JPH0770296B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH0770296B2
JPH0770296B2 JP2107091A JP10709190A JPH0770296B2 JP H0770296 B2 JPH0770296 B2 JP H0770296B2 JP 2107091 A JP2107091 A JP 2107091A JP 10709190 A JP10709190 A JP 10709190A JP H0770296 B2 JPH0770296 B2 JP H0770296B2
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビームを静電的に走査すると共に、
ターゲットをそれと実質的に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。
〔従来の技術〕
この種のイオン注入装置の従来例を第5図に示す。
このイオン注入装置においては、イオン源から引き出さ
れ、かつ必要に応じて質量分析、加速、成形等が行われ
たイオンビーム2を、走査電源212から走査電圧が供給
される一組の走査電極204によってX方向(例えば水平
方向。以下同じ)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。
走査電源212は、所定周波数の三角波信号を発生する発
振器212aと、それからの信号を昇圧して互いに逆極性の
走査電圧VXおよび−VXをそれぞれ出力する高圧増幅器21
2bおよび212cとを備えている。
一方、ターゲット(例えばウェーハ)4のホルダ8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210によって前記X方向と実質的に直交
するY方向(例えば垂直方向。以下同じ)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4の全面に均一にイオン注入を行うように
している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のようなイオン注入装置において、そのイオンビー
ム2の軌道は次のような条件で変化する。
イオンビーム2自体の特性(例えばそのエネルギ
ー、発散角、エミッタンス、密度、イオンの種類等) 走査電極204の機械的特性(例えばその平行度、ね
じれ角、イオンビーム2に対する位置等) 走査電極204の電気的特性(例えばそれに印加する
走査電圧の大きさ、周波数等) その他、イオンビーム2の軌道周辺の状態上記条件
の内、およびの条件はイオン注入装置固有のもので
あり、注入条件ごとに変化するようなことはないが、
およびの条件は注入条件によって変化する。しかも各
条件は単独ではなく、それぞれが関連しあってイオンビ
ーム2の軌道が変化する。
この軌道の変化が、ターゲット4の表面を走査するビー
ム軌道の全域で均等に起これば特に問題はないが、一部
の軌道のみが変化した場合、ターゲット4上でのイオン
ビーム2の走査速度が特定の部分でのみ変化し、それが
ターゲット4に対する注入均一性に悪影響を及ぼす。
その場合でも、注入均一性は通常は1%程度以下にする
ことができるが、近年は、ターゲット4の表面に形成す
る半導体素子がより高密度化およびより高性能化する傾
向にあり、そのため従来以上の均一性を要求されるよう
になって来ている。
そこでこの発明は、ターゲットに対する注入均一性をよ
り向上させることができるイオン注入装置を提供するこ
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、外部から与えられる波形データに基づいて当該波形
データに応じた波形の信号を発生する信号発生器および
それからの信号を増幅して前記走査電極に供給する走査
電圧を出力する増幅器を含む走査電源と、イオンビーム
を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する多数の互い
に同一面積のファラデーカップをX方向に並べたものを
含む多点モニタと、この多点モニタを走査されたイオン
ビームの照射領域内に出し入れするモニタ駆動装置と、
前記多点モニタの各ファラデーカップによって計測した
ビーム電流に基づいて各ファラデーカップに入射された
ビーム電流量の分布を求め、かつこのビーム電流量の分
布を、ターゲット上でのイオン注入量の分布に対応する
