JP2003178688A - Extraction electrode system of ion implanter and ion implanter - Google Patents
Extraction electrode system of ion implanter and ion implanterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン源で生成さ
れたイオンを引き出すための引出電極系およびイオン注
入装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an extraction electrode system and an ion implantation apparatus for extracting ions generated by an ion source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリコンウエーハに水素イオン等を注入
する際に使用されるイオン注入装置では、イオンビーム
発生部で発生したイオンビームをシリコンウェーハに照
射してイオン注入を行う。図１は、イオン注入装置の一
例を概略的に示した構成図である。同図において、イオ
ン注入装置１は、シリコンウェーハＷに照射されるイオ
ンビーム（ＩＢ）を発生させるイオンビーム発生部２を
有している。このイオンビーム発生部２を拡大したもの
を図２に示す。一般にイオンビーム発生部２は、所望の
元素（分子）をイオン化させるイオン源５と、このイオ
ン源５で生成されたイオンを引き出す引出電極８，９と
を有している。2. Description of the Related Art In an ion implanter used for implanting hydrogen ions or the like into a silicon wafer, the silicon wafer is irradiated with an ion beam generated in an ion beam generator to perform ion implantation. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an example of an ion implantation apparatus. In FIG. 1, the ion implantation apparatus 1 has an ion beam generator 2 that generates an ion beam (IB) with which a silicon wafer W is irradiated. An enlarged view of the ion beam generator 2 is shown in FIG. In general, the ion beam generator 2 has an ion source 5 that ionizes a desired element (molecule), and extraction electrodes 8 and 9 that extract ions generated by the ion source 5.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン注入装置
においては、引出電極によりイオンビームが引き出され
る際にイオンビームが所望の方向に対して曲がってしま
い、イオンビームの進行方向がずれることがあった。こ
のため、イオンビームがウェーハに到達するまでの間に
ビームラインの周りに設けられた電極等にイオンビーム
の一部が当たり、その結果イオンビームが効率よくウェ
ーハに打ち込まれないという不具合が生じていた。In the conventional ion implantation apparatus, when the ion beam is extracted by the extraction electrode, the ion beam may bend in a desired direction, and the traveling direction of the ion beam may shift. It was Therefore, until the ion beam reaches the wafer, a part of the ion beam hits the electrodes and the like provided around the beam line, and as a result, the ion beam is not efficiently hit into the wafer. It was
【０００４】具体的には、図３に示すように、引出電極
系７において、引出電極８，９の取付プレート１３，１
５を電極本体１２，１４と同じ非磁性体であるグラファ
イト等で形成した場合には、引出電極８，９によりイオ
ンビームＩＢが引き出される際に、イオンビームＩＢは
ソースマグネット６の磁場の影響を受けてしまう。すな
わち、ソースマグネット６から出た磁力線が引出電極
８，９を通るときに、イオンビームＩＢの通り道である
スリット１２ａ、１４ａ内に磁場が浸透することによ
り、イオンビームＩＢは所望の方向に対して曲げられた
状態で引き出され、イオンビームＩＢの進行方向がずれ
てしまう。このような不具合は、軽元素である水素イオ
ン（Ｈ＋、Ｈ２＋など）やヘリウムイオン（Ｈｅ＋、Ｈ
ｅ２＋など）を打ち込む場合に特に顕著に表れる。Specifically, as shown in FIG. 3, in the extraction electrode system 7, the mounting plates 13, 1 of the extraction electrodes 8, 9 are attached.
When 5 is formed of graphite, which is the same non-magnetic material as the electrode bodies 12 and 14, the ion beam IB is affected by the magnetic field of the source magnet 6 when the ion beam IB is extracted by the extraction electrodes 8 and 9. I will receive it. That is, when the magnetic lines of force emitted from the source magnet 6 pass through the extraction electrodes 8 and 9, the magnetic field penetrates into the slits 12a and 14a, which are the paths of the ion beam IB, so that the ion beam IB is directed toward a desired direction. The ion beam IB is extracted in a bent state, and the traveling direction of the ion beam IB is deviated. Such defects are caused by light elements such as hydrogen ions (H + , H 2+, etc.) and helium ions (He + , H 2
particularly noticeable when hitting (e 2+, etc.).
【０００５】このようにイオンビームＩＢの進行方向の
ずれが生じると、イオンビームＩＢの一部が質量分解部
１８のプレート２０のスリットを通過せずにプレート２
０に当たってしまう可能性がある。この場合には、ウェ
ーハＷに到達するイオンビームＩＢがロスし、イオンビ
ームＩＢが効率よくウェーハＷに打ち込まれなくなる。When the deviation in the traveling direction of the ion beam IB occurs as described above, a part of the ion beam IB does not pass through the slit of the plate 20 of the mass resolving section 18 and the plate 2
There is a possibility of hitting 0. In this case, the ion beam IB reaching the wafer W is lost, and the ion beam IB cannot be efficiently bombarded on the wafer W.
【０００６】この問題点を解決するため、引出電極８，
９の取付プレート１３，１５を磁性体で形成すると、図
４に示すように、ソースマグネット６から出た磁力線は
引出電極８，９の電極本体１２，１４を通るとき、磁性
体である取付プレート１３，１５側に寄り、スリット１
２ａ，１４ａを避けて通るようになる。つまり、イオン
ビームＩＢの通り道であるスリット１２ａ，１４ａ内に
は、磁場が浸透しなくなる。In order to solve this problem, the extraction electrode 8,
When the mounting plates 13 and 15 of 9 are made of a magnetic material, as shown in FIG. 4, when the magnetic lines of force emitted from the source magnet 6 pass through the electrode bodies 12 and 14 of the extraction electrodes 8 and 9, they are magnetic mounting plates. Slit 1 toward the 13 and 15 sides
It avoids 2a and 14a. That is, the magnetic field does not penetrate into the slits 12a and 14a, which are the paths of the ion beam IB.
【０００７】このようにイオンビームＩＢの経路におい
てソースマグネット６の磁場が遮蔽されるので、引出電
極８，９によりイオンビームＩＢが引き出される際に、
イオンビームＩＢはソースマグネット６からの磁場の影
響が大幅に低減され、イオンビームＩＢはほぼ所望の方
向に引き出される。従って、引出電極系７からのイオン
ビームＩＢの大部分は、質量分解部１８のプレート２０
に当たらずにプレート２０のスリットを通過するように
なる。これにより、イオンビームＩＢのロスが低減さ
れ、ウェーハＷに対するイオンビームＩＢの照射量が増
大すると共に、イオンビームＩＢがウェーハＷに効率良
く打ち込まれる。その結果として、イオン注入が効率よ
く行えるようになる。また、イオンビームＩＢが電極材
料や保護部材に当たりにくくなり、それに伴い、部材の
長寿命化、パーティクル汚染の低減、真空ポンプの長寿
命化等がもたらされると考えられた。Since the magnetic field of the source magnet 6 is shielded in the path of the ion beam IB in this way, when the ion beam IB is extracted by the extraction electrodes 8 and 9,
The influence of the magnetic field from the source magnet 6 on the ion beam IB is significantly reduced, and the ion beam IB is extracted in a substantially desired direction. Therefore, most of the ion beam IB from the extraction electrode system 7 is the plate 20 of the mass resolving unit 18.
It will pass through the slit of the plate 20 without hitting. Thereby, the loss of the ion beam IB is reduced, the irradiation amount of the ion beam IB on the wafer W is increased, and the ion beam IB is efficiently bombarded on the wafer W. As a result, ion implantation can be performed efficiently. Further, it is considered that the ion beam IB is less likely to hit the electrode material and the protective member, which leads to a longer life of the member, a reduction of particle contamination, a longer life of the vacuum pump, and the like.
【０００８】ところが、引出電極８の取付プレート１３
を比透磁率の大きい磁性体で形成してしまうと、図５に
示すように、引出電極８をイオン源５に近づけたとき、
ソースマグネット６の磁場（磁力線）が、イオン源５の
内部から引出電極８の取付プレート１３側へ寄るように
なるので、ソースマグネット６内の磁場が低減してしま
う。これにより、イオン源５の内部で形成されているプ
ラズマに対し、ソースマグネット６からの磁気エネルギ
ーが低減してしまうので、イオン源５の内部において原
料ガスのイオン化が促進されなくなり、さらに、プラズ
マ状態が不安定になるので、所望のビームが得られなく
なってしまう。However, the mounting plate 13 for the extraction electrode 8
Is formed of a magnetic material having a large relative magnetic permeability, when the extraction electrode 8 is brought close to the ion source 5 as shown in FIG.
