JPS593856A - Ｅ×ｂ速度選別器 - Google Patents
Ｅ×ｂ速度選別器Info
- Publication number
- JPS593856A JPS593856A JP11194082A JP11194082A JPS593856A JP S593856 A JPS593856 A JP S593856A JP 11194082 A JP11194082 A JP 11194082A JP 11194082 A JP11194082 A JP 11194082A JP S593856 A JPS593856 A JP S593856A
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- Japan
- Prior art keywords
- pole pieces
- pole
- magnetic field
- electrode
- ion beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ） 発明の技術分野
本発明はＥｘＢ速度選別器に係り、特に選別された所要
の荷電粒子ビームを集束して尖鋭々ビームを形成する構
造を有するＥＸＢ速度選別器に関する。
の荷電粒子ビームを集束して尖鋭々ビームを形成する構
造を有するＥＸＢ速度選別器に関する。
（ｂ） 技術の背景
半導体装置の製造工程において、半導体基体の選択され
た領域に不純物を導入する方法としてイオン注入法が広
く行なわれている。
た領域に不純物を導入する方法としてイオン注入法が広
く行なわれている。
イオン注入法では周知の如くイオン源で形成された所要
の不純物イオンが、引出し、分離及び加法の過８を経て
目的きするイオン打込み部間導入されるが、イオンビー
ムは通常直径５乃至１０〔闘〕程度の太さと々っている
。このイオンビームの直径に対して半導体基体のイオン
注入領域のパターンの寸法は通常は遥に小６く、半導体
基体面上を皮膜でｖＬＮし、所要のイオン注入領域上の
皮膜全選択的に除去してマスクを形成し、このマスクを
介してイオン注入が行なわれている。
の不純物イオンが、引出し、分離及び加法の過８を経て
目的きするイオン打込み部間導入されるが、イオンビー
ムは通常直径５乃至１０〔闘〕程度の太さと々っている
。このイオンビームの直径に対して半導体基体のイオン
注入領域のパターンの寸法は通常は遥に小６く、半導体
基体面上を皮膜でｖＬＮし、所要のイオン注入領域上の
皮膜全選択的に除去してマスクを形成し、このマスクを
介してイオン注入が行なわれている。
しかるに半導体装置の高速化、高集積密度化を１′ＩＩ
進するためにイオン注入領域のパターンも微細化が必要
となり前記マスクの形成の困雛さが高まるとともに、イ
メン注入に除してマスクを使用する仁となく、尖鋭な不
純物イオンビームを用いて不純物導入領域のみに選択的
に不純物を照射する方法が要求されている。
進するためにイオン注入領域のパターンも微細化が必要
となり前記マスクの形成の困雛さが高まるとともに、イ
メン注入に除してマスクを使用する仁となく、尖鋭な不
純物イオンビームを用いて不純物導入領域のみに選択的
に不純物を照射する方法が要求されている。
（Ｃ）従来技術と問題点
イオン等の荷電粒子の速度選別器としてＥ Ｘ Ｂ速度
選別器（ウィーンフィルタとも呼ばれる）が既に知られ
ている。第１図（ａ）けＥＸＢ速度選別器の模式斜視図
、第１図（ｂ）はその動作の説明図である。図において
１及び２は磁極片であってこれらの磁極片間に磁束密度
Ｂｏなる磁界が形成され、３及び４は電極であってこれ
らの電極間に電界強度Ｅｏなる電界が形成される。この
図の構造においては電界と磁界とは直交し、以下電ｒ１
方向をＸ軸、磁界方向をＹ軸とする。このＥ Ｘ Ｂ速
［選別器にイオンビームはＺ軸方向に導入される。
選別器（ウィーンフィルタとも呼ばれる）が既に知られ