ように、両分布間の予め求められた関係に基づいて補正
し、そしてこの補正されたビーム電流量の分布が均一化
するような前記波形データを作りそれを前記走査電源の
信号発生器に与える制御装置とを備えることを特徴とす
る。
〔作用〕
多点モニタをイオンビームの照射領域内に入れてイオン
ビームを走査すると、各ファラデーカップによってその
場所のビーム電流が計測され、それに基づいて各ファラ
デーカップに入射されたビーム電流量(電荷量)の分布
が制御装置において求められ、更にその分布は、ターゲ
ット上でのイオン注入量の分布に対応するように構成さ
れる。そして同制御装置は、この補正されたビーム電流
量の分布が均一化するような波形データを作る。
走査電源における信号発生器は、この波形データに応じ
た波形の信号を発生し、これが増幅されて走査電圧とし
て走査電極に供給される。
その結果、従来のように単なる三角波の走査電圧を用い
る場合に比べて、ターゲットに対する注入均一性が向上
する。
〔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5図の例と同等部分に同一符
号を付し、以下においては従来例との相違点を主に説明
する。
この実施例においては、走査電極204に走査電圧を供給
する走査電源222を、次のような構成にしている。
即ちこの走査電源222は、外部から与えられる波形デー
タ(より具体的には後述する制御装置228から与えられ
る波形データDS)に基づいて当該波形データに応じた波
形の走査信号VSを発生する任意波形発生器222aと、それ
からの走査信号VSを昇圧して互いに逆極性の走査電圧VX
および−VXをそれぞれ出力する高圧増幅器222bおよび22
2cとを備えている。
任意波形発生器222aは、プログラム設定することによっ
て、あるいは外部から入力される波形データに基づい
て、任意波形の信号を発生することができるものであ
り、公知のものである。
更にこの実施例のイオン注入装置は、走査されたイオン
ビーム2の各点におけるビーム電流の分布を計測する多
点モニタ224、それをイオンビーム2の照射領域内に計
測のために入れたり、ターゲット4に対するイオン注入
の邪魔にならないように出したりするモニタ駆動装置22
6および前述した波形データDSを作ってそれを走査電源2
22に与える等の機能を有する制御装置228を備えてい
る。
多点モニタ224は、例えば第2図に示すように、イオン
ビーム2を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する多
数の互いに同一面積のファラデーカップ224cをX方向に
一列に並べたものと、その前方に設けられていて各ファ
ラデーカップ224cに対応する位置に開口部を有するサプ
レッサ224bと、その前方に設けられている各ファラデー
カップ224cに対応する位置に開口部を有するマスク224a
とを備えている。224dおよび224eは支持碍子である。
制御装置228は、例えば第2図に示すように、多点モニ
タ224の各ファラデーカップ224cから与えられるビーム
電流Iを周波数信号に変換する電流/周波数変換器228b
と、それから出力される周波数信号の周波数をカウント
してビーム電流Iをディジタル化して制御回路228dに与
えるカウンタ228cと、制御回路228dからの指令に基づい
て多点モニタ224の各ファラデーカップ224cを択一的に
切り換えて電流/周波数変換器228bに接続する多数のス
イッチ228aと、上記のようにして入力されるデータに基
づいて各ファラデーカップ224cに入射されたビーム電流
量(電荷量)の分布を求め、かつこのビーム電流量の分
布が均一化するような波形データDSを作る制御回路228d
とを備えている。制御回路228dはこの例ではマイクロコ
ンピュータを含んでいる。
走査電圧波形を補正する手順の例を示すと、次の通りで
ある。
モニタ駆動装置226によって多点モニタ224を駆動し
てそれをイオンビーム2の照射領域内に入れる。
そしてまず、任意波形発生器222aから例えば第3図
中に実線で示すような三角波の走査信号VSを出力させて
イオンビーム2の走査を行い、そのときに多点モニタ22
4の各ファラデーカップ224cに入射されるビーム電流量
を制御回路228dにおいて順次求める。
即ち、測定しようとするファラデーカップ224cに対応す
るスイッチ228aを一つだけオンにしておいてそのファラ
デーカップ224cに入射するビーム電流Iを測定し、それ
