JP2004281212A - イオン注入装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、イオンビームの幅を限定するスリットを備えたイオン注入装置に関し、スリットを構成する部材の交換頻度を低減させて、稼動効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】一対のカーボンプレート３１と、一対のカーボンプレート３１の間に形成されたスリット４０と、支持軸３２と、アクチュエータ３３と、移動制御手段３４と、回転制御手段３８とによりスリット部２５を構成し、移動制御手段３４または回転制御手段３８によりアクチュエータ３３を制御して、支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１を移動または回転させる。
【選択図】 図３
【解決手段】一対のカーボンプレート３１と、一対のカーボンプレート３１の間に形成されたスリット４０と、支持軸３２と、アクチュエータ３３と、移動制御手段３４と、回転制御手段３８とによりスリット部２５を構成し、移動制御手段３４または回転制御手段３８によりアクチュエータ３３を制御して、支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１を移動または回転させる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置に関し、特にイオンビームの幅を限定するスリットを備えたイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程における不純物導入を行う装置として、不純物導入量の精密な制御が可能であるという理由から、イオン注入装置が用いられている。イオン注入装置は、アルシン（ＡｓＨ３）等のドーパントガスをプラズマするためのイオン源を有しており、ここでプラズマ化されたプラズマイオンは引き出し電極によりイオンビームとなって引き出される。イオンビームは、強力な電磁マグネットを有する質量分析器によって、その進行方向を規制され、必要とされるイオンビームが取り出される。ここで取り出されたイオンビームは、スリットによりビーム幅が限定されて、多段階に設けられた加速電極により加速され（加速電圧：数１００ｅＶ〜数１００ｋｅＶ）、或いは必要に応じて減速されて半導体基板にイオンが注入される。また、イオンビームが通過する部分は、ターボ分子ポンプやクライオポンプ等により、真空に維持されている。
【０００３】
次に、イオンビームのビーム幅を限定するスリットが形成されたスリット部の構成について説明する。図１は、従来のスリット部の構成を示した概略図である。なお、スリット部材１１の側壁を指し示すことで、一対のスリット部材１１の間に形成されたスリット１６を示している。
【０００４】
スリット部１０は、大略すると一対のスリット部材１１と、支持軸１２と、移動装置１３とにより構成されている。スリット１６は、一対のスリット部材１１の間の隙間により形成されている。支持軸１２の一方の端部には、スリット部材１１が一体に形成されており、他方の端部には移動装置１３が形成されている。移動装置１３は、支持軸１２を介して一対のスリット部材１１をＸ１Ｘ２方向に移動させて、必要に応じてスリット幅Ｂを調整するためのものである。イオンビームは、スリット１６を通過することにより、ビーム幅がスリット幅Ｂと同じ広さに限定される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
イオンビームの照射位置は固定されているため、従来のイオン注入装置では、イオンビームは一対のスリット部材１１の同じ位置に照射され続ける。そのため、一対のスリット部材１１は、イオンビームが所定時間照射されると損傷１４を受けて削れてしまう。これにより、スリット幅Ｂが拡大してイオンビームの形状が限定できなるため、定期的に一対のスリット部材１１の交換を行っていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１９５１８５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スリット部１０の雰囲気は、真空状態に保たれているため、真空状態から大気開放した後に、一対のスリット部材１１を交換して、真空引きする必要があるため、一対のスリット部材１１の交換作業に多くの時間を要し、イオン注入装置の稼動効率を低下させていた。
【０００８】
また、近年のイオンビームの高電流化に伴い、一対のスリット部材１１が受ける損傷１４は増加しており、スリット部材１１の交換周期は短くなり、交換頻度が増して、さらにイオン注入装置の稼動効率を低下させていた。
【０００９】
そこで本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、スリットを構成するスリット部材の交換頻度を低減させて、稼動効率を向上させることのできるイオン注入装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、請求項１記載の発明では、第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、前記スリットの幅方向に対して垂直方向に前記第１及び第２の部材を移動させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置により、解決する。
【００１１】
上記発明によれば、駆動手段を設けて、スリットの幅方向に対して垂直方向に第１及び第２の部材を移動させることにより、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させて、イオンビームの形状を限定することができる。したがって、第１及び第２の部材の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００１２】
また請求項２記載の発明では、第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、前記第１及び第２の部材を回転させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置により、解決する。
【００１３】
上記発明によれば、駆動手段を設けて、スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、第１及び第２の部材を回転させることにより、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させて、イオンビームの形状を限定することができる。したがって、第１及び第２の部材の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明では、前記駆動手段を制御することにより、所定時間経過した際、前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第１の制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置により、解決する。
【００１５】
上記発明によれば、第１の制御手段を設けることにより、第１の制御手段は、所定時間経過した際、駆動手段を制御して第１及び第２の部材を移動または回転させることができる。
【００１６】
また請求項４記載の発明では、前記第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づき、前記駆動手段を介して前記第１及び第２の部材を移動または回転させる第２の制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のイオン注入装置により、解決する。
【００１７】
上記発明によれば、第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段を設けて、検出手段の検出結果に基づいて、制御手段は、駆動手段を介して第１及び第２の部材の移動または回転させることができる。
【００１８】
また請求項５記載の発明では、前記第１及び第２の部材の形状は、多面体または円柱であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のイオン注入装置により、解決する。
【００１９】
上記発明によれば、第１及び第２の部材の形状を多面体または円柱とすることにより、駆動手段により第１及び第２の部材を移動または回転させて、第１及び第２の部材の複数の領域にイオンビームを照射することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２１】
（第１実施例）
始めに、図２を参照して、本発明の第１実施例であるイオン注入装置について説明する。図２に示すように、イオン注入装置２０は、大略するとイオン源チャンバ２１と、イオン源２２と、引き出し電極２３と、質量分析器２４と、スリットが形成されたスリット部２５と、加速電極２６と、マグネット２７と、プロセスチャンバー２９とにより構成されている。
【００２２】
