JP3106214B2 - イオンビームを注入する方法および装置 - Google Patents
イオンビームを注入する方法および装置Info
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- 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
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Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加工部材を処理するた
めのイオン注入機に関するものであり、特に半導体ウェ
ハのイオン注入に適用できる。
めのイオン注入機に関するものであり、特に半導体ウェ
ハのイオン注入に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造技術においてイオンビーム
を利用して半導体ウェハにイオン不純物を注入すること
は公知である。ウェハ表面を横断するようにビームを走
査するか、または静止ビーム上でウェハを移動させるこ
とによって、ウェハに均一にドーピングすることができ
る。
を利用して半導体ウェハにイオン不純物を注入すること
は公知である。ウェハ表面を横断するようにビームを走
査するか、または静止ビーム上でウェハを移動させるこ
とによって、ウェハに均一にドーピングすることができ
る。
【０００３】イオンビームがウェハ表面に衝突する角度
（ウェハ傾斜）は、ウェハのイオン注入における重要な
パラメータである。半導体材処理における最近の傾向
は、ウェハ表面を横断する時のイオン衝突角度の変動を
減少させることを必要としている。
（ウェハ傾斜）は、ウェハのイオン注入における重要な
パラメータである。半導体材処理における最近の傾向
は、ウェハ表面を横断する時のイオン衝突角度の変動を
減少させることを必要としている。
【０００４】走査イオンビーム装置では、静電偏向プレ
ートがウェハ表面上にイオンビーム衝突ラスターパター
ンを形成する。１組のプレートによって１方向の高速前
後走査が行われ、第２組のプレートによって直交方向の
ビーム偏向が行われる。そのようなラスター走査の結
果、典型的なイオンビーム配置では２００ｍｍのウェハ
を横断する時の衝突角度変動は±４゜になる。
ートがウェハ表面上にイオンビーム衝突ラスターパター
ンを形成する。１組のプレートによって１方向の高速前
後走査が行われ、第２組のプレートによって直交方向の
ビーム偏向が行われる。そのようなラスター走査の結
果、典型的なイオンビーム配置では２００ｍｍのウェハ
を横断する時の衝突角度変動は±４゜になる。
【０００５】この衝突角度変動を減少させる方法が提案
されている。１つの提案は、４組の偏向プレートを、水
平方向に２つ、垂直方向に２つ用いるものであり、複式
偏向装置と呼ばれる。ビームをまず初期軌道から偏向さ
せた後、ウェハに衝突する直前で再び偏向させて、最初
の未偏向軌道に対して平行方向に戻すものである。
されている。１つの提案は、４組の偏向プレートを、水
平方向に２つ、垂直方向に２つ用いるものであり、複式
偏向装置と呼ばれる。ビームをまず初期軌道から偏向さ
せた後、ウェハに衝突する直前で再び偏向させて、最初
の未偏向軌道に対して平行方向に戻すものである。
【０００６】大径のウェハに複式偏向装置を用いる場
合、離設間隔を広くした偏向プレートが必要となる。こ
れには、第１組の偏向プレートに加えられる走査電圧と
正確に同期させて走査されなければならない高い偏向電
圧が必要である。別の問題として、走査プレートの開口
が大きくなるのに伴って、周囲の静電界の制御が難しく
なり、ビーム空間電荷効果の影響を受けやすくなる。
合、離設間隔を広くした偏向プレートが必要となる。こ
れには、第１組の偏向プレートに加えられる走査電圧と
正確に同期させて走査されなければならない高い偏向電
圧が必要である。別の問題として、走査プレートの開口
が大きくなるのに伴って、周囲の静電界の制御が難しく
なり、ビーム空間電荷効果の影響を受けやすくなる。
【０００７】傾斜変動を減少させる別の公知の方法は、
機械的に走査されるスピン式ディスクウェハ支持体を用
いるものである。スピン軸がビームに平行であれば、衝
突角度変動は存在しない。スピン式ディスク支持体で
は、衝撃角度の変動に必要な状態を維持しながら衝撃角
度を制御することに問題がある。スピン式加工部材支持
体を設けた従来特許の一例として、マツカワの米国特許
第4,794,305 号明細書がある。
機械的に走査されるスピン式ディスクウェハ支持体を用
いるものである。スピン軸がビームに平行であれば、衝
突角度変動は存在しない。スピン式ディスク支持体で
は、衝撃角度の変動に必要な状態を維持しながら衝撃角
度を制御することに問題がある。スピン式加工部材支持
体を設けた従来特許の一例として、マツカワの米国特許
第4,794,305 号明細書がある。
【０００８】別の最近の方法に、ビームを１つの軸線方
向に静電的に走査してから、高屈折率の曲げ磁石を用い
て平行リボンビームを発生するものがある。次に、ウェ
ハをリボンビームに直交する方向に機械的に走査して、
均一な二次元注入を行う。エンジ(Enge)の米国特許第4,
276,477 号、マッキンタイア(McIntyre)他の米国特許第
4,687,936 号明細書及びベリアン(Berrian) 他の米国特
