JPH03102750A - イオン注入装置におけるイオンビームの走査制御装置 - 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】 ［　Ｊ１’ｒ；業上の利川分野］ 本発明は、イオン注入装置におけるイオンビームの走査
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のイオン注入装置は添付図面の第７図に示すように
イオンＦｉ．Ａと、質量分ｉｆｆ　器Ｂと、加速管Ｃと
、集束レンズＤと、Ｙスキャンプレートを成す二極静電
偏向器Ｅと、Ｘスキャンプレートを成す二極静電偏向器
Ｆとて構成されており、イオン源Ａから発生されたイオ
ンビームは質量分Ｒ　器Ｂで同一電荷の１１１　−　１
頓７’まーたは分了・イオンにされ、加速青Ｃて加速さ
れた後、集束レンズＤで集束され、モしてＹスキャンプ
レートＥおよびＸスキャンプレートＦにより走査されて
ターゲットＧ上に照射される。

ＸスキャンプレートＦでは、約７°偏向方向をずらせる
ためのオフセットを加えつつ、例えば８３３１１ｚの三
角波電圧を印加して走査する。またＹスキャンプレート
Ｅにおいては、例えば１６７１１ｚの二角波電圧を印加
してＸＹの走査でリサージュの図形が均一にターゲット
上を走査するように走査が行われる。その走査図形は第
８図に模式的に示す。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、イオン注入技術においてターゲットの径が６
インチから８インチへと増大し、また４Ｍビット、１６
ＭビットとＩ）ＲＡＭの果積度が進むにつれてトレンチ
構逍が必須となってきた。

しかし、従来のイオン注入装置では、偏向器とターゲッ
トとの矩離をｌ６０ＣＩｌｌに取ってもイオンビームが
ターゲットに入射する場所によって人ａ＝ｔ方向が昇り
、例えば６インチのターゲットでは端の方に人１．１す
るイオンビームと中心に入射するイオンビームとでは入
射方向が２．７　’異り、８インチのターゲットではそ
れが３、６°となる。ターゲットの端と端では、６イン
チのターゲットの場合最大５．４°、８インチのターゲ
ットの場合７．２°異ることになる。イオンビームのタ
ーゲットに対する人１・１角が異ることにより同一立体
角のビームレットをターゲットが切る而積はターゲット
の場所によって異ることになり、その見果イオン注入量
の分布に不均一が牛しる。このことは、特に４Ｍビット
以上のＣＭＯＳ−ＤＲＡＭのトレンチの側聖にイオン注
入しようとする際著しく影響する。またトレンチの底に
イオン注入する場含には、イオンビームの入射角が場所
によって穴ることによりシャドーイングが牛じることに
なる。

このような問題点を角／Ｉ！訣するため、先にターゲッ
ト上の全域に同一人射角で入射する下行スキャンビーム
で走査することのできるイオン注入装置を堤案じ、この
装置は、イオンビームを偏向させる第１多重極静電偏向
器及び第１多重極静電偏向器の後方に同一光軸上に配置
され、第１多ｆｆＩ他静電偏向器で偏向されたイオンビ
ームの方向を一定方向にする第１多重極静電偏向器と同
一極数の第２多重極静電偏向器を備え、第２多重極静電
偏向器の各電極を相対応する第１多正極静電ＩＩＩａ向
器の各電極に対じ光輔を含む同一面西にあって１７．い
に光軸に関して反対側になるように配置した偏向系を有
している。添付図市の第１図には、各多ｆｆｆ極静電偏
向器が八重極から成る場含を例示し、第１八重極静電偏
向器Ｈにおける３電極は中心軸線に対して対称位置にあ
る第２八重極静電偏向器Ｉにおける電極に接続され、モ
して゛ド行スキャンの条件を満たすため、各偏向器の各
電極には図示したような電圧を印加すればよいことを堤
案じた。

そこで、本発明は、このような先に堤案じたイオン注入
装置において゛１ろ行スキャンの条件を満たすような各
電挑に印加すべき電圧を発生できるイオンビームの走査
制御装置を捉１３（することをＩＩ的としている。