加速電極２６の一方の端部には、イオン源２２がドーパントガスを導入可能な状態で形成されており、他方の端部にはイオン源チャンバ２１が形成されている。また、イオン源２２は、イオンをプラズマ化するためのものである。加速電極２６は、イオン源２２においてプラズマ化されたイオンを加速させるためのものである。イオン源チャンバ２１の図２中の上方には、引き出し電極２３が形成されている。引き出し電極２３は、加速電極２６により加速されたイオンを、イオンビームとして引き出すためのものである。
【００２３】
引き出し電極２３の図２中の上方には、質量分析器２４が形成されている。質量分析器２４は、イオンビームに含まれる不必要なイオンを除去するためのものである。質量分析器２４の図２中の右側には、スリット部２５が形成されている。スリット部２５は、質量分析器２４から取り出されたイオンビームの形状をスリット４０（図３参照）により限定するためのものである。また、イオンビームのスリット部２５に対する照射位置は固定されている。スリット４０を通過したイオンビームの進行方向には、マグネット２７が形成されている。マグネット２７は、スリット部２５を通過したイオンビームの質量を揃えて、プロセスチャンバー２９内のプレートに固定された半導体基板２８にイオンビームを照射し、半導体基板２８にイオンを注入するためのものである。
【００２４】
次に、図３を参照して、第１実施例のスリット部２５について説明する。図３は、第１実施例のスリット部の斜視図を示したものである。また、同図中に示したＸ１，Ｘ２方向はスリットの幅方向、Ｙ１，Ｙ２方向はスリットの幅方向に対して垂直方向、Ｚ１，Ｚ２方向は支持軸３２の軸方向、Ｄ１及びＤ２は回転方向（以下、回転方向Ｄ１，回転方向Ｄ２）、Ｉ方向はイオンビームの進行方向（以下、進行方向Ｉ）、Ｆはカーボンプレート３１上に照射されるイオンビームの照射領域（以下、照射領域Ｆ）、ＧはＺ１，Ｚ２方向の照射領域Ｆの幅（以下、幅Ｇ）をそれぞれ示している。
【００２５】
図３に示すように、スリット部２５は、大略すると第１及び第２の部材である一対のカーボンプレート３１と、支持軸３２と、駆動手段であるアクチュエータ３３と、第１の制御手段である移動制御手段３４と、第２の制御手段である回転制御手段３８とにより構成されている。一対のカーボンプレート３１は、四角柱の形状をしており、隙間を介在させた状態で対向するように配設されている。この隙間が、イオンビームの形状を限定するためのスリット４０である。また、同図中に示したＨは、スリット４０の幅（以下、スリット幅Ｈ）を示しており、スリットを通過したイオンビームは、スリット幅Ｈと同じ幅にビーム幅が限定される。支持軸３２の一方の端部には、カーボンプレート３１がそれぞれ形成されており、他方の端部にはアクチュエータ３３が形成されている。移動制御手段３４及び回転制御手段３８は、アクチュエータ３３の制御が可能な状態でアクチュエータ３３と接続されている。
【００２６】
次に、図３を参照して、アクチュエータ３３の構成ついて説明する。図３に示すように、アクチュエータ３３は、イオンビームによりカーボンプレート３１が損傷３６を受けて、イオンビームの形状の限定ができなくなる前に、支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させるためのものである。アクチュエータ３３は、イオンビームによりカーボンプレート３１が損傷３６を受けた際、Ｚ１，Ｚ２方向に移動または回転方向Ｄ１，Ｄ２へ回転可能なように構成されている。
【００２７】
また、アクチュエータ３３は、所望のイオンビームの形状に応じて、スリット幅Ｈを調整できるようにＸ１，Ｘ２方向に移動可能なように構成されている。なお、一対のカーボンプレート３１を回転させることができれば良く、回転方向Ｄ１，Ｄ２の回転方向は、同一方向でなくても良い。
【００２８】
このようにアクチュエータ３３を構成することにより、一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けた際、アクチュエータ３３は支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。そのため、スリット４０によりイオンビームの形状を限定することができため、一対のカーボンプレート３１を交換する必要が無く、カーボンプレート３１の交換頻度が低減でき、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００２９】
次に、移動制御手段３４について説明する。移動制御手段３４は、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１をＺ１，Ｚ２方向へ移動させる際の移動のタイミングと、移動量とを制御するためのものである。
【００３０】
移動制御手段３４には、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１をＺ１，Ｚ２方向へ移動させるかどうかの判定を行うために必要なイオンレーザの限界照射時間Ｔｍａｘと、一対のカーボンプレート３１を移動させる際の移動量とがあらかじめ設定されている。移動制御手段３４は、一対のカーボンプレート３１にイオンレーザが照射された累積照射時間Ｔが、照射時間Ｔｍａｘを越えた際に、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１をＺ１，Ｚ２方向へ移動させる。移動量は、イオンレーザが照射された領域のＺ１，Ｚ２方向の幅Ｇよりも大きければ良い。
【００３１】
このように移動制御手段３４を構成することにより、移動制御手段３４は、あらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘ及び移動量に基づき、累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを超えた際、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１をあらかじめ設定された移動量の移動をさせて、照射領域Ｆをイオンビームにより損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。
【００３２】
次に、回転制御手段３８について説明する。回転制御手段３８は、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へ回転させる際のタイミングと、回転角度とを制御するためのものである。回転制御手段３８には、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へ回転させるかどうかの判定を行うために必要なイオンレーザの限界照射時間Ｔｍａｘと、一対のカーボンプレート３１を回転させる際の回転角度とがあらかじめ設定されている。イオンレーザの限界照射時間Ｔｍａｘは、あらかじめ実験から求められた値であり、一対のカーボンプレート３１が損傷してイオンビームの形状の限定ができなくなる時間のことである。
【００３３】
回転制御手段３４は、一対のカーボンプレート３１にイオンレーザが照射された累積照射時間Ｔが、照射時間Ｔ１を越えたと判定された際、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２に回転させる。回転角度は、例えば本実施例のようにカーボンプレート３１の形状に四角柱を適用する際には９０度に設定することができる。
【００３４】
このように回転制御手段３８を構成することにより、回転制御手段３８は、あらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘ及び回転角度に基づき、累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを超えた際、アクチュエータ３３は支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へ９０度回転させて、照射領域Ｆをイオンビームにより損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。また、回転と移動とを組み合わせることにより、さらに一対のカーボンプレート３１の交換周期を長くすることができる。なお、一対のカーボンプレートを回転のみまたは移動のみさせた場合においても同様な効果を得ることができる。
【００３５】
次に、図４乃至７を参照して、一対のカーボンプレートの形状について説明を行う。図４は、形状が薄板のカーボンプレートを示した図であり、図５は、形状が円柱のカーボンプレートを示した図であり、図６は、形状が三角柱のカーボンプレートを示した図であり、図７は、形状が五角柱のカーボンプレートを示した図である。
【００３６】
図４に示した薄板のカーボンプレート４１の場合は、アクチュエータ３３によりカーボンプレート４１を移動または回転させることで、面４１Ａと面４１Ａの反対側の面の２つの面にイオンレーザを照射することができる。図５に示した円柱のカーボンプレート４２の場合は、アクチュエータ３３によりカーボンプレート４１を移動または回転させることで、側面４２Ａの複数の領域にイオンレーザを照射することができる。図６に示したカーボンプレート４３の場合は、面４３Ａと同じ面積を有する面が面４３Ａを含めて３つあるため、アクチュエータ３３によりカーボンプレート４３を移動または回転させて、この３つの面にイオンレーザを照射することができる。図７に示した五角柱のカーボンプレート４４の場合は、面４４Ａと同じ面積を有する面が面４４Ａを含めて５つあるため、この５つの面にイオンレーザを照射することができる。
