JP2921500B2 - イオン注入装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
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-
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- 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
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置に係
わり、特にイオンビームを複数に分割するタイプのイオ
ン注入装置に関する。
わり、特にイオンビームを複数に分割するタイプのイオ
ン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図６を参照して説明する。
【０００３】図６は特定のイオンビームを分割マグネッ
トで２分割（複数分割）した後、それぞれのイオンビー
ムを偏向マグネットにより平行化を行い、半導体ウェハ
ーへのイオン注入を行うイオン注入装置の概略図であ
る。
トで２分割（複数分割）した後、それぞれのイオンビー
ムを偏向マグネットにより平行化を行い、半導体ウェハ
ーへのイオン注入を行うイオン注入装置の概略図であ
る。
【０００４】図６において、イオンソース部８１から引
き出し電極８２により、イオン化された原子（又は分
子）を選択的に取り出した後、アナライザーマグネット
８３から出射イオンビーム７０を分割マグネット８４で
２分割する。
き出し電極８２により、イオン化された原子（又は分
子）を選択的に取り出した後、アナライザーマグネット
８３から出射イオンビーム７０を分割マグネット８４で
２分割する。
【０００５】その後、２分割されたイオンビーム７１，
７２はコリメータ用マグネット８５にそれぞれ入射し、
平行化された後、ビームシャッター８６のそれぞれに到
達する。
７２はコリメータ用マグネット８５にそれぞれ入射し、
平行化された後、ビームシャッター８６のそれぞれに到
達する。
【０００６】この際、ビームシャッター８６が閉操作し
ていればイオンビーム７１，７２はビームシャッター８
６によって遮断されている。
ていればイオンビーム７１，７２はビームシャッター８
６によって遮断されている。
【０００７】そこでビームシャッター８６を開操作すれ
ば、イオンビーム７１，７２のそれぞれが回転ディスク
１００上に載置された半導体ウェハーＷに対して同時に
照射されることになる。
ば、イオンビーム７１，７２のそれぞれが回転ディスク
１００上に載置された半導体ウェハーＷに対して同時に
照射されることになる。
【０００８】この従来技術でイオンビームを２つに分割
する理由は、半導体ウェハーＷへのチャージアップ防止
のためにイオン密度を分散させるためであり、イオンビ
ーム７０を２つに分割した後、イオンビーム７１，７２
各々の加速エネルギーの可変ができず、またビームシャ
ッター８６の開閉操作を選択的に行うことができず、２
個のビームシャッター８６は互いに同時に開状態とな
り、互いに同時に閉状態となる。
する理由は、半導体ウェハーＷへのチャージアップ防止
のためにイオン密度を分散させるためであり、イオンビ
ーム７０を２つに分割した後、イオンビーム７１，７２
各々の加速エネルギーの可変ができず、またビームシャ
ッター８６の開閉操作を選択的に行うことができず、２
個のビームシャッター８６は互いに同時に開状態とな
り、互いに同時に閉状態となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
は、イオンビームを２つに分割する機構を有している
が、２つに分割した後に、各々のイオンビームの加速エ
ネルギーを可変させる機構を有していないから、イオン
ビームを同一の半導体ウェハーに対して条件の異なるイ
オン注入を連続的に行うことができない。
は、イオンビームを２つに分割する機構を有している
が、２つに分割した後に、各々のイオンビームの加速エ
ネルギーを可変させる機構を有していないから、イオン
ビームを同一の半導体ウェハーに対して条件の異なるイ
オン注入を連続的に行うことができない。
【００１０】また２つに分割した後のイオンビームに対
して、イオンビームを遮断する役割を持つシャッターの
開閉操作を選択的で行うことができないから、２つに分
割されたイオンビームの必ず両方がディスク上の複数の
半導体ウェハーに対して同じ期間に注入されてしまうの
で、一方ずつのイオンビームを用いた連続イオン注入が
できない。
して、イオンビームを遮断する役割を持つシャッターの
開閉操作を選択的で行うことができないから、２つに分
割されたイオンビームの必ず両方がディスク上の複数の
半導体ウェハーに対して同じ期間に注入されてしまうの
で、一方ずつのイオンビームを用いた連続イオン注入が
できない。
【００１１】すなわちこのように従来技術では、半導体
ウェハー基板Ｗにおいて、一方ずつのイオンビームを用
いた連続イオン注入（一方のイオンビームによるディス
ク上の複数の半導体ウェハーへのイオン注入後、他方の
イオンビームによるディスク上の複数の半導体ウェハー
へのイオン注入）ができない。
ウェハー基板Ｗにおいて、一方ずつのイオンビームを用
いた連続イオン注入（一方のイオンビームによるディス
ク上の複数の半導体ウェハーへのイオン注入後、他方の
イオンビームによるディスク上の複数の半導体ウェハー
へのイオン注入）ができない。
【００１２】したがって、第一の注入が終了後、半導体
ウェハー回収→準備（ビーム調整など）→半導体ウェハ
ー搬送（注入室真空引きなど）の作業を行った後、第二
の注入を行うので、その分だけ時間がかかり、装置稼働
率にも影響する。
ウェハー回収→準備（ビーム調整など）→半導体ウェハ
