JP2006331724A - イオンビーム照射装置 - Google Patents

イオンビーム照射装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2006331724A
JP2006331724A JP2005150832A JP2005150832A JP2006331724A JP 2006331724 A JP2006331724 A JP 2006331724A JP 2005150832 A JP2005150832 A JP 2005150832A JP 2005150832 A JP2005150832 A JP 2005150832A JP 2006331724 A JP2006331724 A JP 2006331724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
holder
linear motor
ion beam
irradiation angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005150832A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4049168B2 (ja
Inventor
Makoto Nakaya
良 中矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Ion Equipment Co Ltd
Original Assignee
Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Ion Equipment Co Ltd filed Critical Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority to JP2005150832A priority Critical patent/JP4049168B2/ja
Priority to GB0608100A priority patent/GB2426625B/en
Priority to US11/429,277 priority patent/US7439527B2/en
Priority to TW095116679A priority patent/TWI307910B/zh
Priority to KR1020060046546A priority patent/KR100795384B1/ko
Publication of JP2006331724A publication Critical patent/JP2006331724A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4049168B2 publication Critical patent/JP4049168B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20207—Tilt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20221—Translation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701—Ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

【課題】 イオンビームの照射方向に対して傾斜した状態で基板を走査した場合であっても、イオンビームの濃度が基板の表面内において不均一となることを抑制する。
【解決手段】 一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とする。照射角度設定用モータ１４ａは、ホルダ４を支持していて、このホルダ４を、Ｘ軸に平行な中心軸６０を中心に回転させることによって、イオンビーム５８の照射角度θを設定する。Ｙ軸用リニアモータ２０は、ホルダ４および照射角度設定用モータ１４ａを、Ｙ軸方向に昇降させる。Ｚ軸用リニアモータ３０は、ホルダ４、照射角度設定用モータ１４ａおよびＹ軸用リニアモータ２０を、Ｚ軸方向に移動させる。制御装置４０は、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０を、基板保持面６に平行であってかつＸ軸に直交するＳ軸に沿ってホルダ４の基板保持面６が直線的に往復走査するように同期動作制御する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば水平方向に進行するイオンビームを、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置に関し、とくに基板に照射されるイオンビームの発散角度による注入の不均一性を抑制する手段に関する。このイオンビーム照射装置は、例えばイオン注入装置である。
この種の従来のイオンビーム照射装置において、ホルダに保持された基板にイオンビームが照射される構成の一例を示す概略側面図を図４に示す。なお、これとほぼ同様の構造をしたイオンビーム照射装置が特許文献１の図１３に記載されている。
一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｚ軸に沿う方向に進行するイオンビーム５８は、電界または磁界によりＸ軸に沿う方向に走査されて、ホルダ４の基板保持面６に保持された基板５４に照射されるのが一般的である。ホルダ４は、例えば静電チャックである。なお、この例では、Ｘ軸およびＺ軸は、いずれも水平方向の仮想軸である。
また、イオンビーム５８は、Ｘ軸に沿う方向に走査されるものに代えて、Ｘ軸に沿う方向に元から帯状に長くかつＺ方向に沿う方向に進行するものもある。
この明細書において、「軸に沿う方向」とは、当該軸に実質的に平行な方向であることを意味する。また、「実質的に平行」は、平行の状態を含む。
