JPH06196119A - 高エネルギーイオン打ち込み装置 - Google Patents
高エネルギーイオン打ち込み装置Info
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- JPH06196119A JPH06196119A JP4344291A JP34429192A JPH06196119A JP H06196119 A JPH06196119 A JP H06196119A JP 4344291 A JP4344291 A JP 4344291A JP 34429192 A JP34429192 A JP 34429192A JP H06196119 A JPH06196119 A JP H06196119A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料基板の温度を所定の値以上に上昇させず
に、ＭｅＶ級の高エネルギーでかつ大電流のイオンビー
ムでイオン打ち込みをすることができる高エネルギーイ
オン打ち込み装置を提供することを目的とする。 【構成】 高周波四重極加速器１は、入射したイオンビ
ームを加速して高エネルギーのイオンビームにする。ビ
ーム偏向器２は、高周波四重極加速器１から出射された
イオンビームの出射方向を変える。イオン打ち込み室３
ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ、ビーム偏向器２で偏向さ
れたイオンビームを導入し、自身に設置してある試料基
板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆにそのイオンビ
ームを照射させてイオン打ち込みをするための部屋であ
る。 【効果】 高周波四重極加速器がもつ最大ビーム出射性
能を発揮させてイオン打ち込みをすることができる。
に、ＭｅＶ級の高エネルギーでかつ大電流のイオンビー
ムでイオン打ち込みをすることができる高エネルギーイ
オン打ち込み装置を提供することを目的とする。 【構成】 高周波四重極加速器１は、入射したイオンビ
ームを加速して高エネルギーのイオンビームにする。ビ
ーム偏向器２は、高周波四重極加速器１から出射された
イオンビームの出射方向を変える。イオン打ち込み室３
ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ、ビーム偏向器２で偏向さ
れたイオンビームを導入し、自身に設置してある試料基
板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆにそのイオンビ
ームを照射させてイオン打ち込みをするための部屋であ
る。 【効果】 高周波四重極加速器がもつ最大ビーム出射性
能を発揮させてイオン打ち込みをすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板等にイオン
を打ち込む装置であるイオン打ち込み装置に関し、特に
メガ・エレクトロンボルト（以下、ＭｅＶと記す）級の
高エネルギーでかつ大電流のイオンビームを打ち込むの
に好適な高エネルギーイオン打ち込み装置に関する。
を打ち込む装置であるイオン打ち込み装置に関し、特に
メガ・エレクトロンボルト（以下、ＭｅＶと記す）級の
高エネルギーでかつ大電流のイオンビームを打ち込むの
に好適な高エネルギーイオン打ち込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭｅＶ級の高エネルギーイオン打ち込み
は、半導体基板（以下、基板と記す）における深い層に
不純物をドーピングする手段として、半導体素子の今後
の高集積化にとって不可欠な手段である。特にレジスト
付きのシリコンウエハへのイオン打ち込みでは、基板温
度を１００℃以下に保ちながら高エネルギーイオン打ち
込みをする必要がある。従来、このような打ち込みを実
現するために、高周波四重極加速器を備えた高エネルギ
ーイオン打ち込み装置が開発されている。
は、半導体基板（以下、基板と記す）における深い層に
不純物をドーピングする手段として、半導体素子の今後
の高集積化にとって不可欠な手段である。特にレジスト
付きのシリコンウエハへのイオン打ち込みでは、基板温
度を１００℃以下に保ちながら高エネルギーイオン打ち
込みをする必要がある。従来、このような打ち込みを実
現するために、高周波四重極加速器を備えた高エネルギ
ーイオン打ち込み装置が開発されている。
【０００３】従来の高周波四重極加速器を備えた高エネ
ルギーイオン打ち込み装置としては、特願昭５８−２２
６８６０号や特願昭５８−２２６８６１号に記載されて
いるように、加速されたＭｅＶ、ミリアンペア（以下、
ｍＡと記す）級のイオンビームを一台のイオン打ち込み
室に導入し、イオン打ち込み操作をするものがある。そ
のイオン打ち込み室としては、数１００ｋｅＶで数１０
ｍＡのイオンビームを対象とした回転円盤式の汎用イオ
ン打ち込み室が使われている。
ルギーイオン打ち込み装置としては、特願昭５８−２２
６８６０号や特願昭５８−２２６８６１号に記載されて
いるように、加速されたＭｅＶ、ミリアンペア（以下、
ｍＡと記す）級のイオンビームを一台のイオン打ち込み
室に導入し、イオン打ち込み操作をするものがある。そ
のイオン打ち込み室としては、数１００ｋｅＶで数１０
ｍＡのイオンビームを対象とした回転円盤式の汎用イオ
ン打ち込み室が使われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の高エネルギーイオン打ち込み装置では、イオン打ち
込みをされる基板（以下、試料基板と記す）がビーム照
射により温度上昇するので、その試料基板温度を１００
℃以下に保つには、打ち込み室に導入する実用上の最大
ビームパワーを約２ｋＷに制限する必要があった。な
お、前記ビームパワーは、ビーム電流値とビームエネル
ギーの積に相当する。
来の高エネルギーイオン打ち込み装置では、イオン打ち
込みをされる基板（以下、試料基板と記す）がビーム照
