JP4951201B2 - Beam irradiation method and beam irradiation apparatus - Google Patents

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JP4951201B2 JP2004243192A JP2004243192A JP4951201B2 JP 4951201 B2 JP4951201 B2 JP 4951201B2 JP 2004243192 A JP2004243192 A JP 2004243192A JP 2004243192 A JP2004243192 A JP 2004243192A JP 4951201 B2 JP4951201 B2 JP 4951201B2
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Description

請求項に係る発明は、光や電子、イオンなどのビーム(粒子ビーム)を、被照射物に対して均一に照射するための方法および装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for uniformly irradiating an irradiation object with a beam (particle beam) of light, electrons, ions, or the like.

電子やイオンなどの粒子を、被照射物へ均一に照射するための手法として、回転ディスクに被照射物を装着し、その回転ディスクを一定速度で回転させることで、被照射物を、電子やイオンのビームを横切るように走査する方法がある。この方法では、さらに回転ディスク全体を、回転ディスクの半径方向に往復運動させ、被照射物全体にビームが照射されるようにするのが一般的である。この手法を用いている代表的なものとしては、半導体製造過程で、シリコンウェハにイオンを注入するためのイオン注入装置がある。以下は、このシリコンウェハ用のイオン注入装置を例にとって、説明する。
図2(a)に、この方法による、ウェハ3へのイオン注入の様子を図示する。
As a method for uniformly irradiating the irradiated object with particles such as electrons and ions, the irradiated object is mounted on a rotating disk, and the rotating disk is rotated at a constant speed so that the irradiated object There is a method of scanning across a beam of ions. In this method, the entire rotating disk is generally reciprocated in the radial direction of the rotating disk so that the entire irradiated object is irradiated with the beam. A typical example of using this technique is an ion implantation apparatus for implanting ions into a silicon wafer in a semiconductor manufacturing process. The following description will be made by taking this ion implantation apparatus for a silicon wafer as an example.
FIG. 2A shows a state of ion implantation into the wafer 3 by this method.

図2(a)に示すように、回転ディスク1の回転による走査方向と、回転ディスク1の往復運動による走査方向とは、互いに概ね直交する方向を持ち、この二つのスキャンの組合せでウェハ3の全面にイオンを均一に注入する。一般的には回転の方が走査速度がはるかに速いため、ファストスキャン(高速スキャン)と呼ばれる。一方の往復運動による走査は、速度が遅いため、スロースキャンと呼ばれる。
ファストスキャンのために回転ディスク1を回転するとき、従来は図15のように、当該ディスク1’上に取り付けたウェハ3’は、外から見るとそのディスク1’とともに回転し姿勢が変わる。なお、図15中の符号3aは、ウェハ3’にあらかじめ形成されたノッチである。ノッチ3aの向きに注目すれば、ウェハ3’がディスク1’とともに回転して姿勢が変わっていることが分かる。
As shown in FIG. 2A, the scanning direction due to the rotation of the rotating disk 1 and the scanning direction due to the reciprocating motion of the rotating disk 1 have directions substantially orthogonal to each other. Ions are uniformly implanted over the entire surface. In general, rotation is much faster in scanning speed, so it is called fast scan. One reciprocating scan is called slow scan because of its slow speed.
When the rotating disk 1 is rotated for fast scanning, as shown in FIG. 15, conventionally, the wafer 3 ′ mounted on the disk 1 ′ rotates with the disk 1 ′ when viewed from the outside and changes its posture. In addition, the code | symbol 3a in FIG. 15 is the notch previously formed in wafer 3 '. If attention is paid to the direction of the notch 3a, it can be seen that the wafer 3 'rotates together with the disk 1' to change its posture.

シリコンウェハへのイオン注入の場合、シリコンの結晶格子に対してどの方向から注入するか、あるいは、ウェハ上に形成される半導体デバイスの形状に対してどの方向から注入するか、といった注入するイオンの入射方向が問題となる。この入射方向を表す量として、一般には二つの角度が用いられる。
一つは、入射するイオンビームがウェハの法線からどれだけ傾いているかという角度(チルト角)である。もう一つは、その傾きが、ウェハのどちらの方向に倒れた傾きかを表す角度(ツイスト角)で、イオンビームの入射ベクトルをウェハ上に投影した線と、基準にする方向線とのなす角度で定義される。この定義の一例を図2(とくに(b)・(c))に示す。なお、チルト角が0度の時は、ウェハに対し法線方向から垂直にイオンが入射するということであり、入射ベクトルをウェハ上に投影しても方向が定まらないため、ツイスト角は定義されない。
In the case of ion implantation into a silicon wafer, from which direction to implant the silicon crystal lattice, or from which direction to implant the semiconductor device shape formed on the wafer, Incident direction becomes a problem. In general, two angles are used as quantities representing the incident direction.
One is the angle (tilt angle) of how much the incident ion beam is tilted from the normal of the wafer. The other is the angle (twist angle) that indicates which direction the wafer is tilted, which is the line formed by projecting the ion beam incident vector onto the wafer and the reference direction line. Defined by angle. An example of this definition is shown in FIG. 2 (particularly (b) and (c)). When the tilt angle is 0 degree, this means that ions are incident on the wafer perpendicularly from the normal direction, and the direction is not fixed even if the incident vector is projected onto the wafer, so the twist angle is not defined. .

図2(a)のように回転ディスク1にウェハ3を装填してイオン注入を行う場合、回転ディスク1の全体をイオンビーム5に対して傾けることでチルト角を調整する。ツイスト角は、回転ディスク1上のペデスタル2(ウェハ装填用のホルダー)へ装填する角度を変えることで調整される。   When the wafer 3 is loaded on the rotating disk 1 and ion implantation is performed as shown in FIG. 2A, the tilt angle is adjusted by tilting the entire rotating disk 1 with respect to the ion beam 5. The twist angle is adjusted by changing the angle of loading to the pedestal 2 (wafer loading holder) on the rotating disk 1.

以上のようなイオン注入に関しては、たとえば下記の特許文献1(とくに当該文献中の図3およびその説明部分)に記載がある。
特開2000−11942号公報
The above-described ion implantation is described in, for example, the following Patent Document 1 (particularly FIG. 3 and the explanation thereof in the document).
JP 2000-111942 A

上記のように回転ディスクを用いてイオン注入を行う場合、下記の点に関し改善が望まれる。   When ion implantation is performed using a rotating disk as described above, improvements regarding the following points are desired.

まず、上記のチルト角、ツイスト角がウェハ面の全体に渡って一定にはならず、それぞれの角度に偏差を生じる点である。
一般に、回転ディスクは、表面上にウェハの保持材を有するペデスタルが中心回転軸の方へ向かってやや内側に傾けられている。このペデスタルの傾きをコーン角と呼ぶ。このコーン角によってディスク回転時の遠心力からウェハをペデスタルに押し付ける方向の分力が生まれ、ウェハの圧着による保持を容易にすると共に、ウェハと回転ディスク間の熱的接触状態が良くなり冷却能力が向上する。しかしこのコーン角があるために、ウェハがイオンビームを横切る間にウェハの姿勢がねじれるように変化し、ウェハ内で場所によって注入角が変化する偏差が発生する。この注入角度偏差の量は、回転ディスク上でのウェハ装填位置の半径、コーン角、設定したチルト角、ウェハのサイズなどによって様々に変化する。
特に、ディスクをビーム軸に大きくチルトさせる場合の問題点は、チルト偏差よりもむしろツイスト偏差にある。チルト偏差はさほど大きくない。例えばコーン角が0度なら、チルト角偏差は常にゼロになる。しかし大きいチルト角になるほどツイスト偏差は大きくなる。これは、コーン角を0度にしても、チルトしたディスクの回転と共にウェハの方向が変わっていく以上は避けられない。
最近では、半導体デバイスが微細化したために、わずかな注入角度偏差がデバイス特性に影響する場合があり、イオン注入プロセスにもより高精度の注入が求められるようになってきている。どのようなチルト角度の設定値でも、チルト角、ツイスト角ともウェハ面内での偏差が可能な限り小さいことが必要なのである。
First, the tilt angle and twist angle described above are not constant over the entire wafer surface, and a deviation occurs in each angle.
In general, a rotating disk is formed such that a pedestal having a wafer holding material on the surface is inclined slightly inward toward the central rotation axis. The inclination of this pedestal is called the cone angle. This cone angle creates a component force in the direction of pressing the wafer against the pedestal from the centrifugal force during disk rotation, making it easier to hold the wafer by crimping and improving the thermal contact state between the wafer and the rotating disk and improving the cooling capacity. improves. However, because of this cone angle, while the wafer crosses the ion beam, the attitude of the wafer changes so as to be twisted, and a deviation occurs in which the implantation angle changes depending on the location within the wafer. The amount of this implantation angle deviation varies depending on the radius of the wafer loading position on the rotating disk, the cone angle, the set tilt angle, the wafer size, and the like.
In particular, a problem when the disk is largely tilted with respect to the beam axis is a twist deviation rather than a tilt deviation. The tilt deviation is not so large. For example, if the cone angle is 0 degree, the tilt angle deviation is always zero. However, the twist deviation increases as the tilt angle increases. This is unavoidable even if the cone angle is 0 degree, as the direction of the wafer changes with the rotation of the tilted disk.
Recently, since semiconductor devices have been miniaturized, a slight implantation angle deviation may affect device characteristics, and more accurate implantation is required for the ion implantation process. Any tilt angle setting value requires that the deviation within the wafer surface be as small as possible for both the tilt angle and the twist angle.

改善が望まれる第二の点は、前記のスロースキャンを、ビームが回転ディスクに当たっている半径方向の距離(R)に反比例するように速度を変えながら走査する点である。
一般的には回転ディスクが等速回転(角速度一定)であるため、回転ディスクの中心から見て、ビームが回転ディスクに当たっている半径方向の距離(R)に比例して、ファストスキャンの走査速度は速くなる。そのため、単に等速運動でスロースキャンを行うと、ファストスキャンの走査速度が速い部分ではイオンの注入密度(濃度)が薄くなり、遅い部分では注入密度が濃くなる。これを補償するために、ファストスキャンが早くなる(つまりRが大きい)部分ではスロースキャンを遅く、逆にファストスキャンが遅くなる(Rが小さい)部分ではスロースキャンを早くして、両者の組合せによって注入量(ドーズ)を均一にしているのである。
このようにRに反比例してスロースキャンする方法は、「1/Rスキャン」と呼ばれ、回転ディスクを用いたバッチ処理式のイオン注入機の全てで用いられている。1/Rスキャンを行うため、R方向のビーム位置を毎回測定しなければならず、またその測定誤差による注入ドーズ量の繰り返し精度の低下についても可能性が生じてしまう。
The second point to be improved is that the slow scan is scanned while changing the speed so that it is inversely proportional to the radial distance (R) where the beam hits the rotating disk.
In general, since the rotating disk rotates at a constant speed (constant angular velocity), the scanning speed of the fast scan is proportional to the radial distance (R) where the beam hits the rotating disk when viewed from the center of the rotating disk. Get faster. For this reason, if the slow scan is simply performed at a constant speed, the ion implantation density (concentration) is reduced at a portion where the fast scanning speed is high, and the implantation density is increased at a slow portion. In order to compensate for this, the slow scan is delayed when the fast scan is fast (that is, R is large), and conversely, the slow scan is accelerated when the fast scan is slow (R is small). The injection amount (dose) is made uniform.
The slow scan method in inverse proportion to R is called “1 / R scan” and is used in all batch processing type ion implanters using a rotating disk. Since the 1 / R scan is performed, the beam position in the R direction must be measured each time, and there is a possibility that the repetition accuracy of the implantation dose will be reduced due to the measurement error.

なお、以上のような課題は、ウェハにイオンを注入する場合のみには限らず、回転体上の被照射物に対してビームを照射する場合に、広く共通して発生するものである。   Note that the above-described problems are not limited to the case where ions are implanted into a wafer, but commonly occur when a beam is irradiated onto an object to be irradiated on a rotating body.

発明のビーム照射方法は、
・ 平面状の被照射物(たとえば前記のシリコンウェハ)を周回軌道上で移動させながら、特定の(すなわち移動経路の一部または全部の)照射位置にて被照射物の平面部にビーム(光や電子、イオンなどの粒子ビームをいう)を照射することとし、
・ その照射の間(複数個所で照射する場合には各照射の間)、被照射物の絶対姿勢(つまり外から見た姿勢。回転ディスク等に対する姿勢ではなく絶対座標系における姿勢。ビームに対する姿勢でもある)を一定に保つ(たとえば、被照射物上の任意の2点を結ぶ直線を平行移動させる)
ことを特徴とする。
The beam irradiation method of the invention is
A beam (light) is irradiated on the plane portion of the irradiated object at a specific irradiation position (that is, part or all of the moving path) while moving the planar irradiated object (for example, the silicon wafer) on the circular orbit. Or a particle beam of electrons, ions, etc.)
-During the irradiation (between each irradiation when irradiating at multiple locations), the absolute posture of the irradiated object (ie, the posture viewed from the outside. The posture in the absolute coordinate system, not the posture with respect to the rotating disk, etc. The posture with respect to the beam (For example, the straight line connecting any two points on the irradiated object is translated)
It is characterized by that.

