(57)【要約】【課題】従来装置よりも発散度合いの小さいイオンビームを基板に照射することができるイオン注入装置を提供する。【解決手段】本発明のイオン注入装置１は、イオン源１から生成されかつ質量分析系（４，５）で質量分析されたイオンビーム２０を入口部分から取り込んで収束させる静電レンズ６と、イオンビームの軌道上で四重極レンズ６と隣り合う位置に設けられ、四重極レンズ６を通過したイオンビームを取り込んで出口部分から出射させる静電偏向部７と、静電偏向部７の出口部分から出射されたイオンビームに含まれるイオンの注入対象となる基板１１を収容する注入室１０とを備えるもので、四重極レンズ６は、四重極レンズ６の入口部分におけるイオンビームのビーム径よりも、静電偏向部７の出口部分におけるイオンビームのビーム径が大きくなるように、イオンビームを収束させる。【選択図】図１
2010211972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源から生成されかつ質量分析されたイオンビームを入口部分から取り込んで収束させる収束手段と、
前記イオンビームの軌道上で前記収束手段と隣り合う位置に設けられ、前記収束手段を通過したイオンビームを取り込んで出口部分から出射させるビーム操作手段と、
前記ビーム操作手段の出口部分から出射されたイオンビームに含まれるイオンの注入対象となる基板を収容する注入室とを備え、
前記収束手段は、当該収束手段の入口部分におけるイオンビームのビーム径よりも、前記ビーム操作手段の出口部分におけるイオンビームのビーム径が大きくなるように、イオンビームを収束させる
イオン注入装置。
【請求項２】
前記収束手段は、前記ビーム操作手段の出口部分よりも当該収束手段に近い位置でイオンビームが焦点を結ぶように、イオンビームを収束させる
請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記注入室には、前記基板に入射されるイオンビームと同じ極性の電位に保持される発散抑制手段が設けられている
請求項１又は２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記発散抑制手段は、前記基板に向かって進行するイオンビームを挟む状態で配置された一対の電極部材からなる
請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記注入室に収容される基板の面方向に前記イオンビームを走査する走査手段を備え、
前記一対の電極部材は、それぞれ板状に形成されるとともに、前記走査手段によるイオンビームの走査方向と平行な向きで配置されている
請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
イオン源から生成されかつ質量分析されたイオンビームを、当該イオンビームの軌道上で隣り合う収束手段とビーム操作手段を順に通過させた後、注入室内の基板に照射させるにあたり、
前記収束手段の入口部分におけるイオンビームのビーム径よりも、前記ビーム操作手段の出口部分におけるイオンビームのビーム径が大きくなるように、前記収束手段でイオンビームを収束させる
イオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置及びイオン注入方法に関する。詳しくは、イオンビームを収束させる収束手段を用いたイオン注入装置及びイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程の中では、半導体ウエハ等の基板にｎ型又はｐ型の不純物を導入するためにイオン注入装置やイオン注入方法が用いられている。イオン注入に関しては、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００３】
図７は従来のイオン注入装置の構成例を示す概略平面図である。イオン注入装置５１は、イオン源５２と、引出電極５３と、質量分析磁石５４と、分析スリット５５、四重極レンズ５６と、静電偏向部５７と、平行化磁石５８と、加速管５９と、注入室６０とを備えている。
【０００４】
