JP2000204470A - イオン注入装置、イオンビ―ム径路形成装置、及び加工物のイオンビ―ム処理方法。 - Google Patents
イオン注入装置、イオンビ―ム径路形成装置、及び加工物のイオンビ―ム処理方法。Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
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- H01J37/1475—Scanning means magnetic
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- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】イオン注入装置、イオンビーム径路形成装置、
及び加工物のイオンビーム処理方法を提供すること。 【解決手段】イオンを加工物の注入表面に衝突させるこ
とにより、注入表面を処理するための方法及び装置を構
成する。イオン源12によって放出されたイオンが、イオ
ンビーム14を形成するためにイオン源から出て加速され
る。イオンビーム内のイオンを捕捉するために磁界が作
り出され、初期軌道から離れるイオンをほぼ弓状の走査
径路内で選択的に偏向する。磁界は、強磁性体の支持体
の内面に沿って配置された第１，第２コイルの同期した
励磁により作り出される。イオンビーム14は、弓状径路
を通ってイオンビームが掃引されるように、時間的に変
化する制御された偏向量で初期軌道から離れて偏向さ
れ、そして加工物13に衝突する。
及び加工物のイオンビーム処理方法を提供すること。 【解決手段】イオンを加工物の注入表面に衝突させるこ
とにより、注入表面を処理するための方法及び装置を構
成する。イオン源12によって放出されたイオンが、イオ
ンビーム14を形成するためにイオン源から出て加速され
る。イオンビーム内のイオンを捕捉するために磁界が作
り出され、初期軌道から離れるイオンをほぼ弓状の走査
径路内で選択的に偏向する。磁界は、強磁性体の支持体
の内面に沿って配置された第１，第２コイルの同期した
励磁により作り出される。イオンビーム14は、弓状径路
を通ってイオンビームが掃引されるように、時間的に変
化する制御された偏向量で初期軌道から離れて偏向さ
れ、そして加工物13に衝突する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工物を処理する
ために正電荷のイオンを用いる加工物処理装置に関す
る。このような装置は、イオン源と、イオンビーム処理
のためにターゲット加工物が配置されている注入ステー
ションにイオン源からのイオンを移動するための構造体
を含んでいる。
ために正電荷のイオンを用いる加工物処理装置に関す
る。このような装置は、イオン源と、イオンビーム処理
のためにターゲット加工物が配置されている注入ステー
ションにイオン源からのイオンを移動するための構造体
を含んでいる。
【０００２】
【従来の技術】商業的に利用できるイオン注入装置は、
注入室から離れたイオン源を用い、この注入室で、１つ
またはそれ以上の加工物をイオン源からのイオンによっ
て処理する。イオン発生室の出口開口によりイオン源か
らイオンが引き出されて、イオンを整形し、分析し、さ
らに加速してイオンビームを形成する。イオンビーム
は、真空ビーム径路に沿ってイオン注入室に向けられ、
そこで、イオンビームが１つまたはそれ以上の加工物、
一般的に円形ウエハに衝突する。
注入室から離れたイオン源を用い、この注入室で、１つ
またはそれ以上の加工物をイオン源からのイオンによっ
て処理する。イオン発生室の出口開口によりイオン源か
らイオンが引き出されて、イオンを整形し、分析し、さ
らに加速してイオンビームを形成する。イオンビーム
は、真空ビーム径路に沿ってイオン注入室に向けられ、
そこで、イオンビームが１つまたはそれ以上の加工物、
一般的に円形ウエハに衝突する。
【０００３】イオンビームのエネルギーは、ウエハに当
たるイオンが注入室内でこれらのウエハを貫通させるの
に十分な強さである。このような装置の一般的な利用に
おいて、ウエハはシリコンウエハであり、イオンは、ウ
エハをドープするのに用いられて半導体材料を作り出
す。マスクと不動態化層(passivation layer) を使用す
る選択的な注入により、集積回路が製造される。
たるイオンが注入室内でこれらのウエハを貫通させるの
に十分な強さである。このような装置の一般的な利用に
おいて、ウエハはシリコンウエハであり、イオンは、ウ
エハをドープするのに用いられて半導体材料を作り出
す。マスクと不動態化層(passivation layer) を使用す
る選択的な注入により、集積回路が製造される。
【０００４】いわゆる中電流イオン注入機において、ウ
エハは、注入ステーションにいくつか配置されて一度に
１つづつ処理され、制御された径路に沿うウエハ表面を
横切ってイオンビームを走査させる。この走査は、静電
界を形成する走査電極によって加えられ、イオンビーム
内のイオンを制御された径路に沿って偏向させる。
エハは、注入ステーションにいくつか配置されて一度に
１つづつ処理され、制御された径路に沿うウエハ表面を
横切ってイオンビームを走査させる。この走査は、静電