ここにいうビームの照射については、その目的やビームの種類を問わない。たとえば、前記のように半導体ウェハにイオンを注入するためにイオンビームを照射したり、検査または加工等のために種々の物品に光を照射したりすることが考えられる。なお、ビームの位置は不変であるものとする。
被照射物の絶対姿勢を一定に保つための方法についても限定するものではない。被照射物に、適切な量の変位を与えて(たとえば下記の方法のように)姿勢維持をはかるのもよく、また、ジャイロ式の多段多軸による旋回機構等を利用して何ら積極的には操作や変位を加えずにそのように姿勢維持をはかるのもよい。
The purpose of beam irradiation here and the type of beam are not limited. For example, as described above, it is conceivable to irradiate an ion beam to inject ions into a semiconductor wafer, or to irradiate light to various articles for inspection or processing. It is assumed that the position of the beam is unchanged.
The method for keeping the absolute posture of the irradiated object constant is not limited. It is possible to maintain the posture by giving an appropriate amount of displacement to the irradiated object (for example, as in the following method), and using a gyro-type multi-stage multi-axis turning mechanism etc. It is also possible to maintain the posture in that way without any manipulation or displacement.

ビームが照射される間、被照射物の絶対姿勢を一定に保つことから、この発明の方法によれば、被照射物の全面に均一な角度からビームの照射が行われる。したがって、たとえば前記のようにイオン注入を行う場合にも、チルト角やツイスト角に偏差を生じることがない。なお、上記した照射物の移動は、連続した一定の軌跡を有する、円運動や往復円弧運動を含む任意の曲線に沿った移動または直線移動であればよい。照射物の移動がこのように任意のものであっても、照射位置での被照射物の絶対姿勢を一定に保つ以上、均一な角度からのビームの照射が実現される。
またこの発明の方法によれば、照射するビームが均一なものである限り、それを照射されて移動する被照射物上に、移動経路の曲率中心からの距離に応じた照射密度(濃度)分布が生じない、という利点もある。つまり、前記の例のように特定の距離(R)に比例して照射密度が薄くなる等の課題が発生しない。
Since the absolute posture of the irradiated object is kept constant while the beam is irradiated, according to the method of the present invention , the beam irradiation is performed on the entire surface of the irradiated object from a uniform angle. Therefore, for example, even when ion implantation is performed as described above, there is no deviation in the tilt angle or twist angle. The movement of the irradiated object described above may be a movement or a linear movement along an arbitrary curve including a circular motion and a reciprocating arc motion having a continuous constant trajectory. Even if the movement of the irradiation object is arbitrary, the irradiation of the beam from a uniform angle is realized as long as the absolute posture of the irradiation object at the irradiation position is kept constant.
Further, according to the method of the present invention , as long as the irradiated beam is uniform, the irradiation density (concentration) distribution according to the distance from the center of curvature of the moving path is on the irradiated object irradiated and moved. There is also an advantage that does not occur. That is, the problem that the irradiation density is reduced in proportion to the specific distance (R) as in the above example does not occur.

発明のビーム照射方法は、とくに、
・ 被照射物上を通らない中心線の回りに被照射物を周回回転(公転)させながら、その回転とは反対向きに一定周期で被照射物を回転(自転)させることにより、被照射物の絶対姿勢を一定に保つ
とよい。なお、上記の各回転は、一方向への連続回転に限らず、特定の角度範囲内での往復回転でもよい。
Beam irradiation method of the invention is, in particular,
・ By rotating (revolving) the irradiated object around a center line that does not pass over the irradiated object, the irradiated object is rotated (rotated) in a fixed cycle in the opposite direction to the rotation. Keep the absolute attitude of
Good . Each rotation described above is not limited to continuous rotation in one direction, and may be reciprocal rotation within a specific angle range.

被照射物をこのように回転(公転および自転)させれば、前記したようにその絶対姿勢を一定に保つことが容易である。たとえば図1(c)に示すように、回転ディスク1(回転体)上のウェハ3(被照射物)が回転ディスク1とともに矢印Aの向きに回転(公転)するとき、それによる回転を打ち消す矢印Bの向きおよび速さでウェハ3を回転(自転)させれば、ウェハ3の絶対姿勢の変化をなくすことができる。つまり、前記の例ではツイスト偏差を生じさせなくすることができる。なお、図1(c)において符号3aは、ウェハ3に形成されたノッチである(他の図においても同様)。   If the irradiated object is rotated (revolved and rotated) in this way, it is easy to keep the absolute posture constant as described above. For example, as shown in FIG. 1C, when the wafer 3 (object to be irradiated) on the rotating disk 1 (rotating body) rotates (revolves) with the rotating disk 1 in the direction of arrow A, an arrow cancels the rotation. If the wafer 3 is rotated (rotated) at the direction and speed of B, the change in the absolute posture of the wafer 3 can be eliminated. That is, in the above example, the twist deviation can be prevented from occurring. In FIG. 1C, reference numeral 3a denotes a notch formed in the wafer 3 (the same applies to other drawings).

発明のビーム照射方法は、さらに、
・ ビームの照射方向とも上記照射位置の中央での被照射物の移動方向とも異なる、上記中心線と交差する方向(好ましくは上記の移動方向・照射方向と直角またはそれに近い方向)へ被照射物を直線移動(これには往復の直線移動を含む)し、
・ その直線移動を一定速度を基調として行う
とよい
ビームの照射方向とは、たとえば図2の例におけるビーム5の方向をいい、照射位置の中央での被照射物の移動方向とは、同じ図2におけるα軸に沿った方向(前記したファストスキャンの方向)をいう。また上にいう被照射物の「直線移動」は、たとえば前記したスロースキャンに相当するものである。
The beam irradiation method of the invention further includes:
The object to be irradiated in a direction intersecting the center line (preferably a direction perpendicular to or close to the movement direction / irradiation direction), which is different from the irradiation direction of the beam and the moving direction of the irradiation object at the center of the irradiation position. Is moved linearly (including reciprocal linear movement)
・ Perform the linear movement based on a constant speed.
Good .
The irradiation direction of the beam refers to the direction of the beam 5 in the example of FIG. 2, for example, and the moving direction of the irradiation object at the center of the irradiation position refers to the direction along the α axis in FIG. Direction). Further, the above-mentioned “linear movement” of the irradiated object corresponds to, for example, the slow scan described above.

この方法では、前記のスロースキャン等に相当する被照射物の直線移動を、前記「1/Rスキャン」のように特定の割合で速度変化させることなく一定速度で行う。そのため、当該直線移動に関する制御が簡単化され、必要な設備コストも低減される。ビームの照射中は被照射物の絶対姿勢を一定に保つので、1/Rスキャンのような速度変化をさせなくとも、回転半径に対応した被照射物上の照射密度分布は生じないのである。
なお、二つのスキャンの組合せによって被照射物にビームを照射することから、この方法は、被照射物の全面に均一な照射をするうえで有利である。ビームの照射断面が被照射物の表面に比べて小さい場合には、被照射物を直線移動することは不可欠であるため、とくに意味がある。
In this method, the linear movement of the irradiated object corresponding to the slow scan or the like is performed at a constant speed without changing the speed at a specific rate as in the “1 / R scan”. Therefore, the control regarding the said linear movement is simplified and a required installation cost is also reduced. Since the absolute posture of the irradiated object is kept constant during the irradiation of the beam, the irradiation density distribution on the irradiated object corresponding to the radius of rotation does not occur even if the speed change such as 1 / R scan is not performed.
Note that this method is advantageous for uniformly irradiating the entire surface of the irradiation object because the irradiation object is irradiated with the beam by a combination of two scans. When the irradiation cross section of the beam is smaller than the surface of the irradiated object, it is particularly meaningful to move the irradiated object linearly.

発明のビーム照射方法は、さらに、
・ 上記照射の間、照射位置の中央での被照射物の上記移動方向(前記したファストスキャンの方向)に沿った方向への被照射物の移動速度(図2の例では、円周方向への速度ではなくそのファストスキャンの方向の速度成分)について、速度を均一化する(つまり速度変化を抑制する)
とよい
The beam irradiation method of the invention further includes:
During the irradiation, the moving speed of the irradiated object in the direction along the moving direction of the irradiated object at the center of the irradiation position (the direction of the fast scan described above) (in the example of FIG. 2, in the circumferential direction) The speed component in the direction of the fast scan (not the speed)
Good .

前記のように絶対姿勢を一定に保ちながら被照射物を移動させ、ほかに何らの操作もしないときは、被照射物上に照射量の不均一が発生することが避けられない。たとえば、図4のように回転ディスク1(回転体)上にあるウェハ3(被照射物)が回転ディスク1の回転によって移動しつつ絶対姿勢を保ちながらビームの照射を受けるときを考える。なお図4(a)・(b)の各図では、照射位置中央でのウェハ3の移動(ファストスキャン)の方向を水平(図の左右方向)に、前記直線移動(スロースキャン)の方向を垂直(図の上下方向)に表している。
図4(a)によると、ウェハ3は、方向(位相)を変えることなく、回転ディスク1の回転にともなってビームを横切る。回転ディスク1上の半径Rの所にウェハ3が搭載されているとすると、ウェハ3は、絶対姿勢を一定に保ちながら半径Rの軌跡Aでビームを横切ることになる。ビーム自身は動かないので、ウェハ3上に残されるビームの軌跡は逆方向に半径Rを持った円弧の軌跡A’となる。スロースキャンの速さを一定とすれば、同じ半径Rを持ったビームの軌跡A’が、スロースキャン方向に一定間隔に並ぶことになる。
ただし、絶対姿勢を一定に保ちながらウェハ3をディスク1上で回転させるとき、ウェハ3の速度はディスク1上の位置によって増減する。図4(b)に示すように、
0=v1−v3=v2+v3
であって、一地点においてはウェハ3上のどの位置でも移動方向の速度はいつも一定である。しかし、別の地点においては、たとえば図4(a)中のa地点からb地点へ移ると、すべての速度は変化し、
0’<v0
である。
このようなスキャンでは、水平方向の両端で濃く照射(注入)されるような注入不均一性が生じる。両側で軌跡の間隔が密になるのがその原因のように感じられるが、そうではない。スロースキャン方向に沿って見れば、軌跡の間隔は、あくまでも一定である。原因は、スロースキャン方向に垂直な方向の速度成分(この場合水平速度成分)が一定でないことにある。
図5にその理由を示す。ビームのスキャン速度(V)は、図5(a)の軌跡A’の円弧に沿った方向に一定である(V=Rω)ため、水平方向の速度成分VHは、図5(b)のように中心が最大でVH=Vとなり、角度θの位置ではVH=Vcosθ=Rωcosθ で減少することになる。そのため、同じビーム幅で一定時間に注入する面積がcosθに比例して減少していき、注入ドーズは逆に1/cosθ に比例して、両端で濃く注入されるような注入不均一性が生じる。図5(b)の場合、一定時間に注入される面積はS1>S2>S3となるので、S1の領域よりもS3の領域の方が濃く注入されることになるのである。
As described above, when the irradiated object is moved while keeping the absolute posture constant and no other operation is performed, it is inevitable that non-uniform irradiation occurs on the irradiated object. For example, as shown in FIG. 4, consider a case where a wafer 3 (object to be irradiated) on a rotating disk 1 (rotating body) is irradiated with a beam while keeping the absolute posture while moving by the rotation of the rotating disk 1. In each of FIGS. 4A and 4B, the direction of movement (fast scan) of the wafer 3 at the center of the irradiation position is horizontal (the left-right direction in the figure), and the direction of linear movement (slow scan) is the same. It is shown vertically (up and down in the figure).
According to FIG. 4A, the wafer 3 traverses the beam as the rotating disk 1 rotates without changing the direction (phase). Assuming that the wafer 3 is mounted on the rotating disk 1 at the radius R, the wafer 3 crosses the beam along the locus A of the radius R while keeping the absolute posture constant. Since the beam itself does not move, the trajectory of the beam left on the wafer 3 becomes an arc trajectory A ′ having a radius R in the reverse direction. If the speed of the slow scan is constant, beam trajectories A ′ having the same radius R are arranged at regular intervals in the slow scan direction.
However, when the wafer 3 is rotated on the disk 1 while keeping the absolute posture constant, the speed of the wafer 3 increases or decreases depending on the position on the disk 1. As shown in FIG.
v 0 = v 1 −v 3 = v 2 + v 3
However, the velocity in the moving direction is always constant at any point on the wafer 3 at one point. However, at another point, for example, when moving from point a to point b in FIG. 4 (a), all speeds change,
v 0 '<v 0
It is.
In such a scan, non-uniformity of injection occurs such that irradiation (injection) is intense at both ends in the horizontal direction. The cause seems to be the close spacing of the trajectories on both sides, but it is not. When viewed along the slow scan direction, the trajectory interval is constant. The cause is that the velocity component in the direction perpendicular to the slow scan direction (in this case, the horizontal velocity component) is not constant.
FIG. 5 shows the reason. Since the beam scanning speed (V) is constant in the direction along the arc of the locus A ′ in FIG. 5A (V = Rω), the horizontal speed component V H is the same as that in FIG. V H = V becomes centered at the maximum so, will be reduced by the V H = Vcosθ = Rωcosθ the position where the angle theta. For this reason, the area to be implanted at the same time with the same beam width decreases in proportion to cos θ, and the implantation dose is inversely proportional to 1 / cos θ, resulting in implantation non-uniformity that is densely implanted at both ends. . In the case of FIG. 5B, since the area to be implanted in a certain time is S1>S2> S3, the S3 region is more densely implanted than the S1 region.

