JPH1064462A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビーム遮断板の交換頻度が高く、スループット
が低下する。 【解決手段】ビーム遮断板３の開閉動作を行う遮断板開
閉機構部２に、遮断板走査移動機構部２を設け、イオン
注入停止期間中にビーム遮断板３の一定範囲をイオンビ
ーム１０が走査するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ等
の被注入物にイオン化した物質を注入するイオン注入装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程で用いられる従来
のイオン注入装置について図６の断面図を用いて説明す
る。

【０００３】イオンソース７にて発生させたイオンビー
ム１０は、電源８の加速電圧にて加速され質量分析器６
へと入って行く。そこでイオンビームは電磁マグネット
で質量分析され、必要なイオンビーム１０のみが被注入
物５（ウェーハ）へと導かれ、被注入物５中にイオン注
入される。この被注入物５を保持する保持板９と質量分
析器６との間、すなわち被注入物５の前段には、ビーム
遮断板３が設けられており、これでイオンビームを開
放、遮断する事により被注入物５の注入開始・停止が行
なわれる。

【０００４】この従来のビーム遮断板３は、エンドステ
ーションコントローラ４の開閉命令によりビーム遮断板
の開閉動作を行う遮断板開閉機構部２のみにより動作す
る。

【０００５】次にこの遮断板開閉機構部２の動作につい
て図７（ａ），（ｂ）を用いて更に説明する。図７
（ｂ）はイオン注入中を示す断面図である。イオン注入
開始と判断したエンドステーションコントローラ４は、
開閉アクチュエータ９へ開命令を出力する。その命令を
受け開閉アクチュエータ９はシャフト１６を縮する事に
よりビーム遮断板３はビームライン（イオンビームの通
り道）より離れ、イオンビーム１０は被注入物５まで達
し注入され始める。

【０００６】図７（ａ）はイオン注入停止を示す断面図
である。イオン注入停止と判断したエンドステーション
コントローラ４は、開閉アクチュエータ９へ閉命令を出
力する。その命令を受け開閉アクチュエータ９はシャフ
ト１６を伸ばす事により、これまでビームを開放してい
たビーム遮断板３はビームライン上に達しイオンビーム
１０はビーム遮断板３に衝突し、遮断されイオン注入停
止となる。遮断板開閉機構部２は、以上の様にビーム遮
断板３の開閉動作のみのためビーム遮断時におけるビー
ム遮断板３へのイオンビームの衝突はある１点にのみ集
中し行われている。

【０００７】この従来技術におけるビーム遮断板へのイ
オンビーム集中の欠点を解決する技術として被注入物の
有無を検出しイオンビームが保持板に当るのを防止する
方法が特開平２−５３５０号公報に記載されている。以
下図８を用いてこの内容について説明する。

【０００８】このイオンビーム１０が保持板９に当るの
を防止する技術は、以下に示す４点により目的を達成す
るものである。

【０００９】第１は、イオンソース７を制御しイオンビ
ーム１０の出力停止を行う事である。第２は、前部もし
くは後部質量分析器６Ａ，６Ｂのいずれか一方の励磁電
流を制御し、イオンビーム１０が質量分析器を通過不能
とする事である。第３は、ビーム遮断板３の前段に静電
偏向プレート１９を設け、その印加電圧を制御しビーム
遮断板３内でビーム１０を往復させるか、第４としてビ
ーム１０を跳ね上げる事である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
のイオン注入装置においては、イオンビームを遮断する
ビーム遮断板のビームによる摩耗が激しく、ビーム遮断
板の頻繁な定期的交換を必要としていた。その理由は、
近年イオン注入装置に求められている高エネルギー、大
電流ビームが、イオン注入停止時においてビーム遮断板
の１点に集中し衝突するためである。

【００１１】第２の問題点は、図８で説明したイオンソ
ース及び励磁電流を制御する第１及び第２の技術を適用
する事により、イオン注入装置のスループットが低下し
てしまう。その理由は、第１の技術の場合イオンソース
を制御しイオンビームを完全停止しているため、再度目
的のビーム電流まで立上げるにはイオンソースのアーク
を再度立上げビームセットアップを行う必要がある為長
い時間を費してしまうからである。

【００１２】又第２の技術の場合、一度励磁電流を制御
し、イオンビームが質量分析器を通過不能としてしまう
と、再度ビームを通過させる場合イオンビームのピーク
を正確に取出すために精密な制御を必要としそれには長
い時間を費すためである。

【００１３】第３の問題点は、図８で説明した静電偏向
プレートを用いその印加電圧を制御する第３及び第４の
技術を適用する事により、イオン注入装置の占有面積が
大きくなる事と、コストがかかる事である。その理由
は、後段加速器、後部質量分析器、静電偏向プレートを
設ける事により、イオンビームの通る道のり、つまりビ
ームライン長が長くなる事と、それらを駆動する電源と
制御コントローラ等の設置のためイオン注入装置の占有
面積が大きくなる為である。又、これらの装置・治具を
設ける事によるコスト増大は言うまでもなく、新たに設
置改造する事は非常に困難である。

