JP3365066B2 - イオン注入方法およびその装置 - Google Patents
イオン注入方法およびその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ウェーハディスク上
のレジスト付のウェーハにイオンビームを照射してイオ
ン注入を行うイオン注入方法およびその装置に関する。
のレジスト付のウェーハにイオンビームを照射してイオ
ン注入を行うイオン注入方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レジスト付のウェーハ（即ち表面にレジ
ストが塗布されているウェーハ）にイオンビームを照射
してイオン注入を行うと、レジストから多量の放出ガス
（アウトガス）が発生して、注入室内の圧力が上昇する
（即ち真空度が悪化する）。このような問題は、大電流
イオン注入装置のように、イオンビームのビーム電流が
大きい場合に著しい。
ストが塗布されているウェーハ）にイオンビームを照射
してイオン注入を行うと、レジストから多量の放出ガス
（アウトガス）が発生して、注入室内の圧力が上昇する
（即ち真空度が悪化する）。このような問題は、大電流
イオン注入装置のように、イオンビームのビーム電流が
大きい場合に著しい。
【０００３】レジストからの放出ガスによって注入室内
の圧力が上昇すると、イオンビームの一部が注入室内の
ガス分子と衝突する確率が高くなり、ドーズ量（イオン
注入量）の誤差が大きくなり、ウェーハの処理に悪影響
を及ぼす。これは、イオンビームの一部がガス分子に衝
突すると、電荷を失って中性粒子となり、これがウェー
ハに注入されるが、ドーズ量はウェーハに流れるビーム
電流に基づいて計測されているため、中性粒子が注入さ
れても電流が流れず、従ってドーズ量として計測されな
いからである。
の圧力が上昇すると、イオンビームの一部が注入室内の
ガス分子と衝突する確率が高くなり、ドーズ量（イオン
注入量）の誤差が大きくなり、ウェーハの処理に悪影響
を及ぼす。これは、イオンビームの一部がガス分子に衝
突すると、電荷を失って中性粒子となり、これがウェー
ハに注入されるが、ドーズ量はウェーハに流れるビーム
電流に基づいて計測されているため、中性粒子が注入さ
れても電流が流れず、従ってドーズ量として計測されな
いからである。
【０００４】これを防止するため、従来は、注入中の注
入室内の圧力を計測して、その圧力が予め定められた圧
力（例えば５×１０-5Ｔｏｒｒ程度）より上昇すると、
イオン注入を中断することが行われている。
入室内の圧力を計測して、その圧力が予め定められた圧
力（例えば５×１０-5Ｔｏｒｒ程度）より上昇すると、
イオン注入を中断することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法で
は、注入が中断されてから注入室内の真空度が回復する
までの時間は、真空排気装置の排気速度を経済的な理由
からむやみに大きくする訳には行かないので長時間を要
し、その間はイオン注入できないロス時間となるため、
スループット（単位時間当りの処理能力）が大幅に低下
するという問題がある。
は、注入が中断されてから注入室内の真空度が回復する
までの時間は、真空排気装置の排気速度を経済的な理由
からむやみに大きくする訳には行かないので長時間を要
し、その間はイオン注入できないロス時間となるため、
スループット（単位時間当りの処理能力）が大幅に低下
するという問題がある。
【０００６】そこでこの発明は、レジスト付のウェーハ
から発生するガスによる注入室内の真空度悪化を防止し
て正確なドーズ量の注入処理が可能であり、しかもスル
ープットの低下を抑えることができるイオン注入方法お
よびその装置を提供することを主たる目的とする。
から発生するガスによる注入室内の真空度悪化を防止し
て正確なドーズ量の注入処理が可能であり、しかもスル
ープットの低下を抑えることができるイオン注入方法お
よびその装置を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入方法は、ウェーハディスクの
上流側に、そこを通過するイオンビームを絞るものであ
ってその絞り度合が可変の可変絞り装置を設けておき、
この可変絞り装置における絞り度合を予め定められた度
合まで大きくした状態でイオン注入を開始し、その後、
注入室内の圧力が予め定められた値よりも上昇しない範
囲内で当該絞り度合を徐々に小さくすることを特徴とす
る。
め、この発明のイオン注入方法は、ウェーハディスクの
上流側に、そこを通過するイオンビームを絞るものであ
ってその絞り度合が可変の可変絞り装置を設けておき、
この可変絞り装置における絞り度合を予め定められた度
合まで大きくした状態でイオン注入を開始し、その後、
注入室内の圧力が予め定められた値よりも上昇しない範
囲内で当該絞り度合を徐々に小さくすることを特徴とす
る。
【０００８】また、この発明のイオン注入装置は、ウェ
ーハディスクの上流側に設けられていてそこを通過する
イオンビームを絞るものであってその絞り度合が可変の
可変絞り装置と、注入室内の圧力を計測する真空計と、
前記可変絞り装置を制御するものであって、イオン注入
開始時は当該可変絞り装置における絞り度合を予め定め
られた度合まで大きくしておき、イオン注入開始後は前
記真空計で計測する注入室内の圧力が予め定められた値
よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小さく
する制御装置とを備えることを特徴とする。
ーハディスクの上流側に設けられていてそこを通過する
イオンビームを絞るものであってその絞り度合が可変の
可変絞り装置と、注入室内の圧力を計測する真空計と、
前記可変絞り装置を制御するものであって、イオン注入
開始時は当該可変絞り装置における絞り度合を予め定め
られた度合まで大きくしておき、イオン注入開始後は前
記真空計で計測する注入室内の圧力が予め定められた値
よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小さく
する制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００９】
【作用】レジスト付のウェーハにイオンビームを照射し
たときにそのレジストから放出されるガスの量は、ウェ
ーハに照射されるイオンビームのエネルギー、ビーム電
流等に依存する。可変絞り装置でイオンビームを絞る
と、ウェーハに照射されるイオンビームのサイズが小さ
くなり、それによってレジストに照射されるビーム電流
が小さくなるので、レジストからの放出ガス量は少なく
なる。
たときにそのレジストから放出されるガスの量は、ウェ
ーハに照射されるイオンビームのエネルギー、ビーム電
流等に依存する。可変絞り装置でイオンビームを絞る
と、ウェーハに照射されるイオンビームのサイズが小さ
くなり、それによってレジストに照射されるビーム電流
が小さくなるので、レジストからの放出ガス量は少なく
なる。
【００１０】従って、上記イオン注入方法のように、可
変絞り装置における絞り度合を注入開始時は大きくして
ウェーハに照射されるイオンビームのサイズを小さくし
ておき、注入開始後は当該絞り度合を注入室内の圧力が
予め定められた値よりも上昇しない範囲内で徐々に小さ
くしてウェーハに照射されるイオンビームのサイズを徐
々に大きくすることによって、レジストから徐々にガス
を放出させて、放出ガスによる注入室内の真空度の悪化
を、ドーズ量の精度に影響を及ぼさない範囲内に抑える
ことができる。
変絞り装置における絞り度合を注入開始時は大きくして
ウェーハに照射されるイオンビームのサイズを小さくし
ておき、注入開始後は当該絞り度合を注入室内の圧力が
予め定められた値よりも上昇しない範囲内で徐々に小さ
くしてウェーハに照射されるイオンビームのサイズを徐
々に大きくすることによって、レジストから徐々にガス
を放出させて、放出ガスによる注入室内の真空度の悪化
を、ドーズ量の精度に影響を及ぼさない範囲内に抑える
ことができる。
【００１１】その結果、正確なドーズ量の注入処理が可
能になる。しかも、注入室内の真空度が急激に悪化した
場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むので、
スループットの低下を抑えることができる。
能になる。しかも、注入室内の真空度が急激に悪化した
場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むので、
スループットの低下を抑えることができる。
【００１２】上記イオン注入装置においては、可変絞り
装置における絞り度合を、制御装置によって、注入開始
時は大きくしてウェーハに照射されるイオンビームのサ
イズを小さくしておき、注入開始後は当該絞り度合を注
入室内の圧力が予め定められた値よりも上昇しない範囲
内で徐々に小さくしてウェーハに照射されるイオンビー
ムのサイズを徐々に大きくするように制御するので、レ
ジストから徐々にガスを放出させて、放出ガスによる注
入室内の真空度の悪化を、ドーズ量の精度に影響を及ぼ
さない範囲内に抑えることができる。
装置における絞り度合を、制御装置によって、注入開始
時は大きくしてウェーハに照射されるイオンビームのサ
イズを小さくしておき、注入開始後は当該絞り度合を注
入室内の圧力が予め定められた値よりも上昇しない範囲
内で徐々に小さくしてウェーハに照射されるイオンビー
ムのサイズを徐々に大きくするように制御するので、レ
ジストから徐々にガスを放出させて、放出ガスによる注
入室内の真空度の悪化を、ドーズ量の精度に影響を及ぼ
さない範囲内に抑えることができる。
【００１３】その結果、正確なドーズ量の注入処理が可
能になる。しかも、注入室内の真空度が急激に悪化した
場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むので、
スループットの低下を抑えることができる。
能になる。しかも、注入室内の真空度が急激に悪化した
場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むので、
スループットの低下を抑えることができる。
【００１４】
【実施例】図１は、この発明に係るイオン注入装置の一
例を示す概略平面図である。このイオン注入装置は、イ
オン源２から引き出したイオンビーム４を、分析電磁石
６で質量分析した後、ビームライン管８内を経由して注
入室１０内に導入するよう構成されている。このイオン
ビーム４は、電気的に走査されないので、その位置は固
定されている。
例を示す概略平面図である。このイオン注入装置は、イ
オン源２から引き出したイオンビーム４を、分析電磁石
６で質量分析した後、ビームライン管８内を経由して注
入室１０内に導入するよう構成されている。このイオン
ビーム４は、電気的に走査されないので、その位置は固
定されている。
【００１５】注入室１０内には、内部駆動部３０ａおよ
び外部駆動部３０ｂを有するディスク駆動装置３０によ
って例えば矢印Ａ方向に回転および矢印Ｂ方向に並進さ
せられるウェーハディスク２６が収納されており、その
周縁部には、複数枚のレジスト付のウェーハ２８が装着
されている。ウェーハディスク２６の回転速度は例えば
５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ程度であり、並進速度は
例えば１ｃｍ／秒〜５ｃｍ／秒程度である。
び外部駆動部３０ｂを有するディスク駆動装置３０によ
って例えば矢印Ａ方向に回転および矢印Ｂ方向に並進さ
せられるウェーハディスク２６が収納されており、その
周縁部には、複数枚のレジスト付のウェーハ２８が装着
されている。ウェーハディスク２６の回転速度は例えば
