JPH08315766A - イオン注入装置およびイオン注入方法 - Google Patents

イオン注入装置およびイオン注入方法

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JPH08315766A
JPH08315766A JP7116748A JP11674895A JPH08315766A JP H08315766 A JPH08315766 A JP H08315766A JP 7116748 A JP7116748 A JP 7116748A JP 11674895 A JP11674895 A JP 11674895A JP H08315766 A JPH08315766 A JP H08315766A
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JP
Japan
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ion
ions
slit
slit plate
ion implantation
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JP7116748A
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English (en)
Inventor
Kenji Takaya
憲志 鷹屋
Hisami Sakamoto
久美 坂本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン打ち込みに不要なイオンを的確に除去
し、最適なイオンマス分解能を短時間で得ることができ
るイオン注入装置およびイオン注入方法を提供するこ
と。 【構成】 本発明のイオン注入装置1は、質量分析部3
の後のスリット板4として各々縦方向に連続的に平行移
動する一対の縦スリット板41a、41bと、各々横方
向に連続的に平行移動する一対の横スリット板42a、
42bとを備えている。また、本発明イオン注入方法
は、スリット板4の縦横方向の隙間を連続的に変化さ
せ、質量分析部3にて分離した後のイオンの分布の絞り
込み量を調整して、基板10への打ち込みを行うもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン源から引き出し
たイオンを質量分析部にて分離し、所定の幅のスリット
板の隙間を介して基板へ打ち込むイオン注入装置および
イオン注入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置の一つであるイオン注入
装置は、シリコン等の基板に対して所望のイオンを打ち
込み、不純物ドーピング処理を行うものである。イオン
注入装置はイオン源から引き出したイオンを質量分析部
を介して分離し、所望のイオンをスリット板の隙間を通
過させた後、加速管にて加速して基板への打ち込みを行
っている。
【0003】このスリット板は、質量分析部を通過した
所望のイオンにおけるビーム幅をスリット幅によって制
限し、ビーム電流の調整を行うために用いられている。
従来のイオン注入装置では、スリット板が組み込まれた
スリットアパーチャ自体1つの部品となっており、固定
的なスリット幅を備えたスリットアパーチャを交換して
ビーム電流の調整を行っている。また、ロータリスリッ
トを備えたイオン注入装置では、複数のスリット幅を備
えたロータリスリットを回転させ、適切なスリット幅を
選択しビーム電流の調整を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
のイオン注入装置であってもスリット幅が固定的である
ため質量分析部を通過した後のイオンの絞り込みを行う
ことが困難となり、イオンマス分解能の調整を行いたい
場合に不便である。すなわち、図6に示すように、イオ
ンマススペクトルにおいてイオン注入に必要なイオン
(図中実線参照)の周辺には不要なイオン(図中2点鎖
線参照)があり、質量分析部で分離しきれない場合には
不要イオンも基板まで達してしまうことになる。したが
って、スリット幅が固定的であると、イオンマス分解能
を高めて不要なイオンの制限を行うことが非常に困難と
なる。
【0005】特に、スリットアパーチャを備えるイオン
注入装置においては、イオンマス分解能の絞り込みを行
う場合にスリットアパーチャ自体を交換する必要があ
