JPH0719084Y2

JPH0719084Y2 - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH0719084Y2
Application number: JP12925288U
Authority: JP
Inventors: 武志須之内
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2003-09-30
Also published as: JPH0250952U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、ターゲットにイオンビームを注入するイオ
ン注入装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の例えば静電スキャン型のイオン注入装置
を第３図に基づいて説明する。

このイオン注入装置は、第３図に示すように、イオン源
11と、イオン引出電極12と、質量分析マグネット13とを
設けている。そして、質量分析マグネット13の後段に分
析スリット14と、複数の加速電極15を備えた加速管15′
と、Ｑレンズ電極16とを設けている。さらに、Ｑレンズ
電極16の後段に垂直走査電極17と水平走査電極18とを設
け、水平走査電極18の後段にマスク19を介しターゲット
20を設けている。また、イオン引出電極12,質量分析マ
グネット13,加速電極15,垂直走査電極17および水平走査
電極18には、それぞれ電源（図示せず）が設けられてい
る。

このイオン注入装置は、イオン源11に発生した各種イオ
ンをイオン引出電極12で各種イオンをビーム状に引き出
す。そして、イオン引出電極12により引き出されたイオ
ンビーム21に含まれた各種イオンの中から必要なイオン
のみが分析スリット14を通るように質量分析マグネット
13でイオンビーム21を偏向する。つぎに、分析スリット
14を通ったイオンビーム21は、加速管15′に入り、加速
電極15で加速され、Ｑレンズ電極16で収束される。さら
に、Ｑレンズ電極16で収束されたイオンビーム21は、垂
直走査電極17および水平走査電極18で垂直および水平に
走査され、マスク19を介しターゲット20に照射される。

このイオン注入装置は、イオンビーム21を水平および垂
直に走査してターゲット20へのイオン注入を行う場合
に、ターゲット20を完全に通過する位置までオーバース
キャンさせているが、通常オーバースキャンの範囲をで
きるだけ少なくしてイオンビーム21のロスを低減させる
ために、イオンビーム21のビーム径をできるだけ絞り込
む傾向にある。

ところが、ビーム径を絞ると、注入の均一性が劣化し、
またイオンビーム電流密度が高くなることによりイオン
ビーム21が照射された部分が大きくチャージアップし、
ターゲット20に放電が生じて破壊される恐れがある。

このようなイオン注入の均一性の劣化やチャージアップ
に伴う破壊の問題を解消するために、質量分析マグネッ
ト13から出射されるイオンビーム21の出射角を変え、イ
オンビーム21の焦点位置をずらしたり、また、プラス電
位の電極，すなわちエクスパンダ電極を用いて、プラズ
マ状のイオンビーム21中に含まれる電子を吸引し、イオ
ンビーム21に正電荷のイオンを残し、この正電荷のイオ
ン同士の反発によりイオンビーム21のビーム径を拡げた
りしていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、これらのいずれの手段においても、次に述べる
ような問題があった。

質量分析マグネット13から出射されるイオンビーム21の
出射角を変える手段においては、質量分析マグネット13
にイオンビーム21の出射角度変更機構を取り付けるため
に、質量分析マグネット13の構造を変更しなければなら
ず、コストが大幅にアップするという問題があった。さ
らに、イオンビーム21の出射角を変更するための操作が
難しいという問題もあった。

また、エクスパンダ電極を用いる場合にも、エクスパン
ダ電極をイオン注入装置に装着しなければならず、また
エクスパンダ電極に給電する電源が必要となり装置が大
型化し、コストが大幅にアップし、操作性も悪くなると
いう問題があった。

さらに、これらの手段においては、イオンビーム21の径
の正確な制御が難しく、イオンビーム21の径にばらつき
が生じるという問題があった。

また、上記２種の手段は、イオンビーム21のビーム径を
実質大きくするので、オーバースキャンの範囲を大きく
せざるを得ず、したがってイオンビーム21のロスを増加
させるという問題があった。