５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ程度であり、並進速度は
例えば１ｃｍ／秒〜５ｃｍ／秒程度である。
【００１６】注入室１０内に導入されたイオンビーム４
は、このウェーハディスク２６上の各ウェーハ２８に順
次照射され、それによって各ウェーハ２８にイオン注入
が行われる。
は、このウェーハディスク２６上の各ウェーハ２８に順
次照射され、それによって各ウェーハ２８にイオン注入
が行われる。
【００１７】このイオンビーム４とウェーハディスク２
６との関係を図２を参照して詳述すると、位置の固定さ
れたイオンビーム４に対して、ウェーハディスク２６を
矢印Ａ方向に高速回転させつつ矢印Ｂ方向に並進させ
る。図２中の実線および２点鎖線で示す位置がそれぞれ
ウェーハディスク２６の並進端である。両並進端におけ
るウェーハ２８の端部とイオンビーム４の端部との間の
距離αがオーバースキャン分である。
６との関係を図２を参照して詳述すると、位置の固定さ
れたイオンビーム４に対して、ウェーハディスク２６を
矢印Ａ方向に高速回転させつつ矢印Ｂ方向に並進させ
る。図２中の実線および２点鎖線で示す位置がそれぞれ
ウェーハディスク２６の並進端である。両並進端におけ
るウェーハ２８の端部とイオンビーム４の端部との間の
距離αがオーバースキャン分である。
【００１８】イオンビーム４の断面形状は、図３も参照
して、この実施例では矩形であるが、それに限られるも
のではなく、楕円形、円形等でも良い。この明細書で
は、このイオンビーム４の、ウェーハディスク２６の並
進方向Ｂに直交する方向Ｈを高さ方向と呼び、ウェーハ
ディスク２６の並進方向Ｂに平行な方向Ｗを幅方向と呼
ぶ。
して、この実施例では矩形であるが、それに限られるも
のではなく、楕円形、円形等でも良い。この明細書で
は、このイオンビーム４の、ウェーハディスク２６の並
進方向Ｂに直交する方向Ｈを高さ方向と呼び、ウェーハ
ディスク２６の並進方向Ｂに平行な方向Ｗを幅方向と呼
ぶ。
【００１９】図１に戻って、イオンビーム４のビームラ
イン上には、イオンビーム４の余分な部分をカットする
コリメータスリット１２が設けられている。更に、ファ
ラデー系２４を構成するものとして、分析電磁石６と協
働してイオンビーム４の質量分析を行う分析スリット１
４、イオンビーム４を成形する成形スリット１６、イオ
ンビーム４がウェーハ２８等に当たった際に放出される
二次電子がアースへ逃げるのを防止してビーム電流の計
測を正確に行うためのファラデーカップ１８、イオンビ
ーム４がウェーハ２８に照射されるのを一次的に中断す
るビームシャッタ２０、および、イオンビーム４のビー
ム電流密度分布を計測するビームプロファイルモニタ２
２が設けられている。
イン上には、イオンビーム４の余分な部分をカットする
コリメータスリット１２が設けられている。更に、ファ
ラデー系２４を構成するものとして、分析電磁石６と協
働してイオンビーム４の質量分析を行う分析スリット１
４、イオンビーム４を成形する成形スリット１６、イオ
ンビーム４がウェーハ２８等に当たった際に放出される
二次電子がアースへ逃げるのを防止してビーム電流の計
測を正確に行うためのファラデーカップ１８、イオンビ
ーム４がウェーハ２８に照射されるのを一次的に中断す
るビームシャッタ２０、および、イオンビーム４のビー
ム電流密度分布を計測するビームプロファイルモニタ２
２が設けられている。
【００２０】また、イオンビーム４のビームライン上で
あってウェーハディスク２６の上流側には、より具体的
にはこの実施例ではファラデー系２４と分析電磁石６と
の間には、更により具体的にはコリメータスリット１２
と分析電磁石６との間には、そこを通過するイオンビー
ム４を絞る（即ちイオンビーム４のサイズを制限する）
ものであってその絞り度合が可変の可変絞り装置４０が
設けられている。ここで絞り度合とは、イオンビーム４
を絞る度合のことであり、絞り度合を大きくすると、イ
オンビーム４は強く絞られるので可変絞り装置４０を通
過するイオンビーム４のサイズは小さくなり、絞り度合
を小さくすると、イオンビーム４は弱く絞られるので可
変絞り装置４０を通過するイオンビーム４のサイズは大
きくなる。
あってウェーハディスク２６の上流側には、より具体的
にはこの実施例ではファラデー系２４と分析電磁石６と
の間には、更により具体的にはコリメータスリット１２
と分析電磁石６との間には、そこを通過するイオンビー
ム４を絞る（即ちイオンビーム４のサイズを制限する）
ものであってその絞り度合が可変の可変絞り装置４０が
設けられている。ここで絞り度合とは、イオンビーム４
を絞る度合のことであり、絞り度合を大きくすると、イ
オンビーム４は強く絞られるので可変絞り装置４０を通
過するイオンビーム４のサイズは小さくなり、絞り度合
を小さくすると、イオンビーム４は弱く絞られるので可
変絞り装置４０を通過するイオンビーム４のサイズは大
きくなる。
【００２１】この可変絞り装置４０は、詳細は後で図４
等を参照して説明するが、この実施例では図３に示すよ
うに、イオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部に配置され
た２枚の絞り板４２ａおよび４２ｂと、各絞り板４２
ａ、４２ｂをそれぞれ支持してそれを矢印Ｆ、Ｇに示す
ようにイオンビーム進行方向の前後方向にそれぞれ往復
回転させる２本の回転軸４８ａおよび４８ｂとを備えて
いる。両回転軸４８ａ、４８ｂは、互いに同期して同じ
回転速度で逆方向に回転させられる。即ち、回転軸４８
ａが矢印Ｆ1 方向に回転させられるときは回転軸４８ｂ
は矢印Ｇ1 方向に回転させられ、その逆に、回転軸４８
ａが矢印Ｆ2 方向に回転させられるときは回転軸４８ｂ
は矢印Ｇ2 方向に回転させられる。このようにして、こ
の実施例では、イオンビーム４をその高さ方向Ｈの両端
部で、絞り度合を可変に絞ることができる。
等を参照して説明するが、この実施例では図３に示すよ
うに、イオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部に配置され
た２枚の絞り板４２ａおよび４２ｂと、各絞り板４２
ａ、４２ｂをそれぞれ支持してそれを矢印Ｆ、Ｇに示す
ようにイオンビーム進行方向の前後方向にそれぞれ往復
回転させる２本の回転軸４８ａおよび４８ｂとを備えて
いる。両回転軸４８ａ、４８ｂは、互いに同期して同じ
回転速度で逆方向に回転させられる。即ち、回転軸４８
ａが矢印Ｆ1 方向に回転させられるときは回転軸４８ｂ
は矢印Ｇ1 方向に回転させられ、その逆に、回転軸４８
ａが矢印Ｆ2 方向に回転させられるときは回転軸４８ｂ
は矢印Ｇ2 方向に回転させられる。このようにして、こ
の実施例では、イオンビーム４をその高さ方向Ｈの両端
部で、絞り度合を可変に絞ることができる。
【００２２】もっとも、イオンビーム４を絞る位置は、
イオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部に限られるもので
はなく、例えばイオンビーム４の幅方向Ｗの両端部でも
良いし、それ以外の位置でもよい。但し、イオンビーム
４がその高さ方向Ｈに長い矩形をしている場合には、イ
オンビーム４を高さ方向Ｈの両端部で絞る方が、幅方向
Ｗの両端部で絞る場合に比べてイオンビーム４の絞り代
が大きくなるので、絞り度合の調整が容易になるという
利点はある。
イオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部に限られるもので
はなく、例えばイオンビーム４の幅方向Ｗの両端部でも
良いし、それ以外の位置でもよい。但し、イオンビーム
４がその高さ方向Ｈに長い矩形をしている場合には、イ
オンビーム４を高さ方向Ｈの両端部で絞る方が、幅方向
Ｗの両端部で絞る場合に比べてイオンビーム４の絞り代
が大きくなるので、絞り度合の調整が容易になるという
利点はある。
【００２３】また、可変絞り装置４０は、ファラデー系
２４の外に設けているため、それを設けてもファラデー
系２４を用いたビーム電流の計測に影響は生じない。
２４の外に設けているため、それを設けてもファラデー
系２４を用いたビーム電流の計測に影響は生じない。
【００２４】図１に戻って、注入室１０には、注入室１
０内の圧力（真空度）を計測する真空計３２が取り付け
られている。この真空計３２は、この実施例では、イオ
ンビーム４が照射されるウェーハ２８の近傍の圧力をで
きるだけ正確に計測するために、ファラデー系２４の後
方に設けられている。この真空計３２は、例えばＢ−Ａ
形電離真空計、シュルツ形電離真空計等の電離真空計で
あるが、それ以外のものでも良い。
０内の圧力（真空度）を計測する真空計３２が取り付け
られている。この真空計３２は、この実施例では、イオ
ンビーム４が照射されるウェーハ２８の近傍の圧力をで
きるだけ正確に計測するために、ファラデー系２４の後
方に設けられている。この真空計３２は、例えばＢ−Ａ
形電離真空計、シュルツ形電離真空計等の電離真空計で
あるが、それ以外のものでも良い。
【００２５】更にこのイオン注入装置は、可変絞り装置
４０を制御するものであって、イオン注入開始時は当該
可変絞り装置４０における絞り度合を予め定められた度
合まで大きくしておき、イオン注入開始後は真空計３２
で計測する注入室１０内の圧力が予め定められた値より
も上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小さくする
制御装置３４を備えている。
４０を制御するものであって、イオン注入開始時は当該
可変絞り装置４０における絞り度合を予め定められた度
合まで大きくしておき、イオン注入開始後は真空計３２
で計測する注入室１０内の圧力が予め定められた値より
も上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小さくする
制御装置３４を備えている。
【００２６】上記注入開始時の絞り度合は、イオンビー
ム４を完全に遮断したときを１００％とすると、例えば
８０％（開口率で言えば２０％）程度にする。この値
は、実験によって決めたものであるが、これを決めた条
件等は後述する。
ム４を完全に遮断したときを１００％とすると、例えば
８０％（開口率で言えば２０％）程度にする。この値
は、実験によって決めたものであるが、これを決めた条
件等は後述する。
【００２７】上記注入室１０内の圧力の上限値は、例え
ば５×１０-5Ｔｏｒｒとする。この値も実験によって決
めたものであり、注入室１０内の圧力がこれ以下であれ
ば、前述したドーズ量の誤差は許容できる程度に小さく
なる。
ば５×１０-5Ｔｏｒｒとする。この値も実験によって決
めたものであり、注入室１０内の圧力がこれ以下であれ
ば、前述したドーズ量の誤差は許容できる程度に小さく
なる。
【００２８】レジスト付のウェーハ２８にイオンビーム
４を照射したときにそのレジストから放出されるガスの
量は、ウェーハ２８に照射されるイオンビーム４のエネ
ルギー、ビーム電流等に依存する。可変絞り装置４０で
イオンビーム４を絞ると、ウェーハ２８に照射されるイ
オンビーム４のサイズが小さくなり、それによってレジ
ストに照射されるビーム電流が小さくなるので、レジス
トからの放出ガス量は少なくなる。
４を照射したときにそのレジストから放出されるガスの
量は、ウェーハ２８に照射されるイオンビーム４のエネ
ルギー、ビーム電流等に依存する。可変絞り装置４０で
イオンビーム４を絞ると、ウェーハ２８に照射されるイ
オンビーム４のサイズが小さくなり、それによってレジ
ストに照射されるビーム電流が小さくなるので、レジス
トからの放出ガス量は少なくなる。
【００２９】従って、可変絞り装置４０における絞り度
合を、制御装置３４によって、注入開始時は大きくして
ウェーハ２８に照射されるイオンビーム４のサイズを小
さくしておき、注入開始後は当該絞り度合を注入室１０
