JP3379128B2 - Ion implanter - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、イオンビームを静電
的に走査する方式のイオン注入装置に関し、より具体的
には、静電走査に伴うビームサイズの変化を小さくする
手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図４
に示す。このイオン注入装置は、いわゆるパラレルスキ
ャンかつハイブリッドスキャン方式のものであり、図示
しないイオン源から引き出され、かつ必要に応じて質量
分析、加速等の行われたスポット状のイオンビーム２
を、走査電源１４から互いに１８０度位相の異なる走査
電圧Ｖ1 、Ｖ2 が印加される２対の走査電極４および６
の協働によって、即ち一方の走査電極４で偏向させたイ
オンビーム２を他方の走査電極６で同じ角度だけ逆方向
に偏向させることにより、Ｘ方向（例えば水平方向。以
下同じ）に静電的に平行走査して幅広のイオンビーム
（パラレルビーム）２を作るようにしている。
【０００３】走査電源１４は、この例では、概ね三角波
状の信号を発生させる信号発生器１６と、その信号の位
相を１８０度反転させるインバータ１８と、このインバ
ータ１８および信号発生器１６からの信号をそれぞれ増
幅する高電圧アンプ２０および２２とを有しており、例
えば図５に示すような互いに１８０度位相の異なる走査
電圧Ｖ1 およびＶ2 を発生させる。なお、この図５およ
び後述する図２では、図示を簡略化するために三角波形
をした走査電圧を例示しているが、実際上は三角波形と
は若干異なる波形が使用されることが多い。
【０００４】イオンビーム２は、走査電極４、６におい
て、上記両走査電圧Ｖ1 、Ｖ2 の差の電圧によって走査
される。図１、図２および図４ないし図６中の符号Ａ、
Ｂ、Ｃは、互いに対応した位置を表している。
【０００５】また、両走査電極４、６の間には、この例
では一対の偏向電極８が設けられており、これによって
イオンビーム２を前記Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向
（例えば垂直方向。以下同じ）に所定の角度（例えば７
度程度）偏向させ、直進する中性ビームを分離するよう
にしている。この偏向は、磁界によって行う場合もあ
る。
【０００６】更に、走査電極６の下流側にターゲット
（例えばウェーハ）１０を保持するホルダ１２を配置す
ると共に、それらを図示しないターゲット駆動装置によ
ってイオンビーム２の照射領域内において前記Ｙ方向に
機械的に走査し、これとイオンビーム２の前記Ｘ方向の
走査との協働によって、ターゲット１０の全面にできる
だけ均一にイオン注入を行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように走査電極
４、６によってイオンビーム２を静電的に走査すると、
例えば図６に示すように、イオンビーム２が走査電極間
の端部ＡまたはＣにある時にはビームサイズが大きく、
走査電極間の中心部Ｂにある時にはビームサイズが小さ
くなるという問題が生じる。
【０００８】これは、イオンビーム２内に含まれている
イオンと電子の移動速度の差により（イオンは電子に比
べて数千倍重く従って動きにくい）、電界のかかった部
分（時）において、イオンと電子とが分離して、イオン
ビーム２内に含まれていた電子が少なくなってイオンビ
ーム２がそれ自身の電荷により発散してビームサイズが
大きくなるからである。即ち、イオンビーム２が走査電
極４（または６）間の端部Ａ、Ｃを通る時は、大きな電
界がかかるので、イオンビーム２の発散は大きくそのビ
ームサイズは大きくなる。一方、イオンビーム２が走査
電極４（または６）間の中心部Ｂを通る時は、一対の走
査電極は共にゼロ電位にあるため（図５参照）、イオン
ビーム２内に電子とイオンが分離せず、従ってイオンビ
ーム２は発散しにくいのでそのビームサイズは小さくな
る。
【０００９】このようなイオンビーム２のビームサイズ
の変化は、イオンビーム２の電流密度が大きくなるほど
著しくなる。これは、イオンビーム２の電流密度が大き
くなるほどイオン同士の反発力が大きくなるからであ
る。
【００１０】そして、上記のようにイオンビーム２のビ
ームサイズが変化すると、イオンビーム２が走査電極間
の中心部Ｂを通る時にビーム密度が高くなって注入量が
多くなり、端部Ａ、Ｃを通る時にビーム密度が低くなっ
て注入量が少なくなるので、ターゲット１０に対する注
入均一性を悪化させるという問題が生じる。
【００１１】このような問題は、パラレルスキャンやハ
イブリッドスキャンとは関係なく、静電走査を採用する
イオン注入装置に共通して存在する。
【００１２】そこでこの発明は、静電走査に伴うイオン
ビームのビームサイズの変化を小さくして、ターゲット
に対する注入均一性を向上させることができるようにし
たイオン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【００１３】
【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、直流のオフセット電
源を設けて、一対の走査電極に印加される走査電圧に、
当該走査電圧の波高値よりも小さく、かつ互いに同じ極
性のオフセット電圧をそれぞれ加えるようにしたことを
特徴とする。
【００１４】
【作用】上記構成によれば、イオンビームが走査電極間
の端部を通る時に少なくとも一方の走査電極に電圧が印
加されているのは勿論のこと、イオンビームが走査電極
間の中心部を通る時にも両走査電極にはオフセット電圧
分の電圧が印加されることになる。
【００１５】このように、イオンビームが走査電極間の
端部を通る時も中心部を通る時も、一対の走査電極の少
なくとも一方には必ず電圧が印加されることになり、従
ってイオンビーム内から電子を分離させてイオンビーム
を発散させる作用が中心部を通る時と端部を通る時とで
ほぼ同じように起こるので、静電走査に伴うイオンビー
ムのビームサイズの変化が小さくなる。その結果、ター
ゲットに対する注入均一性が向上する。
【００１６】
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を部分的に示す図である。図４の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１７】この実施例においては、従来の走査電源１
４の構成を次のように変更した走査電源１４ａを設けて
いる。即ち、直流のオフセット電源２４と、それからの
電圧（この実施例では正の電圧であるが、負の電圧でも
良い）をインバータ１８からの出力電圧および信号発生
器１６からの出力電圧にそれぞれ加算するアナログ加算
器２６および２８を追加している。そして、このアナロ
グ加算器２６および２８からの出力電圧を高電圧アンプ
２０および２２でそれぞれ増幅して走査電圧Ｖ3 および
Ｖ4 を作り、これを走査電極４および６に印加するよう
にしている。
【００１８】この走査電圧Ｖ3 およびＶ4 の波形の一例
を図２に示す。この例では、両走査電圧Ｖ3 、Ｖ4 は、
