JPH03269939A - 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〕 この発明は、イオンビームを電気的に走査すると共に、
ターゲットをそれと直交する方向に機械的に走査する、
いわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置に
関する。

［背景となる技術〕 第４図は、この発明の背景となるイオン注入装置の一例
を部分的に示す図である。

このイオン注入装置は、イオン源から引き出され、かつ
必要に応して質量分析、加速等が行われたスポット状の
イオンビーム２を、走査手段によって、即ちこの例では
走査電源６から三角波形の走査電圧■Ｘが供給される一
組の走査電極４によって、Ｘ方向（例えば水平方向。以
下間し）に静電的に走査して、Ｘ方向に広がる面状のビ
ームになるようにしている。

一方、ターゲット（例えばウェーハ）８をホルダｌＯに
よってイオンビーム２の照射領域内に保持すると共に、
それらを駆動装置１２によって前記Ｘ方向と直交するＹ
方向（例えば垂直方向。以下間し）に機械的に走査し、
これとイオンビーム２の前記走査との協働によって、タ
ーゲット８の全面に均一にイオン注入を行うようにして
いる。

このようなイオン注入は、具体的には、注入制御装置１
６による制御下において所定のタイミングで行われる。

そのため、イオンビーム２のＸ方向の走査領域の一端部
に、イオンビーム２を受けてそのビーム電流を計測する
ビーム電流計測器（例えばファラデーカップ）１４を設
け、これによって計測したビーム電流Ｉを必要に応じて
変換器（図示省略）によってパルス信号に変換する等し
て注入制御装置１６に与えるようにしている。

また、前記走査電源６を、外部からトリガ信号が一つ与
えられるごとにイオンビーム２の１往復走査分の走査電
圧■Ｘ（即ち三角波を一つ）出力するものとしている。

注入制御装置１６は、基本的には、ビーム電流Ｉの計測
データに基づいてターゲ・ノド８の機械的走査速度を演
算してそれになるように駆動装置１２を制御する。具体
的には、ビーム電流Ｉに比例した速度でターゲット８の
走査が行われるように制御する。

この注入制御装置１６による制御は、より具体的には、
例えば第５図に示すようなタイミングで通常はディジタ
ル的に行われる。

即ち、時刻Ｌ１において注入制御装置１６からトリガ信
号ＴＳが一つ出力され、これに応答して走査電源６は走
査電圧ＶＸとして三角波を一つ出力し、それによってイ
オンビーム２が１往復走査される。同図中の点ａ、ｂは
、第４図中の点ａ、ｂにそれぞれ対応している。

イオンビーム２のｌ往復走査が終わった時刻ｔ２の後に
、注入制御装置１６は、その回の（即ち時刻ｔｌ〜ｔ２
間の）ビーム走査でターゲット８に照射されたイオンビ
ーム２の電荷量（即ち、ビーム電流０時間）をビーム電
流■の計測データに基づいて得る。

次いで、時刻ｔ３において注入制御装置１６から次のト
リガ信号ＴＳを出力し、次のビーム走査を指示する。そ
れと共に、注入制御装置１６は、次のビーム走査が完了
するまでの間に（即ち時刻ｔ３〜ｔ４間に）、上記電荷
量に基づいてターゲット８の機械的な所要の駆動量（こ
れは、ターゲット８をディジタル的に制御するためのも
ので、ターゲット８の走査速度に対応している）を演算
しつつ、駆動装置１２に対して駆動信号ＤＳを与えてタ
ーゲット８を当該駆動量だけ駆動する。

以降は、上記と同様の動作が、所要の注入量が達成され
るまで繰り返される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記イオン注入装置では、注入制御装置１６
は、ビーム走査期間中に並行してターゲット８の機械的
駆動のための演算および処理を行うよう構成されている
ため、その演算処理速度が遅い場合、演算処理に要する
時間（即ち時刻ｔｌ〜ｔ２間や時刻ｔ３〜ｔ４間の時間
）が長くなるため、これによる制限から、ビーム走査の
周波数を高くすることができないという問題がある。

