JPH0673294B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH0673294B2
JPH0673294B2 JP60104879A JP10487985A JPH0673294B2 JP H0673294 B2 JPH0673294 B2 JP H0673294B2 JP 60104879 A JP60104879 A JP 60104879A JP 10487985 A JP10487985 A JP 10487985A JP H0673294 B2 JPH0673294 B2 JP H0673294B2
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禎 河合
司 野上
智滋 小川
宣夫 長井
勝男 内藤
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【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垂直方向に平行走
査し、ウエハを機械的に水平方向に並進させるようにし
たイオン注入装置に関する。
〔従来の技術〕
第7図は、従来のイオン注入装置の一列を示す概略平面
図である。真空中において、イオン源(図示省略)から
引き出され、質量分析され、加速されたイオンビーム2
は、垂直走査電極4によって垂直方向に走査されると共
に、水平走査電極6によって水平方向に走査されてウエ
ハ8に入射する。この場合、垂直走査電極4、水平走査
電極6にはそれぞれ例えば数百ないし数+Hzで±+数KV
程度の電圧(三角波電圧)が印加される。これによっ
て、イオンビーム2はウエハ8の表面を満遍なく走査さ
れる。この場合、ウエハ8は1枚ずつ処理(枚葉処理)
されるけれども、処理前後のウエハ8の入れ換えによる
ロス時間を無くして処理能力を向上させるために、水平
走査電極6でイオンビーム2を左右に振り分けて、左右
両側に準備したウエハ8にイオン注入にする、いわゆる
デュアルエンドステーションを備えるイオン注入装置も
考えられている。符号12は、その場合の振り分けライン
である。尚符号10は、偏向されない中性ビームである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第7図に示したようなイオン注入装置においては、ウエ
ハ8に対するイオンビーム2の入射角度を抑える必要か
ら、符号8′、8″のようにウエハが大きくなるにつれ
て、ビームラインを長くしてウエハの位置を後退させな
ければならず、そのために装置が大形化するという問題
がある。
またイオンビーム2の走査に伴う入射角度の変化をなく
するためには、イオンビーム2を平行走査(パラレルス
キャン)しなければならず、そのためには例えば第8図
に示すように、更に平行化用の垂直走査電極14及び水平
走査電極16を備えなければならず、やはりビームライン
が長くなって装置が大形化する。
更に、イオンビーム2を2方向に振り分けるデュアルエ
ンドステーションの場合には、装置の幅が大きくなって
装置が大形化する問題以外に、制御の複雑化、高コスト
化等の問題もある。
従ってこの発明は、上述のような問題点を解決したイオ
ン注入装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明のイオン注入装置は、イオンビームを電気的に
垂直方向に平行走査するビーム走査系と、水平状態でウ
エハを着脱可能であり、起立状態でそこに装着されたウ
エハにイオン注入可能な2つのプラテンと、2つのプラ
テンを交互に水平状態及び起立状態にし、かつ起立状態
のプラテンを水平方向に並進させるプラテン駆動機構
と、水平状態のプラテンに対してウエハの供給及び回収
を行うウエハ供給・回収機構とを備えている。
〔作用〕
ビーム走査系によってイオンビームは垂直方向に平行走
査され、かつプラテンに装着されたウエハはプラテン駆
動機構によって水平方向に並進させられるので、ウエハ
面内のイオン注入の均一性が確保される。この場合、イ
オンビームは平行走査されるため、入射角度の制限から
来るビームラインの伸長はなく、しかもビーム走査系に
おける走査は垂直方向のみなのでビーム走査系は簡略化
され、これらによって装置の小形化を図ることができ
る、また、2つのプラテンに対するウエハの着脱及びそ
こに装着されたウエハのイオン注入が2つのプラテン間
で交互に行われるため、デュアルエンドステーションの
ように装置を大形化することなく、処理能力の向上等を
図ることもできる。
