JP2010086824A - Ion implantation method, and ion implantation device - Google Patents

Ion implantation method, and ion implantation device Download PDF

Info

Publication number
JP2010086824A
JP2010086824A JP2008255533A JP2008255533A JP2010086824A JP 2010086824 A JP2010086824 A JP 2010086824A JP 2008255533 A JP2008255533 A JP 2008255533A JP 2008255533 A JP2008255533 A JP 2008255533A JP 2010086824 A JP2010086824 A JP 2010086824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
ion implantation
ion
substrate
wafer
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.)
Pending
Application number
JP2008255533A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Dan Nicolaescu
ニコラエスク ダン
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 JP2008255533A priority Critical patent/JP2010086824A/en
Publication of JP2010086824A publication Critical patent/JP2010086824A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel ion implantation method in which a variety of patterns of implantation amount distribution can be made inexpensively and an uneven implantation such that implantation distributions between each implantation regions become continuous and smooth can be performed. <P>SOLUTION: In the ion implantation, at least one of scanning of an ion beam IB by electric field or magnetic field or translation movement of the substrate is carried out by simultaneously rotating the substrate W centered on a rotating axis RA crossing the surface on which the ion beam IB is irradiated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板に不均一にイオン注入を行うイオン注入方法に関するものである。   The present invention relates to an ion implantation method for performing non-uniform ion implantation on a substrate.

近年、ウエハの値段は上昇しており、1枚のウエハからできるだけ無駄なくより多くの半導体素子を製造できることが求められる。そのような要請から、1枚のウエハから特性の異なる半導体素子を複数製造したり、半導体素子の特性を補償することによって歩留まりを改善したりするために、ウエハの全面にわざと不均一にイオンを注入するイオン注入方法が用いられている。   In recent years, the price of wafers has risen, and it is required that more semiconductor elements can be produced from one wafer without waste as much as possible. In order to improve the yield by manufacturing a plurality of semiconductor elements having different characteristics from a single wafer or compensating the characteristics of the semiconductor elements, ions are intentionally and unevenly distributed over the entire surface of the wafer. An ion implantation method for implantation is used.

特性の異なる半導体素子を複数製造するためのイオン注入方法としては、特許文献1や特許文献2に記載されているイオン注入方法が挙げられる。特許文献1に記載のイオン注入方法は、ライン状のイオンビームをウエハの一端から他端まで走査するものである。一端から基板の中心位置まではある速度で走査し、基板の中心位置から他端までは別の速度で走査するように構成されており、イオンビームの走査が終わった後にウエハを90度回転させて、再び同様のイオンビームの走査を繰り返し、イオン注入量の異なる領域を複数形成するものである。   Examples of an ion implantation method for manufacturing a plurality of semiconductor elements having different characteristics include the ion implantation methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2. The ion implantation method described in Patent Document 1 scans a line-shaped ion beam from one end of a wafer to the other end. Scanning from one end to the center of the substrate is performed at a certain speed, and scanning from the center position of the substrate to the other end is performed at another speed. After the ion beam scanning is completed, the wafer is rotated 90 degrees. Then, the same ion beam scanning is repeated again to form a plurality of regions having different ion implantation amounts.

特許文献2に記載のイオン注入方法も、ライン状のイオンビームをウエハの一端から他端まで複数回走査するものであり、シャッターによってイオンビームが照射される領域を制限し、ウエハの領域ごとのイオン注入量を変化させることができるように構成されている。   The ion implantation method described in Patent Document 2 also scans a line-shaped ion beam a plurality of times from one end to the other end of the wafer, restricts the region irradiated with the ion beam by a shutter, The ion implantation amount can be changed.

しかしながら、特許文献1に記載のイオン注入方法では、ウエハの中心位置でのみイオンビームの走査速度を切り替えるようにしているので、形成できるイオン注入量の異なる領域のパターンが限られてしまい、上述した要請に十分に応えることが難しい。また、特許文献2に記載のイオン注入方法では、イオン注入量の異なる領域を形成するために、シャッターやシャッターを制御するための機構を、通常のイオン注入装置に別に用意する必要があるため、その分コストが上昇してしまう。   However, in the ion implantation method described in Patent Document 1, since the scanning speed of the ion beam is switched only at the center position of the wafer, the patterns of regions having different ion implantation amounts that can be formed are limited. It is difficult to fully respond to requests. In addition, in the ion implantation method described in Patent Document 2, it is necessary to prepare a shutter and a mechanism for controlling the shutter separately in a normal ion implantation apparatus in order to form regions having different ion implantation amounts. The cost will increase accordingly.

一方、所望の特性を得ることが難しいウエハの周辺部の特性を補償し、歩留まりを改善するためのイオン注入方法としては、特許文献3に記載の方法が挙げられる。特許文献3のイオン注入方法は、イオンビームを走査する速度を、一端から第1中間点まで、第1中間点から第2中間点まで、第2中間点から他端までにおいて切り替えるようにして、1回のイオンビームの走査で3つのイオン注入量の異なる領域を形成する注入工程と、注入工程が終わった後にウエハを所定の角度だけ回転させる回転工程を有するものである。このイオン注入方法は注入工程と回転工程を交互に繰り返して、領域の分割数を増やしウエハ中央部の領域の形状を円形に近づけることによって近似的にドーナツ状のイオン注入分布を得るものである。   On the other hand, as an ion implantation method for compensating the peripheral characteristics of the wafer for which it is difficult to obtain desired characteristics and improving the yield, there is a method described in Patent Document 3. In the ion implantation method of Patent Document 3, the ion beam scanning speed is switched from one end to the first intermediate point, from the first intermediate point to the second intermediate point, and from the second intermediate point to the other end. The method includes an implantation process for forming three regions with different ion implantation amounts by one ion beam scan, and a rotation process for rotating the wafer by a predetermined angle after the implantation process is completed. In this ion implantation method, an implantation process and a rotation process are alternately repeated to increase the number of divisions of the region and approximate the shape of the region at the center of the wafer to a circular shape, thereby obtaining an approximately donut-shaped ion implantation distribution.

しかしながら、このイオン注入方法では、ウエハ中央部の領域を近似的に円形にしているだけなので、近似の誤差が出る領域の境界近傍における注入分布には、中心に比べるとばらつきが発生し、連続的な注入分布にならず、所望の注入量に設定することが難しい。
特許3692999号公報 特開平11−339711号公報 特開2005−235682号公報
However, in this ion implantation method, since the region at the center of the wafer is only approximately circular, the implantation distribution near the boundary of the region where the approximation error occurs varies more than the center and is continuous. Therefore, it is difficult to set a desired injection amount.
Japanese Patent No. 3692999 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-339711 JP 2005-235682 A

本願発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、安価で、注入量分布のパターンに多様性を持たせることができ、各注入領域間の注入分布が連続的でスムーズになるような注入を行うことができる新規なイオン注入方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, is inexpensive, can give diversity to the pattern of the injection amount distribution, and the injection distribution between the injection regions is continuous and smooth. It is an object of the present invention to provide a novel ion implantation method capable of performing simple implantation.

すなわち、本願発明のイオン注入方法は基板をイオンビームが照射される面に交差する回転軸RAを中心として回転させながら、電界又は磁界によるイオンビームの走査又は前記基板の並進移動の少なくとも一方を同時に行わせることを特徴とする。   That is, in the ion implantation method of the present invention, at least one of scanning of the ion beam or translational movement of the substrate by an electric field or a magnetic field is simultaneously performed while rotating the substrate about the rotation axis RA intersecting the surface irradiated with the ion beam. It is made to perform.

また、本願発明のイオン注入装置は基板をイオンビームが照射される面に交差する回転軸を中心として回転させる回転機構と、前記イオンビームを電界又は磁界によって走査するイオンビーム走査機構又は前記基板の並進移動させる並進移動機構の少なくとも一方を具備し、前記基板の回転と、前記イオンビームの走査又は前記基板の並進移動の少なくとも一方とを同時に行わせる制御機構を備えたことを特徴とする。   The ion implantation apparatus according to the present invention includes a rotation mechanism that rotates a substrate around a rotation axis that intersects a surface irradiated with an ion beam, an ion beam scanning mechanism that scans the ion beam with an electric field or a magnetic field, or the substrate. It comprises at least one of a translation mechanism that translates and includes a control mechanism that simultaneously performs rotation of the substrate and at least one of scanning of the ion beam or translation of the substrate.

