JPH11288680A - 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Info
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- JPH11288680A JPH11288680A JP10106947A JP10694798A JPH11288680A JP H11288680 A JPH11288680 A JP H11288680A JP 10106947 A JP10106947 A JP 10106947A JP 10694798 A JP10694798 A JP 10694798A JP H11288680 A JPH11288680 A JP H11288680A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大口径のウェーハに対して均一なイオン注入
が可能であり、ウェーハ内における半導体の１チップを
注入単位として注入エネルギー、注入量等を変えてイオ
ン注入し得る小型のイオン注入装置を提供すること。 【解決手段】 ウェーハＷを保持し、かつウェーハＷに
形成されるチップの形状より僅かに大きい開口またはチ
ップの形状より小さい開口を有するマスク９をチップの
直上に位置するように構成し、プラテン１３をＸ、Ｙ方
向二次元でスキャンされるイオンビームＬの入射位置に
おいて、機械的駆動機構１６、１７によってＸ、Ｙ方向
への機械的にスキャンさせてイオン注入する。
が可能であり、ウェーハ内における半導体の１チップを
注入単位として注入エネルギー、注入量等を変えてイオ
ン注入し得る小型のイオン注入装置を提供すること。 【解決手段】 ウェーハＷを保持し、かつウェーハＷに
形成されるチップの形状より僅かに大きい開口またはチ
ップの形状より小さい開口を有するマスク９をチップの
直上に位置するように構成し、プラテン１３をＸ、Ｙ方
向二次元でスキャンされるイオンビームＬの入射位置に
おいて、機械的駆動機構１６、１７によってＸ、Ｙ方向
への機械的にスキャンさせてイオン注入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置およ
びイオン注入方法に関するものであり、更に詳しくは、
大口径のウェーハに対して均一なイオン注入が可能であ
り、かつウェーハ内の半導体の１チップを注入単位とし
てイオン注入し得るイオン注入装置およびイオン注入方
法に関するものである。
びイオン注入方法に関するものであり、更に詳しくは、
大口径のウェーハに対して均一なイオン注入が可能であ
り、かつウェーハ内の半導体の１チップを注入単位とし
てイオン注入し得るイオン注入装置およびイオン注入方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハ内にドービング領域を形
成させるために、イオンビームによって不純物イオンを
打ち込むイオン注入は従来から広く行われており、種々
の方式が採用されている。例えば固定されたウェーハに
対して静電偏向または電磁偏向によってイオンビームを
Ｘ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）とにスキャン
する方法、イオンビームをスキャンさせると共にウェー
ハもＸ方向とＹ方向とに機械的にスキャンさせる方法、
イオンビームは固定しておきウェーハのみをＸ方向とＹ
方向とに機械的にスキャンさせる方法などである。
成させるために、イオンビームによって不純物イオンを
打ち込むイオン注入は従来から広く行われており、種々
の方式が採用されている。例えば固定されたウェーハに
対して静電偏向または電磁偏向によってイオンビームを
Ｘ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）とにスキャン
する方法、イオンビームをスキャンさせると共にウェー
ハもＸ方向とＹ方向とに機械的にスキャンさせる方法、
イオンビームは固定しておきウェーハのみをＸ方向とＹ
方向とに機械的にスキャンさせる方法などである。
【０００３】（従来例１）図７は一般的に使用されてい
るイオン注入装置、すなわち、固定されたウェーハＷに
イオンビームをスキャンさせる方式のイオン注入装置の
一例の構成を示す図である。このイオン注入装置２０は
高電圧領域のシールドボックス２０Ｂ内のイオン源２
１、イオン分析マグネット２２、加速管２４、および、
これに接続されるグランド領域におけるイオンビーム集
束用Ｑレンズ２５、イオンビームを静電界によってＹ方
向に偏向させるＹ方向偏向器２６、同じくＸ方向に偏向
させるＸ方向偏向器２７、ウェーハＷを保持するイオン
注入室２９とから構成されている。
るイオン注入装置、すなわち、固定されたウェーハＷに
イオンビームをスキャンさせる方式のイオン注入装置の
一例の構成を示す図である。このイオン注入装置２０は
高電圧領域のシールドボックス２０Ｂ内のイオン源２
１、イオン分析マグネット２２、加速管２４、および、
これに接続されるグランド領域におけるイオンビーム集
束用Ｑレンズ２５、イオンビームを静電界によってＹ方
向に偏向させるＹ方向偏向器２６、同じくＸ方向に偏向
させるＸ方向偏向器２７、ウェーハＷを保持するイオン
注入室２９とから構成されている。
【０００４】このような方式のイオン注入装置２０はＹ
方向偏向器２６、Ｘ方向偏向器２７が直列に配置されて
おり、また入射角度を小さくするためにビームラインを
長くしているので装置寸法が大になるほか、高度の偏向
技術を要するという問題がある。そして、この問題はウ
ェーハＷが大口径になるほど顕著になり、イオン注入装
置の設置面積、製造コストが飛躍的に増大する。
方向偏向器２６、Ｘ方向偏向器２７が直列に配置されて
おり、また入射角度を小さくするためにビームラインを
長くしているので装置寸法が大になるほか、高度の偏向
技術を要するという問題がある。そして、この問題はウ
ェーハＷが大口径になるほど顕著になり、イオン注入装
置の設置面積、製造コストが飛躍的に増大する。
【０００５】（従来例２）上記のイオン注入装置の大型
化に対処するものとして、特開平３−７１５４５号公報
に係る「イオン注入装置」には、図８のＡに示すよう
に、スキャンされるイオンビームＬがＸ軸駆動モータ３
３、Ｙ軸駆動モータ３４によって、Ｘ、Ｙ方向に駆動さ
れ、開口遮弊板３６Ａ、３６Ｂおよびこれらを駆動する
モータ３７Ａ、３７Ｂによって開口面積可変とされたビ
ームマスク３５を通過して、ティルト可能なプラテン３
２に保持されたウェーハＷに入射する方式のスキャン機
構３１、および図８のＢに示すように、スキャンされる
イオンビームＬが開口遮弊板４６Ａ、４６Ｂおよびこれ
らを駆動するモータ４７Ａ、４７Ｂによって開口面積可
変とされたビームマスク４５を通過し、Ｘ軸駆動モータ
４３、Ｙ軸駆動モータ４４によってＸ、Ｙ方向に駆動さ
れるティルト可能なプラテン４２に保持されたウェーハ
Ｗに入射する方式のスキャン機構４１が開示されてい
る。そして、これらのスキャン機構３１、４１は何れも
イオンビームＬの入射角度を小さくでき、イオン注入装
置の小型化が可能であるとしている。
化に対処するものとして、特開平３−７１５４５号公報
に係る「イオン注入装置」には、図８のＡに示すよう
に、スキャンされるイオンビームＬがＸ軸駆動モータ３
３、Ｙ軸駆動モータ３４によって、Ｘ、Ｙ方向に駆動さ
れ、開口遮弊板３６Ａ、３６Ｂおよびこれらを駆動する
モータ３７Ａ、３７Ｂによって開口面積可変とされたビ
ームマスク３５を通過して、ティルト可能なプラテン３
２に保持されたウェーハＷに入射する方式のスキャン機
構３１、および図８のＢに示すように、スキャンされる
イオンビームＬが開口遮弊板４６Ａ、４６Ｂおよびこれ
らを駆動するモータ４７Ａ、４７Ｂによって開口面積可
変とされたビームマスク４５を通過し、Ｘ軸駆動モータ
４３、Ｙ軸駆動モータ４４によってＸ、Ｙ方向に駆動さ
れるティルト可能なプラテン４２に保持されたウェーハ
Ｗに入射する方式のスキャン機構４１が開示されてい
る。そして、これらのスキャン機構３１、４１は何れも
イオンビームＬの入射角度を小さくでき、イオン注入装
置の小型化が可能であるとしている。
【０００６】しかし、図８のＡに示されているビームマ
スク３５とプラテン３２との間の距離、および図８のＢ
に示されているビームマスク４５とプラテン４２との間
の距離は何れもウェーハＷの直径と同程度以上に示され
ており、イオンビームＬの入射角度が小さいとしても、
ビームマスク３５、４５でカットされたイオンビーム
は、イオンビーム自身が持つ拡がりによってシャープカ
ットされずに隣りのチップ領域まで注入される。また、
実際のイオン注入時に生起する問題、例えば、ビームマ
スク３５、４５の開口面積内におけるイオンビームＬの
電流密度分布の不均一、イオン注入中におけるビーム電
流の変動などによって生じるイオン注入の不均一につい
ては全く触れられていない。
スク３５とプラテン３２との間の距離、および図８のＢ
に示されているビームマスク４５とプラテン４２との間
の距離は何れもウェーハＷの直径と同程度以上に示され
ており、イオンビームＬの入射角度が小さいとしても、
