(57)【要約】【課題】イオンを半導体基板に注入するに際し、イオンのビーム電流を高めて高水準のスループットを達成することが可能なイオン注入装置及びイオン注入方法、並びにＳＯＩウェハの製造方法を提供すること。【解決手段】イオン注入装置のプラズマ生成室６外部の側壁側に該側壁と所定間隔をもってマグネット７ａ、７ｂを配置すると共に、プラズマ生成室６側壁とマグネット７ａ、７ｂの間に磁性体部材８ａ、８ｂを配置する。これによりマグネット７ａ、７ｂにより磁場を形成したときに、磁力線のプラズマ生成室６への収束が促進されてプラズマ生成室６内の磁束密度が増大するので、マグネット７ａ、７ｂの磁力を増大させずともイオン化効率を向上させることができる。【選択図】  図２
2004152690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム発生用チャンバ内に配置されたイオン源のプラズマ生成室に所定イオンを含むプラズマを生成させ、引出電極により前記イオンを前記プラズマ生成室から引き出してイオンビームを発生させ、前記イオンビームを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
前記プラズマ生成室外部の側壁側に該側壁と所定間隔をもって配置されたマグネットと、前記プラズマ生成室側壁と前記マグネットの間に配置された磁性体部材と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記磁性体部材が、磁性を有するステンレス鋼又は鉄で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記磁性体部材が、前記プラズマ生成室側壁に沿って配置された磁性体プレートであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記磁性体部材が、前記プラズマ生成室側壁に向けて形成された突起を有することを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記磁性体部材の少なくとも２個が前記プラズマ生成室を介して対向配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記引出電極が、前記イオンビームを通すスリットが設けられた電極本体と、前記電極本体を囲むように構成されていると共に前記チャンバに固定される取付プレートとを有し、前記電極本体又は前記取付プレートの少なくとも一方が磁性体からなることを特徴とする、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記引出電極が、互いに対向配置された磁性体製の主電極及び接地電極からなり、前記主電極及び前記接地電極の各々に前記イオンビームを通すスリットが設けられていることを特徴とする、請求６に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記引出電極の前記イオン源側とは反対側に前記引出電極と対向するように配置され、前記イオン源側に電子が向かうことを抑えるための磁性体からなる電子遮断部材をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記イオンの質量数が２０以下であることを特徴とする、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記ガスが水素、ヘリウム及びホウ素から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記イオン源が、前記ガスをアーク放電により励起して前記プラズマを生成させるものであることを特徴とする、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
イオンビーム発生用チャンバ内に配置されたイオン源のプラズマ生成室に所定イオンを含むプラズマを生成させ、引出電極により前記イオンを前記プラズマ生成室から引き出してイオンビームを発生させ、前記イオンビームを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入方法であって、
前記プラズマ生成室外部の側壁側に該側壁と所定間隔をもってマグネットを配置して前記プラズマ生成室内に所定磁場を形成すると共に、前記プラズマ生成室側壁と前記マグネットの間に磁性体部材を配置して磁力線を前記プラズマ生成室内に収束させることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項１３】
