JP2873704B2 - イオン注入装置 - Google Patents
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Classifications
-
- 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
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- 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
- H01J37/3172—Maskless patterned ion implantation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被加工物を処理するためのイオンビーム装
置に関するものである。
置に関するものである。
（従来の技術） 半導体材を製造するためのシリコンウェハなどの被加
工物のイオンビーム処理は、従来から知られている。帯
電させたイオンを発生させて、特定の速度まで加速し、
シリコンウェハなどの被加工物に衝突させるものであ
る。シリコンウェハのドーピングを行って半導体材を製
造する従来技術は、大きく２種類のイオン注入装置に分
類される。
工物のイオンビーム処理は、従来から知られている。帯
電させたイオンを発生させて、特定の速度まで加速し、
シリコンウェハなどの被加工物に衝突させるものであ
る。シリコンウェハのドーピングを行って半導体材を製
造する従来技術は、大きく２種類のイオン注入装置に分
類される。
高線量のイオン注入装置は、一般的にイオン源と、特
定の移動経路に沿って高エネルギのイオンビームを送る
集束部材とを用いている。イオン注入部では、イオン注
入される被加工物を高エネルギのイオンビーム内で制御
しながら移動させて、被加工物の均一なイオンビーム処
理が得られるようにする。そのような高エネルギイオン
注入装置を開示している。イートン社（Eaton Corporat
ion）に譲渡された米国特許は、ライディング（Rydin
g）の米国特許第4,234,797号である。この特許は参考と
して本説明に含める。
定の移動経路に沿って高エネルギのイオンビームを送る
集束部材とを用いている。イオン注入部では、イオン注
入される被加工物を高エネルギのイオンビーム内で制御
しながら移動させて、被加工物の均一なイオンビーム処
理が得られるようにする。そのような高エネルギイオン
注入装置を開示している。イートン社（Eaton Corporat
ion）に譲渡された米国特許は、ライディング（Rydin
g）の米国特許第4,234,797号である。この特許は参考と
して本説明に含める。
第２種類のイオン注入装置は、制御しながら最初の軌
道から偏向させて、イオン注入部のさまざまな部分に衝
突させることができる、ビーム強さが低いイオンビーム
を使用している。このビーム強さが低い形式の装置も、
イオンビーム源と、特定の軌道に沿ってイオンビームを
送る集束部材とを設けている。しかし、この軌道に沿っ
て電界発生電極が配置されて、これらが制御されながら
励磁されることによって、イオンビームを最初の軌道か
ら被加工物、一般的に半導体の製造に使用されるシリコ
ンウェハの方へ偏向させることができるようになってい
る。操作電極の電圧を制御することによって、シリコン
ウェハの一様なイオンドーピングを達成することができ
る。低エネルギのイオン注入装置を開示している代表的
な米国特許は、やはりイートン社（Eaton Corporatio
n）に譲渡されて参考として本説明に含まれている、マ
イロン（Myron）の米国特許第4,736,107号である。
道から偏向させて、イオン注入部のさまざまな部分に衝
突させることができる、ビーム強さが低いイオンビーム
を使用している。このビーム強さが低い形式の装置も、
イオンビーム源と、特定の軌道に沿ってイオンビームを
送る集束部材とを設けている。しかし、この軌道に沿っ
て電界発生電極が配置されて、これらが制御されながら
励磁されることによって、イオンビームを最初の軌道か
ら被加工物、一般的に半導体の製造に使用されるシリコ
ンウェハの方へ偏向させることができるようになってい
る。操作電極の電圧を制御することによって、シリコン
ウェハの一様なイオンドーピングを達成することができ
る。低エネルギのイオン注入装置を開示している代表的
な米国特許は、やはりイートン社（Eaton Corporatio
n）に譲渡されて参考として本説明に含まれている、マ
イロン（Myron）の米国特許第4,736,107号である。
（発明が解決しようとする課題） これらの２種類のイオン注入装置には、それぞれ利点
と欠点とがある。高電流イオンビーム注入方法は、一般
的にウェハの処理量が低く、またウェハをイオンビーム
内で移動させるために大型で費用のかかるウェハ処理部
を必要とする。
と欠点とがある。高電流イオンビーム注入方法は、一般
的にウェハの処理量が低く、またウェハをイオンビーム
内で移動させるために大型で費用のかかるウェハ処理部
を必要とする。
低電流イオンビーム注入とともに使用される偏向走査
装置は、大きさおよび単純さの点では有利であるが、イ
オンがウェハに衝突する時のビームの入射角が変動する
ことによる欠点がある。この入射角の変動は、イオンビ
ームがシリコンウェハの表面を端から端まで電極走査す
ることが原因である。
装置は、大きさおよび単純さの点では有利であるが、イ
オンがウェハに衝突する時のビームの入射角が変動する
ことによる欠点がある。この入射角の変動は、イオンビ
ームがシリコンウェハの表面を端から端まで電極走査す
ることが原因である。
本発明の１つの目的は、低電流および高電流のイオン
ビーム注入装置の利点を組み合わせて、各形式のイオン
