KR20090108059A - Ion implanting apparatus - Google Patents

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Abstract

An ion implanting apparatus (10) is provided with an ion source (22) for generating an ion beam; a beam shaping section (20) for shaping the beam into a strip-like beam; a beam transporting section (30) which focuses the strip-like ion beam by thinning the beam in the thickness direction and then irradiates a substrate (62) to be processed with the beam; a processing section (60) which irradiates the substrate (62) with the strip-like ion beam; and a lens element (40) which adjusts current density distribution wherein a total value of the current densities of the strip-like ion beam in the beam thickness direction is shown by distribution inthe beam width direction. The lens element (40) is arranged in a region in the vicinity of an ion beam focusing position (52) for adjusting the current density distribution of the ion beam. The current density distribution is accurately adjusted by finely bending a part of the strip-like ion beam within the strip-like ion beam surface.

Description

이온 주입 장치{ION IMPLANTING APPARATUS}Ion implantation device {ION IMPLANTING APPARATUS}

본 발명은, 처리 대상 기판에 띠상(狀) 이온 빔을 조사(照射)하여 이온 주입을 행하는 이온 주입 장치에 관한 것이다.This invention relates to the ion implantation apparatus which irradiates a band ion beam to a process target substrate, and performs ion implantation.

오늘날, 액정 방식이나 유기 LED를 이용한 평면형 표시 장치에 이용하는 유리 기판이나 반도체 기판에 대하여 이온 주입 장치를 이용하여 이온 주입을 행하는 처리가 활발히 행하여지고 있다. 특히, 대형의 기판에 대하여 효율 좋고 정확하게 이온 주입을 행하려면, 기판의 가로 폭에 대하여 조사하는 이온 빔의 가로 폭이 넓고, 전류 밀도 분포가 소망의 분포로 제어된 띠상 이온 빔을 이용하는 것이 요구되고 있다. Today, the process of performing ion implantation using an ion implantation apparatus is actively performed with respect to the glass substrate or semiconductor substrate used for a flat-panel display apparatus using a liquid crystal system or an organic LED. In particular, in order to efficiently and accurately perform ion implantation on a large substrate, it is required to use a band-shaped ion beam in which the width of the ion beam irradiated with respect to the width of the substrate is wide and the current density distribution is controlled to a desired distribution. have.

이온 빔의 빔 폭을 기판의 폭보다도 넓게 한 띠상의 이온 빔을 이용하는 것에 의하여, 기판의 폭 방향의 영역을 한 번에 처리할 수 있고, 이때, 기판의 폭 방향과 직교하는 방향으로 이동시키는 것에 의하여, 기판 전체를 한 번에 이온 주입하는 것이 가능하게 되어, 효율이 오른다.By using a band-shaped ion beam in which the beam width of the ion beam is wider than the width of the substrate, the region in the width direction of the substrate can be processed at one time. As a result, the entire substrate can be ion implanted at once, resulting in increased efficiency.

한편, 띠상 이온 빔은, 기판의 폭 방향의 같은 위치를, 폭 방향과 직교하는 방향으로 처리하기 때문에, 이 띠상 이온 빔의 전류 밀도 분포가 폭 방향에서 균일하지 않은 경우, 기판 상에서 불균일하게 이온 주입된 부분이 선상(線狀)이 되어 나타나, 정확한 이온 주입 처리를 행할 수 없다. 이 때문에, 띠상 이온 빔은, 소망의 전류 밀도 분포가 되도록, 정확하게 조정하는 것이 요망되고 있다. On the other hand, since the band-like ion beam processes the same position in the width direction of the substrate in a direction orthogonal to the width direction, when the current density distribution of the band-shaped ion beam is not uniform in the width direction, ion implantation is unevenly performed on the substrate. The part which appears is shown in a linear form, and an accurate ion implantation process cannot be performed. For this reason, it is desired to accurately adjust the band-shaped ion beam so as to have a desired current density distribution.

하기 특허 문헌 1에는, 상술한 바와 같이, 띠상 이온 빔을 정형(整形)하고, 피조사체인 시료를 이온 빔에 대하여 이동하는 것에 의하여 이온 빔을 시료에 대하여 주사(走査)하는 이온 주입 장치가 기재되어 있다. 당해 장치에서는, 세로로 긴 띠상 이온 빔을 이온원에서 생성하고, 이 이온원으로부터 생성된 띠상 이온 빔을 질량 분석 자석의 통로를 통과시키며, 이 후, 소망의 범위의 질량수를 가지는 이온종만을 통과시키고 그 이외의 질량수의 이온종을 차단하는 슬릿을 통과한 이온 빔을 시료에 조사시켜 이온 주입을 행한다. 그때, 띠상 이온 빔의 폭이 넓은 긴쪽 방향과 직교하는 방향으로 시료를 이동시켜, 시료의 이온 주입을 행한다.Patent Literature 1 below describes an ion implantation apparatus that scans an ion beam with respect to a sample by shaping a band-shaped ion beam and moving a sample, which is an irradiated object, with respect to the ion beam. It is. In this apparatus, a longitudinally elongated band-like ion beam is generated at an ion source, the band-shaped ion beam generated from the ion source is passed through a mass spectrometer passage, and thereafter, only an ion species having a desired number of masses is passed. The sample is irradiated with an ion beam passing through a slit that blocks other mass species of ionic species. At that time, the sample is moved in the direction orthogonal to the wide longitudinal direction of the band-shaped ion beam, and ion implantation of the sample is performed.

또한, 이온 빔의 분포를 조사하기 위한 위치 검출기가 설치되어 있다. Moreover, the position detector for irradiating the distribution of an ion beam is provided.

마찬가지로, 하기 특허 문헌 2에는, 이하와 같은 이온 주입 장치가 기재되어 있다. 즉, 당해 장치에서는, 자기(磁氣) 실드(shield)된 이온원에 있어서 세로로 긴 단면의 대면적 이온 빔을 발생시켜, 윈도우·프레임형의 마그넷에 의하여 이온 빔을 단변 방향으로 90도에 가까운 큰 중심각을 이루도록 똑같이 휘게 하여, 세로로 긴 개구(開口)를 가지는 슬릿판을 통하여 불요 이온을 제거하고, 빔 단변 방향으로 병진 운동하는 시료에 이온 빔을 조사한다. Similarly, the following ion implantation apparatus is described in following patent document 2. As shown in FIG. That is, in the apparatus, a large-area ion beam having a longitudinally long cross section is generated from the magnetic shielded ion source, and the ion beam is directed at 90 degrees in the short side direction by a window-frame magnet. Bend equally so as to form a near large center angle, unnecessary ions are removed through a slit plate having a longitudinally long opening, and an ion beam is irradiated to a sample translating in the beam short side direction.

나아가, 하기 특허 문헌 3에는, 이하와 같은 이온 주입 장치가 기재되어 있다. 즉, 당해 장치에서는, 이온원으로부터, 소망의 이온종을 포함하고 기판의 단변 폭보다도 폭이 넓은 시트상(狀)의 이온 빔을 발생시켜, 질량 분리 마그넷에 의하 여, 시트상의 이온 빔을 그 시트면에 직교하는 방향으로 휘게 하여 소망의 이온종을 선별하여 도출하고, 그때, 분리 슬릿을 이용하여, 질량 분리 마그넷과 협동하여 소망의 이온종을 선별하여 통과시킨다. 이 후, 분리 슬릿을 통과한 이온 빔의 조사 영역 내에서, 기판을, 이온 빔의 시트면에 실질적으로 직교하는 방향으로 왕복 구동시켜, 이온 주입을 행한다. Further, Patent Literature 3 below describes the following ion implantation apparatus. That is, in this apparatus, a sheet-shaped ion beam containing a desired ion species and wider than the short side width of the substrate is generated from the ion source, and the sheet-shaped ion beam is removed by the mass separation magnet. The desired ionic species are selected and derived by bending in a direction orthogonal to the sheet surface. At that time, the desired ionic species is selected and passed through in cooperation with the mass separation magnet using a separation slit. Thereafter, in the irradiation region of the ion beam passing through the separation slit, the substrate is reciprocally driven in a direction substantially perpendicular to the sheet surface of the ion beam to perform ion implantation.

[특허 문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평10-302706호[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-302706

[특허 문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개평11-126576호[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 11-126576

[특허 문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개2005-327713호[Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. 2005-327713

그러나 상기 특허 문헌 1 ~ 3에 있어서, 특허 문헌 1에 기재되는 띠상 이온 빔의 분포를 조사하는 위치 검출기를 이용하여 이 이온 빔의 전류 밀도 분포를 측정하고, 그 결과에 따라 띠상 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하여도 반드시 정도(精度)가 좋은 조정을 할 수 없다고 한 문제가 있었다. However, in Patent Documents 1 to 3, the current density distribution of the ion beam is measured by using a position detector that examines the distribution of the band ion beam described in Patent Document 1, and according to the result, the current density of the band ion beam. Even if the distribution was adjusted, there was a problem that a good adjustment was not always possible.

즉, 상기 조정은, 띠상 이온 빔의 일부분을 띠상 이온 빔의 면 내에서 작게 휘게 하여 전류 밀도가 낮은 부분의 전류 밀도를 보충하는 것에 의하여 행하여진다. 띠상 이온 빔의 일부분을 띠상 이온 빔의 면 내에서 휘게 하려면, 상기 이온 빔의 일부분의 영역에, 전장(電場) 또는 자장(磁場)을 이용하여 행한다. 이때, 예를 들어 전장의 경우, 띠상 이온 빔의 면 내의 방향에서 전장은 구배(句配)를 가지고, 자장의 경우 띠상 이온 빔의 면에 대하여 수직 방향의 자장 성분을 자장이 가지는 것이 필요하다. 그러나 이때의 띠상 이온 빔은 두께를 가지고, 게다가 전장 및 자장이 3차원적으로 분포하기 때문에, 상기 휨에 필요하지 않은 전장이나 자장의 성분의 영향을 받아 띠상 이온 빔의 두께는 불균일하게 된다. 이 때문에, 소망의 이온종의 선별을 분리 슬릿으로 행할 때의 선별 성능을 저하시키고, 나아가서는, 휘게 하려고 하는 띠상 이온 빔의 상기 일부분만을 잘못하여 분리 슬릿이 제거하는 것으로, 처리 대상 기판인 시료에 대하여 불균일한 전류 밀도 분포의 이온 빔으로 이온 주입을 하게 된다. 이와 같이, 띠상 이온 빔의 일부분을 정도 높게 소망의 방향으로 작게 휘게 할 수 없다.That is, the adjustment is performed by making a part of the band-shaped ion beam bent small in the plane of the band-shaped ion beam to compensate for the current density of the part with the low current density. In order to bend a portion of the band-shaped ion beam in the plane of the band-shaped ion beam, an electric field or a magnetic field is used in a region of the portion of the ion beam. At this time, for example, in the case of the electric field, the electric field has a gradient in the in-plane direction of the band-shaped ion beam, and in the case of the magnetic field, it is necessary for the magnetic field to have a magnetic field component perpendicular to the plane of the band-shaped ion beam. However, since the band-shaped ion beam at this time has a thickness, and the electric field and the magnetic field are three-dimensionally distributed, the thickness of the band-shaped ion beam becomes uneven under the influence of the components of the electric field and the magnetic field which are not necessary for the bending. For this reason, the sorting performance at the time of sorting the desired ionic species in the separating slit is lowered, and furthermore, only the part of the band-shaped ion beam to be bent is wrongly removed so that the separating slit is removed. Ion implantation with an ion beam of non-uniform current density distribution. In this way, it is not possible to bend the portion of the band-shaped ion beam small enough in the desired direction.