ている。第１図（ａ）けＥＸＢ速度選別器の模式斜視図
、第１図（ｂ）はその動作の説明図である。図において
１及び２は磁極片であってこれらの磁極片間に磁束密度
Ｂｏなる磁界が形成され、３及び４は電極であってこれ
らの電極間に電界強度Ｅｏなる電界が形成される。この
図の構造においては電界と磁界とは直交し、以下電ｒ１
方向をＸ軸、磁界方向をＹ軸とする。このＥ Ｘ Ｂ速
［選別器にイオンビームはＺ軸方向に導入される。
この場合罠、イオンの質量をｍ、電荷をｑ２位置を（Ｘ
＋ Ｖ＋ ＺＬ速度を（ＸＨ’ｌ、Ｚ Ｌ加速度を（
ｘ＋ｙ＋ｚ）とすれば運動方程式は次式のとおシとスる
。
＋ Ｖ＋ ＺＬ速度を（ＸＨ’ｌ、Ｚ Ｌ加速度を（
ｘ＋ｙ＋ｚ）とすれば運動方程式は次式のとおシとスる
。
ｍｘ ＝ｑ （Ｅｏ−ＺＢｏ） （１
）ｍｙ ＝ Ｏ，（２） ｍｚ−＝ｑｘＢｏ （３Ｊ
式（１）は、その右辺がＺ＝Ｅｏ／Ｂｏなるときに０と
なる。すなわち電界と磁界がＸ軸方向に及ｔりす力が平
衡することを示している。従って速度Ｖｏ＝＝（０，０
，ＥＯ／ＢＯ）なるイオンＦｉ等速度でＺｔＮ方向に直
進する。これに対して速度がこｉｌ−よシ外ｉするイオ
ンには、Ｘｚ平面に平行な刀が作用して、Ｘ軸の正、弁
（八ずれかの方向に偏向する。
）ｍｙ ＝ Ｏ，（２） ｍｚ−＝ｑｘＢｏ （３Ｊ
式（１）は、その右辺がＺ＝Ｅｏ／Ｂｏなるときに０と
なる。すなわち電界と磁界がＸ軸方向に及ｔりす力が平
衡することを示している。従って速度Ｖｏ＝＝（０，０
，ＥＯ／ＢＯ）なるイオンＦｉ等速度でＺｔＮ方向に直
進する。これに対して速度がこｉｌ−よシ外ｉするイオ
ンには、Ｘｚ平面に平行な刀が作用して、Ｘ軸の正、弁
（八ずれかの方向に偏向する。
従って第ルり＋ （ｂ）に示す如＜、ＩＳｉ’ｌＩコ５
を街する遮蔽板６ゲ靜′けることによって、速度ＶＯ々
るイオンのみを選別することができる。
を街する遮蔽板６ゲ靜′けることによって、速度ＶＯ々
るイオンのみを選別することができる。
更に詳頽１に、速度ＶがＶｏＫｌｌは吟しくがっ２軸の
近傍にあるイオンに注目して前Ｉｒ＋式（１）を糾形化
して仏式が得られる。
近傍にあるイオンに注目して前Ｉｒ＋式（１）を糾形化
して仏式が得られる。
”；＝ −Ｓ” Ｂｏ２Ｘ （４
）式（４）は、Ｚ軸からの偏位置に比例するカがＺ軸方
向に作用することをボし、イオンビームはＸ軸方向につ
いては集束することが知られる。
）式（４）は、Ｚ軸からの偏位置に比例するカがＺ軸方
向に作用することをボし、イオンビームはＸ軸方向につ
いては集束することが知られる。
すなわち、前記オル造のＥＸＢ速度選別器においては、
速度がＶｏ＝Ｅｏ／Ｂｏ とは異なるイオンを電界力
向に偏向させ、がっ、直進するイオンビームは磁界方向
について集束される。
速度がＶｏ＝Ｅｏ／Ｂｏ とは異なるイオンを電界力
向に偏向させ、がっ、直進するイオンビームは磁界方向
について集束される。
先に述べた目的罠用いる尖鋭なイオンビームを形成する
ためには、イオンビームの集束を２軸に関して対称形と
する必要がある。この様にイオンビームの集束を２軸に
関して対称形とする方法として、前記例においては第２
図（ａ）に模式断面図を示す如く磁界Ｂｏと電界Ｅｏと
が直交するのに対して、第２図（ｂ）に模式断面図を示
す如く磁極面１′と２′とを相互に傾けて磁界を円弧状
とする方法が知られている。
ためには、イオンビームの集束を２軸に関して対称形と
する必要がある。この様にイオンビームの集束を２軸に
関して対称形とする方法として、前記例においては第２
図（ａ）に模式断面図を示す如く磁界Ｂｏと電界Ｅｏと
が直交するのに対して、第２図（ｂ）に模式断面図を示
す如く磁極面１′と２′とを相互に傾けて磁界を円弧状
とする方法が知られている。
第２図（ｂ）において、ＥＸＢ速度選別器の中心軸上の
点Ｐを通る磁束密度の大きさｉＢｏ、電界強度をＥｏと
し、Ｐを通る磁束密度ａを円弧とする円の中心ヲ０１
この円の半径ＯＰの長さをＲｏとする。このとき、電界
