JP2003229087A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオンビームの注入角度、および当該イオン注
入角度をもったイオンビームの平行度の精度を向上させ
ることができるイオン注入装置を提供する。 【解決手段】ファラデーカップの前に、目的とするイオ
ン注入角度に沿ってスリット１３ｂ，１３ｃが形成され
たマスク１３を配置し、マスク１３のスリット１３ｂ，
１３ｃを通過するイオンビームのビーム電流をカレント
インテグレータにより計測し、計測されるビーム電流が
最も大きくなるようにイオンビームの走査条件や偏向条
件を変更することで、目的とするイオン注入角度を有す
るイオンビームとなるように調整する。また、ビーム走
査領域内の両端に設けられた２つのスリット１３ｂ，１
３ｃを通過するイオンビームのビーム電流が均一となる
ようにすることで、イオンビームの注入角度が略一定な
イオンビームに調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ等
の被処理体に不純物イオンを注入するイオン注入装置に
関し、特に被処理体の主面に対し所望の注入角度となる
ようにビーム角度を制御してイオン注入を行うイオン注
入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出し、電界により加速して被処理
体に照射することで、被処理体に不純物を注入するもの
である。そして、このイオン注入装置は、半導体プロセ
スにおいてデバイスの特性を決定する不純物を任意の量
および深さに制御良く注入できることから、現在の集積
回路の製造において重要な装置となっている。

【０００３】イオン注入装置は、近年、スポット状のイ
オンビームを複数の走査電極により静電的に走査させて
平行化されたパラレルビームとし、かつ、被処理体とし
てのウェーハを保持した保持部材を当該ビームの走査方
向とは直行する方向に機械的に駆動する、いわゆるハイ
ブリッドスキャン型のものが使用されるようになってき
ている。

【０００４】このようなパラレルビームを特徴としてい
るイオン注入装置においては、走査範囲に設けられた複
数のファラデーカップに入射するイオンの数をそれぞれ
カレントインテグレータで計測して、各カレントインテ
グレータで計測された電流値を比較することで走査範囲
におけるビームの平行度を判断している。

【０００５】一方、イオン注入においては、例えば、ウ
ェーハの主面に対し、垂直に注入するのではなく、所定
の注入角度で注入することが必要となる場合がある。従
来から、チャンネリングを防止するために、ウェーハの
主面に対し７℃の角度でイオン注入することが行われて
いる。

【０００６】また、半導体集積回路の高集積化・高性能
化に伴い、ＭＯＳトランジスタのゲート長の微細化に伴
う短チャネル効果を抑制するためにトランジスタのソー
ス・ドレイン領域よりもチャネル形成領域側に、ソース
・ドレイン領域とは逆極性の不純物をイオン注入するこ
とで形成する、いわゆるポケット領域の形成において
も、所定の角度でイオン注入することが行われている。

【０００７】従来は、このような所定の角度でイオン注
入する、いわゆる斜めイオン注入を行う場合において、
通常、ウェーハを保持する保持手段を所望の角度だけ傾
けることで行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、従来
のように、レジストを塗布して、露光し、現像して、イ
オン注入する窓をレジストパターンを用いて形成するよ
うな工程を必要とせず、ウェーハに対して直接イオン注
入を行うステンシルマスクが脚光を浴びてきていおり、
今後、半導体デバイスの製造では、イオン注入工程にも
大幅な工程削減ができるステンシルマスクを用いたイオ
ン注入技術が導入されると予想される。

【０００９】この場合に、ウェーハを保持する保持機構
を傾けようとすると、ウェーハとステンシルマスクとの
高精度な平行関係を保つことが困難であることから、ウ
ェーハを傾けずに、イオンビームのイオン注入角度を電
場や磁場等を与えることによって確保することが行われ
ると考えられる。

【００１０】しかしながら、この場合において、イオン
ビームのイオン注入角度、および、当該イオン注入角度
をもったイオンビームの走査範囲内における平行度を保
証することは従来行われていないことから、特に、ステ
ンシルマスクを用いたイオン注入へ移行する際に、この
ようなイオンビームの注入角度、および平行度を保証す
る手段がないのが現状である。

