JPH025353A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はイオン注入装置に係り、特に被処理物のサイズ
やイオンの注入条件に応じて照射範囲が制限されたイオ
ンビームを容易に供給することを可能にしたイオン注入
装置に関する。

（従来の技術） 一般にイオン注入技術は、被処理物例えばシリコンやガ
リウム・ヒ素基板に不純物をドーピングする技術として
広く普及している。

このようなイオン注入に用いるイオン注入装置として、
例えば中電流型イオン注入装置は、第６図に示すように
、イオン発生装置１および質量分析マグネット２等から
なるイオンビーム発生装置３から出力されたイオンビー
ム４が、加速装置５で加速され、四極子静電レンズ６で
所定のビームに整形された後、垂直走査板７および水平
走査板８の電界の作用によりＸ−Ｙ方向に走査されなが
ら、グランドマスク９で被処理物例えば半導体ウェハ１
１のサイズに応じて走査範囲が制限され、プラテン１０
上に配置された半導体ウェハ１１に照射されるように構
成されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来のイオン注入装置においては、上述
したようにグランドマスク９によって被処理物のサイズ
に応じて所定の範囲に走査範囲が制限される。従って、
被処理物のサイズを変更する際にはグランドマスク９の
交換が必要となる。

しかしながら、グランドマスク９を含む上記イオンビー
ムを走査照射させるだめの各機構は真空チャンバ内に設
置されているため、グランドマスク９の交換は一旦真空
系を破った後に行わなければならず、被処理物のサイズ
変更作業に要する工数が大きく、作業能率を低下させる
要因となっていた。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するために
なされたもので、被処理物の品種変更作業に要する工数
を低減し、処理能率を高めたイオン注入装置を提供する
ことを目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、イオン源から射出されたイオンビー
ムを単一または複数の偏向系により少なくとも水平およ
び垂直方向に偏向しつつ被処理物に走査照射して、所望
のイオンを該被処理物に注入するイオン注入装置におい
て、前記水平および垂直方向に偏向されたイオンビーム
の走査照射領域に設置され、かつ該走査照射領域とこの
走査照射領域外とを移動可能な開口面積の異なる複数の
グランドマスクを有することを特徴としている。

（作　用） 本発明のイオン注入装置においては、真空チャンバ内に
イオンビームの照射範囲を制限する、開口面積のことな
る複数のグランドマスクが設置されている。そして、こ
れら複数のグランドマスクの開口部を、例えば作業サイ
ズに対応させたものとしておき、作業サイズの変更に応
じて真空チャンバ内において所望のグランドマスクを走
査照射領域に移動させてイオン注入作業を行う。したが
って、イオンビームの照射領域の変更を短時間に真空系
を破ることなく行うことが可能となる。

（実施例） 以下、本発明を中電流型イオン注入装置に適用した実施
例について図面を参照して説明する。

図示を省略したイオン発生源から出力され、図示を省略
した分析マグネット、加速管、静電レンズ等で所望のビ
ーム状に整形されたイオンビーム２１、は、垂直方向（
以下、ｙ方向と呼ぶ）走査板２２および水平方向（以下
、Ｘ方向と呼ぶ）走査板２３により構成されている静電
偏向系２４に入射する。

上記ｙ方向走査板２２およびＸ方向走査板２３には、夫
々偏向波形例えばｌ１７．１９１１ｚ　、　１０１９１
１ｚといった周波数の三角波である走査信号に基く電圧
が印加され、このときの各電極間の電界の変化により、
入射したイオンビーム２１を所定の方向に偏向してビー
ムの走査照射が行われる。

また、Ｘ方向走査板２３では、イオンビーム２１がビー
ム進行軸に対してオフセット角θ、例えば７″で屈曲さ
れるように印加電圧の制御がなされており、イオンビー
ム２１中に混在するニュートラルイオン等の雑イオンは
、このビーム屈曲部で選別されて所望のイオンとは別方
向に飛翔し、図示を省略した遮蔽板によって被処理物方
向への進入が阻止される。

このような静電偏向系２４によってｘ−ｙ方向に走査さ
れたイオンビーム２１ａは、グランドマスク２５によっ
て制限され、プラテン２８上に配置された被処理物例え
ば半導体ウェハ２９ａ上に走査照射される。

