JPH04284343A - イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法 - Google Patents
イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法Info
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- JPH04284343A JPH04284343A JP3047123A JP4712391A JPH04284343A JP H04284343 A JPH04284343 A JP H04284343A JP 3047123 A JP3047123 A JP 3047123A JP 4712391 A JP4712391 A JP 4712391A JP H04284343 A JPH04284343 A JP H04284343A
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- beam irradiation
- deceleration
- irradiation apparatus
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板に不純物を注
入する際などに利用されるイオンビーム照射装置に関わ
り、特に低質量イオンの注入に不可欠であるイオンビー
ム減速機構に関わる。
入する際などに利用されるイオンビーム照射装置に関わ
り、特に低質量イオンの注入に不可欠であるイオンビー
ム減速機構に関わる。
【０００２】半導体装置の製造にイオン注入法を用いる
ことは今日では常態となっている。集積回路に作り込ま
れる素子が微細化するに伴い、素子領域形成のためのイ
オン注入も浅く行われるようになっている。例えばＣＭ
ＯＳのｐチャネルトランジスタのＳ／Ｄ領域を形成する
場合には、硼素イオン（Ｂ＋ ）のような低質量のイオ
ンを１０ｋｅＶ或いはそれ以下の低エネルギで注入する
処理が必要となる。
ことは今日では常態となっている。集積回路に作り込ま
れる素子が微細化するに伴い、素子領域形成のためのイ
オン注入も浅く行われるようになっている。例えばＣＭ
ＯＳのｐチャネルトランジスタのＳ／Ｄ領域を形成する
場合には、硼素イオン（Ｂ＋ ）のような低質量のイオ
ンを１０ｋｅＶ或いはそれ以下の低エネルギで注入する
処理が必要となる。
【０００３】一方、浅いＳ／Ｄ領域を高抵抗化しないた
めにはドーズ量を上げ、１０１５ｃｍ−２以上の多量の
イオン注入を行うことが要求される。このような高注入
を実用的な処理速度で実施するには、数ｍＡ程度のイオ
ンビーム電流が得られる注入装置が必要である。
めにはドーズ量を上げ、１０１５ｃｍ−２以上の多量の
イオン注入を行うことが要求される。このような高注入
を実用的な処理速度で実施するには、数ｍＡ程度のイオ
ンビーム電流が得られる注入装置が必要である。
【０００４】ところが低エネルギ注入を行うべく、イオ
ンビーム発生のための引出し電圧を低下させると、電流
は電圧の３／２乗に比例して減少するため、上記の場合
に、引き出し電圧を１０ｋｅＶ以下として数ｍＡのイオ
ン電流を得ることは困難である。
ンビーム発生のための引出し電圧を低下させると、電流
は電圧の３／２乗に比例して減少するため、上記の場合
に、引き出し電圧を１０ｋｅＶ以下として数ｍＡのイオ
ン電流を得ることは困難である。
【０００５】
【従来の技術】この矛盾した要求を満たすべく、高い引
出し電圧によって高電流のイオンビームを発生させ、こ
れを減速して低エネルギとしたものをウエハに照射して
、低質量の不純物を浅く注入することが行われている。 この技術はポストディセレーション（ｐｏｓｔ−ｄｅｃ
ｅｌｅｒａｔｉｏｎ）と呼ばれている。
出し電圧によって高電流のイオンビームを発生させ、こ
れを減速して低エネルギとしたものをウエハに照射して
、低質量の不純物を浅く注入することが行われている。 この技術はポストディセレーション（ｐｏｓｔ−ｄｅｃ
ｅｌｅｒａｔｉｏｎ）と呼ばれている。
【０００６】図７はポストディセレーション注入に使用
される公知のイオンビーム照射装置の構造を模式的に例
示する図で、以下この図面を参照しながら従来技術を説
明する。
される公知のイオンビーム照射装置の構造を模式的に例
示する図で、以下この図面を参照しながら従来技術を説
明する。
【０００７】装置全体を収容する筐体１はグラウンド電
位であり、イオンビーム発生部であるターミナル２との
間には減速電圧に相当する電位差が与えられる。ターミ
ナルの内部にはイオン源４、イオン源を作動させるため
のイオン源電源３が設けられ、引出し電極５に電圧を印
加することによってイオン源から引出されたイオンは、
質量分離部７によって特定の質量と電荷を持つイオンに
単色化される。６はイオン源と質量分離部を絶縁保持す
る碍子である。