Since the magnetic field (lines of magnetic force) of the source magnet 6 comes closer to the side of the attachment plate 13 of the extraction electrode 8 from the inside of the ion source 5, the magnetic field in the source magnet 6 is reduced. As a result, the magnetic energy from the source magnet 6 is reduced with respect to the plasma formed inside the ion source 5, so that the ionization of the source gas is not promoted inside the ion source 5, and the plasma state is further reduced. Becomes unstable, so that a desired beam cannot be obtained.
【０００９】ここで、引出電極系７にかける加速電圧が
大きい場合、イオン源５と引出電極８の間隔（以下、ソ
ースギャップという。）を広げても、イオン源５からイ
オンを引き出す引出電界を十分に確保できるので、効率
よくイオンを引き出し、ウェーハＷに対するイオンビー
ムＩＢの照射量を十分なものとすることが出来る。しか
し、引出電極系７にかける加速電圧が小さい場合、イオ
ン源５内の磁力線が引出電極８に引き寄せられる事を防
止するために、引出電極８をイオン源５に近づけること
ができないので、イオン源５からイオンを引き出す引出
電界を十分に確保することができなくなる。このため、
イオン源５から効率よくイオンを引き出すことができな
くなり、ウエーハＷに対するイオンビームＩＢの照射量
が減少してしまう。Here, when the acceleration voltage applied to the extraction electrode system 7 is large, the extraction electric field for extracting ions from the ion source 5 is increased even if the distance between the ion source 5 and the extraction electrode 8 (hereinafter referred to as the source gap) is widened. Since a sufficient amount can be secured, the ions can be efficiently extracted and the irradiation amount of the ion beam IB on the wafer W can be made sufficient. However, when the acceleration voltage applied to the extraction electrode system 7 is small, the extraction electrode 8 cannot be brought close to the ion source 5 in order to prevent the magnetic field lines in the ion source 5 from being drawn to the extraction electrode 8. It becomes impossible to sufficiently secure the extraction electric field for extracting the ions from 5. For this reason,
Ions cannot be efficiently extracted from the ion source 5, and the dose of the ion beam IB to the wafer W is reduced.
【００１０】すなわち、イオン源内のプラズマを安定さ
せるために、イオン源と引出電極の間隔を一定間隔以上
広げて、イオンの加速電圧を下げたとき、（引出電界）
＝（加速電圧）／（イオン源と引出電極の間隔）の関係
式に従って引出電界が低下し、イオン源から引き出され
るイオンビームが小さくなってしまう。つまり、加速電
圧を下げるほど、イオンビームが小さくなり、イオンビ
ームを効率よく基板に打ち込めなくなるという問題が生
じる。That is, in order to stabilize the plasma in the ion source, when the ion accelerating voltage is lowered by widening the distance between the ion source and the extraction electrode by a certain distance or more (extraction electric field).
The extraction electric field decreases according to the relational expression of = (accelerating voltage) / (distance between the ion source and the extraction electrode), and the ion beam extracted from the ion source becomes small. That is, as the accelerating voltage is lowered, the ion beam becomes smaller, and there is a problem that the ion beam cannot be efficiently implanted into the substrate.
【００１１】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、加
速電圧が小さくても効率良くイオンビームを引き出すこ
とができ、かつ、所定の方向にイオンビームを引き出す
ことができるイオン注入装置の引出電極系およびイオン
注入装置を提供することである。In view of the above problems, an object of the present invention is to extract an ion implanter which can efficiently extract an ion beam even if the acceleration voltage is small and can extract the ion beam in a predetermined direction. An object is to provide an electrode system and an ion implantation device.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねたところ、イオン源の周囲に配置されたソースマ
グネットの磁場の影響により、イオンビームが曲げられ
てしまうことを防止するため、前記のような磁性体製の
複数の引出電極を採用したが、磁性体製の引出電極をイ
オン源に近づけると、イオン源内の磁場が磁性体製の引
出電極の影響を受けてイオン源内の磁力が低下し、プラ
ズマ状態が不安定になることを知見し、本発明を完成さ
せるに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made extensive studies to prevent the ion beam from being bent by the influence of the magnetic field of a source magnet arranged around the ion source. , A plurality of extraction electrodes made of magnetic material as described above were adopted, but when the extraction electrode made of magnetic material is brought close to the ion source, the magnetic field in the ion source is affected by the extraction electrode made of magnetic material and The inventors have found that the magnetic force decreases and the plasma state becomes unstable, and have completed the present invention.
【００１３】すなわち、本発明によれば、イオン注入装
置のイオンビーム発生用チャンバー内に設けられ、イオ
ン源で生成されたイオンを引き出してイオンビームを発
生させる２組以上の引出電極を備えた引出電極系であっ
て、前記引出電極が、電極本体と取付プレートを有し、
少なくともイオン源に最も近い位置となる引出電極の取
付プレートの比透磁率が、その他の少なくとも１組の引
出電極の取付プレートの比透磁率より小さいことを特徴
とするイオン注入装置の引出電極系が提供される（請求
項１）。That is, according to the present invention, the extraction is provided in the ion beam generating chamber of the ion implantation apparatus and is provided with two or more sets of extraction electrodes for extracting the ions generated by the ion source to generate the ion beam. An electrode system, wherein the extraction electrode has an electrode body and a mounting plate,
At least the extraction electrode system of the ion implantation apparatus is characterized in that the relative permeability of the extraction electrode mounting plate closest to the ion source is smaller than the relative permeability of at least one other set of extraction electrode mounting plates. Provided (Claim 1).
【００１４】このように、複数の引出電極から構成され
る引出電極系のうち、少なくともイオン源に最も近くな
る引出電極の取付プレートの比透磁率を他の取付プレー
トよりも小さくすることで、イオン源内の元素のイオン
化を促進するソースマグネットからの磁力の低減を抑え
つつ、引出電極をイオン源に近づけることが出来るよう
になる。このため、イオン源からイオンビームを引き出
すための引出電界を向上させることが出来る。As described above, in the extraction electrode system composed of a plurality of extraction electrodes, the relative permeability of at least the attachment plate of the extraction electrode closest to the ion source is set to be smaller than that of the other attachment plates. The extraction electrode can be brought closer to the ion source while suppressing the reduction of the magnetic force from the source magnet that promotes the ionization of the elements in the source. Therefore, the extraction electric field for extracting the ion beam from the ion source can be improved.
【００１５】また、他の引出電極の取付プレートのうち
少なくとも１つを比透磁率の大きい磁性体で形成するこ
とにより、磁力線が磁性体である取付プレート部側に寄
るようになるため、イオンビームの通り道であるスリッ
ト内への磁場の浸透が低減される。このため、引出電極
によりイオンビームが引き出される際にイオンビームが
ソースマグネットの磁場の影響をほとんど受けなくな
り、イオンビームは所望の方向に引き出されるようにな
る。Further, by forming at least one of the attachment plates of the other extraction electrodes from a magnetic material having a large relative magnetic permeability, the lines of magnetic force come close to the attachment plate portion side, which is a magnetic material, and thus the ion beam. Penetration of the magnetic field into the passageway slit is reduced. Therefore, when the ion beam is extracted by the extraction electrode, the ion beam is hardly affected by the magnetic field of the source magnet, and the ion beam is extracted in a desired direction.
【００１６】従って、本発明に係る引出電極系をイオン
注入装置に用いれば、上記２つの効果により、引出電極
系をイオン源に近づけてイオンビームを効率よく引き出
せると同時に、イオンビームの進行方向のズレが低減
し、イオンビームのロスを抑えてイオンビームを効率良
く基板（ウエーハ）に打ち込むことが出来る。Therefore, if the extraction electrode system according to the present invention is used in the ion implantation apparatus, the extraction electrode system can be brought close to the ion source to efficiently extract the ion beam, and at the same time, the ion beam traveling direction The deviation can be reduced, the ion beam loss can be suppressed, and the ion beam can be efficiently implanted into the substrate (wafer).
