JPH10106475A - ＭｅＶ中性ビームイオン注入装置 - Google Patents
ＭｅＶ中性ビームイオン注入装置Info
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- JPH10106475A JPH10106475A JP9190477A JP19047797A JPH10106475A JP H10106475 A JPH10106475 A JP H10106475A JP 9190477 A JP9190477 A JP 9190477A JP 19047797 A JP19047797 A JP 19047797A JP H10106475 A JPH10106475 A JP H10106475A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
- H05H3/02—Molecular or atomic-beam generation, e.g. resonant beam generation
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 イオンの直流加速装置を提供する。
【解決手段】 所望の原子をイオン化する第１の正イオ
ンビームを形成するソース。グランド電位と傾斜フィル
ドチューブの軸に沿って上昇した正電位に維持されたタ
ーミナル領域との間を、中性粒子を伝達する高電圧傾斜
フィールドチューブ。正イオンを上昇正イオンターミナ
ルに位置する加速軸に沿ったポイントにおいて、横方向
小サイズに集束するフォーカスレンズ。集束された正イ
オンに電子を与えて中性原子を形成する中性化器。前記
中性粒子が通るように向けられ、中性粒子から電子が除
去され、第２の正イオンビームが形成される、前記上昇
イオンターミナルにおけるストリッパ。第２の正イオン
ビームをグランド電位まで第２の加速チューブ軸に沿っ
て加速する高電圧加速チューブ。第２正イオンビームを
分析する手段。第２の正イオンビームを有する正イオン
が分析される手段。以上の要素の組み合わせを有する装
置。
ンビームを形成するソース。グランド電位と傾斜フィル
ドチューブの軸に沿って上昇した正電位に維持されたタ
ーミナル領域との間を、中性粒子を伝達する高電圧傾斜
フィールドチューブ。正イオンを上昇正イオンターミナ
ルに位置する加速軸に沿ったポイントにおいて、横方向
小サイズに集束するフォーカスレンズ。集束された正イ
オンに電子を与えて中性原子を形成する中性化器。前記
中性粒子が通るように向けられ、中性粒子から電子が除
去され、第２の正イオンビームが形成される、前記上昇
イオンターミナルにおけるストリッパ。第２の正イオン
ビームをグランド電位まで第２の加速チューブ軸に沿っ
て加速する高電圧加速チューブ。第２正イオンビームを
分析する手段。第２の正イオンビームを有する正イオン
が分析される手段。以上の要素の組み合わせを有する装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、イオン注入ドー
ピングと１０ｋｅＶ〜３ＭｅＶの範囲のエネルギを有す
るイオンの衝撃（bombardment）による半導体物質とフ
ラットパネルディスプレイのエッチエンハンスメント(e
tch enhancement)に関する。
ピングと１０ｋｅＶ〜３ＭｅＶの範囲のエネルギを有す
るイオンの衝撃（bombardment）による半導体物質とフ
ラットパネルディスプレイのエッチエンハンスメント(e
tch enhancement)に関する。
【０００２】
【従来の技術】２００ＫＶから３ＭｅＶのイオンエネル
ギを用いたイオン衝撃による半導体物質のドーピングは
通常「高エネルギ」或いは「ＭｅＶ」注入と呼ばれてい
る。ＭｅＶ注入により、通常集積回路の表面に近接或い
はそこに含まれるアクティブサーキットレイヤ（active
circuit layers)の数ミクロン下に、高ドーピングのプ
ロテクティブレイヤ(protective layers)を導入するこ
とができる。
ギを用いたイオン衝撃による半導体物質のドーピングは
通常「高エネルギ」或いは「ＭｅＶ」注入と呼ばれてい
る。ＭｅＶ注入により、通常集積回路の表面に近接或い
はそこに含まれるアクティブサーキットレイヤ（active
circuit layers)の数ミクロン下に、高ドーピングのプ
ロテクティブレイヤ(protective layers)を導入するこ
とができる。
【０００３】製造技術者にとって、このような埋設(sub
merged)レイヤにより、 （１）製造工程の簡略化と従来深拡散を達成するために
必要であった加熱の実質的な低減 （２）不純原子のゲッタリング、この技術はデバイスの
漏れ電流の顕著な低減を度々導く （３）製造工程サイクルにおける、メモリと論理デバイ
スの後のカスタマイゼーション が得られる。
merged)レイヤにより、 （１）製造工程の簡略化と従来深拡散を達成するために
必要であった加熱の実質的な低減 （２）不純原子のゲッタリング、この技術はデバイスの
漏れ電流の顕著な低減を度々導く （３）製造工程サイクルにおける、メモリと論理デバイ
スの後のカスタマイゼーション が得られる。
【０００４】デバイス技術者に対して、ＭｅＶ注入は下
記のことを提供する。 （１）チャンネル移動度(mobility)の独立テイラリング
(tailoring)に対する能力 （２）適正な接合キャパシティの確立 （３）ＣＭＯＳラッチアップ問題の解決 （４）ソフトエラー混乱(upset)の低減のためのシリコ
ンウエハのバルク(bulk)からの電気的絶縁
記のことを提供する。 （１）チャンネル移動度(mobility)の独立テイラリング
(tailoring)に対する能力 （２）適正な接合キャパシティの確立 （３）ＣＭＯＳラッチアップ問題の解決 （４）ソフトエラー混乱(upset)の低減のためのシリコ
ンウエハのバルク(bulk)からの電気的絶縁
【０００５】ＭｅＶ注入に必要なエネルギを発生するた
めに、少なくとも３の異なった加速器の技術が適用され
ている。それぞれの基本は図１〜図３に示されている。 （１）シングルエンデッド(single ended)のｄｃ加速シ
ステムであり、ここではイオンソースがメガボルト高電
圧ターミナル内に位置している。シンプルで、研究に用
いられているが、このようなシングルエンデッドシステ
ムは、イオンソースのインアクセスビリティ(inaccessi
bility)とソース周りのスペースの限界のために半導体
工業において、プロセッシングツールとしては広く受け
入れられて来なかった。
めに、少なくとも３の異なった加速器の技術が適用され
ている。それぞれの基本は図１〜図３に示されている。 （１）シングルエンデッド(single ended)のｄｃ加速シ
ステムであり、ここではイオンソースがメガボルト高電
圧ターミナル内に位置している。シンプルで、研究に用
いられているが、このようなシングルエンデッドシステ
ムは、イオンソースのインアクセスビリティ(inaccessi
bility)とソース周りのスペースの限界のために半導体
工業において、プロセッシングツールとしては広く受け
入れられて来なかった。
【０００６】（２）「リニア加速器」の配置を用い、５
〜１５ＭＨｚの範囲で稼働するマルチプルギャップｒｆ
加速システム。工業的に受け入れられた線形加速器（li
nac）インプランタの一例がNuclear Instruments and M
ethods in Physics Resarch,Volume B21(P.Boisseau,
A.Dart, A.S.Denholm, H.F.Galvish, B.Libby 及びG.Si
mcox)の第２８５〜２９５（１９８７）に記載されてい
る。
〜１５ＭＨｚの範囲で稼働するマルチプルギャップｒｆ
加速システム。工業的に受け入れられた線形加速器（li
nac）インプランタの一例がNuclear Instruments and M
ethods in Physics Resarch,Volume B21(P.Boisseau,
A.Dart, A.S.Denholm, H.F.Galvish, B.Libby 及びG.Si
mcox)の第２８５〜２９５（１９８７）に記載されてい
る。
【０００７】（３）２ステージのｄｃ加速プロセス。負
イオンがグランド電位において注入され、１００万ボル
トのオーダの電位に維持されている高電圧ターミナルへ
と加速される。ターミナルで正極性に変換された後、イ
オンは再びグランドへと加速され、 Ｅｆ＝（１＋ｑ）ｅＶT （ここでＥｆは最終エネルギ、ｑは電荷状態、ＶTはタ
ーミナル電圧） の最終エネルギが与えられる。このように同一の加速電