ー搬送（注入室真空引きなど）の作業を行った後、第二
の注入を行うので、その分だけ時間がかかり、装置稼働
率にも影響する。
【００１３】本発明の目的は、同一の半導体ウェハーに
おける連続イオン注入作業を可能にするイオン注入装置
を提供することである。
おける連続イオン注入作業を可能にするイオン注入装置
を提供することである。
【００１４】本発明の他の目的は、上記連続イオン注入
作業を可能にしたことにより、イオンビームの再調整時
間やウェハー立て替え時間等を不必要とし、もって準備
時間の削減、装置の稼働率アップが望めるイオン注入装
置を提供することである。
作業を可能にしたことにより、イオンビームの再調整時
間やウェハー立て替え時間等を不必要とし、もって準備
時間の削減、装置の稼働率アップが望めるイオン注入装
置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、イオン
ビームを複数、例えば２つに分割し、同一半導体ウェハ
ーに対し加速エネルギーを異ならした注入条件で連続イ
オン注入を可能にした、すなわち、１度ディスクに載置
した半導体ウェハーを取り替える（真空状態を大気に戻
し再度真空引きを必要とする）ことなく、かつ、いちい
ち電圧変更（エネルギーの変更）を調整することなく多
数の半導体ウェハーに複数の条件でのイオン注入を可能
にしたイオン注入装置にある。ここで、イオンビームを
分割するための電圧を印加する電極を有することができ
る。また、イオンビームを分割した後、イオンビームを
平行にする機能を持つコリメータマグネットを有するこ
とができる。
ビームを複数、例えば２つに分割し、同一半導体ウェハ
ーに対し加速エネルギーを異ならした注入条件で連続イ
オン注入を可能にした、すなわち、１度ディスクに載置
した半導体ウェハーを取り替える（真空状態を大気に戻
し再度真空引きを必要とする）ことなく、かつ、いちい
ち電圧変更（エネルギーの変更）を調整することなく多
数の半導体ウェハーに複数の条件でのイオン注入を可能
にしたイオン注入装置にある。ここで、イオンビームを
分割するための電圧を印加する電極を有することができ
る。また、イオンビームを分割した後、イオンビームを
平行にする機能を持つコリメータマグネットを有するこ
とができる。
【００１６】具体的には、加速電圧電源端子とイオンを
加速する加速管の電極とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離
し）の切り替えを行う加速用スイッチを有することがで
きる。この場合、分割された複数のイオンビームに対し
てそれぞれ前記加速管用スイッチを有し、これにより複
数のイオンビームのうち選択的なイオンビームに前記加
速管によりエネルギーを加えることが好ましい。また、
イオンを加速する加速管を通過した後のイオンビームに
対して、当該イオンビームの加速エネルギーを減速させ
る電圧を印加する減速用電極と、前記印加電圧を前記減
速用電極に供給する電源と、前記印加電圧のＯＮ−ＯＦ
Ｆの切り替えを行う減速用スイッチとを有することがで
きる。この場合、分割された複数のイオンビームに対し
てそれぞれ前記減速用スイッチを有し、これにより複数
のイオンビームのうち選択的なイオンビームに前記減速
用電極によりエネルギーを減少させることが好ましい。
さらに、同一半導体ウェハーに対して連続イオン注入を
行う際に、イオンビームを遮断するシャッターを有する
ことができる。この場合、分割された複数のイオンビー
ムに対してそれぞれシャッターを有し、これにより複数
のイオンビームのうち選択的なイオンビームを通過させ
て半導体ウェハーに当該イオンビームを照射し、残りの
イオンビームを遮断することが好ましい。
加速する加速管の電極とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離
し）の切り替えを行う加速用スイッチを有することがで
きる。この場合、分割された複数のイオンビームに対し
てそれぞれ前記加速管用スイッチを有し、これにより複
数のイオンビームのうち選択的なイオンビームに前記加
速管によりエネルギーを加えることが好ましい。また、
イオンを加速する加速管を通過した後のイオンビームに
対して、当該イオンビームの加速エネルギーを減速させ
る電圧を印加する減速用電極と、前記印加電圧を前記減
速用電極に供給する電源と、前記印加電圧のＯＮ−ＯＦ
Ｆの切り替えを行う減速用スイッチとを有することがで
きる。この場合、分割された複数のイオンビームに対し
てそれぞれ前記減速用スイッチを有し、これにより複数
のイオンビームのうち選択的なイオンビームに前記減速
用電極によりエネルギーを減少させることが好ましい。
さらに、同一半導体ウェハーに対して連続イオン注入を
行う際に、イオンビームを遮断するシャッターを有する
ことができる。この場合、分割された複数のイオンビー
ムに対してそれぞれシャッターを有し、これにより複数
のイオンビームのうち選択的なイオンビームを通過させ
て半導体ウェハーに当該イオンビームを照射し、残りの
イオンビームを遮断することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下図面の参照して本発明を説明
する。
する。
【００１８】図１はイオン注入装置の全体を示す構成図
である。イオンソース部を発したイオンビームは、アナ
ライザーマグネット部、イオンビーム分割部、イオンビ
ーム加速部を通って注入室に入射され、そこに載置され
ている半導体ウェハーにイオンビーム処理を行う。
である。イオンソース部を発したイオンビームは、アナ
ライザーマグネット部、イオンビーム分割部、イオンビ
ーム加速部を通って注入室に入射され、そこに載置され
ている半導体ウェハーにイオンビーム処理を行う。
【００１９】本発明は主として、「イオンビーム分割
部」と「イオンビーム加速部」に関する。