Ｓｉ基板の一方面上に絶縁層を有する第１のウェハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程と、前記イオン注入工程後の前記第１のウェハの前記絶縁層上にＳｉ基板からなる第２のウェハを積層して積層体を得る積層工程と、前記積層体を前記水素イオン注入層で分断する分断工程と、を有するＳＯＩウェハの製造方法であって、
前記イオン注入工程において、請求項１２に記載のイオン注入方法により前記水素イオン注入層を形成することを特徴とするＳＯＩウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入装置及び方法、並びにＳＯＩウェハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣデバイスの分野では、トランジスターの接合部を形成する際に、半導体基板に所定のイオンを注入する方法が利用されている。
【０００３】
また、ＳＯＩウェハ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）の製造方法の一つであるスマートカット法においてもイオン注入が利用される。スマートカット法とは、Ｓｉ基板の表面に形成された絶縁層（ＳｉＯ２層等）を介してＳｉ基板に水素イオンを注入し、この基板を別のＳｉ基板と貼り合わせた後で水素イオン注入層の部分で分断することによってＳＯＩウェハを作製するものである。
【０００４】
イオン注入は、通常、イオン注入装置を用いて行われる。イオン注入装置のイオン源としては、例えば、プラズマ生成室内においてアーク放電によりイオンを生成させ、そのイオンを引出電極により引き出してイオン注入に供するアーク放電型イオン源が知られている（例えば特許文献１）。このタイプのイオン源にあっては、アーク放電のみで高密度のプラズマを生成させることが比較的困難であるため、マグネットコイル等によりプラズマ生成室内に磁場を形成することで、プラズマ生成の促進及び引き出されるイオンのビーム電流の向上が図られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３２０５００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のイオン注入装置の場合を用いた場合であっても、高ドーズのイオン注入を要するトランジスターの接合部形成やＳＯＩウェハのイオン注入層形成等の工程においては、十分なスループットをもってイオン注入を行うことは必ずしも容易ではない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、イオンを半導体基板に注入するに際し、イオンのビーム電流を高めて高水準のスループットを達成することが可能なイオン注入装置及び方法、並びにＳＯＩウェハの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、従来のイオン注入装置においては、マグネットにより形成される磁場のうちプラズマ生成室内を通るものは全体のごく一部であり、さらにはそれらの磁場も引出電極等によりプラズマ生成室の外部へと引き寄せられるため、プラズマ生成室内にはイオン化効率を高めるために十分な磁場が形成されていないことを見出した。
【０００９】
なお、マグネットの磁力を大きくしてプラズマ室内により強力な磁場を形成することでイオン化効率を高めることは可能である。しかし、単にマグネットの磁力を大きくしただけでは、プラズマ生成室から引き出されたイオンが磁場により曲げられやすくなり、イオンの一部が引出電極等に衝突してビーム電流のロスが生じる。このようなビーム電流のロスは、特に低エネルギーのイオンや軽い（すなわち質量数の小さい）イオンを注入する場合に起こりやすい。近年のＩＣデバイスの微細化・高性能化に伴い注入されるイオンのエネルギーが加速的に減少しており、また、水素イオン等の軽いイオンが多用される現状にあっては、上記方法の適用は根本的な解決策とはならない。
【００１０】
そこで、本発明のイオン注入装置は、イオンビーム発生用チャンバ内に配置されたイオン源のプラズマ生成室に所定イオンを含むプラズマを生成させ、引出電極によりイオンをプラズマ生成室から引き出してイオンビームを発生させ、イオンビームを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、プラズマ生成室の側壁外部に該側壁と所定間隔をもって配置されたマグネットと、プラズマ生成室側壁とマグネットの間に配置された磁性体部材と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明のイオン注入装置においては、プラズマ生成室側壁とマグネットとの間に磁性体部材を配置することで、マグネットにより磁場を形成したときに、磁力線のプラズマ生成室への収束が促進されてプラズマ生成室内の磁束密度が増大する（すなわち磁場が強くなる）ので、マグネットの磁力を増大させずともイオン化効率を向上させることができる。従って、本発明のイオン注入装置によれば、低エネルギーのイオンや軽いイオンを注入する場合であっても、プラズマ生成室から引き出されるイオンの引出電極等への衝突が助長されることなく当該イオンのビーム電流を高めることができ、高水準のスループットが実現可能となる。
