JPH046739A - Ion implantating device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform ion implantation via the scanning with parallel scan beams fed to a large-area ion radiation face at the same incident angle by providing two multi-pole electrostatic deflectors with the preset structure mode. CONSTITUTION:Ions generated by an ion source 1 are removed with neutral particles via a two-pole electrostatic deflector 5 through a mass separator 2 and implanted to a substrate 8 through multi-pole electrostatic deflectors 6, 7. The first multi-pole electrostatic deflector 6 of two multi-pole electrostatic deflectors has four or more poles. The other second multi-pole electrostatic deflector 7 is arrange around the same optical axis behind the first electrostatic deflector 6, it has poles twice the number of poles of the first electrostatic deflector 6, and it deflects the ion beam deflected by the first electrostatic deflector 6 in the invariably constant direction against the surface of the substrate 8. The uniform range of the electric field in the cross section of the deflector is increased, and parallel scanning can be performed on the large substrated 8.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、集積回路の製造過程においてウェハ、サブス
トレート等と呼ばれる基板上にイオンビームを照射して
イオン注入を行う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 relates to an ion implantation device that performs ion implantation by irradiating an ion beam onto a substrate called a wafer, substrate, etc. in the process of manufacturing integrated circuits. be.

［従来の技術］ 従来のイオン注入装置は、添付図面の第９図に示すよう
に、イオン源Ａと、質量分離器Ｂと、加速管Ｃと、集束
レンズＤと、Ｙスキャンプレートを成す二極静電偏向器
Ｅと、Ｘスキャンプレートを成す二極静電偏向器Ｆとで
構成されており、イオン源Ａから発生されたイオンビー
ムは質量分離器Ｂで同一電荷の単一原子または分子イオ
ンにされ、加速管Ｃて加速された後、集束レンズＤて集
束され、そしてＹスキャンプレートＥおよびＸスキャン
プレートＦにより走査されて基板Ｇ上に照射される。[Prior Art] As shown in FIG. 9 of the accompanying drawings, a conventional ion implantation apparatus consists of two components: an ion source A, a mass separator B, an acceleration tube C, a focusing lens D, and a Y scan plate. It consists of a polar electrostatic deflector E and a bipolar electrostatic deflector F, which forms an After being made into ions and accelerated by an accelerating tube C, they are focused by a focusing lens D, scanned by a Y scan plate E and an X scan plate F, and irradiated onto a substrate G.

ＸスキャンプレートＦでは、約７″偏向方向をずらせる
ためのオフセットを加えつつ、例えば８３３１（ｚの三
角波電圧を印加して走査する。またＹスキャンプレート
Ｈにおいては、例えば１６７Ｈｚの三角波電圧を印加し
てＸＹの走査でリサージュの図形が均一に基板上を走査
するように走査が行われる。その走査図形は第１０図に
模式的に示す。In the X scan plate F, scanning is performed by applying a triangular wave voltage of, for example, 8331 (z) while adding an offset to shift the deflection direction by about 7 inches.In addition, in the Y scan plate H, a triangular wave voltage of, for example, 167 Hz is applied. Then, scanning is performed so that the Lissajous figure is uniformly scanned over the substrate by XY scanning.The scanning figure is schematically shown in FIG.

［発明が解決しようとする課題］ イオン注入技術において基板の径が６インチから８イン
チへと増大し、また４Ｍビット、１６ＭビットとＤＲＡ
Ｍの集積度が進むにつれてトレンチ構造が必須となって
きた。[Problems to be solved by the invention] In ion implantation technology, the diameter of the substrate increases from 6 inches to 8 inches, and DRA increases from 4M bits to 16M bits.
As the degree of integration of M increases, a trench structure has become essential.

しかし、従来のイオン注入装置では、偏向器と基板との
距離を１６０ｃ＋ｇに取ってもイオンビームが基板に入
射する場所によって入射方向か異り、例えば６インチの
基板では端の方に入射するイオンビームと中心に入射す
るイオンビームとては入射方向が２．７°異り、８イン
チの基板ではそれか３．８　’となる。基板の端と端で
は、６インチの基板の場合最大５．４°、８インチの基
板の場合７．２°異ることになる。イオンビームの基板
に対する入射角が異ることにより同一立体角のビームレ
ットを基板が切る面積は基板の場所によって異ることに
なり、その結果イオン注入量の分布に不均一が生じる。However, in conventional ion implantation equipment, even if the distance between the deflector and the substrate is set to 160c+g, the direction of incidence of the ion beam differs depending on where the ion beam is incident on the substrate. For example, in a 6-inch substrate, ions may be incident toward the edge. The incident direction of the beam and the ion beam incident at the center differ by 2.7°, which is 3.8' for an 8-inch substrate. The edges of the board will differ by a maximum of 5.4° for a 6-inch board and 7.2° for an 8-inch board. Since the angle of incidence of the ion beam on the substrate differs, the area where the substrate cuts the beamlets of the same solid angle differs depending on the location on the substrate, resulting in non-uniformity in the distribution of the amount of ion implantation.

