JPH11126577A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPH11126577A JPH11126577A JP29076697A JP29076697A JPH11126577A JP H11126577 A JPH11126577 A JP H11126577A JP 29076697 A JP29076697 A JP 29076697A JP 29076697 A JP29076697 A JP 29076697A JP H11126577 A JPH11126577 A JP H11126577A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハ全面にわたり均一にイオン注入するよ
うにしたイオン注入装置を提供する。 【解決手段】 イオン注入装置２８は、イオン種を選別
する質量分析部１６からイオンビームの方向を一定方向
に導出しつつウエハをメカニカルスキャンして、ウエハ
にイオン注入するイオン注入装置であって、イオンビー
ム径以上の寸法の開口３２を有するシャッタ３０を備え
ている。シャッタ３０は、イオンビームのビーム強度の
強弱のサイクルに同期して回転して、質量分析部１６の
イオンビーム導出口１８とウエハ２１との間のイオンビ
ームの軌道上に開口３２を到来させるように設けられて
いる。これにより、ウエハ全面にわたり均一にイオン注
入することができる。
うにしたイオン注入装置を提供する。 【解決手段】 イオン注入装置２８は、イオン種を選別
する質量分析部１６からイオンビームの方向を一定方向
に導出しつつウエハをメカニカルスキャンして、ウエハ
にイオン注入するイオン注入装置であって、イオンビー
ム径以上の寸法の開口３２を有するシャッタ３０を備え
ている。シャッタ３０は、イオンビームのビーム強度の
強弱のサイクルに同期して回転して、質量分析部１６の
イオンビーム導出口１８とウエハ２１との間のイオンビ
ームの軌道上に開口３２を到来させるように設けられて
いる。これにより、ウエハ全面にわたり均一にイオン注
入することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
関し、更に詳しくは、ウエハ全面にわたり均一にイオン
注入するようにしたイオン注入装置に関するものであ
る。
関し、更に詳しくは、ウエハ全面にわたり均一にイオン
注入するようにしたイオン注入装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】イオン注入装置は、ハロゲン化物や水素
化物等の物質から放電などによりイオンを生成し、イオ
ンビームとして導出してウエハに注入するのに用いられ
ている。図４は、従来のイオン注入装置の概念的構成図
である。従来のイオン注入装置１０は、一般に、イオン
を生成するイオンソース部１２と、イオンをイオンビー
ムとして導出する引き出し電極１４と、イオン種を選別
する質量分析部１６と、質量分析部１６のイオンビーム
導出口１８から導出されたイオンビーム１９を加速する
加速管２０と、複数枚のウエハ２１を保持するウエハ保
持台２２を有する試料室２４とを備えている。
化物等の物質から放電などによりイオンを生成し、イオ
ンビームとして導出してウエハに注入するのに用いられ
ている。図４は、従来のイオン注入装置の概念的構成図
である。従来のイオン注入装置１０は、一般に、イオン
を生成するイオンソース部１２と、イオンをイオンビー
ムとして導出する引き出し電極１４と、イオン種を選別
する質量分析部１６と、質量分析部１６のイオンビーム
導出口１８から導出されたイオンビーム１９を加速する
加速管２０と、複数枚のウエハ２１を保持するウエハ保
持台２２を有する試料室２４とを備えている。
【０００３】図５は、矢視Ｉ−Ｉから見たウエハ保持台
の正面図である。ウエハ保持台２２は、回転軸Ｐ1 の周
りに回転するディスク状（円盤状）の保持台であり、イ
オンビーム１９の軌道上にウエハ２１が順次到来するよ
うに、回転軸Ｐ1 を中心とする円周上にウエハ２１を保
持するようにされている。また、ウエハ保持台２２は、
Ｘ−Ｙ平面内で、Ｘ方向及びＹ方向に往復動させること
が可能であり、すなわちイオン注入装置１０は、ウエハ
２１をＸ−Ｙ両方向にメカニカルに移動させてイオン注
入するメカニカルスキャン方式の装置である。
の正面図である。ウエハ保持台２２は、回転軸Ｐ1 の周
りに回転するディスク状（円盤状）の保持台であり、イ
オンビーム１９の軌道上にウエハ２１が順次到来するよ
うに、回転軸Ｐ1 を中心とする円周上にウエハ２１を保
持するようにされている。また、ウエハ保持台２２は、
Ｘ−Ｙ平面内で、Ｘ方向及びＹ方向に往復動させること
が可能であり、すなわちイオン注入装置１０は、ウエハ
