JP2000223438A - 半導体ウエハへのイオン注入方法 - Google Patents

半導体ウエハへのイオン注入方法

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JP2000223438A
JP2000223438A JP11026237A JP2623799A JP2000223438A JP 2000223438 A JP2000223438 A JP 2000223438A JP 11026237 A JP11026237 A JP 11026237A JP 2623799 A JP2623799 A JP 2623799A JP 2000223438 A JP2000223438 A JP 2000223438A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
disk
ion beam
ion
ion implantation
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JP11026237A
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賢治 ▲吉▼川
Kenji Yoshikawa
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハへのイオン注入工程を連続的
に行わせることができる半導体ウエハへのイオン注入方
法を提供する。 【解決手段】 円盤状のディスク24に複数枚の半導
体ウエハ22を一体的に配置して、半導体ウエハ22に
対して所定の角度だけ傾斜した方向よりイオンビーム2
8を入射させる。ディスク24は当該ディスク24に垂
直な二つの平面方向にそれぞれ所定の角度まで傾斜移動
させる機構と、前記ディスク24を回転させる機構とを
有している。これにより、ディスク24をイオンビーム
28の入射角度を保持しつつ所定の方向に傾斜させて、
半導体ウエハ22に対して複数方向からイオンビーム2
8を入射させて、半導体ウエハ22へのイオン注入工程
を連続的に行えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハのイオ
ン注入工程において使用する半導体ウエハへのイオン注
入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハの製造工程の一工程とし
て、加速されたイオンを半導体ウエハに打込むイオン注
入工程がある。従来、半導体ウエハへのイオン注入工程
において、3種類の方式でイオン注入が行われていた。
図4(a)〜(c)はそれぞれのイオン注入方式での概
略説明図である。図4(a)には、ラスタースキャン方
式によるイオン注入工程を示している。このラスタース
キャン方式においては、加速管から放射されるイオンビ
ーム1を、当該イオンビーム1の垂直方向と水平方向に
配置した2組の走査電極2により軌道を曲げて走査さ
せ、前記イオンビーム1の軌道上に配置してある半導体
ウエハ3面にイオンビーム1を入射させるものである。
このラスタースキャン方式は、直径6インチ程度の半導
体ウエハのイオン注入工程においてよく使用される。し
かし、8インチ程度の大きさの半導体ウエハにイオン注
入を行う場合には、半導体ウエハ中央部と半導体ウエハ
端部とで、イオンの入射角度の差が無視できないほど大
きくなってしまう。このため、半導体ウエハに打込まれ
るイオン層の厚みにばらつきがでてしまうため、ある程
度大きな半導体ウエハへの適用は今のところ困難であ
る。
【0003】図4(b)には、パラレルスキャン方式に
よるイオン注入工程を示している。このパラレルスキャ
ン方式では、上記したラスタースキャンの走査電極2の
かわりに電極4を付加し、当該電極4により分離したイ
オンビーム1をそれぞれ平行となるように調整すること
により、半導体ウエハ3面に対して同じ入射角度でイオ
ンビーム1を入射させる。この方式においては、半導体
ウエハ3のどの位置に対しても、一定の入射角度でイオ
ンビーム1が照射されるため、上記したラスタースキャ
ン方式の問題点は解消される。しかし、このパラレルス
キャン方式におけるイオン注入装置は大型化し、さらに
価格も高価となるため一部のイオン注入工程にのみ使用
されている。
【0004】図4(c)に、ディスクスキャン方式によ