ビームマスク３５、４５でカットされたイオンビーム
は、イオンビーム自身が持つ拡がりによってシャープカ
ットされずに隣りのチップ領域まで注入される。また、
実際のイオン注入時に生起する問題、例えば、ビームマ
スク３５、４５の開口面積内におけるイオンビームＬの
電流密度分布の不均一、イオン注入中におけるビーム電
流の変動などによって生じるイオン注入の不均一につい
ては全く触れられていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、イオ
ン注入装置は半導体ウェーハの大口径化に伴って大型化
する傾向にあるが、これを小型化せんとしてもイオン注
入の均一性が失われ易く、ウェーハの大口径化に充分に
対処し得ないのが現状である。
ン注入装置は半導体ウェーハの大口径化に伴って大型化
する傾向にあるが、これを小型化せんとしてもイオン注
入の均一性が失われ易く、ウェーハの大口径化に充分に
対処し得ないのが現状である。
【０００８】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ウェ
ーハが３００ｍｍφまたはそれ以上の大口径のウェーハ
に対して均一注入条件でのイオン注入が可能であり、か
つウェーハ内における半導体の１チップを注入単位とし
てイオン注入の条件を制御し得る小型のイオン注入装置
およびイオン注入方法を提供することを課題とする。
ーハが３００ｍｍφまたはそれ以上の大口径のウェーハ
に対して均一注入条件でのイオン注入が可能であり、か
つウェーハ内における半導体の１チップを注入単位とし
てイオン注入の条件を制御し得る小型のイオン注入装置
およびイオン注入方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題は請求項１お
よび請求項８の構成によって解決されるが、その解決手
段を実施の形態によって説明すれば、本発明のイオン注
入装置は、高電圧部には質量分離器と加速管との間にイ
オンを一時的に遮断し得るビーム遮断器が設置され、ビ
ームライン部には少なくともイオンビームの集束レン
ズ、イオンビームをＸ、Ｙ方向に微小角度だけスキャン
させるスキャナー、非接触ビーム電流計が設置され、エ
ンドステーション部にはウェーハ内に形成されるチップ
の形状より僅かに大きい開口またはチップの形状より小
さい開口を有しチップの直上に位置するように固定また
は移動可能に固定されたマスク、回転機構とティルト機
構を備えウェーハを保持するプラテン、プラテンをＸ、
Ｙ方向へ高速で移動させる機械的駆動機構が設置され、
更に、機械的駆動、回転機構、ティルト機構の作動を制
御するためのウェーハ位置検出器が取り付けられてい
る。また、エンドステーション部には、マスクまたはそ
の同等物の開口とイオンビームのスキャン領域との整合
性の確認と、その開口内におけるイオンビームの電流密
度分布の測定を行なうビーム密度分布モニター、および
イオンビームの電流を測定して非接触ビーム電流計の計
測値を校正するためのファラデー・カップが設置されて
いる。
よび請求項８の構成によって解決されるが、その解決手
段を実施の形態によって説明すれば、本発明のイオン注
入装置は、高電圧部には質量分離器と加速管との間にイ
オンを一時的に遮断し得るビーム遮断器が設置され、ビ
ームライン部には少なくともイオンビームの集束レン
ズ、イオンビームをＸ、Ｙ方向に微小角度だけスキャン
させるスキャナー、非接触ビーム電流計が設置され、エ
ンドステーション部にはウェーハ内に形成されるチップ
の形状より僅かに大きい開口またはチップの形状より小
さい開口を有しチップの直上に位置するように固定また
は移動可能に固定されたマスク、回転機構とティルト機
構を備えウェーハを保持するプラテン、プラテンをＸ、
Ｙ方向へ高速で移動させる機械的駆動機構が設置され、
更に、機械的駆動、回転機構、ティルト機構の作動を制
御するためのウェーハ位置検出器が取り付けられてい
る。また、エンドステーション部には、マスクまたはそ
の同等物の開口とイオンビームのスキャン領域との整合
性の確認と、その開口内におけるイオンビームの電流密
度分布の測定を行なうビーム密度分布モニター、および
イオンビームの電流を測定して非接触ビーム電流計の計
測値を校正するためのファラデー・カップが設置されて
いる。
【００１０】上記のようなイオン注入装置によってウェ
ーハ内に形成されるチップにイオン注入を行うには、ウ
ェーハ位置検出器によって位置を検出しつつ、機械的駆
動機構、回転機構、ティルト機構とによって、チップを
プラテンと共にイオンビームの入射位置へ移動させて所
定の入射角度に設定する。一方、イオン源から引き出さ
れ加速管によって所定のエネルギーに加速されたイオン
ビームをビームライン部へ導き、スキャナーによって微
小角度だけスキャンさせチップに入射させる。また、マ
スクの開口がチップの形状より小さい場合には、更にチ
ップをプラテンと共に機械的駆動機構によってＸ方向と
Ｙ方向とにスキャンさせることによりウェーハ内のチッ
プにイオン注入する。その間、非接触ビーム電流計の計
測値が変動する場合には、所定のドーズ量が一様に得ら
れるように、プラテンの機械的スキャンの速度、または
イオンビームのスキャンの速度を調整する。そして、イ
オン注入の開始直後から積算される非接触ビーム電流計
の計測値が所定の積算値に達するとビーム遮断器を作動
させイオン注入を停止する。
ーハ内に形成されるチップにイオン注入を行うには、ウ
ェーハ位置検出器によって位置を検出しつつ、機械的駆
動機構、回転機構、ティルト機構とによって、チップを
プラテンと共にイオンビームの入射位置へ移動させて所
定の入射角度に設定する。一方、イオン源から引き出さ
れ加速管によって所定のエネルギーに加速されたイオン
ビームをビームライン部へ導き、スキャナーによって微
小角度だけスキャンさせチップに入射させる。また、マ
スクの開口がチップの形状より小さい場合には、更にチ
ップをプラテンと共に機械的駆動機構によってＸ方向と
Ｙ方向とにスキャンさせることによりウェーハ内のチッ
プにイオン注入する。その間、非接触ビーム電流計の計
測値が変動する場合には、所定のドーズ量が一様に得ら
れるように、プラテンの機械的スキャンの速度、または
イオンビームのスキャンの速度を調整する。そして、イ
オン注入の開始直後から積算される非接触ビーム電流計
の計測値が所定の積算値に達するとビーム遮断器を作動
させイオン注入を停止する。
【００１１】また、イオン注入の前に、イオンビームの
入射位置へウェーハに代えてビーム密度分布モニターを
挿入し、その直上へ移動されるマスクまたはその同等物
の開口とイオンビームのスキャン領域との整合性の確
認、およびその開口内におけるイオンビームの電流密度
分布の測定を行い、開口とイオンビームのスキャン領域
とが一致していない場合にはスキャンの振幅を調整し、
電流密度分布が一様でない場合には、イオンビームのス
キャン速度を調整する。
入射位置へウェーハに代えてビーム密度分布モニターを
挿入し、その直上へ移動されるマスクまたはその同等物
の開口とイオンビームのスキャン領域との整合性の確
認、およびその開口内におけるイオンビームの電流密度
分布の測定を行い、開口とイオンビームのスキャン領域
とが一致していない場合にはスキャンの振幅を調整し、
電流密度分布が一様でない場合には、イオンビームのス
キャン速度を調整する。
【００１２】また、イオン注入の前に、イオンビームの
入射位置にマスクまたはその同等物が存在し、ウェーハ
またはビーム密度分布モニターが存在しない状態で、イ
オンビームの入射位置の下方に設置されたファラデー・
カップによって開口を通過するビーム電流を測定し、そ
の電流値を基準として非接触ビーム電流計の計測値の校
正を行う。
入射位置にマスクまたはその同等物が存在し、ウェーハ
またはビーム密度分布モニターが存在しない状態で、イ
オンビームの入射位置の下方に設置されたファラデー・
カップによって開口を通過するビーム電流を測定し、そ
の電流値を基準として非接触ビーム電流計の計測値の校
正を行う。
【００１３】このようなイオン注入装置およびイオン注
入方法を採用することにより、イオン注入装置が小型化
されると共に、大口径のウェーハに対して面積的に均一
なイオン注入を行うことが可能となり、かつ、ウェーハ
内の半導体の１チップを注入単位としてイオンの注入エ
ネルギー、注入量、ないしはイオン種等を制御すること
が可能になる。
入方法を採用することにより、イオン注入装置が小型化
されると共に、大口径のウェーハに対して面積的に均一
なイオン注入を行うことが可能となり、かつ、ウェーハ
内の半導体の１チップを注入単位としてイオンの注入エ
ネルギー、注入量、ないしはイオン種等を制御すること
が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
イオン注入装置およびイオン注入方法について、図面を
参照して具体的に説明する。
イオン注入装置およびイオン注入方法について、図面を
参照して具体的に説明する。
【００１５】図１は実施の形態のイオン注入装置１０を
概略的に示す側面図であり、その全体は高電圧部である
高電圧ターミナル１０Ａ、ビームライン部１０Ｂ、エン