イオン源５２は、イオンを生成するものである。引出電極５３は、イオン源５２で生成されたイオンをイオンビーム６３として引き出すものである。質量分析磁石５４及び分析スリット５５は、引出電極５３によって引き出されたイオンビーム６３から所望のイオンを選別するものである。四重極レンズ５６は、分析スリット５５を通過したイオンビーム６３を収束させるとともに、当該イオンビーム６３のスポット形状（断面形状）を整えるものである。
【０００５】
静電偏向部５７は、四重極レンズ５６から出射されたイオンビーム６３を偏向するものである。平行化磁石５８は、静電偏向部５７によって偏向されたイオンビーム６３を平行化するものである。加速管５９は、平行化磁石５８によって平行化されたイオンビーム６３を加速するものである。注入室６０は、イオンの注入対象となる基板６１を収容するものである。注入室６０には、基板６１を支持する基板支持部６２が設けられている。
【０００６】
上記構成からなるイオン注入装置５１においては、イオン源５２から引出電極５３によって引き出されたイオンビーム６３が、質量分析磁石５４及び分析スリット５５を順に通過した後、静電偏向部５７に取り込まれる。また、静電偏向部５７を通過したイオンビーム６３は、平行化磁石５８及び加速管５９を順に通過した後、注入室６０内に進出し、そこで基板支持部６２に支持されている基板６１の被処理面に照射される。これにより、基板６１の被処理面にイオンが注入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来のイオン注入装置５１においては、分析スリット５５を通過したイオンビーム６３が、四重極レンズ５６の収束作用によりビーム径（スポット径）を絞られた状態で静電偏向部５７から出射される。ただし、静電偏向部５７を通過した後のイオンビーム６３は、基板６１に到達するまでの間に、空間電荷効果の影響で発散する。この発散現象は、イオンビーム６３の加速エネルギーが低いほど顕著になる。発散したイオンビーム６３が基板６１に照射されると、図８に示すように、イオンビーム６３のビーム径の中心と端で、基板６１の被処理面に対するイオンの入射角度が変わる（θ１≠θ２）。このため、基板６１の深さ方向に対するイオンのプロファイルも変わる。その結果、基板面内のイオン注入の均一性が悪化してしまう。なお、本書で記述するビーム径とは、イオンビームの直径を意味するものとする。
【０００９】
本発明の主たる目的は、従来よりも発散度合いの小さいイオンビームを基板に照射することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るイオン注入装置は、イオン源から生成されかつ質量分析されたイオンビームを入口部分から取り込んで収束させる収束手段と、前記イオンビームの軌道上で前記収束手段と隣り合う位置に設けられ、前記収束手段を通過したイオンビームを取り込んで出口部分から出射させるビーム操作手段と、前記ビーム操作手段の出口部分から出射されたイオンビームに含まれるイオンの注入対象となる基板を収容する注入室とを備え、前記収束手段は、当該収束手段の入口部分におけるイオンビームのビーム径よりも、前記ビーム操作手段の出口部分におけるイオンビームのビーム径が大きくなるように、イオンビームを収束させるものである。
【００１１】
本発明に係るイオン注入方法は、イオン源から生成されかつ質量分析されたイオンビームを、当該イオンビームの軌道上で隣り合う収束手段とビーム操作手段を順に通過させた後、注入室内の基板に照射させるにあたり、前記収束手段の入口部分におけるイオンビームのビーム径よりも、前記ビーム操作手段の出口部分におけるイオンビームのビーム径が大きくなるように、前記収束手段でイオンビームを収束させるものである。
【００１２】
本発明に係るイオン注入装置及びイオン注入方法においては、ビーム操作手段の出口部分から出射されるイオンビームの空間電荷密度が、ビーム径の拡大に伴って小さくなる。このため、イオンビームが空間電荷効果の影響を受けにくくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来よりも発散度合いの小さいイオンビームを基板に照射することができる。このため、基板面内のイオン注入の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るイオン注入装置の構成例を示す概略平面図である。