【００１７】この場合、イオン源に最も近い位置となる
引出電極の取付プレートが、非磁性体から成ることが好
ましい（請求項２）。また、他の引出電極の取付プレー
トは、磁性体から成ることが好ましい（請求項３）。こ
れにより、イオンビームに対するソースマグネットの磁
場の影響を更に低減し、イオンビームをより効率良くウ
エーハに打ち込むことができる。In this case, it is preferable that the extraction electrode mounting plate closest to the ion source is made of a non-magnetic material. Further, it is preferable that the attachment plate of the other extraction electrode is made of a magnetic material (claim 3). As a result, the influence of the magnetic field of the source magnet on the ion beam can be further reduced, and the ion beam can be implanted into the wafer more efficiently.
【００１８】非磁性体としては、グラファイト、カーボ
ン、またはタングステンが好適である（請求項４）。ま
た、磁性体としては、磁性を有するステンレス鋼、また
は鉄の表面に耐腐食性のコーティングを施したものが好
ましい（請求項５）。これにより、イオン源内の磁力に
影響を与えず、耐熱性、あるいは耐腐食性の高い引出電
極とすることが出来る。As the non-magnetic material, graphite, carbon, or tungsten is preferable (claim 4). Further, as the magnetic material, it is preferable to use magnetic stainless steel or iron with a corrosion resistant coating on the surface (claim 5). This makes it possible to obtain an extraction electrode having high heat resistance or corrosion resistance without affecting the magnetic force in the ion source.
【００１９】また、電極本体と取付プレートが一体形成
が可能であるときは、引出電極の電極本体と取付プレー
トを一体的に形成したものとすることもできる（請求項
６）。すなわち、引出電極の電極本体と取付プレートを
一体的なものとすれば、引出電極の部品点数を削減した
り、引出電極の小型化、軽量化が可能となる。When the electrode body and the mounting plate can be integrally formed, the electrode body of the extraction electrode and the mounting plate can be integrally formed (claim 6). That is, if the electrode body of the extraction electrode and the mounting plate are integrated, the number of parts of the extraction electrode can be reduced, and the size and weight of the extraction electrode can be reduced.
【００２０】さらに、イオン源に最も近い位置となる引
出電極については、任意に電圧を設定できるものであり
（請求項７）、また、他の引出電極とは独立に位置を設
定できるものであることが好ましい（請求項８）。この
場合、イオン源に最も近い位置となる引出電極の電圧や
位置を調節することで引出電界を最適状態にすることが
でき、イオン源から安定してイオンを引き出すことがで
きる。Further, with respect to the extraction electrode closest to the ion source, the voltage can be arbitrarily set (claim 7), and the position can be set independently of other extraction electrodes. It is preferable (claim 8). In this case, the extraction electric field can be optimized by adjusting the voltage or the position of the extraction electrode that is the closest to the ion source, and the ions can be stably extracted from the ion source.
【００２１】引出電極系は、イオン源で生成された水素
イオンを引き出すものであることが好ましい（請求項
９）。すなわち、本発明の引出電極系を軽元素である水
素イオンを生じるイオン源に対して使用するものとすれ
ば、水素イオンを引き出して水素イオンビームを進行方
向がずれることなく効率的にウエーハに打ち込むことが
できる。The extraction electrode system preferably extracts hydrogen ions generated by the ion source (claim 9). That is, if the extraction electrode system of the present invention is used for an ion source that produces hydrogen ions, which are light elements, the hydrogen ions are extracted and the hydrogen ion beam is efficiently bombarded into the wafer without shifting the traveling direction. be able to.
【００２２】さらに本発明によれば、少なくとも前記引
出電極系を具備していることを特徴とするイオン注入装
置が提供される（請求項１０）。このようなイオン注入
装置を用いれば、イオンビームのロスを抑えて、イオン
ビームを効率良く基板に打ち込むことが出来る。Further, according to the present invention, there is provided an ion implantation apparatus comprising at least the extraction electrode system (claim 10). By using such an ion implantation device, it is possible to suppress the loss of the ion beam and to implant the ion beam into the substrate efficiently.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。本発明は、引出電極系
に特徴を有するものであり、典型的には、少なくともイ
オン源に最も近い側となる引出電極が、イオンビームを
通すためのスリットを有する電極本体と、電極本体を囲
むように構成されていると共にチャンバー内に固定され
る比透磁率の小さい取付プレートとを有し、一方、イオ
ン源から遠い側となる引出電極が、イオンビームを通す
ためのスリットを有する電極本体と、電極本体を囲むよ
うに構成されていると共にチャンバー内に固定される比
透磁率の大きい取付プレートとを有するものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The present invention is characterized by the extraction electrode system, and typically, at least the extraction electrode closest to the ion source surrounds the electrode main body having a slit for passing an ion beam and the electrode main body. And a fixing plate having a small relative magnetic permeability fixed in the chamber, while the extraction electrode on the side far from the ion source has an electrode body having a slit for passing an ion beam. , A mounting plate having a large relative magnetic permeability, which is configured to surround the electrode body and is fixed in the chamber.
【００２４】図６は、本発明に係る引出電極系の一実施
形態の磁力線の経路を示したものである。本実施形態で
は、引出電極８の取付プレート１３を電極本体１２，１
４と同じ非磁性体であるグラファイト製とし、引出電極
９の取付プレート１５を磁性体であるステンレス鋼で形
成している。このような構成により、引出電界を高めて
イオンの引出効率を上げるため、図６に示すように引出
電極８をイオン源５に近づけても、磁力線は引出電極８
に引き寄せられずにイオン源５内部に十分な磁力線を確
保することができる。従って、イオン源５の内部におい
て効率よく原料ガスをイオン化し、そのイオンをイオン
源５から引き出すことが出来る。FIG. 6 shows the paths of lines of magnetic force in one embodiment of the extraction electrode system according to the present invention. In this embodiment, the attachment plate 13 of the extraction electrode 8 is attached to the electrode main bodies 12, 1.
4 is made of graphite, which is a non-magnetic material, and the attachment plate 15 of the extraction electrode 9 is made of stainless steel, which is a magnetic material. With such a configuration, in order to increase the extraction electric field and increase the extraction efficiency of ions, even if the extraction electrode 8 is brought close to the ion source 5 as shown in FIG.
It is possible to secure a sufficient line of magnetic force inside the ion source 5 without being attracted to. Therefore, the source gas can be efficiently ionized inside the ion source 5 and the ions can be extracted from the ion source 5.
【００２５】さらにこれと同時に、ソースマグネット６
から出た磁力線は引出電極９の電極本体１４を通ると
き、磁性体である取付プレート１５側に寄り、スリット
１４ａを避けて通るようになるので、イオンビームＩＢ
の通り道であるスリット１４ａ内に、磁場が浸透しなく
なり、イオンビームＩＢの通り道を避けるようになる。
このようにイオンビームＩＢの経路においてソースマグ
ネット６の磁場が遮蔽されるので、引出電極９によりイ
オンビームＩＢが引き出される際に、イオンビームＩＢ
はソースマグネット６からの磁場の影響が大幅に低減さ
れ、イオンビームＩＢはほぼ所望の方向に引き出され
る。At the same time, the source magnet 6
When passing through the electrode main body 14 of the extraction electrode 9, the magnetic field lines coming out from the magnetic field line are closer to the mounting plate 15 side which is a magnetic body and avoid the slits 14a, so that the ion beam IB
The magnetic field does not penetrate into the slit 14a, which is the path, and the path of the ion beam IB is avoided.
Since the magnetic field of the source magnet 6 is shielded in the path of the ion beam IB in this way, when the ion beam IB is extracted by the extraction electrode 9, the ion beam IB
The influence of the magnetic field from the source magnet 6 is greatly reduced, and the ion beam IB is extracted in a substantially desired direction.
【００２６】また、引出電極系７にかける加速電圧が低
い場合でも、ソースギャップを狭めて引出電界を高める
ことが出来るので、イオン源５から効率よくイオンを引
き出せると同時に、引出電極９においてソースマグネッ
ト６の磁場を遮蔽し、イオンビームＩＢの通り道である
スリット１４ａに浸透する磁力線を低減させることが出
来るので、イオンビームＩＢを所望の方向に効率良く引
き出し、ウェーハへ効率よくイオンを照射することが出
来る。Further, even when the accelerating voltage applied to the extraction electrode system 7 is low, the source gap can be narrowed and the extraction electric field can be increased, so that the ions can be efficiently extracted from the ion source 5 and, at the same time, the source magnet at the extraction electrode 9 can be extracted. Since it is possible to shield the magnetic field of No. 6 and reduce the magnetic field lines penetrating the slit 14a that is the path of the ion beam IB, the ion beam IB can be efficiently extracted in a desired direction and the wafer can be efficiently irradiated with ions. I can.