に基づいてイオンビーム2の単位走査(例えば片道1回
の走査あるいは往復1走査等)当りのビーム電流量を積
算する。そしてこれを各ファラデーカップ224cに対して
順次行う。
次いで制御回路228dは、上記のようにして測定した
データを元に、各ファラデーカップ224cに入射されたビ
ーム電流量の分布を求め、かつこの分布が均一化するよ
うな波形データDSを算出する。
この場合、各ファラデーカップ224cの面積は互いに等し
いので、測定された各ファラデーカップ224cごとのビー
ム電流量はターゲット4に対する単位面積当りのイオン
注入量に比例している。従って制御回路228dは、ビーム
電流量が多い部分ではイオンビーム2の走査速度が高く
なり、ビーム電流量が少ない部分ではイオンビーム2の
走査速度が低くなるような波形データDSを作る。
例えば、走査信号VSが第3図に実線で示すような三角波
のとき、n番目のファラデーカップ224cに入射するビー
ム電流量だけが他の部分に比べて少ない場合を仮定す
る。点ab間にイオンビーム2がn番目のファラデーカッ
プ224cに入射しており、その間の時間をTnとする。
制御回路228dは、当該ファラデーカップ224cに入射する
ビーム電流量(=ビーム電流×時間)が他の部分と等し
くなる時間Tn′(この場合はTn′>Tn)を当該ファラデ
ーカップ224cに流れるビーム電流を用いて算出する。こ
のとき、時間Tn後と時間Tn′後とでは走査信号VSの大き
さは同じにならなければならないから(つまり走査幅は
同じであるから)、b′の点の位置が決まり、第3図中
に破線で示すように、a点とb′点とを結んだものが補
正後の波形になる。b′点以降の波形は、この場合は補
正の必要が無いから、元の三角波を平行移動させたもの
で良い。
尚、n番目のファラデーカップ224cに入射するビーム電
流量が他の部分よりも多い場合は、上記とは逆に点ab′
間の傾きを大きくして時間Tn′をTnよりも短くする。
制御回路228dは、このような補正後の走査信号VSの波形
の元になる波形データDSを作り、これを走査電源222の
任意波形発生決222aに与える。任意波形発生器222aは、
この波形データDSを保持すると共に、それに対応した波
形の走査信号VSを出力する。
そして、上記と同様にして再度、各ファラデーカッ
プ224cに入射されるビーム電流量の分布を求め、設定さ
れた均一性が得られれば波形補正を終了し、設定された
均一性より悪ければ、再び上記のような波形補正を行
う。
そして、所定の均一性が得られるようになったら、
多点モニタ224をイオンビーム2の照射領域から出し、
その後はターゲット4に対するイオン注入を行えば良
い。
以上のようにすることによって、多点モニタ224の各フ
ァラデーカップ224cに入射するビーム電流量の均一性が
設定された値より良くなる結果、ターゲット4に対する
注入均一性も従来例の場合よりも向上する。
なお、厳密に見れば、多点モニタ224とターゲット4と
の間の条件の差、例えば両者間の位置の差等により、上
記のようにして多点モニタ224上でのビーム電流量の分
布が例えば第6図のカーブAのように均一化されても、
ターゲット4上でのイオン注入量の分布が例えばカーブ
Bのように必ずしも均一でないことが起こるかも知れな
い。
これに対しては、多点モニタ224上でのビーム電流量の
分布とターゲット4上でのイオン注入量の分布との間の
関係、例えば上述したように多点モニタ224上でのビー
ム電流量の分布が第6図中のカーブAのようなときにタ
ーゲット4上でのイオン注入量の分布が同図中のカーブ
Bのようなものになるというような関係(これは当該イ
オン注入装置固有の関係である)を予め求めておき、か
つこの関係を示すデータを例えば制御装置228中の制御
回路228d内に予め格納しておき、そして同制御回路228d
において、このデータに基づいて、多点モニタ224で測
定したビーム電流量の分布をターゲット4上でのイオン
注入量の分布に対応(例えば一致)するように補正し、
そしてこの補正されたビーム電流量の分布が均一化する
ような波形データDSを上記と同様にして算出してこれを
走査電源222に与えるようにしている。その結果、多点
モニタ224とターゲット4との間の条件の差を解消する
ことができるので、ターゲット4に対する注入均一性を
更に向上させることができる。
また、走査電源222を、例えば第4図に示すように、制
御装置228から波形データDS1およびDS2を受けて互いに