部」と「イオンビーム加速部」に関する。
【００２０】図２は本発明の第１の実施の形態における
イオンビーム分割部を示す断面図であり、図３は本発明
の第１の実施の形態におけるイオンビーム加速部を示す
断面図である。
イオンビーム分割部を示す断面図であり、図３は本発明
の第１の実施の形態におけるイオンビーム加速部を示す
断面図である。
【００２１】第１の実施の形態はイオンビームを２分割
する場合に用いられる。
する場合に用いられる。
【００２２】図２のイオンビーム分割部の主な構成要素
は、アナライザーマグネット１を通過したイオンビーム
（Ｉ0 ）１０を２分割するために電源４から＋２０ｋＶ
の電圧が印加された分割電極５と、＋２０ｋＶによる反
発により２分割された第１の分割イオンビーム（Ｉ1 ）
１１および第２の分割イオンビーム（Ｉ2 ）１２をそれ
ぞれ平行にするコリメータ用マグネット（電磁石）６を
具備している。
は、アナライザーマグネット１を通過したイオンビーム
（Ｉ0 ）１０を２分割するために電源４から＋２０ｋＶ
の電圧が印加された分割電極５と、＋２０ｋＶによる反
発により２分割された第１の分割イオンビーム（Ｉ1 ）
１１および第２の分割イオンビーム（Ｉ2 ）１２をそれ
ぞれ平行にするコリメータ用マグネット（電磁石）６を
具備している。
【００２３】アナライザーマグネット１やコリメータ用
マグネット６は接地電位であり、６０ｋｅＶのエネルギ
ーを有してイオンソース部を発したイオンビームは、ア
ナライザーマグネット１やコリメータ用マグネット６に
よる接地のドリフト管内を６０ｋｅＶのエネルギーを維
持して通過する。
マグネット６は接地電位であり、６０ｋｅＶのエネルギ
ーを有してイオンソース部を発したイオンビームは、ア
ナライザーマグネット１やコリメータ用マグネット６に
よる接地のドリフト管内を６０ｋｅＶのエネルギーを維
持して通過する。
【００２４】図３のイオンビーム加速部の主な構成要素
は、第１の加速管２１と、第２の加速管２２と、加速電
圧電源端子２と、第１の加速管２１と加速電圧電源端子
２とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離し）の切り替えを行
う第１の加速用スイッチ５１と、第２の加速管２２と加
速電圧電源端子２とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離し）
の切り替えを行う第２の加速用スイッチ５２と、第１の
減速用電極３１と、第２の減速用電極３２と、減速用電
源３と、第１の減速用電極３１と減速用電源３とのＯＮ
−ＯＦＦ（接続−切り離し）の切り替えを行う第１の減
速用スイッチ６１と、第２の減速用電極３２と減速用電
源３とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離し）の切り替えを
行う第２の減速用スイッチ６２と、第１のシャッター４
１と、第２のシャッター４２とを具備している。
は、第１の加速管２１と、第２の加速管２２と、加速電
圧電源端子２と、第１の加速管２１と加速電圧電源端子
２とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離し）の切り替えを行
う第１の加速用スイッチ５１と、第２の加速管２２と加
速電圧電源端子２とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離し）
の切り替えを行う第２の加速用スイッチ５２と、第１の
減速用電極３１と、第２の減速用電極３２と、減速用電
源３と、第１の減速用電極３１と減速用電源３とのＯＮ
−ＯＦＦ（接続−切り離し）の切り替えを行う第１の減
速用スイッチ６１と、第２の減速用電極３２と減速用電
源３とのＯＮ−ＯＦＦ（接続−切り離し）の切り替えを
行う第２の減速用スイッチ６２と、第１のシャッター４
１と、第２のシャッター４２とを具備している。
【００２５】次ぎに図２および図３を参照して、本発明
の第１の実施の形態の動作について説明する。
の第１の実施の形態の動作について説明する。
【００２６】ここでは同一の半導体ウェハーに対して、
第一のイオン注入（11Ｂ+ ，１５０ｋｅＶ，１．０×１
０13ｃｍ-2）、その後、第二のイオン注入（11Ｂ+ ，３
０ｋｅＶ，４．０×１０12ｃｍ-2）を行うと仮定する。
第一のイオン注入（11Ｂ+ ，１５０ｋｅＶ，１．０×１
０13ｃｍ-2）、その後、第二のイオン注入（11Ｂ+ ，３
０ｋｅＶ，４．０×１０12ｃｍ-2）を行うと仮定する。
【００２７】図２において、アナライザーマグネット１
を通過したイオンビーム（Ｉ0 ）１０（11Ｂ+ ，６０ｋ
ｅＶ）は、分割電極５に印加されている正電圧（＋２０
ｋＶ）の影響を受けて、すなわち同極どうしの反発によ
り第１の分割イオンビーム（Ｉ1 ）１１と第２の分割イ
オンビーム（Ｉ2 ）１２の２つに分かれる。
を通過したイオンビーム（Ｉ0 ）１０（11Ｂ+ ，６０ｋ
ｅＶ）は、分割電極５に印加されている正電圧（＋２０
ｋＶ）の影響を受けて、すなわち同極どうしの反発によ
り第１の分割イオンビーム（Ｉ1 ）１１と第２の分割イ
オンビーム（Ｉ2 ）１２の２つに分かれる。
【００２８】その後、第１の分割イオンビーム１１と第
２の分割イオンビーム１２はイオンビームを平行にする
ためのコリメータ用マグネット６を通過する際にそれぞ
れビーム軌道が平行になるように調整される。
２の分割イオンビーム１２はイオンビームを平行にする
ためのコリメータ用マグネット６を通過する際にそれぞ
れビーム軌道が平行になるように調整される。
【００２９】図３において、コリメータ用マグネット６
を通過した第１の分割イオンビーム１１および第２の分
割イオンビーム１２はそれぞれ第１の加速管２１および
第２の加速管２２を通過する。
を通過した第１の分割イオンビーム１１および第２の分
