JPH03105839A - イオン打込み角調整方法 - 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〕 この発明は、以下に詳細を説明するチャネリングの防止
を目的として、入射されたイオンビームの進行方向を変
えて該イオンビーム中の所望のイオン種のみを所定の方
向に射出する質量分析マグネットと、該質量分析マグネ
ットの後段に配され前記所望のイオン種のみを通過させ
る分析スリットとを介して中心軸まわりに回転しつつ面
内一方向に往復移動する回転円盤に搭載されたウェーハ
に前記所望のイオン種を打込む構成のイオン注入装置に
おける前記ウエー八面への所望イオン種打込み角を調整
する方法に関する． （従来の技術〕 ウェーハにイオンを注入する場合、ウェーハ結晶の軸も
しくは面にほぼ平行にイオンを注入すると、イオンは結
晶原子と小角散乱を繰り返し、原子とほとんど衝突する
ことなく原子間をその結晶軸もしくは面に沿って進む。

このチャネリング現象は、イオンの打込み方向をウェー
ハ面に斜めの方向から垂直方向へと変えて行くとき、垂
直方向に対してある角度に近づいた時顕著に現われ始め
る．この角度すなわち臨界角は、入射されるイオンの種
類．ウェーハ結晶原子の種類などにより異なり、この角
度の範囲内ではイオン注入の深さが不均一となるため、
イオン注入装置は、イオン打込み方向をｎ界角の範囲外
まで、普通、ウェーハ面の法線に対して１０°程度まで
変えうるような構造でなければならない．従来の一般的
なイオン打込み角調整構造として例えば第３図に示すも
のが知られている　（特開昭５９　−　１８４４４３号
参照）．この構造によれば、ウェーハ１０を搭載する回
転円盤９を収容するナヤンバ１１が、イオン源ｌかり引
き出されて加速され質量分析マグネット３と・■析スリ
ット４とを介してウ山一ハ面に到達すゐ・イオンビーム
２の中心軌道すなわちビームライン６とウェーハ面との
交点７を中心として全体として打込み角調整のための図
示されない駆動モータにより、図の２点ａｍのように所
望の角度θ回動させられる．このため、チャンバ１１は
、このチャンバ１１よりイオンビーム上流側に位置して
イオンビームの走行チャンネルを形或する．固定された
真空容器１５とは伸縮自在なベローズ１２で結合されて
いる．なお、図中の符号１３は回転円盤９を回転駆動す
るモータである． 〔発明が解決しようとする課題〕 このように、回転円盤を収容したチャンバ全体を回動さ
せるイオン打込み角調整ｉ造の場合には次のような問題
点がある。すなわち、チャンバ１，ナ紙面に平行方向の
長さすなわち横幅が例えば２ｍ．厚さが０．５ｍと大き
く、重量も約１ｔと重いため、チャンバを回転中心７を
中心としてその外壁を図示されない円弧状ガイドレール
に沿って案内しつつ回動させるための強力な駆動機構を
必要とし、まチャンバまわりにも多くのスペースを必要
とする．一方、イオン注入装置は狭隘なスペースに設置
される場合も多く、このような調整構造はイオン注入装
置の設置場所により適用できないという問題があった．
また、チャンバ内にウェーハカセソトを挿入してウェー
ハを回転円盤に着脱するためのウェーハ着脱機構はかな
りの重量物であり、これをチャンバに剛に結合してチャ
ンバと一体に回動させると、ウェーハ着脱機構とチャン
バとの結合部構造の？３［９１化は免れるものの、チャ
ンバの回動駆動機構が一層大形，強力なものとなり、ま
たこれを避けるため、ウェーハ着脱機構を固定してチャ
ンバの回動前にウェーハを着脱し、しかる後にチャンバ
のみを所定角度回動させるようにすると、チャンバとウ
ェーハ着脱機構との結合構造が複雑化するという問題が
生じる．このため、近年、ウェーハ処理スピードの向上
をＢ的としてチャンバの大形化が進む中で、上述のごと
きイオン打込み角調整構造では通用に困難を来たす場面
が想定されるようになってきた． この発明の目的は、ｖｉ置全体の寸法，重量を実質的に
増すことなく、またウェーハ着脱機構ｍ造の複雑化を来
たすことなくイオン打込み角を調整することのできるイ
オン打込み角調整方法を提供することである． （課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明におい“では、入
射されたイオンビームの進行方向を変犬て該イオンビー
ム中の所望のイオン種のみを所定の方向に射出する質量