〔実施例〕 まずイオンビームを垂直方向に平行走査するビーム走査
系につき説明する。第3図はこの発明に係るイオン注入
装置のビーム走査系の一例を示す概略平面図であり、第
4図はその概略側面図である。前述したイオンビーム2
は、中性ビーム10除去のために偏向電極18において偏向
された後、2段の垂直走査電極22及び24において矢印B
のように垂直方向に平行に走査され、そして矢印Aのよ
うに水平方向に並進させられるウエハ8に入射される。
この場合、偏向電極18には、偏向電源20から例えば数KV
の定電圧がイオンビーム2のビームエネルギーに対応し
て印加される。また、垂直走査電極22及び24のそれぞれ
の電極間隔をd1、d2、電極長をl1、l2、印加電圧をV1
V2とした場合、垂直走査電極22及び24にはV2l2/d2=−
V1l1/d1の関係を保ちつつ、例えば走査電源28等から十
数KV程度の三角波電圧が印加される。これによって、イ
オンビーム2は垂直走査電極24の出口部で平行にされ
る。尚、ウエハ8の水平方向の並進機構は後述する。
第5図はこの発明に係るイオン注入装置のビーム走査系
の他の例を示す概略平面図であり、第6図はその概略側
面図である。第3図及び第4図に示したビーム走査系と
の相違点を説明をすると、この場合は第3図に示したよ
うな偏向電極18及び偏向電源20を用いずに、垂直走査電
極22が中性ビーム10除去のための偏向電極とイオンビー
ム2の最初の走査電極とを兼ねている。そのため、バイ
アス電源30を設けてバイアス電圧の上に三角波の走査電
圧を重畳させており、かつ垂直走査電極24を垂直走査電
極22に対してやや上方にずらして配置している。そして
この場合も、垂直走査電極22と24との間に前述と同様に
V2l2/d2=−V1l1/d1なる関係を保つことによって、イ
オンビーム2を矢印Bのように垂直方向に平行走査する
ようにしている。
尚、上記2例はいずれもイオンビーム2を電気的に垂直
方向に平行走査するビーム走査系として、走査電極を用
いて静電的に行うようにしたものについて詳述したが、
この発明はこれに限られることなく、電磁石を用いて電
磁的にイオンビーム2を垂直方向に平行走査するように
構成した電気的なビーム走査系を用いても良いのは勿論
である。
次に、上述のようにして垂直方向に平行走査されたイオ
ンビーム2をウエハ8に照射してイオン注入するための
エンドステーションにつき説明する。
第1図はこの発明に係るイオン注入装置のエンドステー
ションの一例を示す概略図であり、第2図は第1図の線
II−IIに沿う概略断面図である。このエンドステーショ
ンは、大きく言えば、前述したイオンビーム2を電気的
に垂直方向に平行走査するビーム走査系につながってい
て、そこで垂直方向に平行走査されたイオンビーム2が
導入される真空室40と、当該真空室40と大気中との間に
設けられたエアロック室32R、32L等から成り、エアロッ
ク室32R、32L内には複数枚のウエハ8を収納するキャリ
ア38R、38Lが設けられており、真空室40内にはキャリア
38R、38Lからのウエハ8を一旦貯えるストッカー42R、4
2Lや、そこからのウエハ8を装着してそれにイオンビー
ム2を照射してイオン注入するためのプラテン58R、58L
等が設けられている。この場合、この例ではビームライ
ンの右側Rと左側Lとは同等のものがほぼ左右対称に設
けられているため、以下においては主に右側Rを例に詳
述する。
このエンドステーションにおいては、エアロック室32
R、ストッカー42R及びプラテン58R間に、可逆転式の搬
送ベルト46R〜49Rが互いに同一レベルに設けられてい
る。エアロック室32Rは、ゲートバルブ34R、36Rによっ
て、大気側及び真空室40側と隔離されている。キャリア
38Rは、昇降機構68Rによって段階的に昇降させられ、当
該キャリア38R内のウエハ8のレベルを搬送ベルト46Rの
レベルに合わせることができる。ストッカー42Rは、ウ
エハ8がプラテン58R側にもキャリア38R側にも移動でき
るように両側に開いており、かつ昇降機構69Rによって
段階的に昇降させられ、それによって当該ストッカー42
R内のウエハ8のレベルを搬送ベルト47Rのレベルに合わ
せることができる。更に右側Rと左側Lとの間に搬送ベ
ルト50が設けられており、当該搬送ベルト50は昇降機構
70によって昇降させられ、上昇位置で右側Rと左側Lと
の間のウエハ8のやりとりができるようになっている。
プラテン58Rは、水平状態でウエハ8を着脱可能であ
り、起立状態でそこに装着されたウエハ8にイオン注入
可能なようになっている。即ちプラテン58Rは、ベース5
