JPH0724209B2 - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPH0724209B2 JPH0724209B2 JP60046755A JP4675585A JPH0724209B2 JP H0724209 B2 JPH0724209 B2 JP H0724209B2 JP 60046755 A JP60046755 A JP 60046755A JP 4675585 A JP4675585 A JP 4675585A JP H0724209 B2 JPH0724209 B2 JP H0724209B2
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- JP
- Japan
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- tube
- ion beam
- power supply
- ion
- deceleration
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 40
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、減速管を用いて例えば低エネルギーのイオ
ンビームを得るイオン注入装置に関する。
ンビームを得るイオン注入装置に関する。
第４図は従来のイオン注入装置の一例を示す概略図であ
り、第５図は第４図の装置の電位分布を示す図である。
イオン源２のアークチェンバ４には引出し電源16から例
えば５〜30KV程度の可変の引出し電源電圧Veが供給さ
れ、引出し電極６には集束電源18から例えば2KV程度の
集束電源電圧Vfが供給される。そしてアークチェンバ４
から引出し電極６を通して引き出されたイオンビーム１
は、分析管８内で質量分析されて真空容器10内に設けら
れたディスク12上のウエハ（図示省略）に照射される。
その際にディスク12等から発生する２次電子は、サプレ
ッサ電源20によって負電位（例えば−600V程度）に保た
れたサプレッサ電極14の２次電子抑制作用によりディス
ク12等に戻される。またディスク12に流れるビーム電流
は、電流計22によって測定される。
り、第５図は第４図の装置の電位分布を示す図である。
イオン源２のアークチェンバ４には引出し電源16から例
えば５〜30KV程度の可変の引出し電源電圧Veが供給さ
れ、引出し電極６には集束電源18から例えば2KV程度の
集束電源電圧Vfが供給される。そしてアークチェンバ４
から引出し電極６を通して引き出されたイオンビーム１
は、分析管８内で質量分析されて真空容器10内に設けら
れたディスク12上のウエハ（図示省略）に照射される。
その際にディスク12等から発生する２次電子は、サプレ
ッサ電源20によって負電位（例えば−600V程度）に保た
れたサプレッサ電極14の２次電子抑制作用によりディス
ク12等に戻される。またディスク12に流れるビーム電流
は、電流計22によって測定される。
上述のようなイオン注入装置においては、低エネルギー
（例えば５〜30KeV程度）のイオンビーム１を得るため
には、アークチェンバ４と引出し電極６との間に印加さ
れる電圧、即ち引出し電圧VE（VE＝Ve＋Vf）を可変にし
て低電圧に下げる必要がある。しかしながら、イオン源
２から引き出されるイオンビーム１のビーム電流は引き
出し電圧VEの3/2乗に比例するため、単に引出し電圧VE
を下げたのでは引出し得るビーム電流が低下してしま
う。これを解決するためには低エネルギー用の特殊なイ
オン源を開発する必要があるが、そのようなイオン源は
部品数も多く高価になりがちであまり良策ではない。
（例えば５〜30KeV程度）のイオンビーム１を得るため
には、アークチェンバ４と引出し電極６との間に印加さ
れる電圧、即ち引出し電圧VE（VE＝Ve＋Vf）を可変にし
て低電圧に下げる必要がある。しかしながら、イオン源
２から引き出されるイオンビーム１のビーム電流は引き
出し電圧VEの3/2乗に比例するため、単に引出し電圧VE
を下げたのでは引出し得るビーム電流が低下してしま
う。これを解決するためには低エネルギー用の特殊なイ
オン源を開発する必要があるが、そのようなイオン源は
部品数も多く高価になりがちであまり良策ではない。
これに対して、引出し電圧VEを高電圧に保ったままで減
速管を用いて低エネルギーのイオンビームを得るイオン
注入装置が開発されている。これを図面を参照して説明
する。第６図は従来の減速管を用いたイオン注入装置の
一例を示す概略図であり、第７図は第６図の装置の電位
分布を示す図である。第４図の装置との相違点を主に説
明すると、分析管８と真空容器10との間に減速管24を設
けており、しかもアークチェンバ４に減速電源32を接続
して例えば５〜30KV程度の可変の減速電源電圧Vdを供給
するようにしている。減速管24は、絶縁物26とリング状
または円筒状の金属製の電極28とを多段に連結した構造
であり、各電極28には抵抗30を通して一定の電圧が印加
される。
速管を用いて低エネルギーのイオンビームを得るイオン
注入装置が開発されている。これを図面を参照して説明