このことは、特に４Ｍビット以上のＣＭＯ９−１）ＲＡ
Ｍのトレンチの側壁にイオン注入しようとする際著しく
影響する。またトレンチの底にイオン注入する場合には
、イオンビームの入射角が場所によって異ることにより
シャドーイングか生じることになる。This is especially true for CMO9-1) RA of 4M bits or more.
This has a significant effect when attempting to implant ions into the sidewalls of the M trenches. Furthermore, when ions are implanted into the bottom of a trench, shadowing occurs because the incident angle of the ion beam varies depending on the location.

従って、本発明が解決しようとする課題は、基板の大口
径化に伴う基板上におけるイオン注入の不均一性の問題
およびトレンチ構造に伴うシャドーイングの問題を解決
することにある。Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the problem of non-uniformity of ion implantation on a substrate caused by an increase in the diameter of the substrate and the problem of shadowing caused by a trench structure.

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、本発明は、基板上の全域
に同一人射角で入射する平行スキャンビームて走査する
ことのできる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、本発明は、基板上てラス
タスキャンによりイオン注入を行うイオン注入装置にお
いて、イオンビーム偏向系が、光軸の周りに配置され、
イオンビームを偏向させる四極又はそれ以上の極数をも
つ第１多重極静電偏向器と、第１多重極静電偏向器の後
方で同一光軸の周りに配置され、第１多重極静電偏向器
の極数の二倍の極数をもち、第１多重極静電偏向器で偏
向されたイオンビームをイオン注入すべき基板表面に対
して常に一定の方向となるように偏向させる第２多重極
静電偏向器とから成ることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides an ion implantation device that can scan the entire area on a substrate with a parallel scanning beam that is incident at the same angle of incidence. In order to achieve this object, the present invention provides an ion implantation apparatus that performs ion implantation onto a substrate by raster scanning, in which an ion beam deflection system is arranged around an optical axis,
a first multipole electrostatic deflector having a quadrupole or more poles for deflecting the ion beam; and a first multipole electrostatic deflector arranged around the same optical axis behind the first multipole electrostatic deflector; A second multipole electrostatic deflector has twice the number of poles as the deflector and deflects the ion beam deflected by the first multipole electrostatic deflector so that the ion beam is always in a constant direction with respect to the substrate surface into which ions are to be implanted. It is characterized by consisting of a multipole electrostatic deflector.

第１、第２多重極静電偏向器の各電極は好ましくは同一
光線の周りのそれぞれ異なる同一円周上に等間隔に配置
され、また第２多重極静電偏向器の一つおきの電極は第
１多重極静電偏向器の各電極に対して光軸を含む同一面
内でしかも互いに光軸に関して反対側に位置される。The electrodes of the first and second multipole electrostatic deflectors are preferably equally spaced on different circumferences around the same beam, and every other electrode of the second multipole electrostatic deflector are located in the same plane containing the optical axis with respect to each electrode of the first multipole electrostatic deflector, and on opposite sides with respect to the optical axis.

第１多重極静電偏向器の各電極に対して光軸を含む同一
面内でしかも互いに光軸に関して反対側に位置した第２
多重極静電偏向器の一つおきの電極は第１多重極静電偏
向器の各電極のラスター偏向電源と共通に接続される。A second multipole electrostatic deflector is located within the same plane including the optical axis with respect to each electrode of the first multipole electrostatic deflector, and on opposite sides of the optical axis.
Every other electrode of the multipole electrostatic deflector is commonly connected to a raster deflection power source for each electrode of the first multipole electrostatic deflector.