ドステーション部１０Ｅからなる真空系である。すなわ
ち、シールドボックスＳ内の高電圧ターミナル１０Ａに
周知のイオン源１、質量分離器２が収容され、更にスリ
ット３ａ、ビーム遮断器３、可変スリット３ｂが配置さ
れている。ビーム遮断器３は電圧を印加されることによ
りイオンビームＬを跳ね上げ、可変スリット３ｂへ向か
うイオンビームＬを一時的に遮断することができる。高
電圧ターミナル１０Ａには周知の加速管４が取り付けら
れており、その後段となるビームライン部１０Ｂには、
集束レンズ５ａ、イオンビームＬをＸ方向とＹ方向とに
電磁的に微小角度スキャンさせるオクタポール・スキャ
ナー６、コンタミネーション粒子除去マグネット７、お
よび集束レンズ５ｂ、非接触ビーム電流計８が設けられ
ている。
概略的に示す側面図であり、その全体は高電圧部である
高電圧ターミナル１０Ａ、ビームライン部１０Ｂ、エン
ドステーション部１０Ｅからなる真空系である。すなわ
ち、シールドボックスＳ内の高電圧ターミナル１０Ａに
周知のイオン源１、質量分離器２が収容され、更にスリ
ット３ａ、ビーム遮断器３、可変スリット３ｂが配置さ
れている。ビーム遮断器３は電圧を印加されることによ
りイオンビームＬを跳ね上げ、可変スリット３ｂへ向か
うイオンビームＬを一時的に遮断することができる。高
電圧ターミナル１０Ａには周知の加速管４が取り付けら
れており、その後段となるビームライン部１０Ｂには、
集束レンズ５ａ、イオンビームＬをＸ方向とＹ方向とに
電磁的に微小角度スキャンさせるオクタポール・スキャ
ナー６、コンタミネーション粒子除去マグネット７、お
よび集束レンズ５ｂ、非接触ビーム電流計８が設けられ
ている。
【００１６】集束レンズ５ａ、５ｂは電磁式であるが、
静電式としてもよい。イオンビームＬをスキャンさせる
場合には集束レンズ５ａを使用し、後述するイオンビー
ムＬをスキャンさせない場合には集束レンズ５ｂを使用
する。イオンビームＬのスキャンにはオクタポール・ス
キャナー６以外の電磁偏向型スキャナーを使用してもよ
く、勿論、静電偏向型スキャナーを使用してもよい。コ
ンタミネーション粒子除去マグネット７は質量分離器２
以降においてイオンが残留ガスと衝突して電荷が変化し
たイオンや中性粒子を除去するものであり、イオンビー
ムＬはコンタミネーション粒子除去マグネット７によっ
て下方へ角度９０度に曲げられている。そして、非接触
ビーム電流計８はビームライン部１０Ｂの下端部の外周
に設けた磁性コアとコイルによってイオンビームＬの電
流を電磁気的に計測する。
静電式としてもよい。イオンビームＬをスキャンさせる
場合には集束レンズ５ａを使用し、後述するイオンビー
ムＬをスキャンさせない場合には集束レンズ５ｂを使用
する。イオンビームＬのスキャンにはオクタポール・ス
キャナー６以外の電磁偏向型スキャナーを使用してもよ
く、勿論、静電偏向型スキャナーを使用してもよい。コ
ンタミネーション粒子除去マグネット７は質量分離器２
以降においてイオンが残留ガスと衝突して電荷が変化し
たイオンや中性粒子を除去するものであり、イオンビー
ムＬはコンタミネーション粒子除去マグネット７によっ
て下方へ角度９０度に曲げられている。そして、非接触
ビーム電流計８はビームライン部１０Ｂの下端部の外周
に設けた磁性コアとコイルによってイオンビームＬの電
流を電磁気的に計測する。
【００１７】エンドステーション部１０Ｅのイオンビー
ムＬの入射位置には、ビーム密度分布モニター１１とウ
ェーハＷを保持するプラテン１３とが位置を交替して挿
入されるようになっている。プラテン１３にはウェーハ
Ｗ内に形成されるチップの１個の形状より僅かに大きい
開口を有するマスク９がチップの直上に位置して回動可
能に取り付けられていると共に、保持するウェーハＷの
ツイスト角度を調整する回転機構１４とウェーハＷのテ
ィルト角度を調整するティルト機構１５とが取り付けら
れており、これらを一体的にＸ、Ｙ方向に高速で移動さ
せるＸ方向機械的駆動機構１６とＹ方向機械的駆動機構
１７とが連結して取り付けられている。なお、マスク９
はウェーハＷに形成させるチップのサイズに応じて交換
可能とされている。
ムＬの入射位置には、ビーム密度分布モニター１１とウ
ェーハＷを保持するプラテン１３とが位置を交替して挿
入されるようになっている。プラテン１３にはウェーハ
Ｗ内に形成されるチップの１個の形状より僅かに大きい
開口を有するマスク９がチップの直上に位置して回動可
能に取り付けられていると共に、保持するウェーハＷの
ツイスト角度を調整する回転機構１４とウェーハＷのテ
ィルト角度を調整するティルト機構１５とが取り付けら
れており、これらを一体的にＸ、Ｙ方向に高速で移動さ
せるＸ方向機械的駆動機構１６とＹ方向機械的駆動機構
１７とが連結して取り付けられている。なお、マスク９
はウェーハＷに形成させるチップのサイズに応じて交換
可能とされている。
【００１８】ビーム密度分布モニター１１は、微小なフ
ァラデー・カップが二次元に配置された測定ヘッドを有
するものであるが、それ以外の方法によるものであって
もよい。ビーム密度分布モニター１１は、イオン注入の
前に、イオンビームＬの入射位置に挿入され、プラテン
１３に回動可能に固定されているマスク９をその直上へ
回動させた後、マスク９の開口とイオンビームＬのスキ
ャン領域との整合性の確認、およびマスク９の開口内に
おけるビーム電流の密度分布の測定を行うためのもので
ある。イオンビームＬのスキャン領域が不適切な場合に
はオクタポール・スキャナー６の振幅が調整され、電流
の密度分布が一様でない場合には、イオンビームのスキ
ャン速度が調整される。
ァラデー・カップが二次元に配置された測定ヘッドを有
するものであるが、それ以外の方法によるものであって
もよい。ビーム密度分布モニター１１は、イオン注入の
前に、イオンビームＬの入射位置に挿入され、プラテン
１３に回動可能に固定されているマスク９をその直上へ
回動させた後、マスク９の開口とイオンビームＬのスキ
ャン領域との整合性の確認、およびマスク９の開口内に
おけるビーム電流の密度分布の測定を行うためのもので
ある。イオンビームＬのスキャン領域が不適切な場合に
はオクタポール・スキャナー６の振幅が調整され、電流
の密度分布が一様でない場合には、イオンビームのスキ
ャン速度が調整される。
【００１９】イオンビームＬの入射位置の下方には、イ
オンビームＬの電流を測定するためのファラデー・カッ
プ１２が配置されている。このファラデー・カップ１２
による測定値を基準にして上記の非接触ビーム電流計８
の計測値があらかじめ校正される。また、エンドステー
ション部１０Ｅの天井部にはウェーハ位置検出器１９が
固定されている。ウェーハ位置検出器１９はＣＣＤ撮像
カメラであり、ウェーハＷ内のアライメントマークを基
準にしてウェーハ位置を検出するが、それ以外の検出器
であってもよい。ウェーハ位置検出器１９からの位置検
出信号は図示しない制御部へ入力され、制御部は後述す
るプラテン１３のＸ方向、Ｙ方向への機械的的駆動機構
１６、１７および回転機構１４、ティルト機構１５の作
動を制御するようになっている。
オンビームＬの電流を測定するためのファラデー・カッ
プ１２が配置されている。このファラデー・カップ１２
による測定値を基準にして上記の非接触ビーム電流計８
の計測値があらかじめ校正される。また、エンドステー
ション部１０Ｅの天井部にはウェーハ位置検出器１９が
固定されている。ウェーハ位置検出器１９はＣＣＤ撮像
カメラであり、ウェーハＷ内のアライメントマークを基
準にしてウェーハ位置を検出するが、それ以外の検出器
であってもよい。ウェーハ位置検出器１９からの位置検
出信号は図示しない制御部へ入力され、制御部は後述す
るプラテン１３のＸ方向、Ｙ方向への機械的的駆動機構
１６、１７および回転機構１４、ティルト機構１５の作
動を制御するようになっている。
【００２０】図２はエンドステーション部１０Ｅ内にお
ける機器配置を示す概略図である。非接触ビーム電流計
８を通過して下方へ向かうイオンビームＬがマスク９の
開口を通過してビーム密度分布モニター１１に入射して
いる場合を示す。後述の図３も参照して、マスク９はＸ
Ｙテーブル１８に取り付けられている。また、ウェーハ
Ｗを保持するプラテン１３は回転転機構１４とティルト
機構１５を備えると共に、支持柱１５ｓを介してＸ方向
機械的駆動機構１６に固定され、Ｘ方向機械的駆動機構
１６はＹ方向機械的駆動機構１７と連結されている。
ける機器配置を示す概略図である。非接触ビーム電流計
８を通過して下方へ向かうイオンビームＬがマスク９の
開口を通過してビーム密度分布モニター１１に入射して
いる場合を示す。後述の図３も参照して、マスク９はＸ
Ｙテーブル１８に取り付けられている。また、ウェーハ
Ｗを保持するプラテン１３は回転転機構１４とティルト
機構１５を備えると共に、支持柱１５ｓを介してＸ方向
機械的駆動機構１６に固定され、Ｘ方向機械的駆動機構
１６はＹ方向機械的駆動機構１７と連結されている。
【００２１】また、前述したように、ビーム密度分布モ
ニター１１を移動させた時にイオンビームＬが入射する
位置にファラデー・カップ１２が設置されておりビーム
電流を測定できるようになっている。イオン注入に際し
ては、ビーム密度分布モニター１１と位置を交替してウ