割イオンビーム１２はそれぞれ第１の加速管２１および
第２の加速管２２を通過する。
【００３０】これらの加速管（加速管の内部電極）にス
イッチを通して加速電圧電源端子２から高電圧が印加さ
れることにより、そこを通過する分割イオンビームに９
０ｋｅＶのエネルギーが加算される。
イッチを通して加速電圧電源端子２から高電圧が印加さ
れることにより、そこを通過する分割イオンビームに９
０ｋｅＶのエネルギーが加算される。
【００３１】第１の加速用スイッチ５１がＯＮになって
いるから第１の加速管２１を通過する第１の分割イオン
ビーム１１には９０ｋｅＶのエネルギーが加算され、１
５０ｋｅＶ（６０ｋｅＶ＋９０ｋｅＶ）のエネルギーで
加速されることになる。
いるから第１の加速管２１を通過する第１の分割イオン
ビーム１１には９０ｋｅＶのエネルギーが加算され、１
５０ｋｅＶ（６０ｋｅＶ＋９０ｋｅＶ）のエネルギーで
加速されることになる。
【００３２】一方、第２の加速用スイッチ５２がＯＦＦ
になっているから、第２の加速管（加速管の内部電極）
２２は接地電位であり、第２の加速管２２を通過する第
２の分割イオンビーム１２へのエネルギーの加算はな
く、第２の加速管２２を通過する第２の分割イオンビー
ム１２のエネルギーは６０ｋｅＶのままである。
になっているから、第２の加速管（加速管の内部電極）
２２は接地電位であり、第２の加速管２２を通過する第
２の分割イオンビーム１２へのエネルギーの加算はな
く、第２の加速管２２を通過する第２の分割イオンビー
ム１２のエネルギーは６０ｋｅＶのままである。
【００３３】これらの加速管の後方に位置している減速
用電極にスイッチを通して減速用電源３から＋３０ｋＶ
の電圧が印加されることにより、そこを通過する分割イ
オンビームは３０ｋｅＶのエネルギーが減少する。
用電極にスイッチを通して減速用電源３から＋３０ｋＶ
の電圧が印加されることにより、そこを通過する分割イ
オンビームは３０ｋｅＶのエネルギーが減少する。
【００３４】第１の減速用スイッチ６１がＯＦＦになっ
ているから第１の減速用電極３１は接地電位であり、そ
こを通過する第１の分割イオンビーム１１のエネルギー
は１５０ｋｅＶのままである。
ているから第１の減速用電極３１は接地電位であり、そ
こを通過する第１の分割イオンビーム１１のエネルギー
は１５０ｋｅＶのままである。
【００３５】一方、第２の減速用スイッチ６２はＯＮに
なっているから第２の減速用電極３２の電位は＋３０ｋ
Ｖであり、そこを通過する第２の分割イオンビーム１２
のエネルギーは加速エネルギー３０ｋｅＶ（６０ｋｅＶ
−３０ｋｅＶ）にまで減速される。
なっているから第２の減速用電極３２の電位は＋３０ｋ
Ｖであり、そこを通過する第２の分割イオンビーム１２
のエネルギーは加速エネルギー３０ｋｅＶ（６０ｋｅＶ
−３０ｋｅＶ）にまで減速される。
【００３６】第一の注入を行う場合は第１のシャッター
４１は開いており、一方、第２のシャッター４２は閉じ
ている。
４１は開いており、一方、第２のシャッター４２は閉じ
ている。
【００３７】従って、回転しイオンビームに対し相対的
上下運動するディスクに載置されてある多数の半導体ウ
ェハーに一様に、第１の分割イオンビーム１１による11
Ｂ+，１５０ｋｅＶの条件でのイオン注入を行うことが
できる。
上下運動するディスクに載置されてある多数の半導体ウ
ェハーに一様に、第１の分割イオンビーム１１による11
Ｂ+，１５０ｋｅＶの条件でのイオン注入を行うことが
できる。
【００３８】第一の注入終了後、第１のシャッター４１
を閉じ、第２のシャッタ４２を開く。それにより、第１
の分割イオンビーム１１は第１のシャッター４１により
遮断され、第２のイオンビーム１２による11Ｂ+ ，３０
ｋｅＶの条件での第二のイオン注入を上記半導体ウェハ
ーに対して一様に行うことができる。
を閉じ、第２のシャッタ４２を開く。それにより、第１
の分割イオンビーム１１は第１のシャッター４１により
遮断され、第２のイオンビーム１２による11Ｂ+ ，３０
ｋｅＶの条件での第二のイオン注入を上記半導体ウェハ
ーに対して一様に行うことができる。
【００３９】以上の作業により同一ウェハーでの異なる
注入条件での連続イオン注入が可能になる。すなわち、
１度ディスクに載置した半導体ウェハーを取り外し取り
替えることなく、かついちいち電圧変更（エネルギーの
変更）を調整することなく多数の半導体ウェハーに複数
の条件でのイオン注入を可能になる。
注入条件での連続イオン注入が可能になる。すなわち、
１度ディスクに載置した半導体ウェハーを取り外し取り
替えることなく、かついちいち電圧変更（エネルギーの
変更）を調整することなく多数の半導体ウェハーに複数
の条件でのイオン注入を可能になる。
【００４０】更に連続イオン注入によって、準備時間の
削減、装置の稼働率向上が可能になる。
削減、装置の稼働率向上が可能になる。
【００４１】図４は本発明の第２の実施の形態における
イオンビーム分割部を示す断面図であり、図５は本発明
の第２の実施の形態におけるイオンビーム加速部を示す
断面図である。尚、図４および図５において図１および
図２と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してある
から重複する説明は省略する。
イオンビーム分割部を示す断面図であり、図５は本発明
の第２の実施の形態におけるイオンビーム加速部を示す
断面図である。尚、図４および図５において図１および
図２と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してある
から重複する説明は省略する。
【００４２】この実施の形態においては、同一の半導体
ウェハーに対し、第一のイオン注入（11Ｂ+ ，１５０ｋ
ｅＶ，１．０×１０13ｃｍ-2）、その後、第二のイオン
注入（11Ｂ+ ，３０ｋｅＶ，４．０×１０12ｃｍ-2）、