［作　　用コ 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、イオン源から発生され、質量分離器で同一電荷の
単一原子または分子にされ、加速管で加速され、集束レ
ンズで集束されてきたイオンビームは、中性粒子を除去
するため二極静電偏向器によって一定の角度（約７°）
たけ曲げられた後、第１多重極静電偏向器によっである
角度たけ偏向される。こうして第１多重極静電偏向器に
よって偏向されたイオンビームはドリフト空間を飛行し
て第２多重極静電偏向器に入る。第２多重極静電偏向器
ではイオンビームは第１多重極静電偏向器における偏向
方向とは逆の方向に同じ角度たけ偏向され、第２多重極
静電偏向器を出て光軸に平行なイオンビームとなって一
定方向から基板に入射する。[Function] In the ion implantation apparatus according to the present invention configured as described above, ions are generated from the ion source, converted into single atoms or molecules of the same charge by the mass separator, accelerated by the acceleration tube, and focused by the focusing lens. The incoming ion beam is deflected at a fixed angle (approximately 7°) by a bipolar electrostatic deflector to remove neutral particles.
After being bent a certain angle, it is deflected by a first multipole electrostatic deflector. The ion beam thus deflected by the first multipole electrostatic deflector flies through the drift space and enters the second multipole electrostatic deflector. In the second multipole electrostatic deflector, the ion beam is deflected by the same angle in the opposite direction to the deflection direction in the first multipole electrostatic deflector, and exits the second multipole electrostatic deflector parallel to the optical axis. The resulting ion beam is incident on the substrate from a fixed direction.

第２多重極静電偏向器の電極数は第１多重極静電偏向器
の電極数の二倍であるので、第２多重極静電偏向器の電
極に印加する偏向電源うち、これらの電極の一つおきの
電極に対する電源は第１多重極静電偏向器の電極に接続
される電源と共通にでき、従って第１多重極静電偏向器
の電源として別々に製作する必要はなくなる。Since the number of electrodes of the second multipole electrostatic deflector is twice the number of electrodes of the first multipole electrostatic deflector, the deflection power applied to the electrodes of the second multipole electrostatic deflector is limited to these electrodes. The power source for every other electrode can be shared with the power source connected to the electrodes of the first multipole electrostatic deflector, thus eliminating the need for a separate power source for the first multipole electrostatic deflector.

また、−第１多重極静電偏向器は通常その直径が１０ｃ
ｓ＋程度と小さいので、これを１６極に構成すると電極
間間隔が狭くなり過ぎ、放電の問題が起るが、本発明成
ては、第２多重極静電偏向器を１６極とした場合第１多
重極静電偏向器は８極となるので、電極間間隔も狭くな
りすぎず、放電の恐れもなくなる。また第２多重極静電
偏向器を１６極とした場合、均一電場の範囲が直径の９
０％に及び、１０インチの基板の場合、（２５ｃｍ＋オ
ーバースキャン分３ｃｍ）　１０．９−３１ｃＩｌｌφ
の範囲に渡って均一にイオン注入を行うことができる。and - the first multipole electrostatic deflector typically has a diameter of 10 cm.
Since it is as small as s+, if the second multipole electrostatic deflector is made with 16 poles, the spacing between the electrodes becomes too narrow and a problem of discharge occurs. Since one multipole electrostatic deflector has eight poles, the spacing between the electrodes is not too narrow, and there is no fear of discharge. In addition, when the second multipole electrostatic deflector has 16 poles, the range of the uniform electric field is 9 of the diameter.
0%, and in the case of a 10 inch board, (25 cm + overscan 3 cm) 10.9-31cIllφ
Ion implantation can be performed uniformly over a range of .

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添附図面の第１図〜第８
図を参照しながら説明する。[Examples] Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 of the attached drawings.
This will be explained with reference to the figures.

第１図には本発明のイオン注入装置の全体構成を概略的
に示し、同図において１はイオン源、２はイオン源１か
ら発生されたイオン中から同一電荷の単一原子または分
子イオンだけを分離する質量分離器、３は加速管、４は
四重極レンズ、５はイオンビームから中性粒子を除去す
るための二極静電偏向器、６は二極静電偏向器５で一定
角度だけ偏向されたイオンビームの中心軸の方向に取ら
れた光軸を中心軸とする第１多重極静電偏向器、７は第
１多重極静電偏向器６の後方に同一光軸上に配置され、
第１多重極静電偏向器６より大きさの太き苦、二倍の極
数をもつ第２多重極静電偏向器であり、これら両偏向器
６．７により偏向系を構成している。また８はイオン注
入すべき基板である。FIG. 1 schematically shows the overall configuration of the ion implantation apparatus of the present invention, in which 1 is an ion source, and 2 is a single atomic or molecular ion of the same charge from among the ions generated from the ion source 1. 3 is an accelerator tube, 4 is a quadrupole lens, 5 is a dipole electrostatic deflector for removing neutral particles from the ion beam, and 6 is a dipole electrostatic deflector 5 that is constant. A first multipole electrostatic deflector 7 whose central axis is an optical axis taken in the direction of the central axis of the ion beam deflected by an angle; 7 is located on the same optical axis behind the first multipole electrostatic deflector 6; placed in
A second multipole electrostatic deflector is larger than the first multipole electrostatic deflector 6 and has twice the number of poles, and these two deflectors 6 and 7 constitute a deflection system. . Further, 8 is a substrate into which ions are to be implanted.

