JPH0744024B2 - イオン照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空容器内で回転および並進させられるデ
ィスクに装着された基板にイオンビームを照射する、い
わゆるメカニカルスキャン方式のイオン照射装置に関
し、特にディスクの並進運動制御の改良に関する。

〔従来の技術〕

イオン照射装置には、イオン注入装置、イオンビームエ
ッチング装置、イオン注入と真空蒸着を併用するイオン
蒸着薄膜形成装置等がある。以下においてはイオン注入
装置を例に説明する。

第２図は、従来のメカニカルスキャン方式のイオン注入
装置の一例を示す概略図である。真空容器（図示省略）
内に、後述する機構によって例えば矢印Ａのように高速
回転させられると共に矢印Ｂのように並進させられるデ
ィスク４が設けられており、当該ディスク４の表面の同
一半径上には複数枚の基板６が装着される。そして各基
板６に対して、図示しないイオン源からのイオンビーム
２を順次照射して、当該基板６を処理、例えばイオン注
入するようにしている。

ディスク４は、モータ（例えばインダクションモータ）
10によって機構部８を介して前述のように回転させられ
ると共に、モータ（例えばステッピングモータ）12によ
って機構部８を介して前述のように並進させられる。

その場合、ディスク４の並進運動制御は、制御回路16に
よって次のように行われる。即ち、ディスク４上の各基
板６にイオンビーム２を均一に照射するために、ディス
ク４の並進運動速度ｖは次の関係を満たすように制御さ
れる。

ｖcc1/R ・・・（１） ここで、Ｉはイオンビーム２のビーム電流、Ｒはイオン
ビーム２の中心とディスク４の中心との間の距離であ
る。

制御回路16はまた、各基板６に対するドーズ量（イオン
注入量）が所定のドーズ量φになるように、ディスク４
の往復並進回数Ｎを制御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記イオン注入装置においては、制御回路16は具体的に
は、電流計測器14から与えられるビーム電流Ｉに比例し
たパルス数Ｑの信号に基づいて、次式のようにディスク
４の並進運動速度ｖを制御する。

ｖccQ/R ・・・（２） その場合、電流計測器14は、広い範囲の電流（例えば30
0nA〜30mA）を測定するために測定レンジが荒く切り替
えられるようになっており、それから出力する信号のパ
ルス数Ｑは、各レンジのフルスケールを所定のパルス
数、例えば1000PPSとするものが出力される。従って例
えば、10mAレンジで実際のビーム電流Ｉが5mAの場合
は、Ｑ＝500となり、ディスク４の並進運動速度ｖは相
当遅くなる（勿論、その場合でも（２）式の関係は満た
されている）。

所が、ディスク４の並進運動速度ｖが遅いほど、基板６
上のある部分が長時間イオンビーム２にさらされること
になり、その部分のチャージアップ（帯電）や温度上昇
が大きくなり、基板６に与える損傷が大きくなるという
問題が生じる。

そこでこの発明は、ビーム電流が小さい場合でもディス
クの並進運動速度を大きくすることができるイオン照射
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〕

この発明のイオン照射装置は、真空容器内で回転および
並進させられるディスクに装着された基板にイオンビー
ムを照射する装置であって、ディスクの並進運動速度を
イオンビームのビーム電流に比例しかつディスクの回転
中心からイオンビームのディスク照射位置までの距離に
反比例するように制御すると共に基板に対するイオンビ
ームのドーズ量が所定のものになるようにディスクの並
進回数を制御する制御手段を備えるものにおいて、前記
制御手段に与えるイオンビームのビーム電流またはそれ
に比例する信号を所定の倍率で大きなものに補正するも
のであってその倍率が１倍を含む複数の倍率で可変であ
る第１の補正手段と、この第１の補正手段における倍率
を設定する倍率設定手段と、この倍率設定手段によって
設定された倍率に基づいて前記制御手段を制御して、基
板に対するドーズ量が上記補正に拘わらず前記所定のも
のから変化しないようにディスクの並進回数を補正する
第２の補正手段とを備えることを特徴とする。

〔作用〕

ビーム電流が小さい場合、第１の補正手段によれば、制
御手段に与えるビーム電流またはそれに比例する信号を
所定の倍率で大きなものに補正することができ、それに
よってディスクの並進運動速度が大きくされる。一方、
単にディスクの並進運動速度を大きくすると、基板に対
するドーズ量が所定のものから減少するけれども、この
発明では第２の補正手段によってそれが防止される。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るメカニカルスキャ
ン方式のイオン注入装置を示す概略図である。第２図と
同一または同等部分には同一符号を付してその説明を省
略する。

この実施例においては、電流計測器14の入力側に第１の
補正回路18を設けて、イオンビーム２のビーム電流Ｉを
所定の倍率で大きなもの（Ｉ′）に補正して前述した電
流計測器14に与えるようにしている。この補正回路18に
おける倍率は、１倍を含む複数の倍率で可変であり、具
体的には倍率設定器22によって所望のものに設定され
る。例えば、電流計測器14のあるレンジのＡ％をフル出
力に補正する場合、倍率設定器22において倍率100/Aが
設定される。その結果、電流計測器14に与えられるビー
ム電流Ｉ′は、 Ｉ′＝（100/A）Ｉ ・・・（３） となり、その結果電流計測器14から出力される信号のパ
ルス数Ｑ′も、 Ｑ′＝（100/A）Ｑ ・・・（４） となる。このＱは、前述したように電流計測器14の各レ
ンジにおけるフルスケール時のパルス数であり、例えば
1000PPS/フルスケールである。