【００１２】
本発明においては、磁性体部材が、磁性を有するステンレス鋼又は鉄で形成されていることが好ましい。かかる材質の磁性体部材を用いることで、マグネットにより形成される磁場をプラズマ生成室に効果的に収束させ、プラズマ生成室内の磁場を十分に強くすることができる。
【００１３】
また、本発明においては、磁性体部材が、プラズマ生成室側壁に沿って配置された磁性体プレートであることが。これにより、磁場の収束効果を効果的に得ることができ、また、装置の省スペース化が実現可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、磁性体部材が、プラズマ生成室側壁に向けて形成された突起を有することが好ましい。磁性体部材に上記突起を設けることで、磁力線のプラズマ生成室内への収束効果が高められるので、イオン化効率を一層向上させることができる。
【００１５】
また、本発明においては、磁性体部材の少なくとも２個がプラズマ生成室を介して対向配置されていることが好ましい。これにより、磁力線のプラズマ生成室内への収束効果が高められるので、イオン化効率を一層向上させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、引出電極が、イオンビームを通すスリットが設けられた電極本体と、電極本体を囲むように構成されていると共にチャンバに固定される取付プレートとを有し、電極本体又は取付プレートの少なくとも一方が磁性体からなることが好ましい。このように引出電極が有する電極本体又は取付プレートの少なくとも一方を磁性体で形成することにより、マグネットから出る磁力線は磁性体である電極本体又は取付プレート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が引き出される際に、イオンが磁場の影響を殆ど受けなくなるため、イオンビームの進行方向のずれが低減されてイオンビームのロスが抑制される。従って、このようなイオンビームロス抑制効果と、マグネットとプラズマ生成室との間に配置された磁性体部材によるイオン化効率向上効果とにより、イオンのビーム電流をさらに高めることができ、非常に高水準のスループットが実現可能となる。
【００１７】
ここで、引出電極は、互いに対向配置された主電極及び接地電極からなり、主電極及び接地電極の各々にイオンビームを通すスリットが設けられていることが好ましい。これにより、マグネットから出る磁力線が主電極及び接地電極の双方に達した場合であっても、磁力線は各電極のスリットを避けるように通るため、各スリット内への磁場の浸透が低減される。従って、引出電極を主電極及び接地電極で構成した場合でも、イオンビームを確実に所望の方向に発生させることができる。
【００１８】
また、本発明においては、引出電極のイオン源側とは反対側に引出電極と対向するように配置され、イオン源側に電子が向かうことを抑えるための磁性体からなる電子遮断部材をさらに備えることが好ましい。このような電子遮断部材を設けることで、マグネットからの磁力線が遮断部材の配置部位まで達した場合であっても、磁力線は遮断部材側に寄り、イオンビームの照射経路を避けるようになるため、イオンビームを確実に所望の方向に発生させることができる。
【００１９】
また、本発明のイオン注入装置は、イオンの質量数が２０以下である場合にも、イオンのビーム電流を高めて高水準のスループットを達成することを可能とするものである。特に、ガスが水素、ヘリウム及びホウ素から選ばれる少なくとも１種である場合に、当該ガスから生成するイオンを半導体基板に好適に注入することができる。
【００２０】
また、本発明で使用されるイオン源としては特に制限されないが、例えばガスをアーク放電により励起してプラズマを生成させるアーク放電型イオン源が好適に使用される。
【００２１】
また、本発明のイオン注入方法は、イオンビーム発生用チャンバ内に配置されたイオン源のプラズマ生成室に所定イオンを含むプラズマを生成させ、引出電極によりイオンをプラズマ生成室から引き出してイオンビームを発生させ、イオンビームを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入方法であって、プラズマ生成室外部の側壁側に該側壁と所定間隔をもってマグネットを配置してプラズマ生成室内に所定磁場を形成すると共に、プラズマ生成室側壁とマグネットの間に磁性体部材を配置して磁力線をプラズマ生成室内に収束させることを特徴とする。
【００２２】