圧を２回用いることにより、「タンデム加速器」と名付
けられている。工業的に受け入れられたタンデムインプ
ランタの一例がNuclear Instruments and Methods in P
hysics Resarch, Volume B21(N.Turner, K.H.Purser 及
びM.Sieradzki)の 第２８５〜２９５頁（１９８７）に
記載されている。
イオンがグランド電位において注入され、１００万ボル
トのオーダの電位に維持されている高電圧ターミナルへ
と加速される。ターミナルで正極性に変換された後、イ
オンは再びグランドへと加速され、 Ｅｆ＝（１＋ｑ）ｅＶT （ここでＥｆは最終エネルギ、ｑは電荷状態、ＶTはタ
ーミナル電圧） の最終エネルギが与えられる。このように同一の加速電
圧を２回用いることにより、「タンデム加速器」と名付
けられている。工業的に受け入れられたタンデムインプ
ランタの一例がNuclear Instruments and Methods in P
hysics Resarch, Volume B21(N.Turner, K.H.Purser 及
びM.Sieradzki)の 第２８５〜２９５頁（１９８７）に
記載されている。
【０００８】＜加速器のタイプの比較＞ 線形加速器タイプのインプランタ： これらの装置は広
く半導体工業に受け入れられてきた。市販の線形加速器
タイプのインプランタのイオンアクセプタンスフェーズ
(acceptance phase)アクセプタンスは、質量／電荷レシ
オ(mass/chargeratio)が７５以下の１−２Ａ電流の粒子
は単荷電(singly charged)イオン及びより高エネルギに
複荷電(multiply charged)されたイオンに対して１−２
ＭｅＶの間のエネルギに加速可能である、という程度の
ものである。しかし、ピークエネルギに達するための電
力消費は相当なものになる。例えば, 上記したBoisseau
らにより記述された注入装置は最大８０ＫＶＡの接続電
力を必要とする。この数字は後段の熱除去、冷却或いは
エアコンディショニングに要するエネルギを含んでいな
い。
く半導体工業に受け入れられてきた。市販の線形加速器
タイプのインプランタのイオンアクセプタンスフェーズ
(acceptance phase)アクセプタンスは、質量／電荷レシ
オ(mass/chargeratio)が７５以下の１−２Ａ電流の粒子
は単荷電(singly charged)イオン及びより高エネルギに
複荷電(multiply charged)されたイオンに対して１−２
ＭｅＶの間のエネルギに加速可能である、という程度の
ものである。しかし、ピークエネルギに達するための電
力消費は相当なものになる。例えば, 上記したBoisseau
らにより記述された注入装置は最大８０ＫＶＡの接続電
力を必要とする。この数字は後段の熱除去、冷却或いは
エアコンディショニングに要するエネルギを含んでいな
い。
【０００９】タンデムータイプインプランタ：これらの
装置は同様に工業界において広く受け入れられてきた。
線形加速器と比較すると、タンデムは低電力、コスト削
減、広い質量とエネルギの範囲を有するという利点があ
る。しかし、これらは、要求するドーパントの種類の負
イオンの高度ビームがなければならないという、本来的
な欠点から逃れられない。幸いにして、２つの最も重要
なドーパント原子であるボロンとリンは負イオンに容易
に確実に変換可能である。
装置は同様に工業界において広く受け入れられてきた。
線形加速器と比較すると、タンデムは低電力、コスト削
減、広い質量とエネルギの範囲を有するという利点があ
る。しかし、これらは、要求するドーパントの種類の負
イオンの高度ビームがなければならないという、本来的
な欠点から逃れられない。幸いにして、２つの最も重要
なドーパント原子であるボロンとリンは負イオンに容易
に確実に変換可能である。
【００１０】Turnerらにより記述されたインプランタに
使用される負イオンは、低圧蒸気セル内に封じ込められ
た分子との相互作用を用いて高速正粒子を負極性に電荷
変換することにより得られている。このような電荷変換
の一例がJ.P.O'ConnorとL.F.JoyceによりNuclear Instr
uments and Methods in Physics Resarch, Volume B21
の第３３４〜３３８（１９８７）に記載されている。Tu
rnerらにより記載されたタンデムインプランタに対し
て、正ボロン、リンからの負イオン及び３５ＫｅＶにお
ける砒素イオンの収率(yield)は、夫々１０、２１、１
５％である。この収率がイオンが特別な正イオン電荷状
態（通常は個々の負イオンから除去される電子の静的な
変動(fluctuation)により１５ー５０％の範囲）に入る
タンデム加速器の伝達効率により倍化される時、ソース
を離れるイオンと注入対照のウエハに到達するイオンと
の間の全体の伝達効率は３−１０％の範囲である。
使用される負イオンは、低圧蒸気セル内に封じ込められ
た分子との相互作用を用いて高速正粒子を負極性に電荷
変換することにより得られている。このような電荷変換
の一例がJ.P.O'ConnorとL.F.JoyceによりNuclear Instr
uments and Methods in Physics Resarch, Volume B21
の第３３４〜３３８（１９８７）に記載されている。Tu
rnerらにより記載されたタンデムインプランタに対し
て、正ボロン、リンからの負イオン及び３５ＫｅＶにお
ける砒素イオンの収率(yield)は、夫々１０、２１、１
５％である。この収率がイオンが特別な正イオン電荷状
態（通常は個々の負イオンから除去される電子の静的な
変動(fluctuation)により１５ー５０％の範囲）に入る
タンデム加速器の伝達効率により倍化される時、ソース
を離れるイオンと注入対照のウエハに到達するイオンと
の間の全体の伝達効率は３−１０％の範囲である。
【００１１】＜将来の方向＞上記両方のインプランタデ
ザインは製造装置として工業的に利用されているが、よ
り小さな設置面積(footprints)とより低い電力消費、現
在タンデムにより得られるものよりもより広い範囲のド
ーパントを有するＭｅＶインプランタの開発にたいする
要望が強まっている。この発明はこれらの要求に応える
ものであり、ＭｅＶエネルギにおいてイオンの生成が可
能なコンパクトで低コスト、広い範囲のインプランタを
提供するものである。
ザインは製造装置として工業的に利用されているが、よ
り小さな設置面積(footprints)とより低い電力消費、現
在タンデムにより得られるものよりもより広い範囲のド
ーパントを有するＭｅＶインプランタの開発にたいする
要望が強まっている。この発明はこれらの要求に応える
ものであり、ＭｅＶエネルギにおいてイオンの生成が可
能なコンパクトで低コスト、広い範囲のインプランタを
提供するものである。
【００１２】半導体工業において、更に複数のウエハを
同時に処理するバッチ処理から個々のウエハの処理へと
移行しようとする傾向がある。これを達成するために、
注入装置は「ハイブリットスキャンニング(hybrid scan
ning)」を用いることが多い。ここでは、イオンビーム
は、三角偏向電圧(triangular deflection voltage)を
用いて、高周波数で一方向にラスタされ(rastered)、イ
ンプラントされるウエハはこの「リボンビーム」内を所
定の速度で移動させられ、必要なドーパント濃度(conce
ntration)を得る。
同時に処理するバッチ処理から個々のウエハの処理へと
移行しようとする傾向がある。これを達成するために、
注入装置は「ハイブリットスキャンニング(hybrid scan
ning)」を用いることが多い。ここでは、イオンビーム
は、三角偏向電圧(triangular deflection voltage)を
用いて、高周波数で一方向にラスタされ(rastered)、イ
ンプラントされるウエハはこの「リボンビーム」内を所
定の速度で移動させられ、必要なドーパント濃度(conce
ntration)を得る。
【００１３】説明されるべき装置は、ｄｃ加速器技術を
高速中性原子の生成、フォーカス、運搬と結びつける加
速技術の周辺に重点をおいている。この発明において、
そのような中性ビームは効果的にドーパント原子をグラ
ンドから高電圧ターミナルへ運搬し、ここでそれらは正
イオンに変換され、そしてシングルｄｃステージ(singl
e dc stage)を用いてグランドへと加速され戻される。
ドーパント原子は加速電子フィールドを通って中性とし
て運搬されるため、負イオン技術は必要条件ではない。