内の圧力が上記値よりも上昇しない範囲内で徐々に小さ
くしてウェーハ２８に照射されるイオンビーム４のサイ
ズを徐々に大きくすることによって、レジストから徐々
にガスを放出させて、放出ガスによる注入室１０内の真
空度の悪化を、ドーズ量の精度に影響を及ぼさない範囲
内に抑えることができる。
合を、制御装置３４によって、注入開始時は大きくして
ウェーハ２８に照射されるイオンビーム４のサイズを小
さくしておき、注入開始後は当該絞り度合を注入室１０
内の圧力が上記値よりも上昇しない範囲内で徐々に小さ
くしてウェーハ２８に照射されるイオンビーム４のサイ
ズを徐々に大きくすることによって、レジストから徐々
にガスを放出させて、放出ガスによる注入室１０内の真
空度の悪化を、ドーズ量の精度に影響を及ぼさない範囲
内に抑えることができる。
【００３０】その結果、正確なドーズ量の注入処理が可
能になる。しかも、注入室１０内の真空度が急激に悪化
した場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むの
で、スループットの低下を抑えることができる。
能になる。しかも、注入室１０内の真空度が急激に悪化
した場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むの
で、スループットの低下を抑えることができる。
【００３１】なお、レジストからの放出ガスによるドー
ズ量誤差を防ぐ方法としては、前述した従来例のように
真空度悪化時にイオン注入を中断する方法の他に、注
入開始直後のある並進回数までは真空度の悪化を無視す
る方法、注入室内の真空度を監視してドーズ量を真空
度によって補正する方法、イオン源から引き出すビー
ム電流を下げて初期のイオン注入を行い、その後ビーム
電流を上げる方法、注入室内を真空排気する真空排気
装置の排気速度を大きくして注入室内の真空度低下を防
ぐ方法、が考えられる。
ズ量誤差を防ぐ方法としては、前述した従来例のように
真空度悪化時にイオン注入を中断する方法の他に、注
入開始直後のある並進回数までは真空度の悪化を無視す
る方法、注入室内の真空度を監視してドーズ量を真空
度によって補正する方法、イオン源から引き出すビー
ム電流を下げて初期のイオン注入を行い、その後ビーム
電流を上げる方法、注入室内を真空排気する真空排気
装置の排気速度を大きくして注入室内の真空度低下を防
ぐ方法、が考えられる。
【００３２】しかし、の方法では注入初期のドーズ量
誤差を無視することになるので、またの方法ではイオ
ンビームがガス分子に衝突して電荷を失う確率を予測す
るのが難しいので、いずれも正確なドーズ量の注入処理
は困難である。
誤差を無視することになるので、またの方法ではイオ
ンビームがガス分子に衝突して電荷を失う確率を予測す
るのが難しいので、いずれも正確なドーズ量の注入処理
は困難である。
【００３３】また、上記の方法では、ビーム電流の上
げ下げの前後でイオンビームの形状、ビーム電流密度分
布等の再現性が保証できないので、やはり正確な注入処
理は困難である。また、上記の方法では、真空排気装
置の排気速度を極めて大きく（例えば通常の１０倍以上
に）しなければならず、実際的ではない。
げ下げの前後でイオンビームの形状、ビーム電流密度分
布等の再現性が保証できないので、やはり正確な注入処
理は困難である。また、上記の方法では、真空排気装
置の排気速度を極めて大きく（例えば通常の１０倍以上
に）しなければならず、実際的ではない。
【００３４】これらの問題についても、このイオン注入
装置によれば回避することができる。即ち、このイオン
注入装置では、上記およびの方法のような誤差を含
む方法を用いていないので正確なドーズ量の注入処理が
可能であり、しかもイオン源から引き出すビーム電流は
一定で良いので再現性が良く、かつレジストからの放出
ガス量を抑えるので真空排気装置の排気速度を敢えて大
きくする必要もない。
装置によれば回避することができる。即ち、このイオン
注入装置では、上記およびの方法のような誤差を含
む方法を用いていないので正確なドーズ量の注入処理が
可能であり、しかもイオン源から引き出すビーム電流は
一定で良いので再現性が良く、かつレジストからの放出
ガス量を抑えるので真空排気装置の排気速度を敢えて大
きくする必要もない。
【００３５】次に、この発明に係るイオン注入装置およ
びそれを用いたイオン注入方法のより具体的な実施例を
説明する。まず、可変絞り装置４０の構造の詳細例を図
４ないし図６を参照して説明する。
びそれを用いたイオン注入方法のより具体的な実施例を
説明する。まず、可変絞り装置４０の構造の詳細例を図
４ないし図６を参照して説明する。
【００３６】この可変絞り装置４０は、前述したような
２枚の絞り板４２ａ、４２ｂ、２本の回転軸４８ａ、４
８ｂ、可逆転式の回転駆動源の一例としてのサーボモー
タ７４およびこのサーボモータ７４の回転出力を２本の
回転軸４８ａ、４８ｂに伝達してそれらを前述したよう
に同期して逆方向に回転させる伝達機構６４を備えてい
る。
２枚の絞り板４２ａ、４２ｂ、２本の回転軸４８ａ、４
８ｂ、可逆転式の回転駆動源の一例としてのサーボモー
タ７４およびこのサーボモータ７４の回転出力を２本の
回転軸４８ａ、４８ｂに伝達してそれらを前述したよう
に同期して逆方向に回転させる伝達機構６４を備えてい
る。
【００３７】前述したビームライン管８の側壁部に軸受
ブロック５２が取り付けられており、２本の回転軸４８
ａ、４８ｂはこの軸受ブロック５２を回転自在に貫通し
ている。その貫通部分は、２段の例えばＯリングのよう
なパッキン５４によって真空シールされている。２段の
パッキン５４の間は、中間真空ポート５６を経由して真
空排気される。このようにすることによって、回転軸４
８ａ、４８ｂの貫通部分からの真空リークをより確実に
防止することができる。
ブロック５２が取り付けられており、２本の回転軸４８
ａ、４８ｂはこの軸受ブロック５２を回転自在に貫通し
ている。その貫通部分は、２段の例えばＯリングのよう
なパッキン５４によって真空シールされている。２段の
パッキン５４の間は、中間真空ポート５６を経由して真
空排気される。このようにすることによって、回転軸４
８ａ、４８ｂの貫通部分からの真空リークをより確実に
防止することができる。
【００３８】各回転軸４８ａ、４８ｂは、その内部に往
復の冷媒通路５０をそれぞれ有しており、この冷媒通路
５０には、ロータリーフィード部５８を介して、冷媒６
０が流される。冷媒６０は例えば冷却水であるが、それ
以外のもの、例えば代替フロン等でも良い。
復の冷媒通路５０をそれぞれ有しており、この冷媒通路
５０には、ロータリーフィード部５８を介して、冷媒６
０が流される。冷媒６０は例えば冷却水であるが、それ
以外のもの、例えば代替フロン等でも良い。
【００３９】回転軸４８ａ、４８ｂの先端部には、絞り
板取付部４４がそれぞれ取り付けられており、それに絞
り板４２ａ、４２ｂがそれぞれ取り付けられている。各
絞り板取付部４４は、各回転軸４８ａ、４８ｂ内の冷媒
通路５０につながる冷媒通路４６をそれぞれ有してい
る。
板取付部４４がそれぞれ取り付けられており、それに絞
り板４２ａ、４２ｂがそれぞれ取り付けられている。各
絞り板取付部４４は、各回転軸４８ａ、４８ｂ内の冷媒
通路５０につながる冷媒通路４６をそれぞれ有してい
る。
【００４０】各絞り板４２ａ、４２ｂにイオンビーム４
が当たると、そのエネルギーによって、各絞り板４２
ａ、４２ｂ、それに接続された各絞り板取付部４４およ
び各回転軸４８ａ、４８ｂは加熱されるので、上記構成
によって各回転軸４８ａ、４８ｂおよび各絞り板取付部
４４内に冷媒６０を流すことによって、各絞り板４２
ａ、４２ｂおよび各回転軸４８ａ、４８ｂを強制的に冷
却するようにしている。そのようにすることによって、
パッキン５４等の加熱による劣化を防止することができ
る。また、この可変絞り装置４０の近くには、この実施
例では図５中に示すフランジ９０に取り付けて、ビーム
ライン管８の内部を真空排気するクライオポンプ（図示
省略）を配置する構成であり、そのような場合は、絞り
板４２ａ、４２ｂが高温に加熱されるとクライオポンプ
の動作に悪影響が生じるが、絞り板４２ａ、４２ｂを強
制的に冷却することによってそれを防止することができ
る。
が当たると、そのエネルギーによって、各絞り板４２
ａ、４２ｂ、それに接続された各絞り板取付部４４およ
び各回転軸４８ａ、４８ｂは加熱されるので、上記構成
によって各回転軸４８ａ、４８ｂおよび各絞り板取付部
４４内に冷媒６０を流すことによって、各絞り板４２
ａ、４２ｂおよび各回転軸４８ａ、４８ｂを強制的に冷
却するようにしている。そのようにすることによって、
パッキン５４等の加熱による劣化を防止することができ
る。また、この可変絞り装置４０の近くには、この実施
例では図５中に示すフランジ９０に取り付けて、ビーム
ライン管８の内部を真空排気するクライオポンプ（図示
省略）を配置する構成であり、そのような場合は、絞り
板４２ａ、４２ｂが高温に加熱されるとクライオポンプ
の動作に悪影響が生じるが、絞り板４２ａ、４２ｂを強
制的に冷却することによってそれを防止することができ
る。
【００４１】各絞り板４２ａ、４２ｂの先端部４３ａ、
４３ｂは、図６に示すように、イオンビーム４と対向す
るのと反対側の面が斜めに（テーパに）されてナイフエ
ッジを形成している。このようにすることによって、イ
オンビーム４によって絞り板４２ａ、４２ｂの先端部４
３ａ、４３ｂがスパッタされてパーティクルが発生する
のを抑えることができ、かつ発生したパーティクルが下
流側のウェーハディスク２６の方へ向けて飛散するのを
防止することができる。
４３ｂは、図６に示すように、イオンビーム４と対向す
るのと反対側の面が斜めに（テーパに）されてナイフエ
ッジを形成している。このようにすることによって、イ
オンビーム４によって絞り板４２ａ、４２ｂの先端部４
３ａ、４３ｂがスパッタされてパーティクルが発生する
のを抑えることができ、かつ発生したパーティクルが下
流側のウェーハディスク２６の方へ向けて飛散するのを
防止することができる。
【００４２】各絞り板４２ａ、４２ｂは、イオンビーム
４によってスパッタされにくい材質またはスパッタされ
てもウェーハ２８に対するコンタミネーション（不純物
混入）の少ない材質で構成するのが好ましい。例えば、
Ｃ（カーボン）は前者の例であり、ウェーハ２８は一般
的にＳi でなのでＳi は後者の例であり、ＳiＣは両者
を満たす例である。
４によってスパッタされにくい材質またはスパッタされ
てもウェーハ２８に対するコンタミネーション（不純物
混入）の少ない材質で構成するのが好ましい。例えば、
Ｃ（カーボン）は前者の例であり、ウェーハ２８は一般
的にＳi でなのでＳi は後者の例であり、ＳiＣは両者
を満たす例である。
【００４３】図４に戻って、軸受ブロック５２の外側に
は、モータブラケット６２が取り付けられており、それ
に前述した、可逆転式の回転駆動源の一例であるサーボ
モータ７４が取り付けられている。可逆転式の回転駆動
源としては、このサーボモータ７４以外に、パルスモー
タ、空圧式または油圧式の揺動モータ等でも良い。
は、モータブラケット６２が取り付けられており、それ
に前述した、可逆転式の回転駆動源の一例であるサーボ
モータ７４が取り付けられている。可逆転式の回転駆動
源としては、このサーボモータ７４以外に、パルスモー
タ、空圧式または油圧式の揺動モータ等でも良い。
【００４４】サーボモータ７４の出力軸７６には、カッ
プリング７８を介して、平歯車６６が接続されており、
それにはそれと同歯数の平歯車６８が噛み合わされてお
り、かつ両平歯車６６、６８には、互いに同歯数の平歯
車７０、７２がそれぞれ噛み合わされている。各平歯車
７０、７２は、前述した回転軸４８ａ、４８ｂにそれぞ
れ取り付けられている。このような構成によって、前述
