(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入器であって、
イオンビームを生成するイオン源と、
イオンビームのイオンを偏向するための、イオンビームの経路に配置される少なくともひとつの磁石であって、イオンビームが通過する磁石間隙を画定するために間隔があけられた第一および第二のポールピースを含む、少なくともひとつの磁石と、
磁石間隙で電子を形成するための電子源であって、前記ポールピースの少なくともひとつに埋め込まれた少なくともひとつ以上の電子放出ワイヤーからなる電子源と、
イオン注入のためにターゲットを支持する、前記少なくともひとつの磁石の下流に位置する、ターゲットサイトと、
を含み、
イオンビームがターゲットサイトへと送出される、ところのイオン注入器。
【請求項２】
イオン注入器であって、
イオンビームを生成するイオン源と、
イオンビームのイオンを偏向するための、イオンビームの経路に配置される少なくともひとつの磁石であって、イオンビームが通過する磁石間隙を画定するために間隔があけられた第一および第二のポールピースを含む、少なくともひとつの磁石と、
磁石間隙で電子を形成するための、少なくともひとつ以上の電子放出ワイヤーからなる電子源と、
イオン注入のためにターゲットを支持する、前記少なくともひとつの磁石の下流に位置する、ターゲットサイトと、
を含み、
前記磁石がポールピースライナーを含み、前記少なくともひとつ以上の電子放ワイヤーが前記ポールピースライナーに埋め込まれ、
イオンビームがターゲットサイトへと送出される、ところのイオン注入器。
【請求項３】
前記ターゲットが半導体ウエハである、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項４】
前記少なくともひとつの磁石がひとつの磁石からなる、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項５】
前記少なくともひとつの磁石が複数の磁石からなる、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項６】
イオンビームがリボン状ビーム幅を有するリボン状イオンビームからなり、前記電子源がリボン状ビーム幅にわたって電子を形成する、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項７】
イオンビームが有効な走査幅を形成するように走査され、前記電子源が走査幅にわたって電子を形成する、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項８】
前記電子源が一次元の電子源の配列である、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項９】
前記電子源が二次元の電子源の配列である、請求項１又は２に記載のイオン注入器
【請求項１０】
前記ひとつ以上の電子放出ワイヤーがイオンビームの移送方向に対して垂直となる、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項１１】
前記ひとつ以上の電子放出ワイヤーがタングステンワイヤーからなる、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項１２】
前記ポールピースライナーがグラファイトからなる、請求項２に記載のイオン注。
【請求項１３】
前記電子源がさらに、イオンビームに向けて電子を反射するために、前記ひとつ以上の電子放出ワイヤーのそれぞれの背後に配置される絶縁体を含む、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項１４】
前記電子源がさらに、イオンビームに向けて電子を反射するために、前記ひとつ以上の電子放出ワイヤーのそれぞれの背後に配置される電気的に絶縁された伝導体を含む、請求項１又は２に記載のイオン注入器。
【請求項１５】
さらに、電子の反射の効率を制御するための、前記伝導体に接続されるバイアス電源を含む、請求項１４に記載のイオン注入器。
【請求項１６】
イオン注入器であって、
イオンビームを生成するイオン源と、
イオンビームのイオンを偏向するための、イオンビームの経路に配置される少なくともひとつの磁石であって、イオンビームが通過する磁石間隙を画定するために間隔があけられた第一および第二のポールピースを含む、少なくともひとつの磁石と、