位であり、イオンビーム発生部であるターミナル２との
間には減速電圧に相当する電位差が与えられる。ターミ
ナルの内部にはイオン源４、イオン源を作動させるため
のイオン源電源３が設けられ、引出し電極５に電圧を印
加することによってイオン源から引出されたイオンは、
質量分離部７によって特定の質量と電荷を持つイオンに
単色化される。６はイオン源と質量分離部を絶縁保持す
る碍子である。
【０００８】単色化されたイオンビーム１０は当初の方
向から略９０度方向を転じて出射し、ターミナル／筐体
間の絶縁碍子９の内部に存在する減速電界によって運動
エネルギを減じた後、回転ディスク１２に載置されたウ
エハ１１に照射される。回転ディスクは回転の他に直径
方向に往復運動することもでき、ウエハ全面にイオンビ
ームを照射し得るようになっている。スリット８は出射
方向の異なる異種のイオンを除去するためのものである
。
向から略９０度方向を転じて出射し、ターミナル／筐体
間の絶縁碍子９の内部に存在する減速電界によって運動
エネルギを減じた後、回転ディスク１２に載置されたウ
エハ１１に照射される。回転ディスクは回転の他に直径
方向に往復運動することもでき、ウエハ全面にイオンビ
ームを照射し得るようになっている。スリット８は出射
方向の異なる異種のイオンを除去するためのものである
。
【０００９】このようなイオンビーム照射装置を用いて
ディセレーション注入を行えば、低質量のイオンを浅く
注入する際のイオン電流値を高くすることができ、処理
時間を短縮することが可能になる。
ディセレーション注入を行えば、低質量のイオンを浅く
注入する際のイオン電流値を高くすることができ、処理
時間を短縮することが可能になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来技術によるディセレーション注入では、基板内の不純
物分布に問題が残る。図３は本発明の効果を示す図であ
るが、同図には本発明による注入不純物分布と併せて従
来技術による注入不純物分布が点線で示されている。処
理条件は、Ｓｉ単結晶基板にチャネリング抑制のためＳ
ｉ＋ 注入を行って表面層の結晶性を乱した後、ＢＦ２
＋ の注入を、引出し電圧３５ｋＶ，減速電圧２５ｋＶ
（最終的な注入エネルギは１０ｋｅＶ）で行っている。
来技術によるディセレーション注入では、基板内の不純
物分布に問題が残る。図３は本発明の効果を示す図であ
るが、同図には本発明による注入不純物分布と併せて従
来技術による注入不純物分布が点線で示されている。処
理条件は、Ｓｉ単結晶基板にチャネリング抑制のためＳ
ｉ＋ 注入を行って表面層の結晶性を乱した後、ＢＦ２
＋ の注入を、引出し電圧３５ｋＶ，減速電圧２５ｋＶ
（最終的な注入エネルギは１０ｋｅＶ）で行っている。
【００１１】これを見ると、最大濃度となる深さの近傍
では正規の分布となっているものの、より深い部分では
不純物濃度が正常に低下しておらず、１０１７ｃｍ−３
付近以下の不純物分布が明らかに裾を引いた形状となっ
ている。
では正規の分布となっているものの、より深い部分では
不純物濃度が正常に低下しておらず、１０１７ｃｍ−３
付近以下の不純物分布が明らかに裾を引いた形状となっ
ている。
【００１２】このように同元素でありながら、一部のも
のが注入エネルギで定まる深さより深く注入される理由
は次のように理解されている。イオン源から引出された
イオンは、質量分離部で特定のイオンだけが注入軸方向
に偏向される。この時点では質量や電荷の異なる粒子は
分離除去されているが、単色化されたイオンの一部が質
量分離部から減速電極部までの飛程で残留ガスとの相互
作用によって電荷を失い、中性化することが起こる。
のが注入エネルギで定まる深さより深く注入される理由
は次のように理解されている。イオン源から引出された
イオンは、質量分離部で特定のイオンだけが注入軸方向
に偏向される。この時点では質量や電荷の異なる粒子は
分離除去されているが、単色化されたイオンの一部が質
量分離部から減速電極部までの飛程で残留ガスとの相互
作用によって電荷を失い、中性化することが起こる。
【００１３】このように中性化した粒子は電界によって
減速されないので、高エネルギのまま基板に照射され、
深く注入されることになる。これが、設計値よりも深い
位置まで注入不純物が分布する理由である。
減速されないので、高エネルギのまま基板に照射され、
深く注入されることになる。これが、設計値よりも深い
位置まで注入不純物が分布する理由である。
【００１４】そこで、減速後のイオンビームを電界或い
は磁界によって偏向させ、高エネルギの中性粒子を分離
することが考えられるが、減速電極の後にこのような偏
向部を設けることはウエハまでの距離を長くすることに
なる。イオンビームのように同極性の荷電粒子から成る
ビームは分散傾向を持ち、飛程が延びるほど分散による
損失が大となるので、ウエハプロセスに於けるイオン注
入処理に不都合な状況となる。特に大電流のイオンビー
