JP2001229872A - イオン注入装置および方法 - Google Patents
イオン注入装置および方法Info
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- JP2001229872A JP2001229872A JP2000045070A JP2000045070A JP2001229872A JP 2001229872 A JP2001229872 A JP 2001229872A JP 2000045070 A JP2000045070 A JP 2000045070A JP 2000045070 A JP2000045070 A JP 2000045070A JP 2001229872 A JP2001229872 A JP 2001229872A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 注入するイオンの種類および／または注入量
を最適化する目的に適合した試料の作成や評価を効率的
に行うことを可能とする装置と方法の提供。 【解決手段】 イオン注入装置において、試料基体とビ
ーム走査電極との間に断続的および／または連続的に移
動が可能なイオンビーム遮蔽用のマスクを設ける。ま
た、可動マスクと同期して移動可能なファラデーカップ
を取り付ける。この装置を用いて、マスクを断続的およ
び／または連続的に移動させることにより試料基体上に
１次元または２次元で段階的に異るイオン種および／ま
たは注入量領域を形成した試料を作製する。
を最適化する目的に適合した試料の作成や評価を効率的
に行うことを可能とする装置と方法の提供。 【解決手段】 イオン注入装置において、試料基体とビ
ーム走査電極との間に断続的および／または連続的に移
動が可能なイオンビーム遮蔽用のマスクを設ける。ま
た、可動マスクと同期して移動可能なファラデーカップ
を取り付ける。この装置を用いて、マスクを断続的およ
び／または連続的に移動させることにより試料基体上に
１次元または２次元で段階的に異るイオン種および／ま
たは注入量領域を形成した試料を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置の
構造に関し、特に注入量の異なる試料を一度に基板上に
形成し、注入するイオンの種類および／または注入量を
最適化する目的に適合した試料の作成や評価を効率的に
行うことを可能とする装置と方法に関する。
構造に関し、特に注入量の異なる試料を一度に基板上に
形成し、注入するイオンの種類および／または注入量を
最適化する目的に適合した試料の作成や評価を効率的に
行うことを可能とする装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のイオン注入装置は、走査電極と試
料の間に設けられた金属材（または炭素材）よりなるマ
スク上にイオンビームを走査させ、マスクの空孔部を通
過したビームのみが試料に照射されるよう設計されてい
た。従って、イオンの照射面積および照射位置は、マス
クのサイズおよび位置により決定されていた。ステンシ
ルマスクを用いる方法としては、例えば、複数のステン
シルマスクを用いて複数のイオン種を注入できるように
した例（特開平８−２１３３３９号公報）がある。
料の間に設けられた金属材（または炭素材）よりなるマ
スク上にイオンビームを走査させ、マスクの空孔部を通
過したビームのみが試料に照射されるよう設計されてい
た。従って、イオンの照射面積および照射位置は、マス
クのサイズおよび位置により決定されていた。ステンシ
ルマスクを用いる方法としては、例えば、複数のステン
シルマスクを用いて複数のイオン種を注入できるように
した例（特開平８−２１３３３９号公報）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら従来のイオン注
入装置においては、イオン種や注入量の異る試料を作成
するためには、個々の照射条件数に対応した数量の試料
を用意し、注入の度に試料を交換しなければならず、こ
の多数の試料の準備交換に多大な時間を必要とするとい
う重大な問題があった。また、電流計測に関して、プラ
テンを用いてイオンビームの電流計測を行い、照射面積
を一定として照射時間からイオン照射量を計測する方法
（例えば特開平７−５７６８３号公報）が知られてい
る。しかし、移動マスクを使用する場合には、イオンの
照射面積が変化するため、この方法用いることができな
い。イオン注入量の計測を行う際に、小型ファラデーカ
ップを用いる方法も知られているが、これが固定されて
いる場合、移動マスクで覆われた部分にもイオンビーム
を照射しなければならず、ビームの利用効率が低下する
という問題が予想される。
入装置においては、イオン種や注入量の異る試料を作成
するためには、個々の照射条件数に対応した数量の試料
を用意し、注入の度に試料を交換しなければならず、こ
の多数の試料の準備交換に多大な時間を必要とするとい
う重大な問題があった。また、電流計測に関して、プラ
テンを用いてイオンビームの電流計測を行い、照射面積
を一定として照射時間からイオン照射量を計測する方法
（例えば特開平７−５７６８３号公報）が知られてい
る。しかし、移動マスクを使用する場合には、イオンの
照射面積が変化するため、この方法用いることができな
い。イオン注入量の計測を行う際に、小型ファラデーカ
ップを用いる方法も知られているが、これが固定されて
いる場合、移動マスクで覆われた部分にもイオンビーム
を照射しなければならず、ビームの利用効率が低下する
