JPH01252774A - Ion implantation equipment - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To easily attain low-energy ion implantation without changing operating mode by connecting a low-energy ion source using a solid sample to a magnetic deflecting system for neutral particle removal in the deflection scanning systems for an ion beam. CONSTITUTION:Ions produced in an ion source 1 are subjected to mass spectrometry by means of an analyzer magnet 2, accelerated by means of an accelerating tube 3, and passed through a focusing lens 4. The resulting ion beam is implanted in a specimen 8 via deflection scanning systems. In the above ion implantation equipment, the above deflection scanning systems are constituted of a magnetic deflecting system 5 for neutral particle removal and a multipole deflecting system 7 for scanning respectively capable of independent voltage control, by which the electric power source for the deflection scanning systems can be simplified. Further, a low-energy ion source 6 using a solid sample is connected to the above magnetic deflecting system 5 for neutral particle removal, by which low-energy ion implantation can be facilitated. Moreover, it is desirable that the above multipole deflecting system 7 for scanning is constituted of a first multipole deflecting system and a second multipole deflecting system for deflecting the direction of the ion beam deflected by means of the above first multipole deflecting system to the prescribed direction with respect to the specimen surface.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イオン源で生成したイオンを質量分析系に入
れ、所要の運動エネルギと質量とをもったイオンを取り
出し、これを加速管で加速した後、偏向走査系を介して
試料に注入するようにしたイオン注入装置に関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention introduces ions generated in an ion source into a mass spectrometry system, extracts ions with the required kinetic energy and mass, and collects them in an acceleration tube. The present invention relates to an ion implantation device that implants ions into a sample via a deflection scanning system after acceleration.

［従来の技術〕 周知のようにイオン注入技術は、イオンを加速して試料
表面に照射させることにり不純物ドーピングや材料合成
等を行うものであり、試料表面の状態に影響されずにド
ーピングでき、きわめて高精度でしかも清浄な不純物添
加技術であり、この特徴を生かしてＬＳＩ　、超ＬＳＩ
素子の製造や合金または非晶質材料の合成等に利用され
ている。[Conventional technology] As is well known, ion implantation technology performs impurity doping and material synthesis by accelerating ions and irradiating them onto the sample surface, and it is possible to perform doping without being affected by the condition of the sample surface. This is an extremely precise and clean impurity doping technology, and by taking advantage of this feature, LSI and ultra-LSI
It is used for manufacturing elements and synthesizing alloys or amorphous materials.

ところで、イオン注入装置は、一般に添付図面の第７図
に示すように、イオン源Ａと、分析マグネットＢを備え
、イオン源Ａで生成されたイオンから所要の運動エネル
ギと質量とをもったイオンを取り出す質量分析系と、取
り出したイオンを加速する加速管Ｃから成る加速系と、
集束レンズ系りと、Ｙ方向走査電極ＥおよびＸ方向走査
電極Ｆを備えた偏向走査系と、イオン注入すべき試料Ｇ
を収容した試料室とから成っている。イオン注入装置に
おいてはドーピングの高い均一性を得る上でイオン源や
走査系の安定化および中性ビームの発生を抑えることは
重要なことである。中性ビームは、イオンビームがイオ
ン源から試料に到達するまでに残留ガス分子と衝突し、
荷電交換により発生され、この確率は真空度が悪い程ま
た輸送される距離が長い程大きくなる。そのため、イオ
ン注入装置では中性ビームの発生を抑えるため、真空度
を上げると共に第７図に示すように中性ビームが試料に
入射しないようにビームラインを偏向走査系において曲
げる（７°程度）等の手段が講じられている。すなわち
、電気的にはＸ方向走査＠＆Ｆの走査用三角波にイオン
ビームを７°偏向させるためのＤＣバイアスを重畳させ
て電圧制御されている。Incidentally, as shown in FIG. 7 of the accompanying drawings, an ion implantation apparatus generally includes an ion source A and an analysis magnet B, and extracts ions having the required kinetic energy and mass from the ions generated by the ion source A. an acceleration system consisting of a mass spectrometry system that extracts the ions, and an acceleration tube C that accelerates the extracted ions;
A focusing lens system, a deflection scanning system comprising a Y-direction scanning electrode E and an X-direction scanning electrode F, and a sample G to be ion-implanted.
It consists of a sample chamber containing a In an ion implanter, it is important to stabilize the ion source and scanning system and to suppress the generation of neutral beams in order to obtain high doping uniformity. The neutral beam collides with residual gas molecules before the ion beam reaches the sample from the ion source.
It is generated by charge exchange, and the probability of this happening increases as the degree of vacuum deteriorates and the distance traveled becomes longer. Therefore, in order to suppress the generation of neutral beams in ion implanters, the degree of vacuum is increased and the beam line is bent (about 7 degrees) in the deflection scanning system to prevent the neutral beams from entering the sample, as shown in Figure 7. Measures such as these are being taken. That is, electrically, the voltage is controlled by superimposing a DC bias for deflecting the ion beam by 7 degrees on the scanning triangular wave of the X direction scan @&F.