ムほどその影響が強く、この方法で中性粒子を分離する
ことは実際的でない。
は磁界によって偏向させ、高エネルギの中性粒子を分離
することが考えられるが、減速電極の後にこのような偏
向部を設けることはウエハまでの距離を長くすることに
なる。イオンビームのように同極性の荷電粒子から成る
ビームは分散傾向を持ち、飛程が延びるほど分散による
損失が大となるので、ウエハプロセスに於けるイオン注
入処理に不都合な状況となる。特に大電流のイオンビー
ムほどその影響が強く、この方法で中性粒子を分離する
ことは実際的でない。
【００１５】本発明の目的は大電流のイオンビームに於
いても、分散による損失を増加させることなく減速と中
性粒子の分離除去が行われるイオンビーム照射装置を提
供することであり、イオンビームの減速と中性粒子の分
離を同一領域で行うイオンビーム照射装置を提供するこ
とである。
いても、分散による損失を増加させることなく減速と中
性粒子の分離除去が行われるイオンビーム照射装置を提
供することであり、イオンビームの減速と中性粒子の分
離を同一領域で行うイオンビーム照射装置を提供するこ
とである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明のイオンビーム照射装置はイオンビーム減速電
界の等電位面をイオンビームの入射軸に対して傾斜させ
た構造としている。更に等電位面の傾斜を実現する態様
として、電位の異なる複数の電極板によって減速電極部
を構成した上、次の何れかの形態の単独または組み合わ
せが提示される。
、本発明のイオンビーム照射装置はイオンビーム減速電
界の等電位面をイオンビームの入射軸に対して傾斜させ
た構造としている。更に等電位面の傾斜を実現する態様
として、電位の異なる複数の電極板によって減速電極部
を構成した上、次の何れかの形態の単独または組み合わ
せが提示される。
【００１７】■減速電界の中心軸を、イオンビーム入射
軸に平行且つ間隔を持たせて配置し、減速電界等電位面
の湾曲が実効的に電位面の傾斜として作用する点を利用
する。
軸に平行且つ間隔を持たせて配置し、減速電界等電位面
の湾曲が実効的に電位面の傾斜として作用する点を利用
する。
【００１８】■減速電界の中心軸を、イオンビーム入射
軸に対して傾けて配置し、減速電界の等電位面を傾いた
ものとする。 ■減速電界を形成する電極板を、入射軸に直交する仮想
軸周りの放射状配置とし、傾斜等電位面を実現する。
軸に対して傾けて配置し、減速電界の等電位面を傾いた
ものとする。 ■減速電界を形成する電極板を、入射軸に直交する仮想
軸周りの放射状配置とし、傾斜等電位面を実現する。
【００１９】
【作用】図２は本発明に利用されるイオンビーム偏向の
原理を説明する図である。ここでは先ず、傾斜した等電
位面を持つ電界によってイオンビームの減速と偏向が同
時に行われる状況を、同図を参照しながら説明する。
原理を説明する図である。ここでは先ず、傾斜した等電
位面を持つ電界によってイオンビームの減速と偏向が同
時に行われる状況を、同図を参照しながら説明する。
【００２０】イオンビームは図面の左側から右向き正横
に進行するものとし、減速電界等電位面の法線方向はイ
オンビームの入射軸に対し正反から左上に外れた向きと
する。電界中で荷電粒子が受ける力の作用方向は等電位
面の法線の方向であるから、斜め方向から電界に入射す
るイオンビームに対しては図中に記入されたように、上
向きの分力を持つ減速力が働くことになり、その針路を
上向きに偏向する。
に進行するものとし、減速電界等電位面の法線方向はイ
オンビームの入射軸に対し正反から左上に外れた向きと
する。電界中で荷電粒子が受ける力の作用方向は等電位
面の法線の方向であるから、斜め方向から電界に入射す
るイオンビームに対しては図中に記入されたように、上
向きの分力を持つ減速力が働くことになり、その針路を
上向きに偏向する。
【００２１】即ち、本発明の如く減速電界をイオンビー
ムの入射軸から傾けて設ければ、荷電粒子の減速と同時
に偏向も行われることになる。イオンビーム中の中性粒
子には減速力は作用しないので偏向されることはなく、
減速されたイオンビームから分離されることになる。
ムの入射軸から傾けて設ければ、荷電粒子の減速と同時
に偏向も行われることになる。イオンビーム中の中性粒
子には減速力は作用しないので偏向されることはなく、
減速されたイオンビームから分離されることになる。
【００２２】このようにして高エネルギの中性粒子を分
離除去したイオンビームを半導体基板に照射すれば、低
質量の不純物を基板内の浅い位置に注入した際にも不純
物がより深い位置まで裾を引いて分布する現象は生じな
い。
離除去したイオンビームを半導体基板に照射すれば、低
質量の不純物を基板内の浅い位置に注入した際にも不純
物がより深い位置まで裾を引いて分布する現象は生じな
い。
【００２３】更に、減速電極にイオンビームを偏向させ
る機能が併せ備わっていることから、減速後の飛程が従