許第4,922,106 号明細書にそのような装置が開示されて
いる。
向に静電的に走査してから、高屈折率の曲げ磁石を用い
て平行リボンビームを発生するものがある。次に、ウェ
ハをリボンビームに直交する方向に機械的に走査して、
均一な二次元注入を行う。エンジ(Enge)の米国特許第4,
276,477 号、マッキンタイア(McIntyre)他の米国特許第
4,687,936 号明細書及びベリアン(Berrian) 他の米国特
許第4,922,106 号明細書にそのような装置が開示されて
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、イオンビームと半導体ウェハ等の加工部
材との間の衝突角度を均一にするイオン注入方法及びそ
の装置を提供することを目的としている。
て、本発明は、イオンビームと半導体ウェハ等の加工部
材との間の衝突角度を均一にするイオン注入方法及びそ
の装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にはイオンビームを制御量だけ偏向させた
後、イオンビームをレンズへ送って、そこでビームをビ
ームがレンズに入った軌道に応じた可変量だけ再度偏向
させる手段を設けている。
に、本発明にはイオンビームを制御量だけ偏向させた
後、イオンビームをレンズへ送って、そこでビームをビ
ームがレンズに入った軌道に応じた可変量だけ再度偏向
させる手段を設けている。
【００１１】本発明によるイオンビーム注入装置には、
加工部材を処理するためのイオンを発生するイオン源
と、加工部材をイオン源に対して所定向きに配置する支
持手段とを備える。ビーム形成装置が、イオン源から出
るイオンをイオンビームの形にして、イオンが第１軌道
に沿って移動できるようにする。
加工部材を処理するためのイオンを発生するイオン源
と、加工部材をイオン源に対して所定向きに配置する支
持手段とを備える。ビーム形成装置が、イオン源から出
るイオンをイオンビームの形にして、イオンが第１軌道
に沿って移動できるようにする。
【００１２】偏向電極がイオンビームを初期軌道から制
御量だけ偏向させて静電レンズへ送り、ここでイオンビ
ームを再度偏向させることによって、均一の制御衝突角
度で加工部材に衝突させる。偏向電極に接続した制御回
路がイオンビームを所定量だけ偏向する。静電レンズに
は複数のレンズ電極がイオンビーム移動経路に対して間
隔をおいて隣接配置されており、所定の制御電圧がかけ
られている。レンズ電極の電圧によって発生した非均一
な静電界が、静電レンズを通過するイオンビームの移動
経路及びイオンの質量及びエネルギに応じた量だけイオ
ンビームを屈曲させる。
御量だけ偏向させて静電レンズへ送り、ここでイオンビ
ームを再度偏向させることによって、均一の制御衝突角
度で加工部材に衝突させる。偏向電極に接続した制御回
路がイオンビームを所定量だけ偏向する。静電レンズに
は複数のレンズ電極がイオンビーム移動経路に対して間
隔をおいて隣接配置されており、所定の制御電圧がかけ
られている。レンズ電極の電圧によって発生した非均一
な静電界が、静電レンズを通過するイオンビームの移動
経路及びイオンの質量及びエネルギに応じた量だけイオ
ンビームを屈曲させる。
【００１３】イオンビームが受ける偏向量は、レンズで
発生した電界にイオンビームが入る時の角度及び位置に
よって変化するので、レンズの作用は光学レンズの作用
に類似している。
発生した電界にイオンビームが入る時の角度及び位置に
よって変化するので、レンズの作用は光学レンズの作用
に類似している。
【００１４】本発明の好適な実施例によれば、制御され
た初期偏向及び静電レンズの作用による方向修正は一次
元で実施される。加工部材の二次元走査は、加工部材に
対する走査構造体の相対移動によって実施される。これ
は、加工部材の移動か、ビーム偏向構造体の移動のいず
れかによって実施できる。好適な図示の構造の変更例で
は、偏向イオンビームが円形配列された静止ウェハに衝
突する時に偏向または走査電極及び静電レンズ構造体を
制御速度で回転させる円形走査運動を利用する。
た初期偏向及び静電レンズの作用による方向修正は一次
元で実施される。加工部材の二次元走査は、加工部材に
対する走査構造体の相対移動によって実施される。これ
は、加工部材の移動か、ビーム偏向構造体の移動のいず
れかによって実施できる。好適な図示の構造の変更例で
は、偏向イオンビームが円形配列された静止ウェハに衝
突する時に偏向または走査電極及び静電レンズ構造体を
制御速度で回転させる円形走査運動を利用する。
【００１５】
【作用】本発明の構成によれば、イオンビーム(14)は、
制御回路によってバイアスがかけられている平行な離設
プレート(26、28) 間を通過する時、初期軌道から制御可
能に偏向し、その後イオンビームは静電レンズ(30)に入
り、そこで偏向イオンビームが再度偏向する。ビームが
レンズを出る時、ビームは加工部材に衝突する軌道に沿
って移動し、ビームを制御偏向して多数の平行ビーム経
路を生じるためそれらはすべて均一の衝突角度で加工部
材に入る。
制御回路によってバイアスがかけられている平行な離設
プレート(26、28) 間を通過する時、初期軌道から制御可
能に偏向し、その後イオンビームは静電レンズ(30)に入
り、そこで偏向イオンビームが再度偏向する。ビームが
レンズを出る時、ビームは加工部材に衝突する軌道に沿