第２図には、本発明の一実施例が示されており、二極静
電偏向器５は上述のように、イオン源１から引き出され
、質量分離器２て質量分離され、加速管３で加速され、
そして四重極レンズ４で集束されてきたイオンビームを
一定角度だけ偏向して中性粒子を除去するように作用す
る。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which a bipolar electrostatic deflector 5 is extracted from an ion source 1, mass separated by a mass separator 2, and an accelerator tube 3, as described above. is accelerated by
Then, the ion beam focused by the quadrupole lens 4 is deflected by a certain angle to remove neutral particles.

第１多重極静電偏向器６及び第２多重極静電偏向器７は
図示したようにそれぞれ八重極静電偏向器９及び十六重
極静電偏向器ＩＯから成っている。The first multipole electrostatic deflector 6 and the second multipole electrostatic deflector 7 consist of an octupole electrostatic deflector 9 and a sixteen-fold electrostatic deflector IO, respectively, as shown.

八重極静電偏向器９及び十六重極静電偏向器ＩＯは同一
光軸の周りでそれぞれ異なる同一円周上に配置され、十
六重極静電偏向器ＩＯの１６個の偏向電極のうち一つお
きの８個の偏向電極はそれぞれ相対応する八重極静電偏
向器９の偏向電極に対して同一幾何学平面上で光軸に対
して直径上反対側に位置決めされている。The octupole electrostatic deflector 9 and the 16-fold electrostatic deflector IO are arranged on different circumferences around the same optical axis, and the 16 deflection electrodes of the 16-fold electrostatic deflector IO Among them, every other eight deflection electrodes are positioned on the same geometric plane and diametrically opposite to the optical axis with respect to the deflection electrodes of the corresponding octupole electrostatic deflector 9.

八重極静電偏向器９の各偏向電極及び十六重極静電偏向
器ｌＯの１６個の偏向電極のうち一つおきの８個の偏向
電極は第３図に示すように電気的に接続され、すなわち
八重極静電偏向器９における各偏向電極は光軸に関して
反対側に位置する十六重極静電偏向器ＩＯにおける偏向
電極に接続され、走査制御系を成す図示してない八つの
静、電偏向電圧発生用電源により後で示すような電圧が
それぞれ図示したように印加され、また十六重極静電偏
向器ｌＯにおける残りの八つの偏向電極には別の静電偏
向電圧発生用電源（図示してない）から後で説明するよ
うに図示したような電圧が印加される。Each deflection electrode of the octupole electrostatic deflector 9 and every other eight of the 16 deflection electrodes of the hexapole electrostatic deflector 1O are electrically connected as shown in FIG. That is, each deflection electrode in the octupole electrostatic deflector 9 is connected to the deflection electrode in the hexapole electrostatic deflector IO located on the opposite side with respect to the optical axis. The voltages shown later are applied by the electrostatic and electrostatic deflection voltage generation power supplies as shown in the figure, and another electrostatic deflection voltage generation is applied to the remaining eight deflection electrodes in the hexapole electrostatic deflector lO. A power supply (not shown) applies voltages as shown, as will be explained later.

次に、第４図〜第７図を参照して八重極静電偏向器９及
び十六重極静電偏向器ｌＯの形状について説明する。Next, the shapes of the octupole electrostatic deflector 9 and the hexapole electrostatic deflector IO will be explained with reference to FIGS. 4 to 7.

第４図及び第５図には中心軸から見込み角２５゜となる
ような円弧を断面とする八重極静電偏向器９の断面につ
いての等電位線図を示す。隣接等電位線間電位差は左右
の電極の電位差をＶとすると１／２０Ｖであり、八重極
静電偏向器９においてはイオンはその直径の７０％以内
の所を通過するので、この部分の電場Ｅ１は均一であり
、図から計算されるように八重極静電偏向器９の直径を
ｄ、とすると、 Ｅ、−−，１，Ｖ／ｄ、（λ、　−０，９０７８）　　
（１）である。FIGS. 4 and 5 show equipotential diagrams of a cross section of the octupole electrostatic deflector 9 whose cross section is a circular arc at an angle of 25° from the central axis. The potential difference between adjacent equipotential lines is 1/20 V, where the potential difference between the left and right electrodes is V, and in the octupole electrostatic deflector 9, ions pass within 70% of their diameter, so the electric field in this area is E1 is uniform, and if the diameter of the octupole electrostatic deflector 9 is d, as calculated from the figure, then E,--,1,V/d, (λ, -0,9078)
(1).

