JPS63228562A - イオンビ−ム照射装置 - Google Patents
イオンビ−ム照射装置Info
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- JPS63228562A JPS63228562A JP6290087A JP6290087A JPS63228562A JP S63228562 A JPS63228562 A JP S63228562A JP 6290087 A JP6290087 A JP 6290087A JP 6290087 A JP6290087 A JP 6290087A JP S63228562 A JPS63228562 A JP S63228562A
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- Japan
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- beam irradiation
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Links
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分針〕
この発明はイオンビーム照射装置に関し、特に絶＆ＩＢ
に微細パタンをマスクレスで加工したり、チャージアッ
プの烈いマスクレス不純物打込み盾を形成したりするの
に用いられるイオンビーム照射装Ｅ２に関する。
に微細パタンをマスクレスで加工したり、チャージアッ
プの烈いマスクレス不純物打込み盾を形成したりするの
に用いられるイオンビーム照射装Ｅ２に関する。
第３閏は従来のイオンビーム照射袋詰を示す概略構成図
、第４図は第３図のＩＴ−ｆｌｌ線断面図である。図に
おいて、（１）はイオンび、ｒ２１はイオン引き出しｒ
Ｂ極、（３）は減速電極、（４）は質量分離器、（５）
は偏向器、（６）は中和器、（７）は試料、（８）は大
口径ウェハなどの試料を保持する回転テーブルで、矢印
Ａ方向に回転する。αηは熱電子放出源で、例えばタン
グステンワイヤで作製されたフィラメント、０２、（至
）は熱７子制御手段を構成するＷＩ極で、イオンビーム
軌道を中心とする同心円上に配置され、電極（２）はイ
オンビーム軌道とフィラメントαつの開に設けられ、イ
オンビームに供給する熱電子の爪を制御し、電極（至）
はイオンビーム軌道と電極（２）の間に設けられ、熱電
子のエネルギ量を制御する。この電極＠、（至）の形状
は電子が通過できるように、例えば格子状に構成されて
いる。α４は放出された電子ジャワを示す。イオン源（
１）は熱電子で気体を衝撃する型式のものが多く用いら
れ、ここで発生するイオンはイオン引き出しＷｉ極（２
）で引き出される。
、第４図は第３図のＩＴ−ｆｌｌ線断面図である。図に
おいて、（１）はイオンび、ｒ２１はイオン引き出しｒ
Ｂ極、（３）は減速電極、（４）は質量分離器、（５）
は偏向器、（６）は中和器、（７）は試料、（８）は大
口径ウェハなどの試料を保持する回転テーブルで、矢印
Ａ方向に回転する。αηは熱電子放出源で、例えばタン
グステンワイヤで作製されたフィラメント、０２、（至
）は熱７子制御手段を構成するＷＩ極で、イオンビーム
軌道を中心とする同心円上に配置され、電極（２）はイ
オンビーム軌道とフィラメントαつの開に設けられ、イ
オンビームに供給する熱電子の爪を制御し、電極（至）
はイオンビーム軌道と電極（２）の間に設けられ、熱電
子のエネルギ量を制御する。この電極＠、（至）の形状
は電子が通過できるように、例えば格子状に構成されて
いる。α４は放出された電子ジャワを示す。イオン源（
１）は熱電子で気体を衝撃する型式のものが多く用いら
れ、ここで発生するイオンはイオン引き出しＷｉ極（２
）で引き出される。
ついで減速電極（３）を通り、イオンのエネルギが制御
される。イオン源（１）で発生するイオンは１価のもの
から数値のものまで含まｎるので、質量分離器（４）を
通る際に１種類に選択され、他のイオンは第３図の点線
に示されるように、イオンビーム軌道から除かれる。ざ
らに偏向器（５）で矢印Ｂ方向に偏向されたイオンビー
ムは中和器（６）を通って中和され回転テーブル（８）
に保持された試料（７）に衝突する。試１ｍ（７）は矢
印Ａ方向に高速に回転する回転テーブル（８）に保持さ
れているため、偏向器（５）によってイオンビームを一
方向に偏向すれば、試料（７）の全域を照射することが
できる。衝突したイオンビームは、試ｌ−１（７）の表
面改質や膜形成などに寄与する。
される。イオン源（１）で発生するイオンは１価のもの
から数値のものまで含まｎるので、質量分離器（４）を