界を形成する走査電極によって加えられ、イオンビーム
内のイオンを制御された径路に沿って偏向させる。
【０００５】１９９４年１２月１３日に米国特許庁によ
り発行されたベンベニステの米国特許第５，３７３，１
６４号は、このような中電流イオン注入機に関する。こ
の特許に開示されたイオン注入装置は、イオンビームが
通過するダイポール磁界を作り出す構造体を含んでい
る。このダイポール磁界の強さと方向は、加工物間、一
般的にシリコンウエハとイオンビームの間の衝突角度を
調整するように制御する。端から端までの走査の動き
は、シリコンウエハ全体を制御されたドーピングを与え
るのに用いられる。
り発行されたベンベニステの米国特許第５，３７３，１
６４号は、このような中電流イオン注入機に関する。こ
の特許に開示されたイオン注入装置は、イオンビームが
通過するダイポール磁界を作り出す構造体を含んでい
る。このダイポール磁界の強さと方向は、加工物間、一
般的にシリコンウエハとイオンビームの間の衝突角度を
調整するように制御する。端から端までの走査の動き
は、シリコンウエハ全体を制御されたドーピングを与え
るのに用いられる。
【０００６】上記特許に開示された技術は、高電流イオ
ン注入機を用いて、複数のウエハを処理するために使用
されるイオンビームの制御された偏向に対しては役立た
ない。このようなイオン注入機は、イートンコーポレー
ションに譲渡された米国特許第５，５５４，８５７号に
開示され、この内容は、ここに参考文献として包含され
る。米国特許第５，３７３，１６４号に開示された走査
方法等の電気走査は、電界が端から端まで走査を生じさ
せるのに用いられて高電流ビーム移送を可能する中和化
を不安定にする傾向があるので、適していない。
ン注入機を用いて、複数のウエハを処理するために使用
されるイオンビームの制御された偏向に対しては役立た
ない。このようなイオン注入機は、イートンコーポレー
ションに譲渡された米国特許第５，５５４，８５７号に
開示され、この内容は、ここに参考文献として包含され
る。米国特許第５，３７３，１６４号に開示された走査
方法等の電気走査は、電界が端から端まで走査を生じさ
せるのに用いられて高電流ビーム移送を可能する中和化
を不安定にする傾向があるので、適していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、イオン注入装置、イオンビーム径路形成
装置、及び加工物のイオンビーム処理方法を提供するこ
とを目的としている。
て、本発明は、イオン注入装置、イオンビーム径路形成
装置、及び加工物のイオンビーム処理方法を提供するこ
とを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明
に従うイオン注入装置は、このイオン源から離れて取付
けられる注入室へのイオンビーム径路を通過するイオン
を放出するイオン源を含む。磁石が、このイオン源と注
入室の間のイオンビーム径路に沿って配置され、イオン
ビームがこの磁石内に入るとき、イオンビームがたどる
入口軌道に対して制御された走査角度においてイオンを
偏向する。この偏向量は、ほぼ一定であり、偏向の方向
は、イオンビームが弓状の径路を通って走査されるよう
に制御される。この制御された走査は、例えば、注入室
内に支持された加工物の注入面全体にわたってイオンビ
ームを走査するように用いられる。
に、本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明
に従うイオン注入装置は、このイオン源から離れて取付
けられる注入室へのイオンビーム径路を通過するイオン
を放出するイオン源を含む。磁石が、このイオン源と注
入室の間のイオンビーム径路に沿って配置され、イオン
ビームがこの磁石内に入るとき、イオンビームがたどる
入口軌道に対して制御された走査角度においてイオンを
偏向する。この偏向量は、ほぼ一定であり、偏向の方向
は、イオンビームが弓状の径路を通って走査されるよう
に制御される。この制御された走査は、例えば、注入室
内に支持された加工物の注入面全体にわたってイオンビ
ームを走査するように用いられる。
【０００９】上記磁石は、強磁性体から作られ、イオン
ビーム径路の一部分に沿って伸びるコイル支持体を有す
る。この支持体に支持される、１つまたはそれ以上のコ
イルは、偏向磁界を作り出して、この磁界が支持体と隣
接する偏向領域内でイオンビームを捕捉する。イオンビ
ームの制御された偏向を達成するために、コントローラ
は、１つまたはそれ以上の前記コイルに電気接続され、
このコイルを制御可能に励磁して磁界を作り出し、この
磁界により、制御された走査角度に沿ってイオンビーム
を走査する。この制御された偏向の結果、イオンビーム
内のイオンは、ウエハ支持体上でその位置が時間的に変
化する加工物に衝突する。
ビーム径路の一部分に沿って伸びるコイル支持体を有す
る。この支持体に支持される、１つまたはそれ以上のコ
イルは、偏向磁界を作り出して、この磁界が支持体と隣
接する偏向領域内でイオンビームを捕捉する。イオンビ
ームの制御された偏向を達成するために、コントローラ
は、１つまたはそれ以上の前記コイルに電気接続され、
このコイルを制御可能に励磁して磁界を作り出し、この
