DE69017259T2 - Ionenimplantationsgerät und sein Steuerungsverfahren. - Google Patents

Ionenimplantationsgerät und sein Steuerungsverfahren.

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Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ionenimplantationsgerät eines Hybridabrasterungstyps gemäß dein Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2, in welchem ein Ionenstrahl elektrisch zur Abtastung ausgelenkt und ein Wafer mechanisch zur Abtastung in einer im wesentlichen zur Abtastrichtung des Ionenstrahls senkrechten Richtung bewegt wird, und sie betrifft ein Verfahren zum Steuern desselben. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP-A-0 178 803 bekannt.
  • Die Fig. 1 zeigt ein Ionenimplantationsgerät einer ähnlichen Art aus dein Stand der Technik.
  • Mit einer Abrasterungsvorrichtung (nicht gezeigt) wird ein Ionenstrahl 2 in der X-Richtung (z.B. in der horizontalen Richtung) rasternd ausgelenkt. Der Ionenstrahl kann als ein paralleler Strahl vorgesehen sein unter Verwendung eines elektrischen Felds oder eines magnetischen Felds, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Der in paralleler Anordnung vorliegende Ionenstrahl 2 wird zu einer Implantationskammer (nicht gezeigt) geleitet. Ein Halter 1300 zum Halten eines Wafers 4 ist in der Implantationskaminer angeordnet. Der Halter 1300 wird mechanisch durch eine Halterantriebseinheit 1360 in der Y-Richtung senkrecht zur X-Richtung (beispielsweise in der vertikalen Richtung) rasternd bewegt.
  • Die Halterantriebseinheit 1360 umfaßt hauptsächlich eine Halteranhebeeinheit 1320 zum Drehen des Halters 1300 zwischen einer vertikalen Position, bei der Tonen in den Wafer 4 implantiert werden, und einer horizontalen Position, bei der der Wafer übertragen wird, und eine Halterverschiebeeinheit 1340 zum Anheben und Absenken des Halters 1300 zusammen mit der Halteranhebeeinheit 1320 in der Y-Richtung, um somit den Wafer mechanisch zu rasternd zu bewegen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau ist die Halterverschiebeeinheit 1340 jedoch so aufgebaut, daß eine Drehbewegung durch einen Motor in eine lineare Bewegung, beispielsweise unter Verwendung von Schneckengetrieben, zur Erzielung eines großen Hubs umgewandelt wird. Wenn somit die Gesamtheit dieser Mechanismen in der Implantationskammer enthalten ist, wird ein Vakuumbehälter sehr groß und diese Art von Vorrichtung wird sehr groß.
  • Wenn andererseits der Motor in der Atmosphäre angeordnet ist, geht ein Gleitschaft, der sich linear zum Anheben und Absenken des Malters 1300 bewegt, in die unter Vakuum stehende Implantationskammer hinein bzw. in die Atmosphäre heraus. Somit ist es notwendig, den Aufbau so auszubilden, daß keine Luft und ähnliches in die Implantationskammer durch die lineare Bewegung des Gleitschafts eindringt. Beispielsweise wurde ein dynamisches Vakuumdichtsystem in Betracht gezogen, bei dem der Gleitschaft, der durch den Vakuumbehälter hindurchtritt, so aufgebaut ist, daß er durch eine Vielzahl von unterteilten Kammern in berührungsfreiem Zustand gleitet, und daß die jeweiligen Kammern differenziell durch jeweilige Vakuumpumpen abgesaugt werden. Das System ist jedoch darin nachteilhaft, daß es sehr kompliziert ist und die Absaugung der Implantationskammer zur Erzielung eines Hochvakuums schwierig ist, so daß eine Vakuumpumpe hoher Leistung für die Implantationskammer verwendet werden muß.
  • Aus einem Journalartikel von J. F. M. Westendorp et al., "Channeled Implantation with a Parallel Scanned Ion Beam", veröffentlicht in Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B37/38 (1989), Seiten 357 bis 360, sind verschiedene Verfahren zum Rastern eines Ionenstrahls über die zu implantierende Oberfläche bekannt, wie z.B. ein Ausführen von elektrostatischer Rasterung sowohl in X- als auch in Y- Richtung, einer elektrostatischen Rasterung des Ionenstrahls in einer Richtung und eines Drehens eines Wafer-Gruppenhalters zum Bewegen jedes Wafers in dem Implantationsgerät in der Richtung senkrecht zu der Ionenabrasterungsrichtung, und ein elektrostatisches Rastern des Ionenstrahls in der X- Richtung und ein individuelles Bewegen des Wafers mechanisch in der Y-Richtung.
  • Aus der EP-A-0 178 803 ist ein System zum Abrastern von Halbleiter-Wafern durch einen Ionenstrahl bekannt, wobei der Ionenstrahl in eine Vakuumkammer eintritt, die ein Abtastrad umfaßt, das eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern trägt. Wenn das Abtastrad um seine zentrale Achse gedreht wird, werden die Wafer durch den Ionenstrahl in einer Richtung gerastert, die senkrecht zu einer elektrostatischen Abrasterungsrichtung des Ionenstrahls ist.
    • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ionenimplantationsgerät zu schaffen, das eine genaue Bewegung des Wafers innerhalb der Implantationskammer ermöglicht, und das zudem im Hinblick auf Größe, Kosten, Vakuumanforderungen und die Möglichkeit zum Kippen und Drehen des Wafers vorteilhaft ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu einem derartigen Steuern des Ionenimplantationsgeräts zu schaffen, daß der Wafer gleichmäßig mit Ionen implantiert wird.
  • Um die obige Aufgabe zu erzielen, umfaßt in einer ersten erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 eine Halterantriebseinheit ein Lager mit einer Vakuumdichtfunktion, das an einem Seitenwandabschnitt der Implantationskammer angeordnet ist; eine durch das Lager in der X-Richtung hindurchgeführte Welle; einen ersten umkehrbar drehbaren Direktantriebsmotor, dessen Ausgangswelle mit einem Endabschnitt der Welle außerhalb der Implantationskammer in Verbindung steht; einen zweiten umkehrbar drehbaren Direktantriebsmotor, der mit einem Endabschnitt der Welle innerhalb der Implantationskammer in Verbindung steht, wobei eine Ausgangswelle des zweiten Direktantriebsmotors nahezu senkrecht zu der Welle verläuft; einen nahezu senkrecht mit der Ausgangswelle des zweiten Direktantriebsmotors verbundenen Arm; und einen dritten umkehrbar drehbaren Direktantriebsmotor, der mit dem Arm derart verbunden ist, daß seine Ausgangswelle nahezu senkrecht zu dem Arm ist; und wobei der Halter nahezu senkrecht mit der Ausgangswelle des dritten Direktantriebsmotors verbunden ist, wobei die Halterantriebseinheit in der Lage ist, den Halter derart zu schwenken, daß der Wafer mechanisch in der Y-Richtung rasternd bewegt wird.
  • Die Welle wird durch den ersten Direktantriebsmotor gedreht. Der an dem Ende der Welle über den Arm und die entsprechenden Teile angebrachte Halter kann zwischen einer vorbestimmten Implantationswinkellage und einer horizontalen Lage zur Handhabung des Wafers angetrieben werden.
  • Wenn der zweite Direktantriebsmotor in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung sich dreht, wird in der Implantationswinkellage der mit dem Ende des Arms verbundene Halter mechanisch in der Y-Richtung rasternd bewegt, wobei eine Bogenlinie gezeichnet wird, während der Wafer dem Ionenstrahl zugewandt ist.
  • Wenn der dritte Direktantriebsmotor sich in der gleichen Richtung wie der zweite Direktantriebsmotor (von der Ausgangswelle eines jeden Motors aus gesehen) um den gleichen Winkel dreht, ist zugleich der absolute Drehwinkel des Halters 0º und seine Stellung wird nicht verändert, sogar wenn der Halter in der Bogenform rasternd bewegt wird. Somit wird auch die Stellung des auf dem Halter angebrachten Wafers nicht verändert.
  • Wenn zusätzlich der Ionenstrahl in der X-Richtung in paralleler Anordnung vorliegt, können Ionen gleichmäßig in den Wafer implantiert werden.
  • Die obigen Aufgaben werden in einem Ionenimplantationsgerät einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung durch eine Halterantriebseinheit gelöst mit einem drehbaren hohlen Halterungsschaft, der durch ein Vakuumdichtlager in die Implantationskammer durchgeführt ist; einem hohlen Armschaft, der drehbar in der Implantationskammer durch den Halterungsschaft auf solche Weise unterstützt wird, daß der Armschaft nahezu parallel zu der Bewegungsrichtung des Ionenstrahls angeordnet ist und daß sein eines Ende sich in den hohlen Halterungsschaft erstreckt; einer ersten Antriebseinheit, die den Armschaft sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung drehbar antreiben kann; einem Zwischenschaft, der drehbar durch den Armschaft hindurchgeführt ist und sich in den hohlen Halterungsschaft erstreckt, wobei der Zwischenschaft nicht der Drehung des Armschafts folgt; einer zweiten Antriebsvorrichtung, die den Zwischenschaft drehbar antreiben kann; einem nahezu senkrecht mit dem Armschaft verbundenen Arm; einem drehbar an einem Endabschnitt des Arms derart gehalterten Halterschaft, daß der Halterschaft nahezu parallel zu der Bewegungsrichtung des Ionenstrahls angeordnet ist, wobei der Halter nahezu senkrecht mit einem Endabschnitt des Halterschafts verbunden ist; und einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Halterschafts und des Zwischenschafts unter einem gegebenen Drehverhältnis, wobei die Halterantriebseinheit den Halter derart schwenken kann, daß der Wafer mechanisch in der Y-Richtung rasternd bewegt wird.
