JPH069049U

JPH069049U - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH069049U
Application number: JP4808392U
Authority: JP
Inventors: 和洋妹尾
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【構成】三角波状の走査電圧によりイオンビーム１を
偏向させて走査するＨ１電極３と、Ｈ１電極３の走査電
圧を逆位相にした走査電圧によりＨ１電極３による偏向
方向とは逆方向にイオンビーム１を偏向させるＨ２電極
４とを有している。さらに、Ｈ２電極４により偏向され
たイオンビーム１を軌道修正用電圧により偏向させるこ
とによって、イオンビーム１の軌道を平行に設定するＨ
３電極９を有している。【効果】Ｈ３電極９の軌道修正用電圧によりイオンビ
ーム１の軌道が平行に設定されるため、イオンビーム１
が高い平行度の軌道でもってイオン照射対象物１１に照
射されることになり、結果として均一なチャネリング効
果を得ることができると共に、シャドウ効果等による特
性のバラツキを防止することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、イオンビームを静電的に平行走査してイオン照射対象物に照射するイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、イオンビームを静電的に平行走査するハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置は、図２に示すように、イオンビーム５１を垂直方向に偏向させるＶ電極５２・５２と、垂直方向に偏向されたイオンビーム５１を水平方向に走査するＨ１電極５３・５３およびＨ２電極５４・５４とを有している。そして、Ｈ１電極５３・５３およびＨ２電極５４・５４の各電極には、Ｈ＋用電源５５およびＨ−用電源５６がそれぞれ接続されており、これらの両電源５５・５６によって相互に逆位相となる三角波状の走査電圧が印加されるようになっている。

【０００３】ところで、イオンビーム５１がＨ１電極５３・５３間およびＨ２電極５４・５４間を通過する際の偏向角θは、理想的には tanθ＝（Ｖ_S／２Ｅ）・（Ｌ／Ｄ）の関係式により求められる。ここで、Ｖ_Sは走査電圧、Ｅはイオンビーム５１のエネルギー、Ｌは電極長、Ｄは電極間距離である。

【０００４】これにより、従来のイオン注入装置は、Ｈ１電極５３・５３およびＨ２電極５４・５４の電極長をＬ₁およびＬ₂とし、電極間距離をＤ₁およびＤ₂とした場合、Ｌ₁／Ｄ₁＝Ｌ₂／Ｄ₂の関係式を満足するように、電極長Ｌ₁・Ｌ₂および電極間距離Ｄ₁・Ｄ₂を設定することによって、Ｈ２電極５４・５４間を通過した後のイオンビーム５１の軌道（破線）を平行にするようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、イオンビーム５１の偏向角θは、上述の関係式に加えて電極間の通過時間も変動要因として有しており、従来のイオン注入装置では、この通過時間の影響によってイオンビーム５１の軌道の平行度が低いものになっているという問題がある。

【０００６】即ち、イオンビーム５１は、Ｈ２電極５４・５４間を通過する際に、正電位側の電極近傍に位置する高電位部を通過するため、一旦減速されてから再び加速されて元の速度に復帰することになる。従って、イオンビーム５１がＨ２電極５４・５４間を通過する時間は、電位が０であるときよりも通過時間が増大し、この通過時間の増大は、Ｈ１電極５３・５３によって決定される偏向角θよりも大きな偏向角θでもってイオンビーム５１を偏向させるため、イオンビーム５１の軌道（実線）を内側方向にさせることになる。

【０００７】これにより、従来のイオン注入装置では、Ｈ１電極５３・５３およびＨ２電極５４・５４間の偏向角θの相違によりイオンビーム５１の軌道の平行度が低くなっているため、不均一なチャネリング効果が生じたり、或いは、例えばイオン照射対象物５７がトレンチ構造の表面を有している場合、シャドウ効果によって特性にバラツキを生じさせることになっている。従って、本考案においては、イオンビーム５１の軌道の平行度を高めることができるイオン注入装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案のイオン注入装置は、上記課題を解決するために、三角波状の走査電圧によりイオンビームを偏向させて走査するＨ１電極等の第１電極手段と、上記第１電極手段の走査電圧を逆位相にした走査電圧により第１電極手段による偏向方向とは逆方向にイオンビームを偏向させるＨ２電極等の第２電極手段とを有している。そして、これらの第１電極手段および第２電極手段によって、イオンビームをイオン照射対象物方向に走査するものであり、下記の特徴を有している。