及び磁界は次式の如く表わされる。
点Ｐを通る磁束密度の大きさｉＢｏ、電界強度をＥｏと
し、Ｐを通る磁束密度ａを円弧とする円の中心ヲ０１
この円の半径ＯＰの長さをＲｏとする。このとき、電界
及び磁界は次式の如く表わされる。
Ｅｘ ＝’Ｅｏ （５
）Ｅｙ ＝ ｏ （６
）Ｂ ｙ ＝８＝Ｂ ｏ （” Ｒｏ ）
（８）この場合に削代（４）に相当する運動方程
式はとなって、Ｖｏ＝Ｅｏ／Ｂｏ なるイオンビーム
はＺ軸上に対称的に集束する。
）Ｅｙ ＝ ｏ （６
）Ｂ ｙ ＝８＝Ｂ ｏ （” Ｒｏ ）
（８）この場合に削代（４）に相当する運動方程
式はとなって、Ｖｏ＝Ｅｏ／Ｂｏ なるイオンビーム
はＺ軸上に対称的に集束する。
以上説明した如く、第２図（ｂ）に示す如き断面構造を
有するＥｘＢ速度選別器によって速度Ｖｏ＝Ｅｏ ／
Ｂｏなるイオンを選別して、軸に対称ＶＣ巣束すること
がｏＪ能となるが、実隙の半導体装置等の製造工程にお
りるイオン注入法においては、周知の如く、イオンの打
込み深さを所幾０１１良とするためにイオンの運動エネ
ルギー即ち速度Ｖｏが選択される。従ってイオン注入法
のビーム形成に適用するＥＸＥ速度速度選別子め辿択さ
れた速度ＶＯもしくは加速物、圧ｖｌＬについて以上説
明したイオンビームの集束栄件を満足する機能を具備し
なければならない。
有するＥｘＢ速度選別器によって速度Ｖｏ＝Ｅｏ ／
Ｂｏなるイオンを選別して、軸に対称ＶＣ巣束すること
がｏＪ能となるが、実隙の半導体装置等の製造工程にお
りるイオン注入法においては、周知の如く、イオンの打
込み深さを所幾０１１良とするためにイオンの運動エネ
ルギー即ち速度Ｖｏが選択される。従ってイオン注入法
のビーム形成に適用するＥＸＥ速度速度選別子め辿択さ
れた速度ＶＯもしくは加速物、圧ｖｌＬについて以上説
明したイオンビームの集束栄件を満足する機能を具備し
なければならない。
（ｄ） 発明の目的
本発明は、速度分布を有する荷電粒子、例えばイオンビ
ームよυ所要の速度を有する粒子を選別し、かつこわを
集束して尖鋭なビームを形成する装置を提供することを
目的とする。
ームよυ所要の速度を有する粒子を選別し、かつこわを
集束して尖鋭なビームを形成する装置を提供することを
目的とする。
（ｅ） 発明の構成
本発明の前記目的は、相互に対向して配設されて静＠、
界を形成する電極と、相互に対向して配設されで前記静
電界と交叉する靜磁界を形成する磁極と全具備して、前
記磁極の磁極面が、前記にす市１界に垂直である−の直
線を含み、かつ前記静電界の対称面に関して対称である
二千面に、七ねぞれ一致するごとく調整可能とされてな
るＥＸＢ速厖選別器によって達成される。
界を形成する電極と、相互に対向して配設されで前記静
電界と交叉する靜磁界を形成する磁極と全具備して、前
記磁極の磁極面が、前記にす市１界に垂直である−の直
線を含み、かつ前記静電界の対称面に関して対称である
二千面に、七ねぞれ一致するごとく調整可能とされてな
るＥＸＢ速厖選別器によって達成される。
前記式（５）乃至（８）によって表わされる電界及び磁
界内におけるイオンの運動方程式は、前記式（１）乃至
（３）に対応して次式（１１）乃至（１３）となる。
界内におけるイオンの運動方程式は、前記式（１）乃至
（３）に対応して次式（１１）乃至（１３）となる。
ｍマ＝ｑ（Ｅｏ−４Ｂｙ） （ロ）ｒｎｙ
＝（ＩＺＢＸ （”９ｍ”； ＝
ｑ （ｘＢｙ−多Ｂｘ ） （１３１（］
３）より初期条件Ｚ＝Ｖｏｆ：用いてＺ中Ｖｏ ＋−Ｂ
ｏＸ （１４）が得られ、 Ｆｉｏ ＝ Ｖｏ Ｂｏ （＋５
）なるとき、式（＋４）？用いて式（１１）及び（坤よ
りが得られる。この式（１１’）及び（１２’）よりか
満足されるときに、加速層Ｖとｙとが対称ルとなり初速
度ＶｏなるイオンがＺ軸に対称形ＶＣ集束することが知
られる。
＝（ＩＺＢＸ （”９ｍ”； ＝
ｑ （ｘＢｙ−多Ｂｘ ） （１３１（］