原理的には好適に確立された正イオンソース技術を使用
して、全ての基本的な種類が高エネルギイオンとして取
得可能になる。
高速中性原子の生成、フォーカス、運搬と結びつける加
速技術の周辺に重点をおいている。この発明において、
そのような中性ビームは効果的にドーパント原子をグラ
ンドから高電圧ターミナルへ運搬し、ここでそれらは正
イオンに変換され、そしてシングルｄｃステージ(singl
e dc stage)を用いてグランドへと加速され戻される。
ドーパント原子は加速電子フィールドを通って中性とし
て運搬されるため、負イオン技術は必要条件ではない。
原理的には好適に確立された正イオンソース技術を使用
して、全ての基本的な種類が高エネルギイオンとして取
得可能になる。
【００１４】＜中性ビームの過去の応用＞高エネルギ中
性ビームの使用は、核構造研究において長い歴史を有し
ている。１９５０年代の後半には、マサチューセッツ、
バーリントンのハイボルテージエンジニアリング社（Hi
gh Voltage Engineering Corporation）がコンパクトな
中性ビームインジェクタシステムを、タンデム加速器に
よりヘリウム加速を可能にする追加装置として開発し
た。１９６０年代の初期には、ハイボルテージエンジニ
アリング社は、彼らの大型核物理タンデム加速器のエネ
ルギ範囲を拡張しようとする努力の中で、中性ビーム技
術、特に水素アイソトープ用のものを開発した。これら
の核物理加速器の骨子はNuclear Instruments and Meth
ods in PhysicsResarch, Volume ８の第１９５〜２０２
（１９６０）において、R.J.Van de Graaffにより記述
されている。
性ビームの使用は、核構造研究において長い歴史を有し
ている。１９５０年代の後半には、マサチューセッツ、
バーリントンのハイボルテージエンジニアリング社（Hi
gh Voltage Engineering Corporation）がコンパクトな
中性ビームインジェクタシステムを、タンデム加速器に
よりヘリウム加速を可能にする追加装置として開発し
た。１９６０年代の初期には、ハイボルテージエンジニ
アリング社は、彼らの大型核物理タンデム加速器のエネ
ルギ範囲を拡張しようとする努力の中で、中性ビーム技
術、特に水素アイソトープ用のものを開発した。これら
の核物理加速器の骨子はNuclear Instruments and Meth
ods in PhysicsResarch, Volume ８の第１９５〜２０２
（１９６０）において、R.J.Van de Graaffにより記述
されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を改善することを目的とする。
の欠点を改善することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は半導体又はフラットパネルディスプレイの
表面近傍に対して特定のエネルギを有する所望の原子を
インプラントするための装置であって、下記要素の組み
合わせを有する。前記所望の原子のイオン化に適用さ
れ、所望原子の第１の正イオンビームを形成するソー
ス；グランド電位と該傾斜フィルドチューブの軸に沿っ
て上昇した正電位に維持されたターミナル領域との間
を、中性粒子を伝達するために適用された高電圧傾斜フ
ィールドチューブ；前記正イオンを、前記上昇正イオン
ターミナルに位置する前記加速軸に沿ったポイントにお
いて、横方向小サイズに集束するために適用されるフォ
ーカスレンズ；前記集束された正イオンに電子を与えて
中性原子を形成する中性化器；前記中性粒子が通るよう
に向けられ、該中性粒子から電子が除去され、第２の正
イオンビームが形成される、前記上昇正イオンターミナ
ルにおけるストリッパ；前記第２の正イオンビームをグ
ランド電位まで前記第２の加速チューブ軸に沿って加速
するために適用される高電圧加速チューブ；特定された
エネルギを実質的に有さない第２の正イオンビームを有
する全ての正イオンを拒絶するように、前記第２正イオ
ンビームを分析する手段、エネルギにより、前記により
拒絶されず、半導体又はフラットパネルディスプレイの
表面に向けられることが可能な、第２の正イオンビーム
を有する正イオンが分析される手段。
に、本発明は半導体又はフラットパネルディスプレイの
表面近傍に対して特定のエネルギを有する所望の原子を
インプラントするための装置であって、下記要素の組み
合わせを有する。前記所望の原子のイオン化に適用さ
れ、所望原子の第１の正イオンビームを形成するソー
ス；グランド電位と該傾斜フィルドチューブの軸に沿っ
て上昇した正電位に維持されたターミナル領域との間
を、中性粒子を伝達するために適用された高電圧傾斜フ
ィールドチューブ；前記正イオンを、前記上昇正イオン
ターミナルに位置する前記加速軸に沿ったポイントにお
いて、横方向小サイズに集束するために適用されるフォ
ーカスレンズ；前記集束された正イオンに電子を与えて
中性原子を形成する中性化器；前記中性粒子が通るよう
に向けられ、該中性粒子から電子が除去され、第２の正
イオンビームが形成される、前記上昇正イオンターミナ
ルにおけるストリッパ；前記第２の正イオンビームをグ
ランド電位まで前記第２の加速チューブ軸に沿って加速
するために適用される高電圧加速チューブ；特定された
エネルギを実質的に有さない第２の正イオンビームを有
する全ての正イオンを拒絶するように、前記第２正イオ
ンビームを分析する手段、エネルギにより、前記により
拒絶されず、半導体又はフラットパネルディスプレイの
表面に向けられることが可能な、第２の正イオンビーム
を有する正イオンが分析される手段。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の動作は添付図面を参照す
る下記詳細な説明により最もよく理解されるであろう。 ＜動作の基本＞以下本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。最初に図４のブロック図に基づいて、本発
明の基本を説明する。
る下記詳細な説明により最もよく理解されるであろう。 ＜動作の基本＞以下本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。最初に図４のブロック図に基づいて、本発
明の基本を説明する。
【００１８】要求されるドーパントの種類の正イオンは
適当な軸対称イオンソース１から抽出される。質量分析
２に続いて、選択されたイオンのビームが加速３され、
そして加速ターミナル５の中央におけるビームのくびれ
に集束４する。ターミナル５は正電位が約１００万ボル
トまでに保たれている。加速フィールド６に入る前に、
グランド電位とターミナルの間で、質量分析正イオンが
薄いガス又は蒸気ターゲットを含むセル７を通るように
集束される。セル７においては、電荷交換相互作用が、
高速中性原子に変換される有用な投射イオン(incident
ion)のフラクション(fraction)を生ずる。これらの原子
は、若干の方向変化を伴いながら元の軌道を維持する。
これらが電荷を失う間に、これら高速中性体は加速フィ
ールド６と相互作用を行わず、エネルギ又は方向の変化
なくターミナルを通過する。
適当な軸対称イオンソース１から抽出される。質量分析
２に続いて、選択されたイオンのビームが加速３され、
そして加速ターミナル５の中央におけるビームのくびれ
に集束４する。ターミナル５は正電位が約１００万ボル
トまでに保たれている。加速フィールド６に入る前に、
グランド電位とターミナルの間で、質量分析正イオンが
薄いガス又は蒸気ターゲットを含むセル７を通るように
集束される。セル７においては、電荷交換相互作用が、
高速中性原子に変換される有用な投射イオン(incident
ion)のフラクション(fraction)を生ずる。これらの原子
は、若干の方向変化を伴いながら元の軌道を維持する。
これらが電荷を失う間に、これら高速中性体は加速フィ
ールド６と相互作用を行わず、エネルギ又は方向の変化
なくターミナルを通過する。
【００１９】原子の中性ビームが通過する絶縁された傾
斜フィールドバキュームチューブは第２の粒子を、ブレ
ークダウンから防いでいる高電圧領域から掃引する。こ
のような中性ビームトランスポートチューブの特性はR.
J.Van de Graaff, P.H.Rose及びA.B.Wittkowerらによ
り、Nature, Volume 1954, 第１２９２頁（１９６２）
において、記載されている。
斜フィールドバキュームチューブは第２の粒子を、ブレ
ークダウンから防いでいる高電圧領域から掃引する。こ
のような中性ビームトランスポートチューブの特性はR.