る。この交換を行うためにはチャンバ内の真空雰囲気を
一旦大気に開放し、交換後改めて真空雰囲気に戻す必要
があり、多大な時間を要することになる。また、ロータ
リアパーチャを備えるイオン注入装置では、段階的なス
リット幅の設定しかできないため、スリット幅とイオン
マス分解能との定量的な調整を行うには不十分である。
【0006】よって、本発明はイオン打ち込みに不要な
イオンを的確に除去し、最適なイオンマス分解能を短時
間で得ることができるイオン注入装置およびイオン注入
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために成されたイオン注入装置およびイオン注入
方法である。すなわち、本発明のイオン注入装置は、イ
オン源から引き出したイオンを質量分析部にて分離し、
スリット板の隙間を介して所定のイオンのみを通過させ
て基板に打ち込む装置であり、このスリット板として、
各々縦方向に平行移動してその間隔が縦方向に対して連
続的に変化する一対の縦スリット板と、各々横方向に平
行移動してその間隔が横方向に対して連続的に変化する
一対の横スリット板とを備えているものを用いている。
【0008】また、本発明のイオン注入方法は、イオン
源から引き出したイオンを質量分析部にて分離し、スリ
ット板の隙間を介して所定のイオンのみを通過させて基
板に打ち込む方法であり、このスリット板の縦方向およ
び横方向の隙間を連続的に変化させ、質量分析部にて分
離した後のイオンの分布の絞り込み量を調整して、基板
への打ち込みを行うものである。
【0009】
【作用】本発明のイオン注入装置では、質量分析部にて
分離した後のイオンを通過させるためのスリット板を、
一対の縦スリット板と一対の横スリット板とから構成し
ている。このため、一対の縦スリット板を各々縦方向に
平行移動させることでスリット板の縦方向の間隔が連続
的に変化し、一対の横スリット板を各々横方向に平行移
動させることでスリット板の横方向の間隔が連続的に変
化する状態となる。これによって、イオンが通過できる
スリット板の隙間を縦横各々連続的に変化させることが
でき、イオンマス分解能の連続的および定量的な調整を
行うことができるようになる。しかも、不要なイオンの
広がりを抑制しチャンバ内壁の不必要なスパッタリング
を低減できるようになる。
【0010】また、本発明のイオン注入方法では、イオ
ン打ち込みを行うにあたり、スリット板の縦方向および
横方向の隙間を連続的に変化させ、質量分析部にて分離
した後のイオンの分布の絞り込み量を調整しているた
め、基板に対する必要なイオンへの絞り込みを短時間で
決定することができるようになる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明のイオン注入装置およびイオ
ン注入方法における実施例を図に基づいて説明する。図
1は本発明におけるイオン注入装置を説明する図で、
(a)は全体図、(b)はスリット板拡大図である。図
1(a)に示すように、本発明のイオン注入装置1は、
主として所定のイオンを引き出すためのイオン源2と、
イオン源2から引き出されたイオンをその質量に応じて
分離する質量分析部3と、分離されたイオンの絞り込み
を行うスリット板4と、イオンを基板10に向けて加速
させる加速管5とを備えている。
【0012】イオン源2にはガス源21が備えれてお
り、所定のガスに基づくイオンを生成できるようになっ
ている。このイオン源2から引き出されたイオンには種
々の質量のものがあり、質量分析部3の分析磁石31に
より基板10への打ち込みに必要となるイオンのみがス
リット板4側へ進むよう調整される。
【0013】本発明のイオン注入装置1の特徴部分であ
るスリット板4は、図1(b)に示すように、各々縦方
向に平行移動する縦スリット板41a、41bと、各々
横方向に平行移動する横スリット板42a、42bとが
組み合わされた構成となっている。縦スリット板41
a、41bおよび横スリット板42a、42bは各々モ
ータおよびエンコーダ(図示せず)等によってその移動
が正確に制御されており、この移動量に基づいてスリッ
ト板4の縦横各方向の隙間を正確に設定できるようにな
っている。
【0014】図2はスリット板を説明する図であり、
(a)は縦スリット板、(b)は横スリット板を示すも
のである。図2(a)に示すように、一対の縦スリット
板41a、41bの縦方向への平行移動により、縦方向