３）より初期条件Ｚ＝Ｖｏｆ：用いてＺ中Ｖｏ ＋−Ｂ
ｏＸ （１４）が得られ、 Ｆｉｏ ＝ Ｖｏ Ｂｏ （＋５
）なるとき、式（＋４）？用いて式（１１）及び（坤よ
りが得られる。この式（１１’）及び（１２’）よりか
満足されるときに、加速層Ｖとｙとが対称ルとなり初速
度ＶｏなるイオンがＺ軸に対称形ＶＣ集束することが知
られる。
イオンの加速過圧をｖｎ−とすｉｔば、初速度Ｖ。
は
であシ、式（１す、（１９及び（１７）よシが得られる
。
。
従って不純物イオン注入に際して、不純物の種類とイオ
ン打込深さにより式（１８）に従って電界と磁界との比
Ｅｏ／Ｂｏ’ｋ、ｔたイオンビームの分解能、集束径等
によりて電界及び磁界のそれぞれの強さを決定するなら
ば、所要のイオンビームを２軸に対称形に集束させるた
めには、磁界の曲率半径を式（１９）に従って調整する
こと、すなわち磁極面を曲率中心軸を含む二千面に一致
せしめることが必要となる。
ン打込深さにより式（１８）に従って電界と磁界との比
Ｅｏ／Ｂｏ’ｋ、ｔたイオンビームの分解能、集束径等
によりて電界及び磁界のそれぞれの強さを決定するなら
ば、所要のイオンビームを２軸に対称形に集束させるた
めには、磁界の曲率半径を式（１９）に従って調整する
こと、すなわち磁極面を曲率中心軸を含む二千面に一致
せしめることが必要となる。
（ｆ） 発明の実施例
以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。
する。
第３図は本発明の実施例の主要部を示す断面図である。
図において、１１及び１２は磁極片、１３及び１４は電
極、１５はコア、１６はコイルを示す。
極、１５はコア、１６はコイルを示す。
本実施例の磁極片１１及び１２は、円柱を軸に平行な平
面、例えば軸を含む平面によって切断した形状を有し、
コア１５は対向する端面が、磁極片１１及び１２に摺接
する円筒面をなしている。
面、例えば軸を含む平面によって切断した形状を有し、
コア１５は対向する端面が、磁極片１１及び１２に摺接
する円筒面をなしている。
更に磁極片１１及び１２には、装置の外部からの制御に
よシ、コア１５の前記端面に摺接する所要の角度の回転
を与えることができる。
よシ、コア１５の前記端面に摺接する所要の角度の回転
を与えることができる。
この＃極片１１及び１２０回転によって、対向する磁極
面を所要の磁界の曲率中心軸を含む平面にそれぞれ一致
させることができる。
面を所要の磁界の曲率中心軸を含む平面にそれぞれ一致
させることができる。
従って、霜、極１３よ、！ｌｌ１％極１４に向う方向に
電界Ｅｏ、磁極片１１より磁極片１２に向う方向に磁界
Ｂｏを形成し、磁極片１１及び１２を前述の如く回転せ
しめることによって、交叉する電界Ｅ。
電界Ｅｏ、磁極片１１より磁極片１２に向う方向に磁界
Ｂｏを形成し、磁極片１１及び１２を前述の如く回転せ
しめることによって、交叉する電界Ｅ。
と磁界ＢＯの中心よシ電極１３に垂力方向に式（１９）
によって与えられる半径ＲＯの距離において第３図の断
面に直交する直線を含む二千面た、磁極片１１及び１２
の磁極面をそれぞれ一致させ、第３図の断面図の紙面衣
側から裏側に質量ｍ１電荷ｑなるイオンビームを通ずる
ならば、エネルギーｑＶηなるイオンを選別し、かつこ
れを点状に集束することができる。
によって与えられる半径ＲＯの距離において第３図の断
面に直交する直線を含む二千面た、磁極片１１及び１２
の磁極面をそれぞれ一致させ、第３図の断面図の紙面衣
側から裏側に質量ｍ１電荷ｑなるイオンビームを通ずる
ならば、エネルギーｑＶηなるイオンを選別し、かつこ
れを点状に集束することができる。
（ｇ） 発明の効果
以上説明した如く、本発明によれば速度分布を有する荷
電粒子、例えばイオンビームよシ所要の速度を有する粒
子を選別し、かつこれを集束して尖鋭なビームを形成す
ることができ゛、例えば微細なパターン形状の選択的イ
オン注入を、マスクを用いることな〈実施することが可