来の装置より長くする必要はなく、ビームが分散する前
に基板に照射することが可能となる。
る機能が併せ備わっていることから、減速後の飛程が従
来の装置より長くする必要はなく、ビームが分散する前
に基板に照射することが可能となる。
【００２４】
【実施例】図１（ａ），（ｂ）は請求項３及び請求項４
の発明に対応する第１の実施例を模式的に示す図である
。以下、同図を参照しながら本実施例を説明する。
の発明に対応する第１の実施例を模式的に示す図である
。以下、同図を参照しながら本実施例を説明する。
【００２５】装置全体の構造は同図（ａ）に示されてい
る。筐体１の内部にターミナル２が配置されており、質
量分離部７によって単色化されたイオンビームがスリッ
ト８を通って出射され、減速部９で所定のエネルギに減
速される点は、従来技術と同じであり、イオンビーム発
生部も同様である。
る。筐体１の内部にターミナル２が配置されており、質
量分離部７によって単色化されたイオンビームがスリッ
ト８を通って出射され、減速部９で所定のエネルギに減
速される点は、従来技術と同じであり、イオンビーム発
生部も同様である。
【００２６】減速部の電極構造の詳細は同図（ｂ）に示
されている。ターミナル２の外板は筐体１に対し相対的
に−２５ｋＶの電位が与えられている。絶縁碍子２５の
内部には減速電界を所望の形に形成するための電極が設
けられ、前方電極２１はターミナルと同電位であり、後
方電極２２は筐体と同電位である。両者の中間に設けら
れた中間電極２３を含むこれ等３個の電極には電界中心
軸を共通中心とする円形の窓が開けられていて、この窓
をイオンビームが通過する。
されている。ターミナル２の外板は筐体１に対し相対的
に−２５ｋＶの電位が与えられている。絶縁碍子２５の
内部には減速電界を所望の形に形成するための電極が設
けられ、前方電極２１はターミナルと同電位であり、後
方電極２２は筐体と同電位である。両者の中間に設けら
れた中間電極２３を含むこれ等３個の電極には電界中心
軸を共通中心とする円形の窓が開けられていて、この窓
をイオンビームが通過する。
【００２７】本実施例では図示の如く、電界中心軸はイ
オンビーム入射軸に平行であるが離れて配置される。電
極内の電界の等電位面２０は中央部では略平行であるが
、両端の電極近傍では、図示される様に、窓の部分で外
に膨れた形となっているから、中心軸から外れて入射し
たイオンビームは等電位面の膨らみに応じた偏向力を受
けることになる。
オンビーム入射軸に平行であるが離れて配置される。電
極内の電界の等電位面２０は中央部では略平行であるが
、両端の電極近傍では、図示される様に、窓の部分で外
に膨れた形となっているから、中心軸から外れて入射し
たイオンビームは等電位面の膨らみに応じた偏向力を受
けることになる。
【００２８】減速電界の前方では、減速力Ｒ１ による
偏向の方向は所望のものとは異なるが、イオンビームの
エネルギが比較的高いため、その偏向量は小である。イ
オンビームはこの偏向力によって少し下方に針路を転じ
た後、減速電界後方部分の等電位面の逆方向の湾曲によ
って上方に向かう偏向力を受ける。その時にはイオンビ
ームは既に減速されて低エネルギとなっているので、減
速力Ｒ２ による偏向量も大きく、総合した偏向力は上
方に向かうものとなり、減速されたイオンビームは上方
に偏向されて出射する。
偏向の方向は所望のものとは異なるが、イオンビームの
エネルギが比較的高いため、その偏向量は小である。イ
オンビームはこの偏向力によって少し下方に針路を転じ
た後、減速電界後方部分の等電位面の逆方向の湾曲によ
って上方に向かう偏向力を受ける。その時にはイオンビ
ームは既に減速されて低エネルギとなっているので、減
速力Ｒ２ による偏向量も大きく、総合した偏向力は上
方に向かうものとなり、減速されたイオンビームは上方
に偏向されて出射する。
【００２９】図１（ｂ）では、減速電界は前方から後方
に向けて電位が単調に変化するものとなっているが、図
６に示されるように、イオンビーム中の電子をするため
の電極を設ける場合もある。この図の例では安定化電極
２４は前方電極２１の直後に配置され、前方電極に対し
−１ｋＶの電圧が印加される。かかる構造の減速電極部
では、入射したイオンビームは始めに僅かに加速される
が、減速電極部全体で見た場合には、減速効果或いは偏
向効果に及ぼす影響は僅かである。以下に説明する別の
実施例でも、このようなイオン安定のための電極は必要
に応じて設けられる。
に向けて電位が単調に変化するものとなっているが、図
６に示されるように、イオンビーム中の電子をするため
の電極を設ける場合もある。この図の例では安定化電極
２４は前方電極２１の直後に配置され、前方電極に対し
−１ｋＶの電圧が印加される。かかる構造の減速電極部
では、入射したイオンビームは始めに僅かに加速される
が、減速電極部全体で見た場合には、減速効果或いは偏