に対する間隔d1 が設定され、図2(b)に示すよう
に、一対の横スリット板42a、42bの横方向への平
行移動により、横方向に対する間隔d2 が設定される。
【0015】図3は隙間の大きさを説明する図である。
すなわち、このスリット板4では、一対の縦スリット板
41a、41bおよび一対の横スリット板42a、42
bにより設定された縦方向および横方向の間隔(図2参
照)の重なり合いで所定の大きさの隙間S1 が構成され
る。図1(a)に示すイオン注入装置1のスリット板4
にこのような隙間S1 が構成されることで、イオン源2
から引き出され、質量分析部3で分離されたイオンは、
スリット板4の隙間S1 によってその縦方向および横方
向の分布が規制される状態となる。
【0016】また、先に説明したように、縦スリット板
41a、41bおよび横スリット板42a、42bは各
々の方向に平行移動できるようになっている。このた
め、平行移動によってスリット板4の隙間を連続的に変
更できるようになっている。図4はスリット板4の隙間
の調整を説明する図である。
【0017】すなわち、図4(a)に示すように、一対
の縦スリット板41a、41bの間隔を縦方向に広げ、
一対の横スリット板42a、42bの間隔を横方向に広
げることにより、図3に示す隙間S1 を図4(a)に示
す隙間S2 のように広げることが可能となる。一方、図
4(b)に示すように、一対の縦スリット板41a、4
1bの間隔を縦方向に縮め、一対の横スリット板42
a、42bの間隔を横方向に縮めることにより、図3に
示す隙間S1 を図4(b)に示す隙間S3 のように狭く
することが可能となる。
【0018】なお、図示しないが、一対の縦スリット板
41a、41bの間隔を縦方向に広げ、一対の横スリッ
ト板42a、42bの間隔を横方向に縮めたり、反対に
一対の縦スリット板41a、41bの間隔を縦方向に縮
め、一対の横スリット板42a、42bの間隔を横方向
に広げるようにすれば、スリット板4の隙間の縦横比を
自在に調整することができるようになる。
【0019】本発明のイオン注入装置1では、スリット
板4の隙間を連続的に調整することによって、基板10
に打ち込まれるイオンのイオンマス分解能を定量的に制
御することが可能となる。図5はスリット幅と分解能と
の関係を示す図、図6は分解能を説明する図である。す
なわち、図5に示すように、一対の横スリット板42
a、42bの間隔であるスリット幅の変化に応じてボロ
ンイオン(Boron + 、Boron ++)のイオンマス分解能を
設定することができる。
【0020】図6に示すように、イオンマス分解能は、
必要なイオンの分布幅dを分布位置Dで割った値で示さ
れ、本発明のイオン注入装置1におけるスリット板4を
用いることで、イオンマス分解能を必要に応じて高めて
必要イオン(図中実線参照)の近傍に分布する不要イオ
ン(図中2点鎖線参照)、特に質量分析部3(図1
(a)参照)で分離しきれなかった不要イオンの通過を
規制し、必要イオンのみが基板10へ到達するようにし
ている。
【0021】また、プロセスによっては質量分析部3で
分離したイオンのうち必要イオンと不要イオンとをスリ
ット板4で分ける必要のない場合もある。このような場
合には、特にスリット板4の隙間を厳密に制御すること
なく質量分析部3を通過した後のイオンを所定量通過さ
せるようにする。
【0022】次に、本発明のイオン注入方法の説明を行
う。本発明では、図1に示す基板10に対して所望のイ
オンを打ち込むにあたり、スリット板4の隙間を縦方向
および横方向に連続的に変化させ、質量分析部3にて分
離した後のイオンの分布の絞り込み量を連続的および定
量的に調整している。特に、このスリット板4の隙間の
連続的な変化からイオン打ち込みに至るまでの処理をほ
ぼ同一真空雰囲気内で行うようにしている。
【0023】つまり、本発明のイオン注入装置1におけ
るスリット板4を隙間の変化すなわち図1(b)に示す
一対の縦スリット板41a、41bおよび一対の横スリ
ット板42a、42bを各々の方向に平行移動させる動
作をチャンバ1a内のほぼ同一真空雰囲気内で連続的に
行うようにする。これによって、スリット板4の隙間を
設定するにあたり、チャンバ1a内を大気に開放するこ
となく短時間でイオンの分布の絞り込みすなわちイオン
マス分解能の調整を行うことができるようになる。
【0024】そして、スリット板4の隙間の縦方向およ
び横方向の大きさとイオンマス分解能との関係を定量的
