JP2000285846A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム通路の内壁を保護する保護板からの金
属汚染を低減することができるイオン注入装置を提供す
ること。 【解決手段】 保護板２７の表面に対して実質的に垂直
方向に延び且つ不要なイオンビーム１１Ｂが衝突する垂
直壁面３０を有する突出壁部２８を、ビーム通路２６の
延在方向に沿って保護板２７の表面に連続して形成す
る。これにより、不要なイオンビーム１１Ｂが突出壁部
２８の垂直壁面３０に衝突したとき、これに伴って発生
する壁面の構成粒子などの不純物３２が、選択したイオ
ンビーム１１Ａの軌道に向かって飛来することなく保護
板２７の表面に堆積する。よって、当該保護板２７から
の金属汚染を従来よりも大幅に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置に関
し、更に詳しくは、イオン注入装置の構成材料からの不
純物混入の低減を図ったイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加速されたイオンを照射して
半導体基板などの被注入物の物性を制御する装置とし
て、イオン注入装置が用いられている。これは例えば図
５に示すように、イオン源１と、イオン源１から引き出
したイオンから所望のイオンのみから成るイオンビーム
に質量分析する質量分析器２と、イオンビームを必要な
エネルギに達するまで加速する加速器３と、必要なイオ
ン価数を選択し被注入物に向けてイオンビームを照射す
る四重極レンズ４及び１０°マグネット部５から成る偏
向器６と、被注入物が収容される注入室７とから構成さ
れる。イオンビームは、イオン源１から１０°マグネッ
ト部５に至って形成されるビーム通路を通って注入室７
内の被注入物に照射される。

【０００３】イオン源１から引き出されたイオンビーム
は、注入室７内の被注入物に向かう途上で例えば質量分
析器２や偏向器６において、必要なイオンビームと不要
なイオンビームとに選別される。これは、イオンビーム
の進行方向に対して垂直方向に質量分離用マグネットか
らの磁場をかけて必要な同一質量のイオンのみビーム通
路に添った一定の方向に導く。このとき、不要なイオン
ビームは上記ビーム通路の内壁面と衝突する。

【０００４】そこで従来では、不要なイオンビームとの
衝突によるビーム通路内壁面の損傷と、イオンビームの
衝突に伴って発生するビーム通路内壁の構成粒子が被注
入物に混入する金属汚染を防止するために、この内壁面
を覆うようにモリブデン等の高硬度金属材料からなる保
護板（又はライナー）を配置したものがある。この保護
板には、表面形状が平坦なものや、図６に示すような断
面山型の突出壁部９を連続して形成したものがある。

【０００５】しかしながら、いずれの構成でも確かにビ
ーム通路の内壁面を不要なイオンビームとの衝突から保
護することができるのであるが、上述した金属汚染の問
題は解決されていない。すなわち、図６に示した断面二
等辺三角形状の突出壁部９を備えた保護板８では、不要
なイオンビーム１１Ｂが突出壁部９の斜面９ａに衝突し
た際に斜面９ａがスパッタされ、その構成粒子が不純物
（コンタミネーション粒子）１０として選択したイオン
ビーム１１Ａのビーム軌道に向かって飛来し、これが原
因で被注入物への金属汚染をもたらす。また、平坦な表
面構造を有する保護板にも上述と同様な問題があるとと
もに、不要なイオンビームの一部が保護板表面で反射し
て被注入物側に向かい、不要なイオンが被注入物に混入
するという問題もある。

【０００６】このように、ビーム通路の内壁保護と金属
汚染防止に使用している保護板からの金属汚染が非常に
問題となっており、特に、ＣＣＤ（Charge Coupled Dev
ice)におけるイオン注入工程は、金属汚染に非常に敏感
であるので、このような金属汚染を低減することが不可
欠である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ、ビーム通路の内壁を保護する保護板から
の被注入物の金属汚染を低減することができるイオン注
入装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
あたり、本発明は、保護板の表面に対して実質的に垂直
方向に延び且つ不要なイオンビームが衝突する垂直壁面
を有する突出壁部を、ビーム通路の延在方向に沿って保
護板の表面に連続して形成している。