  • Wenn der Armschaft durch die Antriebsvorrichtung der Halterantriebseinheit gedreht wird, wird der mit dem Endabschnitt des Arms verbundene Halter mechanisch in einer Bogenform in der Y-Richtung rasternd bewegt, während der Wafer dem Ionenstrahl zugewandt ist.
  • Da der Zwischenschaft nicht der Drehung des Armschafts folgt und der Zwischenschaft mit dem Halterschaft durch die Verbindungsvorrichtung unter dem gleichen Drehverhältnis verbunden ist, ändert sich die Lage des Halters nicht, sogar wenn der Halter in der Bogenform rasternd bewegt wird.
  • Weiter umfaßt das Verfahren zum Steuern des Ionenimplantationsgeräts gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte:
  • elektrisches rasterndes Aus lenken des Ionenstrahls in einer X-Richtung;
  • schwenkendes Drehen eines Arms; und
  • mechanisches abrasterndes Verschieben eines an einem Ende des Arms gehaltenen Wafers in einem Bestrahlungsgebiet des Ionenstrahls in einer Y-Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung, wobei der Wafer in einer bestimmten Stellung gehalten wird, und wobei die Winkelgeschwindigkeit ω derart gesteuert wird, daß die folgende Gleichung im wesentlichen erfüllt ist:
  • ω = {α / (Larm cos θ)} I
  • wobei
  • I : ein Strahlstrom des Ionenstrahls,
  • Larm : eine Länge zwischen einem Mittelpunkt der Schwenkdrehung des Arms und einem Mittelpunkt des Wafers,
  • θ : ein Winkel des Arms bei der Schwenkdrehung von der X-Richtung,
  • ω :eine Winkelgeschwindigkeit des Arms bei der Schwenkdrehung, und
  • α : eine Proportionalitätskonstante ist.
  • Wenn die Winkelgeschwindigkeit ω der Schwenkung des Arms gemäß dem Ausdruck nach Gleichung (a) gesteuert wird, ist die Abrasterungsgeschwindigkeit des Wafers in der Y-Richtung proportional zu dem Strahlstrom I des Ionenstrahls.
  • Wenn der Ionenstrahl in gleichem Maße in der Y-Richtung gerastert wird, können folglich Ionen gleichmäßig in die gesamte Oberfläche des Wafers implantiert werden, ohne daß die Veränderungen im Strahlstrom I des Ionenstrahls einen Einfluß zeigen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptabschnitt eines herkömmlichen Ionenimplantationsgeräts zeigt;
  • Fig. 2 eine horizontale Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines Ionenimplantationsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 3 eine skizzierte Draufsicht, die ein Beispiel für elektrische Abtastauslenkvorrichtungen für einen Ionenstrahl zeigt;
  • Fig. 4 eine Ansicht, die die Stellung eines durch eine Halterantriebseinheit gemäß Fig. 2 angetriebenen halters bei der Rasterbewegung zeigt;
  • Figuren 5 und 6 Schnittansichten, die entlang der Linie I-I nach der Fig. 2 genommen wurden, wobei die Figuren unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
  • Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die eine Wafer- Transfereinheit in der Fig. 2 zeigt;
  • Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptabschnitt eines Ionenimplantationsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 9 die Stellung eines durch eine Halterantriebseinheit nach der Fig. 8 angetriebenen Halters bei der Abrasterbewegung;
  • Fig. 10 eine Konzeptdarstellung, die das Steuerverfahren gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, das äquivalent ist zu einer in der Fig. 2 gezeigten Ansicht in der Nähe des Wafers bei Betrachtung von der Einfallsseite des Ionenstrahls her; und
  • Fig. 11 eine beschreibende Darstellung für den Armwinkel.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Fig. 2 ist eine horizontale Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines Ionenimplantationsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform sind die gleichen Mechanismen symmetrisch auf der linken und rechten Seite der Strahllinie eines Ionenstrahls 2 angeordnet. Somit wird in der folgenden Beschreibung lediglich der Mechanismus auf der rechten Seite (der Figur) erläutert.
  • Der Ionenstrahl 2 wird in eine Implantationskammer 6 geleitet, die durch eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) zur Erzeugung eines Vakuums abgesaugt ist, wobei der Ionenstrahl 2 elektrisch in der X-Richtung gerastert wird und in paralleler Anordnung vorliegt.
  • Ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Rastern und Ausbilden des Ionenstrahls 2 in paralleler Anordnung ist in der Fig. 3 gezeigt. Der Ionenstrahl 2 wird aus einer Ionenquelle 110 extrahiert und, falls notwendig, wird die Masse des Ionenstrahls 2 analysiert und der Ionenstrahl 2 wird beschleunigt. Der Ionenstrahl 2 wird in der X-Richtung durch zwei Rasterelektroden 112 und 114 abgelenkt, wobei Rasterspannungen mit umgekehrter Polarität (Dreieckwellenspannungen) von der gleichen Abrasterungsleistungsversorgung 116 angewendet werden, so daß der Ionenstrahl 2 in eine parallele Anordnung gebracht wird. Im Gegensatz zu dem obigen Beispiel ist es auch möglich, den Ionenstrahl 2 unter Verwendung eines Magnetfeldes abzulenken.
  • Es ist bevorzugt, lediglich eine Strahllinie des Ionenstrahls 2 (das ist ein elektrisches Abtastsystem für den Ionenstrahl 2) im Hinblick auf einen einfachen Aufbau, Kompaktheit und Wirtschaftlichkeit vorzusehen.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind an der linken und der rechten Seite der Implantationskammer 6 zwei Halterantriebseinheiten 120 angeordnet, wobei der Aufbau jeder Halterantriebseinheit 120 gleich ist.
  • Die Halterantriebseinheit 120 nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Arm 135 mit einem Halter 8 derart geschwenkt wird, daß ein durch den Halter 8 gehaltener Wafer 4 mechanisch in der Y-Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung in der Implantationskammer 6 rasternd bewegt wird.
  • In jeder Halterantriebseinheit 120, die in der Zeichnung gezeigt ist, an dem Seitenwandabschnitt der Implantationskammer 6 ist ein Vakuumdichtlager 122 mit einer Vakuumdichtfunktion vorgesehen, das eine Welle 124 hält, wobei die Welle 124 durch das Vakuumdichtlager 122 hindurchgeführt ist.
  • Außerhalb der Implantationskammer 6 ist ein in Rückwärtsrichtung drehfähiger Direktantriebsmotor 126 vorgesehen, dessen Ausgangswelle 127 direkt mit dem Endabschnitt der Welle 124 außerhalb der Implantationskammer über eine Koppelplatte 128 anstelle eines Getriebes oder ähnlichem verbunden ist.
  • Mit dem Endabschnitt der Welle 124 innerhalb der Implantationskammer ist ein zweiter in Rückwärtsrichtung drehfähiger Direktantriebsmotor 132 über eine Kopplung 130 auf solche Weise verbunden, daß eine Ausgangswelle 133 des zweiten Motors 132 nahezu senkrecht zu der Welle 124 verläuft.
  • Bei dem Direktantriebsmotor 132 sind sein innerer Abschnitt und sein äußerer Abschnitt mit einem O-Ring (nicht gezeigt) vakuumabgedichtet, so daß er unter Vakuumbedingungen verwendbar ist. Zusätzlich sind die Ausgangswelle 133 des Direktantriebsmotors 132 und das Motorgehäuse mit einem Vakuumdichtabschnitt 134, der eine magnetische Flüssigkeit und ähnliches enthält, vakuumabgedichtet.
  • Ein Arm 136 ist mit der Ausgangswelle 133 des Direktantriebsmotors 132 direkt anstatt über ein Getriebe oder ähnliches verbunden.
  • An dem Ende des Arms 136 ist ein dritter in Rückwärtsrichtung drehfähiger Direktantriebsmotor 138 derart angeordnet, daß eine Ausgangswelle 139 nahezu senkrecht zu dem Arm 136 verläuft.
  • Bei dem Direktantriebsmotor 138 sind sein innerer Abschnitt und sein äußerer Abschnitt mit einem O-Ring (nicht gezeigt) vakuumabgedichtet, so daß er unter Vakuumbedingungen verwendbar ist. Zusätzlich sind die Ausgangswelle 139 des Direktantriebsmotors 138 und das Motorgehäuse mit einem Vakuumdichtabschnitt 140, der ein magnetisches Fluid und ähnliches enthält, vakuumabgedichtet.
  • Die Ausgangswelle 139 des Direktantriebsmotors 138 ist mit dem Halter 8 verbunden, der den Wafer 4 hält, und zwar direkt anstatt über ein Getriebe oder ähnliches. Somit kann, wie in der Fig. 2 gezeigt, die Oberfläche des Wafers 4, der durch den Halter 8 gehalten ist, dem Ionenstrahl 2 zugewandt werden. In dieser Ausführungsform ist der Halter 8 mit einer Basis 8a, einer Waferhalterung 8b, die den Wafer 4 gegen die Basis drückt, und einer Waferannahmevorrichtung 8c versehen, die den Wafer 4 anhebt und absenkt.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau wird durch den ersten Direktantriebsmotor 126 die Welle 124 wie durch den Pfeil D in der Figur gezeigt gedreht, so daß der Halter 8, der am Ende der Welle 124 über den Arm 136 und die entsprechenden Teile angeordnet ist, in eine vorbestimmte Implantationswinkellage (vergleiche den Halter 8 auf der rechten Seite der Fig. 2) und in eine horizontale Lage (vergleiche den Halter 8 auf der linken Seite der Fig. 2) zur Handhabung des Wafers 4 bringbar ist.
