JP2540043B2 - イオンインプランテ−ション装置 - Google Patents

イオンインプランテ−ション装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、半導体材料のイオンインプランテーション
に関し、特にイオンインプランテーションを行う材料
が、イオンインプランテーションの間、回転円板に支持
されるようにした装置に関する。
〔発明の背景〕
半導体の処理、特にイオンインプランテーションによ
って結晶ウエハを処理するとき、いわゆる「イオンチャ
ネリング」の影響を避けるために注意深く処理を行う必
要がある。イオンチャネリングは周知の現象で、イオン
ビームが衝突する半導体表面の垂直方向に対する入力イ
オンビームの軌道の角度（すなわち入射角）が臨界角よ
り小さいときに生じる。入射角が臨界角に近ければ、材
料に入るイオンの軌道は必要以上に深くなり、結晶格子
による散乱によって生じる普通のでたらめな分布により
得られる軌道より深くなる。目的によってはイオンチャ
ネリングは望ましい。そして、このような目的に対して
は、結晶格子へ垂直軸に沿ってイオンビームが入るよう
にしてチャネリング効果を意図的に利用する。他の目的
によっては、でたらめな分布が望ましく、これは、垂直
軸から３〜10度ずれた角度に入射角が変えられたときに
生じるのが普通である。
従来、イオンインプランテーション装置は、入射角を
調整するためにいろいろな技術を利用した。最近では、
金属円板の周縁にシリコンウエハをクランプで固定する
機械が設計されている。この金属円板は、回転して、固
定のイオンビームの経路を横切り、ウエハのイオンプラ
ンテーションを行う。円板は分当たり500〜1500回転（r
pm）の速度で回転するのが普通である。円板の回転はウ
エハを高速度でイオンビーム中を一方向に移動させる。
この方向に対して直交する方向のウエハとイオンビーム
との間の相対移動は、ウエハを横切る遅い走査移動をビ
ームに行わせるか、回転円板に遅い走査移動を行わせる
かによって、生み出される。このような回転円板装置は
米国特許第3,778,626号に開示されている。これらの従
来技術では、インプランテーション角度（すなわち、ウ
エハの表面とビームの間の入射角）はウエハを取りつけ
る取付けプラテンまたは取付け表面の角度を変えること
によってのみ変えることができた。このためには、普
通、入射角が零あるいは垂直であった平らな円板形表面
のボルトをゆるめ、取りつけたウエハを所定のインプラ
ンテーション角度、典型的には７度に傾ける角度付き円
板、プラテンに前記円板形表面をボルト締めする。
利用されている他の方法は、ビームに対して回転円板
全体を傾けることである。これは、円板を取りつけた室
を傾けて行うのが普通である。
インプランテーション角度を変えるときに考えなけれ
ばならない他の事柄は、イオンビーム測定システムが円
板と一体になっている場合、イオンビーム測定システム
に及ぼすこれらの変化の影響である。このような装置で
は、インプランテーションプロセスの間、インプランテ
ーション角度を可変にするために、ウエハ上のビームの
入射角を可変とすることと、線量測定システムと円板の
間の相対位置を維持したり可変とすることの両者を受け
入れなければならない。
〔発明の概要〕
本発明は前述の装置を利用しており、入射イオンビー
ムが所望の点で回転円板に衝突するように回転円板が配
置されている。通常の装置では、イオンビームは水平に
なっていて、回転円板が垂直面に存在する。円板は皿形
で、円形の中央区域とそのまわりのややテーパのついた
周縁区域からなり、周縁区域の上にウエハが配置されて
いる。円板の内側表面を時計面とみなすと、イオンビー
ムは円板の周縁区域に９時あるいは３時の位置で衝突す
るのが好ましい。
本発明によれば、円板はモータの軸に取りつけられ、
この軸はモータによって回転するので、円板が回転す
る。好ましくは、イオンビームとモータの軸が共通の水
平面にあって、この水平面でイオンビームが円板に垂直
に衝突するように、円板がイオンビームに対し整合して
いる。しかし、後述の理由で、イオンビームが入射する
垂直面内の円板とイオンビームの間の角は円板に対して
垂直な角と異なるであろうし、本発明においては可変で
ある。
モータがハウジング内に取りつけられ、ハウジングは
中空軸によって支持され、中空軸は自軸を中心として回
転する。中空軸が水平面内にあれば、この水平面内にあ
る円板に対するビームの垂直入射は前記回転にかかわら
ず保持される。しかし、前記垂直面内の円板に対するビ
ームの入射角は軸が回転すると変わる。従って、立体幾
何学の観点から、円板に対するイオンビームの入射角は
照射の間にも変化しうる。
円板は比較的高速で回転し、走査運動が中空軸にその
軸方向に伝えられる。走査速度を適当に調整して、回転
円板によって支持される全てのウエハの照射を均一且つ
適度にする。
〔好適実施例の説明〕
第１図には、米国特許第4,553,069号に示されるよう
な型のイオンインプランテーション装置が示されてい
る。しかし、第１図の装置のウエハ支持体は前記米国特
許のものと全く異なり、本発明の理論を具体化してい
る。
第１図のイオンインプランテーション装置は、イオン
ビーム２を作る手段１と終端ステーション室３とを含
む。ウエハ支持円板４はイオンインプランテーションを
行う複数のウエハ５を支持するようになっている。イオ
ンインプランテーションプロセスを行うために、ウエハ
支持円板４は終端ステーション室３の中に移動し、終端
ステーション室３が、カバー６を閉じることによって、
周囲環境から遮断される。終端ステーション室３の内部
は真空ポンプ（図示せず）によって適当な真空度に排気
される。２つのカセット７に貯蔵されたいろいろなウエ
ハが適当なロボットアーム装置８によってウエハ支持円
板４の表面に運ばれる。ウエハは第１図に示す位置を占
める。
ウエハ支持円板４はモータ９に取りつけられ、モータ
