JPH04312753A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハー等の基
板にイオンを注入するイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のイオン注入装置は、真
空容器内に設けられたディスクの表面に、半導体ウェハ
ー等の基板を複数枚取り付け、これら基板に対して、イ
オンビームを照射することによって、イオンの注入を行
なっている。このようなイオン注入の際、イオンは各基
板に対して均一に注入されなければ、半導体装置製造に
おける歩留まりを上げることはできない。イオンの注入
を各基板に対して均一に行なうために、イオン注入装置
では、ディスクを回転させるのが普通である。

【０００３】一方、何等かの表面処理を受けた半導体ウ
ェハーには、通常、表面に微小な凹凸が存在している。 このため、イオンヒ゛−　ムを半導体ウェハー表面に一
定の角度で照射しただけでは、イオンビームによって照
射されない陰の部分が不可避的に生じてしまい、各基板
の全面に厳密な意味で、イオンを均一に注入するのは困
難な状況にある。

【０００４】基板表面に凹凸があっても、イオンを各基
板に均一に注入するために、特開昭６２−２８１３２２
号公報に開示されたイオン注入装置が提案されている。 このイオン注入装置では、基板の主面に垂直な軸線の周
りで基板を回転できるように支持するとともに、イオン
ヒ゛−　ムに対する基板の主面の傾斜角度を変化させる
ことができる基板ホルダーを各基板毎に設け、これら基
板ホルダーを回転ディスク上に配置した構造を備えた基
板支持構造が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな基板支持構造を使用した場合、各基板ホルダーを単
に、基板の主面に垂直な軸線の周りで回転させるだけで
なく、イオンビームに対する傾斜角度をも変化させる必
要があるため、支持構造が極めて複雑となり、実際に実
用化するのは非常に困難である。また、イオン注入の際
、各基板は加熱されるため、基板を冷却することが必要
となるが、上記した支持構造では、冷却用の冷媒を導入
する手段を取り付けることができないという欠点がある
。

【０００６】本発明の目的は、半導体ウェハー等の基板
表面に凹凸があっても、均一にイオンを注入することが
できるイオン注入装置を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、簡単な構造により、
基板上の凹凸の側面にもイオンを均一に注入することが
できるイオン注入装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、中心軸
を有するディスク上に配置された複数個の基板に予め定
められた方向からイオンビームを照射して、前記各基板
にイオンを注入するイオン注入装置において、前記ディ
スクを中心軸の周りに回転させる手段と、前記ディスク
の中心軸を前記予め定められた方向に対して傾斜させる
手段と、前記基板の面に垂直な軸の周りに、各基板を回
転させる手段とを有するイオン注入装置が得られる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例に係
るイオン注入装置を説明する。

【００１０】図１及び図２を参照すると、本発明の適用
されるイオン注入装置は、内側に内部空間を規定し、所
定箇所にイオン注入用開口を備えた真空容器１１と、こ
の真空容器１１の開口に結合され、イオンビーム１２を
真空容器１１内に導くためのベローズ１３とを有してい
る。ここで、真空容器１１内の内部空間には、図２に示
すようなディスク１５が配置されている。ディスク１５
は中心軸の周りに回転可能に回転軸１６に支持されると
共に、ディスク１５の円周上の周辺には、複数枚の半導
体ウェハー等の基板１８が後述する基板ホルダー（図１
及び図２には図示せず）を介して取り付けられている。

【００１１】図１に示すように、イオンビーム１２の入
射方向を変えないで、且つ、ディスク１５を回転軸１６
の周りに回転させた場合、イオンビーム１２の各基板１
８に対する入射角は一定である。このため、イオンは各
基板１８の表面に一定の角度で注入される。このような
イオン注入では、基板１８の表面に凹凸があった場合、
凹凸の側面の一つにはイオンを打ち込むことができるが
、凹凸の各側面にイオンを均一に打ち込むことはできな
い。

【００１２】上記した欠点を除去するために、本発明者
等は、先に、ディスク１５をイオンビーム１２の入射方
向に対して傾斜させることにより、イオンビーム１２の
入射方向を任意に変化させることができるイオン注入装
置を提案した。具体的に言えば、図１に示された例では
、ディスク１５を真空容器１１と共に、イオンビーム１
２の入射方向に対して、所定の角度範囲内で傾斜させる
ことができるように、真空容器１１と質量分析室をベロ
ーズ１３で接続し、真空容器１１の外部に軸受部２１が
設けられ鋳る。尚、図１においては、軸受部２１を真空
容器１１の外側に配置した場合について説明したが、図
６に示すごとく、軸受部２１を真空容器１１の内部に設
け、真空容器１１を固定した状態で、ディスク１５のみ
をイオンビーム１２の入射方向に対して傾ける構造とし
てもよい。

【００１３】しかし、軸受け部２１或いはベローズ１３
の角度を変化させることによって、ディスク１５のイオ
ンビーム１２に対する相対的な振れ角を調整する構成で
は、振れ角の大きさが軸受け部２１の機械的な構造或い
はベローズ１３の寿命によって制限されるため、技術的
にイオンビーム１２の入射角即ち注入角を大きくできな
いことが判明した。