【図２】四重極レンズの構成を説明する図である。
【図３】四重極レンズによるビームスポット形状の整形状態を示す模式図である。
【図４】四重極レンズと静電偏向部を通過するイオンビームの状態を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るイオン注入装置の構成例を示す概略平面図である。
【図６】一対の電極部材の配置状態を示す斜視図である。
【図７】従来のイオン注入装置の構成例を示す概略平面図である。
【図８】従来技術の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００１６】
本発明の実施の形態については、以下の順序で説明する。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［イオン注入装置の構成］
図１は本発明の第１の実施の形態に係るイオン注入装置の構成例を示す概略平面図である。イオン注入装置１は、イオン源２と、引出電極３と、質量分析磁石４と、分析スリット５、四重極レンズ６と、静電偏向部７と、平行化磁石８と、加速管９と、注入室１０とを備えている。
【００１８】
（イオン源）
イオン源２は、イオン注入に必要とされる所望の種類のイオンを含めて、種々のイオンを生成するものである。イオン源２は、所望のイオン種の元素を含むガスを導入し、このガスをイオン化することでイオンを生成する。
【００１９】
（引出電極）
引出電極３は、イオン源２で生成されたイオンをイオンビーム２０として引き出すものである。一般に、イオン注入のターゲットとなる半導体基板（ウエハ）に不純物として注入されるイオンはプラスのイオンである。このため、イオン源２からイオンを引き出す場合は、イオン源２がプラスの電位、引出電極３がイオン源２に対してマイナスの電位となるように、両者の間に引出電圧を印加する。これにより、イオン源２で生成されたプラスのイオンは、引出電極３に印加されるマイナスの電位に引き付けられる。その結果、イオン源２からイオンが引き出される。
【００２０】
（質量分析系）
質量分析磁石４及び分析スリット５は、質量分析系を構成するものである。質量分析系は、イオン種ごとの質量の違いを利用してイオンを選別するものである。質量分析磁石４及び分析スリット５は、引出電極３によって引き出されたイオンビーム２０に含まれる複数種のイオンの中から、イオン注入に必要なイオン（所望のイオン）とイオン注入に不要のないイオン（不所望のイオン）とを選別する。分析スリット５は、質量分析磁石４の曲がり部分の出口部分に設けられている。
【００２１】
（四重極レンズ）
四重極レンズ６は、分析スリット５を通過したイオンビーム２０を収束させるとともに、当該イオンビーム２０のスポット形状（断面形状）を所望の形状に整えるものである。四重極レンズ６は、図２（Ａ），（Ｂ）にも示すように、第１レンズ部２１と第２レンズ部２２とを有している。第１レンズ部２１と第２レンズ部２２はイオンビーム２０の軌道上で隣り合う位置関係に配置されている。第１レンズ部２１は四重極レンズ６の入口側（前段側）に配置され、第２レンズ部２２は四重極レンズ６の出口側（後段側）に配置されている。ここでは四重極レンズ６を２つのレンズ部で構成しているが、これに限らず、３つのレンズ部で四重極レンズを構成してもよい。
【００２２】
第１レンズ部２１は、四重極を構成する２つのＮ極２１ａ，２１ｃと２つのＳ極２１ｂ，２１ｄを用いて構成されている。このうち、２つのＮ極２１ａ，２１ｃは、垂直方向（縦方向）でイオンビーム２０の軌道を挟むように配置され、２つのＳ極２１ｂ，２１ｄは水平方向（横方向）でイオンビーム２０の軌道を挟むように配置されている。第２レンズ部２２は、四重極を構成する２つのＳ極２２ａ，２２ｃと２つのＮ極２２ｂ，２２ｄを用いて構成されている。第１レンズ部２１と第２レンズ部２２では、磁極の極性配置が反転している。すなわち、第２レンズ部２２を構成する４つの磁極のうち、２つのＳ極２１ａ，２１ｃは、垂直方向でイオンビーム２０の軌道を挟むように配置され、２つのＮ極２１ｂ，２１ｄは、水平方向でイオンビーム２０の軌道を挟むように配置されている。