このようなイオン注入方法により、マグネットの磁力を増大させずともイオン化効率を向上させることができる。従って、低エネルギーのイオンや軽いイオンを注入する場合であっても、プラズマ生成室から引き出されるイオンの引出電極等への衝突が助長されることなく当該イオンのビーム電流を高めることができ、高水準のスループットが実現可能となる。
【００２３】
また、本発明のＳＯＩウェハの製造方法は、Ｓｉ基板の一方面上に絶縁層を有する第１のウェハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程と、イオン注入工程後の第１のウェハの絶縁層上にＳｉ基板からなる第２のウェハを積層して積層体を得る積層工程と、積層体を水素イオン注入層で分断する分断工程と、を有するＳＯＩウェハの製造方法であって、イオン注入工程において、上記本発明のイオン注入方法により水素イオン注入層を形成することを特徴とする。
【００２４】
上記製造方法では、第１のウェハ（絶縁層／Ｓｉ基板）の所定深さに水素イオン注入層を形成し、その絶縁層上に第２のウェハを積層して積層体（Ｓｉ基板／絶縁層／Ｓｉ層／水素イオン注入層／Ｓｉ基板）とし、この積層体を水素イオン注入層で分断することによって、ＳＯＩウェハ（Ｓｉ層／絶縁層／Ｓｉ基板）が得られる。このとき、イオン注入工程において上記本発明のイオン注入方法を適用することにより、Ｓｉ基板の所定深さに水素イオンを効率よく注入してスループットを飛躍的に向上させることができる。従って、高集積化等の点で優れたＳＯＩウェハを効率よく且つ確実に製造可能な点で上記製造方法は非常に有用である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することし、重複する説明は省略する。
【００２６】
図１は本発明に係るイオン注入装置の好適な一実施形態を示す概略構成図である。図１に示した装置は、アーク放電型のイオン源５、イオン源５に所定ガスを供給するボンベ１７及び１対の引出電極９、１０を含むイオン引出アセンブリ１００、イオン質量セレクタ１３０、並びにターゲット基板ホルダ１４０を備えるものである。
【００２７】
図２はイオン引出アセンブリ１００の概略構成を示す断面図である。同図において、イオン引出アセンブリ１００はソースチャンバ３を有し、このソースチャンバ３内はターボポンプ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３内にはイオン源５が収容されている。
【００２８】
このイオン源５はアーク放電型のもので、ガス供給源（図示せず）からプラズマチャンバ（プラズマ生成室）６内に導入されるドーピングガスを放電させてプラズマ状態を作り出し、所定の元素（分子）をイオン化させるものである。導入されるガスはイオン注入に使用可能なものであれば特に制限されないが、好ましくは質量数２０以下のイオンを発生させるためのガス（水素、ヘリウム又はホウ素のいずれか１種、あるいはこれらの２種以上の混合ガスなど）が好適に使用される。
【００２９】
また、ソースチャンバ３の側壁外部には、プラズマチャンバ６を介して対向する１対のソースマグネット７ａ、７ｂが設けられている。ソースマグネット７ａ、７ｂは一方がＳ極、他方がＮ極の１対のマグネットであり、これによりプラズマ生成室内に磁場が形成される。なお、ソースマグネット７ａ、７ｂはソースチャンバ３の内部に配置してもよいが、その場合はプラズマチャンバ６の側壁に対して離隔して配置される。
【００３０】
さらに、プラズマチャンバ６の側壁とソースマグネット７ａ、７ｂそれぞれとの間には、プラズマ生成室を介して対向する１対の磁性体プレート８ａ、８ｂが設けられている。磁性体プレート８ａ、８ｂは、ソースマグネット７ａ、７ｂにより磁場が形成されたとき、その磁力線をプラズマチャンバ６内に収束させる機能を有するものである。
【００３１】
図３は、磁性体プレート８ａ、８ｂによる磁力線の収束効果の概念を示す説明図である。なお、ここでは比較のために、従来のイオン注入装置においてマグネットにより形成される磁力線の様子を図４に示す。
【００３２】
図４に示すように、従来のイオン注入装置においては、ソースマグネット７ａ、７ｂによりプラズマチャンバ６内に磁場を形成しても、磁場の性質上、プラズマチャンバ６を通る磁力線（図中の破線。以下同様である。）は全体のうちのごく一部であり、その磁束密度は十分に高いとは言えない。さらに、形成された磁場は引出電極７１０等の影響を受けやすく、磁力線が引出電極７１０側に寄ることでプラズマチャンバ６内の磁力線はさらに疎となってしまう。そのため、イオン化効率を十分に向上させることができない。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、図３に示すように、プラズマチャンバ６側壁とソースマグネット７ａ、７ｂそれぞれとの間に磁性体プレート８ａ、８ｂを配置することで、ソースマグネット７ａ、７ｂにより磁場を形成したときに、磁力線のプラズマチャンバ６への収束が促進されてプラズマチャンバ６内の磁束密度が増大する（すなわち磁場が強くなる）ので、ソースマグネット７ａ、７ｂの磁力を増大させずともイオン化効率を十分に向上させることができる。