向効果に及ぼす影響は僅かである。以下に説明する別の
実施例でも、このようなイオン安定のための電極は必要
に応じて設けられる。
【００３０】図１（ａ）に戻って、ウエハ１１を保持す
る回転ディスク１２は、偏向されたイオンビームが正規
の角度（通常は垂直）で入射するように傾けて配置され
ている。 単色化後に電荷を失った中性粒子は減速電界中を直進す
るので、中性粒子トラップ１３を設けてこれを捕捉し、
ウエハに到達しないようにする。
る回転ディスク１２は、偏向されたイオンビームが正規
の角度（通常は垂直）で入射するように傾けて配置され
ている。 単色化後に電荷を失った中性粒子は減速電界中を直進す
るので、中性粒子トラップ１３を設けてこれを捕捉し、
ウエハに到達しないようにする。
【００３１】本実施例の構成では、電界中心軸とイオン
ビーム入射軸のずれ量を変化させることにより減速電界
中の偏向力を増減することが可能で、注入しようとする
不純物イオンの質量や電荷に応じて注入方向を所定の方
向とすることが出来る。
ビーム入射軸のずれ量を変化させることにより減速電界
中の偏向力を増減することが可能で、注入しようとする
不純物イオンの質量や電荷に応じて注入方向を所定の方
向とすることが出来る。
【００３２】図３には本発明の効果が従来技術と対比し
て示されている。実線は本発明のイオンビーム照射装置
を用いてＳｉ基板に不純物としてＢを注入した際の不純
物濃度分布曲線である。一見して明らかなように、従来
の装置による濃度分布（点線で表示）と異なり、裾引き
は現れていない。ここでの注入条件は、既に説明した通
り、Ｓｉ＋ の予備注入によって基板の結晶性を乱し、
チャネリングの発生を防止した後、１０ｋｅＶのエネル
ギでＢＦ２＋ の注入を行ったものである。
て示されている。実線は本発明のイオンビーム照射装置
を用いてＳｉ基板に不純物としてＢを注入した際の不純
物濃度分布曲線である。一見して明らかなように、従来
の装置による濃度分布（点線で表示）と異なり、裾引き
は現れていない。ここでの注入条件は、既に説明した通
り、Ｓｉ＋ の予備注入によって基板の結晶性を乱し、
チャネリングの発生を防止した後、１０ｋｅＶのエネル
ギでＢＦ２＋ の注入を行ったものである。
【００３３】図４は請求項５〜請求項７の発明に対応す
る第２の実施例を示す図である。イオンビーム照射装置
全体の構成は図１（ａ）と同じで、図４にはその減速電
極部の構造だけが示されている。以下、同図を参照しな
がら本実施例を説明する。
る第２の実施例を示す図である。イオンビーム照射装置
全体の構成は図１（ａ）と同じで、図４にはその減速電
極部の構造だけが示されている。以下、同図を参照しな
がら本実施例を説明する。
【００３４】図に明らかな通り、本実施例ではビーム減
速のための電極構造部分は、電界中心軸がイオンビーム
入射軸に対し傾けて配置されている。そのため減速電界
の等電位面も、それが湾曲している影響はあるものの、
平均的にはイオンビーム入射軸に対して傾いて存在する
ことになり、「作用」の項で説明した通りの偏向力が生
ずる。イオンビーム中に含まれる中性粒子は偏向を受け
ず直進するので、中性粒子トラップ１３によって捕捉さ
れ、ウエハ１１に注入されることはない。
速のための電極構造部分は、電界中心軸がイオンビーム
入射軸に対し傾けて配置されている。そのため減速電界
の等電位面も、それが湾曲している影響はあるものの、
平均的にはイオンビーム入射軸に対して傾いて存在する
ことになり、「作用」の項で説明した通りの偏向力が生
ずる。イオンビーム中に含まれる中性粒子は偏向を受け
ず直進するので、中性粒子トラップ１３によって捕捉さ
れ、ウエハ１１に注入されることはない。
【００３５】本実施例では電界中心軸の傾きを変えるこ
とによって、減速電極部に於ける偏向角を変化させるこ
とができる上に、第１の実施例に於けると同様、イオン
ビーム入射軸に対する電界中心軸の位置を変化させるこ
とによっても偏向角を変化させ得るので、両者を併用す
ることによって、より広範囲にイオンの質量や注入エネ
ルギの変化に対応することが出来る。
とによって、減速電極部に於ける偏向角を変化させるこ
とができる上に、第１の実施例に於けると同様、イオン
ビーム入射軸に対する電界中心軸の位置を変化させるこ
とによっても偏向角を変化させ得るので、両者を併用す
ることによって、より広範囲にイオンの質量や注入エネ
ルギの変化に対応することが出来る。
【００３６】図５は請求項８及び請求項９の発明に対応
する第３の実施例を示す図である。イオンビーム照射装
置全体の構成は図１（ａ）と同じで、図５にはその減速
電極部の構造だけが示されている。以下、同図を参照し
ながら本実施例を説明する。
する第３の実施例を示す図である。イオンビーム照射装
置全体の構成は図１（ａ）と同じで、図５にはその減速
電極部の構造だけが示されている。以下、同図を参照し
ながら本実施例を説明する。
【００３７】本実施例ではビーム減速のための電極構造
