KR101434676B1

KR101434676B1 - 빔처리장치

Info

Publication number: KR101434676B1
Application number: KR1020080036012A
Authority: KR
Inventors: 미츠쿠니 츠키하라; 미츠아키 가바사와; 히로시 마츠시타; 다카노리 야기타; 요시타카 아마노; 요시토 후지이
Original assignee: 가부시키가이샤 에스이엔
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2014-08-26
Also published as: TW200910406A; EP1983549A3; TWI466157B; EP1983549A2; EP1983549B1; JP5329050B2; JP2008269961A; US20080258074A1; US7982192B2; KR20080094603A

Abstract

본 발명은, 2극식 편향스캐닝 전극을 포함하는 빔 스캐너를 구비한 빔처리장치에 관한 것이다.

상기 빔 스캐너는 또한, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상류측 및 하류측 근방에 각각 배치되어, 하전입자빔 통과용 직사각 형상의 개구를 가지는 차폐 억제전극 어셈블리를 가진다. 각 차폐 억제전극 어셈블리는, 하나의 억제전극과 이를 사이에 끼우는 2개의 차폐 접지전극으로 이루어지는 어셈블리 전극이다. 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 전측부 및 후측부 전체를, 상기 2개의 차폐 접지전극으로 차폐하였다.

빔, 하전입자, 편향스캐닝, 어셈블리, 억제전극, 빔 스캐너빔

Description

빔처리장치{Beam processing apparatus}

본 발명은, 이온빔 또는 하전입자빔에 의한 빔처리장치에 관한 것으로서, 특히 이에 이용되는 정전(靜電)식 빔편향장치에 관한 것이다.

본 발명은, 예컨대 저(低)에너지에서 중(中)에너지의 대전류 이온빔을, 정전(靜電) 전계(電界)에 의한 편향스캐닝 및 정전 전계에 의한 평행화(패럴렐화)를 한 후, 기판에 이온주입을 행하는 방식의 이온주입장치에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 정전식 빔편향 스캐닝장치 내에서의, 이온빔의 스캐닝 정밀도의 향상과 제로(zero) 전계 효과의 억제를 위한 개량, 및 빔 평행화장치에 있어서의 평행화 정밀도의 향상을 위한 개량에 관한 것이며, 스캐닝방향의 이온주입 균일성을 개선할 수 있도록 한 것이다.

도 1a∼도 1d를 참조하여, 이온주입장치에 적용된 종래기술의 정전식 빔편향 스캐닝장치(이하, 빔 스캐너로 약칭함)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다. 다만, 본 도면은, 빔 스캐너의 작용을 설명하기 위한 모식도에 지나지 않으며, 본 도면에 의하여 후술되는 각 구성요소의 크기, 위치관계가 규정되는 것은 아니다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 빔 스캐너는, 이온빔의 통과영역을 사이에 두도록 하여 대향 배치된 한 쌍의 스캐닝전극(2극식 편향스캐닝 전극)(51A, 51B)을 가진다. 빔라인 방향에 관하여 스캐닝전극(51A, 51B)의 상류측(전측) 및 하류측(후측)에는, 각각 전자의 억제를 위한 억제전극(52, 53)이 배치되어 있다. 억제전극(52, 53)은 각각, 이온빔의 통과영역에 개구(開口)를 가진다. 하류측 억제전극(53)에 인접하여, 차폐 접지전극(54)이 배치되어 있다.

이 종류의 빔 스캐너에 입사하는 이온빔은, 목적으로 하는 이온종의 양(陽)이온으로 이루어지고, 이 양이온에 이끌린 전자는, 이온빔에 둘레에 부착되어 있다.

빔 스캐너는, 도시되어 있지 않은 교류전원에 접속되고, 교류전원으로부터의 교류전압이, 스캐닝전극(51A, 51B) 사이에 인가된다. 빔 스캐너의 스캐닝전극(51A, 51B)의 전압인가 상태는, 크게 나누면 이하의 3가지의 상태가 있다.

1. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 빔 스캐너의 일방(一方) 스캐닝전극(51A)에는 음(negative)의 전압이, 타방(他方) 스캐닝전극(51B)에는 양(positive)의 전압이 각각 인가되어 있다.

2.도 1c에 나타낸 바와 같이, 빔 스캐너의 일방 스캐닝전극(51A)에는 양의 전압이, 타방 스캐닝전극(51B)에는 음의 전압이 각각 인가되어 있다.

3.도 1d에 나타낸 바와 같이, 빔 스캐너의 쌍방 스캐닝전극(51A, 51B)의 전압이 0(제로)이다. 이는, 스캐닝전극(51A, 51B)에 인가되는 양의 전위 및 음의 전 위가 스위칭될 때인 것을 의미한다.

도 1b에 있어서는, 빔 스캐너를 통과하는 양의 전하를 가지는 이온은, 음의 전압을 가지는 좌측의 스캐닝전극(51A)에 끌려간다. 한편, 이온빔에 주위에 부착되어 있는 전자는, 양의 전압을 가지는 우측의 스캐닝전극(51B)에 끌려간다. 빔 스캐너를 통과하는 동안에 이온빔은 전자를 상실하고, 양의 전하를 가지는 이온끼리는 공간전하 효과에 의하여 반발하기 때문에, 이온빔은 발산하는 경향에 있다. 다만, 전자는 이온보다도 질량이 가볍기 때문에, 이온보다도 편향각이 크다.

도 1c에 있어서도, 도 1b와 같은 이유로, 빔 스캐너를 통과하는 동안에 이온빔은 발산하는 경향에 있다.

한편, 도 1d에 있어서는, 빔 스캐너 쌍방의 스캐닝전극(51A, 51B)의 전압이 0(제로)이므로, 이온빔은 스캐닝전극(51A, 51B) 사이를 직진하여 통과한다. 이온빔에 끌어당겨져 있는 전자도, 스캐닝전극에 끌어당겨지지 않고 직진하여 통과하므로, 빔 스캐너를 통과하는 이온빔은, 잔존 전자에 의하여 어느 정도 수렴하는 경향에 있다. 이러한 현상은 제로전계 효과라고 불리는 경우가 있다. 지금까지는, 후술되는 바와 같은 상하 한 쌍의 제로전계 보정전극에 의하여, 제로전계 효과의 억제를 도모하였다. 이 종류의 빔 스캐너는, 예컨대 특허문헌 1(일본국 특허공개 2006-156236호 공보)에 개시되어 있다.

또한, 지금까지의 이온주입장치에서는, 이온빔의 빔 에너지의 고저, 이온종(예컨대 P, B, As 등)의 차이, 빔 사이즈의 대소와 빔 전류밀도의 대소, 및 질량분석슬릿에 있어서의 슬릿 사이즈의 차이에 의하여, 빔 스캐너에 입사하는 이온빔의 단면형상이 변화된다. 이로 인하여, 이온빔을 균일한 상태로 웨이퍼에 조사하기 위해서는, 특히, 요점이 되는 빔 스캐너의 성능을 향상시키는 것이 요구되었다.

상기한 바와 같이, 이온빔을 정전편향에 의하여 스캐닝하면, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 빔 스캐너의 하류측에 있어서는, 스캐닝영역의 단부(端部)에서의 빔 직경이, 스캐닝영역의 중심부에서의 빔 직경보다도 커진다는 문제가 생긴다. 빔 직경이란, 이온빔의 왕복 스캐닝 평면에 있어서의 스캐닝방향의 빔의 단면 사이즈를 의미하는 것으로 한다. 또한, 스캐닝영역의 단부란, 이온빔의 왕복 스캐닝 평면에 있어서 스캐닝전극에 가까운 쪽의 단부이며, 스캐닝영역의 중심부란, 왕복 스캐닝 평면에 있어서의 중심축을 따르는 부분이다.

상기 문제가 생기는 것은, 이온빔 내에 포함되는 이온과, 이온빔에 부착되어 있는 전자의 질량이, 서로 크게 다르기 때문이다. 또한, 빔 전류밀도가 커질수록 이온끼리의 반발력이 커지기 때문이다.

상기한 바와 같이 정전편향에 의한 스캐닝 과정에서 이온빔의 빔 직경이 변화되면, 이온빔이 스캐닝영역의 중심부를 지날 때에, 이온빔의 밀도가 높아져서 웨이퍼로의 이온주입량이 많아지는 한편, 스캐닝영역의 단부를 통과하는 이온빔의 빔 밀도가 낮아지므로, 웨이퍼에 대한 주입 균일성이 악화된다고 하는 문제가 있다.

그래서, 빔 스캐너 내에 한 쌍의 제로전계 보정전극을 마련하여, 이온빔이 스캐닝영역의 중심부를 지날 때의 이온빔의 밀도 변화를 억제하도록 구성하였다. 그러나, 스캐닝전극과 억제전극이, 접지 전위로 구획되어 있지 않으므로, 스캐닝전극 공간 내의 전자의 감금이 충분하지 않고, 또한 억제전극의 억제 전위가 제로전 계 보정전극의 보정 정밀도에 영향을 주었다.

또한, 빔 스캐너에 있어서는, 스캐닝전극에 의하여 발생하는 스캐닝 전계가, 스캐닝전극의 전후부나 주변부분에 큰 영향을 준다. 이를 고려하여, 스캐닝전극의 주위에 대한 영향을 차단하기 위하여, 전자 감금을 위한 억제전극을 마련하고 있다. 구체적으로는, 차폐 억제전극 어셈블리를 각각, 하나의 억제전극과, 그 상류측 및 하류측에 인접 배치된 각 하나의 접지전극으로 이루어지는 어셈블리 전극으로서 구성하고 있다. 그런데, 상술한 바와 같이, 스캐닝전극과 억제전극이 접지 전위로 구획되어 있지 않으므로, 스캐닝전극 공간 내의 전자의 감금이 충분하지 않고, 또한 억제전극에 있어서의 전자의 억제를 위한 억제 전위가 스캐닝전극의 스캐닝 정밀도에 영향을 주었다.