このようなものであれば、基板を回転させながら、イオンビームを基板に走査させる又は前記基板を機械的に並進移動させているので、基板のイオン注入分布を連続ななめらかなものにすることができる。   In such a case, the ion beam is scanned on the substrate while the substrate is rotated or the substrate is mechanically translated, so that the ion implantation distribution of the substrate can be made continuous and smooth. it can.

また、基板の回転速度と、イオンビームの走査又は基板の並進移動の速度を調整することによって、イオンが注入される領域のパターンや注入量を変化させることができ、基板に様々な分布を有したイオン注入分布を形成することができるようになる。   In addition, by adjusting the rotation speed of the substrate and the scanning speed of the ion beam or translational movement of the substrate, the pattern of the region into which ions are implanted and the implantation amount can be changed, and the substrate has various distributions. An ion implantation distribution can be formed.

さらに、不均一なイオン注入分布を形成するのにイオンビームを遮蔽するなどの余分な装置を設ける必要がないので、コストの増大を招く事無く不均一なイオン注入を行うことができる。   Furthermore, since it is not necessary to provide an extra device for shielding the ion beam in order to form a non-uniform ion implantation distribution, non-uniform ion implantation can be performed without increasing the cost.

基板の回転中心付近には、全くイオン注入を行う事無く、ドーナツ状のイオン注入分布を形成するには、前記基板の回転中心から所定距離離間した位置にイオンビームを往復走査させることによって帯状イオンビームを形成すればよい。   In order to form a donut-shaped ion implantation distribution in the vicinity of the center of rotation of the substrate without performing ion implantation at all, a band-shaped ion is formed by reciprocating an ion beam at a predetermined distance from the center of rotation of the substrate. What is necessary is just to form a beam.

基板の回転中心近傍にもイオン注入を行いつつ、基板の全面にドーナツ状のイオン注入分布を形成するには、前記基板の回転中心を通るようにイオンビームの往復走査によって帯状イオンビームを形成すればよい。   In order to form a donut-shaped ion implantation distribution on the entire surface of the substrate while performing ion implantation near the rotation center of the substrate, a band-shaped ion beam is formed by reciprocal scanning of the ion beam so as to pass through the rotation center of the substrate. That's fine.

前記帯状イオンビームによるイオン注入の量を一定に保ち、基板の回転速度のみに依存した注入分布にするには、前記往復走査の速度の大きさを一定に保つようにしていればよい。このようなものであれば、回転中心から離れた位置ほど周速度が連続的に大きくなるので、よりなだらかなドーナツ状の注入分布を得ることができる。   In order to keep the amount of ion implantation by the belt-like ion beam constant and to obtain an implantation distribution that depends only on the rotation speed of the substrate, the magnitude of the reciprocating scanning speed may be kept constant. In such a case, since the peripheral speed continuously increases as the position is away from the center of rotation, a more gentle donut-shaped injection distribution can be obtained.

ドーナツ状の分布だけでなく、様々な点対象な注入分布を形成するには、前記往復走査の速度の大きさを変化させればよい。往復走査の速度を変化させると、帯状イオンビームから基板に注入されるイオン量を速度のほぼ反比例させて制御することができるからである。   In order to form not only the donut-shaped distribution but also various point-targeted injection distributions, the speed of the reciprocating scanning may be changed. This is because when the reciprocating scanning speed is changed, the amount of ions injected from the belt-like ion beam into the substrate can be controlled in an approximately inverse proportion of the speed.

さらに別のドーナツ状の注入分布を得る具体的な方法としては、前記基板を並進移動させることによって、前記帯状イオンビームと回転中心との距離を変化させることがあげられる。   As a specific method for obtaining another donut-shaped implantation distribution, the distance between the band-like ion beam and the center of rotation can be changed by translating the substrate.

点対称なイオン注入分布のみでなく、さらに領域を分割し、様々な注入パターンを形成することができるようにするには、前記基板の回転角度が所定の角度になった場合に前記イオンビームの往復走査速度の大きさを変化させればよい。例えば、注入分布に点対称性に加えて、線対称性を加えることができるようになる。   In addition to the point-symmetric ion implantation distribution, in order to further divide the region and form various implantation patterns, when the rotation angle of the substrate reaches a predetermined angle, What is necessary is just to change the magnitude | size of a reciprocating scanning speed. For example, in addition to point symmetry, line symmetry can be added to the implantation distribution.

イオン注入分布がなめらかな分布を持つようにイオン注入を行うためのより簡便な方法としては、前記イオンビームがスポット状のビームであり、前記基板と前記イオンビームを相対移動させて、そのイオンビームと回転中心との距離を変化させるものであればよい。   As a simpler method for performing ion implantation so that the ion implantation distribution has a smooth distribution, the ion beam is a spot-like beam, and the ion beam is moved by relatively moving the substrate and the ion beam. What is necessary is just to change the distance between and the center of rotation.

細緻なイオン注入分布を簡単に形成するための具体的な方法としては、前記基板を回転させながら並進移動させることのみによって、前記基板と前記イオンビームを相対移動させ、前記イオンビームのビーム強度を基板上の位置に応じて変化させることが挙げられる。   As a specific method for easily forming a fine ion implantation distribution, the substrate and the ion beam are moved relative to each other only by translation while the substrate is rotated, and the beam intensity of the ion beam is adjusted. It is possible to change the position according to the position on the substrate.

イオン注入分布がなめらかな分布を持つようにイオン注入を行うための簡便で効率的な方法としては、前記イオンビームが帯状のビームであり、前記基板と前記イオンビームを相対移動させて、そのイオンビームと回転中心との距離を変化させればよい。   As a simple and efficient method for performing ion implantation so that the ion implantation distribution has a smooth distribution, the ion beam is a band-shaped beam, and the substrate and the ion beam are moved relative to each other, and the ion beam is ionized. The distance between the beam and the center of rotation may be changed.

上述したような帯状のイオンビームによって簡単にイオン注入を行うための具体的な方法としては、前記基板を回転させながら並進移動させることのみによって、前記基板と前記イオンビームを相対移動させ、前記イオンビームのビーム強度を基板上の位置に応じて変化させることが挙げられる。   As a specific method for performing ion implantation simply by the band-shaped ion beam as described above, the substrate and the ion beam are relatively moved only by rotating the substrate while being rotated, and the ions are moved. For example, the beam intensity of the beam is changed according to the position on the substrate.

このように、本願発明は、基板を回転させながら、同時にイオンビームを走査又は基板を並進移動させているので、形成されるイオン注入分布をなめらかな分布にすることができ、かつ、様々なパターンのイオン注入分布を形成することができる。しかも、様々なパターンのイオン注入を行うのに、シャッターなどの別の部材を用いる必要がないので、コストの増大を防ぐことができる。   Thus, in the present invention, while the substrate is rotated, the ion beam is simultaneously scanned or the substrate is translated, so that the ion implantation distribution to be formed can be made smooth and various patterns can be obtained. The ion implantation distribution can be formed. In addition, since it is not necessary to use another member such as a shutter for performing ion implantation of various patterns, an increase in cost can be prevented.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1にはイオン注入装置100の上面図が示してあり、図2には、図1の基板W周辺を拡大してある側面図が示してある。以下の説明では、鉛直方向をY軸、基板Wの回転軸RAの延びる方向をZ軸、基板Wの照射面内においてY軸と直交する軸をX軸として右手系をなすように設定した座標軸も用いながら説明を行う。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a top view of the ion implantation apparatus 100, and FIG. 2 shows a side view in which the periphery of the substrate W in FIG. 1 is enlarged. In the following description, the coordinate axis is set to form a right-handed system with the Y axis as the vertical direction, the Z axis as the extending direction of the rotation axis RA of the substrate W, and the X axis as the axis orthogonal to the Y axis in the irradiation surface of the substrate W. The explanation will be made using

本実施形態のイオン注入装置100は、例えば、半導体素子の製造において基板Wの周辺部の特性を補償することによって歩留まりを改善するために用いられるものである。なお、本実施形態では、基板Wとして円形のウエハWにイオン注入を行う場合を例として説明を行っている。基板Wの形状は特に円形だけに限定されるものではない。   The ion implantation apparatus 100 of the present embodiment is used, for example, to improve the yield by compensating the characteristics of the peripheral portion of the substrate W in the manufacture of a semiconductor element. In the present embodiment, the case where ion implantation is performed on a circular wafer W as the substrate W is described as an example. The shape of the substrate W is not particularly limited to a circular shape.