【００２７】ここで、前記図１及び図２も参考しなが
ら、本発明に係る引き出し電極系を具備したイオン注入
装置について詳しく説明する。図２において、イオンビ
ーム発生部２はソースチャンバー（イオンビーム発生用
チャンバ）３を有し、このソースチャンバー３内はター
ボ分子ポンプ４により所定の真空度に減圧されている。
ソースチャンバー３内にはイオン源５が収容されてい
る。このイオン源５は、ガス供給源（図示せず）から送
り込まれたドーピングガスを放電させてプラズマ状態を
作り出し、所望の元素（分子）をイオン化させる。イオ
ン源５の周囲には、プラズマ密度を高めてイオン化を促
進させるためのソースマグネット６が配置されている。Here, the ion implantation apparatus having the extraction electrode system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 2, the ion beam generator 2 has a source chamber (ion beam generating chamber) 3, and the inside of the source chamber 3 is decompressed to a predetermined vacuum degree by a turbo molecular pump 4.
An ion source 5 is housed in the source chamber 3. The ion source 5 discharges a doping gas sent from a gas supply source (not shown) to create a plasma state and ionize a desired element (molecule). A source magnet 6 is arranged around the ion source 5 to increase the plasma density and promote ionization.
【００２８】イオン源５の前面側には、イオン源５で生
成されたイオンを引き出すための引出電極系７が配置さ
れている。この引出電極系７は、図２および図６に示す
ように、対向する２組の引出電極８，９を有している。
ここで、引出電極８は主電極とし、引出電極９は接地電
極としている。An extraction electrode system 7 for extracting the ions generated by the ion source 5 is arranged on the front side of the ion source 5. As shown in FIGS. 2 and 6, this extraction electrode system 7 has two sets of extraction electrodes 8 and 9 facing each other.
Here, the extraction electrode 8 is a main electrode, and the extraction electrode 9 is a ground electrode.
【００２９】主電極８は、イオンビームＩＢを通すため
のスリット１２ａを有する電極本体１２と、この電極本
体１２を囲むように構成された円盤状の取付プレート１
３とを有している。電極本体１２および取付プレート１
３は、比透磁率の小さい材質であり、純度が高くかつ耐
熱性を有する材質、例えばグラファイト、カーボン、タ
ングステン等の非磁性体が好ましく使用される。なお、
取付プレート１３のみを比透磁率の小さい材質としても
良い。The main electrode 8 has an electrode body 12 having a slit 12a for passing the ion beam IB, and a disc-shaped mounting plate 1 configured so as to surround the electrode body 12.
3 and 3. Electrode body 12 and mounting plate 1
3 is a material having a small relative magnetic permeability, and a material having high purity and heat resistance, for example, a non-magnetic material such as graphite, carbon or tungsten is preferably used. In addition,
Only the mounting plate 13 may be made of a material having a small relative magnetic permeability.
【００３０】接地電極９もまた、イオンビームＩＢを通
すためのスリット１４ａを有する電極本体１４と、この
電極本体１４を囲むように構成された円盤状の取付プレ
ート１５とを有している。電極本体１４の材質は、前記
電極本体１２と同じグラファイト等の非磁性体とするこ
とができ、一方、取付プレート１５は比透磁率が大きい
磁性体（例えば、比透磁率が１０２〜１０５程度）で形
成されている。磁性体としては、腐食性が高いものが好
ましく、例えば、磁性を有するステンレス鋼や、鉄の表
面に耐腐食性のコーティングを施したものを使用するの
が望ましい。また、引出電極８，９は、可動式であって
も固定式であっても良いが、それぞれ独立に位置を設定
できることが好ましい。The ground electrode 9 also has an electrode body 14 having a slit 14a for passing the ion beam IB, and a disc-shaped mounting plate 15 configured so as to surround the electrode body 14. The material of the electrode body 14 may be a non-magnetic material such as graphite, which is the same as the electrode body 12, while the mounting plate 15 is made of a magnetic material having a large relative magnetic permeability (for example, a relative magnetic permeability of 10 2 to 10 5). Formed). The magnetic material is preferably highly corrosive. For example, it is desirable to use magnetic stainless steel or iron with a corrosion resistant coating on its surface. The extraction electrodes 8 and 9 may be movable or fixed, but it is preferable that the extraction electrodes 8 and 9 can be independently set in position.
【００３１】なお、各引出電極８，９のスリット１２
ａ、１４ａは、同じ径としても良いし、異なる径として
も良く、イオン注入条件等に応じて決定すれば良い。ま
た、電極本体１２，１４の各々に、径の異なるスリット
を２つ以上設け、イオンビームＩＢの引き出し位置を切
り換えてもよい。In addition, the slit 12 of each extraction electrode 8 and 9
The diameters a and 14a may be the same or different, and may be determined according to ion implantation conditions and the like. Further, each of the electrode bodies 12 and 14 may be provided with two or more slits having different diameters to switch the extraction position of the ion beam IB.
【００３２】このようにイオン源に最も近い側となる引
出電極を比透磁率が小さい材質とし、その他の引出電極
の取付プレートを比透磁率が大きい磁性体とすること
で、上述したように、引出電極をイオン源に近づけて
も、イオン源内の磁場に及ぼす影響を少なくしつつ引出
電極系によりイオンビームを引き出す際に、引出電界を
高めて、効率よくイオンビームを引き出せると同時に、
イオンビームがソースマグネットの磁場の影響を受けに
くくなるので、イオンビームは所望の方向に引き出され
るようになる。このため、イオンビームが電極材料や保
護部材に当たりにくくなり、それに伴い、部材の長寿命
化、パーティクル汚染の低減、真空ポンプの長寿命化等
がもたらされる。なお、比透磁率の大きい材質を使用す
ることで、イオン源内の磁場が影響を受け、磁力が低下
した場合は、必要に応じてソースマグネットの磁力を大
きくとることが望ましい。As described above, the extraction electrode closest to the ion source is made of a material having a small relative magnetic permeability, and the mounting plates of the other extraction electrodes are made of a magnetic material having a large relative magnetic permeability. Even when the extraction electrode is brought close to the ion source, when the ion beam is extracted by the extraction electrode system while reducing the influence on the magnetic field in the ion source, the extraction electric field is increased and the ion beam can be extracted efficiently at the same time.
Since the ion beam is less susceptible to the magnetic field of the source magnet, the ion beam can be extracted in a desired direction. For this reason, the ion beam is less likely to hit the electrode material and the protective member, which leads to a longer life of the member, a reduction of particle contamination, a longer life of the vacuum pump, and the like. If the magnetic field in the ion source is affected and the magnetic force is reduced by using a material having a large relative magnetic permeability, it is desirable to increase the magnetic force of the source magnet as necessary.
【００３３】このような構造を有する引出電極系７にお
いて、イオン源５と引出電極（主電極）８との間に所望
の電圧を印加すると、イオンが引き出されると共に加速
され、イオンビームＩＢが形成される。例えば、イオン
源５に＋６０ｋＶ、主電極８に−５ｋＶの電圧（接地電
極９は０ｋＶ）を印加すると、６０ｋｅＶのエネルギー
をもったイオンビームＩＢが引き出される。In the extraction electrode system 7 having such a structure, when a desired voltage is applied between the ion source 5 and the extraction electrode (main electrode) 8, the ions are extracted and accelerated to form the ion beam IB. To be done. For example, when a voltage of +60 kV is applied to the ion source 5 and a voltage of -5 kV is applied to the main electrode 8 (0 kV for the ground electrode 9), an ion beam IB having an energy of 60 keV is extracted.
【００３４】上記のようにイオンビーム発生部２で発生
したイオンビームＩＢは、図１に示されているように、
質量分析部１７、質量分解部１８を介してイオン注入部
１９に送られ、このイオン注入部１９においてシリコン
ウェーハＷにイオン注入が行われる。The ion beam IB generated by the ion beam generator 2 as described above is as shown in FIG.
The ions are sent to the ion implantation unit 19 via the mass analysis unit 17 and the mass decomposition unit 18, and the silicon wafer W is ion-implanted in the ion implantation unit 19.