このイオンビーム照射装置は、Ｘ軸に実質的に平行な回転軸４６を中心に図４中の矢印Ａの方向にホルダ４を回転させることによって、連結体４８を介して回転軸４６に支持されたホルダ４の基板保持面６、ひいては、基板５４の表面５６に対するイオンビーム５８の照射角度θを制御する可逆転式の照射角度設定用モータ１４と、これに支持されたホルダ４を、Ｙ軸に沿う方向に昇降させることによってイオンビーム５８に対して基板５４を走査する昇降装置５０とを備えている。
基板５４に対するイオンビーム５８の照射処理、例えばイオン注入処理を行うとき、照射角度θは、通常、０〜６０度の範囲となるように設定される。なお、この照射角度θは、基板保持面６に対する垂線６２とイオンビーム５８の進行方向とが成す角度であり、例えば、イオン注入装置では注入角度と呼ばれる。
このように、従来例におけるイオンビーム照射装置では、照射角度θを０度よりも大きくした場合、ホルダ４に保持された基板５４が、イオンビーム５８の照射方向（即ち、Ｚ方向に沿った方向）に対して傾斜した状態でＹ軸に沿った方向に走査される。
特開２００３−１１００１２号公報（図１３）
しかしながら、基板５４がイオンビーム５８の照射方向Ｚに対して傾斜した状態でＹ軸に沿った方向に走査されると、基板５４に照射されるイオンビーム５８の濃度が基板５４の表面５６内において不均一になるという課題がある。
この課題が発生する原因について、図５を参照しつつ説明する。なお、この図では、便宜上、照射角度設定用モータ１４、回転軸４６、連結体４８および昇降装置５０が省略されている。
ビームスリット５２を通過したイオンビーム５８は、真空チャンバー（図示省略）内に配置されたホルダ４の基板保持面６、ひいては、基板５４の表面５６に向けて照射される。
基板５４は、基板５４の表面５６上の中心Ｏ1 がホルダ４と伴に位置αと位置γとの間を往復移動することによって、イオンビーム５８に対して走査される。なお、位置βは、基板５４の表面５６上の中心Ｏ1 とＺ軸に沿う方向に進行するイオンビーム５８の経路とが一致する位置である。
一方、イオンビーム５８は、空間電荷効果等により、Ｙ軸に沿った方向に幾分発散する状態で照射される。ここで、Ｙ軸に沿った方向にイオンビーム５８が発散する角度を発散角度ξと呼ぶ。
このように、イオンビーム５８がＹ軸に沿う方向に幾分発散して基板５４の表面５６に照射されると、イオンビーム５８の経路上の任意の点（例えばビームスリット５２出口の点）から基板５４の表面５６までの距離Ｌに応じて、基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域の大きさが異なる。即ち、距離Ｌが大きくなるに従って、基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域が大きくなる。
詳述すれば、基板５４の表面５６上の中心Ｏ1 が、位置αにあるときの基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域をＧ1 、位置βにあるときの基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域をＧ2 、位置γにあるときの基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域をＧ3 とすると、領域Ｇ1 の面積と領域Ｇ2 の面積と領域Ｇ3 の面積との間には、Ｇ1 ＜Ｇ2 ＜Ｇ3 の関係が成立する。
ここで、基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の濃度は、基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域の面積が大きければ濃度が小さく、前記照射領域の面積が小さければ濃度が大きい結果となる。
従って、基板５４がイオンビーム５８の照射方向に対して傾斜した状態でＹ軸に沿う方向に走査されると、基板５４の表面５６に対するイオンビーム５８の照射処理中に距離Ｌが変わるので、基板５４に照射されるイオンビーム５８の濃度が基板５４の表面５６内において不均一になるという現象が生じる。その結果、例えば、基板５４の表面５６内におけるイオン注入の均一性が悪化する。
そこで、この発明は、基板を、イオンビームの照射方向に対して傾斜した状態で走査した場合であっても、基板に照射されるイオンビームの濃度が基板の表面内において不均一となることを抑制することを主たる目的としている。
この発明に係る第１のイオンビーム照射装置は、一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｚ軸に沿う方向に進行するイオンビームを、Ｘ軸に沿う方向に走査してホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、前記Ｙ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｙ軸用リニアモータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、前記Ｙ軸用リニアモータおよび前記Ｚ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
この発明に係る第２のイオンビーム照射装置は、一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｚ軸に沿う方向に進行するイオンビームを、Ｘ軸に沿う方向に走査してホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、前記Ｚ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｚ軸用リニアモータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、前記Ｚ軸用リニアモータおよび前記Ｙ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