J.Van de Graaff, P.H.Rose及びA.B.Wittkowerらによ
り、Nature, Volume 1954, 第１２９２頁（１９６２）
において、記載されている。
【００２０】上記集束４により、中性ビームは高電圧タ
ーミナル内において小径のくびれへとそのサイズを減少
する。これらの高速中性原子は第２のガス又は蒸気セル
８を通過する。ここで、原子は、中性粒子と１＋、２
＋、３＋等の正荷電状態に分散し確立した電荷状態分散
に属する正イオンの統計的な集合(statistical emsembl
e)に変換される。このような相互作用の分散機能はA.B.
Wittkower 及びH.D.BetzによりAtomic Data, Volume 5,
第１３３−１６６頁(1973)において検討されている。
ーミナル内において小径のくびれへとそのサイズを減少
する。これらの高速中性原子は第２のガス又は蒸気セル
８を通過する。ここで、原子は、中性粒子と１＋、２
＋、３＋等の正荷電状態に分散し確立した電荷状態分散
に属する正イオンの統計的な集合(statistical emsembl
e)に変換される。このような相互作用の分散機能はA.B.
Wittkower 及びH.D.BetzによりAtomic Data, Volume 5,
第１３３−１６６頁(1973)において検討されている。
【００２１】上記高電圧ターミナル内における電子除去
プロセスの後において、これらの正イオンの電気的な剛
性(electric rigidity)（エネルギ／荷電）は比較的低
い。更に個々の荷電状態におけるイオンの電気的剛性は
正イオン電荷に逆比例している。そのため、この位置に
おいては、電気的剛性のスペクトラムは良く分離された
若干のピークのみを有する。従って、効果的な荷電状態
分離(charge state separation)は高電圧ターミナル内
で使用可能なコンパクトな静電偏向器９となる。
プロセスの後において、これらの正イオンの電気的な剛
性(electric rigidity)（エネルギ／荷電）は比較的低
い。更に個々の荷電状態におけるイオンの電気的剛性は
正イオン電荷に逆比例している。そのため、この位置に
おいては、電気的剛性のスペクトラムは良く分離された
若干のピークのみを有する。従って、効果的な荷電状態
分離(charge state separation)は高電圧ターミナル内
で使用可能なコンパクトな静電偏向器９となる。
【００２２】同じくイオンの電気的剛性が高電圧ターミ
ナル内では低いという理由により、コンパクトなコンパ
クト偏向器１０をハイブリッドスキャンニングに必要な
ラスタリング偏向のためにここに含ませることができ
る。
ナル内では低いという理由により、コンパクトなコンパ
クト偏向器１０をハイブリッドスキャンニングに必要な
ラスタリング偏向のためにここに含ませることができ
る。
【００２３】高電圧ターミナルを出た後、正イオンはグ
ランドまで、到達時に下記式で与えられる最終エネルギ
を有する正ターミナルからの斥力により、加速される。 Ef = En + q・e・Vt ----------------------------------------(1) ここで Ｅｆは最終イオンエネルギ Ｅｎは中性ビーム原子の運動エネルギ ｑはターミナルを離れる正イオンの電荷状態 Ｖｔはターミナル電圧 ｅは電荷
ランドまで、到達時に下記式で与えられる最終エネルギ
を有する正ターミナルからの斥力により、加速される。 Ef = En + q・e・Vt ----------------------------------------(1) ここで Ｅｆは最終イオンエネルギ Ｅｎは中性ビーム原子の運動エネルギ ｑはターミナルを離れる正イオンの電荷状態 Ｖｔはターミナル電圧 ｅは電荷
【００２４】１２００ｋＶの最大ターミナル電圧と１５
０ｋｅＶの中性ビームエネルギを用いた場合、ｑ＝１＋
の電荷状態を有するイオンに対して、最大最終エネルギ
は１．３５ＭｅＶであることがわかる。ｑ＝２＋に対し
て最終エネルギは２．５５ＭｅＶになる。このようなエ
ネルギ特性を有する装置により、半導体ドーピングにお
いて７５％以上のＭｅＶインプラントの要求は満たされ
ると考えられる。
０ｋｅＶの中性ビームエネルギを用いた場合、ｑ＝１＋
の電荷状態を有するイオンに対して、最大最終エネルギ
は１．３５ＭｅＶであることがわかる。ｑ＝２＋に対し
て最終エネルギは２．５５ＭｅＶになる。このようなエ
ネルギ特性を有する装置により、半導体ドーピングにお
いて７５％以上のＭｅＶインプラントの要求は満たされ
ると考えられる。
【００２５】再度図４を参照して、正イオン加速チュー
ブ１１はイオンをグランドに運搬する。
ブ１１はイオンをグランドに運搬する。
【００２６】このような中性ビームＭｅＶインプランタ
の重要な事項は次の通りである。 １）最終イオンエネルギが１５０−３０００ｋｅＶの範
囲で有効な強さで得られる。 ２）イオンソースが良く確立された正イオンソース技術
に基づくことが可能である。 ３）イオンソースがグランド電位に位置し、利用するに
簡単にアクセスできる。 ４）負イオン生成の要求及び制限を完全に避ける。 ５）加速することのできるイオン質量に限界がない。正
イオンソースにより供給可能などのようなイオン種も基
本的にＭｅＶドーパントとして利用可能である。 ６）制限は設計に対して本来的なものではなく、必要な
最大加速電圧は〜１２００キロボルトである。従って、
高圧ＳＦ6ガス絶縁を用いて加速セクションはコンパク
トにすることが可能である。 ７）正イオンソースとインプラント位置間の伝達効率は
１５−２５％であり、この範囲はタンデムインプランタ
と線形インプランタ間の伝達効率の中間である。 ８）この新インプランタの製造コストはタンデムシステ
ムと同程度である。
の重要な事項は次の通りである。 １）最終イオンエネルギが１５０−３０００ｋｅＶの範
囲で有効な強さで得られる。 ２）イオンソースが良く確立された正イオンソース技術
に基づくことが可能である。 ３）イオンソースがグランド電位に位置し、利用するに
簡単にアクセスできる。 ４）負イオン生成の要求及び制限を完全に避ける。 ５）加速することのできるイオン質量に限界がない。正
イオンソースにより供給可能などのようなイオン種も基
本的にＭｅＶドーパントとして利用可能である。 ６）制限は設計に対して本来的なものではなく、必要な
最大加速電圧は〜１２００キロボルトである。従って、
高圧ＳＦ6ガス絶縁を用いて加速セクションはコンパク
トにすることが可能である。 ７）正イオンソースとインプラント位置間の伝達効率は
１５−２５％であり、この範囲はタンデムインプランタ
と線形インプランタ間の伝達効率の中間である。 ８）この新インプランタの製造コストはタンデムシステ
ムと同程度である。
【００２７】＜好適実施例の記載＞次に好適実施例の動
作を概括する。実施例の詳細は図５乃至図７を参照して
理解できる。 ３つの例が示されている：図５に示すハイブリッドスキ
ャンニングの場合には、加速セクションを離れる際にイ
オンは磁気的にウエッジ形マグネット２４により偏向
し、ハイブリッドスキャンニング波形により導入された
非平行性について修正する。最終的にスキャンニングに
対して直角の平面にある小さな静電的な偏向器２６が中
性トラップ(neutral trap)として働く。ウエハホルダ２
７はウエハをスキャンドリボンビームを横切るように移
動させる。図６及び図７に示すように、ビームを固定す
る必要がある場合には、ウエハはビームの下で動かさ
れ、均一なドーピングがなされる。９０度偏向マグネッ
ト２８がバックグランド粒子を除去するために、またイ
オンを効果的にスキャンニングホイールに向かわせるた
めに用いられる。
作を概括する。実施例の詳細は図５乃至図７を参照して
理解できる。 ３つの例が示されている：図５に示すハイブリッドスキ
ャンニングの場合には、加速セクションを離れる際にイ
オンは磁気的にウエッジ形マグネット２４により偏向
し、ハイブリッドスキャンニング波形により導入された
非平行性について修正する。最終的にスキャンニングに
対して直角の平面にある小さな静電的な偏向器２６が中
性トラップ(neutral trap)として働く。ウエハホルダ２
７はウエハをスキャンドリボンビームを横切るように移
動させる。図６及び図７に示すように、ビームを固定す
る必要がある場合には、ウエハはビームの下で動かさ
れ、均一なドーピングがなされる。９０度偏向マグネッ
ト２８がバックグランド粒子を除去するために、またイ
オンを効果的にスキャンニングホイールに向かわせるた
めに用いられる。
【００２８】正イオンは通常９５ｋｅＶのエネルギによ
り軸対称ソース１４から抽出され加速される。イオンは
質量分析され、殆どの望ましくない粒子が取り除かれ
る。
り軸対称ソース１４から抽出され加速される。イオンは
質量分析され、殆どの望ましくない粒子が取り除かれ
る。
【００２９】図８乃至図１０は概略ブロック図であり、
質量分析と正イオンの集束が磁気偏向と静電加速により
達成可能な２つの方法を示している。第１のオプション
（図８）は、１３５度の所望粒子を得るための偏向角度
を有する磁気アナライザ１５を示している。第２に図１
０は高電位における９０度のマグネットを示している。
両方のケースにおいて全てのイオンは実質的に同一の電
荷とエネルギを有し、そのため偏向角度はイオン質量の
関数である。従って、質量スペクトラムは分析開口１６