は次のように設定されている。先ず、ビームは紙面内水
平に左方から入射するものとし、入射軸下方に紙面に垂
直な仮想の軸を想定する。減速電界を形成する複数の板
状電極は、この仮想の軸を共有して放射状に配置された
形状であり、それによって形成される等電位面も同様に
放射状に存在することになる。更に、最前方の電極付近
に存在する等電位面はイオンビームの入射軸にほぼ垂直
となるように設定されており、後方に移るに従って等電
位面の傾きが増している。
は次のように設定されている。先ず、ビームは紙面内水
平に左方から入射するものとし、入射軸下方に紙面に垂
直な仮想の軸を想定する。減速電界を形成する複数の板
状電極は、この仮想の軸を共有して放射状に配置された
形状であり、それによって形成される等電位面も同様に
放射状に存在することになる。更に、最前方の電極付近
に存在する等電位面はイオンビームの入射軸にほぼ垂直
となるように設定されており、後方に移るに従って等電
位面の傾きが増している。
【００３８】このような減速電界に入射したイオンビー
ムは減速されながら進む際に、その前進に伴って次第に
強い偏向力を受けることになる。従って、本実施例によ
ってもウエハに注入しようとする低エネルギのイオンと
高エネルギの中性粒子とを分離することができる。
ムは減速されながら進む際に、その前進に伴って次第に
強い偏向力を受けることになる。従って、本実施例によ
ってもウエハに注入しようとする低エネルギのイオンと
高エネルギの中性粒子とを分離することができる。
【００３９】本実施例では放射状に配置された電極相互
間の開き角を変更することによってもイオンビームに対
する偏向力を変えることが可能であるが、開き角の固定
された減速電極構造体を、放射状配置の仮想中心軸回り
に回転させることによっても、より容易に偏向力を変化
させることが出来る。
間の開き角を変更することによってもイオンビームに対
する偏向力を変えることが可能であるが、開き角の固定
された減速電極構造体を、放射状配置の仮想中心軸回り
に回転させることによっても、より容易に偏向力を変化
させることが出来る。
【００４０】上記の本発明のイオンビーム照射装置を用
いて半導体基板にイオン注入を行う場合、イオン種や注
入深さに応じてイオンビーム発生時の加速電圧、低エネ
ルギ化の減速電圧が選ばれるのは当然であり、減速電界
中の偏向力の調整もこれ等の注入条件に合わせて行うこ
とになる。
いて半導体基板にイオン注入を行う場合、イオン種や注
入深さに応じてイオンビーム発生時の加速電圧、低エネ
ルギ化の減速電圧が選ばれるのは当然であり、減速電界
中の偏向力の調整もこれ等の注入条件に合わせて行うこ
とになる。
【００４１】
【発明の効果】本発明のイオンビーム照射装置では、照
射しようとするイオンビームは減速電界通過中に偏向力
を受け、中性粒子が分離されるので、該部から出射した
直後にこれをウエハに照射することが可能である。
射しようとするイオンビームは減速電界通過中に偏向力
を受け、中性粒子が分離されるので、該部から出射した
直後にこれをウエハに照射することが可能である。
【００４２】中性粒子を分離してイオン注入を行うこと
の効果は前出の図３に示された通りであり、イオンビー
ムの減速と偏向が同一空間で行われるためにビームの分
散が避けられ、効率良くイオン注入を行うことが可能と
なっている。
の効果は前出の図３に示された通りであり、イオンビー
ムの減速と偏向が同一空間で行われるためにビームの分
散が避けられ、効率良くイオン注入を行うことが可能と
なっている。
【００４３】更に、本発明の減速電極構造であれば、そ
れを僅かに移動させ或いは回転させることによってイオ
ンビームの出射角を変化させることが出来るので、イオ
ン種や注入条件の変化に容易に対応することができる。
れを僅かに移動させ或いは回転させることによってイオ
ンビームの出射角を変化させることが出来るので、イオ
ン種や注入条件の変化に容易に対応することができる。
【図１】 第１の実施例のイオンビーム照射装置を模
式的に示す図
式的に示す図
【図２】 本発明の減速電界の作用を説明する図
【図
３】 本発明の効果を従来技術と対比して示す図
３】 本発明の効果を従来技術と対比して示す図
【図
４】 第２の実施例の細部を模式的に示す図
４】 第２の実施例の細部を模式的に示す図
【図５】
第３の実施例の細部を模式的に示す図
第３の実施例の細部を模式的に示す図
【図６】
安定化電極を設けた減速部を模式的に示す図
安定化電極を設けた減速部を模式的に示す図
【図７】
従来のイオンビーム照射装置を模式的に示す図
従来のイオンビーム照射装置を模式的に示す図
１ 筐体
２ ターミナル
３ イオン源電源
４ イオン源
５ 引出し電極
６ 碍子
７ 質量分離部
８ スリット
９ 碍子
１０ イオンビーム
１１ ウエハ
１２ 回転ディスク
１３ 中性粒子トラップ
２１ 前方電極
２２ 後方電極
２３ 中間電極
２４ 安定化電極
２５ 絶縁碍子