【００３５】ここで、質量分析部１７は分析マグネット
を有し、磁界の強さを調整することで上記イオンビーム
ＩＢから所望のイオン種のみを取り出す。質量分解部１
８は、イオンビームＩＢを通すためのスリットを持った
複数のプレート２０およびシャッター２１を有し、質量
分析部１７からのイオンビームＩＢのうち必要とするイ
オンビームのみを通過させる。これらの質量分析部１７
および質量分解部１８は、ハウジングないしチューブに
より囲まれており、その内部はターボ分子ポンプ２２に
より所定の真空度に減圧されている。Here, the mass spectrometric section 17 has an analysis magnet, and only the desired ion species are extracted from the ion beam IB by adjusting the strength of the magnetic field. Mass decomposition unit 1
Reference numeral 8 has a plurality of plates 20 having a slit for passing the ion beam IB and a shutter 21, and passes only the necessary ion beam of the ion beam IB from the mass spectrometric section 17. These mass spectrometric units 17
The mass decomposition section 18 is surrounded by a housing or a tube, and the inside of the mass decomposition section 18 is depressurized to a predetermined vacuum degree by a turbo molecular pump 22.
【００３６】イオン注入部１９はターゲットチャンバー
２３を有し、このターゲットチャンバー２３内部は、ク
ライオポンプ２４により所定の真空度に減圧されてい
る。ターゲットチャンバー２３内には、イオン注入され
るべきウェーハＷを支持するためのウェーハ支持台２５
が配置されている。ウェーハ支持台２５は、回転可能か
つ揺動可能に設けられた本体部２６を有し、この本体部
２６には複数本のアーム２７が放射状に設けられ、各ア
ーム２７の先端には、ウェーハＷを保持するためのウェ
ーハ保持部２８が設けられている。また、ターゲットチ
ャンバー２３内にはプラズマシャワー２９が設置されて
おり、このプラズマシャワー２９によって、ウェーハＷ
にイオンビームＩＢが入射されたときに、ウェーハＷが
チャージアップするのが防止される。The ion implantation section 19 has a target chamber 23, and the inside of the target chamber 23 is depressurized to a predetermined vacuum degree by a cryopump 24. A wafer support 25 for supporting a wafer W to be ion-implanted is provided in the target chamber 23.
Are arranged. The wafer support table 25 has a main body portion 26 that is rotatably and swingably provided, and a plurality of arms 27 are radially provided on the main body portion 26, and the wafer W is provided at the tip of each arm 27. A wafer holder 28 for holding the wafer is provided. A plasma shower 29 is installed in the target chamber 23, and the wafer W is
The wafer W is prevented from being charged up when the ion beam IB is incident on.
【００３７】ターゲットチャンバー２３にはファラデー
ボックス３０が連結されており、このファラデーボック
ス３０内には、イオンビームＩＢを受け止めるためのビ
ームストップ３１が配置されている。ビームストップ３
１は、イオンビームＩＢの照射量をビーム電流値として
計測するイオン検出器（図示せず）を有している。A Faraday box 30 is connected to the target chamber 23, and a beam stop 31 for receiving the ion beam IB is arranged in the Faraday box 30. Beam stop 3
1 has an ion detector (not shown) that measures the dose of the ion beam IB as a beam current value.
【００３８】以上のように構成したイオン注入装置１に
よりイオン注入を行う場合、質量分解部１８のシャッタ
ー２１を閉じた状態で、イオン源５と引出電極８，９と
の間に所望の電圧を印加してイオンビームＩＢを発生さ
せる。そして、図示しないウェーハ搬送ロボットによ
り、ウェーハＷをウェーハ支持台２５の各ウェーハ保持
部２８に装着する。その後、質量分解部１８のシャッタ
ー２１を開き、イオンビームＩＢを通過させると共に、
図示しないモーターを回転駆動してウェーハ支持台２５
を回転・揺動させる。これにより、各ウェーハＷにイオ
ンビームＩＢが照射されてイオン注入が行われる。When the ion implantation apparatus 1 configured as described above is used for ion implantation, a desired voltage is applied between the ion source 5 and the extraction electrodes 8 and 9 with the shutter 21 of the mass resolving section 18 closed. It is applied to generate an ion beam IB. Then, the wafer W is mounted on each wafer holder 28 of the wafer support 25 by a wafer transfer robot (not shown). Then, the shutter 21 of the mass resolving unit 18 is opened to allow the ion beam IB to pass therethrough, and
Wafer support 25
Rotate and rock. As a result, each wafer W is irradiated with the ion beam IB and ion implantation is performed.
【００３９】なお、イオン源から生成されるイオンに関
しては特に限定されないが、軽元素である水素イオンを
生じるイオン源に対して本発明の引出電極系を適用すれ
ば、特に水素イオンを効率よく基板に打ち込むことがで
きる。従来の引出電極系を用いて水素イオン注入を行う
場合、水素イオンビームの進行方向がずれやすかった
が、本発明の引出電極系ではイオンビームが引き出され
る際にソースマグネットの磁場の影響をほとんど受けな
くなり、水素イオンビームが所望の方向に引き出される
ようになる。Although the ions generated from the ion source are not particularly limited, if the extraction electrode system of the present invention is applied to an ion source that produces hydrogen ions, which are light elements, hydrogen ions are particularly efficiently used as a substrate. Can be driven into. When hydrogen ion implantation is performed using a conventional extraction electrode system, the traveling direction of the hydrogen ion beam is likely to shift, but the extraction electrode system of the present invention is almost affected by the magnetic field of the source magnet when the ion beam is extracted. Then, the hydrogen ion beam is extracted in the desired direction.
【００４０】上記実施形態では、接地電極９の電極本体
１４はグラファイト等の非磁性体で形成したものとした
が、これを比透磁率の大きい磁性体で形成しても良い。
この様に電極本体１４等を磁性体で構成すれば、イオン
ビームに対するソースマグネット６の磁場の影響をさら
に低減することもできる。また、電極本体、取付プレー
トが、それぞれ同じ材質であるときは、同じ材質となる
ものを一体的に形成することで、引出電極の小型化、軽
量化を図ることができる。In the above embodiment, the electrode body 14 of the ground electrode 9 is made of a non-magnetic material such as graphite, but it may be made of a magnetic material having a large relative magnetic permeability.
If the electrode body 14 and the like are made of a magnetic material in this way, the influence of the magnetic field of the source magnet 6 on the ion beam can be further reduced. Further, when the electrode body and the mounting plate are made of the same material, by integrally forming the same material, it is possible to reduce the size and weight of the extraction electrode.
【００４１】また、磁性体としてステンレス鋼など、金
属汚染を発生させる可能性のある材質を使用するとき
は、ターゲットとなるウェーハＷの材質にあわせて、引
出電極系の各部品の表面をコーティングすることができ
る。例えば、ウェーハＷがシリコンの場合、引出電極系
の表面をシリコンやＳｉＣ等でコーティングすることが
出来る。これにより、ウェーハＷへの金属汚染を防止す
ることができる。When a material that may cause metal contamination such as stainless steel is used as the magnetic material, the surface of each component of the extraction electrode system is coated according to the material of the target wafer W. be able to. For example, when the wafer W is silicon, the surface of the extraction electrode system can be coated with silicon or SiC. Thereby, metal contamination of the wafer W can be prevented.
【００４２】さらに、各引出電極は、目的、配置場所等
に応じて、その形状を自由に変えても良い。これによ
り、引出電極を軽量化して取扱いを容易にしたり、取付
困難な場所や取付強度の弱い場所、例えばイオン源等に
設置することも出来る。また、比透磁率の大きい磁性体
からなる取付プレートの大きさを小さくすることで、比
透磁率の小さい材質を使用したときと同様にイオン源内
の磁場に及ぼす影響を小さくし、効率良くイオンビーム
を引き出すことができる。Further, the shape of each extraction electrode may be freely changed according to the purpose, the place of arrangement and the like. As a result, the extraction electrode can be made lighter and easier to handle, and can also be installed in a place where attachment is difficult or a place where attachment strength is weak, such as an ion source. Also, by reducing the size of the mounting plate made of a magnetic material with a high relative permeability, the effect on the magnetic field in the ion source is reduced as well as when using a material with a low relative permeability, and the ion beam can be efficiently used. Can be pulled out.
