(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、ソースマグネットの磁場が印加されたイオン源で生成されたイオンを、前記磁場とは垂直の方向に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。
【請求項２】
前記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。
【請求項３】
前記イオン源に最も近い位置となる引出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。
【請求項４】
前記非磁性体が、グラファイト、カーボン、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。
【請求項５】
前記磁性体が、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。
【請求項６】
前記引出電極の電極本体と取付プレートが、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。
【請求項７】
前記イオン源に最も近い位置となる引出電極が、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。
【請求項８】
前記イオン源に最も近い位置となる引出電極が、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。
【請求項９】
前記引出電極系は、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。
【請求項１０】
少なくとも請求項１ないし請求項９の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。
【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。
【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。
【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。
【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１３，１５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＋、Ｈｅ２＋など）を打ち込む場合に特に顕著に表れる。
【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２０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。
【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１２ａ，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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、ソースマグネットの磁場が印加されたイオン源で生成されたイオンを、前記磁場とは垂直の方向に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）。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１２，１４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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１３とを有している。
電極本体１２および取付プレート１３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。
【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。
【００３１】
なお、各引出電極８，９のスリット１２ａ、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。
【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。
【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。
【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。
【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１８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。
【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。
【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３１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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。これらのビーム電流値は、ビームストップ３１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。
【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１３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。
【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。
【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２５ｍＡ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】図１に示すイオンビーム発生部の拡大図である。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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、  １３…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。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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