  • Wenn der zweite Direktantriebsmotor 132 in der obigen Implantationswinkellage in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung sich dreht, wie durch Pfeil E in der Figur gezeigt ist, wird der Halter 8, der mit dem Endabschnitt des Arms 136 verbunden ist, mechanisch in einer Bogenform in der Y-Richtung rasternd bewegt, während der Wafer 4, der durch den Halter 8 gehalten wird, dem Ionenstrahl zugewandt ist (vergleiche auch Fig. 4).
  • Wenn der dritte Direktantriebsmotor 138 sich in der gleichen Richtung und um den gleichen Winkel wie der zweite Direktantriebsmotor 132 dreht (bei Betrachtung von der Ausgangswelle eines jeden Motors her), wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der absolute Drehwinkel des Halters 8 0º und die Stellung wird nicht verändert, sogar wenn der Halter 8 in einer Bogenform rasternd bewegt wird. Somit wird auch die Stellung des Wafers 4, der auf dem Halter 8 angebracht ist, nicht verändert (beispielsweise ist eine Orientierungsabflachung 4a des Wafers 4 in der Fig. 4 immer nach oben gerichtet, unabhängig von der Abtastbewegungsstelle des Halters 8).
  • Da der Ionenstrahl 2 sich in einer parallelen Anordnung in der X-Richtung befindet, wie oben beschrieben wurde, ist, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Arms 136 beispielsweise so gesteuert wird, daß die vertikale Geschwindigkeitskomponente des Halters 8 proportional zum Strahlstrom des Ionenstrahls 2 ist, es zusätzlich möglich, gleichmäßig Ionen in die Oberfläche des Wafers 4 zu implantieren, so daß der Dosiswert gleichmäßig wird.
  • Um beide Direktantriebsmotoren 132 und 138 auf die oben beschriebene Weise anzutreiben, werden beispielsweise gleiche Signalpulse an sie bereitgestellt.
  • Um den Halter 8 zu der Handhabungslage des Wafers zu bewegen, wie auf der linken Seite der Figur 2 gezeigt ist, wird der Halter 8 horizontal durch den Direktantriebsmotor 126 angeordnet, und der Halter 8 wird zu der Wandseite durch den Direktantriebsmotor 132 bewegt.
  • Um den Wafer 4 auf dem Halter 8 zu kühlen, kann ein Kühlmittel zu dem Halter auf die folgende Weise fließen.
  • Da jeder mittlere Abschnitt der Direktantriebsmotoren 126, 132 und 138 eine Durchgangsöffnung aufweist, wird ein Halterschaft mit einem Kühlmittelweg an der Mitte des Halters 8 angebracht, wobei der Halterschaft durch die zentrale Öffnung des Direktantriebsmotors 138 hindurchgeführt ist und das Kühlmittel an den Halterschaft bereitgestellt und von diesem wieder entnommen wird, welcher durch ein an dem Arm 136 angebrachtes Drehgelenk gedreht wird.
  • Zusätzlich ist ein biegsamer Schlauch mit dem Drehgelenk verbunden. Der Schlauch ist durch die zentrale Öffnung des Direktantriebsmotors 132 hindurchgeführt. Die Welle 124, die durch die zentrale Öffnung des Direktantriebsmotors 126 hindurchtritt, ist ausgehöhlt. Der Schlauch ist durch die Welle 124 hindurchgeführt und zur Luftseite hinausgezogen. Somit kann das Kühlmittel von der Luftseite aus bereitgestellt und an diese wieder abgegeben werden.
  • An jedem Bodenabschnitt von der linken Seite und der rechten Seite der Implantationskammer 6 ist eine Vakuumzusatzkammer 80 zum Be- und Entladen des Wafers 4 Stück für Stück zwischen dem Inneren der Implantationskammer 6 und der Luftseite vorgesehen.
  • Die Figuren 5 und 6 sind Schnittansichten der Vakuumzusatzkammer 80. Die Fig. 5 zeigt den Zustand, bei dem ein Ventil 88 auf der Vakuumseite der Vakuumzusatzkammer 80 geschlossen ist und ein Ventil 90 auf der Luftseite geöffnet ist. Die Fig. 6 zeigt den Zustand, bei dem das Ventil 88 auf der Vakuumseite geöffnet ist und das Ventil 90 auf der Luftseite geschlossen ist. Die Fig. 6 zeigt zudem einen Teil einer Wafer-Transfereinheit 60, die später beschrieben wird.
  • Die Vakuumzusatzkammer 80 wird nun im einzelnen beschrieben. An dem Bodenabschnitt der Implantationskammer 6 ist die Vakuumzusatzkammer 90, die durch eine Vakuumpumpe 92 abgesaugt wird, angebracht. Das Ventil 88 auf der Vakuumseite, das das Tor zu der Implantationskammer 6 darstellt, und das Ventil 90 auf der Luftseite, das das Tor zur Luftseite darstellt, sind jeweils an der oberen und unteren Seite der Vakuumzusatzkammer 80 angeordnet.
  • Das vakuumseitige Ventil 88 und das luftseitige Ventil 90 werden jeweils durch einen Luftzylinder 86, der über der Implantationskammer 6 angeordnet ist, und einen Luftzylinder 102, der unter der Kammer angeordnet ist, über einen Führungsschaft 98 angehoben bzw. abgesenkt und geöffnet bzw. geschlossen. Ein Hebel 84 und ein Luftzylinder 82, der über dem Luftzylinder 86 angeordnet ist, dienen zum Verriegeln des Luftzylinders 86.
  • Über dem luftseitigen Ventil 90 ist ein Drehtisch 94 zum Anbringen des Wafers 4 angeordnet. Der Drehtisch 94 wird durch einen Motor 96 gedreht, um dadurch die Ausrichtabflachung des Wafers 4 auszurichten, und er wird in zwei Niveaus durch einen Zylinder 100 mit Doppelhub zur Handhabung des Wafers 4 angehoben und abgesenkt.
  • In bezug auf die Fig. 2 wird nun eine Wafer-Transfereinheit 60, die zwischen der Vakuumzusatzkammer 80 und dem Halter 8 in der horizontalen Lage angeordnet ist, beschrieben.
  • Wie in der Fig. 7 gezeigt ist, steht entlang des Übertragungswegs des Wafers 4 zwischen der Vakuumzusatzkammer 80 und dem Halter 8 in der horizontalen Lage ein Riemen 68 mit zwei eingekerbten Riemenscheiben 70 und 72 im Eingriff. Die Riemenscheibe 70 ist mit einern Motor 74 verbunden, der sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung drehen kann. An den oberen und unteren Seiten des Riemens 68 sind jeweils ein ladeseitiger Transferarm 61a zum Anbringen des Wafers 4 über ein Verbindungsteil 66 und eine entladeseitige Transferarmeinheit 61b zum Anbringen des Wafers 4 über das verbindungsteil 66 angeordnet.
  • Als eine Führungsvorrichtung zum Führen der Transferarme 61a und 6lb entlang des Riemens 68 ohne Drehung wird in dieser Ausführungsform eine Kugelkeilwelle verwendet. Mit anderen Worten, Keilwellenlagerungen 64a und 64b sind jeweils an der Basis der Transferarme 61a und 61b angeordnet. Zusätzlich sind die oberen und unteren Keilwellen 62a und 62b, die durch die Keilwellenlager 64a und 64b hindurchtreten, parallel zu dem Riemen 68 angeordnet.
  • Anstelle solcher Kugelkeilwellen ist es auch möglich, herkömmliche Führungsschäfte zu verwenden. Durch die Verwendung der Kugelkeilwelle ist es jedoch möglich, daß mit nur einer Keilwelle der Transferarm stabil und horizontal ohne Drehung geführt wird.
  • Obwohl die Keilwellen 62a und 62b als runde Stäbe gezeigt sind, weisen sie tatsächlich eine Vielzahl von Kugellaufrillen in runder oder unterschiedlicher Form auf.
  • Nun wird hauptsächlich in bezug auf die rechte Seite der Fig. 2 ein Beispiel für den gesamten Betrieb des oben beschriebenen Ionenimplantationsgeräts erläutert.
  • Der Halter 8 wird in die horizontale Lage durch die Halterantriebseinheit 120 bewegt (für diesen Zustand vergleiche den Halter 8 an der linken Seite der Fig. 2). Die Wafer- Annahmevorrichtung 8c und die Wafer-Halterung 8b werden durch eine Antriebseinheit (nicht gezeigt) derart angetrieben, daß der Wafer 4 in eine Position angehoben wird, wo er auf die Transferarmeinheit 61b übertragen wird.
  • Wie in der Fig. 6 gezeigt wird, werden in der Vakuumzusatzkammer 80 sowohl der obere und untere Zylinder des Zylinders 100 mit Doppelhub betrieben. Somit wird der Drehtisch 94 beträchtlich angehoben, so daß der Wafer 4, auf dem noch keine Ionen implantiert worden sind, in die Position des Transferarms 61a auf der oberen Ladeseite angehoben wird, die durch eine doppelpunktierte Linie gezeigt ist. In diesem Zustand wird der Riemen 68 durch den Motor 74 der Wafer-Übertragungseinheit 60 angetrieben. Der Transferarm 61a und der Transferarm 61b werden gleichzeitig zu der Position über der Vakuumzusatzkammer 80 und über dem Halter 8 bewegt. Die Wafer-Annahmevorrichtung 8c des Halters 8 wird abgesenkt und der Wafer 4, auf dem Ionen implantiert worden sind, wird auf dem Transferarm 61b abgelegt. In der Vakuumzusatzkammer 80 wird der Drehtisch 94 abgesenkt und der Wafer 4, auf dem Ionen noch nicht implantiert worden sind, wird auf den Transferarm 61a abgelegt.