【０００９】即ち、イオン注入装置は、上記第２電極手段により偏向されたイオンビームを軌道修正用電圧により偏向させることによって、イオンビームの軌道を平行に設定する軌道修正電極手段を有していることを特徴としている。

【００１０】

【作用】

上記の構成によれば、イオンビームは、第１電極手段の三角波状の走査電圧によって偏向されて走査された後、第２電極手段によって逆方向に偏向されることになる。この逆方向の偏向は、第２電極手段の走査電圧が第１電極手段の走査電圧を逆位相にしたものであるため、イオンビームの軌道を略平行に設定することになる。この後、イオンビームは、軌道修正電極手段の軌道修正用電圧により、さらに偏向されることによって、軌道が平行に設定されることになる。

【００１１】これにより、イオン注入装置は、イオンビームが高い平行度の軌道でもってイオン照射対象物に照射されるため、均一なチャネリング効果を得ることが可能になっていると共に、シャドウ効果等による特性のバラツキを防止することが可能になっている。さらに、上記の高い平行度の軌道は、軌道修正電極手段が既存の第１電極手段や第２電極手段等の構成を全く変更させる必要がないため、容易に得ることが可能になっている。

【００１２】

【実施例】

本考案の一実施例を図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１３】本実施例に係るイオン注入装置は、例えばハイブリッドスキャン方式によってイオン照射対象物にイオンビームを照射させるようになっている。このイオン注入装置は、図１に示すように、イオンビーム１を垂直方向に偏向させるビーム偏向系を有している。このビーム偏向系は、垂直方向に対して直交する電極面を有した一対のＶ電極２・２と、一方のＶ電極２に接続されたＶ＋用電源７と、他方のＶ電極２に接続されたＶ−用電源８とを有している。

【００１４】上記のＶ＋用電源７とＶ−用電源８とは、偏向電圧を出力するようになっており、両電源７・８から偏向電圧が印加されるＶ電極２・２は、正電荷を有したイオンビーム１がＶ電極２・２間を通過する際に、進行方向を垂直方向の任意の角度に偏向させるようになっている。これにより、Ｖ電極２・２間を通過するイオンビーム１は、Ｖ電極２・２によって偏向されずに直進する直進軌道と、直進軌道から垂直方向に偏向角度θ₁でもって偏向された第１軌道と、直進軌道から垂直方向に偏向角度θ₂でもって偏向された第２軌道とを進行するようになっている。

【００１５】上記の直進軌道上には、ダンプファラデーが配設されている。また、第１軌道上には、複数のファラデーからなる例えば１６点の多点フロントファラデーが配設されており、この多点フロントファラデーは、後述の多点バックファラデーと共に、イオンビーム１の平行度等を求める際に使用されるようになっている。

【００１６】さらに、第２軌道上には、ビームプロファイルの測定に使用されるビームファラデー、不要なイオンビーム１を遮断するマスクスリット、イオン注入中のイオン照射対象物１１の移動速度等の制御に使用されるドーズファラデー、および複数のファラデーからなる例えば１６点の多点バックファラデーが配設されている。そして、マスクスリットと多点バックファラデーとの間には、メカニカルスキャン機構のプラテンが配設されており、このプラテンは、イオン照射対象物１１を垂直方向に往復移動させるようになっている。