磁石間隙で電子を形成するための電子源と、
イオン注入のためにターゲットを支持する、前記少なくともひとつの磁石の下流に位置する、ターゲットサイトと、
を含み、
イオンビームがターゲットサイトへと送出され、
前記電子源が前記ポールピースの少なくともひとつに取り付けられ、前記間隙に面する、電界エミッターの配列からなる、
ところのイオン注入器。
【請求項１７】
イオンビームを、磁石を通過して移送する方法であって、
磁石の第一のポールピースと第二のポールピースとの間の磁石間隙を通るように、イオンビームを向ける工程と、
前記磁石の第一のポールピースと第二のポールピースとの間の磁石間隙を通って移送されるイオンビームに、前記ポールビースの少なくともひとつに埋め込まれた少なくともひとつ以上の電子放出ワイヤーからの電子を供給する工程と、
を含む方法。
【請求項１８】
イオンビームを、ポールピースライナーを含む磁石を通過して移送する方法であって、
磁石の第一のポールピースと第二のポールピースとの間の磁石間隙を通るように、イオンビームを向ける工程と、
前記磁石の第一のポールピースと第二のポールピースとの間の磁石間隙を通って移送されるイオンビームに、前記ポールピースライナーに埋め込まれた少なくともひとつ以上の電子放出ワイヤーからの電子を供給する工程と、
を含む方法。
【請求項１９】
さらに、イオンビームを磁石からターゲットサイトにあるターゲットへと移送する工程を含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
電子を供給する工程が、イオンビームの移送方向に対して垂直に配置されるひとつ以上の電子放出ワイヤーから電子を供給することを含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入システムのためのシステムおよび方法に関し、特に、半導体ウエハのようなイオン注入ターゲットに低エネルギーのイオンビームを送出する方法および装置に関する。本発明は、異なるビーム移送アーキテクチャーにおいて使用される、質量分析磁石およびそれに続く磁石内における低エネルギーイオンの移送効率を改良する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
イオン注入は、伝導性を変化させる不純物を、半導体ウエハのような半導体基板に導入する標準的な技術である。所望の不純物材がイオン源でイオン化され、そのイオンは所定のエネルギーのイオンビームを形成するために加速され、イオンビームは半導体ウエハの表面に向けられる。ビームのエネルギーをもつイオンは半導体材料バルクに進入し所望の伝導性をもつ領域を形成するために半導体材料の結晶格子内に埋め込まれる。
【０００３】
イオン注入システムは通常、ガスまたは固体材料を非常によく画定されたイオンビームに変換するためのイオン源を有する。イオンビームは不所望のイオン種を除去するために、質量分析され、所望のエネルギーへと加速され、ターゲットプレートへと向けられる。ビームは、ビーム走査により、ターゲットの移動により、またはビーム走査とターゲットの移動の組み合わせにより、ターゲット領域にわたって分配される。
【０００４】
従来からのアプローチでは、高電流の、広いビームイオン注入器は、高電流密度イオン源、最終的なビームを偏光させるとともに幅の方向でのビームの平行および一様性を維持すべく、分解スリットおよび角度補正器磁石により所望の種類について方向付けるための分析磁石を採用する。リボン形状イオンビームがターゲットへ送出され、ターゲットは、イオンビームをターゲットにわたって分配するために、リボン状ビームの長手方向に対して垂直に移動させられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体業界では、デバイスをより小さく、より高速にする傾向がある。特に、半導体デバイスの特徴的要素における横方向の寸法および深さが減少してきている。ドーパント材料の注入深さは、半導体ウエハに注入されるイオンのエネルギーにより、少なくとも部分的に決定される。浅い接合部が低エネルギーで得られる。しかし、イオン注入は比較的高注入エネルギーで効率的に動作するように設計され、浅い接合のイオン注入に必要なエネルギーでは効率的に動作しない。低注入エネルギーでは、ウエハに送出される電流は、所望よりはるかに低く、ときにはゼロ近辺となる。その結果、イオン注入は、所定のドーズ量を達成するためには長いイオン注入時間が必要となり、スループットは逆に悪くなる。スループットのこのような減少は製造コストを増加させ、半導体製造業界では受け入れがたいものである。