  • Dann dreht sich der Motor 74 der Wafer-Übertragungseinheit 70 in Rückwärtsrichtung. Der den Wafer 4, auf dem Ionen implantiert worden sind, haltende Transferarm 61b wird in die Position über der Vakuumzusatzkammer 80 bewegt. Der den Wafer 4, in dem keine Ionen implantiert worden sind, haltende Transferarm 61a wird in die Position über dem Halter 8 bewegt. In der Vakuumzusatzkammer 80 wird nur der obere Zylinder des Zylinders 100 mit Doppelhub betrieben. Der Wafer 8 wird von dem Transferarm 61b auf einen Drehtisch 64 übertragen (in dem durch die durchgezogene Linie in der Fig. 6 gezeigten Zustand). Auf der Seite des Halters 8 wird der Wafer 4 von dem Transferarm 61a auf die Wafer-Annahmevorrichtung 8c übertragen.
  • Dann dreht sich der Motor 74 der Wafer-Übertragungseinheit 60 in Rückwärtsrichtung. Der Transferarm 61a und der Transferarm 61b werden in Bereitstellungspositionen bewegt (in den in der Fig. 2 gezeigten Zustand) . Auf der Seite des Halters 8 wird die Wafer-Annahmevorrichtung 8c und die Wafer-Halterung 8b abgesenkt, um somit den Wafer 4 zu halten. Der Halter 8 wird durch die Halterantriebseinheit 120 in die Ionenimplantationsposition bewegt, wie durch die durchgezogene Linie in der Fig. 2 gezeigt ist. Somit ist die Vorbereitung zur Ionenimplantation abgeschlossen.
  • In der Vakuumzusatzkammer 80 wird der Drehtisch 94 abgesenkt. Nachdem das vakuumseitige Ventil 88 geschlossen ist, wird das Innere der Vakuumzusatzkammer 80 in einen Zustand mit Umgebungsluftdruck gebracht. Das luftseitige Ventil 90 wird geöffnet (in den in der Fig. 5 gezeigten Zustand). Durch eine Transferarmeinheit auf der Luftseite (nicht gezeigt) wird der Wafer 4, in dem Ionen implantiert worden sind, entnommen und der Wafer 4, in dem noch keine Ionen implantiert worden sind, wird eingeführt. Während der Halter 8 mechanisch in Y-Richtung durch die Halterantriebseinheit 120 in der Implantationskammer 6 rasternd bewegt wird, wird gleichzeitig der Ionenstrahl 2 auf den Wafer 4 auf dem Halter 8 eingestrahlt, um Ionen in den Wafer 4 zu implantieren.
  • Danach wird der gleiche oben beschriebene Vorgang nach Bedarf wiederholt.
  • Als nächstes wird der Zusammenhang zwischen dem Mechanismus auf der rechten Seite und dem Mechanismus auf der linken Seite beschrieben. Während ein Halter 8 auf einer Seite (beispielsweise auf der rechten Seite der Fig. 2) rasternd bewegt wird und Ionen in den Wafer 4 implantiert werden, ist in dieser Ausführungsform der Halter 8 auf der anderen Seite in die horizontale Position gestellt, so daß der Wafer 4 gehandhabt werden kann (nämlich der Wafer 4, dem Ionen implantiert worden sind, wird entnommen und der Wafer 4, auf dem noch keine Ionen implantiert worden sind, wird eingeführt). Mit anderen Worten, an den beiden Haltern 8 kann eine Ionenimplantation und eine Handhabung des Wafers 4 alternativ ausgeführt werden. Somit kann ein Zeitverlust für die Ionenimplantation und die Handhabung des Wafers 4 verhindert werden, wodurch der Durchsatz verbessert wird.
  • Da jeder Arm 138 und jeder Halter 8 in einer Bogenform bewegt werden, können zusätzlich zwei Halterantriebseinheiten 120 eng beieinander ohne eine mechanische Beeinflussung angeordnet werden. Somit kann das Ionenimplantationsgerät kompakt aufgebaut sein.
  • Da beide Wafer 4 durch beide Halter 8 in dem gleichen Zustand gehandhabt werden, wobei nämlich in dieser Ausführungsform die Höhe der beiden Halter 8 gleich ist und sie die Wafer 4 auf solche Art und Weise halten können, daß die vordere Oberfläche der Wafer 4 nach oben gerichtet ist, können die Waf er 4 einfach gehandhabt werden.
  • In dem Ionenimplantationsgerät dieser Ausführungsform werden zusätzlich für die Halterantriebseinheiten 120 die Direktantriebsmotoren 126, 132 und 128 verwendet. Die Motoren treiben direkt die benötigten Teile an. Somit kann der Aufbau einer jeden Halterantriebseinheit 120 sehr vereinfacht werden.
  • Da jede Halterantriebseinheit einen Direktantriebsmotor verwendet, der direkt den benötigten Teil antreibt, kann gemäß dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben wurde, der Aufbau der Halterantriebsvorrichtung, oder in anderen Worten der gesamte Aufbau des Ionenimplantationsgeräts, sehr vereinfacht werden.
  • Das heißt, (1) in den Haltern der Halterantriebseinheiten auf der rechten und linken Seite kann die Ionenimplantation und die Wafer-Handhabung alternativ durchgeführt werden. Somit kann ein Zeitverlust für die Ionenimplantation und die Wafer-Handhabung verhindert werden, wodurch der Durchsatz verbessert wird. (2) Da jeder Arm und jeder Halter sich in einer Bogenform bewegt, können beide Halterantriebseinheiten nahe beeinander ohne mechanische Beeinflussung angeordnet werden. Somit ist es möglich, das Ionenimplantationsgerät kompakt auf zubauen. (3) Da die Übertragung der Wafer auf beide Halter in dem gleichen Zustand durchführbar ist, können die Wafer einfach gehandhabt werden.
  • Als nächstes wird in bezug auf die Figuren 8 und 9 ein Ionenimplantationsgerät nach der zweiten Ausführungsform beschriebep. In diesem Ionenimplantationsgerät sind zwei Halterantriebseinheiten 10 mit gleichem Aufbau an der linken und rechten Seite der Implantationskammer 6 angeordnet, in die ein Ionenstrahl 2, der elektrisch zur Abtastung abgelenkt wird und in paralleler Anordnung vorgesehen ist, eintritt.
  • In jeder Halterantriebseinheit 10 ist ein Vakuumdichtlager 12 an der Seitenwand der Implantationskammer 6, ein Halterungsschaft 14, der durch das Vakuumdichtlager 12 hindurchgeführt ist, und ein Getriebe 16 vorgesehen, das an der Luftseite angeordnet ist. Der Halterungsschaft 14 wird in der Richtung des Pfeils A durch einen Motor 20 und ein Getriebe 18 gedreht, und ein an dessen Ende über einen Arm 46 angeordneter Halter 8 wird zwischen einer vorbestimmten Implantationswinkelposition und einer horizontalen Position zur Handhabung eines Wafers 4 angeordnet.
  • An der Vakuumseite des Halterungsschafts 14 sind ein hohler Armschaft 40 und der Arm 46 drehbar durch ein Vakuumdichtlager 38 unterstützt.
  • An einem Ende des Armschafts 40 ist eine Getriebescheibe 36 angeordnet. Zusätzlich ist ein Riemen 32 mit einem Motor 24, der an der Luftseite mit dem Halterungsschaft 14 verbunden ist, und einer Riemenscheibe 28 verbunden. Der Motor 24 dreht den Armschaft 40 sowohl in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, wodurch der Arm 46 in der Richtung des Pfeils B gedreht und dann der Halter 8 in der Y-Richtung mechanisch zur Abtastung bewegt wird.
  • An dem Endabschnitt des Arms 46 ist ein Vakuumdichtlager 52 vorgesehen, das drehbar einen Halterschaft 54 und den Halter 8 unterstützt. Der Halter 8 zum Halten des Wafers 4 ist nahezu senkrecht mit dem Endabschnitt des Halterschafts verbunden.
  • Der Halterschaft 54 ist mit einer Riemenscheibe 50 versehen. Ein Zwischenschaft 42 ist drehbar durch den mittleren Abschnitt des Armschafts 40 hindurchgeführt. An beiden Enden des Zwischenschafts ist eine Riemenscheibe 34 und eine Riemenscheibe 44 vorgesehen. Die Riemenscheibe 44 und die Riemenscheibe 50 mit dem gleichen Durchmesser sind über einen Riemen 48 verbunden.
  • Ein an der Luftseite des Halterungsschafts 14 angeordneter Motor 22, die Riemenscheibe 26 und die Riemenscheibe 24 sind über einen Riemen 30 verbunden. Der Motor 22 kann den Haiter 8 schrittweise drehen, wie beispielsweise durch Pfeil C gezeigt ist. Wenn jedoch Ionen implantiert werden, wird der Halter 8 nicht gedreht. Sogar wenn der Armschaft 40 wie durch Pfeil B gezeigt gedreht wird, dreht sich in diesem Fall der Zwischenschaft 42 nicht zusammen mit dem Armschaft 40.