という問題が予想される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン注入装
置において、可動マスクを用いて試料の一部を覆い、段
階的、または連続的にイオン注入を行うことにより、試
料の交換に要する時間を短縮し、一枚の基板でイオン種
および／または注入量が異なる多数の試料を一度に作成
できるようにしたことを特徴とする。すなわち、本発明
は、試料基体とビーム走査電極との間に断続的および／
または連続的に移動が可能なイオンビーム遮蔽用のマス
クを設けたことを特徴とするイオン注入装置である。ま
た、本発明は、前記イオン注入装置において、可動マス
クと同期して移動可能なファラデーカップを取り付けた
ことを特徴とするイオン注入装置である。可動マスクに
小型のファラデーカップを設置することにより、ビーム
の走査面積を最小限とすることで、ビーム電流を有効利
用し、かつ注入量の計測を精密に行うことができる。さ
らに、本発明は、イオンビーム遮蔽用のマスクをイオン
ビーム走査中に断続的および／または連続的に移動させ
て、試料基体上に１次元または２次元で段階的に異なる
イオン種および／または注入量領域を形成することを特
徴とするイオン注入方法である。
置において、可動マスクを用いて試料の一部を覆い、段
階的、または連続的にイオン注入を行うことにより、試
料の交換に要する時間を短縮し、一枚の基板でイオン種
および／または注入量が異なる多数の試料を一度に作成
できるようにしたことを特徴とする。すなわち、本発明
は、試料基体とビーム走査電極との間に断続的および／
または連続的に移動が可能なイオンビーム遮蔽用のマス
クを設けたことを特徴とするイオン注入装置である。ま
た、本発明は、前記イオン注入装置において、可動マス
クと同期して移動可能なファラデーカップを取り付けた
ことを特徴とするイオン注入装置である。可動マスクに
小型のファラデーカップを設置することにより、ビーム
の走査面積を最小限とすることで、ビーム電流を有効利
用し、かつ注入量の計測を精密に行うことができる。さ
らに、本発明は、イオンビーム遮蔽用のマスクをイオン
ビーム走査中に断続的および／または連続的に移動させ
て、試料基体上に１次元または２次元で段階的に異なる
イオン種および／または注入量領域を形成することを特
徴とするイオン注入方法である。
【０００５】本発明によれば、作成した試料の評価に関
して、注入した元素の濃度が、試料基板面内のＸおよび
／またはＹ方向の関数となるため、１次元または２次元
の分布を一度に、あるいは電動ステージを用いて逐次自
動測定を容易に行うことが可能となり、試料作成と評価
の両面で作業に要する時間の大幅な短縮あるいは省力化
が可能となる。
して、注入した元素の濃度が、試料基板面内のＸおよび
／またはＹ方向の関数となるため、１次元または２次元
の分布を一度に、あるいは電動ステージを用いて逐次自
動測定を容易に行うことが可能となり、試料作成と評価
の両面で作業に要する時間の大幅な短縮あるいは省力化
が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面を用いて詳細
に説明する。図１、図２は、本発明のイオン注入装置の
概略図である。図１の右側の波線枠は、左側の全体図の
下部にある本発明の核心部（波線枠）を拡大したもので
ある。図１において、１はイオン源、２は質量分析器、
３は加速管、４はＸ方向走査電極、５はＹ方向走査電極
である。図１、図２において、６はイオンビーム、７は
可動マスク、８は試料基板、９−１は固定ファラデーカ
ップ、９−２は可動ファラデーカップ、１０はマスク移
動装置である。イオン源１で形成されたイオンビーム６
は質量分析器２、加速管３を通り、Ｘ方向、Ｙ方向の走
査電極４、５に印加された電圧により偏向され、試料基
板８上を走査する。試料基板８と走査電極４、５との間
に基板８の平面に平行な面内で可動な平板状可動マスク
７を設ける。この可動マスク７は、試料基板８の一部を
覆い、基板８の平面に平行な面内で移動することでイオ
ン種および／または注入量を変化させるよう作用する。
に説明する。図１、図２は、本発明のイオン注入装置の
概略図である。図１の右側の波線枠は、左側の全体図の
下部にある本発明の核心部（波線枠）を拡大したもので
ある。図１において、１はイオン源、２は質量分析器、
３は加速管、４はＸ方向走査電極、５はＹ方向走査電極
である。図１、図２において、６はイオンビーム、７は
可動マスク、８は試料基板、９−１は固定ファラデーカ
ップ、９−２は可動ファラデーカップ、１０はマスク移
動装置である。イオン源１で形成されたイオンビーム６
は質量分析器２、加速管３を通り、Ｘ方向、Ｙ方向の走
査電極４、５に印加された電圧により偏向され、試料基
板８上を走査する。試料基板８と走査電極４、５との間
に基板８の平面に平行な面内で可動な平板状可動マスク
７を設ける。この可動マスク７は、試料基板８の一部を
覆い、基板８の平面に平行な面内で移動することでイオ
ン種および／または注入量を変化させるよう作用する。
【０００７】例えば、可動マスク７の移動を段階的に行
い、一定量のイオン照射を行った後にビームを止め、一
定距離だけ可動マスク７を移動させて再度イオン照射を
行うことを繰り返す。これにより、等間隔に試料基板８
上に１次元的に注入量の異る領域が形成される。また、
注入量を変化させる代わりにイオン種を変化させ、可動
マスク７の移動を同様に行えば、イオン種および／また
は注入量が異なる試料を作成することができる。さら
に、２種以上のイオン種を用いた注入において、個々の
イオン種の注入領域が一部重複するよう可動マスク７の