【００４３】上記実施形態では、２組の引出電極を備え
た引出電極系について説明したが、本発明は、３組以上
の引出電極系にも適用することが出来る。この場合も、
イオン源に最も近い位置となる引出電極の取付プレート
を比透磁率の小さな材質とし、その他の引出電極のう
ち、少なくとも１組の引出電極の取付プレートを比透磁
率の大きな磁性体とすれば良い。例として、前記したよ
うな主電極と接地電極のほかに、引出電極（主電極）と
イオン源の間にさらにもう１つの引出電極（中間電極）
を設置した、つまり３組の引出電極を有する引出電極系
について、図１０、図１１を用いて説明する。In the above embodiment, the extraction electrode system provided with two sets of extraction electrodes has been described, but the present invention can be applied to three or more sets of extraction electrode systems. Also in this case,
The extraction electrode mounting plate closest to the ion source may be made of a material having a small relative permeability, and at least one set of extraction electrodes of the other extraction electrodes may be made of a magnetic material having a large relative permeability. . As an example, in addition to the main electrode and the ground electrode as described above, another extraction electrode (intermediate electrode) is provided between the extraction electrode (main electrode) and the ion source.
With reference to FIGS. 10 and 11, an extraction electrode system in which is installed, that is, having three sets of extraction electrodes will be described.
【００４４】これらの態様では、イオン源５に最も近い
位置となるように引出電極３２が設置されている。この
引出電極３２は、イオン源５内の磁力線に影響を与えな
いようにするため、非磁性体であるグラファイトによ
り、電極本体と取付プレートが一体的に形成されてい
る。このため、引出電極３２はイオン源５に近づけてイ
オンを引き出すための引出電界を大きくすることが出来
る。In these modes, the extraction electrode 32 is installed at the position closest to the ion source 5. In order to prevent the extraction electrode 32 from affecting the magnetic lines of force inside the ion source 5, the electrode body and the mounting plate are integrally formed of graphite, which is a non-magnetic material. Therefore, the extraction electrode 32 can be brought close to the ion source 5 to increase the extraction electric field for extracting ions.
【００４５】引出電極３２は、可動式であっても、固定
式であっても良いし、チャンバー内やイオン源５等に設
置されていても良いが、他の引出電極とは独立に位置を
設定できることが好ましい。また、引出電極３２の電圧
を任意に設定できるようにすれば、その電圧を調節する
ことで引出電界を最適状態にすることが出来る。従っ
て、引出電界を高めるために磁性体製の引出電極をイオ
ン源５に近づける必要が無くなる。The extraction electrode 32 may be of a movable type or a fixed type, or may be installed in the chamber, the ion source 5 or the like, but the position thereof is independent of the other extraction electrodes. It is preferable that it can be set. Further, if the voltage of the extraction electrode 32 can be set arbitrarily, the extraction electric field can be set to the optimum state by adjusting the voltage. Therefore, it is not necessary to bring the magnetic extraction electrode made of a magnetic material close to the ion source 5 in order to increase the extraction electric field.
【００４６】この場合、引出電極８，９の取付プレート
１３，１５に関しては、図１０のように、２枚とも比透
磁率の大きい磁性ステンレス鋼製とすることで、ソース
マグネット６から出た磁力線を効果的に遮蔽し、イオン
ビームＩＢの通り道であるスリット１２ａ，１４ａに浸
透する磁力線を低減することが出来る。また、図１１の
ように一方のみを磁性ステンレス鋼とすることもでき
る。In this case, the attachment plates 13 and 15 of the extraction electrodes 8 and 9 are made of magnetic stainless steel having a large relative permeability as shown in FIG. Can be effectively shielded and the magnetic field lines penetrating the slits 12a and 14a, which are the paths of the ion beam IB, can be reduced. Alternatively, as shown in FIG. 11, only one of them may be magnetic stainless steel.
【００４７】引出電極３２を、上記したように任意の電
圧、あるいは、位置を独立して設定することが出来るも
のとすれば、加速電圧の大きさに係わらず、最も効率良
くイオンを引き出せる引出電界を設定することが出来る
と同時に、イオン源５に比透磁率の大きい磁性体の引出
電極を近づける必要が無く、イオン源５から安定してイ
オンを引き出すことが出来る。さらに、引出電極８，９
においてソースマグネット６の磁場を遮蔽し、イオンビ
ームＩＢの通り道であるスリット１４ａに浸透する磁力
線を低減させることが出来るので、イオンビームＩＢを
所望の方向に導き、ウェーハＷへ効率よくイオンを照射
することが出来る。If the extraction electrode 32 can be set to an arbitrary voltage or position independently as described above, the extraction electric field that can extract the ions most efficiently regardless of the magnitude of the acceleration voltage. At the same time, it is not necessary to bring the extraction electrode of a magnetic material having a large relative magnetic permeability close to the ion source 5, and ions can be stably extracted from the ion source 5. Furthermore, the extraction electrodes 8 and 9
Since the magnetic field of the source magnet 6 can be shielded and the magnetic field lines penetrating into the slit 14a, which is the path of the ion beam IB, can be reduced, the ion beam IB can be guided in a desired direction and the wafer W can be efficiently irradiated with ions. You can
【００４８】本実施例では、イオン源に最も近い引出電
極を、比透磁率の小さい材質として非磁性体のグラファ
イト製として説明した。しかしながら、イオン源に最も
近い引出電極の比透磁率が、その他の引出電極の比透磁
率より小さく、イオン源内の磁場に及ぼす影響が小さけ
れば、イオン源に最も近い引出電極を磁性体としても良
い。In this embodiment, the extraction electrode closest to the ion source is made of a non-magnetic graphite as a material having a small relative magnetic permeability. However, if the relative permeability of the extraction electrode closest to the ion source is smaller than the relative permeability of the other extraction electrodes and the influence on the magnetic field in the ion source is small, the extraction electrode closest to the ion source may be a magnetic body. .
【００４９】[0049]
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
（実施例及び比較例）
［ソースギャップ依存性試験］図１のようなイオン注入
装置を用い、引出電極系７を、引出電極８，９の取付プ
レート１３，１５の材質を比透磁率の大きい磁性を有す
るステンレス鋼とした場合（比較例）と、引出電極８の
取付プレート１３を磁性ステンレス鋼より比透磁率の小
さいグラファイトとし、引出電極９の取付プレート１５
を比透磁率の大きい磁性を有するステンレス鋼とした場
合（実施例）のソースギャップとビーム電流値の関係
（図８）及びソースギャップとイオン源内の磁力の関係
（図７）を調べた。EXAMPLES The present invention will be described more specifically below by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these. (Examples and Comparative Examples) [Source Gap Dependence Test] Using the ion implantation apparatus as shown in FIG. 1, the extraction electrode system 7 and the attachment plates 13 and 15 of the extraction electrodes 8 and 9 are made of a material having a large relative magnetic permeability. When the stainless steel having magnetism is used (comparative example), the attachment plate 13 of the extraction electrode 8 is made of graphite having a smaller relative magnetic permeability than the magnetic stainless steel, and the attachment plate 15 of the extraction electrode 9 is used.
The relationship between the source gap and the beam current value (FIG. 8) and the relationship between the source gap and the magnetic force in the ion source (FIG. 7) were investigated when the stainless steel having magnetic properties with large relative permeability (Example) was used.
【００５０】図７の●は、引出電極８，９の取付プレー
ト１３，１５の材質を磁性ステンレス鋼とした場合（比
較例）のグラフで、図７の○は、引出電極８の取付プレ
ート１３をグラファイトとし、引出電極９の取付プレー
ト１５を磁性ステンレス鋼とした場合（実施例）のグラ
フを表している。これらの磁力は、イオン源を外した状
態で、イオン源の位置にガウスメーターのプローブを設
置（図示せず）して計測したものである。In FIG. 7, the black circles are graphs when the mounting plates 13 and 15 of the extraction electrodes 8 and 9 are made of magnetic stainless steel (comparative example), and the white circles in FIG. 7 are the mounting plates 13 of the extraction electrodes 8. Is graphite and the mounting plate 15 of the extraction electrode 9 is magnetic stainless steel (Example). These magnetic forces were measured with a Gauss meter probe (not shown) at the position of the ion source with the ion source removed.