前記イオン注入装置100は、基板WをイオンビームIBが照射される面に交差する回転軸RAを中心として回転させながら、電界又は磁界によるイオンビームIBの走査又は前記基板Wの並進移動の少なくとも一方を同時に行わせることができるように構成してある。   The ion implantation apparatus 100 performs at least one of scanning of the ion beam IB by an electric field or a magnetic field or translational movement of the substrate W while rotating the substrate W around a rotation axis RA intersecting a surface irradiated with the ion beam IB. Can be performed simultaneously.

より具体的には、前記イオン注入装置100は、イオン源ISから射出されたイオンビームIBを電界又は磁界によって偏向させて前記基板W上に走査する走査器1と、前記基板Wが取り付けられているテーブルTを回転させる回転機構2と、前記テーブルTを鉛直方向であるY軸方向に上下動させる並進移動機構3と、前記走査器1と前記回転機構2と前記並進移動機構3とを同時に動作させることが可能な制御機構Cと、を備えたものである。図1及び図2に示されるように、ウエハWはその照射面が水平方向に向くように取り付けられており、イオンビームIBは走査器1によってX軸方向に走査され、ウエハWは並進移動機構3によってY軸方向に走査され、回転機構2によってZ軸を回転中心として回転するように構成してある。   More specifically, the ion implantation apparatus 100 includes a scanner 1 that deflects the ion beam IB emitted from the ion source IS by an electric field or a magnetic field and scans the substrate W, and the substrate W attached thereto. A rotation mechanism 2 for rotating the table T, a translation mechanism 3 for moving the table T up and down in the vertical Y-axis direction, the scanner 1, the rotation mechanism 2 and the translation mechanism 3 simultaneously. And a control mechanism C that can be operated. As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer W is mounted such that its irradiation surface faces in the horizontal direction, the ion beam IB is scanned in the X-axis direction by the scanner 1, and the wafer W is translated and moved. 3 is scanned in the Y-axis direction and rotated by the rotation mechanism 2 around the Z-axis.

前記走査器1は、スポット状のイオンビームIBを電界又は磁界によってX軸方向に往復走査することによって、帯状のイオンビームIBを形成するものである。ここで、帯状のイオンビームIBとは、走査器1によるスポット状のイオンビームIBを走査する速度が、後述するウエハWの回転速度や並進移動速度に比べて十分に速いものであり、実質的に帯状として取り扱うことができるもののことを言う。特に帯状のイオンビームの中で、その短辺方向の幅がスポット状のイオンビームの直径と略等しいもののことをライン状のイオンビームと本明細書中では呼ぶこととする。本実施形態では、走査器1はX軸方向にのみイオンビームIBの走査を行うので、ライン状のイオンビームIBを形成している。   The scanner 1 forms a band-like ion beam IB by reciprocally scanning the spot-like ion beam IB in the X-axis direction by an electric field or a magnetic field. Here, the band-like ion beam IB means that the speed at which the scanner 1 scans the spot-like ion beam IB is sufficiently higher than the rotation speed and translational movement speed of the wafer W to be described later. It can be handled as a strip. In particular, in this specification, a band-like ion beam whose width in the short side direction is substantially equal to the diameter of the spot-like ion beam is referred to as a line-like ion beam. In the present embodiment, since the scanner 1 scans the ion beam IB only in the X-axis direction, a linear ion beam IB is formed.

この走査器1は、イオンビームIBの走査を行うとともに、その走査する速度を変化させることによってウエハWに注入するイオン注入量を変化させることができる。詳述すると、イオン注入量はイオンビームIBの照射時間に比例して大きくなる。これは、微視的に見るとイオンビームIBを走査する速度を大きくすると、速くウエハW上を通過してしまうので、ウエハW上の単位面積に照射されるイオン粒子の量は少なくなり、速度を小さくすると、ゆっくりと通過するので、ウエハW上の単位面積に照射されるイオンの量が多くなるからである。つまり、イオンビームIBとウエハWとの間の相対速度の大きさと、イオン注入量の間には、反比例の関係があることが分かる。従って、X軸方向の走査速度を変化させることによって、ライン上におけるイオン注入量を任意に設定することができる。以下の説明では、分かりやすさのためライン上のイオン注入量の分布を主に示すが、この分布はX軸方向の走査速度を変化させることによって形成されているものであり、イオン注入量の分布からどのようにX軸方向の走査速度を変化させればよいかは上述したように反比例の関係から容易に算出することができるものである。なお、イオン注入強度がゼロになっている場合には、イオンビームの走査速度を非常に大きくし、注入量を無視できる程度にする、又はイオンビームの照射を一時的にストップするなどすればよい。   The scanner 1 can scan the ion beam IB and change the ion implantation amount implanted into the wafer W by changing the scanning speed. More specifically, the ion implantation amount increases in proportion to the irradiation time of the ion beam IB. Microscopically, when the scanning speed of the ion beam IB is increased, the ion beam IB quickly passes over the wafer W, so that the amount of ion particles irradiated on a unit area on the wafer W is reduced and the speed is increased. This is because the amount of ions irradiated to a unit area on the wafer W increases because the passage is slow when the value is reduced. That is, it can be seen that there is an inversely proportional relationship between the magnitude of the relative velocity between the ion beam IB and the wafer W and the amount of ion implantation. Therefore, the ion implantation amount on the line can be arbitrarily set by changing the scanning speed in the X-axis direction. In the following explanation, the distribution of the ion implantation amount on the line is mainly shown for easy understanding, but this distribution is formed by changing the scanning speed in the X-axis direction. How to change the scanning speed in the X-axis direction from the distribution can be easily calculated from the inverse relationship as described above. When the ion implantation intensity is zero, the ion beam scanning speed is made very large so that the implantation amount can be ignored, or the ion beam irradiation is temporarily stopped. .

前記回転機構2は、ウエハWが取り付けられているテーブルTを回転させるものであり、例えば回転モータと、その回転角度を検出する角度検出器とから構成されるものである。前記角度検出器は回転角を検出するとともに、その差分を用いて回転速度を算出するために用いるものであり、その回転速度は一定速度に保つ、あるいは、変化させることができる。   The rotation mechanism 2 rotates the table T to which the wafer W is attached, and is composed of, for example, a rotation motor and an angle detector that detects the rotation angle. The angle detector detects the rotation angle and uses the difference to calculate the rotation speed. The rotation speed can be maintained at a constant speed or can be changed.

前記並進移動機構3は、例えばモータによって前記テーブルTをY軸方向に移動させるものであり、前記ライン状のイオンビームIBが照射面に照射されている半径方向の位置を変えるために用いる。   The translation mechanism 3 moves the table T in the Y-axis direction by, for example, a motor, and is used to change the radial position where the irradiation surface is irradiated with the linear ion beam IB.

前記制御機構Cは、CPU、メモリ、ディスプレイなどの出力機器、キーボードやマウスなどの入力機器等を備えた、例えば汎用のコンピュータや、あるいは専用に製造された制御ボードなどから構成されるものであり、前記メモリに記憶されたプログラムに従って各機器の制御を行うものである。この制御機構Cは、各機器を単に同時に動作させるだけでなく、プログラムによってそれぞれの走査速度、回転速度、移動速度、回転角を関連付けてそれぞれの機器の動きを同期させて動作させることができるようにも構成してある。   The control mechanism C is composed of, for example, a general-purpose computer or a dedicated control board equipped with an output device such as a CPU, a memory, and a display, and an input device such as a keyboard and a mouse. The devices are controlled according to the program stored in the memory. The control mechanism C can operate not only the devices at the same time but also synchronize the movements of the devices by associating the scanning speed, rotation speed, movement speed, and rotation angle with a program. It is also configured.

ここで、同期させるとは例えば並進移動機構3によるウエハWの半径方向の移動速度とウエハWの回転速度との間に所定の関係を持たせることなどを言う。より具体的には、ライン状のイオンビームIBがウエハWの半径方向に相対移動して1回走査される間のウエハWが回転する回転数などが挙げられる。すなわち、ウエハWの回転速度と、イオンビームIBの走査速度又は並進移動機構3によるウエハWの並進移動速度の少なくとも一方を同期させることによって、上述したようなウエハWへのイオンビームの走査回数と、ウエハの回転回数との間の関係を規定し、所望のイオン注入分布を得ることができるようにしてある。   Here, to synchronize means to give a predetermined relationship between the moving speed of the wafer W in the radial direction by the translation mechanism 3 and the rotating speed of the wafer W, for example. More specifically, the number of rotations of the wafer W while the linear ion beam IB is moved once in the radial direction of the wafer W and scanned once, and the like can be mentioned. That is, by synchronizing at least one of the rotational speed of the wafer W and the scanning speed of the ion beam IB or the translational movement speed of the wafer W by the translational movement mechanism 3, the number of times the ion beam is scanned onto the wafer W as described above. The relationship between the number of rotations of the wafer is defined, and a desired ion implantation distribution can be obtained.