るイオン注入工程を示す。このディスクスキャン方式に
おいては、上記した方式と異なり、イオンビーム1は走
査させずに一定方向に固定して放射する。一方、半導体
ウエハ3を乗せたディスク5を、半導体ウエハ3と一体
的に回転及び上下移動させることにより、イオンビーム
1を相対的に走査させる。すなわち、イオン注入対象と
なる半導体ウエハ3をディスク5と呼ばれる支持台上に
複数枚保持させる。前記ディスク5を半導体ウエハ3と
一体的に矢印6のように上下移動させるとともに、矢印
7のように回転させることにより、複数枚の半導体ウエ
ハ3にイオンビーム1を入射させるものである。このデ
ィスクスキャン方式においては、ラスタースキャンのよ
うな半導体ウエハの位置に対して角度の偏差の問題もな
く、また複数枚の半導体ウエハにイオン注入工程を行う
ことができる。このため、半導体ウエハへのイオン注入
工程において、ディスクスキャン方式による半導体ウエ
ハへのイオン注入装置が多く用いられている。
【0005】ところで、半導体ウエハ面に対して垂直方
向からイオンビームを注入すると、イオンの大部分が半
導体ウエハ深部まで侵入してしまう、いわゆるチャネリ
ングを起こしてしまうため、所定の深さにイオンを注入
することができなくなる。ここで、イオンビームの入射
角度を半導体ウエハ面に対して約7度でイオン注入させ
ると、チャネリングをおこすことなく所定の深さにイオ
ンの注入を行えることが経験的に知られている。そこで
従来は、イオンビームの入射角度を半導体ウエハに対し
て約7度傾斜させて、前記ディスクを半導体ウエハと一
体的に回転移動や上下移動させて、半導体ウエハに対し
てイオン注入を行っている。
【0006】しかし、入射するイオンビームに対する半
導体ウエハを一方向に固定してしまうと、イオン注入を
行う際に、ウエハに配置してあるパターンが、イオンビ
ームに対して障壁となり影になる部分が発生して、イオ
ン注入されない領域を発生するおそれがある。そこで従
来は、半導体ウエハを45度間隔あるいは、90度間隔
で回転移動させてディスクに配置して、それぞれ約7度
の入射角度でイオンを注入させるステップと呼ばれる作
業を行うことにより、半導体ウエハ面内に影となる部分
をなくして、半導体ウエハの所定の領域にイオン注入が
行えるようにしていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、以下のような問題があった。半導体ウエハへのイオ
ン注入工程において、次のステップに移行する度ごと
に、イオン注入装置の運転を停止して、半導体ウエハの
配置を一定角度ごとに変えることの手間や時間のロスが
問題となっていた。また、1ステップごとのイオン注入
工程には通常6秒から20秒程度の時間がかかるが、所
定のウエハ表面にイオン注入工程を行うにあたりステッ
プ回数分だけの時間をかける必要がある。例えば、90
度間隔でステップを行う場合には4回分の時間が、45
度間隔でステップを行う場合には8回分の時間がかかっ
てしまう。このため、処理時間の短縮化の観点からも改
善が望まれていた。
【0008】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、半導体ウエハへのイオン注入工
程を連続的に行わせることで処理時間や手間を短縮して
処理効率を上昇させることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体ウエハへのイオン注入方法にお
いては、複数枚の半導体ウエハをディスク上に一体的に
配置して、半導体ウエハにイオンビームを所定の傾斜角
度から入射させつつディスクを回転させる半導体ウエハ
へのイオン注入方法において、前記イオンビームとの傾
斜角度を保持させたまま半導体ウエハの傾斜方向を変化
させつつ半導体ウエハにイオン注入させる構成とした。
【0010】上記構成においては、複数枚の半導体ウエ
ハを保持したディスクを固定方向から入射するイオンビ
ームに対して所定の角度だけ傾斜させて、対象とする半
導体ウエハにイオンビームを所定の傾斜角度で入射させ
る。そして、半導体ウエハを保持したディスクは、回転
軸を中心に前記傾斜角度を保持したまま回転する。この
ため、回転軌道上に配置した複数の半導体ウエハ全体に
イオンビームが入射する。このとき、上下移動機構によ
りイオンビームの入射方向を一定に保持させつつ、ディ
