JPH01149960A

JPH01149960A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH01149960A
Application number: JP30852887A
Authority: JP
Inventors: Touma Fujikawa; 藤川　東馬
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1989-06-13
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2662960B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、イオン源から引き出したイオンを加速してタ
ーゲットヘ注入するイオン注入装置に関する。

（従来の技術）従来、イオン注入装置として、第１図示のように、イオ
ン源ａからシリコンウェハ等のターゲットｂへ向うイオ
ンビーム経路Ｃの途中に、多段の電極と絶縁物で構成さ
れ加速電源ｄにより電位差が与えられた加速管ｅを設け
、該加速電源ｄとイオン源ａを引出電源ｆを介して直列
に接続し、該イオン源ａから引出したイオンのエネルギ
ーを該加速管ｅにより制御してターゲットｂヘイオン注
入するようにしたものが知られている。これに於いて、
イオン源ａ１引出電源ｆや質量分析マグネットｇ等をボ
ックス状の高電圧ターミナルｈ内に収納し、該高電圧タ
ーミナルｈの外周を接地されたグランドエンクロージャ
ーｌで更に覆い、該高電圧ターミナルｈ及びグランドエ
ンクロージャー１間に前記加速管ｅ、加速型［ｄ及びイ
オン源ａを真空排気するための多段の電極及び絶縁物で
構成されたボンビングチューブｊを設け、該高電圧ター
ミナルｈ及びグランドエフロ−ジャーｉを母線として加
速電源ｄと引出型［ｆと加速管ｅの電気回路が構成され
る。

ｋは加速管ｅの各段に均等な電場を形成させるための抵
抗器、ｌはボンピングチューブｊの各段に均等な電場を
形成させるための抵抗器、ｍは引出電源出カケープル、
ｎは加速電源出カケープル、０はイオン源ａと引出電極
を絶縁する絶縁碍子、ｐはイオンビームを示す。

この第１図示の装置では、イオン源ａから引き出された
イオンは、アースレベルのグランドエンクロージャーｉ
に設置しである加速電源ｄの電圧と、高電圧ターミナル
ｈに設置しである引出電源ｆの電圧の和に応じた比較的
高いエネルギーが与えられ、ターゲットｂに高いイオン
エネルギーでイオン注入を行なえる。

ターゲットｂに引出電圧以下の低電圧で加速した低いイ
オンエネルギーでイオン注入を行なう場合、第２図示の
ように加速電源ｄの出カケープルｎをイオンｆｉａに接
続し、エネルギー安定化のために加速管ｅ及びボンピン
グチューブｊに配置した抵抗器に、ｌを取外して電気的
に高電圧ターミナルｈとグランドエンクロージャー１間
を絶縁状態として使用する。この場合のイオンエネルギ
ーは加速電源ｄの電圧で決定され、該加速電源ｄの電圧
と引出電源ｆの電圧との差だけ加速管ｅ内でイオンが減
速される。該高電圧ターミナルｈはアースレベルより電
圧の差の分マイナス側の電位を与えられることになる。

こうしたイオン注入装置の使い方はデイセル機構と呼ば
れている。

（発明が解決しようとする問題点）前記のように引出電圧以下の低電圧でイオンを加速した
い場合、高電圧ターミナルｈ即ち加速電源ｄと引出電源
ｆを結ぶ回路がマイナス電位になるため、従来のイオン
注入装置では環境雰囲気からのリーク電流がアース側よ
り高電圧ターミナルｈに流れ込み、高電圧ターミナルｈ
はアースレベルまである時間内電位が上昇し、その結果
イオンのエネルギーが不安定になり、ターゲットに対す
るイオン注入状態が悪くなる問題があった。

また低電圧でイオンを加速するために回路の接続を変更
し、抵抗器に％ｌを取外す作業が煩わしい不都合がある
。

本発明は、こうした問題点を解消し、簡単な操作で安定
した低電圧でのイオンの加速を行なえるイオン注入装置
を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明では、イオン源からターゲットヘ向うイオンビー
ム経路の途中に、加速電源により電位が与えられる加速
管を設け、該加速電源とイオン源の電源端子を引出電源
を介して直列に接続し、該イオン源から引出したイオン
のエネルギーを該加速管により制御してターゲットヘイ
オン注入するようにしたものに於いて、該加速電源と引
出電源を結ぶ回路に、該加速管と加速電源の接続を遮断
すると共に該加速電源をイオン源の電源端子へ接続し、
更に該イオン源の電源端子を抵抗器を介して該加速電源
へダミー電流を流すショーテイング機構へと接続する選
択スイッチを設けることにより、前記問題点を解決する
ようにした。