근년, 이온 주입 시, 이온 빔의 주입 각도의 제어나 온도 관리가 한층 필요하게 되어 있지만, 상기 띠상 이온 빔의 두께의 불균일은, 이 관리도 한층 곤란한 것으로 하고 있다. In recent years, the ion implantation is required to further control the implantation angle of the ion beam and to control the temperature. However, the nonuniformity in the thickness of the band-shaped ion beam is further difficult to manage.

그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 띠상 이온 빔의 일부분을 띠상 이온 빔의 면 내에서 작게 휘게 하여 전류 밀도 분포를 정도 좋게 조정하는, 예를 들어, 전류 밀도 분포를 정도 좋고 균일하게 조정할 수 있는 이온 주입 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Thus, in order to solve the above problem, the present invention adjusts the current density distribution to a good degree by bending a portion of the band-shaped ion beam within the plane of the band-shaped ion beam, for example, to adjust the current density distribution to a good and uniform degree. It is an object of the present invention to provide an adjustable ion implantation apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 처리 대상 기판에, 이 처리 대상 기판의 가로 폭보다도 넓은 빔 폭을 가지는 띠상 이온 빔을 조사하여 이온 주입을 하는 이온 주입 장치이고, 이온 빔을 생성하는 이온원을 구비하고, 생성한 이온 빔을 띠상 이온 빔으로 정형하는 빔 정형부와, 상기 띠상 이온 빔을 처리 대상 기판에 조사하는 처리부와, 상기 띠상 이온 빔의 상기 빔 폭의 방향과 직교하는 띠상 이온 빔의 두께 방향으로 곡률을 가지도록 상기 띠상 이온 빔의 진행 방향을 휘게 하는 질량 분리 마그넷과, 상기 띠상 이온 빔의 두께 방향에 있어서의 전류 밀도의 합계값을 상기 빔 폭의 방향의 분포로 나타낸 상기 띠상 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하는 조정 유닛을 구비하고, 상기 띠상 이온 빔의 상기 두께 방향의 두께를 얇게 하여 상기 띠상 이온 빔을 수속(收束)시킨 후, 상기 띠상 이온 빔을 상기 처리부로 나아가게 하는 빔 수송부를 가지고, 상기 띠상 이온 빔의 두께가 상기 질량 분리 마그넷을 통과할 때의 상기 띠상 이온 빔의 두께에 비하여 얇게 되어 있는, 상기 띠상 이온 빔의 수속 위치 근방의 영역에서 상기 띠상 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하도록, 상기 조정 유닛이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is an ion implantation apparatus for irradiating a band-shaped ion beam having a beam width wider than the width of the substrate to be processed to ion implantation, and to generate an ion beam. A beam shaping unit having a circle and shaping the generated ion beam into a band-shaped ion beam, a processing unit for irradiating the band-shaped ion beam to a substrate to be processed, and band-shaped ions orthogonal to the direction of the beam width of the band-shaped ion beam The mass separation magnet which bends the traveling direction of the band-shaped ion beam so as to have a curvature in the thickness direction of the beam, and the total value of the current density in the thickness direction of the band-shaped ion beam is expressed by the distribution of the beam width direction. An adjustment unit for adjusting the current density distribution of the band-shaped ion beam, and reducing the thickness in the band direction by reducing the thickness in the thickness direction of the band-shaped ion beam. After converging the on beam, the beam transport unit guides the band ion beam to the processing unit, and the thickness of the band ion beam is greater than the thickness of the band ion beam when passing through the mass separation magnet. The adjustment unit is arranged so as to adjust the current density distribution of the band-shaped ion beam in a region near the convergence position of the band-shaped ion beam which is thinned.

그때, 상기 질량 분리 마그넷은, 상기 띠상 이온 빔을 상기 두께 방향에 있어서 수속시키고, 이 수속하는 위치에 소정의 이온 입자를 통과시키는 분리 슬릿이 설치되며, 상기 조정 유닛은, 상기 분리 슬릿의 위치와 포개어지는 위치에 또는 인접하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.At that time, the mass separation magnet converges the band-shaped ion beam in the thickness direction and is provided with a separation slit for passing predetermined ion particles to the location where the convergence is performed, and the adjustment unit is provided with a position of the separation slit. It is preferable to be installed at the overlapped position or the adjacent position.

또한, 상기 조정 유닛은, 상기 띠상 이온 빔의 상기 두께 방향의 양측에 쌍을 이루어, 상기 폭 방향을 따라 복수의 쌍이 설치된 자석으로 구성되고, 상기 분리 슬릿은 비자성체로 구성되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said adjustment unit is comprised by the magnet provided in the pair in the thickness direction on both sides of the said strip | belt-shaped ion beam in the said width direction, and the said separation slit is comprised with the nonmagnetic substance.

혹은, 상기 조정 유닛은, 상기 띠상 이온 빔의 상기 두께 방향의 양측에 쌍을 이루어, 상기 폭 방향을 따라 복수의 쌍이 설치된 전극으로 구성되고, 상기 분리 슬릿의 위치에 인접하여 설치되며, 상기 조정 유닛은, 인접하는 상기 분리 슬릿의 측에는, 상기 전극에 의하여 형성되는 전장을 차폐(遮蔽)하는 전장 실드를 구비하는 것도 마찬가지로 바람직하다. Alternatively, the adjustment unit is constituted by electrodes formed in pairs on both sides of the band-shaped ion beam in the thickness direction and provided with a plurality of pairs along the width direction, and provided adjacent to the position of the separation slit. It is also similarly preferable that the side of the adjacent separation slit be provided with an electric shield that shields an electric field formed by the electrode.

또한, 상기 빔 정형부는, 상기 띠상 이온 빔을 생성하는 이온원을 복수 구비하고, 또한 이들의 이온원으로부터 생성되는 띠상 이온 빔을 상기 이온 빔의 두께 방향에 있어서 일점에서 수속하도록 상기 복수의 이온원을 배치하고 있고, 상기 조정 유닛은, 상기 일점에서 수속하는 위치 근방의 영역에서, 상기 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하도록, 상기 조정 유닛이 배치되어 있는 형태도 바람직하다. The beam shaping unit includes a plurality of ion sources for generating the band-shaped ion beams, and the plurality of ion sources to converge the band-shaped ion beams generated from these ion sources at one point in the thickness direction of the ion beam. The adjustment unit is also preferably in a form in which the adjustment unit is arranged so as to adjust the current density distribution of the ion beam in a region near the position converged at the one point.

<발명의 효과>Effect of the Invention

본 발명의 이온 주입 장치에서는, 띠상 이온 빔의 두께 방향의 두께를 얇게 하여 띠상 이온 빔을 수속시킨 후, 띠상 이온 빔을 처리 대상 기판에 조사시킨다. 이때, 띠상 이온 빔의 두께가 질량 분리 마그넷을 통과하는 띠상 이온 빔의 두께에 비하여 얇게 되어 있는, 이온 빔의 수속 위치 근방의 영역에서, 조정 유닛은 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정한다. 이 때문에, 두께가 얇아진 띠상 이온 빔에 대하여 작용하는 자장 성분이나 전장 성분은, 이온 빔의 두께 방향에서 대략 일정한 값을 가지고, 게다가, 그 값은, 띠상 이온 빔의 빔 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 값에 가깝다. 이 때문에, 띠상 이온 빔 중의 빔 두께 방향의 각 부분은 일정한 자장의 작용을 받아 같은 방향으로 같은 각도로 휘어질 수 있다. 이 때문에, 정도가 높은 이온 빔의 전류 밀도 분포, 예를 들어 균일한 전류 밀도 분포의 조정을 할 수 있다. 또한, 이온 빔의 두께가 얇게 되어 있는 영역에서 이온 빔의 전류 밀도 분포의 조정을 행하기 때문에, 이온 빔의 휨에 필요하지 않은 전장이나 자장의 성분이 작다. 이 때문에, 띠상 이온 빔의 두께의 불균일함은, 종래에 비하여 저하한다.In the ion implantation apparatus of the present invention, after the band-shaped ion beam is converged by thinning the thickness in the thickness direction of the band-shaped ion beam, the band-shaped ion beam is irradiated onto the substrate to be treated. At this time, the adjustment unit adjusts the current density distribution of the ion beam in the region near the converging position of the ion beam, in which the thickness of the band ion beam is thinner than the thickness of the band ion beam passing through the mass separation magnet. Therefore, the magnetic field component and the electric field component acting on the thin band-shaped ion beam have a substantially constant value in the thickness direction of the ion beam, and the value is also at the center position in the beam thickness direction of the band-shaped ion beam. Is close to the value of. For this reason, each part of the beam thickness direction in a strip | belt-shaped ion beam can be bent at the same angle in the same direction under the action of a constant magnetic field. For this reason, adjustment of the current density distribution of an ion beam with high precision, for example, a uniform current density distribution can be performed. In addition, since the current density distribution of the ion beam is adjusted in a region where the thickness of the ion beam is thin, the electric field and the magnetic field component which are not necessary for the deflection of the ion beam are small. For this reason, the nonuniformity of the thickness of a strip | belt-shaped ion beam falls compared with the former.

도 1은 본 발명의 이온 주입 장치의 일 실시예인 이온 주입 장치의 평면도이다.1 is a plan view of an ion implantation apparatus, which is an embodiment of the ion implantation apparatus of the present invention.

도 2는 도 1에 도시하는 이온 주입 장치의 측면도이다.FIG. 2 is a side view of the ion implantation apparatus shown in FIG. 1.

도 3의 (a)는 도 1에 도시하는 이온 주입 장치에 이용하는 렌즈 요소 대신에 이용하는 다른 형태의 렌즈 요소의 평면도이고, (b)는 (a)에 도시하는 렌즈 요소의 내부를 설명하는 도면이다.(A) is a top view of the lens element of the other form used instead of the lens element used for the ion implantation apparatus shown in FIG. 1, (b) is a figure explaining the inside of the lens element shown to (a) .