또한, 스캐닝전극, 제로전계 보정전극, 차폐 억제전극 어셈블리 등의 용기인 스캐너 하우징에 있어서는, 그 억제전극 구조나 공간구성, 빔 평행화장치와의 연결구성이 빔 정밀도에 영향을 주었다.

또한, 빔 평행화장치에 있어서는, 더욱 감속 평행화의 정밀도가 요구되고 있다.

상기와 같은 문제는, 빔 스캐너를 채용하는 이온주입장치에 공통되어 존재한다.

고(高)에너지의 이온주입장치나 중전류의 이온주입장치에 있어서는, 상기 문제는 영향이 적었지만, 저(低)에너지, 고전류의 이온주입장치에서는, 더욱 현저하게 이온주입 균일성이 악화되므로, 심각한 문제가 된다.

그로 인하여, 본 발명은, 정전편향에 의한 스캐닝 중에 있어서의 이온빔 스캐닝 자체를 안정시킴과 함께, 이온빔 직경을 스캐닝영역 내의 위치에 상관없이 거의 일정하게 유지할 수 있도록 하여, 이온빔 스캐닝 후의 빔 평행화의 정밀도도 향상하는 것을 목적으로 한다.

이하에, 본 발명의 형태를 기재한다.

〔제1 형태〕

본 발명에 의한 빔처리장치는, 서로 대향하는 좌우 대칭형의 대향전극에 의한 2극식 편향스캐닝 전극을 가지고, 그 대향전극면에 빔라인 방향으로 뻗는 홈을 가지며, 하전입자빔의 궤도를 주기적으로 변경하는 편향스캐닝을 행하는 빔 스캐너를 구비한다. 상기 빔 스캐너는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상류측 및 하류측 근방에 각각 배치되고, 상기 하전입자빔 통과용 직사각 형상의 개구(開口)를 가지는 차폐 억제전극 어셈블리를 더욱 구비한다. 상기 각 차폐 억제전극 어셈블리는, 하나의 억제전극과 이를 사이에 끼우는 2개의 차폐 접지전극으로 이루어지는 어셈블리 전극으로서 구성된다. 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 전측 및 후측의 부분 전체를, 상기 2개의 차폐 접지전극으로 차폐한다.

제1 형태에 의한 빔처리장치는, 2극식 편향스캐닝 전극과 억제전극이, 접지 전위로 구획되어 있으므로, 2극식 편향스캐닝 전극 공간 내의 전자의 감금을 충분 히 할 수 있으며, 또한 2극식 편향스캐닝 전극의 스캐닝 정밀도는, 억제전극의 억제 전위에 의한 영향을 받지 않는다. 또한, 2극식 편향스캐닝 전극의 음의 전극이 되는 측과 두 억제전극에 의하여 전자 억제 영역을 형성하여, 2극식 편향스캐닝 전극의 양의 전극이 되는 측을 에워쌈으로써, 2극식 편향스캐닝 전극 공간 내외로의 불필요한 전자의 흐름을 억제할 수 있다. 종래기술의 구성에서는, 전자 억제 영역이, 2극식 편향스캐닝 전극의 음 전극이 되는 측과 두 억제전극의 음 전극 측에 의하여 좁은 영역이 형성될 뿐이며, 2극식 편향스캐닝 전극의 양 전극이 되는 측과 두 억제전극의 양 전극 측에도 좁은 영역이 형성된다. 이로 인하여, 2개가 분단된 영역이 생성되어 버려서, 2극식 편향스캐닝 전극 공간 내외로의 불필요한 전자의 흐름을 억제할 수 없다. 이와 대비하여, 제1 형태에 의하면, 2극식 편향스캐닝 전극은 차폐 접지전극에 끼워져 있어서 억제전극의 영향을 받지 않으므로, 2극식 편향스캐닝 전극의 스캐닝을 안정되게 작동시킬 수 있다.

〔제2 형태〕

제1 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극은, 빔 입구부와 빔 출구부를 가지고, 그 빔 입구부의 최대폭을 빔 출구부의 최대폭보다 작게 함과 함께, 빔라인 방향의 길이를 상기 빔 입구부의 최대폭보다 짧게 구성한 빔처리장치이다.

제2 형태에 의한 빔처리장치는, 빔 스캐너 내에 있어서 더욱 큰 편향스캐닝 각도를 얻을 수 있음과 함께, 빔라인 방향에서 이온빔이 받는 전계를 최소한으로 할 수 있으며, 횡방향의 빔 직경이 큰 이온빔용 빔 스캐너를 구성할 수 있다.

〔제3 형태〕

제1 또는 제2 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극과 상기 차폐 억제전극 어셈블리의 상하높이를 동일하게 되도록 구성한 빔처리장치이다.

제3 형태에 의한 빔처리장치에 있어서는, 차폐 억제전극 어셈블리는 2극식 편향스캐닝 전극의 전후측 차폐를 상하방향에 있어서도 필요최소한으로 충분한 것으로 할 수 있으며, 콤팩트한 빔 스캐너를 구성할 수 있다.

〔제4 형태〕

제1 또는 제2 형태에 있어서, 상기 대향전극에 있어서의 홈의 단면(斷面)형상을, 하전입자빔의 스캐닝 평면에 대응하는 영역에 대해서는 평탄면으로 하고, 이 평탄면 영역의 상하에 대해서는 이 평탄면 영역으로부터 벗어남에 따라서 대향전극면의 간격이 좁아지도록 하는 사면(斜面)으로 한 빔처리장치이다.

제4 형태에 의한 빔처리장치는, 이온빔의 스캐닝방향인 좌우(횡)방향의 스캔 전계 유효폭을 크게 구성할 수 있으며, 게다가 상하방향으로도 스캔 전계를 효율적으로 할 수 있다.

〔제5 형태〕

제1 형태에 있어서, 상기 억제전극에 독립적으로 고정 혹은 가변의 직류전압을 인가함과 함께, 상기 2개의 차폐 접지전극은 접지 전위로 접지한 빔처리장치이 다.

제5 형태에 의한 빔처리장치는, 억제전극을 고정전위 혹은 가변전위로 할 수 있다.

〔제6 형태〕

제1 형태에 있어서, 상기 억제전극의 빔라인 방향에 있어서의 전극의 두께를 상기 차폐 접지전극보다도 두껍게 구성한 빔처리장치이다.

제6 형태에 의한 빔처리장치는, 억제전극의 전자 억제 효과를 빔라인 방향에 있어서 강하게 할 수 있다.

〔제7 형태〕

제1 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상류측의 상기 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상기 빔 입구부의 최대폭과 실질상 동일폭으로 한 빔처리장치이다.

제7 형태에 의한 빔처리장치는, 입사하는 이온빔을 2극식 편향스캐닝 전극의 빔 입구부 내에 수용되도록, 밀려나온 빔 성분을 커트할 수 있다.

〔제8 형태〕

제1 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 하류측의 상기 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상기 빔 출구부 의 최대폭과 실질상 동일폭으로 한 빔처리장치이다.

제8 형태에 의한 빔처리장치는, 2극식 편향스캐닝 전극의 빔 출구부로부터 출사하는 이온빔 중 밀려나온 빔 성분을, 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구에 의하여 커트할 수 있다.

〔제9 형태〕

제1 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상하 좌우방향으로 차폐부재를 각각 배치하여 접지 전위로 접지하고, 상기 차폐 접지전극과 함께 상기 2극식 편향스캐닝 전극을, 전후 및 상하 좌우의 6방향에서 차폐한 빔처리장치이다.

제9 형태에 의한 빔처리장치는, 2극식 편향스캐닝 전극을 전후, 상하, 좌우의 6방향에서 차폐함으로써, 2극식 편향스캐닝 전극의 스캔 전계가 외부의 공간에 새어나가지 않으므로, 외부의 공간에 대한 영향을 대부분 없앨 수 있다. 게다가, 2극식 편향스캐닝 전극 공간 내부의 전자 감금을 더욱 충실하게 할 수 있음과 함께, 스캐너 하우징 벽(壁)과 2극식 편향스캐닝 전극 사이의 상호의 간섭을 방지할 수 있어서, 더욱 정밀도가 높은 스캔을 실현할 수 있다.

〔제10 형태〕

제1 또는 제2 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 구간에, 이들 2극식 편향스캐닝 전극의 대향방향과 직교하는 방향으로 뻗고 또한 빔 라인방향을 따르는 한 쌍의 전계 보정전극을, 상기 하전입자빔의 왕복 스캐닝 평면의 중심축을 사이에 두고 서로 대향하게 배치한다. 이 경우, 상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 상류측 억제전극 및 상기 하류측 억제전극과 동(同) 전위로 구성된다. 상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 2극식 편향스캐닝 전극에 인접하여 배치된 상기 상류측 차폐 접지전극 및 상기 하류측 차폐 접지전극을 관통시켜서 상기 상류측 억제전극과 상기 하류측 억제전극 사이에 배치된다. 상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 상류측 억제전극과 상기 하류측 억제전극의 중앙부 근방에 도전(導電) 혹은 절연하여 지지접속을 행하도록 구성한 빔처리장치이다.

제10 형태에 의한 빔처리장치는, 전계 보정전극을 억제전극과 동전위 혹은 독립전위로 할 수 있으며, 게다가, 전계 보정전극의 전계도 접지전극으로 차폐할 수 있다. 또한, 전계 보정전극도 짧게 할 수 있고, 전계 보정전극의 스캔 전계에 대한 영향을 작게 할 수 있으며, 빔 궤도라인의 교란에 대한 영향도 적게 할 수 있다. 또한, 전계 보정전극은 2극식 편향스캐닝 전극의 사이에 차폐 접지전극으로 외부로부터 구획되어서 존재할 수 있으므로, 억제전극과 동화하지 않고, 독립하여 전계 보정작용을 할 수 있다.