【００３４】
図２に戻り、イオン源５の前面には、イオン源５で生成したイオンが出射されるスロット（図示せず）が形成されている。また、イオン源５の前面側には、イオン源５からイオンを引き出すための引出電極系１１が配置されている。この引出電極系１１は、図２に示すように、互いに対向配置された１対の引出電極７１０（引出電極９は主電極、引出電極１０は接地電極）を有している。また、接地電極１０のイオン源５と反対側には、磁性体製の略リング状電子遮断部材１６が接地電極１０と対向するように設けられていてもよい。
【００３５】
電子遮断部材１６は、磁性体からなるもので、引出電極９、１０によりイオンが引き出されたときに、負イオンである電子がイオン源５に向かうことを防止する機能を有している。電子がイオン源５に達するとその電子によってＸ線が発生する可能性があるが、このように電子遮断部材１６を設けることでそのような不具合を回避できる。なお、電子遮断部材１６は、構造上の点等から略リング状としたが、勿論リング形状であってもよい。
【００３６】
主電極８は、スロット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１３とを有している。また、接地電極１０は、スロット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。取付プレート１３、１５は支持部材を介してソースチャンバ３に固定されている。主電極９及び接地電極１０が有するスロット１２ａ、１４ａはそれぞれイオン源５のスロットに対応して形成されたものである。
【００３７】
このようなイオン引出アセンブリ１００において、イオン源５と主電極９との間に所望の電圧を印加すると、イオン源５のスロットからイオンが引き出されると共に加速され、イオンビームが形成される。例えば陽イオンを引き出す場合、イオン源５は接地電極１０に対して正電圧に、主電極９は接地電極１０に対して負電圧に維持される。このときのイオンの引出エネルギーは、下記式（１）で求められる。本発明におけるイオンの引出エネルギーは、好ましくは１０ｋｅＶ以下、より好ましくは１ｋｅＶ以下である。
【００３８】
Ｅ  ＝  ＺＶ  ［ｅＶ］  ＝  ＺｅＶ  ［Ｊ］        （１）
［式（１）中、Ｅはイオンの引出エネルギーを表し、Ｚはイオンの電荷数を表し、Ｖは引出電圧（主電極とイオン源との電位差）を表し、ｅは電子の電荷を表す。］図１に戻り、イオン引出アセンブリ１００からのイオンビームＩＢは、イオン質量セレクタ１３０を通してターゲット基板ホルダ１４０に向けて方向づけられる。
【００３９】
イオン質量セレクタ１３０は、質量、質量選択スロット１３１と共に作動する磁気セクタ質量分析器１３２を備える。磁気セクタ質量分析器１３２は図１の紙面に対して垂直方向の磁場の領域を含み、そのような磁場の中で、所定の質量／荷電比を持つ定速度のイオン種が取り出される。スロット１３１は、磁気セクタ質量分析機１３２からのイオンビームのうち必要とするイオンビームＩＢのみを通過させる。スロット１３１及び磁気セクタ質量分析機１３２は、ハウジングで囲むか、もしくは機構中にチューブを貫通させる形をとり、その内部はターボポンプ（図示せず）により所定の真空度に減圧されている。
【００４０】
そして、イオン質量セレクタ１３０を通るイオンビームＩＢから所定の質量数を有するイオンが選別され、このイオンがターゲット基板ホルダ１４０に装着されたターゲット基板１４１に照射される。
【００４１】
このように本実施形態では、プラズマチャンバ６側壁とソースマグネット７ａ、７ｂとの間に磁性体プレート８ａ、８ｂを配置することで、マグネットにより磁場を形成したときに、磁力線のプラズマ生成室への収束が促進されてプラズマ生成室内の磁束密度が増大する（すなわち磁場が強くなる）ので、マグネットの磁力を増大させずともイオン化効率を向上させることができる。従って、本発明のイオン注入装置によれば、低エネルギーのイオンや低エネルギーのイオンを注入する場合であっても、プラズマ生成室から引き出されるイオンの引出電極等への衝突が助長されることなく当該イオンのビーム電流を高めることができ、高水準のスループットが実現可能となる。
【００４２】
また、引出電極７１０においては、それぞれ磁性体からなる取付プレート１３、１５を用いることで、ソースマグネット７ａ（又は７ｂ）から出る磁力線は取付プレート側１３、１５に寄るようになるため、イオンビームＩＢの通り道であるスリット１２ａ、１４ａ内への磁場の浸透が低減される。このため、引出電極７１０によりイオンが引き出される際に、イオンが磁場の影響を殆ど受けなくなるため、イオンビームの進行方向のずれが低減されてイオンビームのロスが抑制される。従って、このようなイオンビームロス抑制効果と、磁性体プレート８ａ、８ｂによるイオン化効率向上効果とにより、イオンのビーム電流をさらに高めることができ、非常に高水準のスループットが実現可能となる。