上に記載した照射方法は、照射の間、照射位置中央での被照射物の移動方向(上記ファストスキャンの方向)への被照射物の移動速度(上記の場合は速度VH)について変化が小さくなるように(上記の場合では、当該速度が VH=Vcosθ
で変化するよりも変化の度合いが小さくなるように、または変化がゼロになるように)被照射物の位置または速度に操作を加えるものである。当該速度VHの変化を小さくし、またはVHを一定にすることができれば、平行四辺形の面積の定理から図5(c)に示すとおり面積についてS1=S2=S3に近くなり、一見、軌跡の間隔が密に見えても均一なドーズ(照射密度)を得ることができる。なお、照射を受ける間の速度VHの分布を0.1%未満におさめると、照射密度の分布が+1.0%未満になり、半導体ウェハに対するイオン注入に関しては実用上きわめて有利である。
In the irradiation method described above, during irradiation, there is a change in the movement speed (in this case, speed V H ) of the irradiation object in the movement direction of the irradiation object in the center of the irradiation position (the direction of the fast scan). (In the above case, the speed is V H = V cos θ
The operation is applied to the position or speed of the irradiated object so that the degree of change becomes smaller than the change in (or the change becomes zero). If the change in the velocity V H can be reduced or V H can be made constant, the area theorem of the parallelogram is close to S1 = S2 = S3 as shown in FIG. A uniform dose (irradiation density) can be obtained even if the trajectory interval looks close. Note that if the distribution of the velocity V H during irradiation is less than 0.1%, the distribution of irradiation density is less than + 1.0%, which is extremely advantageous in terms of ion implantation for a semiconductor wafer.

発明のビーム照射方法は、上記の方法を用いて、とくに、
・ 被照射物である半導体ウェハに、イオンビームを照射し注入する
とよい
Beam irradiation method of the invention, using the above method, in particular,
・ Ion beam is irradiated to the semiconductor wafer that is the object to be irradiated.
Good .

半導体ウェハへのイオン注入に関しては、前記のとおり、わずかな注入角度偏差がデバイス特性に影響する場合があるため、チルト角の設定値にかかわらずチルト角・ツイスト角ともウェハ面内での偏差が可能な限り小さいことが必要である。また、さらにウェハ面へのドーズが均一であることが望まれるのはいうまでもない。そのため、この発明の方法によって、産業上の価値の高いきわめて有用な照射が行えるといえる。 Regarding ion implantation into semiconductor wafers, as described above, slight deviations in the implantation angle may affect device characteristics. Therefore, the tilt angle and twist angle both vary within the wafer surface regardless of the tilt angle setting value. It needs to be as small as possible. Needless to say, it is desirable that the dose on the wafer surface be uniform. Therefore, it can be said that the method of the present invention can provide extremely useful irradiation with high industrial value.

発明のビーム照射装置は、
・ 回転体(回転する物体をいい、形状は問わない。たとえば前記の回転ディスク)における回転中心以外の箇所に被照射物の保持をなすホルダーを取り付け、
・ 回転体の回転にともなって回転(旋回)するホルダー上の被照射物の移動経路のうち特定の(すなわち上記経路の一部または全部の)照射位置で被照射物にビームを照射する照射手段を設け、
・ 上記照射位置での照射の間、被照射物の絶対姿勢を一定に保つための手段を、上記の回転体またはホルダーに付設した
ことを特徴とする。ビームの照射について目的やビームの種類を問わないこと、また被照射物の絶対姿勢を一定に保つための手段についても前記と同じく限定するものでないことは言うまでもない。
The beam irradiation apparatus of the invention is
・ Attach a holder to hold the object to be irradiated at a place other than the center of rotation in the rotating body (refers to a rotating object, which can be of any shape;
Irradiation means for irradiating the irradiated object with a beam at a specific irradiation position (that is, part or all of the path) of the irradiation object on the holder rotating (turning) with the rotation of the rotating body Provided,
-A means for keeping the absolute posture of the irradiated object constant during the irradiation at the irradiation position is attached to the rotating body or the holder. Needless to say, the purpose and type of beam irradiation are not limited, and the means for keeping the absolute posture of the irradiated object constant is not limited to the above.

この照射装置によれば、発明の照射方法を円滑に実施することができる。上記のホルダー上に被照射物を保持させ、回転体を回転させながら照射手段によってビームを照射すると、前記発明のとおりにビームの照射と被照射物の移動とが行えるからである。被照射物の絶対姿勢を一定に保つための手段を回転体またはホルダーに付設しているので、照射の間、被照射物の絶対姿勢が変化することもない。
したがって、前記したように被照射物の全面に均一な角度からビームの照射が行われ、たとえば被照射物とする半導体ウェハにイオン注入を行う場合にも、チルト角やツイスト角に偏差を生じることがない。また、照射するビームが均一なものである限り、それを照射されて移動する被照射物上に、移動経路の曲率中心からの距離に応じた照射密度分布が生じない、という効果ももたらされる。
この装置には、構成が簡単であるという特長もある。特定方向へのスキャン(前記の例におけるファストスキャン)のための被照射物の移動を、被照射物の保持用ホルダーを回転体上に取り付けるという単純な構成により実現しているからである。
According to this irradiation apparatus, the irradiation method of the invention can be carried out smoothly. This is because when the object to be irradiated is held on the holder and the beam is irradiated by the irradiation means while rotating the rotating body, the irradiation of the beam and the movement of the object to be irradiated can be performed as described above . Since the means for keeping the absolute posture of the irradiated object constant is attached to the rotating body or the holder, the absolute posture of the irradiated object does not change during irradiation.
Therefore, as described above, the entire surface of the irradiated object is irradiated with the beam from a uniform angle. For example, even when ion implantation is performed on a semiconductor wafer to be irradiated, deviations in tilt angle and twist angle are generated. There is no. In addition, as long as the irradiated beam is uniform, the irradiation density distribution according to the distance from the center of curvature of the moving path does not occur on the irradiated object that is irradiated and moved.
This device also has a feature that the configuration is simple. This is because the movement of the irradiated object for scanning in a specific direction (fast scan in the above example) is realized by a simple configuration in which a holder for holding the irradiated object is mounted on the rotating body.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 被照射物の絶対姿勢を一定に保つ上記の手段として、回転体とは別にホルダーを回転(回転体とともにする回転を公転というとき「自転」というべき回転をさす)させるべくホルダー用回転駆動源(モータ等)を設けるとともに、双方(回転体およびホルダー)の回転速度を逆向きの同じ角速度にするための制御手段を設けた
ものにするとよい
The beam irradiation apparatus of the invention
・ As a means to keep the absolute posture of the irradiated object constant, a rotating drive source for the holder to rotate the holder separately from the rotating body (when rotating with the rotating body is referred to as “rotation”) (Motor etc.) is provided, and control means is provided to make the rotational speeds of both (the rotating body and the holder) the same angular speed in the opposite direction.
It ’s good to have something .

この照射装置によれば、発明の照射方法を実施し、それによるメリットを享受することができる。被照射物を保持させたホルダーを、上記の制御手段によって回転体の回転(公転)とは逆向きの同じ大きさで回転(自転)させると、前記のとおり被照射物の絶対姿勢を一定に保てるからである。 According to this irradiation apparatus, the irradiation method of the invention can be carried out and the merit obtained thereby can be enjoyed. The holder is held to the irradiated object, in the same magnitude in the opposite direction rotates (spins) of the rotation of the rotating body (revolving) by said control means, the absolute posture of said following irradiation object constant Because it can keep.

発明のビーム照射装置は、
・ 被照射物の絶対姿勢を一定に保つ上記の手段として、回転体の回転にともない回転体と逆向きの同じ角速度でホルダーが回転するように回転体とホルダーとを連結する動力伝達手段を設けた
ものにするとよい
Irradiation system invention,
・ As the above means to keep the absolute posture of the irradiated object constant, power transmission means is provided to connect the rotating body and the holder so that the holder rotates at the same angular velocity opposite to the rotating body as the rotating body rotates. The
It ’s good to have something .

この照射装置によっても、発明の照射方法を実施できる。被照射物を保持させたホルダーを回転体とともに回転(公転)させるとき、上記した動力伝達手段の作用により回転体の回転と逆向きの同じ大きさの速度でホルダーが回転する結果、前記のとおり被照射物の絶対姿勢を一定に保てるからである。 With this irradiation device, it is possible to carry out the irradiation method of the invention. When rotating together with the rotating body holder was holding the irradiated object (revolution), a result of the holder is rotated at a speed of the same magnitude of the rotational direction opposite of the rotating body by the action of the power transmission means described above, as the This is because the absolute posture of the irradiated object can be kept constant.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 回転体の回転中心の線上に太陽歯車(歯車だけでなく、スプロケットまたはタイミングプーリ等にてなるものを含む)を設けてその回転を固定し、太陽歯車と歯数の等しい遊星歯車(やはり歯車だけでなく、スプロケットまたはタイミングプーリ等にてなるものを含む)を回転体上に設けて太陽歯車と連結する(この連結は太陽歯車・遊星歯車間で歯車同士を噛み合わせ、またはチェーンやタイミングベルトを巻き掛けて実現する)ことにより差動歯車機構または差動巻掛伝動機構を構成して、これを上記の動力伝達手段とし、
・ 上記のホルダーを上記遊星歯車の回転軸と一体に(つまりホルダーが遊星歯車とともに回転するように)取り付けた
ものにするとよい。「差動歯車機構」とは、噛み合った複数の歯車の中心を、回転可能なリンク(腕)などで連結した機構をいう。また「差動巻掛伝動機構」は、差動歯車機構の歯車の代わりに、ベルトまたはチェーンを巻き掛けた複数の車を同様にリンクなどで連結した機構である。
この装置の要部についての一例は図1(a)・(b)に示すとおりである。太陽歯車である固定プーリ21と、歯数の均しい遊星歯車であるペデスタル2(ホルダー)側のプーリ22とをタイミングベルト23で連結することにより、差動巻掛伝動機構20を構成している。そして、遊星歯車であるプーリ22の軸12と一体にペデスタル2を取り付けている。
The beam irradiation apparatus of the invention
・ A sun gear (including not only gears but also sprockets or timing pulleys) is provided on the rotation center line of the rotating body to fix the rotation, and planetary gears (also gears) with the same number of teeth as the sun gear. In addition to sprockets or timing pulleys, etc. are provided on the rotating body and connected to the sun gear (this connection involves meshing the gears between the sun gear and the planetary gear, or a chain or timing belt) To realize a differential gear mechanism or a differential winding transmission mechanism, which is used as the above power transmission means,
・ The above holder is mounted integrally with the rotating shaft of the planetary gear (that is, the holder rotates together with the planetary gear).
It ’s good to have something . “Differential gear mechanism” refers to a mechanism in which the centers of a plurality of meshed gears are connected by a rotatable link (arm) or the like. Further, the “differential winding transmission mechanism” is a mechanism in which a plurality of vehicles around which belts or chains are wound are similarly connected by links or the like instead of the gears of the differential gear mechanism.
An example of the main part of this apparatus is as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). A differential winding transmission mechanism 20 is configured by connecting a fixed pulley 21 that is a sun gear and a pulley 22 on the pedestal 2 (holder) side that is a planetary gear with a uniform number of teeth by a timing belt 23. . And the pedestal 2 is attached integrally with the axis | shaft 12 of the pulley 22 which is a planetary gear.

この装置では、回転ディスク1(回転体)とともにペデスタル2(ホルダー)を回転(公転)させるとき、動力伝達手段である差動巻掛伝動機構(または差動歯車機構)20の作用によって、回転ディスク1の回転と逆向きの同じ大きさの速度でペデスタル2が回転する。したがって、被照射物であるウェハ3を、上記のとおり(つまり図1(c)のように)絶対姿勢を一定に保ちながら移動させることができる。
ホルダーを回転(自転)させるための駆動源(モータ等)や制御機器類が不要であるうえ、当該回転がつねに適切な向き・速さになり、また汎用の簡単な部品によって要部を構成できる、といった利点がこの装置にはある。
In this apparatus, when the pedestal 2 (holder) is rotated (revolved) together with the rotating disk 1 (rotating body), the rotating disk is driven by the action of the differential winding transmission mechanism (or differential gear mechanism) 20 serving as power transmission means. The pedestal 2 rotates at the same speed opposite to the rotation of 1. Therefore, the wafer 3 that is the object to be irradiated can be moved while keeping the absolute posture constant as described above (that is, as shown in FIG. 1C).
There is no need for a drive source (motor, etc.) or control equipment for rotating (spinning) the holder, and the rotation is always in the proper direction and speed, and the main part can be configured with general-purpose simple parts. The device has the following advantages.