の平面内に形成され、アナライザの磁場強度の変化によ
り、所望のどのような質量も固定された限定開口１６を
通して変更可能である。
質量分析と正イオンの集束が磁気偏向と静電加速により
達成可能な２つの方法を示している。第１のオプション
（図８）は、１３５度の所望粒子を得るための偏向角度
を有する磁気アナライザ１５を示している。第２に図１
０は高電位における９０度のマグネットを示している。
両方のケースにおいて全てのイオンは実質的に同一の電
荷とエネルギを有し、そのため偏向角度はイオン質量の
関数である。従って、質量スペクトラムは分析開口１６
の平面内に形成され、アナライザの磁場強度の変化によ
り、所望のどのような質量も固定された限定開口１６を
通して変更可能である。
【００３０】前記開口１６を通過するイオンは一般的に
同じ電荷状態（１＋）にあるため、そして実質的に同じ
運動エネルギを有するため、これらは加速することがで
き、必要であれば実質的に平行な又は集束ビームに適当
な静電的或いは時期的なレンズにより集束可能である。
この分野で十分な経験を有するものは、このような集束
を実現するための様々な方法を認識するであろう。この
集束効果を達成するに好適な実施例は質量分析開口１６
から離れるときに広がるこれらのイオンを加速して焼く
１５０ｋｅＶのエネルギとし、その後に磁気的４極レン
ズ２９により集束する。
同じ電荷状態（１＋）にあるため、そして実質的に同じ
運動エネルギを有するため、これらは加速することがで
き、必要であれば実質的に平行な又は集束ビームに適当
な静電的或いは時期的なレンズにより集束可能である。
この分野で十分な経験を有するものは、このような集束
を実現するための様々な方法を認識するであろう。この
集束効果を達成するに好適な実施例は質量分析開口１６
から離れるときに広がるこれらのイオンを加速して焼く
１５０ｋｅＶのエネルギとし、その後に磁気的４極レン
ズ２９により集束する。
【００３１】他の好適実施例では、質量限定開口１６を
通過するイオンは、均一磁気フィールド１８に入り、こ
こでイオンが約４５度の角度で偏向する。均一磁気フィ
ールド１８の入口と開口１６の間の距離が中央面におけ
るイオン軌跡の半径の約２倍になるように調整すること
により、またビーム方向に対して通常より約２６．３
度、入口極面をひねることにより、上記均一磁場セクシ
ョンを離れるイオンは実質的に平行な軌跡に沿って移動
する。前記開口と磁場との距離は図８に示す対象距離に
相当する。それは、ストリッパにおける倍率を最小化す
るために実際的な範囲で出きる限り大きい方が良い。４
５度磁気偏向器１８を離れる選択された質量イオンの平
行性は質量限定開口の径により、またシステムにおける
収差により限定される。この分野における経験者は磁場
の正しい形状がレンズの収差を減少させることができる
を認めるであろう。
通過するイオンは、均一磁気フィールド１８に入り、こ
こでイオンが約４５度の角度で偏向する。均一磁気フィ
ールド１８の入口と開口１６の間の距離が中央面におけ
るイオン軌跡の半径の約２倍になるように調整すること
により、またビーム方向に対して通常より約２６．３
度、入口極面をひねることにより、上記均一磁場セクシ
ョンを離れるイオンは実質的に平行な軌跡に沿って移動
する。前記開口と磁場との距離は図８に示す対象距離に
相当する。それは、ストリッパにおける倍率を最小化す
るために実際的な範囲で出きる限り大きい方が良い。４
５度磁気偏向器１８を離れる選択された質量イオンの平
行性は質量限定開口の径により、またシステムにおける
収差により限定される。この分野における経験者は磁場
の正しい形状がレンズの収差を減少させることができる
を認めるであろう。
【００３２】他の好適実施例における第２の集束要素
は、高電圧ターミナルに位置するストリッピングカナル
１９を通るようにイオンをし向けるために必要な、最終
的な変化する集束を提供する。図１１は静電加速集束レ
ンズ２５の詳細を示す。このレンズ内において集束フィ
ールドは最も集束している。そのため、ターミナルスト
リッパを通じて磁気偏向マグネットを離れる平行ビーム
を集束するに必要なエネルギレシオに対して収差は極め
て小さい。正イオンがソースから抽出され、中性化の前
に９５ｋｅＶのエネルギに加速される好適な実施例にお
いて、所望の集束を生成するに必要なエネルギの増加は
約５５ｋｅＶであり、最終的にエネルギ〜１５０ｋｅＶ
となる。
は、高電圧ターミナルに位置するストリッピングカナル
１９を通るようにイオンをし向けるために必要な、最終
的な変化する集束を提供する。図１１は静電加速集束レ
ンズ２５の詳細を示す。このレンズ内において集束フィ
ールドは最も集束している。そのため、ターミナルスト
リッパを通じて磁気偏向マグネットを離れる平行ビーム
を集束するに必要なエネルギレシオに対して収差は極め
て小さい。正イオンがソースから抽出され、中性化の前
に９５ｋｅＶのエネルギに加速される好適な実施例にお
いて、所望の集束を生成するに必要なエネルギの増加は
約５５ｋｅＶであり、最終的にエネルギ〜１５０ｋｅＶ
となる。
【００３３】ターミナルストリッピングカナル１９の中
央におけるくびれ部に向けて集束した後、正イオンは荷
電中性器２０を通るように向けられ、そこから到来する
イオンの十分なフラクションが高速中性原子に変換され
る。このような相互作用に対する変換効率はA.B.Wittko
wer及びH.D.Betzによる上記記事において検討されてい
る。この記事における実験は、必ずしもＭｅＶ半導体イ
ンプランタに必要と思われる荷電変換媒体と所望イオン
の的確な組み合わせは含んでいないが、このテーブルか
ら１７０ｋｅＶのエネルギの平衡厚さの窒素ガスを通過
する高速窒素原子に対して、中性原子に変換される投射
正イオンのフラクションは約５０％であることが見てと
れる。もし適正なガスが選択されるならば、ボロン及び
リンの両方の変換効率も同一のオーダとなることが期待
できる。また、当業者には良く知られているように中性
化効率は更に高く、マグネシウムやナトリウムのような
蒸気が荷電変換媒体として使用される時は小角度のスキ
ャッタリングは低い。好適実施例においては、荷電中性
器２０が用いられている。蒸気は装置の壁に凝縮し、従
来のバキュームポンプを用いてポンプする必要はないか
ら、このようなセルは径大の入口及び出口チューブを有
し、光学的なアクセプタンスと高い粒子伝達を可能にす
る。また、Ｍｇにおける価電子の結合エネルギはボロン
やリンよりも弱いため（〜７．６ｅＶ）、高速ボロン及
びリン原子において準安定状態が存在可能であり、これ
によりターミナルストリッピングカナル１９において中
性原子を正イオンに戻すために必要な後続のストリッピ
ング工程をより効率的にする。
央におけるくびれ部に向けて集束した後、正イオンは荷
電中性器２０を通るように向けられ、そこから到来する
イオンの十分なフラクションが高速中性原子に変換され
る。このような相互作用に対する変換効率はA.B.Wittko
wer及びH.D.Betzによる上記記事において検討されてい
る。この記事における実験は、必ずしもＭｅＶ半導体イ
ンプランタに必要と思われる荷電変換媒体と所望イオン
の的確な組み合わせは含んでいないが、このテーブルか
ら１７０ｋｅＶのエネルギの平衡厚さの窒素ガスを通過
する高速窒素原子に対して、中性原子に変換される投射
正イオンのフラクションは約５０％であることが見てと
れる。もし適正なガスが選択されるならば、ボロン及び
リンの両方の変換効率も同一のオーダとなることが期待
できる。また、当業者には良く知られているように中性
化効率は更に高く、マグネシウムやナトリウムのような
蒸気が荷電変換媒体として使用される時は小角度のスキ
ャッタリングは低い。好適実施例においては、荷電中性
器２０が用いられている。蒸気は装置の壁に凝縮し、従
来のバキュームポンプを用いてポンプする必要はないか
ら、このようなセルは径大の入口及び出口チューブを有
し、光学的なアクセプタンスと高い粒子伝達を可能にす
る。また、Ｍｇにおける価電子の結合エネルギはボロン
やリンよりも弱いため（〜７．６ｅＶ）、高速ボロン及
びリン原子において準安定状態が存在可能であり、これ
によりターミナルストリッピングカナル１９において中
性原子を正イオンに戻すために必要な後続のストリッピ
ング工程をより効率的にする。
【００３４】荷電中性器２０に続く電磁気偏向器２１は
中性極性に変換されていない残りの正イオンを除去し、
これらが加速領域に入るのを防ぐ。
中性極性に変換されていない残りの正イオンを除去し、
これらが加速領域に入るのを防ぐ。
【００３５】グランドとターミナル間の高速中性原子の
伝達に必要な改良型のチューブ２２は、電界が主軸フィ
ールド成分を有することを要求しない。事実、電界はチ
ューブ軸に対して十分な角度で傾斜する事が望ましい。
このような角度を導入する目的は、電子倍増を最小化
し、またスキャッタされた中性粒子がチューブ２２の壁
に衝突する時問題になり得るブレークダウンエフェクト
を最小化することである。この構成の基本は上記した文
献においてR.J.Van de Graaff、P.H.Rose及びA.B.Wittk
owerにより記載され、またK.H.Purser,A.Galejs,P.H.Ro
se,Van de Graaff,A.B.Wittkowらにより、The Review o
f Scientific Instruments volume 36, 第４５３ー４５