射により温度上昇するので、その試料基板温度を１００
℃以下に保つには、打ち込み室に導入する実用上の最大
ビームパワーを約２ｋＷに制限する必要があった。な
お、前記ビームパワーは、ビーム電流値とビームエネル
ギーの積に相当する。
【０００５】一方、従来の打ち込み室は真空なので、一
般に熱伝導による冷却効率は大気中の冷却と異なって悪
い。このため試料基板を水冷回転円盤に密着して取付け
ても、従来の技術では２ｋＷ以上のビームパワーに対
し、イオン打ち込み中の試料基板温度を１００℃以下に
保つことは、従来の高エネルギーイオン打ち込み装置で
は困難である。
般に熱伝導による冷却効率は大気中の冷却と異なって悪
い。このため試料基板を水冷回転円盤に密着して取付け
ても、従来の技術では２ｋＷ以上のビームパワーに対
し、イオン打ち込み中の試料基板温度を１００℃以下に
保つことは、従来の高エネルギーイオン打ち込み装置で
は困難である。
【０００６】そして、従来の高周波四重極加速器は、前
述の公知例にも記載されているように数ｍＡ〜数１０ｍ
ＡのイオンビームをＭｅＶ級の高エネルギーー領域に効
率良く加速できる性能を基本的に持つ加速器である。し
かし、従来のイオン打ち込み室にイオンビームを導入し
た場合は、そのビームパワーによる温度上昇の制限か
ら、例えば１ＭｅＶのビームでは２ｍＡに、２ＭｅＶで
は１ｍＡにビーム電流が制限されてしまっていた。
述の公知例にも記載されているように数ｍＡ〜数１０ｍ
ＡのイオンビームをＭｅＶ級の高エネルギーー領域に効
率良く加速できる性能を基本的に持つ加速器である。し
かし、従来のイオン打ち込み室にイオンビームを導入し
た場合は、そのビームパワーによる温度上昇の制限か
ら、例えば１ＭｅＶのビームでは２ｍＡに、２ＭｅＶで
は１ｍＡにビーム電流が制限されてしまっていた。
【０００７】本発明は、試料基板の温度を所定の値以上
に上昇させずに、ＭｅＶ級の高エネルギーでかつ大電流
のイオンビームでイオン打ち込みをすることができる高
エネルギーイオン打ち込み装置を提供することを目的と
する。
に上昇させずに、ＭｅＶ級の高エネルギーでかつ大電流
のイオンビームでイオン打ち込みをすることができる高
エネルギーイオン打ち込み装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の高エネルギーイ
オン打ち込み装置は、軸方向に沿って波打ち形状をもつ
４本の電極を有しこれら４本の電極位置の中心部分にイ
オンビームを導入してそのイオンビームを加速する高周
波四重極加速器と、この高周波四重極加速器にイオンビ
ームを導入するためのイオンビーム入射系と、前記高周
波四重極加速器から出射されたイオンビームを偏向する
ビーム偏向器と、このビーム偏向器を経てきたイオンビ
ームを用いてイオン打ち込みをする複数のイオン打ち込
み室とを有することを特徴とする。
オン打ち込み装置は、軸方向に沿って波打ち形状をもつ
４本の電極を有しこれら４本の電極位置の中心部分にイ
オンビームを導入してそのイオンビームを加速する高周
波四重極加速器と、この高周波四重極加速器にイオンビ
ームを導入するためのイオンビーム入射系と、前記高周
波四重極加速器から出射されたイオンビームを偏向する
ビーム偏向器と、このビーム偏向器を経てきたイオンビ
ームを用いてイオン打ち込みをする複数のイオン打ち込
み室とを有することを特徴とする。
【０００９】また、本発明の高エネルギーイオン打ち込
み装置は、ビーム偏向器が、高周波四重極加速器で加速
されたイオンビームを複数の方向に偏向して複数のイオ
ン打ち込み室に振り分けることを特徴とする。
み装置は、ビーム偏向器が、高周波四重極加速器で加速
されたイオンビームを複数の方向に偏向して複数のイオ
ン打ち込み室に振り分けることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の高エネルギーイオン打ち込
み装置は、複数のイオン打ち込み室における各イオン打
ち込み室が、イオン打ち込みをされる試料を表面に装着
する水冷回転円盤と、この水冷回転円盤を回転させると
共に前記水冷回転円盤を半径方向に往復運動させる水冷
回転円盤駆動機構とを有することを特徴とする。
み装置は、複数のイオン打ち込み室における各イオン打
ち込み室が、イオン打ち込みをされる試料を表面に装着
する水冷回転円盤と、この水冷回転円盤を回転させると
共に前記水冷回転円盤を半径方向に往復運動させる水冷
回転円盤駆動機構とを有することを特徴とする。
【００１１】また、本発明の高エネルギーイオン打ち込
み装置は、ビーム偏向器を制御する偏向電圧のパルス幅
及び繰返し周期を変化させるパルス調整器を有すること
を特徴とする。
み装置は、ビーム偏向器を制御する偏向電圧のパルス幅
及び繰返し周期を変化させるパルス調整器を有すること
を特徴とする。
【００１２】また、本発明の高エネルギーイオン打ち込
み装置は、パルス調整器が、高周波四重極加速器を駆動
する高周波高電圧の周期に応じて、偏向電圧のパルス幅
及び繰返し周期を変化させることを特徴とする。
み装置は、パルス調整器が、高周波四重極加速器を駆動
する高周波高電圧の周期に応じて、偏向電圧のパルス幅
及び繰返し周期を変化させることを特徴とする。
【００１３】また、本発明の高エネルギーイオン打ち込
み装置は、パルス調整器が、高周波四重極加速器を駆動
する高周波高電圧の電圧値に応じて、偏向電圧のパルス
幅及び繰返し周期を変化させることを特徴とする。
み装置は、パルス調整器が、高周波四重極加速器を駆動
する高周波高電圧の電圧値に応じて、偏向電圧のパルス
幅及び繰返し周期を変化させることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の高エネルギーイオン打ち込み装置にお
いて、ビーム偏向器は、印加された偏向電圧に応じた方
向に、高周波四重極加速器から出射されたイオンビーム
を偏向する。そして、ビーム偏向器に印加する偏向電圧
を制御して、高周波四重極加速器から出射されたイオン
ビームを複数のイオン打ち込み室に振り分ける。各イオ