その後さらに第三のイオン注入（11Ｂ+ ，１０ｋｅＶ，
１．０×１０12ｃｍ-2）を行う。
ウェハーに対し、第一のイオン注入（11Ｂ+ ，１５０ｋ
ｅＶ，１．０×１０13ｃｍ-2）、その後、第二のイオン
注入（11Ｂ+ ，３０ｋｅＶ，４．０×１０12ｃｍ-2）、
その後さらに第三のイオン注入（11Ｂ+ ，１０ｋｅＶ，
１．０×１０12ｃｍ-2）を行う。
【００４３】図４において、アナライザーマグネット１
を通過したイオンビーム（Ｉ0 ）１０（11Ｂ+ ，６０ｋ
ｅＶ）は、第１の分割電極５Ａおよび第２の分割電極５
Ｂに印加されている電圧（＋２０ｋＶ）の影響を受け、
第１の分割イオンビーム１１、第２の分割イオンビーム
１２、第３の分割イオンビーム１３の３つに分かれる。
を通過したイオンビーム（Ｉ0 ）１０（11Ｂ+ ，６０ｋ
ｅＶ）は、第１の分割電極５Ａおよび第２の分割電極５
Ｂに印加されている電圧（＋２０ｋＶ）の影響を受け、
第１の分割イオンビーム１１、第２の分割イオンビーム
１２、第３の分割イオンビーム１３の３つに分かれる。
【００４４】その後、コリメータマグネット６を通過す
る際にビーム軌道が平行になるように調整される。
る際にビーム軌道が平行になるように調整される。
【００４５】図５において、コリメータマグネット６
（図４）を通過した第１の分割イオンビーム１１、第２
の分割イオンビーム１２および第３の分割イオンビーム
１３はそれぞれ第１の加速管２１、第２の加速管２２お
よび第３の加速管２３を通過する。
（図４）を通過した第１の分割イオンビーム１１、第２
の分割イオンビーム１２および第３の分割イオンビーム
１３はそれぞれ第１の加速管２１、第２の加速管２２お
よび第３の加速管２３を通過する。
【００４６】第１の加速管２１は第１の加速用スイッチ
５１がＯＮになっていることにより、加速電圧電源端子
２と接続されている。
５１がＯＮになっていることにより、加速電圧電源端子
２と接続されている。
【００４７】第２の加速用スイッチ５２および第３の加
速用スイッチ５３はＯＦＦになっており、第２の加速管
２２および第３の加速管２３は加速電圧電源端子２とは
接続されていない。
速用スイッチ５３はＯＦＦになっており、第２の加速管
２２および第３の加速管２３は加速電圧電源端子２とは
接続されていない。
【００４８】また第１の減速用スイッチ６１はＯＦＦで
あり、第１の減速用電極３１は第１の減速用電源３Ａ
（＋３０ｋＶ）とは接続されていないで接地電位になっ
ている。
あり、第１の減速用電極３１は第１の減速用電源３Ａ
（＋３０ｋＶ）とは接続されていないで接地電位になっ
ている。
【００４９】第２の減速用スイッチ６２はＯＮであり、
第２の減速用電極３２は第１の減速用電源３Ａ（＋３０
ｋＶ）と接続されて＋３０ｋＶが印加されている。第３
の減速用スイッチ６３はＯＮであり、第３の減速用電極
３３は第２の減速用電源３（＋５０ｋＶ）と接続されて
＋５０ｋＶが印加されている。
第２の減速用電極３２は第１の減速用電源３Ａ（＋３０
ｋＶ）と接続されて＋３０ｋＶが印加されている。第３
の減速用スイッチ６３はＯＮであり、第３の減速用電極
３３は第２の減速用電源３（＋５０ｋＶ）と接続されて
＋５０ｋＶが印加されている。
【００５０】これにより、第１の分割イオンビーム１１
は第１の加速管２１を通過する際には１５０ｋｅＶのエ
ネルギーに加速され、そのエネルギーを維持して第１の
減速用電極３１を通過する。
は第１の加速管２１を通過する際には１５０ｋｅＶのエ
ネルギーに加速され、そのエネルギーを維持して第１の
減速用電極３１を通過する。
【００５１】第２の分割イオンビーム１２は６０ｋｅＶ
のエネルギーを維持して第２の加速管２２を通過し、第
２の減速用電極３２を通過するする際には３０ｋｅＶ
（６０ｋｅＶ−３０ｋｅＶ）のエネルギーになる。
のエネルギーを維持して第２の加速管２２を通過し、第
２の減速用電極３２を通過するする際には３０ｋｅＶ
（６０ｋｅＶ−３０ｋｅＶ）のエネルギーになる。
【００５２】第３の分割イオンビーム１３は６０ｋｅＶ
のエネルギーを維持して第３の加速管２３を通過し、第
３の減速用電極３３を通過するする際には１０ｋｅＶ
（６０ｋｅＶ−５０ｋｅＶ）のエネルギーになる。
のエネルギーを維持して第３の加速管２３を通過し、第
３の減速用電極３３を通過するする際には１０ｋｅＶ
（６０ｋｅＶ−５０ｋｅＶ）のエネルギーになる。
【００５３】第一のイオン注入を行う場合、第１のシャ
ッター４１は開いており、その他のシャッター４２、４
３は閉じている。
ッター４１は開いており、その他のシャッター４２、４
３は閉じている。
【００５４】第二のイオン注入を行う場合、第２のシャ
ッター４２は開いており、その他のシャッター４１、４
３は閉じている。
ッター４２は開いており、その他のシャッター４１、４
３は閉じている。
【００５５】第三のイオン注入を行う場合、第３のシャ
ッター４３は開いており、その他のシャッター４１、４
２は閉じている。
ッター４３は開いており、その他のシャッター４１、４
２は閉じている。
【００５６】以上の作業により、同一半導体ウェハーに
対する異なる条件の三回連続注入が可能になる。
対する異なる条件の三回連続注入が可能になる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、イオン
ビームを複数に分割した後、同一の半導体ウェハーに対
し連続した条件の異なるイオン注入を行うことができ
る。
ビームを複数に分割した後、同一の半導体ウェハーに対
し連続した条件の異なるイオン注入を行うことができ
る。
【００５８】その理由は、イオンビームを複数に分割す
る機構を有しているだけでなく、各々のイオンビームの
加速エネルギーを可変させる機構を有しているからであ
る。
る機構を有しているだけでなく、各々のイオンビームの