4Rと、ウエハ8に相当する開口部を有するウエハ押え56
Rとを備えており、それらの間にウエハ8を挟持できる
ようになっている。具体的には、ウエハ押え56Rはばね
(図示省略)によって常時ベース54Rの方へ付勢されて
おり、水平状態にされたプラテン58Rの当該ウエハ押え5
6Rを、昇降機構71Rの先端部の押上げ部74Rによって押し
上げ、その際に搬送ベルト49Rを駆動することによって
ウエハ8の着脱が可能である。そして当該プラテン58R
は、イオンビーム2のビーム軸と垂直な軸66Rに取り付
けられており、当該軸66Rはシリンダー64Rによって矢印
Cのように回転させられる。これによって、プラテン58
Rは、ウエハ8を着脱するための水平状態と、ウエハ8
にイオン注入するための起立状態とに保たれる。
更に、軸66Rは、プラテン58Rを起立状態にした状態で水
平方向に、即ちイオンビーム2に対して垂直方向に並進
させられる。具体的には、パルスモータ60Rの回転軸に
ボールねじ61Rが連結されており、当該パルスモータ60R
の回転によって、連結部63R及びそれに結合された軸66R
更にはそれに取り付けられたプラテン58Rの並進制御が
精密に行われる。尚、符号62Rはガイド軸である。
次に、上述したイオン注入装置の全体的な動作の一例を
右側Rを中心に説明する。まず、複数枚の未注入のウエ
ハ8を収納したキャリア38R、38Lを各エアロック室32
R、32L内に装着した後、ゲートバルブ34R、34Lを閉じて
各エアロック室32R、32Lの真空引きを行う。次にゲート
バルブ36R、36Lを開いてキャリア38R、38L内のウエハ8
をストッカー42R、42L内にそれぞれ移し替えて、各キャ
リアを一旦空にする。
次に、例えば(空の)プラテン58Rを水平状態にしてお
き、ストッカー42Rの最下段のウエハ8を搬送ベルト47R
〜49Rによってプラテン58Rまで搬送してそこに装着す
る。そして当該プラテン58Rを時計方向に約90度回転さ
せて起立状態にした後、イオンビーム2の照射領域へ移
動させてそこで水平方向に並進運動をさせる。
この場合、前述したビーム走査系で垂直方向に平行走査
されたイオンビーム2は、ウエハ8に同一角度をもって
(例えば垂直に)入射し、ウエハ8上に上下の軌跡を描
く。一方ウエハ8自身は、注入ドーズ量及びビーム電流
値に比例し、並進往復回数に反比例する速度で並進させ
られる。これによって、ウエハ8の面内でのイオン注入
量の均一性が確保される。しかも、大口径のウエハ8へ
のイオン注入の場合にも、従来(第7図参照)のように
イオンビーム2の走査のみを行う場合と違って、入射角
度の制限から来るビームラインの伸長はなくなる。従っ
て装置を小形化することができる。更に、第8図の場合
のように水平、垂直の各走査電極を2段にしなくて良い
ので、この面からもビームラインが短くなり、装置が小
形化される。
尚、上述のように一方のプラテン58Rにおいてイオン注
入が行われている間に、他方のプラテン58Lは水平位置
に倒されて、注入済みのウエハ8と未注入のウエハ8と
の交換が行われ、次のイオン注入のために待機してい
る。
次に、プラテン58Rに装着したウエハ8へのイオン注入
が終了すると、プラテン58Rを元の位置に戻して水平位
置に倒すと共に、もう一方のプラテン58Lをイオンビー
ム2の照射領域に移動させてイオン注入を開始する、そ
して搬送ベルト46R〜49Rを駆動することによって、プラ
テン58Rから注入済みのウエハ8を取り出して、ストッ
カー42Rの空間部を通過させて元のキャリア38R内の元あ
った位置に回収する。そして、ストッカー42R内の次の
ウエハ8をプラテン58Rに装着する。以降、上記と同様
の動作を繰り返す。これによって、2つのプラテン58
R、58Lにおいて交互に連続してイオン注入を行うことが
でき、従ってイオン注入のロス時間は殆どなくなる。ま
た、左右のエアロック室32R、32Lがあるため、キャリア
38R、38Lの入れ換え時のロス時間も解消される。このよ
うにこの装置においては、前述したようなデュアルエン
ドステーションにすることなく、それと同等以上に処理
能力を向上させることができる。そのため、デュアルエ
ンドステーションの場合のように装置が大形化したり、
制御が複雑化したり、高コスト化したりすることもな
い。
尚、プラテン58R、58Lに対するウエハ8の供給・回収手
段及び方法は、上述のようなものに限定されるものでは
ない。例えば、プラテン58Rがウエハ8の入れ換え中等
の場合には、ストッカー42Rからプラテン58Lに対してウ
エハを供給・回収することもできる。ストッカー42L側