【００３７】
このように、多面体または円柱の形状のカーボンプレート４１〜４４を適用することにより、カーボンプレート４１〜４４上の複数の領域にイオンビームを照射することができる。したがって、カーボンプレート４１〜４４の交換頻度を低減させることができる。なお、カーボンプレート３１の形状は、多面体または円柱の形状であれば良く、図４乃至７に示したカーボンプレート４１〜４４の形状に限定されない。また、本実施例では、四角柱のカーボンプレート３１を適用した場合について以下の説明を行う。
【００３８】
次に、図８を参照して、累積照射時間Ｔを判定に用いた場合のアクチュエータ３３の駆動処理について説明する。図８は、累積照射時間Ｔを判定に用いた場合のアクチュエータ３３の駆動処理を示したフローチャートである。なお、図８においては、ＳＴＥＰをＳと略して示す。
【００３９】
図８に示す処理が起動すると、まずＳＴＥＰ４５の処理により、一対のカーボンプレート３１にイオンビームが照射される照射時間を累積したイオンビームの累積照射時間Ｔが演算される。続く、ＳＴＥＰ４６では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、累積照射時間Ｔがあらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘを越えたかどうかの判定を行う。限界照射時間Ｔｍａｘは、あらかじめ実験から求められた値であり、一対のカーボンプレート３１が損傷してイオンビームの形状の限定ができなくなる時間のことである。判定がＮｏの場合には、処理はＳＴＥＰ４５に戻される。判定がＹｅｓの場合には、ＳＴＥＰ４７に進む。ＳＴＥＰ４７では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、アクチュエータ３３が駆動されて一対のカーボンプレート３１は移動または回転させられる。続く、ＳＴＥＰ４８では、累積照射時間Ｔがリセットされて、処理は終了する。
【００４０】
次に、図９乃至１２を参照して、移動制御手段３４及び回転制御手段３８により制御されたアクチュエータ３３がカーボンプレート３１を駆動させる際の動作について一例を挙げて説明する。
【００４１】
図９は、照射領域が一対のカーボンプレートの上部にある場合のスリット部の正面図であり、図１０は、図５に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図であり、図１１は、図１０に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図であり、図１２は、図１１に示した一対のカーボンプレートが９０度回転した後のスリット部の正面図である。図９乃至１２において、図３に示したスリット部と同一構成の部分に関しては図３の符号と同一符号を付して説明を省略する。なお、図９乃至１１中のＧは、照射領域ＦのＺ１，Ｚ２方向の幅（以下、幅Ｇ）を示している。
【００４２】
図９に示すように、一対のカーボンプレート３１の図９中の上方には、照射領域Ｆが位置している。この状態でイオンビームを照射して、累積照射時間Ｔがあらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘを越えると、照射領域Ｆの部分の一対のカーボンプレート３１は損傷を受けて、イオンビームの形状を限定できなくなる。そこで、図１０に示すように、累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際、移動制御手段３４は、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を図１０中の上方に移動させて、照射領域Ｆをカーボンプレート３１の損傷を受けていない領域に移動させる。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状を限定することができる。
【００４３】
図１１に示すように、次にイオンビームの累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際には、上記と同様な方法により、カーボンプレート３１の損傷を受けていない領域に照射領域Ｆを移動させて、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状の限定を行う。図１２に示すように、次にイオンビームの累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際、回転制御手段３８は、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へそれぞれ９０度回転させて、一対のカーボンプレート３１の損傷の無い面をイオンビームが照射される方向に対して向けて回転を停止する。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状の規制を行うことができる。その後、イオンビームの累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際には、上記説明したような移動または回転の動作を繰り返し行う。
【００４４】
このように、移動制御手段３４及び回転制御手段３８によりアクチュエータ３３を制御して、一対のカーボンプレート３１を移動または回転させることで、照射領域Ｆを移動させて、一対のカーボンプレート３１の交換頻度を低減させることができる。本実施例の場合は、一対のカーボンプレート３１に四角柱を用いているため、一対のカーボンプレート３１の交換周期を従来よりも１２倍長くすることができる。
【００４５】
以上、説明したように、移動制御手段３４及び回転制御手段３８により、アクチュエータ３３を制御して、一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状を限定することができるので、カーボンプレート３１の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。なお、本実施例では、四角柱の形状の一対のカーボンプレート３１を適用したが、一対のカーボンプレート３１の形状に薄板や三角柱や五角柱等の多面体または円柱を用いても同様な効果を得ることができる。また、カーボンプレート３１を円柱形状とすれば、イオンビーム照射時に連続して回転させてもイオンビームの形状を規制し、イオンビームの衝突による熱の発生を分散させて、カーボンプレート３１の損傷を低減することができる。さらに、本実施例において、移動制御手段３４と回転制御手段３８の２つの制御手段を設けて説明を行ったが、どちらか一方の制御手段を設けても良く、同様な効果を得ることができる。
【００４６】
（第２実施例）
図１３は、第２実施例のスリット部の平面図を示したものである。なお、図１３において、図３に示したスリット部２５と同一構成の部分に関しては、図３と同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図１３に示すように、スリット部５０は、大略すると第１及び第２の部材である一対のカーボンプレート３１と、支持軸３２と、駆動手段であるアクチュエータ３３と、第１の制御手段である移動制御手段３４と、第２の制御手段である回転制御手段３８と、検出手段であるカメラ４９とにより構成されている。なお、本実施例では、四角柱の形状をした一対のカーボンプレート３１を例に挙げて以下の説明を行う。
【００４８】
カーボンプレート３１は、隙間が介在させた状態で対向するように形成されており、この隙間がイオンビームの形状を規制するためのスリット４０を形成している。支持軸３２の一方の端部には、カーボンプレート３１がそれぞれ形成されており、他方の端部にはアクチュエータ３３が形成されている。移動制御手段３４及び回転制御手段３８は、アクチュエータ３３の制御が可能な状態でアクチュエータ３３と接続されている。カメラ４９は、移動制御手段３４及び回転制御手段３８に接続されている。
【００４９】
カメラ４９は、カーボンプレート３１上のイオンビームが照射された照射領域Ｆを撮像するためのものである。カメラ４９により撮像された画像は、移動制御手段３４及び回転制御手段３８に常時送信される。移動制御手段３４または回転制御手段３８は、カメラ４９により撮像された画像に基づき、カーボンプレート３１がイオンビームの照射により損傷３６を受けたかどうかの判定を行い、損傷３６を受けたと判定した場合には、アクチュエータ３３を制御して、カーボンプレート３１を移動または回転させる。カーボンプレート３１がイオンビームの照射により損傷３６を受けたかどうかの判定は、例えば、カメラ４９に白黒のカメラを用いて、撮像された画像にフィルター処理を行い、損傷３６を受けた領域を黒く表示させて、黒い領域の大きさにより行うことができる。
【００５０】
このように、カメラ４９を設けて、一対のカーボンプレート３１の照射領域Ｆを撮像することにより、移動制御手段３４または回転制御手段３８は、撮像された画像に基づき、一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けたかどうかの判定を行うことができる。
【００５１】
次に、図１４を参照して、カメラ４９の画像を判定に用いた場合のアクチュエータ３３の駆動処理について説明する。図１４は、カメラの画像を判定に用いた場合のアクチュエータの駆動処理を示したフローチャートである。なお、図１４においては、ＳＴＥＰをＳと略して示す。