発明のビーム照射装置は、さらに、
・ 上記照射の間の被照射物の絶対姿勢を設定変更するため、ホルダーの設定姿勢変更手段を設けた
ものにするとよい
The beam irradiation apparatus of the invention further includes
・ In order to change the absolute posture of the irradiated object during the above irradiation, a holder setting posture changing means was provided.
It ’s good to have something .

上記照射の間、被照射物の(したがってホルダーの)絶対姿勢は前記のとおり一定に保つが、この装置では、一定に保つその絶対姿勢を、設定姿勢変更手段によって適宜に変更する(つまり別の一定の姿勢にする)ことができる。被照射物の絶対姿勢をこうして適宜に変更できると、ビームの照射方向に対する被照射物の向きを容易に変更することができる。被照射物をホルダーから取り外したうえ向きを変えて再びホルダーに保持させるといった作業が不要だからである。   During the irradiation, the absolute posture of the irradiated object (and hence the holder) is kept constant as described above. In this apparatus, the absolute posture kept constant is appropriately changed by the setting posture changing means (that is, another position is changed). A certain posture). If the absolute posture of the irradiation object can be appropriately changed in this way, the direction of the irradiation object with respect to the irradiation direction of the beam can be easily changed. This is because it is not necessary to remove the irradiated object from the holder, change the direction and hold it again on the holder.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 上記照射の間の被照射物の絶対姿勢を設定変更するため、回転を固定する上記太陽歯車の位相(つまり角度)を変更可能にした
ものにするとよい。つまり、この装置では、ホルダーの設定姿勢変更手段として、前記差動歯車機構(または差動巻掛伝動機構)における太陽歯車の位相(図1(a)・(b)の例では固定プーリ21の角度)を変更可能にするのである。
The beam irradiation apparatus of the invention
・ The phase (ie angle) of the sun gear that fixes rotation can be changed to change the absolute posture of the irradiated object during the irradiation.
It ’s good to have something . That is, in this apparatus, as the setting posture changing means of the holder, the phase of the sun gear in the differential gear mechanism (or the differential winding transmission mechanism) (in the example of FIGS. 1A and 1B, the fixed pulley 21 it is to allow changing the angle).

こうした装置なら、被照射物の絶対姿勢についての前記のような変更を、簡単な構造によって容易に行うことができる。固定している太陽歯車の角度を変更するだけで、ホルダーの絶対姿勢を、そのホルダーの回転中心回りで変更できるからである。共通の太陽歯車に対して複数の遊星歯車を連結し各遊星歯車の回転軸にホルダーを取り付けた場合には、上記のように太陽歯車の角度を変更するだけで、図3(a)・(b)のようにすべてのペデスタル2(ホルダー)およびウェハ3(被照射物)の絶対姿勢を一斉に変更できるという効果も発生する。なお、固定プーリ21(太陽歯車)は回転体1の回転中心の線上(支軸11上)にあって回転体1の回転中にも位置が変わらないため、ペデスタル2が回転している間にもその位相を変更でき、したがっていつでもペデスタル2およびウェハ3の絶対姿勢を変更することが可能である。   With such an apparatus, the above-described change in the absolute posture of the irradiated object can be easily performed with a simple structure. This is because the absolute posture of the holder can be changed around the center of rotation of the holder simply by changing the angle of the sun gear that is fixed. When a plurality of planetary gears are connected to a common sun gear and a holder is attached to the rotation shaft of each planetary gear, only the angle of the sun gear is changed as described above, and FIG. As in (b), the effect that the absolute postures of all pedestals 2 (holders) and wafers 3 (objects to be irradiated) can be changed at the same time also occurs. Since the fixed pulley 21 (sun gear) is on the line of the rotation center of the rotating body 1 (on the support shaft 11) and does not change its position while the rotating body 1 is rotating, the fixed pulley 21 (sun gear) can be used while the pedestal 2 is rotating. The phase of the pedestal 2 and the wafer 3 can be changed at any time.

発明のビーム照射装置は、さらに、
・ ビームの照射方向とも上記照射位置の中央での被照射物の移動方向とも異なる方向(好ましくは上記の移動方向・照射方向と直角またはそれに近い方向)へ、上記の回転体を一定の基準速度で直線移動(往復の直線移動を含む)するとともに、
・ ビームの照射量を計測手段にて計測し、
・ 計測したビームの照射量に応じて、上記直線移動の速度を基準速度から変化させる
ものにするとよい
前記したように、ビームの照射方向とは、たとえば図2の例におけるビーム5の方向をいい、照射位置の中央での被照射物の移動方向とは、同じ図2におけるα軸6に沿った方向(前記したファストスキャンの方向)をいう。また、上にいう被照射物の「直線移動」は、たとえば前記したスロースキャンに相当するものである。
The beam irradiation apparatus of the invention further includes
A constant reference speed of the rotating body in a direction different from the irradiation direction of the beam and the movement direction of the irradiation object at the center of the irradiation position (preferably in the direction perpendicular to or near the movement direction / irradiation direction). In addition to linear movement (including reciprocal linear movement),
・ Measure the beam dose with the measuring means,
・ Change the speed of the linear movement from the reference speed according to the measured beam dose.
It ’s good to have something .
As described above, the irradiation direction of the beam refers to the direction of the beam 5 in the example of FIG. 2, for example, and the moving direction of the irradiated object at the center of the irradiation position is along the α axis 6 in FIG. The direction (the direction of the fast scan described above). The above-mentioned “linear movement” of the irradiated object corresponds to, for example, the slow scan described above.

この装置では、前記のスロースキャン等に相当する被照射物の直線移動を、一定の基準速度による等速運動を基調として行うことができる(そのため、当該直線移動に関する制御が簡単化され、必要な設備コストも低減される)。しかし、上記のとおりビームの照射量を計測し、その照射量に応じて当該直線移動の速度を変化させるため、照射量の均一性について精度が高くなるという効果もある。ビームの照射量に変化がともなう場合、上記の計測手段によってその変化を知り、照射量の変化に応じて、照射量を均一化すべく直線移動(スロースキャン)の速度を変化させ得るからである。
なお、二つのスキャンの組合せによって被照射物にビームを照射することから、この装置が被照射物の全面に均一な照射をするうえで有利であり、また、ビームの照射断面が被照射物の表面に比べて小さい場合に有意義であることも明らかである。
In this apparatus, the linear movement of the irradiated object corresponding to the slow scan or the like can be performed based on the constant speed movement at a constant reference speed (for this reason, the control related to the linear movement is simplified and necessary) Equipment costs are also reduced). However, since the irradiation amount of the beam is measured as described above and the speed of the linear movement is changed in accordance with the irradiation amount, there is an effect that the accuracy of the irradiation amount uniformity is increased. This is because when there is a change in the irradiation amount of the beam, the change is known by the above-mentioned measuring means, and the speed of linear movement (slow scan) can be changed in order to make the irradiation amount uniform according to the change in the irradiation amount.
In addition, since the irradiated object is irradiated with the beam by a combination of the two scans, this apparatus is advantageous for uniformly irradiating the entire surface of the irradiated object. It is also clear that it is significant when it is small compared to the surface.

発明のビーム照射装置は、さらに、
・ ビームの照射方向に対する上記回転体の角度(したがって、上記の円周軌道が含まれる面とビームの照射方向とがなす角度)を変更可能にした
ものにするとよい
The beam irradiation apparatus of the invention further includes
-The angle of the rotating body with respect to the beam irradiation direction (and therefore the angle formed by the surface including the circumferential trajectory and the beam irradiation direction) can be changed.
It ’s good to have something .

この装置によって回転体の角度を変更すると、ビームの照射方向に対するホルダーの角度を変更でき、したがってビームの照射方向に対する被照射物の角度を変更することができる。そのため、駆動源等の機器・部品がホルダーに接続されている場合等にも、ホルダーおよび被照射物の絶対姿勢(前記のチルト角など)を容易に変更することができる。一つの回転体に複数のホルダーを設けている場合には、すべてのホルダー・被照射物の絶対姿勢を同時に変更できるという利点もある。   When the angle of the rotating body is changed by this apparatus, the angle of the holder with respect to the beam irradiation direction can be changed, and therefore the angle of the irradiated object with respect to the beam irradiation direction can be changed. Therefore, even when devices / parts such as a drive source are connected to the holder, the absolute posture (such as the tilt angle) of the holder and the irradiated object can be easily changed. In the case where a plurality of holders are provided on one rotating body, there is also an advantage that the absolute postures of all holders and irradiated objects can be changed simultaneously.

発明のビーム照射装置は、さらに、
・ 上記照射の間、照射位置の中央でのホルダーの上記移動方向(前記したファストスキャンの方向)に沿った方向へのホルダーの移動速度について変化を抑制しながらホルダーを変位させる等速化手段を設けた
ものとする
The beam irradiation apparatus of the invention further includes
A constant speed means for displacing the holder while suppressing a change in the moving speed of the holder in the direction along the moving direction of the holder at the center of the irradiation position (the above-described fast scan direction) during the irradiation. Provided
Shall .

この照射装置によれば、発明による前記ビーム照射方法を実施することができる。そのため、絶対姿勢を一定に保って移動する被照射物にビームを照射する場合に発生する、照射量の不均一に関する課題を解決することができる。つまり、被照射物の全面に均一な角度からビームの照射を行うとともに、その照射密度の均一性を高めることが可能である。 According to this irradiation apparatus, the beam irradiation method according to the invention can be carried out. Therefore, it is possible to solve the problem related to non-uniform irradiation amount that occurs when a beam is irradiated onto an object to be moved that keeps an absolute posture constant. That is, it is possible to irradiate the entire surface of the irradiated object with a beam from a uniform angle and improve the uniformity of the irradiation density.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 上記の等速化手段として、回転体の回転駆動源に、ホルダーが照射位置(その付近を含む)に達するたびに回転体の角速度を操作するものを配置した
ものにするのもよい
The beam irradiation apparatus of the invention
・ As the above speed equalization means, the rotating drive source of the rotating body is arranged to operate the angular velocity of the rotating body every time the holder reaches the irradiation position (including the vicinity).
It is also good to make things .

回転体の回転駆動源に配置して回転体の角速度を操作する上記の手段としては、たとえば、速度の適切な変更制御が可能なサーボモータを使用するとよい。また、定速モータ等を使用する場合にも、当該モータ等から回転体までの動力伝達経路中に不等速ギア(たとえば非円形ギヤ)などを設け、適切な位相において回転体の角速度を適切に変化させるのもよい。こうした手段によって回転体の角速度を適切に操作すると、上記方向(直線移動方向と直角方向)へのホルダーの移動速度について変化を小さくすることができる。   For example, a servo motor capable of appropriately changing the speed may be used as the above-described means for operating the angular speed of the rotating body by arranging it in the rotational drive source of the rotating body. Also, when using a constant speed motor, etc., an inconstant speed gear (for example, non-circular gear) is provided in the power transmission path from the motor etc. to the rotating body, and the angular velocity of the rotating body is appropriately set in an appropriate phase. It is also possible to change it. By appropriately manipulating the angular velocity of the rotating body by such means, the change in the moving speed of the holder in the above direction (direction perpendicular to the linear moving direction) can be reduced.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 上記の等速化手段として、回転体の回転駆動源とは別に、ホルダーが照射位置に達するたびに当該ホルダーの移動速度を操作する(つまり回転体に対するホルダーの相対速度を変更する)機構を配置した
ものにするのもよい
The beam irradiation apparatus of the invention
-As a means for equalizing the speed, a mechanism for operating the moving speed of the holder every time the holder reaches the irradiation position (that is, changing the relative speed of the holder with respect to the rotating body), apart from the rotational drive source of the rotating body. Arranged
It is also good to make things .

回転体の回転駆動源とは別にホルダーの移動速度を変更する上記の機構としては、つぎのようなものが考えられる。a)照射装置の付近に達したホルダーを、多関節ロボットアーム等によって適切な方向(直線移動方向と直角な方向)に適切な速度で変位させるもの、b)照射装置の付近においてホルダーの回転半径(回転体上での位置)を、案内ミゾ、多関節リンク等によって変更するもの、c)流体圧等にて伸縮するシリンダをそれぞれホルダーに連結して回転体上に取り付け、各ホルダーが照射装置付近に達するたびに各シリンダを伸縮させてホルダーを適切な方向に適切な速度で変位させるもの、d)流体圧等にて伸縮するシリンダをそれぞれホルダーに連結して回転体上に取り付け、各ホルダーが照射装置付近に達するたびに各シリンダを伸縮させてホルダーの回転半径を変更するもの----などである。このような手段によっても、上記方向(直線移動方向と直角方向)へのホルダーの移動速度について変化を小さくすることができる。   As the mechanism for changing the moving speed of the holder separately from the rotation driving source of the rotating body, the following may be considered. a) The holder that has reached the vicinity of the irradiation device is displaced at an appropriate speed in an appropriate direction (direction perpendicular to the linear movement direction) by an articulated robot arm or the like, b) The turning radius of the holder in the vicinity of the irradiation device (Position on the rotating body) is changed by guide grooves, articulated links, etc. c) Cylinders that expand and contract due to fluid pressure etc. are connected to the holders and mounted on the rotating body, and each holder is an irradiation device Each cylinder is expanded and contracted each time it reaches the vicinity, and the holder is displaced at an appropriate speed in an appropriate direction.d) Each cylinder that expands and contracts due to fluid pressure is connected to the holder and mounted on the rotating body. Each time the laser reaches the vicinity of the irradiation device, each cylinder is expanded and contracted to change the turning radius of the holder. By such means, the change in the moving speed of the holder in the above direction (direction perpendicular to the linear moving direction) can be reduced.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 上記の等速化手段として、回転体上に中間ホルダーを設けるとともにその中間ホルダー上で偏心回転(中間ホルダーの中心線を外れた線を中心とする回転)するように上記のホルダーを取り付け、
・ 上記回転体上での中間ホルダーの回転と、中間ホルダー上でのホルダーの偏心回転との合成運動によって、上記のとおり照射の間のホルダーの移動速度の変化を抑制する
ものにするとよい
The beam irradiation apparatus of the invention
・ As the above speed equalization means, an intermediate holder is provided on the rotating body, and the holder is attached so as to be eccentrically rotated (rotation about a line off the center line of the intermediate holder) on the intermediate holder,
・ By combining the rotation of the intermediate holder on the rotating body and the eccentric rotation of the holder on the intermediate holder, the change in the moving speed of the holder during irradiation is suppressed as described above.
It ’s good to have something .