磁界により、制御された走査角度に沿ってイオンビーム
を走査する。この制御された偏向の結果、イオンビーム
内のイオンは、ウエハ支持体上でその位置が時間的に変
化する加工物に衝突する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図１は、比較的低エネルギーで高電流のイ
オン注入装置１０を示しており、このイオン注入装置で
は、イオンがイオン源から引き出されワークステーショ
ンで加工物１３に衝突する。ビームラインアセンブリ
は、イオン源１２からのイオンビーム１４をビーム偏向
器またはロータ（イオンビーム走査構造体）１５を介し
てコリメータ(collimator)磁石（ビーム再偏向器）１６
を通過するように案内する。
て説明する。図１は、比較的低エネルギーで高電流のイ
オン注入装置１０を示しており、このイオン注入装置で
は、イオンがイオン源から引き出されワークステーショ
ンで加工物１３に衝突する。ビームラインアセンブリ
は、イオン源１２からのイオンビーム１４をビーム偏向
器またはロータ（イオンビーム走査構造体）１５を介し
てコリメータ(collimator)磁石（ビーム再偏向器）１６
を通過するように案内する。
【００１１】この磁石１６は、１８０°の偏向を介して
イオンビーム１４を曲げて、イオンビームが初期ビーム
の方向から分析スリット１７に向かい、さらに、イオン
注入室に入射する。イオン源１２とビーム偏向器１５
は、それぞれの電源を備えて、イオン注入機ハウジング
内に支持される。イオン注入装置１０は、低エネルギー
注入機であり、０．２〜９０ＫｅＶの範囲の注入用エネ
ルギーで動作し、約１０ミリアンペアのビーム電流を供
給する。
イオンビーム１４を曲げて、イオンビームが初期ビーム
の方向から分析スリット１７に向かい、さらに、イオン
注入室に入射する。イオン源１２とビーム偏向器１５
は、それぞれの電源を備えて、イオン注入機ハウジング
内に支持される。イオン注入装置１０は、低エネルギー
注入機であり、０．２〜９０ＫｅＶの範囲の注入用エネ
ルギーで動作し、約１０ミリアンペアのビーム電流を供
給する。
【００１２】イオン源１２から注入室１８への軌道径路
は、比較的短くなっており、これにより、低エネルギー
ビームがイオン源１２から注入室１８へのビームの伝搬
中に拡散（すなわちブローアップ）する傾向によって生
じるイオンビームの伝搬における問題を減少する。
は、比較的短くなっており、これにより、低エネルギー
ビームがイオン源１２から注入室１８へのビームの伝搬
中に拡散（すなわちブローアップ）する傾向によって生
じるイオンビームの伝搬における問題を減少する。
【００１３】イオン源１２は、イオンが作り出されるプ
ラズマ室を含んでいる。イオン化可能なドーパントガス
は、このプラズマ室内に放出される。一般的なイオン源
元素は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）の物
質である。プラズマ室内にイオンを発生するために、イ
オン化可能なドーパントガスにエネルギーが与えられ
る。一般的に、陽イオンが発生するが、本発明は、陰イ
オンがイオン源で発生する装置にも適用できる。陽イオ
ンは、複数の電極を有するイオン引出しアセンブリによ
ってプラズマ室の開口から引出される。電極は、負電位
に荷電され、プラズマ室のスリットからの距離が長くな
るにつれて、その大きさが増大する。これらの電極によ
って形成される電界は、イオンを引き出して、イオンビ
ームを形成する。電極は、また引き出されたイオンを磁
気偏向器１５内で加速する。
ラズマ室を含んでいる。イオン化可能なドーパントガス
は、このプラズマ室内に放出される。一般的なイオン源
元素は、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）の物
質である。プラズマ室内にイオンを発生するために、イ
オン化可能なドーパントガスにエネルギーが与えられ
る。一般的に、陽イオンが発生するが、本発明は、陰イ
オンがイオン源で発生する装置にも適用できる。陽イオ
ンは、複数の電極を有するイオン引出しアセンブリによ
ってプラズマ室の開口から引出される。電極は、負電位
に荷電され、プラズマ室のスリットからの距離が長くな
るにつれて、その大きさが増大する。これらの電極によ
って形成される電界は、イオンを引き出して、イオンビ
ームを形成する。電極は、また引き出されたイオンを磁
気偏向器１５内で加速する。
【００１４】制御装置（コントローラ）５０は、ユーザ
ーディスプレー、または操作盤５２上にイオン注入情報
を表す１つまたはそれ以上のプログラム可能なコントロ
ーラを有する。この制御装置５０は、イオン源の制御、
及びイオン注入室１８内の加工物の移動によって制御ビ
ームのドーズ量においても責任がある。ビーム操作は、
この制御装置が、磁気偏向器１５によって作り出される
磁界の強さを調整することにより実行される。
ーディスプレー、または操作盤５２上にイオン注入情報
を表す１つまたはそれ以上のプログラム可能なコントロ
ーラを有する。この制御装置５０は、イオン源の制御、
及びイオン注入室１８内の加工物の移動によって制御ビ
ームのドーズ量においても責任がある。ビーム操作は、
この制御装置が、磁気偏向器１５によって作り出される
磁界の強さを調整することにより実行される。