【００１１】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、イオンビームの注入角度の精度を
向上させることができるイオン注入装置を提供すること
にある。また、本発明の他の目的は、そのようなイオン
注入角度をもったイオンビームの平行度の精度を向上さ
せることができるイオン注入装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のイオン注入装置は、イオンビームのビーム
走査領域内に設置され、流入する前記イオンビームのビ
ーム電流を計測するビーム電流計測手段と、前記ビーム
電流計測手段により計測される前記ビーム電流が最も大
きくなるような偏向条件および走査条件により、前記イ
オンビームを偏向し、かつ、偏向された前記イオンビー
ムを走査するビーム走査手段とを有し、前記ビーム電流
計測手段は、被処理体の主面に対し目的とするイオン注
入角度に沿って開口が形成されたマスクを有する。

【００１３】前記マスクは、前記イオンビームの入射側
の開口に対し、前記イオンビームの出射側の開口が、前
記入射側の開口に対向する領域と重ならないように形成
されている。

【００１４】前記ビーム電流計測手段は、前記ビーム走
査領域内に少なくとも２つの前記開口が形成された前記
マスクを有し、前記マスクの各開口を通過する前記イオ
ンビームの前記ビーム電流をそれぞれ計測する。

【００１５】前記ビーム電流計測手段は、前記ビーム走
査領域内における両端部に少なくとも２つの前記開口が
形成された前記マスクを有し、前記マスクの各開口を通
過する前記イオンビームの前記ビーム電流をそれぞれ計
測する。

【００１６】前記ビーム走査手段は、前記ビーム電流計
測手段により計測される前記各開口を通過する前記イオ
ンビームの前記ビーム電流が最も均一となるような偏向
条件および走査条件により、前記イオンビームを偏向
し、かつ、偏向された前記イオンビームを走査する。

【００１７】上記の本発明のイオン注入装置では、例え
ば、イオン注入処理前に、ビーム走査手段により、所定
の偏向条件および走査条件により、イオンビームが偏向
され、かつ、偏向されたイオンビームが走査されると、
ビーム電流計測手段により、当該イオンビームのビーム
走査領域内におけるマスクの開口を通過するイオンビー
ムのビーム電流が計測される。このとき、上記のマスク
の開口が目的とするイオン注入角度に沿って形成されて
いることから、マスクの開口の角度に近いほど大きいビ
ーム電流がビーム電流計測手段により計測される。従っ
て、ビーム電流計測手段により計測されるビーム電流が
大きくなるようにビーム走査手段によりイオンビームの
偏向条件や走査条件を調整することで、目的とするイオ
ン注入角度に応じた偏向条件および走査条件が得られ
る。そして、このようにして得られた偏向条件および走
査条件で、ビーム走査手段によりイオンビームが偏向さ
れ、かつ、偏向されたイオンビームが走査されること
で、被処理体に対して目的とするイオン注入角度でのイ
オンビームの照射が行われる。

【００１８】また、ビーム走査領域内における両端部に
少なくとも２つの開口が形成されたマスクを使用し、ビ
ーム電流計測手段により計測される各開口を通過するイ
オンビームのビーム電流が均一となるように偏向条件お
よび走査条件を調整することで、走査領域内においてイ
オンビームの注入角度が略一定な偏向条件および走査条
件が得られる。そして、このようにして得られた偏向条
件および走査条件で、ビーム走査手段によりイオンビー
ムが偏向され、かつ、偏向されたイオンビームが走査さ
れることで、走査領域内においてイオンビームの注入角
度が略一定なイオンビームでのイオン注入が行われる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のイオン注入装置
の実施の形態について、図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、本実施形態に係るイオン注入装置
の概略構成の一例を示す図である。本実施形態に係るイ
オン注入装置１は、注入元素をイオン化し、イオンビー
ム１０を引き出すイオン源部２と、所定の注入イオンの
みを選別して取り出す質量分析部３と、イオンビーム１
０を輸送する中で必要によりイオンビーム１０を加速
し、ビーム形状を成形、集束、走査する機能を有するビ
ームライン部４と、ウェーハＷをセットし、注入処理を
行うエンドステーション部５とを有する。