도 4는 도 1에 도시하는 본 발명의 이온 주입 장치와는 다른 형태의 이온 주입 장치의 평면도이다.It is a top view of the ion implantation apparatus of a different form from the ion implantation apparatus of this invention shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 이온 주입 장치 20 : 빔 정형부10 ion implantation apparatus 20 beam shaping portion

22, 22a, 22b, 22c : 이온원 24, 24a, 24b, 24c : 이온 빔22, 22a, 22b, 22c: ion source 24, 24a, 24b, 24c: ion beam

25a, 25b, 25c, 25d : 단 30 : 빔 수송부25a, 25b, 25c, 25d: stage 30: beam transport unit

32 : 질량 분리 마그넷 34 : 요크32: mass separation magnet 34: yoke

36 : 자극 37 : 자극 단면36: stimulation 37: stimulation cross section

38 : 코일 40, 90 : 렌즈 요소38: coil 40, 90: lens element

42 : 요크 44 : 전자석42: York 44: electromagnet

46 : 자극 48 : 코일46: stimulation 48: coil

49, 52 : 수속 위치 50 : 분리 슬릿49, 52: procedure position 50: separation slit

54 : 테두리 60 : 처리부54: border 60: processing unit

62 : 처리 기판 64 : 패러데이컵62 processing substrate 64 Faraday Cup

80 : 제어부 82 : 계측기80 control unit 82 measuring instrument

84 : 제어기 86 : 전원84 controller 86 power

91 : 전극 92 : 단자91 electrode 92 terminal

93 : 절연 단자 94 : 서포트93: insulated terminal 94: support

95a, 95b : 실드 전극 110 : 진공 하우징95a, 95b: shield electrode 110: vacuum housing

이하, 본 발명의 이온 주입 장치에 관하여, 첨부의 도면에 도시되는 적합 실시예를 기초로 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the ion implantation apparatus of this invention is demonstrated in detail based on the suitable Example shown by an accompanying drawing.

도 1은 본 발명의 이온 주입 장치의 일 실시예인 이온 주입 장치(10)의 평면도이다. 도 2는 이온 주입 장치(10)의 측면도이다.1 is a plan view of an ion implantation apparatus 10 that is an embodiment of an ion implantation apparatus of the present invention. 2 is a side view of the ion implantation apparatus 10.

이온 주입 장치(10)는, 이온 빔의 상류 측으로부터 차례로, 이온원을 구비하는 빔 정형부(20)와, 질량 분리 마그넷 및 조정 유닛을 구비하는 빔 수송부(30)와, 처리 대상 기판(이후, 처리 기판이라고 한다)에 이온 주입하는 처리부(60)와, 제어부(80)를 가진다. 빔 정형부(20), 빔 수송부(30) 및 처리부(60)는, 도시되지 않는 진공 하우징에 둘러싸여, 진공 펌프에 의하여 일정한 진공도(10-5 ~ 10-3Pa)를 유지하도록 되어 있다.The ion implantation apparatus 10 includes, in order from the upstream side of the ion beam, a beam shaping section 20 having an ion source, a beam transport section 30 having a mass separation magnet and an adjusting unit, and a substrate to be processed (hereinafter, And a processing unit 60 for implanting ions into the processing substrate) and a control unit 80. The beam shaping section 20, the beam transport section 30, and the processing section 60 are surrounded by a vacuum housing (not shown) to maintain a constant vacuum degree (10 -5 to 10 -3 Pa) by a vacuum pump.

본 발명에서는, 이온원으로부터 처리 기판으로 향하여 나아가는 이온 빔의 흐름에 기초하여, 이온원의 측을 상류 측이라고 하고, 처리 기판의 측을 하류 측이라고 한다. In the present invention, the side of the ion source is called the upstream side and the side of the process substrate is called the downstream side based on the flow of the ion beam that proceeds from the ion source toward the processing substrate.

빔 정형부(20)는 소형의 이온원(22)을 가진다. 이온원(22)은, 이온 빔을 생성하는 부분으로, 버나스형(Bernas-type) 또는 프리맨형(Freeman-type)의 플라즈마 발생기가 이용되고, 소형의 이온원(22)으로부터 이온 빔이 발산하도록 끌어내어진다. 버나스형 이온원에서는, 금속 챔버 내에 필라멘트와 반사판을 구비하고, 그 외측에 자석을 구비한다. 이 이온원(22)의 진공 중의 금속 챔버 내로 이온 주입에 이용하는 원자를 포함한 가스를 공급하고, 필라멘트에 전류를 흐르게 하여 열전자를 방출하여, 금속 챔버의 양측에 설치된 반사판 간을 왕복시킨다. 이 상태로, 금속 챔버에 소정의 아크 전압을 인가하는 것에 의하여 아크 방전을 생기게 하고, 이것에 의하여 금속 챔버 내로 공급된 가스를 전리시켜, 플라즈마를 생성한다. 이 생성한 플라즈마를 금속 챔버의 측벽에 설치된 취출 구멍으로부터, 인출 전극을 이용하여 플라즈마를 끌어내는 것에 의하여, 금속 챔버로부터 이온 빔(24)이 방사된다. The beam shaping portion 20 has a small ion source 22. The ion source 22 is a portion for generating an ion beam, and a Bernas-type or Freeman-type plasma generator is used, and the ion beam is emitted from the small ion source 22. Is pulled out. In the Bernard-type ion source, a filament and a reflecting plate are provided in a metal chamber, and a magnet is provided outside. The gas containing the atom used for ion implantation is supplied into the metal chamber in the vacuum of this ion source 22, an electric current flows through a filament, and a hot electron is discharged, and it reciprocates between the reflecting plates provided in the both sides of a metal chamber. In this state, arc discharge is generated by applying a predetermined arc voltage to the metal chamber, thereby ionizing the gas supplied into the metal chamber, thereby generating a plasma. The ion beam 24 is radiated from the metal chamber by drawing the generated plasma out of the extraction hole provided in the side wall of the metal chamber using the extraction electrode.

본 실시예의 이온원(22)은, 소형의 이온원을 이용하여 발산하는 이온 빔을 생성한다. 본 발명에서는, 소형의 이온원 외에, 대형의 이온원으로부터 대략 일정한 빔 폭을 가지는 대략 평행한 띠상의 이온 빔을 생성하도록 구성하여도 무방하다. 또한, 복수의 이온원에 의하여 이온 빔을 생성하여도 무방하다. The ion source 22 of the present embodiment generates an ion beam that diverges using a small ion source. In the present invention, in addition to the small ion source, it may be configured to generate a substantially parallel band-shaped ion beam having a substantially constant beam width from a large ion source. In addition, the ion beam may be generated by a plurality of ion sources.

생성된 이온 빔(24)은, 이온 빔의 단(端) 근방의 전류 밀도가 낮은 영역으로부터 이온 빔의 주 영역으로 되는 전류 밀도가 높은 영역까지 위치에 따라 전류 밀도는 연속적으로 변화하기 때문에, 본래 그 경계는 명확하지 않다. 그러나 본 발명 에서는, 이온 빔의 단 근방의 전류 밀도가 소정의 값을 넘은 부분을 이온 빔의 단으로 하여, 이온 빔(24)의 라인을 정하고 있다.Since the generated ion beam 24 continuously changes from the low current density region near the end of the ion beam to the high current density region that becomes the main region of the ion beam, the current density continuously changes. The boundary is not clear. However, in the present invention, the line of the ion beam 24 is determined by using the portion where the current density near the end of the ion beam exceeding a predetermined value as the end of the ion beam.

이온원(22)으로부터 생성되는 이온 빔은, 도 2에 도시하는 바와 같이 이온 빔의 단 25a, 25b에서 발산하는 한편, 도 1에 도시하는 바와 같이 이온 빔의 단 25c, 25d에서도 발산하지만, 이온 빔의 단 25c, 25d에서의 발산의 정도는 낮다. 이와 같은 이온 빔의 발산의 정도의 차이는, 이온원(22)의 취출 구멍의 형상 및 인출 전극의 구성에 의하여 정할 수 있다.The ion beam generated from the ion source 22 diverges at the stages 25a and 25b of the ion beam as shown in FIG. 2, but also at the stages 25c and 25d of the ion beam as shown in FIG. 1. The degree of divergence at only 25c and 25d of the beam is low. The difference in the degree of divergence of the ion beam can be determined by the shape of the extraction hole of the ion source 22 and the configuration of the extraction electrode.

이렇게 하여 생성되는 이온 빔의 단면 형상은, 이온 빔의 단 25c, 25d 간의 길이인 빔 두께가, 이온 빔의 단 25a, 25b 간의 길이인 빔 폭에 비하여 작은 형상, 즉 띠상을 이룬다. 이 이온 빔의 빔 폭은, 처리 기판의 가로 폭보다도 넓은 빔 폭을 가지도록 정형된다. The cross-sectional shape of the ion beam thus produced has a smaller shape, i.e., a band, in which the beam thickness, which is the length between the ends 25c and 25d of the ion beam, is smaller than the beam width, the length between the ends 25a and 25b of the ion beam. The beam width of this ion beam is shaped so as to have a beam width wider than the horizontal width of the processing substrate.

덧붙여, 이온 빔은, 정의 전하를 가지는 입자의 흐름이기 때문에, 도 1에 도시하는 바와 같이, 처리부(70)에 도달하는 띠상의 이온 빔의 단 25c, 25d는 이온 빔의 전하에 의한 척력(斥力)의 작용에 의하여 발산을 나타내고 있다. 그러나 본 발명에 있어서는, 이와 같은 발산하는 이온 빔이든, 수속하는 이온 빔이든, 본 발명에 있어서 적용 가능하다.In addition, since the ion beam is a flow of particles having a positive charge, as shown in FIG. 1, only 25c and 25d of the band-shaped ion beam reaching the processing unit 70 are repulsive forces due to the charge of the ion beam. Divergence is indicated by the action of However, in this invention, it is applicable in this invention whether a diverging ion beam or a convergent ion beam is applicable.

이온원(22)에서 생성된 이온 빔(24)은, 띠상으로 되어 빔 수송부(30)로 나아간다.The ion beam 24 generated by the ion source 22 becomes a band and advances to the beam transport part 30.

빔 수송부(30)는, 질량 분리 마그넷(32), 렌즈 요소(40) 및 분리 슬릿(50)을 가진다. 빔 수송부(30)는, 이온 빔(24)의 빔 두께 방향(도 1에 있어서의 단 25c ~ 25d 간의 두께 방향)의 두께를 얇게 하여 이온 빔(24)을 수속시킨 후, 이온 빔(24)을 처리부(60)의 처리 기판에 조사시키도록 구성되어 있다.The beam transport section 30 has a mass separation magnet 32, a lens element 40 and a separation slit 50. The beam transporter 30 narrows the thickness of the ion beam 24 in the beam thickness direction (thickness direction between only 25c to 25d in FIG. 1) and converges the ion beam 24, and then the ion beam 24. Is irradiated to the processing substrate of the processing unit 60.

질량 분리 마그넷(32)은, 요크(34)로 형성된 각형(角型)의 통 구조의 내측에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 자극(36)을 마주보게 설치하고, 자극(36)의 주위에 코일(38)을 감아 구성되는 전자석이다. 한 쌍의 자극(36)이 만드는 자장은 같은 방향으로 되도록 직렬로 코일(38)은 접속되고, 도시되지 않는 전원에 접속되어 전류가 공급된다.As shown in FIG. 2, the mass separation magnet 32 has a pair of magnetic poles 36 facing each other inside the rectangular cylindrical structure formed of the yoke 34 and the magnetic poles 36. ) Is an electromagnet formed by winding the coil 38 around it. The coils 38 are connected in series so that the magnetic fields generated by the pair of magnetic poles 36 are in the same direction, and are connected to a power source (not shown) to supply current.

