JPH0215547A - 半導体基板へのイオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体基板へイオンを注入する装置に関する。

半導体基板であるウェハへのイオンを注入する装置とし
ては、チャネリング現象を起こさずにイオン注入が出来
る構成であることが必要である。

一般には、ウェハをその法線がイオンビームに対して５
〜１０°稈度傾斜するように配置することにより、チャ
ネリング現象の発生を防止している。

近年、イオンの注入エネルギがＭｅＶ級と高くなってぎ
ており、イオンの注入深さも深くなり、０．５ａ膳以上
となってきている。このため第７図に示すように、マス
クの窓に対する注入層位置ずれδ（＝Ｒｐｘｓｉｎθ；
ここでＲｐは注入深さ、θはイオンビームのウェハ法線
に対する角度）が無視出来ない程度に大きくなることも
ある。

このため、特に高エネルギのイオン注入装置では、マス
クの窓に関して対称に注入できる構成であることが要求
される。

又、低エネルギ領域においても、特に、自己整合のため
にゲート電極をマスクとしたＭＯＳトランジスタＳ／Ｄ
注入では、ゲート電穫十への不純物潜込みが非対称とな
って、電気的特性に１！！影響を及ぼしていた。

〔従来の技術〕

第８図は従来の１例を示す。これはイオンビーム１を静
電的走査装置２により、１ａと１ｂとの１ｍで走査させ
ると共に、単一のウェハ３を＠３を中心に矢印へ方向に
連続的に回転させる構成である。

また、１８０度又は９０度ずつステップ的に回動させて
置き換え、イオン照射を複数回行なう構成のものもある
。

第９図は従来の別の例を示す。複数のウェハ４をディス
ク状ターゲツ１−５に固定し、ターゲット５を軸６に関
して矢印Ｂ方向に回転させると共に、軸６を矢印Ｃで示
すように水平軸に関して上下に角度±θで撮り、この状
態でイオンビーム７をつ１ハ４に照射づる構成である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第８図の構成の装置は、ウェハ２上の所定の部位が図中
下側の位置に到ったときのその部位に対するイオンビー
ム１ａの照射角と、その位置より１８０度回動して図中
上側の位置に到りイオンビーム１ｂを照射されるときの
イオンビーム１ｂの照射角とは一致せず、数度の差があ
る。

このため、注入されたイオンの濃度分布がマスク窓に関
して非対称となり易い。

第９図の構成の装置では、ターゲット５を撮るとき、角
度θがＯｏとなる場所を通る。このため、ターゲット５
を娠る過程のうち、角度θがＯｏ又はこの近くになった
ときにチャネリング現象が生じてしまい、チャネリング
防止効果が不十分となる。

本発明は、イオン注入非対称性の改善を図り且つチャネ
リング現象を防止することができる半導体基板へのイオ
ン注入装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、半導体基板にイオンビームを照射してイオン
を注入する装置において、上記半導体基板を上記イオン
ビームの照射位置において該半導体基板の法線が上記イ
オンビームの中心線と実質上一致するように支持する手
段と、 上記イオンビームを上記法線に対して等しい角度をなｉ
ｉｍ数の方向より照射させる手段とよりなる構成とした
ものである。

〔作用〕

支持手段と照射手段とにより、イオンビームは、半導体
基板がイオンビーム照α１位置に位置するときの半導体
基板の法線に対して等しい角度をなす複数の方向より照
射される。

これにより、イオンは、半導体基板内にマスクの窓に関
して対称性良く注入される。

イオンビームの照射方向が半導体基板の法線と一致する
状態は起きないため、チャネリング現象は発生しない。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例のイオン注入装置１０を示
す。

１１はイオン源であり、イオンビーム１２を出射する。

１３は第１の偏向系であり、上下一対の偏向板１４．１
５よりなり偏向電圧源１６よりの矩形波信号により駆動
され、イオンビームを図中上下に偏向させる。

１７は第２の偏向系であり、中央の偏向板１８と上下の
偏向板１９．２０とにりなり、電源２１により、偏向板
１８と偏向板１９．２０との間に逆極性の電圧が印加さ
れた構成である。