ン打ち込み室において、導入されたイオンビームは試料
基板等に衝突し、これにより、その試料基板等にはイオ
ンが打ち込まれる。
いて、ビーム偏向器は、印加された偏向電圧に応じた方
向に、高周波四重極加速器から出射されたイオンビーム
を偏向する。そして、ビーム偏向器に印加する偏向電圧
を制御して、高周波四重極加速器から出射されたイオン
ビームを複数のイオン打ち込み室に振り分ける。各イオ
ン打ち込み室において、導入されたイオンビームは試料
基板等に衝突し、これにより、その試料基板等にはイオ
ンが打ち込まれる。
【００１５】これらのように、本発明の高エネルギーイ
オン打ち込み装置では、高周波四重極加速器から出射さ
れたイオンビームが複数のイオン打ち込み室に分散され
るので、試料基板の温度上昇を避けることができ、高周
波四重極加速器がもつ最大ビーム電流でイオン打ち込み
をすることができる。
オン打ち込み装置では、高周波四重極加速器から出射さ
れたイオンビームが複数のイオン打ち込み室に分散され
るので、試料基板の温度上昇を避けることができ、高周
波四重極加速器がもつ最大ビーム電流でイオン打ち込み
をすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１７】図１は、本発明の第１実施例の高エネルギ
ーイオン打ち込み装置における主要部の構成を示すブロ
ック図である。本実施例の高エネルギーイオン打ち込み
装置は、高周波四重極加速器１、ビーム偏向器２、イオ
ン打ち込み室３ａ，３ｂ，３ｃ、偏向電圧発生器５及び
パルス調整器６とで構成されている。また、図１に示す
ように、イオンが打ち込まれる基板である試料基板４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆがイオン打ち込み室
３ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれ装着されている。
ーイオン打ち込み装置における主要部の構成を示すブロ
ック図である。本実施例の高エネルギーイオン打ち込み
装置は、高周波四重極加速器１、ビーム偏向器２、イオ
ン打ち込み室３ａ，３ｂ，３ｃ、偏向電圧発生器５及び
パルス調整器６とで構成されている。また、図１に示す
ように、イオンが打ち込まれる基板である試料基板４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆがイオン打ち込み室
３ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれ装着されている。
【００１８】高周波四重極加速器１は、イオン源、質量
分離器及び磁場レンズ等よりなるイオンビーム入射系か
ら入射したイオンビームを加速して、高周波四重極加速
器１に供給された高周波電力に応じた高エネルギーのイ
オンビームにするものである。そして、高周波四重極加
速器１は、軸方向に沿って波打ち形状をもつ四本の電極
を四重極配置しており、この電極に高周波高電圧を印加
すると共に、四重極中心部分にイオンビームを導入し
て、イオンビームを加速する加速器である。ビーム偏向
器２は、高周波四重極加速器１から出射されたイオンビ
ームの出射方向を変えるものである。イオン打ち込み室
３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ、ビーム偏向器２で偏向
されたイオンビームを導入し、自身に設置してある試料
基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆにそのイオン
ビームを照射させてイオン打ち込みをするための部屋で
ある。偏向電圧発生器５は、ビーム偏向器２の偏向動作
を制御する偏向電圧を発生するものである。パルス調整
器６は、パルス幅及びパルス間隔を任意に設定したパル
スを偏向電圧発生器５に出力して、偏向電圧発生器５の
動作を制御するものである。
分離器及び磁場レンズ等よりなるイオンビーム入射系か
ら入射したイオンビームを加速して、高周波四重極加速
器１に供給された高周波電力に応じた高エネルギーのイ
オンビームにするものである。そして、高周波四重極加
速器１は、軸方向に沿って波打ち形状をもつ四本の電極
を四重極配置しており、この電極に高周波高電圧を印加
すると共に、四重極中心部分にイオンビームを導入し
て、イオンビームを加速する加速器である。ビーム偏向
器２は、高周波四重極加速器１から出射されたイオンビ
ームの出射方向を変えるものである。イオン打ち込み室
３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ、ビーム偏向器２で偏向
されたイオンビームを導入し、自身に設置してある試料
基板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆにそのイオン
ビームを照射させてイオン打ち込みをするための部屋で
ある。偏向電圧発生器５は、ビーム偏向器２の偏向動作
を制御する偏向電圧を発生するものである。パルス調整
器６は、パルス幅及びパルス間隔を任意に設定したパル
スを偏向電圧発生器５に出力して、偏向電圧発生器５の
動作を制御するものである。
【００１９】次に、本実施例の動作について説明する。
高周波四重極加速器１に入射したイオンビームは、加速
されて大きなエネルギーを加えられる。また、高周波四
重極加速器１は、入射したイオンビームに集群作用を与
えるので、加速され塊状となったイオンビームが高周波
四重極加速器１から出射される。そして、その塊状のイ
オンビームは、高周波四重極加速器１から高周波の周期
間隔で次々と出射される。図２（ａ）は、高周波四重極
加速器１から出射されるイオンビームの状態の一例を示
すグラフである。
高周波四重極加速器１に入射したイオンビームは、加速
されて大きなエネルギーを加えられる。また、高周波四
重極加速器１は、入射したイオンビームに集群作用を与
えるので、加速され塊状となったイオンビームが高周波
四重極加速器１から出射される。そして、その塊状のイ