した伝達機構６４が構成されている。
プリング７８を介して、平歯車６６が接続されており、
それにはそれと同歯数の平歯車６８が噛み合わされてお
り、かつ両平歯車６６、６８には、互いに同歯数の平歯
車７０、７２がそれぞれ噛み合わされている。各平歯車
７０、７２は、前述した回転軸４８ａ、４８ｂにそれぞ
れ取り付けられている。このような構成によって、前述
した伝達機構６４が構成されている。
【００４５】サーボモータ７４の出力軸７６を矢印Ｃの
ように往復回転させると、平歯車６６、６８は図５中に
示す矢印Ｄ、Ｅのように互いに逆方向に往復回転させら
れ、平歯車７０、７２および回転軸４８ａ、４８ｂは矢
印ＦおよびＧのように（より詳しくは図３に示した矢印
Ｆ1 、Ｇ1 および矢印Ｆ2 、Ｇ2 のように）、互いに同
期して互いに同じ回転速度で逆方向に回転させられる。
これによって、２枚の絞り板４２ａ、４２ｂを開閉させ
て、そこを通過するイオンビーム４をその高さ方向Ｈの
両端部で、絞り度合を可変に、しかも上下で対称性良く
絞ることができる。
ように往復回転させると、平歯車６６、６８は図５中に
示す矢印Ｄ、Ｅのように互いに逆方向に往復回転させら
れ、平歯車７０、７２および回転軸４８ａ、４８ｂは矢
印ＦおよびＧのように（より詳しくは図３に示した矢印
Ｆ1 、Ｇ1 および矢印Ｆ2 、Ｇ2 のように）、互いに同
期して互いに同じ回転速度で逆方向に回転させられる。
これによって、２枚の絞り板４２ａ、４２ｂを開閉させ
て、そこを通過するイオンビーム４をその高さ方向Ｈの
両端部で、絞り度合を可変に、しかも上下で対称性良く
絞ることができる。
【００４６】なお、この実施例では図５に示すように、
平歯車７２の近傍に、サーボモータ７４の原点出し用の
原点センサ８０、絞り板４２ａ、４２ｂの開側および閉
側のオーバーラン防止用の開側センサ８２および閉側セ
ンサ８４を設けており、平歯車７２に、センサ８０用の
検知片８６およびセンサ８２、８４用の検知片８８を取
り付けている。
平歯車７２の近傍に、サーボモータ７４の原点出し用の
原点センサ８０、絞り板４２ａ、４２ｂの開側および閉
側のオーバーラン防止用の開側センサ８２および閉側セ
ンサ８４を設けており、平歯車７２に、センサ８０用の
検知片８６およびセンサ８２、８４用の検知片８８を取
り付けている。
【００４７】図７は、このイオン注入装置の制御系の一
例を示すブロック図である。この制御系は、マンマシン
コントローラ１００、真空コントローラ１０２、ビーム
コントローラ１０４およびフルオートコントローラ１０
６等から成る。
例を示すブロック図である。この制御系は、マンマシン
コントローラ１００、真空コントローラ１０２、ビーム
コントローラ１０４およびフルオートコントローラ１０
６等から成る。
【００４８】マンマシンコントローラ１００は、各種デ
ータの設定、状態の監視を行うものであり、イオン源２
から引き出すイオンビーム４のエネルギーおよびビーム
電流の設定もここで行う。
ータの設定、状態の監視を行うものであり、イオン源２
から引き出すイオンビーム４のエネルギーおよびビーム
電流の設定もここで行う。
【００４９】真空コントローラ１０２は、イオン源２か
ら注入室１０までの真空機器を制御するものであり、真
空計３２からの信号に基づいて、注入中の注入室１０内
の真空度の監視もここで行う。
ら注入室１０までの真空機器を制御するものであり、真
空計３２からの信号に基づいて、注入中の注入室１０内
の真空度の監視もここで行う。
【００５０】ビームコントローラ１０４は、ビームプロ
ファイルモニタ２２で計測したイオンビーム４のビーム
電流密度分布を表示する機能と、注入中にウェーハ２８
およびウェーハディスク２６に流れるビーム電流を測定
する機能を有しており、ウェーハディスク２６の並進制
御もここで行う。
ファイルモニタ２２で計測したイオンビーム４のビーム
電流密度分布を表示する機能と、注入中にウェーハ２８
およびウェーハディスク２６に流れるビーム電流を測定
する機能を有しており、ウェーハディスク２６の並進制
御もここで行う。
【００５１】フルオートコントローラ１０６は、図１中
に示した制御装置３４に相当するものであり、上記各コ
ントローラからのビームエネルギー、ビーム電流、真空
度、並進位置等に基づいて、可変絞り装置４０を構成す
るサーボモータ７４を制御するための位置指令を出力す
る。
に示した制御装置３４に相当するものであり、上記各コ
ントローラからのビームエネルギー、ビーム電流、真空
度、並進位置等に基づいて、可変絞り装置４０を構成す
るサーボモータ７４を制御するための位置指令を出力す
る。
【００５２】フルオートコントローラ１０６からの位置
指令は、この実施例では、一旦、位置決めユニット１０
８へ渡され、それに基づいてこの位置決めユニット１０
８からドライバ１１０へ位置指令パルスが出され、この
ドライド１１０によって増幅された位置指令パルスによ
ってサーボモータ７４を駆動する。サーボモータ７４か
らドライバ１１０へは、位置および速度のフィードバッ
ク信号が返される。
指令は、この実施例では、一旦、位置決めユニット１０
８へ渡され、それに基づいてこの位置決めユニット１０
８からドライバ１１０へ位置指令パルスが出され、この
ドライド１１０によって増幅された位置指令パルスによ
ってサーボモータ７４を駆動する。サーボモータ７４か
らドライバ１１０へは、位置および速度のフィードバッ
ク信号が返される。
【００５３】上記のような可変絞り装置４０および制御
系を用いて行うイオン注入方法の一例を図８を参照して
説明する。
系を用いて行うイオン注入方法の一例を図８を参照して
説明する。
【００５４】イオン注入に際しては、まずウェーハディ
スク２６をその並進の原点位置においた状態で、その回
転を開始する（ステップ２００）。
スク２６をその並進の原点位置においた状態で、その回
転を開始する（ステップ２００）。
【００５５】次いで、そのときの注入に用いるイオンビ
ーム４のエネルギーおよびビーム電流が共に所定値以下
か否かを判断する（ステップ２０２）。レジスト付ウェ
ーハ２８のレジストから放出されるガスの量は、ウェー
ハ２８に照射するイオンビーム４のエネルギーおよびビ
ーム電流に比例することが実験で確かめられている。注
入処理は、ドーズ量の測定誤差が生じないように、注入
室１０内の圧力を予め定められた圧力Ｐ2 以下に保ちな
がら行う。この圧力Ｐ2 は、この実施例では５×１０-5
Ｔｏｒｒである。これは実験的に求めた値である。イオ
ンビーム４のエネルギーおよびビーム電流の上記所定値
は、少なくとも一方がそれを超えると、レジストからの
放出ガスによって注入室１０内の圧力が上記圧力Ｐ2 よ
りも上昇する値であり、これは注入室１０の容積Ｖ、そ
の真空排気装置の排気速度Ｓにより異なるが、例えばＶ
＝２．７ｍ3 、Ｓ＝６０００リットル／秒の場合、ビー
ムエネルギーの所定値は５０ＫｅＶ、ビーム電流の所定
値は５ｍＡである。
ーム４のエネルギーおよびビーム電流が共に所定値以下
か否かを判断する（ステップ２０２）。レジスト付ウェ
ーハ２８のレジストから放出されるガスの量は、ウェー
ハ２８に照射するイオンビーム４のエネルギーおよびビ
ーム電流に比例することが実験で確かめられている。注
入処理は、ドーズ量の測定誤差が生じないように、注入
室１０内の圧力を予め定められた圧力Ｐ2 以下に保ちな
がら行う。この圧力Ｐ2 は、この実施例では５×１０-5
Ｔｏｒｒである。これは実験的に求めた値である。イオ
ンビーム４のエネルギーおよびビーム電流の上記所定値
は、少なくとも一方がそれを超えると、レジストからの
放出ガスによって注入室１０内の圧力が上記圧力Ｐ2 よ
りも上昇する値であり、これは注入室１０の容積Ｖ、そ
の真空排気装置の排気速度Ｓにより異なるが、例えばＶ
＝２．７ｍ3 、Ｓ＝６０００リットル／秒の場合、ビー
ムエネルギーの所定値は５０ＫｅＶ、ビーム電流の所定
値は５ｍＡである。
【００５６】イオンビーム４のエネルギーおよびビーム
電流が共に上記所定値以下の場合は、レジストからの放
出ガスはドーズ量に影響しないので、ステップ２２０に
進み、可変絞り装置４０によってイオンビーム４を絞る
ことなく、ウェーハディスク２６を並進させながら各ウ
ェーハ２８にイオンビーム４を照射してイオン注入を行
う。これを注入が完了するまで続ける（ステップ２１
８）。
電流が共に上記所定値以下の場合は、レジストからの放
出ガスはドーズ量に影響しないので、ステップ２２０に
進み、可変絞り装置４０によってイオンビーム４を絞る
ことなく、ウェーハディスク２６を並進させながら各ウ
ェーハ２８にイオンビーム４を照射してイオン注入を行
う。これを注入が完了するまで続ける（ステップ２１
８）。
【００５７】イオンビーム４のエネルギーおよびビーム
電流の少なくとも一方が上記所定値以下でなければ、ス
テップ２０４に進んで、可変絞り装置４０を所定まで絞
る。この可変絞り装置４０を最初に絞る絞り度合は、そ
のときに使用するイオンビーム４のエネルギーおよびビ
ーム電流に基づいて予め定めておく。例えば、この種の
イオン注入装置で通常使用される最大条件がエネルギー
６０ＫｅＶ、ビーム電流２０ｍＡのときは、かつ注入室
１０の容積Ｖおよびその真空排気装置の排気速度Ｓが上
記値の場合は、上記絞り度合は８０％（開口率で言えば
２０％）にしておく。これは実験的に求めた値である。
このとき、イオンビーム４のサイズは元の１／５に制限
される。上記よりもビームエネルギーおよび／またはビ
ーム電流が小さい注入条件のときは、初期の絞り度合を
より小さく（即ち開口率をより大きく）しても良い。そ
のようにすれば、イオンビーム４を不必要に制限しなく
て済むので、スループットの低下を抑えることができ
る。
電流の少なくとも一方が上記所定値以下でなければ、ス
テップ２０４に進んで、可変絞り装置４０を所定まで絞
る。この可変絞り装置４０を最初に絞る絞り度合は、そ
のときに使用するイオンビーム４のエネルギーおよびビ
ーム電流に基づいて予め定めておく。例えば、この種の
イオン注入装置で通常使用される最大条件がエネルギー
６０ＫｅＶ、ビーム電流２０ｍＡのときは、かつ注入室
１０の容積Ｖおよびその真空排気装置の排気速度Ｓが上
記値の場合は、上記絞り度合は８０％（開口率で言えば
２０％）にしておく。これは実験的に求めた値である。
このとき、イオンビーム４のサイズは元の１／５に制限
される。上記よりもビームエネルギーおよび／またはビ
ーム電流が小さい注入条件のときは、初期の絞り度合を
より小さく（即ち開口率をより大きく）しても良い。そ
のようにすれば、イオンビーム４を不必要に制限しなく
て済むので、スループットの低下を抑えることができ
る。
【００５８】可変絞り装置４０を上記のように絞った状
態で、ウェーハディスク２６を並進させながら各ウェー
ハ２８にイオンビーム４を照射してイオン注入を開始す
る（ステップ２０６）。
態で、ウェーハディスク２６を並進させながら各ウェー
ハ２８にイオンビーム４を照射してイオン注入を開始す
る（ステップ２０６）。
【００５９】そして、ウェーハディスク２６が並進端付
近に来たときに、注入室１０内の圧力が予め定められた
圧力Ｐ2 以下であれば、可変絞り装置４０を１段階だけ
開く。上記並進端付近は、図２中に実線および２点鎖線
で示すように、ウェーハ２８がイオンビーム４から外れ
てそれにイオンビーム４が照射されていないときであ
る。１段階でどの程度開くかは、一概には言えないが、
例えば全開になるまでを２〜１０段階程度で開くものと
する。その後、ウェーハディスク２６はそれまでとは逆
方向に並進させられ、その間にイオン注入処理を行い、
再びウェーハディスク２６が他方の並進端付近まで来た
ときに、上記と同様の動作を行い、このような動作を可
変絞り装置４０が全開になるまで繰り返す（ステップ２
１６）。
近に来たときに、注入室１０内の圧力が予め定められた