この発明に係る第３のイオンビーム照射装置は、一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｘ軸に沿う方向に帯状に長くかつＺ軸に沿う方向に進行するイオンビームを、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、前記Ｙ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｙ軸用リニアモータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、前記Ｙ軸用リニアモータおよび前記Ｚ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
この発明に係る第４のイオンビーム照射装置は、一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｘ軸に沿う方向に帯状に長くかつＺ軸に沿う方向に進行するイオンビームを、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、前記Ｚ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｚ軸用リニアモータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、前記Ｚ軸用リニアモータおよび前記Ｙ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
これらのイオンビーム照射装置によれば、ホルダは、基板保持面がＳ軸に沿うように直線的に往復走査される。従って、ホルダに保持された基板に対するイオンビームの照射処理中に、イオンビームの経路上の任意の点からホルダの基板保持面ひいては基板の表面までの距離を実質的に一定としつつ、ホルダに保持された基板をイオンビームの照射方向に対して傾斜した状態で走査することができる。
前記基板に照射されるイオンビームの照射角度をθとし、前記リニアモータをＺ軸に沿って移動させる距離をΔｚ（イオンビームが進行する方向を正方向とする）とした場合において、前記制御装置は、前記Ｙ軸用リニアモータをＹ軸に沿ってΔｙの距離だけ上昇させるときは、Δｚ＝Δｙｔａｎθなる関係またはそれと数学的に等価の関係を満たすように、かつ前記Ｙ軸用リニアモータをＹ軸に沿ってΔｙの距離だけ下降させるときは、−Δｚ＝Δｙｔａｎθなる関係またはそれと数学的に等価の関係を満たすように、前記Ｙ軸用リニアモータおよび前記Ｚ軸用リニアモータを同期動作制御することが好ましい。
この発明によれば、イオンビームの経路上の任意の点から基板の表面までの距離を実質的に一定としつつ、ホルダに保持された基板を、イオンビームの照射方向に対して傾斜した状態で走査することが可能となるので、当該基板に照射されるイオンビームの照射領域の面積が、常に実質的に一定となる。従って、当該基板に照射されるイオンビームの濃度が、基板の表面内において不均一となることを抑制できる。その結果、例えば、基板の表面内におけるイオン注入の均一性が向上する。
図１は、この発明に係るイオンビーム照射装置の一例を示す概略平面図、図２は、図１に示されるイオンビーム照射装置の概略側面図である。以下において、図４および図５に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付すと共に、当該従来例との相違点を主に説明する。
このイオンビーム照射装置は、ホルダ４を支持するアーム８が、円板状のターンテーブル１２に支持されている。このとき、ターンテーブル１２の中心Ｏ2 は、ホルダ４の基板保持面６の中心Ｏ1 を通過しかつＸ軸に実質的に平行な仮想の中心軸６０上にある（図１参照）。なお、図示されている基板５４は、便宜上、ホルダ４とほぼ同じ厚みとしているが、実際には、基板５４は非常に薄いので、中心軸６０は、実質的に基板５４の表面５６を通過していると言える。
このターンテーブル１２は、中心軸６０を中心に回転する。
また、必須の構成ではないが、このイオンビーム照射装置では、オリフラ角制御モータ１０がアーム８に内蔵されている。これにより、イオンビーム５８の照射方向Ｚに対してホルダ４ひいては基板５４を１回走査する毎にオリフラ角を変えて注入を行うステップ注入等を実施できる。
ここで「オリフラ角」とは、基板５４に形成されたオリエンテーションフラット（即ち、切欠。図示せず。）が、所定方向に対して成す角度を言う。
更に、このイオンビーム照射装置は、従来例の可逆転式の照射角度設定用モータ１４および昇降装置５０（いずれも図４参照）に代えて、それぞれ、可逆走式の照射角度設定用モータ１４ａおよび可逆走式のＹ軸用リニアモータ２０を備えている。
照射角度設定用モータ１４ａは、ターンテーブル１２に連結されている照射角度設定用走行子１６と、この照射角度設定用走行子１６に対向し、かつ後述するＹ軸用走行子２８に固定されている照射角度設定用固定子１８とを有している。
照射角度設定用走行子１６は、ターンテーブル１２の外周部の一部に設けられており、Ｘ軸方向に見た場合における形状が、ターンテーブル１２の外周面に沿って扇状に形成されている（図２参照）。
照射角度設定用モータ１４ａが中心軸６０を中心にターンテーブル１２を回転させると、アーム８を介してターンテーブル１２に支持されたホルダ４は、中心軸６０を中心に回転させられる。このようにして、ホルダ４の基板保持面６ひいては基板５４の表面５６に対するイオンビーム５８の照射角度θ（図２参照）を設定可能となっている。なお、図２に示される照射角度θは、二点鎖線で示される基板５４の表面５６に対する角度である。
Ｙ軸用リニアモータ２０は、Ｙ軸用固定子２２と、このＹ軸用固定子２２に対向するＹ軸用走行子２８とを有している。
Ｙ軸用固定子２２は、Ｙ軸に沿う方向に長い固定板２４と、この固定板２４に固定されて、Ｙ軸に沿う方向に長いガイドレール２６とを有している。
Ｙ軸用走行子２８は、照射角度設定用モータ１４ａを支持しており、ガイドレール２６に沿って直線的に昇降する。
従って、Ｙ軸用走行子２８がＹ軸に沿う方向に昇降すると、ホルダ４および照射角度設定用モータ１４ａが、これに伴ってＹ軸に沿う方向に直線的に昇降する。
更に、このイオンビーム照射装置は、可逆走式のＺ軸用リニアモータ３０を備えている。