이온 빔(24)은, 도 1에 도시하는 이온 빔의 단 25c, 25d의 궤도로부터 알 수 있는 바와 같이, 약간 확산하는 이온 빔(24)으로 되어 질량 마그넷(32)에 입사 된다. 이 이온 빔(24)은, 한 쌍의 자극(36)의 사이를 통과하고, 띠상의 이온 빔의 두께 방향으로 곡률을 가지도록 이온 빔(24)의 진행 방향은 휘어져, 후술하는 분리 슬릿의 위치에서 수속하도록 정형된다. As can be seen from the trajectories of stages 25c and 25d of the ion beam shown in FIG. 1, the ion beam 24 becomes a slightly diffused ion beam 24 and enters the mass magnet 32. The ion beam 24 passes between the pair of magnetic poles 36, and the traveling direction of the ion beam 24 is bent so as to have a curvature in the thickness direction of the band-shaped ion beam, and thus the position of the separation slit to be described later. It is structured to process in.

한 쌍의 자극(36) 간의 내측을 향하는 면은, 부분적으로 경사시키고 또한 그 경사 위치를 변경하여 조정하는 것에 의하여, 곡률이 다른 원기둥면의 연속하는 면 혹은 토러스면(torus surface) 등의 복잡한 연속 곡면으로 구성되어 있다. 또한, 자극(36)의 일부를 가동하도록 구성하여, 이온 빔(24)에 대한 양측의 자극 단면(37)이 이루는 각도는 조정되고 있다. 덧붙여, 질량 분리 마그넷(32)에는, 요크(34)로부터 이온 빔(24)의 측으로 코일(38)을 넘어 연장되는 필드 클램프(field clamp)를 설치하여도 무방하다. 또한, 코일(38)의 형상을 조정하여 소망의 이온 빔 형상으로 되도록 구성하여도 무방하다. The inwardly facing surface between the pair of magnetic poles 36 is partially inclined, and by changing and adjusting the inclined position, a complex continuous such as a continuous surface or a torus surface of a cylindrical surface having different curvatures. It is composed of curved surfaces. Moreover, it is comprised so that a part of magnetic pole 36 may operate and the angle which the magnetic pole cross section 37 of both sides with respect to the ion beam 24 makes is adjusted. In addition, a field clamp may be provided in the mass separation magnet 32 that extends beyond the coil 38 from the yoke 34 to the ion beam 24. In addition, the shape of the coil 38 may be adjusted to have a desired ion beam shape.

질량 분리 마그넷(32)을 통과한 이온 빔(24)은, 이온원(22)의 플라즈마 밀도 및 도시되지 않는 인출 전극 및 질량 분리 마그넷(32)의 자장의 영향 하에서, 전류 밀도의 격차가 일정 이하, 예를 들어 5% 이하로 되도록, 플라즈마 밀도 및 인출 전극의 전압 및 질량 분리 마그넷(32)의 자장이 조정되고 있다. 이 이온 빔(24)은, 후술하는 렌즈 요소(40)에 의하여 전류 밀도의 격차가 1% 정도로까지 저감된다.The ion beam 24 which has passed through the mass separation magnet 32 has a current density difference of not more than a constant under the influence of the plasma density of the ion source 22 and the magnetic fields of the lead electrode and the mass separation magnet 32 which are not shown. For example, the plasma density, the voltage of the lead electrode and the magnetic field of the mass separation magnet 32 are adjusted to be 5% or less. This ion beam 24 is reduced by the lens element 40 which will be described later, so that the current density gap is reduced to about 1%.

여기서, 이온 빔의 전류 밀도란, 이온 빔(24)의 두께 방향, 즉, 이온 빔의 단 25c, 25d 간의 길이의 방향인 빔 두께 방향을 따라 전류 밀도를 적분한 적분값, 즉 합계한 합계값이다. 전류 밀도의 격차란, 전류 밀도의 빔 폭 방향(도 2에 있어서의 단 25a ~ 25b 간의 길이 방향)의 분포인 전류 밀도 분포가 목표로 하는 분포(예를 들어 균일한 분포)에 대한 벗어남 폭의 표준 편차의 정도를 말하고, 보다 구체적으로는, 격차 1% 이하란, 벗어남 폭의 표준 편차의, 평균 전류 밀도의 값에 대한 비가 1% 이하인 것을 말한다.Here, the current density of the ion beam is an integrated value, that is, the sum total of the integration of the current density along the thickness direction of the ion beam 24, that is, the beam thickness direction, which is the direction of the length between the ends 25c and 25d of the ion beam. to be. The gap of the current density is the deviation width of the current density distribution, which is a distribution in the beam width direction of the current density (the longitudinal direction between only 25a to 25b in FIG. 2), for a distribution (for example, a uniform distribution) to be targeted. The degree of the standard deviation is referred to, and more specifically, the difference of 1% or less means that the ratio of the standard deviation of the deviation width to the value of the average current density is 1% or less.

덧붙여, 본 발명에서는, 전류 밀도 분포는 균일한 분포 외에, 불균일한 소망의 분포여도 무방하다. 예를 들어, 처리 기판(62) 상에 CVD법 등에 의하여 형성한 박막의 불균일이나 열처리의 불균일에 맞추어, 의도적으로 이온 주입량을 장소에 따라 바꾸기 위하여, 전류 밀도 분포를 목표로 하는 불균일한 분포가 되도록 조정하는 경우도 있다. In addition, in the present invention, the current density distribution may be a non-uniform desired distribution in addition to the uniform distribution. For example, in order to intentionally change the amount of ion implantation depending on the location in accordance with the unevenness of the thin film formed by the CVD method or the like on the processing substrate 62, the uneven distribution aiming at the current density distribution is performed. It may be adjusted.

렌즈 요소(40)는, 띠상의 이온 빔(24)의 일부분을, 이 띠상의 이온 빔(24)의 면 내에서 빔 폭의 방향으로 휘게 하여, 이온 빔(24)의 빔 폭 방향에 있어서의 전류 밀도 분포를 조정하는 조정 유닛이다. 렌즈 요소(40)는, 이온 빔(24)의 두께가 질량 분리 마그넷(32)을 통과하는 이온 빔(24)의 두께에 비하여 얇게 되어 있는, 이온 빔의 수속 위치(52) 근방의 영역에 배치되어 있고, 이 영역에서 이온 빔(24)의 전류 밀도 분포를 조정한다.The lens element 40 bends a part of the band-shaped ion beam 24 in the direction of the beam width in the plane of the band-shaped ion beam 24, so that the ion beam 24 is in the beam width direction. Adjusting unit for adjusting the current density distribution. The lens element 40 is disposed in an area near the converging position 52 of the ion beam, in which the thickness of the ion beam 24 is thinner than the thickness of the ion beam 24 passing through the mass separation magnet 32. In this region, the current density distribution of the ion beam 24 is adjusted.

렌즈 요소(40)에서는, 이온 빔(24)을 사이에 둔 양측의 요크(42)에, 전자석(44)이 쌍을 이루고, 또한, 이온 빔(24)의 빔 폭 방향으로 열을 이루어 복수 설치되어 있다. 이들의 전자석(44)은, 띠상 이온 빔(24)의 빔 두께 방향의 중심면을 중심으로 하여 양측의 대칭인 위치에 설치되어 있다. 전자석(44)은, 전자 연철로 만들어진 자극(46)과 자극(46)의 둘레에 감아 돌려진 코일(48)로 구성되고, 쌍을 이루는 전자석(44)의 일방(一方)의 전자석(44)이 만드는 자장이 타방(他方)의 전자석(44)을 향하도록 코일(48)의 선은, 한 쌍의 전자석(44)에 대하여 직렬로 접속되어 있다. 이와 같이, 대향하는 쌍을 이루는 전자석(44)이 요크(42)의 위에, 빔 폭 전체를 횡단하도록 복수조 설치된다. 전자석(44)의 쌍의 개수는 10 ~ 20 정도이다. In the lens element 40, the electromagnets 44 are paired to the yokes 42 on both sides with the ion beams 24 interposed therebetween, and a plurality of the magnets are arranged in the beam width direction of the ion beams 24. It is. These electromagnets 44 are provided at symmetrical positions on both sides with respect to the center plane in the beam thickness direction of the band-shaped ion beam 24. The electromagnet 44 is composed of a magnetic pole 46 made of electromagnetic soft iron and a coil 48 wound around the magnetic pole 46, and the electromagnet 44 of one side of the paired electromagnet 44 is rotated. The lines of the coils 48 are connected in series to the pair of electromagnets 44 so that the magnetic field to be made is directed to the other electromagnet 44. In this way, a plurality of sets of opposing pairs of electromagnets 44 are provided on the yoke 42 so as to traverse the entire beam width. The number of pairs of electromagnets 44 is about 10-20.

덧붙여, 도 1 및 2에 도시하는 렌즈 요소(40)는 일례이며, 이것에 한정하는 것은 아니다. 이온 빔(24)은, 이온원(22) 및 이온원(22)의 도시되지 않는 인출 전극, 나아가 질량 분리 마그넷(32)에 의하여, 소정의 전류 밀도 분포에 가까워지도록 어느 정도 조정되고 있기 때문에, 렌즈 요소(40)에 의한 조정은 완만한 조정으로 무방하다. 이 때문에, 렌즈 요소(40)에 의한 자장의 생성도 온화한 것으로 무방하다.In addition, the lens element 40 shown in FIGS. 1 and 2 is an example, It is not limited to this. Since the ion beam 24 is adjusted to some extent by the ion source 22 and the extraction electrode which is not shown of the ion source 22, and also the mass separation magnet 32 to become close to a predetermined current density distribution, Adjustment by the lens element 40 may be a smooth adjustment. For this reason, the generation of the magnetic field by the lens element 40 is also gentle.

또한, 렌즈 요소(40)는, 자장을 이용하여 조정하는 것 외에, 후술하는 바와 같이 전장을 이용하여 이온 빔(24)의 조정을 행할 수도 있다. 그러나 이하의 점으 로부터, 렌즈 요소(40)는 자장을 이용한 것이 바람직하다. 즉, 이온 빔(24)의 주위를 운상(雲狀)으로 둘러싸고 저속으로 고르지 않게 운동하는 전자가, 이온 빔(24) 중의 정의 전하끼리의 척력에 의하여 이온 빔(24) 자체가 발산하려고 하는 특성을 억제하고 있지만, 이 전자에 큰 영향을 주지 않도록 하기 위하여, 렌즈 요소(40)는 자장을 이용하는 것이 바람직하다. In addition to the adjustment using the magnetic field, the lens element 40 may also adjust the ion beam 24 using the full length as described later. However, from the following points, it is preferable that the lens element 40 uses a magnetic field. That is, the characteristic that the ion beam 24 itself tries to diverge by the repulsive force between positive charges in the ion beam 24 causes electrons which move around the ion beam 24 unevenly and unevenly at low speed. However, the lens element 40 preferably uses a magnetic field so as not to have a large influence on the electrons.