Claims (14)
- 【請求項１】 イオンビームを減速すると共に偏向す
る機能を持つイオンビーム光学系が、質量分離装置の出
力口とイオンビーム被照射体との間に配置されて成り、
該イオンビーム光学系は、該イオンビーム減速電界の等
電位面を該イオンビームの入射軸に対し傾きを持たせて
構成したものであることを特徴とするイオンビーム照射
装置。 - 【請求項２】 請求項１のイオンビーム照射装置であ
って、前記イオンビーム光学系に於いて、前記イオンビ
ームの入射軸に対し傾きを持つイオンビーム減速電界は
、異なる電位が印加された複数の開口電極によって形成
されたものであることを特徴とするイオンビーム照射装
置。 - 【請求項３】 請求項２のイオンビーム照射装置であ
って、前記複数の減速電界形成電極は相互に平行であり
、該電極の開口中心を結ぶ直線が前記イオンビームの入
射軸に平行且つ間隔を持って配置されることにより、該
イオンビームに作用する減速電界の等電位面が実効的に
該イオンビーム入射軸に対して傾きを持つものとなって
いることを特徴とするイオンビーム照射装置。 - 【請求項４】 請求項３のイオンビーム照射装置であ
って、前記開口中心を結ぶ直線と前記イオンビームの入
射軸との間隔が変更可能な構造となっていることを特徴
とするイオンビーム照射装置。 - 【請求項５】 請求項２のイオンビーム照射装置であ
って、前記複数の減速電界形成電極は相互に平行であり
、該電極の開口中心を結ぶ直線が前記イオンビームの入
射軸に対し傾きを持つものであることを特徴とするイオ
ンビーム照射装置。 - 【請求項６】 請求項５のイオンビーム照射装置であ
って、前記複数の減速電極の開口中心を結ぶ直線が前記
イオンビームの入射軸に対し傾きを持つと共に該直線と
該入射軸とは間隔を持って配置されたものであることを
特徴とするイオンビーム照射装置。 - 【請求項７】 請求項５又は請求項６のイオンビーム
照射装置であって、前記複数の減速電極の開口中心を結
ぶ直線の、前記イオンビームの入射軸に対する傾きが変
更可能な構造となっているか、及び／又は、該直線と該
入射軸との間隔が変更可能な構造となっていることを特
徴とするイオンビーム照射装置。 - 【請求項８】 請求項２のイオンビーム照射装置であ
って、前記減速電極を構成する複数の電極板が、前記入
射軸に垂直な軸周りに放射状に配置され、該電極板中の
イオンビーム入射側最前部に配置された電極板は、その
入射軸に垂直な面からの傾きが、該電極板中の最後方に
配置された電極板の同傾きより小であることを特徴とす
るイオンビーム照射装置。 - 【請求項９】 請求項８のイオンビーム照射装置であ
って、前記減速電極を構成する複数の電極板が、前記放
射状配置の中心軸周りに回転可能となっていることを特
徴とするイオンビーム照射装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜請求項９のイオンビーム
照射装置であって、前記イオンビーム入射軸の、前記減
速電極出射側延長上に中性粒子を捕捉するトラップが設
けられて成ることを特徴とするイオンビーム照射装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜請求項１０のイオンビー
ム照射装置であって、前記減速電極によって偏向された
イオンビームが被照射面に対し所定の角度で入射するよ
うに被照射体を保持すると共に、該被照射体を該被照射
面に平行に移動させる機能を有する被照射体保持機構が
備えられて成ることを特徴とするイオンビーム照射装置
。 - 【請求項１２】 請求項１〜請求項１１のイオンビー
ム照射装置を用いてイオンビーム照射を実施するに際し
、減速電極に印加する減速電圧を、減速後のイオン粒子
が所定の照射エネルギを有するように設定して行うこと
特徴とするイオンビーム照射方法。 - 【請求項１３】 請求項４又は請求項７又は請求項９
のイオンビーム照射装置を用いて行う請求項１２のイオ
ンビーム照射方法であって、前記減速電極に於ける前記
イオンビームの偏向角度が所定値となるように、前記複
数の減速電極の開口中心を結ぶ直線と前記イオンビーム
の入射軸との間隔を調節し、及び／又は、該直線の該入
射軸に対する傾きを調節して実施することを特徴とする
イオンビーム照射方法。 - 【請求項１４】 請求項１２又は請求項１３のイオン
ビーム照射方法により、半導体基板に不純物を導入する
工程を包含することを特徴とする半導体装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04712391A JP3368503B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04712391A JP3368503B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284343A true JPH04284343A (ja) | 1992-10-08 |