次に、具体的なイオン注入の方法について説明を行う。
図3に示すように、ライン状のイオンビームIBの中心をウエハWの中心から所定距離離間させた位置にX軸方向の往復走査によって形成し、Y軸方向には移動させず、前記ウエハWを一定の回転速度ωで回転させている場合について説明する。
Next, a specific ion implantation method will be described.
As shown in FIG. 3, the center of the linear ion beam IB is formed by reciprocal scanning in the X-axis direction at a position separated from the center of the wafer W by a predetermined distance, and is not moved in the Y-axis direction. Will be described below at a constant rotational speed ω.

具体的には、走査器1によってスポット状のイオンビームIBをX軸方向に走査するとともに、同時に回転機構2がウエハWを回転軸RAを中心として回転させてイオン注入を行っている。   Specifically, the scanner 1 scans the spot-like ion beam IB in the X-axis direction, and at the same time, the rotation mechanism 2 rotates the wafer W around the rotation axis RA to perform ion implantation.

イオンビームIBのX軸方向に走査する走査速度の大きさをイオンビームIBを照射する区間において一定に保ち、図4に示すようにイオンビームを照射する区間においてライン上のイオンビームIBのイオン注入量を一定とした場合のウエハW上のイオン注入量分布を図5に示す。以下の説明では、簡単のため、ライン上のイオンビームIBのイオン注入量についてはイオン注入強度と呼ぶ。また、ウエハW上のイオン注入分布については、斜視図とX軸方向の断面図を併せて表記しており、斜視図には、細線でイオン注入量の等高線を示してある。図5から分かるように、回転軸RAを中心とした点対称のイオン注入分布が形成され、しかも、連続的にイオンの注入分布が変化していることがわかる。また、ライン状のイオンビームIBの内側の端から回転中心までの半径√2r0よりも小さい内円領域には、全くイオンビームIBが照射されないのでイオン注入量は略ゼロとなる。加えて、周辺領域はライン状のイオンビームIBがある部分のイオン注入量が突出して多く、外側へ行くほどイオン注入量が減少していることが分かる。これは、走査速度が一定に保たれており、ライン状のイオンビームIBが照射するイオンの量はライン上では一定になっているものの、ウエハWの回転によって外側ほど周方向の速度は大きくなるため外側に単位面積あたりに照射されるイオンの量が減少するからである。 The magnitude of the scanning speed of the ion beam IB in the X-axis direction is kept constant during the ion beam IB irradiation, and the ion beam IB is implanted on the line during the ion beam irradiation as shown in FIG. FIG. 5 shows the ion implantation amount distribution on the wafer W when the amount is constant. In the following description, for simplicity, the ion implantation amount of the ion beam IB on the line is referred to as ion implantation intensity. Further, regarding the ion implantation distribution on the wafer W, a perspective view and a cross-sectional view in the X-axis direction are shown together. In the perspective view, contour lines of the ion implantation amount are shown by thin lines. As can be seen from FIG. 5, a point-symmetric ion implantation distribution centered on the rotation axis RA is formed, and the ion implantation distribution continuously changes. Further, since the ion beam IB is not irradiated to the inner circle region smaller than the radius √2r0 from the inner end of the linear ion beam IB to the center of rotation, the ion implantation amount is substantially zero. In addition, it can be seen that in the peripheral region, the amount of ion implantation in the portion where the line-shaped ion beam IB is large protrudes, and the amount of ion implantation decreases as it goes outward. This is because the scanning speed is kept constant and the amount of ions irradiated by the line-shaped ion beam IB is constant on the line, but the circumferential speed increases with the rotation of the wafer W toward the outside. This is because the amount of ions irradiated to the outside per unit area decreases.

イオンビームIBのX軸方向に走査する速度の大きさを変化させて、イオン注入強度を図6に示すように外周部へ行くほど多くなるようにした場合におけるウエハW上のイオン注入分布の結果を図7に示す。このとき、イオン注入強度の変化率は外周部へ行くほど大きくなるようにしてある。より具体的にはライン状ビームの中間点から外周部までのイオン注入量が半径を変数とした指数関数で表され、その指数が1よりも大きい場合におけるウエハW上のイオン注入量の分布である。式として表すと例えば、以下のようになる。   The result of ion implantation distribution on the wafer W when the magnitude of the scanning speed of the ion beam IB in the X-axis direction is changed so that the ion implantation intensity increases toward the outer periphery as shown in FIG. Is shown in FIG. At this time, the rate of change of the ion implantation intensity is increased toward the outer periphery. More specifically, the ion implantation amount from the intermediate point to the outer periphery of the line beam is expressed by an exponential function with the radius as a variable, and the distribution of the ion implantation amount on the wafer W when the exponent is larger than 1. is there. For example, the expression is as follows.

ただし、r0≦|x|≦R0 式(1)
なお、0≦|x|≦r0にてI(x)=0
However, r0 ≦ | x | ≦ R0 Formula (1)
It should be noted that I (x) = 0 when 0 ≦ | x | ≦ r0

ここで、I(x)はX軸方向のライン状ビームのイオン注入量、I0はイオン注入量の変換係数、xはライン状ビーム上におけるX軸方向の座標、R0はウエハWの半径、r0は回転中心からライン状ビームの中心までの半径である。 Here, I (x) is the ion implantation amount of the line beam in the X-axis direction, I0 is a conversion coefficient of the ion implantation amount, x is the coordinate in the X-axis direction on the line beam, R0 is the radius of the wafer W, r0 Is the radius from the center of rotation to the center of the line beam.

図7に示すウエハW上のイオン注入分布のように、前述した指数関数の指数aをウエハWの回転速度ωに対して適切に選ぶことによって、ウエハWの半径方向の変化率が略一定になるようにすることができる。また回転速度ωに対して、イオンビームIBのX軸方向の往復走査させる速度を非常に大きくし、ウエハWの回転回数を非常に多くすれば、平均化効果によってより回転対称でなだらかな変化を有したイオン注入分布を得ることができる。   As in the ion implantation distribution on the wafer W shown in FIG. 7, by appropriately selecting the exponent a of the exponential function with respect to the rotation speed ω of the wafer W, the rate of change in the radial direction of the wafer W can be made substantially constant. Can be. Also, if the speed of reciprocating scanning of the ion beam IB in the X-axis direction with respect to the rotational speed ω is made very large and the number of rotations of the wafer W is made very large, a smooth and gentle change can be made due to the averaging effect. The ion implantation distribution possessed can be obtained.

前述した式(1)において指数aを1より小さくした場合のライン上のイオン注入強度を図8に示す。さらに、この場合のウエハW上のイオン注入分布を図9に示す。ここでも、aを適切に選ぶことによって、イオン注入が行われた領域の注入量をほぼ等しくし、図9に示されるような中空円柱状のイオン注入分布を形成することができる。   FIG. 8 shows the ion implantation intensity on the line when the index a is smaller than 1 in the above-described equation (1). Further, the ion implantation distribution on the wafer W in this case is shown in FIG. Here too, by appropriately selecting a, the amount of ion implantation in the region where the ion implantation has been performed can be made substantially equal, and a hollow cylindrical ion implantation distribution as shown in FIG. 9 can be formed.

なお、ウエハWの中心部にイオン注入が行われない領域をより簡単に作りつつ、イオン注入分布がなめらかな分布を持つようにするには、0≦|x|≦r0においてもイオン注入を行うようにすれば良い。このようにすればライン状のイオンビームIBがウエハWの中心から離れている距離r0の内円領域にはイオンビームが照射されないのでイオン注入分布がゼロとなるとともに、ライン上のイオンビーム注入強度に不連続な部分がなくなるので、イオンビームIBの走査の設定が非常に簡単になる。言い換えると、ウエハWに照射されているイオンビームIBの注入強度分布を全域に亘って連続に形成しておくだけで、ウエハWにおいてイオンビームIBが形成されている外側のみに任意のイオン注入分布を形成することを簡単な計算や制御方法によって行えるようになる。   In order to make the ion implantation distribution smoother while making a region where no ion implantation is performed in the center of the wafer W easier, the ion implantation is performed even when 0 ≦ | x | ≦ r0. You can do that. In this way, since the ion beam is not irradiated to the inner circle region of the distance r 0 where the line-shaped ion beam IB is away from the center of the wafer W, the ion implantation distribution becomes zero and the ion beam implantation intensity on the line Therefore, the setting of scanning of the ion beam IB becomes very simple. In other words, an arbitrary ion implantation distribution is provided only on the outer side of the wafer W where the ion beam IB is formed, by simply forming the implantation intensity distribution of the ion beam IB applied to the wafer W over the entire area. Can be formed by a simple calculation or control method.