〔제11 형태〕

제10 형태에 있어서, 상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 상류측 억제전극 및 상기 하류측 억제전극과 동일 전위 혹은 각각 독립된 가변전위를 인가하도록 구성한 빔처리장치이다.

〔제12 형태〕

제1 또는 제2 형태에 있어서, 상기 2극식 편향스캐닝 전극 및 상기 차폐 억제전극 어셈블리를, 진공용기인 스캐너 하우징 내에 수납하여, 빔라인 상에 설치한 빔처리장치이다.

제12 형태에 의한 빔처리장치는, 2극식 편향스캐닝 전극 및 차폐 억제전극 어셈블리를 진공용기인 스캐너 하우징 내에 다른 구성요소와 독립된 공간에 배치할 수 있으며, 다른 구성요소로부터 격리함으로써, 2극식 편향스캐닝 전극의 전계의 영향을 셧아웃할 수 있다.

〔제13 형태〕

제12 형태에 있어서, 상기 스캐너 하우징의 빔 입구부의 최대폭을, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 빔 입구부의 최대폭과 실질상 동일하게 구성한 빔처리장치이다.

제13 형태에 의한 빔처리장치는, 더욱 횡방향의 빔 직경이 큰 이온빔을 스캐너 하우징에 입사시킬 수 있다.

〔제14 형태〕

제12 형태에 있어서, 상기 스캐너 하우징의 빔 출구부에 평행렌즈를 수납하는 평행렌즈 하우징을 접속함과 함께, 상기 스캐너 하우징의 빔 출구부의 최대폭을, 상기 평행렌즈의 빔 입구부의 최대폭과 실질상 동일하게 구성한 빔처리장치이 다.

제14 형태에 의한 빔처리장치는, 평행렌즈의 빔 입구부에, 스캐닝영역 단부(端部)의 이온빔이 커트되지 않고 입사시킬 수 있다. 종래기술에서는, 평행렌즈의 빔 입구부는 스캐너 하우징의 빔 출구부보다 조금 좁으므로, 스캐닝영역의 단부에 있어서는 이온빔의 일부가 커트되는 경우가 있다.

〔제15 형태〕

제12 형태에 있어서, 상기 스캐너 하우징의 빔 출구부에 평행렌즈를 수납하는 평행렌즈 하우징을 접속함과 함께, 상기 평행렌즈를 감속비 1:3 이하로 구성하여, 이 평행렌즈의 비(非)원형 곡선의 유사곡률(quasi radius of curvature)을 크게 구성한 빔처리장치이다.

제15 형태에 의한 빔처리장치는, 이온빔의 감속효과(decelerating effect)와 빔수렴 효과를 낮게 하여, 비원형 곡선 렌즈의 유사곡률을 올린 감속비(deceleration ratio)가 작은 평행렌즈를 이용한다. 이로써, 평행렌즈의 양측 단부에 근접할수록 평행렌즈로의 이온빔의 입사각도를 상당히 얕게 할 수 있어서, 감속효과를 높일 수 있으며, 이온빔을 편향 전의 원래의 빔 궤도라인에 평행한 빔 궤도라인에 크게 편향할 수 있음과 함께, 이온빔의 발산을 될 수 있는 한 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 정전편향에 의한 스캐닝 중에 있어서의 이온빔 스캐닝 자체를 안정화할 수 있음과 함께, 이온빔 직경을 스캐닝영역 내의 위치에 의존하지 않고 거의 일정하게 유지할 수 있으며, 이온빔 스캐닝 후의 빔 평행화의 정밀도도 향상할 수 있다.

이하에, 본 발명에 의한 이온주입장치의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 2a, 도 2b는, 하전입자빔에 의한 처리장치 중, 특히 싱글웨이퍼 타입 이온주입장치로서 저에너지의 대전류 이온주입장치에, 본 발명에 관련된 정전식 빔 스캐너(이하, 빔 스캐너라고 약칭한다) 및 빔 평행화 전극 렌즈장치(빔 평행화장치 혹은 평행렌즈, 이하에서는 평행렌즈라고 약칭한다)를 적용한 경우의 모식도이며, 도 2a는 평면도이다. 도 2b는 도 2a의 측면도이지만, 편의상, 이온소스과 질량분석 자석장치 사이의 경로를 직선적으로 뻗게 하여 나타내고 있다.

이온주입장치(1)의 구성에 대하여, 이온소스(10)을 기점으로 하는 빔라인의 최상류측에서부터 설명한다. 이온소스(10)의 출구측에는, 이온 챔버 내에서 생성된 플라즈마로부터 이온빔을 인출하는 인출전극(12)이 마련되어 있다. 인출전극(12)의 하류측 근방에는, 인출전극(12)으로부터 인출된 이온빔 중에 포함되는 전자가 인출전극(12)을 향해서 역류하는 것을 억제하는 인출 억제전극(14)이 마련되어 있다. 이온소스(10)에는, 이온소스 고압전원(16)이 접속되어, 인출전극(12)과 터미널(18) 의 사이에는, 인출전원(20)이 접속되어 있다.

인출전극(12)의 하류측에는, 입사하는 이온빔으로부터 소정의 이온을 분리하여, 분리한 이온으로 이루어지는 이온빔을 인출하기 위한 질량분석 자석장치(22)가 배치되어 있다. 질량분석 자석장치(22)의 하류측에는, 이온빔을 상하(종)방향으로 발산 또는 수렴시키는 제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(QD: Quadrupole Defocusing)(24), 이온빔을 빔 궤도라인으로부터 벗어나는 방향으로 편향시키는 파크(park) 전극(26), 이온빔 중 소정 질량의 이온으로 이루어지는 이온빔을 통과시키는 질량분석슬릿(28), 및 이온빔을 상하방향으로 발산 또는 수렴시키는 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(QD)(30)이 배치되어 있다. 파크 전극(26)과 질량분석슬릿(28)은, 알루미늄 등의 크로스 오염(cross contamination)이 거의 없는 재료로 이루어지는 파크 하우징(27)에 수용되어 있다. 다만, 질량분석슬릿(28)은, 고정식의 전용 슬릿 이외에, 복수단(段)의 스위칭식의 슬릿이 이용될 수 있다. 복수단의 스위칭식의 질량분석슬릿이라고 하는 것은, 예컨대 높은 빔 전류용 타원형 및/또는 달걀형 슬릿, 낮은 빔 전류용 가늘고 긴 원형 슬릿, 및 빔 궤도축 확인용의 극소 직경 슬릿의 3단의 슬릿 사이즈를 기계적으로 스위칭하는 것이다.

제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)의 하류측에는, 이온빔을 필요에 따라서 차단함과 함께 빔 전류를 계측하는 인젝터 플래그 패러데이 컵(32), 및 이온빔 진행방향(빔라인 방향)과 직교하는 수평방향으로 이온빔을 주기적으로 왕복 스캐닝시키는 빔 스캐너(36)가 배치되어 있다. 나중에 상세히 설명되는 바와 같이, 빔 스캐너(36)의 상류측, 하류측에는 각각, 이온빔의 발산을 억제함과 함께, 이온빔의 단 면 사이즈를 제한하는 억제전극(34S, 38S)이 마련되어 있다. 억제전극(34S, 38S)의 상류측, 하류측에는 각각, 차폐 접지전극(34G-1, 34G-2, 38G-1, 38G-2)이 마련되어 있다. 다만, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)은, 나중에 설명되는 바와 같이, 여기서는 상하방향으로 구동기구에 의하여 빔라인에 대하여 삽입 제거 가능하게 되어 있다. 또한, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32), 빔 스캐너(36) 및 억제전극(34S, 38S), 차폐 접지전극(34G-1, 34G-2, 38G-1, 38G-2)은, 알루미늄으로 이루어지는 스캐너 하우징(37)에 수용되어 있다.

인출전극(12)으로부터 스캐너 하우징(37)까지의 각 구성요소는, 터미널(18)에 수용되며, 터미널(18)에는 터미널 전원(19)이 접속되어 있다. 따라서, 파크 하우징(27) 및 스캐너 하우징(37)의 전위는, 터미널(18)과 동일전위이며, 터미널 전원(19)의 전위가 된다.

도 3a, 도 3b에는, 질량분석 자석장치(22)의 중심위치, 질량분석슬릿(28), 빔 스캐너(36), 평행렌즈(빔 평행화장치)(40)에 있어서의 이온빔의 단면형상을 인출선으로 인출하여 나타내고 있다. 이들 단면형상에 부여된 X, Y는, X가 횡(좌우 혹은 수평)방향, Y가 상하(종)방향을 나타낸다.

빔 스캐너(36)는, 상기와 같이 하여 얻어진, 단면형상이 횡방향으로 긴 타원형상 또는 플랫형상의 이온빔을, 주기적으로 횡방향으로 왕복 스캐닝시킨다. 이온빔은, 비원형 곡선형상을 가지는 평행렌즈(40)에 의하여 빔 스캐너(36)로 입사하기 전(편향 전)의 빔 궤도라인에 평행하게 되도록 재(再)평행화 된다. 즉, 이온빔은 편향각 0도의 축에 평행하게 된다. 다만, 평행렌즈(40)의 위치에서의 이온빔은, 원 형에 가까운 단면형상이 된다. 평행렌즈(40)로부터의 이온빔은, 1개 이상의 전극으로 이루어지는 가속/감속 칼럼(42)을 경유해서 AEF(52)(도 2a)에 보내진다. AEF(52)에서는, 이온빔의 에너지에 관한 분석이 행하여지고, 필요한 에너지의 이온종만이 선택된다.