図５で示したような三角波形の走査電圧Ｖ1 、Ｖ2 に、
互いに同じ極性かつ同じ大きさのオフセット電圧Ｖ0 を
それぞれ加えたものである。
【００１９】このオフセット電圧Ｖ0 の大きさは、例え
ば数十〜数百Ｖ程度で良い。
【００２０】このような走査電圧Ｖ3 、Ｖ4 を走査電極
４、６に印加すると、図２からも分かるように、イオン
ビーム２が走査電極４（または６）間の端部ＡまたはＣ
を通る時に、一対の走査電極の内の少なくとも一方の走
査電極に電圧が印加されているのは勿論のこと、イオン
ビーム２が走査電極４（または６）間の中心部Ｂを通る
時にも、一対の走査電極の両方の走査電極にはオフセッ
トＶ0 分の電圧が印加されることになる。
【００２１】このように、イオンビーム２が走査電極間
の端部Ａ、Ｃを通る時も中心部Ｂを通る時も、一対の走
査電極の少なくとも一方には必ず電圧が印加されること
になり、従ってイオンビーム２内から電子を分離させて
イオンビーム２を発散させる作用が中心部Ｂを通る時と
端部Ａ、Ｃを通る時とでほぼ同じように起こるので、静
電走査に伴うイオンビーム２のビームサイズの変化が小
さくなる。その結果、ターゲット１０に対する注入均一
性が向上する。
【００２２】なお、上記のように走査電圧Ｖ3 、Ｖ4 に
同じオフセット電圧Ｖ0 をそれぞれ加えても、イオンビ
ーム２は両走査電圧Ｖ3 、Ｖ4 の差によって走査される
から、イオンビーム２の走査自体については従来例と変
わらない。
【００２３】また、元の走査電圧Ｖ1 およびＶ2 にオフ
セット電圧Ｖ0 を加える回路構成は、図１の例以外のも
のも採り得る。例えば、上記オフセット電源２４および
アナログ加算器２６、２８に相当するものを高電圧アン
プ２０および２２にそれぞれ内蔵させても良いし、ある
いは図３に示す走査電源１４ｂのように、オフセット電
圧Ｖ0 をそれぞれ出力するオフセット電源３０および３
２を高電圧アンプ２０および２２にそれぞれ直列に挿入
しても良い。
【００２４】また、元の走査電圧Ｖ1 およびＶ2 に負の
オフセット電圧Ｖ0 をそれぞれ加えても良い。
【００２５】また、元の走査電圧Ｖ1 およびＶ2 にそれ
ぞれ加えるオフセット電圧は、互いに同じ大きさの方が
イオンビーム２の走査の中心がずれないので好ましい
が、異なる大きさでも良い。
【００２６】また、この発明は、上記例のようなパラレ
ルスキャン方式やハイブリッドスキャン方式のイオン注
入装置に限定されるものではなく、少なくとも一対の走
査電極を有していてイオンビームを静電的に走査するイ
オン注入装置に広く適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、イオン
ビームが走査電極間の端部を通る時も中心部を通る時
も、一対の走査電極の少なくとも一方には必ず電圧が印
加されることになり、従ってイオンビーム内から電子を
分離させてイオンビームを発散させる作用が中心部を通
る時と端部を通る時とでほぼ同じように起こるので、静
電走査に伴うイオンビームのビームサイズの変化を小さ
くすることができる。その結果、ターゲットに対する注
入均一性が向上する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus of the type which electrostatically scans an ion beam, and more specifically, a beam size accompanying electrostatic scanning. And means for reducing the change in 2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional example of this type of ion implantation apparatus.
Shown in This ion implantation apparatus is of a so-called parallel scan and hybrid scan type, and is a spot-like ion beam 2 extracted from an ion source (not shown) and subjected to mass analysis, acceleration, and the like as necessary.
Are connected to two pairs of scan electrodes 4 and 6 to which scan voltages V 1 and V 2 having phases different from each other by 180 degrees are applied from the scan power supply 14.
That is, the ion beam 2 deflected by one scanning electrode 4 is deflected by the same angle in the opposite direction by the other scanning electrode 6, thereby electrostatically acting in the X direction (for example, the horizontal direction; the same applies hereinafter). To create a wide ion beam (parallel beam) 2. In this example, a scanning power supply 14 includes a signal generator 16 for generating a signal having a substantially triangular waveform, an inverter 18 for inverting the phase of the signal by 180 degrees, and a signal from the inverter 18 and the signal generator 16. , Respectively, and generates scanning voltages V 1 and V 2 having phases different from each other by 180 degrees as shown in FIG. 5, for example. Although FIG. 5 and FIG. 2 to be described later illustrate a scan voltage having a triangular waveform for simplicity of illustration, a waveform slightly different from the triangular waveform is often used in practice. [0004] The ion beam 2 is scanned by the scanning electrodes 4 and 6 with a voltage difference between the two scanning voltages V 1 and V 2 . 1, 2 and FIGS.