【００５１】ソースギャップの間隔が狭く、イオン源と
引出電極８，９が近くなるほど、イオン源の磁力が低下
する傾向が見られた。特に、取付プレート１３，１５に
比透磁率の大きい磁性を有するステンレス鋼を使用した
場合と比較して、取付プレート１３のみを比透磁率の小
さいグラファイトとした場合、全体的にイオン源内の磁
力の低下が抑制される傾向が見られた。It was observed that the closer the ion source and the extraction electrodes 8 and 9 were, the closer the source gap was and the lower the magnetic force of the ion source was. In particular, in the case where only the mounting plate 13 is made of graphite having a small relative magnetic permeability, the magnetic force in the ion source is reduced as compared with the case where the mounting plates 13 and 15 are made of stainless steel having magnetism having a large relative magnetic permeability. It was observed that the decrease was suppressed.
【００５２】図８の●は、引出電極８，９の取付プレー
ト１３，１５の材質を磁性ステンレス鋼とした場合（比
較例）のグラフで、○は、引出電極８の取付プレート１
３をグラファイトとし、引出電極９の取付プレート１５
を磁性ステンレス鋼とした場合（実施例）のグラフを表
している。これらのビーム電流値は、ビームストップ３
１に設けたイオン検出器（不図示）により計測して得た
ものである。このとき、加速電圧を８０ｋＶ、イオン源
５のアーク電圧を９０Ｖ、アーク電流を８３６６ｍＡと
した。In FIG. 8, a black circle indicates a case where the material for the mounting plates 13 and 15 of the extraction electrodes 8 and 9 is magnetic stainless steel (comparative example), and a circle indicates a mounting plate 1 of the extraction electrode 8.
3 is graphite, and a mounting plate 15 for the extraction electrode 9
Shows a graph in the case where is magnetic stainless steel (Example). These beam current values are the beam stop 3
It is obtained by measuring with an ion detector (not shown) provided in No. 1. At this time, the acceleration voltage was 80 kV, the arc voltage of the ion source 5 was 90 V, and the arc current was 8366 mA.
【００５３】取付プレート１３，１５が共に比透磁率の
大きい磁性を有するステンレス鋼の場合には、ソースギ
ャップを３０ｍｍ以下とすると、イオン源５のプラズマ
が不安定となり、イオンビームＩＢが得られていない。
これは、図７に示したように、イオン源内の磁力が、比
透磁率の大きい磁性体の影響を受けて低下していること
が原因である。一方、イオン源５に近い取付プレート１
３をグラファイトとし、遠い方の取付プレート１５を比
透磁率の大きい磁性を有するステンレス鋼とした場合
は、ソースギャップが、１５ｍｍから装置が稼働できる
４５ｍｍまで、安定してイオンビームが得られている。When both the mounting plates 13 and 15 are made of stainless steel having magnetism having a large relative permeability, when the source gap is set to 30 mm or less, the plasma of the ion source 5 becomes unstable and the ion beam IB is obtained. Absent.
This is because, as shown in FIG. 7, the magnetic force in the ion source is lowered by the influence of the magnetic material having a large relative permeability. On the other hand, the mounting plate 1 close to the ion source 5
When 3 is graphite and the distant mounting plate 15 is stainless steel having magnetism with large relative permeability, a stable ion beam can be obtained from a source gap of 15 mm to 45 mm at which the device can operate. .
【００５４】［加速電圧依存性試験］次に、前記２つの
引出電極系を用いた場合の加速電圧とビーム電流値の関
係を調べた。図９は、その結果を示した図である。これ
らのビーム電流値は、イオン検出器を用いて前記と同様
に測定して得たものである。このとき、イオン源５のア
ーク電圧を９０Ｖ、アーク電流を８３６６ｍＡとした。[Acceleration Voltage Dependence Test] Next, the relationship between the acceleration voltage and the beam current value when the two extraction electrode systems were used was examined. FIG. 9 is a diagram showing the result. These beam current values were obtained by measuring with an ion detector in the same manner as described above. At this time, the arc voltage of the ion source 5 was 90 V and the arc current was 8366 mA.
【００５５】取付プレート１３，１５が共に磁性ステン
レス鋼（比較例）で、ソースギャップが３２ｍｍの場
合、加速電圧が８０ｋＶのときはビーム電流値が約２５
ｍＡであり、加速電圧が４０ｋＶのときはビーム電流値
が約１６ｍＡであったが、ソースギャップを３０ｍｍ以
下にすると、イオン源内の磁力が２００Ｇａｕｓｓ以下
に低下し、ビーム電流が安定して得られなくなった。When both the mounting plates 13 and 15 are magnetic stainless steel (comparative example), the source gap is 32 mm, and the accelerating voltage is 80 kV, the beam current value is about 25.
The beam current value was about 16 mA when the accelerating voltage was 40 kV, but when the source gap was set to 30 mm or less, the magnetic force in the ion source decreased to 200 Gauss or less, and the beam current could not be stably obtained. It was
【００５６】一方、取付プレート１３をグラファイトと
し、引出電極９の取付プレート１５を磁性ステンレス鋼
とした場合（実施例）には、ソースギャップをイオン源
に近接させてもイオン源内の磁力は２００Ｇａｕｓｓ以
上が得られるため、ソースギャップを３０ｍｍ以下にし
ても安定してビーム電流値が得られるようになった。そ
こで、ソースギャップを２２ｍｍにすることにより、加
速電圧が８０ｋＶのときはビーム電流値が約２７ｍＡ、
加速電圧が４０ｋＶのときには約１８ｍＡが得られ、取
付プレート１３，１５が磁性を有するステンレス鋼の場
合と比較して１０％ほどビーム電流値を向上させること
ができた。On the other hand, when the mounting plate 13 is made of graphite and the mounting plate 15 of the extraction electrode 9 is made of magnetic stainless steel (Example), the magnetic force in the ion source is 200 Gauss or more even if the source gap is brought close to the ion source. Therefore, the beam current value can be stably obtained even if the source gap is 30 mm or less. Therefore, by setting the source gap to 22 mm, the beam current value is about 27 mA when the acceleration voltage is 80 kV,
When the accelerating voltage was 40 kV, about 18 mA was obtained, and the beam current value could be improved by about 10% as compared with the case where the mounting plates 13 and 15 were made of magnetic stainless steel.
【００５７】以上の結果から分かるように、イオン源に
最も近い位置となる引出電極の取付プレートが比透磁率
の小さい材料（グラファイトなど）から成り、他の引出
電極の取付プレートが比透磁率の大きい磁性体（磁性を
有するステンレス鋼など）から成る引出電極系とするこ
とで、ソースギャップを小さくしても安定したイオンビ
ームＩＢが得られ、また、加速電圧を小さくした場合で
も比較的高いビーム電流値が得られ、結果的に効率よく
イオン注入を行うことができる。As can be seen from the above results, the extraction electrode mounting plate closest to the ion source is made of a material having a low relative magnetic permeability (graphite, etc.), and the other extraction electrode mounting plates have a relative magnetic permeability. By using an extraction electrode system made of a large magnetic material (such as stainless steel having magnetism), a stable ion beam IB can be obtained even if the source gap is made small, and a relatively high beam is obtained even when the acceleration voltage is made small. A current value is obtained, and as a result, ion implantation can be efficiently performed.
【００５８】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is merely an example, and it has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of claims of the present invention, and has the same operational effect.
Anything is included in the technical scope of the present invention.
【００５９】例えば、本発明は、水素イオンの注入に限
らず、Ｂ、Ｐ、Ａｓ等のイオン注入にも適用できること
は言うまでもない。また、上記実施形態では、イオンビ
ームＩＢの走査をウェーハ支持台の回転・揺動動作で行
うものとしたが、本発明は、特にこれに限らず、イオン
ビーム自体を移動させるタイプのイオン注入装置等にも
適用可能である。For example, it goes without saying that the present invention is applicable not only to hydrogen ion implantation but also to ion implantation of B, P, As and the like. Further, in the above-described embodiment, the scanning of the ion beam IB is performed by the rotation / rocking operation of the wafer support, but the present invention is not limited to this, and the ion implantation apparatus of the type that moves the ion beam itself. Etc. are also applicable.