についても同様である。これによって待ち時間を少なく
して更に効率良くイオン注入することもできる。更に左
右それぞれの側に、エアロック室、キャリア、ストッカ
ー等を複数組ずつ設けても良く、そのようにすると処理
能力は更に向上する。あるいは、キャリアを大気中に設
けることも可能である。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明においては、イオンビームを垂直
方向に平行走査し、ウエハを水平方向に並進させるた
め、ウエハに対するイオン注入の均一性が確保されると
共に、ウエハに対する一定の入射角とビームラインの短
縮化、装置の小形化とが実現される。しかも、2つのプ
ラテンにおいて交互に連続してイオン注入が可能なた
め、イオン注入の効率が向上し、これによって処理能力
も大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るイオン注入装置のエンドステー
ションの一例を示す概略図であり、第2図は第1図の線
II−IIに沿う概略断面図である。第3図はこの発明に係
るイオン注入装置のビーム走査系の一例を示す概略平面
図であり、第4図はその概略側面図である。第5図はこ
の発明に係るイオン注入装置のビーム走査系の他の例を
示す概略平面図であり、第6図はその概略側面図であ
る。第7図は、従来のイオン注入装置の他の一例を示す
概略平面図である。第8図は、従来のイオン注入装置の
他の例を示す概略平面図である。 2……イオンビーム、8……ウエハ、22,24……垂直走
査電極、38R,38L……キャリア、42R,42L……ストッカ
ー、46R〜49R,50……搬送ベルト、58R,58L……プラテ
ン、60R……パルスモータ、64R……シリンダー
フロントページの続き (72)発明者 長井 宣夫 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 内藤 勝男 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−166239(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空中でウエハにイオンビームを照射して
    イオン注入を行う装置において、 イオンビームを電気的に垂直方向に平行走査するビーム
    走査系と、 水平状態でウエハを着脱可能であり、起立状態でそこに
    装着されたウエハにイオン注入可能な2つのプラテン
    と、 2つのプラテンを交互に水平状態及び起立状態にし、か
    つ起立状態のプラテンを水平方向に並進させるプラテン
    駆動機構と、 水平状態のプラテンに対してウエハの供給及び回収を行
    うウエハ供給・回収機構とを備えることを特徴とするイ
    オン注入装置。
JP60104879A 1985-05-16 1985-05-16 イオン注入装置 Expired - Lifetime JPH0673294B2 (ja)

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JP60104879A JPH0673294B2 (ja) 1985-05-16 1985-05-16 イオン注入装置

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JP60104879A JPH0673294B2 (ja) 1985-05-16 1985-05-16 イオン注入装置

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JPS61263038A JPS61263038A (ja) 1986-11-21
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JPS63160659U (ja) * 1987-04-08 1988-10-20
JPS647464A (en) * 1987-06-30 1989-01-11 Nippon Telegraph & Telephone Ion implanting device
JPH0770298B2 (ja) * 1989-05-15 1995-07-31 日新電機株式会社 イオン注入装置
JP5545287B2 (ja) * 2011-10-17 2014-07-09 日新イオン機器株式会社 エネルギー線照射装置及びワーク搬送機構

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