JPS6357766A - イオン注入装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に低エネルギー領域で大電流のイオンビー
ムを試料に照射することができるイオン注入装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来のイオン注入装置の典型的な構成を第２図に示す。

２／は引出し電極を備えたイオン源、２２は質量分析マ
グネット、２３は分析スリット、２μは加速管、２夕は
第１の四重極レンズ、２乙。

２７はビーム走査電極、２１は試料チャンバー、コタは
加速管２弘と四電極レンズ２夕から成るイオンビーム加
速器である。このような従来の装置［高エネルギー領域
で大電流のイオンピームラ得るだめのもので、低エネル
ギー領域で大電流のイオンビームを得ることは難しかっ
た。即ち、このような従来の装置構成では低エネルギー
領域で大電流のイオンビームを得ることを想定していな
いが、仮に低エネルギーのイオンビームを得ようとする
と加速管２’！−で減速電界を印加しなければならず、
以下のような理由によシ犬電流の低エネルギーイオンビ
ームが得られなかった。

従来のイオン注入装置では分析スリット２３を通過した
イオンビームは加速管２４を内では第３図に示すように
発散過程にある。ここで、加速管−≠内におけるイオン
ビームの速度ベクトルＪ＋を考える。ビームライン方向
の成分をＪＸ、＋ビーム径方向の成分をＪｙＩとする。

このときの広がを角をθ１とする。低エネルギーのイオ
ンビームを得るためには、イオンを減速するのであるが
、この減速電界はビームライン方向に印加されるので、
速度ベクトルのＸ成分はＪＸｌからＪＸ２へと小さくな
る。Ｊｙｌは不変なため減速後のイオンビームの速度ベ
クトルはＪ２−（ＪＸｚ　＋　ＪｙＩ　）となり、広が
を角θ２が第≠図に示すように大きくなる。このように
発散過程にあるイオンビームを減速電界により減速する
とイオンビームの広がをがさらに大きくなり試料チャン
バー２ｒ内の試料上に到達するイオンが減少してしまう
。従って、このような従来の装置構成においては低エネ
ルギー領域で大電流のイオンビームを得ることが困難で
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、イオンビームの低エネルギー領域で大
きなイオンビーム電流を得ることのできるイオン注入装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、イオンビームの通過経路にイオン引き出し電
極を備えたイオン源、質量分析マグネット、分析スリッ
ト、イオンビーム加減速器、ビーム走査電極、試料室チ
ャンバーを設置し、特にイオンビームの加減速器には、
加減速管の前段にイオンビームの飛程方向をそろえ又は
収束させるだめのレンズ手段である四重極レンズを備え
たことを特徴とするイオン注入装置である。

〔作　用〕

本発明では、加減速管内の前にレンズ手段である四重極
し／ズを設け、このレンズを用いて加減速管内のビーム
形状を平行ビームまたは収束ビーム形状にできるので、
加減速管内で減速電界をイオンビームに加えてもイオン
ビームの広がを角が犬きくなラナい。その結果、イオン
ビームエネルギーを小さくしてもイオンビームが管壁等
にあたるなどの損失がなくなる為、低エネルギー領域に
おいてもイオンビーム電流は小さくならず、大電流のイ
オンビームが得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す図であって、イオン注入
装置の構成の平面図を示したものである。

簡単の為排気系はすべて省略した。／は、引出し電極を
備えだイオン源、２は質量分析マグネット、３は分析ス
リット、≠は第２の四重極レンズ、夕は加減速管、乙は
第１の四重極レンズ、７．♂はビーム走査電極、りは試
料チャンバー、１０はイオノビーム加減速器である。各
部品はイオンビームの走行経路が、引出し電極を備えた
イオン源／から、質量分析マグネット２、分析スリット
３、第２の四重極しンズグ、加減速管！、第１の四重極
しンズ乙、ビーム走査電極７．♂、試料チャ／バー７、
の順に通過するように、構成されている。

イオンは数ｋＶ〜数１０ｋＶの電圧をかけたイオン引出
電極により引出され、質量分析スリット３を通過後、第
２の四重極しンズ弘により平行ビームにされる。次に加
減速管！でイオンビームは減速電界をかけられ、これに
よりビームエネルギーは減少する。さらに第１の四重極
しンズ乙により試料上にイオンビームの焦点を結び、７
．どのビーム走査電極により水平、垂直方向にイオンビ
ーもよい。

本実施例では、第２の四重極し／ズ≠と加減速管よと第
１の四重極し／ズ２からイオンビーム加減速器が構成さ
れているが、第７の四重極しンズ乙は省略できる。この
ような第１の四重極しンズ乙を省略した構成のイオン注
入装置では、加減速器！内でイオンビームが収束過程に
あるように第２の四重極し／ズ弘でイオンビームを制御
し、同時に試料上に焦点を合わせるように制御してもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明により、ビームエネルギーを従来のイオン注入装
置と同じ領域を維持し、かつ低エネルギー領域について
も高エネルギー領域とほぼ同じ大きさのイオンビーム電
流を得ることができる。よって、たとえばバイポーラ・
トランジスタのペース層形成に適用した場合、高濃度の
数７００Å以下の薄い層が短時間で形成できる。また、
８１基板ンこ窒素等を数ｋｅＶでイオン注入することに
より、窒化膜などの表面化合物層を低ｉ’ｉｌｌ’ｌで
形成できる。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明の実施例、第２図は従来のイオン注入装
置の構成図、第３図は従来の加速管でイオンビームが発
散過程にある様子、第グ図は発散過程のイオンビームに
減速電界をかけた時の様子、である。 ／、２／・・・引き出し電極を備えたイオン源、２゜２
２・・・質量分析マグネット、３．２３・・・分析スリ
ット、μ・・・第一の四重極レンズ、！・・・加減速管
、２１１ｔ・・・加速管、乙、２！・・・第１の四重極
レンズ、７、乙２１．．２７・・・ビーム走査電極、り
、−♂・・・試料チャンバー、ＩＯ・・・イオンビーム
加減速器、２り・・・イオンビーム加速器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定のイオンを試料に照射するイオン注入装置において
   、前記イオンが通過する経路にイオンビーム加減速器を
   備え、前記イオンビーム加減速器は前記イオンを加速又
   は減速する加減速手段とイオンビームの広がを角を制御
   するレンズ手段を前記イオン加減速手段の前段に少なく
   とも有していることを特徴とするイオン注入装置。