【００６０】[0060]
【発明の効果】本発明によれば、２組以上の引出電極か
ら構成されている引出電極系のうち、少なくともイオン
源に最も近い位置となる引出電極の取付プレートを比透
磁率が小さい材質とし、また、残りの引出電極のうち、
少なくとも１組の引出電極の取付プレートを前者よりも
比透磁率が大きい材質とすることで、イオン源内の磁場
に及ぼす影響を最小限に留めると同時に、ソースギャッ
プを狭めて、イオンの引出電界を大きくし、ソースマグ
ネットの磁場の影響をほとんど受けずにイオンビームを
所望の方向に引き出すことが出来る。従って、加速電圧
を下げた場合でも、ソースギャップの間隔を狭めること
でイオンの引出電界を大きくすることが出来る上、ソー
スマグネットによるイオンビームの損失が抑えられるの
で、基板に対するイオンビームの照射効率が向上する。According to the present invention, in the extraction electrode system composed of two or more sets of extraction electrodes, at least the extraction electrode mounting plate closest to the ion source is made of a material having a small relative magnetic permeability. , Of the remaining extraction electrodes,
By using at least one set of extraction electrode mounting plates of a material having a larger relative magnetic permeability than the former, the influence on the magnetic field in the ion source is minimized, and at the same time, the source gap is narrowed to reduce the extraction electric field of ions. The size of the ion beam can be increased and the ion beam can be extracted in a desired direction without being substantially affected by the magnetic field of the source magnet. Therefore, even when the accelerating voltage is lowered, the extraction field of the ions can be increased by narrowing the gap of the source gap, and the loss of the ion beam due to the source magnet can be suppressed. improves.
【図１】イオン注入装置の一例を示す概略構成図（上面
図）である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram (top view) showing an example of an ion implantation apparatus.
【図２】図１に示すイオンビーム発生部の拡大図であ
る。FIG. 2 is an enlarged view of the ion beam generator shown in FIG.
【図３】引出電極の取付プレートを非磁性体とした場合
にソースマグネットから出た磁力線の経路を示す図であ
り、（ａ）は上面図、（ｂ）は取付プレート部分の正面
図である。3A and 3B are diagrams showing paths of lines of magnetic force emitted from the source magnet when a mounting plate of the extraction electrode is made of a non-magnetic material, FIG. 3A is a top view, and FIG. 3B is a front view of a mounting plate portion. .
【図４】引出電極の取付プレートを磁性体とした場合に
ソースマグネットから出た磁力線の経路を示す図であ
り、（ａ）は上面図、（ｂ）は取付プレート部分の正面
図である。4A and 4B are diagrams showing paths of magnetic force lines emitted from a source magnet when a mounting plate of an extraction electrode is made of a magnetic material, FIG. 4A is a top view, and FIG. 4B is a front view of a mounting plate portion.
【図５】図４の引出電極をイオン源に近づけた場合にソ
ースマグネットから出た磁力線の経路を示す図である。5 is a diagram showing a path of magnetic force lines emitted from a source magnet when the extraction electrode of FIG. 4 is brought close to an ion source.
【図６】２組の引出電極から構成された本発明に係る引
出電極系を用いた場合にソースマグネットから出た磁力
線の経路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the paths of magnetic force lines emitted from the source magnet when the extraction electrode system according to the present invention composed of two sets of extraction electrodes is used.
【図７】ソースギャップとイオン源内の磁力との関係を
示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the source gap and the magnetic force in the ion source.
【図８】実施例及び比較例の引出電極系を用いた場合の
ソースギャップとビーム電流値の関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a source gap and a beam current value when the extraction electrode systems of Examples and Comparative Examples are used.
【図９】実施例及び比較例の引出電極系を用いた場合の
加速電圧とビーム電流値の関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an accelerating voltage and a beam current value when the extraction electrode systems of Examples and Comparative Examples are used.
【図１０】３組の引出電極から構成された本発明に係る
引出電極系を用いた場合にソースマグネットから出た磁
力線の経路を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing paths of magnetic force lines emitted from the source magnet when the extraction electrode system according to the present invention including three sets of extraction electrodes is used.
【図１１】３組の引出電極から構成された本発明に係る
他の引出電極系を用いた場合にソースマグネットから出
た磁力線の経路を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing paths of magnetic force lines emitted from a source magnet when another extraction electrode system according to the present invention including three sets of extraction electrodes is used.
１…イオン注入装置、 ２…イオンビーム発生部、 ３
…ソースチャンバー（イオンビーム発生用チャンバ）、
５…イオン源、 ６…ソースマグネット、７…引出電
極系、 ８…引出電極（主電極）、 ９…引出電極（接
地電極）、１２…電極本体、 １２ａ…スリット、 １
３…取付プレート、 １４…電極本体、 １４ａ…スリ
ット、 １５…取付プレート、 １９…イオン注入部、
３２…引出電極（中間電極）、 ＩＢ…イオンビー
ム、 Ｗ…ウェーハ。1 ... Ion implanter, 2 ... Ion beam generator, 3
... Source chamber (ion beam generation chamber),
5 ... Ion source, 6 ... Source magnet, 7 ... Extraction electrode system, 8 ... Extraction electrode (main electrode), 9 ... Extraction electrode (ground electrode), 12 ... Electrode body, 12a ... Slit, 1
3 ... Mounting plate, 14 ... Electrode body, 14a ... Slit, 15 ... Mounting plate, 19 ... Ion implantation part,
32 ... Extraction electrode (intermediate electrode), IB ... Ion beam, W ... Wafer.
Claims (10)
ャンバー内に設けられ、イオン源で生成されたイオンを
引き出してイオンビームを発生させる２組以上の引出電
極を備えた引出電極系であって、前記引出電極が、電極
本体と取付プレートを有し、少なくともイオン源に最も
近い位置となる引出電極の取付プレートの比透磁率が、
その他の少なくとも１組の引出電極の取付プレートの比
透磁率より小さいことを特徴とするイオン注入装置の引
出電極系。1. An extraction electrode system provided in an ion beam generation chamber of an ion implantation apparatus, the extraction electrode system including two or more extraction electrodes for extracting ions generated by an ion source to generate an ion beam, The extraction electrode has an electrode body and a mounting plate, at least the relative permeability of the mounting plate of the extraction electrode at the position closest to the ion source,
An extraction electrode system of an ion implantation apparatus, which has a relative magnetic permeability smaller than that of at least one other set of extraction electrode mounting plates.
電極の取付プレートが、非磁性体から成ることを特徴と
する請求項１に記載のイオン注入装置の引出電極系。2. The extraction electrode system of the ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the extraction electrode mounting plate closest to the ion source is made of a non-magnetic material.
電極以外の引出電極の取付プレートが、磁性体から成る
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオ
ン注入装置の引出電極系。3. The extraction electrode of the ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the attachment plate of the extraction electrode other than the extraction electrode closest to the ion source is made of a magnetic material. system.
ン、またはタングステンであることを特徴とする請求項
１ないし請求項３のいずれか一項に記載のイオン注入装
置の引出電極系。4. The extraction electrode system of the ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the non-magnetic material is graphite, carbon, or tungsten.
鋼、または鉄の表面に耐腐食性のコーティングを施した
ものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の
いずれか一項に記載のイオン注入装置の引出電極系。5. The magnetic material according to claim 1, wherein the magnetic material is magnetic stainless steel or iron with a corrosion-resistant coating applied on the surface thereof. Extraction electrode system of the described ion implanter.
が、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１
ないし請求項５のいずれか一項に記載のイオン注入装置
の引出電極系。6. The electrode body of the extraction electrode and a mounting plate are integrally formed.
An extraction electrode system of the ion implantation apparatus according to claim 5.
電極が、任意に電圧を設定できるものであることを特徴
とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の
イオン注入装置の引出電極系。7. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the extraction electrode closest to the ion source has a voltage that can be arbitrarily set. Extraction electrode system.
電極が、他の引出電極とは独立に位置を設定できるもの
であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいず
れか一項に記載のイオン注入装置の引出電極系。8. The extraction electrode closest to the ion source can set its position independently of other extraction electrodes. The extraction electrode system of the ion implantation apparatus described in 1.
た水素イオンを引き出すものであることを特徴とする請
求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のイオン注
入装置の引出電極系。9. The extraction electrode of the ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the extraction electrode system extracts hydrogen ions generated by an ion source. system.
いずれか一項に記載された引出電極系を具備しているこ
とを特徴とするイオン注入装置。10. An ion implantation apparatus comprising at least the extraction electrode system according to any one of claims 1 to 9.
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|---|---|---|---|---|
| WO2014197391A1 (en) * | 2013-06-03 | 2014-12-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Reduction of deposition by separation ion beam and neutral flow |
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- 2001-12-12 JP JP2001379249A patent/JP3858682B2/en not_active Expired - Fee Related
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