って移動し、ビームを制御偏向して多数の平行ビーム経
路を生じるためそれらはすべて均一の衝突角度で加工部
材に入る。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１において、イオン注入装置１０は、イオンビーム１
４をイオン質量分析磁石１６に到る軌道に沿って送るイ
オン源１２を備えている。磁石１６は、ビームをほぼ直
角に屈曲させて、適当な質量のイオンを移動経路に沿っ
て解像開口２０へ送る。この開口２０によるシャッター
は、イオンビームから不適当な質量のイオンを除去す
る。分析磁石１６と開口２０は、ビーム形成手段を構成
する。
図１において、イオン注入装置１０は、イオンビーム１
４をイオン質量分析磁石１６に到る軌道に沿って送るイ
オン源１２を備えている。磁石１６は、ビームをほぼ直
角に屈曲させて、適当な質量のイオンを移動経路に沿っ
て解像開口２０へ送る。この開口２０によるシャッター
は、イオンビームから不適当な質量のイオンを除去す
る。分析磁石１６と開口２０は、ビーム形成手段を構成
する。
【００１７】ビーム１４は次に１対の偏向電極（偏向手
段）２６、２８を通過する。制御回路２９によって電極
２６、２８に加えられている制御電圧によって、イオン
ビームは電界を通過し、ここでイオンビーム１４は、第
１軌道から離れるイオンビーム内のイオンを発散する軌
道に沿って制御された初期偏向量だけ偏向させる。２つ
のプレート２６、２８間の電圧差の大きさが、偏向量を
制御する。偏向イオンビームは静電レンズ（レンズ手
段）３０へ入り、ここでビームは分析磁石１６を出た時
の軌道にほぼ平行な移動経路に方向修正される。静電レ
ンズ３０には多数の個別電極３２と、１対の離設平行プ
レート３４、３６（図２）とが設けられている。レンズ
３０を通過後、ビーム内のイオンは、静電加速機３８に
よって最終注入エネルギまで加速するようにしてもよ
い。
段）２６、２８を通過する。制御回路２９によって電極
２６、２８に加えられている制御電圧によって、イオン
ビームは電界を通過し、ここでイオンビーム１４は、第
１軌道から離れるイオンビーム内のイオンを発散する軌
道に沿って制御された初期偏向量だけ偏向させる。２つ
のプレート２６、２８間の電圧差の大きさが、偏向量を
制御する。偏向イオンビームは静電レンズ（レンズ手
段）３０へ入り、ここでビームは分析磁石１６を出た時
の軌道にほぼ平行な移動経路に方向修正される。静電レ
ンズ３０には多数の個別電極３２と、１対の離設平行プ
レート３４、３６（図２）とが設けられている。レンズ
３０を通過後、ビーム内のイオンは、静電加速機３８に
よって最終注入エネルギまで加速するようにしてもよ
い。
【００１８】静電レンズ３０の下流にイオン注入部４０
が配置されており、これは加速機３８によって加速して
いるイオンが当たる位置に半導体ウェハを支持する構造
体を含んでいる。イオンビームが他の粒子と衝突するこ
とによってビームの保全性が低下するため、イオン源１
２から注入部４０までのビーム通路全体を脱気する。イ
オン注入部４０の領域では、注入室４２が脱気され、注
入室４２の加圧及び減圧を繰り返さないようにするた
め、ウェハはロードロックに挿入され、それから引き出
される。
が配置されており、これは加速機３８によって加速して
いるイオンが当たる位置に半導体ウェハを支持する構造
体を含んでいる。イオンビームが他の粒子と衝突するこ
とによってビームの保全性が低下するため、イオン源１
２から注入部４０までのビーム通路全体を脱気する。イ
オン注入部４０の領域では、注入室４２が脱気され、注
入室４２の加圧及び減圧を繰り返さないようにするた
め、ウェハはロードロックに挿入され、それから引き出
される。
【００１９】カセット５０からシャトル５２で取り出さ
れたウェブは機械式アーム４４が把持し、各未注入ウェ
ハをウェハ方向決め装置５６上に載置する。方向決め装
置５６は、イオン注入が行われる前に未注入ウェハを所
定向きへ回転させて、イオンがウェハに衝突する時、イ
オンは特定向きにある結晶格子構造に当たるようにす
る。
れたウェブは機械式アーム４４が把持し、各未注入ウェ
ハをウェハ方向決め装置５６上に載置する。方向決め装
置５６は、イオン注入が行われる前に未注入ウェハを所
定向きへ回転させて、イオンがウェハに衝突する時、イ
オンは特定向きにある結晶格子構造に当たるようにす
る。
【００２０】次に、ウェハをロードロック５８内へ移動
させると、第２アーム４６がウェハを注入室４２内の注
入位置へ移動させることができる。注入位置では、ウェ
ハ支持体（支持手段）５９がウェハ（加工部材）６０を
イオンビームに対して特定の傾斜角度になる向きに配置
し、イオンビームが平行であるため、この傾斜角度は一
定になっている。
させると、第２アーム４６がウェハを注入室４２内の注
入位置へ移動させることができる。注入位置では、ウェ
ハ支持体（支持手段）５９がウェハ（加工部材）６０を
イオンビームに対して特定の傾斜角度になる向きに配置
し、イオンビームが平行であるため、この傾斜角度は一
定になっている。
【００２１】走査電極２６、２８は、制御回路（制御手
段）２９の指令に基づいた制御量の横方向ビーム走査を
行う。回路には、このウェハの走査を行うことができる
ように走査電極電圧を調整するためのプログラマブル制
御装置が設けられている。図１に示されている装置は横
方向の走査を行うだけであるため、図１に示されている