ちなみに、ビーム走査の周波数が低いと、注入時のイオ
ンビーム２のビーム電流等の変動の影響を受けやすくな
ってターゲット８に対する注入の均一性が低下する等の
弊害が生しる。

そこでこの発明は、上記のようなイオン注入装置を更に
改良して、その注入制御装置の演算処理速度が遅い場合
でもビーム走査の周波数を高くすることができるように
することを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置は
、前記注入制御装置と前記走査電源との間に、前者から
出力されるトリガ信号を受けて、同トリガ信号を一つ受
ける度に、予め設定した複数個のトリガ信号を後者に供
給するビーム走査制御回路を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上記構成によれば、注入制御装置からトリガ信号が一つ
出力される度に、ビーム走査制御回路から走査電源に対
して複数個のトリガ信号が与えられ、それによってイオ
ンビームは複数回往復走査されるようになる。

このとき、注入制御装置は、先行例の場合と同し長さの
期間である上記複数回のビーム走査期間中に、ターゲッ
トの機械的駆動のための演算および処理を行えば良い。

従って、注入制御装置の演算処理速度が遅い場合でも、
ビーム走査の周波数を高くすることができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第４図の例と同一または相当す
る部分には同一符号を付し、以下においてはそれとの相
違点を主に説明する。

この実施例においては、前述したような注入制御装置１
６と走査電源６との間に、ビーム走査制御回路１８を入
れている。

このビーム走査制御回路１８は、注入制御装置１６から
トリガ信号ＴＳを一つ受ける度に、予め設定した複数個
のトリガ信号ＴＳ’を走査電源６に供給する。

この場合、所定の複数個のトリガ信号ＴＳ′の出力が完
了する度に、ビーム走査制御回路１８から注入制御装置
１６に対して完了信号を返送するようにしても良い。同
様に、１往復走査分の走査電圧ｖｘの出力が完了する度
に、走査電源６からビーム走査制御回路１８に対して完
了信号を返送するようにしても良い。このようにすれば
、注入制御装置１６によるビーム走査制御回路１８の制
御が、かつビーム走査制御回路１８による走査電源６の
制御が、それぞれより確実になる。

上記構成によれば、第２図も参照して、注入制御装置１
６からトリガ信号ＴＳが一つ出力される度に、ビーム走
査制御回路１８から走査電源６に対して複数（第２図の
例では４°以下同じ）個のトリガ信号ＴＳ’が与えられ
、それに応じて走査電源６から複数回のビーム走査分の
走査電圧ＶＸが出力され、それによってイオンビーム２
は複数回往復走査される。第２図中の点ａ、ｂは、第１
図中の点ａ、ｂにそれぞれ対応している。

このとき、第２図を前述した第５図と対比すれば明らか
なように、注入制御装置１６から出力されるトリガ信号
ＴＳのタイごング（即ち時刻ｔ１、ｔ３）およびイオン
ビーム２の一連の走査が完了するタイミング（即ちｔ２
、ｔ４）は、基本的には第４図の先行例の場合と変わら
ない。

従って、注入制御装置１６は、先行例の場合と同し長さ
の期間である上記複数回のビーム走査期間中に（即ち時
刻１１〜１２間や時刻１３〜１４間に）、前述したター
ゲット８の機械的駆動のための演算および処理を行えば
良い。

従って、注入制御装置１６の演算処理速度が遅い場合で
も、ビーム走査の周波数を高くすることができる。より
具体的には、先行例の場合の複数倍にすることができる
。

なお、このようにビーム走査の周波数を高くしても、タ
ーゲット８に対するトータルの注入量は、イオンビーム
２のビーム電流等の他の条件を変えなければ、先行例の
場合と同じである。これは、一連のビーム走査における
トータルの注入時間（即ち、時刻ｔｌ−ｔ２間や時刻１
３〜１４間）は変わらないからである。

上記のようにビーム走査の周波数を高くすることができ
れば、注入時のイオンビーム２のビーム電流等の変動を
受けにくくなり、ターゲット８に対する注入の均一性が
向上する。これは、ビームが変動しても、ビーム走査の
周波数が高いと、注入量が平均化される機会が多くなる
からである。