【００２１】イオン源部２は、例えば、注入元素をイオ
ン化するイオン源２１、およびイオンビームを引き出す
ための図示しない引き出し電源を有する。イオン源部２
の内部は、真空ポンプにより真空状態に保たれている。
上記イオン源２１は、例えば、ソースマグネットおよび
図示しないフィラメント、アーク電極等を有し、アーク
チャンバ内においてフィラメントからの熱電子放出をト
リガとしてアーク放電を行うことによりプラズマを作
り、引き出し電源により引き出し電圧が印加されたイオ
ン源２１からイオンビーム１０を引き出すようになって
いる。

【００２２】質量分析部３は、質量分析マグネット３１
と、電源３２と、分析スリット３３を有する。電源３２
により質量分析マグネット３１に電流が供給されると、
当該質量分析マグネット３１は、イオン源部２から引き
出されたイオンビーム１０をＸ方向を含む面内で偏向さ
せて、イオンビーム１０のうち必要な質量および電荷量
をもつイオンのみを分析スリット３３に集束させて、ビ
ームライン部４へ導くようになっている。

【００２３】ビームライン部４は、質量分析部３の分析
スリット３３から出たイオンビーム１０を加速する加速
管４１、イオンビーム１０を集束させる静電レンズ４
２、イオンビーム１０をＸ方向に走査する一対の第１走
査電極４３ａ，４３ｂ、イオンビーム１０をＹ方向に偏
向する一対の偏向電極４４ａ，４４ｂ、イオンビーム１
０をＸ方向に走査する一対の第２走査電極４５ａ，４５
ｂとを有する。なお、ビームライン部４の内部は、真空
ポンプにより真空状態に保たれている。

【００２４】ビームライン部４では、加速管４１によっ
て加速され、静電レンズ４２によって集束されたスポッ
ト状のイオンビーム１０を、後述する制御部から、互い
に１８０°位相の異なる走査電圧（三角波に近い電圧）
が印加される二組の第１走査電極４３ａ，４３ｂおよび
第２走査電極４５ａ，４５ｂの協働によって、すなわち
一方で偏向させたイオンビーム１０を他方で同じ角度だ
け逆方向に偏向させることにより、Ｘ方向に静電的に平
行走査して幅広のイオンビーム（パラレルビーム）を作
るようにしている。

【００２５】第１走査電極４３ａ，４３ｂと第２走査電
極４５ａ，４５ｂの間には、一対の偏向電極４４ａ，４
４ｂが設けられており、これによってイオンビーム１０
をＸ方向と直行するＹ方向に所定の角度、すなわち、ウ
ェーハＷに対して設ける注入角度分だけ偏向させるよう
になっている。

【００２６】エンドステーション部５は、ウェーハＷを
保持するプラテン１１と、プラテン１１を駆動する駆動
手段１２とを有する。プラテン１１は、駆動手段１２に
より駆動されて、Ｙ方向に往復動作させられる。

【００２７】プラテン１１の上流側には、スリット状の
開口部１３ａをもつマスク１３が配置されている。この
マスク１３の開口部１３ａは、ビーム走査領域内に形成
され、開口部１３ａを通過したイオンビーム１０のみ
が、その下流側のプラテン１１に保持されたウェーハＷ
に照射されるようになっている。

【００２８】図２は、本実施形態に係るイオン注入装置
におけるＸ方向への走査を説明するための要部構成図で
あり、図３は、Ｙ方向への偏向を説明するための要部構
成図である。

【００２９】図２に示すように、第１走査電極４３ａ，
４３ｂおよび第２走査電極４５ａ，４５ｂに、略三角波
状の走査電圧を印加する制御部６を備えている。また、
第１走査電極４３ａ，４３ｂおよび第２走査電極４５
ａ，４５ｂには、アンプ４６，４７が接続されており、
アンプ４６，４７は、制御部６から入力される略三角波
状の走査電圧に応じて互いに１８０°位相の異なる走査
電圧を第１走査電極４３ａ，４３ｂおよび第２走査電極
４５ａ，４５ｂに印加する。