注入装置の欠点をなくしたイオン注入装置を提供するこ
とである。
ビーム注入装置の利点を組み合わせて、各形式のイオン
注入装置の欠点をなくしたイオン注入装置を提供するこ
とである。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため請求項１ないし７に
記載の構成を有する。
記載の構成を有する。
具体的には、請求項１の構成によれば、ウエハの処理
に使用されるイオンビームを形成する装置が、（ａ）集
合して処理すべきウエハ表面とほぼ同じ横断面を有する
大きいイオンビームを形成するために、比較的小さい横
断面を有する複数のイオンビームを発生させるイオン源
と、（ｂ）前記小さい横断面のイオンビームの各々に対
応して複数の離間したビーム電極を配置し、集合した前
記イオンビームのビーム強さを制御するために、前記小
さい横断面のイオンビーム内のイオンの偏向を前記ビー
ム電極により選択的に制御するイオン分散制御装置と、
（ｃ）このイオン分散制御装置から出たイオンを分析し
て、一定のイオンをウエハ処理軌道に沿って進ませる質
量分析磁石と、（ｄ）前記一定のイオンが前記質量分析
磁石を通過した後、前記イオンと衝突する位置にウエハ
を配置するウエハ処理部と、（ｅ）前記ビーム電極のバ
イアス電位を個別に制御する前記イオン分散制御装置に
連結し、かつ、前記ウエハ処理部においてウエハ表面に
衝突するイオンの制御されたイオン分散を調整するため
のコントローラに接続されたスイッチ手段とを有するこ
とを特徴とする。
に使用されるイオンビームを形成する装置が、（ａ）集
合して処理すべきウエハ表面とほぼ同じ横断面を有する
大きいイオンビームを形成するために、比較的小さい横
断面を有する複数のイオンビームを発生させるイオン源
と、（ｂ）前記小さい横断面のイオンビームの各々に対
応して複数の離間したビーム電極を配置し、集合した前
記イオンビームのビーム強さを制御するために、前記小
さい横断面のイオンビーム内のイオンの偏向を前記ビー
ム電極により選択的に制御するイオン分散制御装置と、
（ｃ）このイオン分散制御装置から出たイオンを分析し
て、一定のイオンをウエハ処理軌道に沿って進ませる質
量分析磁石と、（ｄ）前記一定のイオンが前記質量分析
磁石を通過した後、前記イオンと衝突する位置にウエハ
を配置するウエハ処理部と、（ｅ）前記ビーム電極のバ
イアス電位を個別に制御する前記イオン分散制御装置に
連結し、かつ、前記ウエハ処理部においてウエハ表面に
衝突するイオンの制御されたイオン分散を調整するため
のコントローラに接続されたスイッチ手段とを有するこ
とを特徴とする。
したがって、イオン源から放出された複数のイオンビ
ームに対応して、マトリックスに配置された多数のビー
ム偏向板（電極）によりイオンビームが捕捉され、この
電極を介してイオンビームを選択的に偏向することによ
って集合イオンビームを横切る方向のイオンビーム強さ
を制御できる。本発明のビーム偏向板は、イオンを被加
工物の特定の部分の方へ偏向させるために使用されてい
るのではなく、被加工物注入ビームからのイオンを全体
的に偏向するようになっている。このようにして、イオ
ン源からのイオン分散は、被加工物表面で所望のイオン
分散が達成されるように制御することができる。
ームに対応して、マトリックスに配置された多数のビー
ム偏向板（電極）によりイオンビームが捕捉され、この
電極を介してイオンビームを選択的に偏向することによ
って集合イオンビームを横切る方向のイオンビーム強さ
を制御できる。本発明のビーム偏向板は、イオンを被加
工物の特定の部分の方へ偏向させるために使用されてい
るのではなく、被加工物注入ビームからのイオンを全体
的に偏向するようになっている。このようにして、イオ
ン源からのイオン分散は、被加工物表面で所望のイオン
分散が達成されるように制御することができる。
偏向板の下流側の質量アナライザが、質量に従ってイ
オンを分析すると共に、偏向板によって集合ビームから
ビームウエスト部へ偏向されたイオンを分離させる。質
量アナライザ内で、ビームエンベロープは明らかな２つ
のウエスト部を示し、分散平面上の一方は、分解スリッ
トと一致し、分散平面に直交する非分散平面上の他方
は、偏向小ビームと衝突するように配置されたゲートス
リットと一致する。小ビームの偏向は非分散平面上で生
じるため、それが質量分散工程に悪影響を与えることは
ない。ウェハ処理部では、質量アナライザを出たイオン
が衝突する位置に、ウェハが配置されている。
オンを分析すると共に、偏向板によって集合ビームから
ビームウエスト部へ偏向されたイオンを分離させる。質
量アナライザ内で、ビームエンベロープは明らかな２つ
のウエスト部を示し、分散平面上の一方は、分解スリッ
トと一致し、分散平面に直交する非分散平面上の他方
は、偏向小ビームと衝突するように配置されたゲートス
リットと一致する。小ビームの偏向は非分散平面上で生
じるため、それが質量分散工程に悪影響を与えることは
ない。ウェハ処理部では、質量アナライザを出たイオン
が衝突する位置に、ウェハが配置されている。
制御装置に連結された列状のスイッチが、マトリック
スを有する偏向板にバイヤスをかけて、ウェハに衝突す
るイオン分散を制御する。この制御装置は、複雑な走査
電極およびそれらの電極用の電圧制御アルゴリズムを必
要としないで、ウェハに衝突するイオンの線量を調節す
る。
スを有する偏向板にバイヤスをかけて、ウェハに衝突す
るイオン分散を制御する。この制御装置は、複雑な走査
電極およびそれらの電極用の電圧制御アルゴリズムを必
要としないで、ウェハに衝突するイオンの線量を調節す
る。
（実施例） 第１図に示されているイオン注入装置は、低エネルギ
（2kv）イオン源10を備えて、これから放出されたイオ
ンは軌道11に沿って、イオン分散制御装置12を通過して