圧力Ｐ2 以下であれば、可変絞り装置４０を１段階だけ
開く。上記並進端付近は、図２中に実線および２点鎖線
で示すように、ウェーハ２８がイオンビーム４から外れ
てそれにイオンビーム４が照射されていないときであ
る。１段階でどの程度開くかは、一概には言えないが、
例えば全開になるまでを２〜１０段階程度で開くものと
する。その後、ウェーハディスク２６はそれまでとは逆
方向に並進させられ、その間にイオン注入処理を行い、
再びウェーハディスク２６が他方の並進端付近まで来た
ときに、上記と同様の動作を行い、このような動作を可
変絞り装置４０が全開になるまで繰り返す（ステップ２
１６）。
【００６０】途中、注入室１０内の圧力が、上記Ｐ2 よ
りも上昇した場合は、ステップ２１０に進んで注入を一
時中断する。具体的には、イオン源２からはイオンビー
ム４を引き出したままで、ウェーハ２８のすぐ上流側に
設けているビームシャッタ２０を閉じる。その状態で注
入室１０内の圧力がＰ1 以下に回復すれば（ステップ２
１２）、ビームシャッタ２０を開いて注入を再開する
（ステップ２０６）。上記圧力Ｐ1 は前述した圧力Ｐ2
（５×１０-5Ｔｏｒｒ）より小さく、この実施例では４
×１０-5Ｔｏｒｒに設定している。
りも上昇した場合は、ステップ２１０に進んで注入を一
時中断する。具体的には、イオン源２からはイオンビー
ム４を引き出したままで、ウェーハ２８のすぐ上流側に
設けているビームシャッタ２０を閉じる。その状態で注
入室１０内の圧力がＰ1 以下に回復すれば（ステップ２
１２）、ビームシャッタ２０を開いて注入を再開する
（ステップ２０６）。上記圧力Ｐ1 は前述した圧力Ｐ2
（５×１０-5Ｔｏｒｒ）より小さく、この実施例では４
×１０-5Ｔｏｒｒに設定している。
【００６１】ステップ２１２で圧力Ｐ2 よりも低い（即
ち真空度の良い）圧力Ｐ1 で判断するようにしているの
は、仮にＰ2 とすると、ステップ２０６で注入処理を再
開してもすぐに圧力がＰ2 より高くなって注入が中断す
るようになるので、これを避けるためである。
ち真空度の良い）圧力Ｐ1 で判断するようにしているの
は、仮にＰ2 とすると、ステップ２０６で注入処理を再
開してもすぐに圧力がＰ2 より高くなって注入が中断す
るようになるので、これを避けるためである。
【００６２】ステップ２１６で可変絞り装置４０が全開
になった後は、ステップ２１８に進んで、所定量のイオ
ン注入が完了するまで注入処理を続ける。
になった後は、ステップ２１８に進んで、所定量のイオ
ン注入が完了するまで注入処理を続ける。
【００６３】このように、この図８に示したイオン注入
方法では、可変絞り装置４０の絞り度合を小さくする、
即ち可変絞り装置４０を開く動作を、ウェーハディスク
２６が並進端付近に来たときに行うようにしており、こ
の並進端付近では先に図２を参照して説明したようにイ
オンビーム４はウェーハ２８に照射されておらず、従っ
てそのときに可変絞り装置４０を開いてイオンビーム４
のサイズを変更しても、ウェーハ２８に対する注入均一
性には全く影響しない。詳述すると、ウェーハ２８にイ
オンビーム４が照射されているときはイオンビーム４の
サイズは変更しないのでウェーハ２８に照射されるビー
ム電流は一定であり、その状態でウェーハ２８にイオン
注入を行った後、ウェーハ２８にイオンビームが当たっ
ていない並進端付近でイオンビーム４のサイズを変更し
た後再び、イオンビーム４のサイズ一定、即ちビーム電
流一定でウェーハ２８にイオン注入を行うことになるの
で、可変絞り装置４０を上記のように操作しても、ウェ
ーハ２８に対する注入均一性には全く影響しない。
方法では、可変絞り装置４０の絞り度合を小さくする、
即ち可変絞り装置４０を開く動作を、ウェーハディスク
２６が並進端付近に来たときに行うようにしており、こ
の並進端付近では先に図２を参照して説明したようにイ
オンビーム４はウェーハ２８に照射されておらず、従っ
てそのときに可変絞り装置４０を開いてイオンビーム４
のサイズを変更しても、ウェーハ２８に対する注入均一
性には全く影響しない。詳述すると、ウェーハ２８にイ
オンビーム４が照射されているときはイオンビーム４の
サイズは変更しないのでウェーハ２８に照射されるビー
ム電流は一定であり、その状態でウェーハ２８にイオン
注入を行った後、ウェーハ２８にイオンビームが当たっ
ていない並進端付近でイオンビーム４のサイズを変更し
た後再び、イオンビーム４のサイズ一定、即ちビーム電
流一定でウェーハ２８にイオン注入を行うことになるの
で、可変絞り装置４０を上記のように操作しても、ウェ
ーハ２８に対する注入均一性には全く影響しない。
【００６４】このように可変絞り装置４０の絞り度合を
小さくする動作を、ウェーハディスク２６が並進端付近
に来たときに行う方法の場合は、絞り度合を変更しても
上述したように注入均一性に全く影響しないので、イオ
ンビーム４を絞る位置は、上記実施例のようにイオンビ
ーム４の高さ方向Ｈの両端部以外、例えばイオンビーム
４の幅方向Ｗの両端部、あるいはそれ以外の位置でも良
い。イオンビーム４を幅方向Ｗの両端部で絞る場合は、
例えば上記図３ないし図６に示した可変絞り装置４０を
９０度回転させて配置すれば良く、イオンビーム４をそ
れ以外の位置で絞る場合は、例えば同可変絞り装置４０
を適当な角度だけ回転させて配置すれば良い。
小さくする動作を、ウェーハディスク２６が並進端付近
に来たときに行う方法の場合は、絞り度合を変更しても
上述したように注入均一性に全く影響しないので、イオ
ンビーム４を絞る位置は、上記実施例のようにイオンビ
ーム４の高さ方向Ｈの両端部以外、例えばイオンビーム
４の幅方向Ｗの両端部、あるいはそれ以外の位置でも良
い。イオンビーム４を幅方向Ｗの両端部で絞る場合は、
例えば上記図３ないし図６に示した可変絞り装置４０を
９０度回転させて配置すれば良く、イオンビーム４をそ
れ以外の位置で絞る場合は、例えば同可変絞り装置４０
を適当な角度だけ回転させて配置すれば良い。
【００６５】図９は、この発明に係るイオン注入方法の
他の例を示すフローチャートである。図８のイオン注入
方法との相違点を説明すると、ここでは、ステップ２０
６の注入処理開始と同時に、ステップ２０７において、
前述したような可変絞り装置４０を一定速度で連続的に
開くようにしている。ステップ２０８における注入室１
０内の圧力の判定は、ウェーハディスク２６が並進端付
近に来たときではなく、注入中常に行う。ステップ２１
０における注入一時中断中は、可変絞り装置４０はその
絞り度合（開度）を保持しておく。その他の動作は図８
の場合と同じである。
他の例を示すフローチャートである。図８のイオン注入
方法との相違点を説明すると、ここでは、ステップ２０
６の注入処理開始と同時に、ステップ２０７において、
前述したような可変絞り装置４０を一定速度で連続的に
開くようにしている。ステップ２０８における注入室１
０内の圧力の判定は、ウェーハディスク２６が並進端付
近に来たときではなく、注入中常に行う。ステップ２１
０における注入一時中断中は、可変絞り装置４０はその
絞り度合（開度）を保持しておく。その他の動作は図８
の場合と同じである。
【００６６】イオンビーム照射に伴ってウェーハ表面の
レジストから放出されるガスの量は、最初にビームが当
たったときが最も大きく、その後徐々に小さくなること
が実験によって確かめられており、そのような実験デー
タを参酌すると、可変絞り装置４０を一定速度で開く速
度は、例えば０．１〜０．５度／秒程度が適当であると
言える。
レジストから放出されるガスの量は、最初にビームが当
たったときが最も大きく、その後徐々に小さくなること
が実験によって確かめられており、そのような実験デー
タを参酌すると、可変絞り装置４０を一定速度で開く速
度は、例えば０．１〜０．５度／秒程度が適当であると
言える。
【００６７】このように可変絞り装置４０の絞り度合を
一定速度で連続的に小さくする方法の場合は、イオンビ
ーム４を絞る位置は、上述した可変絞り装置４０の場合
のようにイオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部で絞る方
が、それ以外の位置で絞るよりも好ましい。これは次の
ような理由による。
一定速度で連続的に小さくする方法の場合は、イオンビ
ーム４を絞る位置は、上述した可変絞り装置４０の場合
のようにイオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部で絞る方
が、それ以外の位置で絞るよりも好ましい。これは次の
ような理由による。
【００６８】即ち、ウェーハ２８に対するイオン注入中
に可変絞り装置４０を連続的に開くと、ウェーハ２８に
イオンビーム４が当たっているときにイオンビーム４の
サイズが変化することになり、基本的にはウェーハ２８
に対する注入均一性に影響が生じる。
に可変絞り装置４０を連続的に開くと、ウェーハ２８に
イオンビーム４が当たっているときにイオンビーム４の
サイズが変化することになり、基本的にはウェーハ２８
に対する注入均一性に影響が生じる。
【００６９】ところが、図２を参照して、ウェーハディ
スク２６は矢印Ａ方向に、即ちイオンビーム４の高さ方
向Ｈに、高速度で（例えば前述したように５００〜２０
００ｒｐｍ程度）で回転させられており、イオンビーム
４がウェーハ２８に当たっているときにその高さ方向Ｈ
のサイズを変化させても、その変化分はウェーハディス
ク２６の高さ方向Ｈの高速回転によって注入中に何度も
薄められることになり、従って注入均一性への影響は大
幅に緩和され、無視し得る程度になる。
スク２６は矢印Ａ方向に、即ちイオンビーム４の高さ方
向Ｈに、高速度で（例えば前述したように５００〜２０
００ｒｐｍ程度）で回転させられており、イオンビーム
４がウェーハ２８に当たっているときにその高さ方向Ｈ
のサイズを変化させても、その変化分はウェーハディス
ク２６の高さ方向Ｈの高速回転によって注入中に何度も
薄められることになり、従って注入均一性への影響は大
幅に緩和され、無視し得る程度になる。
【００７０】これに対して、ウェーハディスク２６の矢
印Ｂ方向の、即ちイオンビーム４の幅方向Ｗの並進速度
は、その回転速度に比べれば遅く（例えば前述したよう
に１〜５ｃｍ／秒程度）、イオンビーム４がウェーハ２
８に当たっているときにその幅方向Ｗのサイズを変化さ
せると、その変化分がウェーハディスク２６の幅方向Ｗ
の並進によって薄められる度合は小さく、従って注入均
一性への影響の緩和も小さい。
印Ｂ方向の、即ちイオンビーム４の幅方向Ｗの並進速度
は、その回転速度に比べれば遅く（例えば前述したよう
に１〜５ｃｍ／秒程度）、イオンビーム４がウェーハ２
８に当たっているときにその幅方向Ｗのサイズを変化さ
せると、その変化分がウェーハディスク２６の幅方向Ｗ
の並進によって薄められる度合は小さく、従って注入均
一性への影響の緩和も小さい。
【００７１】このような理由から、可変絞り装置４０の
絞り度合を、一定速度か否かは別として、注入中に連続
的に小さくする方法の場合は、イオンビーム４を絞る位
置は、イオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部とするのが
好ましく、図９の実施例ではそのようにする可変絞り装
置４０を用いている。
絞り度合を、一定速度か否かは別として、注入中に連続
的に小さくする方法の場合は、イオンビーム４を絞る位
置は、イオンビーム４の高さ方向Ｈの両端部とするのが
好ましく、図９の実施例ではそのようにする可変絞り装
置４０を用いている。
【００７２】このように、図９に示したイオン注入方法
では、その絞り度合を一定速度で連続的に小さくすれば
良いので、図８の方法のように可変絞り装置４０をウェ
ーハディスク２６の並進端付近で段階的に開く場合に比
べて、可変絞り装置４０の制御が簡単になる。しかも、