分析マグネットと、該質量分析マグネットの後段に配さ
れ前記所望のイオン種のみを通過させる分析スリットと
を介して中心軸まわりに回転しつつ面内一方向に往復移
動する回転円盤に搭載されたウェーハに前記所望のイオ
ン種を打込む構戒のイオン注入装置における前記ウエー
八面への所望イオン種打込み角を！！！整する方法を、
入射されたイオンビームの進行方向を変える質量分析マ
グネッ１の偏向作用の強度を調整する偏向強度調整手段
と、分析スリットをそのスリット孔に直角方向にかつ質
量分析マグネットの射出方向とほぼ直角方向に移動させ
る分析スリット移動手段とを前記イオン注入装置に備え
しめ、前記質量分析マグネットからの所望イオン種の射
出方向が所定のイオン打込み角と一致するように該質量
分析マグネットの偏向強度をｖＡ整するとともに射出さ
れた前記イオン種のみがスリット孔を通遇するように分
析スリットを移動させかつウェーハを搭載した回転円盤
の面内一方向往復移動の中心位買を前記イオン種がウェ
ーハ中心位置に到達する位置までずらせて所望イオン種
の打込みを行わせる方法とするものとする． （作用） 質量分析マグネットにおける，入射されたイオンビーム
の進行方向を曲げる作用は、質量分析マグネットの平行
に対向する磁極間に形威されている磁界により生じるか
ら、磁極間に磁界を形戒す喝多 る励磁ソレノイドが用いられる質量分析マグネットの場
合には励磁電流の大きさを変え、磁界の形戒に永久磁石
が用いられる質量分析マグネットの場合には磁極間に並
列に磁気抵抗の調整可能な磁路を設けることにより、磁
界の強さを変えてイオンビームの曲がり方う変えること
ができる．従って所望イオン種の質量分析マグネットか
らの射出方向がチャネリング防止のために設定された所
定の方向と一致するようにＴｌ１８ｉｌｇ１磁界の強さ
を調整するとともに射出されたイオンビームの焦点位置
にある分析スリットをスリット孔に直角方向にかつイオ
ンビームの進行方向とほぼ直角方向に移動させて所望の
イオン種を通過させ、分析スリットを通過した所望イオ
ン種がウェーハの中心位置に到達する回転円盤の位置を
該回転円盤の面内一方向往復移動の中心位置としてイオ
ン注入装置を運転するイオン打込み角調整方法とすれば
、回転円盤のこの新たな往復移動中心位置への往復移動
中心の移動は、イオン注入装置がすでに備えている往復
移動機構を利用するか、チャンバ全体を回転円盤の面方
向に小寸法ずらせてイオンビーム走行チャンネルを形威
している真空容器に固定することにより可能となり、装
置全体の寸法，重量を実質的に増すことなく、またウエ
ー八着脱機構を複雑化することなく、従ってまた、装置
まわりのスペースの実質的な増加なく、イオン打込み角
を調整することができる． 〔実施例〕 第１図に本発明によるイオン打込み角調整方法を実施す
るためのイオン注入装置構成の第１の実施例を示す．な
お、図中、第３図と同一の部材には同一符号を付し、説
明を省略する． イオン打込み角θが設定されると、まず、質量分析マグ
ネット３の磁極間磁界の強さを調整し、所望イオン種の
射出方向を元のビームライン６＾からθだけ偏向させる
．磁極間磁界の強さの調整は、磁界力ｉ励磁ソレノイド
により形戒される構成の質量分析マグネットの場合には
励磁ソレノイドに供給する励磁電流の大きさを調整し、
磁界が永久磁石により形威される構戒の質量分析マグネ
７トの場合には磁極間にバイパス磁路を形威し、この磁
路の磁気抵抗を調整して行う．さらに、分析スリフト４
を、スリット駆動モータ５によりねじ捧１６を回動駆動
して’ｌ　−１＋　Ｘｔａｌｌ　θ移動させ、新しいビ
ームライン６Ｂ上にスリット孔の位置を合わせる，次に
回転円盤９をｒｔ　−１−＠　Ｘｔａａθ移動させ、こ
の位置を回転円盤往復移動の中心位置とする．なお、制
御部１４は、 ＋１１式： ？廖 Ｖ■ｋ　■　　　　・・・−・−・・−・−・・−｛１
｝Ｒ ただし、 ■・一　回転円盤の往復移動の速度 ｋ　・一　定数 ！．　・−　ウェーハ面に到達するイオンビーム電流 Ｒ・−・・回転円盤中心からビームライン６Ａまでの距
離 に従って速度指令ｖ０を出力するので、この速度指令を
使ってｒ．だけ回転円盤９をあらかじめ移動させておけ
ばよい．また、チャンバ１１はイオン打込み角θの想定
設定範囲に対応した回転円盤の移動量分だけ大きめに作
っておく． 第２図に本発明によるイオン打込み角調整方法を実施す