加速エネルギーを可変させる機構を有しているからであ
る。
【００５９】また本発明では、イオンビームを複数に分
割した後、１つのイオンビームのみを選択してイオン注
入ができるようになる。
割した後、１つのイオンビームのみを選択してイオン注
入ができるようになる。
【００６０】その理由は、イオンビームを複数に分割し
た後、各々のイオンビームに対し遮断する役割をもつシ
ャッターを持ち、その開閉操作を選択的に行うことがで
きるからである。
た後、各々のイオンビームに対し遮断する役割をもつシ
ャッターを持ち、その開閉操作を選択的に行うことがで
きるからである。
【００６１】このような本発明によれば、回転とイオン
ビームに対する相対的上下運動を行うディスクに載置さ
れてある多数の半導体ウェハーに、異なる条件のイオン
注入を行う場合、半導体ウェハーを取り替えることな
く、またイオン注入エネルギーのセッテング調整をいち
いち行うことなく連続的に行うことが出来るから、生産
性が向上し高い品質が保証される。
ビームに対する相対的上下運動を行うディスクに載置さ
れてある多数の半導体ウェハーに、異なる条件のイオン
注入を行う場合、半導体ウェハーを取り替えることな
く、またイオン注入エネルギーのセッテング調整をいち
いち行うことなく連続的に行うことが出来るから、生産
性が向上し高い品質が保証される。
【００６２】以下、１度に５０枚の半導体ウェハーを載
置することが出来るディスクを用いて５００枚の半導体
ウェハーに、最初に条件Ａでイオン注入を行い、次ぎに
条件Ｂでイオン注入を行う場合を例示する。
置することが出来るディスクを用いて５００枚の半導体
ウェハーに、最初に条件Ａでイオン注入を行い、次ぎに
条件Ｂでイオン注入を行う場合を例示する。
【００６３】従来技術の一方法は、５００枚の半導体ウ
ェハー全部に条件Ａの処理を行い、次ぎに５００枚の半
導体ウェハー全部に条件Ｂの処理を行う。この場合、真
空引き、半導体ウェハーの載置の回数は１０×２＝２０
回であり、これに要する時間は約１００となり生産性が
向上しない。
ェハー全部に条件Ａの処理を行い、次ぎに５００枚の半
導体ウェハー全部に条件Ｂの処理を行う。この場合、真
空引き、半導体ウェハーの載置の回数は１０×２＝２０
回であり、これに要する時間は約１００となり生産性が
向上しない。
【００６４】従来技術の他の方法は、５０枚の半導体ウ
ェハーを載置して条件Ａの処理を行い、次ぎにイオンビ
ーム系のセッテングを変更して条件Ｂの処理を行う。そ
の後、次の５０枚の半導体ウェハーを載置して同様の処
理を繰り返す。この場合、イオンビーム系のセッテング
を変更が２０回となり、このセッテングに要する時間は
約４０分となり生産性が向上しない。また５０枚単位で
条件がバラツクから、品質管理上の問題も生じる。
ェハーを載置して条件Ａの処理を行い、次ぎにイオンビ
ーム系のセッテングを変更して条件Ｂの処理を行う。そ
の後、次の５０枚の半導体ウェハーを載置して同様の処
理を繰り返す。この場合、イオンビーム系のセッテング
を変更が２０回となり、このセッテングに要する時間は
約４０分となり生産性が向上しない。また５０枚単位で
条件がバラツクから、品質管理上の問題も生じる。
【００６５】これに対して本発明を用いれば、５０枚の
半導体ウェハーを載置して条件Ａの処理および条件Ｂの
処理を行うから、半導体ウェハーの載置の回数は１０回
であり、最初に第１および第２のイオンビーム系に条件
Ａおよび条件Ｂをセッテングし、後はシャッターの開閉
動作だけであるから、イオンビーム系のセッテングの変
更は不要となる。したがって、本発明のイオン注入装置
を用いれば、真空引き、半導体ウェハーの載置、最初の
イオンビーム系をセッテングを含み約７０分で作業を行
うことが出来る。しかも、イオンビーム系をセッテング
変更が無いから、５０枚単位の条件のバラツキは皆無と
なる。
半導体ウェハーを載置して条件Ａの処理および条件Ｂの
処理を行うから、半導体ウェハーの載置の回数は１０回
であり、最初に第１および第２のイオンビーム系に条件
Ａおよび条件Ｂをセッテングし、後はシャッターの開閉
動作だけであるから、イオンビーム系のセッテングの変
更は不要となる。したがって、本発明のイオン注入装置
を用いれば、真空引き、半導体ウェハーの載置、最初の
イオンビーム系をセッテングを含み約７０分で作業を行
うことが出来る。しかも、イオンビーム系をセッテング
変更が無いから、５０枚単位の条件のバラツキは皆無と
なる。
【図１】イオン注入装置の全体の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるイオンビー
ム分割部を示す図である。
ム分割部を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるイオンビー
ム加速部を示す図である。
ム加速部を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるイオンビー
ム分割部を示す図である。
ム分割部を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるイオンビー
ム加速部を示す図である。
ム加速部を示す図である。
【図６】従来技術のイオン注入装置の概略を示す図であ
る。
る。