可変絞り装置４０はイオンビーム４をその高さ方向Ｈの
両端部で絞るものであるので、注入中に絞り度合を変化
させることによる注入均一性に対する影響を無視するこ
とができる。
では、その絞り度合を一定速度で連続的に小さくすれば
良いので、図８の方法のように可変絞り装置４０をウェ
ーハディスク２６の並進端付近で段階的に開く場合に比
べて、可変絞り装置４０の制御が簡単になる。しかも、
可変絞り装置４０はイオンビーム４をその高さ方向Ｈの
両端部で絞るものであるので、注入中に絞り度合を変化
させることによる注入均一性に対する影響を無視するこ
とができる。
【００７３】図１０は、制御系の他の例を示すブロック
図である。ウェーハ２８に塗布されているレジストに
は、多くの種類があり、更にレジストを硬化させるベー
キングの処理条件も多くある。この二つの条件で、イオ
ン注入の際に発生する放出ガスの量は異なる。そこで、
注入に用いるイオンビーム４のエネルギーおよびビーム
電流ならびにウェーハ２８に塗布されているレジストの
種類およびベーキング処理条件がどのような場合に、イ
オン注入開始時の可変絞り装置４０の絞り度合をどの程
度まで小さくしておける（即ち可変絞り装置４０をどの
程度まで開いておける）かと言うことを予め実験等によ
って定めておいても良い。
図である。ウェーハ２８に塗布されているレジストに
は、多くの種類があり、更にレジストを硬化させるベー
キングの処理条件も多くある。この二つの条件で、イオ
ン注入の際に発生する放出ガスの量は異なる。そこで、
注入に用いるイオンビーム４のエネルギーおよびビーム
電流ならびにウェーハ２８に塗布されているレジストの
種類およびベーキング処理条件がどのような場合に、イ
オン注入開始時の可変絞り装置４０の絞り度合をどの程
度まで小さくしておける（即ち可変絞り装置４０をどの
程度まで開いておける）かと言うことを予め実験等によ
って定めておいても良い。
【００７４】ここでは、可変絞り装置４０の上記のよう
な注入開始時の絞り度合を予め求めて、それを、フルオ
ートコントローラ１０６内の記憶手段（図示省略）に格
納しておくようにしている。そして、マンマシンコント
ローラ１００で設定されたイオンビーム４のエネルギー
およびビーム電流ならびにレジストの種類およびベーキ
ング処理条件に応じて、格納していた注入開始時の絞り
度合を呼び出し、その絞り度合からイオン注入を開始す
るようにしている。またこの例では、レジストの有無、
即ちレジスト付のウェーハかレジスト無しのウェーハか
も設定できるようにしている。
な注入開始時の絞り度合を予め求めて、それを、フルオ
ートコントローラ１０６内の記憶手段（図示省略）に格
納しておくようにしている。そして、マンマシンコント
ローラ１００で設定されたイオンビーム４のエネルギー
およびビーム電流ならびにレジストの種類およびベーキ
ング処理条件に応じて、格納していた注入開始時の絞り
度合を呼び出し、その絞り度合からイオン注入を開始す
るようにしている。またこの例では、レジストの有無、
即ちレジスト付のウェーハかレジスト無しのウェーハか
も設定できるようにしている。
【００７５】なお、このフルオートコントローラ１０６
は、前述したように、図１中の制御装置３４に相当する
ので、上記のような記憶手段をこの制御装置３４内に設
けておいても良い。
は、前述したように、図１中の制御装置３４に相当する
ので、上記のような記憶手段をこの制御装置３４内に設
けておいても良い。
【００７６】上記のように注入開始時の絞り度合を、注
入に用いるイオンビームのエネルギーおよびビーム電流
ならびにウェーハに設けられているレジストの種類およ
びベーキング処理条件に基づいて予め定めておく場合の
イオン注入方法の例を図１１および図１２にそれぞれ示
す。
入に用いるイオンビームのエネルギーおよびビーム電流
ならびにウェーハに設けられているレジストの種類およ
びベーキング処理条件に基づいて予め定めておく場合の
イオン注入方法の例を図１１および図１２にそれぞれ示
す。
【００７７】図１１の方法は先の図８の方法に、図１２
の方法は先の図９の方法にそれぞれ相当しており、それ
らとの相違点を説明すると、この二つの例では、まずス
テップ２０１において処理対象のウェーハ２８がレジス
ト付か否かを判断し、レジスト付であればステップ２０
２以降に進み、レジスト付でなければ絞り走査は全く不
要なのでステップ２２０に進むようにしている。
の方法は先の図９の方法にそれぞれ相当しており、それ
らとの相違点を説明すると、この二つの例では、まずス
テップ２０１において処理対象のウェーハ２８がレジス
ト付か否かを判断し、レジスト付であればステップ２０
２以降に進み、レジスト付でなければ絞り走査は全く不
要なのでステップ２２０に進むようにしている。
【００７８】また、ステップ２０４では、上記のように
して予め定められた可変絞り装置４０の注入開始時の絞
り度合まで、可変絞り装置４０を絞るようにしている。
その他の動作は、図８あるいは図９の場合と同じであ
る。
して予め定められた可変絞り装置４０の注入開始時の絞
り度合まで、可変絞り装置４０を絞るようにしている。
その他の動作は、図８あるいは図９の場合と同じであ
る。
【００７９】このように、注入開始時の可変絞り装置４
０の絞り度合を、注入に用いるイオンビーム４のエネル
ギーおよびビーム電流ならびにウェーハ２８に設けられ
ているレジストの種類およびベーキング処理条件に基づ
いて予め定めておくと、必要以上にイオンビーム４を絞
った状態から注入処理を開始せずに済み、そのぶんビー
ム電流の大きい状態から注入処理を開始することができ
るので、より効率的に注入処理を行うことができ、スル
ープットが向上する。
０の絞り度合を、注入に用いるイオンビーム４のエネル
ギーおよびビーム電流ならびにウェーハ２８に設けられ
ているレジストの種類およびベーキング処理条件に基づ
いて予め定めておくと、必要以上にイオンビーム４を絞
った状態から注入処理を開始せずに済み、そのぶんビー
ム電流の大きい状態から注入処理を開始することができ
るので、より効率的に注入処理を行うことができ、スル
ープットが向上する。
【００８０】ところで、上記可変絞り装置４０の可逆転
式の回転駆動源としては、前述したように、サーボモー
タ７４の代わりに、パルスモータ、空圧式または油圧式
の揺動モータ等を用いても良い。空圧式の揺動モータを
用いた場合の実施例を以下に説明する。但し、可変絞り
装置４０の構造は、サーボモータ７４が揺動モータに代
わる以外は、図４ないし図６に示した構造とほぼ同じで
あるので、それを参照するものとする。もっとも、揺動
モータの場合は、上記原点センサ８０およびそれ用の検
知片８６は不要である。また、揺動モータに、絞り板４
２ａ、４２ｂの開閉状態を検知するセンサを設けている
場合は、上記開側センサ８２、閉側センサ８４およびそ
れら用の検知片８８は不要である。
式の回転駆動源としては、前述したように、サーボモー
タ７４の代わりに、パルスモータ、空圧式または油圧式
の揺動モータ等を用いても良い。空圧式の揺動モータを
用いた場合の実施例を以下に説明する。但し、可変絞り
装置４０の構造は、サーボモータ７４が揺動モータに代
わる以外は、図４ないし図６に示した構造とほぼ同じで
あるので、それを参照するものとする。もっとも、揺動
モータの場合は、上記原点センサ８０およびそれ用の検
知片８６は不要である。また、揺動モータに、絞り板４
２ａ、４２ｂの開閉状態を検知するセンサを設けている
場合は、上記開側センサ８２、閉側センサ８４およびそ
れら用の検知片８８は不要である。
【００８１】図１３は、揺動モータの空気圧制御回路の
一例を示す図である。揺動モータ１２８が上記サーボモ
ータ７４に代わるものであり、その二つのポートには、
圧縮空気源１２０から電磁弁１２２および流量調整弁１
２４、１２６を経由して圧縮空気が供給される。電磁弁
１２２は、３位置プレッシャーセンター形のものであ
り、それを図示の位置に切り換えることによって揺動モ
ータ１２８を一方向に回転させて可変絞り装置４０を閉
じ、図示とは反対の位置に切り換えることによって揺動
モータ１２８を逆方向に回転させて可変絞り装置４０を
開き、かつ中間位置に切り換えることによって揺動モー
タ１２８をそのときの状態で停止させて可変絞り装置４
０のそのときの開度を保つことができる。このような電
磁弁１２２を用いるのは、図１５のステップ２１０にお
いて可変絞り装置４０をそのときの開度で保っておくた
めである。揺動モータ１２８の正逆の回転速度は、即ち
可変絞り装置４０の開閉の速度は、流量調整弁１２４お
よび１２６によってそれぞれ調整することができる。
一例を示す図である。揺動モータ１２８が上記サーボモ
ータ７４に代わるものであり、その二つのポートには、
圧縮空気源１２０から電磁弁１２２および流量調整弁１
２４、１２６を経由して圧縮空気が供給される。電磁弁
１２２は、３位置プレッシャーセンター形のものであ
り、それを図示の位置に切り換えることによって揺動モ
ータ１２８を一方向に回転させて可変絞り装置４０を閉
じ、図示とは反対の位置に切り換えることによって揺動
モータ１２８を逆方向に回転させて可変絞り装置４０を
開き、かつ中間位置に切り換えることによって揺動モー
タ１２８をそのときの状態で停止させて可変絞り装置４
０のそのときの開度を保つことができる。このような電
磁弁１２２を用いるのは、図１５のステップ２１０にお
いて可変絞り装置４０をそのときの開度で保っておくた
めである。揺動モータ１２８の正逆の回転速度は、即ち
可変絞り装置４０の開閉の速度は、流量調整弁１２４お
よび１２６によってそれぞれ調整することができる。
【００８２】図１４は、上記のような揺動モータ１２８
を用いる場合の制御系の一例を示すものであり、図７の
制御系との相違点を説明すると、ここでは、フルオート
コントローラ１０６が上記電磁弁１２２に切換指令を出
して、可変絞り装置４０の開閉を切り換えるようにして
いる。
を用いる場合の制御系の一例を示すものであり、図７の
制御系との相違点を説明すると、ここでは、フルオート
コントローラ１０６が上記電磁弁１２２に切換指令を出
して、可変絞り装置４０の開閉を切り換えるようにして
いる。
【００８３】可変絞り装置４０に上記のような揺動モー
タ１２８を用いた場合のイオン注入方法の一例を図１５
に示す。この図１５の方法は先の図９の方法に相当する
ものであり、それとの相違点を説明すると、ここではス
テップ２０７において可変絞り装置４０を単に連続的に
開く（即ち可変絞り装置４０の絞り度合を単に連続的に
小さくする）ようにしている。これは、揺動モータ１２
８を用いる場合は、可変絞り装置４０の絞り度合を連続
的に変化させることはできるが、その速度は、ほぼ一定
ではあるけれどもサーボモータを用いる場合ほどは一定
ではないからである。ステップ２０７以外の動作は、図
９の場合と同じである。
タ１２８を用いた場合のイオン注入方法の一例を図１５
に示す。この図１５の方法は先の図９の方法に相当する
ものであり、それとの相違点を説明すると、ここではス
テップ２０７において可変絞り装置４０を単に連続的に
開く（即ち可変絞り装置４０の絞り度合を単に連続的に
小さくする）ようにしている。これは、揺動モータ１２
８を用いる場合は、可変絞り装置４０の絞り度合を連続
的に変化させることはできるが、その速度は、ほぼ一定
ではあるけれどもサーボモータを用いる場合ほどは一定
ではないからである。ステップ２０７以外の動作は、図
９の場合と同じである。
【００８４】上記のように、注入開始後に可変絞り装置
４０の絞り度合を連続的に小さくする方法の場合は、そ
れを一定速度で連続的に小さくする場合に比べて制御が
簡単になり、可変絞り装置４０を構成する回転駆動源お
よびそれ用の制御系のコスト低減を図ることができる。
これは、可変絞り装置４０の絞り度合を一定速度で連続