B and C represent positions corresponding to each other. [0005] A pair of deflection electrodes 8 are provided between the scanning electrodes 4 and 6 in this example, so that the ion beam 2 is moved in a Y direction (for example, a vertical direction) substantially orthogonal to the X direction. Direction, the same applies hereinafter) at a predetermined angle (for example, 7
(About degrees) to separate the neutral beam going straight. This deflection may be performed by a magnetic field. Further, a holder 12 for holding a target (for example, a wafer) 10 is disposed downstream of the scanning electrode 6, and these are mechanically moved in the Y direction in the irradiation area of the ion beam 2 by a target driving device (not shown). And the ion implantation is performed as uniformly as possible on the entire surface of the target 10 by cooperation of the scanning with the ion beam 2 in the X direction. [0007] When the ion beam 2 is electrostatically scanned by the scanning electrodes 4 and 6 as described above,
For example, as shown in FIG. 6, when the ion beam 2 is at the end A or C between the scanning electrodes, the beam size is large,
When it is located at the center B between the scanning electrodes, there is a problem that the beam size becomes small. This is because, due to the difference between the moving speeds of the ions and the electrons contained in the ion beam 2 (the ions are several thousand times heavier than the electrons and therefore hard to move), the portion (time) where the electric field is applied This is because the ions and the electrons are separated, the number of electrons contained in the ion beam 2 decreases, and the ion beam 2 diverges due to its own electric charge, thereby increasing the beam size. That is, when the ion beam 2 passes through the ends A and C between the scanning electrodes 4 (or 6), a large electric field is applied, so that the divergence of the ion beam 2 is large and the beam size is large. On the other hand, when the ion beam 2 passes through the central portion B between the scanning electrodes 4 (or 6), both the pair of scanning electrodes are at zero potential (see FIG. 5), so that electrons and ions are separated in the ion beam 2. Since the ion beams 2 are not separated and are hardly diverged, the beam size is reduced. Such a change in the beam size of the ion beam 2 becomes more remarkable as the current density of the ion beam 2 increases. This is because as the current density of the ion beam 2 increases, the repulsion between the ions increases. When the beam size of the ion beam 2 changes as described above, when the ion beam 2 passes through the central portion B between the scanning electrodes, the beam density increases, the implantation amount increases, and the end portions A, C When passing through, the beam density is lowered and the amount of implantation is reduced, so that there arises a problem that the uniformity of implantation for the target 10 is deteriorated. [0011] Such a problem is common to ion implantation apparatuses employing electrostatic scanning, regardless of parallel scanning or hybrid scanning. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a main object of the present invention to provide an ion implantation apparatus capable of reducing a change in the beam size of an ion beam due to electrostatic scanning and improving the uniformity of implantation with respect to a target. I do. [0013] In order to achieve the above object, an ion implantation apparatus according to the present invention is provided with a direct current offset power supply to reduce a scanning voltage applied to a pair of scanning electrodes.
An offset voltage which is smaller than the peak value of the scanning voltage and has the same polarity as each other is applied. According to the above arrangement, not only is the voltage applied to at least one of the scan electrodes when the ion beam passes through the end between the scan electrodes, but also the ion beam is applied to the center between the scan electrodes. The voltage corresponding to the offset voltage is applied to both scan electrodes when passing through the section. As described above, a voltage is always applied to at least one of the pair of scanning electrodes both when the ion beam passes through the end portion between the scanning electrodes and when the ion beam passes through the center portion. Since the action of separating the electrons from the electrons and diverging the ion beam occurs almost in the same manner when passing through the center and when passing through the end, the change in the beam size of the ion beam due to electrostatic scanning is reduced. As a result, the injection uniformity with respect to the target is improved. FIG. 1 is a view partially showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional example of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below. In this embodiment, a conventional scanning power source 1 is used.
4 is provided as a scanning power source 14a as follows. That is, the DC offset power supply 24 and a voltage from the DC offset power supply 24 (a positive voltage in this embodiment, but a negative voltage may be used) are added to the output voltage from the inverter 18 and the output voltage from the signal generator 16, respectively. Analog adders 26 and 28 are added. Then, the output voltage from the analog adder 26 and 28 are amplified respectively by a high voltage amplifier 20 and 22 to make a scanning voltage V 3 and V 4, and this so as to apply to the scan electrodes 4 and 6. FIG. 2 shows an example of the waveforms of the scanning voltages V 3 and V 4 . In this example, both scanning voltages V 3 and V 4 are:
The scanning voltages V 1 and V 2 having a triangular waveform as shown in FIG.
The offset voltages V 0 having the same polarity and the same magnitude are applied to each other. [0019] The magnitude of this offset voltage V 0 may be, for example, several tens to several hundreds V about. When such scanning voltages V 3 and V 4 are applied to the scanning electrodes 4 and 6, as can be seen from FIG. 2, the ion beam 2 is applied to the end A or C between the scanning electrodes 4 (or 6).