次に、図10に示すようにライン状のイオンビームIBが回転中心を通るように形成され、同時にウエハWを回転させるイオン注入方法について説明する。なお、この場合でもY軸方向についてはイオンビームIB及びウエハWを移動させていない。   Next, an ion implantation method will be described in which a linear ion beam IB is formed so as to pass through the center of rotation as shown in FIG. Even in this case, the ion beam IB and the wafer W are not moved in the Y-axis direction.

ライン上のイオン注入強度が図11に示されるように回転中心から半径r0までは増加し、半径r0からウエハWの半径R0までは減少するような分布を有している場合のウエハW上のイオン注入分布について図12に示す。   As shown in FIG. 11, the ion implantation intensity on the line increases from the rotation center to the radius r 0 and decreases from the radius r 0 to the radius R 0 of the wafer W. The ion implantation distribution is shown in FIG.

図12に示されるように、半径r0の円の内部にもイオン注入をしつつ回転中心について対称なイオン注入分布を得ることができる。言い換えると、ライン状のイオンビームIBをウエハWの中心を通るように形成又は照射すれば、ウエハWの全域に亘ってイオン注入を行うことができる。   As shown in FIG. 12, it is possible to obtain a symmetric ion implantation distribution with respect to the center of rotation while performing ion implantation into a circle having a radius r0. In other words, if the linear ion beam IB is formed or irradiated so as to pass through the center of the wafer W, ion implantation can be performed over the entire area of the wafer W.

また、先ほどのライン状のイオンビームIBを回転中心から離間させた場合と同様に、式(1)を拡張して使用し、指数aを調節することによって図7のように斜面の半径方向の変化率を一定にする、あるいは、図9のような円筒形状のイオン注入分布にすることもできる。言い換えると、イオンビームIBの走査速度を調節し、イオン注入強度をウエハWの回転速度に合わせて調節することによって、直線のイオン注入分布を得ることができる。   Similarly to the case where the linear ion beam IB is separated from the rotation center, the equation (1) is expanded and used, and the index a is adjusted to adjust the radial direction of the slope as shown in FIG. The rate of change can be made constant, or a cylindrical ion implantation distribution as shown in FIG. 9 can be used. In other words, by adjusting the scanning speed of the ion beam IB and adjusting the ion implantation intensity according to the rotation speed of the wafer W, a linear ion implantation distribution can be obtained.

ライン状のイオンビームIBをウエハWの中心に形成した場合のその他のイオン注入方法について説明する。   Another ion implantation method when the line-shaped ion beam IB is formed at the center of the wafer W will be described.

イオンビームIBの走査速度を外周部分で遅くし、内周部分で早くする、すなわち、図13に示すようにウエハWの外周部分には、多くのイオンを注入し、内周部分には注入されるイオンの量を少なくするようにイオン注入強度を設定する。このとき、ウエハWの回転速度ωは一定である。   The scanning speed of the ion beam IB is decreased at the outer peripheral portion and is increased at the inner peripheral portion, that is, as shown in FIG. 13, many ions are implanted into the outer peripheral portion of the wafer W and implanted into the inner peripheral portion. The ion implantation intensity is set so as to reduce the amount of ions to be generated. At this time, the rotational speed ω of the wafer W is constant.

イオン注入強度の分布について、式を用いて表すと以下のようになる。
なお、図13の実施例ではa=1の場合を示している。
The distribution of ion implantation intensity is expressed as follows using an equation.
In the embodiment of FIG. 13, the case where a = 1 is shown.

この場合のイオン注入分布は図14のようになり、ウエハW上の全域に亘って一定量のイオンを注入することができる。この結果について直感的な説明を行うと、ウエハW上の各地点の回転速度は外側に行くほど大きくなり、注入されるイオンの量が少なくなるので、図13及び式(2)に示されるようなイオン注入強度を与えると、相殺しあい、全域に亘って一定量のイオンを注入することができるということになる。ここで、0≦|x|≦S/2におけるイオン注入強度I1及びSは、イオン注入が終了するときに、ウエハWの回転中心近傍の領域におけるイオン注入量が他の領域のイオン注入量と略等しくなるように設定してある。   The ion implantation distribution in this case is as shown in FIG. 14, and a certain amount of ions can be implanted over the entire area on the wafer W. Intuitively explaining this result, the rotational speed of each point on the wafer W increases as it goes outward, and the amount of ions to be implanted decreases, so that it is shown in FIG. 13 and equation (2). If an appropriate ion implantation intensity is given, they cancel each other, and a certain amount of ions can be implanted over the entire region. Here, the ion implantation intensities I1 and S at 0 ≦ | x | ≦ S / 2 indicate that when the ion implantation is completed, the ion implantation amount in the region near the rotation center of the wafer W is different from the ion implantation amount in the other region. They are set to be approximately equal.

次に、2段階にイオン注入強度を変化させた場合のイオン注入方法について説明する。図15に示すように、内側では、前述した実施例のように直線状に中心部ではイオン注入量を少なくし、外側へ行くほどイオン注入量が多くなるようにイオン注入強度を変化させ、外周部では内周部よりも大きな変化率でイオン注入強度を変化させている。具体的に式によって記述すると、
となる。この実施例ではa=1として直線状の分布としており、S<<R0とする。この場合、図16に示すようなウエハWの内周部は一定量のイオン注入を行うとともに、外周部では変化率一定で外周部に行くほどイオン注入量を大きくしていくような分布を形成することができる。
Next, an ion implantation method when the ion implantation intensity is changed in two stages will be described. As shown in FIG. 15, on the inner side, the ion implantation intensity is changed so that the ion implantation amount is reduced linearly in the central portion as in the above-described embodiment and the ion implantation amount is increased toward the outer side. In the portion, the ion implantation intensity is changed at a larger change rate than in the inner peripheral portion. Specifically, it is described by an expression:
It becomes. In this embodiment, a = 1 is set as a linear distribution, and S << R0. In this case, the inner peripheral portion of the wafer W as shown in FIG. 16 performs a certain amount of ion implantation, and the outer peripheral portion forms a distribution in which the rate of change is constant and the ion implantation amount increases toward the outer peripheral portion. can do.

次に、図17に示すように、ライン状のイオンビームIBをウエハWの外周に形成するとともに、Y軸負方向へウエハWを移動させることによってライン状のビームを外周からある半径まで走査しつつ、同時にウエハWを回転させるイオン注入方法について説明する。   Next, as shown in FIG. 17, a line-shaped ion beam IB is formed on the outer periphery of the wafer W, and the wafer W is moved in the negative Y-axis direction to scan the line-shaped beam from the outer periphery to a certain radius. An ion implantation method for simultaneously rotating the wafer W will be described.

このイオン注入方法では、ウエハW上におけるライン状のイオンビームIBの中心の軌跡は図18に示されるように螺旋を描くことになる。ここで、イオンビームIBのX軸方向の走査速度の大きさは常に一定になるように制御してあり、すなわち、ライン上の注入量分布は一定値になるようにしてある。また、ウエハWのY軸方向への並進移動速度に対して、ウエハWの回転速度は非常に大きく設定してある。つまり、イオンビームIBの1回の走査に対して、ウエハWの回転回数は非常に多くなり、十分に回転対称なイオン注入分布が得られるようにしてある。   In this ion implantation method, the locus of the center of the line-shaped ion beam IB on the wafer W draws a spiral as shown in FIG. Here, the magnitude of the scanning speed of the ion beam IB in the X-axis direction is controlled to be always constant, that is, the implantation amount distribution on the line is set to a constant value. Further, the rotational speed of the wafer W is set to be very large with respect to the translational movement speed of the wafer W in the Y-axis direction. That is, the number of rotations of the wafer W is very large for one scanning of the ion beam IB, and a sufficiently rotationally symmetric ion implantation distribution is obtained.

図18に示すように、螺旋の間隔が等間隔になるようにY軸方向の並進移動と、ウエハWの回転を同期させてある。具体的に式として記述すると以下のようになる。
As shown in FIG. 18, the translational movement in the Y-axis direction and the rotation of the wafer W are synchronized so that the spirals are equally spaced. Specifically, it is expressed as follows.