グランドマスク２５は、イオンビーム２１ａの通過方向
に対してプラテン２８側に設置された、例えば６インチ
半導体ウェハ用の大開口を有する大径用グランドマスク
２６と、静電偏向系２４側に配置された例えば４インチ
半導体ウェハ用の小開口を有する小径用グランドマスク
２７とから構成されている。この小径用グランドマスク
２７は図示を省略した駆動機構、例えば小径用グランド
マスク２７にロッドを連結し、このロッドの他端を真空
チャンバ３０外に突出させ手動によってイオンビーム２
１ａの走査照射領域と走査照射領域外とを移動可能とさ
れている。勿論、プログラムにより自動的に交換するよ
うに構成してもよい。

なお、上記各機構は真空チャンバ３ｏ内に設置されてい
る。

そして、被処理物のサイズ変更例えば４インチウェハか
ら　６インチウェハに変更する際には、第２図に示すよ
うに、小径の半導体ウェハ２９ｂに対応する小径用グラ
ンドマスク２７をイオンビームの走査照射領域外に移動
させることによって、大径の半導体ウェハ２９ａに応じ
て制限されたイオンビーム２１ａが走査照射される。逆
に、６インチウェハから４インチウェハに変更する場合
は、逆にすれば良いことは説明するまでもない。

こうして、被処理物物の変更に伴うグランドマスクの交
換が、容易にかつ真空系を破ることなく行うことができ
、サイズ変更に伴う作業工数を大幅に短縮することが可
能となる。

次に、本発明の第２の実施例について第３図を参照して
説明する。

この実施例のイオン注入装置は、第３図に示すように、
１次および２次の偏向系を有しており、２次の偏向系へ
の電圧を制御することによってイオンビームを平行ビー
ム化して、被処理物に平行照射走査（以下、パラレルス
キャンと呼ぶ）する方式と、通常の逆狭空状走査照射（
以下、ナロースキャンと呼ぶ）する方式とを処理内容に
応じて選択可能な装置である。なお、第３図（ａ）はこ
の実施例のイオン注入装置の平面図、第３図（ｂ）はそ
の側面図を示している。

前述の実施例と同様に、図示を省略したイオン発生源か
ら出力され、所望のビーム状に整形されたイオンビーム
４１は、Ｘ方向走査板４２およびＸ方向走査板４３によ
り構成されている第１次静電偏向系４４に入射され、Ｘ
方向およびＸ方向それぞれに対して偏向されて所要範囲
に走査される。

また、Ｘ方向走査板４３では、前述の実施例と同様にイ
オンビーム４１が屈曲されるように印加電圧の制御がな
されており、イオンビーム４１中に混在するニュートラ
ルイオン等の雑イオンは、このビーム屈曲部で選別され
て所望のイオンとは別方向に飛翔し、例えばカーボンか
らなる遮蔽板４６によって被処理物方向への進入が阻止
される。

第１次静電偏向系４４の後方には、例えばカーボンから
なる第１のグランドマスク４９が設けられている。そし
て、第１次静電偏向系４４によって制限されたイオンビ
ームは、２次電子抑制電極５０を通過し、Ｘ方向偏向板
５１およびＸ方向偏向板５２からなる第２次静電偏向系
５３に入射する。

Ｘ方向偏向板５１には、上記Ｘ方向走査板４２とほぼ同
期しかつ逆バイアスの電圧が印加されており、入射され
たイオンビーム４１は該Ｘ方向偏向板５１の電極間中央
方向に若干反発され、Ｘ方向に対してパラレルビーム化
される。

ｙ方向偏向＆５１でＸ方向にパラレルビーム化されたイ
オンビーム４１ａは、次いでＸ方向偏向板５２に入射す
る。該Ｘ方向偏向板５２にも、上記Ｘ方向走査板４３と
ほぼ同期しかつ逆バイアスの電圧が印加されており、上
記Ｘ方向偏向板５１と同様の原理でＸ方向に対してもパ
ラレルビーム化される。