【００３０】第１走査電極４３ａ，４３ｂおよび第２走
査電極４５ａ，４５ｂは、それぞれ平行に対向配置され
ており、第１走査電極４３ａ，４３ｂ間のギャップとそ
れらの電極長との比率が、第２走査電極４５ａ，４５ｂ
間のギャップとそれらの電極長との比率とほぼ一致する
ように構成されている。

【００３１】第１走査電極４３ａ，４３ｂには、アンプ
４６，４７を介して制御部６により、互いに１８０°位
相が異なる略三角波形状の走査電圧が印加され、また、
第２走査電極４５ａ，４５ｂにも、アンプ４６，４７を
介して制御部６により、互いに１８０°位相が異なる略
三角波形状の走査電圧が印加される。そして、第１走査
電極４３ａと第２走査電極４５ｂとに同じ走査電圧が印
加されるとともに、第１走査電極４３ｂと第２走査電極
４５ａとに同じ走査電圧が印加される。これにより、第
１走査電極４３ａ，４３ｂ間の略中央を通過するスポッ
ト状のイオンビーム１０は、第１走査電極４３ａ，４３
ｂ間に形成される電界によって扇形状の走査ビームとな
り、この後、第２走査電極４５ａ，４５ｂ間に形成され
る電界によってパラレルビームとなる。

【００３２】図３に示すように、第１走査電極４３ａ，
４３ｂと第２走査電極４５ａ，４５ｂとの間には、一対
の偏向電極４４ａ，４４ｂが設けられており、一対の偏
向電極４４ａ，４４ｂに印加される偏向電圧に応じて偏
向電極４４ａ，４４ｂ間に電界が形成されることによっ
て、イオンビーム１０をＸ方向と直行するＹ方向に所定
の角度、すなわち、ウェーハＷに対して設ける注入角度
θ分だけ偏向させるようになっている。

【００３３】図２に示すように、第２走査電極４５ａ，
４５ｂの下流側には、上述したスリット状の開口部１３
ａをもつマスク１３が配置されている。このマスク１３
の開口部１３ａは、ビーム走査領域内に形成され、開口
部１３ａを通過したイオンビーム１０のみが、その下流
側のプラテン１１に保持されたウェーハＷに照射される
ようになっている。

【００３４】また、マスク１３における開口部１３ａの
両側には、二つのファラデーカップ１４−１，１４−２
にイオンビーム１０を入射させるためのスリット１３
ｂ，１３ｃがそれぞれ形成されている。

【００３５】各ファラデーカップ１４−１，１４−２
は、従来、ドーズ補正係数の演算、注入中のドーズ量の
カウント、およびイオンビーム１０のオーバースキャン
の確認のために設けられているものであるが、本実施形
態では、それだけでなく、後述のようにイオンビーム１
０の注入角度θの調整用としても用いる。

【００３６】図３に示すように、マスク１３の上述した
開口部１３ａ、スリット１３ｂ，１３ｃは、偏向電極４
４ａ，４４ｂによりイオン注入角度θだけ偏向されたイ
オンビーム１０がスリット１３ｂ，１３ｃを介してファ
ラデーカップ１４−１，１４−２へ到達する位置に設け
られる。

【００３７】ファラデーカップ１４−１，１４−２に
は、カレントインテグレータ１５が接続されており、当
該カレントインテグレータ１５は、ファラデーカップ１
４−１，１４−２に到達するイオンビームのビーム電流
を計測する。カレントインテグレータ１５は、ファラデ
ーカップ１４−１，１４−２に流入する微小なビーム電
流を電圧に変換して増幅する増幅回路と、増幅回路の出
力をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタ
ル変換回路とを備えている。

【００３８】記憶部７は、制御部６に接続されており、
第１走査電極４３ａ，４３ｂおよび第２走査電極４５
ａ，４５ｂへ印加する走査電圧データや、偏向電極４４
ａ，４４ｂへ印加する偏向電圧データ等の他、各種の制
御に必要なデータを記憶する。