オンビームは、高周波四重極加速器１から高周波の周期
間隔で次々と出射される。図２（ａ）は、高周波四重極
加速器１から出射されるイオンビームの状態の一例を示
すグラフである。
【００２０】高周波四重極加速器１から出射された塊状
のイオンビームは、ビーム偏向器２に入射する。ビーム
偏向器２は、入射した塊状のイオンビームを偏向し、そ
の塊状のイオンビーム１個ずつをイオン打ち込み室３
ａ，３ｂ，３ｃへそれぞれ振り分ける。このような振り
分けをするために、ビーム偏向器２に印加する偏向電圧
は、例えば、図２（ｂ）に示すような特性で偏向電圧発
生器５から出力される。即ち、時刻ｔ1においては、ビ
ーム偏向器２に偏向電圧Ｖ1を印加して、時刻ｔ1に入射
したイオンビームを打ち込み室３ａに導く。次に、時刻
ｔ2においては、ビーム偏向器２に偏向電圧を印加せ
ず、イオンビームを直進させて打ち込み室３ｂに導く。
次に、時刻ｔ3においては、ビーム偏向器２に偏向電圧
Ｖ3の電圧を印加して、時刻ｔ3に入射したイオンビーム
を打ち込み室３ｃに導入する。これらの時刻ｔ1から時
刻ｔ3の動作を繰り返すことで、高周波四重極加速器１
から出射された塊状のイオンビームは、ビーム偏向器２
によって塊状のイオンビーム１個ずつがイオン打ち込み
室３ａ，３ｂ，３ｃへそれぞれ振り分けられる。なお、
偏向電圧Ｖ1，Ｖ3の値は打ち込み室の配置やビームエネ
ルギーにより変わる。
のイオンビームは、ビーム偏向器２に入射する。ビーム
偏向器２は、入射した塊状のイオンビームを偏向し、そ
の塊状のイオンビーム１個ずつをイオン打ち込み室３
ａ，３ｂ，３ｃへそれぞれ振り分ける。このような振り
分けをするために、ビーム偏向器２に印加する偏向電圧
は、例えば、図２（ｂ）に示すような特性で偏向電圧発
生器５から出力される。即ち、時刻ｔ1においては、ビ
ーム偏向器２に偏向電圧Ｖ1を印加して、時刻ｔ1に入射
したイオンビームを打ち込み室３ａに導く。次に、時刻
ｔ2においては、ビーム偏向器２に偏向電圧を印加せ
ず、イオンビームを直進させて打ち込み室３ｂに導く。
次に、時刻ｔ3においては、ビーム偏向器２に偏向電圧
Ｖ3の電圧を印加して、時刻ｔ3に入射したイオンビーム
を打ち込み室３ｃに導入する。これらの時刻ｔ1から時
刻ｔ3の動作を繰り返すことで、高周波四重極加速器１
から出射された塊状のイオンビームは、ビーム偏向器２
によって塊状のイオンビーム１個ずつがイオン打ち込み
室３ａ，３ｂ，３ｃへそれぞれ振り分けられる。なお、
偏向電圧Ｖ1，Ｖ3の値は打ち込み室の配置やビームエネ
ルギーにより変わる。
【００２１】イオン打ち込み室３ａ，３ｂ，３ｃは、そ
れぞれ回転円盤式のイオン打ち込み室である。各イオン
打ち込み室は最大２ｋＷ程度までのビームパワーに対し
利用できるので、例えば３台の打ち込み室の合計では最
大６ｋＷ程度のイオンビームが打ち込みに利用できるこ
とになる。即ち、イオン打ち込み室３台では、１ＭｅＶ
で６ｍＡ，２ＭｅＶで３ｍＡのイオンビームまで利用可
能となる。
れぞれ回転円盤式のイオン打ち込み室である。各イオン
打ち込み室は最大２ｋＷ程度までのビームパワーに対し
利用できるので、例えば３台の打ち込み室の合計では最
大６ｋＷ程度のイオンビームが打ち込みに利用できるこ
とになる。即ち、イオン打ち込み室３台では、１ＭｅＶ
で６ｍＡ，２ＭｅＶで３ｍＡのイオンビームまで利用可
能となる。
【００２２】一方、本実施例の高周波四重極加速器１
は、供給された高周波電力の周波数に応じたエネルギー
を入射したイオンビームに加える。そして、その高周波
電力の周波数を変えると、高周波四重極加速器１が出射
する塊状のイオンビームの出射周期も変化するので、ビ
ーム偏向器２に印加する偏向電圧の周期もそれらに伴っ
て変える必要がある。パルス調整器６は、前記高周波電
力の周波数及び電圧等に応じて偏向電圧発生器５を制御
し、偏向電圧発生器５が出力する偏向電圧のパルス幅及
びパルス間隔を調整する。
は、供給された高周波電力の周波数に応じたエネルギー
を入射したイオンビームに加える。そして、その高周波
電力の周波数を変えると、高周波四重極加速器１が出射
する塊状のイオンビームの出射周期も変化するので、ビ
ーム偏向器２に印加する偏向電圧の周期もそれらに伴っ
て変える必要がある。パルス調整器６は、前記高周波電
力の周波数及び電圧等に応じて偏向電圧発生器５を制御
し、偏向電圧発生器５が出力する偏向電圧のパルス幅及
びパルス間隔を調整する。
【００２３】これらにより、本実施例は、イオン打ち込
み室を複数個設けて、高周波四重極加速器１から出射さ
れた塊状のイオンビームを複数個のイオン打ち込み室に
それぞれ振り分けるので、イオンビームのパワーが各イ
オン打ち込み室に分散され、各試料基板４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの温度を１００℃以上に上昇させ
ずに、ＭｅＶ級の高エネルギーでかつ大電流の例えば、
２ｋＷを越える加速イオンビームでイオン打ち込みをす
ることができる。そして、試料基板の深い層、例えば、
深さ１μｍ以上の層に高濃度のイオン打ち込み層を形成
する場合において、ビーム電流の増加は飛躍的な処理能
力の向上をもたらすので、本実施例は、試料基板の深い
層への高濃度のイオン打ち込みを短時間で複数枚の試料
基板に対して同時に実行することができる。
み室を複数個設けて、高周波四重極加速器１から出射さ
れた塊状のイオンビームを複数個のイオン打ち込み室に
それぞれ振り分けるので、イオンビームのパワーが各イ
オン打ち込み室に分散され、各試料基板４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの温度を１００℃以上に上昇させ
ずに、ＭｅＶ級の高エネルギーでかつ大電流の例えば、
２ｋＷを越える加速イオンビームでイオン打ち込みをす
ることができる。そして、試料基板の深い層、例えば、
深さ１μｍ以上の層に高濃度のイオン打ち込み層を形成
する場合において、ビーム電流の増加は飛躍的な処理能
力の向上をもたらすので、本実施例は、試料基板の深い