進む。イオン源10は、複数の小横断面のビームを放出
し、これらは軌道に沿って進むのに伴って拡散して結合
することにより、ビーム14を形成する。ビーム14内の個
々のビームは「小ビーム」13と呼ばれ、第２図に概略的
に示されている。
（2kv）イオン源10を備えて、これから放出されたイオ
ンは軌道11に沿って、イオン分散制御装置12を通過して
進む。イオン源10は、複数の小横断面のビームを放出
し、これらは軌道に沿って進むのに伴って拡散して結合
することにより、ビーム14を形成する。ビーム14内の個
々のビームは「小ビーム」13と呼ばれ、第２図に概略的
に示されている。
制御装置12は、ある小ビーム13内のイオンが拡散して
結合ビーム14を形成する前に、それらのイオンの偏向を
制御することによって、イオンビーム14の横断面内のビ
ームの強さを選択的に調節する。
結合ビーム14を形成する前に、それらのイオンの偏向を
制御することによって、イオンビーム14の横断面内のビ
ームの強さを選択的に調節する。
ビーム14は、分析または分解マグネット16を通過しそ
こでイオンがその質量および電荷に応じて屈折される。
この分解マグネット（質量分析磁石）16の下流側で、ビ
ーム14内のイオンは、分散平面上のビームウエストを形
成する金属製の分解スリット18に入る。制御装置12によ
って偏向されたイオンは、マグネット16内の移動経路の
ほぼ中間位置にあって非分散平面上のビームウエストを
形成するゲートスリット17によってビーム14から取り除
かれる。分解スリットを通過したこれらのイオンはさら
に、イオンを所望のエネルギレベル（５〜20kv）まで加
速してからビームを被加工物22に衝突させる加速管19,2
0によって加速される。これら２つの加速管19,20は望遠
鏡として作用して、加速エネルギの大きさおよび２つの
加速管19,20間のビーム経路に沿った距離を制御するこ
とにより、被加工物22に対するビームの衝突の大きさお
よび角度を制御することができる。
こでイオンがその質量および電荷に応じて屈折される。
この分解マグネット（質量分析磁石）16の下流側で、ビ
ーム14内のイオンは、分散平面上のビームウエストを形
成する金属製の分解スリット18に入る。制御装置12によ
って偏向されたイオンは、マグネット16内の移動経路の
ほぼ中間位置にあって非分散平面上のビームウエストを
形成するゲートスリット17によってビーム14から取り除
かれる。分解スリットを通過したこれらのイオンはさら
に、イオンを所望のエネルギレベル（５〜20kv）まで加
速してからビームを被加工物22に衝突させる加速管19,2
0によって加速される。これら２つの加速管19,20は望遠
鏡として作用して、加速エネルギの大きさおよび２つの
加速管19,20間のビーム経路に沿った距離を制御するこ
とにより、被加工物22に対するビームの衝突の大きさお
よび角度を制御することができる。
ウェハ22は、自動ウェハハンドリング装置によってイ
オンビーム14内の適当な位置および向きに配置された
り、そこから取り出される。ビーム14は、イオン源から
ウェハ22の位置まで高脱気空間内にあるため、この装置
はウェハを大気圧から極低圧まで移動させなければなら
ない。この作業を実施できる装置は公知である。
オンビーム14内の適当な位置および向きに配置された
り、そこから取り出される。ビーム14は、イオン源から
ウェハ22の位置まで高脱気空間内にあるため、この装置
はウェハを大気圧から極低圧まで移動させなければなら
ない。この作業を実施できる装置は公知である。
制御装置12は、統合ビーム14を構成する小ビームを選
択的に減衰させることにより、被加工物22に対するイオ
ン注入線量を選択的に制御して、一般的に均一化する。
イオン源10は、被加工物22のイオン注入表面を完全にカ
バーできる大きさのビーム14を発生するため、イオン注
入部にウェハ走査装置を設ける必要がない。また、走査
電極も必要なく、従って、そのような電極に加える電圧
を調節する電子機器も不必要になる。
択的に減衰させることにより、被加工物22に対するイオ
ン注入線量を選択的に制御して、一般的に均一化する。
イオン源10は、被加工物22のイオン注入表面を完全にカ
バーできる大きさのビーム14を発生するため、イオン注
入部にウェハ走査装置を設ける必要がない。また、走査
電極も必要なく、従って、そのような電極に加える電圧
を調節する電子機器も不必要になる。
本発明の一実施例によれば、イオン源10は、１センチ
メートルあたりおよそ１キロボルトのエネルギーでおよ
そ24ミリアンペアの電流を有するイオンを発生できる多
孔式コーフマン（Kaufman）型イオン源である。第１図
に示した実施例に使用されている特殊なイオン源は、横
７列、縦７列に並べられた49個の孔を有する３センチメ
ートル直径のイオン発生面を備えており、合計電流容量
は125ミリアンペアである。
メートルあたりおよそ１キロボルトのエネルギーでおよ
そ24ミリアンペアの電流を有するイオンを発生できる多
孔式コーフマン（Kaufman）型イオン源である。第１図
に示した実施例に使用されている特殊なイオン源は、横
７列、縦７列に並べられた49個の孔を有する３センチメ
ートル直径のイオン発生面を備えており、合計電流容量
は125ミリアンペアである。
制御装置12には、ビームからイオンを選択的に偏向さ
せる１つの電極列が設けられている。最下列の小ビーム
用の電極の代表的なサブセットが、第３図に示されてい
る。
せる１つの電極列が設けられている。最下列の小ビーム
用の電極の代表的なサブセットが、第３図に示されてい
る。
本実施例によれば、２つの偏向板24,25が、それぞれ
各小ビーム13の両側部に配置されている。偏向板24,25
間に加えられる小電圧（約10ボルト）が、小ビーム内の
イオンを、ゲートスリット17に衝突させることができる
