JPH0527955U - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電源の構成を簡単にし、それによって
当該ゲート電源のコストダウンを図ることを主たる目的
とする。 【構成】 ゲート電源３２を、トランジスタ３４と抵抗
３６を直列接続しかつこの抵抗３６にコンデンサ３８を
並列接続して成る回路をエミッション電源２０に並列接
続することで構成している。そしてこのトランジスタ３
４と抵抗３６の接続部４０をゲート１４に接続し、かつ
このトランジスタ３４を制御回路２４によって制御する
ようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、イオン注入されるべき基板に電子を供給してイオン注入に伴う基 板の帯電（チャージアップ）を防止する中性化手段を備えるイオン注入装置に関 する。

【０００２】

【背景となる技術】

この種のイオン注入装置であって、ホルダに流れるホルダ電流を応答性良く制 御することができ、しかもフィラメントの寿命の長いイオン注入装置が同一出願 人によって別途提案されている。その一例を図２を参照して説明する。

【０００３】 このイオン注入装置は、基本的には、真空容器４内において、ホルダ７に保持 された基板８にイオンビーム２を照射してそれにイオン注入を行うよう構成され ている。

【０００４】 また、ホルダ７の周囲から上流側にかけてファラデーケース６を設けて、これ とホルダ電流計測器の一例であるホルダ電流計測抵抗２２を介したホルダ７とを 互いに電気的に並列接続してビーム電流計測器３０に接続しており、それによっ てイオンビーム２のビーム電流Ｉb の計測を正確に行なえるようにしている。

【０００５】 一方、イオンビーム２の照射に伴って基板８の表面が正に帯電して放電等の不 具合が発生するのを防止するために、次のような中性化手段を設けている。即ち 、ファラデーケース６の側部にフィラメント１０を設け、これから放出させた一 次電子１１をこの例ではファラデーケース６の内壁に当ててそこから二次電子１ ２を放出させ、この二次電子１２を基板８に供給してイオンビーム２による正電 荷を中和させるようにしている。フィラメント１０は、この例では箱状をしてい てファラデーケース６内側にフィラメント１０に沿う開口部１４ａを有するゲー ト１４によって囲まれている。１６は絶縁物である。

【０００６】 フィラメント１０の両端部間には、その加熱用のフィラメント電源１８が接続 されている。フィラメント１０とファラデーケース６との間には、フィラメント １０から一次電子１１を引き出すための直流のエミッション電源２０がフィラメ ント１０を負側にして接続されている。更に、この先行例の特徴として、ゲート １４とファラデーケース６等との間に、前者を負側にして、直流の電圧可変のゲ ート電源３２が接続されている。そして、フィラメント１０の電位Ｅe 、ゲート １４の電位Ｅg およびファラデーケース６の電位Ｅf の関係が、例えば図３に示 すように、 Ｅe ＜Ｅg ＜Ｅf になるようにしている。

【０００７】 またこの例では、ホルダ７等とビーム電流計測器３０との間に、ホルダ７等に 正のバイアス電圧を与えて二次電子１２をホルダ７上の基板８に効率良く導くた めのホルダバイアス電圧２６と、ファラデーケース６に正のバイアス電圧を与え てそれから二次電子１２を逃がさないためのファラデーバイアス電圧２８とが直 列に挿入されているが、これらの電源２６、２８は省略される場合もある。

【０００８】 基板８に対するイオン注入の際、前記ホルダ電流計測抵抗２２には、イオンビ ーム２によるビーム電流Ｉb と二次電子１２による二次電子電流Ｉ₂ を合成した ホルダ電流Ｉh （＝Ｉb −Ｉ₂ ）が流れるが、これを制御回路２４に取り込み、 この制御回路２４によってゲート電源３２を制御してその出力電圧Ｖg を変化さ せることによって、次のような原理でフィラメント１０から放出する一次電子１ １の量ひいては二次電子１２の量を制御し、それによってホルダ電流Ｉh が所望 の一定値（通常は０に近い値）になるようにして基板８の帯電防止を行うように している。

【０００９】 即ち、従来は一次電子１１の量を制御するのにフィラメント電流を制御してい たのであるが、これには応答性が悪い、フィラメント１０の寿命が短い等の問題 があり、これを解決するためにこの先行例では、ゲート電源３２を設けてその出 力電圧Ｖg を制御するようにしている。

【００１０】 上記フィラメント１０から放出される一次電子１１の量は、空間電荷制限領域 では、ゲート電位Ｅg とフィラメント電位Ｅe との差によって決まり、一次電子 電流Ｉ₁ で表すと次のようになる。Ｋは定数である。 Ｉ₁ ＝Ｋ・（Ｅg −Ｅe ）^3/2