通る際に１種類に選択され、他のイオンは第３図の点線
に示されるように、イオンビーム軌道から除かれる。ざ
らに偏向器（５）で矢印Ｂ方向に偏向されたイオンビー
ムは中和器（６）を通って中和され回転テーブル（８）
に保持された試料（７）に衝突する。試１ｍ（７）は矢
印Ａ方向に高速に回転する回転テーブル（８）に保持さ
れているため、偏向器（５）によってイオンビームを一
方向に偏向すれば、試料（７）の全域を照射することが
できる。衝突したイオンビームは、試ｌ−１（７）の表
面改質や膜形成などに寄与する。
ところでイオンビームは筒雪粒子でゐること、情らに、
試料（７）と衝突した際に二次電子が放出されることな
どの理由で試料（７）の宿気的絶縁性が高いと試利く７
）の電位が上昇し、絶縁破壊が生じる。
試料（７）と衝突した際に二次電子が放出されることな
どの理由で試料（７）の宿気的絶縁性が高いと試利く７
）の電位が上昇し、絶縁破壊が生じる。
イオンビーム照射袋片には、絶縁破壊を防ぐために、試
料（７）の９位を゛制御する中和器（０）が備えらｎて
いる。
料（７）の９位を゛制御する中和器（０）が備えらｎて
いる。
中和器（６）の動作について説明する。
先づ熱電子が放出されやすい様にフィラメントα９の表
面温度を２０００〜２５００℃まで上げる。次に、格子
状の電極（至）、（至）にフィラメントα力に対し正の
電位を与えると熱電子の放出が始まり電子ジャワ０４が
形成ζｎる。電極（６）、ａ３の違いについて説明する
と、フィラメントＱｌ）に近い方のｔ電極（２）はフィ
ラメントαＤの近傍の１１！界強度を′変えることがで
きるので、電子ジャワａ４の量を制御する役剋を有し、
イオンビームに近い方のＷｌ極（至）はイオンビームが
中和器（６）を通過する領域の電位分布を変えることが
できるので、電子ジャワα４のエネルギの強すを制御す
る役割を有する。
面温度を２０００〜２５００℃まで上げる。次に、格子
状の電極（至）、（至）にフィラメントα力に対し正の
電位を与えると熱電子の放出が始まり電子ジャワ０４が
形成ζｎる。電極（６）、ａ３の違いについて説明する
と、フィラメントＱｌ）に近い方のｔ電極（２）はフィ
ラメントαＤの近傍の１１！界強度を′変えることがで
きるので、電子ジャワａ４の量を制御する役剋を有し、
イオンビームに近い方のＷｌ極（至）はイオンビームが
中和器（６）を通過する領域の電位分布を変えることが
できるので、電子ジャワα４のエネルギの強すを制御す
る役割を有する。
電子ジャワａ４はイオンビームと衝突したり、あるいは
試料（７）に流れ込んだりするので、試料（７）の電位
が高まることを防ぐ。
試料（７）に流れ込んだりするので、試料（７）の電位
が高まることを防ぐ。
従来のイオンビーム照射装置は以上の様に構成されてお
り、ＷＩ極（２）、０３はイオンビームの中心と同心円
上に配置されていた。ｖｌ極０２．（１：ｌの内径を大
きくすると、軸上１！位の制御が雉しくなるので、内径
をむやみに大きくすることはできない。従って、通常内
径はイオンビームの直径の数倍程度に設計されている。
り、ＷＩ極（２）、０３はイオンビームの中心と同心円
上に配置されていた。ｖｌ極０２．（１：ｌの内径を大
きくすると、軸上１！位の制御が雉しくなるので、内径
をむやみに大きくすることはできない。従って、通常内
径はイオンビームの直径の数倍程度に設計されている。
このためイオンビームを矢印Ｂ方向に少しでも大きく偏
向するとｍｔ；ｉ（至）にあたり、電極（至）を損傷、
スパッタする。ｍ極α３は通常、タングステンあるいは
タンタルなどの重金属で形成されているため、試料（８
）が重金属で汚染されるという問題点があった。
向するとｍｔ；ｉ（至）にあたり、電極（至）を損傷、
スパッタする。ｍ極α３は通常、タングステンあるいは
タンタルなどの重金属で形成されているため、試料（８
）が重金属で汚染されるという問題点があった。
また、スパッタを防ぐには偏向器（５）による偏向角を
小さくすればよいが、偏向角を小さくすると偏向距離を
同じにするために、試料（７）と中和器（６）との距離
を大きくしなければならなくなり、装置が大きなものに
なってしまう。
小さくすればよいが、偏向角を小さくすると偏向距離を
同じにするために、試料（７）と中和器（６）との距離
を大きくしなければならなくなり、装置が大きなものに
なってしまう。
以上のように、従来のイオンビーム照射装置は特に口径
の大きな試料を照射する場合に多くの問題点があった。
の大きな試料を照射する場合に多くの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、°偏向角を大きくでき、口径の大きな試料の
場合でも重金属汚染や電極の損傷を防ぎ、かつ装置を大