だけ十分に偏向させる。各対の電極24,25に連結された
スイッチ列26が、その電極対へ偏向電圧を供給する。プ
ログラマブルコントローラ28の制御下でスイッチ列を選
択的に励磁することによって、ビーム14を横切る方向の
イオン分散を調整することができる。例えば、M,Nが小
ビーム13の横列および縦列を表す時、電極対M,Nの各電
極24,25は、調節可能な制御期間中、交互に励磁され
る。このため、電極の励磁間隔を調節することにより、
イオン線量を標準量の上下に増減することができる。
各小ビーム13の両側部に配置されている。偏向板24,25
間に加えられる小電圧（約10ボルト）が、小ビーム内の
イオンを、ゲートスリット17に衝突させることができる
だけ十分に偏向させる。各対の電極24,25に連結された
スイッチ列26が、その電極対へ偏向電圧を供給する。プ
ログラマブルコントローラ28の制御下でスイッチ列を選
択的に励磁することによって、ビーム14を横切る方向の
イオン分散を調整することができる。例えば、M,Nが小
ビーム13の横列および縦列を表す時、電極対M,Nの各電
極24,25は、調節可能な制御期間中、交互に励磁され
る。このため、電極の励磁間隔を調節することにより、
イオン線量を標準量の上下に増減することができる。
電極24,25は、連続したアクセスまたは励磁の間、そ
れらの電荷を保持できる構造にすることができる。これ
は、従来のマルチプレクサを使用して電極列を系統的に
走査できる記憶装置すなわちメモリを形成する。
れらの電荷を保持できる構造にすることができる。これ
は、従来のマルチプレクサを使用して電極列を系統的に
走査できる記憶装置すなわちメモリを形成する。
小ビームを偏向させる別の方法では、Ｎ×Ｍの電極マ
トリックス内のある横列またはある縦列に沿って連結さ
れた電極を利用する。この制御方法では、励磁された横
列および縦列の交点にある小ビームだけが実質的に偏向
される。この方法では、小ビームの軌道の上下に間隔を
置いた四重３連レンズ配置を利用する。代表的な四重３
連レンズ配置が、第４図に示されている。
トリックス内のある横列またはある縦列に沿って連結さ
れた電極を利用する。この制御方法では、励磁された横
列および縦列の交点にある小ビームだけが実質的に偏向
される。この方法では、小ビームの軌道の上下に間隔を
置いた四重３連レンズ配置を利用する。代表的な四重３
連レンズ配置が、第４図に示されている。
第４図は、小ビーム13が、２つの四重３連レンズとし
て配置された12個の電極間を通過するところを示してい
る。６個の電極30〜35が、電極を電気的に励磁すること
によって作動される一方の四連レンズを形成している。
第４図において、２つの電極30,31は互いに電気的に接
続されているため、電極30を励磁すれば、電極31も励磁
される。また、導線36が電極30,31を電極34,35に接続し
ている。
て配置された12個の電極間を通過するところを示してい
る。６個の電極30〜35が、電極を電気的に励磁すること
によって作動される一方の四連レンズを形成している。
第４図において、２つの電極30,31は互いに電気的に接
続されているため、電極30を励磁すれば、電極31も励磁
される。また、導線36が電極30,31を電極34,35に接続し
ている。
電極30〜35間には、やはり以下に記載するスイッチ列
によって制御されながら励磁される一組になったさらに
６個の電極40〜45が間隔を置いて配置されている。この
第２四重３連配置では、電極40,41が、導体46によって
２つの電極44,45に電気的に接続されている。要約する
と、第１四連レンズを形成している電極30〜35の間に、
電極44,45によって形成された第２レンズが間隔を置い
て配置されている。イオン小ビーム13が離間した四重レ
ンズに入る場合に考えられる３つの軌道が、第４図に示
されている。四重レンズの一方だけが（そのレンズを構
成する電極の励磁によって）作動すると、電界が発生し
て、イオンビームが集束して最初の軌道へ戻る。しか
し、四重レンズの両方が以下に記載された適当な励磁に
よって作動すると、この小ビーム13からのイオンが偏向
されて、スリット18（第１図）においてビーム14から出
る。これにより、離間した四重３連レンズを作動させる
スイッチ列に関連させて以下に記載する制御方法で選択
的にビームを減衰させることができる。
によって制御されながら励磁される一組になったさらに
６個の電極40〜45が間隔を置いて配置されている。この
第２四重３連配置では、電極40,41が、導体46によって
２つの電極44,45に電気的に接続されている。要約する
と、第１四連レンズを形成している電極30〜35の間に、
電極44,45によって形成された第２レンズが間隔を置い
て配置されている。イオン小ビーム13が離間した四重レ
ンズに入る場合に考えられる３つの軌道が、第４図に示
されている。四重レンズの一方だけが（そのレンズを構
成する電極の励磁によって）作動すると、電界が発生し
て、イオンビームが集束して最初の軌道へ戻る。しか
し、四重レンズの両方が以下に記載された適当な励磁に
よって作動すると、この小ビーム13からのイオンが偏向
されて、スリット18（第１図）においてビーム14から出
る。これにより、離間した四重３連レンズを作動させる
スイッチ列に関連させて以下に記載する制御方法で選択
的にビームを減衰させることができる。
第５図は、概略的に楕円で示された四重対の配列50の
一部を示している。各楕円が、第４図に示されているよ
うな３連に対応していることは、理解されるであろう。
配列50は、第５図の多数の横列のスイッチ52および縦列
のスイッチ54によって選択的に作動される。また、マト
リックスアレイ内にある四重レンズには正および負の両
電圧が通っているので、各スイッチには２つのスイッチ
