JP2670671B2 - イオン注入装置及びイオン注入方法 - Google Patents

イオン注入装置及びイオン注入方法

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JP2670671B2 JP62079800A JP7980087A JP2670671B2 JP 2670671 B2 JP2670671 B2 JP 2670671B2 JP 62079800 A JP62079800 A JP 62079800A JP 7980087 A JP7980087 A JP 7980087A JP 2670671 B2 JP2670671 B2 JP 2670671B2
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ion
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正義 川崎
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東京エレクトロン 株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、被処理基板にイオンを効率よく注入するイ
オン注入装置及びイオン注入方法に関する。 (従来の技術) 半導体製造工程におけるイオン注入技術は、例えば特
開昭53−119671号公報に記載されている。これは単結晶
試料を支持する支持台を結晶軸がイオン発生器から発生
したイオンビームに対して0.5〜10度傾斜するように保
持すると共に、この状態で上記結晶軸を回転軸中心とし
て試料を回転させながらイオンビームを照射する。 (発明が解決しようとする問題点) 単結晶試料にイオンを注入する場合、結晶の比較的低
指数軸方向のすき間の大きい方向にイオンが注入される
と、表面の原子との衝突を免れたイオンは原子列に沿っ
て小角散乱を繰り返しながら結晶の奥まで進入するチャ
ネリング現象が生じる。このチャネリング現象を避ける
ため、或いは試料表面の凹凸形状の側壁にイオンを注入
するために上記従来の技術で説明したように試料を傾斜
した状態でイオンを注入する。 しかしながら、上記のように試料を傾斜させてイオン
注入を行った場合、イオンビームに対して直角に試料を
設けてイオン注入を行なう第4図の場合よりもイオンビ
ームが照射される面積は第5図に示す如く広くなり、イ
オン注入に寄与しない無駄の部分6にもイオンビームが
照射され、傾斜角に見合った照射面積の適正化が図れな
い。 特に、イオンビームの偏向中心から遠ざかるにつれて
楕円が大きくなりビーム密度分布が不均一となるため、
この部分が試料に照射されると均一なイオン注入が困難
となる。また、試料を傾斜させた状態でイオン注入を行
なう場合、試料上での単位面積当たりの注入不純物濃度
は低くなるために、上記イオンビームに対して直角に試
料を設けた時よりも長時間照射しなければならないとい
う問題がある。 本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、傾
斜角に見合った照射面積の適正化が図れ、均一なイオン
注入が効率よくできるイオン注入装置及びイオン注入方
法を提供することを目的とする。 〔発明の構成〕 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明のうちの第一発明
は、不要なイオンビームを遮断するマスクを介して、イ
オンビームに対して傾斜される支持台に支持された被処
理基板の表面にイオンビームを照射するイオン注入装置
において、上記マスク及び支持台を、同方向のそれぞれ
の一辺を支点として平行状態を保ちながら連動して傾斜
自在に設けたことを特徴としている。 第二発明は、不要なイオンビームを遮断するマスクを
介して、イオンビームに対して傾斜される支持台に支持
された被処理基板の表面にイオンビームを照射するイオ
ン注入装置において、上記マスク及び支持台を、同方向
のそれぞれの一辺を支点として平行状態を保ちながら連
動して傾斜自在に設け、イオンビームに対して支持台が
直角状態の単位面積当たりのイオンビーム濃度と等しい
値になるように上記被処理基板の表面にイオンビームを
照射するように構成したことを特徴としている。 第三発明は、不要なイオンビームを遮断するマスクを