ここで、θはウエハWの回転角度、yはライン状のイオンビームIBのy座標、tは時間、Tはイオン注入の終了時刻。   Here, θ is the rotation angle of the wafer W, y is the y coordinate of the linear ion beam IB, t is the time, and T is the ion implantation end time.

このような式(4)、式(5)に基づいてイオン注入を行うと、図19に示されるように、外周部に最もイオン注入が行われ、内側へなだらかにイオン注入量が減少していく。このようになるのは、外側から内側へライン状のイオンビームIBがウエハWに対して相対移動していくので、外側部分は相対速度が大きいため1回のイオン注入量が少ないものの、内側よりもイオン注入される回数が多くなるために結果としてより多くのイオンが注入されることになるからである。   When ion implantation is performed based on such equations (4) and (5), as shown in FIG. 19, the most ion implantation is performed on the outer periphery, and the amount of ion implantation gently decreases inward. Go. This is because the line-like ion beam IB moves relative to the wafer W from the outside to the inside, so that the outer portion has a relatively high relative speed, so the amount of ion implantation per time is small, but from the inside. This is because the number of times of ion implantation increases, and as a result, more ions are implanted.

図18と同様に、図20ではウエハW上におけるライン状のイオンビームIBの中心の軌跡が螺旋を描く様子が記載されている。図20は内側へ行くほど螺旋の間隔が短くなる点で、図18と異なる。このようにすると図21のように中空円筒形状のイオン注入分布を形成することができる。この場合の具体的なY軸方向の移動量について以下のようになる。なお、回転角度については式(5)と同様であり、ライン状のイオンビームIBがウエハWの内側から外側へ移動する場合について記述する。
Similarly to FIG. 18, FIG. 20 shows a state in which the locus of the center of the linear ion beam IB on the wafer W draws a spiral. FIG. 20 differs from FIG. 18 in that the interval between the spirals becomes shorter toward the inside. In this way, a hollow cylindrical ion implantation distribution can be formed as shown in FIG. The specific amount of movement in the Y-axis direction in this case is as follows. The rotation angle is the same as in equation (5), and the case where the linear ion beam IB moves from the inside to the outside of the wafer W will be described.

次に、図10に示されるように、ウエハWの回転中心を通るようにライン状のイオンビームIBを形成させながら、同時にウエハWを一定速度で回転させておき、ウエハWの回転角度が所定の角度になったときに、イオンビームIBのX軸方向の走査速度を変化させるようにするイオン注入方法について説明する。   Next, as shown in FIG. 10, while the line-shaped ion beam IB is formed so as to pass through the rotation center of the wafer W, the wafer W is simultaneously rotated at a constant speed, and the rotation angle of the wafer W is predetermined. An ion implantation method for changing the scanning speed of the ion beam IB in the X-axis direction when the angle is reached will be described.

図22に示すように、ウエハWが90度回転するごとに、イオンビームIBのX軸方向の走査速度を高速から低速、低速から高速に切り替えるようにする。すると、図23に示すように、回転中心について点対称であり、かつ、線対称な4つの領域を有したイオン注入分布を得ることができる。また、回転速度又は走査速度を切り替える角度を小さくすれば、より多くの領域を形成することができる。   As shown in FIG. 22, every time the wafer W rotates 90 degrees, the scanning speed of the ion beam IB in the X-axis direction is switched from high speed to low speed and from low speed to high speed. Then, as shown in FIG. 23, it is possible to obtain an ion implantation distribution having four regions that are point-symmetric with respect to the rotation center and line-symmetric. Further, if the angle at which the rotation speed or scanning speed is switched is reduced, more regions can be formed.

前述した実施例では、ある角度領域の全域に亘って同じイオン注入強度によってイオン注入を行い、ウエハWの円周方向にイオン注入量が異なる領域を複数形成したが、ある角度領域内においてイオンビームIBの半径方向の走査速度に分布を与えることによって、イオンビーム強度をウエハWの半径方向の位置に基づいて変化させても構わない。この場合、ある角度領域内で一定量のイオンを注入するだけでなく、前述してきたように半径方向にもイオン注入分布を変化させることもできる。すなわち、角度によるイオン注入量の切り替えにより、ウエハWの周方向のイオン注入分布を変化させ、イオンビームの注入強度を変化させておくことによって半径方向にもイオン注入分布を変化させることによって、様々な注入分布を得ることができる。   In the above-described embodiment, ion implantation is performed with the same ion implantation intensity over the entire area of a certain angle region, and a plurality of regions having different ion implantation amounts are formed in the circumferential direction of the wafer W. The ion beam intensity may be changed based on the radial position of the wafer W by giving a distribution to the scanning speed in the radial direction of the IB. In this case, not only can a certain amount of ions be implanted within a certain angle region, but also the ion implantation distribution can be changed in the radial direction as described above. In other words, by changing the ion implantation amount according to the angle, the ion implantation distribution in the circumferential direction of the wafer W is changed, and the ion implantation distribution is also changed in the radial direction by changing the ion beam implantation intensity. An accurate injection distribution can be obtained.

より具体的には、図24に示すように、例えば、ウエハWをθ1からθ2まで回転させているある角度領域において、イオンビームの注入強度を半径r1までの内円領域では低強度に、半径r1からr2までの円環領域を高強度に、半径r2から半径R0の円環領域では前記内円領域と同じイオン注入分布となるような強度にすればよい。そして、ウエハWをθ2以上に回転させている領域では、全体のイオン注入強度を図22に示したようにある倍率で低下させる又は増加させるなどすれば、ウエハWの半径方向のイオン注入分布を4種類に分けるとともに、ウエハWの円周方向のイオン注入分布も変化させウエハWの中心に対して点対称なイオン注入分布にするなどできる。さらに、中心に対して点対称なイオン注入分布になる以外にも、周方向のイオン注入強度を切り替える角度を様々に変化させたり、角度領域ごとに半径r1やr2の値を変化させて半径方向のイオン注入強度を変化させたり、半径方向のイオン注入強度が異なる領域の数を変化させるようにイオン注入強度を変化させても構わない。   More specifically, as shown in FIG. 24, for example, in a certain angle region where the wafer W is rotated from θ1 to θ2, the ion beam implantation intensity is reduced to a low intensity in the inner circle region up to the radius r1. The ring region from r1 to r2 may be set to a high intensity, and the ring region having a radius from r2 to radius R0 may be set to have the same ion implantation distribution as the inner circle region. In the region where the wafer W is rotated by θ2 or more, the ion implantation distribution in the radial direction of the wafer W can be obtained by reducing or increasing the overall ion implantation intensity at a certain magnification as shown in FIG. In addition to being divided into four types, the ion implantation distribution in the circumferential direction of the wafer W can also be changed to make the ion implantation distribution point-symmetric with respect to the center of the wafer W. Further, in addition to the ion implantation distribution that is point-symmetric with respect to the center, the angle at which the ion implantation intensity in the circumferential direction is switched is changed variously, or the values of the radii r1 and r2 are changed for each angular region. The ion implantation intensity may be changed so that the number of regions with different ion implantation intensity in the radial direction is changed.

このように本実施形態のイオン注入装置100及びイオン注入方法によれば、ウエハWを回転機構2によって回転させながら、同時に走査器1によってイオンビームIBをX軸方向に走査し、ライン状のイオンビームIBを形成する、又は、並進移動機構3によってウエハWをY軸方向に移動させるので、ウエハWに形成されるイオン注入分布を連続的で滑らかなものとすることができる。   As described above, according to the ion implantation apparatus 100 and the ion implantation method of the present embodiment, while the wafer W is rotated by the rotation mechanism 2, the ion beam IB is simultaneously scanned in the X-axis direction by the scanner 1, thereby Since the beam IB is formed or the wafer W is moved in the Y-axis direction by the translation mechanism 3, the ion implantation distribution formed on the wafer W can be made continuous and smooth.

また、イオンビームIBをX軸方向に走査する速度の大きさや、切り替えるタイミングを調整する、あるいは、Y軸方向へのウエハWの移動速度を変化させることによって、様々な回転中心について対称な不均一なイオン注入分布を得ることができる。   In addition, by adjusting the magnitude of the speed at which the ion beam IB is scanned in the X-axis direction, the switching timing, or changing the moving speed of the wafer W in the Y-axis direction, non-uniform symmetry about various rotation centers. An accurate ion implantation distribution can be obtained.