そして制御回路16は、このパルス数Ｑ′に基づいて前記
（２）式の制御を行う。従って例えば、電流計測器14の
レンジが10mAで実際のビーム電流Ｉが5mAの場合、Ａを5
0％とすれば、ディスク４の並進運動速度ｖは従来の場
合の100/A＝２倍となる。

一方、上記のようにディスク４の並進運動速度ｖを100/
A倍に補正する場合、ディスク４の往復並進回数Ｎがそ
のままでは各基板６に対する所定のドーズ量φが得られ
なくなる（即ちドーズ量は所定のA/100倍になる）の
で、この実施例では第２の補正回路20を設けてそれを補
正するようにしている。即ち、補正回路20は、倍率設定
器22によって設定される前記倍率100/Aに基づいて、デ
ィスク４の往復並進回数Ｎ′を Ｎ′＝（100/A）Ｎ ……（５） またはそれに最も近い整数に補正する。この場合、
（５）式の値が整数にならず最も近い整数に補正する場
合には、ディスク４の並進運動速度ｖを決める（２）式
の比例係数を微補正する。これによって、上記（３）式
あるいは（４）式のような補正に拘わらず、基板６に対
するドーズ量は所定のドーズ量φに保たれる。

尚、インターロック回路24は、電流計測器14からのパル
ス数Ｑ′を監視して、それがディスク４の並進機構のメ
カニカルな限界等から決まる許容最大値および／または
注入条件等から決まる許容最小値を越えるような場合
に、制御回路16等を制御してディスク４の並進やイオン
ビーム２の照射等を停止させるものであり、設けるのが
好ましいけれども必須のものではない。

このように上記構成によれば、イオンビーム２のビーム
電流Ｉが小さい、即ち電流計測器14の所定のレンジに対
するビーム電流Ｉの割合が小さい場合でも、基板６に対
するドーズ量を所定のものに保ちつつ、ディスク４の並
進運動速度ｖを大きく取ることができる。換言すれば、
同じドーズ量に対して色々な並進運動速度Ｖを選択する
ことかできる。その結果、前述したような基板６のチャ
ージアップや温度上昇等を軽減することも可能となる。
また、あるレンジで割合の低いビーム電流Ｉの場合に
も、制御回路16に供給されるパルス数Ｑ′が増大して分
解能が高まるため、ディスク４の並進運動速度ｖの制御
精度が向上することも期待できる。

尚、上記のような補正回路18を電流計測器14の入力側に
設ける代わりに、電流計測器14の出力側に、上記（４）
式のような補正を行う補正回路を設けても同様の効果が
得られる。

また以上はイオン注入装置を例に説明したけれども、こ
の発明はそれに限定されるものではなく、メカニカルス
キャン方式のものであって一番初めに例示したようなイ
オン照射装置に広く適用することができるのは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ビーム電流が小さいと
きに倍率設定手段で第１の補正手段における倍率を大き
くすることができ、それによって制御手段に与えられる
ビーム電流またはそれに比例する信号がその倍率で大き
くなるので、ビーム電流が小さい場合でもディスクの並
進運動速度を大きく取ることができ、その結果、基板の
チャージアップや温度上昇等を軽減することが可能にな
る。

しかも、単に制御手段に与えるビーム電流またはそれに
比例する信号を大きくしてディスクの並進運動速度を大
きくしたのでは、基板に対する所定のドーズ量が得られ
なくなるが、この発明では第２の補正手段を設けて、ド
ーズ量が所定のものから変化しないようにディスクの並
進回数を補正するようにしているので、ビーム電流が小
さい場合でも基板に対するドーズ量を所定のものに保ち
つつディスクの並進運動速度を大きなものにすることが
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メカニカルスキャ
ン方式のイオン注入装置を示す概略図である。第２図
は、従来のメカニカルスキャン方式のイオン注入装置の
一例を示す概略図である。 ２……イオンビーム、４……ディスク、６……基板、14
……電流計測器、16……制御回路、18……第１の補正回
路、20……第２の補正回路、22……倍率設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内で回転および並進させられるデ
   ィスクに装着された基板にイオンビームを照射する装置
   であって、ディスクの並進運動速度をイオンビームのビ
   ーム電流に比例しかつディスクの回転中心からイオンビ
   ームのディスク照射位置までの距離に反比例するように
   制御すると共に基板に対するイオンビームのドーズ量が
   所定のものになるようにディスクの並進回数を制御する
   制御手段を備えるものにおいて、前記制御手段に与える
   イオンビームのビーム電流またはそれに比例する信号を
   所定の倍率で大きなものに補正するものであってその倍
   率が１倍を含む複数の倍率で可変である第１の補正手段
   と、この第１の補正手段における倍率を設定する倍率設
   定手段と、この倍率設定手段によって設定された倍率に
   基づいて前記制御手段を制御して、基板に対するドーズ
   量が上記補正に拘わらず前記所定のものから変化しない
   ようにディスクの並進回数を補正する第２の補正手段と
   を備えることを特徴とするイオン照射装置。