する。第６図は従来の減速管を用いたイオン注入装置の
一例を示す概略図であり、第７図は第６図の装置の電位
分布を示す図である。第４図の装置との相違点を主に説
明すると、分析管８と真空容器10との間に減速管24を設
けており、しかもアークチェンバ４に減速電源32を接続
して例えば５〜30KV程度の可変の減速電源電圧Vdを供給
するようにしている。減速管24は、絶縁物26とリング状
または円筒状の金属製の電極28とを多段に連結した構造
であり、各電極28には抵抗30を通して一定の電圧が印加
される。
イオンビーム１は、イオン源２からイオン引出しに最適
の高電圧の引出し電圧VE（例えば40KV程度）で引き出さ
れ、分析管８内で質量分析され、所望の質量のイオンビ
ーム１が分析管８の出口で焦点を結び減速管24内に入
る。減速管24内では、イオンビーム１は進行方向に負の
力を受けて減速される。この場合、イオンビーム１がデ
ィスク12に到達する時のエネルギーは、減速電源32の減
速電源電圧Vdによって与えられる。従って減速電源電圧
Vdを所望の低電圧に設定することによって、引出し得る
ビーム電流を低下させることなく低エネルギーのイオン
ビームを得ることができる。
の高電圧の引出し電圧VE（例えば40KV程度）で引き出さ
れ、分析管８内で質量分析され、所望の質量のイオンビ
ーム１が分析管８の出口で焦点を結び減速管24内に入
る。減速管24内では、イオンビーム１は進行方向に負の
力を受けて減速される。この場合、イオンビーム１がデ
ィスク12に到達する時のエネルギーは、減速電源32の減
速電源電圧Vdによって与えられる。従って減速電源電圧
Vdを所望の低電圧に設定することによって、引出し得る
ビーム電流を低下させることなく低エネルギーのイオン
ビームを得ることができる。
ところが第６図に示したようなイオン注入装置において
は、所望の質量以外の質量のイオンが分析管８の内壁に
衝突してそこで多量の２次電子40を発生させる。そして
分析管８内から減速管24内に入り込んだ２次電子40は、
減速管24内で正の力を受けてイオンビーム１の進行方向
に加速されて２次電子流となり、引出し電源電圧Veから
減速電源電圧Vdを差し引いた電圧（Ve−Vd）によって与
えられる高エネルギーでイオンビーム１と共にディスク
12に入射される。その結果、イオンビーム１のビーム電
流の測定の際には、２次電子40による影響が出てくる。
しかもこの２次電子40の量は、イオンビーム１のビーム
コースより変化する。
は、所望の質量以外の質量のイオンが分析管８の内壁に
衝突してそこで多量の２次電子40を発生させる。そして
分析管８内から減速管24内に入り込んだ２次電子40は、
減速管24内で正の力を受けてイオンビーム１の進行方向
に加速されて２次電子流となり、引出し電源電圧Veから
減速電源電圧Vdを差し引いた電圧（Ve−Vd）によって与
えられる高エネルギーでイオンビーム１と共にディスク
12に入射される。その結果、イオンビーム１のビーム電
流の測定の際には、２次電子40による影響が出てくる。
しかもこの２次電子40の量は、イオンビーム１のビーム
コースより変化する。
この場合、高速（高エネルギー）の２次電子40によるＸ
線発生及びイオンビーム１のビーム電流の測定に与える
影響等は、イオンビーム電流が大きくなる程、必然的に
２次電子40の量が増大してその影響が大きくなり、その
結果イオンビーム１のビーム電流の真値の正確な測定が
困難になるという問題が生じる。
線発生及びイオンビーム１のビーム電流の測定に与える
影響等は、イオンビーム電流が大きくなる程、必然的に
２次電子40の量が増大してその影響が大きくなり、その
結果イオンビーム１のビーム電流の真値の正確な測定が
困難になるという問題が生じる。
従ってこの発明は、減速管内に入り込む２次電子を制御
することによって、イオンビームのビーム電流の正確な
測定を可能にすることができるイオン注入装置を提供す
ることを目的とする。
することによって、イオンビームのビーム電流の正確な
測定を可能にすることができるイオン注入装置を提供す
ることを目的とする。
この発明のイオン注入装置は、減速管内のイオンビーム
入口側近傍に設けられていて当該イオンビーム入口側か
ら減速管内に入り込む２次電子を制御する制御電極と、
減速管内にイオンビーム入口側から入り込む２次電子を
制御する電位を前記制御電極に対して与える制御電源と
を備えており、かつこの制御電源を分析管の出口の電位
部に設置していることを特徴とする。
入口側近傍に設けられていて当該イオンビーム入口側か
ら減速管内に入り込む２次電子を制御する制御電極と、
減速管内にイオンビーム入口側から入り込む２次電子を
制御する電位を前記制御電極に対して与える制御電源と
を備えており、かつこの制御電源を分析管の出口の電位
部に設置していることを特徴とする。
減速管内のイオンビーム入口側近傍に設けられた制御電
極には、減速管内にイオンビーム入口側から入り込む２
次電子を制御する電位が制御電源から与えられる。これ
によって、減速管内に入り込む２次電子が制御、例えば
抑制される。その結果、イオンビームのビーム電流の正
確な測定が可能となる。
極には、減速管内にイオンビーム入口側から入り込む２