移動を行うことで複数元素の添加による効果を一度に評
価できる試料を作成することも可能である。
い、一定量のイオン照射を行った後にビームを止め、一
定距離だけ可動マスク７を移動させて再度イオン照射を
行うことを繰り返す。これにより、等間隔に試料基板８
上に１次元的に注入量の異る領域が形成される。また、
注入量を変化させる代わりにイオン種を変化させ、可動
マスク７の移動を同様に行えば、イオン種および／また
は注入量が異なる試料を作成することができる。さら
に、２種以上のイオン種を用いた注入において、個々の
イオン種の注入領域が一部重複するよう可動マスク７の
移動を行うことで複数元素の添加による効果を一度に評
価できる試料を作成することも可能である。
【０００８】一方、マスクを連続的に移動させること
で、連続的に注入量が異る試料を得ることができる。さ
らに、照射量に対して対数となるよう可動マスク７を移
動することで、対数的な濃度分布を得ることも可能であ
る。
で、連続的に注入量が異る試料を得ることができる。さ
らに、照射量に対して対数となるよう可動マスク７を移
動することで、対数的な濃度分布を得ることも可能であ
る。
【０００９】また、図２に示すように、可動マスク７を
２枚とし、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動が可能な構造とす
ることで２次元的な濃度分布を得ることができる。マス
クを２枚とする代わりに、１枚のマスクをＸ軸、Ｙ軸両
方向に移動できる構造としても２次元分布が形成でき
る。また、可動マスク７が１枚で１軸方向のみ移動でき
る構造でも、可動マスク７を一度一軸方向に移動させた
後、試料基板８を可動マスク７と平行な面内で９０度回
転させ、再びＸ軸方向へ可動マスク７を移動することで
同様に２次元分布が得られる。
２枚とし、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動が可能な構造とす
ることで２次元的な濃度分布を得ることができる。マス
クを２枚とする代わりに、１枚のマスクをＸ軸、Ｙ軸両
方向に移動できる構造としても２次元分布が形成でき
る。また、可動マスク７が１枚で１軸方向のみ移動でき
る構造でも、可動マスク７を一度一軸方向に移動させた
後、試料基板８を可動マスク７と平行な面内で９０度回
転させ、再びＸ軸方向へ可動マスク７を移動することで
同様に２次元分布が得られる。
【００１０】可動マスク７の移動装置１０は、真空チャ
ンバーに取り付けた直線導入機、直線導入機を駆動する
モータおよびモータの制御装置により構成される。さら
に、図１、図２に示すようにイオン電流計測用に４個の
ファラデーカップ９−１、９−２が設置されている。９
−１は２個の固定ファラデーカップ、９−２は２個の可
動ファラデーカップである。これら４個のファラデーカ
ップにイオンビームを走査して照射し、このカップ９−
１、９−２内に流入した電荷とカップ開口部の面積から
イオン注入量が決定される。
ンバーに取り付けた直線導入機、直線導入機を駆動する
モータおよびモータの制御装置により構成される。さら
に、図１、図２に示すようにイオン電流計測用に４個の
ファラデーカップ９−１、９−２が設置されている。９
−１は２個の固定ファラデーカップ、９−２は２個の可
動ファラデーカップである。これら４個のファラデーカ
ップにイオンビームを走査して照射し、このカップ９−
１、９−２内に流入した電荷とカップ開口部の面積から
イオン注入量が決定される。
【００１１】図１、図２に示す態様では、ファラデーカ
ップ２個（９−１）を所定位置に固定し、残りの２個
（９−２）を可動マスク７上に固定する。イオンビーム
の走査領域は、ファラデーカップ４個に全て均一に電荷
が流入し、かつイオンビームの走査面積が最小となるよ
う可動マスク７の移動に伴い調整する。従って、走査面
積も変化する。従来の４個の固定ファラデーカップで
は、ファラデーカップによるイオンビームの影が試料基
板８にかからぬように設置するため、可動マスク７で覆
われた部分にもイオンビームを照射する必要があった。
本発明の装置および方法では、可動マスク７上へのファ
ラデーカップの設置により、イオンビームの有効利用率
が飛躍的に向上した。
ップ２個（９−１）を所定位置に固定し、残りの２個
（９−２）を可動マスク７上に固定する。イオンビーム
の走査領域は、ファラデーカップ４個に全て均一に電荷
が流入し、かつイオンビームの走査面積が最小となるよ
う可動マスク７の移動に伴い調整する。従って、走査面
積も変化する。従来の４個の固定ファラデーカップで
は、ファラデーカップによるイオンビームの影が試料基
板８にかからぬように設置するため、可動マスク７で覆
われた部分にもイオンビームを照射する必要があった。
本発明の装置および方法では、可動マスク７上へのファ
ラデーカップの設置により、イオンビームの有効利用率
が飛躍的に向上した。
【００１２】
【発明の効果】本発明により、不純物ドーピングの最適
化や新材料の探索・合成の効率化が期待できる。特に、
ドーパントの種類やドーピング濃度の異なる領域を一枚
の試料基板上に作成することを可能とし、試料の交換に
要する時間を著しく削減できる。また、可動マスク上へ
のファラデーカップの設置により、イオンビームの有効
利用率を大幅に向上させ、イオン照射に要する時間を大
幅に短縮することができる。
化や新材料の探索・合成の効率化が期待できる。特に、
ドーパントの種類やドーピング濃度の異なる領域を一枚
の試料基板上に作成することを可能とし、試料の交換に
要する時間を著しく削減できる。また、可動マスク上へ
のファラデーカップの設置により、イオンビームの有効
