JPS6391945A - イオンビ−ム装置 - Google Patents

イオンビ−ム装置

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JPS6391945A
JPS6391945A JP61235523A JP23552386A JPS6391945A JP S6391945 A JPS6391945 A JP S6391945A JP 61235523 A JP61235523 A JP 61235523A JP 23552386 A JP23552386 A JP 23552386A JP S6391945 A JPS6391945 A JP S6391945A
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JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
ion
section
ions
extraction section
Prior art date
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Pending
Application number
JP61235523A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Koguchi
虎口 信
Masayasu Furuya
降矢 正保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS6391945A publication Critical patent/JPS6391945A/ja
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (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。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体加工プロセスなどにおけるイオン注
入W Zとして用いられるものであって、導入された原
料ガスまたは金属蒸気をプラズマ化するプラズマ発生部
と、このプラズマ発生部中のプラズマから特定の4性を
持つイオンを引き出すイオン引出し部と、このイオン引
出し部により引き出されたイオンの中から特定のNR/
’fffit比を持つイオンのみを抽出するit分分析
表、この質量分析部により抽出されたイオンに所定の運
動エネルギを与える加速部と、この加速部から射出され
る前記特定イオンからなるイオンビームを試料の表面に
集束させるレンズ系とを備え、試料の表面にイオンビー
ムを照射してイオンを注入するイオンビーム装置に関す
る。
【従来技術とその問題点】
第5図に従来のイオン注入装置の構成例を示す。 図において、プラズマ発生部1は例えば熱陰掻から放出
される電子をTL磁界で加速し、導入されたガスの分子
あるいは金属ア気に衝突させてプラズマ化することによ
り所定のイオンを生成させるものである。イオン引出し
部を構成する引出し電極系2は前記プラズマ発生部1を
構成するプラズマ室に設けられたスリットに対向して配
置され、前記プラズマ室との間に高電圧を印加してプラ
ズマ中から特定の極性を持つイオンを引き出す。このよ
うにして得られたイオンビームは、質量分析部を構成す
る1Itfik分析マグネフト3により図中の破綻およ
び一点鎖線のように軌道を曲げられる。このとき、曲率
半径はイオンの電荷/質景比によって異なるため、スリ
ット4を通過するイオンは電r4/質日比が特定のもの
に限られる。加速部104を構成する加速v5は前述し
た方法で得られた特定のイオンを所定の運動エネルギま
で加速するものである。前記プラズマ発生部1と前記引
出し電極系2との間で得られたイオンの運動エネルギが
充分な大きさであればこの加速管5は省く場合もある。 レンズ系6は得られたイオンビームを打込み室11に保
持された基板10の表面で所定の照射面積となるように
収束させるものである。紙面に平行な上下方向をX方向
1紙面に垂直な方向をY方向とし、前記特定イオンをX
方向に偏向させるX偏向電極対7およびY方向に偏向さ
せるY(日向電極対8にはそれぞれ異なった周波数の高
電圧が印加されており、前述したイオンビームは?ff
極対7゜8によって偏向を受けながら、基板10の全面
に−(!に照射されることになる。リフレクタ電極対9
には直流高電圧が印加されており、基板IOへの照射直
前にビーム軌道を曲げてビーム中に存在する中性原子を
取り除いている。なお、イオンビームを基板lOの全面
に一様に照射する方法として、電極対7,8を用いる代
わりに、基板10を通常複数枚取り付けた円板を中心軸
まわりに回転させながら該円板を円板の面方向に往復動
させる機!成約走査方法もある。 このような装置においては、引出し部の電極系での静電
レンズ効果に限界があり、ビーム電流の増大や、ビーム
ラインが長くなるとビーム径が大きくなる。ビーム径が
大きくなると質量分析マグネットの磁極間距蒲をビーム
径より大きくする必要から、E531−5間の磁界が永