【０００６】
ビーム電流を増加させる従来の方法はしばしば、高エネルギーのイオンビームを質量分析し、移送し、そして注入されるターゲットからの近距離で、最終的な低エネルギーにビームを減速することである。この方法は、減速が完了する前に、中性化するイオンからのビームエネルギーの混合をもたらす。この混合は、最終エネルギーが所望の主ビームより高いエネルギーとなる汚染をもたらし、この汚染は主ビームより深い注入をもたらす。このような汚染、関連した注入原子の深さ分布の歪みが最終製品の低下、全体としても悪い影響をもたらす。したがって、減速方法を避け、質量分析後、最終エネルギーが所定のものとなるビームを移送することが望ましい。
【０００７】
空間電荷効果により、低エネルギーでは、ビームのエンベロープが急速に発散し、伝送が妨げられ、ターゲットへ送出される最終的なビーム電流が減少する。イオンビームは良い伝送のためには、空間電荷の中性化を維持するために、電子雲を必要とする。しかし、電子は、ビームラインの壁で失われ、電子がビームに供給されないと、空間電荷の中性化が減少する。
【０００８】
磁石のポールピースの間で、電子は、ビーム内をドリフトするように磁力線の回りでスピンし、イオンビームの上下の壁で捕獲される。電子の交代作用は通常、ビームイオンと残部のガス原子との散乱、イオン化の形成により達成される。ビームエネルギーが減少すると、イオン化断面は減少し、空間電荷効果は増大する。両効果は、ビームの膨張および伝送の損失をもたらす。磁石を通過するビームの経路は比較的長く、電子は磁力線を横切って移動することが難しくなることから、空間電荷の膨張は特に磁石内で問題となる。
【０００９】
そこで、磁石内で、イオンビーム空間電荷の中性化のための方法および装置の改良の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の態様にしたがって、イオン注入器が提供される。本イオン注入器は、イオンビームを生成するイオン源、イオンビームのイオンを偏向するためのイオンビーム経路内に位置する少なくともひとつの磁石（この少なくともひとつの磁石は、イオンビームが移送される磁石間隙を画定するために、互いに離れた第一および第二のポールピースを含む。）、磁石間隙に低エネルギー電子を生成するための、ポールピースの少なくともひとつに、またはその近傍に位置する電子源、イオン注入のためにターゲットを支持するための、少なくともひとつの磁石の下流にあるターゲットサイトを含み、ここで、イオンビームはターゲットサイトへと送出される。少なくともひとつの磁石はひとつの磁石または複数の磁石を含んでもよい。
【００１１】
実施例では、イオンビームはリボン状ビーム幅を有するリボン状イオンビームからなり、電子源はリボン状ビーム幅にわたって低エネルギー電子を生成する。他の実施例では、イオンビームは、有効な走査幅を形成するために走査され、電子源は走査幅にわたって低エネルギー電子を生成する。
【００１２】
いろいろな実施例において、電子源はひとつ以上の線形の電子源、電子エミッターの一次元または二次元の配列、面積電子源またはこのような電子源の組み合わせ（イオンビームへの電子移送を最適にするように構成される）を含んでもよい。
【００１３】
実施例では、電子源は、ポールピースの少なくともひとつに、磁石間隙に面するように配置された電界エミッターの配列を含む。
【００１４】
実施例では、電子源は、ポールピースの少なくともひとつまたはその近傍に配置された、ひとつ以上の電子放出ワイヤーを含む。磁石は、ポールピースライナーを含んでもよい。ひとつ以上の電子放出ワイヤーはポールピースライナーに埋め込まれている。
【００１５】
本発明の他の態様にしたがって、イオンビームを、磁石を通過して移送する方法が、磁石の第一のポールピースと第二のポールピースとの間の磁石間隙を通るようにイオンビームを向ける工程と、磁石の第一のポールピースと第二のポールピースとの間の磁石間隙を通して移送されるイオンビームに、低エネルギー電子を供給する工程とを含む。
【００１６】
本発明の他の態様にしたがって、イオンビームとともに動作する磁石組立体が提供される。磁石組立体はイオンビームの経路内に位置する磁石とひとつ以上の電子源とを含む。磁石は、イオンビームが通過する磁石間隙を画定するために、間隔があけられた第一および第二のポールピースを含む。ひとつ以上の電子源は、磁石間隙内に、低エネルギー電子を形成するために少なくともひとつのポールピースにまたはその近傍に配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のよりよい理解のために、図面が添付されている。