逆極性の走査信号VSおよび−VSをそれぞれ発生する二つ
の任意波形発生器222aおよび222dと、それらをそれぞれ
昇圧して互いに逆極性の走査電圧VXおよび−VXを出力す
る二つの高圧増幅器222bおよび222eとで構成し、この各
任意波形発生器222aおよび222dに制御装置228から前記
と同様にして算出した波形データDS1およびDS2をそれぞ
れ与えるようにしても良く、そのようにすれば走査電極
204に供給する走査電圧の波形をVX側と−VX側とで互い
に独立して変えることができるので、よりきめ細かな補
正を行うことができるようになる。
また、多点モニタ224の各ファラデーカップ224cからビ
ーム電流Iを制御回路228dに取り込むには、必ずしも上
記例のように電流/周波数変換器228bおよびカウンタ22
8cを用いる必要は無く、他の手段を用いても良い。
また、ターゲット4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変えて、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。
そのようにしたイオン注入装置の例をそのホルダ駆動装
置周りを主体にして以下に説明する。
第7図は、この発明の他の実施例に係るイオン注入装置
を部分的に示す水平断面図である。この例では、イオン
ビーム2のビームラインの左右に同じ機構がほぼ左右対
称に設けられているので、以下においては主に右側(図
の右側)を例に説明する。
この実施例においては、図示しない真空ポンプによって
真空排気される注入室6内に、X方向に電気的に走査さ
れ、更に平行ビーム化されたイオンビーム2が導入され
る。
イオンビーム2を平行ビーム化する走査手段の一例を第
8図に示す。即ち、イオン源110から引き出され、かつ
必要に応じて質量分析、加速等が行われたイオンビー
ム、同一の走査電源116から互いに逆極性の走査電圧
(三角波電圧)が印加される二組の走査電極112および1
14の協働によってX方向に走査して、走査電極114から
出射した時に平行ビームになるようにしている。もっと
も、この例と違って、例えば下流側の走査電極114の代
わりに磁場を用いる等してイオンビーム2を平行ビーム
化するようにしても良い。
第7図に戻って、上記のような注入室6の左右に、この
実施例では二つの互いに同一構造のホルダ駆動装置120
が設けられている。
各ホルダ駆動装置120においては、注入室6の側壁部に
真空シール機能を有する真空シール軸受122を設け、そ
れに主軸124を前述したX方向に貫通させて支持してい
る。
注入室6の外側に第1の可逆転式のダイレクトドライブ
モータ126を取り付けており、その出力軸127を、歯車の
ようなものを介さずにカップリング板128で直接、主軸1
24の注入室外側端部に結合している。
一方、主軸124の注入室内側端部には、カップリング130
を介して、第2の可逆転式のダイレクトドライブモータ
132をその出力軸133が当該主軸124とほぼ直交するよう
に取り付けている。
このダイレクトドライブモータ132は、真空中に持ち込
めるように、その内部と外部とがOリング(図示省略)
によって真空シールされており、かつその出力軸133と
モータケース間も例えば磁性流体を含む真空シール部13
4によって真空シールされている。
そしてこのダイレクトドライブモータ132の出力軸133
に、アーム136を歯車のようなものを介さずに直接取り
付けている。
このアーム136の先端部に、第3の可逆転式のダイレク
トドライブモータ138をその出力軸139が当該アーム136
とほぼ直交するように取り付けている。
このダイレクトドライブモータ138も、真空中に持ち込
めるように、その内部と外部とがOリング(図示省略)
によって真空シールされており、かつその出力軸139と
モータケース間も例えば磁性流体を含む真空シール部14
0によって真空シールされている。
そしてこのダイレクトドライブモータ138の出力軸139
に、それとほぼ直交するように、ターゲットの一例であ
るウェーハ4を保持するホルダ8を歯車のようなものを
介さずに直接取り付けている。従って、このホルダ8に
保持されたウェーハ4の表面を、第7図に示すように、
イオンビーム2に向けることができる。尚、ホルダ8
は、この例ではベース8aと、それとの間にウェーハ4を
挟持するウェーハ押え8bと、ウェーハ4を昇降させるウ
ェーハ受け8cとを備えている。
上記構造によれば、第1のダイレクトドライブモータ12