【００５２】
図１４に示す処理が起動すると、まずＳＴＥＰ５３の処理により、イオンビームが照射された一対のカーボンプレート３１の損傷３６の具合がカメラ４９により撮像されて、画像が取得される。
【００５３】
続く、ＳＴＥＰ５４では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、カメラ４９により撮像された画像に基づき、一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けたかどうかの判定を行う。判定がＮｏの場合には、処理はＳＴＥＰ５３に戻される。判定がＹｅｓの場合には、ＳＴＥＰ５４に進む。ＳＴＥＰ５４では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、アクチュエータ３３が駆動されて一対のカーボンプレート３１は移動または回転させられて、処理は終了する。
【００５４】
以上、説明したように、カメラ４９を設けて、撮像された画像に基づいて一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けたと判定された際には、移動制御手段３４または回転制御手段３８は、アクチュエータ３３を制御して、一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状を限定することができるので、カーボンプレート３１の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。なお、第２実施例の場合も第１実施例の図９乃至１２において説明したようにカーボンプレート３１を駆動させることが可能である。また、本実施例では、四角柱の形状の一対のカーボンプレート３１を適用したが、一対のカーボンプレート３１の形状に薄板や三角柱や五角柱等の多面体または円柱を用いても同様な効果を得ることができる。また、本実施例において、移動制御手段３４と回転制御手段３８の２つの制御手段を設けて説明を行ったが、どちらか一方の制御手段を設けても良く、同様な効果を得ることができる。
【００５５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、本発明は、イオンビームの加速電圧に依存することなく用いることができるが、高速で照射されるイオンビームを用いるイオン注入装置においては、カーボンプレートの損傷が激しいので、本発明の本実施例を適用する効果は大きい。
【００５６】
（付記１） 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、前記スリットの幅方向に対して垂直方向に前記第１及び第２の部材を移動させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置。
【００５７】
（付記２） 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、
前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、前記第１及び第２の部材を回転させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置。
【００５８】
（付記３） 前記駆動手段を制御することにより、所定時間経過した際、
前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第１の制御手段を設けたことを特徴とする付記１または２に記載のイオン注入装置。
【００５９】
（付記４） 前記第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に基づき、前記駆動手段を介して前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第２の制御手段とを設けたことを特徴とする付記１乃至３に記載のイオン注入装置。
【００６０】
（付記５） 前記第１及び第２の部材の形状は、多面体または円柱であることを特徴とする付記１乃至４に記載のイオン注入装置。
【００６１】
（付記６） 前記第１及び第２の部材の形状が円柱であって、イオンビームを照射する際、前記円柱を連続回転させる駆動手段を設けたことを特徴とする付記１乃至４に記載のイオン注入装置。
【００６２】
（付記７） 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたスリットにイオンビームを通過させる処理を含むイオン注入方法において、所定時間経過または第１及び第２の部材の損傷した際に、前記第１及び第２の部材を前記スリットの幅方向に対して垂直方向に移動させるか、または前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として回転させることを特徴とするイオン注入方法。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、駆動手段によりスリットの幅方向に対して垂直方向に第１及び第２の部材を移動させて、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させることで、第１及び第２の部材の交換頻度が低減されて、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００６４】
また請求項２記載の発明によれば、駆動手段によりスリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させることで、第１及び第２の部材の交換頻度が低減されて、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００６５】
また請求項３記載の発明によれば、制御手段を設けることにより、所定時間経過した際、駆動手段を制御して、第１及び第２の部材の移動または回転させるタイミングを制御することができる。
【００６６】
また請求項４記載の発明によれば、検出手段の検出結果に基づいて、制御手段は、駆動手段を介して第１及び第２の部材の移動または回転させるタイミングを制御することができる。
【００６７】
また請求項５記載の発明によれば、第１及び第２の部材の形状を多面体または円柱とすることにより、駆動手段により第１及び第２の部材を移動または回転させて、第１及び第２の部材の複数の領域にイオンビームを照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスリット部の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の第１実施例であるイオン注入装置の概略図である。
【図３】第１実施例のスリット部の斜視図である。
【図４】形状が薄板のカーボンプレートを示した図である。
【図５】形状が円柱のカーボンプレートを示した図である。
【図６】形状が三角柱のカーボンプレートを示した図である。
【図７】形状が五角柱のカーボンプレートを示した図である。
【図８】累積照射時間を判定に用いた場合のアクチュエータの駆動処理を示したフローチャートである。
【図９】照射領域が一対のカーボンプレートの上部にある場合のスリット部の正面図である。
【図１０】図５に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図である。
【図１１】図１０に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図である。
【図１２】図１１に示した一対のカーボンプレートが９０度回転した後のスリット部の正面図である。
【図１３】第２実施例のスリット部の平面図を示した図である。
【図１４】カメラの画像を判定に用いた場合のアクチュエータの駆動処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０、２５ スリット部
１１ スリット部材
１２ 支持軸
１３ 移動装置
１４、３６ 損傷
１６、４０ スリット
２０ イオン注入装置
２１ イオン源チャンバ
２２ イオン源
２３ 引き出し電極
２４ 質量分析器
２６ 加速電極
２７ マグネット
２８ 半導体基板
２９ プロセスチャンバー
３１、４１、４２、４３、４４ カーボンプレート
３３ アクチュエータ
３４ 移動制御手段
３８ 回転制御手段
４１Ａ、４３Ａ、４４Ａ 面
４２Ａ 側面
４９ カメラ
Ｂ、Ｈ スリット幅
Ｃ、Ｉ イオンビームの進行方向
Ｄ１、Ｄ２ 回転方向
Ｆ イオンビームの照射領域
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置に関し、特にイオンビームの幅を限定するスリットを備えたイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスの製造工程における不純物導入を行う装置として、不純物導入量の精密な制御が可能であるという理由から、イオン注入装置が用いられている。イオン注入装置は、アルシン（ＡｓＨ３）等のドーパントガスをプラズマするためのイオン源を有しており、ここでプラズマ化されたプラズマイオンは引き出し電極によりイオンビームとなって引き出される。イオンビームは、強力な電磁マグネットを有する質量分析器によって、その進行方向を規制され、必要とされるイオンビームが取り出される。ここで取り出されたイオンビームは、スリットによりビーム幅が限定されて、多段階に設けられた加速電極により加速され（加速電圧：数１００ｅＶ〜数１００ｋｅＶ）、或いは必要に応じて減速されて半導体基板にイオンが注入される。また、イオンビームが通過する部分は、ターボ分子ポンプやクライオポンプ等により、真空に維持されている。