（作　用）該イオン源に於いて発生するイオンは、加速電源と引出
電源が直列に接続されている状態では両型源の電圧の和
に応じた比較的高いエネルギーが与えられ、ターゲット
に高いイオンエネルギーでイオン注入を行なえる。ター
ゲットに低いイオンエネルギーでイオン注入するときは
選択スイッチが操作され、これによって加速管と加速電
源との接続が断たれ、代わってイオン源の電源端子と加
速電源とが接続され、同時に該イオン源の電源端子が抵
抗器を介してショーテイング機構へと接続される。イオ
ン源から引出されたイオンは引出電源と加速電源との差
だけ加速管内で減速され、抵抗体及びショーテイング機
構を介して加速電源にダミー電流が流れるので、該加速
電源に流れる電流を正電流となし得、加速電源と環境雰
囲気に係わらず正常に作動させ得てイオンを安定に低エ
ネルギーで加速出来る。

（実施例）本発明の実施例を図面第３図に基づき説明すると、同図
に於いて符号（１）はイオン源、（２）は該イオン源（
１）から真空中をシリコンウェハ等のターゲット（３）
へ向うイオンビーム経路、（４）は該イオンビーム経路
（２）の途中に設けられた加速管、（５）は該加速管（
４）に電位を与える直流の加速電源、（６）はイオン源
（１）の電源端子にケーブル（７）を介して接続した直
流の引出電源を示す。該イオン源（１）は引出電源（６
）や質量分析マグネット（８）と共に導電性材料からな
るボックス状の高電圧ターミナル（９）内に収容され、
該高電圧ターミナル（９）の更に外周を接地したグラン
ドエンクロージャーａＯで覆い、該高電圧ターミナル（
９）とグランドエンクロージャーａＯとの間の空間に前
記加速管（４）、加速電源（５）及びイオン源（１）を
真空排気するための多段の電極（１１ａ）と絶縁物（１
１ｂ）で構成したボンピングチューブａ１が配置される
。該高電圧ターミナル（９）には引出電源（６）のマイ
ナス側が接続され、グランドエンクロージャー（ＩＧに
は加速電源（５）のマイナス側が接続される。

該加速管（４）は抵抗器（４Ｃ）を介して互に直列に接
続した多段の電極（４ａ）とその中間の絶縁物（４ｂ）
とで構成され、該加速管（４）の出口側の電極（４ａ）
はグランドエンクロージャー（ＩＧに接続される。また
ボンピングチューブａ１の多段の電極（１１ａ）間にも
抵抗器（１１ｅ）が設けられ、該チューブ１１ｖの外側
の電極（１１ａ）はグランドエンクロージャー（ＩＯに
接続される。

高電圧ターミナル（９）は加速電源（５）のプラス側に
設けたケーブル■と接続され、加速電源（５）を引出電
源（６）及びイオン源（１）へ直列に接続する回路ａ３
を構成し、該回路ａ３にエアアクチュエータ等で旋回駆
動される扇形接点ａΦを備えた選択スイッチ（１５１が
設けられる。該選択スイッチ（ＩＳｌは第１乃至第４の
接点（１５ａ）（１５ｂ）（１５ｃ）（１５ｄ）を備え
、第１の接点（１５ａ）は高電圧ターミナル（９）に接
続され、第２の接点（１５ｂ）は抵抗器（４ｃ）を介し
て加速管（４）の出口側の電極（４ａ）と抵抗器（１１
ｃ）を介してボンピンクチューブ（１１の内側の電極（
１１ａ）に接続される。また第３の接点（１５ｃ）は加
速電源（５）にケーブルＣＩつを介して接続され、第４
の接点（１５ｄ　）はイオン源（１）へ接続されると共
に抵抗器ａＧ及びショーテイング機構（＋７１を構成す
るショーテイングバー（１７ａ）を介してグランドエン
クロージャー（ＩＱに接続される。ＣＩ＆はイオン源（
１）と共に抵抗器（ＩＧ及びショーティン機構Ωを構成
するショーテイングバー　（１７ａ）を介してグランド
エンクロージャー（１０に接続される。（１８はイオン
源（１）の絶縁碍子、（１９は抵抗器（４ｃ）（１１ｃ
）の取付用碍子である。

該選択スイッチ（ＩＳの扇形接点ａΦは、常時は第１乃
至第３の接点（１５ａ）（１５ｂ）（１５ｃ）を互に接
続する第３図示の位置に存し、エアアクチュエータ等に
より旋回駆動が与えられると第３及び第４の接点（１５
ｃ）（１５ｄ）を互に接続する第４図示の位置へ移動す
る。ショーテイングバー（１７ａ）はエアシリンダ等に
より抵抗器ＧＧと接触すべく出没作動し、選択スイッチ
（ＩＳが第３図示の位置にあるときは該ショーテイング
バ＝（１７ａ）は抵抗器ａＧと接触せず、選択スイッチ
（１５１が第４図示の位置に移動すると同時にショーテ
イングバー（１７ａ）は抵抗器（ｌＧと接触し、接点（
１５ｄ）から抵抗器ａＧを介してグランドエンクロージ
ャー（１Ｇへの回路が形成され、加速電源（５）にダミ
ー電流が流れるようになる。