２１をＸ−Ｙ両方向にメカニカルに移動させてイオン注
入するメカニカルスキャン方式の装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハにイ
オン注入するには、ウエハ全面にわたり均一に注入する
ことが重要である。しかし、イオンビームのビーム強度
がイオン注入中に変動し、このため、ウエハ全面にわた
り均一にイオン注入することができないという問題があ
った。図６は、従来のイオン注入後のウエハ被注入面の
イオン量分布の一例を示すウエハ平面図であり、上記の
問題が生じていることを示す図である。図６で、ドット
密度の低い領域はイオン注入量が少なく、ドット密度の
高い領域はイオン注入量が多いことを示す。尚、被注入
面内の互いに平行な直線は、イオンビームのビーム周縁
の痕跡を示す。以上のような事情に照らして、本発明の
目的は、ウエハ全面にわたり均一にイオン注入するよう
にしたイオン注入装置を提供することである。
オン注入するには、ウエハ全面にわたり均一に注入する
ことが重要である。しかし、イオンビームのビーム強度
がイオン注入中に変動し、このため、ウエハ全面にわた
り均一にイオン注入することができないという問題があ
った。図６は、従来のイオン注入後のウエハ被注入面の
イオン量分布の一例を示すウエハ平面図であり、上記の
問題が生じていることを示す図である。図６で、ドット
密度の低い領域はイオン注入量が少なく、ドット密度の
高い領域はイオン注入量が多いことを示す。尚、被注入
面内の互いに平行な直線は、イオンビームのビーム周縁
の痕跡を示す。以上のような事情に照らして、本発明の
目的は、ウエハ全面にわたり均一にイオン注入するよう
にしたイオン注入装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、時間経過に
伴うイオンビーム強度の変化を計測した。尚、計測は、
質量分析部のイオンビーム導出口とウエハとの間にファ
ラデーカップを挿入して、イオンビーム強度としてビー
ム電流を計測した。図７は、この計測により求めた、イ
オンビーム強度Ｆと時間経過ｔとの関係を示すグラフ図
である。イオンビーム強度は、図７に示すように周期的
に変動しており、強度の変動幅Ｗは、比較的大きかっ
た。そこで、本発明者は、イオンビームを周期的に遮断
することにより、前記変動幅をウエハ全面にわたり均一
にイオン注入されるような幅にすることが可能なことを
見い出し、更に検討を重ねた末、本発明を完成するに至
った。
伴うイオンビーム強度の変化を計測した。尚、計測は、
質量分析部のイオンビーム導出口とウエハとの間にファ
ラデーカップを挿入して、イオンビーム強度としてビー
ム電流を計測した。図７は、この計測により求めた、イ
オンビーム強度Ｆと時間経過ｔとの関係を示すグラフ図
である。イオンビーム強度は、図７に示すように周期的
に変動しており、強度の変動幅Ｗは、比較的大きかっ
た。そこで、本発明者は、イオンビームを周期的に遮断
することにより、前記変動幅をウエハ全面にわたり均一
にイオン注入されるような幅にすることが可能なことを
見い出し、更に検討を重ねた末、本発明を完成するに至
った。
【０００６】上記目的を達成するために、本発明に係る
イオン注入装置は、イオン種を選別する質量分析部から
イオンビームの方向を一定方向に導出しつつウエハをメ
カニカルスキャンして、ウエハにイオン注入するイオン
注入装置において、イオンビーム径以上の寸法の開口を
有し、イオンビームのビーム強度の強弱のサイクルに同
期して回転して、質量分析部のイオンビーム導出口とウ
エハとの間のイオンビームの軌道上に開口を到来させる
ようにしたシャッタを備えていることを特徴としてい
る。
イオン注入装置は、イオン種を選別する質量分析部から
イオンビームの方向を一定方向に導出しつつウエハをメ
カニカルスキャンして、ウエハにイオン注入するイオン
注入装置において、イオンビーム径以上の寸法の開口を
有し、イオンビームのビーム強度の強弱のサイクルに同
期して回転して、質量分析部のイオンビーム導出口とウ
エハとの間のイオンビームの軌道上に開口を到来させる
ようにしたシャッタを備えていることを特徴としてい
る。
【０００７】イオンビームは、ビーム電流が大きくても
よく、高エネルギーのイオンを含んでいてもよい。本発
明により、イオンビームのうち強度変動幅が許容範囲内
のイオンビームのみをウエハに注入することが可能にな
り、従って、ウエハ全面にわたり均一にイオン注入する
ことが可能になる。尚、許容範囲は、上記サイクル等、
種々のパラメータを考慮の上、ウエハに注入されるイオ
ン量の分布がウエハ面内で均一になるように、予め決め
ておく。
よく、高エネルギーのイオンを含んでいてもよい。本発
明により、イオンビームのうち強度変動幅が許容範囲内
のイオンビームのみをウエハに注入することが可能にな