ような円形ウェハ等の加工部材に完全にイオン注入する
ためには、さらに偏向イオンビームと加工部材との間を
相対移動させることが必要である。このため、イオン注
入部４０でのウェハ６０の前後方向の線形移動が支持体
５９用の適当な駆動機構（図示せず）によって実施され
る。
段）２９の指令に基づいた制御量の横方向ビーム走査を
行う。回路には、このウェハの走査を行うことができる
ように走査電極電圧を調整するためのプログラマブル制
御装置が設けられている。図１に示されている装置は横
方向の走査を行うだけであるため、図１に示されている
ような円形ウェハ等の加工部材に完全にイオン注入する
ためには、さらに偏向イオンビームと加工部材との間を
相対移動させることが必要である。このため、イオン注
入部４０でのウェハ６０の前後方向の線形移動が支持体
５９用の適当な駆動機構（図示せず）によって実施され
る。
【００２２】イオンビームによる処理によってウェハ６
０のドーピングが完了すると、注入済みウェハは第３ア
ーム６２によって注入部４０から取り出される。このア
ーム６２はウェハ６０をロードロック６４に送るため、
第４の機械式アーム６６がウェハをシャトル６８へ移送
し、シャトルは注入済みウェハをカセット７０内に収納
する。
０のドーピングが完了すると、注入済みウェハは第３ア
ーム６２によって注入部４０から取り出される。このア
ーム６２はウェハ６０をロードロック６４に送るため、
第４の機械式アーム６６がウェハをシャトル６８へ移送
し、シャトルは注入済みウェハをカセット７０内に収納
する。
【００２３】図２及び図３は、２種類のレンズ構造を示
している。ビーム１４の個々のイオンは２枚の金属プレ
ート２６及び２８の電圧によって偏向して、２枚のプレ
ート３４、３６及び複数の金属電極３２によって定めら
れた領域を通過する。２枚のプレート３４、３６間の間
隔が静電レンズ３０の幅を定めている。
している。ビーム１４の個々のイオンは２枚の金属プレ
ート２６及び２８の電圧によって偏向して、２枚のプレ
ート３４、３６及び複数の金属電極３２によって定めら
れた領域を通過する。２枚のプレート３４、３６間の間
隔が静電レンズ３０の幅を定めている。
【００２４】図７のグラフに示されているように、プレ
ート３４は、電源（バイアス手段）３７によってプレー
ト３７の電位よりも低い一定の電位に維持されている。
図６及び図７において、横軸Ｘはプレート３４からの距
離を示している。電極３２の電圧は、２枚のプレート３
４、３６に対するこれらの電極の相対位置関係によって
決まる。電極電圧は、プレート３４からプレート３６に
向かって増加する。
ート３４は、電源（バイアス手段）３７によってプレー
ト３７の電位よりも低い一定の電位に維持されている。
図６及び図７において、横軸Ｘはプレート３４からの距
離を示している。電極３２の電圧は、２枚のプレート３
４、３６に対するこれらの電極の相対位置関係によって
決まる。電極電圧は、プレート３４からプレート３６に
向かって増加する。
【００２５】一般的に、電極の電圧は、２枚のプレート
３４、３６間の位置に伴って直線的に変化するように選
択され、プレート３４、３６間に数百ボルトの電圧差を
与えることができる適当な構造の直流電源によって維持
される。
３４、３６間の位置に伴って直線的に変化するように選
択され、プレート３４、３６間に数百ボルトの電圧差を
与えることができる適当な構造の直流電源によって維持
される。
【００２６】図２に示されているように、プレート３４
はプレート３６よりも短く、電極の長さも異なってい
る。電極及びプレートの大きさ及び電極及びプレートに
かけられるバイアス電圧によって、図６に示されている
屈曲角度が生じる。プレート２６、２８で最も大きく偏
向したイオンは、レンズ内に発生した電界との静電相互
作用が長くなることから、再偏向量が大きくなる。
はプレート３６よりも短く、電極の長さも異なってい
る。電極及びプレートの大きさ及び電極及びプレートに
かけられるバイアス電圧によって、図６に示されている
屈曲角度が生じる。プレート２６、２８で最も大きく偏
向したイオンは、レンズ内に発生した電界との静電相互
作用が長くなることから、再偏向量が大きくなる。
【００２７】イオンが２枚のプレート３４、３６間の領
域に入る位置は、初期偏向角度によって異なる。レンズ
３０の補償効果によって比例再偏向が生じるため、レン
ズに入ったイオンはすべて平行経路に沿って出る。制御
された横方向ビーム偏向によって、ウェハ６０の全幅を
横切る狭い均一イオンビームが得られる。
域に入る位置は、初期偏向角度によって異なる。レンズ
３０の補償効果によって比例再偏向が生じるため、レン
ズに入ったイオンはすべて平行経路に沿って出る。制御
された横方向ビーム偏向によって、ウェハ６０の全幅を
横切る狭い均一イオンビームが得られる。
【００２８】図４及び図５は、他の変更例としての静電
レンズ３０’を示している。この構造では、両プレート
３４’、３６’及び全ての電極３２’が同じ長さになっ
ている。電極及びプレートは一定電圧に保持されている
が、図９に示されているように２枚のプレート間での電
圧変化は非線形である。一方、図８に示されているよう
に、屈曲角度は位置に対して直線的に変化する。
レンズ３０’を示している。この構造では、両プレート
３４’、３６’及び全ての電極３２’が同じ長さになっ
ている。電極及びプレートは一定電圧に保持されている
が、図９に示されているように２枚のプレート間での電