【００２３】
（静電偏向部）
静電偏向部７は、四重極レンズ６から出射されたイオンビーム２０を水平方向に偏向するものである。静電偏向部７によるイオンビーム２０の偏向は、注入室１０でイオンビーム２０を水平方向に走査させるために行なわれる。静電偏向部７は、予め設定された偏向角の範囲内でイオンビーム２０を往復させるように偏向する。
【００２４】
（平行化磁石）
平行化磁石８は、静電偏向部７によって偏向されたイオンビーム２０の軌道を曲げて平行化するものである。静電偏向部７によって偏向されたイオンビーム２０の軌道は、偏向角の違いによらず、イオンビーム２０が同じ向きに進行するように平行化磁石８で平行化される。
【００２５】
（加速管）
加速管９は、平行化磁石８によって平行化されたイオンビーム２０を所望の注入エネルギーに加速するものである。加速管９には図示しない電源から加速電圧が印加される。加速管９に印加する加速電圧を高くすると、その分だけイオンビーム２０に付与される注入エネルギーが大きくなる。逆に、加速管９に印加する加速電圧を低くすると、その分だけイオンビーム２０に付与される注入エネルギーが小さくなる。イオンの注入深さは、加速管９によってイオンビーム２０に付与される注入エネルギーの大きさに依存する。具体的には、注入エネルギーが大きくなるほどイオンの注入深さが深くなる。このため、加速管９に印加する加速電圧を調整することで、イオンの注入深さを制御することができる。
【００２６】
（注入室）
注入室１０は、イオンの注入対象となる基板１１を収容するものである。基板１１へのイオンの注入は注入室１０の室内空間で行なわれる。注入室１０には、基板１１を支持する基板支持部１２が設けられている。基板支持部１２は、加速管９によって加速されたイオンビーム２０に対し、基板１１の被処理面を対面させた状態で基板１１を支持する。
【００２７】
［イオン注入装置の動作（イオン注入方法）］
次に、本発明の第１の実施の形態に係るイオン注入装置の動作について説明する。
【００２８】
まず、イオン源２で生成されたイオンは引出電極３によりイオンビーム２０として引き出される。イオン源２からイオンが引き出される原理については、前述したとおりである。引出電極３によって引き出されたイオンビーム２０は、質量分析磁石４及び分析スリット５を順に通過する。
【００２９】
その際、質量分析磁石４は、引出電極３によって引き出されたイオンビーム２０に磁界を作用させて、イオンビーム２０の軌道を弧状に曲げる。このとき、質量の重いイオンは曲がりにくく、質量の軽いイオンは曲がりやすくなる。このため、所望のイオンの質量を基準（中心）に考えると、所望のイオンよりも質量の重いイオンの軌道は外側に外れ、所望のイオンよりも質量の軽いイオンの軌道は内側に外れる。したがって、質量分析磁石４によって曲げられた後のイオンビーム２０では、所望のイオンと質量差の大きいイオンが取り除かれた状態となる。
【００３０】
分析スリット５は、質量分析磁石４によって曲げられたイオンビーム２０の中から、不所望のイオンを取り除く。質量分析磁石４で曲げられたイオンビーム２０の中には、所望のイオンの他に、これと質量差の小さい不所望のイオンも含まれる。この不所望のイオンを取り除く機能を分析スリット５が担っている。分析スリット５は、所望のイオンを通過させつつ、不所望のイオンの通過を遮断する。このため、分析スリット５を通過する前のイオンビーム２０に比べて、そこを通過した後のイオンビーム２０のイオン純度が高まる。
【００３１】
こうして質量分析系（４，５）でイオン種の選別が行なわれたイオンビーム２０の形状は、水平方向のビーム寸法が垂直方向のビーム寸法よりも短い「縦長の形状」になっている。その理由は、質量分析磁石４で曲げられたイオンビーム２０を分析スリット５に通すときに、不所望のイオンを分析スリット５で遮断するために、イオンビーム２０の通過を許容する分析スリット５のスリット幅を水平方向で制限するためである。
【００３２】