７頁（１９６５）に記載されている。これらのこの分野
の熟練者は、チューブデザインにおける２次電子の加速
を最小化するための抑制要素として、磁界を含めること
もまた可能であることを認めるであろう。
伝達に必要な改良型のチューブ２２は、電界が主軸フィ
ールド成分を有することを要求しない。事実、電界はチ
ューブ軸に対して十分な角度で傾斜する事が望ましい。
このような角度を導入する目的は、電子倍増を最小化
し、またスキャッタされた中性粒子がチューブ２２の壁
に衝突する時問題になり得るブレークダウンエフェクト
を最小化することである。この構成の基本は上記した文
献においてR.J.Van de Graaff、P.H.Rose及びA.B.Wittk
owerにより記載され、またK.H.Purser,A.Galejs,P.H.Ro
se,Van de Graaff,A.B.Wittkowらにより、The Review o
f Scientific Instruments volume 36, 第４５３ー４５
７頁（１９６５）に記載されている。これらのこの分野
の熟練者は、チューブデザインにおける２次電子の加速
を最小化するための抑制要素として、磁界を含めること
もまた可能であることを認めるであろう。
【００３６】高速中性原子が高電圧ターミナルに到達
し、ターミナルストリッピングカナル１９を通る時、こ
れらは少なくとも１電子がストリップされ、正荷電とな
る。カナルを離れるイオン全体は０、１＋、２＋、３＋
……の荷電状態に分散する。Wittkower及びBetzによる
前記文献の試験によれば、ヘリウムが高速中性体をスト
リップし正極に戻すに最も適合したガスであることが示
されている。ヘリウムガス中を１５０ｋｅＶのオーダの
エネルギで通過する高速ボロン原子について、平衡フラ
クションは１＋＝６６％、２＋＝２３％である。リンに
ついては、１＋＝４０％、２＋＝５０％である。両者の
１＋以上の生成は、ストリッピングカナルを平衡ガス厚
以下で稼働することにより、若干増大することが期待さ
れる。
し、ターミナルストリッピングカナル１９を通る時、こ
れらは少なくとも１電子がストリップされ、正荷電とな
る。カナルを離れるイオン全体は０、１＋、２＋、３＋
……の荷電状態に分散する。Wittkower及びBetzによる
前記文献の試験によれば、ヘリウムが高速中性体をスト
リップし正極に戻すに最も適合したガスであることが示
されている。ヘリウムガス中を１５０ｋｅＶのオーダの
エネルギで通過する高速ボロン原子について、平衡フラ
クションは１＋＝６６％、２＋＝２３％である。リンに
ついては、１＋＝４０％、２＋＝５０％である。両者の
１＋以上の生成は、ストリッピングカナルを平衡ガス厚
以下で稼働することにより、若干増大することが期待さ
れる。
【００３７】前記式１に戻り、最終イオンエネルギはス
トリッパを離れるときのイオンの荷電状態に直接依存す
ることがわかる。明らかに、エネルギの純粋さのために
は、只１つの荷電状態が加速されるべきである。加え
て、ストリッパを離れるどのような中性粒子も高電圧タ
ーミナル内で遮られるべきであり、残りのバキューム内
における荷電変換がバックグランド粒子(background pa
rticles)を導入可能な加速チューブを通過させるべきで
はない。
トリッパを離れるときのイオンの荷電状態に直接依存す
ることがわかる。明らかに、エネルギの純粋さのために
は、只１つの荷電状態が加速されるべきである。加え
て、ストリッパを離れるどのような中性粒子も高電圧タ
ーミナル内で遮られるべきであり、残りのバキューム内
における荷電変換がバックグランド粒子(background pa
rticles)を導入可能な加速チューブを通過させるべきで
はない。
【００３８】基本的に、望まない荷電状態及び中性体の
除去は直接的である。ストリッパにおける正極への変換
後直ちに全てのイオンは〜１５０ｋｅＶのエネルギを有
する。従って電気的剛性、エネルギ／荷電（Ｅ／ｑ）は
荷電毎に実質的に異なり、小さな直接的な静電偏向が望
ましくない荷電状態の除去に用いることが可能である。
当業者はこのような荷電状態の選択を行う数多くの方法
があることを認めるであろう。図６に好適な実施例を示
す。単純なオフセットが所望の荷電状態を選択し、他の
荷電状態と中性体を除去する。全ての要素の電圧は理想
的であり、荷電状態選択即ちエネルギ選択を許すために
グランドから制御可能な単一の電源により要素を駆動す
ることを可能にする。
除去は直接的である。ストリッパにおける正極への変換
後直ちに全てのイオンは〜１５０ｋｅＶのエネルギを有
する。従って電気的剛性、エネルギ／荷電（Ｅ／ｑ）は
荷電毎に実質的に異なり、小さな直接的な静電偏向が望
ましくない荷電状態の除去に用いることが可能である。
当業者はこのような荷電状態の選択を行う数多くの方法
があることを認めるであろう。図６に好適な実施例を示
す。単純なオフセットが所望の荷電状態を選択し、他の
荷電状態と中性体を除去する。全ての要素の電圧は理想
的であり、荷電状態選択即ちエネルギ選択を許すために
グランドから制御可能な単一の電源により要素を駆動す
ることを可能にする。
【００３９】図７では、かわりに全ての正イオンは正加
速チューブにより受けられ、グランド電位まで加速され
る。好適な実施例では９０度の角度で所望のイオンを偏
向する曲げマグネット２８はエネルギ選択を供給する。
速チューブにより受けられ、グランド電位まで加速され
る。好適な実施例では９０度の角度で所望のイオンを偏
向する曲げマグネット２８はエネルギ選択を供給する。
【００４０】単一ウエハ工程が望まれる場合には、ラス
タリングが先に説明したハイブリッドスキャンニングの
要求を満たすために重要である。これを実現するための
改良が図５に示されている。図１３はこの静電偏向器２
３がどのように加速器の高電圧ターミナル内でコンパク
トに達成できたかを示している。実質的に３角形状を有
するコンピュータ駆動電圧波形と共に与えられる静電偏
向はグランドにおいてイオンを偏向して単一のリボンビ
ームを生成する。この工程で顕著なことはターミナルと
ウエハの距離が十分であることである。従って、２００
ｍｍのウエハをスキャンするためにイオンビームに小さ
な角度を導入すれば良い。
タリングが先に説明したハイブリッドスキャンニングの
要求を満たすために重要である。これを実現するための
改良が図５に示されている。図１３はこの静電偏向器２
３がどのように加速器の高電圧ターミナル内でコンパク
トに達成できたかを示している。実質的に３角形状を有
するコンピュータ駆動電圧波形と共に与えられる静電偏
向はグランドにおいてイオンを偏向して単一のリボンビ
ームを生成する。この工程で顕著なことはターミナルと
ウエハの距離が十分であることである。従って、２００
ｍｍのウエハをスキャンするためにイオンビームに小さ
な角度を導入すれば良い。
【００４１】図１３からイオンはスロット入口に沿って
加速チューブ３０へと偏向されるのがわかる。この加速
チューブ３０内で、イオンはグランド電位まで戻り、こ
こに前記式１で与えられたエネルギと共に、またスキャ
ンニングから数度の広がり角度をもって達する。この角
度の広がりは掃引から掃引へ線形であり、適正な磁場の
ウエッジをグランドにおいて通るイオンの通路により小
角度の磁気偏向を用いほぼゼロに減少することが可能で
ある。
加速チューブ３０へと偏向されるのがわかる。この加速
チューブ３０内で、イオンはグランド電位まで戻り、こ
こに前記式１で与えられたエネルギと共に、またスキャ
ンニングから数度の広がり角度をもって達する。この角
度の広がりは掃引から掃引へ線形であり、適正な磁場の
ウエッジをグランドにおいて通るイオンの通路により小
角度の磁気偏向を用いほぼゼロに減少することが可能で
ある。
【００４２】図５に示す好適な実施例において、単一ウ
エハビーム伝達システムにおける最終エレメントは小角
度静電偏向器２６である。この偏向器２６は、その前の
磁気偏向２４と直交する平面内において、荷電粒子偏向
を導入する。適正なバッフルは残部ガス内での荷電変換
により引き起こされた中性成分を除去する。
エハビーム伝達システムにおける最終エレメントは小角
度静電偏向器２６である。この偏向器２６は、その前の
磁気偏向２４と直交する平面内において、荷電粒子偏向
を導入する。適正なバッフルは残部ガス内での荷電変換
により引き起こされた中性成分を除去する。
【図１】半導体装置産業において利用されてきた第１の
加速器技術を概略的に示すもので、ＭｅＶエネルギを電
荷粒子に与えるためのものである。
加速器技術を概略的に示すもので、ＭｅＶエネルギを電
荷粒子に与えるためのものである。
【図２】半導体装置産業において利用されてきた第２の
加速器技術を概略的に示すもので、ＭｅＶエネルギを電
荷粒子に与えるためのものである。
加速器技術を概略的に示すもので、ＭｅＶエネルギを電
荷粒子に与えるためのものである。
【図３】半導体装置産業において利用されてきた第３の
加速器技術を概略的に示すもので、ＭｅＶエネルギを電
荷粒子に与えるためのものである。
加速器技術を概略的に示すもので、ＭｅＶエネルギを電
荷粒子に与えるためのものである。
【図４】本発明の一実施形態を示すブロック図であり、
中性ビームＭｅＶインプランタの分離ステージを示す。
中性ビームＭｅＶインプランタの分離ステージを示す。
【図５】本発明の好適な一実施形態を示す。
【図６】本発明の好適な他の一実施形態を示す
【図７】本発明の好適な更に他の一実施形態を示す