圧変化は非線形である。一方、図８に示されているよう
に、屈曲角度は位置に対して直線的に変化する。
【００２９】図９に示されている曲線は、ｍが約２であ
り、Ｘが電極３４’からの距離である時に、Ｖn αＸm
で表される。Ｖnはビームエネルギ及び入射走査角度や
電極の大きさ、数及び間隔に比例している。図１１は、
図５の拡大図であり、電極３２’及び端部プレート３
４’，３６’付近の電界ラインを示している。
り、Ｘが電極３４’からの距離である時に、Ｖn αＸm
で表される。Ｖnはビームエネルギ及び入射走査角度や
電極の大きさ、数及び間隔に比例している。図１１は、
図５の拡大図であり、電極３２’及び端部プレート３
４’，３６’付近の電界ラインを示している。
【００３０】図１１において、レンズの全幅は２４０ｍ
ｍであり、電極間は等間隔になっている。電極長さは約
８インチである。各電極の電圧は、各関連パラメータに
併せて調整されてから、特定のイオン注入に対して固定
される。パラメータの違いに対応して電圧も変化する
が、電圧の比は上記比率に一致させる必要がある。
ｍであり、電極間は等間隔になっている。電極長さは約
８インチである。各電極の電圧は、各関連パラメータに
併せて調整されてから、特定のイオン注入に対して固定
される。パラメータの違いに対応して電圧も変化する
が、電圧の比は上記比率に一致させる必要がある。
【００３１】指数ｍの値を調節することによって、イオ
ンビームの平行度を調整すると共に、レンズの入口及び
出口での周辺電界効果を調節することもできる。ｍの値
を1.8 〜2.2 にした時に生じる電圧を表１に示す。
ンビームの平行度を調整すると共に、レンズの入口及び
出口での周辺電界効果を調節することもできる。ｍの値
を1.8 〜2.2 にした時に生じる電圧を表１に示す。
【００３２】 表１ 電極位置（ｍｍ） 0 40 80 120 160 200 240 電圧 αｘ2 0 55 275 769 1648 3022 5000 電圧 αｘ1.9 0 60 283 766 1601 2875 5000 電圧 αｘ2.1 0 62 330 958 2106 3940 5000
【００３３】前述したように、図１の実施例では、ウェ
ハは、薄いほぼ平坦なイオンビーム内を前後方向に往復
移動する支持体５９に取り付けられている。これによっ
て、電界の正確な制御を失わせる大きなレンズ開口の必
要がなくなる。
ハは、薄いほぼ平坦なイオンビーム内を前後方向に往復
移動する支持体５９に取り付けられている。これによっ
て、電界の正確な制御を失わせる大きなレンズ開口の必
要がなくなる。
【００３４】図１０は、静電レンズ３０が、初期ビーム
軌道に一致した軸線１１０を中心に回転する細長い支持
体１００に取り付けられている変更例を示している。ビ
ーム１４内のイオンは、回転可能に取り付けられた１対
の平行な偏向プレートを含む偏向部１１２に入る。イオ
ンビームは可変量だけ偏向して、回転軸線110 回りに走
査される。走査電極及び静電レンズの回転は同時に行わ
れ、好ましくは走査プレート及びレンズの機械的連結に
よって実施する。
軌道に一致した軸線１１０を中心に回転する細長い支持
体１００に取り付けられている変更例を示している。ビ
ーム１４内のイオンは、回転可能に取り付けられた１対
の平行な偏向プレートを含む偏向部１１２に入る。イオ
ンビームは可変量だけ偏向して、回転軸線110 回りに走
査される。走査電極及び静電レンズの回転は同時に行わ
れ、好ましくは走査プレート及びレンズの機械的連結に
よって実施する。
【００３５】これによって、偏向プレート及びレンズ３
０の両方を単一のモータで回転させることができる。走
査プレートがイオンビームを偏向させると、イオンビー
ムは静電レンズ３０を通過して、再度偏向して平行経路
に沿ってイオン注入部１２０まで進む。イオン注入部１
２０では、ウェハ支持体１２２が複数の半導体ウェハ６
０を支持している。
０の両方を単一のモータで回転させることができる。走
査プレートがイオンビームを偏向させると、イオンビー
ムは静電レンズ３０を通過して、再度偏向して平行経路
に沿ってイオン注入部１２０まで進む。イオン注入部１
２０では、ウェハ支持体１２２が複数の半導体ウェハ６
０を支持している。
【００３６】ウェハ支持体１２２は、ウェハが支持体上
に載置される第１位置と、ウェハに注入が実施される第
２位置との間を移動できるように取り付けられている。
偏向プレート及び静電レンズが回転してイオンビームの
平行線が円形配置した半導体ウェハ６０に衝突する時、
ウェハは静止している。
に載置される第１位置と、ウェハに注入が実施される第
２位置との間を移動できるように取り付けられている。
偏向プレート及び静電レンズが回転してイオンビームの
平行線が円形配置した半導体ウェハ６０に衝突する時、
ウェハは静止している。
【００３７】図１０に示されている構造に若干の変更を
加えた例として、固定式の偏向プレート及び静電レンズ
と、回転式ウェハ支持体とを用いることによって、二度
偏向したイオンビームの平行線を多数のウェハが通過で
きるようにしてもよい。
加えた例として、固定式の偏向プレート及び静電レンズ
と、回転式ウェハ支持体とを用いることによって、二度
偏向したイオンビームの平行線を多数のウェハが通過で
きるようにしてもよい。
【００３８】偏向プレート２６、２８に接続している制
御電子装置２９は、均一なイオン注入を確保するために