【００１８】
イオン注入器の実施例のブロック図が図１に示されている。イオン源10がイオンを生成し、イオンビーム12を供給する。イオン源10はイオンチャンバーおよびイオン化されるガスを含むガスボックスを有する。ガスはイオン化がされるところのイオンチャンバーに供給される。イオンはしたがって、イオンビーム12を形成するために、イオンチェンバーから抽出される。イオンビーム12は、分解磁石32のポールピースの間に向けられる。第一の電源14が、イオン源10の抽出電極に接続され、正の第一の電圧V0を与える。第一の電圧V0はたとえば、約0.2から80kVの間で調節可能である。したがって、イオン源10からのイオンは第一の電圧V0により約0.2から80KeVのエネルギーに加速される。
【００１９】
イオンビーム12は抑制電極20とアース電極22を通って質量分析器30へと向かう。質量分析器30は分解磁石32、および分解開口36を有するマスキング電極34を含む。分解磁石32はイオンビーム12内にイオンを偏向し、その結果所望のイオン種のイオンが分解開口36を通過し、不所望のイオン種が分解開口36を通過できず、マスキング電極34により阻止される。一実施例では、分解磁石32は所望の種のイオンを90度、偏向する。
【００２０】
所望のイオン種のイオンは、分解開口36を通過し、質量分析器30の下流に位置する第一の減速ステージ50へと向かう。減速ステージ50は、上流電極52、抑制電極54および下流電極56を含んでもよい。イオンビーム中のイオンは減速ステージ50により減速され、角度補正器磁石60を通過する。角度補正器磁石64は所望のイオン種のイオンを偏向し、イオンビームを発散するイオンビームからリボン状ビーム62（実質的に平行なイオン軌道をもつ）へと変換する。一実施例では、角度補正器磁石60は所望のイオン種のイオンを70度、偏向する。
【００２１】
エンドステーション70が、所望の種のイオンが半導体ウエハ内に注入されるように、リボン状のイオンビーム62の経路で、ウエハ72のようなひとつ以上の半導体ウエハを支持する。エンドステーション70は、冷却される静電プラテン、およびウエハ72の表面にわたってイオンを分配するために、リボン状のイオンビーム62の断面の長い方向に対して垂直に、ウエハ72を移動するための走査器（図示せず）を含むことができる。リボン状のイオンビームは少なくともウエハ72のような幅を有する。
【００２２】
イオン注入器は角度補正磁石60の下流に位置する第二の減速ステージ80を含む。減速ステージ80は上流電極82、抑制電極84および下流電極86を含んでもよい。
【００２３】
イオン注入器は当業者には知られた他の要素を含み得る。たとえば、エンドステーション70は典型的に、ウエハをイオン注入器に導入し、オン注入後ウエハをそこから除去するための自動ウエハハンドリング装置を含む。エンドステーション70はまた、ドーズ量測定システム、電子フラッドガン（flood gun）などを含んでもよい。イオンビームが通過する経路全体がイオン注入の間、排気されることは理解されよう。
【００２４】
図１のイオン注入器は、いくつかのモードのひとつで動作してもよい。ドリフトモードとして知られる第一の動作モードにおいて、減速ステージ50および80はアースされ、イオンビーム12はイオン源10からの抽出後、達成される最終ビームエネルギーで、ビームラインにそって移送される。強化ドリフトモードとして知られる第二の動作モードにおいて、イオンビーム12は、質量分析器50を通過する前に、電極22において、中間エネルギーに加速され、つぎに第一の減速ステージ50により最終ビームエネルギーに減速される。二重減速モードとして知られる第三のモードにおいて、イオンビームは質量分析器30を通過する前に、電極22で第一の中間エネルギーに加速され、角度補正器60を通過したとき、第一の減速ステージ50により第二の中間エネルギーに減速され、つぎに第二の減速ステージ80により最終ビームエネルギーに減速される。第四の動作モードでは、中間のエネルギーのビームが第二の減速ステージ80へと移送され、第一の減速ステージ50での間隙は短絡分流器で動作する。イオンビームをより高いエネルギーで、ビームラインの一部を通るように移送することにより、最終ビームエネルギーに対して、空間電荷膨張がドリフトモードと比較して減少する。
【００２５】