렌즈 요소(40)의 쌍을 이루는 전자석(44)의 사이에는, 분리 슬릿(50)이 설치되어 있다. 분리 슬릿(50)은, 도 2에서는 도시되어 있지 않지만, 이온 빔(24)의 단 25a, 25b를 횡단하도록 가늘고 긴 구멍(슬릿)이 설치된 비자성체 부재로 구성되어 있다. 질량 분리 마그넷(32)에서 휘어진 이온 빔(24)은, 질량 분리 마그넷(32)의 하류 측에서 빔 두께 방향에 있어서 수속 위치(52)에서 수속하지만, 이 수속 위치(52)에 분리 슬릿(50)은 설치되어, 소정의 질량과 전하를 가지는 이온 입자만을 통과시키도록 되어 있다. 즉, 분리 슬릿(50)은, 이온 빔(24)이 빔 두께 방향에 있어서 수속하는 수속 위치(52)에 설치되고, 렌즈 요소(40)는, 분리 슬릿(50)과 포개어지는 위치에 설치되어 있다.A separation slit 50 is provided between the electromagnets 44 that make up the pair of lens elements 40. Although not shown in FIG. 2, the separation slit 50 is composed of a nonmagnetic member provided with thin elongated holes (slits) to traverse ends 25a and 25b of the ion beam 24. The ion beam 24 bent at the mass separation magnet 32 converges at the convergence position 52 in the beam thickness direction on the downstream side of the mass separation magnet 32, but at the convergence position 52, the separation slit 50 is formed. ) Is provided to pass only ionic particles having a predetermined mass and charge. That is, the separation slit 50 is provided at the convergence position 52 where the ion beam 24 converges in the beam thickness direction, and the lens element 40 is provided at the position overlapped with the separation slit 50. have.

이온 빔(24) 중, 소정의 질량 및 전하를 가지지 않는 이온 입자는, 수속 위치에서 수속하지 않기 때문에, 분리 슬릿(50)의 벽면에 충돌하여 하류 측으로의 이동이 저지된다. 이 때문에, 분리 슬릿(50)은, 이온 입자의 충돌에 의한 마모에 대하여 내성을 가지는 소재를 이용하는 것이 필요하고, 예를 들어, 그라파이트(graphite)가 호적(好適)하게 이용된다. 이온 입자의 충돌은, 수직에 대하여 경사 각도를 가지고 벽면에 충돌하면 마모가 격렬한 것이기 때문에, 분리 슬릿(50) 은, 이온 입자가 벽면에 대하여 대략 수직으로 충돌하는 것과 같은 형상을 구비하는 것이 바람직하다. Since the ion particles which do not have a predetermined mass and charge in the ion beam 24 do not converge at the converging position, they collide with the wall surface of the separation slit 50 and the movement to the downstream side is prevented. For this reason, it is necessary for the separation slit 50 to use the material which has tolerance to the abrasion by the collision of an ion particle, For example, graphite is used suitably. Since the collision of the ion particles has an inclination angle with respect to the vertical and the wear is intense when colliding with the wall surface, the separation slit 50 preferably has a shape such that the ion particles collide substantially perpendicularly to the wall surface. .

분리 슬릿(50)에서는, 이온 입자의 충돌 시, 분리 슬릿(5)의 재료의 일부분이 이온 입자의 충돌 에너지를 받아 입자로서 물리적으로 비산하고, 또한 열에 의한 기화에 의하여 가스로 되어 비산한다. 이때, 빔 수송부(30)는 저압의 분위기로 되어 있기 때문에, 상기 비산은 직선적으로 넓어질 우려가 있다. 이 때문에, 비산한 입자나 가스 등의 재료 성분이 하류 측의 처리 기판에 도달하지 않도록, 이온 입자가 충돌하는 부분이 처리 기판으로부터 보이지 않도록 분리 슬릿(50)의 형상을 정할 필요가 있다. 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이, 분리 슬릿(50)의 상류 측의 이온 입자가 충돌하는 부분에는, 면적이 넓은 충돌면을 가지는 테두리(54)를 설치하고, 이 테두리(54)에 의하여, 비산하는 재료 성분이 처리 기판에 도달하는 것을 저지하고 있다. 또한, 이온 빔(24)이 통과하는 분리 슬릿(50)의 구멍의 내벽면에는, 이 내벽면에서 이온 입자가 충돌하여도, 비산하는 재료 성분이 직접 처리 기판에 도달하지 않도록, 이온 입자가 충돌하는 면을 처리 기판으로부터 들여다 볼 수 없는 형상으로 되어 있다. 형상은, 예를 들어, 상류 측으로 경사가 진(90도) 단차면을 가지는 톱상(狀)의 요철 형상인 것이 바람직하다. In the separation slit 50, at the time of collision of the ion particles, a part of the material of the separation slit 5 receives the collision energy of the ion particles and physically scatters as particles, and becomes a gas by vaporization by heat. At this time, since the beam transport section 30 is in a low pressure atmosphere, the scattering may spread linearly. For this reason, it is necessary to determine the shape of the separation slit 50 so that the part where an ion particle collides is not seen from a process board | substrate so that material components, such as scattered particle | grains and gas, may not reach a downstream process board | substrate. For example, as shown in FIG. 1, the edge 54 which has a collision surface with a large area is provided in the part which the ion particle of the upstream side of the separation slit 50 collides, and by this edge 54 This prevents the scattering material component from reaching the processing substrate. Further, the ion particles collide with the inner wall surface of the hole of the separation slit 50 through which the ion beam 24 passes, so that the scattering material component does not directly reach the processing substrate even if the ion particles collide with the inner wall surface. The surface to be made is a shape which cannot be seen from a process board | substrate. It is preferable that a shape is a saw-shaped uneven | corrugated shape which has a 90 degree stepped surface inclined to an upstream, for example.

분리 슬릿(50)은, 렌즈 요소(40)가 만드는 자장에 영향을 주지 않도록 비자성체인 것이 필요하다. 나아가, 분리 슬릿(50)은 렌즈 요소(40)의 위치에 포개어지도록 배치하지 않고, 분리 슬릿(50)과 렌즈 요소(40)가 인접하도록 배치하여도 무방하다.The separation slit 50 needs to be nonmagnetic so as not to affect the magnetic field produced by the lens element 40. Furthermore, the separation slit 50 may be arranged so that the separation slit 50 and the lens element 40 are adjacent to each other without being superimposed at the position of the lens element 40.

후술하는 바와 같이, 렌즈 요소(40) 대신에 전장을 이용하여 이온 빔(24)을 조정하는 렌즈 요소(90)를 이용하는 경우, 전장에 영향을 주지 않는 재료의 선정이 곤란한 것, 및 분리 슬릿(50)의 표면에 도전성의 막이 퇴적하여 전장에 영향을 주는 것을 고려하여, 렌즈 요소(90)는, 분리 슬릿(50)과 인접하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 분리 슬릿(50)은, 이온 빔(24)의 수속 위치(52)에 배치할 필요가 있기 때문에, 렌즈 요소(90)를 분리 슬릿(50)에 대하여 인접하도록 배치한다. As described later, when the lens element 90 is used instead of the lens element 40 to adjust the ion beam 24 using the electric field, it is difficult to select a material that does not affect the electric field, and the separation slit ( In consideration of the fact that a conductive film is deposited on the surface of 50 to affect the electric field, the lens element 90 is preferably disposed adjacent to the separation slit 50. In this case, since the separation slit 50 needs to be disposed at the converging position 52 of the ion beam 24, the lens element 90 is disposed adjacent to the separation slit 50.

나아가, 분리 슬릿(50)의 이온 빔(24)의 두께 방향의 슬릿의 개구 폭은, 고정된 것이어도 무방하지만, 가변 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 처리 기판에 주입하여야 할 이온의 양에 따라, 또한 순도가 높은 이온의 주입의 필요성의 유무에 따라 슬릿의 개구 폭을 조정할 수 있고, 이것에 의하여 이온 입자의 분리 성능을 적절히 조정할 수 있다. 또한, 수속 위치(52)에 있어서의 이온 빔(24)의 두께를 10수mm 정도로 얇게 하는 경우가 있는 한편, 이온 빔(24)의 궤도는, 이온의 종류, 이온 빔의 에너지 및 이온 입자의 전하에 의하여 영향을 받아 항상 일정하지 않다. 이 때문에, 슬릿의 개구 폭은, 정황에 따라 조정할 수 있는 것이 바람직하다. Furthermore, although the opening width of the slit in the thickness direction of the ion beam 24 of the separation slit 50 may be fixed, it is preferable that it can be adjusted variably. The opening width of the slit can be adjusted in accordance with the amount of ions to be implanted into the processing substrate and in accordance with the necessity of implantation of ions with high purity, whereby the separation performance of the ion particles can be appropriately adjusted. In addition, the thickness of the ion beam 24 in the converging position 52 may be made thinner by about 10 mm, while the trajectory of the ion beam 24 may vary the type of ions, the energy of the ion beam, and the ion particles. Influenced by an electric charge, it is not always constant. For this reason, it is preferable that the opening width of a slit can be adjusted with context.

분리 슬릿(50)에서 불필요한 이온 입자와 분리되어 소정의 이온 입자만으로 구성되고, 또한 렌즈 요소(40)에서 전류 밀도 분포가 조정된 이온 빔(24)은, 빔 두께를 넓히면서 처리부(60)로 나아간다. The ion beam 24, which is composed of only predetermined ion particles separated from unnecessary ion particles in the separation slit 50 and whose current density distribution is adjusted in the lens element 40, advances to the processing unit 60 while increasing the beam thickness. Goes.

처리부(60)는, 처리 기판(62)을 도 1 중의 하측으로부터 상측으로 반송하면서 이온 주입을 행하는, 도시되지 않는 이동 기구와, 이온 빔(24)의 전류 밀도 분포를 계측하는 패러데이컵(64)을 가진다. The processing unit 60 includes a moving mechanism (not shown) that performs ion implantation while transferring the processing substrate 62 from the lower side to the upper side in FIG. 1, and the Faraday cup 64 that measures the current density distribution of the ion beam 24. Has

처리 기판(62)은, 반도체 웨이퍼 혹은 유리 기판이 예시된다. 이온 빔(24)의 빔 폭은, 질량 분리 마그넷(32)에 의한 조정에 의하여, 도 2에 도시하는 바와 같이 처리 기판(62)의 가로 폭에 비하여 넓게 되어 있다.The processing substrate 62 is exemplified by a semiconductor wafer or a glass substrate. The beam width of the ion beam 24 is wider than the width of the processing substrate 62 as shown in FIG. 2 by the adjustment by the mass separation magnet 32.