り、従って、ウエハ全面にわたり均一にイオン注入する
ことが可能になる。尚、許容範囲は、上記サイクル等、
種々のパラメータを考慮の上、ウエハに注入されるイオ
ン量の分布がウエハ面内で均一になるように、予め決め
ておく。
【０００８】好適には、シャッタは、イオンビームに直
交した面に同じ径の複数個の開口を備え、シャッタが回
転すると、各開口がイオンビームの軌道上に到来するよ
うに、各開口の中心がシャッタの回転中心を中心とする
円周上に配置されている。一例としては、前記円周のう
ち、開口内の円周部分の長さが、隣り合う開口同士間の
円周部分の長さと同じである。これにより、イオンビー
ムの強度変動幅の１／２が許容範囲内であるイオンビー
ムを質量分析部から導出し、例えばイオンビームの平均
強度よりも強度の高いイオンビームのみをウエハに照射
してイオン注入することができる。
交した面に同じ径の複数個の開口を備え、シャッタが回
転すると、各開口がイオンビームの軌道上に到来するよ
うに、各開口の中心がシャッタの回転中心を中心とする
円周上に配置されている。一例としては、前記円周のう
ち、開口内の円周部分の長さが、隣り合う開口同士間の
円周部分の長さと同じである。これにより、イオンビー
ムの強度変動幅の１／２が許容範囲内であるイオンビー
ムを質量分析部から導出し、例えばイオンビームの平均
強度よりも強度の高いイオンビームのみをウエハに照射
してイオン注入することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明の好適なイオン注入装置の例で
ある。図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態
例のイオン注入装置の試料室近傍の側面部分拡大断面
図、及び、矢視ＩＩ−ＩＩから見たシャッタ正面図であ
る。図１では、図４と同じものには同じ符号を付してそ
の説明を省略する。本実施形態例のイオン注入装置２８
は、従来のイオン注入装置１０に比べて、加速管２０内
で試料室２４に近い位置に、一定速度で回転する円盤状
のシャッタ３０を有する。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明の好適なイオン注入装置の例で
ある。図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態
例のイオン注入装置の試料室近傍の側面部分拡大断面
図、及び、矢視ＩＩ−ＩＩから見たシャッタ正面図であ
る。図１では、図４と同じものには同じ符号を付してそ
の説明を省略する。本実施形態例のイオン注入装置２８
は、従来のイオン注入装置１０に比べて、加速管２０内
で試料室２４に近い位置に、一定速度で回転する円盤状
のシャッタ３０を有する。
【００１０】シャッタ３０は、イオンビーム１９に直交
した面に同じ径の複数個の開口、例えば４個の開口３２
を備え、シャッタ３０が回転すると各開口がイオンビー
ム１９の軌道上に到来するように、各開口の中心は、シ
ャッタ３０の回転中心Ｐ2 を中心とする円周３４（図１
（ｂ）参照）の上に配置されている。また、各開口は、
円周３４のうち、１つの開口内の円周部分３６の長さ
が、隣り合う開口間の円周部分３８の長さと同じである
ように形成されている。開口３２の径は、イオンビーム
１９の径よりも大きい。
した面に同じ径の複数個の開口、例えば４個の開口３２
を備え、シャッタ３０が回転すると各開口がイオンビー
ム１９の軌道上に到来するように、各開口の中心は、シ
ャッタ３０の回転中心Ｐ2 を中心とする円周３４（図１
（ｂ）参照）の上に配置されている。また、各開口は、
円周３４のうち、１つの開口内の円周部分３６の長さ
が、隣り合う開口間の円周部分３８の長さと同じである
ように形成されている。開口３２の径は、イオンビーム
１９の径よりも大きい。
【００１１】イオン注入装置２８を用いてウエハ２１に
イオン注入するには、先ず、従来と同様にして、ウエハ
２１の被注入面２３を表側にしてウエハ２１をウエハ保
持台２４で保持する。次いで、イオンビーム１９のビー
ム強度の強弱のサイクルに、開口３２Ａ及びそれに隣接
する開口間の円周部分３６Ａをイオンビーム１９が通過
するサイクル（以下、シャッタサイクルと言う）を同期
させて、かつ、開口３２がイオンビーム１９の軌道上に
到来したときのイオンビームは、イオンビーム１９のう
ち平均強度Ｆm （図６参照）以上の強度を有するイオン
ビーム４０（図１（ａ）参照）であるようにして、シャ
ッタ３０を回転する。同期させるには、例えば、シャッ
タ３０−ウエハ２１間に前述のファラデーカップを挿入
して、イオンビーム強度と時間経過との関係を計測しつ
つ、開口３２の位置やシャッタサイクルを調節すること
により行う。また、質量分析部１６のイオンビーム導出
口１８では、イオンビーム１９の強度の変動幅Ｗ（図７