このようにして第２次静電偏向系５３に所定の電圧を印
加することによってイオンビーム４１は、平行ビーム化
される。また、この第２次静電偏向系５３の動作を停止
すると通常のナロースキャンとなる。

ここで、第４図に示すように、パラレルスキャンとする
場合には、第２次静電偏向系５３によって電極間の中央
方向に若干反発されて平行ビームとされるため、第１次
静電偏向系４４における走査角度は、ある程度大きめに
設定する必要が生じ、この際に第１次静電偏向系４４で
の電圧異常等によっても第２次静電偏向系５３に誤照射
されないように、グランドマスク４９における大開口を
有するパラレルスキャン用グランドマスク４８によって
イオンビーム４１の通過位置が規制される。

そして、このパラレルスキャン用グランドマスク４７を
そのまま使用してナロースキャンを行うと、第１次静電
偏向系４４で走査角度を制御するものの電圧異常等が生
じた場合は第４図の点線で示した範囲にビームが走査さ
れるので、半導体ウェハの大きさに対して無駄なビーム
が多くなってしまうため、第５図に示すように、小開口
を有するナロースキャン用グランドマスク４７によって
イオンビーム４１の通過位置を規制するように構成され
ている。このナロースキャン用グランドマスク４７は、
前述の実施例における小径用グランドマスク２７と同様
に走査照射領域と走査照射領域外とを図示を省略した駆
動機構によって移動可能とされている。

第２次静電偏向系５３を通過したイオンビームは、ｘ−
ｙ方向に対してパラレルビーム化したイオンビーム４１
ｂとなって、ビーム調整機構５４、第２のグランドマス
ク５５を通過して、プラテン５６上に配置した被処理物
例えば半導体ウェハ５７に走査照射される。半導体ウェ
ハ５７は、チャンネリング防止の目的で、ビーム照射軸
に対して例えば約７″のチルト角で傾斜配置されている
。

なお、第２次静電偏向系の各偏向板５１．５２を挟むよ
うにイオンビーム照射軸上に配設されたグランド電極５
９．６０．６１は、各偏向板５１．５２の端部における
電界のみだれを防止するためのものである。

この実施例においては、イオンビーム４１をパラレルビ
ーム化して走査照射しているので、半導体ウェハ５７に
対して均一なイオン注入処理が可能である。また、第２
次静電偏向系５３の動作を停止し、通常のナロースキャ
ンとして際にも、移動可能なナロースキャン用グランド
マスク４７を走査照射領域に移動させるだけで、安全に
イオン注入が行える。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のイオン注入装置において
は、被処理物のサイズ変更に伴うクランドマスクの交換
や、例えば静電偏向系を複数設けてこれらの動作を制御
することによって、パラレルスキャン方式とナロースキ
ャン方式のどちらにも対応可能に構成した際のグランド
マスクの交換を、容易にかつ真空系を破ることなく行う
ことが可能であり、これらに要する作業工数が低減され
、処理能率が向上されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は第
１図の動作を説明する図、第３図は本発明の他の実施例
の構成を示す図で、第３図（、ａ　）はその平面図、第
３図（ｂ）はその側面図、第４図および第５図は第３図
の要部によって動作を説明する図、第６図は従来のイオ
ン注入装置の構成を示す図である。 ２１・・・・・・イオンビーム、２２・・・・・・ｙ方
向走査板、２３・・・・・・Ｘ方向走査板、２４・・・
・・・静電偏向系、２６・・・・・・大径用グランドマ
スク、２７・・・・・・小径用グランドマスク、２８・
・・・・・プラテン、２９・・・・・・半導体ウェハ。 出願人　　　　　チル・パリアン株式会社代理人　弁理
士　須　山　佐　− 第１図 ４つ 第４図 ４つ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 イオン源から射出されたイオンビームを単一または複数
   の偏向系により少なくとも水平および垂直方向に偏向し
   つつ被処理物に走査照射して、所望のイオンを該被処理
   物に注入するイオン注入装置において、 前記水平および垂直方向に偏向されたイオンビームの走
   査照射領域に設置され、かつ該走査照射領域とこの走査
   照射領域外とを移動可能な開口面積の異なる複数のグラ
   ンドマスクを有することを特徴とするイオン注入装置。