必要である。このような電子装置は一般的に、２枚の平
行プレート間に可変電圧信号を自動的に加えて、イオン
ビームが偏向する角度を経時的に変化させるプログラマ
ブル制御装置に接続している。走査電圧変動を繰り返す
ことによって周期的ビーム偏向が得られ、イオンビーム
及びウェハ間が相対回転する時に均一なイオン注入が得
られる。
御電子装置２９は、均一なイオン注入を確保するために
必要である。このような電子装置は一般的に、２枚の平
行プレート間に可変電圧信号を自動的に加えて、イオン
ビームが偏向する角度を経時的に変化させるプログラマ
ブル制御装置に接続している。走査電圧変動を繰り返す
ことによって周期的ビーム偏向が得られ、イオンビーム
及びウェハ間が相対回転する時に均一なイオン注入が得
られる。
【００３８】以上に本発明を様々な変更例について説明
してきたが、本発明の特許請求の範囲に記載する範囲に
おいてあらゆる変更が可能である。
してきたが、本発明の特許請求の範囲に記載する範囲に
おいてあらゆる変更が可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、静電レンズ（レンズ手
段）を形成する下流側の電極組を有して非均一な静電界
を与え、この静電レンズによって生じる電界が、初期偏
向でイオンビーム径路から飛び出したイオンの初期偏向
量の大きさ、即ち、初期偏向角度に対応してレンズ手段
の補償効果による比例再偏向を生じさせることから、レ
ンズ手段の非均一な静電界が作用する電極間のいずれか
に入ったイオンはすべて平行径路（衝突軌道）に沿って
出るので、イオンビームとウエハとの間の衝突角度を均
一にするイオン注入を行うことができる。 また、レンズ
手段は、一対の対向する平行なプレートを有し、イオン
ビーム軌道から離れた２つのほぼ平行な列の電極との間
に電界を生じさせ、複数の走査電極をバイアスするバイ
アス手段との間の電界を修正することにより、非均一な
静電界を生じさせて、イオンビームがウエハ表面に平行
に衝突する衝突軌道に戻るように再偏向されるので、均
一な衝突角度でウエハに平行なイオンビームを衝突させ
ることができる。
段）を形成する下流側の電極組を有して非均一な静電界
を与え、この静電レンズによって生じる電界が、初期偏
向でイオンビーム径路から飛び出したイオンの初期偏向
量の大きさ、即ち、初期偏向角度に対応してレンズ手段
の補償効果による比例再偏向を生じさせることから、レ
ンズ手段の非均一な静電界が作用する電極間のいずれか
に入ったイオンはすべて平行径路（衝突軌道）に沿って
出るので、イオンビームとウエハとの間の衝突角度を均
一にするイオン注入を行うことができる。 また、レンズ
手段は、一対の対向する平行なプレートを有し、イオン
ビーム軌道から離れた２つのほぼ平行な列の電極との間
に電界を生じさせ、複数の走査電極をバイアスするバイ
アス手段との間の電界を修正することにより、非均一な
静電界を生じさせて、イオンビームがウエハ表面に平行
に衝突する衝突軌道に戻るように再偏向されるので、均
一な衝突角度でウエハに平行なイオンビームを衝突させ
ることができる。
【図１】本発明によるイオン注入装置の概略図である。
【図２】イオンビームが加工部材の領域へ進む時にイオ
ンビームを偏向させるための静電レンズ構造体の平面図
である。
ンビームを偏向させるための静電レンズ構造体の平面図
である。
【図３】図２の静電レンズの立面図である。
【図４】本発明による静電レンズ構造体の変更例の平面
図である。
図である。
【図５】図４の静電レンズの立面図である。
【図６】図２のレンズ構造体の屈曲角度 対 位置のグ
ラフである。
ラフである。
【図７】図２のレンズ構造対の電極電圧 対 位置のグ
ラフである。
ラフである。
【図８】図４のレンズ構造体の屈曲角度 対 位置のグ
ラフである。
ラフである。
【図９】図４のレンズ構造対の電極電圧 対 位置のグ
ラフである。
ラフである。
【図１０】複数の加工部材にイオン注入するための円形
走査イオンビーム注入機の概略図である。
走査イオンビーム注入機の概略図である。
【図１１】静電レンズの電極に制御電圧を加えることに
よって発生する電界を示す図５の拡大図である。
よって発生する電界を示す図５の拡大図である。
１０ イオン注入装置 １２ イオン源 １４ イオンビーム ２６、２８ 偏向プレート ２９ 制御回路 ３０ 静電レンズ ３２ 電極 ５９ 支持体 ６０ 加工部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅ ｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ. Ａ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/317 C23C 14/48 H01L 21/265
Claims (11)
- 【請求項１】 加工部材(60)を制御可能に処理するため
のイオンビーム注入装置(10)であって、 ａ．前記加工部材を処理するためのイオンを供給するイ
オン源手段(12)と、 ｂ．前記加工部材をイオン源手段に対して所定の向きに
配置する支持手段(59;122)と、 ｃ．イオン源手段から放射したイオンを、第１軌道内を
移動するイオンビーム(14)に形成するためのビーム形成
手段(16,20) と、 ｄ．前記第１軌道から離れる前記イオンビーム内のイオ
ンを発散する軌道に沿って制御された初期偏向量だけ偏