第６図及び第７図には、中心軸から見込み角か１１．２
５　”であるような円弧を断面とする十六重極静電偏向
器ＩＯの断面についての等電位線図を示す。In Figures 6 and 7, the angle of view from the central axis is 11.2.
5 is an equipotential diagram for a cross section of a hexapole electrostatic deflector IO whose cross section is an arc of 5".

隣接等電位線間電位差は左右の電極の電位差をＶとする
と１／２０Ｖであり、十六重極静電偏向器１０において
はイオンはその直径の８５％以内の所を通過するので、
この部分の電場Ｅ２は均一であり、図から計算されるよ
うに十六重極静電偏向器ＩＯの直径をｄ２とすると、 Ｅ２−一λ２　Ｖ　／　ａ　２　　（λ２鞠０．９８０
６）　　（２）である。The potential difference between adjacent equipotential lines is 1/20 V, where the potential difference between the left and right electrodes is V, and in the hexapole electrostatic deflector 10, ions pass within 85% of their diameter, so
The electric field E2 in this part is uniform, and if the diameter of the hexapole electrostatic deflector IO is d2 as calculated from the figure, E2-1 λ2 V/a 2 (λ2 0.980
6) (2).

第８図に示すように、八重極静電偏向器９及び十六重極
静電偏向器１０の長さを、それぞれＱｌｓ９２とすると
、 （Ｑ□／ｄ１）／（Ｑ□／ｄ２） 一λ２／λ１（３） となり、Ｑｌ／ｄｌとＱ２／ｄ２との比がλ１とλ２と
の比に反比例するようにされる。As shown in FIG. 8, if the lengths of the octupole electrostatic deflector 9 and the 16-fold electrostatic deflector 10 are respectively Qls92, then (Q□/d1)/(Q□/d2) - λ2 /λ1(3), so that the ratio of Ql/dl and Q2/d2 is inversely proportional to the ratio of λ1 and λ2.

さらに第８図を参照して図示装置の動作について説明す
る。Further, the operation of the illustrated apparatus will be explained with reference to FIG.

第８図に示すように、八重極静電偏向器９の直径をｄＩ
、その長さを９２、十六重極静電偏向器１０の直径をｄ
２、その長さをＱ２、両偏向器９．１０間の距離をし、
八重極静電偏向器９内の電場をＥ、、十六重極静電偏向
器ＩＯ内の電場をＥ２、八重極静電偏向器９の出口側に
おけるイオンビームの光軸に対する出射角（偏向角）を
θ１、十六重極静電偏向器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θ２、ま
た八重極静電偏向器９に入る直前のイオンのエネルギを
Ｕ。とすると、 ｔａｎθ１−ＥＩ　　Ｌ　／２Ｕ。As shown in FIG. 8, the diameter of the octupole electrostatic deflector 9 is set to dI.
, its length is 92, and the diameter of the hexapole electrostatic deflector 10 is d.
2. Its length is Q2, the distance between both deflectors 9.10,
The electric field in the octupole electrostatic deflector 9 is E, the electric field in the hexapole electrostatic deflector IO is E2, and the exit angle (deflection) with respect to the optical axis of the ion beam on the exit side of the octupole electrostatic deflector 9 is angle) is θ1, the exit angle (deflection angle) of the ion beam with respect to the central axis on the exit side of the hexapole electrostatic deflector 10 is θ2, and the energy of the ions just before entering the octupole electrostatic deflector 9 is U. . Then, tanθ1−EI L /2U.

ｔａｎ　θ２−ＥＩ　　Ｑ＋　／　２Ｕ。tan θ2-EI Q+/2U.

Ｅ　２　　Ｑ２　／　２　ＵＯ（４） となる。ここで ＥＩ　　Ｑ＋　／　２Ｕｏ　−Ｅ２　　Ｑ２　／　２Ｕ
Ｏ（５）が成立すれば、ｔａｎθ。−〇となり、平行掃
引の条件が得られる。E 2 Q2 / 2 UO (4). Here EI Q+ / 2Uo -E2 Q2 / 2U
If O(5) holds, tanθ. −〇, and the conditions for parallel sweep are obtained.