【００４３】
本発明者らは、有限要素法を用いた静磁場シミュレーションを行い、本実施形態における磁力線収束効果について確認した。より具体的には、図３（又は図４）中、磁性体プレート８ａ、８ｂの有無及び引出電極の材質を下記表１に示すＡ〜Ｄの態様とし、プラズマチャンバ６内（図５中の◇）、プラズマチャンバ６と引出電極９との間（図５中の○）、引出電極７１０の間（図５中の△）、引出電極１０の外側（イオン源５と反対側、図５中の□）の各位置における磁束密度（Ｙ成分のみ）を求めた。得られた結果を図５に示す。
【００４４】
【表１】
2004152690.tif 000003
図５に示したように、磁性体プレート８ａ、８ｂを備えるＡの場合は、Ｄに比べてプラズマチャンバ６内の磁束密度の絶対値が高くなっており、磁力線収束効果が認められる。また、磁性体プレート８ａ、８ｂを備え且つ引出電極７１０が磁性体であるＢの場合は、プラズマチャンバ６内の磁束密度を高い状態に維持しつつ、引出電極７１０近傍の磁束密度が減少していることから、イオン化効率向上効果とイオンビームロスの低減効果との双方が得られるものと認められる。なお、引出電極７１０は磁性体であるが磁性体プレート８ａ、８ｂを備えないＣの場合は、引出電極７１０近傍だけでなくプラズマチャンバ６内においても磁束密度が減少していることから、十分なイオン化効率向上効果が得られないものと認められる。
【００４５】
さらに、引出電極１０のイオン源５とは反対側に磁性体製の電子遮断部材１６を対向配置することで、マグネット７ａ、７ｂからの磁力線が遮断部材１６の配置部位まで達した場合であっても、磁力線は遮断部材１６側に寄り、イオンビームＩＢの照射経路を避けるようになるため、イオンビームＩＢを確実に所望の方向に発生させることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、磁性体部材の形状はプレート状でなくてもよい。特に、図６に示すように、所定の平面で切断したときの切断面が略台形となる形状を有する磁性体部材８ｃ（又は８ｄ）を、該切断面の上底がプラズマチャンバ６側、下底がソースマグネット７ａ（又は７ｂ）側となるように配置することで、より高い磁力線収束効果を得ることができる。すなわち、ソースマグネット７ａ（又は７ｂ）から出る磁力線の磁束密度は、本来的にはソースマグネット７ａ（又は７ｂ）からの距離が長くなるにつれて疎となるが、磁性体部材８ｃ（又は８ｄ）を上述のように配置することで、その上底側（プラズマチャンバ６側）の磁束密度を下底側（ソースマグネット７ａ（又は７ｂ）側）の磁束密度よりも高めることができるため、プラズマ生成室内の磁場を一層強くすることができる。
【００４７】
また、磁性体部材８ａ〜８ｄのプラズマチャンバ６側に、プラズマチャンバ６側壁に向けて形成された突起を設けてもよい。かかる突起を備える磁性体部材を用いることで、磁力線のプラズマ生成室内への収束効果をさらに高めてイオン化効率を一層向上させることができる。
【００４８】
また、上記実施形態では取付プレート１３、１５が磁性体からなる引出電極９、１０を用いたが、電極本体１２、１４を磁性体で形成してもよい。但しこの場合、取付プレート１３、１５を磁性体とし、電極本体１２、１４をグラファイト等とした場合に比べてイオンビームＩＢの進行方向のずれを低減する効果は小さくなる傾向にある。
【００４９】
さらに、電極本体１２と取付プレート１３、並びに電極本体１４と取付プレート１５はそれぞれ同じ磁性体で一体的に形成されたものであってもよい。
【００５０】
本発明のイオン注入装置及びイオン注入方法は、水素、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等のイオン注入に好適に使用される。特に、水素やホウ素等の質量数２０以下のイオンや、引出エネルギー１０ｋｅＶ以下（さらには１ｋｅＶ以下）のイオンを注入する場合に、従来のイオン注入装置では得られなかった高水準のスループットが実現可能となる。
【００５１】
以下、本発明のイオン注入装置が適用される好ましい例として、本発明のＳＯＩウェハの製造方法について説明する。
【００５２】
図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれＳＯＩウェハの製造方法にかかる各工程におけるウェハの積層構造を模式的に示す断面図である。図７中、（ａ）はＳｉ基板の一方面上に絶縁層を有する第１のウェハの所定深さに水素イオン注入層を形成するイオン注入工程；（ｂ）はイオン注入工程後の第１のウェハの絶縁層上にＳｉ基板からなる第２のウェハを積層して積層体を得る積層工程；（ｃ）は積層体を前記水素イオン注入層で分断する分断工程におけるウェハを示している。