【図８】分析と集束の配置の一例の概略を示す。
【図９】図８の光学的な等価物を示す。
【図１０】分析と集束の配置の他の一例の概略を示す。
【図１１】電子フォーカスレンズの概略図を示す。
【図１２】ターミナルチャージステートセパレータを示
す。
す。
【図１３】ハイブリッドスキャンニングラスタ装置を示
す。
す。
１：軸対称イオンソース、２：質量分析、３：加速、
４：集束、５：ターミナル、６：加速フィールド、７：
セル、８：第２のガス又は蒸気セル、９：静電偏向器、
１０：コンパクト偏向器、１１：正イオン加速チュー
ブ、１４：軸対称ソース、１５：磁気アナライザ、１
６：開口、１８：均一磁気フィールド、１９：ストリッ
ピングカナル、２０：荷電中性器、２１：電磁気偏向
器、２２：チューブ、２３：静電偏向器、２４：ウエッ
ジ形マグネット、２５：静電加速集束レンズ、２６：偏
向器、２７：ウエハホルダ、２８：マグネット、２９：
レンズ、３０：加速チューブ。
４：集束、５：ターミナル、６：加速フィールド、７：
セル、８：第２のガス又は蒸気セル、９：静電偏向器、
１０：コンパクト偏向器、１１：正イオン加速チュー
ブ、１４：軸対称ソース、１５：磁気アナライザ、１
６：開口、１８：均一磁気フィールド、１９：ストリッ
ピングカナル、２０：荷電中性器、２１：電磁気偏向
器、２２：チューブ、２３：静電偏向器、２４：ウエッ
ジ形マグネット、２５：静電加速集束レンズ、２６：偏
向器、２７：ウエハホルダ、２８：マグネット、２９：
レンズ、３０：加速チューブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 5/06 Ｈ０１Ｌ 21/265 ６０３Ｂ (71)出願人 597101454 360 Ｎｏｒｔｈ Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｒｏ ａｄ Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ， Ｍａｓｓａ ｃｈｕｓｅｔｔｓ 02173 Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (20)
- 【請求項１】 半導体又はフラットパネルディスプレイ
の表面近傍に対して特定のエネルギを有する所望の原子
をインプラントするための装置であって、下記要素の組
み合わせを有する装置。 前記所望の原子のイオン化に適用され、所望原子の第１
の正イオンビームを形成するソース；グランド電位と傾
斜フィルドチューブの軸に沿って上昇した正電位に維持
されたターミナル領域との間を、中性粒子を伝達するた
めに適用された高電圧傾斜フィールドチューブ；前記正
イオンを、前記上昇正イオンターミナルに位置する前記
加速軸に沿ったポイントにおいて、横方向小サイズに集
束するために適用されるフォーカスレンズ；前記集束さ
れた正イオンに電子を与えて中性原子を形成する中性化
器；前記中性粒子が通るように向けられ、該中性粒子か
ら電子が除去され、第２の正イオンビームが形成され
る、前記上昇正イオンターミナルにおけるストリッパ；
前記第２の正イオンビームをグランド電位まで前記第２
の加速チューブ軸に沿って加速するために適用される高
電圧加速チューブ；特定されたエネルギを実質的に有さ
ない第２の正イオンビームを有する全ての正イオンを拒
絶するように、前記第２正イオンビームを分析する手
段、 エネルギにより、前記により拒絶されず、半導体又はフ
ラットパネルディスプレイの表面に向けられることが可
能な、第２の正イオンビームを有する正イオンが分析さ
れる手段。 - 【請求項２】 前記イオンソースが下記要素を含む請求
項１に記載の装置。 第１の開口；前記正イオンビームを有し、これらを既知
のエネルギのイオンの前記所望の種類の正イオンのみを
前記第１の開口を通過するように向ける、前記正イオン
を偏向するための電磁気分析器。 - 【請求項３】 電磁気分析器が非均一のマグネットであ
る、 請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記高電圧傾斜フィールドチューブ内の
電界が前記チューブの軸に平行ではない、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記中性化器がウィンドウレスガスセル
を有する、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 前記中性化器が、凝縮可能な蒸気を封入
したウィンドウレスガスセルを有する、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 前記凝縮可能な蒸気がマグネシウム蒸気
を含む、 請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記中性化器が蒸気ジェットを含む、 請求項１に記載の装置。
- 【請求項９】 前記集束レンズが加速静電レンズを含
む、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記集束レンズが４極レンズを含む、 請求項１に記載の装置。
- 【請求項１１】 前記集束レンズが適正な磁気偏向フィ
ールドを有する、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記集束レンズが静電及び磁気レンズ
の組み合わせである、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項１３】 上昇電位において前記中性粒子が向け
られる前記ストリッパが非凝縮可能なガスを封入したウ
インドレスセルを含む、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項１４】 上昇電位において前記中性粒子が向け
られる前記ストリッパが凝縮可能なガスを封入したウイ
ンドレスセルを含む、 請求項１に記載の装置。 - 【請求項１５】 それにより前記第２の正イオンビーム
が荷電状態について分析される処の手段が、次の要素を
含む請求項１に記載の装置。 第２の開口；特定の電荷状態を有する正イオンのみが前
記第２の開口を通るように前記正イオンビームを偏向す
るために用いられるアナライザ。 - 【請求項１６】 前記アナライザが磁気フィールド偏向
を含む、 請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記アナライザが静電フィールド偏向
を含む、 請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１８】 それにより前記第２の正イオンビーム
が半導体又はフラットパネルの表面に向けられる処の手
段が、静電スキャンニングにより達成される、 請求項１の装置。 - 【請求項１９】 スキャンニングに必要な静電フィール
ド偏向が上昇正電圧に維持された領域内に位置する、 請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】半導体又はフラットパネルディスプレイ
の表面近傍領域に対して特定のエネルギを有する所望の
原子をインプラントする方法であって、下記ステップを
含む。 ターミナル領域を上昇正電位に維持し；前記所望の原子
をイオン化し、所望イオンの第１の正ビームを形成す
る；前記正イオンを集束し、前記ターミナル領域内のポ
イントにおいて小さな横サイズとする；前記集束された
正イオンを中性化し、中性原子を形成する；前記中性原
子を前記ターミナル領域に伝達する；前記中性原子から
電子を除去し、第２の正イオンビームを形成する；前記
第２の正イオンビームをグランド電位に加速する；前記
正イオンビームを解析し、実質的に特定のエネルギを有
さない正イオンを拒絶する；これら拒絶されなかった正
イオンを前記表面近傍領域に向ける。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/675,567 US5693939A (en) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | MeV neutral beam ion implanter |
| US08/675567 | 1996-07-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10106475A true JPH10106475A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=24711054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9190477A Pending JPH10106475A (ja) | 1996-07-03 | 1997-07-01 | ＭｅＶ中性ビームイオン注入装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5693939A (ja) |
| JP (1) | JPH10106475A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007531968A (ja) * | 2004-04-01 | 2007-11-08 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | イオン注入システムにおいて引き出されたイオンビームの選択的プレディスパージョンのための方法及び装置 |