【００１５】好ましいビーム偏向器１５（図２参照）
は、ビームを偏向し、イオンビームの方位的走査を達成
する。この走査は、ベンベニステの米国特許第５，３７
３，１６４号における静電界の形成によって達成され
る。ビーム偏向器１５は、初期軌道から離れて所定の量
だけ偏向された方向にイオンビームを再偏向し、その方
向は、２つのコイル１１０，１１２を通過する励磁電流
に基づいて調整される。
は、ビームを偏向し、イオンビームの方位的走査を達成
する。この走査は、ベンベニステの米国特許第５，３７
３，１６４号における静電界の形成によって達成され
る。ビーム偏向器１５は、初期軌道から離れて所定の量
だけ偏向された方向にイオンビームを再偏向し、その方
向は、２つのコイル１１０，１１２を通過する励磁電流
に基づいて調整される。
【００１６】本発明の例示的な実施形態によれば、２つ
のコイル１１０，１１２は、スチール製ヨーク１２０に
よって支持される。コイル１１０，１１２はヨーク１２
０のほぼ平坦な面Ｓの内部に沿って縦長に巻き付けられ
ている。ヨーク１２０は、ビームラインに沿って距離Ｄ
（図１参照）だけ伸びており、多数のストランドからな
るコイル１１０の各ストランドは、例えば、ビーム径路
に沿ってこの距離Ｄだけ伸びていることになる。
のコイル１１０，１１２は、スチール製ヨーク１２０に
よって支持される。コイル１１０，１１２はヨーク１２
０のほぼ平坦な面Ｓの内部に沿って縦長に巻き付けられ
ている。ヨーク１２０は、ビームラインに沿って距離Ｄ
（図１参照）だけ伸びており、多数のストランドからな
るコイル１１０の各ストランドは、例えば、ビーム径路
に沿ってこの距離Ｄだけ伸びていることになる。
【００１７】コイル１１０，１１２は、コイルに導かれ
る電流が入口軌道にほぼ平行な方向に移動するように巻
かれ、イオンがイオン源１２から離れて偏向器１５に入
るように導く。コイルは、平坦なヨーク表面Ｓに沿って
前後方向に巻かれ、そのため、電流は、イオンビームの
両側で互いに対向する方向に流れる。図２に示すよう
に、コイル１１０の上方部分１１０ａは、図２の表面側
から貫通する方向に流れ、また、コイルの下方部分１１
０ｂは、図２の裏面側から貫通する方向に流れる。
る電流が入口軌道にほぼ平行な方向に移動するように巻
かれ、イオンがイオン源１２から離れて偏向器１５に入
るように導く。コイルは、平坦なヨーク表面Ｓに沿って
前後方向に巻かれ、そのため、電流は、イオンビームの
両側で互いに対向する方向に流れる。図２に示すよう
に、コイル１１０の上方部分１１０ａは、図２の表面側
から貫通する方向に流れ、また、コイルの下方部分１１
０ｂは、図２の裏面側から貫通する方向に流れる。
【００１８】コントローラ５０の一部を形成する電源に
よりコイルが励磁されると、２つのコイル１１０，１１
２に流れる電流は、イオンビームによって占有される領
域において、互いに直交する磁気双極子の磁界Ｂx ，Ｂ
ｙ（図２参照）を生じる。その結果、生じる合成磁界Ｂ
ｒは、２つの磁界Ｂx ，Ｂｙのベクトル和である。
よりコイルが励磁されると、２つのコイル１１０，１１
２に流れる電流は、イオンビームによって占有される領
域において、互いに直交する磁気双極子の磁界Ｂx ，Ｂ
ｙ（図２参照）を生じる。その結果、生じる合成磁界Ｂ
ｒは、２つの磁界Ｂx ，Ｂｙのベクトル和である。
【００１９】荷電粒子（磁界を通過するイオンビーム内
のイオンの１つ）は、磁界中を移動するとき、磁界に直
交する力を受ける。この力の強さは、磁界の強さに比例
する。図２におけるベクトルＶｄは、磁界Ｂｒを作り出
すコイルの励磁に基づいたビーム偏向の方向を示してい
る。
のイオンの１つ）は、磁界中を移動するとき、磁界に直
交する力を受ける。この力の強さは、磁界の強さに比例
する。図２におけるベクトルＶｄは、磁界Ｂｒを作り出
すコイルの励磁に基づいたビーム偏向の方向を示してい
る。
【００２０】コイルの励磁を調整することによって、コ
ントローラ５０の電圧源がビーム偏向の方向を調整す
る。合成磁界は、互いに直交する２つの磁気双極子によ
る磁界のベクトル和である。ほぼ直交する２つの磁気双
極子のベクトル和から生じる合成磁界Ｂｒのベクトルの
方向は、コイルの励磁の適切に調整されたコントローラ
によって連続的に変化するアークに沿って、前後方向に
走査するようにできている。この磁界ベクトルの走査
は、時間に関して偏向方向が変化するようになる。この
結果、イオンビーム１４の初期軌道に対して一定角度で
発散するイオンビームを放出する。磁界の方向を変える
制御されたコイルの励磁によって、イオンビームは、円
錐の切り口部分に一致する多数の異なる移動径路の１つ
に従うようになる。イオンは、円錐の頂点で偏向が始ま
り、そして、磁界に従って、コリメータ磁石に向けて移
動する。
ントローラ５０の電圧源がビーム偏向の方向を調整す
る。合成磁界は、互いに直交する２つの磁気双極子によ
る磁界のベクトル和である。ほぼ直交する２つの磁気双
極子のベクトル和から生じる合成磁界Ｂｒのベクトルの
方向は、コイルの励磁の適切に調整されたコントローラ
によって連続的に変化するアークに沿って、前後方向に
走査するようにできている。この磁界ベクトルの走査
は、時間に関して偏向方向が変化するようになる。この
結果、イオンビーム１４の初期軌道に対して一定角度で