久磁石により与えられているマグネットではもちろんの
こと、磁界が励磁コイルによって与えられている場合に
も、所定の定格起磁力に設計され所定のスペースに収容
された励磁コイルでは磁界の強さが必ずしももとの大き
さに維持されず、このためビームの曲げ半径が大きくな
ってマグネットが大形化し、また&1間距離を大きくし
なければビームの利用効率が低下するなどの問題があっ
た。
【発明の目的] この発明は上述のような問題点にj=み、質量分析マグネットを大形化することなく高いビーム利用効率が得られるイオンビーム装置を提イハすることを目的とする。 【発明の要点】
この発明は、後述する静電四重様レンズや磁気四ffl
極レンズが−イオンビームを任意の距だに集束させるこ
とができることに着目したもので、イオンビーム電流の
大きさ、従って引出し電圧の大きさに応じてレンズ効果
を変えうる前記静電四重様レンズや磁気四重様レンズな
どのイオンビーム集束手段をイオン引出し部と?1分析
部との間に介装してイオン引出し部から射出されるイオ
ンビームを集束し、この集束されたイオンビームをit
分析計に入射せしめるようにすることにより、前記の目
的を達成しようとするものである。
【発明の実施例】
第1図に本発明の一実施例を示す。イオンが引き出され
るプラズマ発生部1のスリー/ )の前面にイオンの走
行方向に複数段配設された引出し電極を備えたイオン引
出し部2と、質量分析部3との間には、4個の柱状r1
F5rをそれぞれイオンの走行方向すなわちイオンビー
ムの方向と同方向にかつ第2図に示すように周方向に等
間隔にイオンビームを取り囲んで配するとともに電圧分
配部16から交互に異GM性に課電してなる複数の単位
電極対121゜122)123を、前段と同極性の電極
が90″づつ周方向にずれるようにイオンビームの方向
に配置してなる静電四重様レンズ12が介装されている
。イオン引出し部2から静電四重様レンズ12へ入射さ
れるイオンビームは、まず、第1の単位電極対121で
X方向が集束されつつ第2の単位電極対122に入り、
第2の単位1!極対でY方向が集束されつつ第3の単位
電極対123に入り、この第3の単位電極対123にて
X方向に集束されて質量分析部3の分析マグネットに導
かれる。このとき、静電四重様レンズ12のY方向ビー
ム幅に対する凸レンズ効果と前記分析マグネットの、同
じくY方向ビーム幅に対する凹レンズ効果とを含めて加
速部104のスリット4にY方向ビーム幅の焦点が合い
、静電四重様レンズ12のX方向ビーム幅に対する凸レ
ンズ効果と前記分析マグネットの、同じくX方向ビーム
幅に対する凸レンズ効果とを含めて加速部104のスリ
ット4にX方向ビーム幅の焦点が合うように静電四重様
レンズの各単位電極対電極に供給する電圧を制御する。 イオンビーム電流は引出し電極系を変更しないかぎり引
出し電圧により一義的に定まり、前記分析マグネットの
レンズ効果も引出し電圧により一義的に定まるから、a
11’ta四重極レンズのレンズ効果を制御する制御量
としての、各単位電極対電)jに供給する電圧も引出し
電圧のみから演算することができる0回中、13は引出
し電圧検出部、14は演算部、15は14の演算結果に
基づいて次段の出力電圧を制御するための電圧制御部、
16は前段の電圧制御部15により制御されて所望の電
圧を各単位電極対の電極へ出力するだめの電圧分配部で
ある。なお、閲の一点鎖線は静電四重様レンズ12が存
在していないとしたときのイオンビームの広がりを示す
とともにこの広がりに対して本発明がいかに質量分析部
の大形化阻止のために顕著な効果をもたらすかを示して
いる。 第3図は、第1図に示した静電四重様レンズ12の支持
構造の一例を示すもので、第5(2Iの1〜11を収容
する真空容器の外部から引出し電極へ電圧を導入するた
めにこの真空容器を構成する絶縁筒127と絶縁フラン
ジ126との間、および絶縁フランジ126と絶縁フラ
ンジ125との間ならびに絶縁フランジ125と絶縁筒
128との間にそれぞれ気密に介装された)板状のリン
グ127a、 126a、 125aと引出し電極27
,26.25との間にわたされた板状または筒状の接続
導体の1つ (ここでは最内側の導体)から合成樹脂ま
たはセラミックスからなる支持碍子124を介して静電
四重様レンズの各′C:、IFii対単位の電極が文単
位れている。このように引出し2h系の接)18体を利
用して電極を支持し、静電四重様レンズを引出しTX 
lr5系内に収容することによりビームラインの長さが
もとの長さに維持されイオンビーム装置の大形化を避け
ることができる。 第4図は前記静電画電極レンズと同一効果をもたらす磁
気四重様レンズの(ff )k配置を示す、互いに等間
隔に周方向に誇り合って配置された4個の磁極の磁極面
は、X、Y方向を直角座標の2軸の方向として双曲線形
に形成されるとともに2軸方向の磁束密度がそれぞれB
y ”KX、BX −KYの分布となるように配置され
ている。このように形成された、4個の磁極からなる磁
極対単位を紙面に垂直な中心1ijILA上に複数個配
列することにより、前記静電四x+iレンズと同様のレ
ンズ効果を付与することができる。