接点が設けられている。第５図には横５列、縦４列のス
イッチが示されているが、横７列、縦７列の小ビームを
発生するイオン源10には、合計49の四重対が必要である
ことは、理解されるであろう。
一部を示している。各楕円が、第４図に示されているよ
うな３連に対応していることは、理解されるであろう。
配列50は、第５図の多数の横列のスイッチ52および縦列
のスイッチ54によって選択的に作動される。また、マト
リックスアレイ内にある四重レンズには正および負の両
電圧が通っているので、各スイッチには２つのスイッチ
接点が設けられている。第５図には横５列、縦４列のス
イッチが示されているが、横７列、縦７列の小ビームを
発生するイオン源10には、合計49の四重対が必要である
ことは、理解されるであろう。
小ビーム13の代表例が、横列c,縦列Ｂで示された四重
レンズ対を通過しているところが図示されている。スイ
ッチ52cおよび54Bのいずれも閉じていない時、またはこ
れら２つのスイッチのうちのいずれか一方が閉じている
時、小ビームを構成するイオンがウェハ22に衝突する。
小ビーム13を減衰するためには、両方のスイッチ52cお
よび54Bを閉じて、横列c,縦列Ｂのマトリックス位置の
離間した四重対のすべての電極を励磁する必要がある。
レンズ対を通過しているところが図示されている。スイ
ッチ52cおよび54Bのいずれも閉じていない時、またはこ
れら２つのスイッチのうちのいずれか一方が閉じている
時、小ビームを構成するイオンがウェハ22に衝突する。
小ビーム13を減衰するためには、両方のスイッチ52cお
よび54Bを閉じて、横列c,縦列Ｂのマトリックス位置の
離間した四重対のすべての電極を励磁する必要がある。
各マトリックス位置の四重３連対は、ある横列および
縦列内のその他のすべてのマトリックス位置に電気的に
接続している。これにより、配列50を制御しながら作動
させるために必要なスイッチの数を減少させることがで
きる。49本の小ビームを結合してイオンビームを形成す
る好適な実施例では、配列50に選択的に作動させて、そ
の配列を通過する小ビームのビーム強さを制御するため
には、各横列に１つずつ、各縦列に１つずつ、合計14個
のスイッチが必要である。
縦列内のその他のすべてのマトリックス位置に電気的に
接続している。これにより、配列50を制御しながら作動
させるために必要なスイッチの数を減少させることがで
きる。49本の小ビームを結合してイオンビームを形成す
る好適な実施例では、配列50に選択的に作動させて、そ
の配列を通過する小ビームのビーム強さを制御するため
には、各横列に１つずつ、各縦列に１つずつ、合計14個
のスイッチが必要である。
前述したように、励磁されたスイッチ組が交わること
により、その位置を通過する小ビームが減衰され、また
あるスイッチ組の作動時間を制御することにより、ある
小ビームのビーム強さを制御することができる。
により、その位置を通過する小ビームが減衰され、また
あるスイッチ組の作動時間を制御することにより、ある
小ビームのビーム強さを制御することができる。
一定の周波数でマトリックス50を連続的に走査し、ま
た別のデューティ比で各小ビームをオン−オフさせるこ
とにより、被加工物22における均一分散のために必要な
所望の平均的強さ分散を得ることができる。
た別のデューティ比で各小ビームをオン−オフさせるこ
とにより、被加工物22における均一分散のために必要な
所望の平均的強さ分散を得ることができる。
第１図の統合ビーム方法では、マグネット16が、ビー
ム14を形成する個々の小ビームを１本の統合ビームに集
束して、この統合ビームが１つのスリット18で分解され
てから、１本のビームとして加速される。
ム14を形成する個々の小ビームを１本の統合ビームに集
束して、この統合ビームが１つのスリット18で分解され
てから、１本のビームとして加速される。
この統合ビーム方法を用いることにより、個々の小ビ
ームを分解して加速する方法に勝る利点が得られる。イ
オン源10自体の横断面積が小さいので、分解マグネット
ギャップを小さくしておくことができる。共通の分解ス
リット18は、それぞれの小ビームごとに設けて多数のス
リットにした場合よりも、簡単に形成できる。各小ビー
ムに対して二重の加速電極を必要としないので、分解お
よびイオン加速を簡単に実施することができる。また、
加速後の装置が単純であるから、凝縮物が堆積する表面
を少なくすることができる。
ームを分解して加速する方法に勝る利点が得られる。イ
オン源10自体の横断面積が小さいので、分解マグネット
ギャップを小さくしておくことができる。共通の分解ス
リット18は、それぞれの小ビームごとに設けて多数のス
リットにした場合よりも、簡単に形成できる。各小ビー
ムに対して二重の加速電極を必要としないので、分解お
よびイオン加速を簡単に実施することができる。また、
加速後の装置が単純であるから、凝縮物が堆積する表面
を少なくすることができる。
多数の小ビームを発生する横断面積が大きいイオン源
を用いることにより、被加工物のイオン注入のための無
走査、不偏向式のイオンビーム装置が得られる。以上に
本発明の好適な実施例を説明してきたが、添付の特許請
求範囲に記載した構成の範囲内にある本実施例の変更
は、本発明に含まれる。
を用いることにより、被加工物のイオン注入のための無
走査、不偏向式のイオンビーム装置が得られる。以上に
本発明の好適な実施例を説明してきたが、添付の特許請
求範囲に記載した構成の範囲内にある本実施例の変更
は、本発明に含まれる。
本発明によれば、小さい横断面のイオンビームの各々
に対応して複数の離間したビーム電極を配置し、集合し
たイオンビームのビーム強さを制御するイオン分散制御
装置が、前記小さい横断面のイオンビーム内のイオンの
偏向を、前記ビーム電極によって選択的に制御する。そ