したがって、この考案の目的は、簡単な構成で、イオン
ビームのロスを増加させることなく注入の均一性の劣化
およびチャージアップに伴う破壊を防止することができ
るイオン注入装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この考案のイオン注入装置は、イオン引出電極，質量分
析マグネット，加速電極，垂直走査電極および水平走査
電極の各電源の何れか１つの電源の出力にイオンビーム
走査周波数よりも十分に高い周波数の高周波成分を重畳
する高周波重畳手段を設けたことを特徴としている。

〔作用〕

この考案の構成によれば、イオン引出電極，質量分析マ
グネット，加速電極および走査電極および各電源の何れ
か１つの電源の出力にイオンビーム走査周波数よりも十
分に高い周波数の高周波成分を重畳するようにしたの
で、イオンビームがこきざみに振動しながら走査されタ
ーゲットに照射されることになる。したがって、ターゲ
ットに照射されるイオンビームの単位時間当たりの走査
範囲が拡大されることになる。

〔実施例〕

この考案のイオン注入装置の一例を第１図および第２図
に基づいて説明する。

このイオン注入装置は、第１図に示すように、加速電源
６に高周波重畳手段１を設けている。その他の構成は、
第３図に示す従来のイオン注入装置と同様である。

加速電源６は、制御回路２と分圧回路３と誤差増幅器４
と発振器からなる高周波重畳手段１と基準電圧発生回路
５からなり、入力電圧Ｅを入力してイオンビームの加速
に必要な電圧Ｅ_０に変換し、加速電極（図示せず）に加
える。

以下、この加速電源６の動作を説明する。

基準電圧発生回路５は、イオンビームを加速するために
必要な基準電圧ｖ_０を設定し、高周波重畳手段１に加え
ている。そして、高周波重畳手段１で基準電圧発生回路
５の基準電圧ｖ_０にイオンビーム走査周波数よりも十分
に高い周波数の高周波成分を重畳させて、小刻みに振動
した基準電圧ｖ_０′を誤差増幅器４に加える。また、分
圧回路３は、制御回路２から出力される出力電圧Ｅ_０を
入力し、出力電圧Ｅ_０に対応した電圧ｖを誤差増幅器４
に加えている。誤差増幅器４は、高周波重畳手段１から
入力した小刻みに振動した基準電圧ｖ_０′と、分圧回路
３から入力した出力電圧Ｅ_０に対応した電圧ｖとを比較
して、基準電圧ｖ_０′と出力電圧Ｅ_０との差を検出し、
この差信号を制御回路２に加えている。制御回路２は、
誤差増幅器４からの差信号を入力して、出力電圧Ｅ_０が
基準電圧ｖ_０′に対応したイオンビームの加速に必要な
電圧となるように制御している。これにより、制御回路
２から出力される加速電圧Ｅ_０は、小刻みに振動した電
圧となる。このとき、高周波重畳手段１で重畳させる周
波数、加速電圧Ｅ_０を正常なイオン注入のための必要な
諸条件の許容範囲内で振動させるように設定されてい
る。

このイオン注入装置は、従来のイオン注入装置と同様
に、イオン源（図示せず）に発生した各種イオンをイオ
ン引出電極（図示せず）で各種イオンをイオンビームに
して引き出し、イオン引出電極から引き出されたイオン
ビームに含まれる必要なイオンのみが、分析スリット
（図示せず）を通るように質量分析マグネットでイオン
ビームを偏向する。つぎに、分析スリットを通ったイオ
ンビームが加速電極（図示せず）に入る。このとき、加
速電極には、加速電源６から小刻みに振動した出力電圧
Ｅ_０が印加されているため、イオンビームの速度も小刻
みに変化する。そして、この小刻みに速度が変化したイ
オンビームがＱレンズ電極（図示せず）に入る。Ｑレン
ズ電極に入ったイオンビームは、Ｑレンズ電極で収束さ
れ、垂直走査電極，水平走査電極で垂直および水平に走
査され、マスク（図示せず）を介しターゲット（図示せ
ず）に照射される。このとき、イオンビームの速度が小
刻みに変化しているため、垂直および水平走査電極によ
り走査されたイオンビームは、小刻みに振動したものに
なる。この結果、第２図に示すように、ターゲット７に
照射されるイオンビーム８の挙動が小刻みに振動したも
のになり、単位時間当たりにターゲット７に照射される
イオンビーム８の走査範囲が拡大することになる。ま
た、イオンビーム８の垂直，水平方向への走査は、従来
のイオン注入装置も同様であるが、通常、垂直方向に数
十Hz、水平方向に数百Hzで走査している。そして、この
場合、イオンビーム８を小刻みに振動させる周波数は、
上記の走査周波数よりも十分に高い周波数，例えば数千
Hzとし、イオンビーム８の垂直，水平方向へ走査する数
十〜数百Hzの周波数よりも１桁以上大きいものとしてい
る。