介して、イオンビームに対して傾斜される支持台に支持
された被処理基板の表面にイオンビームを照射するイオ
ン注入方法において、上記マスク及び支持台を、同方向
のそれぞれの一辺を支点として平行状態を保ちながら連
動して傾斜させ、イオンビームに対して支持台が直角状
態の単位面積当たりのイオンビーム濃度と等しい値にな
るように上記被処理基板の表面にイオンビームを照射す
るようにしたことを特徴としている。この場合、イオン
ビームに対して支持台が直角状態の単位面積当たりのイ
オンビーム濃度と等しい値になるように上記イオンビー
ムを絞り込み、上記被処理基板の表面に照射することが
好ましい。 (作 用) 上記構成の第一発明によれば、マスク及び支持台が、
同方向のそれぞれの一辺を支点として平行状態を保ちな
がら連動して傾斜するため、イオン注入に寄与しない無
駄な照射が防止され、傾斜角に見合った照射面積の適正
化が図れると共に、ビーム密度分布の不均一な部分の照
射が防止され、均一なイオン注入が効率よくできる。 また、第二発明ないし第三発明によれば、上記マスク
及び上記支持台が、同方向のそれぞれの一辺を支点とし
て平行状態を保ちながら連動して傾斜すると共に、イオ
ンビームに対して支持台が直角状態の単位面積当たりの
イオンビーム濃度と等しい値になるように被処理基板表
面にイオンビームが照射されるため、傾斜角に見合った
照射面積の適正化が図れると共に、均一なイオン注入が
イオンビームに対して支持台が直角状態の単位面積当た
りのイオンビーム濃度と等しい値で効率よく短時間で行
なえ、スループットの向上が図れる。 (実施例) 以下、本発明を半導体製造工程におけるイオン注入工
程に適用した実施例につき図面を参照して説明する。 第1図において、図示しないイオン発生器により発生
したイオンビーム1を偏向自在な偏向電極2a,2bが配設
されている。上記偏向電極2a,2bにより偏向されたイオ
ンビーム1は、円形に刳り貫かれた角状マスク3を介し
て支持台4に設けられた被処理基板例えば半導体ウエハ
5の表面に照射可能に構成されている。上記支持台4は
マスク3と連動して、平行を保ちながら傾斜自在に設け
られている。 具体的には、図6にも示すように、上記マスク3及び
支持台4は、同方向のそれぞれの一辺を支点として平行
状態を保ちながら連動して傾斜自在に設けられている。 次に上述したイオン注入装置による半導体ウエハのイ
オン注入方法を説明する。 第1図において、イオン発生器(図示せず)により発
生したイオンビーム1は、偏向電極2aによりY軸方向、
偏向電極2bによりX軸方向にそれぞれ偏向される。上記
イオンビームは均一に照射しなければならないため、第
2図に示すように、X・Y方向に制御された速度で走査
される。この時、支持台4に支持された半導体ウエハ5
は円形であるため、半導体ウエハ5周辺のイオン注入に
寄与しない無駄な部分にイオンを照射してしまう。この
照射を防止するため、円形に刳り貫かれた角状マスク3
を介して支持台4に設けた半導体ウエハ5の表面に第3
図のようにイオンビームを照射する。上記構成を第4図
に示す。しかし、上記構成のままイオンビーム1を照射
すると、チャネリング現象が生じるため第5図に示すよ
うに、半導体ウエハ5を支持している支持台4を従来傾
斜させている。この状態でイオン注入を行なうとチャネ
リング現象は防止できるが、イオンビーム1がイオン注
入に寄与しない無駄な部分6にも照射されてしまう。ま
た、イオンビーム1の照射面積が支持台4垂直時より広
くなり、これにより単位面積当たりのイオンビーム濃度
(イオン注入濃度)が低くなってしまい、長時間照射を
しなければならない。 そこで、上記問題点を解決する方法について第6図に
より説明する。これは、半導体ウエハ5を支持する支持
台4の一辺と、この辺と同方向のマスク3の一辺をそれ
ぞれ支点として、支持台4とマスク3が平行状態を保ち
ながら連動して例えば7゜傾斜する。同時に、イオンビ
ーム1に対して支持台4が直角状態の単位面積当たりの
イオンビーム濃度と等しい値になるようにイオンビーム
1を絞り込み照射する。 これによりイオンビーム1の長時間照射を防止し、且
つ、イオン注入に寄与しない無駄な部分の発生も防止す
ることができる。さらに、偏向中心からのずれが小さ
く、ビームむらが減少され、均一なイオン注入が可能と
なる。 以上説明したようにこの実施例によれば、上記マスク