このＺ軸用リニアモータ３０は、Ｚ軸用固定子３２と、このＺ軸用固定子３２に対向するＺ軸用走行子３８（図１参照）とを有している。ただし、Ｙ軸用固定子２２とＺ軸用走行子３８とを、より具体的には、固定板２４とＺ軸用走行子３８とを一つの部材とすることによって、これらの機能を兼用させるようにしても良い。
Ｚ軸用固定子３２は、Ｚ軸に沿う方向に長い固定板３４と、この固定板３４に固定されて、Ｚ軸に沿う方向に長いガイドレール３６とを有している。
なお、固定板３４は、図１に示すように、この実施形態では真空チャンバー２に固定して支持されているが、例えば、固定板３４を固定するための架台を真空チャンバー２内に設けても良い。
Ｚ軸用走行子３８（図１参照）は、Ｙ軸用リニアモータ２０、より具体的には固定板２４を支持しており、ガイドレール３６に沿ってＺ軸に沿う方向に直線的に移動する。
従って、Ｚ軸用走行子３８（図１参照）がＺ軸に沿う方向に移動すると、ホルダ４、照射角度設定用モータ１４ａおよびＹ軸用リニアモータ２０が、これに伴ってＺ軸に沿う方向に直線的に移動する。
なお、照射角度設定用モータ１４ａ、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０は、真空状態に保密された真空チャンバー２内に配置されている。
図２に示すように、真空チャンバー２の外側には、制御装置４０が設けられている。この制御装置４０は、真空チャンバー２の壁面を貫通するフィールドスルー６４を介して、照射角度設定用モータ１４ａを制御すると共に、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０を同期動作制御するよう、これらと電気的に接続されている。
制御装置４０は、照射角度θが設定または入力されると、ホルダ４の基板保持面６に対するイオンビーム５８の照射角度がθとなるように、照射角度設定用モータ１４ａによってターンテーブル１２を回転させる。その後、ホルダ４に保持された基板５４に対してイオンビーム５８が照射される。これによって、基板５４に例えばイオン注入処理等が施される。
次に、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０が、制御装置４０によって制御される動作を、図３を参照しつつ説明する。
Ｙ軸用リニアモータ２０をＹ軸に沿う方向に上昇させる距離をΔｙとし、Ｚ軸用リニアモータ３０をＺ軸に沿う方向に移動させる距離をΔｚとしたとき、制御装置４０（図２参照）は、数１の関係式またはそれと数学的に等価の関係を満たすように、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０を同期動作制御する。
［数１］
Δｚ＝Δｙｔａｎθ
一方、Ｙ軸用リニアモータ２０をＹ軸に沿う方向に下降させる距離をΔｙとし、Ｚ軸用リニアモータ３０をＺ軸に沿う方向に移動させる距離をΔｚとしたとき、制御装置４０（図２参照）は、数２の関係式またはそれと数学的に等価の関係を満たすように、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０を同期動作制御する。
［数２］
−Δｚ＝Δｙｔａｎθ
なお、イオンビーム５８が進行する方向をＺ軸の正方向、それと反対方向をＺ軸の負方向とする。
また、「Ｙ軸用リニアモータ２０をＹ軸に沿う方向に上昇させる距離」および「Ｚ軸用リニアモータ３０をＺ軸に沿う方向に移動させる距離」についてより具体的に言えば、それぞれ、「Ｙ軸用走行子２８をＹ軸用固定子２２に対してＹ軸に沿う方向に上昇させる距離」および「Ｚ軸用走行子３８（図１参照）をＺ軸用固定子３２に対してＺ軸に沿う方向に移動させる距離」である。
制御装置４０（図２参照）が、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０を同期動作制御すると（即ち、両者２０、３０を実質的に同時に動作させると）、ホルダ４は、当該ホルダ４の基板保持面６がＳ軸に沿うように直線的に往復走査する。
なお、「Ｓ軸」は、ホルダ４の基板保持面６と実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交する方向である。また、「実質的に直交」は、直交の状態を含む。
従って、ホルダ４ひいては基板５４を、イオンビーム５８の照射方向Ｚに対して傾斜させた状態で走査しても、イオンビーム５８の経路上の任意の点（例えばビームスリット５２出口の点）から基板５４の表面５６までの距離Ｌは実質的に一定となる。その結果、基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の照射領域の面積が常に実質的に一定となるので、基板５４の表面５６に照射されるイオンビーム５８の濃度が不均一となることを抑制できる。よって、例えば、基板５４の表面５６内におけるイオン注入の均一性が向上する。
更に、ホルダ４を、Ｙ軸に沿う方向およびＺ軸に沿う方向に移動させることができると共に中心軸６０を中心として回転させることができるので、基板５４の搬送時における自由度が向上する。即ち、基板５４を、搬送し易い位置まで移動させることが可能となる。
また、ボールネジ等を用いることによって、イオンビーム５８の照射方向Ｚに対して傾斜させた状態でホルダ４ひいては基板５４を走査することも考えられるが、それに比べてこの実施形態のように、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０を用いる方が、精度を確保しつつ構造を簡素化できる。また、ネジ部からのパーティクル（汚染物質）の発生を防止することができる。
しかも、ホルダ４の基板保持面６の中心Ｏ1 およびターンテーブル１２の中心Ｏ2 のいずれも中心軸６０上にあるので、中心軸６０を中心としてターンテーブル１２を回転させるのみで照射角度θを設定できる。即ち、Ｙ軸用リニアモータ２０またはＺ軸用リニアモータ３０を動作させる必要がないので、制御が簡単になると共に、構造の簡素化および低コスト化を図ることができる。