また、注入時のイオンビーム２によるターゲット８に対
するチャージアップ（帯電）や温度上昇の低減も期待で
きる。これは、ビーム走査の周波数が高いと、１走査当
りにターゲット８に与えられる電荷およびエネルギーが
少なくなりそれらの集中が避けられるからである。

なお、上記各側では、イオンビーム２の走査手段として
走査電極４を用いているが、それの代わりに偏向マグネ
ットを用いてイオンビーム２を磁界によって前記のよう
に走査するようにしても良い。その場合は、走査電源か
ら走査出力として、前記のような三角波の走査電流を供
給するものとする。

また、ターゲット８をイオンビーム２の走査方向である
Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査する手
段としては、前述したような直線的な運動に代えて、揺
動運動により実質的に直交するように駆動しても良い。

このような駆動手段としは、例えば第３図に示すような
駆動装置２０がある。

即ちこの駆動装置２０は、前記ホルダ１０を支持するア
ーム２４と、このアーム２４を矢印のように旋回させる
可逆転式のモータ（例えばダイレクトドライブモータ）
２２とを備えており、このモータ２２を往復回転させる
ことによって、ホルダ１０に保持したターゲット８をイ
オンビーム２に向けた状態で、円弧を描くような形で、
Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査するこ
とができる。

この場合、ターゲット８の上記のような走査時にその姿
勢が（例えばそのオリエンテーションフラット８ａの向
きが）変わらないように、アーム２４の旋回に応してホ
ルダ１０を回転させる手段を更に設けても良い。例えば
、この例のようにアーム２４に可逆転式のモータ（例え
ばダイレクトドライブモータ）２６を取り付けてこのモ
ータ２６の出力軸にホルダＩＯを取り付け、このモータ
２６によってホルダ１０をアーム２４の旋回方向と逆方
向に同し角度回転させれば、ホルダ１０およびターゲッ
ト８の姿勢は不変となる。

また、この明細書においてＸ方向およびＹ方向は、直交
する２方向を表すだけであり、従って例えば、Ｘ方向を
水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれらか
ら傾いた方向と見ても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、上記のようなビーム走
査制御回路を設けたので、注入制御装置の演算処理速度
が遅い場合でも、ビーム走査の周波数を高くすることが
できる。

その結果、ビーム変動の影響を受けにくくなりターゲッ
トに対する注入の均一性が向上する。また、ターゲット
に対するチャージアップや温度上昇の低減も期待できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第２図は、第１図の装置におけ
るトリガ信号および走査電圧の波形の一例を示す図であ
る。第３図は、ターゲットの駆動装置の他の例を示す図
である。第４図は、この発明の背景となるイオン注入装
置の一例を部分的に示す図である。第５図は、第４図の
装置におけるトリガ信号および走査電圧の波形の一例を
示す図である。 ２・・・イオンビーム、４・・・走査電極（走査手段）
、６．・・走査電源、８・、・ターゲット、１２・・・
駆動装置、１４・・・ビーム電流計測器、１６・・・注
入制御装置、１８・・・ビーム走査制御回路、２０・・
・駆動装置。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームをＸ方向に電気的に走査する走査手
   段と、外部からトリガ信号が一つ与えられるごとにイオ
   ンビームの１往復走査分の走査出力を前記走査手段に供
   給する走査電源と、ターゲットをＸ方向と実質的に直交
   するＹ方向に機械的に走査する駆動装置と、イオンビー
   ムの走査領域の一端部に設けられていてイオンビームの
   ビーム電流を計測するビーム電流計測器と、前記走査電
   源に対して所定のタイミングでトリガ信号を出力する機
   能および前記ビーム電流計測器で計測したビーム電流値
   に基づいて次のビーム走査期間中にターゲットの走査速
   度を演算すると共にそれになるように前記駆動装置を制
   御する機能を有する注入制御装置とを備えるイオン注入
   装置において、前記注入制御装置と前記走査電源との間
   に、前者から出力されるトリガ信号を受けて、同トリガ
   信号を一つ受ける度に、予め設定した複数個のトリガ信
   号を後者に供給するビーム走査制御回路を設けたことを
   特徴とするイオン注入装置。