図示の実施例の作動を説明するに、第３図の場合、イオ
ン源（１）に於いて発生するイオンは質量分析マグネッ
ト（８）を介して引出電源（６）の電圧により引き出さ
れ、加速電源（５）の電圧が作用する加速管（４）によ
り加速されてターゲット（３）に突入し、該ターゲット
（３）にイオン注入処理が施される。この場合、イオン
エネルギーは引出電源（６）の電圧と加速電源（５）の
電圧の和にて決定され、比較的大きなエネルギーでター
ゲット（３）にイオン注入が行なわれる。

以上の作動は従来のものと同様であるが、ターゲット（
３）に低エネルギーでイオン注入する場合、選択スイッ
チａＳとショーテイング機構（７）を作動させれば足り
、その作動によれば加速電源（５）がイオン源（１）の
電源端子及び抵抗器００を介してグランドエンクロージ
ャー（ＩＯとに接続され、加速管（４）の入口側の電極
（４ａ）及びボンピングチューブａｖの内側の電極（１
１ａ）が高電圧ターミナル（９）から切り離されるので
、イオンビームは引出電源（６）の電圧と加速電源（５
）の電圧の差だけ加速管（４）に於いて減速され、しか
もイオンのビームエネルギーを安定させることが出来る
。この場合、イオンのビームエネルギーは、アースレベ
ルより低い電圧となる回路ａ３へ外部からリーク電流が
流れ込むことを制限することにより安定化されるもので
、グラウンドエンクロージャー（ＩＧから回路（１３を
構成する高電圧ターミナル（９）に絶縁物を介して流れ
る電流を１ｘとし、加速電源（５）に流れる電流１１１
１抵抗器ｑＯからショーテイングバー（７ａ）を介して
アースレベルのグランドエンクロージャー（ＩＧに流れ
る電流をＩＲ，イオンビームノミ流を１８とすると、Ｉ
Ｘ＋　ＩＨ−ＩＢ＋　ＩＩ？）関係にありしかもＩＩ＋
＞０でないと加速電源（５）は正常に作動しなくなり加
速電源（５）の電圧の変動を引き起こし、ビームエネル
ギーは不安定になるが、イオンビームの電流ＩＢが０に
近い状態でもＩＲ＞ＩＸになるように抵抗器（ＩＧの抵
抗値を定めてオケば、１ＩＩ−ＩＢ＋　ＩＲ−ＩＸ＞　
０となし得、ビームエネルギーが安定になる。

（発明の効果）以上のように本発明に於いては、イオン注入装置の加速
電源と引出電源を結ぶ回路に選択スイッチを設け、該ス
イッチの操作により該加速管と加速電源の接続を遮断す
ると共に加速電源がイオン源に接続されるようにしたの
で、低エネルギーのイオン注入を簡単に行なえ、またそ
の操作により抵抗器を介して設けられたショーテイング
機構にイオン源が接続されるので、加速電源の電圧変動
を防止出来、低エネルギーでしかもビーム電流の安定し
たイオンビームによりターゲットに均質なイオン注入処
理を施せる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例の断面線図、第３図は本発明
の実施例の断面線図、第４図は第３図の作動状態の断面
線図である。（１）・・・イオン源　　　　（２）・・・イオンビー
ム経路（３）・・・ターゲット（４）・・・加速管（５
）・・・加速電源　　　　（６）・・・引出電源ＣＩ３
・・・回路　　　　　　０９・・・選択スイッチ００・
・・抵抗器　　　　　（＋７３・・・ショーテイング機
構第１図第３図第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

イオン源からターゲットヘ向うイオンビーム経路の途中
に、加速電源により電位が与えられる加速管を設け、該
加速電源とイオン源の電源端子を引出電源を介して直列
に接続し、該イオン源から引出したイオンのエネルギー
を該加速管により制御してターゲットへイオン注入する
ようにしたものに於いて、該加速電源と引出電源を結ぶ
回路に、該加速管と加速電源の接続を遮断すると共に該
加速電源をイオン源の電源端子へ接続し、更に該イオン
源の電源端子を抵抗器を介して該加速電源へダミー電流
を流すショーティング機構へと接続する選択スイッチを
設けたことを特徴とするイオン注入装置。