この第２の偏向系１７は、偏向板１８と１９とよりなる
偏向部２２と、偏向板１８と２０とよりなる偏向部２３
とよりなる構成であり、イオンビームを中央側に偏向さ
せる。

２４はディスク状ターゲットであり、複数のウェハ２５
が片面の周囲近傍に並べて支持されている。

ターゲット２４は軸２６を中心に矢印り方向に回転し、
各ウェハ２２は図中上方の位置Ｐを移動するときにイオ
ンビームを照射される。Ｐはウェハ２２がイオンビーム
により照射されるイオンビーム照射位置である。

２７はイオンビーム１２の中心線である。

ウェハ２５は、第２図に示すように位置Ｐにおいて、イ
オンビーム１２が照射される部位２８のウェハ２５の法
線２９が、イオンビーム中心線２７と実質上一致するよ
うに支持されている。

イオン源１１、第１の偏向系１３及び第２の偏向系１７
が複数方向同時照射手段を構成し、ディスク状ターゲッ
ト２４がウェハ支持手段を構成する。

次に部位２８にイオンビームを照射してイオンを注入す
るときの動作について説明する。

イオン源１１よりのイオンビーム１２は、時刻Ｔｏでは
、第１の偏向系１３において矢印Ｘ＋力方向偏向され、
イオンビーム１２−１となり、第２の偏向系１７の偏向
部２３に入り、ここで矢印×２方向に偏向され、イオン
ビーム１２−２となってウェハ２５上の部位２８を、イ
オンビーム中心線２７に対して角度α１の斜め下方より
照射する。

時刻Ｔｏより微小時間経過した時刻■１では、第１の偏
向系１３の偏向方向が今までとは逆となり、イオンビー
ム１２は第１の偏向系１３で矢印×２方向に偏向され、
イオンビーム１２−３となり、第２の偏向系１７の偏向
部２２に入り、ここで矢印×１方向に偏向され、イオン
ビーム１２−４となって部位２８を、イオンビーム中心
１ａ２７に対して角度α２の斜め上方より照射する。

時刻Ｔ＋より微小時間経過した時刻Ｔ２では、再び時刻
Ｔｏ時の照射状態となる。

ここで、第１．第２の偏向系１３．１７は、上記角度α
重及びα２が等しい角度、例えば１０度となるように構
成しである。

このように、ウェハ２５の部位２８には、その法線２９
に関して対称である二つの方向よりイオンビームが交互
に照射されてイオンが注入される。

イオンが注入される方向はイオンビームの照射方向と実
質上同じであり、イオンは、第３図に示すように、部位
２８（マスク３０の窓３１）の法１ａ２９に関して対称
に注入され、対称性が改善される。

またＷｔｌの偏向系１３の偏向電圧は矩形波であり、イ
オンビーム１２−１と１２−３との切り換りは瞬時に行
なわれる。このため、部位２８を照射するイオンビーム
１２−２と１２−４との切り換わりも瞬時に行なわれ、
イオンビームが部位２８を法ｌＩ２９の方向より照射す
る状態とは実質上ならない。従って、チャネリング現象
は起こらない。

ここで、偏向電圧源１６よりの矩形波電圧の周期は、タ
ーゲット２６の走査周期に対して、走査短周期側の１７
１０以下又は走査長周期側の１０倍以上としてあり、タ
ーゲット２６の回転と同期しないように定めである。

これにより、各ウェハ２５の全面において、角度α１方
向からのイオンビーム照０１ｍと角度α２方向からのイ
オンビーム照射量とが等しくなる。

またウェハ２５はイオンビーム１２−２と１２−４とに
より交互に周期的に照射されるが、マクロ的にみると、
ウェハ２５はイオンビーム１２−２と１２−４とにより
実質上同時に照射され、イオンを実質上同時に注入され
ることになる。

第４図は本発明の第２実施例になるイオン注入装置４０
を示す。

この装置４０は、上記の実施例中の第２の偏向系１７を
静電レンズ４１で置き換えた構成である。

上記実施例の場合と同様に、イオンビーム１２−２と１
２−４とによりイオンがウェハ２５に注入される。

第５図は本発明の第３実施例になるイオン注入装δ５０
を示す。

５１は第１の回転磁界形成装置であり、矢印Ｆ方向に回
転する磁界５３を形成する。

５４は第２の回転磁界形成装置であり、上記磁界５３と
は逆向きであり、上記と同方向に回転Ｊる磁界５５を形
成する。

磁界５３．５５の方向が図示の状態にあるときには、イ
オンビーム１２は、磁界５３により符号１２−樽で示す
ように偏向され、続いて磁界５５により符号１２−ｕで
示づように偏向されてウェハ２５を照！８する。