きくする必要のないイオンビーム照射装置を提供するこ
とを目的としている。
たもので、°偏向角を大きくでき、口径の大きな試料の
場合でも重金属汚染や電極の損傷を防ぎ、かつ装置を大
きくする必要のないイオンビーム照射装置を提供するこ
とを目的としている。
この発明に係るイオンビーム照射装置は、イオンビーム
軌道でイオンビームに熱電子を供給する熱で子放出源、
熱電子の供給量を制御する熱電子制御手段を＜４ｆｆえ
、熱ｆ（子放出源および熱で子制御手段はそれぞれイオ
ンビーム軌道を挾み、イオンビームの偏向による変位の
軌跡で形成される面に相対向するように構成したもので
ある。
軌道でイオンビームに熱電子を供給する熱で子放出源、
熱電子の供給量を制御する熱電子制御手段を＜４ｆｆえ
、熱ｆ（子放出源および熱で子制御手段はそれぞれイオ
ンビーム軌道を挾み、イオンビームの偏向による変位の
軌跡で形成される面に相対向するように構成したもので
ある。
この発明における熱電子放出源および熱電子制御手段は
、イオンビームの偏向による変位の軌跡で形成される面
に相対向するように構成されており、イオンビームの偏
向による変位方向においてはビーム軌道からの距離が長
くでき、イオンビームの偏向角を大きくしても、イオン
ビームが熱電子制御手段に接触しない。
、イオンビームの偏向による変位の軌跡で形成される面
に相対向するように構成されており、イオンビームの偏
向による変位方向においてはビーム軌道からの距離が長
くでき、イオンビームの偏向角を大きくしても、イオン
ビームが熱電子制御手段に接触しない。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例によるイオンビーム照射装
置に係る中和器（６）の構成を示す断面図である。他の
部分は従来装置と同様の構成である。図において、フィ
ラメント０はイオンビーム軌道を挾み、イオンビームの
偏向による変位を矢印Ｂ方向とした時、この変位の軌跡
で形成される面Ｃに相対向するように例えばワイヤ状の
ものが張られている。電極（２）、（至）も同様に、面
Ｃに相対向するよう設置されている。α４は放出された
熱電子で、旧子ジャワ、（至）はイオンビームを示す。
置に係る中和器（６）の構成を示す断面図である。他の
部分は従来装置と同様の構成である。図において、フィ
ラメント０はイオンビーム軌道を挾み、イオンビームの
偏向による変位を矢印Ｂ方向とした時、この変位の軌跡
で形成される面Ｃに相対向するように例えばワイヤ状の
ものが張られている。電極（２）、（至）も同様に、面
Ｃに相対向するよう設置されている。α４は放出された
熱電子で、旧子ジャワ、（至）はイオンビームを示す。
次に動作について説明する。電子ジャワα４の発生につ
いては従来と同様であるが、その形状は電極ａ２、（至
）の形状に従うので、細長いものになる。この実施例の
ような構成の中和器（６）においてイオンビームは矢印
Ｂ方向に偏向しても、この方向には開放されているため
、電極ａａ、ａ３、およびフィラメントαコは障害にな
らない。従って偏向角を太き（しても、従来のように電
極（ハ）に衝突することはない。ここで、偏向は高速度
で行なわれるため、密度の薄くなった細長いイオンビー
ム（至）が対向面Ｃで定常的に通過していると考えるこ
とができる。
いては従来と同様であるが、その形状は電極ａ２、（至
）の形状に従うので、細長いものになる。この実施例の
ような構成の中和器（６）においてイオンビームは矢印
Ｂ方向に偏向しても、この方向には開放されているため
、電極ａａ、ａ３、およびフィラメントαコは障害にな
らない。従って偏向角を太き（しても、従来のように電
極（ハ）に衝突することはない。ここで、偏向は高速度
で行なわれるため、密度の薄くなった細長いイオンビー
ム（至）が対向面Ｃで定常的に通過していると考えるこ
とができる。
このため、中和に必要な熱電子の量は従来とほぼ同じで
ある。またフィラメントαＤと電極（２）、（至）との
距離も従来とほぼ同じであるため、制御電圧尋も従来と
大差なくできる。
ある。またフィラメントαＤと電極（２）、（至）との
距離も従来とほぼ同じであるため、制御電圧尋も従来と
大差なくできる。
なお、上記実施例では、熱電子を制御する電極（２）、
α３をイオンビームの偏向方向（矢印Ｂ）に開放して設
けた場合について説明したが、第２図に示す様に、イオ
ンビームを完全に囲むように電極（２）、０Ｊを設けて
も、上記実施例と同様の効果を奏する。この場合、電極
０２、Ｑ：１の矢印Ｂ方向長さは偏向によるイオンビー
ムの変位分の長さ以上にする必要がある。この実施例で
は、上記実施例の効果に加え、放出した熱電子が偏向方
向に逃げることを防止できるので、イオンビームに衝突