【０００３】
次に、イオンビームのビーム幅を限定するスリットが形成されたスリット部の構成について説明する。図１は、従来のスリット部の構成を示した概略図である。なお、スリット部材１１の側壁を指し示すことで、一対のスリット部材１１の間に形成されたスリット１６を示している。
【０００４】
スリット部１０は、大略すると一対のスリット部材１１と、支持軸１２と、移動装置１３とにより構成されている。スリット１６は、一対のスリット部材１１の間の隙間により形成されている。支持軸１２の一方の端部には、スリット部材１１が一体に形成されており、他方の端部には移動装置１３が形成されている。移動装置１３は、支持軸１２を介して一対のスリット部材１１をＸ１Ｘ２方向に移動させて、必要に応じてスリット幅Ｂを調整するためのものである。イオンビームは、スリット１６を通過することにより、ビーム幅がスリット幅Ｂと同じ広さに限定される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
イオンビームの照射位置は固定されているため、従来のイオン注入装置では、イオンビームは一対のスリット部材１１の同じ位置に照射され続ける。そのため、一対のスリット部材１１は、イオンビームが所定時間照射されると損傷１４を受けて削れてしまう。これにより、スリット幅Ｂが拡大してイオンビームの形状が限定できなるため、定期的に一対のスリット部材１１の交換を行っていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１９５１８５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スリット部１０の雰囲気は、真空状態に保たれているため、真空状態から大気開放した後に、一対のスリット部材１１を交換して、真空引きする必要があるため、一対のスリット部材１１の交換作業に多くの時間を要し、イオン注入装置の稼動効率を低下させていた。
【０００８】
また、近年のイオンビームの高電流化に伴い、一対のスリット部材１１が受ける損傷１４は増加しており、スリット部材１１の交換周期は短くなり、交換頻度が増して、さらにイオン注入装置の稼動効率を低下させていた。
【０００９】
そこで本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、スリットを構成するスリット部材の交換頻度を低減させて、稼動効率を向上させることのできるイオン注入装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、請求項１記載の発明では、第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、前記スリットの幅方向に対して垂直方向に前記第１及び第２の部材を移動させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置により、解決する。
【００１１】
上記発明によれば、駆動手段を設けて、スリットの幅方向に対して垂直方向に第１及び第２の部材を移動させることにより、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させて、イオンビームの形状を限定することができる。したがって、第１及び第２の部材の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００１２】
また請求項２記載の発明では、第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、前記第１及び第２の部材を回転させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置により、解決する。
【００１３】
上記発明によれば、駆動手段を設けて、スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、第１及び第２の部材を回転させることにより、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させて、イオンビームの形状を限定することができる。したがって、第１及び第２の部材の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明では、前記駆動手段を制御することにより、所定時間経過した際、前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第１の制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置により、解決する。
【００１５】
上記発明によれば、第１の制御手段を設けることにより、第１の制御手段は、所定時間経過した際、駆動手段を制御して第１及び第２の部材を移動または回転させることができる。
【００１６】
また請求項４記載の発明では、前記第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づき、前記駆動手段を介して前記第１及び第２の部材を移動または回転させる第２の制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のイオン注入装置により、解決する。
【００１７】
上記発明によれば、第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段を設けて、検出手段の検出結果に基づいて、制御手段は、駆動手段を介して第１及び第２の部材の移動または回転させることができる。
【００１８】
また請求項５記載の発明では、前記第１及び第２の部材の形状は、多面体または円柱であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のイオン注入装置により、解決する。
【００１９】
上記発明によれば、第１及び第２の部材の形状を多面体または円柱とすることにより、駆動手段により第１及び第２の部材を移動または回転させて、第１及び第２の部材の複数の領域にイオンビームを照射することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２１】
（第１実施例）
始めに、図２を参照して、本発明の第１実施例であるイオン注入装置について説明する。図２に示すように、イオン注入装置２０は、大略するとイオン源チャンバ２１と、イオン源２２と、引き出し電極２３と、質量分析器２４と、スリットが形成されたスリット部２５と、加速電極２６と、マグネット２７と、プロセスチャンバー２９とにより構成されている。
【００２２】
加速電極２６の一方の端部には、イオン源２２がドーパントガスを導入可能な状態で形成されており、他方の端部にはイオン源チャンバ２１が形成されている。また、イオン源２２は、イオンをプラズマ化するためのものである。加速電極２６は、イオン源２２においてプラズマ化されたイオンを加速させるためのものである。イオン源チャンバ２１の図２中の上方には、引き出し電極２３が形成されている。引き出し電極２３は、加速電極２６により加速されたイオンを、イオンビームとして引き出すためのものである。
【００２３】
引き出し電極２３の図２中の上方には、質量分析器２４が形成されている。質量分析器２４は、イオンビームに含まれる不必要なイオンを除去するためのものである。質量分析器２４の図２中の右側には、スリット部２５が形成されている。スリット部２５は、質量分析器２４から取り出されたイオンビームの形状をスリット４０（図３参照）により限定するためのものである。また、イオンビームのスリット部２５に対する照射位置は固定されている。スリット４０を通過したイオンビームの進行方向には、マグネット２７が形成されている。マグネット２７は、スリット部２５を通過したイオンビームの質量を揃えて、プロセスチャンバー２９内のプレートに固定された半導体基板２８にイオンビームを照射し、半導体基板２８にイオンを注入するためのものである。
【００２４】
次に、図３を参照して、第１実施例のスリット部２５について説明する。図３は、第１実施例のスリット部の斜視図を示したものである。また、同図中に示したＸ１，Ｘ２方向はスリットの幅方向、Ｙ１，Ｙ２方向はスリットの幅方向に対して垂直方向、Ｚ１，Ｚ２方向は支持軸３２の軸方向、Ｄ１及びＤ２は回転方向（以下、回転方向Ｄ１，回転方向Ｄ２）、Ｉ方向はイオンビームの進行方向（以下、進行方向Ｉ）、Ｆはカーボンプレート３１上に照射されるイオンビームの照射領域（以下、照射領域Ｆ）、ＧはＺ１，Ｚ２方向の照射領域Ｆの幅（以下、幅Ｇ）をそれぞれ示している。
【００２５】