して、イオン分散制御装置に接続され、コントローラに
より制御されるスイッチ手段を介して、前記ビーム電極
のバイアス電位を個別に制御し、ウエハ処理部において
ウエハ表面に衝突するイオンの制御されたイオン分散を
調整する。
に対応して複数の離間したビーム電極を配置し、集合し
たイオンビームのビーム強さを制御するイオン分散制御
装置が、前記小さい横断面のイオンビーム内のイオンの
偏向を、前記ビーム電極によって選択的に制御する。そ
して、イオン分散制御装置に接続され、コントローラに
より制御されるスイッチ手段を介して、前記ビーム電極
のバイアス電位を個別に制御し、ウエハ処理部において
ウエハ表面に衝突するイオンの制御されたイオン分散を
調整する。
このため、本発明は、小さい横断面のイオンビームの
各々に対応して配置されたビーム電極により、各イオン
ビーム内のイオンの偏向を選択的に制御でき、複数の小
さな各イオンビームを集合して、処理すべきウエハ表面
の全体を覆う大きな横断面を有する被加工物処理ビーム
に形成することにより、ウエハ表面で所望のイオン分散
を達成することができる。
各々に対応して配置されたビーム電極により、各イオン
ビーム内のイオンの偏向を選択的に制御でき、複数の小
さな各イオンビームを集合して、処理すべきウエハ表面
の全体を覆う大きな横断面を有する被加工物処理ビーム
に形成することにより、ウエハ表面で所望のイオン分散
を達成することができる。
さらに、上記の構成により、イオンビームがウエハ上
を走査する構造がなくなり、このための走査用電極及び
そのための電圧制御アルゴリズムを備える複雑な装置を
省くことができる。
を走査する構造がなくなり、このための走査用電極及び
そのための電圧制御アルゴリズムを備える複雑な装置を
省くことができる。
第１図は本発明に係るイオン注入装置の概略図、 第２図は本発明に係るビーム源の斜視図、 第３図は第２図のビーム源を出たイオンが通る最初の軌
道からイオンを偏向させる偏向電極の相対位置を示す斜
視図、 第４図は最初の軌道からイオンを偏向させる別の偏向板
の一組を示す概略立面図、 第５図は列状の電極位置およびその電極列の励磁回路を
示す斜視図である。 10……イオン源、11……軌道 12……イオン分散制御装置、13……小ビーム 14……ビーム、16……分解マグネット 22……被加工物、24,25……偏向板 26……スイッチ列
道からイオンを偏向させる偏向電極の相対位置を示す斜
視図、 第４図は最初の軌道からイオンを偏向させる別の偏向板
の一組を示す概略立面図、 第５図は列状の電極位置およびその電極列の励磁回路を
示す斜視図である。 10……イオン源、11……軌道 12……イオン分散制御装置、13……小ビーム 14……ビーム、16……分解マグネット 22……被加工物、24,25……偏向板 26……スイッチ列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−105156（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/317 H01J 37/08 H01L 21/265
Claims (7)
- 【請求項１】ウエハの処理に使用されるイオンビームを
形成する装置が、 （ａ）集合して処理すべきウエハ表面とほぼ同じ横断面
を有する大きいイオンビーム（14）を形成するために、
比較的小さい横断面を有する複数のイオンビーム（13）
を発生させるイオン源（10）と、 （ｂ）前記小さい横断面のイオンビームの各々に対応し
て複数の離間したビーム電極（24,25）を配置し、集合
した前記イオンビーム（14）のビーム強さを制御するた
めに、前記小さい横断面のイオンビーム（13）内のイオ
ンの偏向を前記ビーム電極により選択的に制御するイオ
ン分散制御装置（12）と、 （ｃ）このイオン分散制御装置（12）から出たイオンを
分析して、一定のイオンをウエハ処理軌道に沿って進ま
せる質量分析磁石（16）と、 （ｄ）前記一定のイオンが前記質量分析磁石（16）を通
過した後、前記イオンと衝突する位置にウエハ（22）を
配置するウエハ処理部と、 （ｅ）前記ビーム電極（24,25）のバイアス電位を個別
に制御する前記イオン分散制御装置（12）に連結し、か
つ、前記ウエハ処理部においてウエハ表面に衝突するイ
オンの制御されたイオン分散を調整するためのコントロ
ーラ（28）に接続されたスイッチ手段（26）と、 を有することを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】イオン分散制御装置（12）が、各々小さい
横断面のイオンビームの各側に離間した２つの電極（2
4,25）を有し、前記スイッチ手段（26）が、前記２つの
電極間に異なった電位を加えるエネルギー源を有してい
る請求項１記載のイオン注入装置。 - 【請求項３】イオン分散制御装置（12）が、四重３連電
極（30〜35）（40〜45）配列を有しており、一方の四重
３連電極組みが、各々小さい横断面のイオンビームのビ
ーム強さを調整するようにした請求項１記載のイオン注
入装置。 - 【請求項４】さらに、質量分析磁石（16）を通過したイ
オンを、そのイオンがウエハに衝突する前に、特定のエ
ネルギーに加速する手段（19,20）を有している請求項
１記載のイオン注入装置。 - 【請求項５】被加工物をイオンビームで処理する方法で
あって、 複数の孔からイオンを放出して、ほぼ平行な軌道に沿っ
て移動する小さい横断面の複数のイオンビーム（13）を
形成し、これらのイオンビームを組み合わせて、大きい
横断面の被加工物処理ビーム（14）を形成する段階と、 前記被加工物処理ビーム（14）のビーム強さを制御する
ために、小さい横断面のイオンビームの各々に対応して
隣接配置された複数の電極（24,25）を選択的に励磁す