発散するイオンビームを放出する。磁界の方向を変える
制御されたコイルの励磁によって、イオンビームは、円
錐の切り口部分に一致する多数の異なる移動径路の１つ
に従うようになる。イオンは、円錐の頂点で偏向が始ま
り、そして、磁界に従って、コリメータ磁石に向けて移
動する。
【００２１】図３において、ビーム偏向器１５の他の実
施形態が示されている。この実施形態では、ほぼ円筒形
状のスチール製ヨーク１５０が２つのコイル１６０，１
７０を支持している。コイル１６０，１７０は、ビーム
径路に沿って伸び、ヨーク１５０によって境界を定める
領域に磁気双極子の磁界を形成する。図２の実施形態の
場合のように、コイルは、ビーム径路に沿って伸び、図
３で示す平面に入る方向（コイル１６０ａ）と、図３の
平面から出る方向（コイル１６０ｂ）の両方に電流を流
す。
施形態が示されている。この実施形態では、ほぼ円筒形
状のスチール製ヨーク１５０が２つのコイル１６０，１
７０を支持している。コイル１６０，１７０は、ビーム
径路に沿って伸び、ヨーク１５０によって境界を定める
領域に磁気双極子の磁界を形成する。図２の実施形態の
場合のように、コイルは、ビーム径路に沿って伸び、図
３で示す平面に入る方向（コイル１６０ａ）と、図３の
平面から出る方向（コイル１６０ｂ）の両方に電流を流
す。
【００２２】図３に示すコイル形状は、コイル１６０，
１７０内の電流密度を与え、コイルはイオンビーム１４
が占有する中心領域において制御された磁界を生じる。
図３に示す面に入る方向に電流が流れるコイル１７０の
小さいセグメントを考えると、このセグメントは、コイ
ルの頂部、即ち、端部からは、ある角度φだけオフセッ
トされている。このセグメントを通過する電流は、磁界
成分として、 Ｂｘ＝（ｄｌ）ｓｉｎφ Ｂｙ＝（ｄｌ）ｃｏｎφ を生じる。ここで、ｄｌは、ｄφの領域におけるコイル
１７０の小さいセグメントを通過する増分電流である。
イオンビーム１４の領域におけるヨークの中心の磁界
は、２つのコイル１６０，１７０によって導かれる電流
の変化に基づいて調整することができる。
１７０内の電流密度を与え、コイルはイオンビーム１４
が占有する中心領域において制御された磁界を生じる。
図３に示す面に入る方向に電流が流れるコイル１７０の
小さいセグメントを考えると、このセグメントは、コイ
ルの頂部、即ち、端部からは、ある角度φだけオフセッ
トされている。このセグメントを通過する電流は、磁界
成分として、 Ｂｘ＝（ｄｌ）ｓｉｎφ Ｂｙ＝（ｄｌ）ｃｏｎφ を生じる。ここで、ｄｌは、ｄφの領域におけるコイル
１７０の小さいセグメントを通過する増分電流である。
イオンビーム１４の領域におけるヨークの中心の磁界
は、２つのコイル１６０，１７０によって導かれる電流
の変化に基づいて調整することができる。
【００２３】イオンビーム１４が磁気偏向器１５を離れ
るとき、イオンビームは、多くの発散ビーム径路の１つ
に従う。偏向器１５を離れた後に続くイオンビーム１４
の径路は、コントローラ５０によって指示され、かつイ
オンビームが偏向器１５を通過するときにコイルの励磁
によって形成される磁界に基づいている。イオンビーム
は、磁気偏向器を出るとき、一組の発散イオンビーム径
路に従うので、イオンビームがコリメータ磁石１６によ
って付加的な偏向なしで半導体ウエハに衝突できるよう
になっているならば、ビーム径路に置かれたウエハに多
くの異なる角度で衝突することになる（ウエハがほぼ平
坦な表面を有すると仮定して）。
るとき、イオンビームは、多くの発散ビーム径路の１つ
に従う。偏向器１５を離れた後に続くイオンビーム１４
の径路は、コントローラ５０によって指示され、かつイ
オンビームが偏向器１５を通過するときにコイルの励磁
によって形成される磁界に基づいている。イオンビーム
は、磁気偏向器を出るとき、一組の発散イオンビーム径
路に従うので、イオンビームがコリメータ磁石１６によ
って付加的な偏向なしで半導体ウエハに衝突できるよう
になっているならば、ビーム径路に置かれたウエハに多
くの異なる角度で衝突することになる（ウエハがほぼ平
坦な表面を有すると仮定して）。
【００２４】図５は、シリコンウエハ１３等の加工物と
所望の走査径路１８２を概略示し、イオンビーム１４
は、ウエハ１３の平坦面を横切る。ウエハ１３を矢印１
８３で示すように、上下方向に移動することにより、ウ
エハの異なる部分が走査径路１８２を通って移動し、ウ
エハの全表面がイオンビームに対面して処理される。以
下で論じるように、イオンビームとウエハとの間の衝突
角度は、磁石１６によって与えられるビームの再指向ま
たは合焦によって一定になる。コントローラ５０が１つ
の注入を完了すると、ロボットアーム（図示略）が処理
されたウエハを注入室から取り出し、ビーム処理のため
の次のウエハを挿入する。
所望の走査径路１８２を概略示し、イオンビーム１４
は、ウエハ１３の平坦面を横切る。ウエハ１３を矢印１
８３で示すように、上下方向に移動することにより、ウ
エハの異なる部分が走査径路１８２を通って移動し、ウ
エハの全表面がイオンビームに対面して処理される。以
下で論じるように、イオンビームとウエハとの間の衝突
角度は、磁石１６によって与えられるビームの再指向ま
たは合焦によって一定になる。コントローラ５０が１つ