【００１４】本発明の目的は、イオン注入装置における
ビーム遮断板の定期交換頻度をスループットを低下させ
ずに少くし、コスト削減及び装置の稼働率を向上させる
ことの可能なイオン注入装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、イオンソースから発生したイオンビームを分離する
質量分析器と、分離されたイオンビームが照射される被
注入物を保持する保持体と、前記質量分析器と前記保持
体との間に設けられイオン注入停止期間中の前記イオン
ビームを遮断する為のビーム遮断板とを有するイオン注
入装置において、イオン注入停止期間中に前記ビーム遮
断板の一定範囲を前記イオンビームが走査するように前
記ビーム遮断板を動かす遮断板走査移動機構部を設けた
ことを特徴とするものである。

【００１６】より具体的には、ビーム遮断板の開閉機構
部の外に遮断板走査移動機構部を有し、エンドステーシ
ョンコントローラより出力されるビーム遮断板の開閉命
令により、ビーム遮断板の移動をオン・オフ（ＯＮ・Ｃ
ＦＦ）する手段を有するものである。

【００１７】

【作用】イオン注入停止と判断したエンドステーション
コントローラ４は、ビーム遮断板３の閉命令を出力し、
それを受けた遮断板開閉機構部２がビーム遮断板をビー
ム遮断位置（閉位置）へ動作させる。それと同時に、遮
断板走査移動機構部１が動作し、ビーム遮断する範囲内
においてビーム遮断板を移動させる。

【００１８】このため、ビーム衝突面が移動し、ビーム
遮断板の一点にビームが集中して衝突する事がなくな
り、ビーム遮断板の一定範囲のほぼ全面にまんべんなく
ビームが走査することになる。これにより、ビーム遮断
板の深さ方向の摩耗が抑えられる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明す
る為の断面図である。

【００２０】図１を参照するとイオン注入装置は、イオ
ンソース７から発生したイオンビーム１０を質量によっ
て分離する質量分析器６と、分離されたイオンビーム１
０が照射されるウェーハ等の被注入物５を保持する保持
板９と、この保持板９と質量分析器６との間に設けら
れ、イオン注入の停止期間中にイオンビーム１０が保持
板９等に照射されるを防止する為のビーム遮断板３と、
エンドステーションコントローラ４の信号によりビーム
遮断板３を開閉する遮断板開閉機構部２と、イオン注入
の停止期間中にビーム遮断板の一定範囲をイオンビーム
が走査するようにビーム遮断板３を動かす遮断板走査移
動機構部１とから主に構成される。尚、図１において８
は加速電圧を印加する為の電源である。

【００２１】図２（ａ），（ｂ）に第１回転アクチュエ
ータ１２Ａ付開閉アクチュエータ１７からなる遮断板走
査移動機構付遮断板開閉機構部の断面図を示す。

【００２２】図２（ａ）に示す様に、この遮断板走査移
動機構付ビーム遮断板開閉機構部は、第１回転アクチュ
エータ１２Ａに接続された往復ガイド付シャフト１１が
回転する事により往復移動を行う往復動作部１５を備え
ている。この往復動作部１５は開閉アクチュエータ１７
に固定され、往復移動を開閉アクチュエータ１７、シャ
フト１６そしてこのシャフト１６に接続されたビーム遮
断板３へと伝える。尚、図２（ａ）において１３は真空
容器である。

【００２３】次にこの遮断板走査移動機構付ビーム遮断
板開閉機構部の動作について図２、図３を併用して更に
説明する。

【００２４】まず図２（ａ）はイオン注入中を示した断
面図である。開閉アクチュエータ１７がシャフト１６を
縮する事により、ビーム遮断板３はビームラインより離
れイオンビーム１０は被注入物５に達し注入される。

【００２５】次に図２（ｂ）はイオン注入停止を示した
断面図である。イオン注入停止と判断したエンドステー
ションコントローラ４は、開閉アクチュエータ１７に閉
命令を出力する。その命令を受け開閉アクチュエータ１
７がシャフト１６を伸ばす事によりビーム遮断板３はビ
ームライン上に達し、イオンビームはビーム遮断板３に
衝突し遮断され注入停止となる。

【００２６】又、その閉命令を受けた第１回転アクチュ
エータ１２Ａが回転し始める事により、ビーム遮断板３
はビーム遮断する範囲内において図３（ａ），（ｂ）に
示す様に往復移動を繰返す。これによりシャフト１６は
紙面に垂直方向にも動く為、イオンビームはビーム遮断
板３の一点に集中し衝突する事なくビーム遮断板３の一
定範囲を走査することになり、一定範囲内のほぼ全面に
まんべんなくビームを衝突させる事ができる。ビーム遮
断板３の往復移動の停止は、次回注入開始時に出力され
る開命令を受けた時に、第１回転アクチュエータ１２Ａ
の回転を止める事により行う。

【００２７】図４（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
の形態を説明する為の遮断板走査移動機構部の正面図及
び断面図であり、遮断板走査移動機構部として第２回転
アクチュエータと円板状ビーム遮断板を用いた場合であ
る。