ただし、ターンテーブル１２の中心Ｏ2 が中心軸６０とずれている場合であっても、この発明の目的を達成することができる。即ち、ターンテーブル１２の中心Ｏ2 が中心軸６０とずれているとき、ターンテーブル１２を回転させると、Ｙ軸およびＺ軸に沿う方向におけるホルダ４の位置が変わることとなるが、これは、Ｙ軸用リニアモータ２０およびＺ軸用リニアモータ３０によって補正可能だからである。
なお、上述の実施形態では、照射角度設定用モータ１４ａをＹ軸用リニアモータ２０が支持し、このＹ軸用リニアモータ２０をＺ軸用リニアモータ３０が支持しているが、これに限られない。
例えば、Ｙ軸用リニアモータ２０とＺ軸用リニアモータ３０とを入れ替えて、照射角度設定用モータ１４ａをＺ軸用リニアモータ３０が支持し、このＺ軸用リニアモータ３０をＹ軸用リニアモータ２０が支持していても良い。このとき、Ｚ軸用リニアモータ３０は、ホルダ４および照射角度設定用モータ１４ａをＺ軸に沿う方向に移動させることとなる。Ｙ軸用リニアモータ２０は、真空チャンバー２に固定されていて、ホルダ４、照射角度設定用モータ１４ａおよびＺ軸用リニアモータ３０を、Ｚ軸に沿う方向に昇降させることとなる。
この発明に係るイオンビーム照射装置の一例を示す概略平面図である。 図１に図示されるイオンビーム照射装置の概略側面図である。 Ｙ軸用リニアモータおよびＺ軸用リニアモータの動作の一例を示す概略側面図である。 従来のイオンビーム照射装置の一例を示す概略側面図である。 図４に図示されるイオンビーム照射装置において、イオンビーム照射中における基板の走査態様を示した側面図である。
符号の説明
４ ホルダ
６ ホルダの基板保持面
１４ａ 照射角度設定用モータ
２０ Ｙ軸用リニアモータ
３０ Ｚ軸用リニアモータ
４０ 制御装置
５４ 基板
５８ イオンビーム
６０ 中心軸
θ 照射角度

Claims (5)

  1. 一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｚ軸に沿う方向に進行するイオンビームをＸ軸に沿う方向に走査して、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、
    前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、
    前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、
    前記Ｙ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｙ軸用リニアモータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、
    前記Ｙ軸用リニアモータおよび前記Ｚ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴とするイオンビーム照射装置。
  2. 一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｚ軸に沿う方向に進行するイオンビームをＸ軸に沿う方向に走査して、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、
    前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、
    前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、
    前記Ｚ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｚ軸用リニアモータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、
    前記Ｚ軸用リニアモータおよび前記Ｙ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴とするイオンビーム照射装置。
  3. 一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｘ軸に沿う方向に帯状に長くかつＺ軸に沿う方向に進行するイオンビームを、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、
    前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、
    前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、
    前記Ｙ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｙ軸用リニアモータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、
    前記Ｙ軸用リニアモータおよび前記Ｚ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴とするイオンビーム照射装置。
  4. 一点で互いに直交する三つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸としたとき、Ｘ軸に沿う方向に帯状に長くかつＺ軸に沿う方向に進行するイオンビームを、ホルダの基板保持面に保持された基板に照射する構成のイオンビーム照射装置において、
    前記ホルダを支持していて、当該ホルダを、Ｘ軸に実質的に平行な中心軸を中心に回転させることによって、前記基板保持面に対するイオンビームの照射角度を設定可能な照射角度設定用モータと、
    前記照射角度設定用モータを支持していて、前記ホルダおよび当該照射角度設定用モータを、Ｚ軸に沿う方向に移動させるＺ軸用リニアモータと、
    前記Ｚ軸用リニアモータを支持していて、前記ホルダ、前記照射角度設定用モータおよび当該Ｚ軸用リニアモータを、Ｙ軸に沿う方向に昇降させるＹ軸用リニアモータと、
    前記Ｚ軸用リニアモータおよび前記Ｙ軸用リニアモータを、前記基板保持面に実質的に平行であってかつＸ軸に実質的に直交するＳ軸に沿って前記ホルダの基板保持面が直線的に往復走査するように同期動作制御する制御装置とを備えることを特徴とするイオンビーム照射装置。