次電子を制御する電位が制御電源から与えられる。これ
によって、減速管内に入り込む２次電子が制御、例えば
抑制される。その結果、イオンビームのビーム電流の正
確な測定が可能となる。
第１図はこの発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す概略図であり、第２図は第１図の装置の制御電極の一
例を示す斜視図であり、第３図は第１図の装置の電位分
布を示す図である。第４図ないし第７図と同等部分には
同一符号を付してその説明を省略する。
す概略図であり、第２図は第１図の装置の制御電極の一
例を示す斜視図であり、第３図は第１図の装置の電位分
布を示す図である。第４図ないし第７図と同等部分には
同一符号を付してその説明を省略する。
このイオン注入装置においては、減速管24内のイオンビ
ーム１の入口側近傍に、例えば多段の減速管24の最も入
口側の段部に、２次電子40の減速管24内への入り込みを
制御するための制御電極34を設けている。制御電極34
は、例えばリング状または円筒状の金属製の電極であ
り、減速管24と同心状に設けられている。この場合、制
御電極34は、例えば第２図に示すような円筒状にして、
その長さＬを２次電子40の減速管24内への入り込みを十
分制御できる程度の長さ、例えば20〜30mm程度にするの
が好ましい。
ーム１の入口側近傍に、例えば多段の減速管24の最も入
口側の段部に、２次電子40の減速管24内への入り込みを
制御するための制御電極34を設けている。制御電極34
は、例えばリング状または円筒状の金属製の電極であ
り、減速管24と同心状に設けられている。この場合、制
御電極34は、例えば第２図に示すような円筒状にして、
その長さＬを２次電子40の減速管24内への入り込みを十
分制御できる程度の長さ、例えば20〜30mm程度にするの
が好ましい。
そして上述の制御電極34と分析管８の出口部（即ち減速
管24の入口部）との間には、例えば１〜2KV程度の可変
の制御電源電圧Vcを供給する制御電源36が接続されてお
り、これによって、減速管24内に入り込む２次電子40を
制御する電位、例えば減速管24の入口部よりも制御電源
電圧Vcだけ負の電位が制御電源36から制御電極34に対し
て与えられる（第３図参照）。
管24の入口部）との間には、例えば１〜2KV程度の可変
の制御電源電圧Vcを供給する制御電源36が接続されてお
り、これによって、減速管24内に入り込む２次電子40を
制御する電位、例えば減速管24の入口部よりも制御電源
電圧Vcだけ負の電位が制御電源36から制御電極34に対し
て与えられる（第３図参照）。
従って上述のような制御電極34によって、２次電子40が
分析管８から減速管24内に入り込むのが制御、例えば抑
制される。その結果、ディスク12等のターゲットに入射
される２次電子流が抑制され、これによって例えば電流
計22等によるイオンビーム１のビーム電流の正確な測定
が可能となる。これに伴って、例えばその測定結果に基
づくイオン注入装置の各種制御、例えば注入量の制御等
も正確に行われるようになる。
分析管８から減速管24内に入り込むのが制御、例えば抑
制される。その結果、ディスク12等のターゲットに入射
される２次電子流が抑制され、これによって例えば電流
計22等によるイオンビーム１のビーム電流の正確な測定
が可能となる。これに伴って、例えばその測定結果に基
づくイオン注入装置の各種制御、例えば注入量の制御等
も正確に行われるようになる。
更に、制御電極34に印加する制御電源電圧Vcを調整する
ことによって、分析管８から減速管24内に入り込む２次
電子40の量を適度のものに制御することも可能である。
減速管24内への２次電子40の適度な入り込みは、イオン
ビーム１中のプラスイオンの中和作用を持ち、これによ
ってイオンビーム１の発散を防止することができる。即
ち、イオンビーム１においては、ビーム電流が大きくな
る程、各プラスイオンはそれぞれの空間電荷で互いに反
発しあってビームが発散する傾向が強くなるけれども、
そのような場合でも、その中に２次電子40が適度に入り
込むことによって、上記空間電荷が緩和されてイオンビ
ーム１の発散は防止される。換言すれば、制御電極34に
よって減速管24内へ入り込む２次電子40を制御すること
によって、イオンビーム１の集束を調整することがで
き、その結果ディスク12等のターゲットへのイオンビー
ム１の到達がより容易になる。
ことによって、分析管８から減速管24内に入り込む２次
電子40の量を適度のものに制御することも可能である。
減速管24内への２次電子40の適度な入り込みは、イオン
ビーム１中のプラスイオンの中和作用を持ち、これによ
ってイオンビーム１の発散を防止することができる。即
ち、イオンビーム１においては、ビーム電流が大きくな
る程、各プラスイオンはそれぞれの空間電荷で互いに反
発しあってビームが発散する傾向が強くなるけれども、
そのような場合でも、その中に２次電子40が適度に入り
込むことによって、上記空間電荷が緩和されてイオンビ
ーム１の発散は防止される。換言すれば、制御電極34に
よって減速管24内へ入り込む２次電子40を制御すること
によって、イオンビーム１の集束を調整することがで