質量分析系を通過したイオンビーム２０は四重極レンズ６に取り込まれる。四重極レンズ６の入口部分から当該レンズ内に取り込まれたイオンビーム２０は、第１レンズ部２１と第２レンズ部２２を順に通過して、四重極レンズ６の出口部分から当該レンズ外へと出射される。このとき、四重極レンズ６は、第１レンズ部２１でイオンビーム２０を垂直方向で圧縮するようにビーム径を絞り込む。また、四重極レンズ６は、第２レンズ部２２でイオンビーム２０を水平方向で圧縮するようにビーム径を絞り込む。これにより、四重極レンズ６は、イオンビーム２０のスポット形状を円形に整える。
【００３３】
四重極レンズ６を通過する過程では、図３に示すように、入口部分で縦長形状であったイオンビームのスポット形状が、第１レンズ部２１でイオンビーム２０を垂直方向に絞り込むことにより、「横長の形状」になる。そして、そのイオンビーム２０を第２レンズ部２２で水平方向に絞り込むことにより、最終的に四重極レンズ６の出口部分から出射されるイオンビーム２０のスポット形状が、真円に近い円形になる。ちなみに、横長の形状とは、水平方向のビーム寸法が垂直方向のビーム寸法よりも長いスポット形状をいう。
【００３４】
四重極レンズ６を通過したイオンビーム２０は、静電偏向部７、平行化磁石８及び加速管９を順に通過して、注入室１０内に進出する。その際、イオンビーム２０は、静電偏向部７で偏向され、かつ平行化磁石８で平行化された状態で、加速管９に取り込まれる。加速管９を通過するイオンビーム２０には、イオンの打ち込みに必要な注入エネルギーが付与される。このとき、加速管９に印加される加速電圧は、所望するイオンの注入深さに合わせて調整される。
【００３５】
注入室１０では、基板支持部１２に支持される基板１１がグラウンド（ＧＮＤ）に接地される。注入室１０に進出したイオンビーム２０は、加速管９によって付与されたエネルギーをもって基板１１の被処理面に照射される。これにより、基板１１の被処理面にイオンが注入される。イオンビーム２０のビーム径は基板１１の直径よりも小さいため、基板１１の被処理面全体にイオンを注入するには、イオンビーム２０と基板１１の相対位置を変化させる必要がある。このため、注入室１０内では、静電偏向部７の偏向方向にしたがってイオンビーム２０が水平方向（図１の上下方向）に走査されるとともに、基板支持部１２によって基板１１が垂直方向（図１の奥行き方向）に移動される。
【００３６】
イオンビーム２０の走査範囲は、図示しない電流量検出器が設置されている部分を含むように設定されている。電流量検出器は、ターゲットとなる基板１１に入射するイオンビーム２０の電流量を検出するために注入室１０に設けられるものである。一方、基板支持部１２は、静電偏向部７によるイオンビーム２０の走査方向に対して、それと垂直な方向に基板１１を移動させる。基板支持部１２による基板１１の移動動作は、イオンビーム２０が基板１１に照射されていない期間（イオンビーム２０が基板１１を外れてから再び基板１に照射されるまでの期間）に行なわれる。
【００３７】
（四重極レンズの収束作用）
図４は四重極レンズと静電偏向部を通過するイオンビームの状態を示す模式図である。四重極レンズ６は「収束手段」として設けられたもので、「静電偏向部７」は「ビーム操作手段」として設けられたものである。収束手段としては、四重極レンズ６に限らず、例えば、静電レンズを用いてもよい。ただし、その場合でもイオンビームのスポット形状を整えるために四重極レンズを組み合わせてもよい。ビーム操作手段は、イオンビームに対して何らかの操作を加えるものであり、本発明では、ビーム操作の内容についての規定はない。ここで挙げた静電偏向部７の場合は、イオンビームに偏向のための電界を加える操作を行なう。ただし、イオン注入装置の構成によっては、収束手段の下流側の隣に、静電偏向部７以外のビーム操作手段を配置する場合もあり、そのような場合でも本発明を適用可能である。四重極レンズ６は、第１レンズ部２１と第２レンズ部２２によってイオンビーム２０を収束させるが、その収束条件は次のように設定されている。
【００３８】