の注入を完了すると、ロボットアーム（図示略）が処理
されたウエハを注入室から取り出し、ビーム処理のため
の次のウエハを挿入する。
【００２５】コリメータ磁石１６は、磁気偏向器１５と
注入室１８の間に配置され、偏向器１５によって偏向さ
れたイオンビームを初期引出し軌道から受け入れる。コ
リメータ磁石１６は、さらに、偏向の全体の角度が１８
０°、即ち、初期引出し軌道に平行になるまでイオンビ
ームを更に偏向する。こうして、イオンビームがターゲ
ット面に衝突する角度は、回転走査位置に関係なく一定
である。イオンビームが移送される有益な領域内で、コ
イル１８６，１８８及び磁石のヨーク構造体（図示略）
は、初期引出し軸線回りに対称である。初期引出し軸線
または対称軸線を含む平面に流れるコイル電流は、全て
の回転走査位置を通るビーム軌道の中央平面に直交する
磁界を生じさせる。各回転走査位置では、イオンビーム
は、異なる中央平面に沿って伝搬し、初期引出し軸線ま
たは対称軸線は、これら全ての平面に共通となってい
る。弓状のスリット１７が、コリメータ磁石とターゲッ
トの間に配置され、イオン源から引き出される不要なイ
オン種を捕捉する（磁界を通る軌道は、粒子モーメント
によって決まる）。
注入室１８の間に配置され、偏向器１５によって偏向さ
れたイオンビームを初期引出し軌道から受け入れる。コ
リメータ磁石１６は、さらに、偏向の全体の角度が１８
０°、即ち、初期引出し軌道に平行になるまでイオンビ
ームを更に偏向する。こうして、イオンビームがターゲ
ット面に衝突する角度は、回転走査位置に関係なく一定
である。イオンビームが移送される有益な領域内で、コ
イル１８６，１８８及び磁石のヨーク構造体（図示略）
は、初期引出し軸線回りに対称である。初期引出し軸線
または対称軸線を含む平面に流れるコイル電流は、全て
の回転走査位置を通るビーム軌道の中央平面に直交する
磁界を生じさせる。各回転走査位置では、イオンビーム
は、異なる中央平面に沿って伝搬し、初期引出し軸線ま
たは対称軸線は、これら全ての平面に共通となってい
る。弓状のスリット１７が、コリメータ磁石とターゲッ
トの間に配置され、イオン源から引き出される不要なイ
オン種を捕捉する（磁界を通る軌道は、粒子モーメント
によって決まる）。
【００２６】磁気偏向器１５と注入室１８の間に配置さ
れる磁石１６は、偏向されかつ発散するイオンビームを
受取り、このビームをさらに偏向して、平行径路を導く
磁気偏向器によって作り出された発散ビームを形成し、
その結果、イオンが、走査径路に沿って全ての位置で、
制御されかつ均一の角度でイオン注入室１８内のウエハ
１３に衝突する。磁石１６は、鋼製の、弓状に伸びた第
１，第２のヨークセグメント１８４ａ，１８４ｂを含ん
でいる。各セグメント１８４ａ，１８４ｂは、一対のコ
イル１８６，１８８を支持し、これらのコイルは、磁石
１６を通る軌道径路に沿って均一に走査したイオンビー
ムを再指向するために励磁される。そして、偏向器１５
によって発散径路を通って偏向されたイオンビームが磁
石１６を出て、ほぼ平行な径路に沿って移動するように
なる。イオンビーム内の再指向したイオンが、制御され
た角度で加工物に衝突するとき、この角度は、図５に示
したイオンビームアーク１８２の長さに渡って均一であ
る。
れる磁石１６は、偏向されかつ発散するイオンビームを
受取り、このビームをさらに偏向して、平行径路を導く
磁気偏向器によって作り出された発散ビームを形成し、
その結果、イオンが、走査径路に沿って全ての位置で、
制御されかつ均一の角度でイオン注入室１８内のウエハ
１３に衝突する。磁石１６は、鋼製の、弓状に伸びた第
１，第２のヨークセグメント１８４ａ，１８４ｂを含ん
でいる。各セグメント１８４ａ，１８４ｂは、一対のコ
イル１８６，１８８を支持し、これらのコイルは、磁石
１６を通る軌道径路に沿って均一に走査したイオンビー
ムを再指向するために励磁される。そして、偏向器１５
によって発散径路を通って偏向されたイオンビームが磁
石１６を出て、ほぼ平行な径路に沿って移動するように
なる。イオンビーム内の再指向したイオンが、制御され
た角度で加工物に衝突するとき、この角度は、図５に示
したイオンビームアーク１８２の長さに渡って均一であ
る。
【００２７】イオン源から注入ステーションまでのイオ
ンビームラインは、真空ポンプによって排気されてい
る。図面では示していなけれども、ビーム中和器を磁石
とウエハ１３の間に介在させることができ、ウエハが注
入室１８内でイオン注入されるとき、イオンビーム内に
電子を導いてウエハ上に電位的な損傷を与える電荷を作
り上げることを避ける。
ンビームラインは、真空ポンプによって排気されてい
る。図面では示していなけれども、ビーム中和器を磁石
とウエハ１３の間に介在させることができ、ウエハが注
入室１８内でイオン注入されるとき、イオンビーム内に
電子を導いてウエハ上に電位的な損傷を与える電荷を作
り上げることを避ける。
【００２８】変速機１９４を介してウエハ支持体１９０
と連結したモータ１９２により、上下方向の走査動作が
ウエハ支持体１９０に加えられる。端部ステーション１
６は、イオンビームの径路にほぼ直交する軸線に沿って
旋回可能であり、ウエハのターゲット面を調整すること
ができる。このように、イオン注入の注入角度は、９０