能となる。
電粒子、例えばイオンビームよシ所要の速度を有する粒
子を選別し、かつこれを集束して尖鋭なビームを形成す
ることができ゛、例えば微細なパターン形状の選択的イ
オン注入を、マスクを用いることな〈実施することが可
能となる。
第１図（ａ）は従来のＥＸＢ速度選別器の例を示す斜視
図、＃４１図（ｂ）はその動作説明図、第２図（ａ）及
び（ｂ）は従来のＥＸＥ速度選別器の電極、磁極部分の
模式断面図、第３図は本発明の芙施例會示すｔｌｉ面図
である。 図において、１．１’、２及び２′は磁極片、３及び４
は電極、５は開口、６は遮蔽板、１１及び１２ＦｉＭｍ
片、１３及ヒｌ ４ｉｄ１ｉＵ＆、 Ｉ Ｆｌ：：１
ア、１６はコイルを示す０ 第２図（（１） 第 ３ 図
図、＃４１図（ｂ）はその動作説明図、第２図（ａ）及
び（ｂ）は従来のＥＸＥ速度選別器の電極、磁極部分の
模式断面図、第３図は本発明の芙施例會示すｔｌｉ面図
である。 図において、１．１’、２及び２′は磁極片、３及び４
は電極、５は開口、６は遮蔽板、１１及び１２ＦｉＭｍ
片、１３及ヒｌ ４ｉｄ１ｉＵ＆、 Ｉ Ｆｌ：：１
ア、１６はコイルを示す０ 第２図（（１） 第 ３ 図
Claims (1)
- 相互に対向して配設されて静電界を形成する電極と、相
互に対向して配設されて前記静電界と交叉する静磁界を
形成する磁極とを具（Ｍして、前記磁極の磁極面が、前
記静電界に平面である−の直線を含み、かつ前記静電界
の対称面に関して対称である二千面に、それぞれ一致す
るごとく調整度Ｍ巳とされてなることを特徴とするＥＸ
Ｂ速度選別器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194082A JPS593856A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | Ｅ×ｂ速度選別器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194082A JPS593856A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | Ｅ×ｂ速度選別器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593856A true JPS593856A (ja) | 1984-01-10 |
Family
ID=14573950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11194082A Pending JPS593856A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | Ｅ×ｂ速度選別器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593856A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985001389A1 (en) * | 1983-09-14 | 1985-03-28 | Hitachi, Ltd. | Ion microbeam implanting apparatus |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11194082A patent/JPS593856A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985001389A1 (en) * | 1983-09-14 | 1985-03-28 | Hitachi, Ltd. | Ion microbeam implanting apparatus |
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