図３に示すように、スリット部２５は、大略すると第１及び第２の部材である一対のカーボンプレート３１と、支持軸３２と、駆動手段であるアクチュエータ３３と、第１の制御手段である移動制御手段３４と、第２の制御手段である回転制御手段３８とにより構成されている。一対のカーボンプレート３１は、四角柱の形状をしており、隙間を介在させた状態で対向するように配設されている。この隙間が、イオンビームの形状を限定するためのスリット４０である。また、同図中に示したＨは、スリット４０の幅（以下、スリット幅Ｈ）を示しており、スリットを通過したイオンビームは、スリット幅Ｈと同じ幅にビーム幅が限定される。支持軸３２の一方の端部には、カーボンプレート３１がそれぞれ形成されており、他方の端部にはアクチュエータ３３が形成されている。移動制御手段３４及び回転制御手段３８は、アクチュエータ３３の制御が可能な状態でアクチュエータ３３と接続されている。
【００２６】
次に、図３を参照して、アクチュエータ３３の構成ついて説明する。図３に示すように、アクチュエータ３３は、イオンビームによりカーボンプレート３１が損傷３６を受けて、イオンビームの形状の限定ができなくなる前に、支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させるためのものである。アクチュエータ３３は、イオンビームによりカーボンプレート３１が損傷３６を受けた際、Ｚ１，Ｚ２方向に移動または回転方向Ｄ１，Ｄ２へ回転可能なように構成されている。
【００２７】
また、アクチュエータ３３は、所望のイオンビームの形状に応じて、スリット幅Ｈを調整できるようにＸ１，Ｘ２方向に移動可能なように構成されている。なお、一対のカーボンプレート３１を回転させることができれば良く、回転方向Ｄ１，Ｄ２の回転方向は、同一方向でなくても良い。
【００２８】
このようにアクチュエータ３３を構成することにより、一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けた際、アクチュエータ３３は支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。そのため、スリット４０によりイオンビームの形状を限定することができため、一対のカーボンプレート３１を交換する必要が無く、カーボンプレート３１の交換頻度が低減でき、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００２９】
次に、移動制御手段３４について説明する。移動制御手段３４は、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１をＺ１，Ｚ２方向へ移動させる際の移動のタイミングと、移動量とを制御するためのものである。
【００３０】
移動制御手段３４には、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１をＺ１，Ｚ２方向へ移動させるかどうかの判定を行うために必要なイオンレーザの限界照射時間Ｔｍａｘと、一対のカーボンプレート３１を移動させる際の移動量とがあらかじめ設定されている。移動制御手段３４は、一対のカーボンプレート３１にイオンレーザが照射された累積照射時間Ｔが、照射時間Ｔｍａｘを越えた際に、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１をＺ１，Ｚ２方向へ移動させる。移動量は、イオンレーザが照射された領域のＺ１，Ｚ２方向の幅Ｇよりも大きければ良い。
【００３１】
このように移動制御手段３４を構成することにより、移動制御手段３４は、あらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘ及び移動量に基づき、累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを超えた際、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して一対のカーボンプレート３１をあらかじめ設定された移動量の移動をさせて、照射領域Ｆをイオンビームにより損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。
【００３２】
次に、回転制御手段３８について説明する。回転制御手段３８は、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へ回転させる際のタイミングと、回転角度とを制御するためのものである。回転制御手段３８には、アクチュエータ３３により一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へ回転させるかどうかの判定を行うために必要なイオンレーザの限界照射時間Ｔｍａｘと、一対のカーボンプレート３１を回転させる際の回転角度とがあらかじめ設定されている。イオンレーザの限界照射時間Ｔｍａｘは、あらかじめ実験から求められた値であり、一対のカーボンプレート３１が損傷してイオンビームの形状の限定ができなくなる時間のことである。
【００３３】
回転制御手段３４は、一対のカーボンプレート３１にイオンレーザが照射された累積照射時間Ｔが、照射時間Ｔ１を越えたと判定された際、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２に回転させる。回転角度は、例えば本実施例のようにカーボンプレート３１の形状に四角柱を適用する際には９０度に設定することができる。
【００３４】
このように回転制御手段３８を構成することにより、回転制御手段３８は、あらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘ及び回転角度に基づき、累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを超えた際、アクチュエータ３３は支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へ９０度回転させて、照射領域Ｆをイオンビームにより損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。また、回転と移動とを組み合わせることにより、さらに一対のカーボンプレート３１の交換周期を長くすることができる。なお、一対のカーボンプレートを回転のみまたは移動のみさせた場合においても同様な効果を得ることができる。
【００３５】
次に、図４乃至７を参照して、一対のカーボンプレートの形状について説明を行う。図４は、形状が薄板のカーボンプレートを示した図であり、図５は、形状が円柱のカーボンプレートを示した図であり、図６は、形状が三角柱のカーボンプレートを示した図であり、図７は、形状が五角柱のカーボンプレートを示した図である。
【００３６】
図４に示した薄板のカーボンプレート４１の場合は、アクチュエータ３３によりカーボンプレート４１を移動または回転させることで、面４１Ａと面４１Ａの反対側の面の２つの面にイオンレーザを照射することができる。図５に示した円柱のカーボンプレート４２の場合は、アクチュエータ３３によりカーボンプレート４１を移動または回転させることで、側面４２Ａの複数の領域にイオンレーザを照射することができる。図６に示したカーボンプレート４３の場合は、面４３Ａと同じ面積を有する面が面４３Ａを含めて３つあるため、アクチュエータ３３によりカーボンプレート４３を移動または回転させて、この３つの面にイオンレーザを照射することができる。図７に示した五角柱のカーボンプレート４４の場合は、面４４Ａと同じ面積を有する面が面４４Ａを含めて５つあるため、この５つの面にイオンレーザを照射することができる。
【００３７】
このように、多面体または円柱の形状のカーボンプレート４１〜４４を適用することにより、カーボンプレート４１〜４４上の複数の領域にイオンビームを照射することができる。したがって、カーボンプレート４１〜４４の交換頻度を低減させることができる。なお、カーボンプレート３１の形状は、多面体または円柱の形状であれば良く、図４乃至７に示したカーボンプレート４１〜４４の形状に限定されない。また、本実施例では、四角柱のカーボンプレート３１を適用した場合について以下の説明を行う。
【００３８】
次に、図８を参照して、累積照射時間Ｔを判定に用いた場合のアクチュエータ３３の駆動処理について説明する。図８は、累積照射時間Ｔを判定に用いた場合のアクチュエータ３３の駆動処理を示したフローチャートである。なお、図８においては、ＳＴＥＰをＳと略して示す。
【００３９】
図８に示す処理が起動すると、まずＳＴＥＰ４５の処理により、一対のカーボンプレート３１にイオンビームが照射される照射時間を累積したイオンビームの累積照射時間Ｔが演算される。続く、ＳＴＥＰ４６では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、累積照射時間Ｔがあらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘを越えたかどうかの判定を行う。限界照射時間Ｔｍａｘは、あらかじめ実験から求められた値であり、一対のカーボンプレート３１が損傷してイオンビームの形状の限定ができなくなる時間のことである。判定がＮｏの場合には、処理はＳＴＥＰ４５に戻される。判定がＹｅｓの場合には、ＳＴＥＰ４７に進む。ＳＴＥＰ４７では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、アクチュエータ３３が駆動されて一対のカーボンプレート３１は移動または回転させられる。続く、ＳＴＥＰ４８では、累積照射時間Ｔがリセットされて、処理は終了する。
【００４０】