利用率を大幅に向上させ、イオン照射に要する時間を大
幅に短縮することができる。
【図１】本発明のイオン注入装置の一実施例を示す概略
部分斜視図である。左側は装置全体図であり、右側は本
実施例の核心をなす装置の一部分の拡大図である。
部分斜視図である。左側は装置全体図であり、右側は本
実施例の核心をなす装置の一部分の拡大図である。
【図２】本発明のイオン注入装置の他の実施例を示す概
略斜視図である。
略斜視図である。
１ イオン源 ２ 質量分析器 ３ 加速管 ４ Ｘ方向走査電極 ５ Ｙ方向走査電極 ６ イオンビーム ７ 可動マスク ８ 試料基板 ９−１ 固定ファラデーカップ ９−２ 可動ファラデーカップ １０ マスク移動装置 １１ 電流計
Claims (3)
- 【請求項１】 試料基体とビーム走査電極との間に断続
的および／または連続的に移動が可能なイオンビーム遮
蔽用のマスクを設けたことを特徴とするイオン注入装
置。 - 【請求項２】 前記イオン注入装置において、可動マス
クと同期して移動可能なファラデーカップを取り付けた
ことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項３】 イオンビーム遮蔽用のマスクを断続的お
よび／または連続的に移動させることにより試料基体上
に１次元または２次元で段階的に異るイオン種および／
または注入量領域を形成した試料を作製することを特徴
とするイオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000045070A JP3353064B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | イオン注入装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000045070A JP3353064B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | イオン注入装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001229872A true JP2001229872A (ja) | 2001-08-24 |
| JP3353064B2 JP3353064B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=18567721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000045070A Expired - Lifetime JP3353064B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | イオン注入装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3353064B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7442945B2 (en) | 2004-11-25 | 2008-10-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Faraday assembly of ion implantation apparatus |
| WO2010088503A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Varian Semiconductor Equipment Associates | A technique for processing a substrate |
| JP2011210721A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Advanced Ion Beam Technology Inc | 可変開口を利用したイオン注入方法と注入機 |
| JP2012523707A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 基板処理技術 |
| JP2012523669A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 基板処理技術 |
| KR20130087441A (ko) | 2012-01-27 | 2013-08-06 | 가부시키가이샤 에스이엔 | 이온주입방법 및 이온주입장치 |
| JP2013165131A (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | イオン注入方法、搬送容器及びイオン注入装置 |
| US9006688B2 (en) | 2009-04-08 | 2015-04-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for processing a substrate using a mask |
| CN109738066A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-10 | 苏州大学 | 一种用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜及其制作方法 |
-
2000