ェーハＷを保持するプラテン１３がイオンビームＬの入
射位置へ移動される。すなわち、ウェーハ位置検出器１
９によって位置を検出されつつ、ウェーハＷがプラテン
１３と共にＸ方向機械的駆動機構１６、Ｙ方向機械的駆
動機構１７によってイオンビームＬの入射位置へ移動さ
れ、回転機構１４、ティルト機構１５によってウェーハ
Ｗ内のチップが所定の入射角度に位置決めされる。
ニター１１を移動させた時にイオンビームＬが入射する
位置にファラデー・カップ１２が設置されておりビーム
電流を測定できるようになっている。イオン注入に際し
ては、ビーム密度分布モニター１１と位置を交替してウ
ェーハＷを保持するプラテン１３がイオンビームＬの入
射位置へ移動される。すなわち、ウェーハ位置検出器１
９によって位置を検出されつつ、ウェーハＷがプラテン
１３と共にＸ方向機械的駆動機構１６、Ｙ方向機械的駆
動機構１７によってイオンビームＬの入射位置へ移動さ
れ、回転機構１４、ティルト機構１５によってウェーハ
Ｗ内のチップが所定の入射角度に位置決めされる。
【００２２】図３はイオンビームＬに対するプラテン１
３の配置を示す概略図である。なお図３はティルトされ
ていないウェーハＷを示している。イオンビームＬの入
射位置へプラテン１３が移動されると共にマスク９がチ
ップの直上へ配置され、図示されていないオクタポール
・スキャナー６によってＸ方向、Ｙ方向に微小角度でス
キャンされるイオンビームＬがマスク９の開口を通過し
てウェーハＷ内の所定のチップに入射する。同時に、Ｘ
Ｙテーブル１８上において、Ｙ方向機械的駆動機構１７
はＸ方向機械的駆動機構１６を紙面に平行に左右の方向
へ移動させ、そのＸ方向機械的駆動機構１６はプラテン
１３を紙面に垂直な方向へ移動させるることによりプラ
テン１３はＸ方向とＹ方向にスキャンされる。そして、
図２を参照し、非接触ビーム電流計８の計測値はプリア
ンプ８Ａを経てＸ方向機械的駆動機構１６、Ｙ方向機械
的駆動機構１７の駆動電源へ入力されており、イオン注
入中における非接触ビーム電流計８の計測値が変動する
と、所定のドーズ量が一様に得られるように、Ｘ方向機
械的駆動機構１６とＹ方向機械的駆動機構１７の速度、
すなわち、機械的スキャンの速度が調整されるようにな
っている。また、イオン注入が開始されると非接触ビー
ム電流計８による計測値が積算され、その積算値が所定
の値に達して所定のドーズ量が得られるとビーム遮断器
３が作動されイオン注入が停止されるようになってい
る。
３の配置を示す概略図である。なお図３はティルトされ
ていないウェーハＷを示している。イオンビームＬの入
射位置へプラテン１３が移動されると共にマスク９がチ
ップの直上へ配置され、図示されていないオクタポール
・スキャナー６によってＸ方向、Ｙ方向に微小角度でス
キャンされるイオンビームＬがマスク９の開口を通過し
てウェーハＷ内の所定のチップに入射する。同時に、Ｘ
Ｙテーブル１８上において、Ｙ方向機械的駆動機構１７
はＸ方向機械的駆動機構１６を紙面に平行に左右の方向
へ移動させ、そのＸ方向機械的駆動機構１６はプラテン
１３を紙面に垂直な方向へ移動させるることによりプラ
テン１３はＸ方向とＹ方向にスキャンされる。そして、
図２を参照し、非接触ビーム電流計８の計測値はプリア
ンプ８Ａを経てＸ方向機械的駆動機構１６、Ｙ方向機械
的駆動機構１７の駆動電源へ入力されており、イオン注
入中における非接触ビーム電流計８の計測値が変動する
と、所定のドーズ量が一様に得られるように、Ｘ方向機
械的駆動機構１６とＹ方向機械的駆動機構１７の速度、
すなわち、機械的スキャンの速度が調整されるようにな
っている。また、イオン注入が開始されると非接触ビー
ム電流計８による計測値が積算され、その積算値が所定
の値に達して所定のドーズ量が得られるとビーム遮断器
３が作動されイオン注入が停止されるようになってい
る。
【００２３】実施の形態のイオン注入装置１０は以上の
ように構成されるが、次にイオン注入方法について説明
する。注入するイオン種はボロン（Ｂ）、燐（Ｐ）、砒
素（Ａｓ）、その他の中から目的に応じて選択される。
なお、ウェーハＷは図示を省略したロードロック室を経
由して真空系へ導入され、搬送ロボットによってプラテ
ン１３の静電チャック等に保持されているものとする。
ように構成されるが、次にイオン注入方法について説明
する。注入するイオン種はボロン（Ｂ）、燐（Ｐ）、砒
素（Ａｓ）、その他の中から目的に応じて選択される。
なお、ウェーハＷは図示を省略したロードロック室を経
由して真空系へ導入され、搬送ロボットによってプラテ
ン１３の静電チャック等に保持されているものとする。
【００２４】図１を参照して、高電圧ターミナル１０Ａ
のイオン源１で生成され引き出されたイオンは質量分離
器２によって注入に使用するイオンのみが選択される。
選択されたイオンはスリット３ａ、電圧が印加されてい
ないビーム遮断器３、可変スリット３ｂを通過して加速
管４へ導かれ、加速管４によって所定のエネルギーまで
加速される。
のイオン源１で生成され引き出されたイオンは質量分離
器２によって注入に使用するイオンのみが選択される。
選択されたイオンはスリット３ａ、電圧が印加されてい
ないビーム遮断器３、可変スリット３ｂを通過して加速
管４へ導かれ、加速管４によって所定のエネルギーまで
加速される。
【００２５】加速されたイオンビームＬはビームライン
部１０Ｂへ入り、集束レンズ５ａによって絞られ、オク
タポール・スキャナー６によってＸ方向とＹ方向との二
次元に微小角度スキャンされる。スキャンされたイオン
ビームＬはコンタミネーション粒子除去マグネット７に
よって下方へ角度９０度に曲げられる。このコンタミネ
ーション粒子除去マグネット７は質量分離マグネットで
あり、ビームライン部１０Ｂに残留するガスと衝突して
電荷が変化したイオンや中性粒子が除去される。コンタ
ミネーション粒子が除去されたイオンビームＬはこの場
合には作動されない集束レンズ５ｂを通過し、非接触ビ
ーム電流計８でビーム電流が計測されて、エンドステー
ション部１０Ｅへ入射する。
部１０Ｂへ入り、集束レンズ５ａによって絞られ、オク
タポール・スキャナー６によってＸ方向とＹ方向との二
次元に微小角度スキャンされる。スキャンされたイオン
ビームＬはコンタミネーション粒子除去マグネット７に
よって下方へ角度９０度に曲げられる。このコンタミネ
ーション粒子除去マグネット７は質量分離マグネットで
あり、ビームライン部１０Ｂに残留するガスと衝突して
電荷が変化したイオンや中性粒子が除去される。コンタ
ミネーション粒子が除去されたイオンビームＬはこの場
合には作動されない集束レンズ５ｂを通過し、非接触ビ
ーム電流計８でビーム電流が計測されて、エンドステー
ション部１０Ｅへ入射する。
【００２６】図２も参照してエンドステーション部１０
Ｅでは、イオン注入の前に、先ず、イオンビームＬの入
射位置へビーム密度分布モニター１１が挿入され、マス
ク９がプラテン１３からビーム密度分布モニター１１の
直上へ回動される。マスク９の開口を通過したイオンビ
ームＬはビーム密度分布モニター１１に入射する。この
状態においてマスク９の開口とイオンビームＬのスキャ
ン領域との整合性の確認と、マスク９の開口内における
ビーム電流の密度分布の測定とが行われる。そしてマス
ク９の開口とイオンビームＬのスキャン領域が一致して
いない場合には、オクタポール・スキャナー６の振幅が
調整され、ビーム電流の密度分布が一様でない場合には
イオンビームのスキャン速度が調整される。マスク９の
開口はチップ形状より小であってもよい。その後、ビー
ム密度分布モニター１１はマスク９の開口の直下から待
機位置へ移動される。
Ｅでは、イオン注入の前に、先ず、イオンビームＬの入
射位置へビーム密度分布モニター１１が挿入され、マス
ク９がプラテン１３からビーム密度分布モニター１１の
直上へ回動される。マスク９の開口を通過したイオンビ
ームＬはビーム密度分布モニター１１に入射する。この
状態においてマスク９の開口とイオンビームＬのスキャ
ン領域との整合性の確認と、マスク９の開口内における
ビーム電流の密度分布の測定とが行われる。そしてマス
ク９の開口とイオンビームＬのスキャン領域が一致して
いない場合には、オクタポール・スキャナー６の振幅が
調整され、ビーム電流の密度分布が一様でない場合には
イオンビームのスキャン速度が調整される。マスク９の
開口はチップ形状より小であってもよい。その後、ビー
ム密度分布モニター１１はマスク９の開口の直下から待
機位置へ移動される。
【００２７】ビーム密度分布モニター１１をマスク９の
開口の直下から移動させることにより、イオンビームＬ
は下方のファラデー・カップ１２に到達し、マスク９の
開口を通過するビーム電流が測定される。そして、ビー
ムライン部１０Ｂの非接触ビーム電流計８の計測値がフ
ァラデー・カップ１２の電流値と一致するように校正さ
れる。このようにしてイオンビームＬの調整が完了する
と、ウェーハＷをイオンビームＬの入射位置へ移動させ
るために、一旦、イオンビームＬが遮断される。
開口の直下から移動させることにより、イオンビームＬ
は下方のファラデー・カップ１２に到達し、マスク９の
開口を通過するビーム電流が測定される。そして、ビー