【００２８】図４（ａ），（ｂ）において遮断板走査移
動機構付遮断板開閉機構部は、開閉動作を行うシャフト
１６の先端に第２回転アクチュエータ１２Ｂにより回転
する円板状ビーム遮断板１４を有する。イオン注入停止
時にビームを遮断した時、この円板状ビーム遮断板１４
を回転させる事により、イオンビーム衝突面が移動し、
第１の実施の形態の場合とほぼ同様の効果を達成でき
る。尚、第１の実施の形態と同様に、第１回転アクチュ
エータを併用してシャフト１６を動かすこともでき、こ
の場合はイオンビーム１０の走査は更に緻密になる。な
お、ビーム遮断板の開閉移動機構部及び開閉方法はこれ
ら実施例に限られるものではない。

【００２９】次に遮断板走査移動機構部によるビーム遮
断板の移動方向及び方法について説明する。一般にイオ
ン注入装置のイオンビーム断面形状は真円でないためそ
の形状を考慮しビーム遮断板の移動方向を決定し走査移
動機構部の設計を行う必要がある。

【００３０】一般的なイオン注入装置のイオンビーム断
面形状は、図５に示すように、レンズ状の細長い形状を
している。ビーム遮断板にイオンビームをなるべく広い
面積で衝突させ深さ方向の摩耗を抑えるためには、図５
に示した様に、イオンビームの断面形状の長手方向に対
して直角方向にビーム遮断板を移動させた方がより効果
的である。なお、ビーム遮断板の移動速度の大小に関し
ては特に大きな効果の差は出ない。このため、ビーム遮
断板の移動は必ずしも連続移動である必要はなく、２分
間毎に１ｍｍずつ移動するといった様に断続的に移動す
る方法でもかまわない。

【００３１】又、ビーム遮断板の移動範囲は、ビームを
遮断可能な範囲内とする事が大原則である。この移動範
囲が長ければ長いほどビーム衝突面積は広くなり、それ
だけビーム遮断板の深さ方向の摩耗はより抑えられる。
つまり、このビーム衝突面積の増加に比例してビーム遮
断板の寿命が延長される。第１の実施の形態の場合で従
来の４〜６倍、第２の実施の形態の場合で２０〜３０倍
の寿命延長が可能である。

【００３２】

【発明の効果】第１の効果は、イオンビームによるビー
ム遮断板の深さ方向の摩耗を低く押えられる事である。
これにより、ビーム遮断板の交換頻度が少くなり消耗パ
ーツのコスト削減及び交換頻度延長により保守作業が削
減され、イオン注入装置の稼働率が向上する。その理由
は、イオン注入停止時にビーム遮断板をビーム遮断する
範囲で移動させているため、ビーム遮断板の一点にビー
ムが集中して衝突することを防ぎ、ビーム遮断板のほぼ
全面にまんべんなくビームが衝突するためである。

【００３３】第２の効果は、スループットを低下させず
にビーム遮断板の摩耗を低く抑える事が可能となった事
である。その理由は、本発明は機械的な改造のみによる
ものであり遮断板走査移動機構部及び遮断板開閉機構部
の動作をダウンタイムを発生させない様な連続動作にす
る事ができる為である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する為の断面
図。

【図２】第１の実施の形態の遮断板走査移動機構部近傍
の断面図。

【図３】移動機構部の動作を説明する為の断面図。

【図４】第２の実施の形態における遮断板走査移動機構
部の正面図及び断面図。

【図５】ビーム遮断板の移動方向を説明する為のイオン
ビームの断面図。

【図６】従来のイオン注入装置の断面図。

【図７】従来のイオン注入装置のビーム遮断板の動作を
説明する為の断面図。

【図８】従来の他のイオン注入装置の断面図。

【符号の説明】

１ 遮断板走査移動機構部 ２ 遮断板開閉機構部 ３ ビーム遮断板 ４ エンドステーションコントローラ ５ 被注入物 ６，６Ａ，６Ｂ 質量分析器 ７ イオンソース ８ 電源 ９ 保持板 １０ イオンビーム １１ 往復ガイド付シャフト １２Ａ，１２Ｂ 回転アクチュエータ １３ 真空容器 １４ 円板状ビーム遮断板 １５ 往復動作部 １６ シャフト １７ 開閉アクチュエータ １８ 後段加速器 １９ 静電偏向プレート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンソースから発生したイオンビーム
   を分離する質量分析器と、分離されたイオンビームが照
   射される被注入物を保持する保持体と、前記質量分析器
   と前記保持体との間に設けられイオン注入停止期間中の
   前記イオンビームを遮断する為のビーム遮断板とを有す
   るイオン注入装置において、イオン注入停止期間中に前
   記ビーム遮断板の一定範囲を前記イオンビームが走査す
   るように前記ビーム遮断板を動かす遮断板走査移動機構
   部を設けたことを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 遮断板走査移動機構部は回転アクチュエ
   ータを含む請求項１記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 ビーム遮断板は円板状に形成されている
   請求項１又は請求項２記載のイオン注入装置。