層への高濃度のイオン打ち込みを短時間で複数枚の試料
基板に対して同時に実行することができる。
【００２４】なお、本実施例では、高周波四重極加速器
１が出射する塊状のイオンビームの１塊毎に各イオン打
ち込み室に振り分けているが、連続する複数個のイオン
ビームの塊をまとめて各イオン打ち込み室に振り分けて
もよい。しかし、１つのイオン打ち込み室あたりにまと
めて導入されるイオンビームの塊の数を多くすると、各
イオン打ち込み室においてはイオンビームが照射されな
い時間が長くなり、イオン打ち込みのない時間が長くな
る。このため、イオン打ち込み室における回転円盤の回
転円周方向でイオン打ち込みのバラツキが大きくなる。
均一なイオン打ち込みが維持できるイオンビームの塊の
数は、高周波四重極加速器１に供給する高周波電力の周
期及び回転円盤の回転数等により変わる。本実施例で
は、偏向電圧発生器５が出力する偏向電圧のパルス幅を
パルス調整器６によって変えることにより、まとめて注
入するイオンビームの塊の数を制御することができるの
で、上述のイオン打ち込みのバラツキを小さくすること
もできる。
１が出射する塊状のイオンビームの１塊毎に各イオン打
ち込み室に振り分けているが、連続する複数個のイオン
ビームの塊をまとめて各イオン打ち込み室に振り分けて
もよい。しかし、１つのイオン打ち込み室あたりにまと
めて導入されるイオンビームの塊の数を多くすると、各
イオン打ち込み室においてはイオンビームが照射されな
い時間が長くなり、イオン打ち込みのない時間が長くな
る。このため、イオン打ち込み室における回転円盤の回
転円周方向でイオン打ち込みのバラツキが大きくなる。
均一なイオン打ち込みが維持できるイオンビームの塊の
数は、高周波四重極加速器１に供給する高周波電力の周
期及び回転円盤の回転数等により変わる。本実施例で
は、偏向電圧発生器５が出力する偏向電圧のパルス幅を
パルス調整器６によって変えることにより、まとめて注
入するイオンビームの塊の数を制御することができるの
で、上述のイオン打ち込みのバラツキを小さくすること
もできる。
【００２５】本実施例は、高周波四重極加速器１から出
射されるイオンビームは集群されて出てくる特徴がある
ので、そのイオンビームを各打ち込み室に振り分けるこ
とにより、高周波四重極加速器１がもつ最大ビーム出射
性能を発揮させることができる。
射されるイオンビームは集群されて出てくる特徴がある
ので、そのイオンビームを各打ち込み室に振り分けるこ
とにより、高周波四重極加速器１がもつ最大ビーム出射
性能を発揮させることができる。
【００２６】図３は、本発明の第２実施例の高エネルギ
ーイオン打ち込み装置を示すブロック図である。なお、
第１実施例の各構成部と同様の構成部には同一符号を付
している。
ーイオン打ち込み装置を示すブロック図である。なお、
第１実施例の各構成部と同様の構成部には同一符号を付
している。
【００２７】本実施例の高エネルギーイオン打ち込み装
置は、高周波四重極加速器１、ビーム偏向器２、イオン
打ち込み室３ａ，３ｂ、偏向電圧発生器５、パルス調整
器６、イオン源７、扇形磁場型質量分離器８及び磁場レ
ンズ９とで構成されている。
置は、高周波四重極加速器１、ビーム偏向器２、イオン
打ち込み室３ａ，３ｂ、偏向電圧発生器５、パルス調整
器６、イオン源７、扇形磁場型質量分離器８及び磁場レ
ンズ９とで構成されている。
【００２８】例えば、高周波四重極加速器１は、入射し
たイオンビームを加速するための長さ約２ｍの高周波四
重極電極を有し、これに１０〜３０ＭＨｚの高周波電圧
を印加してイオンビームを加速する。ビーム偏向器２、
イオン打ち込み室３ａ，３ｂ、試料基板４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ、偏向電圧発生器５及びパルス調整器６は、第
１実施例のものと同じものである。
たイオンビームを加速するための長さ約２ｍの高周波四
重極電極を有し、これに１０〜３０ＭＨｚの高周波電圧
を印加してイオンビームを加速する。ビーム偏向器２、
イオン打ち込み室３ａ，３ｂ、試料基板４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄ、偏向電圧発生器５及びパルス調整器６は、第
１実施例のものと同じものである。
【００２９】イオン源７、扇形磁場型質量分離器８及び
磁場レンズ９は、イオンビームを高周波四重極加速器１
へ入射させるための系であるイオンビーム入射系を構成
している。イオン源７は、イオンビームを発生させるも
のである。扇形磁場型質量分離器８は、イオン源７で発
生したイオンビームからイオン打ち込みに必要な特定の
イオン種を分離するものである。磁場レンズ９は、扇形
磁場型質量分離器８から出射されたイオンビームの断面
形状を制御するものである。磁場レンズ９で断面形状を
制御されたイオンビームは、高周波四重極加速器１へ入
射する。
磁場レンズ９は、イオンビームを高周波四重極加速器１
へ入射させるための系であるイオンビーム入射系を構成
している。イオン源７は、イオンビームを発生させるも
のである。扇形磁場型質量分離器８は、イオン源７で発
生したイオンビームからイオン打ち込みに必要な特定の
イオン種を分離するものである。磁場レンズ９は、扇形
磁場型質量分離器８から出射されたイオンビームの断面
形状を制御するものである。磁場レンズ９で断面形状を
制御されたイオンビームは、高周波四重極加速器１へ入
射する。
【００３０】図４は、図１及び図３におけるビーム偏向
器２の構造を示す概要図である。ビーム偏向器２の内部
には、図４に示すようにイオンビームの経路を挟んで対
向する２枚の電極である電極１０ａ，１０ｂが設けられ
ている。電極１０ａは、接地されている。電極１０ｂ
は、偏向電圧発生器５から偏向電圧を印加される。
器２の構造を示す概要図である。ビーム偏向器２の内部
には、図４に示すようにイオンビームの経路を挟んで対
向する２枚の電極である電極１０ａ，１０ｂが設けられ
ている。電極１０ａは、接地されている。電極１０ｂ