  • Wenn der Halter 8 zur Abtastung bewegt wird, werden der Zwischenschaft 42 und die Riemenscheibe 44 wie oben beschrieben angehalten. Wenn der Arm 46 durch den Motor 24 um θº in Richtung des Uhrzeigersinns gedreht wird, wie in der Fig. 9 gezeigt ist, wird in diesem Zustand die Riemenscheibe 44 um θº in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn bei Betrachtung von dem Arm 46 aus gedreht. Die Riemenscheibe 50, deren Durchmesser gleich dein der Riemenscheibe 44 ist, mit der sie über den Riemen 48 in Verbindung steht, wird um θº bei Betrachtung von dem Arm 46 aus gedreht. Obwohl der Halter 8 auf solche Weise zur Abrasterung bewegt wird, daß er einen Bogen mit dem Radius bezeichnet, der gleich der Länge des Arms 46 in der Y-Richtung ist, ist somit der absolute Drehwinkel θº und die Stellung wird nicht verändert. Somit wird auch die Stellung des Wafers 4, der auf dem Halter 8 angebracht ist, nicht verändert. Da der Ionenstrahl 2 in paralleler Anordnung in der X-Richtung vorliegt, ist es möglich, gleichmäßig Ionen in den Wafer 4 zu implantieren.
  • Da die Handhabung des Wafers 4 auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausführbar ist, wird die Beschreibung dafür weggelassen.
  • Gemäß dem Ionenimplantationsgerät nach der zweiten Ausführungsform kann (1) an den Haltern 8 der Halterantriebseinheiten 10 an der linken und rechten Seite eine Ionenimplantation und Handhabung des Wafers 4 alternativ ausgeführt werden. Somit kann ein Zeitverlust für die Ionenimplantation und die Handhabung des Wafers nahezu verhindert werden, wodurch der Durchsatz verbessert wird. (2) Da jeder Arm 46 und jeder Halter 8 sich entlang einer Bogenform bewegen, können beide Halterantriebseinheiten 10 nahe beeinander ohne mechanische Beeinflussung angeordnet werden. Es ist somit möglich, das Ionenimplantationsgerät kompakt aufzubauen. (3) Da die Übertragung des Wafers 4 auf beide Halter 8 in dem gleichen Zustand ausführbar ist, indem in dieser Ausführungsform die Wafer 4 in der gleichen Höhe handhabbar sind und bei der Handhabung nach oben gerichtet sind, können die Wafer 4 auf einfache Weise gehandhabt werden.
  • Als nächstes wird ein Verfahren beschrieben zum Steuern der oben beschriebenen Ionenimplantationsgeräte, bei dem eine Ionenimplantation in den gesamten Wafer gleichmäßig durchgeführt werden kann ohne Beeinflussung durch eine Veränderung des Strahlstroms des Ionenstrahls. Das Steuerverfahren umfaßt die Schritte des Steuerns einer Winkelgeschwindigkeit ω derart, daß die folgende Gleichung oder die im wesentlichen äquivalente Beziehung dazu erfüllt ist;
  • ω = {α / (Larm cos θ)} I ..... (a)
  • wobei (vergleiche Fig. 4)
  • I : ein Strahlstrom eines Ionenstrahls 2,
  • Larm : eine Länge zwischen einem Mittelpunkt 13a einer Schwenkdrehung eines Arms 13b und einem Punkt 13b in der Mitte eines Wafers 4,
  • θ : ein Winkel des Arms 13b bei der Schwenkdrehung aus der X-Richtung,
  • ω : eine Winkelgeschwindigkeit des Arms bei der Schwenkdrehung, und
  • α: eine Proportionalitätskonstante ist.
  • Wenn die Winkelgeschwindigkeit ω der Schwenkdrehung des Arms 13b so gesteuert wird, wie es in der Gleichung (a) ausgedrückt ist, ist die Rastergeschwindigkeit des Wafers 4 in der Y-Richtung proportional zu dem Strahlstrom I des Ionenstrahls 2.
  • Wenn folglich der Ionenstrahl 2 in gleichem Maße in der X- Richtung zur Abrasterung ausgelenkt wird, können Ionen gleichmäßig in die gesamte Oberfläche des Wafers 4 implantiert werden ohne Beeinflussung durch die Veränderung des Strahlstroms T des Ionenstrahls 2.
  • Die Steuerung gemäß der Gleichung (a), die oben beschrieben wurde, wird praktisch unter Vewendung eines Mikrocomputers als Steuergerät ausgeführt. Zusätzlich werden für die Motoren Pulsmotoren oder Servomotoren, die digital steuerbar sind, verwendet. Eine Ausführungsform eines solchen Steuerverfahrens wird nun im einzelnen beschrieben.
  • Die Fig. 10 ist eine Schemadarstellung, die das erfindungsgemäße Steuerverfahren beschreibt. Diese Figur ist äquivalent zu ei.er Ansicht eines Wafers, der von der Einstrahlseite des Ionenstrahls in der Fig. 2 betrachtet wird. Die gleichen und äquivalenten Teile zu den Figuren 2 und 4 werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • In dieser Ausführungsform werden zum Verwirklichen des oben beschriebenen Steuerverfahrens die folgenden Mittel verwendet.
  • Zur Herstellung eines geformten Ionenstrahls, der elektrisch in der X-Richtung zur Rasterung ausgelegt wird und auf den Wafer 4 auftrifft, ist eine Maske 324 mit einem Schlitz 324a vor dem Wafer 4 angeordnet.
  • Zum genauen Messen des Strahlstroms I des Ionenstrahls 2, der auf den Wafer 4 eingestrahlt wird, ist zusätzlich ein Faraday-Becher 326 hinter der Maske 324 und neben dem Wafer 4 in der X-Richtung angeordnet. Der Strahlstrom I wird in eine elektrische Ladungsmenge (einen Q-Puls, der später beschrieben werden wird) durch ein Strahlstrommeßgerät 328 umgewandelt und an eine Implantationssteuereinheit 330 gesendet.
  • Die Implantationssteuereinheit 330 ist mit einem Mikrocomputer versehen, der die Drehung eines Motors 132 zum schwenkenden Drehen des Arms 136 berechnet und ein Ansteuersignal an eine Treiberschaltung 332 des Motors 132 sendet, um so gleichmäßig Ionen in den gesamten Wafer 4 zu implantieren.
  • Das Steuerverfahren der Implantationssteuereinheit 330 wird nun beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird der Abrasterungsvorgang des Ionenstrahls 2 in der X-Richtung als "Durchfahrvorgang" benannt. Ein Durchfahrvorgang bedeutet einen Hin- und Herbetrieb des Ionenstrahls 2 in der X- Richtung. Der Vorgang zum Bewegen und rasternden Verschieben des Wafers 4 in der Y-Richtung wird im folgenden als "Abrasterungsvorgang" benannt.
  • (1) Durch Durchfahren des Ionenstrahls 2 in der X-Richtung tritt der Ionenstrahl 2 in den Faraday-Becher 326 ein.
  • Da das Gebiet des Öffnungsabschnitts des Faraday- Bechers 326 bekannt ist (nämlich S&sub0; = H&sub0; W&sub0;), kann gleichzeitig die Implantationsmenge von dem Wert der elektrischen Ladung des Ionenstrahls 2, der in den Faraday-Becher 326 eingetreten ist, erhalten werden.
  • Man nehme an, daß die Zahl der elektrischen Ladungspulse (Q-Pulse) gemäß dem Strahlstrom, der in den Faraday-Becher 326 pro Durchfahrvorgang des Ionenstrahls 2 fließt, qmon ist.
  • Die Menge an elektrischer Ladung pro Q-Puls ist c (Coulomb/Puls).
  • Somit wird die gesamte Menge an elektrischer Ladung, die an den Faraday-Becher 326 pro Durchfahrvorgang abgegeben wird, zu c qmon (Coulomb).
  • Da das Gebiet des Öffnungsabschnitts des Faraday- Bechers 326 durch (S&sub0; = H&sub0; W&sub0;) wiedergegeben wird, ist zugleich die Menge der Implantation φmon in den Faraday-Becher 326 durch die folgende Gleichung gegeben.
  • φmon = c qmon / (e S&sub0;)..... (1),
  • wobei e die elektrische Elementarladung ist.
  • (2) Da der Ionenstrahl 2 in der X-Richtung durchgefahren wird, ist die in der Gleichung (1) erhaltene Implantationsmenge φmon zugleich die an einem beliebigen Punkt P auf den Wafer 4 gegebene Implantationsmenge.
  • Wenn der Punkt P auf dem Wafer 4 in die Y-Richtung um Δ Y pro Durchfahrvorgang bewegt wird, ist die Gesamtmenge an Implantation 4 in die an den Punkt P geleitet wird und die durch den Schlitz 324a der Maske 324 hindurchtritt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
  • φp = (H&sub0; /Δ Y) φmon ..... (2),
  • In der obigen Gleichung wird angenommen, daß sich die Form des Ionenstrahls 2 nicht ändert, während der Punkt P unter dem Schlitz 324a vorbeigeführt wird.
  • Das in der Gleichung (1) erhaltene φmon ist der Mittelwert von S&sub0; (Somit gibt es eine Verteilung hellerer und dunklerer Bereiche in S&sub0; ) Der Punkt P wird jedoch in der Y-Richtung bewegt und dadurch durch alle dunklen und dünnen Abschnitte hindurchgeführt.
  • Solange somit die Form des Ionenstrahls 2 sich nicht ändert, kann die Implantationsmenge aus der Gleichung (2) erhalten werden.
  • (3) Wenn die Implantationsmenge an einem beliebigen Punkt P auf dem Wafer 4 auf φp eingestellt wird, ist es im Gegensatz ausreichend, die Bewegung des Wafers 4 in der Y-Richtung so zu steuern, daß die folgende Gleichung (3) erfüllt wird, die durch Umformung der Gleichung (2) erhalten wird.