【００５３】
イオン注入工程においては、ターゲット基板として、Ｓｉ基板（Ｓｉ−ｄｏｎｏｒ  ｗａｆｅｒ）７１の一方面上にＳｉＯ２層７２が形成されたものを用いる。ＳｉＯ２層７２は、例えばＳｉ基板の表面を酸化させることにより形成可能であり、その厚さは例えば０．０１〜１．０μｍである。
【００５４】
このターゲット基板に対して、ウェハのＳｉＯ２層７２側から水素イオン（好ましくは水素分子イオン）を照射することによって、Ｓｉ基板７２中の所定深さに水素イオン注入層７３が形成され、これに伴いＳｉＯ２層７２と水素イオン注入層７３との間に薄いＳｉ層が形成される（図７（ａ））。
【００５５】
イオン注入工程におけるイオン注入量は１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２以上であることが好ましい。また、水素イオン注入層７３は、例えばＳｉ層７４とＳｉＯ２層８２との界面からの深さ０．００５〜１．５μｍの位置に形成される。
【００５６】
次に、ターゲット基板のＳｉＯ２層７２上にＳｉ基板（Ｓｉ−ｈａｎｄｌｅ  ｗａｆｅｒ）７５を貼り合わせる（図７（ｂ））。なお、ＳｉＯ２層が形成されていないＳｉ基板を用いて上記と同様のイオン注入工程を行い、その一方で表面にＳｉＯ２層が形成されたＳｉ基板を用意して、積層工程において両者を貼り合わせることによっても目的の積層体を得ることができる。
【００５７】
この積層体を水素イオン注入層７３で分断する（図７（ｃ））。水素イオン注入層７３はシリコン原子同士の共有結合が切断された脆弱な層であるため、水素イオン注入層７３の側面に乾燥空気等のガスを吹き付けたり、機械的に剪断を加えたりすることによって容易に分断することができる。
【００５８】
このようにして、Ｓｉ基板７５上にＳｉＯ２層７２及びＳｉ層７４がこの順で積層されたＳＯＩウェハが得られる（図７（ｄ））。なお、分断工程後のＳｉ層７４の表面に水素イオン注入層７３の一部が残存する場合があるが、研磨処理等を行うことでその残さを容易に除去することができる。また、Ｓｉ層７４を更に研磨することにより、Ｓｉ層７４の厚みを調整することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のイオン注入装置及び方法によれば、低エネルギーのイオンや低エネルギーのイオンを注入する場合であっても、プラズマ生成室から引き出されるイオンの引出電極等への衝突が助長されることなく当該イオンのビーム電流を高めることができ、高水準のスループットが実現可能となる。
【００６０】
また、本発明のＳＯＩウェハの製造方法によれば、イオン注入工程の際に上記本発明のイオン注入方法を適用することで高水準のスループットが実現可能となり、高集積化等の点で優れたＳＯＩウェハを効率よく且つ確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン注入装置の好適な一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したイオン注入装置が備えるイオン引出アセンブリの概略構成を示す断面図である。
【図３】磁性体プレートによる磁力線収束効果の概念を示す説明図である。
【図４】従来のイオン注入装置における磁場の形成の様子を概念的に示す説明図である。
【図５】磁性体部材による磁力線収束効果の概念を示す説明図である。
【図６】有限要素法を用いた静電場シミュレーションにより得られた、イオン引出アセンブリ内の各位置における磁束密度を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれＳＯＩウェハの製造方法の各工程におけるウェハの積層構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１００…イオン引出アセンブリ、１３０…イオン質量セレクタ、１３１…質量選択スロット、１３２…磁気セクタ質量分析器、１４０…ターゲット基板、１４１…ターゲット基板ホルダ、３…ソースチャンバ、４…ターボポンプ、５…イオン源、６…ソレノイドコイル、７ａ、７ｂ…ソースマグネット、８ａ〜８ｄ…磁性体部材、９…主電極、１０…接地電極、１１…引出電極系、１２、１４…電極本体、１２ａ、１４ａ…スロット、１３、１５…取付プレート、１６…電子遮断部材、１７…ボンベ、７１、７５…Ｓｉ基板、７２…ＳｉＯ２層、７３…水素イオン注入層、７４…Ｓｉ層、ＩＢ…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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