Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05,1973 Opis patentowy opublikowano: 08.09.1975 78110 KI. 21g, 21/01 MKP H01J3/14 Twórcy wynalazku: Stefan Nowicki, Witold Rosinski Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Technologii Elektronowej przy Naukowo Produkcyjnym Centrum Pólprzewodników, Warszawa (Polska) Emplantator jonów Przedmiotem wynalazku jest implantator jonów, pracujacy metoda plamki piszacej lub metoda projekcji jonowej.W metodzie plamki piszacej wiazka jonowa jest odchylana elektrostatycznie lub magnetycznie, wskutek czego plamka jonowa w malych wymiarach przebiega powierzchnia tarczy po okreslonych torach np. po prostych równoleglych, oddalonych od siebie o ulamek srednicy plamki. Plamka jest wygaszana i rozjasniona przez podawanie odpowiedniego potencjalu najedna z elektrod zródlajonów.Sterowanie odchylania i wygaszania prowadzone jest przez maszyne cyfrowa. Program maszyny stanowi o podziale powierzchni tarczy na obszary implantowane i nieimplantowane.W metodzie projekcji jonowej ustawia sie na drodze wiazki jonowej przeslone z otworem, bedacym przedmiotem odwzorowania jonooptycznego. Plamka jonowa na tarczy jest pomniejszonym obrazem przedmio¬ tu. Ksztalt plamki odpowiada pojedynczemu obszarowi implantami np. emiterowi tranzystora. Po przeprowadze¬ niu implantacji jednego elementu przesuwanajest tarcza lub plamka jonowa, W obu metodach plamka jonowa jest obrazem otworu w przeslonie. Odwzorowujaca soczewka jonowa jest dostosowana do energii i mas jonów uzywanych podczas implantacji. Ogniskowa soczewki jest wystarczajaco krótka, aby dlugosc ukladu optycznego wypadala w uzytecznych granicach i aby aberacja sferyczna nie ograniczala gestosci pradu w plamce jonowej do wartosci prohibicyjnej dla zastosowania irnplantatora w pro¬ dukcji.Znany jest laboratoryjny implantator jonów z elektrostatyczna soczewka okragla, pracujacy metoda plamki piszacej, w którym uzyskano plamke jonowa o srednicy 1 /im i gestosci pradu 0,25 A/cm2 przy energii jonów do 30keV.Wada tego rozwiazania jest ograniczenie energii jonów do 30 keV.Znany jest takze laboratoryjny implantator jonów pracujacy metoda projekcji jonowej z elektrostatycznym dublerem kwadrupolowym jako soczewka jonowa.Wada tego rozwiazania jest mala gestosc pradu jonowego w plamce, zwiazana z okolicznoscia, ze pomniej¬ szenia w obu plaszczyznach symetrii kwadrupola sa rózne i ze rosnacemu pomniejszeniu w jednej plaszczyznie towarzyszy malejace pomniejszenie w drugiej." 78110 Celem wynalazku jest implantator jonów pracujacy metoda plamki piszacej lub projekcji jonowej w zakresie energii jonów do 300 keV, osiagajacy gestosc pradu jonowego w plamce wystarczajaca do ekonomicznego zastosowania implantatora w produkcji przemyslowej pólprzewodnikowych elementów dyskretnych i obwodów scalonych.Zgodnie z wynalazkiem osiagnieto cel przez zastosowanie znanej w teorii, lecz nie stosowanej dotychczas w praktyce, w szczególnosci nie stosowanej w implantatorach — soczewek jonowych w postaci podwójnych anty- symetrycznych dublerów kwadrupolowych magnetycznych lub elektrostatycznych.Opisany uklad soczewek wbudowany w implantator umozliwi wytwarzanie tranzystorowych struktur pólprzewodnikowych w sposób automatyczny z ograniczeniem liczby stosowanych dotychczas procesów fotoli¬ tograficznych i z wyeliminowaniem procesóW dyfuzji domieszek.Implantator jonów wedlug wynalazku jest dokladnie wyjasniony na podstawie jego przykladu wykonania.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia zdolnosc ogniskowania, fig. 2 — rozmieszczenie elementów implantatora, fig. 3 — obwiednie wiazki przeno¬ szacej obraz, fig. 4— obwiednie wiazki wewnatrz soczewki, a fig. 5 — przekrój poprzeczny kwadrupola.Na fig. 1 przedstawiono zdolnosc ogniskowania kx w plaszczyznie symetrii Xs kwadrupola wzdluz osi optycznej s ukladu. Zdolnosc ogniskowania ky w plaszczyznie ys jest okreslana zaleznoscia ky = — kx. So¬ czewka o ukladzie wskazanym na fig. 1 ma ogniskowe w obu plaszczyznach symetrii równe sbbie. Dobierajac odpowiednio stosunek-^-i stosunek zdolnosci ognikowania-j^-osiaga sie przesuniecie plaszczyzn fokalnych przedmiotowych do jednej wspólnej plaszczyzny i obrazowych do drugiej wspólnej plaszczyzny.Rozwiazanie wedlug wynalazku objasnione bedzie blizej na przykladzie implantatora jonów 300 keV, pracujacego metoda projekcji jonowej z ukladem pomniejszajacym 64-krotnie, zlozonym z dwu soczewek, z których kazda jest podwójnym dubletem kwadrupolowym elektrostatycznym.Fig. 2 przedstawia rozmieszczenie elementów implantatora. Wiazka jonów po wyjsciu z ukladu A, zawiera¬ jacego zródlo jonów ekstraktor, separator mas i akcelerator trafia na przeslone B, której otwór jest przedmiotem odwzorowania jono-optycznego, przechodzi nastepnie przez przeslone C z otworem aperturowanym, soczewke I i tworzy obraz posredni, pomniejszony 8-krotnie w plaszczyznie D. Na dalszej drodze wiazka jonowa trafia na druga przeslone aperturowa E, druga soczewke II i tworzy w plaszczyznie F obraz pomniejszony 64-krotnie.Fig. 3 przedstawia obwiednie wiazki, przenoszacej obraz punktu G od tego punktu do obrazu posredniego G* i koncowego G" z pominieciem obszaru soczewki I i II. Przykladowa obwiednie wiazki wewnatrz soczewki II wskazano na fig. 4.Przekrój poprzeczny kwadrupola podaje fig. 5, gdzie korpus H tego kwadrupola jest wykonany z ceramiki, a felektrody J wykonano przez napylanie metalu.Przy natezeniu pola elektrycznego miedzy elektrodami kwadrupola w prózni 100kV/cm i przy natezeniu pola miedzy elektrodami w prózni po powierzchni dielektryka 10kV/cm i przy wystarczajaco duzej aperturze ogniskowa soczewki w omawianym przykladzie wynosi 5 cm dla jonów 300 keV. Odpowiednia dlugosc ukladu optycznego czyli odleglosc od B do F na fig. 2 wynosi okolo 100 cm. PL