  • Δ Y = (H&sub0; φmon / φp ..... (3)
  • wobei Δ Y die Bewegungsstrecke des Wafers 4 in der Y- Richtung pro Durchfahrvorgang ist.
  • (4) Der Wafer 4 wird in der Y-Richtung mechanisch bewegt (gerastert). Es wird angenommen, daß der maximale Wert (mechanischer Grenzwert) der Bewegungsgeschwindigkeit dabei VYmax ist.
  • Wenn die Bewegungsstrecke in der Y-Richtung und die maximale Abrasterungsfrequenz jeweils LY und FY sind, wird die folgende Gleichung erfüllt.
  • VYmax = 2 LY FY ..... (4)
  • Zusätzlich ist die momentane Geschwindigkeit VY in der Y-Richtung durch die Gleichung (3) gegeben.
  • VY = Δ Y FX = (H&sub0; φmon / φp) FX ..... (5),
  • wobei FX die Durchfahrfrequenz des Ionenstrahls 2 in der X-Richtung ist.
  • Aus der Bedingung für die maximale Geschwindigkeit sollten die folgenden Gleichungen erfüllt sein.
  • VY ≤ VYmax .......... (6)
  • wobei VYmax der maximale Wert der Abrasterungsgeschwindigkeit des Wafers 4 in der Y-Richtung ist.
  • Unter Annahme der Bedingung VY = VYmax in der Gleichung (6) wird angenommen, daß die Implantationsmenge, die an einen beliebigen Punkt P auf dem Wafer 4 abgeben wird, φpmin ist (wenn die Abrasterungsgeschwindigkeit maximal ist, wird die an den Punkt P auf dem Wafer 4 abgegebene Implantationsmenge minimal).
  • Aus der Gleichung (5) ist φpmin gegeben und wie folgt ausgedrückt.
  • φpmin = H&sub0; φmon FX / VYmax ..... (7)
  • φpmin ist der minimale Wert der Implantationsmenge, unter dem Ionen in einem Einweg-Abrasterungsvorgang implantiert werden können. Mit anderen Worten, mit diesem Strahlstrom müssen Ionen, die den minimalen Wert überschreiten, pro Einweg-Abrasterungsvorgang implantiert werden. (Natürlich können durch Verringern des Strahlstroms Ionen, die weniger als den minimalen Wert aufweisen, implantiert werden.)
  • (5) Wenn der Wert der Implantationsmenge in die gesamte Oberfläche des Wafers 4 auf φ&sub0; eingestellt wird, wird die Anzahl der Abrasterungsvorgänge aus der folgenden Gleichung erhalten, da Ionen, die über φpmin hinausgehen, pro Einweg-Abrasterungsvorgang implantiert werden können (die Implantationsmenge ist umgekehrt proportional zu der Abrasterungsgeschwindigkeit).
  • nscan = [φ&sub0; / (2 φpmin)] ..... (8)
  • (Der Faktor 2 wird dazu verwendet, um die Zahl von Abrasterungsvorgängen beim Hin- und Herlauf zu erhalten, da φpmin einem Einweg-Abrasterungsvorgang entspricht.)
  • Das Symbol [ ] steht für die Gauss'-Notation, die eine ganze Zahl darstellt, die einen bestimmten Wert nicht überschreitet.
  • (6) Um die Gesamtimplantationsmenge φ&sub0; durch Ausführen der Anzahl von Abrasterungsvorgängen (nscan) gemäß Gleichung (8) zu erhalten, wird die Implantationsmenge pro Einweg-Abrasterungsvorgang durch die folgende Gleichung bestimmt.
  • φp0 = φ&sub0; / (2 nscan) ..... (9)
  • (7) Um das aus der Gleichung (9) erhaltene φp0 zu vereinfachen, wird durch Bezug auf die Gleichung (1) φp0 durch den Parameter qp0 wie folgt ausgedrückt.
  • φp0 = c qp0 / (e S&sub0;) ..... (10),
  • wobei qp0 die Implantationsmenge pro Einweg- Abrasterungsvorgang ist, die in der gleichen Einheit wie qmon (in der Einheit von Q-Pulsen) ausgedrückt ist.
  • Wenn die Bewegungsstrecke des Wafers 4 in der Y- Richtung pro Durchfahrvorgang zur Implantation von Ionen unter Verwendung von φp0 ausgedrückt wird, wird die folgende Gleichung erhalten.
  • Δ Y = H&sub0; φmon / φp0 = H&sub0; qmon / qp0 ........ (11)
  • (8) Nun wird der m-te Durchlaufvorgang des Ionenstrahls 2 betrachtet.
  • Wenn die in den Faraday-Becher 326 abgegebene elektrische Ladungsmenge in diesem Durchfahrvorgang gin in der Zähleinheit ist, ist die Länge Δ Ym, um die der Wafer 4 in der Y-Richtung während des nächsten Durchfahrvorgangs bewegt wird, durch die folgende Gleichung gegeben.
  • Δ Ym = H&sub0; qm / qp0 ........ (12)
  • Somit wird Yin, das die Position (in der Y-Richtung) des Ionenstrahls 2 auf dem Wafer 4 bei Vollendung des m-ten Durchfahrvorgangs ist (nämlich die Länge von der Bezugsposition ( = die Position, wenn der erste Durchfahrvorgang ausgeführt wird)} durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
  • Die Gleichung (14) bedeutet, daß die Gesamtmenge von bis zum m-ten Durchfahrvorgang abgegeber Ladung Qm ist.
  • Unter Verwendung von Qm, kann Ym wie folgt ausgedrückt werden.
  • Ym = (H&sub0; / qp0) Qm ....... (15)
  • (9) Da der Wafer 4 auffestgelegte Weise lediglich durch den Arm 136 auf einem Kreis bewegt wird (jedoch die Stellung des Wafers 4 nicht verändert wird), kann bezug nehmend auf die Fig. 11 die folgende Beziehung zwischen dem Winkel des Arms 136 und der Position des Wafers 4 in der Y-Richtung erhalten werden.
  • Ym = Larm sin (θn) + Larm sin (θ&sub0;) ...... (16),
  • wobei
  • θn :ein Winkel des Arms 136 von dem horizontalen Niveau,
  • θ&sub0; : ein Winkel des Arms 136 von der Anfangsposition bis zu dem horizontalen Niveau und
  • Larm : die Länge zwischen dem Mittelpunkt 136 der Schwenkdrehung des Arms 136 und dem Punkt 136b ist, der dem Mittelpunkt des Wafers 4 entspricht.
  • Wenn ein Pulsmotor oder ein Servomotor für den Motor 132, der den Arm 136 antreibt, verwendet wird, wird der Arm 136 schrittweise angetrieben, und nimmt nicht beliebige Positionen an. In diesem Fall ist unter der Annahme, daß die minimale Sektorbreite des Armantriebswinkels Δ θ ist, die Winkelposition des Arms 136 mit der ganzen Zahl (n) wie folgt ausgedrückt.
  • θo = n&sub0; Δ θ ........ (17)
  • θn = n Δ θ ......... (18)
  • Aus den Gleichungen (15) und (16) kann in diesem Fall die folgende Gleichung erfüllt werden.
  • Wenn der m-te Durchlaufvorgang vollendet ist, sollte mit anderen Worten die Position n des Arms 136 wie folgt ausgedrückt sein.
  • (10) Wenn beide Seiten der Gleichung (20) durch Larm Δ θ dividiert werden und die zwischen beiden Seiten erhaltene Differenz durch G (n, Qm) ausgedrückt ist, wird die folgende Gleichung erfüllt.
  • wobei H&sub0; / (qp0 Larm Δ θ) konstant ist. Wenn somit die folgende Gleichung gegeben ist,
  • K = H&sub0; / (qp0 Larm Δ θ) .......... (22),
  • wird die folgende Gleichung erhalten.
  • Die Gleichung (23) stellt dar, daß die Differenz zwischen beiden Seiten der Gleichung (20) durch G (n, Qm) ausgedrückt ist. Somit sollte zur Erfüllung der Gleichung (20) die Differenz G (n, Qm) 0 sein.
  • Da n und Qm tatsächlich ganzzahlige Werte sind, kann jedoch nicht immer G (n, Qm) auf 0 gesetzt werden. Somit ist es das Ziel der Steuerung, G (n, Qm) so nahe wie möglich an 0 anzunähern.
  • (11) Wenn n und Qm verändert werden, wird G (n, Qm) wie folgt ausgedrückt.
  • (12) In einem besonderen Zustand (nachdem der m-te Durchfahrvorgang vollendet und der Abrasterungsvorgang in der Y-Richtung ebenfalls vollendet ist) wird angenommen, daß die folgende Gleichung erfüllt ist.
  • G (n, Qm) = Gn, m ............... (26)
  • Da in diesem Fall der tatsächliche Zustand betrachtet wird, sind n und Qm ganze Zahlen und im allgemeinen greift die folgende Bedingung.
  • Gn, m ≠ 0 .................. (27)
  • (13) Wenn der m+1-te Durchfahrvorgang ausgeführt und die elektrische Ladung qm+1 erhalten ist, ist die folgende Gleichung erfüllt
  • Qm+1 = Qm + qm+1 ................ (28)
  • Bezug nehmend auf die Gleichung (24) kann nun G wie folgt umgeformt werden.
  • Gn, m+1 * = Gn, m - K qm+1 (29)
  • (wobei der hochgestellte * darstellt, daß Gn, m+1 kein letzter Wert ist; insbesondere ist der Wert nicht Gn, m+1, der in Gleichung (26) ausgedrückt ist.)
  • Gn, m+1 * weicht beträchtlich von 0 ab.