빔 스캐너(36)의 하류측에 대하여 더욱 자세하게 설명한다.

상기한 바와 같이, 빔 스캐너(36)의 하류측에는, 편향 전의 빔 궤도라인, 즉 빔라인과 직교하는 수평방향으로 각도를 갖도록 편향된 이온빔을, 빔 궤도라인에 평행하게 되도록 재(再)편향하는 평행렌즈(40), 및 이온빔을 가속 또는 감속하는 가속/감속 칼럼(42)이 배치되어 있다. 평행렌즈(40)는, 중앙에 이온빔이 통과하는 구멍이 마련된 원호(圓弧)형상의 복수개의 전극으로 구성되고 있으며, 상류측으로부터 첫 번째의 전극은, 터미널 전위로 유지되어 있다. 상류측으로부터 두 번째의 전극은, 억제전극이라고 불리며, 억제 전원(44)이 접속되어서 전자의 유입을 억제하고 있다. 세 번째의 전극에는, 평행렌즈 전원(46)이 접속되어서, 두 번째의 전극과 세 번째의 전극 사이에 전계가 발생하여, 수평방향으로 편향된 이온빔이 편향 전의 빔 궤도라인(이온빔 진행방향)에 평행한 이온빔이 된다. 평행렌즈(40)는, 중앙에 이온빔이 통과하는 구멍이 마련된 원호형상의 복수개의 전극으로 구성되어 있고, 상류측으로부터 첫 번째의 억제 입구전극(40S)은, 터미널 전위로 유지되어 있다. 두 번째의 전극은, 감속전극이라고 불리며, 억제 전원(44)이 접속되어서, 첫 번째의 억제 입구전극(40S)과 두 번째의 감속전극 사이의 전위차(수 ㎸: 이 전위차가 억제 전위가 된다)에 의하여, 전자의 유입을 억제하고 있다. 세 번째의 전극에 는, 평행렌즈 전원(46)이 접속되고, 터미널 전위(억제 전위에 의하여 보정된다)와의 전위차에 의하여, 두 번째의 감속전극과 세 번째의 기준전극 사이에 감속을 위한 전계가 발생하여, 수평방향으로 편향된 이온빔이 편향 전의 빔 궤도라인(이온빔 진행방향)에 평행한 이온빔이 된다.

가속/감속 칼럼(42)은, 직선 형상의 하나 이상의 전극으로 구성되어 있다. 가속/감속 칼럼(42)의 상류측에서 첫 번째 전극에는, 평행렌즈(40)의 세 번째 전극과 마찬가지로, 평행렌즈 전원(46)이 접속되어 있다. 두 번째 및 세 번째 전극에는, 각각 제1 가속/감속 칼럼 전원(48) 및 제2 가속/감속 칼럼 전원(50)이 접속되어 있다. 이들 전원전압을 조정하여, 이온빔을 가감속시킨다. 또한, 네 번째 전극은, 접지전위에 접지되어 있다.

가속/감속 칼럼(42)의 하류측에는, 하이브리드형 각도에너지 필터(AEF; Angular Energy Filter, 이하, AEF라 함)(52)가 배치되어 있다. AEF(52)는, 목표로 하는 가속 에너지가 얻어지는 이온빔을 선별하는 에너지 필터이다. AEF(52)는, 자계 편향용의 마그네틱 편향 전자석과 스태틱 편향용의 스태틱 편향 전극을 구비하고 있다. 마그네틱 편향 전자석은, AEF 챔버(54)를 에워싸도록 배치되어 있고, AEF 챔버(54)의 상하좌우를 에워싸는 요크부재와 이 요크부재 둘레에 감긴 코일군으로 구성되어 있다. 또한, 상기 마그네틱 편향 전자석에는, 직류전압전원(도시생략)이 접속되어 있다.

한편, 스태틱 편향 전극은, 상하 한 쌍의 AEF 전극(56)으로 구성되어, 이온빔을 상하방향에서 사이에 두도록 배치되어 있다. 한 쌍의 AEF 전극(56) 중, 상측 의 AEF 전극(56)에는 포지티브 전압을, 하측의 AEF 전극(56)에는 네가티브 전압을 각각 인가하고 있다. 자계에 의한 편향시에는, 마그네틱 편향 전자석으로부터의 자계에 의하여 이온빔을 하방으로 약 20도 편향시켜서, 목표로 하는 에너지의 이온빔만이 선택되는 것이 된다. 한편, 자계 및 전계에 의한 편향시에는, 마그네틱 편향 전자석으로부터의 자계와 한 쌍의 AEF 전극(56) 사이에서 발생되는 전계에 의한 병용작용에 의하여, 이온빔을 하방으로 약 20도 편향시켜서, 목표로 하는 에너지의 이온빔만이 선택되는 것이 된다.

이와 같이 AEF(52)는, 필요에 따라서 각각 사용하는 자계 및 자계와 전계 양쪽의 하이브리드 타입이므로, 저에너지 빔의 수송에는, 전자 한정효과가 높은 자계를 주로 사용하고, 고에너지 빔의 수송에는, 자계 편향 및 스태틱 편향의 양쪽을 이용할 수도 있다. 다만, 자계를 상시 사용하는 경우, 또는 자계와 전계를 둘다 사용하는 경우의 선택은, 에너지나 이온소스(10)의 가스의 종류에 따라 달라진다.

AEF(52)에는, 전자를 공급함으로써 이온빔의 발산을 억제하여, 웨이퍼(58)에 대한 이온빔의 수송효율을 향상시키는 AEF 플라즈마 샤워(60)가 설치되어 있다. 또한, AEF(52)는, AEF 억제전극(62, 64)을 AEF 플라즈마 샤워(60)의 상류측 및 하류측에 각각 구비하고 있다. 이 AEF 억제전극(62, 64)은, 전자 장벽(barrier) 및 이온빔의 단면형상의 사이즈를 제한하는 것이 주된 역할이다.

AEF 챔버(54)의 벽면에는, 커스프(cusp)자계를 형성하는 복수의 영구자석(66)이 배치되어 있다. 이 커스프 자계의 형성에 의하여, 전자가 AEF 챔버(54) 내부로 한정되어 있다. 각 영구자석(66)은, 그 자극을 AEF 챔버(54) 내부로 향하게 하고, 또한, 그 이웃하는 자극이 서로 반대 극성이 되도록 배치되어 있다. 다만, AEF 챔버(54)의 출구측에는, AEF(52)로 편향되지 않고 직진하는 이온이 중성화한 중성입자 등을 받아들이는 스트라이커(striker) 플레이트(68)가 설치되어 있다.

프로세스 챔버(진공처리 챔버)(70)는, AEF 챔버(54)와 연결되어 있다. 프로세스 챔버(70) 내에는, 선택가능 에너지 슬릿(이하, SES라 함)(72)이 배치되어 있다. 선택가능 에너지 슬릿(72)은, 이온빔을 상하방향에서 사이에 두도록 배치되어 있다. 상하의 선택가능 슬릿은 각각, 4개의 슬릿면을 구비하고 있고, 이들 슬릿면의 선택 후, 또한 상하의 선택가능 슬릿의 축을 상하방향으로 조정하거나, 상기 축을 회전시킴으로써, 원하는 슬릿 폭으로 변경한다. 이들 4개의 슬릿면을 이온종에 따라서 순차 선택함으로써, 크로스 오염을 저감시키고 있다.

플라즈마 샤워(74)는, 저에너지 전자를 이온빔과 함께 웨이퍼(58)의 앞면에 공급하여, 이온주입으로 생기는 포지티브 전하의 대전을 중화시켜서 억제하고 있다. 플라즈마 샤워(74)의 좌우단에 각각 배치된 도즈컵(dose cup)(76)은, 도즈량을 계측한다. 구체적으로는, 전류계측회로에 도즈컵이 접속되어 있고, 이에 이온빔이 입사하도록 함으로써 흐르는 빔전류를 측정함으로써, 도즈량이 계측된다.

빔 프로파일러(78)는, 이온주입 위치에서의 빔전류의 측정을 행하기 위한 빔 프로파일러 컵(도시생략)과, 빔 형상 및 빔 X-Y 위치를 계측하기 위한 버티컬 프로파일 컵(도시생략)을 구비하고 있다. 빔 프로파일러(78)는, 이온주입 전 등에 수평방향으로 이동시키면서, 이온주입 위치의 이온빔 밀도를 계측한다. 빔 프로파일 계측의 결과로서, 이온빔의 예상 불균일성(PNU; Predicted Non Uniformity)이 프로세 스의 요건을 만족하지 않을 경우에는, 빔 스캐너(36)의 인가전압 등을 프로세스 조건에 만족하도록 자동적으로 조정한다. 버티컬 프로파일 컵은, 이온주입 위치에서의 빔 형상을 계측하여, 빔 폭이나 빔 중심위치의 확인을 행한다.

빔라인의 최하류에는, 패러데이 컵의 것과 유사한 빔전류 계측기능을 가지며, 최종 셋업 빔을 계측하는 트리플 서피스 빔 덤프(TSBD; Triple surface beam dump)(80)가 배치되어 있다. 트리플 서피스 빔 덤프(80)는, 이온소스(10)의 가스의 종류에 따라서 삼각 필라(pillar; 기둥)의 3면을 스위칭함으로써, 크로스 오염을 저감시키고 있다. 다만, 빔라인은 높은 진공으로 유지되고 있음은 말할 것도 없다.