【００１１】 従って、ゲート電源３２の出力電圧Ｖg を変化させてゲート電位Ｅg を制御す ることにより、フィラメント電流を一定に保っておいても、フィラメント１０か ら放出される一次電子１１の量を、ひいては二次電子１２の量を制御することが できる。しかもこの制御は、電界による制御であるため、従来のフィラメント電 流による制御に比べて、応答性が非常に良い。

【００１２】 上記のようにして放出された一次電子１１は、ゲート１４とファラデーケース ６との間の電界で（即ちファラデーケース電位Ｅf とゲート電位Ｅg との差で） 更に加速されて（即ち２段加速されて）ファラデーケース６に衝突し、そこから 二次電子１２を放出させる。この二次電子１２によって基板８のイオンビーム２ による帯電を防止することができ、しかもこの例の場合、ゲート電源３２の出力 電圧Ｖg を制御することにより、ホルダ電流Ｉh を応答性良く制御して、基板８ の帯電防止を効果的に行うことができる。また、フィラメント電流は一定に保っ ておけば良いので、従来例のようにフィラメント電流を制御する場合に比べて、 フィラメント１０の寿命が長くなる。

【００１３】 その他、上記のような先行例には、一次電子１１の量を変化させても二次電 子１２のエネルギー分布が変化しないので、基板８の帯電を最も効果的に防止す る条件を決めやすくなる、一次電子を加速後減速するものに比べて、構造が単 純でも十分な量の一次電子を取り出すことができる、等の利点がある。

【００１４】

【考案の目的】

ところが、上記イオン注入装置ではゲート電源３２が余分に必要になり、この ゲート電源３２を通常の電源装置で構成すると、コストが高くつくという点にな お改善の余地がある。

【００１５】 そこでこの考案は、このゲート電源の構成を簡単にし、それによって当該ゲー ト電源のコストダウンを図ることを主たる目的とする。

【００１６】

【目的達成のための手段】

上記目的を達成するため、この考案のイオン注入装置は、前記ゲート電源を、 トランジスタと抵抗を直列接続しかつこの抵抗にコンデンサを並列接続して成る 回路を前記エミッション電源に並列接続することで構成し、そしてこのトランジ スタと抵抗の接続部を前記ゲートに接続し、かつこのトランジスタを前記制御回 路によって制御するようにしたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】

上記構成によれば、エミッション電源の出力電圧をトランジスタと抵抗とで分 圧し、これをゲート電源の出力電圧としてゲートに印加することができる。しか もこのゲート電源の出力電圧は、制御回路によってトランジスタを制御すること によって連続的に変化させることができる。

【００１８】

【実施例】

図１は、この考案の一実施例に係るイオン注入装置を示す図である。図２の先 行例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においてはそれとの相 違点を主に説明する。

【００１９】 この実施例においては、前述したゲート電源３２を、トランジスタ３４と抵抗 ３６を直列接続しかつこの抵抗３６にコンデンサ３８を並列接続して成る回路を 前述したエミッション電源２０に並列接続することで構成している。そして、こ のトランジスタ３４（より具体的にはそのエミッタ）と抵抗３６の接続部４０を 出力部とし、この接続部４０を前述したゲート１４に接続している。また、この トランジスタ３４のベースに前述した制御回路２４からの制御信号を与えて、制 御回路２４によってトランジスタ３４を制御するようにしている。

【００２０】 上記構成によれば、エミッション電源２０の出力電圧Ｖe をトランジスタ３４ と抵抗３６とで分圧し、これを当該ゲート電源３２の出力電圧Ｖg としてゲート １４に印加することができる。しかもこの出力電圧Ｖg は、制御回路２４によっ てトランジスタ３４を制御することによって連続的に変化させることができ、こ れによって前述した一次電子１１の放出量ひいては二次電子１２の放出量の所望 の制御を行うことができる。

【００２１】 上記のようにすれば、ゲート電源３２をトランジスタ３４、抵抗３６およびコ ンデンサ３８の３部品で構成することができるので、ゲート電源３２の構成が極 めて簡単になり、それによって当該ゲート電源３２のコストダウンを図ることが できる。