【００３９】制御部６は、カレントインテグレータ１
５、アンプ４６，４７、および駆動手段１２に接続され
ており、記憶部７に記憶された各種の走査電圧データや
偏向電圧データに応じた走査電圧や偏向電圧をアンプ４
６，４７を介して第１走査電極４３ａ，４３ｂや第２走
査電極４５ａ，４５ｂおよび偏向電極４４ａ，４４ｂへ
印加することで、イオンビームのＸ方向への走査やＹ方
向への偏向を制御する。また、駆動手段１２へ従来と同
様に制御信号を出力することで、駆動手段１２によるプ
ラテン１１のＹ方向への移動を制御する。

【００４０】また、操作部８が制御部６に接続されてお
り、当該操作部８により制御部６に所定の制御を行わせ
るための条件設定等を入力することができるようになっ
ている。

【００４１】図４（ａ）および図４（ｂ）は、本実施形
態に係るイオン注入装置１におけるファラデーカップ１
４−１，１４−２の上流側に設けられるマスク１３の詳
細な構成を示す図である。図４に示すように、例えば、
Ｙ方向に所定の注入角度をもったイオンビーム１０ａを
得たい場合に、当該イオン注入角度と同じ角度でスリッ
ト１３ｂ，１３ｃが傾けられて形成されている。

【００４２】図４（ａ）に示すように、例えば、マスク
１３に設けられたスリット１３ｂ，１３ｃの角度と入射
するイオンビーム１０ａの角度とがほぼ同じ傾きをもつ
場合には、マスク１３によりイオンビーム１０ａの殆ど
が遮られることなく、ファラデーカップ１４−１，１４
−２に入り、カレントインテグレータ１５により、ビー
ム電流値が計測されることとなる。

【００４３】また、図４（ｂ）に示すように、例えば、
イオンビーム１０ｂの角度と、スリット１３ｂ，１３ｃ
の角度とが異なっている場合には、イオンビームはマス
ク１３により遮られて、下流のファラデーカップ１４−
１，１４−２へ到達するイオンビームの量が減少するこ
とから、カレントインテグレータ１５により計測される
ビーム電流が減少することとなる。

【００４４】すなわち、図５に示すように、目的とする
イオン流入角度θ、すなわち、スリット１３ｂの角度と
同じ角度θ０で入射してきたイオンビーム１０ａは、そ
の殆どがマスク１３のスリット１３ｂ，１３ｃを通過し
てファラデーカップ１４−１，１４−２に到達するが、
角度θ０よりずれて角度θ１，θ２で入射してきたイオ
ンビーム１０ｂ，１０ｃは、その一部がマスク１３によ
り遮られて通過できないことから、ファラデーカップ１
４−１，１４−２に到達するイオンビームの量が減少す
ることから、カレントインテグレータ１５により計測さ
れるビーム電流が減少することとなる。

【００４５】上記のようなマスク１３は、例えば、図６
（ａ）に示すように目的とするイオン注入角度と同じ角
度θで形成されたスリット１３ｂ，１３ｃにおいて、イ
オンビーム１０の入射側の開口Ｃ１と、イオンビーム１
０の出射側の開口Ｃ２とが重なる領域を有さないような
膜厚ｔでマスク１３を形成することが好ましい。すなわ
ち、開口Ｃ１に対向する領域Ｃ３に対して、開口Ｃ２が
ずれるような膜厚ｔで形成する。これは、角度θからは
ずれたイオンビームをマスク１３から通過させないよう
にするためである。

【００４６】例えば、角度θが小さく、上述した条件を
満たすのに必要な厚さｔが厚くなり、従来のマスク１３
となる基板にこのような傾きを有するスリットを設ける
のみでは形成できない場合には、図６（ｂ）に示すよう
に、所定の角度θのスリットが形成されたマスク１３
１，１３２，１３３，１３４を重ねることにより必要な
厚さｔを有するマスク１３となるように形成する。

【００４７】上記構成の本実施形態に係るイオン注入装
置１の動作について説明する。

【００４８】まず、注入処理開始前に、目的とするイオ
ンビーム１０のイオン注入角度θにスリット１３ｂ，１
３ｃが形成されたマスク１３を用意して、ファラデーカ
ップ１４−１，１４−２の前に各スリット１３ｂ，１３
ｃが位置するように当該マスク１３をセッティングす
る。