ることによって前記小さい横断面の各イオンビーム中の
イオンを制御しながら偏向させる段階と、 小さい横断面のイオンビームからのイオンを分解マグネ
ット（16）内に通過させてその軌道に沿って屈曲させる
とともに、前記制御しながら偏向させたイオンの一部を
前記分解マグネット（16）内で取り除く段階と、 大きい横断面の被加工物処理ビーム（14）内に残って前
記分解マグネット（16）から出たイオンを加速して、こ
れらのイオンが、被加工物イオン注入部において固定の
被加工物（22）と衝突する前に特定のエネルギーとなる
段階とを有している方法。 - 【請求項６】加速段階が、分解マグネットに後続の大き
い横断面のビームの移動径路に沿った段階で実行される
ようにした請求項５記載の方法。 - 【請求項７】電極を励磁する段階が、すべての小さい横
断面のイオンビームに対応した電極に対して繰り返し実
施され、かつ各電極のデューティ比を調整することによ
って、前記被加工物のイオン注入表面を横切る方向に大
きい横断面のイオンビームの所望の分散が得られるよう
にした請求項６記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/293,334 US4914305A (en) | 1989-01-04 | 1989-01-04 | Uniform cross section ion beam system |
| US293334 | 1989-01-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226645A JPH02226645A (ja) | 1990-09-10 |
| JP2873704B2 true JP2873704B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=23128659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1345040A Expired - Fee Related JP2873704B2 (ja) | 1989-01-04 | 1989-12-28 | イオン注入装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4914305A (ja) |
| EP (1) | EP0377298B1 (ja) |
| JP (1) | JP2873704B2 (ja) |
| KR (1) | KR960003496B1 (ja) |
| DE (1) | DE68916776T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| GB9021629D0 (en) * | 1990-10-04 | 1990-11-21 | Superion Ltd | Apparatus for and method of producing ion beams |
| US5134299A (en) * | 1991-03-13 | 1992-07-28 | Eaton Corporation | Ion beam implantation method and apparatus for particulate control |
| US5218210A (en) * | 1992-02-18 | 1993-06-08 | Eaton Corporation | Broad beam flux density control |
| US5280174A (en) * | 1993-01-25 | 1994-01-18 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and apparatus for producing a thermal atomic oxygen beam |
| US5350926A (en) * | 1993-03-11 | 1994-09-27 | Diamond Semiconductor Group, Inc. | Compact high current broad beam ion implanter |
| US5834786A (en) * | 1996-07-15 | 1998-11-10 | Diamond Semiconductor Group, Inc. | High current ribbon beam ion implanter |
| KR100249307B1 (ko) * | 1997-05-13 | 2000-03-15 | 윤종용 | 이온주입설비의 분석기 |
| US6060715A (en) * | 1997-10-31 | 2000-05-09 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for ion beam scanning in an ion implanter |
| US6949895B2 (en) * | 2003-09-03 | 2005-09-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Unipolar electrostatic quadrupole lens and switching methods for charged beam transport |
| US7285779B2 (en) | 2004-06-21 | 2007-10-23 | Applied Materials Israel, Ltd. | Methods of scanning an object that includes multiple regions of interest using an array of scanning beams |