또한, 처리 기판(62)에 조사되는 이온 빔(24)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 하류 측의 처리 기판(62)으로 나아가는 것에 따라서 위치가 저하하도록 도면 중 하측으로 경사하고 있다. 이것은, 처리 기판(62)이 도시되지 않는 기대(基臺)에 의하여, 처리 기판(62)의 배면으로부터 중력을 살려 보지(保持)되고, 또한, 이온 빔(24)이 처리 기판(62)에 대하여 수직으로 입사되기 위함이다. 처리 기판(62)을 배면으로부터 보지하는 것은, 이온 빔에 노출되는 처리 기판(62)의 전면(前面)에 클램프 치구 등의 보지 기구를 설치할 수 없기 때문이다.In addition, the ion beam 24 irradiated to the process board | substrate 62 inclines below in the figure so that a position may fall as it progresses to the process board | substrate 62 of a downstream side as shown in FIG. This is maintained by gravity from the back of the processing substrate 62 due to the base (not shown) of the processing substrate 62, and the ion beam 24 is applied to the processing substrate 62. It is to be incident vertically with respect to. The holding of the processing substrate 62 from the back is because a holding mechanism such as a clamp jig cannot be provided on the front surface of the processing substrate 62 exposed to the ion beam.

처리 기판(62)이 유리판인 경우, 한 변이 1m 사방의 정방형 형상이고 두께가 0.5mm의 판이 많아, 용이하게 휘기 쉽다. 나아가, 유리판의 전면에는 미세한 회로 소자 등을 위한 가공이 시공되어 있기 때문에, 미세한 먼지나 입자가 부착하는 것을 피하기 위하여, 클램프 등에 의하여 처리면의 측으로부터 접촉할 수도 없다. 따라서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 기판(62)을 경사시키고 중력을 이용하여 배면으로부터 보지하는 것이 바람직하다. When the process board | substrate 62 is a glass plate, many board | plates of one side are 1 m square and 0.5 mm in thickness, and it is easy to bend easily. Furthermore, since processing for a fine circuit element etc. is provided in the front surface of a glass plate, in order to avoid that a minute dust and particle adhere, it cannot contact with the process surface side by a clamp etc. Therefore, as shown in FIG. 2, it is preferable to incline the process board | substrate 62 and to hold | maintain from the back surface using gravity.

처리 기판(62)의 배치 위치의 하류 측에는, 패러데이컵(64)이 설치되어 있다. 패러데이컵(64)은, 빔 폭의 방향으로 이온 빔(24)의 빔 폭보다도 넓은 범위에 복수개 설치되어 있다. 각 패러데이컵(64)의 이온 빔(24)을 받는 면의 빔 두께 방향의 길이가 이온 빔(24)의 빔 두께에 비하여 길게 되어 있고, 이온 빔(24)의 빔 두께 방향을 따른 전류 밀도 분포의 합계값이 한 번에 계측되도록 구성되어 있다. 빔 폭 방향에는, 패러데이컵(64)이 인접하여 복수 늘어서 있고, 따라서, 빔 폭 방향에서는, 전류 밀도의 합계값이 패러데이컵(64)의 각 위치마다 이산적(離散的)으로 계측된다. The Faraday cup 64 is provided in the downstream side of the arrangement position of the processing board 62. The Faraday cup 64 is provided in multiple numbers in the range larger than the beam width of the ion beam 24 in the beam width direction. The length of the beam thickness direction of the surface receiving the ion beam 24 of each Faraday cup 64 is longer than the beam thickness of the ion beam 24, and the current density distribution along the beam thickness direction of the ion beam 24. It is configured so that the total value of is measured at one time. In the beam width direction, a plurality of Faraday cups 64 are arranged adjacent to each other. Therefore, in the beam width direction, the total value of the current density is measured discretely at each position of the Faraday cup 64.

패러데이컵(64)은, 이온 입자를 받는 컵 부분과, 도시되지 않는 2차 전자 포착 기구를 가진다. 2차 전자 포착 기구는, 패러데이컵(64) 내면에 이온 입자가 충돌하는 것에 의하여 발생한 2차 전자가 패러데이컵(64)의 밖으로 누설되는 것을 방지하는 포착 기구이다. 2차 전자가 패러데이컵(64)의 밖으로 누설되면 전류 밀도의 계측에 오차를 주기 때문이다. 2차 전자 포착 기구는, 자장을 이용한 포착 기능 외에 전장을 이용한 포착 기능의 어느 것을 이용하여도 무방하다. The Faraday cup 64 has a cup part which receives an ion particle, and the secondary electron trap mechanism not shown. The secondary electron trapping mechanism is a trapping mechanism that prevents secondary electrons generated by collision of ion particles on the inner surface of the Faraday cup 64 to leak out of the Faraday cup 64. This is because when secondary electrons leak out of the Faraday cup 64, an error is caused in the measurement of the current density. The secondary electron capture mechanism may use any of the capture functions using the electric field in addition to the capture function using the magnetic field.

패러데이컵(64)의 개수는 필요에 따라 늘리면 되고, 계측 정도를 올리는 경우, 개수를 늘리면 되며, 렌즈 요소(40)의 전자극(44)의 설치 개수와 무관계이다. 전류 밀도의 수%의 격차를 정도 좋게 계측하려면, 패러데이컵(64)의 설치 개수는 100개 정도인 것이 바람직하지만, 20 ~ 40개 정도라도 전류 밀도 분포로부터 이온 빔(24)의 조정을 정도 좋게 행할 수 있다.The number of Faraday cups 64 may be increased as necessary. If the measurement accuracy is increased, the number of Faraday cups 64 may be increased. Although the number of Faraday cups 64 is preferably about 100 in order to measure the difference of several percent of the current density, the adjustment of the ion beam 24 from the current density distribution is good enough even if the number of Faraday cups 64 is about 100. I can do it.

패러데이컵(64)은, 도 1, 2에 도시되는 바와 같이 복수개 늘어서는 형태 외에, 단일의 패러데이컵을 이온 빔(24)의 빔 폭 방향으로, 단부터 단까지 횡단하도록 이동시켜 위치와 전류 밀도를 쌍으로 하여 계측하여도 무방하다. 이 방법에서는, 패러데이컵을 1개 이용하는 것만으로 정도 좋게 계측할 수 있다.Faraday cup 64, as shown in Fig. 1, 2, in addition to the form of a plurality of lines, a single Faraday cup in the beam width direction of the ion beam 24, from the end to the end to move across the position and current density You may measure in pairs. In this method, it can measure to a good extent only by using one Faraday cup.

본 실시예의 처리부(60)는, 처리 기판(62)을 상하 방향으로 이동시켜 이온 주입을 행하는 것이지만, 본 발명에서는, 이 외에, 처리 기판을 원호상(圓弧狀)으로 운동시켜, 혹은 원반 상에 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)하여 회전 운동시켜 이온 빔을 조사시키는 방식이어도 무방하다. 원호상의 운동이나 회전 운동의 경우, 회전 반경이 장소에서 다르기 때문에, 처리 기판의 각 위치는 이온 빔에 대하여 이동한다. 따라서, 균일한 이온 주입을 행하기 위해서는, 처리 기판의 각 위치의 이동을 고려하여, 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정할 필요가 있다. The processing unit 60 according to the present embodiment moves the processing substrate 62 in the vertical direction to perform ion implantation. However, in the present invention, in addition to this, the processing substrate is moved in an arc shape or in the disk shape. It may also be a method of irradiating an ion beam by rotating it and placing it on a thing. In the case of circular arc motion or rotational motion, since the radius of rotation is different at the place, each position of the processing substrate moves with respect to the ion beam. Therefore, in order to perform uniform ion implantation, it is necessary to adjust the current density distribution of an ion beam in consideration of the movement of each position of a process board | substrate.

덧붙여, 도 1, 2에 도시하는 패러데이컵(64)의 각각은, 제어부(80) 중의 계측기(82)와 접속되어, 각 패러데이컵(64)에서 계측된 전류 밀도의 합계값은 계측기(82)로 보내진다. In addition, each of the Faraday cups 64 shown in FIG. 1, 2 is connected with the measuring device 82 in the control part 80, and the total value of the current density measured by each Faraday cup 64 is the measuring device 82 Is sent to.

제어부(80)는 계측기(82)와 제어기(84)와 전원(86)을 가진다.The control unit 80 has a measuring instrument 82, a controller 84, and a power source 86.

계측기(82)는, 각 패러데이컵(64)으로부터 보내진 데이터를 이용하여, 전류 밀도 분포를 산출하는 부분이다. 얻어진 전류 밀도 분포의 결과는 제어기(84)에서, 어느 렌즈 요소(40)의 전자석(44)의 코일(48)에 전류를 흐르게 할지, 전류값과 함께 결정하는 부분이다. 전류를 흐르게 하여야 할 전자석(44)의 위치와 그 전류값은, 제어기(84)에서 자동 설정되도록 구성하여도 무방하고, 조작자가 수동으로 입력하도록 하여도 무방하다. 또한, 전류 밀도 분포의 패턴마다, 전류를 흐르게 하여야 할 전자석(44)의 위치와 그 전류값을 정한 정보를, 도시되지 않는 메모리에 기억하여 두고, 이 정보를 순차적으로 호출하여 설정하도록 구성하여도 무방하다.The measuring instrument 82 is a part which calculates a current density distribution using the data sent from each Faraday cup 64. The result of the obtained current density distribution is a part of the controller 84 that determines, together with the current value, which current to flow in the coil 48 of the electromagnet 44 of which lens element 40. The position of the electromagnet 44 to which electric current should flow, and its current value may be comprised so that it may be set automatically by the controller 84, and an operator may input it manually. Further, for each pattern of the current density distribution, the information on the position of the electromagnet 44 to which current should flow and its current value are stored in a memory (not shown), and the information may be sequentially called and set. It's okay.

전원부(86)은, 제어기(84)에서 결정된 전자석(44)의 위치와 전류값에 기초하 여, 대응하는 전자석(44)으로 전류를 공급하는 부분이다. 이것에 의하여, 전류를 흐르게 하여야 할 전자석(44)의 위치와 전류값을 결정하고, 그 전자석(44)에 전류를 흐르게 하는 것에 의하여, 이온 빔(24) 중의 전자석(44)에 대응하는 위치에 있어서, 이온 입자의 이동 방향을 자장에 의하여 휘게 하여 전류 밀도 분포를 조정할 수 있다. The power supply unit 86 is a portion for supplying current to the corresponding electromagnet 44 based on the position and current value of the electromagnet 44 determined by the controller 84. As a result, the position and current value of the electromagnet 44 to be made to flow the current are determined, and the current is allowed to flow through the electromagnet 44 so as to correspond to the position corresponding to the electromagnet 44 in the ion beam 24. Thus, the current density distribution can be adjusted by bending the moving direction of the ion particles by the magnetic field.