【００４９】そして、当該記憶部７に記憶されている第
１走査電極４３ａ，４３ｂおよび第２走査電極４５ａ，
４５ｂへ印加する走査電圧データ、および記憶部７に記
憶されている偏向電極４４ａ，４４ｂへ印加する偏向電
圧データに応じて、所定の走査電圧および偏向電圧を制
御部８が出力することで、注入処理時と同様に、イオン
ビーム１０を走査させる。なお、このとき、プラテン１
１には、ウェーハＷはセットしていない状態にある。

【００５０】すなわち、図１に示すように、イオン源部
２のイオン源２１から引き出され、質量分析部３で所定
のイオンのみが選別された後、ビームライン部４の加速
管４１で加速され、静電レンズ４２でシャープなビーム
に整形されたイオンビーム１０は、制御部６から上記の
走査電圧条件で第１走査電極４３ａ，４３ｂ、第２走査
電極４５ａ，４５ｂにより走査されることで、パラレル
ビームとなる。なお、このとき、制御部６からの上述の
ように決定された偏向電圧が偏向電極４４ａ，４４ｂに
印加され、所望の角度だけＹ方向に偏向された状態とな
っている。

【００５１】そして、このようにイオンビーム１０を走
査させた状態において、マスク１３の各スリット１３
ｂ，１３ｃを通過して、各ファラデーカップ１４−１，
１４−２に到達するイオンビーム１０のビーム電流がカ
レントインテグレータ１５により計測される。

【００５２】上記のカレントインテグレータ１５により
計測されたビーム電流値に応じた信号が制御部６に出力
されると、制御部６は、計測されたビーム電流値を記憶
部７に記憶させる。

【００５３】一つの走査電圧データおよび偏向電圧デー
タによるイオンビーム１０の走査が終了して、マスク１
３のスリット１３ａ，１３ｂを通過するイオンビーム１
０の電流値が計測された後、今度は、他の条件で、イオ
ンビーム１０を偏向および走査して、同様にして、当該
条件においてマスク１３のスリット１３ａ，１３ｂを通
過してくるイオンビーム１０の電流値をカレントインテ
グレータ１５により計測し、当該ビーム電流値を記憶部
７に記憶させる。

【００５４】上記の種々の条件によるビーム電流値を計
測した後、各ファラデーカップ１４−１，１４−２へ到
達したイオンビームのビーム電流値が最大となり、か
つ、各ファラデーカップ１４−１，１４−２へ到達した
イオンビームのビーム電流値が最も近い値となるような
偏向電圧データおよび走査電圧データをイオン注入条件
として決定する。

【００５５】上記の決定処理は、制御部６に種々の判断
プログラムを設けることで行うことができ、例えば、各
ファラデーカップ１４−１，１４−２によるビーム電流
値の比率および合計値を算出し、比率が所定の値以上の
もののデータの中で、ビーム電流の合計値が最も高い走
査電圧データおよび偏向電圧データをイオン注入条件と
して決定する。

【００５６】このようにすることで、各ファラデーカッ
プ１４−１，１４−２へ到達したイオンビーム１０のビ
ーム電流値が大きければ大きい程、イオンビーム１０の
注入角度が目的とする角度θ、すなわち、マスク１３に
形成されたスリット１３ｂ，１３ｃの角度θに近いこと
となることから、所望の注入角度θを有するイオンビー
ム１０が得られる。

【００５７】また、イオンビーム１０の走査領域におけ
る両端に設置されたファラデーカップ１４−１，１４−
２に到達したイオンビーム量が均一であるほど、走査領
域内においてイオンビーム１０の注入角度θが一定、す
なわち、パラレルビームであると近似することができ
る。

【００５８】そして、以上のような処理を行った後に、
上記の処理によって決定された走査電圧条件および偏向
電圧条件によって、従来と同様に実際のイオン注入処理
がなされる。

【００５９】すなわち、制御部６により先の処理におい
て決定した走査電圧および偏向電圧が第１走査電極４３
ａ，４３ｂ、第２走査電極４５ａ，４５ｂ、および偏向
電極４４ａ，４４ｂにそれぞれ印加されることで、所望
のイオン注入角度だけＹ方向に偏向されたパラレルビー
ムによるイオン注入が行われる。