次に、図９乃至１２を参照して、移動制御手段３４及び回転制御手段３８により制御されたアクチュエータ３３がカーボンプレート３１を駆動させる際の動作について一例を挙げて説明する。
【００４１】
図９は、照射領域が一対のカーボンプレートの上部にある場合のスリット部の正面図であり、図１０は、図５に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図であり、図１１は、図１０に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図であり、図１２は、図１１に示した一対のカーボンプレートが９０度回転した後のスリット部の正面図である。図９乃至１２において、図３に示したスリット部と同一構成の部分に関しては図３の符号と同一符号を付して説明を省略する。なお、図９乃至１１中のＧは、照射領域ＦのＺ１，Ｚ２方向の幅（以下、幅Ｇ）を示している。
【００４２】
図９に示すように、一対のカーボンプレート３１の図９中の上方には、照射領域Ｆが位置している。この状態でイオンビームを照射して、累積照射時間Ｔがあらかじめ設定された限界照射時間Ｔｍａｘを越えると、照射領域Ｆの部分の一対のカーボンプレート３１は損傷を受けて、イオンビームの形状を限定できなくなる。そこで、図１０に示すように、累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際、移動制御手段３４は、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を図１０中の上方に移動させて、照射領域Ｆをカーボンプレート３１の損傷を受けていない領域に移動させる。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状を限定することができる。
【００４３】
図１１に示すように、次にイオンビームの累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際には、上記と同様な方法により、カーボンプレート３１の損傷を受けていない領域に照射領域Ｆを移動させて、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状の限定を行う。図１２に示すように、次にイオンビームの累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際、回転制御手段３８は、アクチュエータ３３により支持軸３２を介して、一対のカーボンプレート３１を回転方向Ｄ１，Ｄ２へそれぞれ９０度回転させて、一対のカーボンプレート３１の損傷の無い面をイオンビームが照射される方向に対して向けて回転を停止する。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状の規制を行うことができる。その後、イオンビームの累積照射時間Ｔが限界照射時間Ｔｍａｘを越えた際には、上記説明したような移動または回転の動作を繰り返し行う。
【００４４】
このように、移動制御手段３４及び回転制御手段３８によりアクチュエータ３３を制御して、一対のカーボンプレート３１を移動または回転させることで、照射領域Ｆを移動させて、一対のカーボンプレート３１の交換頻度を低減させることができる。本実施例の場合は、一対のカーボンプレート３１に四角柱を用いているため、一対のカーボンプレート３１の交換周期を従来よりも１２倍長くすることができる。
【００４５】
以上、説明したように、移動制御手段３４及び回転制御手段３８により、アクチュエータ３３を制御して、一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状を限定することができるので、カーボンプレート３１の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。なお、本実施例では、四角柱の形状の一対のカーボンプレート３１を適用したが、一対のカーボンプレート３１の形状に薄板や三角柱や五角柱等の多面体または円柱を用いても同様な効果を得ることができる。また、カーボンプレート３１を円柱形状とすれば、イオンビーム照射時に連続して回転させてもイオンビームの形状を規制し、イオンビームの衝突による熱の発生を分散させて、カーボンプレート３１の損傷を低減することができる。さらに、本実施例において、移動制御手段３４と回転制御手段３８の２つの制御手段を設けて説明を行ったが、どちらか一方の制御手段を設けても良く、同様な効果を得ることができる。
【００４６】
（第２実施例）
図１３は、第２実施例のスリット部の平面図を示したものである。なお、図１３において、図３に示したスリット部２５と同一構成の部分に関しては、図３と同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図１３に示すように、スリット部５０は、大略すると第１及び第２の部材である一対のカーボンプレート３１と、支持軸３２と、駆動手段であるアクチュエータ３３と、第１の制御手段である移動制御手段３４と、第２の制御手段である回転制御手段３８と、検出手段であるカメラ４９とにより構成されている。なお、本実施例では、四角柱の形状をした一対のカーボンプレート３１を例に挙げて以下の説明を行う。
【００４８】
カーボンプレート３１は、隙間が介在させた状態で対向するように形成されており、この隙間がイオンビームの形状を規制するためのスリット４０を形成している。支持軸３２の一方の端部には、カーボンプレート３１がそれぞれ形成されており、他方の端部にはアクチュエータ３３が形成されている。移動制御手段３４及び回転制御手段３８は、アクチュエータ３３の制御が可能な状態でアクチュエータ３３と接続されている。カメラ４９は、移動制御手段３４及び回転制御手段３８に接続されている。
【００４９】
カメラ４９は、カーボンプレート３１上のイオンビームが照射された照射領域Ｆを撮像するためのものである。カメラ４９により撮像された画像は、移動制御手段３４及び回転制御手段３８に常時送信される。移動制御手段３４または回転制御手段３８は、カメラ４９により撮像された画像に基づき、カーボンプレート３１がイオンビームの照射により損傷３６を受けたかどうかの判定を行い、損傷３６を受けたと判定した場合には、アクチュエータ３３を制御して、カーボンプレート３１を移動または回転させる。カーボンプレート３１がイオンビームの照射により損傷３６を受けたかどうかの判定は、例えば、カメラ４９に白黒のカメラを用いて、撮像された画像にフィルター処理を行い、損傷３６を受けた領域を黒く表示させて、黒い領域の大きさにより行うことができる。
【００５０】
このように、カメラ４９を設けて、一対のカーボンプレート３１の照射領域Ｆを撮像することにより、移動制御手段３４または回転制御手段３８は、撮像された画像に基づき、一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けたかどうかの判定を行うことができる。
【００５１】
次に、図１４を参照して、カメラ４９の画像を判定に用いた場合のアクチュエータ３３の駆動処理について説明する。図１４は、カメラの画像を判定に用いた場合のアクチュエータの駆動処理を示したフローチャートである。なお、図１４においては、ＳＴＥＰをＳと略して示す。
【００５２】
図１４に示す処理が起動すると、まずＳＴＥＰ５３の処理により、イオンビームが照射された一対のカーボンプレート３１の損傷３６の具合がカメラ４９により撮像されて、画像が取得される。
【００５３】
続く、ＳＴＥＰ５４では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、カメラ４９により撮像された画像に基づき、一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けたかどうかの判定を行う。判定がＮｏの場合には、処理はＳＴＥＰ５３に戻される。判定がＹｅｓの場合には、ＳＴＥＰ５４に進む。ＳＴＥＰ５４では、移動制御手段３４または回転制御手段３８により、アクチュエータ３３が駆動されて一対のカーボンプレート３１は移動または回転させられて、処理は終了する。
【００５４】
以上、説明したように、カメラ４９を設けて、撮像された画像に基づいて一対のカーボンプレート３１が損傷３６を受けたと判定された際には、移動制御手段３４または回転制御手段３８は、アクチュエータ３３を制御して、一対のカーボンプレート３１を移動または回転させて、照射領域Ｆをイオンビームの損傷３６を受けていない領域に移動させることができる。これにより、一対のカーボンプレート３１を交換すること無く、イオンビームの形状を限定することができるので、カーボンプレート３１の交換頻度を低減して、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。なお、第２実施例の場合も第１実施例の図９乃至１２において説明したようにカーボンプレート３１を駆動させることが可能である。また、本実施例では、四角柱の形状の一対のカーボンプレート３１を適用したが、一対のカーボンプレート３１の形状に薄板や三角柱や五角柱等の多面体または円柱を用いても同様な効果を得ることができる。また、本実施例において、移動制御手段３４と回転制御手段３８の２つの制御手段を設けて説明を行ったが、どちらか一方の制御手段を設けても良く、同様な効果を得ることができる。
