JPH03259514A

JPH03259514A - イオン注入方法

Info

Publication number: JPH03259514A
Application number: JP5894090A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizutani; 浩水谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-11-19

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〕本発明は半導体の製造装置、特にイオン注入装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のイオン注入装置は第２図に示すように、ビーム偏
向系にＸ、Ｙ二組の電４Ｉ！３．４が設けられており、
第３図（ａ）に示すようにＸ方向のｔ極４に印加される
電位は１０１９ＨＺの三角波として変化し、第３図（ｂ
）に示すようにＹ方向の電極３に印加される電位は１１
７Ｈｚの三角波として変化し、これにともなって、イオ
ンビーム５が水平方向。

垂直方向に独立にそれぞれ走査し、その結果、第４図（
ａ）に示すような三角波の軌跡２でウェハ１上を走査し
ている。さらに、Ｙ方向にオフセット６を８Ｈ７の周期
でかけ、第４図（ｂ）のように三角波の位相をずらすよ
うになっており、その結果、イオンビーム５はウェハ１
上の同一位置を何度も走査することなく、軌跡は直線で
はあるが、ウェハ全体を走査するようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のイオン注入装置では、ウェハ面上を走査
するビームの軌跡が三角波であるため、注入後のビーム
の全軌跡は第４図（ｂ）のように直線になり、ウェハ面
内で必ず直線の交点７ができる。したがって、注入の状
態はウェハ面内で「ビームの交点７」、「ビームの通っ
たところ８」、「ビームの通らないところ９」の三種類
に分類される。その結果、従来はウェハ面内でドースが
少なくとも三段階あり、実際の注入では走査を繰り返す
ため、ドースのウェハ面内均一性は、ある値（だいたい
３“φで２．０％）以上は決して良くならないという問
題点があった。

本発明の目的は前記課題を解決したイオン注入方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を遠戚するため、本発明に係るイオン注入方法
においては、イオンビームをウェハ上に走査させてイオ
ン注入を行う方法であって、イオンビームを偏向する電
界の方向と強さ及びウェハの位置を変化させることによ
り、ウェハ上を走査するイオンビームの軌跡を渦状とし
てイオン注入を行うものである。

〔作用〕

本発明のイオン注入方法は、ウェハ上を走査するイオン
ビームの軌跡が渦状になるように、ビーム偏向系の電極
の電位およびウェハの位置を制御できる機能を有してい
る。すなわち、ビーム偏向系を通るイオンビーム５は第
５図に示すように、水平方向及び垂直方向の二組の電極
３．４（図ではＹ方向の＄極３のみを図示しである。）
間において、そのイオン１１がｔ界１０から受けるロー
レンツ力１２によって進路を曲げられる６その進路の曲
がる割合は電界が強いほど、つまり、−組の電極間の電
位差が大きいほど大きくなる。したがって水平方向と垂
直方向の電圧の変化をそれぞれ第６図（ａ）　＋’　（
ｂ）のようにサイン曲線で制御すれば、ビームはウェハ
上に円を描くように走査することになる。このｔｆｉ！
にさらに第６図（Ｃ）に示すような電圧の変化をかけれ
ば、ビームの走査を制御する電圧の変化は、水平方向、
垂直方向それぞれ第６図（ｄ）　、　ｆｅ）のようにな
り、結局、ウェハ上を走査するビームの軌跡は渦を描く
ことになる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１）第１図は本発明の一実施例を示す平面図である。

この実施例では二組の！極により偏向を受けたイオンビ
ームが、固定されたウェハ上に渦状の軌跡を描いて走査
する例を取り上げる。

本実肢例では第２図に示すように、ビーム偏向系にＸ、
Ｙ二組の４４極３，４が設けられている点で従来の構成
と同じである。第３図（ｂ）でわかるように、従来はウ
ェハ上をビームが直線で走査するため、面内でビームの
軌跡に交点かでき、注入イオンの濃度に濃淡が生じ、ド
ースのウェハ面内均一性はある値以上に向上しなかった
。