参照）が許容範囲外であり、しかも、変動幅の１／２の
幅が許容範囲内であるようにしておく。この結果、ビー
ム平均強度Ｆm 以上の強度のイオンビーム４０は開口３
２を通過してウエハ２１に注入され、ビーム平均強度Ｆ
m よりも低い強度のイオンビームはシャッタ３０により
遮断される。このため、ウエハ２１の被注入面２３に注
入されるイオンビーム４０のビーム強度Ｆと経過時間ｔ
との関係は、図２に示される関係であり、イオンビーム
４０のビーム強度の変動幅Ｗ／２は、許容範囲内であ
る。このようにして強度の変動幅が調整されたイオンビ
ーム４０をウエハ２１に照射しつつ、ウエハ保持台２２
をＸ、Ｙ両方向に数回にわたり周期的に移動すること、
すなわちメカニカルスキャンを数回行う。
イオン注入するには、先ず、従来と同様にして、ウエハ
２１の被注入面２３を表側にしてウエハ２１をウエハ保
持台２４で保持する。次いで、イオンビーム１９のビー
ム強度の強弱のサイクルに、開口３２Ａ及びそれに隣接
する開口間の円周部分３６Ａをイオンビーム１９が通過
するサイクル（以下、シャッタサイクルと言う）を同期
させて、かつ、開口３２がイオンビーム１９の軌道上に
到来したときのイオンビームは、イオンビーム１９のう
ち平均強度Ｆm （図６参照）以上の強度を有するイオン
ビーム４０（図１（ａ）参照）であるようにして、シャ
ッタ３０を回転する。同期させるには、例えば、シャッ
タ３０−ウエハ２１間に前述のファラデーカップを挿入
して、イオンビーム強度と時間経過との関係を計測しつ
つ、開口３２の位置やシャッタサイクルを調節すること
により行う。また、質量分析部１６のイオンビーム導出
口１８では、イオンビーム１９の強度の変動幅Ｗ（図７
参照）が許容範囲外であり、しかも、変動幅の１／２の
幅が許容範囲内であるようにしておく。この結果、ビー
ム平均強度Ｆm 以上の強度のイオンビーム４０は開口３
２を通過してウエハ２１に注入され、ビーム平均強度Ｆ
m よりも低い強度のイオンビームはシャッタ３０により
遮断される。このため、ウエハ２１の被注入面２３に注
入されるイオンビーム４０のビーム強度Ｆと経過時間ｔ
との関係は、図２に示される関係であり、イオンビーム
４０のビーム強度の変動幅Ｗ／２は、許容範囲内であ
る。このようにして強度の変動幅が調整されたイオンビ
ーム４０をウエハ２１に照射しつつ、ウエハ保持台２２
をＸ、Ｙ両方向に数回にわたり周期的に移動すること、
すなわちメカニカルスキャンを数回行う。
【００１２】これにより、ウエハ２１の被注入面全面に
わたり均一にイオン注入することができる。図３は、こ
のようにして注入された被注入面のイオン量の分布の一
例を示すウエハ平面図である。図３では、図７に比べ、
イオン量の分布がウエハ２１の被注入面内で均一であ
る。
わたり均一にイオン注入することができる。図３は、こ
のようにして注入された被注入面のイオン量の分布の一
例を示すウエハ平面図である。図３では、図７に比べ、
イオン量の分布がウエハ２１の被注入面内で均一であ
る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、イオンビームのビーム
強度の強弱のサイクルに同期して回転して、質量分析部
のイオンビーム導出口とウエハとの間のイオンビームの
軌道上に開口を到来させるようにしたシャッタを備えて
いる。これにより、イオンビームのうち、強度変動幅が
許容範囲内のイオンビームのみをウエハに注入すること
が可能になる。よって、ウエハ全面にわたり均一にイオ
ン注入することができる。
強度の強弱のサイクルに同期して回転して、質量分析部
のイオンビーム導出口とウエハとの間のイオンビームの
軌道上に開口を到来させるようにしたシャッタを備えて
いる。これにより、イオンビームのうち、強度変動幅が
許容範囲内のイオンビームのみをウエハに注入すること
が可能になる。よって、ウエハ全面にわたり均一にイオ
ン注入することができる。
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形
態例のイオン注入装置の試料室近傍の側面部分拡大断面
図、及び、矢視ＩＩ−ＩＩから見たシャッタ正面図であ
る。
態例のイオン注入装置の試料室近傍の側面部分拡大断面
図、及び、矢視ＩＩ−ＩＩから見たシャッタ正面図であ
る。
【図２】実施形態例で、ウエハに照射するイオンビーム
のビーム強度Ｆと経過時間ｔとの関係を示すグラフ図で
ある。
のビーム強度Ｆと経過時間ｔとの関係を示すグラフ図で
ある。
【図３】実施形態例のウエハ被注入面のイオン量分布の
一例を示すウエハ平面図である。
一例を示すウエハ平面図である。
【図４】従来のイオン注入装置の概念的構成図である。
【図５】矢視Ｉ−Ｉから見たウエハ保持台の正面図であ
る。
る。
【図６】従来のウエハ被注入面のイオン量分布の一例を
示すウエハ平面図である。