이와 같은 이온 주입 장치(10)에서는, 이온원(22)에서 생성된 이온 빔(24)은, 질량 분리 마그넷(32)에 있어서 빔 폭이 넓어진 띠상의 이온 빔(24)이 정형되고, 이 후, 분리 슬릿(50)에서 소정의 질량 및 전하를 가지는 이온 입자로 이루어지는 이온 빔(24)만이 통과하여 처리부(60)로 공급된다. 처리부(60)에서는, 처리 기판(62)에서 이온 주입이 행하여지지만, 이온 주입 전에 패러데이컵(64)에서 이온 빔(24)의 전류 밀도가 계측되고, 계측기(82)에서 전류 밀도 분포가 구하여진다. 이 전류 밀도 분포가 소망의 분포가 아닌 경우, 제어기(84)는, 렌즈 요소(40)의 어느 전자석(44)에 전류를 어느 정도 흐르게 할 지 결정하고, 이 결정에 기초하여, 전원(86)은 전류를 결정한 전자석(44)으로 공급한다. In the ion implantation apparatus 10 as described above, the ion beam 24 generated by the ion source 22 is shaped into a band-shaped ion beam 24 having a wide beam width in the mass separation magnet 32. In the separation slit 50, only the ion beam 24 made of ion particles having a predetermined mass and charge passes and is supplied to the processing unit 60. In the processing unit 60, ion implantation is performed in the processing substrate 62, but the current density of the ion beam 24 is measured in the Faraday cup 64 before the ion implantation, and the current density distribution is obtained in the measuring instrument 82. . If this current density distribution is not the desired distribution, the controller 84 determines which electromagnet 44 of the lens element 40 is allowed to flow the current, and based on this determination, the power source 86 Silver is supplied to the electromagnet 44 which determined the electric current.

한편, 렌즈 요소(40)는, 이온 빔(24)의 수속 위치 근방에 설치되어 있기 때문에, 렌즈 요소(40)를 통과하는 이온 빔(24)의 빔 두께는, 질량 분리 마그넷(32)을 통과할 때의 이온 빔(32)의 빔 두께에 비하여 얇게 되어 있다. 이 빔 두께가 얇게 되어 있는 수속 위치(52)의 근방 영역에서 렌즈 요소(40)는 자장을 만들기 때문에, 두께가 얇아진 이온 빔(24)에 대하여 작용하는 자장 성분은, 이온 빔의 두께 방향에서 대략 일정한 값을 가지고, 게다가, 그 값은, 이온 빔(24)의 빔 두께 방향 의 중심 위치에 있어서의 값에 가깝다. 이 때문에, 이온 빔(24) 중의 빔 두께 방향의 각 부분은 일정한 자장의 작용을 받아 같은 방향으로 같은 각도로 휘어진다. 이 때문에, 정도가 높은 이온 빔의 전류 밀도 분포의 조정을 할 수 있다. On the other hand, since the lens element 40 is provided near the convergence position of the ion beam 24, the beam thickness of the ion beam 24 passing through the lens element 40 passes through the mass separation magnet 32. When compared with the beam thickness of the ion beam 32 at the time of making it thinner. Since the lens element 40 creates a magnetic field in the vicinity of the converging position 52 where the beam thickness is thin, the magnetic field component acting on the thinner ion beam 24 is approximately in the thickness direction of the ion beam. With a constant value, the value is also close to the value at the center position in the beam thickness direction of the ion beam 24. For this reason, each part of the beam thickness direction in the ion beam 24 is bent at the same angle in the same direction under the action of a constant magnetic field. For this reason, the current density distribution of the ion beam with high precision can be adjusted.

이와 같이, 본 발명에서는, 렌즈 요소(40)가 만드는 자장에 작용하는 이온 빔(24)의 두께가 얇게 되어 있기 때문에, 빔 폭 방향으로 휘게 하는 자장의 성분은, 이온 빔(24) 중의 두께 방향의 위치에 관계없이 일정에 가까워, 이온 빔(24) 중의 빔 폭 방향의 소망의 위치의 이온 빔을 목표대로 휘게 할 수 있다. 따라서, 이온 빔(24)의 전류 밀도 분포를 정도 좋게 조정할 수 있다. As described above, in the present invention, since the thickness of the ion beam 24 acting on the magnetic field produced by the lens element 40 is thin, the component of the magnetic field to be bent in the beam width direction is the thickness direction in the ion beam 24. Irrespective of the position of the ion beam 24, the ion beam at a desired position in the beam width direction in the ion beam 24 can be bent as desired. Therefore, the current density distribution of the ion beam 24 can be adjusted to a good extent.

덧붙여, 상기 실시예에서는, 렌즈 요소(40)는, 전자석(44)에 의한 자장을 이용한 이온 빔(24)의 조정이지만, 도 3의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 전장을 이용한 이온 빔(24)의 조정이어도 무방하다.In addition, in the said embodiment, although the lens element 40 is the adjustment of the ion beam 24 using the magnetic field by the electromagnet 44, as shown to (a), (b) of FIG. The ion beam 24 may be adjusted.

도 3의 (a)는 렌즈 요소(40) 대신에 이용하는 렌즈 요소(90)의 평면도이고, 도 3의 (b)는 렌즈 요소(90)의 내부를 설명하는 도면이다.FIG. 3A is a plan view of the lens element 90 used in place of the lens element 40, and FIG. 3B is a view for explaining the inside of the lens element 90. As shown in FIG.

렌즈 요소(90)는, 이온 빔(24)의 수속 위치(52)의 하류 측에 설치되어 있다.The lens element 90 is provided on the downstream side of the convergence position 52 of the ion beam 24.

본 발명에서는, 렌즈 요소(90)는, 상류 측에 위치하는 질량 분리 마그넷(32)을 통과하는 이온 빔(24)의 빔 두께에 비하여 얇게 되어 있는, 이온 빔의 수속 위치(52)의 근방의 영역에서, 이온 빔의 전류 밀도 분포가 조정되도록 설치되어 있으면 되고, 도 3의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 분리 슬릿(50)의 위치에 인접하는 위치에 설치되어 있다. In the present invention, the lens element 90 is located near the converging position 52 of the ion beam, which is thinner than the beam thickness of the ion beam 24 passing through the mass separation magnet 32 located on the upstream side. In the area, the current density distribution of the ion beam should be provided so as to be adjusted, and as shown in Figs. 3A and 3B, they are provided at positions adjacent to the position of the separation slit 50.

렌즈 요소(90)는, 절연 도입 단자(93)를 통하여 진공 하우징(110)의 외측의 단자(92)와 내측의 서포트(94)가 접속되고, 서포트(94)의 선단(先端) 측에 전극(91)이 설치되어 있다. 단자(92)는, 도 1에 도시하는 제어부(80)의 전원(86)과 접속되어 있다. 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전극(91), 단자(92), 절연 단자(93), 서포트(94)의 조가, 이온 빔(24)의 단 25a로부터 단 25b까지, 빔 폭 방향으로 복수개 늘어서 있다. 이 전극(91)에 대응하도록, 동일 구조를 한 전극(91)이 이온 빔(24)을 사이에 둔 반대 측의 대칭인 위치에, 빔 폭 방향으로 복수개 늘어서 있다. 전극(91)의 개수는, 상술의 렌즈 요소(40)에 있어서의 전자석(44)의 쌍의 개수와 마찬가지로 10 ~ 20 정도이다. The lens element 90 is connected to the terminal 92 on the outside of the vacuum housing 110 and the support 94 on the inner side through the insulating introduction terminal 93, and has an electrode on the front end side of the support 94. 91 is provided. The terminal 92 is connected to the power source 86 of the control unit 80 shown in FIG. 1. As shown in FIG. 3B, the pairs of the electrode 91, the terminal 92, the insulating terminal 93, and the support 94 are beam widths from only 25a to 25b of the ion beam 24. A plurality of rows are arranged in the direction. Corresponding to the electrode 91, a plurality of electrodes 91 having the same structure are arranged in the beam width direction at symmetrical positions on the opposite side with the ion beam 24 interposed therebetween. The number of electrodes 91 is about 10-20, similarly to the number of pairs of electromagnets 44 in the lens element 40 mentioned above.

렌즈 요소(90)의 전극(91)에는, DC 전압의 동극의 동전압이 인가되고, 전극(91)의 사이에서 이온 빔(24)의 빔 두께 방향의 중심면에 대하여 선대칭인 전장이 만들어진다. 예를 들어, 전극(91)에 정의 전압이 인가되는 것으로, 이온 빔(24)은, 전장을 피하도록 전장의 양측으로 휘어지는 것을 이용하여 이온 빔의 전류 밀도를 조정한다.The same voltage of the same pole of DC voltage is applied to the electrode 91 of the lens element 90, and the electric field which is linearly symmetrical with respect to the center plane of the beam thickness direction of the ion beam 24 between the electrodes 91 is created. For example, the positive voltage is applied to the electrode 91, and the ion beam 24 adjusts the current density of the ion beam by using the deflections on both sides of the electric field so as to avoid the electric field.

도 3의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 렌즈 요소(90)의 상류 측 및 하류 측에는, 진공 하우징(110)으로부터 실드 전극(95a, 95b)이 입설(立設)되어 있다. 실드 전극(95a, 95b)은, 전극(91)을 중심으로 하여 대칭인 위치에 설치되어 있고, 렌즈 요소(90)가 만드는 전장이, 렌즈 요소(90)의 영역 이외에서 이온 빔(24)에 영향을 주지 않도록, 전장을 실드하는 것이다. As illustrated in FIGS. 3A and 3B, shield electrodes 95a and 95b are placed on the upstream side and the downstream side of the lens element 90 from the vacuum housing 110. The shield electrodes 95a and 95b are provided at positions symmetrical with respect to the electrode 91, and the electric field produced by the lens element 90 is applied to the ion beam 24 outside the region of the lens element 90. Shield the battlefield so it doesn't affect you.

분리 슬릿(50)의 하류 측의 단면(56)의 형상을 실드 전극(95a)과 마찬가지의 형상으로 가공하여, 진공 하우징(110)의 내면까지 연장하는 것에 의하여, 실드 전 극(95a)과 마찬가지의 기능을 가지게 할 수도 있다. 이때, 전극(91)을 중심으로 하여 분리 슬릿(50)의 단면(56)의 위치와 대칭인 위치에 실드 전극(95b)을 설치하는 것이 바람직하다. The shape of the cross section 56 on the downstream side of the separation slit 50 is processed in the same shape as that of the shield electrode 95a, and extends to the inner surface of the vacuum housing 110, thereby similar to the shield electrode 95a. It can also have the function of. At this time, it is preferable to provide the shield electrode 95b at a position symmetrical with the position of the end face 56 of the separation slit 50 with the electrode 91 as the center.

나아가, 본 발명은, 도 4에 도시하는 이온 주입 장치를 구성하여도 무방하다.Furthermore, this invention may comprise the ion implantation apparatus shown in FIG.