【０００９】この構成により、不要なイオンビームが突
出壁部の垂直壁面に衝突したとき、これに伴って発生す
る壁面の構成粒子が、選択したイオンビームの軌道に向
かって飛来することなく保護板の表面に堆積する。これ
により、当該保護板からの金属汚染を従来よりも大幅に
低減することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１１】図１は、本発明の実施の形態を示してい
る。イオン注入装置は全体として３３で示され、イオン
源１２、引き出し電極１３、チャージ変換部１４、質量
分析器１５、加速管１８および１０°マグネット部１９
を含むビーム通路が形成されている。

【００１２】イオン源１２にて発生したイオンは、引き
出し電極１３により引き出され、チャージ変換部１４に
て引き出されたプラスイオンをマイナスイオンに変換し
たのち、所望のイオンのみからなるイオンビームに選別
（質量分析）する質量分析器１５を経て、加速管１８に
導入される。加速管１８の入口にはチューブレンズ２３
が備えられ、加速管１８に入る前にビーム形状が調整さ
れる。加速管の内部には電子ストリッパ２４が備えら
れ、ここに至ったマイナスイオンはプラスイオンに変換
される。この加速管１８で必要なエネルギに達するまで
加速されたイオンのうち、加速管１８の出口に備えられ
た四重極レンズ２５および１０°マグネット部１９によ
り構成される偏向器にて必要なイオン価数からなるイオ
ンビームが選択され、注入室内で半導体ウェーハなどの
被注入物を保持するウェーハディスク２２に向けて照射
される。ウェーハディスク２２は、矢印で示すように往
復、回転運動を行い、ウェーハディスク２２の周縁部に
複数配置された被注入物の全面にわたりイオンビームが
照射されるように構成される。

【００１３】四重極レンズ２５は、イオンビームの進行
方向と平行に配置された４枚の電極に直流電圧と高周波
電圧を重畳した電圧を印加し、特定の質量電荷比をもつ
イオンのみを通過させるものである。また、１０°マグ
ネット部１９は、イオンビームの進行方向に対し垂直に
磁場をかけて所望のイオンビームのみを１０°偏向させ
るものである。

【００１４】質量分析器１５と加速管１８との間、及
び、１０°マグネット部１９とウェーハディスク２２と
の間において、ビーム分析アパチャ１６、２０とファラ
デーカップ１７、２１とがそれぞれビーム通路に挿入可
能となっており、所定のイオンビームが通過しているか
否かを検出可能としている。

【００１５】図２は１０°マグネット部１９に対応する
ビーム通路２６の出口端部にファラデーカップ２１が取
り付けられている状態を示している。ファラデーカップ
２１は２１Ａ及び２１Ｂの２部材から構成され、選択し
た所望のイオンビーム１１Ａがカップ２１の底部に相当
する箇所に形成されたビーム分析アパチャ２０を通過で
きるように、２１Ａ及び２１Ｂの両部材の距離を調整し
たのち、固定部材２１Ｃで固定される。

【００１６】さて、図２において実線で示すように、１
０°マグネット部１９で選択された所望のイオンのみか
ら成るイオンビーム１１Ａは、そのビーム通路２６を通
ってファラデーカップ２１の底部に形成されるビーム分
析アパチャ２０を通過する。他方、不要なイオン価数か
らなるイオンビーム１１Ｂは偏向されずにビーム通路２
６の内壁面に向かって進み、不要なイオンビーム１１Ｂ
が衝突するビーム通路２６の内壁面を覆うように配置さ
れたモリブデン等の高硬度材料からなる保護板２７の表
面に衝突する。

【００１７】このとき、図３に示すように、不要なイオ
ンビーム１１Ｂは、ビーム通路２６の延在方向に沿って
保護板２７の表面に連続して形成された突出壁部２８の
垂直壁部３０に衝突する。この垂直壁部３０は保護板２
７の表面に対して実質的に垂直方向に延びているため、
この垂直壁部３０に対して斜め上方から照射されるイオ
ンビームによってスパッタされる垂直壁部３０の構成粒
子および衝突したイオンからなる不純物３２は、保護板
２７の表面に向かって飛散したのち、保護板２７の表面
に堆積する。

【００１８】したがって、本実施の形態によれば、不要
なイオンビームとの衝突により発生する不純物３２が、
選択したイオンビーム１１Ａの軌道に向かって飛散する
のを抑制できるので、当該不純物３２の被注入物側への
移動が抑制され、被注入物の金属汚染を従来よりも大幅
に低減することができる。