ところで、八重極静電偏向器９及び十六重極静電偏向器
１０の形状は上述の式（３）のように決められ、第３図
に示すような電圧（この場合ｎ−８とする）が印加され
、電場Ｅ、、Ｅ２は互いに平行で方向が逆となり、それ
ぞれ上記式（１）　、（２）で表されたように、Ｅｌ−
一λ＋　Ｖ／ｄ＋　、Ｅ２−一λ２ｖ／ｄ２である。By the way, the shapes of the octupole electrostatic deflector 9 and the hexapole electrostatic deflector 10 are determined according to the above equation (3), and the voltage as shown in FIG. ) is applied, and the electric fields E, , E2 are parallel to each other and opposite in direction, and as expressed by the above equations (1) and (2), respectively, El-
-λ+ V/d+, E2--λ2v/d2.

そこで、式（３）を変形すると、 λ＋９＋／ｄ＋−λ２１Ｑ２／ｄ２ が得られ、これにＶを乗すると、 λ＋　Ｖ　Ｑ＋　／　ｄＩ−λ２Ｖ　Ｑ２　／ｄ２とな
り、すなわち （λｔ　Ｖ）／ｄ＋　　　Ｌ　−（λ２　Ｖ）　／　ｄ
　２９□ が得られ、これを式（１）　、（２）に代入すると、Ｅ
Ｉ　　Ｑ□−Ｅ２９２ となり、式（５）の平行掃引の条件が得られる。Therefore, by transforming equation (3), we get λ+9+/d+-λ21Q2/d2, and when we multiply this by V, we get λ+ V Q+ / dI-λ2V Q2 /d2, that is, (λt V)/d+ L -( λ2 V) / d
29□ is obtained, and by substituting this into equations (1) and (2), E
IQ□-E292, and the parallel sweep condition of equation (5) is obtained.

ところで、図示実施例では第１、第２多重極静電偏向器
がそれぞれ八重極、十六重極から成る場合について説明
してきたが、本発明では第１多重極静電偏向器は四重極
またはそれ以上に、また第２多重極静電偏向器は第１多
重極静電偏向器の極数の二倍であれば良く、従って第１
多重極静電偏向器はｎ電極（ｎは４またはそれ以上の整
数）、第２多重極静電偏向器向器は２０重掻き構成する
ことかできる。Incidentally, in the illustrated embodiment, a case has been described in which the first and second multipole electrostatic deflectors are composed of octupole and hexapole, respectively, but in the present invention, the first multipole electrostatic deflector is composed of quadrupole. or more, and the second multipole electrostatic deflector may be twice the number of poles of the first multipole electrostatic deflector, so that
The multipole electrostatic deflector can be configured with n electrodes (n is an integer of 4 or more), and the second multipole electrostatic deflector can be configured with 20 electrodes.

第１多重極静電偏向器をｎ電極、第２多重極静電偏向器
向器は２０重掻きした場合に、それぞれの偏向器へのラ
スター電圧の掛は方は次のようになる。When the first multipole electrostatic deflector has an n-electrode and the second multipole electrostatic deflector has 20 layers, the raster voltage applied to each deflector is as follows.

第３図に示すように、第１多重極静電偏向器を成すｎ電
極静電偏向器の上、下、右、左の偏向電極に掛けるラス
ター電圧の瞬時値を■、−■、Ｕ、Ｕとする゛と、ラス
ター電圧Ｕの掛けられる偏向電極から数えて一番目の偏
向電極にはＵｃｏｓ２π／ｎ＋Ｖｓｉｎ２π／ｎの電圧
が掛けられ、二番目の偏向電極にはＵｃｏｓ　４　ｙｒ
／　ｎ　＋Ｖｓｉｎ　４　ｙｒ／　ｎの電圧が掛けられ
、そしてｍ番目の偏向電極にはＵｃｏｓ　２ｍｙｒ／ｎ
＋Ｖｓｉｎ　２ｍｙｒ／ｎの電圧が掛けられる。一方、
第２多重極静電偏向器向器を成す２０重重極電偏向器の
上、下、右、左の偏向電極に掛けるラスター電圧の瞬時
値は一■、■、Ｕ、Ｕとなり、ラスター電圧Ｕの掛けら
れる偏向電極から数えて一番目の偏向電極にはＵ　ｃｏ
ｓπ／ｎ＋Ｖｓｉｎπ／ｎの電圧が掛けられ、二番目の
偏向電極にはＵｃｏｓ　２π／ｎ＋Ｖｓｉｎ　２ｙｒ／
ｎの電圧が掛けられ、そしてｍ番目の偏向電極にはＵｃ
。As shown in FIG. 3, the instantaneous values of the raster voltages applied to the upper, lower, right, and left deflection electrodes of the n-electrode electrostatic deflector forming the first multipole electrostatic deflector are expressed as ■, −■, U, Assuming U, the first deflection electrode counting from the deflection electrode to which the raster voltage U is applied is applied with a voltage of Ucos2π/n+Vsin2π/n, and the second deflection electrode is Ucos 4 yr.
A voltage of / n +Vsin 4 yr/n is applied, and the mth deflection electrode has a voltage of U cos 2 myr/n.
A voltage of +Vsin 2 myr/n is applied. on the other hand,
The instantaneous values of the raster voltages applied to the upper, lower, right, and left deflection electrodes of the 20 multipole electrostatic deflector forming the second multipole electrostatic deflector deflector are 1, , U, U, and the raster voltage U The first deflection electrode counting from the deflection electrode to which U co
A voltage of sπ/n+Vsinπ/n is applied, and a voltage of Ucos 2π/n+Vsin 2yr/ is applied to the second deflection electrode.
n voltage is applied, and the mth deflection electrode is Uc.
.