【００１４】図３に示された本発明の第一の実施例に係
るイオン注入装置は、図１及び６と同様に、ディスク１
５を回転軸１６の周りに回転させることができると共に
、ディスク１５を所定の角度範囲内で、イオンビームに
対して傾斜させることができる。更に、この実施例のイ
オン注入装置は、各基板１８をその主面（表面）に垂直
な軸の周りに３６０゜回転させることができる駆動装置
２５を備えている。

【００１５】更に具体的に述べれば、図示された駆動装
置２５は基板１８毎に設けられたモータ２６と、このモ
ータ２６の回転軸に、ギア２７を介して回転可能に結合
されたギア２８とを有してしている。このギア２８はデ
ィスク１５の裏面に設置されており、中心軸はディスク
１５に設けられた穴を通して、ディスク１５の表面に突
出している。ディスク１５に突出したギア２８の中心軸
には、基板１８を支持する支持板３０が固定されている
。この構造では、個々の基板１８を個々独立に回転させ
ることができる。

【００１６】このように、単に、ディスク１５を回転並
びに傾斜させるだけでなく、各基板１８をも回転させる
ことにより、基板１８の表面の凹凸の側面をイオンビー
ムに対して、均一に曝すことができる。したがって、基
板１８の表面に凹凸があっても、凹凸の側面全部に、イ
オンを注入できる。

【００１７】図４を参照すると、本発明の第二の実施例
に係るイオン注入装置が示されている。図３に示した例
は、基板１８を個々の駆動装置２５で別個に独立して回
転させる場合について説明したが、この実施例のイオン
注入装置は、複数枚の基板１８を共通の駆動装置２５’
によって駆動できる構成となっている。図示された駆動
装置２５’は、ディスク１５の回転軸１６に固定された
ギア３２、このギア３２に噛み合うもう一つのギア３３
、及び、このギア３３と共に回転するプーリ３４を備え
ている。更に、プーリ３４はベルト３５を介して、駆動
側プーリ３６に結合されており、この駆動側プーリ３６
はディスク１５の表面に設けられた基板支持板３０に連
結されている。ディスク１５の回転軸１６に固定された
ギア３２には、他の基板１８を回転させる駆動装置２５
’も共通に連結されている。この構成では、ディスク１
５を回転させる駆動装置により、基板１８全部を回転さ
せることができるために、各基板１８を回転させるため
に必要な駆動装置を簡略化できる。

【００１８】図５を参照して、本発明の第三の実施例に
係るイオン注入装置を説明する。図３及び図４では、基
板１８を支持板３０に載せたまま支持板３０と共に、３
６０゜回転させる場合の実施例について説明したが、こ
の実施例は、支持板３０は回転させず、基板クランパ４
０によって基板１８をクランプし、基板１８を支持板３
０から浮かせて、基板１８を基板クランパ４０と共に回
転させるようにした駆動装置２５”を有している。この
駆動装置２５”は第一の実施例の場合と同様に、各基板
１８毎に、各基板１８を回転させるモータ２６を有して
いる。また、モータ２６の回転軸には、ギア２７が固定
されており、このギア２７はギア２８と連結されている
。ギア２８の内側には、基板クランパ４０が固定されて
おり、この基板クランパ４０はディスク１５の直立部に
回転可能に取り付けられている。尚、図５では、基板１
８を個々の駆動装置で個々独立して回転させるようにし
た場合について説明したが、第二の実施例のように、複
数の基板１８を共通の駆動装置によって駆動するように
してもよい。

【００１９】上に述べた実施例においては、各基板を３
６０゜連続的に回転させるものとして説明したが、基板
をディジタル的に、或いは、０゜、９０゜、１８０゜、
２７０゜のように、ステップ的に回転させてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上述べた本発明の実施例によれば、ビ
ームの入射角をディスクを傾けることによって可変とし
、且つ、基板をディスク上で回転させ、基板へのビーム
の入射方向を任意に変更可能としたので、各基板に凹凸
があっても、これら凹凸の側面に均一にイオンを注入す
ることができる。したがって、簡単な駆動装置を使用し
て、凹凸の側面にイオンを注入できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用できるイオン注入装置の一例を示
す概略構成図である。

【図２】本発明に係るイオン注入装置の動作を説明する
ための平面図である。

【図３】本発明の第一の実施例に係るイオン注入装置を
説明するための概略構成図である。

【図４】本発明の第二の実施例に係るイオン注入装置を
説明するための概略構成図である。

【図５】本発明の第三の実施例に係るイオン注入装置を
説明するための概略構成図である。

【図６】本発明を適用できるイオン注入装置の他の例を
示す概略構成図である。

【符号の説明】

１１　　真空容器 １２　　イオンビーム １３　　ベローズ １５　　ディスク １８　　基板 ２１　　軸受け部 ２５、２５’、２５”　　　　駆動装置２６　　モータ ２７、２８、３２、３３　　ギア ３０　　　　支持板 ３５　　　　ベルト ４０　　　　基板クランパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中心軸を有するディスク上に配置され
   た複数個の基板に予め定められた方向からイオンビーム
   を照射して、前記各基板にイオンを注入するイオン注入
   装置において、前記ディスクを中心軸の周りに回転させ
   る手段と、前記ディスクの中心軸を前記予め定められた
   方向に対して傾斜させる手段と、前記基板の面に垂直な
   軸の周りに、各基板を回転させる手段とを有することを
   特徴とするイオン注入装置。