  5. 前記基板に照射されるイオンビームの照射角度をθとし、前記Ｚ軸用リニアモータをＺ軸に沿って移動させる距離をΔｚ（イオンビームが進行する方向を正方向とする）とした場合において、
    前記制御装置は、前記Ｙ軸用リニアモータをＹ軸に沿ってΔｙの距離だけ上昇させるときは、
    Δｚ＝Δｙｔａｎθ
    なる関係またはそれと数学的に等価の関係を満たすように、かつ前記Ｙ軸用リニアモータをＹ軸に沿ってΔｙの距離だけ下降させるときは、
    −Δｚ＝Δｙｔａｎθ
    なる関係またはそれと数学的に等価の関係を満たすように、前記Ｙ軸用リニアモータおよび前記Ｚ軸用リニアモータを同期動作制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオンビーム照射装置。
JP2005150832A 2005-05-24 2005-05-24 イオンビーム照射装置 Expired - Fee Related JP4049168B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005150832A JP4049168B2 (ja) 2005-05-24 2005-05-24 イオンビーム照射装置
GB0608100A GB2426625B (en) 2005-05-24 2006-04-25 Ion Beam Irradiation Apparatus
US11/429,277 US7439527B2 (en) 2005-05-24 2006-05-08 Ion beam irradiation apparatus
TW095116679A TWI307910B (en) 2005-05-24 2006-05-11 Ion beam irradiation apparatus
KR1020060046546A KR100795384B1 (ko) 2005-05-24 2006-05-24 이온 빔 조사 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005150832A JP4049168B2 (ja) 2005-05-24 2005-05-24 イオンビーム照射装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006331724A true JP2006331724A (ja) 2006-12-07
JP4049168B2 JP4049168B2 (ja) 2008-02-20

Family

ID=36589725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005150832A Expired - Fee Related JP4049168B2 (ja) 2005-05-24 2005-05-24 イオンビーム照射装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7439527B2 (ja)
JP (1) JP4049168B2 (ja)
KR (1) KR100795384B1 (ja)
GB (1) GB2426625B (ja)
TW (1) TWI307910B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092619A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Nissin Ion Equipment Co Ltd イオン注入装置
WO2012060226A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 株式会社アルバック 基板縦方向揺動装置、基板ステージ装置及びイオン注入装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080142728A1 (en) * 2006-10-30 2008-06-19 Applied Materials, Inc. Mechanical scanner
US8108986B2 (en) * 2007-12-28 2012-02-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for manufacturing a perpendicular magnetic write pole having a large bevel angle
US8338806B2 (en) * 2010-05-05 2012-12-25 Tel Epion Inc. Gas cluster ion beam system with rapid gas switching apparatus
CN103928282B (zh) * 2014-05-06 2016-03-16 武汉大学 一种离子注入样品台

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2716142B2 (ja) * 1988-05-17 1998-02-18 九州日本電気株式会社 半導体基板イオン注入装置
JPH10326590A (ja) * 1997-05-27 1998-12-08 Oki Electric Ind Co Ltd イオン注入用ウエハスキャン装置
US5898179A (en) 1997-09-10 1999-04-27 Orion Equipment, Inc. Method and apparatus for controlling a workpiece in a vacuum chamber
KR20000033494A (ko) * 1998-11-24 2000-06-15 윤종용 이온 주입기의 x-스캔 시스템
KR100298587B1 (ko) * 1999-11-22 2001-11-05 윤종용 이온 주입 장치
JP2003110012A (ja) 2001-09-28 2003-04-11 Nissin Electric Co Ltd 基板保持方法およびその装置