的に小さくする場合は、例えば図７に示したようなサー
ボモータ７４、ドライバ１１０および位置決めユニット
１０８が必要であるが、これらは図１３に示した揺動モ
ータ１２８、電磁弁１２２および流量調整弁１２４、１
２６に比べて一般的に高価だからである。
４０の絞り度合を連続的に小さくする方法の場合は、そ
れを一定速度で連続的に小さくする場合に比べて制御が
簡単になり、可変絞り装置４０を構成する回転駆動源お
よびそれ用の制御系のコスト低減を図ることができる。
これは、可変絞り装置４０の絞り度合を一定速度で連続
的に小さくする場合は、例えば図７に示したようなサー
ボモータ７４、ドライバ１１０および位置決めユニット
１０８が必要であるが、これらは図１３に示した揺動モ
ータ１２８、電磁弁１２２および流量調整弁１２４、１
２６に比べて一般的に高価だからである。
【００８５】図１６は、可変絞り装置の他の例を示す概
略図である。この可変絞り装置は、開口１４４を有する
１枚の絞り板１４２を、イオンビーム４の幅方向Ｗに平
行な軸１４６を中心にして、矢印Ｋに示すようにイオン
ビーム４の進行方向の前後方向に往復回転させるように
構成したものである。このような可変絞り装置によって
も、イオンビーム４をその高さ方向Ｈの両端部で絞るこ
とができ、しかもその絞り板１４２の傾きを変えること
によってその絞り度合を変えることができる。軸１４６
をイオンビーム４の高さ方向Ｈに平行な方向とすれば、
イオンビーム４をその幅方向Ｗの両端部で絞ることがで
き、軸１４６をその他の角度にすれば、イオンビーム４
を任意の方向の両端部で絞ることができる。
略図である。この可変絞り装置は、開口１４４を有する
１枚の絞り板１４２を、イオンビーム４の幅方向Ｗに平
行な軸１４６を中心にして、矢印Ｋに示すようにイオン
ビーム４の進行方向の前後方向に往復回転させるように
構成したものである。このような可変絞り装置によって
も、イオンビーム４をその高さ方向Ｈの両端部で絞るこ
とができ、しかもその絞り板１４２の傾きを変えること
によってその絞り度合を変えることができる。軸１４６
をイオンビーム４の高さ方向Ｈに平行な方向とすれば、
イオンビーム４をその幅方向Ｗの両端部で絞ることがで
き、軸１４６をその他の角度にすれば、イオンビーム４
を任意の方向の両端部で絞ることができる。
【００８６】このような可変絞り装置は、先に図３ない
し図６で説明した、２枚の絞り板４２ａ、４２ｂを互い
に逆方向に回転させる構造の可変絞り装置４０に比べ
て、構成が簡単になるので、可変絞り装置のコストダウ
ンを図ることができる。
し図６で説明した、２枚の絞り板４２ａ、４２ｂを互い
に逆方向に回転させる構造の可変絞り装置４０に比べ
て、構成が簡単になるので、可変絞り装置のコストダウ
ンを図ることができる。
【００８７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、次のよ
うな効果を奏する。
うな効果を奏する。
【００８８】請求項１のイオン注入方法によれば、可変
絞り装置における絞り度合を注入開始時は大きくしてウ
ェーハに照射されるイオンビームのサイズを小さくして
おき、注入開始後は当該絞り度合を注入室内の圧力が予
め定められた値よりも上昇しない範囲内で徐々に小さく
してウェーハに照射されるイオンビームのサイズを徐々
に大きくすることによって、レジストから徐々にガスを
放出させて、放出ガスによる注入室内の真空度の悪化
を、ドーズ量の精度に影響を及ぼさない範囲内に抑える
ことができる。その結果、正確なドーズ量の注入処理が
可能になる。しかも、注入室内の真空度が急激に悪化し
た場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むの
で、スループットの低下を抑えることができる。
絞り装置における絞り度合を注入開始時は大きくしてウ
ェーハに照射されるイオンビームのサイズを小さくして
おき、注入開始後は当該絞り度合を注入室内の圧力が予
め定められた値よりも上昇しない範囲内で徐々に小さく
してウェーハに照射されるイオンビームのサイズを徐々
に大きくすることによって、レジストから徐々にガスを
放出させて、放出ガスによる注入室内の真空度の悪化
を、ドーズ量の精度に影響を及ぼさない範囲内に抑える
ことができる。その結果、正確なドーズ量の注入処理が
可能になる。しかも、注入室内の真空度が急激に悪化し
た場合のようにイオン注入を長時間中断せずに済むの
で、スループットの低下を抑えることができる。
【００８９】しかも、請求項１のイオン注入方法によれ
ば、イオンビームがウェーハに照射されていないときに
イオンビームのサイズを変更することになるので、可変
絞り装置における絞り度合を変化させても、ウェーハに
対する注入均一性に影響が生じるのを防止することがで
きる。
ば、イオンビームがウェーハに照射されていないときに
イオンビームのサイズを変更することになるので、可変
絞り装置における絞り度合を変化させても、ウェーハに
対する注入均一性に影響が生じるのを防止することがで
きる。
【００９０】請求項２のイオン注入方法によれば、イオ
ンビームがその高さ方向に長い矩形をしている場合に、
幅方向の両端部で絞る場合に比べてイオンビームの絞り
代が大きくなるので、絞り度合の調整が容易になる。
ンビームがその高さ方向に長い矩形をしている場合に、
幅方向の両端部で絞る場合に比べてイオンビームの絞り
代が大きくなるので、絞り度合の調整が容易になる。
【００９１】請求項３のイオン注入方法によれば、可変
絞り装置における絞り度合を一定速度で連続的に小さく
するので、絞り度合をウェーハディスクの並進端付近で
段階的に小さくする場合に比べて、可変絞り装置の制御
が容易になる。しかも、可変絞り装置はイオンビームを
高さ方向の両端部で絞るものであるため、イオン注入中
に絞り度合を変化させることによる注入均一性への影響
を大幅に緩和することができる。
絞り装置における絞り度合を一定速度で連続的に小さく
するので、絞り度合をウェーハディスクの並進端付近で
段階的に小さくする場合に比べて、可変絞り装置の制御
が容易になる。しかも、可変絞り装置はイオンビームを
高さ方向の両端部で絞るものであるため、イオン注入中
に絞り度合を変化させることによる注入均一性への影響
を大幅に緩和することができる。
【００９２】請求項４のイオン注入方法によれば、可変
絞り装置における絞り度合を連続的に小さくするので、
一定速度で連続的に小さくする場合に比べて、可変絞り
装置の構成およびその制御系を簡略化することができ
る。しかも、可変絞り装置はイオンビームを高さ方向の
両端部で絞るものであるため、イオン注入中に絞り度合
を変化させることによる注入均一性への影響を大幅に緩
和することができる。
絞り装置における絞り度合を連続的に小さくするので、
一定速度で連続的に小さくする場合に比べて、可変絞り
装置の構成およびその制御系を簡略化することができ
る。しかも、可変絞り装置はイオンビームを高さ方向の
両端部で絞るものであるため、イオン注入中に絞り度合
を変化させることによる注入均一性への影響を大幅に緩
和することができる。
【００９３】請求項５または６のイオン注入方法によれ
ば、必要以上にイオンビームを絞った状態から注入処理
を開始せずに済むので、より効率的に注入処理を行うこ
とができ、スループットが向上する。
ば、必要以上にイオンビームを絞った状態から注入処理
を開始せずに済むので、より効率的に注入処理を行うこ
とができ、スループットが向上する。
【００９４】請求項７のイオン注入装置によれば、可変
絞り装置における絞り度合を、制御装置によって、注入
開始時は大きくしてウェーハに照射されるイオンビーム
のサイズを小さくしておき、注入開始後は当該絞り度合
を注入室内の圧力が予め定められた値よりも上昇しない
範囲内で徐々に小さくしてウェーハに照射されるイオン
ビームのサイズを徐々に大きくするように制御するの
で、レジストから徐々にガスを放出させて、放出ガスに
よる注入室内の真空度の悪化を、ドーズ量の精度に影響
を及ぼさない範囲内に抑えることができる。その結果、
正確なドーズ量の注入処理が可能になる。しかも、注入
室内の真空度が急激に悪化した場合のようにイオン注入
を長時間中断せずに済むので、スループットの低下を抑
えることができる。
絞り装置における絞り度合を、制御装置によって、注入
開始時は大きくしてウェーハに照射されるイオンビーム
のサイズを小さくしておき、注入開始後は当該絞り度合
を注入室内の圧力が予め定められた値よりも上昇しない
範囲内で徐々に小さくしてウェーハに照射されるイオン
ビームのサイズを徐々に大きくするように制御するの
で、レジストから徐々にガスを放出させて、放出ガスに
よる注入室内の真空度の悪化を、ドーズ量の精度に影響
を及ぼさない範囲内に抑えることができる。その結果、
正確なドーズ量の注入処理が可能になる。しかも、注入
室内の真空度が急激に悪化した場合のようにイオン注入
を長時間中断せずに済むので、スループットの低下を抑
えることができる。
【００９５】しかも、請求項７のイオン注入装置によれ
ば、イオンビームをその高さ方向の両端部で対称性良く
絞ることができる。
ば、イオンビームをその高さ方向の両端部で対称性良く
絞ることができる。
【００９６】請求項８のイオン注入装置によれば、イオ
ンビームが絞り板に当たることによる発熱の影響が、回
転軸を真空シールするパッキンや近くのクライオポンプ
等の機器に及ぶのを防止することができる。
ンビームが絞り板に当たることによる発熱の影響が、回
転軸を真空シールするパッキンや近くのクライオポンプ
等の機器に及ぶのを防止することができる。
【００９７】請求項９または１０のイオン注入装置によ
れば、必要以上にイオンビームを絞った状態から注入処
理を開始せずに済むので、より効率的に注入処理を行う
ことができ、スループットが向上する。
れば、必要以上にイオンビームを絞った状態から注入処
理を開始せずに済むので、より効率的に注入処理を行う
ことができ、スループットが向上する。
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す概
略平面図である。
略平面図である。
【図２】図１中のイオンビーム照射部付近のウェーハデ
ィスクを拡大して示す正面図である。
ィスクを拡大して示す正面図である。
【図３】図１中の可変絞り装置を構成する絞り板付近を
拡大して示す概略斜視図である。
拡大して示す概略斜視図である。
【図４】図１中の可変絞り装置の具体例を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】図４の可変絞り装置を構成する平歯車周りの正
面図である。
面図である。
【図６】図４の線Ｊ−Ｊに沿う断面図である。
【図７】制御系の一例を示すブロック図である。
【図８】この発明に係るイオン注入方法の一例を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図９】この発明に係るイオン注入方法の他の例を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１０】制御系の他の例を示すブロック図である。
【図１１】この発明に係るイオン注入方法の更に他の例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１２】この発明に係るイオン注入方法の更に他の例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１３】揺動モータの空気圧制御回路の一例を示す図
である。
である。
【図１４】制御系の更に他の例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１５】この発明に係るイオン注入方法の更に他の例