【００１９】また、本実施の形態では、保護板２７表面
に形成した突出壁部２８の垂直壁面３０とは反対側の面
すなわち不要なイオンビーム１１Ｂが衝突しない面を、
対向する相隣接した他の突出壁部２８の垂直壁面３０の
底部に向かって傾斜する、図示するような曲面または直
線状の傾斜面３１とすることによって、突出壁部２８の
頂部に不要なイオンビーム１１Ｂが衝突し得るような平
坦な面を形成しないようにするとともに、突出壁部２８
の間隔を小さくすることができる。

【００２０】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２１】例えば以上の実施の形態では、保護板２７
の表面に形成した突出壁部２８を図３に示すような断面
形状としたが、これに代えて、図４に示すような形状と
してもよい。すなわち、保護板２７’の表面に対して実
質的に垂直方向に延び且つ不要なイオンビーム１１Ｂと
衝突する垂直壁面３０を有する、断面長方形状のひれ状
の突出壁部２９としてもよい。

【００２２】また、以上の実施の形態では、偏向器とし
ての１０°マグネット部１９内に本発明に係る保護板２
７を配置したが、四重極レンズ２５の部位にも保護板２
７を配置してもよい、又、さらに質量分析器１５内にも
同様な保護板２７を配置するようにすれば金属汚染防止
効果を向上させることができる。なお、質量分析器１５
にのみ保護板２７を配置する構成も可能であるが、被注
入物に最も近い偏向器１９内に当該保護板２７を配置す
る構成の方が好ましい。

【００２３】さらに、以上の実施の形態では、必要なイ
オン価数のイオンビームを選択する１０°マグネット部
１９を偏向器として説明したが、照射されるイオンビー
ムをＸ、Ｙ及びＺ方向にスキャンして被注入物全面にイ
オンを注入するタイプの偏向器にも、勿論、本発明は適
用可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のイオン注入
装置によれば、ビーム通路の内壁を保護する保護板から
の被注入物の金属汚染を従来よりも大幅に低減すること
ができる。

【００２５】また、請求項の構成により、突出壁部の頂
部に不要なイオンビームが衝突し得るような平坦な面を
形成しないようにするとともに、突出壁部の間隔を小さ
くして垂直壁面を高密度に形成することができる。

【００２６】さらに、質量分析器や偏向器等の、イオン
ビームの軌道が偏向される部位のビーム通路内壁に本発
明に係る保護板を配置することによって、被注入物の金
属汚染をより一層、低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるイオン注入装置の概
略構成図である。

【図２】図１における要部の拡大断面図である。

【図３】本発明に係る保護板の拡大図である。

【図４】図３の構成の変形例を示す断面図である。

【図５】一般的なイオン注入装置の概略構成図である。

【図６】従来のイオン注入装置における保護板の表面形
状を示す断面図である。

【符号の説明】

１１Ａ…選択したイオンビーム、１１Ｂ…不要なイオン
ビーム、１２…イオン源、１５…質量分析器、１８…加
速管、１９…１０°マグネット部、２２…ウェーハディ
スク、２６…ビーム通路、２７…保護板、２８、２９…
突出壁部、３０…垂直壁面、３１…傾斜面、３２…不純
物、３３…イオン注入装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも所望のイオンのみから成るイ
   オンビームに質量分析する質量分析器、前記イオンビー
   ムを必要なエネルギにまで加速する加速器および前記イ
   オンビームを被注入物の方向に偏向する偏向器を含むビ
   ーム通路と、前記ビーム通路の所定箇所の内壁面を覆う
   ように設置され不要なイオンビームとの衝突から前記内
   壁面を保護する保護板とを備えたイオン注入装置におい
   て、 前記保護板の表面に対して実質的に垂直方向に延び且つ
   前記不要なイオンビームが衝突する垂直壁面を有する突
   出壁部を、 前記ビーム通路の延在方向に沿って前記保護板の表面に
   連続して形成したことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記突出壁部の前記不要なイオンビーム
   が衝突しない面は、前記垂直壁面の頂部から、対向する
   相隣接した他の前記突出壁部の垂直壁面の底部に向かっ
   て傾斜する曲面または直線状の傾斜面とされることを特
   徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 前記保護板は、前記質量分析器の内部、
   及び／又は、前記偏向器の内部に設けられることを特徴
   とする請求項１又は請求項２に記載のイオン注入装置。