本発明では、水平方向の電極３に第６図（ａ）に示すサ
イン曲線の電圧を印加し、垂直方向の電極４に第６図（
ｂ）に示すサイン曲線の電圧をそれぞれ印加し、さらに
それぞれのｔ極３，４に第６図（Ｃ）に示すような直線
的に減衰する電圧を印加すると、結局二組のｔ極３，４
にかかる電圧は第６図（ｄ）　、　（ｅ）のように互い
に位相差をもってサイン曲線で減衰する電圧となる。そ
の結果、ビームはウェハ上を渦状の軌跡を描いて走査す
ることになる。このとき、ウェハ面内のドース均一性を
確実にするために、第７図に示すように、ビームの中心
がウェハの最外周１３と一致する位置から走査を開始し
、動径方向の走査速度はウェハ１周でビーム径１５の１
／２となるようにする。また、このときビーム径１５は
コンピュータによってウェハ半径の２／（２ｎ＋１）倍
（ｎは整数）に制御されている。したがって、１周めの
走査１６はビームの中心がウェハの最外周１３からウェ
ハの中心１４マでとなる。２周めの走査１７は斜線部分
を付したようになる。これをｍ回（ｍは整数）走査して
、所望のドースになるようにビーム電流もコンピュータ
で制御される。この際、ビームの強度分布曲線は実際に
はガウス曲線であるため、ドース分布に凹凸ができる。

これを避けるために、スタート地点をずらすようになっ
ている。

以上の渦状の走査の結果、従来の三角波による走査のよ
うに、面内でビームの軌跡が交差するのとは違い、ビー
ムの軌跡が同じ割合で常に接しているため、ウェハ面内
のドース均一性は、従来の２．０％から１．１％に飛躍
的に向上する。

（実施例２）次に、本発明の実施例２を説明する。この実施例では、
−組の電極により偏向を受けたイオンビ−ムが、回転す
るウェハに注入され、ビームがウェハ上を渦状の軌跡を
描いて走査する例を取り上げる。

本発明では、−組の電極に第６図（Ｃ）の電圧を印加し
、ウェハを回転させながら注入する。これにより、ビー
ムの軌跡が渦状に走査したことになる。このとき、ウェ
ハ面内のドース均一性を保証するために、ビームの中心
がウェハの最外周がら走査を開始し、走査速度はウェハ
が１周する間に、ビーム径の１／２となっている。

実際にはチルト角だけウェハが傾いた状態で注入するた
め、ウェハ内の位置によってビームの入射角が異ってい
る。第８図（ａ）は実施例１におけるビームの入射角を
示すものであり、第８図（ｂ）は実施例２におけるビー
ムの入射角を示すものである０図から明らかなように、
実施例２は、ビーム２のウェハ１に対する入射角の差が
小さくなっている。したがって、ビームの入射角の違い
に起因するウェハ面内でのドース分布の特定方向への勾
配は、実施例２の方が小さく、その結果、実施例２では
、ウェハ面内のドース均一性は０．８％に向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、渦状の走査を実施するこ
とによって、ビームの軌跡か交差するのではなく、常に
接して走査するため、ウェハ面内のドース均一性か従来
の２．０％から０．８〜１．１％に飛躍的にすることが
できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す平面図、第２図はビー
ム偏向系を示す図、第３図（ａ）は従来の走査方式によ
るＸ方向電極にかかる電圧を示す図、第３図（ｂ）は従
来の走査方式によるＹ方向電極にかかる電圧を示す図、
第４図（ａ）は従来の走査方式によるビームの軌跡を示
す図、第４図（ｂ）は従来の走査方式による注入後のビ
ームの軌跡を示す図、第５図は偏向系の原理図、第６図
（ａ）は本発明のＸ方向′ｔ＆極にかける電圧を示す図
、第６図（ｂ）は本発明のＹ方向電極にかける電圧を示
す図、第６図（Ｃ）は本発明のＸ、Ｙ両方向の電極にか
ける電圧を示す図、第６図（ｄ）はＸ方向電極にかかる
電圧を示す図、第６図ｆｅ）はＹ方向電極にかかる電圧
を示す図、第７図はウェハの動径方向のドースを示す図
、第８図ｆａ）は実施例１におけるビームの入射角を示
す断面図、第８図（ｂ）は実施例２における入射角を示
す断面図である。１・・・ウェハ２・・・ビームの中心の軌跡３・・・Ｙ方向電極　　　　４・・・Ｘ方向電極５・・
・イオンビーム　　　６・・・オフセット７・・・ビー
ム軌跡の交点　８・・・ビームの通った所９・・・ビー
ムの通らない所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオンビームをウェハ上に走査させてイオン注入
を行う方法であって、イオンビームを偏向する電界の方向と強さ及びウェハの
位置を変化させることにより、ウェハ上を走査するイオ
ンビームの軌跡を渦状としてイオン注入を行うことを特
徴とするイオン注入方法。