き、その結果ディスク12等のターゲットへのイオンビー
ム１の到達がより容易になる。
勿論、上記実施例のようなイオン注入装置においては、
低エネルギーのイオンビームを得るのに特殊なイオン源
を必要とせず、高エネルギー型のイオン源をそのまま使
用することができる。
低エネルギーのイオンビームを得るのに特殊なイオン源
を必要とせず、高エネルギー型のイオン源をそのまま使
用することができる。
尚、前述した制御電源36を分析管８の出口の電位部に設
置すれば、その電気絶縁が軽減される（即ち制御電源電
圧Vcだけの絶縁で済む）ので好ましい。
置すれば、その電気絶縁が軽減される（即ち制御電源電
圧Vcだけの絶縁で済む）ので好ましい。
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のよ
うな効果を奏する。
うな効果を奏する。
減速管内にその上流側から入り込む２次電子を制御
電極によって制御することができ、これによってターゲ
ットに入射する２次電子流を抑制することができるの
で、イオンビームのビーム電流の正確な測定が可能にな
る。
電極によって制御することができ、これによってターゲ
ットに入射する２次電子流を抑制することができるの
で、イオンビームのビーム電流の正確な測定が可能にな
る。
同２次電子を制御することによってイオンビームの
集束を調整することができ、それによってターゲットへ
イオンビームが到達するのをより容易にして、ビーム輸
送効率を向上させることができる。
集束を調整することができ、それによってターゲットへ
イオンビームが到達するのをより容易にして、ビーム輸
送効率を向上させることができる。
減速管に減速電圧を印加する電源とは別に制御電源
を設けており、これによって制御電極の電位を減速電圧
から独立して制御することができるので、上述した制御
電極による２次電子の制御を、減速電圧に左右されるこ
となく良好に行うことができる。
を設けており、これによって制御電極の電位を減速電圧
から独立して制御することができるので、上述した制御
電極による２次電子の制御を、減速電圧に左右されるこ
となく良好に行うことができる。
制御電源を分析管の出口の電位部に設置しているの
で、それを大地電位部に設置する場合に比べて、制御電
源の電気絶縁を軽減することができ、制御電源の小型・
コンパクト化を図ることができる。
で、それを大地電位部に設置する場合に比べて、制御電
源の電気絶縁を軽減することができ、制御電源の小型・
コンパクト化を図ることができる。
第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す概略図である。第２図は、第１図の装置の制御電極
の一例を示す斜視図である。第３図は、第１図の装置の
電位分布を示す図である。第４図は、従来のイオン注入
装置の一例を示す概略である。第５図は、第４図の装置
の電位分布を示す図である。第６図は、従来の減速管を
用いたイオン注入装置の一例を示す概略図である。第７
図は、第６図の装置の電位分布を示す図である。 １……イオンビーム、２……イオン源、８……分析管、
12……ディスク、24……減速管、34……制御電極、36…
…制御電源、40……２次電子
示す概略図である。第２図は、第１図の装置の制御電極
の一例を示す斜視図である。第３図は、第１図の装置の
電位分布を示す図である。第４図は、従来のイオン注入
装置の一例を示す概略である。第５図は、第４図の装置
の電位分布を示す図である。第６図は、従来の減速管を
用いたイオン注入装置の一例を示す概略図である。第７
図は、第６図の装置の電位分布を示す図である。 １……イオンビーム、２……イオン源、８……分析管、
12……ディスク、24……減速管、34……制御電極、36…
…制御電源、40……２次電子
Claims (1)
- 【請求項１】イオン源から引き出されたイオンビームを
分析管内を通過させて質量分析しかつ減速管内を通過さ
せて減速した後にターゲットに照射するイオン注入装置
において、減速管内のイオンビーム入口側近傍に設けら
れていて当該イオンビーム入口側から減速管内に入り込
む２次電子を制御する制御電極と、減速管内にイオンビ
ーム入口側から入り込む２次電子を制御する電位を前記
制御電極に対して与える制御電源とを備えており、かつ
この制御電源を分析管の出口の電位部に設置しているこ
とを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60046755A JPH0724209B2 (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | イオン注入装置 |
| US06/835,952 US4766320A (en) | 1985-03-08 | 1986-03-04 | Apparatus for ion implantation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60046755A JPH0724209B2 (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61233955A JPS61233955A (ja) | 1986-10-18 |