6によって、主軸124を矢印Dのように回転させて、その
先にアーム136等を介して取り付けられたホルダ8を、
所定の注入角位置(第7図中右側のホルダ8参照)と、
ウェーハ4のハンドリングのための水平位置(第7図中
左側のホルダ8参照)とに駆動することができる。
そして上記注入角位置で、第2のダイレクトドライブモ
ータ132を矢印Eのように正転および逆転させてアーム1
36を揺動回転させると、アーム136の先端部に取り付け
られたホルダ8は、そこに保持したウェーハ4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される(第
9図も参照)。
しかもその時、第3のダイレクトドライブモータ138の
第2のダイレクトドライブモータ132と同時に同一方向
(各モータの出力軸側より見て)かつ同一角度回転させ
ると、第9図に示すように、ホルダ8が円弧を描くよう
に走査されても、当該ホルダ8の絶対回転角は0゜であ
ってその姿勢は不変である。従ってこのホルダ8に装着
されたウェーハ4の姿勢も不変である(例えば第9図中
のウェーハ4のオリエンテーションフラット4aは、ホル
ダ8の走査位置に拘わらず常に上側を向いている)。
その結果、このことと前述したようにイオンビーム2が
X方向に平行ビーム化されていることとが相俟って、例
えばホルダ8の垂直速度成分がイオンビーム2のビーム
電流に比例するようにアーム136の角速度を制御すれ
ば、ウェーハ4の面内においてドーズ量の均一なイオン
注入が可能になる。
尚、両ダイレクトドライブモータ132および138を上記の
ように駆動するには、例えば両者に同一パルス信号を供
給すれば良い。
ホルダ8を第7図中左側に示すようにウェーハ4のハン
ドリング位置に移動させるには、ダイレクトドライブモ
ータ126によってホルダ8を水平状態にすると共に、ダ
イレクトドライブモータ132によってホルダ8を壁側に
移動させれば良い。
尚、ホルダ8上のウェーハ4を冷却するためにホルダ8
に冷媒を流す場合は、次のようにすれば良い。
即ち、各ダイレクトドライブモータ126、132および138
の中心部には貫通穴があいているので、ホルダ8の中心
部に冷媒通路を有するホルダ軸を取り付け、そのホルダ
軸をダイレクトドライブモータ138の中心穴を貫通さ
せ、アーム136に設けた回転継手で回転するホルダ軸に
冷媒の供給および回収を行うようにすれば良い。
かつ、この回転継手に可撓性のあるチューブを接続して
それをダイレクトドライブモータ132の中心穴を通すと
共に、ダイレクトドライブモータ126の中心穴を貫通す
る主軸124を中空にして同チューブをその中を通して大
気側に引出し、これによって大気側から冷媒の供給およ
び回収を行うようにすれば良い。
ところで、この実施例においては、注入室6の後方部左
右の底部に、ウェーハ4を注入室6内と大気側との間で
1枚ずつ出し入れ(アンロードおよびロード)するため
の真空予備室80がそれぞれ隣接されている。
この真空予備室80の部分の断面図を第10図および第11図
に示す。第10図は真空予備室80の真空側弁88が閉じかつ
大気側弁90が開いた状態を、第11図は真空側弁88が開き
かつ大気側弁90が閉じた状態を示す。但し、第11図に
は、後述するウェーハ搬送装置60の一部分をも便宜上示
している。
詳述すると、注入室6の底部に、真空ポンプ92によって
真空排気される真空予備室80が設けられており、その上
部には注入室6との間を仕切る真空側弁88が、下部には
大気側との間を仕切る大気側弁90が、それぞれ設けられ
ている。
真空側弁88は注入室6上に設けたエアシリンダ86によっ
て、大気側弁90は下側のエアシリンダ102によってガイ
ド軸98を介して、それぞれ昇降され開閉される。尚、エ
アシリンダ86の上部に設けたレバー88およびエアシリン
ダ82は、エアシリンダ86をロックするためのものであ
る。
大気側弁90の上部には、ウェーハ4を載せる回転台94が
設けられており、この回転台94は、モータ96によってウ
ェーハ4のオリエンテーションフラット合わせ等のため
に回転させられると共に、デュアルストロークシリンダ
100によってウェーハ4のハンドリング等のために2段
階に昇降させられる。
再び第7図に戻って、上記のような各真空予備室80から
水平状態にある各ホルダ8にかけての部分に、次のよう
な構造のウェーハ搬送装置60がそれぞれ設けられてい
る。
即ち、第12図も参照して、真空予備室80と水平状態にあ
るホルダ8との間のウェーハ4の搬送経路に沿って、二
つの溝付きのプーリー70および72間にタイミングベルト
68がループ状に懸け渡されている。一方のプーリー70に
は、正転および逆転可能なモータ74が連結されている。
そして、このタイミングベルト68の上側および下側の部
分には、それぞれ連結金具66を介して、それぞれウェー
ハ4を載置可能なロード側の搬送アーム61aおよびアン
ロード側の搬送アーム装置61bがそれぞれ取り付けられ
ている。
また、各搬送アーム61a、61bが回転せずにタイミングベ
ルト68に沿って移動するのをガイドするガイド手段とし
て、この実施例ではボールスプラインを採用している。
即ち、各搬送アーム61a、61bの根元部にスプライン軸受
64aおよび64bを取り付けると共に、それらをそれぞれ貫
通する上下2本のスプライン軸62aおよび62bをタイミン
グベルト68に平行に配置している。
このようなボールスプラインの代わりに、通常のガイド
軸を2本ずつ用いても良いが、ボールスプラインを用い
れば、1本のスプライン軸で、搬送アームが回転せずに
水平に安定して走行するのをガイドすることができる。
尚、各スプライン軸62a、62bは、簡略化のために丸棒で
図示しているが、実際は、複数のボールの転動溝を有す
る丸棒状あるいは異形状のものである。
次に、上記のようなイオン注入装置の全体的な動作例を
第7図の右側の機構を中心に説明する。
ホルダ駆動装置120によってホルダ8を水平位置に移動
させ(この状態は、第7図中の左側のホルダ8参照)、
ウェーハ受け8cおよびウェーハ押え8bを図示しない駆動
装置によって駆動して、先に装着していたウェーハ4を
下段のアンロード用の搬送アーム61bに受け渡しする位
置まで上昇させる。
一方、真空予備室80側では、第11図を参照して、デュア
ルストロークシリンダ100の上下両方のシリンダを動作
させて回転台94を大きく上昇させて2点鎖線で示すよう
に上段のロード側の搬送アーム61aの位置まで未注入の
ウェーハ4を持ち上げ、その状態でウェーハ搬送装置60
のモータ74によってタイミングベルト68を駆動して、搬
送アーム61aを真空予備室80上の位置に、かつ搬送アー
ム61bをホルダ8上の位置に同時に移動させ、そしてホ
ルダ8のウェーハ受け8cを降下させて先に注入済のウェ
ーハ4を搬送アーム61bに載せ、一方真空予備室80側で
も回転台94を降下させて未注入のウェーハ4を搬送アー
ム61aに載せる。
次に、ウェーハ搬送装置60のモータ74を先とは逆転さ
せ、注入済のウェーハ4を載せた搬送アーム61bを真空
予備室80上へ、未注入のウェーハ4を載せた搬送アーム
61aをホルダ8上へ移動させ、そして真空予備室80側で
はデュアルストロークシリンダ100の上側のシリンダの
みを動作させて回転台64によって搬送アーム61bよりウ
ェーハ4を受け取り(第11図中の実線の状態)、ホルダ
8側ではウェーハ受け8cによって搬送アーム61aよりウ
ェーハ4を受け取る。
次いで、ウェーハ搬送装置60のモータ74を再び逆転させ
て両搬送アーム61aおよび61bを中間の待機位置まで移動
させ(第7図の状態)、ホルダ8側ではウェーハ受け8c
およびウェーハ押え8bを降下させてウェーハ4を保持
し、ホルダ駆動装置120によってホルダ8を第7図中に
示すような注入状態まで移動させて注入準備は完了す
る。
一方、真空予備室80側では、回転台94を降下させ、かつ
真空側弁88を閉じた後、当該真空予備室80内を大気圧状
態に戻して大気側弁90を開き(第10図の状態)、図示し
ない大気側の搬送アーム装置によって注入済のウェーハ
4の搬出および次の未注入のウェーハ4の搬入を行う。
このとき並行して、注入室6内では、ホルダ駆動装置12
0によってホルダ8を前述したようにY方向に機械的に
走査しながら、当該ホルダ8上のウェーハ4にイオンビ
ーム2を照射してイオン注入が行われる。
以降は、必要に応じて上記と同様の動作が繰り返され
る。
また、右側の機構と左側との機構との関係を説明する
と、この実施例においては、一方の(例えば第7図中の
右側の)ホルダ8を上記のように走査しながらそこに装
着したウェーハ4にイオン注入を行うことと並行して、
他方のホルダ8を水平状態にしてウェーハ4のハンドリ
ング(即ち注入済のウェーハ4の取出しおよび未注入の
ウェーハ4の装着)を行うことができる。即ち、二つの
ホルダ8において交互にイオン注入およびウェーハ4の
ハンドリングを行うことができ、イオン注入およびハン