°からわずかに修正することができる。
と連結したモータ１９２により、上下方向の走査動作が
ウエハ支持体１９０に加えられる。端部ステーション１
６は、イオンビームの径路にほぼ直交する軸線に沿って
旋回可能であり、ウエハのターゲット面を調整すること
ができる。このように、イオン注入の注入角度は、９０
°からわずかに修正することができる。
【００２９】本発明を上記の特定の実施形態について説
明してきたが、本発明は、特許請求の範囲及びその技術
的思想から逸脱しないで、上記設計から種々の修正及び
変更を含むことを意図している。
明してきたが、本発明は、特許請求の範囲及びその技術
的思想から逸脱しないで、上記設計から種々の修正及び
変更を含むことを意図している。
【図１】本発明に従って構成されたイオン注入装置の概
略図である。
略図である。
【図２】イオン注入室内のターゲット位置にイオン源か
ら放出されたイオンビームを磁気的に走査するための他
の実施形態を示す図である。
ら放出されたイオンビームを磁気的に走査するための他
の実施形態を示す図である。
【図３】イオン注入室内のターゲット位置にイオン源か
ら放出されたイオンビームを磁気的に走査するための更
なる他の実施形態を示す図である。
ら放出されたイオンビームを磁気的に走査するための更
なる他の実施形態を示す図である。
【図４】図２，図３に示した構造によって初期偏向され
たイオンを再指向させる磁気偏向器の概略図である。
たイオンを再指向させる磁気偏向器の概略図である。
【図５】略円形状の加工物の注入面を横切るイオンビー
ムの走査を示す概略図である。
ムの走査を示す概略図である。
１０ イオン注入装置 １２ イオン源 １４ イオンビーム １５ 磁気偏向器 １６ コリメータ磁石 １８ 注入室 ５０ コントローラ １１０，１１２ コイル １２０ ヨーク １９０ ウエハ支持体 １９２ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (11)
- 【請求項１】イオン注入装置が、イオンを放出するイオ
ン源(12)と、このイオン源から離れて取付けられる注入
室(18)と、前記イオン源から注入室へのイオンビーム径
路を形成する装置とを有しており、このイオンビーム径
路を形成する装置が、(a) イオン源と注入室の間のイオ
ンビーム径路に沿って配置され、イオンビーム(14)がイ
オンビーム走査構造体内に入るとき、イオンビームがた
どる入口軌道に対して制御された走査角度において所定
の偏向量によりイオンを偏向するためのイオンビーム走
査構造体(15)を含み、この構造体が、 (i) 強磁性体から作られ、イオンビーム径路の一部分に
沿って伸びかつこの径路に関して取り付けられた支持体
(120) と、 (ii)前記支持体(120) に支持され、電流を導くコイル(1
10,112) に流れる電流を横切る方向に偏向磁界を作り出
し、前記支持体に隣接する偏向領域内でイオンビームを
捕捉するための、１つまたはそれ以上の前記コイル(11
0,112) と、(b) １つまたはそれ以上の前記コイルに
電気接続され、このコイルを制御可能に励磁して磁界を
作り出し、この磁界により、加工物処理ゾーンの異なる
部分を捕捉するために制御された走査角度に沿ってイオ
ンビームを走査するためのコントローラ(50)とを備えて
いることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記支持体は、内方に面する内側表面を形
成し、電流を導く１つまたはそれ以上のコイルが前記支
持体の前記内側表面に沿って伸びていることを特徴とす
る請求項１記載の装置。 - 【請求項３】イオンビームと加工物の間の衝突角度を制
御するために、ビーム走査構造体(15)からのビーム径路
に沿って下流側にビーム再偏向器(16)が付加されている
ことを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】ビーム再偏向器(16)は、コントローラ(50)
によって制御された時間的に変化するコイルの励磁構造
によって走査される発散イオンを偏向するための静磁界
を形成することを特徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項５】(a) 加工物(13)のイオン処理のために制御
された初期軌道に沿ってイオンを放出するイオン源(12)
と、(b) このイオン源から離れて取付けられた注入室を
形成し、イオン源(12)から引き出されたイオンによって
処理される加工物を位置決めるための加工物支持体(19
0) を含んでいる構造体と、(c) イオン源と注入室の間
のイオンビーム径路に沿って配置され、イオンビーム(1
4)がイオンビーム走査構造体内に入るとき、イオンビー
ムがたどる入口軌道に対して所定の偏向量によりイオン
を偏向するためのイオンビーム走査構造体(15)とを含ん
でおり、このイオンビーム走査構造体が、 (i) 強磁性体から作られ、イオンビーム径路の一部分に
沿って伸びかつこの径路に関して取り付けられた支持体
(120) と、 (ii)前記支持体(120) に支持され、かつ前記支持体と隣
接する偏向領域内でイオンビームを捕捉するための偏向
磁界を作り出す、１つまたはそれ以上の電流を導くコイ
ル(110,112) とを含み、さらに、(d) １つまたはそれ以