| JP3368503B2 JP3368503B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=12766379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04712391A Expired - Lifetime JP3368503B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368503B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000017905A1 (en) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ion implantation device arranged to select neutral ions from the ion beam |
| US7888653B2 (en) | 2009-01-02 | 2011-02-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for independently controlling deflection, deceleration and focus of an ion beam |
| US8466431B2 (en) | 2009-02-12 | 2013-06-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for improving extracted ion beam quality using high-transparency electrodes |
| US8519353B2 (en) | 2010-12-29 | 2013-08-27 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method and apparatus for controlling an asymmetric electrostatic lens about a central ray trajectory of an ion beam |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP04712391A patent/JP3368503B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000017905A1 (en) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ion implantation device arranged to select neutral ions from the ion beam |
| US6326631B1 (en) | 1998-09-24 | 2001-12-04 | U.S. Philips Corporation | Ion implantation device arranged to select neutral ions from the ion beam |
| US7888653B2 (en) | 2009-01-02 | 2011-02-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for independently controlling deflection, deceleration and focus of an ion beam |
| US8466431B2 (en) | 2009-02-12 | 2013-06-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for improving extracted ion beam quality using high-transparency electrodes |
| US8519353B2 (en) | 2010-12-29 | 2013-08-27 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method and apparatus for controlling an asymmetric electrostatic lens about a central ray trajectory of an ion beam |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3368503B2 (ja) | 2003-01-20 |
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