は、偏向電圧発生器５から偏向電圧を印加される。
【００３１】次に、本実施例の特徴的な動作であるビー
ム偏向器２の動作について説明する。図５は、図４にお
ける電極１０ｂに印加される偏向電圧の時間経過に対す
る値を示すグラフである。図５における時刻ｔ1におい
ては、所定の電圧で所定のパルス幅をもつ偏向電圧が電
極１０ｂに印加される。これにより、時刻ｔ1において
ビーム偏向器２が高周波四重極加速器１から入射した塊
状のイオンビームは偏向され、図３におけるイオン打ち
込み室３ａにそのイオンビームは導かれる。次に、時刻
ｔ2においては、電極１０ｂに偏向電圧は印加されな
い。これにより、時刻ｔ2においてビーム偏向器２が高
周波四重極加速器１から入射した塊状のイオンビームは
偏向されないので、図３におけるイオン打ち込み室３ｂ
にそのイオンビームは導かれる。次に、時刻ｔ3におい
ては、時刻ｔ1のときと同じ動作がビーム偏向器２で行
われる。
ム偏向器２の動作について説明する。図５は、図４にお
ける電極１０ｂに印加される偏向電圧の時間経過に対す
る値を示すグラフである。図５における時刻ｔ1におい
ては、所定の電圧で所定のパルス幅をもつ偏向電圧が電
極１０ｂに印加される。これにより、時刻ｔ1において
ビーム偏向器２が高周波四重極加速器１から入射した塊
状のイオンビームは偏向され、図３におけるイオン打ち
込み室３ａにそのイオンビームは導かれる。次に、時刻
ｔ2においては、電極１０ｂに偏向電圧は印加されな
い。これにより、時刻ｔ2においてビーム偏向器２が高
周波四重極加速器１から入射した塊状のイオンビームは
偏向されないので、図３におけるイオン打ち込み室３ｂ
にそのイオンビームは導かれる。次に、時刻ｔ3におい
ては、時刻ｔ1のときと同じ動作がビーム偏向器２で行
われる。
【００３２】これらの時刻ｔ1から時刻ｔ3の動作をビー
ム偏向器２が繰り返し実行することにより、高周波四重
極加速器１から出射された塊状のイオンビームは、２つ
のイオン打ち込み室３ａ，３ｂにそれぞれ振り分けられ
る。
ム偏向器２が繰り返し実行することにより、高周波四重
極加速器１から出射された塊状のイオンビームは、２つ
のイオン打ち込み室３ａ，３ｂにそれぞれ振り分けられ
る。
【００３３】ここで、時刻ｔ1と時刻ｔ3との間隔は、高
周波四重極加速器１を駆動する高周波電力の周波数に対
応してパルス調整器６が調整している。また、時刻ｔ1
及び時刻ｔ3における偏向電圧のパルス幅は、高周波四
重極加速器１から出射された１つの塊状のイオンビーム
がビーム偏向器２内を通過するのに要する時間となるよ
うに設定した。更に、１つの塊状のイオンビームの偏向
中に、他の塊状のイオンビームがビーム偏向器２内に滞
在しないように、電極１０ａ，１０ｂの偏向電極長を設
定しており、その偏向電極長に応じた偏向電圧を設定し
ている。
周波四重極加速器１を駆動する高周波電力の周波数に対
応してパルス調整器６が調整している。また、時刻ｔ1
及び時刻ｔ3における偏向電圧のパルス幅は、高周波四
重極加速器１から出射された１つの塊状のイオンビーム
がビーム偏向器２内を通過するのに要する時間となるよ
うに設定した。更に、１つの塊状のイオンビームの偏向
中に、他の塊状のイオンビームがビーム偏向器２内に滞
在しないように、電極１０ａ，１０ｂの偏向電極長を設
定しており、その偏向電極長に応じた偏向電圧を設定し
ている。
【００３４】なお、１ＭｅＶ以上のエネルギーをもつイ
オンビームの場合は、隣りあう塊状のイオンビーム相互
の間隔が１０〜２０ｃｍになるので、ビーム偏向器２と
イオン打ち込み室３ａ，３ｂとの距離を十分にとれば、
偏向電極長１０〜２０ｃｍのとき、数１０ｋＶの実用的
な偏向電圧で塊状のイオンビームを一つずつ各イオン打
ち込み室に振り分けることができる。
オンビームの場合は、隣りあう塊状のイオンビーム相互
の間隔が１０〜２０ｃｍになるので、ビーム偏向器２と
イオン打ち込み室３ａ，３ｂとの距離を十分にとれば、
偏向電極長１０〜２０ｃｍのとき、数１０ｋＶの実用的
な偏向電圧で塊状のイオンビームを一つずつ各イオン打
ち込み室に振り分けることができる。
【００３５】本実施例においては、例えば、高周波四重
極加速器１を周波数１０〜３０ＭＨｚの高周波電力で駆
動することにより、イオンビームのエネルギーを０．５
〜４ＭｅＶの範囲に制御することができる。その周波数
に応じて偏向電圧のパルス間隔及びパルス幅を調整する
ことにより、塊状のイオンビームを一つずつイオン打ち
込み室３ａ，３ｂに順次導入させている。
極加速器１を周波数１０〜３０ＭＨｚの高周波電力で駆
動することにより、イオンビームのエネルギーを０．５
〜４ＭｅＶの範囲に制御することができる。その周波数
に応じて偏向電圧のパルス間隔及びパルス幅を調整する
ことにより、塊状のイオンビームを一つずつイオン打ち
込み室３ａ，３ｂに順次導入させている。
【００３６】例えば、イオン打ち込み室３ａ，３ｂは、
直径約４０ｃｍの水冷回転円盤を内蔵するものを用いる
ことができる。そして、その水冷回転円盤を約７２０
〔回転／分〕の回転数で回転させ、その水冷回転円盤の
表面に試料基板であるシリコンウエハを装着し、半径方
向に円盤を機械走査して均一なイオン打ち込みを行なっ
た。この場合において、各イオン打ち込み室は、２ｋＷ
のビームパワー照射に対し、シリコンウエハの温度を１
００℃程度以下に保つことができる。
直径約４０ｃｍの水冷回転円盤を内蔵するものを用いる
ことができる。そして、その水冷回転円盤を約７２０
〔回転／分〕の回転数で回転させ、その水冷回転円盤の
表面に試料基板であるシリコンウエハを装着し、半径方
向に円盤を機械走査して均一なイオン打ち込みを行なっ
た。この場合において、各イオン打ち込み室は、２ｋＷ
のビームパワー照射に対し、シリコンウエハの温度を１
００℃程度以下に保つことができる。
【００３７】本実施例により、２ＭｅＶ，１ｍＡ以上の
エネルギーをもたせたイオンビームでリンイオンの注入
を行なった。このとき、塊状のイオンビームを１個づつ
イオン打ち込み室３ａ，３ｂに振り分けるように矩形の