９は回転可能軸10に取りつけられる。回転可能軸10はそ
の軸線に沿って移動可能であると共にその軸線のまわり
を回転可能である。イオンインプランテーションの準備
において、モータ９は、適当な速度でウエハ支持円板４
を回転するように作動される。ウエハ支持円板４の周縁
は皿形になっていて、遠心力によってウエハ５がウエハ
支持円板４から外れないように止め部材（図示せず）が
ウエハ支持円板４に設けられている。ウエハ支持円板４
は、軸10の回転によって、実質的に垂直な位置（すなわ
ちインプランテーション位置）へと傾くことができる。
皿形であるから、回転によってウエハ５に生じる遠心力
のために、ウエハ５はインプランテーション位置にある
ウエハ支持円板４から抜け落ちることはない。他の実施
例においては、平らな円板にクランプリングやピンによ
ってウエハを捕捉してもよい。
第２図に、ウエハ支持円板４の各種の可能な動きを示
している。装填位置とインプランテーション位置の間の
ウエハ支持円板４の位置決めは、棒材21をその軸線に沿
って並進運動させる傾斜アクチュエータ20によって実施
される。軸10を受け入れて軸10に固定されるようになっ
ている穴付き基板24を有する傾斜アーム23の外側端22に
棒材21が取りつけられる。従って、軸10は傾斜アーム23
の軸線として働き、棒材21の並進運動は傾斜アーム23と
軸10の回転に変えられる。傾斜アクチュエータ20は軸10
の機械的支持体となる捕捉傾斜軸受26を含む支持板25に
取りつけられる。傾斜運動は二重矢印27で示される。軸
10の並進走査運動がカバーを動かさなくても生じるよう
に、軸10もカバー６の摺動シール28を通過する。
走査運動は、カバー６に固定された殻体30に取り付け
られた走査アクチュエータ29によって与えられる。走査
アクチュエータ29は、板材25に固定された棒材31に並進
運動を与える点で、傾斜アクチュエータ20に似ている。
棒材31の比較的遅い動きによって、殻体30上で板材25全
体が走査運動摺動体32に沿って前後に動く。従って、板
材25全体とその上に支持される部品が二重矢印33で示さ
れるような方向に動く。この走査運動は二重矢印34で示
されるように軸10に伝えられる。
ここでイオンビーム２を活性化する。イオンビーム２
とウエハ支持円板４の相対位置は、イオンビーム２がウ
エハ支持円板４を貫通できるとしたなら、第３図に明瞭
に示すように、軸10の軸線を通過するであろう位置で、
イオンビーム２がウエハ５に浸透するようなものとな
る。
第３図で、ウエハ支持円板４の目に見える側を時計面
とみなすと、イオンビームは９時の位置でウエハ支持円
板４に衝突するであろう。イオンインプランテーション
中に、軸10は走査のときに、その軸線に沿って並進する
ので、速い回転と遅い回転の組合せによって全てのウエ
ハを均一に照射することになる。
第４図に明瞭に示すところでは、入射イオンビーム２
が、ウエハ５の水平方向の面に垂直な角度でウエハ５に
衝突する。しかし、第３図に示すように、イオンビーム
２が垂直方向にウエハ５に衝突する角度は、ウエハ５の
面に垂直な角度からずれた任意の角度に変えられる。イ
ンプランテーションの角度の調整は、本発明によれば、
単に軸10の回転によって実施される。従って、インプラ
ンテーション角度は簡単に調整可能であり、インプラン
テーションプロセスの間にも調整可能である。
図示の実施例で本発明の理論を述べた中で、特定の述
語の使用しているが、それらは本発明を制限するのでは
なく一般的、記述的に用いられていることを理解すべき
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の装置を採用したイオンインプランテ
ーション装置の一部破断斜視図で、装填位置のウエハ支
持円板を示す。 第２図は、装填位置にある第１図の装置のウエハ支持円
板の拡大斜視図。 第３図は、第２図の装置の一部の斜視図で、イオンイン
プランテーション位置にあるウエハ支持円板を示す。 第４図は、本発明のウエハ支持装置の水平方向中央断面
図である。 ２……イオンビーム,3……終端ステーション室,4……ウ
エハ支持円板,5……ウエハ,6……カバー,7……カセッ
ト,8……ロボットアーム装置,9……モータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イオンビームを生じる手段と、 回転板を有し、イオンインプランテーションプロセス中
    に、一方向のインプランテーション角度が一定であるよ
    うにしてイオンビームの経路内で１つ以上のウエハを前
    記回転板において支持するようになっているウエハ支持
    体と、 前記回転板にその回転軸を横切る方向のスキャン軸に沿
    ってスキャン動作を与える手段と、 前記回転板を前記スキャン軸を中心に回動させて前記一
    方向に直交する方向のインプランテーション角度を制御
    し変化させる手段と、 を有するイオンインプランテーション装置。
  2. 【請求項２】イオンビームを生じる手段と、 回転板を有し、イオンインプランテーションプロセス中
    に、一方向のインプランテーション角度が一定であるよ
    うにしてイオンビームの経路内で１つ以上のウエハを前
    記回転板において支持するようになっているウエハ支持
    体と、 軸線方向移動可能な回転可能軸と、 該回転可能軸に取りつけられたモータと、 前記モータに前記回転板を回転可能に取りつける手段
    と、 前記回転可能軸にその軸線方向のスキャン運動を与える
    手段と、 前記一方向に直交する方向のインプランテーション角度
    を制御し変化させるように前記回転可能軸を回転する手
    段と、 を有することを特徴とするイオンインプランテーション
    装置。
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