示すウエハ平面図である。
【図７】ウエハに照射する従来のイオンビームのビーム
強度Ｆと経過時間ｔとの関係を示すグラフ図である。
強度Ｆと経過時間ｔとの関係を示すグラフ図である。
１０……イオン注入装置、１２……イオンソース部、１
４……引き出し電極、１６……質量分析部、１８……イ
オンビーム導出口、１９……イオンビーム、２０……加
速管、２１……ウエハ、２２……ウエハ保持台、２３…
…被注入面、２４……試料室、２８……イオン注入装
置、３０……シャッタ、３２、３２Ａ……開口、３４…
…円周、３６、３６Ａ……開口間の円周部分、３８……
開口内の円周部分、４０……イオンビーム。
４……引き出し電極、１６……質量分析部、１８……イ
オンビーム導出口、１９……イオンビーム、２０……加
速管、２１……ウエハ、２２……ウエハ保持台、２３…
…被注入面、２４……試料室、２８……イオン注入装
置、３０……シャッタ、３２、３２Ａ……開口、３４…
…円周、３６、３６Ａ……開口間の円周部分、３８……
開口内の円周部分、４０……イオンビーム。
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン種を選別する質量分析部からイオ
ンビームの方向を一定方向に導出しつつウエハをメカニ
カルスキャンして、ウエハにイオン注入するイオン注入
装置において、 イオンビーム径以上の寸法の開口を有し、イオンビーム
のビーム強度の強弱のサイクルに同期して回転して、質
量分析部のイオンビーム導出口とウエハとの間のイオン
ビームの軌道上に開口を到来させるようにしたシャッタ
を備えていることを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 シャッタは、イオンビームに直交した面
に同じ径の複数個の開口を備え、シャッタが回転する
と、各開口がイオンビームの軌道上に到来するように、
各開口の中心がシャッタの回転中心を中心とする円周上
に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のイ
オン注入装置。 - 【請求項３】 前記円周のうち、開口内の円周部分の長
さが、隣り合う開口同士間の円周部分の長さと同じであ
ることを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29076697A JPH11126577A (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29076697A JPH11126577A (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11126577A true JPH11126577A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17760263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29076697A Pending JPH11126577A (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11126577A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002084713A3 (en) * | 2001-04-11 | 2003-03-13 | Varian Semiconductor Equipment | Occluding beamline ion implanter |
| US6777695B2 (en) | 2002-07-12 | 2004-08-17 | Varian Semiconductors Equipment Associates, Inc. | Rotating beam ion implanter |
-
1997
- 1997-10-23 JP JP29076697A patent/JPH11126577A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002084713A3 (en) * | 2001-04-11 | 2003-03-13 | Varian Semiconductor Equipment | Occluding beamline ion implanter |
| US6777695B2 (en) | 2002-07-12 | 2004-08-17 | Varian Semiconductors Equipment Associates, Inc. | Rotating beam ion implanter |
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