［発明が解決しようとする課題］ 従来のこの種のイオン注入装置では、偏向走査系におい
て、端部における電場の乱れのため有効領域が狭く、幅
を大きく取らなければならず、電極が大きくなり、電気
容量が大きくなると共に偏向歪がかなり大きくなる。ま
た偏向走査系の少なくとも一方の走査電極に走査用三角
波電圧と中性粒子除去用の偏向電圧とを重畳させて印加
しているため、電極に印加する電圧が高くなり、高電圧
の発生が必要となる。そのため、高速で走査する場合、
三角波電圧が鈍ってしまい、また電圧が１０ｋＶを越え
るとコロナ放電やり一ゲージ対策が困難となり、電源の
設計、製作が難しく、コストの面でも高くなる。また電
源の寿命も短く、さらには電力損失の点でも問題がある
。[Problems to be Solved by the Invention] In conventional ion implanters of this type, the effective area in the deflection scanning system is narrow due to disturbances in the electric field at the ends, and the width must be increased, resulting in large electrodes. , as the capacitance increases, the deflection distortion increases considerably. In addition, since the triangular wave voltage for scanning and the deflection voltage for neutral particle removal are superimposed and applied to at least one scanning electrode of the deflection scanning system, the voltage applied to the electrode becomes high, making it necessary to generate a high voltage. becomes. Therefore, when scanning at high speed,
If the triangular wave voltage becomes dull and the voltage exceeds 10 kV, it becomes difficult to take countermeasures against corona discharge, making it difficult to design and manufacture the power supply, and increasing the cost. Furthermore, the life of the power supply is short, and there are also problems in terms of power loss.

更に、イオン注入技術において浅い接合を作るプロセス
では、低エネルギでしかもイオン電流の強度が要求され
る。その低エネルギイオンのイオン源を従来のイオン注
入装置に組み込むには次のような問題点がある。Furthermore, the process of creating shallow junctions in ion implantation techniques requires low energy and high ion current intensity. There are the following problems when incorporating this low-energy ion source into a conventional ion implanter.

低エネルギイオンの特性としては一般に、イオン同志は
自らもっている電荷で反発しあい、その反発力はエネル
ギが低い程強く、そのためビーム輸送中に拡がり、ウェ
ハに到達するまでに失われてしまう、従ってイオン電流
強度を得ることは器しい、また低エネルギイオンは真空
中を輸送される間に電子を捕獲して中性になる確率が高
く、これはビーム電流の減少を意味する。そしてこの減
少の程度は、真空度が悪くなる程大きく、また輸送され
る距離が長い程大きい、なお低エネルギの値はイオン源
に印加される前段加速電圧で十分であり、後段加速はゼ
ロでよい。Generally speaking, the characteristics of low-energy ions are that ions repel each other due to their own electric charge, and the lower the energy, the stronger the repulsive force is, so the ions spread during beam transport and are lost before reaching the wafer. Obtaining current strength is difficult, and low-energy ions have a high probability of capturing electrons and becoming neutral while being transported through the vacuum, which means a reduction in beam current. The degree of this decrease increases as the degree of vacuum worsens, and as the distance of transport increases, the lower the energy value, the earlier acceleration voltage applied to the ion source is sufficient, and the later acceleration is zero. good.