上の前記コイル(110,112) に電気的に接続され、このコ
イルを制御して励磁し、加工物処理ゾーンの異なる部分
を捕捉するためにイオンビーム(14)を制御された走査角
度で異なる方向に走査する磁界を作り出すためのコント
ローラ(50)をさらに備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項６】加工物表面全体を処理するためのイオンを
生じさせるために、制御された前後方向の径路に沿って
加工物支持体(190) を移動するための手段を(192) をさ
らに含むことを特徴とする請求項５記載の装置。 - 【請求項７】イオンビーム走査構造体から次に続く発散
径路にイオンを受け入れて、前記イオンを加工物(13)に
衝突させる前に互いにほぼ平行な制御された径路に従う
ように偏向するためのビーム再偏向器(16)をさらに含む
ことを特徴とする請求項５記載の装置。 - 【請求項８】イオンビームの再偏向器(16)は、静磁界を
形成することを特徴とする請求項７記載の装置。 - 【請求項９】加工物をイオンビームで処理するための方
法であって、(a) イオン源(12)からイオンを放出し、こ
のイオンを加速して前記イオン源から離してイオンビー
ム(14)を形成し、(b) i)支持体(120) の内側表面(S) に
沿って電流を導く第１，第２のコイル(110,112) を配置
し、ii) この両コイルを選択的に励磁して、弓状の径路
を介してイオンビームを掃引させるために、時間的に変
化する制御量によって初期軌道からイオンビームが離れ
るように偏向させる各ステップによって、前記イオンブ
ーム内のイオンを捕捉するための磁界を形成し、ほぼ円
形の走査動作において初期軌道から離れるイオンビーム
を作り上げる複数のイオンを選択的に偏向する、各工程
を有することを特徴とする方法。 - 【請求項１０】イオンビーム(14)が、弓状径路を通過し
て掃引された後で、イオンビームが再偏向され、制御し
た角度で加工物にイオンを衝突させることを特徴とする
請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】加工物を制御可能に処理するためのイオ
ンビーム注入装置であって、(a) 加工物(13)を処理する
ためにイオンを供給するためのイオン源(12)と、(b) イ
オン源に対するターゲット面に加工物を向けるための加
工物支持手段(190) と、(c) 前記イオン源によってイオ
ンを放出させて第１軌道を移動するイオンビームを形成
するためのイオンビーム形成手段と、(d) 加工物が処理
されるとき偏向角度が変わらないように制御して、前記
イオンビーム内のイオンを前記第１軌道から離すように
偏向する電磁石(15)と、(e) 制御電圧を加えて電磁石を
励起し、第１軌道に対して制御された偏向の角度を維持
しながらイオンビームを弓状の径路(182) 内で走査させ
るように、前記電磁石に連結された制御手段と、(f) 電
磁石によって偏向されたイオンビームをターゲット平面
に再偏向するための下流ビーム偏向器(16)と、(g) 加工
物支持手段(190) を移動し、これによりイオンブームを
加工物に衝突させるための走査手段(192) とを含んでい
ることを特徴とするイオンビーム注入装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US219669 | 1980-12-24 | ||
| US09/219,669 US6207963B1 (en) | 1998-12-23 | 1998-12-23 | Ion beam implantation using conical magnetic scanning |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000204470A true JP2000204470A (ja) | 2000-07-25 |
| JP2000204470A5 JP2000204470A5 (ja) | 2006-12-28 |
Family
ID=22820235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11360948A Pending JP2000204470A (ja) | 1998-12-23 | 1999-12-20 | イオン注入装置、イオンビ―ム径路形成装置、及び加工物のイオンビ―ム処理方法。 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6207963B1 (ja) |
| EP (1) | EP1024519A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000204470A (ja) |
| KR (1) | KR100479374B1 (ja) |
| SG (1) | SG85686A1 (ja) |
| TW (1) | TW445490B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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