ムライン部１０Ｂの非接触ビーム電流計８の計測値がフ
ァラデー・カップ１２の電流値と一致するように校正さ
れる。このようにしてイオンビームＬの調整が完了する
と、ウェーハＷをイオンビームＬの入射位置へ移動させ
るために、一旦、イオンビームＬが遮断される。
【００２８】すなわち、高電圧ターミナル１０Ａのビー
ム遮断器３に電圧を印加することによって、イオンビー
ムＬは跳ね上げられて可変スリット３ｂを通過すること
ができずビームライン部１０Ｂからエンドステーション
部１０Ｅへの入射が遮断される。そして、プラテン１３
に保持されたウェーハＷがウェーハ位置検出器１９によ
って位置を検出されつつ、Ｘ方向機械的駆動機構１６、
Ｙ方向機械的駆動機構１７によってイオンビームＬの入
射位置の方へ移動されると共にマスク９はウェーハＷ内
のチップ上へ配置され、当該チップは回転機構１４によ
って必要な回転を与えられ、ティルト機構１５によって
所定の入射角度に位置決めされる。
ム遮断器３に電圧を印加することによって、イオンビー
ムＬは跳ね上げられて可変スリット３ｂを通過すること
ができずビームライン部１０Ｂからエンドステーション
部１０Ｅへの入射が遮断される。そして、プラテン１３
に保持されたウェーハＷがウェーハ位置検出器１９によ
って位置を検出されつつ、Ｘ方向機械的駆動機構１６、
Ｙ方向機械的駆動機構１７によってイオンビームＬの入
射位置の方へ移動されると共にマスク９はウェーハＷ内
のチップ上へ配置され、当該チップは回転機構１４によ
って必要な回転を与えられ、ティルト機構１５によって
所定の入射角度に位置決めされる。
【００２９】次いで、ビーム遮断器３に印加されている
電圧がゼロとされて、イオン注入が開始される。この時
マスクの開口がチップの形状より小さい場合にはウェー
ハＷ内のチップをプラテン１３と共にＸ方向機械的駆動
機構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７によって高速で機
械的にスキャンさせる。そして、イオン注入の間に非接
触ビーム電流計８の計測値が変動すると、その計測値は
プリアンプ８Ａを経てプテラン１３のＸ方向機械的駆動
機構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７の駆動電源へ入力
され、例えば計測値が低い方へドリフトすると注入量が
一定になるようにプテラン１３の機械的スキャン速度が
低下される。そのほかイオンビームＬのスキャン速度を
調整するようにしてもよい。一方、イオン注入の開始と
同時に非接触ビーム電流計８の計測値が積算され、その
積算値が所定の値に達すると、ビーム遮断器３に電圧が
印加されてイオンビームＬが遮断され、所定のチップに
所定のエネルギーのイオンが所定のドーズ量で均一に注
入される。
電圧がゼロとされて、イオン注入が開始される。この時
マスクの開口がチップの形状より小さい場合にはウェー
ハＷ内のチップをプラテン１３と共にＸ方向機械的駆動
機構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７によって高速で機
械的にスキャンさせる。そして、イオン注入の間に非接
触ビーム電流計８の計測値が変動すると、その計測値は
プリアンプ８Ａを経てプテラン１３のＸ方向機械的駆動
機構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７の駆動電源へ入力
され、例えば計測値が低い方へドリフトすると注入量が
一定になるようにプテラン１３の機械的スキャン速度が
低下される。そのほかイオンビームＬのスキャン速度を
調整するようにしてもよい。一方、イオン注入の開始と
同時に非接触ビーム電流計８の計測値が積算され、その
積算値が所定の値に達すると、ビーム遮断器３に電圧が
印加されてイオンビームＬが遮断され、所定のチップに
所定のエネルギーのイオンが所定のドーズ量で均一に注
入される。
【００３０】引き続いて、同一ウェーハＷ内の他のチッ
プにイオン注入する場合には、上述したと同様にして、
ウェーハ位置検出器１９とＸ方向機械的駆動機構１６、
Ｙ方向機械的駆動機構１７、回転機構１４、ティルト機
構１５とによって、ウェーハＷ内の他のチップがイオン
注入に備えてマスク９と共にイオンビームＬの入射位置
に位置決めされ、続いてビーム遮断器３への印加電圧が
ゼロとされてイオン注入が行われる。この場合の注入エ
ネルギー、ドーズ量は先行してイオン注入したチップへ
の注入エネルギー、ドーズ量とは無関係に任意に設定さ
れる。この様にして、ウェーハＷ内の半導体の１チップ
を注入単位とし、注入エネルギー、注入量、ないしはイ
オン種を変化させてのイオン注入が行われる。
プにイオン注入する場合には、上述したと同様にして、
ウェーハ位置検出器１９とＸ方向機械的駆動機構１６、
Ｙ方向機械的駆動機構１７、回転機構１４、ティルト機
構１５とによって、ウェーハＷ内の他のチップがイオン
注入に備えてマスク９と共にイオンビームＬの入射位置
に位置決めされ、続いてビーム遮断器３への印加電圧が
ゼロとされてイオン注入が行われる。この場合の注入エ
ネルギー、ドーズ量は先行してイオン注入したチップへ
の注入エネルギー、ドーズ量とは無関係に任意に設定さ
れる。この様にして、ウェーハＷ内の半導体の１チップ
を注入単位とし、注入エネルギー、注入量、ないしはイ
オン種を変化させてのイオン注入が行われる。
【００３１】以上は本実施の形態のイオン注入装置１０
において、オクタポール・スキャナー６によるＸ方向、
Ｙ方向へのイオンビームＬの微小角度のスキャンと、Ｘ
方向機械的駆動機構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７に
よるプラテン１３の機械的スキャンとを組み合わせ、入
射角度が可及的に一定になるようにしてウェーハＷにイ
オン注入する場合を説明したが、オクタポール・スキャ
ナー６によるイオンビームＬのスキャンをＸ方向のみと
し、プラテン１３をＹ方向のみに移動させるか、それと
は逆に、オクタポール・スキャナー６によるイオンビー
ムＬのスキャンをＹ方向のみとし、プラテン１３をＸ方
向のみに移動させてイオン注入することも可能である。
また、オクタポール・スキャナー６によるイオンビーム
Ｌのスキャンは停止し、プラテン１３のＸ方向とＹ方向
への二次元の機械的スキャンのみによってイオン注入を
行うこともできる。この場合においては、集束レンズ５
ａは作動されずコンタミネーション粒子除去マグネット
７を通過した後のイオンビームＬが集束レンズ５ｂで集
束される。また前述したようにマスク９の開口はチップ
の寸法よりも小さい面積の開口を用いてもよい。
において、オクタポール・スキャナー６によるＸ方向、
Ｙ方向へのイオンビームＬの微小角度のスキャンと、Ｘ
方向機械的駆動機構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７に
よるプラテン１３の機械的スキャンとを組み合わせ、入
射角度が可及的に一定になるようにしてウェーハＷにイ
オン注入する場合を説明したが、オクタポール・スキャ
ナー６によるイオンビームＬのスキャンをＸ方向のみと
し、プラテン１３をＹ方向のみに移動させるか、それと
は逆に、オクタポール・スキャナー６によるイオンビー
ムＬのスキャンをＹ方向のみとし、プラテン１３をＸ方
向のみに移動させてイオン注入することも可能である。
また、オクタポール・スキャナー６によるイオンビーム
Ｌのスキャンは停止し、プラテン１３のＸ方向とＹ方向
への二次元の機械的スキャンのみによってイオン注入を
行うこともできる。この場合においては、集束レンズ５
ａは作動されずコンタミネーション粒子除去マグネット
７を通過した後のイオンビームＬが集束レンズ５ｂで集
束される。また前述したようにマスク９の開口はチップ
の寸法よりも小さい面積の開口を用いてもよい。
【００３２】本実施の形態のイオン注入装置１０は上述
したように、オクタポール・スキャナー６によってイオ
ンビームＬをＸ、Ｙ方向に微小角度スキャンさせると共
に、エンドステーション１０Ｅへ入射されるイオンビー
ムＬに対し、マスク９を伴うウェーハＷ内のチップをプ
ラテン１３と共にＸ方向機械的駆動機構１６とＹ方向機
械的駆動機構１７とで機械的にスキャンさせるようにし
ているので、大口径のウェーハＷに対してもイオンビー
ムＬの入射角度を小にして均一性の高いイオン注入が可
能であることから、イオン注入装置１０を小型化するこ
とができ、設置面積を抑え、設置するクリーンルームの
建設費を低減させることができる。
したように、オクタポール・スキャナー６によってイオ
ンビームＬをＸ、Ｙ方向に微小角度スキャンさせると共
に、エンドステーション１０Ｅへ入射されるイオンビー
ムＬに対し、マスク９を伴うウェーハＷ内のチップをプ
ラテン１３と共にＸ方向機械的駆動機構１６とＹ方向機
械的駆動機構１７とで機械的にスキャンさせるようにし
ているので、大口径のウェーハＷに対してもイオンビー
ムＬの入射角度を小にして均一性の高いイオン注入が可
能であることから、イオン注入装置１０を小型化するこ
とができ、設置面積を抑え、設置するクリーンルームの
建設費を低減させることができる。
【００３３】また、半導体ウェーハの製造に際しては、