  • Da Gn, m = 0 ist (mit &delta; > Gn, m > 0; &delta; < {sin ((n + 1) &Delta; &theta;) - sin (n &Delta; &theta;)} / &Delta; &theta;), wird annähernd das folgende Ergebnis erhalten.
  • Gn, m+1 * = - K qm+1 < 0.
  • (14) Der Vorgang des Addierens von (sin ((n + 1) &Delta; &theta;) - sin (n &Delta; &theta;)} / &Delta; &theta;, der in der Gleichung (25) ausgedrückt ist, zu Gn, m+1 * und das Annähern von Gn+k, m+1 * an 0, (fahre mit dem Schritt des Bewegens bei n (= Armwinkel) fort, bis der Wert mehr als 0 wird), wird ausgeführt.
  • (15) Namentlich werden die folgenden Schritte in Abfolge ausgeführt.
  • [Drehe den Arm 136 zu einem Schritt.]
  • Gn+2, m+1 *
  • [Drehe den Arm 136 zu einem Schritt.]
  • (16) Wenn Gn+k, m+1 * mehr als 0 wird, ist der benötigte Schrittwinkelantriebsvorgang des Arms 136 beendet. Nun ist die folgende Gleichung erfüllt.
  • G (n + k, Qm+1) = Gn+k, m+1 = Gn+k, m+1 * ............... (33)
  • Die Gleichung (33) stellt den Anfangswert des neuen G- Werts dar.
  • Gn+k, m+a wird als neues Gn, m angesehen und die Schritte aus dem Schritt (13) werden ausgeführt.
  • (17) Wenn der m+1-te Durchfahrvorgang vollendet ist und der benötigte Schrittwinkel (k-ter Schritt) des Arms 136 vollendet ist, sollte aus den Gleichungen (30), (31), (32) und (33) die folgende Gleichung erfüllt sein.
  • Gn+k, m+1 = Gn, m+1 * + {sin ((n + k) &Delta; &theta;) - sin (n &Delta; &theta;)} / &Delta; &theta; &ge; 0 ............. (34)
  • Da Gn, m+1, n und &Delta; &theta; bekannte Werte sind (somit ist sin (n &Delta; &theta;) bekannt), sollte in der obigen Gleichung der Wert k die folgende Gleichung erfüllen.
  • sin ((n + k) &Delta; &theta;)
  • &ge; sin (n &Delta; &theta;) - Gn, m+1 * &Delta; &theta; ..... (35)
  • Wenn L R ein rechter Winkel ist, soll in der obigen Gleichung die folgende Gleichung erfüllt sein:
  • - L R &le; (n + k) &Delta; &theta; = &theta; &le; L R ....... (36)
  • Somit gilt
  • Somit kann der Wert k wie folgt ausgedrückt werden.
  • Aus der Gleichung (37) kann der Wert k erhalten werden. In der obigen Gleichung sollte jedoch die folgende Gleichung erfüllt sein.
  • Gn, m+1 * = Gn, m - K qm+1 .......... (39)
  • Wie oben beschrieben wurde, kann die Steuerung gemäß der Gleichung (a) digital ausgeführt werden.
  • Wie oben gemäß dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren beschrieben wurde, werden in dem Ionenimplantationsgerät eines Hybridabrasterungssystemtyps, bei dem ein Ionenstrahl elektrisch zur Abrasterung verfahren und ein Wafer mechanisch zur Abrasterung in der Richtung senkrecht zu der Abrasterungsrichtung des Ionenstrahls durch Verwendung eines Schwenkarms bewegt wird, Ionen gleichmäßig in die gesamte
  • Oberfläche des Wafers implantiert, ohne von Veränderungen des Strahlstroms des Ionenstrahls beeinflußt zu werden.
  • Da weiter erfindungsgemäß ein herkömmliches teures dynamisches Dichtsystem nicht verwendet wird, ist es nicht notwendig, eine Hochleistungsvakuumpumpe zu verwenden, und somit kann diese Art von Gerät wirtschaftlich aufgebaut werden.
  • Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Beschreibung für einen sogenannten Parallelstrahl durchgeführt wurde, bei dem ein Ionenstrahl in der X-Richtung zur Abrasterung ausgelenkt wird und in einer parallelen Anordnung vorgesehen ist, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Das heißt, daß es möglich ist, ein Ionenimplantationsgerät zu bauen, bei dem der Ionenstrahl einfach in der X-Richtung zur Abrasterung ausgelenkt wird und ein Arm mit einem Halter schwenkend gedreht wird, so daß ein Wafer mechanisch in der Y-Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung, in der der Ionenstrahl zur Abrasterung ausgelenkt wird, zur Abrasterung bewegt wird.
  • Obwohl zudem in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Beschreibung für ein Ionenimplantationsgerät eines Zweiträgersystems durchgeführt wurde, bei dem zwei Halterantriebseinheiten verwendet werden, kann die vorliegende Erfindung auf ein Ionentransplantationsgerät angewendet werden, bei dem nur eine Halterantriebseinheit verwendet wird.

Claims (9)

  1. Ein Ionenimplantationsgerät mit:
    einer Implantationskammer (6), in die ein Ionenstrahl (2) eintritt, wobei der Ionenstrahl in einer X-Richtung abtastend ausgelenkt wird;
    einem Halter (8) zum Halten eines Wafers (4) in der Implantationskammer (6); und
    einer Halterantriebseinheit (120) zum mechanischen Bewegen des Halters (8) in einer Y-Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung in der Implantationskammer (6);
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Halterantriebseinheit (120) ein Lager (122) mit einer Vakuumdichtfunktion, das an einem Seitenwandabschnitt der Implantationskammer angeordnet ist; eine Welle (124), die durch das Lager (122) in der X-Richtung hindurchgeführt ist; einen ersten umkehrbar drehbaren Direktantriebsmotor (126), dessen Ausgangswelle (127) mit einem Endabschnitt der Welle (124) außerhalb der Implantationskammer (6) in Verbindung steht; einen zweiten umkehrbar drehbaren Direktantriebsmotor (132), der mit einem Endabschnitt der Welle (124) im Inneren der Implantationskammer (6) in Verbindung steht, wobei eine Ausgangswelle (133) des zweiten Direktantriebsmotors (132) nahezu senkrecht zu der Welle (124) ist; einen Arm (136), der nahezu senkrecht mit der Ausgangswelle (133) des zweiten Direktantriebsmotors (132) in Verbindung steht; und einen dritten umkehrbar drehbaren Direktantriebsmotor (138) umfaßt, der mit dem Arm (136) derart in Verbindung steht, daß seine Ausgangswelle (129) nahezu senkrecht zu dem Arm (136) ist; und wobei der Halter nahezu senkrecht mit der Ausgangswelle (139) des dritten Direktantriebsmotors (138) in Verbindung steht, wobei die Halterantriebseinheit in der Lage ist, schwenkend den Halter zu drehen, so daß der Wafer mechanisch in der Y- Richtung abrasternd verschoben wird.
  2. 2. Ein Ionenimplantationsgerät mit:
    einer Implantationskammer (6) , in die ein Ionenstrahl (2) eintritt, wobei der Ionenstrahl in einer X-Richtung abtastend ausgelenkt wird;
    einem Halter (8) zum Halten eines Wafers (4) in der Implantationskammer (6); und
    einer Halterantriebseinheit (10) zum mechanischen Bewegen des Halters (8) in einer Y-Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung in der Implantationskammer (6);
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Halterantriebseinheit (10) einen drehbaren hohlen Halterungsschaft (14), der durch ein Vakuumdichtlager in die Implantationskammer (6) durchgeführt ist; einen hohlen Armschaft (40), der drehbar in der Implantationskammer (6) durch den Halterungsschaft (14) derart gehaltert ist, daß der Armschaft (40) nahezu parallel zu der Bewegungsrichtung des Ionenstrahls angeordnet ist und daß dessen eines Ende sich in den hohlen Halterungsschaft (14) erstreckt; eine erste Antriebsvorrichtung (24,32), mit der der Armschaft (40) sowohl in Vorwärts- als auch Rückwärtsrichtung drehbar antreibbar ist; einen Zwischenschaft (42), der drehbar durch den Armschaft (40) hindurchgeführt ist und sich in den hohlen Halterungsschaft (14) erstreckt, wobei der Zwischenschaft (42) nicht der Drehung des Armschafts (40) folgt; eine zweite Antriebsvorrichtung (22,34), mit der der Zwischenschaft (42) drehbar antreibbar ist; einen Arm (46), der nahezu senkrecht mit dem Armschaft (40) in Verbindung steht; einen Halterschaft (54), der gelenkig an einem Endabschnitt des Arms (46) derart gehaltert ist, daß der Halterschaft nahezu parallel zu der Bewegungsrichtung des Ionenstrahls angeordnet ist, wobei der Halter (8) nahezu senkrecht mit einem Endabschnitt des Halterschafts (54) in Verbindung steht; und eine Verbindungsvorrichtung (50) umfaßt zum Verbinden des Halterschafts (54) und des Zwischenschafts (42) unter einem gegebenen Drehverhältnis, wobei die Halterantriebseinheit in der Lage ist, den Halter derart schwenkend zu drehen, daß der Wafer mechanisch in der Y- Richtung rasternd verschoben wird.
  3. 3. Ein Ionenimplantationsgerät nach Anspruch 1, wobei der Ionenstrahl durch nur ein elektrisches Abrasterungssystem abtastend ausgelenkt wird.
  4. 4. Ein Ionenimplantationsgerät nach Anspruch 1, das weiter einen zweiten Halter (8) umfaßt zum Halten eines zweiten Wafers (4) und eine zweite Halterantriebseinheit (120) in der Implantationskammer (6), wobei die zwei Halter (8) und die zwei Halterantriebseinheiten (120) zueinander äquivalent sind, so daß, während Ionen in einen der Wafer implantiert werden, der andere Wafer aus dem Halter herausgenommen wird oder an diesem angebracht wird.