一方、イオン注入技術においてウェハの微細化が進み、
パターン幅が狭くなるにつれてシャドーイングが問題と
なってきた。このため、ウェハの全面にわたって一定の
方向からイオン注入を行う必要がある。すなわち、ウェ
ハが６インチ、８インチと大口径化し、４Ｍビット、１
６Ｍビットと線幅が小さくなるにつれて平行イオンビー
ムでイオン注入を行うことが望まれるようになってきた
。On the other hand, wafer miniaturization has progressed in ion implantation technology,
Shadowing has become a problem as pattern widths have become narrower. Therefore, it is necessary to perform ion implantation from a fixed direction over the entire surface of the wafer. In other words, the diameter of the wafer has increased to 6 inches and 8 inches, and the 4M bit and 1
As the line width becomes smaller to 6M bits, it has become desirable to perform ion implantation using a parallel ion beam.

しかし−組の靜電漏向器を用いてイオンビームをラスタ
ー走査する方式のイオン注入機では、偏向器とウェハと
の間の距離を１６０ｃｎに取っても例えば６インチウェ
ハでは最大偏向角は、θ□ａＸ”２゜７°となる。However, in an ion implanter that raster-scans the ion beam using a pair of electromagnetic deflectors, even if the distance between the deflector and the wafer is set to 160 cm, the maximum deflection angle for a 6-inch wafer is θ. □aX”2°7°.

例えば従来の静電型Ｘ−Ｙ走査方式ではイオンビームを
ｘ−ｙ方向にラスター走査する（偏向を繰り返す）ため
走査後のイオンビームは中心部を除き偏向角（走査角）
をもっている、そのためこのイオンビームを平らなウェ
ハに注入する場合中心部は垂直注入になるが、その他の
部位では角度をもった注入となる。この現象は半導体ウ
ェハへのイオン注入においてはシャドーイングを生じ、
歩留まりの低下となる。またイオンビームの角度をもっ
た注入においては注入されたウェハ面内で注入角の大き
くなるウェハの端部分における均一性が劣り、チャンネ
リングが起こり易い。For example, in the conventional electrostatic X-Y scanning method, the ion beam is raster scanned in the x-y direction (deflection is repeated), so the ion beam after scanning has a deflection angle (scanning angle) except for the central part.
Therefore, when this ion beam is implanted into a flat wafer, the central part is vertically implanted, but the other parts are implanted at an angle. This phenomenon causes shadowing during ion implantation into semiconductor wafers.
This results in a decrease in yield. Furthermore, in implantation with an ion beam at an angle, uniformity is poor at the end portion of the wafer where the implantation angle is large within the surface of the wafer where the ion beam is implanted, and channeling is likely to occur.

すなわち、従来技術の場合ウェハの中心から半径が大き
くなるにつれて偏向角θは増加する。イオンの注入深さ
は垂直成分で決まるのでウェハの外周にいく程浅く注入
されることになり、ウェハ面内の注入分布が−様でなく
なる。仮に径の大きなウェハへの注入において偏向角θ
をあるレベル以内に抑えようとすると、ビーム輸送系を
長く取る必要があり、装置全体が大きくなり、設置面積
が増え、生産コストに響くことになる。That is, in the case of the prior art, the deflection angle θ increases as the radius from the center of the wafer increases. Since the implantation depth of ions is determined by the vertical component, the implantation becomes shallower toward the outer periphery of the wafer, and the implantation distribution within the wafer surface becomes less uniform. For example, when implanting into a wafer with a large diameter, the deflection angle θ
In order to suppress the beam transport system to within a certain level, the beam transport system needs to be long, which increases the size of the entire device and increases the installation area, which affects production costs.

またウェハの微細化に伴ってトレンチのアスペクト比が
大きくなってきており、このようなトレンチの底部にイ
オン注入する場合、注入すべきイオンビームが内向角θ
をもっていると底部全域に及ばない、これはウェハを回
転させながら注入することによっである程度緩和できる
が、十分ではない、またトレンチの側面への注入におい
ては、シャドーイングを防ぐためＩ−レンチのアスペク
ト比に応じてウェハを傾けているが−様な注入分布を得
ることは困難であり、しかもトレンチの側面に対して斜
めにイオンを注入すると、注入されずに跳ね返ってくる
イオンもあったり、あるいはイオン注入されない側面が
でてくる恐れがある。In addition, as wafers become smaller, the aspect ratio of trenches increases, and when implanting ions into the bottom of such trenches, the ion beam to be implanted has an inward angle of θ.
This can be alleviated to some extent by rotating the wafer while implanting, but it is not sufficient, and when implanting on the sides of the trench, the I-wrench may not reach the entire bottom to prevent shadowing. Although the wafer is tilted according to the aspect ratio, it is difficult to obtain a uniform implantation distribution, and if ions are implanted obliquely to the side of the trench, some ions may bounce back instead of being implanted. Alternatively, there is a possibility that some side surfaces will not be implanted with ions.