波形を持つ偏向電圧の時間間隔を調整した。その結果、
イオン打ち込み室３ａ，３ｂのシリコンウエハの温度は
いずれも１００℃以下に保つことがきた。また、各イオ
ン打ち込み室のシリコンウエハの打ち込み均一性を調べ
た結果は、６インチ径のシリコンウエハ内でのイオン打
ち込み量バラツキの標準偏差は１％以下であり、実用レ
ベルの良好な均一イオン打ち込み性を示した。更にま
た、本実施例によるイオン打ち込みで、２ＭｅＶ、４ｍ
Ａまでの加速ビーム照射を行ない、各イオン打ち込み室
のシリコンウエハ温度が１００℃以下に保つことができ
た。
エネルギーをもたせたイオンビームでリンイオンの注入
を行なった。このとき、塊状のイオンビームを１個づつ
イオン打ち込み室３ａ，３ｂに振り分けるように矩形の
波形を持つ偏向電圧の時間間隔を調整した。その結果、
イオン打ち込み室３ａ，３ｂのシリコンウエハの温度は
いずれも１００℃以下に保つことがきた。また、各イオ
ン打ち込み室のシリコンウエハの打ち込み均一性を調べ
た結果は、６インチ径のシリコンウエハ内でのイオン打
ち込み量バラツキの標準偏差は１％以下であり、実用レ
ベルの良好な均一イオン打ち込み性を示した。更にま
た、本実施例によるイオン打ち込みで、２ＭｅＶ、４ｍ
Ａまでの加速ビーム照射を行ない、各イオン打ち込み室
のシリコンウエハ温度が１００℃以下に保つことができ
た。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
周波四重極加速器から出射されたイオンビームが複数の
イオン打ち込み室に分散されるので、高周波四重極加速
器が出射する２ｋＷを越える加速イオンビームに対して
も試料基板温度を約１００℃以下に保つことができる。
これらにより、高周波四重極加速器がもつ最大ビーム出
射性能を発揮させてイオン打ち込みをすることができ、
加速ビームを無駄なく打ち込むことができて、イオン打
ち込み処理能力を向上させた高エネルギーイオン打ち込
み装置を提供することができる。
周波四重極加速器から出射されたイオンビームが複数の
イオン打ち込み室に分散されるので、高周波四重極加速
器が出射する２ｋＷを越える加速イオンビームに対して
も試料基板温度を約１００℃以下に保つことができる。
これらにより、高周波四重極加速器がもつ最大ビーム出
射性能を発揮させてイオン打ち込みをすることができ、
加速ビームを無駄なく打ち込むことができて、イオン打
ち込み処理能力を向上させた高エネルギーイオン打ち込
み装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例の高エネルギーイオン打ち
込み装置における主要部を示すブロック図である。
込み装置における主要部を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、図１におけるビーム偏向器に入射す
るイオンビームの電流値の時間経過に対する値を示すグ
ラフであり、（ｂ）は、図１におけるビーム偏向器に印
加する偏向電圧の時間経過に対する値を示すグラフであ
る。
るイオンビームの電流値の時間経過に対する値を示すグ
ラフであり、（ｂ）は、図１におけるビーム偏向器に印
加する偏向電圧の時間経過に対する値を示すグラフであ
る。
【図３】本発明の第２実施例の高エネルギーイオン打ち
込み装置を示すブロック図である。
込み装置を示すブロック図である。
【図４】図１又は図３におけるビーム偏向器の構造を示
す概要図である。
す概要図である。
【図５】図４における電極１０ｂに印加する偏向電圧の
時間経過に対する値を示すグラフである。
時間経過に対する値を示すグラフである。
１ 高周波四重極加速器 ２ ビーム偏向器 ３ａ、３ｂ、３ｃ イオン打ち込み室 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ 試料基板 ５ 偏向電圧発生器 ６ パルス調整器 ７ イオン源 ８ 扇形磁場型質量分離器 ９ 磁場レンズ １０ａ、１０ｂ 偏向電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/08 Ｈ０１Ｌ 21/265
Claims (6)
- 【請求項１】 軸方向に沿って波打ち形状をもつ４本の
電極を有しこれら４本の電極位置の中心部分にイオンビ
ームを導入してそのイオンビームを加速する高周波四重
極加速器と、この高周波四重極加速器にイオンビームを
導入するためのイオンビーム入射系と、前記高周波四重
極加速器から出射されたイオンビームを偏向するビーム
偏向器と、このビーム偏向器を経てきたイオンビームを
用いてイオン打ち込みをする複数のイオン打ち込み室と
を有することを特徴とする高エネルギーイオン打ち込み
装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の高エネルギーイオン打ち
込み装置において、ビーム偏向器は、高周波四重極加速
器で加速されたイオンビームを複数の方向に偏向して複
数のイオン打ち込み室に振り分けることを特徴とする高
エネルギーイオン打ち込み装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の高エネルギーイオ
ン打ち込み装置において、複数のイオン打ち込み室にお
ける各イオン打ち込み室は、イオン打ち込みをされる試
料を表面に装着する水冷回転円盤と、この水冷回転円盤
を回転させると共に前記水冷回転円盤を半径方向に往復
運動させる水冷回転円盤駆動機構とを有することを特徴
とする高エネルギーイオン打ち込み装置。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の高エネルギーイオ
ン打ち込み装置において、ビーム偏向器を制御する偏向
電圧のパルス幅及び繰返し周期を変化させるパルス調整
器を有することを特徴とする高エネルギーイオン打ち込
み装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の高エネルギーイオン打ち
込み装置において、パルス調整器は、高周波四重極加速