또한, 도 2a에 있어서, 반도체 웨이퍼(58)는 도면의 면에 교차하는 상하방향으로 왕복이동되는 것을 나타내고, 도 2b에 있어서, 반도체 웨이퍼(58)는 도면의 면방향 상에서 왕복이동, 즉 기계적 스캐닝되는 것을 나타내고 있다. 즉, 이온빔이, 예컨대 1축방향으로 왕복 스캔되는 것으로 하면, 반도체 웨이퍼(58)는, 도시하지 않은 구동기구에 의하여 상기 1축방향으로 직각인 방향으로 왕복이동하도록 구동된다.

도 4는, 2극식의 빔 스캐너(36)의 기본구성과 차폐 억제전극 어셈블리 및 한 쌍의 전계 보정전극(제로전계 보정전극)의 기본구성을 사시도로 나타낸다. 빔 스캐너(36)는, 이온빔을 사이에 두고 대향하게 배치된 한 쌍의 스캐닝전극(36A, 36B) 과, 한 쌍의 스캐닝전극(36A, 36B)의 상류측 근방, 하류측 근방에 각각, 스캐닝전극(36A, 36B)을 끼우도록 하여 마련된 억제전극(34S, 38S)을 가진다. 빔 스캐너(36)는 또한, 빔 궤도라인과 평행하게 뻗어서 억제전극(34S, 38S)에 접속됨과 함 께, 한 쌍의 스캐닝전극(36A, 36B)의 대향전극면에 의하여 사이에 놓여지는 공간 내에 마련된, 전계 보정전극(36-1, 36-2)을 구비한다. 즉, 여기서는, 전계 보정전극(36-1, 36-2)은, 억제전극에 대하여 도전(導電)되도록 혹은 절연해서 지지 접속을 행하여, 억제전극(36S, 38S)과 같은 음 전위 또는 독립된 가변전위를 인가 가능하게 구성된다. 다만, 스캐닝전극(36A, 36B)은, 편향 전의 빔 궤도라인(이온빔 진행방향) 혹은 왕복 스캐닝평면에 있어서의 중심축에 관하여 대칭인 형상을 가지며, 이온빔측의 면(대향전극면)이 상기 중심축에 관하여 대칭이 되도록 배치된다. 스캐닝전극(36A, 36B)의 대향전극면에는, 각각 빔라인 방향으로 뻗는 홈(36A-1, 36B-1)이 마련되어서 오목형상 대향전극으로 되고, 게다가 이들 홈 내면 사이의 간격이 도중(途中)에서부터 하류측을 향함에 따라서 커지도록 되어 있다. 물론, 도중에서부터가 아니라, 상류측으로부터 하류측을 향하여 직선적으로 간격이 커지는 홈 형상이어도 좋으며, 예컨대 다음에 설명하는 도 5a, 도 5b에서는 이와 같은 스캐닝전극을 나타내고 있다. 또한, 억제전극(34S, 38S)은 각각, 이온빔의 통과영역에 가로로 긴 직사각형상의 개구(34S-1, 38S-1)를 가지고, －1∼－2 ㎸ 정도의 직류전압이 인가된다. 본 도면에서는, 편의상, 억제전극(34S, 38S)의 상류측, 하류측에 각각 인접하여 설치되는 차폐 접지전극은 도시를 생략하고 있다.

도 5a는, 도 4의 빔 스캐너(36)에 차폐 접지전극을 추가한 것을 사시도로 나타내고, 도 5b는, 도 5a의 빔 스캐너(36)를 스캐너 하우징(37)에 수용한 것을 횡단면도로 나타낸다.

도 6은, 도 5b의 스캐너 하우징(37)에 평행렌즈(40)를 추가한 것을 횡단면도 로 나타낸다.

스캐닝전극(36A, 36B)의 상류측 및 하류측에, 각각 빔 통과용 직사각형상의 개구를 가지는 차폐 억제전극 어셈블리가 인접 배치되어 있다. 각 차폐 억제전극 어셈블리를, 각각 1개의 억제전극(34S, 또는 38S)과, 이를 사이에 끼우는 2개의 차폐 접지전극(34G-1과 34G-2, 또는 38G-1과 38G-2)으로 이루어지는 어셈블리 전극으로서 구성하여, 대칭형(좌우대칭형)의 스캐닝전극(오목형상 대향전극)(36A, 36B)의 전측 및 후측의 부분 전체를 각 2개의 차폐 접지전극(34G-1과 34G-2 및 38G-1과 38G-2)으로 차폐하였다.

따라서, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 스캐닝전극의 음 전극이 되는 측과 두 억제전극(34S, 38S)에 의하여 음의 전계영역이 되는 전자 억제 영역(배(pear) 껍질 패턴으로 나타냄)을 형성하여, 스캐닝전극의 양 전극이 되는 양의 전계영역(그물 패턴으로 나타냄)측을 에워싼다. 이로써, 스캐닝전극공간 내외로의 불필요한 전자의 흐름을 억제할 수 있다. 종래기술의 것은, 음의 전계영역이 되는 전자 억제 영역이, 스캐닝전극의 음 전극이 되는 측으로부터 두 억제전극의 음 전극측에 걸쳐서 좁은 음의 전계영역이 형성될 뿐이고, 스캐닝전극의 양 전극이 되는 측과 두 억제전극의 양 전극측에도 같은 좁은 양의 전계영역이 형성되는 것이다. 그 결과, 2개의 분단된 전계영역이 생성되어 버려서, 스캐닝전극 공간 내외로의 불필요한 전자의 흐름을 억제할 수 없다. 본 실시예에 의한 빔 스캐너에서는 또한, 스캐닝전극은 차폐 접지전극에 끼워져서 억제전극의 영향을 받지 않으므로, 스캐닝전극에 의한 스캐닝을 안정되게 작동시킬 수 있는 것이다.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 상하방향에 대하여 콤팩트화를 실현하기 위해서, 스캐닝전극(36A, 36B)과 차폐 억제전극 어셈블리의 종방향(상하방향) 높이를 동일하게 되도록 구성한다. 한편, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 좌우방향 대칭형의 오목형상 대향전극에 의한 스캐닝전극(36A, 36B)을, 그 빔 입구부의 최대폭(W36in)을 빔 출구부의 최대폭(W36out)보다 작게 함과 함께, 빔라인 방향의 스캐닝전극의 길이(L36)를 빔 입구부의 최대폭(W36in)보다 짧게 구성하고 있다. 이로써, 큰 스캐닝각도(편향각도)를 얻음과 함께, 빔라인 방향에서 이온빔이 받는 전계를 최소한으로 하여, 횡방향의 빔 직경이 큰 이온빔용 빔 스캐너가 구성된다.

다만, 억제전극(34S, 38S)에 각각 독립적으로 고정 혹은 가변의 직류전압을 인가함과 함께, 차폐 접지전극(34G-1, 34G-2, 38G-1, 38G-2)은 접지 전위에 접지하여, 억제전극(34S, 38S)을 고정전위 혹은 가변전위로 한다.

또한, 억제전극(34S, 38S)의 빔라인 방향에 있어서의 전극의 두께를, 차폐 접지전극의 두께보다도 두껍게 구성하여, 억제전극에 의한 전자의 억제 효과를 빔라인 방향에 있어서 강하게 하고 있다.

도 5b에서 이해할 수 있는 바와 같이, 스캐닝전극(36A, 36B) 상류측의 차폐 억제전극 어셈블리의 이온빔 통과용 개구는, 스캐닝전극(36A, 36B)의 빔 입구부의 최대폭(W36in)과 실질상 동일폭으로 한다. 이로써, 상류측의 차폐 억제전극 어셈블리에 입사하는 이온빔은, 스캐닝전극(36A, 36B)의 입구부 내에 수용되도록, 밀려나온 빔 성분이 커트된다. 한편, 스캐닝전극(36A, 36B) 하류측의 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구는, 스캐닝전극(36A, 36B)의 빔 출구부의 최대폭(W36out)과 실질상 동일폭으로 한다. 이로써, 스캐닝전극(36A, 36B)의 출구부로부터 출사하는 이온빔 중 밀려나온 빔 성분은, 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구에 의하여 커트된다.

스캐닝전극(36A, 36B) 근방의 상하 좌우방향에 차폐부재(도 5b에 좌우방향의 차폐부재(39S1)만을 나타내고, 도 7b에 상하방향의 차폐부재(39S2)를 나타냄)를 각각 배치하여 접지 전위에 접지하고, 차폐 접지전극과 함께 스캐닝전극(36A, 36B)을 전후 및 상하 좌우의 6방향으로부터 차폐함으로써, 스캐닝전극(36A, 36B)의 스캐닝용 전계를 스캐닝전극 외의 공간에 새나가지 않도록 하고 있다. 이로써, 스캐닝전극 외의 공간에 대한 영향을 거의 없게 하여, 스캐닝전극 공간 내의 전자 감금을 더욱 충실하게 하고, 스캐너 하우징(37)의 벽과 스캐닝전극(36A, 36B) 사이의 상호 간섭을 방지한다.

또한, 도 7a, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 제로전계 효과 억제용 전계 보정전극(36-1, 36-2)은, 억제전극(34S, 38S)의 사이에 마련된다. 그러나, 억제전극(34S)의 하류측, 억제전극(38S)의 상류측에 각각, 차폐 접지전극(34G-2, 38G-1)이 있다. 이로 인하여, 차폐 접지전극(34G-2, 38G-1)의 상하측에는 전계 보정전극(36-1, 36-2)이 관통하는 관통구멍을 각각 형성하여, 전계 보정전극(36-1, 36-2)이 차폐 접지전극(34G-2, 38G-1)을 관통하여 억제전극(34S, 38S)에 의하여 잠겨서(locked) 지지되고 있다. 따라서, 전계 보정전극(36-1, 36-2)은 스캐닝전극(36A, 36B)의 사이에 차폐 접지전극(34G-2, 38G-1)에 의하여 외부로부터 구획된 상태로 존재하며, 억제전극(34S, 38S)과 동화하지 않고, 독립해서 전계 보정작용을 한다.