そこで、二組の静電偏向器を用い、第１の静電偏向器で
イオンビームをα゛偏向せ、距離りだけ、走らせた後、
第２の静電偏向器で−α”偏向させて一定の方向からウ
ェハにイオンを打ち込む平行平板型の偏向器を利用した
平行走査方式が従来提案されてきたが、このような平行
平板偏向器では端縁における電場の乱れのため有効領域
が狭く、幅を大きくとらなければならず、電極が大きく
なり、偏向歪みがかなり大きくなる。また後段の偏向器
は、電気容量が大きくなり、そのため高速走査の場合三
角波電圧が鈍ってしまい走査電源の設計が困難になる。Therefore, using two sets of electrostatic deflectors, the first electrostatic deflector deflects the ion beam α゛, and after running it for a distance,
A parallel scanning method using a parallel plate deflector has been proposed in the past, in which ions are deflected by -α” by a second electrostatic deflector and ions are implanted into the wafer from a fixed direction. In this case, the effective area is narrow due to the disturbance of the electric field at the edge, and the width must be made large, which results in a large electrode and considerable deflection distortion.Furthermore, the subsequent deflector has a large capacitance, which makes it difficult to operate at high speed. In the case of scanning, the triangular wave voltage becomes dull, making it difficult to design a scanning power supply.

このような観点から、本発明が解決しようとする課題は
、運転モードを変えずに低エネルギイオン注入の実現、
並びに試料面へのイオン注入の均一化を可能にすること
にある。From this perspective, the problems that the present invention aims to solve are to realize low-energy ion implantation without changing the operation mode,
Another purpose is to enable uniform ion implantation onto the sample surface.

［課題を解決するための手段］ 上記の本発明の課題を解決するために、本発明は、偏向
走査系の偏向機能と走査機能とを分離し、中性粒子除去
用偏向部に低エネルギ用イオン源を接続したイオン注入
装置を提供することを目的とし、この目的を達成するた
めに本発明によるイオン注入装置は、偏向走査系を独立
して電圧制御される中性粒子除去用磁気偏向器と走査用
多重極偏向器とで楕成し、上記中性粒子除去用磁気偏向
器に、固体試料を用いた低エネルギ用イオン源を接続し
たことを特徴としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems of the present invention, the present invention separates the deflection function and scanning function of the deflection scanning system, and incorporates a low-energy type into the neutral particle removal deflection section. An object of the present invention is to provide an ion implanter connected to an ion source, and in order to achieve this object, the ion implanter according to the present invention has a deflection scanning system equipped with an independently voltage-controlled magnetic deflector for removing neutral particles. and a scanning multipole deflector, and a low-energy ion source using a solid sample is connected to the neutral particle removal magnetic deflector.

また本発明によるイオン注入装置では、走査用多電極偏
向器は第１多重ｊｆｌ偏向器と、この第１多重’ｉ偏向
器と相似形の構造をもち、第１多重＠閤向器で偏向され
たイオンビームの方向を試料面に対して一定方向にする
第２多重極閤向器とで構成される。Further, in the ion implantation apparatus according to the present invention, the scanning multi-electrode deflector has a structure similar to the first multiple jfl deflector and the first multiple i deflector, and the scanning multi-electrode deflector has a structure similar to that of the first multiple jfl deflector and the first multiple i deflector. and a second multipole director that directs the ion beam in a constant direction with respect to the sample surface.

なお、走査用多重極偏向器は好ましくは八重極走査電極
から成り得る。Note that the scanning multipole deflector may preferably consist of an octupole scanning electrode.