まず、静電四重極レンズの入口部分におけるイオンビームのビーム径を「φ１」とし、静電偏向部の出口部分におけるイオンビームのビーム径を「φ２」とする。そうした場合、従来のイオン注入装置では、静電四重極レンズの入口部分におけるイオンビームのビーム径φ１よりも、静電偏向部の出口部分におけるイオンビーム（図中、点線で示す）のビーム径φ２′が小さくなるように、四重極レンズでイオンビームを収束させる仕組みになっている。
【００３９】
これに対して、本発明の実施の形態に係るイオン注入装置１では、静電四重極レンズ６の入口部分におけるイオンビーム２０のビーム径φ１よりも、静電偏向部７の出口部分におけるイオンビーム２０（図中、実線で示す）のビーム径φ２が大きくなるように、四重極レンズ６でイオンビーム２０を収束させる仕組みになっている。具体的には、四重極レンズ６を構成する第１レンズ部２１と第２レンズ部２２に供給する電流を相対的に大きくすることにより、それぞれの磁力を強める。そうすると、四重極レンズ６を通過するイオンビーム２０には、供給電流の増加に伴って相対的に強い収束力（電界）が作用する。その結果、イオンビーム２０の焦点位置が四重極レンズ６に近づく方向に変位する。
【００４０】
そこで本発明の実施の形態においては、静電偏向部７の出口部分よりも四重極レンズ６に近い位置Ｆｐでイオンビーム２０が焦点を結ぶように、四重極レンズ６でイオンビーム２０を収束させるようにしている。このようにイオンビーム２０の焦点位置Ｆｐを四重極レンズ６に近づけることにより、イオンビーム２０の焦点位置Ｆｐよりも下流側（注入室１０に近い側）では、イオンビーム２０が水平方向と垂直方向に徐々に広がることになる。このため、四重極レンズ６でイオンビーム２０を収束させるにあたって、静電偏向部７の出口部分よりも四重極レンズ６から遠い位置でイオンビーム２０が焦点を結ぶように、イオンビーム２０を収束させる場合に比べて、静電偏向部７の出口部分から出射されるイオンビーム２０のビーム径を広げることができる。
【００４１】
このように四重極レンズ６でイオンビーム２０を収束させることにより、静電偏向部７の出口部分から出射されたイオンビーム２０が受ける空間電荷効果の影響が小さくなる。以下にその理由を述べる。
【００４２】
まず、四重極レンズ６の入口部分におけるイオンビーム２０のビーム径φ１に比べて、静電偏向部７の出口部分から出射されるイオンビーム２０のビーム径φ２が大きくなると、ビーム径の拡大に伴ってイオンの空間電荷密度が小さくなる。イオンの空間電荷密度は、次の（１）式で表される。この（１）式から分かるように、ビーム径が拡大すると、ビーム半径の値が大きくなるので、空間電荷密度が小さくなる。
【００４３】
ρ＝Ｉ×（Ｌ／ｖ）／πＲ2Ｌ            …（１）
ρ：イオンの空間電荷密度
Ｉ：ビーム電流
Ｌ：ビーム長
ｖ：イオンの速さ
Ｒ：ビーム半径
【００４４】
これに対して、イオンビーム２０に影響を与える空間電荷効果の強さは、次の（２）式で表される。
【００４５】
Ｓ＝ＡＩ（１−ｐ）√（ｍ／ｑＶ3）          …（２）
Ｓ：空間電荷効果の強さ
Ｉ：ビーム電流
ｍ：イオンの質量
ｑ：イオンの価数
Ｖ：イオンを加速した電圧
ｐ：電子存在比（電子の電荷／イオンの電荷）
Ａ：定数
【００４６】
上記（２）式で表される空間電荷効果の強さＳは、前述したイオンの空間電荷密度ρに比例する。このため、四重極レンズ６でビーム径をφ１からφ２へと拡大すると、静電偏向部７よりも下流側でイオンビーム２０が受ける空間電荷効果の影響が小さくなる。そもそもイオンビーム２０の発散は空間電荷効果によって引き起こされる現象である。このため、空間電荷効果の影響が小さくなると、イオンビーム２０が水平方向及び垂直方向に発散しにくくなる。したがって、注入室１０に収容された基板１１に対して、発散度合いの小さいイオンビーム２０を照射することができる。その結果、イオンビームのビーム径の中心と端で、基板１１の被処理面に対するイオンの入射角度の差を小さくし、基板面内のイオン注入の均一性を向上させることができる。
【００４７】
＜２．第２の実施の形態＞
［イオン注入装置の構成］
図５は本発明の第２の実施の形態に係るイオン注入装置の構成例を示す概略平面図である。イオン注入装置１は、上記第１の実施の形態と同様の構成要素（２〜１０）に加えて、発散抑制部１５を備えた構成となっている。