다만, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 본 예에서는, 스캐닝전극(오목형상 대향전극)(36A, 36B)에 있어서의 홈(36A-1, 36B-1)의 단면형상을, 대략 원호형상이 아니고, 대략 사다리꼴 형상으로 하고 있다. 즉, 홈(36A-1, 36B-1)의 단면형상을, 이온빔의 스캐닝 평면에 대응하는 영역 및 그 근방에 대해서는 평탄면으로 하고, 이 평탄면 영역보다 상측 및 하측에 대해서는 그로부터 벗어남에 따라서 대향전극면의 간격이 좁아지도록 하는 사면(斜面)으로 하고 있다. 이러한 스캐닝전극에 의하면, 이온빔의 스캐닝방향인 좌우(횡)방향의 스캔 전계 유효폭을 크게 구성할 수 있으며, 게다가 상하방향도 스캔 전계를 효율적으로 할 수 있다. 또한, 스캐닝전극(36A, 36B)의 상류측, 하류측에 전극을 각 2개 배치하여, 스캐닝전극(36A, 36B)측의 상류, 하류 각각 1장은 억제전극으로서 －1∼－2 ㎸ 정도의 직류전압을 인가하고, 상류, 하류의 다른 1개는 접지전극으로서 접지하는 형태이어도 좋다.

상기 배치형태는 일례에 지나지 않으며, 스캐닝전극(36A, 36B)의 배치형태는, 수평방향으로 나란히 배치하는 형태로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 스캐닝전극(36A, 36B)은 연직방향으로 나열하여 배치되어도 좋다. 또한, 상류측, 하류측의 억제전극은 동일 형상일 필요는 없다.

도 8a 내지 도 8c, 도 9는, 본 발명의 빔 스캐너(36)에 의한 제로전계 효과 억제작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 8a 내지 도 8c에서는, 빔 스캐너(36)를 횡단면도로 나타내고, 전계 보정전극(36-1, 36-2) 및 차폐 접지전극(34G-1, 38G-2)은 도시를 생략하고 있다.

본 도면도, 앞서 설명한 도 1a 내지 도 1d와 마찬가지로, 빔 스캐너의 작용 을 설명하기 위한 모식도에 지나지 않으며, 본 도면에 의하여 후술되는 각 구성요소의 크기, 위치관계가 규정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 바와 같이, 스캐닝전극(36A, 36B)의 형상은, 대향전극면의 간격이 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라서 커지는 형상으로 되어 있으며, 이는 이온빔의 스캐닝각도 범위를 확대하기 위한 형태이다.

한편, 도 9는, 빔 스캐너를 하류측에서 본 도면이며, 설명을 간단히 하기 위해서, 스캐닝전극(36A, 36B)을 평행평판 형상으로 나타내고 있다. 이는, 본 발명이, 한 쌍의 스캐닝전극이 도 9와 같은 평행평판 형상의 것, 한 쌍의 스캐닝전극이 도 8a 내지 도 8c와 같이 평판형상 전극의 간격이 하류측을 향함에 따라서 커지는 것, 더 나아가서는 도 4나 도 5a, 도 5b에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 스캐닝전극의 대향전극면에 빔라인 방향(z축방향)으로 뻗는 홈이 형성되어 있는 것의 어디에도 적용 가능한 것을 의미한다. 그러나, 도 5a, 도 5b에 나타내는 스캐닝전극의 형태가 가장 바람직하고, 그 이유에 대해서는 후술한다.

도 8a에 있어서는, 빔 스캐너(36)를 통과하는 양의 전하를 가지는 이온은, 음의 전압을 가지는 좌측의 스캐닝전극(36B)에 끌어당겨진다. 한편, 이온빔 주위에 부착되어 있는 전자는, 양의 전압을 가지는 우측의 스캐닝전극(36A)에 끌어당겨진다.

이를, 도 9에서는 스캐닝전극(36B) 근처의 빔 단면형상(타원형상)으로 나타내고 있다. 이로써, 빔 스캐너(36)를 통과하는 빔은 전자가 상실되어, 양의 전하를 가지는 이온끼리는 공간전하 효과에 의하여 반발하므로, 빔은 발산하는 경향에 있 다. 전자는 이온보다도 질량이 가볍기 때문에, 이온보다도 편향각이 크다.

도 8c에 있어서도, 도 8a와 같은 이유로, 빔 스캐너(36)를 통과하는 이온빔은 발산하는 경향에 있다. 도 9에서는, 스캐닝전극(36A) 근처의 빔 단면형상(타원형상)으로, 이온빔 주변에 부착된 전자가 양의 전압을 가지는 좌측의 스캐닝전극(36B)에 끌려가는 것을 나타내고 있다.

한편, 도 8b는, 교류 스캐닝 전원에 접속된 스캐닝전극(36A, 36B)에 인가되는 전압이 정확히 0인 순간에 있어서의 이온빔의 상태를 나타낸다. 도 9에서는, 이를 스캐닝전극(36A, 36B) 사이의 중간부에 위치한 빔 단면형상(타원형상)으로 나타내고 있다. 이 경우, 이온빔 주변에 부착된 전자는 스캐닝전극(36A, 36B)에 끌려가지 않지만, 전계 보정전극(36-1, 36-2)으로부터의 음의 전계가 크게 작용함으로써, 전자는 이온빔 내에 잔존하지 않고 랜덤한 방향으로 비산한다. 이로써, 이온빔이 잔존전자에 의하여 수렴하는 경향이 억제된다.

이와 같은 작용에 의하여, 전계 보정전극(36-1, 36-2)은 제로전계 보정전극이라고도 불린다. 여하튼, 앞에서도 설명한 전계 보정전극(36-1, 36-2)의 작용에 의하여, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 빔 스캐너(36)의 하류측에 있어서의 스캐닝영역의 단부, 스캐닝영역의 중심부 어디에 있어서도, 이온빔의 단면형상은 변화되지 않고, 균일하게 된다.

이러한 전계 보정전극을 구비한 빔 스캐너(36)에 있어서는, 한 쌍의 스캐닝전극(36A, 36B)에 의한 스캐닝각도가 제로이고, 좌우 스캐닝전극의 전위차가 없을 때에 한하여, 그 제로전계 효과에 의하여, 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)(도 2a 참조)에 의한 상하방향 수렴을 완화시키는 횡방향 수렴수단으로서 전계 보정전극을 기능시킬 수 있다.

여기서, 전계 보정전극은 이하의 형태를 취하는 것이 바람직하다.

1. 전계 보정전극은, 스캐닝전극(36A, 36B) 사이의 왕복 스캐닝 평면의 중심축을 사이에 두고 상하로 배치한다.

2. 전계 보정전극은, 스캐닝전극(36A, 36B)의 대향전극면에서 규정되는 공간 내로서, 왕복 스캐닝 평면의 중심축을 사이에 두고, 또한 왕복 스캐닝되는 이온빔에 될 수 있는 한 접근시키도록 배치한다.

3. 전계 보정전극은, 빔라인 방향에 관하여 스캐닝전극(36A, 36B)과 실질상 같은 길이로 한다.

4. 전계 보정전극의 단면형상은, 정사각형 또는 원형 등의 어떠한 형상이어도 좋다.

5. 전계 보정전극은, 억제전극(34S)과 억제전극(38S) 사이로서, 이들 억제전극(34S, 38S)의 중앙부 근처에 접속한다.

6. 전계 보정전극은, 억제전극(34S, 38S)과는 독립된 전위로 한다. 또한, 이 경우의 전위는 가변인 것이 바람직하다.

다음으로, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여, 스캐닝전극(36A, 36B)에 있어서의 홈(36A-1, 36B-1)의 의의에 대하여 설명한다. 이러한 홈은, 빔 스캐너(36)의 통 과 전후에서 이온빔의 상하방향의 수렴ㆍ발산을 작게 억제하도록 기여한다.

빔 스캐너(36) 내부에서, 상류측이나 하류측의 어느 억제전극(34S, 38S)에도 가깝지 않은 위치에서는, 스캐닝전극(36A, 36B)이 만드는 전계가 지배적이게 된다.

편향 전계의 상하성분은, 스캐닝전극(36A, 36B)의 홈(36A-1, 36B-1)의 형상에 의하여 결정된다.

좌측의 스캐닝전극에 양의 전압(＋V)이, 우측의 스캐닝전극에 음의 전압(－V)이 인가되어 있는 경우, 홈의 유무와 그 형상에 의하여, 전계의 분포는 도 10a, 도 10b와 같이 된다.

도 10a의 평행평판에 의한 스캐닝전극(36A, 36B)에서는, y축방향의 전계가, 억제전극의 개구부의 전계과 같은 방향성을 가지고 있으며, y축방향으로의 이온빔의 수렴ㆍ발산을 증폭시킨다.

도 10b의 스캐닝전극(36A, 36B)에는 적당한 홈(36A-1, 36B-1)이 형성되어 있다. 이 경우, 도 10c에 화살표로 나타낸 바와 같이, 억제전극(34S, 38S)으로부터 먼 y축방향의 전계는, 억제전극(34S, 38S)의 개구부(34S-1, 38S-1) 근방의 y축방향의 전계를 소거하도록 하는 방향성을 가진다. 이 상하방향의 전계는, 억제전극(34S, 38S)의 개구부(34S-1, 38S-1) 근방의 전계과 비교하면 매우 약하지만, 작용하는 거리범위가 길기 때문에, 빔 스캐너(36) 전체로는 수렴도 발산도 거의 같은 정도로 작용하는 것 된다.