ｓｍπ／ｎ＋Ｖｓｉｎｍπ／ｎの電圧か掛けられる。A voltage of smπ/n+Vsinmπ/n is applied.

従って、第２多重極静電偏向器向器を成す２０重電極電
偏向器には２ｎ個の電源から各々ラスター電圧が印加さ
れ、この２０重電極電偏向器の電極と第１多重極静電偏
向器を成すｎ電極静電偏向器の電極との結線を第３図に
示すように構成することによって、第２多重極静電偏向
器向器を成す２０重電極電偏向器における一つおきの電
極は第１多重極静電偏向器を成すｎ電極静電偏向器の電
極に接続され、一系列の電源で二つの偏向器に電圧を供
給するようにされ得る。Therefore, raster voltages are applied from 2n power supplies to each of the 20 multipole electrostatic deflectors forming the second multipole electrostatic deflector, and the electrodes of the 20 multipole electrostatic deflectors and the first multipole electrostatic deflector are By configuring the connections with the electrodes of the n-electrode electrostatic deflector constituting the deflector as shown in FIG. The electrodes may be connected to the electrodes of an n-electrode electrostatic deflector forming the first multipole electrostatic deflector, such that a series of power supplies can supply voltage to the two deflectors.

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明のイオン注入装置によ
れば、第１多重極静電偏向器の極数に対して、その後方
に設けられる第２多重極静電偏向器の極数を二倍に構成
したことにより次のような効果が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the ion implantation apparatus of the present invention, the number of poles of the second multipole electrostatic deflector provided behind the first multipole electrostatic deflector is greater than the number of poles of the first multipole electrostatic deflector. By doubling the number of poles, the following effects can be obtained.

１、例えば第２多重極静電偏向器を１６極とした場合に
第１多重極静電偏向器の極数は８極でよく、小さな寸法
で製作しなければならない第１多重極静電偏向器の電極
間の間隔を比較的広く取れ、高い放電耐圧が得られる。1. For example, when the second multipole electrostatic deflector has 16 poles, the number of poles of the first multipole electrostatic deflector may be 8 poles, and the first multipole electrostatic deflector must be manufactured with small dimensions. The space between the electrodes of the device can be relatively wide, and high discharge withstand voltage can be obtained.

２、第２多重極静電偏向器の極数を第１多重極静電偏向
器の極数の二倍とすることにより電場の均一範囲が偏向
器の直径の９０％にも及び、１０インチ対応の基板用の
スキャナーの製作が容易となり、装置の全長を実質的に
長くすることなしに設計することができる。2. By making the number of poles of the second multipole electrostatic deflector twice the number of poles of the first multipole electrostatic deflector, the range of uniformity of the electric field extends to 90% of the diameter of the deflector, which is 10 inches. The fabrication of scanners for corresponding substrates is facilitated and can be designed without substantially increasing the overall length of the device.

３、第２多重極静電偏向器のスキャナー電圧を発生させ
る電源一系列で、第１多重極静電偏向器のスキャナー電
圧も供給できるので、電源を節約できるだけでなく、同
期の問題も解決することができる。3. The same power supply that generates the scanner voltage for the second multipole electrostatic deflector can also supply the scanner voltage for the first multipole electrostatic deflector, which not only saves power but also solves the synchronization problem. be able to.

４、第２多重極静電偏向器の極数を８極またはそれ以上
とする二とにより、電極間、及び電極と真空容器との間
の静電容量を小さくてき、その結果ラスター電源の製作
か容易となる。4. By increasing the number of poles of the second multipole electrostatic deflector to 8 or more, the capacitance between the electrodes and between the electrodes and the vacuum vessel can be reduced, resulting in the production of a raster power supply. Or it becomes easier.