このように、このイオン注入装置は、加速電源６に高周
波重畳手段１を設けて、イオンビーム８を小刻みに振動
させながら走査してターゲット７に照射するようにした
ので、イオンビーム８の単位時間当たりのターゲット７
への走査範囲を拡大することができる。これにより、イ
オンビーム８のビーム径を拡大することなく、ターゲッ
ト７の単位時間，単位面積当たりのイオンの注入量を少
なくでき、チャージアップを抑制でき、ターゲット７の
破壊を防止することができる。また、注入の均一性の劣
化を防止することができる。さらに、イオンビーム８の
ビーム径を拡げていないので、オーバースキャンの範囲
を狭くでき、イオンビーム８のロスを低減することがで
きる。

また、加速電極用電源６に発振器からなる高周波重畳手
段１を設け、イオンビームを小刻みに振動させてイオン
ビームの走査範囲を拡大するようにしたので、簡単な構
成で、イオンビームの走査範囲の拡大の制御を正確かつ
簡単に行うことができ、しかも大幅なコストアップがな
い。

なお、この実施例のイオン注入装置においては、高周波
重畳手段１を加速電源６に設けてイオンビーム８の加速
速度を変化させ、イオンビーム８をターゲット７上でビ
ーム走査時に小刻みに振動させるようにしたが、イオン
引出電極，質量分析マグネット，垂直走査電極または水
平走査電極のいずれか１つの電源に、高周波重畳手段１
を設けることにより、イオンビーム８をターゲット７上
でビーム走査時に小刻みに振動させることもできる。

〔考案の効果〕

この考案のイオン注入装置は、イオン引出電極，質量分
析マグネット，加速電極，垂直走査電極および水平走査
電極の各電源の何れか１つに高周波重畳手段を設けてイ
オンビームを小刻みに振動させながら走査し、ターゲッ
トに照射するようにしたので、単位時間当たりのターゲ
ットへのイオンビームの走査範囲を拡大することができ
る。この結果、イオンビーム径を拡大することなく、単
位時間，単位面積当たりのイオンの注入量を少なくで
き、チャージアップを抑制でき、ターゲットの破壊を防
止することができる。また、イオン注入の均一性の劣化
を防止することができる。さらに、イオンビーム径を拡
げていないので、オーバースキャンの範囲を狭くでき、
イオンビームのロスを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例のブロック図、第２図は第１
図のターゲットに照射されるイオンビームの挙動を示す
波形図、第３図は従来のイオン注入装置の構成を示す概
略図である。１…高周波重畳手段、６…加速電源、７…ターゲット、
８…イオンビーム

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】イオン源からイオンビームを引き出すため
のイオン引出電極と、前記イオン源から引き出されたイ
オンビームから必要なイオン種を選択するための質量分
析マグネットと、前記質量分析マグネットにより選択さ
れたイオン種のイオンビームを加速するための加速電極
と、前記加速されたイオンビームをターゲットに走査す
るための垂直走査電極と水平走査電極とを備えたイオン
注入装置において、前記イオン引出電極，質量分析マグ
ネット，加速電極，垂直走査電極および水平走査電極の
各電源の何れか１つの電源の出力にイオンビーム走査周
波数より十分高い周波数の高周波成分を重畳する高周波
重畳手段を設けたことを特徴とするイオン注入装置。