上述したように、低エネルギーの空間電荷膨張は磁石内で問題となるが、その理由は、磁石のポールピースの間の間隙が典型的に小さく、磁石を通過するビーム経路が典型的に長いからである。したがって、図１のイオン注入器において、イオンビーム12は、分解磁石32および角度補正器磁石60を通過して移送されるとき、空間電荷膨張を受ける。空間電荷膨張により、イオンはビームライン要素と衝突し、その結果ウエハに送出されるビーム電流が減少する。
【００２６】
本発明の第一の実施例にしたがった磁石組立体が図２に示されている。図２は、磁石組立体の側面図である。磁石組立体は、分解磁石32あるいは角度補正器磁石60、または両方のように、図１のイオン注入器に、またはイオンを偏向するための磁石を必要とする他のイオン注入器に組み込むことができる。磁石組立体の基本要素は、磁石およびひとつ以上の電子源を含む。磁石はポールピース100および102、ポールピース100および102をそれぞれ取り囲むように位置する磁石コイル110および112、ならびに磁石コイル110および112に連結された磁石電源120を含む。磁石電源120が付勢されると、磁場130が磁石間隙124に形成される。磁場130は、イオンビーム移送の方向に対して垂直で、従来より知られているように、イオンビーム12を偏向する。
【００２７】
磁石組立体はさらに、磁石間隙124で低エネルギー電子を形成するために、ポールピース100および102の少なくともひとつ、またはその近傍に配置されるひとつ以上の電子源を含む。電子源の目的が、イオンビーム12の正の空間電荷を少なくとも部分的に中性化し、イオンビーム12の空間電間膨張を制限する低エネルギー電子を形成する。低エネルギー電子が磁石間隙124でのイオンビーム12に供給されることから、イオンビーム空間電荷は、ビームが磁石間隙124を通過するときに中性化される。
【００２８】
図２の実施例では、電子源140、142、144、146および148がポールピース100に配置されている。電子源140、142、144、146および148のそれぞれは、イオンビーム12に向かう低エネルギー電子を形成する。電子は、磁石間隙124の磁場130により螺旋状の電子軌道150にそっていく。電子は、イオンビーム12の空間電荷を中性化し、磁石間隙124でイオンビーム12の空間電荷膨張を制限する。イオンビームの空間電荷の中性化の有効性は、イオンビームの正のイオンの量に関して形成される電子の量およびエネルギーに依存する。
【００２９】
イオンビーム12は正の電荷をもつイオンを含み、移送の際に通過する空間において、正の電気ポテンシャルを形成する。この「空間電荷」により、イオンは最も高い領域、すなわちビームコアからはき出される。その領域での電子の存在は、空間電荷の電位を下げるのに役立つ。電子は通常、残部ガスとの衝突により形成される。電子の軌道150は磁場130により螺旋状となり、イオンビームの正の電位に引きつけられる。電子は残部ガスの原子との衝突により十分にエネルギーを消失し、電子はビームの電位ウェルに捕捉され、原子捕捉、ウェル漏れまたは交差磁場および電場（E×B）移送により、消失するまでビーム経路にわたって振動する。電位ウェル内の電子の集団は空間電荷の一部を有効に中性化し、イオンビームは、結果として空間電荷膨張が減少して移送される。理想的には、正のビーム電位、損失に対して100%補償を達成することが望ましいが、損失や電子形成の低さはこの目的の達成を困難にする。
【００３０】
磁石組立体はひとつ以上の電子源を有してもよい。電子源はポールピース100および102の一方または両方上、その近傍に取り付けられ、または中に埋め込まれ得る。イオンビーム12の空間電荷膨張を減ずる際の電子源の有効性は、電子源の数、電子源により形成される電子の数およびエネルギー、ならびにイオンビーム12に対する電子源の分布の関数である。リボン状ビーム幅をもつリボン状イオンビームの場合、電子源は、磁石ポールピースの間で、リボン状ビームの幅にわたって分布してもよい。また、電子源は磁石ポールピースの間で、ビームの移送の方向にそって分布してもよい。電子源はたとえば、個々の電子エミッターの、一次元方向または二次元方向の配列、ひとつ以上の線形の電子エミッター、または面積電子エミッターのように設けられてもよい。適切な大きさ、形状および電子生成能力をもつどの電子源も利用することができる。適切な電子源の例は下述する。好適には、電子は約10電子ボルト以下のエネルギーをもつ。
【００３１】