イオン種、注入エネルギー、ドーズ量等の注入条件の最
適化が図られているが、従来のようにそれぞれの注入条
件について１枚の大口径のウェーハＷを当てるとすると
無駄になる部分を生じて製造原価が増大するに対し、本
実施の形態のイオン注入装置１０は、１枚のウェーハＷ
の中で１チップを注入単位として注入条件を変えること
ができ、単価の高い大口径のウェーハＷを使用する場合
に大幅なコスト削減を可能とする。
イオン種、注入エネルギー、ドーズ量等の注入条件の最
適化が図られているが、従来のようにそれぞれの注入条
件について１枚の大口径のウェーハＷを当てるとすると
無駄になる部分を生じて製造原価が増大するに対し、本
実施の形態のイオン注入装置１０は、１枚のウェーハＷ
の中で１チップを注入単位として注入条件を変えること
ができ、単価の高い大口径のウェーハＷを使用する場合
に大幅なコスト削減を可能とする。
【００３４】また、ウェーハが大口径化する一方、半導
体デバイスの構造は微細化、複雑化しており、それに伴
ってコンタミネーション粒子の除去やイオンビームＬの
スキャン用の機器が電気的、電磁気的に複雑化してお
り、機器重量や使用電力の増大をもたらしているが、本
実施の形態のイオン注入装置１０は、イオンビームＬの
入射角度を小さく維持することができ、かつビーム電流
を常時計測して注入条件の均一化を図っているので、機
器が小型化されるのみならず電気的、電磁気的な負担が
軽減されることにより機器重量や使用電力の増大が抑制
され、イオン注入装置の製造コスト、運転経費が大幅に
削減される。
体デバイスの構造は微細化、複雑化しており、それに伴
ってコンタミネーション粒子の除去やイオンビームＬの
スキャン用の機器が電気的、電磁気的に複雑化してお
り、機器重量や使用電力の増大をもたらしているが、本
実施の形態のイオン注入装置１０は、イオンビームＬの
入射角度を小さく維持することができ、かつビーム電流
を常時計測して注入条件の均一化を図っているので、機
器が小型化されるのみならず電気的、電磁気的な負担が
軽減されることにより機器重量や使用電力の増大が抑制
され、イオン注入装置の製造コスト、運転経費が大幅に
削減される。
【００３５】本発明の実施の形態のイオン注入装置およ
びイオン注入方法は以上のように構成され作用するが、
勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。
びイオン注入方法は以上のように構成され作用するが、
勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３６】例えば本実施の形態においては、コンタミ
ネーション粒子除去マグネット７によるイオンビームＬ
の曲げ角度を下向きの９０度としたが、これを下向き４
５度としてもよく曲げ角度は特に限定されない。また、
イオンビームＬを下方へ曲げるのではなく、図４に示す
ように側方へ水平に曲げるようにしてもよい。すなわ
ち、図４はイオンビームＬを側方へ水平に曲げたイオン
注入装置１０’を上方から見た概略的な平面図であり、
側面図である図１に対応する図である。各構成要素には
図１と同一の符号、または（’）を付した同一の符号を
付しており、それらの説明は省略する。
ネーション粒子除去マグネット７によるイオンビームＬ
の曲げ角度を下向きの９０度としたが、これを下向き４
５度としてもよく曲げ角度は特に限定されない。また、
イオンビームＬを下方へ曲げるのではなく、図４に示す
ように側方へ水平に曲げるようにしてもよい。すなわ
ち、図４はイオンビームＬを側方へ水平に曲げたイオン
注入装置１０’を上方から見た概略的な平面図であり、
側面図である図１に対応する図である。各構成要素には
図１と同一の符号、または（’）を付した同一の符号を
付しており、それらの説明は省略する。
【００３７】図５は図４の側方へ水平に曲げられたイオ
ンビームＬに対するプラテン１３’およびＸ方向機械的
駆動機構１６’、Ｙ方向機械的駆動機構１７’の配置を
示す概略図であり図３に対応する図である。すなわち、
入射するイオンビームＬに対して、マスク９’を伴いウ
ェーハＷを保持したプラテン１３’を機械的にスキャン
させるために、ＸＹテーブル１８’を挿通して、Ｙ方向
機械的駆動機構１７’はＸ方向機械的機構１６’を紙面
に平行に上下方向に移動させ、そのＸ方向機械的駆動機
構１６’は回転機構１４’、ティルト機構１５’を備え
たプラテン１３’を紙面に垂直な方向へ移動させること
により、ウェーハＷが機械的にＸ、Ｙ方向にスキャンさ
れる。
ンビームＬに対するプラテン１３’およびＸ方向機械的
駆動機構１６’、Ｙ方向機械的駆動機構１７’の配置を
示す概略図であり図３に対応する図である。すなわち、
入射するイオンビームＬに対して、マスク９’を伴いウ
ェーハＷを保持したプラテン１３’を機械的にスキャン
させるために、ＸＹテーブル１８’を挿通して、Ｙ方向
機械的駆動機構１７’はＸ方向機械的機構１６’を紙面
に平行に上下方向に移動させ、そのＸ方向機械的駆動機
構１６’は回転機構１４’、ティルト機構１５’を備え
たプラテン１３’を紙面に垂直な方向へ移動させること
により、ウェーハＷが機械的にＸ、Ｙ方向にスキャンさ
れる。
【００３８】また本実施の形態においては、チップの寸
法違いに応じて交換可能とされたマスク９を採用した
が、図６に示すように、チップの寸法に応じた複数個の
開口とビームをスキャンしない場合にビームスポット寸
法を整形するために用いるチップ寸法よりも小さい複数
個の開口を同一円周上に分配して形成させたロータリー
・マスク９Ｒを採用してもよい。すなわち、図６のＡは
ロータリー・マスク９Ｒの平面図であり、図６のＢは図
６のＡにおける［Ｂ］−［Ｂ］線方向の断面図である。
駆動ギヤ９Ａに噛み合う従動ギヤ９Ｂ内の同一円周上に
開口面積の異なる開口９1 、９2 、９3 、９4 、９5 、
９6 、９7 、９8 がチップの寸法違いとビームスポット
寸法の整形に応じて形成されており、駆動ギヤ９Ａによ
って従動ギヤ９Ｂを回転軸Ｏの回りに回動させることに
より、プラテン１３上のウェーハＷに形成させるチップ
の形状によって最も適切な開口を選んで使用することが
できる。
法違いに応じて交換可能とされたマスク９を採用した
が、図６に示すように、チップの寸法に応じた複数個の
開口とビームをスキャンしない場合にビームスポット寸
法を整形するために用いるチップ寸法よりも小さい複数
個の開口を同一円周上に分配して形成させたロータリー
・マスク９Ｒを採用してもよい。すなわち、図６のＡは
ロータリー・マスク９Ｒの平面図であり、図６のＢは図
６のＡにおける［Ｂ］−［Ｂ］線方向の断面図である。
駆動ギヤ９Ａに噛み合う従動ギヤ９Ｂ内の同一円周上に
開口面積の異なる開口９1 、９2 、９3 、９4 、９5 、
９6 、９7 、９8 がチップの寸法違いとビームスポット
寸法の整形に応じて形成されており、駆動ギヤ９Ａによ
って従動ギヤ９Ｂを回転軸Ｏの回りに回動させることに
より、プラテン１３上のウェーハＷに形成させるチップ
の形状によって最も適切な開口を選んで使用することが
できる。
【００３９】また本実施の形態においては、マスク９を
Ｘ、Ｙテーブル１８に固定したがその場合には、プラテ
ン１３にティルト角度を与える場合に、マスク９にも同
様なティルト角度を与える機構が付加される。
Ｘ、Ｙテーブル１８に固定したがその場合には、プラテ
ン１３にティルト角度を与える場合に、マスク９にも同
様なティルト角度を与える機構が付加される。
【００４０】また本実施の形態においては、ビーム密度
分布モニター１１を使用する場合にはマスク９をＸＹテ
ーブル１８から回動させたが、ビーム密度分布モニター
１１にマスク９と同等なマスクを設けてもよい。
分布モニター１１を使用する場合にはマスク９をＸＹテ
ーブル１８から回動させたが、ビーム密度分布モニター
１１にマスク９と同等なマスクを設けてもよい。
【００４１】また本実施の形態においては、イオン注入
中において非接触ビーム電流計８の計測値が変動する場
合、所定のドーズ量を得るために、Ｘ方向機械的駆動機
構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７によるプラテン１３
の機械的スキャンの速度にフィードバックさせたが、オ
クタポール・スキャナー６によるイオンビームＬの電磁
気的スキャンの速度にフィードバックさせて、ドーズ量
が一様に得られるようにしてもよい。
中において非接触ビーム電流計８の計測値が変動する場
合、所定のドーズ量を得るために、Ｘ方向機械的駆動機
構１６、Ｙ方向機械的駆動機構１７によるプラテン１３
の機械的スキャンの速度にフィードバックさせたが、オ
クタポール・スキャナー６によるイオンビームＬの電磁
気的スキャンの速度にフィードバックさせて、ドーズ量
が一様に得られるようにしてもよい。
【００４２】また本実施の形態においては、電磁偏向型
スキャナーとしてのオクタポール・スキャナー６を使用
したが、前述したようにＸ、Ｙ静電偏向型スキャナーを
採用してもよい。
スキャナーとしてのオクタポール・スキャナー６を使用
したが、前述したようにＸ、Ｙ静電偏向型スキャナーを
採用してもよい。
【００４３】また本実施の形態においては特に示さなか