［課題をＷｌ決するための丁段］ 上記の目的を達成するために、木允明によるイオンビー
ムの走査制御装置は第１の記憶装置と、この第１の記憶
装置に接続され、第１の記憶装置で予め設定された動作
制御信号に応じて越準クロックパルスを予定の数までカ
ウントしてＰ定のディジタル値を出力するアップ・ダウ
ンカウンタと、このアップ・ダウンカウンタのディジタ
ル出力から第１の基早電圧を発生するｍｌのＤ／Ａ変換
器と、アップ・ダウンカウンタの計数値がｒ定の値に達
したとき別のＪｌ！ｉ準クロック信号に同期して別のＰ
定のディジタル値を出力する第２の記憶装置と、第２の
記憶装置からのディジタル出力から第２のＪ！準電江を
発（１−する第２のＤ／Ａ変換器と、第１及び第２のＤ
／Ａ安換器でそれぞれ発生された第１及び第２のｕ’ｙ
’電圧を演算処理して二つの多重極静電｛扁向器の各電
極に印加すべき電江を形成する演算同路とから成ること
を特徴としている。

本発明の奸ましい丈胤例では、第１、第２の各Ｄ／Ａ変
換器に各払ヤ電江の絶χ１値を調整するためのポテンシ
ョメータを設けることができる。

［大　施　例］ 以下、本発明の実施例を添付図向の第２図〜第６図に基
づいて説明する。

第２図にはイオンビームの偏向系に二つの八重極静電１
偏向器を備えたイオン注入装置に適用した本発明による
イオンビームの走査制御装置の一実施例をブロック線図
で示し、１は第１の記憶装置で、この第１の記憶装置１
には、越中電圧Ｕに関連した情報及び予め設定した動作
制御信号、すなわち、第１の記憶装置１に接続されたア
ップ・ダウンカウンタ２をｊｉｉｌ　Ｉ時停１］，させ
またアップカウント動作及びダウンカウント動作の切り
替えさせるかに関するデータが記憶されている。第１の
記憶装置１からの動作制御信号に応じてアップカウント
動作またはダウンカウント動作を行うアップ・ダウンカ
ウンタ２は第１のクロック信号発生器３に接続され、こ
の第１のクロックパルスｆ−号発生器３はから電圧Ｕを
アップ、ダウンさせる速いクロックパルス（一号をアッ
プ・ダウンカウンタ２へ供給する。このクロックパルス
信号発生器３からの速いクロックパルス信号を第１の記
ｔａ装置１からの動作制御信号に応してアップカウント
またはダウンカウントする。アップ・ダウンカウンタ２
゛の出力は一方では第１のＤ／Ａ変換器４にまた他方で
は比較同路５の一方の人力に接続されている。

比較１ｉ′ｉ１路５の他方の人力は第１の記憶装置１に
接続され、それで比較回路５はアップ・ダウンカウンタ
２で計数された速いクロックパルス信号を第１の記憶装
置１のある番地に記憶されている設足値と比較するよう
にされている。比較回路５の出力はシフトレジスタ６の
一つの人力に接続され、このシフトレジスタ６の別の人
力には、ｆｊｓ２のクロックパルス信号発生器７が接続
されている。この第２のクーロックパルス信号発生器７
は電圧Ｕのスキャンを折り返すＩ＋，１７１Ｈ．ｒｌを
設定する遅いクロックパルス信号を発生する。またシフ
トレジスタ６の出力は一方ではアップ・ダウンカウンタ
２にまた他方ではカウンタ８にそれぞれ接続されている
。

シフトレジスタ６は、比較同路５においてアップ・ダウ
ンカウンタ２からの計数値が第１の記憶装置１で予め設
定されている値に達した時、比較回路５からの出力信号
を、第２のクロックパルス信号発生器７からのクロック
パルス信号に同期してカウンタ８へ通し、それによりカ
ウンタ８の＝１数値を一つ増やせるように作用する。カ
ウンタ８の出力は別の基準電圧Ｖに関連した情報を記憶
する第２の記憶装置つと第１の記憶装置１とに接続され
、第２の．？Ｃ！憶装置９はカウンタ８からの計数値に
応してその値に応じたＶ出力数値を出力する。

また第１の記憶装置１はカウンタ８からの計数値に応じ
てその出力における動作制御ｆ５号を変更する。

第２の記憶装置９の出力は第１のＤ／Ａ変換藩４と大質
的に同し措成の第２のＤ／Ａ変換器１０に接続され、こ
の第２のＤ／Ａ変換器ＩＯの出力は第１のＤ／Ａ’＆換
器４の出力と』（にアナログ演ｐ同路ＩＩに接続されて
いる。