する熱デは子の効率を高めることができる。
α３をイオンビームの偏向方向（矢印Ｂ）に開放して設
けた場合について説明したが、第２図に示す様に、イオ
ンビームを完全に囲むように電極（２）、０Ｊを設けて
も、上記実施例と同様の効果を奏する。この場合、電極
０２、Ｑ：１の矢印Ｂ方向長さは偏向によるイオンビー
ムの変位分の長さ以上にする必要がある。この実施例で
は、上記実施例の効果に加え、放出した熱電子が偏向方
向に逃げることを防止できるので、イオンビームに衝突
する熱デは子の効率を高めることができる。
フィラメント０Ｊの形状に関しては、一般的なワイヤ状
のものを例にとうて説明したが、こむに限るものではな
く、例えばタンタル板を用いたリボン状あるいは角型の
ものを使用してもいいことは言うまでもない。断面積を
・一定にして比較すると、角型のフィラメントはワイヤ
状のものよりも表面荷が大きいので、同じ湿度で使用す
れば熱電子放出堂を多くできる。
のものを例にとうて説明したが、こむに限るものではな
く、例えばタンタル板を用いたリボン状あるいは角型の
ものを使用してもいいことは言うまでもない。断面積を
・一定にして比較すると、角型のフィラメントはワイヤ
状のものよりも表面荷が大きいので、同じ湿度で使用す
れば熱電子放出堂を多くできる。
またフィラメントα９の材料はタングステン、タンタル
などの高融点金属の他に、低湿で熱電子放出能の高い希
土類のホウ化物（例えばＬａＢ、 、 ＹＢ６ 。
などの高融点金属の他に、低湿で熱電子放出能の高い希
土類のホウ化物（例えばＬａＢ、 、 ＹＢ６ 。
ＣｅＢｓ 、 ＧｄＢｓ など）あるいは希土類の酸
化物（例えばＢａＷＯ４、Ｙ２０３ 、 Ｔｈ０ｚなど
）を用いても同様の効用を奏する。これらの材料を用い
ると、例えば熱電子放出能１５Ｖａｄを得る場合、タン
グステンの湿度は３０００°にであるのに対し、Ｌａｖ
ａの湿度は２０００°にでよいことから、フィラメント
の加熱電力を減らすことができる。
化物（例えばＢａＷＯ４、Ｙ２０３ 、 Ｔｈ０ｚなど
）を用いても同様の効用を奏する。これらの材料を用い
ると、例えば熱電子放出能１５Ｖａｄを得る場合、タン
グステンの湿度は３０００°にであるのに対し、Ｌａｖ
ａの湿度は２０００°にでよいことから、フィラメント
の加熱電力を減らすことができる。
これらの希土類の材料は、プレス焼結により実用上の製
作が全て可能である。
作が全て可能である。
また、上記実施例では、熱電子制御手段として２つの電
極（２）、（至）を設けて、熱電子の供給量とエネルギ
量を制御するよう匡構成したものについて述べたが、１
つ゛の電極を設けて熱電子の供給量のみを制御するよう
なものにおいても、上記実施例と同様の効果を奏する。
極（２）、（至）を設けて、熱電子の供給量とエネルギ
量を制御するよう匡構成したものについて述べたが、１
つ゛の電極を設けて熱電子の供給量のみを制御するよう
なものにおいても、上記実施例と同様の効果を奏する。
また、電極（２）、Ｑｊは格子状のものを用いているが
、これに限らず、熱電子が通過できるものならよい。
、これに限らず、熱電子が通過できるものならよい。
以上述べたように、この発明によれば、イオンビーム軌
道でイオンビームに熱電子を供給する熱電子放出源、上
記熱電子の供給量を制御する熱電子制御手段を備え、熱
電子放出源および熱電子制御手段はそれぞれイオンビー
ム軌道を挾み、イオンビームの偏向による変位の軌跡で
形成される面に相対向するように構成することにより、
イオンビームの偏向角を大きくしても、試料の重金属汚
染や電極の損傷を防ぎ、かつ試料の大口径化においても
装置を大きくする必要のないイオンビーム照射装置が得
られる効果がある。
道でイオンビームに熱電子を供給する熱電子放出源、上
記熱電子の供給量を制御する熱電子制御手段を備え、熱
電子放出源および熱電子制御手段はそれぞれイオンビー
ム軌道を挾み、イオンビームの偏向による変位の軌跡で
形成される面に相対向するように構成することにより、
イオンビームの偏向角を大きくしても、試料の重金属汚
染や電極の損傷を防ぎ、かつ試料の大口径化においても
装置を大きくする必要のないイオンビーム照射装置が得
られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるイオンビーム照射装
置に係る中和器を示す断面図、第２図はこの発明の他の
実施例に係る中和器を示す断面図、第３図は従来のイオ
ンビーム照射装置を示す概略構成図、第４図は第３図の
ｆｆ−ｆｆ線断面図である。 （７）・・・試料、αト・・熱電子放出源、（２）、（
至）・・・熱電子制御手段、α４・・・熱電子、（至）
・・・イオンビーム。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