- 2000-02-17 JP JP2000045070A patent/JP3353064B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7442945B2 (en) | 2004-11-25 | 2008-10-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Faraday assembly of ion implantation apparatus |
| US8685846B2 (en) | 2009-01-30 | 2014-04-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for processing a substrate |
| WO2010088503A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Varian Semiconductor Equipment Associates | A technique for processing a substrate |
| WO2010088503A3 (en) * | 2009-01-30 | 2010-11-25 | Varian Semiconductor Equipment Associates | A technique for processing a substrate |
| US9006688B2 (en) | 2009-04-08 | 2015-04-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for processing a substrate using a mask |
| US9076914B2 (en) | 2009-04-08 | 2015-07-07 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for processing a substrate |
| US9863032B2 (en) | 2009-04-08 | 2018-01-09 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for processing a substrate |
| KR101607619B1 (ko) | 2009-04-08 | 2016-03-30 | 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. | 기판을 처리하기 위한 기술들 |
| JP2012523669A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 基板処理技術 |
| JP2012523707A (ja) * | 2009-04-08 | 2012-10-04 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 基板処理技術 |
| US8900982B2 (en) | 2009-04-08 | 2014-12-02 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for processing a substrate |
| JP2014060180A (ja) * | 2010-03-29 | 2014-04-03 | Advanced Ion Beam Technology Inc | 可変開口を利用したイオン注入方法 |
| JP2011210721A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Advanced Ion Beam Technology Inc | 可変開口を利用したイオン注入方法と注入機 |
| US9057129B2 (en) | 2010-03-29 | 2015-06-16 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Implant method and implanter by using a variable aperture |
| US8669539B2 (en) | 2010-03-29 | 2014-03-11 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Implant method and implanter by using a variable aperture |
| US9305784B2 (en) | 2012-01-27 | 2016-04-05 | Sen Corporation | Ion implantation method and ion implantation apparatus |
| KR20130087441A (ko) | 2012-01-27 | 2013-08-06 | 가부시키가이샤 에스이엔 | 이온주입방법 및 이온주입장치 |
| JP2013165131A (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | イオン注入方法、搬送容器及びイオン注入装置 |
| CN109738066A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-10 | 苏州大学 | 一种用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3353064B2 (ja) | 2002-12-03 |
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