スクを半導体ウエハと一体的に所定位置だけ上下移動さ
せる。これにより、半導体ウエハの所定の領域全体にイ
オンビームを入射させる。そして、ディスクに備えた傾
斜機構により、イオンビームとの傾斜角度を保持させた
ままディスクの傾斜方向を変化させて、対象とする半導
体ウエハにイオンビームを入射させる。従って、ディス
ク上に配置した複数枚の半導体ウエハに、作業を中断す
ることなく連続的にイオン注入を行わせることができる
ため、作業効率を上昇させることができ、時間や手間を
短縮させることができる。
【0011】なお、ディスク面に配置した半導体ウエハ
の一枚ずつにイオンビームを入射させつつ傾斜方向を変
化させて半導体ウエハへのイオンビームを入射させても
よい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を添付した図面
に従って詳細に説明する。
【0013】図1は本実施形態における半導体ウエハへ
のイオン注入装置20の説明図である。また、図2に本
実施形態における半導体ウエハ22へのイオン注入装置
20の要部断面図を示す。そして、図3は本実施形態に
おけるイオン注入工程の説明図である。本実施形態のイ
オン注入装置20は、複数枚の半導体ウエハ22を一体
的に保持可能な円盤形のディスク24を、プロセスチャ
ンバ26に回転可能にはめ込ませる構成となっている。
さらに、ディスク24上に配置した半導体ウエハ22の
対面側には、イオンビーム28を半導体ウエハ22に案
内する円筒状のビームライン30が設置されている。
【0014】前記ディスク24を保持するプロセスチャ
ンバ26の下方には、ディスク24と一体的に矢印39
aのように上下移動可能な架台34が配置してある。前
記架台34上面には、矢印51aのように回動可能なタ
ーンテーブル50が設けてあり、当該ターンテーブル5
0上に配設した半導体ウエハ22を保持したディスク2
4を矢印51bのように垂直面(架台34に対して垂直
な面)に対して傾斜移動できるようになっている。前記
架台34上面のターンテーブル50面内には前記プロセ
スチャンバ26を挟んでベース36が平行配置してあ
る。前記一対のベース36にはそれぞれ上方に延在する
支柱38が連結しており、支柱38の上端部には回転ロ
ッド40が回動自在に支持されている。前記回転ロッド
40は、前記プロセスチャンバ26の側面上部の両側に
配置され、プロセスチャンバ26の側部を挟み込んで固
定支持している。そして、前記回転ロッド40は二点鎖
線で示した傾斜駆動モータ44に接続され、当該傾斜駆
動モータ44の回転力を受けて矢印45aのように回転
駆動される。これにより、プロセスチャンバ26を半導
体ウエハ22の配置されたディスク24と一体的に、水
平面(架台34と平行な面)に対して矢印45bのよう
に所定の角度傾斜させることができる。
【0015】半導体ウエハ22を保持するディスク24
の回転軸後方には、当該ディスク24を一定の傾斜角度
を保持させたまま回転駆動させる回転駆動モータ42が
配置されている。なお、ディスク24周縁部の半導体ウ
エハ22の取り付け位置に対向する部分には、半導体ウ
エハ22をディスク24に設置するウエハホルダ46が
配置され、当該半導体ウエハ22の後方には半導体ウエ
ハ22を脱着させるためのピンアクチエータ48が配置
されている。
【0016】上記した半導体ウエハへのイオン注入装置
20の作用は以下のようになる。
【0017】まず、ウエハホルダ46によりディスク2
4面上に複数枚の半導体ウエハ22を配置させる。そし
て、イオンビーム28がビームライン30に案内されて
半導体ウエハ22に対して約7度の傾斜角度を保持した
一定方向より入射する。そして、半導体ウエハ22を保
持したディスク24は、回転駆動モータ42により回転
軸を中心に前記傾斜角度を保持したまま矢印43のよう
に回転する。このため、ディスク24の同一円周上に配
置した複数の半導体ウエハ22全体にイオンビーム28
が入射する。このとき、イオンビーム28の入射方向を
一定に保持させつつ、架台34に備えた上下移動機構に
より、ディスク24を半導体ウエハ22と一体的に所定
位置だけ矢印39bのように上下移動させる。これによ
り、半導体ウエハ22の所定の領域全体にイオンビーム
28を入射させるようにしている。
【0018】本実施形態においては、上記したようにデ