【００６０】このとき、Ｘ方向に走査されたイオンビー
ム１０は、上記のマスク１３の開口部１３ａを通過し
て、その下流のプラテン１１に保持されたウェーハＷを
照射するとともに、開口部１３ａの横側に設けられたス
リット１３ｂ，１３ｃを通過して、ファラデーカップ１
４−１，１４−２に入射する。

【００６１】また、イオン注入動作中、ファラデーカッ
プ１４−１，１４−２に入射されるイオンビームのビー
ム電流が、カレントインテグレータ１５において計測さ
れ、ビーム電流に応じたパルス信号が制御部６に出力さ
れる。

【００６２】制御部６は、カレントインテグレータ１５
から入力されるパルス信号から一回のビーム走査当たり
のビーム電流値に基づいて、駆動手段１２の動作を一回
のビーム走査毎に制御し、プラテン１１によるウェーハ
ＷのＹ方向走査速度の制御を従来と同様にして行う。こ
のＹ方向走査速度の制御により、ウェーハＷへのイオン
注入量の均一化が図られるようになっている。

【００６３】以上のようにして、ウェーハＷがセットさ
れたプラテン１１はＹ方向に駆動され、これにより、ウ
ェーハＷの全面にイオンビーム１０が所定の注入角度で
注入されることとなる。

【００６４】上記の本実施形態に係るイオン注入装置に
よれば、イオン注入処理前に、種々の偏向電圧によりイ
オンビーム１０をＹ方向へ偏向させた中で、イオン注入
角度に沿って形成されたスリット１３ｂ，１３ｃを通過
してファラデーカップ１４−１，１４−２に到達するイ
オンビーム１０によるビーム電流値が最大となるように
ビーム角度を調整することにより、マスク１３に設けた
スリット１３ｂ，１３ｃの角度と等しい角度をもった、
イオンビーム１０を得ることが可能となる。

【００６５】また、イオンビーム１０の走査領域におけ
る両端に目的とするイオン注入角度と同じ角度を有する
スリット１３ｂ，１３ｃを設け、各スリット１３ｂ，１
３ｃを通過してファラデーカップ１４−１，１４−２に
到達したイオンビームによるビーム電流値が均一となる
ようにすることで、走査領域内においてイオンビームの
注入角度θが一定、すなわち、パラレルビームであると
近似することができる。

【００６６】以上のように、本実施形態では、マスク１
３に設けるスリット１３ｂ，１３ｃの形状を、目的とす
るイオン注入角度θだけ傾けて形成することにより、複
雑な機構を設けることなく、イオンビーム１０の注入角
度θを保証することができ、かつ、そのようなイオン注
入角度θをもったイオンビーム１０の平行度をも保証す
ることができる。従って、将来的にステンシルマスクを
用いたイオン注入へ移行した場合においても、イオンビ
ームの注入角度および平行度を保証することができる。

【００６７】本発明のイオン注入装置は、上記の実施形
態の説明に限定されない。例えば、本実施形態では、イ
オンビーム１０の走査領域の両端においてマスク１３に
２つのスリット１３ｂ，１３ｃを設け、かつ、当該マス
ク１３の下流側であって２つのスリット１３ｂ，１３ｃ
に対応する位置に２つのファラデーカップ１４−１，１
４−２を設けることとしたが、ビームの平行度をさらに
保証するため、イオンビーム１０の走査領域においてさ
らに多くのスリットおよびこれに対応するファラデーカ
ップを設けてもよい。

【００６８】また、本実施形態では、イオン注入前にお
けるビーム調整のためのマスクと、ウェーハＷをセット
後の実際のイオン注入処理におけるマスクとを兼ねて、
マスク１３に開口部１３ａを設けることとしたが、ビー
ム調整のためのマスク１３には開口部１３ａを設けず
に、実際のイオン注入処理の際には、通常の開口部１３
ａを有するマスクと交換するようにしてもよい。