この照射装置はたとえば図13のように構成することができる。回転ディスク1(回転体)上に、それぞれ中間ホルダー25を介してペデスタル2(ホルダー)を取り付け、ペデスタル2を、自身の中心点2aを外れた中間ホルダー25により偏心回転させる。ペデスタル2は、回転ディスク1上での中間ホルダー25の回転と回転ディスク1の回転軌跡Pとの合成された運動をし、軌跡Qに沿って移動する。それらの軌跡P・Qは図7(b)にも示している。図7(b)・図13における各軌跡の中央上部付近をビームの照射位置とするとき、最上部において回転半径が小さい等の理由により、照射の間のペデスタル2(およびウェハ3)の移動速度の水平方向性成分の変化が小さくなる。図14はペデスタル2等の水平方向(図2のα軸に沿った方向)への移動速度VHの時間的変化を示すが、移動速度変化の上記抑制の効果は、図示の軌跡Qのように表れる。
等速化手段の作用によってこのようにホルダー(ペデスタル2)の移動速度変化を小さくできる以上、この装置においても照射密度の均一性を高めることが可能である。
This irradiation apparatus can be configured as shown in FIG. 13, for example. The pedestal 2 (holder) is mounted on the rotating disk 1 (rotating body) via an intermediate holder 25, respectively, and the pedestal 2 is eccentrically rotated by the intermediate holder 25 that is off its center point 2a. The pedestal 2 moves along the locus Q by performing a combined motion of the rotation of the intermediate holder 25 on the rotating disk 1 and the rotation locus P of the rotating disk 1. These trajectories P · Q are also shown in FIG. When the vicinity of the center upper part of each locus in FIGS. 7B and 13 is a beam irradiation position, the moving speed of the pedestal 2 (and the wafer 3) during irradiation due to a small rotation radius at the top. The change in the horizontal direction component becomes small. FIG. 14 shows the temporal change of the moving speed V H in the horizontal direction (direction along the α axis in FIG. 2) of the pedestal 2 and the like. Appear in
As long as the change in the moving speed of the holder (pedestal 2) can be reduced in this way by the action of the constant velocity means, the uniformity of the irradiation density can be improved also in this apparatus.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ 回転体の回転中心の線上に太陽歯車(歯車、スプロケットまたはプーリ)を設けてその回転を固定し、太陽歯車と歯数の等しい遊星歯車(同上)を回転体上に設けて太陽歯車と連結する(連結は、歯車の噛み合いまたはチェーンもしくはベルトによる)ことにより差動歯車機構または差動巻掛伝動機構を構成し(これを前記の動力伝達手段とし)、
・ 遊星歯車の回転軸上に第二太陽歯車を設け、当該第二太陽歯車と歯数の等しい第二遊星歯車を第二太陽歯車と連結して第二差動歯車機構または第二差動巻掛伝動機構を構成し、
・ 差動歯車機構または差動巻掛伝動機構の回転数に対する第二差動歯車機構または第二差動巻掛伝動機構の回転数を整数(n)倍にする伝動機構を設け(これらをもって上記の等速化手段とし)たうえ、
・ 上記のホルダーを上記第二遊星歯車の回転軸と一体に取り付けた
ものにするとよい。なお、上記の整数(n)は3〜5に定めるのが好ましい。
The beam irradiation apparatus of the invention
・ A sun gear (gear, sprocket or pulley) is installed on the rotation center line of the rotating body to fix its rotation, and a planetary gear (same as above) with the same number of teeth as the sun gear is installed on the rotating body and connected to the sun gear. To make a differential gear mechanism or a differential wrapping transmission mechanism (this is the power transmission means)
A second sun gear is provided on the rotating shaft of the planetary gear, and a second planetary gear having the same number of teeth as the second sun gear is connected to the second sun gear to connect the second differential gear mechanism or the second differential winding. Configure the hanging transmission mechanism,
· A transmission mechanism is provided to multiply the number of rotations of the second differential gear mechanism or the second differential winding transmission mechanism by an integer (n) with respect to the number of rotations of the differential gear mechanism or the differential winding transmission mechanism. As a constant speed method)
・ The above holder is attached to the rotating shaft of the second planetary gear.
It ’s good to have something . The integer (n) is preferably set to 3 to 5.

この照射装置は、たとえば図9〜図12のように構成することができる。これらの図の例では、
1. 回転ディスク1の主回転の中心軸上には、機枠から固定された固定プーリ21、21aがあり、
2. 回転ディスク1上の円周部には、適宜間隔を置いて外側プーリ34が軸支されて、固定プーリ21との間にタイミングベルト33が掛けられており、第三差動巻掛伝動機構40を構成する。
3. 外側プーリ34と同軸上にはプーリ22が軸支されており、プーリ22と固定プーリ21aとの間にタイミングベルト23が掛けられて差動巻掛伝動機構20を構成する。
4. プーリ22にはボス部27を介してプーリ31がプーリ22と同軸上で連結配置され、中継二段プーリを構成する。
5. 回転ディスク1上、外側プーリ34には偏芯ロータ25が同軸上で連結配置されている。
6. 偏芯ロータ25には、その円周上にペディスタル2(ウエハ3)と同軸連結のプーリ32とが軸支されており、プーリ32とプーリ31との間にタイミングベルト23’が掛けられ、第二差動巻掛伝動機構30を構成する。(ただし、固定プーリ21、21aは外側のウエハペデイスタルの数に応じて同軸で多段のプーリとなる。)
なお、これらを歯車列で構成するときは、各プーリ歯車に置き換わり、タイミングベルトのかわりに中間歯車が各々のプーリ軸間に軸支する図10のような構成となる。
This irradiation apparatus can be configured as shown in FIGS. In the examples in these figures,
1. On the central axis of the main rotation of the rotary disk 1, there are fixed pulleys 21 and 21a fixed from the machine frame.
2. An outer pulley 34 is pivotally supported at an appropriate interval around the circumference of the rotating disk 1, and a timing belt 33 is hung between the fixed pulley 21 and a third differential winding transmission. The mechanism 40 is configured.
3. The pulley 22 is supported on the same axis as the outer pulley 34, and the timing belt 23 is hung between the pulley 22 and the fixed pulley 21a to constitute the differential winding transmission mechanism 20.
4. A pulley 31 is coaxially connected to the pulley 22 via a boss portion 27 to constitute a relay two-stage pulley.
5. An eccentric rotor 25 is coaxially connected to the outer pulley 34 on the rotating disk 1.
6. On the circumference of the eccentric rotor 25, a pedestal 2 (wafer 3) and a coaxially connected pulley 32 are pivotally supported, and a timing belt 23 'is hung between the pulley 32 and the pulley 31. The 2nd differential winding transmission mechanism 30 is comprised. (However, the fixed pulleys 21 and 21a are coaxial and multi-stage pulleys according to the number of outer wafer pedestals.)
Note that when these are constituted by a gear train, each pulley gear is replaced, and an intermediate gear is supported between the pulley shafts instead of the timing belt, as shown in FIG.

発明のビーム照射装置は、とくに、
・ ホルダー上の被照射物である半導体ウェハにイオンビームを照射し注入するビーム照射装置であって、
・ 複数のホルダーが、一つの回転体とともに回転するよう設けられている
ものにするとよい
The beam irradiation apparatus of the invention
A beam irradiation apparatus that irradiates and implants an ion beam onto a semiconductor wafer that is an object to be irradiated on a holder;
・ Multiple holders are provided to rotate with a single rotating body.
It ’s good to have something .

この照射装置では、半導体ウェハにイオンビームを照射・注入することから前記のビーム照射方法を実施でき、前記のように産業上の価値の高いきわめて有用な照射が行える。
また、複数のホルダーが一つの回転体とともに回転するよう設けられているため、回転体を回転させる一組の駆動源によって複数のホルダーを回転させ、もって、複数の被照射物へのビーム照射を同時に効率的に行うことができる。被照射物を直線移動(前記したスロースキャン)させたりその絶対姿勢を変更したりする操作が、回転体を移動しまたは角度変更するだけで各被照射物につき同時に行える、というメリットもある。
In this irradiation apparatus, since the ion beam is irradiated / implanted on the semiconductor wafer, the above-described beam irradiation method can be carried out, and as described above, highly useful irradiation with high industrial value can be performed.
In addition, since the plurality of holders are provided so as to rotate together with one rotating body, the plurality of holders are rotated by a set of driving sources that rotate the rotating body, thereby irradiating a plurality of irradiated objects with beams. It can be done efficiently at the same time. There is also an advantage that operations for linearly moving the object to be irradiated (the slow scan described above) and changing its absolute posture can be performed simultaneously for each object to be irradiated by simply moving the rotating body or changing the angle.

発明のビーム照射方法によれば、被照射物の全面に均一な角度からビームの照射が行われ、たとえば被照射物とする半導体ウェハにイオン注入を行う場合にも、チルト角やツイスト角に偏差を生じることがない。また、照射されるビームが均一なものである限り、被照射物上に、移動経路の曲率中心からの距離に応じた照射密度分布が生じない。 According to the beam irradiation method of the invention, the beam irradiation is performed on the entire surface of the irradiated object from a uniform angle. For example, even when ion implantation is performed on a semiconductor wafer as the irradiated object, the tilt angle or the twist angle is not corrected. Will not occur. Moreover, as long as the irradiated beam is uniform, an irradiation density distribution according to the distance from the center of curvature of the moving path does not occur on the irradiation object.

発明のビーム照射方法では、スロースキャン等に相当する被照射物の直線移動を一定速度を基調として行うため、当該直線移動に関する制御が簡単化され、必要な設備コストも低減される。 In the beam irradiation method of the invention , the linear movement of the irradiated object corresponding to slow scan or the like is performed based on a constant speed, so that the control relating to the linear movement is simplified and the necessary equipment cost is also reduced.

発明のビーム照射方法によれば、さらに、被照射物上の照射量の密度を均一にすることができる。 According to the beam irradiation method of the invention , the density of the irradiation amount on the irradiation object can be made uniform.

発明のビーム照射方法なら、とくに半導体ウェハへのイオン注入に関してきわめて有用な照射が行える。 The beam irradiation method of the invention can perform extremely useful irradiation particularly with respect to ion implantation into a semiconductor wafer.

発明によるビーム照射装置によれば、前記の照射方法を円滑に実施することができ、上記の効果がもたらされる。装置が簡単に構成できるという利点もある。発明の装置なら、ホルダーを回転(自転)させるための駆動源(モータ等)や制御機器類が不要である。とくに、汎用の簡単な部品によって要部を構成することもできる、という利点もある。 According to the beam irradiation apparatus according to the invention, the irradiation method can be smoothly carried out, the effect described above is provided. There is also an advantage that the apparatus can be configured easily. If it is an apparatus of invention , the drive source (motor etc.) and control apparatus for rotating a holder (autorotation) are unnecessary. In particular, there is an advantage that the main part can be constituted by general-purpose simple parts.

発明のビーム照射装置では、さらに、ビームの照射方向に対する被照射物の向きを容易に変更することができる。
発明のビーム照射装置なら、上記のような変更を、簡単な構造によって容易に行うことができる。複数のホルダーを取り付けた場合には、すべてのホルダーおよび被照射物の姿勢を一斉に変更できるという効果もある。しかも回転体1の回転中にもそのような姿勢変更が可能である。
In the beam irradiation apparatus of the invention, the direction of the irradiated object with respect to the beam irradiation direction can be easily changed.
With the beam irradiation apparatus of the invention , the above changes can be easily made with a simple structure. When a plurality of holders are attached, there is an effect that the postures of all the holders and the irradiated object can be changed at the same time. Moreover, such a posture change is possible even while the rotating body 1 is rotating.

発明のビーム照射装置では、スロースキャン等に相当する被照射物の直線移動を、一定の基準速度による等速運動を基調として行うことができて制御が簡単化されるほか、照射量の均一性について精度が高くなるという効果もある。 In the beam irradiation apparatus of the invention , the linear movement of the irradiated object corresponding to slow scan or the like can be performed based on the constant speed motion at a constant reference speed, and the control is simplified, and the uniformity of the irradiation amount There is also an effect that accuracy is increased.