【００５５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、本発明は、イオンビームの加速電圧に依存することなく用いることができるが、高速で照射されるイオンビームを用いるイオン注入装置においては、カーボンプレートの損傷が激しいので、本発明の本実施例を適用する効果は大きい。
【００５６】
（付記１） 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、前記スリットの幅方向に対して垂直方向に前記第１及び第２の部材を移動させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置。
【００５７】
（付記２） 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、
前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、前記第１及び第２の部材を回転させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置。
【００５８】
（付記３） 前記駆動手段を制御することにより、所定時間経過した際、
前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第１の制御手段を設けたことを特徴とする付記１または２に記載のイオン注入装置。
【００５９】
（付記４） 前記第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に基づき、前記駆動手段を介して前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第２の制御手段とを設けたことを特徴とする付記１乃至３に記載のイオン注入装置。
【００６０】
（付記５） 前記第１及び第２の部材の形状は、多面体または円柱であることを特徴とする付記１乃至４に記載のイオン注入装置。
【００６１】
（付記６） 前記第１及び第２の部材の形状が円柱であって、イオンビームを照射する際、前記円柱を連続回転させる駆動手段を設けたことを特徴とする付記１乃至４に記載のイオン注入装置。
【００６２】
（付記７） 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたスリットにイオンビームを通過させる処理を含むイオン注入方法において、所定時間経過または第１及び第２の部材の損傷した際に、前記第１及び第２の部材を前記スリットの幅方向に対して垂直方向に移動させるか、または前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として回転させることを特徴とするイオン注入方法。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、駆動手段によりスリットの幅方向に対して垂直方向に第１及び第２の部材を移動させて、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させることで、第１及び第２の部材の交換頻度が低減されて、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００６４】
また請求項２記載の発明によれば、駆動手段によりスリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、第１及び第２の部材に照射されるイオンビームの照射領域をイオンビームが照射されていない別の領域に移動させることで、第１及び第２の部材の交換頻度が低減されて、イオン注入装置の稼動効率を向上させることができる。
【００６５】
また請求項３記載の発明によれば、制御手段を設けることにより、所定時間経過した際、駆動手段を制御して、第１及び第２の部材の移動または回転させるタイミングを制御することができる。
【００６６】
また請求項４記載の発明によれば、検出手段の検出結果に基づいて、制御手段は、駆動手段を介して第１及び第２の部材の移動または回転させるタイミングを制御することができる。
【００６７】
また請求項５記載の発明によれば、第１及び第２の部材の形状を多面体または円柱とすることにより、駆動手段により第１及び第２の部材を移動または回転させて、第１及び第２の部材の複数の領域にイオンビームを照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスリット部の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の第１実施例であるイオン注入装置の概略図である。
【図３】第１実施例のスリット部の斜視図である。
【図４】形状が薄板のカーボンプレートを示した図である。
【図５】形状が円柱のカーボンプレートを示した図である。
【図６】形状が三角柱のカーボンプレートを示した図である。
【図７】形状が五角柱のカーボンプレートを示した図である。
【図８】累積照射時間を判定に用いた場合のアクチュエータの駆動処理を示したフローチャートである。
【図９】照射領域が一対のカーボンプレートの上部にある場合のスリット部の正面図である。
【図１０】図５に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図である。
【図１１】図１０に示した一対のカーボンプレートが移動した後のスリット部の正面図である。
【図１２】図１１に示した一対のカーボンプレートが９０度回転した後のスリット部の正面図である。
【図１３】第２実施例のスリット部の平面図を示した図である。
【図１４】カメラの画像を判定に用いた場合のアクチュエータの駆動処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０、２５ スリット部
１１ スリット部材
１２ 支持軸
１３ 移動装置
１４、３６ 損傷
１６、４０ スリット
２０ イオン注入装置
２１ イオン源チャンバ
２２ イオン源
２３ 引き出し電極
２４ 質量分析器
２６ 加速電極
２７ マグネット
２８ 半導体基板
２９ プロセスチャンバー
３１、４１、４２、４３、４４ カーボンプレート
３３ アクチュエータ
３４ 移動制御手段
３８ 回転制御手段
４１Ａ、４３Ａ、４４Ａ 面
４２Ａ 側面
４９ カメラ
Ｂ、Ｈ スリット幅
Ｃ、Ｉ イオンビームの進行方向
Ｄ１、Ｄ２ 回転方向
Ｆ イオンビームの照射領域
Claims (5)
- 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、
前記スリットの幅方向に対して垂直方向に前記第１及び第２の部材を移動させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置。 - 第１の部材と、第２の部材とにより形成されたイオンビームを通過させるスリットと、
前記スリットの幅方向に対して垂直方向を回転軸として、前記第１及び第２の部材を回転させる駆動手段とを有することを特徴とするイオン注入装置。 - 前記駆動手段を制御することにより、所定時間経過した際、前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第１の制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置。
- 前記第１及び第２の部材の損傷を検出する検出手段と、
該検出手段の検出結果に基づき、前記駆動手段を介して前記第１及び第２の部材を前記移動または回転させる第２の制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のイオン注入装置。 - 前記第１及び第２の部材の形状は、多面体または円柱であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003070317A JP2004281212A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003070317A JP2004281212A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004281212A true JP2004281212A (ja) | 2004-10-07 |
Family
ID=33287099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003070317A Ceased JP2004281212A (ja) | 2003-03-14 | 2003-03-14 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004281212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006156246A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Sumitomo Eaton Noba Kk | ビーム照射装置 |
-
2003
- 2003-03-14 JP JP2003070317A patent/JP2004281212A/ja not_active Ceased
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