3及び支持台4が、同方向のそれぞれの一辺を支点とし
て平行状態を保ちながら連動して傾斜するため、イオン
注入に寄与しない無駄な照射が防止され、傾斜角に見合
った照射面積の適正化が図れると共に、ビーム密度分布
の不均一な部分の照射が防止され、均一なイオン注入が
効率よくできる。また、イオンビーム1に対して支持台
4が直角状態の単位面積当たりのイオンビーム濃度と等
しい値になるように半導体ウエハ5の表面にイオンビー
ム1が照射されるため、長時間照射が解消され、均一な
イオン注入が更に効率よく短時間で行なえ、スループッ
トの向上が図れる。 〔発明の効果〕 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果
が得られる。 (1)第一発明によれば、上記マスク及び支持台が、同
方向のそれぞれの一辺を支点として平行状態を保ちなが
ら連動して傾斜するため、イオン注入に寄与しない無駄
な照射が防止され、傾斜角に見合った照射面積の適正化
が図れると共に、ビーム密度分布の不均一な部分の照射
が防止され、均一なイオン注入が効率よくできる。 (2)第二発明ないし第三発明によれば、上記マスク及
び支持台が、同方向のそれぞれの一辺を支点として平行
状態を保ちながら連動して傾斜すると共に、イオンビー
ムに対して支持台が直角状態の単位面積当たりのイオン
ビーム濃度と等しい値になるように被処理基板の表面に
イオンビームが照射されるため、傾斜角に見合った照射
面積の適正化が図れると共に、均一なイオン注入がイオ
ンビームに対して支持台が直角状態の単位面積当たりの
イオンビーム濃度と等しい値で効率よく短時間で行な
え、スループットの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示すイオン注入装置の構成
図、第2図及び第3図はイオンビームの走査状態を示す
図、第4図及び第5図はマスクを介したイオンビームの
照射状態を示す図、第6図は本発明の一実施例によるイ
オンビームの照射状態を示す図である。 1……イオンビーム 3……マスク 4……支持台 5……半導体ウエハ(被処理基板)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.不要なイオンビームを遮断するマスクを介して、イ
    オンビームに対して傾斜される支持台に支持された被処
    理基板の表面にイオンビームを照射するイオン注入装置
    において、上記マスク及び支持台を、同方向のそれぞれ
    の一辺を支点として平行状態を保ちながら連動して傾斜
    自在に設けたことを特徴とするイオン注入装置。 2.不要なイオンビームを遮断するマスクを介して、イ
    オンビームに対して傾斜される支持台に支持された被処
    理基板の表面にイオンビームを照射するイオン注入装置
    において、上記マクス及び支持台を、同方向のそれぞれ
    の一辺を支点として平行状態を保ちながら連動して傾斜
    自在に設け、イオンビームに対して支持台が直角状態の
    単位面積当たりのイオンビーム濃度と等しい値になるよ
    うに上記被処理基板の表面にイオンビームを照射するよ
    うに構成したことを特徴とするイオン注入装置。 3.不要なイオンビームを遮断するマスクを介して、イ
    オンビームに対して傾斜される支持台に支持された被処
    理基板の表面にイオンビームを照射するイオン注入方法
    において、上記マスク及び支持台を、同方向のそれぞれ
    の一辺を支点として平行状態を保ちながら連動して傾斜
    させ、イオンビームに対して支持台が直角状態の単位面
    積当たりのイオンビーム濃度と等しい値になるように上
    記被処理基板の表面にイオンビームを照射するようにし
    たことを特徴とするイオン注入方法。 4.イオンビームに対して支持台が直角状態の単位面積
    当たりのイオンビーム濃度と等しい値になるように上記
    イオンビームを絞り込み、上記被処理基板の表面に照射
    するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第3項
    記載のイオン注入方法。
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