| JPH0724209B2 true JPH0724209B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=12756142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60046755A Expired - Lifetime JPH0724209B2 (ja) | 1985-03-08 | 1985-03-08 | イオン注入装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4766320A (ja) |
| JP (1) | JPH0724209B2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4845364A (en) * | 1988-02-29 | 1989-07-04 | Battelle Memorial Institute | Coaxial reentrant ion source for surface mass spectroscopy |
| JPH084681Y2 (ja) * | 1989-12-01 | 1996-02-07 | 日新電機株式会社 | 低エネルギーイオン注入装置における減速管 |
| NL9000822A (nl) * | 1990-04-09 | 1991-11-01 | Philips Nv | Werkwijze voor bestraling van een object met een geladen deeltjesbundel en inrichting voor uitvoering van de werkwijze. |
| US5311028A (en) * | 1990-08-29 | 1994-05-10 | Nissin Electric Co., Ltd. | System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions |
| US5313067A (en) * | 1992-05-27 | 1994-05-17 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Ion processing apparatus including plasma ion source and mass spectrometer for ion deposition, ion implantation, or isotope separation |
| US5279723A (en) * | 1992-07-30 | 1994-01-18 | As Represented By The United States Department Of Energy | Filtered cathodic arc source |
| JP3123345B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2001-01-09 | 株式会社日立製作所 | イオン打込み装置 |
| GB2343547B (en) * | 1995-11-08 | 2000-06-21 | Applied Materials Inc | An ion implanter with substrate neutralizer |
| GB9522883D0 (en) * | 1995-11-08 | 1996-01-10 | Applied Materials Inc | An ion implanter and method of ion implantation |
| GB2307592B (en) * | 1995-11-23 | 1999-11-10 | Applied Materials Inc | Ion implantation apparatus withimproved post mass selection deceleration |
| JPH11283552A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-15 | Tadamoto Tamai | イオン注入装置、イオン注入方法、イオンビーム源、及び可変スリット機構 |
| US6441382B1 (en) | 1999-05-21 | 2002-08-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Deceleration electrode configuration for ultra-low energy ion implanter |
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-
1986
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|---|---|
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