るためのイオン注入装寛構威の第２の実施例を示す．こ
の実施例では、チャンバｌ１全体を４＋・ンバ駆動機ｔ
ｌｉｌＢによりイオン打込み角θの設定値に応じて回転
円盤の面方向にずらせる構成とするとともに、イオンビ
ームの走行チャンネルを形或する真空容器２１のフラン
ジ面２１ａを広く形威し、チャンバｔ１の移動時にシー
ル材１７も移動させて真空容器２１とチャンバエ１とを
気密に結合するようにしている． 〔発明の効果〕 以上に述べたように、本発明においては、入射されたイ
オンビームの進行方向を変えて該イオンピーム中の所望
のイオン種のみを所定の方向に射出する質量分析マグネ
ットと、該質量分析マグネットの後段に配され前記所盟
のイオン種のみを通過させる分析スリットとを介して中
心軸まわりに回転しつつ面内一方向に往復移動する回転
円盤に搭載されたウェーハに前記所望のイオン種を打込
む構戊のイオン注入装置における前記ウェーハ画一・の
所望イオン種打込み角を調整する方法を、入射されたイ
オンビームの進行方向を変える質量分析マグネットの偏
向作用の強度を調整する偏向強度調整手段と、分析スリ
ットをそのスリット孔に直角方向にかつ質量分析マグネ
ットの射出方向とほぼ直角方向に移動させる分析スリッ
ト移動手段とを前記イオン注入装置に傭えしめ、前記質
量分析マグネットからの所望イオン種の射出方向が所定
のイオン打込み角と一致するように該質量分析マグネッ
トの偏向強度を調整するとともに射出された前記イオン
種のみがスリット孔を通過するように分析スリットを移
動させかつウェーハを搭載した回転円盤の面内一方向往
復移動の中心位置を前記イオン種がウェーハ中心位置に
到達する位置までずらせて所望イオン種の打込みを行わ
せる方法としたので、所窒イオン橿打込み角の調整が、
質量分析マグネットの偏向強度！ｌ１整手段と、分析ス
リット移動手段と、回転円盤の面内移動とのみにより行
われ、しかも回転円盤の面内移動量は、打込み角が約１
０１以内の小範囲にあることから小寸゛法ですみ、ちな
みに、横幅２ｍ，厚さ３．５ｍ，質量分析マグネットか
らウェーハ面までの距Ｉｌｌｍのチャンバでθ−１０’
傾ける場合と比較すると、所要スペースの増加分は約１
／３ですむ．さらに、第１図の装置構戒の場合にはチャ
ンバの駆動機構を必要とせず、またウエー八着脱機構も
変更を必要とせず、所要スペース増加分の小さいことと
合わせ、イオン注入装Ｉの設置場所にほとんど制約され
ることなく安価に広く適用できるメリットを有する．

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明によるイオン打込み角調整
方法を実施するためのイオン注入装置構戒の第ｌおよび
第２の実施例を示す説明図、第３図は本発明が対象とす
るイオン注入装置における従来一般のイオン打込み角１
１！ｌ構造例を示す説明図である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）入射されたイオンビームの進行方向を変えて該イオ
   ンビーム中の所望のイオン種のみを所定の方向に射出す
   る質量分析マグネットと、該質量分析マグネットの後段
   に配され前記所望のイオン種のみを通過させる分析スリ
   ットとを介して中心軸まわりに回転しつつ面内一方向に
   往復移動する回転円盤に搭載されたウェーハに前記所望
   のイオン種を打込む構成のイオン注入装置における前記
   ウェーハ面への所望イオン種打込み角を調整する方法で
   あって、入射されたイオンビームの進行方向を変える質
   量分析マグネットの偏向作用の強度を調整する偏向強度
   調整手段と、分析スリットをそのスリット孔に直角方向
   にかつ質量分析マグネットの射出方向とほぼ直角方向に
   移動させる分析スリット移動手段とを前記イオン注入装
   置に備えしめ、前記質量分析マグネットからの所望イオ
   ン種の射出方向が所定のイオン打込み角と一致するよう
   に該質量分析マグネットの偏向強度を調整するとともに
   射出された前記イオン種のみがスリット孔を通過するよ
   うに分析スリットを移動させかつウェーハを搭載した回
   転円盤の面内一方向往復移動の中心位置を前記イオン種
   がウェーハ中心位置に到達する位置までずらせて所望イ
   オン種の打込みを行わせることを特徴とするイオン打込
   み角調整方法。