| JP2022545059A (ja) * | 2019-08-19 | 2022-10-25 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Ｒｆベース注入器におけるエネルギーおよびビーム電流を向上させる方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3448731B2 (ja) | 1998-06-19 | 2003-09-22 | 住友イートンノバ株式会社 | イオン注入装置 |
| US6541780B1 (en) * | 1998-07-28 | 2003-04-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Particle beam current monitoring technique |
| US6414327B1 (en) | 1998-09-14 | 2002-07-02 | Newton Scientific, Inc. | Method and apparatus for ion beam generation |
| US6441382B1 (en) | 1999-05-21 | 2002-08-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Deceleration electrode configuration for ultra-low energy ion implanter |
| US6291828B1 (en) | 1999-12-21 | 2001-09-18 | Axchlisrtechnologies, Inc. | Glass-like insulator for electrically isolating electrodes from ion implanter housing |
| US6525326B1 (en) * | 2000-09-01 | 2003-02-25 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method for removing particles entrained in an ion beam |
| US20020125446A1 (en) * | 2001-02-20 | 2002-09-12 | Vanderpot John W. | Substrate positioning system |
| US7530466B2 (en) * | 2002-01-08 | 2009-05-12 | Omnitek Partners Llc | Temperature sensitive valve having shape memory actuator |
| US6777696B1 (en) * | 2003-02-21 | 2004-08-17 | Axcelis Technologies, Inc. | Deflecting acceleration/deceleration gap |
| US6881966B2 (en) * | 2003-05-15 | 2005-04-19 | Axcelis Technologies, Inc. | Hybrid magnetic/electrostatic deflector for ion implantation systems |
| US20050061997A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-03-24 | Benveniste Victor M. | Ion beam slit extraction with mass separation |
| US7394079B2 (en) * | 2006-01-27 | 2008-07-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Architecture for ribbon ion beam ion implanter system |
| US7888630B2 (en) * | 2006-04-06 | 2011-02-15 | Wong Alfred Y | Reduced size high frequency quadrupole accelerator for producing a neutralized ion beam of high energy |
| US7544958B2 (en) * | 2007-03-23 | 2009-06-09 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Contamination reduction during ion implantation |
| US20110186748A1 (en) * | 2008-08-15 | 2011-08-04 | John Ruffell | Systems And Methods For Scanning A Beam Of Charged Particles |
| TWI452595B (zh) * | 2010-10-22 | 2014-09-11 | Advanced Ion Beam Tech Inc | 用於加速或減速離子束之電極組、離子植入系統及減速點狀或帶狀離子束之方法 |
| US8461524B2 (en) * | 2011-03-28 | 2013-06-11 | Thermo Finnigan Llc | Ion guide with improved gas dynamics and combined noise reduction device |
| WO2013116595A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Seagate Technology Llc | Methods of forming layers |
| JP6408490B2 (ja) * | 2013-02-04 | 2018-10-17 | エクソジェネシス コーポレーション | 中性ビームを配向するための方法および装置 |
| US12127325B2 (en) * | 2020-04-09 | 2024-10-22 | Tae Technologies, Inc. | Systems, devices, and methods for secondary particle suppression from a charge exchange device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4434131A (en) * | 1981-04-13 | 1984-02-28 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Neutral beamline with improved ion energy recovery |
| US5300891A (en) * | 1992-05-01 | 1994-04-05 | Genus, Inc. | Ion accelerator |
| US5352899A (en) * | 1992-08-18 | 1994-10-04 | Ruxam, Inc. | Method and apparatus for fabricating a device/circuit pattern by a converging atomic beam |
-
1996
- 1996-07-03 US US08/675,567 patent/US5693939A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-21 US US08/804,249 patent/US5719403A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-01 JP JP9190477A patent/JPH10106475A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007531968A (ja) * | 2004-04-01 | 2007-11-08 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | イオン注入システムにおいて引き出されたイオンビームの選択的プレディスパージョンのための方法及び装置 |
| JP2022545059A (ja) * | 2019-08-19 | 2022-10-25 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Ｒｆベース注入器におけるエネルギーおよびビーム電流を向上させる方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5719403A (en) | 1998-02-17 |
| US5693939A (en) | 1997-12-02 |
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