도 10b에 의한 스캐닝전극(36A, 36B)에서는, 억제전극의 개구부 근방의 전계와, 억제전극에 가깝지 않은 스캐닝전극(36A, 36B)의 대향전극면 사이에서의 상하 방향 전계의 작용이 거의 같은 크기로서 서로 상쇄하도록, 스캐닝전극(36A, 36B)의 홈(36A-1, 36B-1)의 형상, 치수를 결정함으로써, 빔 스캐너(36) 통과 전후에서 이온빔의 상하방향의 수렴ㆍ발산을 작게 억제할 수 있다. 또한, 스캐닝전극(36A, 36B)의 대향전극면 사이에 있어서 전계를 균일하게 분포시킬 수 있으며, 이로써, 타원형상 빔 단면의 어느 부분도 같은 편향각도로 편향시킬 수 있다.

도 6으로 되돌아와서, 스캐닝전극(36A, 36B) 및 상기 차폐 억제전극 어셈블리를 진공용기인 스캐너 하우징(37) 내에 수납하여, 빔라인에 배치한다. 이와 같이, 스캐닝전극(36A, 36B) 및 차폐 억제전극 어셈블리를, 다른 구성요소와 독립된 스캐너 하우징(37) 내의 공간에 배치하여, 다른 구성요소로부터 격리함으로써, 스캐닝전극(36A, 36B)의 전계의 외부에 대한 영향을 셧아웃한다. 또한, 스캐너 하우징(37)의 빔 입구부(37-1)의 최대폭을 스캐닝전극(36A, 36B)의 빔 입구부의 최대폭(W36in)(도 5b)과 실질상 동일하게 구성하여, 더욱 횡방향의 빔 직경이 큰 이온빔을 스캐너 하우징(37)에 입사시키도록 하고 있다.

또한, 스캐너 하우징(37)의 빔 출구부(37-2)에 평행렌즈(40)를 수납하는 평행렌즈 하우징(41)을 접속함과 함께, 스캐너 하우징(37) 빔 출구부(37-2)의 최대폭(횡폭)을 평행렌즈(40)의 빔 입구부의 최대폭(횡폭)과 실질상 동일하게 구성하고 있다. 이로써, 평행렌즈 입구부의 횡폭이 스캐너 하우징의 빔 출구부의 횡폭보다 조금 좁은 종래기술의 것에 비교하여, 평행렌즈(40)의 입구부에, 스캐닝영역 단부(端部)의 이온빔이 커트되지 않고 입사될 수 있다.

또한, 스캐너 하우징(37)의 빔 출구부(37-2)에 평행렌즈(40)를 수납하는 평 행렌즈 하우징(41)을 접속함과 함께, 평행렌즈(40)를 감속비 1:3 이하로 구성하고, 평행렌즈(40)의 비원형 곡선의 유사곡률을 크게 구성하여, 이온빔의 감속효과와 빔 수렴효과를 낮게 해서 비원형 곡선 렌즈의 유사곡률을 올린 감속비가 작은 평행렌즈를 이용하도록 하고 있다. 이로써, 평행렌즈(40)의 양측 단부에 근접할수록 평행렌즈(40)로의 이온빔의 입사각도를 상당히 얕게 할 수 있어서, 감속의 효과를 높일 수 있으며, 이온빔을 편향 전의 원래의 빔 궤도라인에 평행한 빔 궤도라인에 크게 편향하여, 이온빔의 발산을 될 수 있는 한 억제할 수 있다.

〔작용〕

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 이온주입장치(1)에서는, 질량분석 자석장치(22)를 통과한 이온빔은, 제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)에 의하여 상하방향으로 수렴된다. 그 후, 파크 전극(26)을 통과하여, 소정 질량의 이온으로 이루어지는 이온빔만이 질량분석슬릿(28)을 통과한다. 질량분석슬릿(28)을 통과한 이온빔은, 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)에 의하여 더욱 상하방향으로 수렴작용을 받아서 조정에 의하여 정형된다.

도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b를 참조하여, 이온소스(10)로부터 가속/감속 칼럼(42)까지의 이온빔의 수렴, 정형에 대하여 설명한다. 도 2a, 도 3a는, 이온주입장치의 주된 구성요소와 이들을 통과하는 이온빔을 상방에서 본 도면이고, 도 2b, 도 3b는, 도 2a, 도 3a의 배치관계를 측방에서 본 도면이다. 다만, 이해를 쉽게 하 기 위하여, 각 구성요소 사이에는 충분한 간격을 두고 나타내고 있다.

이온소스(10)로부터 인출전극(12)에 의하여 인출된 이온빔은, 질량분석 자석장치(22)에 입사된다. 인출전극(12)에 마련되어 있는 인출슬릿의 전계작용에 의하여, 이온빔은 상하(종)방향으로 수렴되고 수평(횡)방향으로 발산되는 이온빔으로서 출사된다. 질량분석 자석장치(22)에서는, 입사한 이온빔에 대한 질량분석이 행하여져, 필요한 이온종만이 선택된다. 상술한 인출전극(12)의 버티컬 수렴렌즈작용 및 질량분석 자석장치(22)의 횡방향에 있어서의 볼록렌즈작용에 의하여, 질량분석 자석장치(22)에 입사한 이온빔은, 질량분석 자석장치(22)의 중심위치에서, 상하방향의 빔폭(상하방향 직경)이 최소가 됨과 함께 횡방향의 빔폭(좌우방향 직경)이 최대가 된다. 질량분석 자석장치(22)의 중심위치를 통과한 이온빔은, 상하방향에 대하여 빔폭이 발산함과 함께 횡방향에 대하여 빔폭이 수렴하도록 된다.

제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)은, 상술한 바와 같이, 질량분석 자석장치(22)를 통과한 이온빔의 빔폭을, 상하방향으로 수렴시킴과 함께 횡방향으로 발산시키도록 작용한다. 즉, 제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)에는, 상하방향의 빔폭이 크고(상하방향으로 발산), 횡방향의 빔폭이 작은(횡방향으로 수렴) 세로로 긴 단면형상을 가지는 이온빔이 입사된다. 제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)은, 이 이온빔의 빔폭을, 상하방향으로 수렴시킴과 함께 횡방향으로 발산시키도록 작용한다. 그 결과, 상하방향에 대하여 빔폭이 발산하고 있음과 함께 횡방향에 대하여는 빔폭이 수렴하고 있는 이온빔은, 질량분석슬릿(28)의 위치에서 상하방향의 빔폭이 최대, 횡방향의 빔폭이 최소가 된다. 제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)이 질량분 석슬릿(28)보다 상류측에 있으면, 보다 종폭이 넓은 많은 이온빔을 질량분석슬릿(28)을 통과시킬 수가 있다. 또한, 상하방향의 발산을 억제할 수도 있어서, 상하방향에 대하여 보다 많은 이온빔을 통과시킬 수가 있다. 즉, 이온빔의 불필요한 커트, 불필요한 발산을 방지할 수가 있다.

질량분석슬릿(28)을 통과한 이온빔은, 수렴되어 있던 횡방향에 대하여는 좌우 빔폭이 발산하여 가는 쪽으로 전환되므로, 종방향에 대하여 상하 빔폭이 수렴되도록 된다.

제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)은, 질량분석슬릿(28)을 통과한 이온빔의 빔폭을, 상하방향으로 수렴시킴과 함께 횡방향으로 발산시키도록 작용한다. 즉, 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)에는, 상하방향의 빔폭이 크고(상하방향으로 발산), 횡방향의 빔폭이 작은(횡방향으로 수렴) 세로로 긴 단면형상을 가지는 이온빔이 입사된다. 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)은, 이 이온빔의 빔폭을, 상하방향으로 수렴시킴과 함께 횡방향으로 발산시키도록 작용한다.

이로써, 상하방향으로 강하게 수렴하고 횡방향으로 발산한 이온빔, 즉 단면형상이 횡방향으로 긴 타원형상 또는 플랫형상의 이온빔이 되도록 정형된 소정의 이온빔이, 스캐너 하우징(37) 내에 수납한 빔 스캐너(36)에 보내진다. 이로써, 이온빔은, 한 쌍의 스캐닝전극(36A, 36B)을 가지는 빔 스캐너(36)의 입구 근방(도 2a의 억제전극(34S) 근방)에서, 상하방향의 빔폭이 최소, 횡방향의 빔폭이 최대가 된다. 이와 같은 관점에서, 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)의 설치 위치는, 질량분석슬릿(28)의 출구에서 빔 스캐너(36)에 입사하기 전의 빔라인 구간의 빔라인 상 이며, 이온빔의 수렴과 발산의 중간상태의 위치인 것이 바람직하다. 이는, 이온빔에 대하여 상하방향으로 큰 수렴력을 작용시키기 위하여는, 이온빔의 단면사이즈(상하방향의 사이즈)가 큰 쪽이 바람직하기 때문이다.

빔 스캐너(36)의 전후에 배치한 차폐 억제전극 어셈블리에 의하여, 차폐와 전자의 억제가 행하여지고 있는 안정된 빔 스캐너(36)에 입사하여 빔 궤도라인 상을 진행하는 이온빔은, 빔 스캐너(36)에 음과 양의 전압을 서로 번갈아 교체 인가함으로써 발생하는 전계에 의하여, 좌우(횡 혹은 수평)방향의 어느 스캐닝 범위에서 왕복 스캔(스캐닝)된다. 이때, 음과 양의 전압의 교류적인 교체 인가에 있어서, 스캐닝전극(36A, 36B)의 좌우 두 전극의 인가전압이 모두 제로가 되는 순간이, 전압의 교류 교체시마다 항상 발생하지만, 스캐닝전극(36A, 36B)의 좌우 두 전극 사이에 설치한 제로전계의 전계 보정전극(36-1, 36-2)에 의하여, 이온빔 형상의 돌발적인 변화를 억제하고 있다. 또한, 왕복 스캐닝된 이온빔은, 종방향으로 발산하여 가면서 평행렌즈(40)에 입사하여, 편향 전의 원래의 빔 궤도라인과 동일방향으로 평행화(평행 형성)됨과 함께, 종횡으로 수렴작용을 받아서, 수렴하면서 진행하여 간다. 그리고, 수렴하면서 진행하여 웨이퍼(58)에 도달한 이온빔은, 웨이퍼(58)에 이온주입된다.