加えて、イオンビームIBとウエハWの相対移動だけで様々な不均一なイオン注入分布を得うることができるので、新たにイオンビームIBを遮蔽するための部材を設けるなどする必要がなく、コストの増大を防ぐことができる。   In addition, since various non-uniform ion implantation distributions can be obtained only by the relative movement of the ion beam IB and the wafer W, there is no need to newly provide a member for shielding the ion beam IB. Can be prevented.

なお、本願発明は、前記実施形態に限られるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、前記実施形態ではライン状のイオンビームをY軸方向に相対移動させるのにウエハWを移動させていたが、走査器によってイオンビームをY軸方向に走査しても構わない。   For example, in the above-described embodiment, the wafer W is moved to move the linear ion beam in the Y-axis direction, but the ion beam may be scanned in the Y-axis direction by a scanner.

イオンビームはスポット状のものだけに限られず、イオン源自体が帯状のイオンビームを照射するものであり、ウエハWを回転させながら、半径方向にイオンビームを相対移動するようにしても構わない。また、このときイオンビームの強度をウエハ上に照射している位置に応じて変化させるようにしても構わない。   The ion beam is not limited to a spot-like one, and the ion source itself emits a band-like ion beam. The ion beam may be relatively moved in the radial direction while rotating the wafer W. At this time, the intensity of the ion beam may be changed according to the position of irradiation on the wafer.

ライン状のイオンビームではなく、ある程度の短辺方向の幅を有した帯状のイオンビームであっても構わない。   Instead of a line-shaped ion beam, a band-shaped ion beam having a certain width in the short side direction may be used.

イオンビームのウエハW上の軌跡が螺旋状になるようにウエハWやイオンビームを走査する場合には、イオンビームはスポット状のものであっても構わない。   When scanning the wafer W or the ion beam so that the locus of the ion beam on the wafer W is spiral, the ion beam may be in a spot shape.

イオン注入強度の調整を行うのは、イオンビームの走査速度のみに限られない。例えば、イオンビームの強度を制御しても良いし、スポット径を変更するなどしてもよい。   The adjustment of the ion implantation intensity is not limited only to the scanning speed of the ion beam. For example, the ion beam intensity may be controlled, or the spot diameter may be changed.

ウエハの回転と、イオンビームの走査又はウエハの並進移動の少なくとも一方を同期させるのは、例えば、ウエハが1回転する間にイオンビームがウエハ上を1回走査するように同期する、または、ウエハが1回転する間にイオンビームがウエハ上を2回走査するなど、様々な関係を持たせることが挙げられる。   The rotation of the wafer and at least one of the scanning of the ion beam or the translation of the wafer are synchronized, for example, so that the ion beam scans once on the wafer while the wafer rotates once, or the wafer For example, the ion beam scans on the wafer twice while the lens rotates once.

イオンビームの走査速度、ウエハの並進移動速度、回転移動速度のいずれかを同期させながら、走査速度以外の要素によってイオンビームの注入強度を変化させても構わない。このようなものであれば、点対象なイオン注入分布だけでなく、周方向にもイオン注入分布を変化させたものとすることができ、より様々な形状のイオン注入を行うことができる。   The ion beam implantation intensity may be changed by factors other than the scanning speed while synchronizing any one of the scanning speed of the ion beam, the translational movement speed of the wafer, and the rotational movement speed. With such a configuration, not only the ion implantation distribution targeted for the point but also the ion implantation distribution can be changed in the circumferential direction, and ion implantation with various shapes can be performed.

走査によって帯状やライン状のイオンビームを形成している場合でも、引き出し電圧を調整することを併用してイオンビーム注入強度を制御しても構わない。   Even when a band-shaped or line-shaped ion beam is formed by scanning, the ion beam implantation intensity may be controlled by using the adjustment of the extraction voltage.

イオンビームの注入量を検出するファラデーカップなどの検出器を備えておき、検出されたイオン注入量に基づいて、注入分布を制御するようにしても構わない。検出器によって逐次注入量を検出しておき、フィードバック制御を行うようにすれば、さらに正確な注入分布を形成することが出来るようになる。   A detector such as a Faraday cup for detecting the ion beam implantation amount may be provided, and the implantation distribution may be controlled based on the detected ion implantation amount. If a sequential injection amount is detected by the detector and feedback control is performed, a more accurate injection distribution can be formed.

イオンビームの注入強度を変化させる方法としては、イオン源の引き出し電極の電圧を変化させる、ウエハ上にイオンビームが照射される位置に基づいて開口量を制御される開口部材をビームライン上に設けておき、照射されるイオンビームのスポット径や帯状ビームの幅を調節することでイオン注入量を調節する、イオンビーム自体の強度を制御するなど、様々な方法が考えられる。   As a method of changing the ion beam implantation intensity, an opening member is provided on the beam line, the opening amount of which is controlled based on the position where the ion beam is irradiated onto the wafer, which changes the voltage of the extraction electrode of the ion source. Various methods are conceivable, such as adjusting the ion implantation amount by adjusting the spot diameter of the irradiated ion beam and the width of the belt-like beam, and controlling the intensity of the ion beam itself.

イオンビームと基板が相対移動する方向は、図面視で下から上でも、上から下でもどちらでもよい。同様のイオン注入分布を得ることが出来る。   The direction in which the ion beam and the substrate relatively move may be either from the bottom to the top or from the top to the bottom as viewed in the drawing. Similar ion implantation distribution can be obtained.

ウエハ上に照射される帯状やライン状のイオンビームの長手方向の長さはウエハの直径以上である必要は無い。ウエハ上の一部分にかかるものであればよい。すなわち、半径未満の長さのイオンビームでもあってもかまわない。   The length in the longitudinal direction of the band-shaped or line-shaped ion beam irradiated on the wafer does not need to be greater than the diameter of the wafer. What is necessary is just to apply to a part on the wafer. That is, an ion beam having a length less than the radius may be used.

その他、本願発明の趣旨に反しない限り、種々の変形が可能であり、各イオン注入方法を適宜組み合わせるなどしても構わない。   In addition, various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention, and the ion implantation methods may be appropriately combined.

本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の模式的上面図。1 is a schematic top view of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. 同実施形態に係るイオン注入装置のウエハ周辺の拡大側面図。The enlarged side view of the wafer periphery of the ion implantation apparatus which concerns on the same embodiment. 本発明のイオン注入方法に係る一実施形態を説明する模式図。The schematic diagram explaining one Embodiment which concerns on the ion implantation method of this invention. イオンビームのイオン注入強度の一例を示す模式的グラフ。The typical graph which shows an example of the ion implantation intensity | strength of an ion beam. 図4のイオン注入強度を用いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on the wafer at the time of using the ion implantation intensity | strength of FIG. イオンビームのイオン注入強度の別の例を示す模式的グラフ。The typical graph which shows another example of the ion implantation intensity | strength of an ion beam. 図6のイオン注入強度を用いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on the wafer at the time of using the ion implantation intensity | strength of FIG. イオンビームのイオン注入強度のさらに別の例を示す模式的グラフ。The typical graph which shows another example of the ion implantation intensity | strength of an ion beam. 図8のイオン注入強度を用いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on the wafer at the time of using the ion implantation intensity | strength of FIG. 本発明のイオン注入方法に係る別の実施形態を説明する模式図。The schematic diagram explaining another embodiment which concerns on the ion implantation method of this invention. イオンビームのイオン注入強度の異なる例を示す模式的グラフ。The typical graph which shows the example from which the ion implantation intensity | strength of an ion beam differs. 図11のイオン注入強度を用いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on the wafer at the time of using the ion implantation intensity | strength of FIG. イオンビームのイオン注入強度のさらに異なる例を示す模式的グラフ。The typical graph which shows the example from which the ion implantation intensity | strength of an ion beam differs further. 図13のイオン注入強度を用いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on the wafer at the time of using the ion implantation intensity | strength of FIG. イオンビームのイオン注入強度のさらに別の異なる例を示す模式的グラフ。The typical graph which shows another different example of the ion implantation intensity | strength of an ion beam. 図15のイオン注入強度を用いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on the wafer at the time of using the ion implantation intensity | strength of FIG. 本発明のイオン注入方法に係るさらに別の実施形態を説明する模式図。The schematic diagram explaining further another embodiment which concerns on the ion implantation method of this invention. イオンビームのウエハ上における軌跡の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the locus | trajectory on the wafer of an ion beam. イオンビームが図18の軌跡を描いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。FIG. 19 is a schematic diagram showing an ion implantation distribution on a wafer when an ion beam draws the locus of FIG. 18. イオンビームのウエハ上における軌跡の別の例を示す模式図。The schematic diagram which shows another example of the locus | trajectory on the wafer of an ion beam. イオンビームが図20の軌跡を描いた場合のウエハ上のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution on a wafer when an ion beam draws the locus | trajectory of FIG. ウエハの回転角度に応じて、イオン強度を変化させる場合の一例を示すグラフ。The graph which shows an example in the case of changing ion intensity according to the rotation angle of a wafer. 図22のイオン強度を用いた場合のイオン注入分布を示す模式図。The schematic diagram which shows the ion implantation distribution at the time of using the ion intensity | strength of FIG. ウエハの回転角度とともに、イオンビームの位置に応じてイオンビーム強度を変化させた場合の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example at the time of changing ion beam intensity according to the position of an ion beam with the rotation angle of a wafer.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・イオン注入装置
1・・・走査器
2・・・回転機構
3・・・並進移動機構
C・・・制御機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Ion implantation apparatus 1 ... Scanner 2 ... Rotation mechanism 3 ... Translation mechanism C ... Control mechanism