本発明の第二の実施例にしたがった磁石組立体が図３に示されている。図３は磁石組立体の平面図である。図２、図３において同様の要素については同じ符号が付されている。図３の磁石組立体は図２の磁石組立体と同じ磁石構造をもってもよい。
【００３２】
図３の実施例では、電子源は、磁石間隙124に面するポールピース100の表面に配置された電界エミッターの配列200を含む。電界エミッターの配列200は基板212に形成された多数の電界エミッター21を含んでもよい。電界エミッターの配列の製造技術は非特許文献１および２に記述されている。シリコン電界エミッターの配列は、シリコン半導体ウエハが注入されたとき、汚染の危険性を減少さることができる。
【非特許文献１】D. Kim等著、“Fabrication of Silicon Field Emitters by Forming Porous Silicon”、J. Vac. Sci. Tech. B14(3)、1996年5月/6月、第1906-1909頁
【非特許文献２】I. Kim等著、“Fabrication of Metal Field Emitter Array on Polycrystalline Silicon”、J. Vac. Sci. Tech. B15(2)、1997年3月/4月、第468-471頁
【００３３】
電界エミッターの配列200がどの構成をもってもよいことは分かるであろう。たとえば、電界エミッター210は行・列のパターンで並べられている。図３の電界エミッターは三つの列と六つの行からなる。実際の例はより多くの列と行をもつことができる。他の実施例では、電界エミッターの配列は、イオンビームが磁石により偏向されるとき、イオンビーム12の軌道に対して垂直な、ひとつ以上の線形の配列を利用してもよい。したがって、たとえば、電界エミッターの、複数の線形の配列は中央点から発散する。電界エミッターの配列200はポールピース100および/またはポールピース102の表面の全体または選択された部分を覆う。内列内の電界エミッターの間の間隔はイオンビーム12に送出される所望の電流に依存する。イオンビーム12の比較的一様な中性化を確実に行うために、電界エミッターの配列200はイオンビーム12の全幅にわって伸長する。電界エミッターの配列200は電子源電源220に電気的に接続されている。電源220は電界エミッターの配列200に、低エネルギー電子を放出するための適切な電圧および電流を与える。
【００３４】
本発明の第三の実施例にしたがった磁石組立体が図４に示されている。図４は磁石組立体の平面図である。図２ないし図４において同様の要素については同じ符号が付されている。図４の磁石組立体は図２の磁石組立体と同じ磁石構造をもってもよい。
【００３５】
図４の実施例では、電子源はひとつ以上の電子放出ワイヤー300、302、304などを含む。電子放出ワイヤー300、302、304はポールピース100および/またはポールピース102上またはその近傍に取り付けられる。電子放出ワイヤー300、302、304などは、電子源電源220に接続されている。電源220は電子放出ワイヤー300、302、304などを、電子放出温度まで加熱するために適切な電圧および電流を与える。電子放出ワイヤー300、302、304などは、タングステンまたはモリブデンのような耐熱性金属からなってもよい。電子放出ワイヤー300、302、304などは、イオンビーム12のイオン軌道に対して垂直または平行に配置されてもよい。他の実施例では、電子放出ワイヤー300、302、304などはイオンビーム12のイオン軌道に特定の関連をもたない。
【００３６】
電子放出ワイヤー300、302、304などを取り付ける第一の構成が図５に示されている。図５はポールピース100の部分拡大断面図である。ポールピースライナー（グラファイトから製造される）が、イオンビーム12がポールピース100に衝突することを防止するために典型的に利用されている。図５に示されているように、ポールピースライナー350は電子放出ワイヤー300、302、304をそれぞれ収納する溝360、362、364を備えている。溝360、362、364は断面が矩形であってもよく、イオンビーム12が電子放出ワイヤー300、302、304への入射することを防止するために十分な深さをもってもよい。
【００３７】