도 4에 도시하는 이온 주입 장치(100)는, 도 1에 도시하는 이온 주입 장치(10)와 마찬가지로, 빔 정형부(20)와, 질량 분리 마그넷 및 조정 유닛을 구비하는 빔 수송부(30)와, 처리 기판에 이온 주입하는 처리부(60)와, 제어부(80)를 가진다. 빔 정형부(20), 빔 수송부(30) 및 처리부(60)는, 도시되지 않는 진공 하우징에 둘러싸여, 진공 펌프에 의하여 일정한 진공도(10-5 ~ 10-3Pa)를 유지하도록 되어 있다. The ion implantation apparatus 100 shown in FIG. 4 is similar to the ion implantation apparatus 10 shown in FIG. 1, and includes a beam shaping portion 20, a beam transport portion 30 including a mass separation magnet and an adjustment unit. And a processing unit 60 for implanting ions into the processing substrate and a control unit 80. The beam shaping section 20, the beam transport section 30, and the processing section 60 are surrounded by a vacuum housing (not shown) to maintain a constant vacuum degree (10 -5 to 10 -3 Pa) by a vacuum pump.

빔 수송부(30)는, 질량 분리 마그넷(32)과 렌즈 요소(40)와 분리 슬릿(50)을 가지고, 처리부(60)는, 처리 기판(62)을 도 4 중의 하측으로부터 상측으로 반송하면서 이온 주입을 행하는, 도시되지 않는 이동 기구와, 이온 빔(24)의 전류 밀도 분포를 계측하는 패러데이컵(74)을 가진다. 렌즈 요소(40)는, 질량 분리 마그넷(32)의 상류 측에 설치되어 있는 점만이 다르고, 이것 이외의 각 부분의 구성은 같기 때문에, 설명은 생략한다.The beam transport unit 30 has a mass separation magnet 32, a lens element 40, and a separation slit 50, and the processing unit 60 carries the ions while conveying the processing substrate 62 from the lower side in FIG. 4 to the upper side. It has a moving mechanism (not shown) which performs implantation, and a Faraday cup 74 which measures the current density distribution of the ion beam 24. Since the lens element 40 differs only in the point provided in the upstream side of the mass separation magnet 32, and the structure of each part other than this is the same, description is abbreviate | omitted.

덧붙여, 렌즈 요소(40)는, 자장을 이용한 이온 빔(24)의 조정을 행하여도 무방하고, 도 3의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 전장을 이용한 조정을 행하여도 무 방하다.In addition, the lens element 40 may adjust the ion beam 24 using a magnetic field, and may adjust using the full length as shown to FIG. 3 (a), (b). .

한편, 빔 정형부(20)는, 복수의 같은 성능을 가지는 이온원(22a, 22b, 22c)을 가지고, 이들의 이온원(22a ~ c)으로부터 생성되는 이온 빔(24a ~ 24c)은 위치(49)에서 수속하도록, 각 이온원(22a ~ 22c)이 배치되어 있다. 렌즈 요소(90)는, 위치(49)의 근방 영역에서 이온 빔을 조정한다. 즉, 이온 주입 장치(100)에서는, 질량 분리 마그넷(32)의 상류 측에서 이온 빔(24)은 수속하도록 구성되어 있기 때문에, 위치(49)의 근방 영역에서 이온 빔의 조정을 정도 좋게 할 수 있다. On the other hand, the beam shaping section 20 has ion sources 22a, 22b and 22c having a plurality of similar performances, and the ion beams 24a to 24c generated from these ion sources 22a to c are positioned ( Each ion source 22a-22c is arrange | positioned so that it converges in 49). The lens element 90 adjusts the ion beam in the region near the position 49. That is, in the ion implantation apparatus 100, since the ion beam 24 converges on the upstream side of the mass separation magnet 32, adjustment of an ion beam can be made very favorable in the region near the position 49. FIG. have.

이 경우, 렌즈 요소(40)와 분리 슬릿(50)이 떨어져 있기 때문에, 렌즈 요소(40)로 만들어지는 자장 또는 전장이 분리 슬릿(50)에 영향을 주지 않고, 분리 슬릿(50)의 형상이나 재질 등의 제한이 없는 점에서 유리하다. 나아가, 렌즈 요소(40)를 이용하여 빔 폭 방향의 소정의 위치의 이온 빔을 휘게 하려고 할 때, 렌즈 요소(40)로부터 처리 기판(62)까지의 거리가 길기 때문에, 렌즈 요소(40)에 의한 전류 밀도 분포의 조정의 정도도 작아, 이온 빔(24)에 여분의 영향을 주지 않는다. 게다가, 렌즈 요소(40)로 공급하는 전류도 낮기 때문에, 렌즈 요소(40) 자체 외에, 전원(86)의 용량도 작아도 되기 때문에, 제작 코스트도 저감한다. In this case, since the lens element 40 and the separation slit 50 are separated, the magnetic field or the electric field made of the lens element 40 does not affect the separation slit 50, It is advantageous in that there are no restrictions such as materials. Furthermore, when trying to bend the ion beam at a predetermined position in the beam width direction by using the lens element 40, the distance from the lens element 40 to the processing substrate 62 is long. The degree of adjustment of the current density distribution by this is also small and does not have an extra influence on the ion beam 24. In addition, since the current supplied to the lens element 40 is also low, in addition to the lens element 40 itself, the capacity of the power source 86 may also be small, thereby reducing the manufacturing cost.

이상, 본 발명의 이온 주입 장치에 관하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 개량이나 변경을 하여도 무방한 것은 물론이다.As mentioned above, although the ion implantation apparatus of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said Example, A various improvement and modification may be made in the range which does not deviate from the main point of this invention. Of course.

Claims (5)

처리 대상 기판에, 이 처리 대상 기판의 가로 폭보다도 넓은 빔 폭을 가지는 띠상(狀) 이온 빔을 조사(照射)하여 이온 주입을 하는 이온 주입 장치이고, It is an ion implantation apparatus which irradiates a to-be-processed board | substrate with an ion beam by irradiating the strip | belt-shaped ion beam which has a beam width larger than the width | variety of this process target substrate, 이온 빔을 생성하는 이온원을 구비하고, 생성한 이온 빔을 띠상 이온 빔으로 정형(整形)하는 빔 정형부와, A beam shaping part including an ion source for generating an ion beam, and shaping the generated ion beam into a band-shaped ion beam; 상기 띠상 이온 빔을 처리 대상 기판에 조사하는 처리부와, A processing unit for irradiating the band-shaped ion beam to a substrate to be processed; 상기 띠상 이온 빔의 상기 빔 폭의 방향과 직교하는 띠상 이온 빔의 두께 방향으로 곡률을 가지도록 상기 띠상 이온 빔의 진행 방향을 휘게 하는 질량 분리 마그넷과, 상기 띠상 이온 빔의 두께 방향에 있어서의 전류 밀도의 합계값을 상기 빔 폭의 방향의 분포로 나타낸 상기 띠상 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하는 조정 유닛을 구비하고, 상기 띠상 이온 빔의 상기 두께 방향의 두께를 얇게 하여 상기 띠상 이온 빔을 수속(收束)시킨 후, 상기 띠상 이온 빔을 상기 처리부로 나아가게 하는 빔 수송부를 가지고,Mass separation magnet which bends the traveling direction of the band-shaped ion beam so as to have a curvature in the thickness direction of the band-shaped ion beam perpendicular to the direction of the beam width of the band-shaped ion beam, and the current in the thickness direction of the band-shaped ion beam. An adjustment unit for adjusting the current density distribution of the band-shaped ion beams in which the total value of the density is expressed by the distribution in the direction of the beam width, and converging the band-shaped ion beams by thinning the thickness in the thickness direction of the band-shaped ion beams. (Iv), and has a beam transport section for directing the band-shaped ion beam to the processing section, 상기 띠상 이온 빔의 두께가 상기 질량 분리 마그넷을 통과할 때의 상기 띠상 이온 빔의 두께에 비하여 얇게 되어 있는, 상기 띠상 이온 빔의 수속 위치 근방의 영역에서 상기 띠상 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하도록, 상기 조정 유닛이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치. To adjust the current density distribution of the band-shaped ion beam in the region near the converging position of the band-shaped ion beam, in which the thickness of the band-shaped ion beam becomes thinner than the thickness of the band-shaped ion beam when passing through the mass separation magnet. And the adjustment unit is disposed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질량 분리 마그넷은, 상기 띠상 이온 빔을 상기 두께 방향에 있어서 수속시키고, 이 수속하는 위치에 소정의 이온 입자를 통과시키는 분리 슬릿이 설치되며,The mass separation magnet is provided with a separation slit for converging the band-shaped ion beam in the thickness direction and passing predetermined ion particles at a position where the convergence is performed. 상기 조정 유닛은, 상기 분리 슬릿의 위치와 포개어지는 위치에 또는 인접하는 위치에 설치되는 이온 주입 장치. And the adjustment unit is provided at a position overlapping with or in a position overlapping with the position of the separation slit. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조정 유닛은, 상기 띠상 이온 빔의 상기 두께 방향의 양측에 쌍을 이루어, 상기 폭 방향을 따라 복수의 쌍이 설치된 자석으로 구성되고,The said adjustment unit is comprised by the magnet provided in the pair in the said width direction by making a pair in the both sides of the said thickness direction of the said strip | belt-shaped ion beam, 상기 분리 슬릿은 비자성체로 구성되어 있는 이온 주입 장치. The separation slit is an ion implantation device composed of a nonmagnetic material. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조정 유닛은, 상기 띠상 이온 빔의 상기 두께 방향의 양측에 쌍을 이루어, 상기 폭 방향을 따라 복수의 쌍이 설치된 전극으로 구성되고, 상기 분리 슬릿의 위치에 인접하여 설치되며,The adjustment unit is constituted by pairs on both sides of the band-shaped ion beam in the thickness direction and constituted by electrodes provided with a plurality of pairs along the width direction, and are provided adjacent to the position of the separation slit, 상기 조정 유닛은, 인접하는 상기 분리 슬릿의 측에는, 상기 전극에 의하여 형성되는 전장(電場)을 차폐(遮蔽)하는 전장 실드(shield)를 구비하는 이온 주입 장치. The said adjustment unit is an ion implantation apparatus provided with the electric field shield which shields the electric field formed by the said electrode in the adjoining side of the said separation slit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 빔 정형부는, 상기 띠상 이온 빔을 생성하는 이온원을 복수 구비하고, 또한 이들의 이온원으로부터 생성되는 띠상 이온 빔을 상기 이온 빔의 두께 방향에 있어서 일점에서 수속하도록 상기 복수의 이온원을 배치하고 있고, The beam shaping unit includes a plurality of ion sources for generating the band-shaped ion beams, and arranges the plurality of ion sources to converge the band-shaped ion beams generated from these ion sources at one point in a thickness direction of the ion beam. Doing 상기 조정 유닛은, 상기 일점에서 수속하는 위치 근방의 영역에서, 상기 이온 빔의 전류 밀도 분포를 조정하도록, 상기 조정 유닛이 배치되어 있는 이온 주입 장치.The adjustment unit is an ion implantation device in which the adjustment unit is arranged to adjust the current density distribution of the ion beam in a region near the position converged at the one point.
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