이상, 본 발명에 의한 이온주입장치를 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명에 의한 이온주입장치는, 다음과 같이 변경해서 실현되어도 좋다.

상기 실시예에서는, 빔라인 방향과 직교하는 수평방향으로 이온빔을 주기적 으로 왕복 스캐닝시키는 구성이었지만, 이를 대신하여, 이온빔을 수평방향 이외의 특정방향, 예컨대 수직방향으로 주기적으로 왕복 스캐닝시키는 구성이어도 좋다.

또한, 도 2a, 도 2b에서는 도시를 생략했지만, 도 3a, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 질량분석슬릿(28)과 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)의 사이, 바람직하게는 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)의 이온빔 입구에 가까운 상류측 위치에, 횡방향 조정용 스티어링 코일(Cx)을 배치하여, 이온빔 위치를 횡방향에 관하여 조정하도록 하여도 좋다.

상기 실시예는, 본 발명을 싱글웨이퍼 타입 이온주입장치에 적용한 경우이지만, 본 발명은 배치(batch) 타입 이온주입장치에 적용되어도 좋다.

본 출원은, 2007년4월20일 출원된 일본 특허출원 제2007-111528호에 기초하여 우선권의 이익을 주장하며, 그 개시된 내용은, 참조를 위하여 그 전체 내용이 여기에 통합되어 있다.

도 1a 내지 도 1d는, 종래기술의 빔 스캐너의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a, 도 2b는, 본 발명이 적용되는 이온주입장치의 개략 구성을 나타낸 도면으로서, 도 2a는 전체의 평면도, 도 2b는 그 측면도이다.

도 3a는, 도 2a에 나타낸, 이온소스(源)으로부터 가속/감속 칼럼까지의 이온빔의 수렴과 발산, 정형의 작용과정을 모식적으로 설명하기 위한 평면도, 도 3b는, 도 3a를 측면에서 본 도면이다.

도 4는, 본 발명에 의한 빔 스캐너의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.

도 5a는, 본 발명에 의한 빔 스캐너의 차폐 억제전극 어셈블리와 전계 보정전극의 개략을 나타내는 사시도이며, 도 5b는, 본 발명에 의한 빔 스캐너의 차폐 억제전극 어셈블리의 작용을 설명하기 위한 횡단면도이다.

도 6은, 본 발명에 의한 빔 스캐너와 빔 평행화장치의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다.

도 7a는, 본 발명에 의한 빔 스캐너의 전계 보정전극에 대하여 설명하기 위한 횡단면도, 도 7b는, 빔 스캐너를 이온빔 입사방향에서 본 종단면도이다.

도 8a 내지 도 8c는, 본 발명에 의한 빔 스캐너의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는, 본 발명에 의한 빔 스캐너에 있어서의 전계 보정전극의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 10a 내지 도 10c는, 빔 스캐너의 스캐닝전극이 홈을 가지지 않는 경우와, 홈을 가질 경우에 대하여, 그 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 11a, 도 11b는, 빔 스캐너에 전계 보정전극을 마련하지 않을 경우와, 전계 보정전극을 마련할 경우에 대하여, 그 작용을 설명하기 위한 도면이다.

Claims

서로 대향하는 좌우 대칭형의 대향전극에 의한 2극식 편향스캐닝 전극을 가지고, 그 대향전극면에 빔라인 방향으로 뻗는 홈을 가지며, 하전입자빔의 궤도를 주기적으로 변경하는 편향스캐닝을 행하는 빔 스캐너를 구비하는 빔처리장치에 있어서,

상기 빔 스캐너는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상류측 및 하류측에 각각 배치되고, 상기 하전입자빔 통과용 직사각 형상의 개구(開口)를 가지는 차폐 억제전극 어셈블리를 더욱 구비하고,

상기 각 차폐 억제전극 어셈블리는, 하나의 억제전극과 이를 사이에 끼우는 2개의 차폐 접지전극으로 이루어지는 어셈블리 전극으로서 구성되고,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 전측 및 후측의 부분 전체가, 상기 2개의 차폐 접지전극으로 차폐되고,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 구간에, 상기 하전입자빔의 왕복 스캐닝 평면의 중심축을 사이에 두고 빔 라인방향을 따라 서로 대향하도록 이들 2극식 편향스캐닝 전극의 대향방향과 직교하는 방향으로 뻗는 한 쌍의 전계 보정전극이 배치되고,

상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 상류측 억제전극 및 상기 하류측 억제전극과 동일전위로 구성되고,

상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 2극식 편향스캐닝 전극에 인접하여 배치된 상기 상류측 차폐 접지전극 및 상기 하류측 차폐 접지전극을 관통시켜서, 상기 상류측 억제전극과 상기 하류측 억제전극 사이에 배치되고,

상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 상류측 억제전극과 상기 하류측 억제전극의 중앙부에 도전(導電)되도록 지지 접속됨을 특징으로 하는 빔처리장치.
서로 대향하는 좌우 대칭형의 대향전극에 의한 2극식 편향스캐닝 전극을 가지고, 그 대향전극면에 빔라인 방향으로 뻗는 홈을 가지며, 하전입자빔의 궤도를 주기적으로 변경하는 편향스캐닝을 행하는 빔 스캐너를 구비하는 빔처리장치에 있어서,

상기 빔 스캐너는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상류측 및 하류측에 각각 배치되고, 상기 하전입자빔 통과용 직사각 형상의 개구(開口)를 가지는 차폐 억제전극 어셈블리를 더욱 구비하고,

상기 각 차폐 억제전극 어셈블리는, 하나의 억제전극과 이를 사이에 끼우는 2개의 차폐 접지전극으로 이루어지는 어셈블리 전극으로서 구성되고,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 전측 및 후측의 부분 전체가, 상기 2개의 차폐 접지전극으로 차폐되고,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 구간에, 상기 하전입자빔의 왕복 스캐닝 평면의 중심축을 사이에 두고 빔 라인방향을 따라 서로 대향하도록 이들 2극식 편향스캐닝 전극의 대향방향과 직교하는 방향으로 뻗는 한 쌍의 전계 보정전극이 배치되고,

상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 독립된 가변전위를 인가하도록 구성되고,

상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 2극식 편향스캐닝 전극에 인접하여 배치된 상기 상류측 차폐 접지전극 및 상기 하류측 차폐 접지전극을 관통시켜서, 상기 상류측 억제전극과 상기 하류측 억제전극 사이에 배치되고,

상기 한 쌍의 전계 보정전극은, 상기 상류측 억제전극과 상기 하류측 억제전극의 중앙부에 절연하여 지지 접속됨을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 2극식 편향스캐닝 전극은, 빔 입구부와 빔 출구부를 가지고, 그 빔 입구부의 최대폭을 빔 출구부의 최대폭보다 작게 함과 함께, 빔라인 방향의 길이를 상기 빔 입구부의 최대폭보다 짧게 구성함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 2극식 편향스캐닝 전극과 상기 차폐 억제전극 어셈블리의 상하방향 높이를 동일하게 되도록 구성함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 대향전극에 있어서의 홈의 단면(斷面)형상을, 하전입자빔의 스캐닝 평면에 대응하는 영역에 대해서는 평탄면으로 하고, 이 평탄면 영역의 상하측에 대해서는 이 평탄면 영역으로부터 벗어남에 따라서 대향전극면의 간격이 좁아지도록 하는 사면(斜面)으로 함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 억제전극에 독립적으로 고정 혹은 가변의 직류전압을 인가함과 함께, 상기 2개의 차폐 접지전극은 접지 전위로 접지함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 억제전극의 빔라인 방향에 있어서의 전극의 두께를 상기 차폐 접지전극보다도 두껍게 구성함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상류측의 상기 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상기 빔 입구부의 최대폭과 동일폭으로 함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 하류측의 상기 차폐 억제전극 어셈블리의 빔 통과용 개구는, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상기 빔 출구부의 최대폭과 동일폭으로 함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 2극식 편향스캐닝 전극의 상하 좌우방향으로 차폐부재를 각각 배치하여 접지 전위로 접지하고, 상기 차폐 접지전극과 함께 상기 2극식 편향스캐닝 전극을, 전후 및 상하 좌우의 6방향에서 차폐함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 2극식 편향스캐닝 전극 및 상기 차폐 억제전극 어셈블리를, 진공용기인 스캐너 하우징 내에 수납하여, 빔라인 상에 설치함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 11에 있어서,

상기 스캐너 하우징의 빔 입구부의 최대폭을, 상기 2극식 편향스캐닝 전극의 빔 입구부의 최대폭과 동일하게 구성함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 11에 있어서,

상기 스캐너 하우징의 빔 출구부에 평행렌즈를 수납하는 평행렌즈 하우징을 접속함과 함께, 상기 스캐너 하우징의 빔 출구부의 최대폭을, 상기 평행렌즈의 빔 입구부의 최대폭과 동일하게 구성함을 특징으로 하는 빔처리장치.
청구항 11에 있어서,

상기 스캐너 하우징의 빔 출구부에 평행렌즈를 수납하는 평행렌즈 하우징을 접속함과 함께, 상기 평행렌즈를 감속비 1:3 이하로 구성하여, 이 평행렌즈의 비(非)원형 곡선의 유사곡률(quasi radius of curvature)을 크게 구성함을 특징으로 하는 빔처리장치.
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