When the ion beam 2 passes through the central portion B between the scanning electrodes 4 (or 6), the voltage is applied to at least one of the pair of scanning electrodes. A voltage corresponding to the offset V 0 is applied to both scan electrodes of the pair of scan electrodes. As described above, a voltage is always applied to at least one of the pair of scanning electrodes both when the ion beam 2 passes through the ends A and C between the scanning electrodes and when it passes through the center B. Therefore, the action of separating the electrons from the ion beam 2 and diverging the ion beam 2 occurs almost the same way when passing through the central portion B and when passing through the end portions A and C. The change in the beam size of the beam 2 is reduced. As a result, the injection uniformity with respect to the target 10 is improved. Even if the same offset voltage V 0 is applied to the scanning voltages V 3 and V 4 as described above, the ion beam 2 is scanned by the difference between the two scanning voltages V 3 and V 4. The scanning 2 itself is not different from the conventional example. Further, the circuit configuration adding an offset voltage V 0 to the original scanning voltage V 1 and V 2 may also take other than the example of FIG. 1. For example, components corresponding to the offset power supply 24 and the analog adders 26 and 28 may be incorporated in the high voltage amplifiers 20 and 22, respectively, or the offset voltage V 0 may be reduced as in the scanning power supply 14b shown in FIG. Offset power supplies 30 and 3 that output respectively
2 may be inserted in series with the high voltage amplifiers 20 and 22, respectively. Further, a negative offset voltage V 0 may be added to the original scanning voltages V 1 and V 2 , respectively. The offset voltages applied to the original scanning voltages V 1 and V 2 are preferably the same as each other because the center of the scanning of the ion beam 2 is not shifted, but may be different. The present invention is not limited to the parallel scan type or hybrid scan type ion implantation apparatus as described above, but has at least one pair of scanning electrodes and electrostatically converts the ion beam. The present invention can be widely applied to a scanning ion implantation apparatus. As described above, according to the present invention, a voltage is always applied to at least one of the pair of scanning electrodes when the ion beam passes through the end between the scanning electrodes or the center. Since the action of separating the electrons from within the ion beam and diverging the ion beam occurs almost the same when passing through the center and when passing through the end, the ions associated with electrostatic scanning The change in the beam size of the beam can be reduced. As a result, the injection uniformity with respect to the target is improved.
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を部
分的に示す図である。
【図２】図１の装置における走査電圧の波形の一例を示
す図である。
【図３】走査電源の他の例を示す回路図である。
【図４】従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す図
である。
【図５】図４の装置における走査電圧の波形の一例を示
す図である。
【図６】図４の装置におけるイオンビームのビームサイ
ズの変化を模式的に示す図である。
【符号の説明】
２ イオンビーム
４，６ 走査電極
１０ ターゲット
１４ａ，１４ｂ 走査電源
１６ 信号発生器
１８ インバータ
２０，２２ 高電圧アンプ
２４ オフセット電源
２６，２８ アナログ加算器
３０，３２ オフセット電源BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view partially showing an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of a waveform of a scanning voltage in the apparatus of FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of a scanning power supply. FIG. 4 is a view partially showing an example of a conventional ion implantation apparatus. 5 is a diagram showing an example of a waveform of a scanning voltage in the device of FIG. 6 is a diagram schematically showing a change in the beam size of an ion beam in the apparatus of FIG. [Description of Signs] 2 Ion beams 4, 6 Scanning electrode 10 Targets 14a, 14b Scanning power supply 16 Signal generator 18 Inverter 20, 22 High voltage amplifier 24 Offset power supply 26, 28 Analog adder 30, 32 Offset power supply
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−7341（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−36732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−147949（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−248451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−88747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−117248（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−22900（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/317 C23C 14/48 C23C 14/54 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-7341 (JP, A) JP-A-6-36732 (JP, A) JP-A-63-45744 (JP, A) JP-A-58-147949 (JP) JP-A-1-248451 (JP, A) JP-A-63-88747 (JP, A) JP-A-62-117248 (JP, A) JP-A-4-22900 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 37/317 C23C 14/48 C23C 14/54
Claims (1)
両走査電極に１８０度位相の異なる走査電圧をそれぞれ
印加してイオンビームを静電的に走査するようにしたイ
オン注入装置において、直流のオフセット電源を設け
て、前記両走査電極に印加される走査電圧に、当該走査
電圧の波高値よりも小さく、かつ互いに同じ極性のオフ
セット電圧をそれぞれ加えるようにしたことを特徴とす
るイオン注入装置。(57) [Claim 1] A pair of scanning electrodes facing each other, and a scanning voltage having a phase difference of 180 degrees is applied to both scanning electrodes to electrostatically scan the ion beam. in the ion implantation apparatus so as to, by providing an offset power DC, the scanning voltage applied to the both scanning electrodes, the scanning
An ion implantation apparatus, wherein offset voltages smaller than a peak value of a voltage and having the same polarity are applied to each other.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP02070993A JP3379128B2 (en) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP02070993A JP3379128B2 (en) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | Ion implanter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06215724A JPH06215724A (en) | 1994-08-05 |
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1993
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