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図１６】可変絞り装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ イオン源
４ イオンビーム
６ 分析電磁石
１０ 注入室
２６ ウェーハディスク
２８ ウェーハ
３２ 真空計
３４ 制御装置
４０ 可変絞り装置
４２ａ，４２ｂ 絞り板
４８ａ，４８ｂ 回転軸
６４ 伝達機構
７４ サーボモータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−176289（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−225051（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−124354（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−3948（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−68066（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/317
H01J 37/09
H01L 21/265
Claims (10)
- 【請求項１】 注入室内で回転および並進させられるウ
ェーハディスクに装着された複数枚のレジスト付のウェ
ーハに位置の固定されたイオンビームを照射してイオン
注入を行う方法において、 前記ウェーハディスクの上流側に、そこを通過するイオ
ンビームを絞るものであってその絞り度合が可変の可変
絞り装置を設けておき、この可変絞り装置における絞り
度合を予め定められた度合まで大きくした状態でイオン
注入を開始し、その後、注入室内の圧力が予め定められ
た値よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小
さくすることを特徴としており、 しかも、この イオン注入開始後に可変絞り装置における
絞り度合を小さくする動作を、ウェーハディスクが並進
端付近に来て、イオンビームがウェーハに照射されてい
ないときに行うことを特徴としているイオン注入方法。 - 【請求項２】 前記可変絞り装置は、イオンビームを、
そのウェーハディスクの並進方向に直交する方向である
高さ方向の両端部で絞るものである請求項１記載のイオ
ン注入方法。 - 【請求項３】 注入室内で回転および並進させられるウ
ェーハディスクに装着された複数枚のレジスト付のウェ
ーハに位置の固定されたイオンビームを照射してイオン
注入を行う方法において、 前記ウェーハディスクの上流側に、そこを通過するイオ
ンビームを絞るものであってその絞り度合が可変の可変
絞り装置を設けておき、この可変絞り装置における絞り
度合を予め定められた度合まで大きくした状態でイオン
注入を開始し、その後、注入室内の圧力が予め定められ
た値よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小
さくすることを特徴としており、 しかも、 前記可変絞り装置は、イオンビームを、そのウ
ェーハディスクの並進方向に直交する方向である高さ方
向の両端部で絞るものであり、かつ前述したイオン注入
開始後にイオン注入室内の圧力が予め定められた値より
も上昇しない範囲内で可変絞り装置における絞り度合を
徐々に小さくする際に、当該絞り度合を一定速度で連続
的に小さくするものであることを特徴としているイオン
注入方法。 - 【請求項４】 注入室内で回転および並進させられるウ
ェーハディスクに装着された複数枚のレジスト付のウェ
ーハに位置の固定されたイオンビームを照射してイオン
注入を行う方法において、 前記ウェーハディスクの上流側に、そこを通過するイオ
ンビームを絞るものであってその絞り度合が可変の可変
絞り装置を設けておき、この可変絞り装置における絞り
度合を予め定められた度合まで大きくした状態でイオン
注入を開始し、その後、注入室内の圧力が予め定められ
た値よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小
さくすることを特徴としており、 しかも、 前記可変絞り装置は、イオンビームを、そのウ
ェーハディスクの並進方向に直交する方向である高さ方
向の両端部で絞るものであり、かつ前述したイオン注入
開始後にイオン注入室内の圧力が予め定められた値より
も上昇しない範囲内で可変絞り装置における絞り度合を
徐々に小さくする際に、当該絞り度合を連続的に小さく
するものであることを特徴としているイオン注入方法。 - 【請求項５】 注入室内で回転および並進させられるウ
ェーハディスクに装着された複数枚のレジスト付のウェ
ーハに位置の固定されたイオンビームを照射してイオン
注入を行う方法において、 前記ウェーハディスクの上流側に、そこを通過するイオ
ンビームを絞るものであってその絞り度合が可変の可変
絞り装置を設けておき、この可変絞り装置における絞り
度合を予め定められた度合まで大きくした状態でイオン
注入を開始し、その後、注入室内の圧力が予め定められ
た値よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合を徐々に小
さくすることを特徴としており、 しかも、 前述したイオン注入開始時の絞り度合を、注入
に用いるイオンビームのエネルギーおよびビーム電流な
らびにウェーハに設けられているレジストの種類および
ベーキング処理条件に基づいて予め定めておくことを特
徴としているイオン注入方法。 - 【請求項６】 前述したイオン注入開始時の絞り度合
を、注入に用いるイオンビームのエネルギーおよびビー
ム電流ならびにウェーハに設けられているレジストの種
類およびベーキング処理条件に基づいて予め定めておく
請求項１、２、３または４記載のイオン注入方法。 - 【請求項７】 注入室内で回転および並進させられるウ
ェーハディスクに装着された複数枚のレジスト付のウェ
ーハに位置の固定されたイオンビームを照射してイオン
注入を行う装置において、 前記ウェーハディスクの上流側に設けられていてそこを
通過するイオンビームを絞るものであってその絞り度合
が可変の可変絞り装置と、前記注入室内の圧力を計測す
る真空計と、前記可変絞り装置を制御するものであっ
て、イオン注入開始時は当該可変絞り装置における絞り
度合を予め定められた度合まで大きくしておき、イオン
注入開始後は前記真空計で計測する注入室内の圧力が予
め定められた値よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合
を徐々に小さくする制御装置とを備えており、 しかも、 前記可変絞り装置は、イオンビームの高さ方向
の両端部に配置された２枚の絞り板と、各絞り板をそれ
ぞれ支持してそれをイオンビーム進行方向の前後方向に
それぞれ往復回転させる２本の回転軸と、可逆転式の回
転駆動源と、この回転駆動源の回転出力を前記２本の回
転軸に伝達してそれらを互いに同期して同じ回転速度で
逆方向に回転させる伝達機構とを備えていることを特徴
としているイオン注入装置。 - 【請求項８】 前記可変絞り装置は、その２枚の絞り板
および２本の回転軸を冷媒によって強制的に冷却するよ
う構成されている請求項７記載のイオン注入装置。 - 【請求項９】 注入室内で回転および並進させられるウ
ェーハディスクに装着された複数枚のレジスト付のウェ
ーハに位置の固定されたイオンビームを照射してイオン
注入を行う装置において、 前記ウェーハディスクの上流側に設けられていてそこを
通過するイオンビームを絞るものであってその絞り度合
が可変の可変絞り装置と、前記注入室内の圧力を計測す
る真空計と、前記可変絞り装置を制御するものであっ
て、イオン注入開始時は当該可変絞り装置における絞り
度合を予め定められた度合まで大きくしておき、イオン
注入開始後は前記真空計で計測する注入室内の圧力が予
め定められた値よりも上昇しない範囲内で当該絞り度合
を徐々に小さくする制御装置とを備えており、 しかも、 前記制御装置は、注入に用いるイオンビームの
エネルギーおよびビーム電流ならびにウェーハに設けら
れているレジストの種類およびベーキング処理条件に基
づいて予め定められた前記イオン注入開始時の絞り度合
を格納しておく記憶手段を備えており、この格納してお
いた絞り度合を用いて可変絞り装置を制御するものであ
ることを特徴としているイオン注入装置。 - 【請求項１０】 前記制御装置は、注入に用いるイオン
ビームのエネルギーおよびビーム電流ならびにウェーハ
に設けられているレジストの種類およびベーキング処理
条件に基づいて予め定められた前記イオン注入開始時の
絞り度合を格納しておく記憶手段を備えており、この格
納しておいた絞り度合を用いて可変絞り装置を制御する
ものである請求項７または８記載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18908594A JP3365066B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | イオン注入方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18908594A JP3365066B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | イオン注入方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07296763A JPH07296763A (ja) | 1995-11-10 |
| JP3365066B2 true JP3365066B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=16235076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18908594A Expired - Fee Related JP3365066B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | イオン注入方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3365066B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JP4627964B2 (ja) * | 2002-10-24 | 2011-02-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| KR100687435B1 (ko) * | 2005-10-05 | 2007-02-26 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 장치의 이온 주입 방법 |
| US8242469B2 (en) * | 2009-07-15 | 2012-08-14 | Axcelis Technologies, Inc. | Adjustable louvered plasma electron flood enclosure |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP18908594A patent/JP3365066B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07296763A (ja) | 1995-11-10 |
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