に測定し、その隙間の大きさに基づいて最適なイオンマ
ス分解能を決定する。その後、決定したスリット板4の
隙間に設定した状態でイオン源2から所定のイオンを引
き出す処理を行う。引き出されたイオンは質量分析部3
にて分離され、所定の質量のイオンのみがスリット板4
の方向へ進むことになる。さらに、このイオンのうち、
先に設定したイオンマス分解能に応じた分布のイオンの
みがスリット板4の隙間を通過して基板10に打ち込ま
れる状態となる。
【0025】また、他のイオンマス分解能を得たい場合
には、先に定量的に測定した結果に基づきスリット板の
縦方向および横方向の隙間の大きさを調整し、所望のイ
オンマス分解能を決定するようにする。このようなイオ
ン注入方法によって、短い時間で最適なイオンマス分解
能の調整を行い、所望のイオンを的確に基板10へ打ち
込むことができるようになる。
【0026】さらに、スリット板4における一対の縦ス
リット板41a、41bの間隔を調整することにより、
図1(a)に示すスリット板4を通過した後のイオンの
広がりによってチャンバ1aの内壁に衝突するイオンの
量を制限することができる。これにより、チャンバ1a
の内壁が不必要にスパッタリングされ、基板10への打
ち込みに不要となる不純物イオンの生成を抑制できるこ
とになる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のイオン注
入装置およびイオン注入方法によれば次のような効果が
ある。すなわち、本発明のイオン注入装置によれば、ス
リット板の縦方向および横方向の隙間を連続的に変化さ
せることができるため、質量分析部を通過した後のイオ
ンマス分解能を連続的および定量的に制御することが可
能となる。しかも、プロセスに応じてイオンマス分解能
を高める必要がある場合と不要な場合とを1台の装置で
対応できるようになる。また、本発明のイオン注入方法
によれば、イオンマス分解能を定量的に調整でき、基板
へのイオン打ち込みに必要なイオンマス分解能を短時間
で決定することが可能となる。これによって、純度の高
いイオンを能率良く打ち込むことができ、信頼性の高い
デバイスを生産性良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオン注入装置を説明する図で、
(a)は全体図、(b)はスリット板拡大図である。
【図2】スリット板を説明する図で、(a)は縦スリッ
ト板、(b)は横スリット板を示すものである。
【図3】隙間の大きさを説明する図である。
【図4】スリット板の隙間の調整を説明する図で、
(a)は広い状態、(b)は狭い状態である。
【図5】スリット幅と分解能との関係を示す図である。
【図6】分解能を説明する図である。
【符号の説明】
1 イオン注入装置 2 イオン源 3 質量分析部 4 スリット板 5 加速管 10 基板 41a、41b 縦スリット板 42a、42b 横スリット板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン源から引き出したイオンを質量分
    析部にて分離し、スリット板の隙間を介して所定のイオ
    ンのみを通過させて基板に打ち込むイオン注入装置であ
    って、 前記スリット板は、各々縦方向に平行移動してその間隔
    が縦方向に対して連続的に変化する一対の縦スリット板
    と、 各々横方向に平行移動してその間隔が横方向に対して連
    続的に変化する一対の横スリット板とを備えていること
    を特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 イオン源から引き出したイオンを質量分
    析部にて分離し、スリット板の隙間を介して所定のイオ
    ンのみを通過させて基板に打ち込むイオン注入方法であ
    って、 前記スリット板の縦方向および横方向の隙間を連続的に
    変化させ、前記質量分析部にて分離した後のイオンの分
    布の絞り込み量を調整して、前記基板への打ち込みを行
    うことを特徴とするイオン注入方法。
  3. 【請求項3】 前記スリット板の縦方向および横方向の
    隙間の連続的な変化から前記イオンの基板への打ち込み
    に至るまでの処理をほぼ同一真空雰囲気内で行うことを
    特徴とする請求項2記載のイオン注入方法。
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