磁界５３．５５の回転によりイオンビーム１２−＋ｅ、
１２ｕはイオンビーム中心線２７の回りを回転し、ウェ
ハ２５には、法！ａ２９に対づる角度がβの円錐の側面
に沿う方向よりイオンビム１２−ｎが照射され、イオン
注入が行なわれる。

第６図は本発明の第４実施例になるイオン注入装研６０
を示Ｊ。

６１は発散形レンズ、６２は円形のビーム受は部、６３
は静電レンズである。

イオンビーム１２は発散形レンズ６１を経て発散ビーム
６４とされる。

弁数ビーム６４は、ビーム受は部６２により１油中心部
成分を鴻ぎられ、通過した周囲部分が断面がドーナツ状
のビーム６５となる。

このドーナツ状ビーム６５は静電レンズ６３により集束
されウェハ２５を照射する。

ウェハ２５は、コーン状のターゲット６６であり、傾斜
した軸６７を回転するものに支持されＣいる。

ウェハ２５は円錐面内で回転するが、軸６７の傾斜によ
り、位置Ｐでは、その法線がイオンビーム中心線２７と
一致する姿勢で支持される。

このため、ウェハ２５に対しては、法線に関して軸対称
の円錐側面を形成する全ての方向から同時にイオンビー
ムが照射され、イオンが注入される。

コーン状のターゲット６６を使用すれば、遠心力により
ウェハ２５を支持することが出来、好５１合である。

上記の第２．第３．第４実施例の装置４０゜５０．６０
によっても、第１実施例の装置１０の場合と同様に、チ
ャネリング現象を起こさずに対称性良く注入される。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、単導体基板内への
イオンの注入をマスクの窓に関して対称性良く行うこと
が出来、しかも、チャネリング現象の発生を防止するこ
とが出来る。

本発明装置を使用することにより、電気的特性の良い半
導体装置を製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオン注入装置の第１実施例をは小す
図、 第２図は第１図中ウェハへのイオンビームの照射状態を
示す図、 第３図はウェハ内へのイオン注入状態を示す図、第４図
は本発明の第２実施例を示す図、第５図は本発明の第３
実施例を示す図、第６図は本考案の第４実施例を示す図
、第７図はウェハ内へのイオン注入の非対称を説明する
図、 第８図は−の従来例を示す図、 第９図は別の従来例を示す図である。 図において、 １０，４０，５０．６０はイオン注入装置、１１はイオ
ン源、 １２、１２−＋　、　１２−２．１２−３．１２１２−
１＃、１２−ｕはイオンビーム、１３は第１の偏向系、 １６は偏向電圧源、 １７は第２の偏向系、 ２４はディスク状ターゲット、 ２５はウェハ、 ２６は軸、 ２７はイオンビーム中心線、 ２８はイオンビームが照射される部位、２９は法線、 ３０はマスク、 ３１は窓、 ４１は静電レンズ、 ５１は第１の回転磁界形成手段、 ５４は第２の回転磁界形成手段、 ６１は発散系レンズ、 ×□× ６２はビーム受は部、 ６３は静電レンズ、 ６４は発散ビーム、 ６５はドーナツ状ビーム、 ６６はコーン状ターゲット、 ６７は軸 を示寸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板にイオンビームを照射してイオンを注入する
   装置において、 上記半導体基板（２５）を上記イオンビームの照射位置
   （Ｐ）において該半導体基板の法線（２９）が上記イオ
   ンビームの中心線（２７）と実質上一致するように支持
   する手段（２４、６６）と、上記イオンビームを上記法
   線（２９）に対して等しい角度をなす複数の方向より照
   射させる手段（１３、１７、４１、５１、５４、６１、
   ６２、６３）とよりなることを特徴とする半導体基板へ
   のイオン注入装置。