US20030122088A1 (en) * 2001-11-14 2003-07-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Scan methods and apparatus for ion implantation
KR20040036017A (ko) * 2002-10-23 2004-04-30 삼성전자주식회사 반도체 제조 공정에서의 플래튼 틸트 위치를 모니터링하기위한 장치 및 그 방법
US6740894B1 (en) * 2003-02-21 2004-05-25 Axcelis Technologies, Inc. Adjustable implantation angle workpiece support structure for an ion beam implanter utilizing a linear scan motor
US7030395B2 (en) * 2004-08-06 2006-04-18 Axcelis Technologies, Inc. Workpiece support structure for an ion beam implanter featuring spherical sliding seal vacuum feedthrough

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092619A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Nissin Ion Equipment Co Ltd イオン注入装置
WO2012060226A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 株式会社アルバック 基板縦方向揺動装置、基板ステージ装置及びイオン注入装置
JP2012099675A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Ulvac Japan Ltd 基板縦方向揺動装置、基板ステージ装置及びイオン注入装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB2426625B (en) 2008-10-01
KR100795384B1 (ko) 2008-01-17
US20060289802A1 (en) 2006-12-28
TW200705507A (en) 2007-02-01
JP4049168B2 (ja) 2008-02-20
TWI307910B (en) 2009-03-21
GB2426625A (en) 2006-11-29
GB0608100D0 (en) 2006-06-07
US7439527B2 (en) 2008-10-21
KR20060121747A (ko) 2006-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4049168B2 (ja) イオンビーム照射装置
JP4489904B2 (ja) 真空処理装置及び基板保持方法
US7057192B2 (en) Radial scan arm and collimator for serial processing of semiconductor wafers with ribbon beams
TWI443716B (zh) 執行高傾斜植入的方法、離子植入裝置與植入工件的方法
JP5504980B2 (ja) ウエハリフト回転機構、ステージ装置及びイオン注入装置
KR101089404B1 (ko) 선형 주사 모터를 이용하는 이온 빔 주입기의 조정 가능한주입각 공작물 지지 구조물
US20030197133A1 (en) Method and apparatus for scanning a workpiece in a vacuum chamber
JP2007095693A (ja) イオンビームプロファイラー
JP5311681B2 (ja) イオン注入装置
JP4320471B2 (ja) 注入角度を調整可能にするイオンビーム注入装置用の加工物支持構造体
TWI607483B (zh) 使用離子植入工具用於將離子植入工件中的方法，用於將離子植入工件中的系統，非暫時電腦可讀儲存媒體，用於塑形離子束的方法，及用於塑形離子束的系統
TWI732447B (zh) 半導體晶圓離子注入掃描機器人
JP4329693B2 (ja) 注入角度を調整可能にするイオンビーム注入装置用の加工物支持構造体
JP2006278316A (ja) リボンビームで半導体ウエハのシリーズ処理するための放射走査アーム及びコリメータ
JP2011187393A (ja) ウエハスキャン装置及びイオン注入装置
JP4380673B2 (ja) イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法
JP2007111717A (ja) 薄膜を形成した基板のレーザ加工用装置
JP2006324205A (ja) イオンビーム照射装置
WO2017188132A1 (ja) イオンビーム照射装置及びイオンビーム照射方法
JP7216683B2 (ja) 基板処理装置及び方法
US9293331B2 (en) Mechanisms for monitoring ion beam in ion implanter system
JP2006236811A (ja) イオンビーム照射装置
CN209298061U (zh) 遮挡装置及离子植入机
US20220270900A1 (en) Wafer temperature adjusting device, wafer processing apparatus, and wafer temperature adjusting method
CN118242517A (zh) 致动器、控制装置、定位装置、处理装置及器件制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees