JPH0498751A - 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〕 本発明は不純物を半導体ウェーハに導入するイオン注入
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のイオン注入装置は、第５図又は第６図の
様に構成されている。第５図及び第６図はそれぞれイオ
ンビームのＸ方向のスキャンを、スキャンマグネットの
磁界により行なうイオン注入装置の構成図及びディスク
の移動により行なうイオン注入装置の構成図である。こ
れら従来のイオン注入装置では、不純物を短時間で半導
体ウェーハに導入するためのイオンビームを発生させる
イオンソース１０１，２０１、発生したイオンビームに
エネルギーを与える加速電極部１０２，２０２、必要な
不純物をとり出す質量分析部１０３゜２０３、半導体ウ
ェーハをセットするディスク１０６．２０６、イオンビ
ームを検出しビーム電流を測定する箱型のビーム検出部
１０８，２０８からなっていた。

第５図のイオン注入装置では、イオンソース１０１で発
生したイオンビームはスキャンマグネット１０４でＸ方
向にスキャンされ、アングルコネクタ１０５により半導
体ウェーハへの注入角度がどこでも一定になる様に調整
され、イオンビーム軌跡１０７を描く。第６図のイオン
注入装置では、Ｘ方向のスキャンはディスク２０６の移
動により行なうので、イオンビームはスキャンされるこ
となく直進し、イオンビーム軌跡２０７を描く。

〔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は、イオンビームの断面
形状（以下単にイオンビームの形状という）を調整する
機構がないので、イオンビームは、イオンソースから引
き出された後は、質量分析部の出入口や加速電極部で収
束又は発散させるだけで、特に意識的にイオンビームの
形状を調整される様にはなっていない。そのため、イオ
ンソースヘッドの取付けのばらつきやビームセットアツ
プのばらつきにより、イオンビームの軌跡が変った場合
は、質量分析部や電極へのイオンビームの入り方が変化
し、その結果、イオンビームの形状が小さくなったり、
大きくなったりしてばらつくという欠点がある。

イオンビームの形状が小さくなると、イオンビームの密
度か高くなりチャージアップか起こりやすくなる。特に
近年、微細化か進むにつれてゲート酸化膜が薄くなり、
又、イオン注入をマスクするレジストのパターンも小さ
くなってきたため、チャージアップによる酸化膜やレジ
ストが破壊され、半導体装置の製造歩留りが低下すると
いう問題が発生してきた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のイオン注入装置は、イオンソースと、このイオ
ンソースから発生したイオンを加速するための加速電極
部と、加速されたイオンを分離するための質量分析部と
、分離されたイオンビームを照射するための半導体ウェ
ーハを保持するディスクとを有するイオン注入装置にお
いて、照射するイオンビームの断面形状を測定するため
の手段とイオンビームの断面形状を調整するための手段
とを設けたものである。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図は第１
図におけるビーム検出部の拡大斜視図である。本第１の
実施例は、第５図に示した従来のイオン注入装置に、ビ
ーム調整部１０９と、ビーム検出部１０８にファラデー
ゲート１１０を付加した構造になっている。

イオンソース１０１で発生したイオンビームは、加速電
極部１０２．質量分析部１０３．スキャンマグネット１
０４．アングルコネクタ１０５を通り、イオンビーム軌
跡１０７を描きながらディスク１０６に装着された半導
体ウェーハに注入される。注入前に、イオンビームはビ
ーム検出部１０８に当てられ、最適ビーム電流が得られ
る様にセットアツプが行なわれる。