向させる偏向手段(26、28;112) と、ｅ ．出力部を前記偏向手段に接続して、前記イオンビー
ムの偏向を調節し、それによって加工部材の処理を制御
する制御手段(29)と、 ｆ．電極手段(32)と、この電極手段への電圧を制御する
バイアス手段とを含み、前記加工部材を均一に制御され
た衝突角度で捕捉する軌道に衝突させるために、前記偏
向手段によって偏向されたイオンを指向するためのレン
ズ手段(30)とを備え、 前記電極手段は、イオンビーム径路に間隔を置いて隣接
配置され、前記発散する軌道に沿って移動するイオンを
捕捉しかつ再偏向するために、非均一な静電界を形成す
る複数の電極を含み、 前記バイアス手段は、前記イオンビーム径路を横切る前
記非均一な静電界の強さを、第１軌道からのイオンビー
ム内のイオンの発散度に関して変化させ、再偏向したイ
オンが前記衝突軌道に指向されるように、前記複数の電
極の各々に加える電圧を制御する ことを特徴とするイオ
ンビーム注入装置。 - 【請求項２】 前記偏向手段及び前記レンズ手段は互い
に接続しており、さらに前記偏向手段及びレンズ手段を
１つの軸線(110) 回りに回転させて被走査ターゲット全
体を掃引する手段(100) を有していることを特徴とする
請求項１のイオンビーム注入装置。 - 【請求項３】 前記偏向手段及び前記レンズ手段は固定
しており、支持手段がイオンビームに対して加工部材を
移動することを特徴とする請求項１のイオンビーム注入
装置。 - 【請求項４】 イオンビームを用いて加工部材(60)をイ
オン注入する方法であって、 ａ．第１軌道に沿って移動するイオンを有するイオンビ
ーム(14)を供給し、 ｂ．第１軌道からのイオンを、発散するイオンビームを
生じさせる制御量で偏向させ、 ｃ．前記発散するイオンビームを捕捉するための領域に
非均一な静電界を生じさせて前記加工部材の衝突軌道を
互いにほぼ平行となるように、前記領域に間隔を置いて
隣接する複数の電極への各電圧を制御して、前記領域を
横切る前記非均一な静電界の強さを、前記第１軌道から
のイオンビーム内におけるイオンの発散度に関して変化
させ、 ｄ．前記加工部材と、再偏向される前記領域に続くイオ
ンビームとの間で相対的な走査移動を行う、各ステップ
を有していることを特徴とするイオン注入方法。 - 【請求項５】 前記走査移動は回転移動であることを特
徴とする請求項４の方法。 - 【請求項６】 ターゲットへ到る途中にイオン偏向領域
を通るイオンを偏向するための静電レンズ(30)であっ
て、 ａ．前記領域の一方の側と境を接する第１列の電極に形
成する、互いに離設された複数の細長い導電性電極(32)
と、 ｂ．前記領域の他方の側と境を接する第２列の電極に成
する、互いに離設された複数の細長い導電性電極(32)
と、 ｃ．前記第１及び第２列の各電極と組み合わされて、タ
ーゲットに衝突する前にイオンが通過して偏向する偏向
領域を形成する、前記第１，第２列の電極の間のギャッ
プに掛けられる第１及び第２導電性プレート(34、36)
と、 ｄ．第１及び第２列の電極と前記プレートとに電圧を印
加し、前記偏向領域内に電界を発生させるバイアス手段
(37)とを有していることを特徴とする静電レンズ。 - 【請求項７】 バイアス手段は、ほぼ平行な軌道で偏向
領域からイオンを放出させる電界を発生できるように、
前記電極と第１，第２導電性プレートに電圧を印加する
ことを特徴とする請求項６の静電レンズ。 - 【請求項８】 加工部材(60)を制御して処理するための
イオンビーム注入装置(10)であって、 ａ．前記加工部材を処理するためにイオンを供給するイ
オン源手段(12)と、 ｂ．前記イオン源手段に対して所定位置に前記加工部材
を配置する支持手段(59;122)と、 ｃ．イオン源手段によってイオンを放出させて第１軌道
内を移動するイオンビームに形成するためのビーム形成
手段(16,20) と、 ｄ．前記第１軌道から離れるイオンビーム内のイオンを
ある制御量だけ偏向させる偏向手段(26,28;112) と、 ｅ．前記加工部材に均一に制御された衝撃角度で衝突す
るために、前記制御量だけ偏向されたイオンをさらに偏
向するレンズ手段(30)と、 ｆ．前記イオンビームの偏向を調整し、これにより前記
加工部材を制御して処理するために、前記偏向手段に連
結された出力部を有する制御手段(29)とを備えており、 ｇ．前記レンズ手段は、一対の対向する平行なプレート
(34,36) を有し、このプレートと、イオンビーム軌道か
ら離れた２つのほぼ平行な列の電極(32)との間に第１電
界を生じさせ、前記プレートと、調整可能な制御電圧で
複数の走査電極をバイアスするバイアス手段との間の電
界を修正するようになっていることを特徴とするイオン
ビーム注入装置。 - 【請求項９】 前記偏向手段及び前記レンズ手段は互い
に接続しており、さらに前記偏向手段及びレンズ手段を
１つの軸線(110) 回りに回転させて被走査ターゲット全
体を掃引する手段(100) を有していることを特徴とする
請求項８のイオンビーム注入装置。 - 【請求項１０】 前記偏向手段及び前記レンズ手段は固
定しており、支持手段がイオンビームに対して加工部材
を移動することを特徴とする請求項８のイオンビーム注
入装置。 - 【請求項１１】 平行なプレートは、その長さが異な
り、かつ平行な列の電極の各電極は、長さにおいてより
短い方のプレートから長いほうのプレートに向けてその