ィスク24を挟んで固定支持している回転ロッド40に
より、半導体ウエハ22を配置したディスク24を前記
水平面に対して矢印45bのように傾斜方向を変化させ
るとともに、架台34の上面に配置したターンテーブル
50により、前記ディスク24の前記垂直面に対して矢
印51bのように傾斜方向を変化させる。これらの傾斜
機構により、イオンビーム24との傾斜角度を保持させ
たままで、半導体ウエハ22を配置したディスク24の
傾斜方向を変化させることができる。これにより対象と
する半導体ウエハ22とイオンビーム28と傾斜角度を
保持させつつ、ディスク24の傾斜方向を半導体ウエハ
22と一体的に変化させて、半導体ウエハ22にイオン
ビーム28を入射させることができる。従って、従来の
ような半導体ウエハ22の配置を一定角度ごとに変える
度にイオンビーム28の注入を停止させるなどの手間や
時間のロスをなくすことができる。また、ディスク24
に配置した全ての半導体ウエハ22に連続的にイオンビ
ーム28を入射させているため、従来のようなステップ
工程を設ける必要がなくなり、大幅に時間を短縮させる
ことができる。このように、ディスク24上に配置した
複数枚の半導体ウエハ22に、作業を中断することなく
連続的にイオン注入を行わせることができるため、作業
効率を上昇させることができ、半導体ウエハ22へのイ
オン注入工程における時間や手間を短縮させることがで
きる。
【0019】なお、実施形態においては、ディスクに配
置した全体の半導体ウエハにイオンビームを入射させつ
つ傾斜方向を変化させたが、ディスク面に配置した半導
体ウエハの一枚ずつにイオンビームを入射させつつ傾斜
方向を変化させて半導体ウエハへのイオンビームを入射
させてもよい。また、実施形態においてはイオンビーム
に対して約7度の傾斜角度に半導体ウエハを保持させる
構成としたが、態様により傾斜角度は異なり、それに応
じてイオン注入装置の傾斜角度も変化させることができ
る。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明における半
導体ウエハへのイオン注入方法においては、処理時間や
手間を短縮して連続的にイオン注入工程を行わせること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態におけるイオン注入装置の概
略説明図である。
【図2】本発明の実施形態におけるイオン注入装置の要
部断面図である。
【図3】本発明の実施形態におけるイオン注入工程の説
明図である。
【図4】従来におけるイオン注入装置の説明図である。
【符号の説明】
1 イオンビーム 2 走査電極 3 半導体ウエハ 4 電極 5 ディスク 6 矢印 7 矢印 20 イオン注入装置 22 半導体ウエハ 24 ディスク 26 プロセスチャンバ 28 イオンビーム 30 ビームライン 32 ベローズ 34 架台 36 ベース 38 支柱 39a 矢印 39b 矢印 40 回転ロッド 42 回転駆動モータ 43 矢印 44 傾斜駆動モータ 45 矢印 46 ウエハホルダ 48 ピンアクチエータ 50 ターンテーブル 51a 矢印 51b 矢印

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数枚の半導体ウエハをディスク上に一
    体的に配置して、半導体ウエハにイオンビームを所定の
    傾斜角度から入射させつつディスクを回転させる半導体
    ウエハへのイオン注入方法において、前記イオンビーム
    との傾斜角度を保持させたまま半導体ウエハの傾斜方向
    を変化させつつ半導体ウエハにイオン注入させたことを
    特徴とする半導体ウエハへのイオン注入方法。
JP11026237A 1999-02-03 1999-02-03 半導体ウエハへのイオン注入方法 Withdrawn JP2000223438A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104092A (ja) * 2002-07-12 2004-04-02 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子の製造方法
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Effective date: 20060404