本第１の実施例におけるビーム電流のセットアツプは、
まず第２図（ａ）に示す様に、箱型のビーム検出部１０
８に取付けられたファラデーゲート１１０を開いた状態
で行ない、その後、第２図（ｂ）に示す様にファラデー
ゲート１１０を閉じる。ファラデーゲート１１０は、直
径２’ｍｍの穴１１１があいたカーボン製の板であり、
グランドラインになっているため、イオンビームはこの
穴１１１を通過してビーム検出部１０８に入ったものだ
けがビーム電流としてカウントされる。そこで、Ｙ方向
は質量分析部１０３の磁界を、又、Ｘ方向はスキャンマ
グネット１０４の磁界を各々−定スピードで変化させた
時のビーム電流の変化を測定することにより、イオンビ
ームのＹ方向及びＸ方向の大きさを知ることができ、そ
の結果ビーム形状を予測することができる。イオンビー
ムの形状が小さい場合は、ビーム調整部１０９を構成す
る上下左右それぞれ一対の電極へかける電圧、又は、電
極の位置をイオンビーム軌跡１０７にそって質量分析部
１０３とスキャンマグネット１０４間で変化させ、イオ
ンビームの形状を調整する。イオンビームの形状の測定
と調整をくり返して最適なイオンビームの形状に調整し
てからイオン注入を開始する。

このように第１の実施例によれば、イオンビームの形状
を調整することができるため、均一なイオン注入が可能
となり、チャージアップによる酸化膜やレジストの破壊
は極めて少いものとなる。

第３図は本発明の第２の実施例の構成図、第４図は第３
図におけるビーム検出部２０８の拡大斜視図である。水
弟２の実施例は第６図に示した従来のイオン注入装置に
、ビーム調整部２０９と、ビーム検出部２０８にＸ−Ｙ
方向に可動するファラデーゲート２１０．を付加した構
造になっている。

イオンソース２０１で発生したイオンビームは、加速電
極部２０２．質量分析部２０３を通り、イオンビーム軌
跡２０７を描きながらディスク２０６に装着された半導
体ウェーハに注入される。この時、半導体ウェーハの注
入面内均一性向上のために、イオンビームをスキャンせ
ずにディスク２０６を回転及び上下方向に往復運動させ
ている。注入前にイオンビームは、ビーム検出部２０８
で最適ビーム電流が得られる様にセットアツプが行なわ
れる。

本実施例ではビーム電流のセットアツプは第４図（ａ）
に示す様に、ファラデーゲート２１０を開いた状態で行
ない、その後、第４図（ｂ）に示す様に、ファラデーゲ
ート２１０を閉じる。ファラデーゲート２１０は第１の
実施例と同じ様に直径２ｍｍの穴２１１のあいたものな
ので、ファラデーゲート２１０をＹ方向、Ｘ方向に一定
スピードで動かすことによりイオンビームの形状を測定
することができる。イオンビームの形状が小さい場合は
、ビーム調整部２０９を構成する上下左右それぞれ一対
の電極にかける電圧又は位置を第１の実施例と同じ様に
変えて、最適なイオンビームの形状にしてからイオン注
入を開始する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、イオンビームの断面形状
を測定するための手段と、イオンビームの断面形状を調
整するための手段とを設けることにより、ビーム電流だ
けでなくイオンビームの形状も測定でき、その結果をも
とにイオンビームの形状を調整することができるため、
イオン注入条件に最適なイオンビームの形状てイオン注
入できる。このため均一なイオン注入ができるため、チ
ャージアップが起こりにくくなりゲート酸化膜やレジス
トパターンの破壊か発生しなくなるという効果がある。

この結果、半導体装置の歩留りは向上する。

一ム検出部、１０９，２０９・・・ビーム調整部、２１
０．２１０・・・ファラデーゲート、１１１２１１・・
・穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオンソースと、このイオンソースから発生したイオン
   を加速するための加速電極部と、加速されたイオンを分
   離するための質量分析部と、分離されたイオンビームを
   照射するための半導体ウェーハを保持するディスクとを
   有するイオン注入装置において、照射するイオンビーム
   の断面形状を測定するための手段とイオンビームの断面
   形状を調整するための手段とを設けたことを特徴とする
   イオン注入装置。