発明のビーム照射装置ではさらに、ビームの照射方向に対する被照射物の角度を容易に変更することができる。 In the beam irradiation apparatus of the invention , the angle of the irradiated object with respect to the beam irradiation direction can be easily changed.

発明のビーム照射装置によれば、前記のビーム照射方法を実施することができ、被照射物の全面に均一な角度からビームの照射を行うとともに、その照射密度の均一性を高めることが可能である。 According to the beam irradiation apparatus of the invention , the above-described beam irradiation method can be carried out, and it is possible to irradiate the entire surface of the irradiation object with a beam from a uniform angle and to improve the uniformity of the irradiation density. is there.

発明のビーム照射装置なら、前記ビーム照射方法を実施できるうえ、複数の被照射物へのビーム照射を同時に効率的に行うことができる。 If beam irradiation apparatus of the present invention, the terms of capable of performing beam irradiation method, it is possible to perform a plurality of beam irradiation to the irradiated object simultaneously efficiently.

以下、円盤状あるいはホイール状の回転ディスクに複数の半導体ウェハ(被照射物)を装着し、当該ウェハにイオンを照射し注入するイオン注入装置について実施の形態を紹介する。イオン注入装置では、回転ディスクの回転と、回転ディスクの概ね径方向に回転ディスク全体が往復運動することにより、各ウェハにイオンビーム(イオン粒子)を均一に照射する(図2参照)。   In the following, an embodiment of an ion implantation apparatus for mounting a plurality of semiconductor wafers (objects to be irradiated) on a disk-shaped or wheel-shaped rotating disk and irradiating the wafer with ions will be introduced. In the ion implantation apparatus, each wafer is uniformly irradiated with an ion beam (ion particles) by rotating the rotating disk and reciprocating the entire rotating disk in the radial direction of the rotating disk (see FIG. 2).

一般のイオン注入装置では、ウェハがイオンビームを横切る間に回転ディスクが回転することによってウェハの姿勢が変化するため、ウェハに対するビームの入射角(注入角:以降はチルト角と呼ぶ)と入射方向(注入方向:以降はツイスト角と呼ぶ)が、ウェハの面内で変化し、偏差を持つ。以下に示す装置は、このチルト角、ツイスト角の偏差の発生を、低減、あるいは完全に解消する手段を得ることを目的とする。また、その目的と同時に、ウェハが回転ディスクに装填され、回転ディスクが回転している状態であっても、チルト角、ツイスト角を任意に変化させられる手段を確立することで、多方向からビームをウェハに照射(注入)する処理を、高い生産性で行えるようにすることを目的とする。   In a general ion implantation apparatus, since the attitude of the wafer changes as the rotating disk rotates while the wafer crosses the ion beam, the incident angle of the beam with respect to the wafer (implantation angle: hereinafter referred to as the tilt angle) and the incident direction (Implantation direction: hereinafter referred to as twist angle) varies within the plane of the wafer and has a deviation. The apparatus shown below aims to obtain means for reducing or completely eliminating the occurrence of tilt angle and twist angle deviations. At the same time as this purpose, even if the wafer is loaded on the rotating disk and the rotating disk is rotating, by establishing means to arbitrarily change the tilt angle and twist angle, the beam can be viewed from multiple directions. It is an object of the present invention to perform a process of irradiating (injecting) a wafer onto a wafer with high productivity.

ツイスト偏差の根本原因はディスクの回転と共にウェハの方向が変わっていくことである(図15参照)。従って、図1(c)のように、回転ディスク1上でペデスタル2が回転を打ち消す方向に回れば、外から見たウェハ3の方向は変わらない、すなわち、ツイスト偏差を生じさせなくできる。   The root cause of the twist deviation is that the direction of the wafer changes as the disk rotates (see FIG. 15). Therefore, as shown in FIG. 1C, if the pedestal 2 rotates on the rotating disk 1 in a direction to cancel the rotation, the direction of the wafer 3 seen from the outside does not change, that is, no twist deviation can be generated.

ディスク1上でペデスタル2が回転を打ち消すように回すためには、各ペデスタル2にペデスタル回転用の回転駆動機構(モータ等)を設け、回転ディスク1の主回転Aに同期させて、回転ディスク1の主回転Aの方向とは逆方向に同じ回転数で、ペデスタル2を回転(回転B)させれば良い。例えば、回転ディスク1が反時計回りに1回転する間に、ペデスタル2が回転ディスク1上で時計回りに1回転すれば、外部から見たペデスタル2の姿勢は変化しない。   In order to rotate the pedestal 2 so as to cancel the rotation on the disk 1, each pedestal 2 is provided with a rotation driving mechanism (motor or the like) for rotating the pedestal, and is synchronized with the main rotation A of the rotating disk 1. The pedestal 2 may be rotated (rotated B) at the same rotational speed in the direction opposite to the direction of the main rotation A. For example, if the pedestal 2 rotates once clockwise on the rotating disk 1 while the rotating disk 1 rotates counterclockwise, the posture of the pedestal 2 viewed from the outside does not change.

これと同じ動きを、各ペデスタル1毎にモータ等を使わないで行う方法が、図1(a)・(b)に示してある。同(a)・(b)では、回転ディスク1に遊嵌したペデスタル2と、回転ディスク1と共には回転しない固定ギア(プーリ)21とが、1:1の回転比でつながれている。こうすることで、回転ディスク1が回転しても、遊嵌したペデスタル2の向き(位相)は、固定ギア21の向き(位相)と常に同じに保たれる。
図1(a)・(b)では、両者のリンク(連結)は、プーリ21・22とタイミングベルト23で構成されているが、これは一例で、遊星ギアなどでリンクを構成することも可能である。
A method of performing the same movement without using a motor or the like for each pedestal 1 is shown in FIGS. In (a) and (b), a pedestal 2 loosely fitted to the rotating disk 1 and a fixed gear (pulley) 21 that does not rotate together with the rotating disk 1 are connected at a rotation ratio of 1: 1. By doing so, even if the rotating disk 1 rotates, the direction (phase) of the loosely fitted pedestal 2 is always kept the same as the direction (phase) of the fixed gear 21.
In FIGS. 1 (a) and 1 (b), the link (connection) between the two is constituted by pulleys 21 and 22 and a timing belt 23. However, this is an example, and a link can be constituted by a planetary gear or the like. It is.

この方法の利点は、個々のペデスタル2にモータ等を設置する必要が無いことで、構成の容易さ、構成品のコスト、軽量化などの点で有利である。また、ペデスタル2毎に独立の回転駆動機構がある場合には、それぞれの回転数や位相を同期させるための調整方法、制御方法も複雑なものになることが予想されるが、固定ギア21の位相にペデスタル2の位相が連動しているので、同期の調整や制御が不要になる。さらに、回転ディスク1が停止しているか回転しているかに関わらず、図3のように固定ギア21の位相を変えることで全てのペデスタル2の位相を変えられるので、ツイスト角を変えた多方向の注入を連続して行いたい場合にも、ペデスタル2上にウェハ3を搭載しなおすことなく、さらには回転ディスク1の回転を止めることなく、連続して行うことができる。回転ディスク1の傾転を2軸で行うことで、チルト角、ツイスト角を変化させていた装置においては、ツイスト角の調整をこのペデスタル2の位相を変えることで全て行えるようになるので、傾転軸を1軸のみに減らすこともできる。   The advantage of this method is that there is no need to install a motor or the like in each pedestal 2, and this is advantageous in terms of ease of configuration, cost of components, weight reduction, and the like. In addition, when there is an independent rotation drive mechanism for each pedestal 2, it is expected that the adjustment method and control method for synchronizing the respective rotation speeds and phases will be complicated. Since the phase of the pedestal 2 is interlocked with the phase, synchronization adjustment and control are unnecessary. Furthermore, regardless of whether the rotating disk 1 is stopped or rotating, the phase of all the pedestals 2 can be changed by changing the phase of the fixed gear 21 as shown in FIG. In the case where it is desired to continuously perform the implantation, the wafer 3 can be continuously performed without remounting the wafer 3 on the pedestal 2 and without stopping the rotation of the rotating disk 1. In a device in which the tilt angle and twist angle are changed by tilting the rotary disk 1 with two axes, the twist angle can be adjusted entirely by changing the phase of the pedestal 2. The rotation axis can be reduced to only one axis.

回転ディスク1の主回転Aの動きを、ペデスタル2がディスク1上で回転Bすることで打ち消し、外から見たペデスタル2(ウェハ3)の姿勢が変わらないようにすることができる。コーン角を0度にすれば、どんなに大きなチルト角に対しても、この方式により、チルト角、ツイスト角の偏差をゼロにすることができる。   The movement of the main rotation A of the rotating disk 1 can be canceled by the rotation B of the pedestal 2 on the disk 1, so that the posture of the pedestal 2 (wafer 3) viewed from the outside can be kept unchanged. If the cone angle is set to 0 degree, the deviation of the tilt angle and the twist angle can be made zero by this method for any tilt angle.

図1のような機構によって、回転ディスク1の回転によるファストスキャンと、回転方向とは直角方向に回転ディスク1自身が往復運動するスロースキャン(図2の矢印8)とを実施した場合、図4・図5を用いて説明したとおり、ウェハ3においてイオン注入の密度が不均一になりがちである。前記したように、この現象に対する対策は、スロースキャン方向に垂直な方向でのファーストスキャンの速度成分(この場合水平速度VH)を一定にすることである。 When a fast scan by rotation of the rotating disk 1 and a slow scan (arrow 8 in FIG. 2) in which the rotating disk 1 reciprocates in a direction perpendicular to the rotating direction are performed by the mechanism as shown in FIG. As described with reference to FIG. 5, the ion implantation density tends to be non-uniform in the wafer 3. As described above, the countermeasure against this phenomenon is to make the speed component (in this case, the horizontal speed V H ) of the first scan in the direction perpendicular to the slow scan direction constant.

スロースキャン方向に垂直な方向の速度成分を一定にするには、理論的には、ウェハ3がビーム5(図2参照)を横切る時間内に回転ディスク1の回転角θに応じて主回転Aの速度に変調をかける方法も考えられる。   In order to make the velocity component in the direction perpendicular to the slow scan direction constant, theoretically, the main rotation A depends on the rotation angle θ of the rotating disk 1 within the time when the wafer 3 crosses the beam 5 (see FIG. 2). A method of modulating the speed of the image can also be considered.

実施の形態として紹介するのは、ウェハ3(ペデスタル2)を偏心して保持し、ディスク1の主回転Aに連動して、偏心中心の周りでウェハ3(ペデスタル2)を偏心回転させることで、主回転によって生じる水平速度の変化を、偏心回転の水平速度成分で打ち消す方法である。   As an embodiment, the wafer 3 (pedestal 2) is held eccentrically, and the wafer 3 (pedestal 2) is eccentrically rotated around the eccentric center in conjunction with the main rotation A of the disk 1. This is a method of canceling the change in the horizontal speed caused by the main rotation with the horizontal speed component of the eccentric rotation.

この方法を図6に示す。
ここでは、次のように数値を定義する。
主回転半径 : R
偏心回転半径 : r
想定ビーム径 : φ
ウェハ径 : Φ
偏心/主 回転比 : n
初期位相差 : δ
主回転角速度 : ω
偏心回転角速度 : nω
This method is shown in FIG.
Here, numerical values are defined as follows.
Main turning radius: R
Eccentric turning radius: r
Assumed beam diameter: φ
Wafer diameter: Φ
Eccentric / Main rotation ratio: n
Initial phase difference: δ
Main rotational angular velocity: ω
Eccentric rotation angular velocity: nω

まず、一定速度が必要なスキャン角度 θsを求める。
ウェハがビームを横切る間、一定速度が必要なので、その間のスキャン角度θsは、
R sinθs=r+(Φ+φ)/2
より
θs=sin−1{(2r+Φ+φ)/2R}
だけあれば十分である。
First, a scan angle θs that requires a constant speed is obtained.
Since a constant speed is required while the wafer crosses the beam, the scan angle θs during that time is
R sin θs = r + (Φ + φ) / 2
Θs = sin −1 {(2r + Φ + φ) / 2R}
It is enough if there is only.

偏心中心の水平速度 VRHは、
RH=Rω cosωt
偏心中心に対するウェハ中心の水平速度 VrHは、
rH=r nω cos(nωt+δ)
よって、外から見たウェハ中心の実水平速度 VWHは、
WH=Rω cosωt+r nω cos(nωt+δ)
となる。
このVWHが、θsの範囲でほぼ一定となるような各変数の組合せを求めれば良い。
The horizontal velocity V RH at the center of eccentricity is
V RH = Rω cosωt
The horizontal velocity V rH of the wafer center relative to the eccentric center is
V rH = r nω cos (nωt + δ)
Therefore, the actual horizontal velocity V WH at the wafer center seen from the outside is
V WH = Rω cosωt + r nω cos (nωt + δ)
It becomes.
The V WH, may be determined a combination of variables such that substantially constant in the range of [theta] s.