置に係る中和器を示す断面図、第２図はこの発明の他の
実施例に係る中和器を示す断面図、第３図は従来のイオ
ンビーム照射装置を示す概略構成図、第４図は第３図の
ｆｆ−ｆｆ線断面図である。 （７）・・・試料、αト・・熱電子放出源、（２）、（
至）・・・熱電子制御手段、α４・・・熱電子、（至）
・・・イオンビーム。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (5)
- （１）加速されたイオンビームを偏向して試料に照射す
るイオンビーム照射装置において、イオンビーム軌道で
上記イオンビームに熱電子を供給する熱電子放出源、上
記熱電子の供給量を制御する熱電子制御手段を備え、上
記熱電子放出源および上記熱電子制御手段はそれぞれイ
オンビーム軌道を挾み、上記イオンビームの偏向による
変位の軌跡で形成される面に相対向するように構成され
ていること特徴とするイオンビーム照射装置。 - （２）熱電子放出源又は熱電子制御手段は、イオンビー
ム軌道の全周囲を取り囲むように設けられていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオンビーム照
射装置。 - （３）熱電子放出源は、その形状がリボン状であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のイ
オンビーム照射装置。 - （４）熱電子放出源は、希工類のホウ化物あるいは希工
類の酸化物で構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のイオンビ
ーム照射装置。 - （５）熱電子制御手段は、熱電子の供給量を制御すると
共に熱電子のエネルギを制御するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第４項記載のイオン
ビーム照射装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6290087A JPS63228562A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | イオンビ−ム照射装置 |
| US07/165,957 US4886971A (en) | 1987-03-13 | 1988-03-09 | Ion beam irradiating apparatus including ion neutralizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6290087A JPS63228562A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | イオンビ−ム照射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63228562A true JPS63228562A (ja) | 1988-09-22 |
Family
ID=13213586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6290087A Pending JPS63228562A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-17 | イオンビ−ム照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63228562A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042772A3 (en) * | 2002-11-05 | 2004-10-07 | Varian Semiconductor Equipment | Methods and apparatus for ion beam neutralization in magnets |
-
1987
- 1987-03-17 JP JP6290087A patent/JPS63228562A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042772A3 (en) * | 2002-11-05 | 2004-10-07 | Varian Semiconductor Equipment | Methods and apparatus for ion beam neutralization in magnets |
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