ったが、イオン注入中にウェーハＷに発生する正電荷の
チャージアップを防止するために低エネルギーの電子を
ウェーハＷに供給するエレクトロフラッドガンをマスク
９の近傍に設置してもよく、また発生する二次電子のサ
プレッションのためにマスク９に直流の負電位を与えて
もよい。
ったが、イオン注入中にウェーハＷに発生する正電荷の
チャージアップを防止するために低エネルギーの電子を
ウェーハＷに供給するエレクトロフラッドガンをマスク
９の近傍に設置してもよく、また発生する二次電子のサ
プレッションのためにマスク９に直流の負電位を与えて
もよい。
【００４４】また本実施の形態においては、イオン源が
１個である場合を示したが、イオン種の異なるイオン源
を２個とすることも可能である。例えば図１に示したイ
オン注入装置１０のオクタポール・スキャナー６より後
方のビームライン部１０Ｂに側方からボロン（Ｂ）のイ
オン源を一体化させ、それに伴い必要なエネルギー減速
電極、偏向器等を付加するようにしてもよい。
１個である場合を示したが、イオン種の異なるイオン源
を２個とすることも可能である。例えば図１に示したイ
オン注入装置１０のオクタポール・スキャナー６より後
方のビームライン部１０Ｂに側方からボロン（Ｂ）のイ
オン源を一体化させ、それに伴い必要なエネルギー減速
電極、偏向器等を付加するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】本発明のイオン注入装置およびイオン注
入方法は上記のような形態で実施され、以下に述べるよ
うな効果を奏する。
入方法は上記のような形態で実施され、以下に述べるよ
うな効果を奏する。
【００４６】微小角度スキャンされるイオンビームに対
してウェーハを保持するプラテンを高速で二次元に機械
的スキャンさせる方式を採用しているので、ウェーハが
大口径であっても均一な注入条件でのイオン注入が可能
である。その結果、イオン注入装置の小型化ができ、そ
れに伴って電気的、電磁気的な機器の複雑化が回避され
機器重量、使用電力の増大が抑制される。また、それに
応じてイオン注入装置の設置面積を小さくすることがで
き、必要なクリーンルームの建設費を抑制し得る。
してウェーハを保持するプラテンを高速で二次元に機械
的スキャンさせる方式を採用しているので、ウェーハが
大口径であっても均一な注入条件でのイオン注入が可能
である。その結果、イオン注入装置の小型化ができ、そ
れに伴って電気的、電磁気的な機器の複雑化が回避され
機器重量、使用電力の増大が抑制される。また、それに
応じてイオン注入装置の設置面積を小さくすることがで
き、必要なクリーンルームの建設費を抑制し得る。
【００４７】更には、大口径のウェーハに作成される半
導体の１チップを注入単位として注入エネルギー、ドー
ズ量、注入イオン種等の条件を任意に選択してイオン注
入し得るので、大口径のウェーハ１枚に対して１条件で
イオン注入する場合に比較して半導体デバイスの製造コ
ストの大幅な削減を可能とする。
導体の１チップを注入単位として注入エネルギー、ドー
ズ量、注入イオン種等の条件を任意に選択してイオン注
入し得るので、大口径のウェーハ１枚に対して１条件で
イオン注入する場合に比較して半導体デバイスの製造コ
ストの大幅な削減を可能とする。
【図１】実施の形態のイオン注入装置の全体の概略的な
側面図である。
側面図である。
【図２】エンドステーション部の機器配置を示す拡大概
略図である。
略図である。
【図３】イオンビームに対するとプラテンの配置を示す
概略図である。
概略図である。
【図４】イオンビームを側方へ曲げたイオン注入装置の
平面図である。
平面図である。
【図５】図４の場合のイオンビームに対するとプラテン
の配置を示す概略図である。
の配置を示す概略図である。
【図６】ロータリー・マスクを示し、Ａは平面図であ
り、ＢはＡにおける［Ｂ］−［Ｂ］線方向の断面図であ
る。
り、ＢはＡにおける［Ｂ］−［Ｂ］線方向の断面図であ
る。
【図７】従来例１のイオン注入装置の概略的な側面図で
ある。
ある。
【図８】従来例２のイオン注入装置のスキャン機構を示
す断面図であり、Ａはマスクが二次元にスキャンされる
機構、Ｂはプラテンがスキャンされる機構である。
す断面図であり、Ａはマスクが二次元にスキャンされる
機構、Ｂはプラテンがスキャンされる機構である。
１ イオン源 ２ 質量分離器 ３ ビーム遮断器 ４ 加速管 ５ 集束レンズ ６ オクタポール・スキャナー ７ コンタミネーション粒子除去マグネット ８ 非接触ビーム電流計 ９ マスク １０ イオン注入装置 １０Ａ 高電圧ターミナル １０Ｂ ビームライン部 １０Ｅ エンドステーション部 １１ ビーム密度分布モニター １２ ファラデー・カップ １３ プラテン １４ 回転機構 １５ ティルト機構 １６ Ｘ方向機械的駆動機構 １７ Ｙ方向機械的駆動機構 １８ ＸＹテーブル １９ ウェーハ位置検出器
Claims (12)
- 【請求項１】 高電圧部でイオン源からイオンが引き出
され、質量分離器によって必要なイオンのみが選択的に
分離され、加速管で加速された後、エンドステーション
部でウェーハにイオンが注入されるイオン注入装置にお
いて、 前記高電圧部には前記質量分離器と前記加速管との間に
前記イオンビームを一時的に遮断し得るビーム遮断器が
設置され、前記ビームライン部には少なくとも前記イオ
ンビームの集束レンズ、前記イオンビームを前記Ｘ方向
と前記Ｙ方向に微小角度スキャンさせるスキャナー、非
接触ビーム電流計が設置され、前記エンドステーション
部には前記ウェーハ内に形成されるチップの形状より僅
かに大きい開口または前記チップの形状より小さい開口
を有し前記チップの直上に位置するように固定または移
動可能に固定されたマスク、回転機構とティルト機構を
備え前記ウェーハを保持するプラテン、該プラテンを前
記Ｘ方向と前記Ｙ方向に高速で移動させる機械的駆動機
構が設置され、更に前記機械的駆動機構、前記回転機
構、前記ティルト機構の作動を制御するためのウェーハ
位置検出器が取り付けられており、 前記ウェーハ位置検出器と前記機械的駆動機構、前記回
転機構、前記ティルト機構とによって、前記チップが前
記プラテンと共に前記マスク直下の前記イオンビームの
入射位置へ移動されて所定の入射角度に設定され、前記
加速管で所定のエネルギーに加速された前記イオンビー
ムが前記スキャナーによって前記Ｘ方向と前記Ｙ方向に
微小角度スキャンされ、また前記マスクの開口が前記チ
ップの形状より小さい場合には、更に、前記プラテンが
前記機械的駆動機構によって前記Ｘ方向と前記Ｙ方向に
機械的にスキャンされ、かつ前記非接触ビーム電流計の
計測値が変動する場合には、所定のドーズ量が一様に得
られるように、前記プラテンの機械的スキャンの速度ま
たは前記イオンビームのスキャン速度が調整されて、前
記ウェーハに対し前記チップを注入単位として前記イオ
ンが注入されることを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 前記非接触ビーム電流計による計測値が
積算されており、当該積算値が所定の値に達すると前記
ビーム遮断器が作動され前記イオンビームが遮断され
て、前記ウェーハ内の前記チップに対して前記イオンが
所定のドーズ量で注入される請求項１に記載のイオン注
入装置。 - 【請求項３】 前記イオンビームの前記入射位置へ前記
ウェーハに代えて挿入されるビーム密度分布モニターが
設置されており、 前記イオンビームの前記入射位置において、前記ビーム
密度分布モニターとその直上へ移動される前記マスクま
たはその同等物とによって、前記マスクまたはその同等
物の開口と前記イオンビームのスキャン領域との整合性
の確認、および前記開口内における前記イオンビームの
電流密度分布の測定が行われ、前記開口と前記イオンビ
ームの前記スキャン領域とが一致していない場合には前
記スキャナーの振幅が調整され、前記電流密度分布が一
様でない場合には、イオンビームのスキャン速度が調整
される請求項１または請求項２に記載のイオン注入装
置。 - 【請求項４】 前記イオンビームの前記入射位置の下方
にファラデー・カップが設置されており、 前記イオンビームの前記入射位置に前記マスクまたはそ
の同等物が存在し、前記ウェーハまたは前記ビーム密度
分布モニターが存在しない状態において、前記マスクま
たはその同等物の前記開口を通過する前記イオンビーム
の電流値が前記ファラデー・カップによって測定され、
前記電流値を基準として前記非接触ビーム電流計の計測
値が校正される請求項１から請求項３までの何れかに記
載のイオン注入装置。 - 【請求項５】 前記スキャナーがオクタポール・スキャ
ナーである請求項１から請求項４までの何れかに記載の
イオン注入装置。 - 【請求項６】 前記マスクが前記チップのサイズ違いに
対応する複数の開口を円板の同一円周上に形成されたロ
ータリー・マスクであり、 前記チップのサイズに応じて前記ロータリー・マスク内
の対応する開口が選択される請求項１から請求項５まで
の何れかに記載のイオン注入装置。 - 【請求項７】 前記マスクが前記プラテンの前記機械的
駆動機構を載置するテーブルに固定されている請求項１