図7(a)・(b)に、R=655mm、r=26.175mm、n=3 のときの、実水平速度の偏差の計算例とウェハ3の軌跡Qとを示す。この場合、ウェハ径Φ=300mm、想定ビーム径φ=100mmに対して、一定速度が必要なスキャン角度θsの領域内で、水平速度の偏差は、±0.06%に収まっており、実用上、ほぼ一定速度であると言ってもよい。なお、n=4、5に設定した別のケースについてウェハ3の軌跡Q’、Q”を図8(a)・(b)に示す。   7A and 7B show a calculation example of the deviation of the actual horizontal velocity and the trajectory Q of the wafer 3 when R = 655 mm, r = 26.175 mm, and n = 3. In this case, with respect to the wafer diameter Φ = 300 mm and the assumed beam diameter φ = 100 mm, the horizontal speed deviation is within ± 0.06% within the region of the scan angle θs where a constant speed is required. It may be said that the speed is constant. 8A and 8B show the trajectories Q ′ and Q ″ of the wafer 3 in another case where n = 4 and 5 are set.

さらに、この方法によれば、スロースキャンのどの位置であっても、ウェハ3を横切るファストスキャンの水平速度が一定であるので、スロースキャンに1/Rスキャンを使用する必要がない。すなわち、スロースキャンは一定速度の往復運動を基調とし、イオンビームの電流値が増減するのに応じて、それを補償する為にスロースキャン速度を変調するだけで良い。基準となるビーム電流に対するビーム電流の変動率Pに逆比例させて、スロースキャン速度を変調させれば良いのである。1/Rスキャンを使用しないので、R方向のビームの重心位置を測定する必要もないし、またその測定誤差に起因する注入ドーズの繰り返し精度の低下も心配しなくてよい。   Furthermore, according to this method, since the horizontal speed of the fast scan across the wafer 3 is constant at any position in the slow scan, it is not necessary to use the 1 / R scan for the slow scan. That is, the slow scan is based on a reciprocating motion at a constant speed, and it is only necessary to modulate the slow scan speed to compensate for the increase or decrease in the current value of the ion beam. The slow scan speed may be modulated in inverse proportion to the fluctuation rate P of the beam current with respect to the reference beam current. Since the 1 / R scan is not used, there is no need to measure the center of gravity position of the beam in the R direction, and there is no need to worry about a decrease in the repetition accuracy of the implantation dose due to the measurement error.

以上に示した構想を具体化した実施例を、図9、図11、図12に示している。
この例における主たる構造部品は、ペデスタル2、偏心ロータ(中間ホルダー)25、ディスク本体1、固定プーリ21、中継用プーリ(またはギア)27の五つである。ペデスタル2はウェハ3を保持し、ウェハ中心を軸として自由に回転できる構造とする。中継用二段プーリ27を介し、主回転中心軸上にある固定プーリ21までタイミングベルト23(や遊星ギアなど)でリンクが取られている。偏心ロータ25は、ペデスタル2の回転軸を偏心した位置で保持し、偏心ロータ25自身も、自身の中心軸の回りに回転できる構造を持つ。中継用プーリ27は、主回転中心にある固定プーリ21とペデスタル2の位相を一致させるためのリンクに用いられるもので、偏心ロータ25の中心軸上に遊嵌され、偏心ロータ25の回転とは独立して自由に回転できる。固定プーリ21は、主回転とは連動しない独立のプーリで、主回転の中心軸上に配置される。偏心ロータ25とペデスタル2とを合わせた重心は、偏心ロータ25の中心軸に略一致させ、偏心回転でディスク1全体の回転モーメントが変化しないようにする。
Examples embodying the concept shown above are shown in FIGS. 9, 11, and 12. FIG.
There are five main structural parts in this example: the pedestal 2, the eccentric rotor (intermediate holder) 25, the disc body 1, the fixed pulley 21, and the relay pulley (or gear) 27. The pedestal 2 holds the wafer 3 and has a structure that can freely rotate around the wafer center. A link is taken by a timing belt 23 (or a planetary gear or the like) to a fixed pulley 21 on the main rotation center axis through a relay two-stage pulley 27. The eccentric rotor 25 holds the rotation axis of the pedestal 2 at an eccentric position, and the eccentric rotor 25 itself has a structure that can rotate around its own central axis. The relay pulley 27 is used as a link for matching the phases of the fixed pulley 21 and the pedestal 2 at the main rotation center, and is loosely fitted on the central axis of the eccentric rotor 25. Can rotate freely independently. The fixed pulley 21 is an independent pulley that does not interlock with the main rotation, and is disposed on the central axis of the main rotation. The center of gravity of the eccentric rotor 25 and the pedestal 2 is made to substantially coincide with the central axis of the eccentric rotor 25 so that the rotational moment of the entire disk 1 does not change due to the eccentric rotation.

ペデスタル2(ウェハ3)の姿勢が、外部から見て一定のまま、回転ディスク1が回転するので、この主回転による遠心力は、主回転の位相によって方向を変えながら、ウェハ3の全方向に作用する。したがって、ペデスタル2には、ウェハ3を保持するためのクランプが、ウェハ3の全周にわたって略均等な間隔で配置されなければならない。遠心力の作用する方向がどちらになっても、同時に複数のクランプで遠心力に抗するようにするためには、隣り合うクランプの間隔は、最大でも90度を越えない角度で配置するのが望ましい。   Since the rotating disk 1 rotates while the posture of the pedestal 2 (wafer 3) remains constant when viewed from the outside, the centrifugal force due to the main rotation changes the direction according to the phase of the main rotation, and in all directions of the wafer 3. Works. Therefore, clamps for holding the wafer 3 must be arranged on the pedestal 2 at substantially equal intervals over the entire circumference of the wafer 3. Regardless of the direction in which the centrifugal force acts, in order to resist the centrifugal force with multiple clamps at the same time, the distance between adjacent clamps should be arranged at an angle not exceeding 90 degrees at the maximum. desirable.

ウェハ3へのイオン注入では、注入中にウェハ3の温度上昇を抑制するための冷却が必要である。例えば、50keVのエネルギーを持つイオンを、電流値20mAでウェハ3に照射するとすれば、そのイオンビームの持つ熱量は1kWにもなり、もし冷却がなければ、ウェハ3の温度は、デバイスパターン形成のためにウェハ表面に塗布されているフォトレジストの耐熱温度を容易に超えてしまう。
そのため通常の回転ディスク1では、回転ディスク内に水などの冷媒を流す経路がペデスタル2の近傍まで設けられており、その冷媒によってペデスタル2を冷却することで間接的にウェハ3の温度上昇を抑えている。通常、ウェハ3を保持するペデスタル面にはラバーが貼られており、ウェハ3とペデスタル2間の熱伝達は、このラバーを介して行われる。この熱伝達は、ウェハをペデスタルに押し付ける力が強いほど効率が上がる。
In the ion implantation into the wafer 3, cooling is required to suppress the temperature rise of the wafer 3 during the implantation. For example, if an ion having an energy of 50 keV is irradiated onto the wafer 3 at a current value of 20 mA, the heat quantity of the ion beam will be as high as 1 kW. If there is no cooling, the temperature of the wafer 3 will be the temperature of the device pattern formation. This easily exceeds the heat resistance temperature of the photoresist applied to the wafer surface.
Therefore, in the normal rotating disk 1, a path for flowing a coolant such as water is provided in the rotating disk up to the vicinity of the pedestal 2, and the temperature of the wafer 3 is indirectly suppressed by cooling the pedestal 2 with the coolant. ing. Usually, a rubber is stuck on the pedestal surface holding the wafer 3, and heat transfer between the wafer 3 and the pedestal 2 is performed via this rubber. This heat transfer increases in efficiency as the force pressing the wafer against the pedestal increases.

コーン角をθとすると、ウェハ3に作用する遠心力にsinθを乗じた分力が、ウェハ3をペデスタル2に押し付ける力として作用する。通常の回転ディスク1はこの遠心力の分力を熱伝達をよくするための押し付け力として利用している。
しかし、コーン角を小さくしていくと、ペデスタル2へのウェハ3の押付け力は小さくなり、コーン角が0度になると、押付け力はゼロになってしまう。このように押付け力が低下あるいは消失すると、ウェハ3とペデスタル2との間の熱伝達が低下するため、代わりの手段が必要になる。
If the cone angle is θ, a component force obtained by multiplying the centrifugal force acting on the wafer 3 by sin θ acts as a force for pressing the wafer 3 against the pedestal 2. The normal rotating disk 1 utilizes the centrifugal force component as a pressing force for improving heat transfer.
However, as the cone angle is decreased, the pressing force of the wafer 3 against the pedestal 2 decreases, and when the cone angle becomes 0 degrees, the pressing force becomes zero. When the pressing force decreases or disappears in this way, heat transfer between the wafer 3 and the pedestal 2 decreases, so that an alternative means is necessary.

その代わりの手段としてこの実施例で使おうとするのは、静電チャックと呼ばれる機構である。これは静電力を用いてペデスタル2にウェハ3を保持する方法で、枚葉式のイオン注入機では広く使われている機構であるが、回転ディスク1によるウェハ3の保持には使われていない。   As an alternative, a mechanism called an electrostatic chuck is used in this embodiment. This is a method of holding the wafer 3 on the pedestal 2 using an electrostatic force, and is a mechanism widely used in a single-wafer type ion implanter, but is not used for holding the wafer 3 by the rotating disk 1. .

ウェハ3とペデスタル2の間の冷却にはガス冷却も有効である。ここでいうガス冷却とは、ガスの比熱によって熱を輸送するのではなく、低圧力下でガス分子の平均自由行程がガスを挟む二つの壁の間隔に近いときに、一方の高温側の壁と他方の低温側の壁の間でガス分子の運動が効率よくに熱を伝える現象である。このガス冷却の効率は、ガスの種類、ガスが入るギャップの寸法、ガスの圧力で決まるので、これらを管理しさえすればよい。ラバーのように熱伝達効率維持のための押し付け力が必要でないので、コーン角が小さいかまたはゼロとなるような回転ディスク1には、ラバーを介した冷却よりガス冷却のほうが適切かもしれない。   Gas cooling is also effective for cooling between the wafer 3 and the pedestal 2. Gas cooling here does not transport heat by the specific heat of the gas, but when the mean free path of gas molecules is close to the distance between the two walls that sandwich the gas under low pressure, This is a phenomenon in which the movement of gas molecules efficiently transfers heat between the low temperature side wall and the other wall. The efficiency of this gas cooling is determined by the type of gas, the size of the gap into which the gas enters, and the pressure of the gas. Since the pressing force for maintaining the heat transfer efficiency is not required as in the case of rubber, gas cooling may be more appropriate for the rotating disk 1 having a small or zero cone angle than cooling via rubber.

こうした構成では、先に述べたように、ペデスタル2が偏心ロータ25を介してディスク本体1に保持されるので、ウェハ3を冷却する熱の流れは、
ウェハ3→ペデスタル2→偏心ロータ25→ディスク本体1
となる。
In such a configuration, as described above, since the pedestal 2 is held by the disk body 1 via the eccentric rotor 25, the heat flow for cooling the wafer 3 is as follows.
Wafer 3 → Pedestal 2 → Eccentric rotor 25 → Disk body 1
It becomes.

ディスク本体1には水などの液体冷媒が流せるが、そこに遊嵌され回転できる構造のペデスタル2や偏心ロータ25にまで液体冷媒を流すのは困難である。したがって、ペデスタル2と偏心ロータ25および偏心ロータ25とディスク1間にも有効な熱伝達の手段を設けてやらなければならない。非接触で回転を妨げないガス冷却はここにも有効である(図12参照)。   Although a liquid refrigerant such as water can flow through the disk main body 1, it is difficult to flow the liquid refrigerant up to the pedestal 2 and the eccentric rotor 25 having a structure that can be freely fitted and rotated there. Therefore, effective heat transfer means must be provided between the pedestal 2 and the eccentric rotor 25 and between the eccentric rotor 25 and the disk 1. Gas cooling that does not interfere with rotation without contact is also effective here (see FIG. 12).

したがって、全体として考えられる冷却の手段は
ウェハ3→(ラバー)→ペデスタル2→(ガス)→偏心ロータ25
→(ガス)→ディスク本体1→(冷却水)
か、または、
ウェハ3→(ガス)→ペデスタル2→(ガス)→偏心ロータ25
→(ガス)→ディスク本体1→(冷却水)
が考えられる。
Therefore, the cooling means considered as a whole is wafer 3 → (rubber) → pedestal 2 → (gas) → eccentric rotor 25.
→ (Gas) → Disc body 1 → (Cooling water)
Or
Wafer 3 → (Gas) → Pedestal 2 → (Gas) → Eccentric rotor 25
→ (Gas) → Disc body 1 → (Cooling water)
Can be considered.