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、イオン引出し部
と’Etft分析部との間にイオンビームを集束するイ
オンビーム集束手段を介装してイオン引出し部から射出
されるイオンビームを集束し、この集束されたイオンビ
ームを前記fft1分析部に入射せしめるようにしたの
で、ビーム1!流が増大しても、あるいはイオン引出し
部とffff1分析部との間のビームラインが長い場合
にも、ffff1分析部の分析マグネットの磁極間距離
を広げることなくビーム電流の全量を磁極間に導入する
ことができ、かつ磁奢】間の磁界も一定に保たれるから
、ビーム電流中の特定イオンの全量を次段の加速部へ導
入することができ、n量分折部を大形化することなく、
従、てイオンビーム炙″装置の大形化を招くことなく高
いビーム利用効率をもって大電流を処理しうるイオンビ
ーム装置を得ろことができろという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるイオンビーム集束手段
の構成とその作用を説明する説明図、第2図は第1図の
A−A位置において矢印方向に見たイオンビーム東京手
段の平面図、第3図は第1図に示すイオンビーム集束手
段の支持方法の一例を示す縦断面図、第4図はイオンビ
ームが磁気四電極レンズである場合の磁極の配置と磁極
面の形状とを示す平面図、第5図は従来のイオンビーム
装置の構成を示す装置構成原理図である。 1:プラズマ発生部、2:イオン引出し部、3:fff
f1分析部、10:試料、12:静電四重極レンズ(イ
オンビーム摂束手段) 、104  :加速部、124
:支持碍子。 1115.・、10.は ′・ 一ン′ 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)導入された原料ガスまたは金属蒸気をプラズマ化す
    るプラズマ発生部と、このプラズマ発生部中のプラズマ
    から特定の極性を持つイオンを引き出すイオン引出し部
    と、このイオン引出し部により引き出されたイオンの中
    から特定の電荷/質量比を持つイオンのみを抽出する質
    量分析部と、この質量分析部により抽出されたイオンに
    所定の運動エネルギを与える加速部と、この加速部から
    射出される前記特定イオンからなるイオンビームを試料
    の表面に集束させるレンズ系とを備え、試料の表面にイ
    オンビームを照射してイオンを注入するイオンビーム装
    置において、前記イオン引出し部と質量分析部との間に
    イオンビームを集束する手段を介装してイオン引出し部
    から射出されるイオンビームを集束し、この集束された
    イオンビームを前記質量分析部に入射せしめることを特
    徴とするイオンビーム装置。 2)特許請求の範囲第1項記載の装置において、イオン
    引出し部と質量分析部との間に介装されるイオンビーム
    の集束手段は、4個の柱状電極をそれぞれイオンビーム
    と平行にかつ周方向に等間隔にイオンビームを取り囲ん
    で配するとともに交互に異極性に課電してなる単位電極
    対を複数段、前段と同極性の電極が90°づつ周方向に
    ずれるようにイオンビームの方向に配置してなる静電四
    重極レンズであることを特徴とするイオンビーム装置。 3)特許請求の範囲第1項記載の装置において、イオン
    引出し部と質量分析部との間に介装されるイオンビーム
    の集束手段は、4個の柱状磁極をそれぞれイオンビーム
    と平行にかつ周方向に等間隔にイオンビームを取り囲ん
    で配するとともにイオンビームと対向するそれぞれの磁
    極面が交互に異極性となるように構成した単位磁極対を
    複数段、前段と同極性の磁極が90°づつ周方向にずれ
    るようにイオンビームの方向に配置してなる磁気四重極
    レンズであることを特徴とするイオンビーム装置。 4)特許請求の範囲第1項記載の装置において、イオン
    引出し部と質量分析部との間に介装されるイオンビーム
    の集束手段は、前記イオン引出し部に引出し電圧を導入
    するために該引出し部から引き出される導体により絶縁
    材からなる支持部材を介して支持されていることを特徴
    とするイオンビーム装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0240189A (ja) * 1988-07-29 1990-02-08 Alpine Electron Inc 操作パネル開閉機能付き電子機器
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JP2015032380A (ja) * 2013-07-31 2015-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 集束イオンビーム装置、集束イオン/電子ビーム加工観察装置、及び試料加工方法

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