から請求項６までの何れかに記載のイオン注入装置。 - 【請求項８】 ウェーハ内に形成されるチップを単位と
して、その１単位または数単位毎に、イオン種、注入エ
ネルギー、注入量のうちの少なくとも一つを異なる条件
としてイオンを注入することを特徴とするイオン注入方
法。 - 【請求項９】 イオン注入装置の高電圧部でイオン源か
らイオンを引き出し質量分離器によって必要なイオンの
みを選択的に分離し、加速管で加速した後、ビームライ
ン部でイオンビームをＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂
直方向）にスキャンさせ、エンドステーション部でウェ
ーハにイオンを注入するイオン注入方法において、 前記高電圧部には前記質量分離器と前記加速管との間に
前記イオンビームを一時的に遮断し得るビーム遮断器が
設置され、前記ビームライン部には少なくとも前記イオ
ンビームの集束レンズ、前記イオンビームを前記Ｘ方向
と前記Ｙ方向に微小角度スキャンさせるスキャナー、非
接触ビーム電流計が設置され、前記エンドステーション
部には前記ウェーハ内に形成されるチップの形状より僅
かに大きい開口または前記チップの形状より小さい開口
を有し前記チップの直上に位置するように固定または移
動可能に固定されたマスク、回転機構とティルト機構と
を備え前記ウェーハを保持するプラテン、該プラテンを
前記Ｘ方向と前記Ｙ方向に高速で移動させる機械的駆動
機構が設置され、更に前記機械的駆動機構、前記回転機
構、前記ティルト機構の作動を制御するためのウェーハ
位置検出器が取り付けられているイオン注入装置を使用
し、 前記ウェーハ位置検出器と前記機械的駆動機構、前記回
転機構、前記ティルト機構とによって前記チップを前記
プラテンと共に前記マスク直下の前記イオンビームの入
射位置へ移動させて所定の入射角度に設定し、前記加速
管で所定のエネルギーに加速させたイオンビームを前記
スキャナーによって前記Ｘ方向と前記Ｙ方向に微小角度
スキャンさせ、また前記マスクの開口が前記チップの形
状より小さい場合には更に前記プラテンを前記機械的駆
動機構によって前記Ｘ方向と前記Ｙ方向に機械的にスキ
ャンさせ、かつ前記非接触ビーム電流計の計測値が変動
する場合には、所定のドーズ量が一様に得られるよう
に、前記プラテンの機械的スキャン速度または前記イオ
ンビームのスキャン速度を調整することにより、前記チ
ップを注入単位として前記ウェーハにイオンを注入する
請求項８に記載のイオン注入方法。 - 【請求項１０】 前記非接触ビーム電流計による計測値
が積算されており、当該積算値が所定の値に達すると前
記ビーム遮断器を作動させ前記イオンビームを遮断する
ことにより、前記ウェーハ内の前記チップに対して前記
イオンを所定のドーズ量で注入する請求項９に記載のイ
オン注入方法。 - 【請求項１１】 イオン注入の前に、前記イオンビーム
の前記入射位置へ前記ウェーハに代えてビーム密度分布
モニターを挿入し、その直上へ移動される前記マスクま
たはその同等物の開口と前記イオンビームのスキャン領
域との整合性の確認、および前記開口内における前記イ
オンビームの電流密度分布の測定を行い、前記開口と前
記イオンビームの前記スキャン領域とが一致していない
場合には前記スキャナーの振幅を調整し、前記電流密度
分布が一様でない場合にはイオンビームのスキャン速度
を調整する請求項９または請求項１０に記載のイオン注
入方法。 - 【請求項１２】 イオン注入の前に、前記イオンビーム
の前記入射位置に前記マスクまたはその同等物が存在
し、前記ウェーハまたは前記ビーム密度分布モニターが
存在しない状態において、前記イオンビームの前記入射
位置の下方に設置されたファラデー・カップによって前
記マスクまたはその同等物の前記開口を通過する前記イ
オンビームの電流値を測定し、該電流値を基準として校
正された前記非接触ビーム電流計の計測値をドーズ量の
決定に使用する請求項９から請求項１１までの何れかに
記載のイオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10694798A JP4204662B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10694798A JP4204662B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11288680A true JPH11288680A (ja) | 1999-10-19 |
| JP4204662B2 JP4204662B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=14446579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10694798A Expired - Fee Related JP4204662B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4204662B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196385A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Seiko Epson Corp | イオン注入装置及び半導体装置の製造方法 |
| KR100846110B1 (ko) * | 2000-12-06 | 2008-07-14 | 가부시키가이샤 아루박 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
| US8461030B2 (en) | 2009-11-17 | 2013-06-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Apparatus and method for controllably implanting workpieces |
| KR20170069137A (ko) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | 스미도모쥬기가이 이온 테크놀로지 가부시키가이샤 | 이온주입방법 및 이온주입장치 |
| CN111769027A (zh) * | 2019-04-02 | 2020-10-13 | 北京中科信电子装备有限公司 | 一种束流竖直方向角度的测量装置及方法 |
| CN114464536A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 厦门中能微电子有限公司 | 一种集成esd二极管的trench mosfet优化工艺 |
-
1998
- 1998-04-02 JP JP10694798A patent/JP4204662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100846110B1 (ko) * | 2000-12-06 | 2008-07-14 | 가부시키가이샤 아루박 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
| JP2006196385A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Seiko Epson Corp | イオン注入装置及び半導体装置の製造方法 |
| US8461030B2 (en) | 2009-11-17 | 2013-06-11 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Apparatus and method for controllably implanting workpieces |
| US8937004B2 (en) | 2009-11-17 | 2015-01-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Apparatus and method for controllably implanting workpieces |
| KR20170069137A (ko) * | 2015-12-10 | 2017-06-20 | 스미도모쥬기가이 이온 테크놀로지 가부시키가이샤 | 이온주입방법 및 이온주입장치 |
| CN111769027A (zh) * | 2019-04-02 | 2020-10-13 | 北京中科信电子装备有限公司 | 一种束流竖直方向角度的测量装置及方法 |
| CN114464536A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 厦门中能微电子有限公司 | 一种集成esd二极管的trench mosfet优化工艺 |
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| JP4204662B2 (ja) | 2009-01-07 |
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