前者の場合には、ペデスタル2−偏心ロータ25間、偏心ロータ25−ディスク本体1間に、ガスを導入する空隙を設ける。後者の場合には、それに加えて、ウェハ3−ペデスタル2間にも空隙を設ける。
それらの空隙の、ギャップ間隔および空隙を挟む対向2面の面積は、ガス冷却で輸送するに必要のある熱量に応じて設計する必要がある。ギャップ間隔は、導入するガス圧力での、そのガス分子の平均自由行程にほぼ近い値にするときが、単位面積あたりの熱伝達効率がよい。空隙を挟む対向2面の面積は、総入熱と単位面積あたりの熱伝達率とから、必要面積を決めればよい。
ギャップ間隔および空隙を挟む対向2面の面積は、機械的構造でほぼ一定に管理できるので、使用に当たっては、ガスの圧力を測定し、管理することが必要である。そのため、ガス導入空隙につながる導入経路に、導入したガスの圧力を測定するための機構(真空ゲージ)を設置する。
In the former case, gaps for introducing gas are provided between the pedestal 2 and the eccentric rotor 25 and between the eccentric rotor 25 and the disc body 1. In the latter case, a gap is also provided between the wafer 3 and the pedestal 2 in addition to the above.
It is necessary to design the gap interval and the area of the two opposing surfaces sandwiching the gap in accordance with the amount of heat required for transport by gas cooling. When the gap interval is set to a value approximately close to the mean free path of the gas molecule at the introduced gas pressure, the heat transfer efficiency per unit area is good. The required area of the two opposing surfaces across the gap may be determined from the total heat input and the heat transfer coefficient per unit area.
Since the gap interval and the area of the two opposing surfaces sandwiching the air gap can be managed almost uniformly by the mechanical structure, it is necessary to measure and manage the gas pressure before use. Therefore, a mechanism (vacuum gauge) for measuring the pressure of the introduced gas is installed in the introduction path connected to the gas introduction gap.

ガスのリークを防ぎ、かつ回転動作も行うため、偏心ロータ25でのペデスタル2の保持、回転ディスク1での偏心ロータ25の保持には、磁性流体シールを用いる。ウェハ3とペデスタル2との間にもガスを導入する場合には、両者の接触面におけるウェハ3の外周付近に、O−リングなどのシールを設ける。なお、ガスは回転ディスク1内に設けられた導入路より導入される。   In order to prevent gas leakage and perform a rotation operation, a magnetic fluid seal is used for holding the pedestal 2 with the eccentric rotor 25 and holding the eccentric rotor 25 with the rotating disk 1. When gas is also introduced between the wafer 3 and the pedestal 2, a seal such as an O-ring is provided in the vicinity of the outer periphery of the wafer 3 at the contact surface between them. The gas is introduced from an introduction path provided in the rotating disk 1.

図1(a)・(b)・(c)は、発明のビーム照射装置においてウェハ3(被照射物)の絶対姿勢を一定に保つことに関する基本的構成と態様とを示す概念図である。FIGS. 1A, 1B, and 1C are conceptual diagrams showing a basic configuration and an aspect relating to keeping the absolute posture of the wafer 3 (object to be irradiated) constant in the beam irradiation apparatus of the invention. 発明のビーム照射装置における回転ディスク1(回転体)とウェハ3、ビーム5等の関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the rotary disk 1 (rotary body), the wafer 3, the beam 5, etc. in the beam irradiation apparatus of invention. 発明のビーム照射装置においてウェハ3の絶対姿勢を変更することに関する概念図である。It is a conceptual diagram regarding changing the absolute attitude | position of the wafer 3 in the beam irradiation apparatus of invention. ウェハ3の表面におけるビームの軌跡等を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a beam trajectory and the like on the surface of a wafer 3; 図5(a)・(b)・(c)は、ウェハ3の表面において照射密度の不均一が生じる理由およびその改善方法を示す説明図である。FIGS. 5A, 5B, and 5C are explanatory diagrams showing the reason why the irradiation density is non-uniform on the surface of the wafer 3 and the improvement method. 照射密度を均一化する手法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the method of equalizing an irradiation density. 図7(a)・(b)は、図6の手法による実水平速度の偏差の計算例とウェハの軌跡とを示す線図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams showing an example of calculation of the deviation of the actual horizontal velocity by the method of FIG. 6 and the wafer trajectory. 図8(a)・(b)は、図6の手法によって計算したウェハの他の軌跡を示す線図である。8A and 8B are diagrams showing another locus of the wafer calculated by the method of FIG. 図9(a)・(b)は、ビーム照射装置の具体的な構成を示す概念図(側面図および正面図)である。9A and 9B are conceptual diagrams (a side view and a front view) showing a specific configuration of the beam irradiation apparatus. 図10(a)・(b)は、他のビーム照射装置の具体的な構成を示す概念図(側面図および正面図)である。FIGS. 10A and 10B are conceptual diagrams (side view and front view) showing a specific configuration of another beam irradiation apparatus. 同じくビーム照射装置の具体的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which similarly shows the specific structure of a beam irradiation apparatus. 同じくビーム照射装置の具体的な構成を示す図であって、ペデスタル2の付近の拡大断面図である。Similarly, it is a figure which shows the specific structure of a beam irradiation apparatus, Comprising: It is an expanded sectional view of the vicinity of the pedestal 2. FIG. ビーム照射装置の具体的な構成についてウェハ3の軌跡および速度を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the locus | trajectory and speed of the wafer 3 about the specific structure of a beam irradiation apparatus. 軌跡に対応したウェハの水平速度VHの時間的変化を示す線図である。It is a diagram showing a temporal change in horizontal velocity V H of the wafer corresponding to the trajectory. 従来のビーム照射装置における回転ディスク1’とウェハ3’との関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the relationship between the rotating disk 1 'and the wafer 3' in the conventional beam irradiation apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転ディスク(回転体)
2 ペデスタル(ホルダー)
3 半導体ウェハ(被照射物)
4 ビーム
20 差動巻掛伝動機構
21 固定プーリ(太陽歯車)
23 タイミングベルト
25 偏心ロータ(中間ホルダー)
30 第二差動巻掛伝動機構
33 タイミングベルト
A 主回転
Q 軌跡
1 Rotating disc (rotating body)
2 Pedestal (holder)
3 Semiconductor wafer (object to be irradiated)
4 beam 20 differential winding transmission mechanism 21 fixed pulley (sun gear)
23 Timing belt 25 Eccentric rotor (intermediate holder)
30 Second differential winding transmission mechanism 33 Timing belt A Main rotation Q Trajectory

Claims (11)

回転体における回転中心以外の箇所に被照射物の保持をなすホルダーを取り付け、回転体の回転にともなって回転するホルダー上の被照射物の移動経路のうち特定の照射位置で被照射物にビームを照射する照射手段を設け、上記照射位置での照射の間、被照射物の絶対姿勢を一定に保つための手段を、上記の回転体またはホルダーに付設したこと、
上記照射の間、照射位置の中央でのホルダーの上記移動方向に沿った方向へのホルダーの移動速度について変化を抑制しながらホルダーを変位させる等速化手段を設けたこと、
および、上記の等速化手段として、回転体上に中間ホルダーを設けるとともにその中間ホルダー上で偏心回転するように上記のホルダーを取り付けたこと
を特徴とするビーム照射装置。
A holder that holds the object to be irradiated is attached to a part other than the rotation center of the rotating body, and the beam is irradiated to the object at a specific irradiation position in the moving path of the object to be irradiated on the holder that rotates as the rotating body rotates. Irradiating means for irradiating, and means for maintaining the absolute posture of the irradiated object constant during irradiation at the irradiation position, attached to the rotating body or holder ,
During the irradiation, a constant speed means for displacing the holder while suppressing a change in the moving speed of the holder in the direction along the moving direction of the holder at the center of the irradiation position,
A beam irradiation apparatus characterized in that , as the constant velocity means, an intermediate holder is provided on a rotating body and the holder is attached so as to rotate eccentrically on the intermediate holder .
上記の等速化手段が、上記回転体上での中間ホルダーの回転と、中間ホルダー上でのホルダーの偏心回転との合成運動によって、上記のとおり照射の間のホルダーの移動速度の変化を抑制することを特徴とする請求項1に記載のビーム照射装置。 The constant velocity means suppresses the change in the moving speed of the holder during irradiation as described above by combining the rotation of the intermediate holder on the rotating body and the eccentric rotation of the holder on the intermediate holder. The beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein: 回転体の回転中心の線上に太陽歯車を設けてその回転を固定し、太陽歯車と歯数の等しい遊星歯車を回転体上に設けて太陽歯車と連結することにより差動歯車機構または差動巻掛伝動機構を構成し、
遊星歯車の回転軸上に第二太陽歯車を設け、当該第二太陽歯車と歯数の等しい第二遊星歯車を第二太陽歯車と連結して第二差動歯車機構または第二差動巻掛伝動機構を構成し、
差動歯車機構または差動巻掛伝動機構の回転数に対する第二差動歯車機構または第二差動巻掛伝動機構の回転数を整数倍にする伝動機構を設けたうえ、
上記のホルダーを上記の第二遊星歯車の回転軸と一体に取り付けた
ことを特徴とする請求項2に記載のビーム照射装置。
A sun gear is provided on the rotation center line of the rotating body to fix the rotation, and a planetary gear having the same number of teeth as the sun gear is provided on the rotating body and connected to the sun gear, thereby providing a differential gear mechanism or differential winding. Configure the hanging transmission mechanism,
A second sun gear is provided on the rotating shaft of the planetary gear, and a second planetary gear having the same number of teeth as the second sun gear is connected to the second sun gear to connect the second differential gear mechanism or the second differential winding. Configure the transmission mechanism,
Provided with a transmission mechanism that makes the rotational speed of the second differential gear mechanism or the second differential winding transmission mechanism an integral multiple of the rotational speed of the differential gear mechanism or the differential winding transmission mechanism;
The beam irradiation apparatus according to claim 2 , wherein the holder is attached integrally with a rotation shaft of the second planetary gear.
ホルダー上の被照射物である半導体ウェハにイオンビームを照射し注入するビーム照射装置であって、複数のホルダーが、一つの回転体とともに回転するよう設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のビーム照射装置。 A beam irradiation apparatus for irradiating an ion beam to the semiconductor wafer as an object to be irradiated on the holder infusion claim 1 in which a plurality of holders, characterized in that is provided so as to rotate with one of the rotary body The beam irradiation apparatus in any one of -3 . 被照射物の絶対姿勢を一定に保つ上記の手段として、回転体とは別にホルダーを回転させるべくホルダー用回転駆動源を設けるとともに、双方の回転速度を逆向きの同じ角速度にするための制御手段を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のビーム照射装置。 As a means for keeping the absolute posture of the irradiated object constant, a control means for providing a rotation drive source for the holder to rotate the holder separately from the rotating body and setting both rotation speeds to the same angular speed in opposite directions. The beam irradiation apparatus according to claim 1 , wherein the beam irradiation apparatus is provided. 被照射物の絶対姿勢を一定に保つ上記の手段として、回転体の回転にともない回転体と逆向きの同じ角速度でホルダーが回転するように回転体とホルダーとを連結する動力伝達手段を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のビーム照射装置。 As the means for keeping the absolute posture of the irradiated object constant, there is provided a power transmission means for connecting the rotating body and the holder so that the holder rotates at the same angular velocity opposite to that of the rotating body as the rotating body rotates. The beam irradiation apparatus according to claim 1 or 2 , characterized by the above. 回転体の回転中心の線上に太陽歯車を設けてその回転を固定し、太陽歯車と歯数の等しい遊星歯車を回転体上に設けて太陽歯車と連結することにより差動歯車機構または差動巻掛伝動機構を構成してこれを上記の動力伝達手段とし、上記のホルダーを上記の遊星歯車の回転軸と一体に取り付けたことを特徴とする請求項6に記載のビーム照射装置。 A sun gear is provided on the rotation center line of the rotating body to fix the rotation, and a planetary gear having the same number of teeth as the sun gear is provided on the rotating body and connected to the sun gear, thereby providing a differential gear mechanism or differential winding. 7. The beam irradiation apparatus according to claim 6 , wherein a hanging transmission mechanism is configured as the power transmission means, and the holder is integrally attached to the rotating shaft of the planetary gear. 上記照射の間の被照射物の絶対姿勢を設定変更するため、ホルダーの設定姿勢変更手段を設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のビーム照射装置。 8. The beam irradiation apparatus according to claim 1 , further comprising a holder setting posture changing means for changing the setting of the absolute posture of the irradiation object during the irradiation. 上記照射の間の被照射物の絶対姿勢を設定変更するため、回転を固定する上記太陽歯車の位相を変更可能にしたことを特徴とする請求項7に記載のビーム照射装置。 The beam irradiation apparatus according to claim 7 , wherein the phase of the sun gear that fixes rotation can be changed in order to change the absolute posture of the irradiated object during the irradiation. ビームの照射方向とも上記照射位置の中央での被照射物の移動方向とも異なる、上記中心線と交差する方向へ、上記の回転体を一定の基準速度で直線移動するとともに、
ビームの照射量を計測手段にて計測し、
計測したビームの照射量に応じて、上記直線移動の速度を基準速度から変化させる
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のビーム照射装置。
While moving the rotating body linearly at a constant reference speed in a direction intersecting the center line, which is different from the irradiation direction of the beam and the moving direction of the irradiated object at the center of the irradiation position,
Measure the irradiation amount of the beam with the measuring means,
The beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the linear movement speed is changed from a reference speed according to the measured beam irradiation amount.
ビームの照射方向に対する上記回転体の平面上の姿勢の角度を変更可能にしたことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のビーム照射装置。 The beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein an angle of a posture of the rotating body on a plane with respect to a beam irradiation direction can be changed.
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