| US7019314B1 (en) | 2004-10-18 | 2006-03-28 | Axcelis Technologies, Inc. | Systems and methods for ion beam focusing |
| US7598505B2 (en) * | 2005-03-08 | 2009-10-06 | Axcelis Technologies, Inc. | Multichannel ion gun |
| US7446326B2 (en) * | 2005-08-31 | 2008-11-04 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Technique for improving ion implanter productivity |
| US7928413B2 (en) * | 2008-01-03 | 2011-04-19 | Applied Materials, Inc. | Ion implanters |
| JP5988570B2 (ja) * | 2010-12-31 | 2016-09-07 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 選択可能な複数の粒子放出器を備える荷電粒子源 |
| JP7132828B2 (ja) * | 2018-11-13 | 2022-09-07 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン注入装置およびビームパーク装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3547074A (en) * | 1967-04-13 | 1970-12-15 | Block Engineering | Apparatus for forming microelements |
| US3795833A (en) * | 1972-05-25 | 1974-03-05 | Hughes Aircraft Co | Ion beam deflection system |
| US3845312A (en) * | 1972-07-13 | 1974-10-29 | Texas Instruments Inc | Particle accelerator producing a uniformly expanded particle beam of uniform cross-sectioned density |
| FR2537768A1 (fr) * | 1982-12-08 | 1984-06-15 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif d'obtention de faisceaux de particules de densite spatialement modulee, application a la gravure et a l'implantation ioniques |
| US4578589A (en) * | 1983-08-15 | 1986-03-25 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and methods for ion implantation |
| US4522657A (en) * | 1983-10-20 | 1985-06-11 | Westinghouse Electric Corp. | Low temperature process for annealing shallow implanted N+/P junctions |
| US4523971A (en) * | 1984-06-28 | 1985-06-18 | International Business Machines Corporation | Programmable ion beam patterning system |
| DE3504714A1 (de) * | 1985-02-12 | 1986-08-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Lithografiegeraet zur erzeugung von mikrostrukturen |
-
1989
- 1989-01-04 US US07/293,334 patent/US4914305A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-18 EP EP89313242A patent/EP0377298B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-18 DE DE68916776T patent/DE68916776T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-28 JP JP1345040A patent/JP2873704B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-04 KR KR1019900000029A patent/KR960003496B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR900012339A (ko) | 1990-08-03 |
| EP0377298A3 (en) | 1991-02-27 |
| KR960003496B1 (ko) | 1996-03-14 |
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