JP2785297B2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビームをＸ方向およびそれと直交
するＹ方向にそれぞれ平行走査するいわゆる平行走査方
式のイオン注入装置に関する。

〔従来の技術〕

イオンビームをＸ方向およびＹ方向に角度を持って走
査する通常のイオン注入装置では、ターゲット面内の位
置によって注入角度が異なるという問題があり、これを
解決するためにいわゆる平行走査方式のイオン注入装置
が開発されている。

そのようなものの従来例を第３図に示す。

即ちこの装置では、イオン源２から引き出され、分析
電磁石６によって質量分析および加速管８によって加速
が行われたスポット状のイオンビーム４は、互いに逆位
相の走査電圧（三角波電圧）が印加される２組のＸ走査
電極10および12の協働によってＸ方向（例えば水平方
向。以下同じ）に静電的に平行走査され、かつ互いに逆
位相の走査電圧（三角波電圧）が印加される２組のＹ走
査電極14および16の協働によってＹ方向（例えば垂直方
向。以下同じ）に静電的に平行走査される。

そして、このようにしてX,Y両方向に平行走査された
イオンビーム４がターゲット（例えばウェーハ）18の全
面に照射され、それによってターゲット18の全面に亘り
一定角度でイオン注入が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのようなイオン注入装置においては、通常
のイオン注入装置の２倍の、即ち４組の走査電極10、1
2、14、16を設けなければならないため、ビームライン
長が長くなり、ひいては装置が長大化するという問題が
ある。

ちなみに、イオン注入装置が長大化すると、例えば半
導体製造装置ではイオン注入装置が一番大型であるた
め、それを収納するクリーンルームや建屋までもが大型
化する。

そこでこの発明は、このような平行走査方式のイオン
注入装置のビームライン長を短くすることを主たる目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置
は、要約すれば、イオンビームをＹ方向に平行走査する
Ｙ走査手段の下流側に加速手段を設け、更にその下流側
にイオンビームＸ方向に平行走査するＸ走査手段を設け
たことを特徴とする。

〔作用〕

上記構成によれば、イオンビームのＹ方向の平行走査
が、加速手段の上流側の低エネルギー側で行われるた
め、所定の走査幅を得る場合、イオンビームのエネルギ
ーが低いぶん、Ｙ走査手段を構成する２組のＹ走査電極
の長さが短くて済む。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す平面図であり、第２図は第１図のＹ走査電極および
加速管回りを部分的に示す斜視図である。以下において
は従来例との相違点を主に説明する。

この実施例においては、前述したような分析電磁石６
の下流側にＹ走査手段を設けている。

このＹ走査手段は、Ｙ走査電源27と、それから互いに
逆位相の走査電圧（三角波電圧）が印加される２組の、
互いにビーム進行方向に対して上流側および下流側に位
置するＹ走査電極24および26を有しており、これらの協
働によって、Ｙ走査電極26から出射するイオンビーム４
をＹ方向に平行走査するようにしている。

そしてこのようなＹ走査手段の下流側に、それによっ
て平行走査されて帯状となったイオンビーム４を加速す
る加速手段として加速管28を設けている。

この加速管28は、主に第２図を参照して、Ｙ方向に細
長いスロット28bをそれぞれ有する電極28aを所要枚数有
しており、各電極28a間に図示しない加速電源から直流
電圧が印加され、それによってイオンビーム４を静電的
に所要のエネルギーまで加速することができる。ちなみ
に、このような帯状のイオンビーム４は、従来のスポッ
ト状のイオンビーム４の場合と同様、比較的容易に均一
な加速が可能である。

更に、このような加速管28の下流側にＸ走査手段を設
けている。

このＸ走査手段は、Ｘ走査電源23と、それから互いに
逆位相の走査電圧（三角波電圧）が印加される２組の、
互いにビーム進行方向に対して上流側および下流側に位
置するＸ走査電極20および22を有しており、これらの協
働によって、Ｘ走査電極22から出射するイオンビーム４
をＸ方向に平行走査するようにしている。

そして、上記のようにしてX,Y両方向に平行走査され
たイオンビーム４を、ホルダ30に保持されたターゲット
18の全面に照射するようにしている。従って、ターゲッ
ト18の全面に亘り一定角度でイオン注入が行われる。32
は、ホルダ30を例えば矢印Ｒのように回転させる機能を
有するホルダ駆動装置である。

上記のような構成によれば、イオンビーム４のＹ方向
の平行走査が、従来例のように加速管８による加速後と
違って、加速管28の上流側の低エネルギー側で行われる
ため、所定の走査幅（換言すれば偏向角）を得る場合、
イオンビーム４のエネルギーが低いぶん、Ｙ走査電極24
および26の長さを従来のＹ走査電極14および16に比べて
短くすることができる。

これは、一般的に走査電極における偏向角θは、走査
電極長をｌ、電極間隔をｄ、走査電圧をＶ、イオンビー
ムのエネルギーをＥをとした場合、 θ＝tan^-1（lV/2dE） で表されることからも分る。

その結果、第３図の従来例に比べてビームライン長を
短くすることができ、ひいては当該イオン注入装置の長
大化を防ぐことができる。その結果、当該イオン注入装
置を収納するクリーンルームや建屋も小型化することが
できる。

尚、このイオン注入装置は、機械的（メカニカル）な
走査を用いておらず、イオンビーム４をX,Y両方向に静
電的に走査するものであるため、ターゲット18上におけ
るイオンビーム４の移動は高速であり、従ってターゲッ
ト18の過大な温度上昇をもたらすことはない。

また、この実施例のように、イオン注入中にホルダ30
と共にターゲット18を回転させるようにしても良く、そ
のようにすれば、ターゲット18の面内における注入均一
性の向上を図ることができる。

また、この明細書においてＸ方向およびＹ方向は、直
交する２方向を表すだけであり、従って例えば、Ｘ方向
を水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれら
から傾いた方向と見ても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームのＹ方
向の平行走査を、加速手段の上流側の低エネルギー側で
行うようにしたので、イオンビームのエネルギーが低い
ぶん、Ｙ走査手段を構成する２組のＹ走査電極の長さが
短くて済むようになる。その結果、従来例に比べてビー
ムライン長を短くすることができ、ひいては当該イオン
注入装置の長大化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す平面図である。第２図は、第１図のＹ走査電極およ
び加速管回りを部分的に示す斜視図である。第３図は、
従来の平行走査方式のイオン注入装置の一例を示す平面
図である。 ４……イオンビーム、18……ターゲット、20,22……Ｘ
走査電極、23……Ｘ走査電源、24,26……Ｙ走査電極、2
7……Ｙ走査電源、28……加速管。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビームをＹ方向に静電的に走査する
   ２組の互いにビーム進行方向に対して上流側および下流
   側に位置するＹ走査電極を有し、下流側の組のＹ走査電
   極から出射するイオンビームをＹ方向に平行走査するＹ
   走査手段と、このＹ走査手段によって平行走査されたイ
   オンビームを加速する加速手段と、この加速手段によっ
   て加速されたイオンビームをＹ方向と直交するＸ方向に
   静電的に走査する２組の互いにビーム進行方向に対して
   上流側および下流側に位置するＸ走査電極を有し、下流
   側の組のＸ走査電極から出射するイオンビームをＸ方向
   に平行走査するＸ走査手段とを供えることを特徴とする
   イオン注入装置。