ドリングのロス時間が殆どなくなるのでスループットが
向上する。
しかも、各アーム136およびホルダ8が円弧状に動くた
め、それらが互いに機械的に干渉するのを避けながら二
つのホルダ駆動装置120を互いに近づけて配置すること
ができ、従って当該イオン注入装置の小型化を図ること
ができる。
また、両ホルダ8に対するウェーハ4のハンドリングが
互いに同一条件で、即ちこの例では互いに同一高さでし
かもどちらもウェーハ4の表面を上にして可能になるた
め、ウェーハ4のハンドリングが容易になる。
更にこの実施例のイオン注入装置では、各ホルダ駆動装
置120にダイレクトドライブモータ126、132、138を採用
していて、それらによって必要な個所を直接駆動するよ
うにしているので、タイミングベルト、そのためのプー
リー、歯車等を用いる場合に比べて、ホルダ駆動装置12
0の構造が大幅に単純化されている。
尚、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、イオンビームの走査時
の均一正を測定し、そのデータに基づいて走査電圧波形
をイオンビームの均一性が良くなるように補正すること
ができるので、従来のように単なる三角波の走査電圧を
用いる場合に比べて、ターゲットに対する注入均一性を
より向上させることができる。
しかも、多点モニタ上でのビーム電流量の分布をターゲ
ット上でのイオン注入量の分布に対応するように補正す
る制御装置を用いており、それによって、多点モニタと
ターゲットとの間の条件の差を解消することができるの
で、ターゲットに対する注入均一性を更に向上させるこ
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図の多点モニタ
および制御装置のより具体例を示す図である。第3図
は、走査信号波形の一例を示す図である。第4図は、走
査電源の他の例を示すブロック図である。第5図は、従
来のイオン注入装置の一例を部分的に示す図である。第
6図は、多点モニタ上でのビーム電流量の分布とターゲ
ット上でのイオン注入量の分布との関係を例示的に示す
グラフである。第7図は、この発明の他の実施例に係る
イオン注入装置を部分的に示す水平断面図である。第8
図は、イオンビームの電気的な走査手段の一例を示す概
略平面図である。第9図は、第7図中のホルダ駆動装置
による走査時のホルダの姿勢を説明するための図であ
る。第10図および第11図は、共に、第7図の線I−Iに
沿う断面図であるが、互いに動作状態を異にしている。
第12図は、第7図中のウェーハ搬送装置を示す斜視図で
ある。 2……イオンビーム、4……ターゲット、204……走査
電極、210……駆動装置、222……走査電源、222a,222d
……任意波形発生器(信号発生器)、222b,222c,222e…
…高圧増幅器、224……多点モニタ、224c……ファラデ
ーカップ、226……モニタ駆動装置、228……制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオンビームを走査電極によってX方向に
    静電的に走査すると共に、ターゲットを駆動装置によっ
    てX方向と実質的に直交するY方向に機械的に走査する
    ようにしたイオン注入装置において、外部から与えられ
    る波形データに基づいて当該波形データに応じた波形の
    信号を発生する信号発生器およびそれからの信号を増幅
    して前記走査電極に供給する走査電圧を出力する増幅器
    を含む走査電源と、イオンビームを受けてそのビーム電
    流をそれぞれ計測する多数の互いに同一面積のファラデ
    ーカップをX方向に並べたものを含む多点モニタと、こ
    の多点モニタを走査されたイオンビームの照射領域内に
    出し入れするモニタ駆動装置と、前記多点モニタの各フ
    ァラデーカップによって計測したビーム電流に基づいて
    各ファラデーカップに入射されたビーム電流量の分布を
    求め、かつこのビーム電流量の分布を、ターゲット上で
    のイオン注入量の分布に対応するように、両分布間の予
    め求められた関係に基づいて補正し、そしてこの補正さ
    れたビーム電流量の分布が均一化するような前記波形デ
    ータを作りそれを前記走査電源の信号発生器に与える制
    御装置とを備えることを特徴とするイオン注入装置。
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