  5. 5. Ein Ionenimplantationsgerät nach Anspruch 1, wobei der Ionenstrahl durch ein Magnetfeld in parallele Anordnung gebracht wird.
  6. 6. Ein Ionenimplantationsgerät nach Anspruch 1, wobei der Ionenstrahl durch ein elektrisches Feld in parallele Anordnung gebracht wird.
  7. 7. Ein Ionenimplantationsgerät nach Anspruch 1, das weiter eine Vorrichtung zum Antreiben des Halters unter einer vorbestimmten Implantationswinkellage umfaßt.
  8. 8. Ein Ionenimplantationsgerät nach Anspruch 1, das weiter eine Vorrichtung zum Drehen des Halters schrittweise um einen vorbestimmten Winkel in bezug auf den Ionenstrahl umfaßt.
  9. 9. Ein Verfahren zum Steuern eines Ionenimplantationsgeräts, gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, mit den folgenden Schritten:
    elektrisches rasterndes Auslenken eines Ionenstrahls in einer X-Richtung;
    schwenkendes Drehen eines Arms; und
    mechanisches abrasterndes Verschieben eines Wafers, der an einem Ende des Arms gehalten ist, in einem Bestrahlungsgebiet des Ionenstrahls in einer Y- Richtung im wesentlichen senkrecht zu der X- Richtung, wobei der Wafer in einer bestimmten Stellung gehalten wird,
    Steuern einer Winkelgeschwindigkeit &omega; derart, daß die folgende Gleichung im wesentlichen erfüllt wird:
    &omega; = {&alpha; / (Larm cos )} I
    wobei
    I : ein Strahlstrom des Ionenstrahls,
    Larm : eine Länge zwischen einem Mittelpunkt der Schwenkdrehung des Arms und einem Mittelpunkt des Wafers,
    &theta; : ein Winkel des Arms bei Schwenkdrehung von der X-Richtung,
    &omega; : eine Winkelgeschwindigkeit des Arms bei der Schwenkdrehung, und
    &alpha; : eine Proportionalitätskonstante ist.
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Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5160846A (en) * 1990-10-03 1992-11-03 Eaton Corporation Method and apparatus for reducing tilt angle variations in an ion implanter
US5154730A (en) * 1991-05-17 1992-10-13 Materials Research Corporation Semiconductor wafer processing module having an inclined rotating wafer handling turret and a method of using the module
US5229615A (en) * 1992-03-05 1993-07-20 Eaton Corporation End station for a parallel beam ion implanter
US5406088A (en) * 1993-12-22 1995-04-11 Eaton Corporation Scan and tilt apparatus for an ion implanter
US5793050A (en) * 1996-02-16 1998-08-11 Eaton Corporation Ion implantation system for implanting workpieces
US5759273A (en) * 1996-07-16 1998-06-02 Micron Technology, Inc. Cross-section sample staining tool
JP3077605B2 (ja) 1996-10-18 2000-08-14 日新電機株式会社 ホルダ駆動装置
JPH10134761A (ja) * 1996-10-30 1998-05-22 Ebara Corp イオン注入装置及びイオン注入方法
US5907158A (en) * 1997-05-14 1999-05-25 Ebara Corporation Broad range ion implanter
US5898179A (en) * 1997-09-10 1999-04-27 Orion Equipment, Inc. Method and apparatus for controlling a workpiece in a vacuum chamber
US6271529B1 (en) 1997-12-01 2001-08-07 Ebara Corporation Ion implantation with charge neutralization
US6313469B1 (en) 1998-03-13 2001-11-06 Ebara Corporation Substrate handling apparatus and ion implantation apparatus
JP3064269B2 (ja) * 1998-10-30 2000-07-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド イオン注入装置及びイオン注入方法
US6323496B1 (en) * 1999-04-19 2001-11-27 Applied Materials, Inc. Apparatus for reducing distortion in fluid bearing surfaces
US6274875B1 (en) 1999-04-19 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Fluid bearing vacuum seal assembly
US6268609B1 (en) 1999-04-19 2001-07-31 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for reducing heating of a workpiece in ion implantation
US6207959B1 (en) 1999-04-19 2001-03-27 Applied Materials, Inc. Ion implanter
US6350991B1 (en) * 1999-04-19 2002-02-26 Applied Materials, Inc. Ion implanter with vacuum piston counterbalance
GB2349269A (en) * 1999-04-19 2000-10-25 Applied Materials Inc Ion implanter
US6271530B1 (en) 1999-04-19 2001-08-07 Applied Materials, Inc. Apparatus for reducing distortion in fluid bearing surfaces
US6423976B1 (en) 1999-05-28 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Ion implanter and a method of implanting ions
KR100298587B1 (ko) * 1999-11-22 2001-11-05 윤종용 이온 주입 장치
JP3341749B2 (ja) * 1999-12-28 2002-11-05 日新電機株式会社 イオン注入方法およびイオン注入装置
US6320334B1 (en) 2000-03-27 2001-11-20 Applied Materials, Inc. Controller for a linear accelerator
US20020125446A1 (en) * 2001-02-20 2002-09-12 Vanderpot John W. Substrate positioning system
US20020175297A1 (en) * 2001-05-25 2002-11-28 Scheuer Jay T. Methods and apparatus for ion implantation with variable spatial frequency scan lines
JP4061044B2 (ja) * 2001-10-05 2008-03-12 住友重機械工業株式会社 基板移動装置
US20030122088A1 (en) * 2001-11-14 2003-07-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Scan methods and apparatus for ion implantation
GB2389958B (en) * 2002-06-21 2005-09-07 Applied Materials Inc Multi directional mechanical scanning in an ion implanter
GB2395354B (en) * 2002-11-11 2005-09-28 Applied Materials Inc Ion implanter and a method of implanting ions
US7010388B2 (en) * 2003-05-22 2006-03-07 Axcelis Technologies, Inc. Work-piece treatment system having load lock and buffer
US6794664B1 (en) 2003-12-04 2004-09-21 Axcelis Technologies, Inc. Umbilical cord facilities connection for an ion beam implanter
US7057192B2 (en) * 2004-02-06 2006-06-06 Kaim Robert E Radial scan arm and collimator for serial processing of semiconductor wafers with ribbon beams
US6987272B2 (en) * 2004-03-05 2006-01-17 Axcelis Technologies, Inc. Work piece transfer system for an ion beam implanter
US7246985B2 (en) * 2004-04-16 2007-07-24 Axcelis Technologies, Inc. Work-piece processing system
US7030395B2 (en) * 2004-08-06 2006-04-18 Axcelis Technologies, Inc. Workpiece support structure for an ion beam implanter featuring spherical sliding seal vacuum feedthrough
US7982195B2 (en) * 2004-09-14 2011-07-19 Axcelis Technologies, Inc. Controlled dose ion implantation
WO2006069361A2 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 Intelligent Hospital Systems Ltd. Automated pharmacy admixture system (apas)
WO2006121431A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-16 Axcelis Technologies, Inc. Mechanical oscillator for wafer scan with spot beam
US7608843B2 (en) * 2005-12-01 2009-10-27 Tel Epion Inc. Method and apparatus for scanning a workpiece through an ion beam
US7391038B2 (en) * 2006-03-21 2008-06-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for isocentric ion beam scanning
US7785060B2 (en) * 2006-10-27 2010-08-31 Applied Materials, Inc. Multi-directional mechanical scanning in an ion implanter
US20080142728A1 (en) * 2006-10-30 2008-06-19 Applied Materials, Inc. Mechanical scanner
US8241924B2 (en) * 2009-02-27 2012-08-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and system for controlling an implantation process
US8987691B2 (en) 2009-09-03 2015-03-24 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Ion implanter and ion implant method thereof
US20110049383A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-03 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Ion implanter and ion implant method thereof
JP5477133B2 (ja) 2010-04-09 2014-04-23 日新イオン機器株式会社 ウェーハハンドリング方法およびイオン注入装置
KR101915753B1 (ko) * 2010-10-21 2018-11-07 삼성디스플레이 주식회사 이온 주입 시스템 및 이를 이용한 이온 주입 방법
US8791430B2 (en) 2011-03-04 2014-07-29 Tel Epion Inc. Scanner for GCIB system
US9029808B2 (en) 2011-03-04 2015-05-12 Tel Epion Inc. Low contamination scanner for GCIB system
JP5665679B2 (ja) * 2011-07-14 2015-02-04 住友重機械工業株式会社 不純物導入層形成装置及び静電チャック保護方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4733091A (en) * 1984-09-19 1988-03-22 Applied Materials, Inc. Systems and methods for ion implantation of semiconductor wafers
JP2507302B2 (ja) * 1984-09-19 1996-06-12 アプライド マテリアルズ インコーポレーテッド 半導体ウエハをイオンインプランテ−シヨンする装置及び方法
JP2582552B2 (ja) * 1986-05-29 1997-02-19 三菱電機株式会社 イオン注入装置
US4899059A (en) * 1988-05-18 1990-02-06 Varian Associates, Inc. Disk scanning apparatus for batch ion implanters

Also Published As

Publication number Publication date
EP0398190B1 (de) 1995-03-01
US5003183A (en) 1991-03-26
EP0398190A3 (de) 1991-04-10
KR900019125A (ko) 1990-12-24
DE69017259D1 (de) 1995-04-06
KR0129669B1 (ko) 1998-04-06
EP0398190A2 (de) 1990-11-22

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