［作　　　用］ このように構成した本発明によるイオン注入装置におい
ては、中性粒子除去用磁気偏向器にＤＣ電圧が印加され
、走査用多重ｔｆｆｌｅ向器には走査用電圧が印加され
、これら両電圧は独立して制御され得、比軸的電圧を低
く抑えることができる。[Function] In the ion implantation apparatus according to the present invention configured as described above, a DC voltage is applied to the magnetic deflector for removing neutral particles, a scanning voltage is applied to the multiple TFFle deflector for scanning, and both of these The voltage can be controlled independently and the specific axial voltage can be kept low.

また、中性粒子除去用磁気偏向器に低エネルギ用イオン
源を接続することにより低エネルギイオンが輸送される
ビームラインは、真空度が良く、輸送距離の短いものと
なり、大きなビーム電流を得ることができ、通常運転モ
ードを代えずに低エネルギイオンを注入することができ
る。In addition, by connecting a low-energy ion source to a magnetic deflector for removing neutral particles, a beamline where low-energy ions are transported has a good vacuum, a short transport distance, and a large beam current. This allows low-energy ions to be implanted without changing the normal operation mode.

更に、二組の走査用多重極偏向器によりイオンビームを
光軸に平行にすることができ、試料に注入されるイオン
の均一性を向上させることができる。Furthermore, the two sets of scanning multipole deflectors can make the ion beam parallel to the optical axis, improving the uniformity of the ions implanted into the sample.

［実　施　例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第１図には本発明によるイオン注入装置の一実施例を示
し、１はイオン源、２はイオン源１からのイオンから所
要の運動エネルギと質量とをもったイオンを取り出す分
析マグネット、３は分析マグネット２で取り出したイオ
ンを加速する加速管、４は加速管３を通って加速されて
きたイオンを集束させるＱレンズすなわち集束レンズ、
５はイオン源工から分析マグネット２、加速管３および
集束レンズ４を通ってきたイオンビーム中の中性子をド
ラッグするための磁石から成る定角磁気偏向器であり、
この定角磁気偏向器５には固体試料を用いた低エネルギ
用イオン源６が接続されている。FIG. 1 shows an embodiment of an ion implantation apparatus according to the present invention, in which 1 is an ion source, 2 is an analysis magnet for extracting ions with required kinetic energy and mass from the ions from the ion source 1, and 3 is an ion implanter. An acceleration tube accelerates the ions extracted by the analysis magnet 2, and 4 is a Q lens, that is, a focusing lens, which focuses the ions that have been accelerated through the acceleration tube 3.
5 is a constant angle magnetic deflector consisting of a magnet for dragging the neutrons in the ion beam that have passed through the analysis magnet 2, acceleration tube 3 and focusing lens 4 from the ion source equipment;
A low energy ion source 6 using a solid sample is connected to the constant angle magnetic deflector 5.

また、７は定角磁気偏向器５で一定角度偏向されたイオ
ンビームの方向を中心軸線とし、イオンビームをＸ方向
およびＹ方向に同時に走査する八重極電極から成る走査
偏向器、８はイオン注入すべき試料であり、これらの各
構成要素は図示した順序で配列されている。Further, 7 is a scanning deflector consisting of an octupole electrode that simultaneously scans the ion beam in the X direction and Y direction, with the direction of the ion beam deflected at a constant angle by the constant angle magnetic deflector 5 as the central axis, and 8 is the ion implantation device. These components are arranged in the order shown.

走査偏向器を二組の爪型［！電極で構成した変形実施例
を第２図に示す、この変形実施例において、走査偏向器
は、定角磁気偏向器５で一定角度偏向されたイオンビー
ムの方向を中心軸線とする第１八重極電極９と、第１八
重極電極９と相似形で後で例を挙げて説明するように第
１八重極電極９より寸法の大きい第２八重極電［！１０
とから成っている。第１八重極電［１９および第２八重
極＠極１０は第３図に示すように電気的に接続され、す
なわち第１八重極電極９における各電極は中心軸線に対
して対称位置にある第２八重極電［！１０における電極
に接続され、図示してない四つの鋸歯状波電源によりそ
れぞれ図示したような電圧が印加される。Two sets of claw-shaped scanning deflectors [! A modified embodiment configured with electrodes is shown in FIG. 2. In this modified embodiment, the scanning deflector is a first octupole whose central axis is the direction of the ion beam deflected at a constant angle by the constant angle magnetic deflector 5. The electrode 9 is similar to the first octupole electrode 9 and has a larger size than the first octupole electrode [! 10
It consists of. The first octupole electrode 19 and the second octupole electrode 10 are electrically connected as shown in FIG. 2 octupole electrodes [! 10, and voltages as shown are applied by four sawtooth wave power sources (not shown).

次に第４図を参照して第２図に示す装置の動作原理につ
いて説明する。Next, the operating principle of the apparatus shown in FIG. 2 will be explained with reference to FIG. 4.

第４図に示すように、第１八重［ｉ電極９の直径をｄｌ
、その長さを９１、第２八重＠電極１０の直径をｄ２、
その長さをＱ２、両爪型極電極間の距離をし、第１八重
極電＠９内の電場をＥｌ、第２八重極電極１０内の電場
をＥｌ、第１八重極電極９の出口側におけるイオンビー
ムの中心軸線に対する出射角（偏向角）をθ１、第２八
至極電極１０の出口側におけるイオンビームの中心軸線
に対する出射角（偏向角）を０２、また第１八重ｉ電極
９に入る前のイオンのエネルギをＵＯとすると、ｔａｎ
θ１　＝ＥＩ　Ｑ、１　／２ＵＯｔａｎθ２　＝ＥＩ　
Ｑｌ　／２ＵＧ −Ｅ２Ｑ２／２ＵＯ（１） となる、ここで ＥＩＱ１／２ＵＯ＝Ｅ２Ｑ２／２ＵＯ（２）が成立すれ
ば、ｔａｎθ２＝０となり、平行掃引の条件が得られる
ことになる。As shown in FIG.
, its length is 91, the diameter of the second double @ electrode 10 is d2,
Its length is Q2, the distance between the two claw-shaped electrodes is El, the electric field in the first octupole electrode @9 is El, the electric field in the second octupole electrode 10 is El, and the exit of the first octupole electrode 9 is The exit angle (deflection angle) of the ion beam with respect to the central axis on the side is θ1, the exit angle (deflection angle) with respect to the central axis of the ion beam on the exit side of the second 8-pole electrode 10 is 02, and the exit angle (deflection angle) with respect to the central axis of the ion beam on the exit side of the second 8-pole electrode 10 is If the energy of the ion before entering is UO, then tan
θ1 = EI Q, 1 /2UOtan θ2 = EI
Ql/2UG -E2Q2/2UO(1) If EIQ1/2UO=E2Q2/2UO(2) holds here, tan θ2=0, and the parallel sweep condition is obtained.

ところで、第１、第２八重極電極９．１０は相似形であ
り、第３図に示すように第１八重極電極９の電極９ａと
第２八重ｉｔ極１０の電極１０ａとに■、電［ｔ９ｂと
電極１０ｂと４：：１／Ｖ２　（ｔＪ＋ｖ）　、ｚ極９
Ｃ１１０ｃにＵというように同一の電圧を印加すると、
電場Ｅ１、Ｅｌは互いに平行で方向が逆となり、それぞ
れ次式で与えられる。By the way, the first and second octupole electrodes 9 and 10 have similar shapes, and as shown in FIG. [t9b and electrode 10b and 4::1/V2 (tJ+v), z pole 9
When applying the same voltage such as U to C110c,
The electric fields E1 and El are parallel to each other and have opposite directions, and are given by the following equations.

Ｅ１＝λＶ／ｄ１、Ｅ２＝＾Ｖ／ｄ２　　　　（３）こ
れを式（２）に代入すると、 λＶ／ＵＯ・　Ｑ１／ｄｉ ＝ＡＶ／ＵＯ−Ｑ２　／ｄ２ と表わされ、ここで第１、第２八重極電極９．１０が相
似形であるので、 Ｑ１／ｄｌ＝　Ｑ２　／ｄ２　　　　　　　　（４）で
ある、この式の両辺にλＶを掛けるとλ■・　！：１１
　／ｄ１＝λ■・　Ｑ２　／ｄ２が得られ、従って ＥＩ　Ｑｌ　＝Ｅ２　Ｑ２ となり、式（２）の平行掃引の条件が満たされ得る。E1=λV/d1, E2=^V/d2 (3) Substituting this into equation (2), it is expressed as λV/UO・Q1/di=AV/UO−Q2/d2, where the first, Since the second octupole electrodes 9 and 10 are similar, Q1/dl=Q2/d2 (4), multiplying both sides of this equation by λV gives λ■・! :11
/d1=λ■·Q2 /d2 is obtained, so EI Ql =E2 Q2 and the parallel sweep condition of equation (2) can be satisfied.

また第１、第２八重極電極の各電極に印加する電圧につ
いて考察すると、今便宜上第５図に示すような円筒状の
偏向器を考え、Ｘ方向に−様な電場Ｖ／ｒｏを生じさせ
るなめにはその断面の円周上にどのような電位を与えれ
ばよいかを考えてみる。Also, considering the voltage applied to each electrode of the first and second octupole electrodes, for convenience we will consider a cylindrical deflector as shown in Fig. 5, and generate a −-like electric field V/ro in the X direction. In other words, let's consider what kind of potential should be applied to the circumference of that cross section.

Ｘ方向に対して角度θを成す半径ＯＰを考え、Ｐ点の電
位をφとすると、 φ＝Ｖ／ｒｏ　−ｒｏ　ｓ　ｉ　ｎθ＝Ｖｓ　ｉ　ｎθ
となる。すなわち、円周上にＶｓｉｎθのような電位分
布を与えると、円筒内のＸ方向においてＶ／ｒｏの−様
な電場が生じることになる。同様にしてＵｃｏｓθのよ
うな電位分布を与えると円筒内のＸ方向にＵ　／　ｒ　
Ｏの−様な電場が生じることになる。そこで円周上にＶ
ｓｉｎθ＋Ｕｃｏｓθのような電位分布を与えると、Ｕ
／ｒｏの大きさをもつＸ方向の電場とＶ／ｒｏの大きさ
をもっｙ方向の電場とを重ね合わせた−様な電場Ｅが得
られる０図示実施例のへ極の場合には、Ｖｓｉｎθ＋ｔ
Ｊ　ｃｏ　ｓθは第３図に示すようになる。Considering the radius OP that forms an angle θ with the X direction, and assuming that the potential at point P is φ, φ=V/ro −ro sin θ=V sin θ
becomes. That is, if a potential distribution such as V sin θ is given on the circumference, a −-like electric field of V/ro will be generated in the X direction within the cylinder. Similarly, if a potential distribution such as U cos θ is given, U / r in the X direction inside the cylinder
An electric field similar to that of O is generated. Therefore, V on the circumference
When a potential distribution such as sin θ + U cos θ is given, U
In the case of the hepole in the illustrated embodiment, where an electric field E such as - is obtained by superimposing an electric field in the X direction with a magnitude of /ro and an electric field in the y direction with a magnitude of V/ro, Vsinθ+t
J co sθ becomes as shown in FIG.

第６図には電圧波形の一例を示し、１／ｆ２（Ｕト■）
等は加算器を用いてＵ、■波形から合成して形成され得
る。Figure 6 shows an example of the voltage waveform, 1/f2 (Ut)
etc. can be formed by synthesizing from the U, (2) waveforms using an adder.

ところで、図示実施例では電極型の走査電極を用いてい
るが、当然電極以下または以上の多重極走査電極を用い
ることができる。Incidentally, although electrode-type scanning electrodes are used in the illustrated embodiment, it is of course possible to use multipole scanning electrodes that are smaller than or larger than the electrodes.

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によるイオン注入装置
においては偏向走査系を互いに独立して電圧制御される
中性粒子除去用磁気偏向器と走査用多重極偏向器とで構
成し、中性粒子除去用磁気偏向器に低エネルギ用イオン
源を接続したことにより、専用の低エネルギ、イオンの
ビームラインが確立でき、低エネルギイオンを加速する
ために運営運転モードを代える必要がなく、その結果運
転が楽になると共にビーム電流が減少することなく装置
のスループットを向上させることができる。[Effects of the Invention] As explained above, in the ion implantation apparatus according to the present invention, the deflection scanning system is composed of a magnetic deflector for neutral particle removal and a multipole deflector for scanning, which are voltage-controlled independently of each other. However, by connecting a low-energy ion source to a magnetic deflector for removing neutral particles, a dedicated low-energy ion beam line can be established, and there is no need to change the operation mode to accelerate low-energy ions. As a result, the operation becomes easier and the throughput of the apparatus can be improved without reducing the beam current.

また偏向器に対する電源が簡単となり、しかも印加され
る電圧は重畳されないので比較的低く保つことができる
。さらに、走査用に二組の多重極渭向器を用いて平行走
査を行うことにより、イオン注入の有効範囲を平行平板
電極を用いた場合に比較して広く取れ、しかも試料に注
入されるイオンの均−生を向上させることができる。Further, the power supply for the deflector is simplified, and since the applied voltages are not superimposed, they can be kept relatively low. Furthermore, by performing parallel scanning using two sets of multipole bidirectional scanning devices, the effective range of ion implantation can be widened compared to the case of using parallel plate electrodes, and the ions implanted into the sample can be The uniformity of production can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を示す概略線図、第２図は本
発明の変形実施例を示す概略斜視図、第３図は第２図に
おける各電極間の電気的接続および電圧の印加状態を示
す概略線図、第４図は平行走査の原理の説明図、第５図
は各電極への電圧印加方法の説明図、第６図は各電極に
印加される電圧波形を例示する波形線図、第７図は従来
のイオン注入装置の概略線図である。 図　　　中 １：イオン源 ２：分析マグネット ３：加速管 ４：集束レンズ ５：中性粒子除去用磁気偏向器 ６：低エネルギ用イオン源 ７：走査用多重極渭向器 ８：イオン注入すべき試料 ９：平行走査用第１多重ｉｉ向器 １０：平行走査用第２多重極偏向器 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view showing a modified embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the electrical connection and voltage between each electrode in FIG. A schematic diagram showing the application state, Fig. 4 is an explanatory diagram of the principle of parallel scanning, Fig. 5 is an explanatory diagram of the method of applying voltage to each electrode, and Fig. 6 is an example of the voltage waveform applied to each electrode. The waveform diagram in FIG. 7 is a schematic diagram of a conventional ion implantation device. Figure Middle 1: Ion source 2: Analysis magnet 3: Accelerator tube 4: Focusing lens 5: Neutral particle removal magnetic deflector 6: Low energy ion source 7: Scanning multipole deflector 8: Ions to be implanted Sample 9: First multipole deflector for parallel scanning 10: Second multipole deflector for parallel scanning Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、イオン源で生成したイオンを質量分析系に入れ、所
要の運動エネルギと質量とをもつたイオンを取り出し、
これを加速管で加速した後、偏向走査系を介して試料に
注入するようにしたイオン注入装置において、上記偏向
走査系が独立して電圧制御される中性粒子除去用磁気偏
向器と走査用多重極偏向器とを備え、上記中性粒子除去
用磁気偏向器に、固体試料を用いた低エネルギ用イオン
源を接続したことを特徴とするイオン注入装置。 ２、偏向走査系における走査用多重極偏向器が第１多重
極偏向器と、上記第１多重極偏向器と相似形の構造をも
ち、上記第１多重極偏向器で偏向されたイオンビームの
方向を試料面に対して一定方向にする第２多重極偏向器
とから成る請求項１に記載のイオン注入装置。 ３、偏向走査系における走査用多重極偏向器が八重極走
査電極である請求項１または請求項２に記載のイオン注
入装置。[Claims] 1. Put the ions generated in the ion source into a mass spectrometry system, extract the ions with the required kinetic energy and mass,
In an ion implantation device that accelerates the particles in an accelerating tube and then injects them into a sample via a deflection scanning system, the deflection scanning system includes a magnetic deflector for removing neutral particles whose voltage is controlled independently, and a scanning An ion implantation apparatus comprising a multipole deflector, and a low energy ion source using a solid sample is connected to the neutral particle removal magnetic deflector. 2. The scanning multipole deflector in the deflection scanning system has a first multipole deflector and a structure similar to the first multipole deflector, and the ion beam deflected by the first multipole deflector is 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, further comprising a second multipole deflector whose direction is constant with respect to the sample surface. 3. The ion implantation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the scanning multipole deflector in the deflection scanning system is an octupole scanning electrode.