第３図にはアナログ演算同路Ｉ１の同路構成の一例を示
し、第１のＤ／Ａｉ換器４と第２のＤ／Ａ支換器１０の
出力にそれぞれ接続された二つの反転回路ｌ２、ｌ３と
、各々反転、加算、ゲイン可変機能をもつ演算増幅器か
ら成る四つの加算同路ｌ４〜Ｉ７とをａし、これらの同
路は図示したように接続され、そして八つの出力に図示
してない二つの八重極静電偏向器の各電極に印加すべき
異る電圧を発生するように構成されている。

このように構成した図示装置の動作について以下説明す
る。

アップ・ダウンカウンタ２は、第１の記憶装置１からの
ｒめ設定された動作１，１御信号に応じて、第１のクロ
ックパルス信号発生器３からの速いクロックパルス信号
を計数し、その±１数値は第１のＤ／Ａ変換器４により
アナログ電圧＋Ｕに変換される。また、アップ・ダウン
カウンタ２の出力計数値は比較同路５で第１の記憶装置
１におけるｒ・め設定された値と比較され、このＰめ設
足された値と一致すると、比較１１リ路５は出力信号を
シフトレジスタ６へ供給する。シフトレジスタ６は第２
のクロックパルス信号発生器７からの遅いクロックパル
ス信号の周期の数周期だけシフトされ、その間アップ◆
ダウンカウンタ２の＝１数を停止させる。一方、シフト
レジスク６は第２のクロックパルス信号発生器７からの
遅いクロックパルス信号に同期してカウンタ８の計数値
を一つ増加させ、このカウンタ８の出力．ｉｎ値の増加
に応じて第２の記憶装Ｆｉｔ９の所定の番地に記憶され
ているＶ出力数値が第２のＤ／Ａ変換器１０へ送られ、
アナログ電圧＋Ｖに変換される。またカウンタ８の出力
罰数値は第１の記憶装置１に供給され、この第１の記憶
装置１から出力される値を別の番地に記憶している別の
値に更新させる。

シフトレジスタ６による動作停止設定時間後、アップ・
ダウンカウンタ２は計数動作をＮｊ開し、新しく設定（
更新）された第１の記憶装置１からの出力値に等しくな
るまで、＝１数し続け、そして上述の動作が繰返される
。

このようにして発坐されたアナログ電圧＋ｖ１十Ｕは第
４図及び第５図に示すような波形をもち、そして第３図
に示すアナログ演算同路１１に入れられ、＋Ｕ，＋Ｖは
そのまま出力されるノ（にそれぞれ反転同路ｌ２、ｌ３
で反転させることにより−Ｕ１Ｖが１１｝られる。また
これらの四つの出力電圧をそれぞれ加算同路ｌ４〜Ｉ７
て演算処理することにより図示したように残りの四つの
出力電圧が得られる。

この場合、各Ｄ／Ａ変換器にボテンショメータを組み込
むことにより、電圧Ｕ，Ｖの絶χ・ｌ値を変えることが
でき、これにより元のアナログ電江十Ｕ、＋Ｖの値を変
えることで、八重極静電偏向器の各電極に印加すべき電
圧を同特に変えることができる。これは、イオンの加速
電圧を変える際に必ず八重極静電ｆ一向器の各電極に印
加すべき電圧を調整する必要があるので、実際の電圧調
整托作の観点から非常にｑ利である。

第６図にはこれらの電仕による八重極静電ｆＩｌｌｉ向
器の各電極の・Ｌ査の桔果、ターゲット（−示してない
）に走査されるビームを示す。

第１のクロックパルス１。；号発生器３からのクロック
パルス信号をアップ◆ダウンカウンタ２て計数した数値
に比例した電［Ｕによりイオンビームをターゲットの横
方向にスキャンさせ、イオンビームをターゲットの端ま
でスキャンさせた特点でアップ・ダウンカウンタ２の出
力値が第１の記憶装置１で設定された値に一致するよう
にされており、比較器５が一致信号を出力すると、第２
のクロックパルス信号発生器７からのクロックパルス信
号で設定されたある一定の繰返し時間の後、イオンビー
ムを反対方向にスキャンさせる。次の痛方向のスキャン
はカウンタ８からの出力でアドレスされた第１の記憶装
置１におけるデータにより命令され、こうして図示した
ように順次スキャンを繰返し、イオンビームがオーバー
スキャンすることなしにターゲットの全域を１ｉ行スキ
ャンすることができる。