【００２２】 ところで、抵抗３６にコンデンサ３８を並列接続しているのは次のような理由 による。即ち、基板８に照射されるイオンビーム２は図示しない走査装置によっ て走査されており、しかもある程度オーバースキャン（ホルダ７外まで走査）さ れるため、ビーム電流計測器３０等に流れるビーム電流Ｉb は例えば５００Ｈｚ 程度の台形波状になっている。このような台形波状のビーム電流Ｉb の一部分が 、理由は定かでないが、ゲート電源３２を通過することが実験によって確認され ている。ゲート電源３２が通常の電源装置の場合、その内部抵抗は十分低いので 、上記のような台形波状のビーム電流の一部分が当該ゲート電源３２を通過して も何も問題はないが、ゲート電源３２をトランジスタ３４と抵抗３６だけで構成 した場合、抵抗３６の値は例えば２０ＫΩ程度であるので、当該ゲート電源３２ の内部抵抗が大き過ぎてそこを通過するビーム電流が歪み、そのためビーム電流 計測器３０あるいはその代わりのオシロスコープ等でビーム電流Ｉb の綺麗な台 形波を観測できなくなり、イオンビーム２のオーバースキャンの確認がしにくく なる等の不具合が生じる。これに対して、この例のように抵抗３６にコンデンサ ３８（その値は例えば１μＦ程度）を並列接続すれば、このコンデンサ３８によ って当該ゲート電源３２の交流分のインピーダンスを下げることができるので、 上記のような問題は起こらなくなる。

【００２３】 なお、トランジスタ３４と抵抗３６およびコンデンサ３８との配置を上下逆に して、トランジスタ３４をエミッション電源２０の負側に、抵抗３６およびコン デンサ３８をエミッション電源２０の正側に持って来ても良い。また、トランジ スタ３４の代わりにＦＥＴを用いても良い。

【００２４】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、ゲート電源の構成が極めて簡単になり、それ によって当該ゲート電源のコストダウンを図ることができる。

【００２５】 この他、フィラメント電流を制御する従来例に比べれば、前述した先行例の場 合と同様、次のような効果が得られる。即ち、この考案によれば、ホルダに流れ るホルダ電流を応答性良く所定値に制御することができ、それによってビーム電 流が変動するような場合でも基板の帯電防止を効果的に行うことができる。しか も、フィラメント電流は一定に保っておけば良いので、従来例のようにフィラメ ント電流を制御する場合に比べて、フィラメントの寿命が長くなる。また、一次 電子の量を制御してもそのエネルギーは一定であり、それによって二次電子のエ ネルギー分布も一定になるので、基板の帯電を最も効果的に防止する条件を決め やすくなる。更に、この考案は一次電子を２段加速する構造であるため、一次電 子を加速後減速するものに比べて、構造が単純でも十分な量の一次電子を取り出 すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この考案の一実施例に係るイオン注入装置を
示す図である。

【図２】 この考案の背景となるイオン注入装置の一例
を示す図である。

【図３】 図２中のフィラメント、ゲートおよびファラ
デーケースの電位の関係の一例を示す図である。

【符号の説明】

２ イオンビーム ６ ファラデーケース ７ ホルダ ８ 基板 １０ フィラメント １１ 一次電子 １２ 二次電子 １４ ゲート １８ フィラメント電源 ２０ エミッション電源 ２２ ホルダ電流計測抵抗 ２４ 制御回路 ３２ ゲート電源 ３４ トランジスタ ３６ 抵抗 ３８ コンデンサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィラメントから放出させた一次電子を
   ファラデーケースに当ててそこから二次電子を放出さ
   せ、この二次電子をホルダ上のイオン注入されるべき基
   板に供給するようにしたイオン注入装置であって、フィ
   ラメントを加熱するフィラメント電源と、フィラメント
   とファラデーケースとの間に前者を負側にして接続され
   た直流のエミッション電源と、フィラメントを囲んでい
   てファラデーケース内側に開口部を有するゲートと、こ
   のゲートとファラデーケースとの間に前者を負側にして
   接続された直流の電圧可変のゲート電源と、ホルダに流
   れるホルダ電流を計測するホルダ電流計測器と、このホ
   ルダ電流計測器によって計測さたホルダ電流が所定の値
   になるように、ゲート電源から出力する電圧を制御する
   制御回路とを備えるものにおいて、前記ゲート電源を、
   トランジスタと抵抗を直列接続しかつこの抵抗にコンデ
   ンサを並列接続して成る回路を前記エミッション電源に
   並列接続することで構成し、そしてこのトランジスタと
   抵抗の接続部を前記ゲートに接続し、かつこのトランジ
   スタを前記制御回路によって制御するようにしたことを
   特徴とするイオン注入装置。