長さが増加するようになっていることを特徴とする請求
項８のイオンビーム注入装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59236390A | 1990-10-03 | 1990-10-03 | |
| US592363 | 1990-10-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280054A JPH04280054A (ja) | 1992-10-06 |
| JP3106214B2 true JP3106214B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=24370360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03282061A Expired - Fee Related JP3106214B2 (ja) | 1990-10-03 | 1991-10-02 | イオンビームを注入する方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3106214B2 (ja) |
| KR (1) | KR970002681B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US7005657B1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-02-28 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Wafer-scanning ion implanter having fast beam deflection apparatus for beam glitch recovery |
| US7361913B2 (en) * | 2005-04-02 | 2008-04-22 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Methods and apparatus for glitch recovery in stationary-beam ion implantation process using fast ion beam control |
| KR100675891B1 (ko) | 2005-05-04 | 2007-02-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 불균일 이온주입장치 및 불균일 이온주입방법 |
| JP5560036B2 (ja) | 2006-06-12 | 2014-07-23 | アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | イオン注入装置におけるビーム角調節 |
| JP5338022B2 (ja) * | 2006-07-12 | 2013-11-13 | 富士通株式会社 | 照射方向可変イオン照射装置および二次イオン質量分析装置 |
| KR101148131B1 (ko) * | 2010-11-01 | 2012-05-23 | 부산교통공사 | 철도차량용 차축 베어링의 그리스 주입장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4661712A (en) * | 1985-05-28 | 1987-04-28 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for scanning a high current ion beam with a constant angle of incidence |
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| EP0344513A3 (de) * | 1988-05-31 | 1991-01-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer Steuerplatte für ein Lithographiegerät |
-
1991
- 1991-10-01 KR KR1019910017170A patent/KR970002681B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-10-02 EP EP91309036A patent/EP0486149B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-02 JP JP03282061A patent/JP3106214B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-02 DE DE69123708T patent/DE69123708T2/de not_active Expired - Fee Related
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| JPH04280054A (ja) | 1992-10-06 |
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