【００４８】
（発散抑制部の構成）
発散抑制部１５は、注入室１０に設けられている。発散抑制部１５は、図６に示すように、一対の電極部材１５ａ，１５ｂによって構成されている。一対の電極部材１５ａ，１５ｂは、基板支持部１２に支持される基板１１に向かって進行するイオンビーム２０を垂直方向で挟む状態で配置されている。一対の電極部材１５ａ，１５ｂは、それぞれ板状に形成されている。
【００４９】
各々の電極部材１５ａ，１５ｂは、例えば、注入室１０を区画する壁体に絶縁物を用いて支持されるものである。各々の電極部材１５ａ，１５ｂには、イオンビーム２０のイオンがプラスの電荷をもつイオンであることから、それと極性の同じプラスの電圧が印加される構成になっている。各々の電極部材１５ａ，１５ｂに印加する電圧は、例えば、０〜２０ｋＶの範囲で任意に調整可能となっている。各々の電極部材１５ａ，１５ｂに印加する電圧の値は、イオンビーム２０の条件（イオン種、エネルギーなど）に応じて設定すればよい。
【００５０】
イオンビーム２０は、「走査手段」となる静電偏向部７及び平行化磁石８の協働によって、注入室１０内で水平方向に走査される。これに対して、一対の電極部材１５ａ，１５ｂは、イオンビーム２０の走査方向と平行な向き（水平な姿勢）で配置されている。一対の電極部材１５ａ，１５ｂは、互いに平行な状態で、かつ互いに対向する状態に配置されている。また、各々の電極部材１５ａ，１５ｂは、両者の間を通過するイオンビーム２０に対して、平行な状態となるように配置されている。
【００５１】
各々の電極部材１５ａ，１５ｂは、イオンビーム２０の走査範囲よりも水平方向に幅の広い平面視四角形（図例では長方形）の平板状に形成されている。すなわち、図示はしないが、イオンビーム２０の走査範囲をＬｓと仮定し、各々の電極部材１５ａ，１５ｂの水平方向の幅寸法をＷｈと仮定すると、それらの寸法はＬｓ≦Ｗｈの条件を満たすように設定されている。このため、イオンビーム２０の走査位置が水平方向のいずれの位置に存在する場合でも、イオンビーム２０が電極部材１５ａ，１５ｂで挟み込まれた状態を常に維持することができる。
【００５２】
（発散抑制部の作用）
本発明の第２の実施の形態に係るイオン注入装置１においては、上記第１の実施の形態と同様の動作に加えて、発散抑制部１５が次のような作用をなす。すなわち、加速管９から注入室１０へと進出したイオンビーム２０は、上記図６に示すように、一対の電極部材１５ａ，１５ｂの間を通過した後、基板１１に照射される。このとき、基板１１の手前では、一対の電極部材１５ａ，１５ｂがプラスの電位に保持されている。このため、イオンビーム２０に含まれるプラスのイオンは、一対の電極部材１５ａ，１５ｂの間を通過するときに、各々の電極部材１５ａ，１５ｂが形成する電界の力（クーロン力）によって垂直方向から圧縮される。
【００５３】
したがって、基板１１に入射する手前で一対の電極部材１５ａ，１５ｂの間を通過するイオンビーム２０の発散を垂直方向の両側から抑え込むことができる。このため、垂直方向の発散を抑えたイオンビーム２０を基板１１に照射することができる。その結果、注入室１０内に進出したイオンビームの発散による注入角度の差を小さくすることができる。
【００５４】
また、板状をなす一対の電極部材１５ａ，１５ｂをイオンビーム２０の走査方向と平行な向きで配置しているため、一対の電極部材１５ａ，１５ｂによる発散抑制効果を走査中のイオンビーム２０に均一に作用させることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…イオン注入装置、２…イオン源、３…引出電極、４…質量分析磁石、５…分析スリット、６…四重極レンズ、７…静電偏向部、８…平行化磁石、９…加速管、１０…注入室、１１…基板、１５…発散抑制部、１５ａ，１５ｂ…電極部材、２０…イオンビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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