１ アナライザーマグネット ２ 加速電圧電源端子 ３ 減速用電源 ３Ａ 第１の減速用電源 ３Ｂ 第２の減速用電源 ４ 電源 ５ 分割電極 ５Ａ 第１の分割電極 ５Ｂ 第２の分割電極 ６ コリメータ用マグネット １０ イオンビーム １１ 第１の分割イオンビーム １２ 第２の分割イオンビーム １３ 第３の分割イオンビーム ２１ 第１の加速管 ２２ 第２の加速管 ２３ 第３の加速管 ３１ 第１の減速用電極 ３２ 第２の減速用電極 ３３ 第３の減速用電極 ４１ 第１のシャッター ４２ 第２のシャッター ４３ 第３のシャッター ５１ 第１の加速用スイッチ ５２ 第２の加速用スイッチ ５３ 第３の加速用スイッチ ６１ 第１の減速用スイッチ ６２ 第２の減速用スイッチ ６３ 第３の減速用スイッチ ７０ 出射イオンビーム ７１、７２ 分割されたイオンビーム ８１ イオンソース部 ８２ 引き出し電極 ８３ アナライザーマグネット ８４ 分割マグネット ８５ コリメータ用マグネット ８６ ビームシャッター １００ ディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/317 H01L 21/265
Claims (10)
- 【請求項１】 イオンビームを複数に分割し、同一半導
体ウェハーに対し加速エネルギーを異ならした連続イオ
ン注入を可能にしたことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 イオンビームを複数に分割し、同一半導
体ウェハーに対し注入条件を異ならした連続イオン注入
を可能にしたイオン注入装置であって、加速電圧電源端
子とイオンを加速する加速管の電極とのＯＮ−ＯＦＦ
（接続−切り離し）の切り替えを行う加速用スイッチを
有することを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項３】 分割された複数のイオンビームに対して
それぞれ前記加速管用スイッチを有し、これにより複数
のイオンビームのうち選択的なイオンビームに前記加速
管によりエネルギーを加えることを特徴とする請求項２
記載のイオン注入装置。 - 【請求項４】 イオンビームを複数に分割し、同一半導
体ウェハーに対し注入条件を異ならした連続イオン注入
を可能にしたイオン注入装置であって、イオンを加速す
る加速管を通過した後のイオンビームに対して、当該イ
オンビームの加速エネルギーを減速させる電圧を印加す
る減速用電極と、前記印加電圧を前記減速用電極に供給
する電源と、前記印加電圧のＯＮーＯＦＦの切り替えを
行う減速用スイッチとを有することを特徴とするイオン
注入装置。 - 【請求項５】 分割された複数のイオンビームに対して
それぞれ前記減速用スイッチを有し、これにより複数の
イオンビームのうち選択的なイオンビームに前記減速用
電極によりエネルギーを減少させることを特徴とする請
求項４記載のイオン注入装置。 - 【請求項６】 イオンビームを２つ又は３つに分割する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載のイオン注入装置。 - 【請求項７】 イオンビームを分割するための電圧を印
加する電極を有することを特徴とする請求項１乃至請求
項５のいずれかに記載のイオン注入装置。 - 【請求項８】 イオンビームを分割した後、イオンビー
ムのビーム軸を互いに平行にする機能を持つコリメータ
マグネットを有することを特徴とする請求項１乃至請求
項５のいずれかに記載のイオン注入装置。 - 【請求項９】 同一半導体ウェハーに対して連続イオン
注入を行う際に、イオンビームを遮断するシャッターを
有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれ
かに記載のイオン注入装置。 - 【請求項１０】 分割された複数のイオンビームに対し
てそれぞれシャッターを有し、これにより複数のイオン
ビームのうち選択的なイオンビームを通過させて半導体
ウェハーに当該イオンビームを照射し、残りのイオンビ
ームを遮断することを特徴とする請求項９記載のイオン
注入装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8200721A JP2921500B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | イオン注入装置 |
| US08/901,087 US5767522A (en) | 1996-07-30 | 1997-07-28 | Ion-implantation system using split ion beams |
| GB9716135A GB2315919B (en) | 1996-07-30 | 1997-07-30 | Ion-implantation system using split ion beams |
| KR1019970036193A KR100253821B1 (ko) | 1996-07-30 | 1997-07-30 | 분할 이온 빔을 이용한 이온 주입 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8200721A JP2921500B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050247A JPH1050247A (ja) | 1998-02-20 |
| JP2921500B2 true JP2921500B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=16429104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8200721A Expired - Lifetime JP2921500B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | イオン注入装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5767522A (ja) |
| JP (1) | JP2921500B2 (ja) |
| KR (1) | KR100253821B1 (ja) |