Claims (12)

基板をイオンビームが照射される面に交差する回転軸を中心として回転させながら、電界又は磁界によるイオンビームの走査又は前記基板の並進移動の少なくとも一方を同時に行わせることを特徴とするイオン注入方法。   An ion implantation method characterized in that at least one of scanning of an ion beam by an electric field or a magnetic field or translational movement of the substrate is simultaneously performed while rotating the substrate around a rotation axis intersecting a surface irradiated with the ion beam. . 前記基板の回転中心から所定距離離間した位置にイオンビームの往復走査によって帯状イオンビームを形成する請求項1記載のイオン注入方法。   2. The ion implantation method according to claim 1, wherein a band-like ion beam is formed by reciprocal scanning of the ion beam at a position spaced apart from the rotation center of the substrate by a predetermined distance. 前記基板の回転中心を通るようにイオンビームを往復走査させることによって帯状イオンビームを形成する請求項1記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 1, wherein a band-like ion beam is formed by reciprocating the ion beam so as to pass through the center of rotation of the substrate. 前記往復走査の速度の大きさを一定に保つようにしている請求項2又は3記載のイオン注入方法   4. The ion implantation method according to claim 2, wherein the magnitude of the reciprocating scanning speed is kept constant. 前記往復走査の速度の大きさを変化させる請求項2又は3記載のイオン注入方法。   4. The ion implantation method according to claim 2, wherein a magnitude of the reciprocating scanning speed is changed. 前記基板を並進移動させることによって、前記帯状イオンビームと回転中心との距離を変化させる請求項2、3、4又は5記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 2, 3, 4, or 5, wherein the distance between the belt-like ion beam and the center of rotation is changed by moving the substrate in translation. 前記基板の回転角度が所定の角度になった場合に前記イオンビームの往復走査速度の大きさを変化させる請求項1、2、3、4、5又は6記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the magnitude of the reciprocal scanning speed of the ion beam is changed when the rotation angle of the substrate reaches a predetermined angle. 前記イオンビームがスポット状のビームであり、前記基板と前記イオンビームを相対移動させて、そのイオンビームと回転中心との距離を変化させる請求項1記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 1, wherein the ion beam is a spot-like beam, and the distance between the ion beam and the rotation center is changed by relatively moving the substrate and the ion beam. 前記基板を回転させながら並進移動させることのみによって、前記基板と前記イオンビームを相対移動させ、前記イオンビームのビーム強度を基板上の位置に応じて変化させる請求項8記載のイオン注入方法。   9. The ion implantation method according to claim 8, wherein the substrate and the ion beam are moved relative to each other only by translation while the substrate is rotated, and the beam intensity of the ion beam is changed according to the position on the substrate. 前記イオンビームが帯状のビームであり、前記基板と前記イオンビームを相対移動させて、そのイオンビームと回転中心との距離を変化させる請求項1記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 1, wherein the ion beam is a belt-like beam, and the distance between the ion beam and the rotation center is changed by relatively moving the substrate and the ion beam. 前記基板を回転させながら並進移動させることのみによって、前記基板と前記イオンビームを相対移動させ、前記イオンビームのビーム強度を基板上の位置に応じて変化させる請求項10記載のイオン注入方法。   The ion implantation method according to claim 10, wherein the substrate and the ion beam are moved relative to each other only by translation while the substrate is rotated, and the beam intensity of the ion beam is changed according to the position on the substrate. 基板をイオンビームが照射される面に交差する回転軸を中心として回転させる回転機構と、
前記イオンビームを電界又は磁界によって走査するイオンビーム走査機構又は前記基板の並進移動させる並進移動機構の少なくとも一方を具備し、
前記基板の回転と、前記イオンビームの走査又は前記基板の並進移動の少なくとも一方とを同時に行わせる制御機構を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
A rotation mechanism that rotates the substrate about a rotation axis that intersects the surface irradiated with the ion beam;
Comprising at least one of an ion beam scanning mechanism that scans the ion beam with an electric field or a magnetic field, or a translation mechanism that translates the substrate;
An ion implantation apparatus comprising: a control mechanism that simultaneously performs rotation of the substrate and at least one of scanning of the ion beam and translational movement of the substrate.
JP2008255533A 2008-09-30 2008-09-30 Ion implantation method, and ion implantation device Pending JP2010086824A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008255533A JP2010086824A (en) 2008-09-30 2008-09-30 Ion implantation method, and ion implantation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008255533A JP2010086824A (en) 2008-09-30 2008-09-30 Ion implantation method, and ion implantation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010086824A true JP2010086824A (en) 2010-04-15

Family

ID=42250586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008255533A Pending JP2010086824A (en) 2008-09-30 2008-09-30 Ion implantation method, and ion implantation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010086824A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012219810A (en) * 2011-04-14 2012-11-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cryopump and evacuation method
WO2016171262A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 日新電機株式会社 Ion beam irradiation apparatus and ion beam irradiation method
WO2017188132A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 日新電機株式会社 Ion beam irradiation device and ion beam irradiation method
KR101934216B1 (en) 2013-03-13 2018-12-31 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Multi-platen ion implanter and method for implanting multiple substrates simultaneously
CN112349573A (en) * 2019-08-07 2021-02-09 住友重机械离子科技株式会社 Ion implantation apparatus and ion implantation method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012219810A (en) * 2011-04-14 2012-11-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cryopump and evacuation method
KR101934216B1 (en) 2013-03-13 2018-12-31 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 Multi-platen ion implanter and method for implanting multiple substrates simultaneously
WO2016171262A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 日新電機株式会社 Ion beam irradiation apparatus and ion beam irradiation method
WO2017188132A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 日新電機株式会社 Ion beam irradiation device and ion beam irradiation method
US10553395B2 (en) 2016-04-25 2020-02-04 Nissin Electric Co., Ltd. Ion beam irradiation device and ion beam irradiation method
CN112349573A (en) * 2019-08-07 2021-02-09 住友重机械离子科技株式会社 Ion implantation apparatus and ion implantation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170148633A1 (en) Ion implantation apparatus and ion implantation method
KR102498416B1 (en) Control of incidence angle of ion beam on substrate
US8669539B2 (en) Implant method and implanter by using a variable aperture
JP5638995B2 (en) Ion implantation method and ion implantation apparatus
JP2010086824A (en) Ion implantation method, and ion implantation device
JP5047463B2 (en) Method for ion implantation of substrate and ion implantation apparatus for carrying out this method
US9165772B2 (en) Ion implantation method and ion implantation apparatus
US20170098458A1 (en) Ion beam etching method and ion beam etching apparatus
JP2005235682A (en) Ion implanting method and its device
US7683347B2 (en) Technique for improving ion implantation throughput and dose uniformity
EP1810311A2 (en) Improved dose uniformity during scanned ion implantation
US5282921A (en) Apparatus and method for optimally scanning a two-dimensional surface of one or more objects
JP6632994B2 (en) Angle scan using an angular energy filter
JP4155327B2 (en) Ion implantation method and apparatus
JP2011187393A (en) Wafer scanning device and ion injection device
US20110174991A1 (en) Scanning method and system using 2-d ion iimplanter
US20110278478A1 (en) Method and implanter for implanting a workpiece
WO2003088299A2 (en) A method of implanting a substrate and an ion implanter for performing the method
US10549989B2 (en) Microstructure manufacturing method and ION beam apparatus
TW201620019A (en) Ion implantation process and system for enhancing the dose ratio over a wafer
Asai et al. Advanced solutions for yield improvement:“Super PI”
JP2015041094A (en) Exposure device, exposure method and exposure program