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

第１図は本発明のイオン注入装置の全体構成を示す概路
線図、 第２図は本発明の要部の一実施例を示す概略斜視図、 第３図は第２図に示す偏向器の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結線図、第４図及び第５
図は八重極静電偏向器内の等電位線を示す概路線図、 第６図及び第７図は十六重極静電偏向器内の等電位線を
示す概路線図、 第８図は平行掃引の原理の説明図、 第９図は従来の毎葉式イオン注入装置の概路線図、 第１Ｏ図は従来の毎葉式イオン注入装置の走査図形を示
す概路線図である。 図 中 １：イオン源 ２：質量分離器 ３：加速管 ４：四重極レンズ ５：二極静電偏向器 ６：第１多重極静電偏向器 ７２第２多重極静電偏向器 ８：イオン注入すべき基板 ９：八重極静電偏向器 ｌＯ二十六重極静電偏向器 第１図 第２図 第５図 第６図 篤３図 箆４図 第７図 第８図FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the ion implantation apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view showing an embodiment of the main part of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of the deflector shown in FIG. 2. Schematic wiring diagrams, Figures 4 and 5, showing the electrical connection between each electrode and the voltage application state.
The figure is a schematic diagram showing the equipotential lines in the octupole electrostatic deflector, Figures 6 and 7 are the outline diagrams showing the equipotential lines in the hexapole electrostatic deflector, and Figure 8 is a schematic diagram showing the equipotential lines in the hexapole electrostatic deflector. An explanatory diagram of the principle of parallel sweep. FIG. 9 is a schematic diagram of a conventional bilobal ion implantation device. FIG. 1O is a schematic diagram showing a scanning pattern of a conventional bilobal ion implantation device. In the figure: 1: Ion source 2: Mass separator 3: Accelerator tube 4: Quadrupole lens 5: Dipolar electrostatic deflector 6: First multipole electrostatic deflector 72: Second multipole electrostatic deflector 8: Substrate 9 to be implanted with ions: Octapole electrostatic deflector lO26-fold electrostatic deflector

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、基板上てラスタスキャンによりイオン注入を行うイ
オン注入装置において、イオンビーム偏向系が、光軸の
周りに配置され、イオンビームを偏向させる四極又はそ
れ以上の極数をもつ第１多重極静電偏向器と、第１多重
極静電偏向器の後方で同一光軸の周りに配置され、第１
多重極静電偏向器の極数の二倍の極数をもち、第１多重
極静電偏向器で偏向されたイオンビームをイオン注入す
べき基板表面に対して常に一定の方向となるように偏向
させる第２多重極静電偏向器とから成ることを特徴とす
るイオン注入装置。 ２、第１、第２多重極静電偏向器の各電極が同一光線の
周りのそれぞれ異なる同一円周上に等間隔に配置され、
また第２多重極静電偏向器の一つおきの電極が第１多重
極静電偏向器の各電極に対して光軸を含む同一面内でし
かも互いに光軸に関して反対側に位置される請求項１に
記載のイオン注入装置。 ３、第１多重極静電偏向器の各電極に対して光軸を含む
同一面内でしかも互いに光軸に関して反対側に位置した
第２多重極静電偏向器の一つおきの電極が、第１多重極
静電偏向器の各電極のラスター偏向電源と共通に接続さ
れる請求項２に記載のイオン注入装置。[Claims] 1. In an ion implantation apparatus that performs ion implantation on a substrate by raster scanning, an ion beam deflection system is arranged around an optical axis and has quadrupole or more poles for deflecting the ion beam. a first multipole electrostatic deflector with a first multipole electrostatic deflector arranged around the same optical axis behind the first multipole electrostatic deflector;
It has twice the number of poles as the multipole electrostatic deflector, so that the ion beam deflected by the first multipole electrostatic deflector is always directed in a constant direction with respect to the substrate surface to be ion-implanted. and a second multipole electrostatic deflector for deflecting an ion. 2. The electrodes of the first and second multipole electrostatic deflectors are arranged at equal intervals on different circumferences around the same light beam,
Further, every other electrode of the second multipole electrostatic deflector is located in the same plane including the optical axis with respect to each electrode of the first multipole electrostatic deflector, and on opposite sides of the optical axis. Item 1. The ion implantation device according to item 1. 3. Every other electrode of the second multipole electrostatic deflector is located in the same plane including the optical axis with respect to each electrode of the first multipole electrostatic deflector, and on opposite sides of the optical axis, The ion implanter according to claim 2, wherein the ion implanter is commonly connected to a raster deflection power source of each electrode of the first multipole electrostatic deflector.