ところで、縦方向の，ｈ査においてターゲット血上をビ
ームが塗り清すｈ法としては、各記憶装置１、９に１　
ｔｔ査の縦ｈ゛向の間隔をδと設足し、同の走査の終ｒ
する毎に１／２δ、ｌ／４δづつ縦方向にづらしてこれ
らの全ての点を記憶させておく方法や、各記憶装置１、
９に上からドまたはドから上への１走査から数疋査のデ
ータを人力しておき、づらす間隔はオフセット電圧とし
て人力する方法が考えられ、後者の方法ではオフセット
電圧用の同路が必要となるが、しかし前者の方法に比較
してより細かな塗り潰しが１＋Ｊ能となる。

上記大施例では本発明を八虫極静電ＩＩｌｌｉ向器゛に
適用する場合について説明してきたが、当然他の多重極
静電ｆＩｌｉｉ向器にχ−｝Ｌても＜Ｉｔに静電偏向器
の電極の数に含わせでアナログ漬算同路を設４Ｉ変更す
るによって同様に通川できる。

またターゲット（ウエハ）面上にビームを塗り潰す方法
として上記の二つの方法に代えてオフセット電圧を決定
する方法でδを（ＩＩ■分割するかを決定するようにし
てもよい。

さらに、第１の肥憶装置のデータを変更して縦方向の疋
査密度を変え、そして第１のクロックパルス信号発生装
置を調整して横方向のスピードを変化させることにより
ターゲットへのビームの打ち込み、シート抵抗のａｌｌ
ｌ定マップにより位置的なドーズ量の補正を行うことか
できる。

［発明の効東］ 以上説明してきたように、本発明によれば、二つの基準
電ＪｆＵＳＶを発生し、これらの電圧の関数に粘づいて
多重極静電偏向器の各電極に印加される電圧を制御でき
るように構成しているので、パラレルイオンビームを利
川したイオン注入装置においてターゲット上でビーム人
射角が・Ｖ行なビームを走査することかでき、またビー
ムエネルギが支化した場含でも各７ＬｉＩ！ｉｉｉ電佳
を一定の比十で．凋整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される二つの八重極静電偏向姦を
備えたイオン注入装置における偏向電極の電気的接続関
係及び各電極に印加される電圧を例示する概略線図、第
２図は本発明の丈施例を示す概略ブロック線図、第３図
は第２図におけるアナログ演算同路の一例を示すブロッ
ク線図、第４図及び第５図はそれぞれ電圧Ｕ及び電圧Ｖ
の１１，１間的変化を示す概略線図、第６図はターゲッ
ト−上における走査の仕方を示す概略線図、第７図は従
来のイオンｌ十人装置の一例を示す概略線図、第８図は
第７図の従来のイオン注入装置による走査形態を示す概
略線図である。 図　　　中 １：第１の記憶装置 ２：アップ・ダウンカウンタ ３：第１のクロックパルス信号発生器 ４：第１のＤ／Ａ女換器 ５：比較器 ６：シフトレジスタ ７：第２のクロックパルス信号発生器 ８：カウンタ ９．第２の記憶装置 １０：第２のＤ／Ａ変換器 ＩＩ：アナログ演算１ｊ！Ｊ路 第１図 第３図 第２図 第４図 第５図 第 ６ 図 第 ７ 図 Ａ 第 ８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオンビームの偏向系に二つの多重極静電偏向器を
   備えたイオン注入装置におけるイオンビームの走査制御
   装置において、第１の記憶装置と、この第１の記憶装置
   に接続され、第１の記憶装置で予め設定された動作制御
   信号に応じて基準クロックパルスを予定の数までカウン
   トして予定のディジタル値を出力するアップ・ダウンカ
   ウンタと、このアップ・ダウンカウンタのディジタル出
   力から第１の基準電圧を発生する第１のＤ／Ａ変換器と
   、アップ・ダウンカウンタの計数値が予定の値に達した
   とき別の基準クロック信号に同期して別の予定のディジ
   タル値を出力する第２の記憶装置と、第２の記憶装置か
   らのディジタル出力から第２の基準電圧を発生する第２
   のＤ／Ａ変換器と、第１及び第２のＤ／Ａ変換器でそれ
   ぞれ発生された第１及び第２の基準電圧を演算処理して
   二つの多重極静電偏向器の各電極に印加すべき電圧を形
   成する演算回路とから成ることを特徴とするイオン注入
   装置におけるイオンビームの走査制御装置。 ２、第１、第２の各Ｄ／Ａ変換器が各基準電圧の絶対値
   を調整するためのポテンショメータを備えている請求項
   １に記載の装置。