電子放出ワイヤー300、302、304を取り付ける第二の構成が図６に示されている。図６はポールピース100の部分拡大断面図である。図６の構成では、ポールピースライナー350は電子放出ワイヤー300、302、304をそれぞれ収納するV字形の溝370、372、374を備えている。絶縁体380、382、384が電子放出ワイヤーの後方で、溝370、372、374にそれぞれ配置されている。絶縁体380、382、384の表面は、電子放出ワイヤー300、302、304から放出された電子をイオンビーム12へと反射する電荷を形成することができる。
【００３８】
電子放出ワイヤー300、302、304を取り付ける第三の構成が図７に示されている。図７はポールピース100の部分拡大断面図である。図７の構成では、ポールピースライナー350は電子放出ワイヤー300、302、304をそれぞれ収納するV字形の溝370、372、374を備えている。電気的に分離された伝導体390、392、394が電子放出ワイヤーの後方で、溝370、372、374にそれぞれ配置されている。伝導体390、392、394は、電子放出ワイヤー300、302、304から放出された電子をイオンビーム12へと反射するためにバイアスがかけられる。バイアス電源396が、電子反射の効率を制御するために調節することができる。
【００３９】
電子放出ワイヤー300、302、304などは異なる構成をもってもよい。ひとつの構成では、直線ワイヤーがポールピース100にわって伸び、適切な取り付け要素に固定されている。他の構成では、電子放出ワイヤー300、302、304などは、絶縁要素によりそのながわにそって支持されている。たとえば、電子放出ワイヤー300、302、304などは、セラミック製支持体に巻き付けられる。いろいろな電子放出ワイヤーの構成形状が、本発明の範囲内で使用することができる。図５および図６に示されているように、電子放出ワイヤーはイオンビーム12との接触を避けるために、ポールピースライナーに埋め込まれてもよい。他の構成形状では、電子放出ワイヤーはポールピース自体に埋め込まれてもよい。
【００４０】
図１に示し、上述したイオン注入器はリボン状イオンビームを半導体ウエハまたは他のワークピースに送出する。他の既知のイオン注入器の構成形状は走査されたイオンビームを利用する。たとえば、イオンビームは一方向に走査され、ウエハは直角な方向に機械的に移動されて、ウエハにわたってイオンビームを分布させてもよい。本発明は走査されるイオンビームを採用するイオン注入器に利用されてもよい。ひとつ以上の電子源が磁石のポールピースの一方または両方に配置されてもよく、電子源は走査幅にわたって分布してもよい。したがって、本発明は固定したイオンビームまたは走査イオンビームとともに利用されてもよい。
【００４１】
図１に図し、上述したイオン注入器は分解磁石32および角度補正器磁石60を含む。これら磁石の一方または両方は、上述したように、低エネルギー電子を生成するために、ポールピースの少なくともひとつまたはその近傍に配置される電子源を含んでもよい。他のイオン注入器アーキテクチャーがひとつ以上の磁石を含む。このようなイオン注入器アーキテクチャーにおいて、ひとつ以上の磁石が、上述したように、低エネルギー電子を生成するために、ポールピースの少なくともひとつまたはその近傍に配置される電子源を含んでもよい。
【００４２】
本発明の好適例を通して、本発明を図示し、記述してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲から逸脱することなくいろいろな変形、変更がなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１はイオン注入器の実施例の略示ブロック図である。
【図２】図２は本発明の第一の実施例にしたがって電子源を組み込んでいる磁石の略示断面図である。
【図３】図３は本発明の第二の実施例にしたがってイオンビーム中性化のための電界エミッターの配列を組み込んでいる磁石の平面略示図である。
【図４】図４は本発明の第三の実施例にしたがって電子放出ワイヤーを組み込んでいる磁石の平面略示図である。
【図５】図５はポールピースライナー内に埋め込まれた電子放出ワイヤーの第一の構成を示す、図４の磁石の部分断面図である。
【図６】図６はポールピースライナー内に埋め込まれた電子放出ワイヤーの第二の構成を示す、図４の磁石の部分断面図である。
【図７】図７はポールピースライナー内に埋め込まれた電子放出ワイヤーの第三の構成を示す、図４の磁石の部分断面図である。
【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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