【００１７】上記の各軌道におけるイオンビーム１の進行方向側には、垂直方向に対して平行な電極面を有した一対のＨ１電極３・３（第１電極手段）およびＨ２電極４・４（第２電極手段）が配設されており、これらのＨ１電極３・３およびＨ２電極４・４は、電極長Ｌ₁・Ｌ₂および電極間距離Ｄ₁・Ｄ₂がＬ₁／Ｄ₁＝Ｌ₂／Ｄ₂の関係式を満足する値に設定されている。

【００１８】上記のＨ１電極３・３およびＨ２電極４・４は、イオンビーム１を水平方向に走査するビーム走査系を構成しており、このビーム走査系は、Ｈ１電極３・３およびＨ２電極４・４に接続されたＨ＋用電源５（第１電極手段、第２電極手段）およびＨ−用電源６（第１電極手段、第２電極手段）を有している。

【００１９】上記のＨ＋用電源５とＨ−用電源６とは、相互に逆位相となる三角波状の走査電圧を出力するようになっており、Ｈ＋用電源５は、一方のＨ１電極３と他方のＨ２電極４とに接続されている。また、Ｈ−用電源６は、他方のＨ１電極３と一方のＨ２電極４とに接続されており、両電源５・６から走査電圧が印加されるＨ１電極３・３およびＨ２電極４・４には、相互に逆位相となる三角波状の走査電圧が印加されるようになっている。そして、両電源５・６から走査電圧が印加されるＨ１電極３・３は、イオンビーム１の進行方向を水平方向に偏向させながら走査するようになっており、Ｈ２電極４・４は、Ｈ１電極３・３に印加される走査電圧とは逆位相の走査電圧が印加されるため、Ｈ１電極３・３によって偏向されたイオンビーム１を逆方向へ偏向させ、イオン照射対象物１１方向へ進行させるようになっている。

【００２０】さらに、Ｈ２電極４・４からイオンビーム１の進行方向側には、Ｈ２電極４・４の電極面に対して平行な電極面を有した一対のＨ３電極９・９（軌道修正電極手段）が配設されている。これらのＨ３電極９・９には、軌道修正用電源１０（軌道修正電極手段）が接続されており、軌道修正用電源１０は、負極性の直流電圧である軌道修正用電圧を出力するようになっている。そして、この軌道修正用電源１０は、Ｈ３電極９・９に軌道修正用電圧を印加することによってＨ３電極９・９間を通過するイオンビーム１の各軌道を平行に設定するようになっている。

【００２１】上記の構成において、イオン注入装置の動作について説明する。

【００２２】先ず、イオンビーム１中の正電荷を有した荷電粒子の進行方向がＶ電極２・２により偏向されることによって、荷電粒子と中性粒子とが分離されることになる。そして、Ｖ電極２・２により偏向されたイオンビーム１がＨ１電極３・３により偏向されることによって水平方向に走査されることになる。

【００２３】水平方向に走査されたイオンビーム１は、Ｈ２電極４・４間を通過することになる。この際、Ｈ２電極４・４は、Ｈ１電極３・３に印加される走査電圧とは逆位相の走査電圧が印加されていると共に、Ｈ１電極３・３およびＨ２電極４・４の電極長Ｌ₁・Ｌ₂および電極間距離Ｄ₁・Ｄ₂がＬ₁／Ｄ₁＝Ｌ₂／Ｄ₂の関係式を満足する値に設定されている。従って、Ｈ１電極３・３によって偏向されたイオンビーム１は、Ｈ２電極４・４間を通過する際に、逆方向に偏向されることによって、理想的には破線の軌道を進行することになる。

【００２４】ところが、イオンビーム１は、Ｈ２電極４・４間を通過する際に、正電位側の電極近傍に位置する高電位部を通過するため、一旦減速されてから再び加速されて元の速度に復帰することになる。従って、イオンビーム１は、電位が０であるときよりも通過時間が増大することによって大きな偏向角でもって偏向されるため、実際にはイオンビーム１の実線で示す内側方向の軌道を進行することになる。