【００６９】また、本実施形態では、記憶部７に種々の
走査電極４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂへ印加する走
査電圧条件、および偏向電極４４ａ，４４ｂへ印加する
偏向電圧条件を記憶させておき、制御部６により種々の
条件でイオンビーム１０を偏向および走査し、最も適当
な条件をイオン注入条件として決定することとしたが、
このような種々の条件をオペレータが入力するようにし
てもよい。この場合には、オペレータにより操作部８か
ら制御部６へ種々の条件を入力して、当該入力された条
件に基づいて制御部６によりイオンビーム１０の偏向お
よび走査の制御がなされ、上述したような条件を満たす
イオン注入条件をオペレータが判断するようにしてもよ
い。

【００７０】また、本実施形態では、ビーム走査手段が
静電的にビームを走査させる構成となっているが、電磁
石によって電磁的にビームを走査させる構成であっても
よい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
の変更が可能である。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、イオンビームの注入角
度の精度を向上させることができる。また、そのような
イオン注入角度をもったイオンビームの平行度の精度を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るイオン注入装置の概略構成を
示す図である。

【図２】本実施形態に係るイオン注入装置におけるＸ方
向への走査を説明するための要部構成図である。

【図３】本実施形態に係るイオン注入装置におけるＹ方
向への偏向を説明するための要部構成図である。

【図４】本実施形態に係るイオン注入装置のマスクに設
けるスリットの形状を説明するための断面図である。

【図５】本実施形態に係るイオン注入装置のマスクの作
用を説明するための断面図である。

【図６】本実施形態に係るイオン注入装置のマスクに設
けるスリットに必要な条件を説明するための図である。

【符号の説明】

１…イオン注入装置、２…イオン源部、３…質量分析
部、４…ビームライン部、５…エンドステーション部、
６…制御部、７…記憶部、８…操作部、１０，１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ…イオンビーム、１１…プラテン、１２
…駆動手段、１３，１３１，１３２，１３３，１３４…
マスク、１３ａ…開口、１３ｂ，１３ｃ…スリット、１
４−１，１４−２…ファラデーカップ、１５…カレント
インテグレータ、２１…イオン源、３１…質量分析マグ
ネット、３２…電源、３３…分析スリット、４１…加速
管、４２…静電レンズ、４３ａ，４３ｂ…第１走査電
極、４４ａ，４４ｂ…偏向電極、４５ａ，４５ｂ…第２
走査電極、４６，４７…アンプ、Ｃ１…入射側開口、Ｃ
２…出射側開口。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビームのビーム走査領域内に設置さ
   れ、流入する前記イオンビームのビーム電流を計測する
   ビーム電流計測手段と、 前記ビーム電流計測手段により計測される前記ビーム電
   流が最も大きくなるような偏向条件および走査条件によ
   り、前記イオンビームを偏向し、かつ、偏向された前記
   イオンビームを走査するビーム走査手段とを有し、 前記ビーム電流計測手段は、被処理体の主面に対し目的
   とするイオン注入角度に沿って開口が形成されたマスク
   を有するイオン注入装置。
2. 【請求項２】前記マスクは、前記イオンビームの入射側
   の開口に対し、前記イオンビームの出射側の開口が、前
   記入射側の開口に対向する領域と重ならないように形成
   されている請求項１記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】前記ビーム電流計測手段は、前記ビーム走
   査領域内に少なくとも２つの前記開口が形成された前記
   マスクを有し、前記マスクの各開口を通過する前記イオ
   ンビームの前記ビーム電流をそれぞれ計測する請求項１
   記載のイオン注入装置。
4. 【請求項４】前記ビーム電流計測手段は、前記ビーム走
   査領域内における両端部に少なくとも２つの前記開口が
   形成された前記マスクを有し、前記マスクの各開口を通
   過する前記イオンビームの前記ビーム電流をそれぞれ計
   測する請求項３記載のイオン注入装置。
5. 【請求項５】前記ビーム走査手段は、前記ビーム電流計
   測手段により計測される前記各開口を通過する前記イオ
   ンビームの前記ビーム電流が最も均一となるような偏向
   条件および走査条件により、前記イオンビームを偏向
   し、かつ、偏向された前記イオンビームを走査する請求
   項３記載のイオン注入装置。