| GB (1) | GB2315919B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5892235A (en) * | 1996-05-15 | 1999-04-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus and method for doping |
| US7118996B1 (en) * | 1996-05-15 | 2006-10-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus and method for doping |
| JP2002517068A (ja) | 1998-05-22 | 2002-06-11 | バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド | 低エネルギーイオン注入のための方法及び装置 |
| US6998625B1 (en) | 1999-06-23 | 2006-02-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion implanter having two-stage deceleration beamline |
| JP2003522398A (ja) | 2000-02-11 | 2003-07-22 | バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド | 高エネルギー加速器を低エネルギーモードで動作する方法および装置 |
| JP4560712B2 (ja) * | 2003-07-18 | 2010-10-13 | イーエムエス ナノファブリカツィオン アーゲー | 超高および超低運動イオン・エネルギーによるターゲットのイオン照射 |
| US7420161B2 (en) * | 2006-03-09 | 2008-09-02 | Thermo Finnigan Llc | Branched radio frequency multipole |
| US8314009B2 (en) * | 2007-09-14 | 2012-11-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate and method for manufacturing semiconductor device |
| CN101935824B (zh) * | 2009-07-03 | 2013-03-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 离子注入方法、设备及形成轻掺杂结构的方法 |
| US8558195B2 (en) * | 2010-11-19 | 2013-10-15 | Corning Incorporated | Semiconductor structure made using improved pseudo-simultaneous multiple ion implantation process |
| CN104979152A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-10-14 | 中国科学技术大学 | 一种离子注入设备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2738405A1 (de) * | 1977-08-25 | 1979-03-01 | Siemens Ag | Tandemionenbeschleuniger mit materiefreiem ionenumladebereich |
| US4276477A (en) * | 1979-09-17 | 1981-06-30 | Varian Associates, Inc. | Focusing apparatus for uniform application of charged particle beam |
| US5053627A (en) * | 1990-03-01 | 1991-10-01 | Ibis Technology Corporation | Apparatus for ion implantation |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP8200721A patent/JP2921500B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-07-28 US US08/901,087 patent/US5767522A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-30 GB GB9716135A patent/GB2315919B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-30 KR KR1019970036193A patent/KR100253821B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1050247A (ja) | 1998-02-20 |
| US5767522A (en) | 1998-06-16 |
| KR100253821B1 (ko) | 2000-04-15 |
| GB2315919B (en) | 2001-04-11 |
| KR980011840A (ko) | 1998-04-30 |
| GB2315919A (en) | 1998-02-11 |
| GB9716135D0 (en) | 1997-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990330 |