器を駆動する高周波高電圧の周期に応じて、偏向電圧の
パルス幅及び繰返し周期を変化させることを特徴とする
高エネルギーイオン打ち込み装置。 - 【請求項６】 請求項４記載の高エネルギーイオン打ち
込み装置において、パルス調整器は、高周波四重極加速
器を駆動する高周波高電圧の電圧値に応じて、偏向電圧
のパルス幅及び繰返し周期を変化させることを特徴とす
る高エネルギーイオン打ち込み装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344291A JPH0821355B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 高エネルギーイオン打ち込み装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344291A JPH0821355B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 高エネルギーイオン打ち込み装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196119A true JPH06196119A (ja) | 1994-07-15 |
| JPH0821355B2 JPH0821355B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=18368106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4344291A Expired - Fee Related JPH0821355B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 高エネルギーイオン打ち込み装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821355B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018513361A (ja) * | 2015-03-25 | 2018-05-24 | ペ エム ベ | 放射線防護囲い内の標的ホルダー支持体及び照射ビーム偏向装置を含む照射システム |
| JP2021022676A (ja) * | 2019-07-29 | 2021-02-18 | 株式会社アルバック | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
| CN117393409A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-12 | 青岛四方思锐智能技术有限公司 | 一种周期脉冲高能离子注入机 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121655A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-29 | Hitachi Ltd | 高電圧イオン打込み装置 |
| JPS61220264A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Hitachi Ltd | イオン打込装置 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4344291A patent/JPH0821355B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121655A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-29 | Hitachi Ltd | 高電圧イオン打込み装置 |
| JPS61220264A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Hitachi Ltd | イオン打込装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018513361A (ja) * | 2015-03-25 | 2018-05-24 | ペ エム ベ | 放射線防護囲い内の標的ホルダー支持体及び照射ビーム偏向装置を含む照射システム |
| US10832827B2 (en) | 2015-03-25 | 2020-11-10 | P M B | Irradiating system including a target-holder mounting in a radiation-protection enclosure and a device for deflecting an irradiation beam |
| JP2021022676A (ja) * | 2019-07-29 | 2021-02-18 | 株式会社アルバック | イオン注入方法及びイオン注入装置 |
| CN117393409A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-12 | 青岛四方思锐智能技术有限公司 | 一种周期脉冲高能离子注入机 |
| CN117393409B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-04-05 | 青岛四方思锐智能技术有限公司 | 一种周期脉冲高能离子注入机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821355B2 (ja) | 1996-03-04 |
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|---|---|---|---|
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