【００２５】上記のイオンビーム１は、軌道修正用電源１０によって負極性の軌道修正用電圧が印加されたＨ３電極９・９間を通過することになり、Ｈ３電極９・９の軌道修正用電圧によってＨ３電極９・９方向に偏向されることになる。この後、Ｈ３電極９・９間を通過したイオンビーム１は、図示しない多点フロントファラデーおよび多点バックファラデーに入射されることになり、多点フロントファラデーおよび多点バックファラデーによって検出されたビーム電流を基にしてイオンビーム１の軌道の平行度が求められることになる。そして、イオンビーム１の軌道は、この平行度を参照しながら軌道修正用電圧が調整されることによって平行となるように設定されることになる。この後、イオンビーム１が各種の調整によって所定の仕様を満足する値に生成されていることが確認された後、イオン照射対象物１１へのイオンビーム１の照射が開始されることになる。

【００２６】このように、本実施例のイオン注入装置は、Ｈ２電極４・４間を通過したイオンビーム１を軌道修正用電圧よりＨ３電極９・９方向に偏向させることによって、Ｈ１電極３・３およびＨ２電極４・４によりイオン照射対象物１１方向に略平行に走査されるイオンビーム１の軌道をさらに平行に設定するようになっている。従って、このイオン注入装置は、イオンビーム１が高い平行度の軌道でもってイオンビーム１に照射されるため、均一なチャネリング効果を得ることが可能になっていると共に、シャドウ効果等による特性のバラツキを防止することが可能になっている。さらに、上記の高い平行度の軌道は、Ｈ３電極９・９および軌道修正用電源１０が既存のＨ２電極４・４等の構成を全く変更させる必要がないため、容易に得ることが可能になっている。

【００２７】

【考案の効果】

本考案のイオン注入装置は、以上のように、三角波状の走査電圧によりイオンビームを偏向させて走査する第１電極手段と、上記第１電極手段の走査電圧を逆位相にした走査電圧により第１電極手段による偏向方向とは逆方向にイオンビームを偏向させる第２電極手段とによって、イオンビームをイオン照射対象物方向に走査するものであり、上記第２電極手段により偏向されたイオンビームを軌道修正用電圧により偏向させることによって、イオンビームの軌道を平行に設定する軌道修正電極手段を有している構成である。

【００２８】これにより、軌道修正電極手段の軌道修正用電圧によりイオンビームの軌道が平行に設定されるため、イオンビームが高い平行度の軌道でもってイオン照射対象物に照射されることになり、結果として均一なチャネリング効果を得ることができると共に、シャドウ効果等による特性のバラツキを防止することができるという効果を奏する。

【００２９】さらに、軌道修正電極手段が既存の第１電極手段や第２電極手段等の構成を全く変更させる必要がないため、高い平行度の軌道を容易に得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のイオン注入装置によって走査されるイ
オンビームの軌道を示す説明図である。

【図２】従来のイオン注入装置によって走査されるイオ
ンビームの軌道を示す説明図である。

【符号の説明】

１イオンビーム２Ｖ電極３Ｈ１電極（第１電極手段）４Ｈ２電極（第２電極手段）５Ｈ＋用電源（第１電極手段、第２電極手段）６Ｈ−用電源（第１電極手段、第２電極手段）７Ｖ＋用電源８Ｖ−用電源９Ｈ３電極（軌道修正電極手段）１０軌道修正用電源（軌道修正電極手段）１１イオン照射対象物

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】三角波状の走査電圧によりイオンビームを
偏向させて走査する第１電極手段と、上記第１電極手段
の走査電圧を逆位相にした走査電圧により第１電極手段
による偏向方向とは逆方向にイオンビームを偏向させる
第２電極手段とによって、イオンビームをイオン照射対
象物方向に走査するイオン注入装置において、上記第２電極手段により偏向されたイオンビームを軌道
修正用電圧により偏向させることによって、イオンビー
ムの軌道を平行に設定する軌道修正電極手段を有してい
ることを特徴とするイオン注入装置。