JPS61267248A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
- Publication number
- JPS61267248A JPS61267248A JP10790585A JP10790585A JPS61267248A JP S61267248 A JPS61267248 A JP S61267248A JP 10790585 A JP10790585 A JP 10790585A JP 10790585 A JP10790585 A JP 10790585A JP S61267248 A JPS61267248 A JP S61267248A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- ion
- turntable
- ion beam
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-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
- H01J37/3171—Electron-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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１ 【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を製造するために用いるイオン注
入装置であって、導入された原料ガスからイオンを生成
するイオン源と、該イオン源から引き出されてイオンビ
ームを形成するイオンの中から所定のイオン種を選択す
る質量分析マグネットと、前記イオン種が注入される基
板を取り付ける基板装着部とを備えたイオン注入装置に
関する。 唱 【従来技術とその問題点】 従来のイオン注入装置の構成例を第８図に示す。 同図１ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。導入され
た原料ガスからイオンを生成するイオン源１においてイ
オン化され加速されてイオンビーム２を形成する原料ガ
スは質量分析マグネット３に導かれ、このマグネットの
磁界中を通過する際にうける電磁力の作用によって所定
のイオン種が選択される。 このイオン種はさらにＸ偏向部４によってＸ方向に２０
Ｘ＋ Ｘ偏向部５によって２θ、偏向され、イオンの被
注入物である基板が装着される基板装着部６に取り付け
られた基板７に注入される。Ｘ偏向部とＸ偏向部とはと
もに平行平板型の静電偏向方式のものである。なお、イ
オンビームが通過する経路すなわちビームラインは真空
容器８によって高真空に保たれる。 基板装着部６への基板７の装着または脱着は次のように
行なわれる。先ず、大気側バルブ９ａを開にして予備室
１０ａに基板を挿入する。この時には真空側バルブｌｌ
ａは閉じられたままである。この状態で予備室１０ａを
図示しない真空排気系で真空にする。次に基板装着部６
を６８の状態にして真空側バルブｌｌａを開にして基板
を装着し、基板装着部６ａを６の位置に戻して所定イオ
ン種を基板７に注入する。注入が終了したら基板装着部
６を６ｂの状態にする。この時にはすでに大気側バルブ
９ｂと真空側バルブｌｌｂは閉になって予備室１０ｂは
真空に保たれている。真空側バルブｌｌｂを開にして注
入の終了した基板を予備室１０ｂに導入し、真空側バル
ブｌｌｂを閉にする。つづいて大気側バルブ９ｂを開に
して注入の終了した基板を取り出す。以上の操作を繰り
返すことによって基板に順次イオンを注入することがで
きる。 ところで、たとえばシリコン基板に注入されるイオンビ
ームの注入角は、基板の垂直面から７″程度傾ける方法
が一般的に用いられている。これは、例えば基板の結晶
格子に垂直にイオンビームを注入すると、基板の原子間
を素通りして結晶の深い所まで侵入するイオンが存在し
、結果としてイオン注入の深さが不均一になることがあ
るからである。７＠程度傾けて注入することにより、シ
リコン原子と注入イオンとの衝突確率が大きくなり、い
わゆる、チャネリングを防止することができる。 従って、基板装着部を所定の角度傾斜させるとともに、
第８図（ａｌ、（ｂ）のＸ偏向部４．Ｘ偏向部５と基板
装着部６との距離を充分に長くして角度２θ８゜２θＶ
を小さくすることにより、イオン注入角の所定の角度か
らのずれを小さくしている。 しかしながら、基板サイズの大形化が進んでおり、また
、注入イオンの基板内分布の均一性向上、すなわちイオ
ン注入角の偏差低減による半導体素子の機能向上のため
、イオン注入装置が大形化し、特にイオンビーム方向に
長大化してしまう問題が発生している。 【発明の目的】 本発明は、基板サイズが大形化してもイオン注入角が変
化しない、小形のイオン注入装置を提供することを目的
とする。 【発明の要点】 本発明は、導入された原料ガスからイオンを生成するイ
オン源と、該イオン源から引き出されてイオンビームを
形成するイオン中から所定のイオン種を選択する質量分
析マグネットと、前記イオン種が注入される基板を取り
付ける基板装着部とを備えたイオン注入装置が、前記質
量分析マグネットのイオン走向方向後段に配されイオン
ビームを平面内で偏向させる主偏向部と、この主偏向部
によって偏向されたイオンビームの該偏向部からの射出
方向を該偏向部の前記偏向平面と同一平面内で修正する
ビーム角補正部とを備えるとともに、前記基板装着部が
基板をイオン注入面が前記イオンビームにほぼ垂直とな
るように取り付けるとともに前記主偏向部の偏向平面に
ほぼ垂直方向に直線的に移動させる直進テーブルを複数
個備えて中心軸まわりに回転可能に構成されたターンテ
ーブルと、基板を前記直進テーブルに取り付ける装着部
と基板を前記直進テーブルから取り外す脱着部とを備え
、質量分析マグネットを出たイオンビームを主偏向部に
おいて平面的に偏向し、さらに後段のビーム角補正部に
おいて前記平面内で主偏向部への入射ビームと平行な方
向に近づけ、また、直進テーブルに取り付けた基板を前
記偏向平面に垂直方向に直線的に移動して、基板へのイ
オンビームの入射角を一定に保とうとするものである。 同時に、直進テーブルを回転可能なターンテーブルに取
り付け、新たな基板にイオンを注入している間に他の基
板の装脱着操作を可能ならしめようとするものである。 【発明の実施例】 第１図に本発明の実施例を示す。モータ２ｂで駆動され
るターンテーブル２５には複数の直進テーブル３３が取
り付けられており、該直進テーブルには基板取付は治具
６０を介して基板２７が取り付けられている。さらにそ
の前段には主偏向部３１とビーム角補正部３２とが配置
されている。図示していないが、主偏向部とビーム角補
正部とにはそれぞれ電圧が印加されており、静電偏向部
を形成している。 質量分析マグネットを出たイオンビーム２は、主偏向部
３１に印加される電圧と極性とによって所定の偏向を受
はビーム角補正部３２に入る。このビーム角補正部では
イオンビームに逆方向の偏向を与え、主偏向部３１へ入
射されるイオンビームに平行になるように調整される。 この平行化の条件は、主偏向部３１におけるイオンビー
ムに直角方向に作用する電界の強さとビーム角補正部３
２におけるイオンビームに対して前記主偏向部３１と反
対方向に作用する電界の強さの絶対値を等しくすること
によって満たされるから、平行化のための調整は簡単な
操作で行うことができる。 第２図は第１図のＡＡ粒位置おいて矢印方向にターンテ
ーブル側をみた図を示す。直進テーブル３３がターンテ
ーブル２５に放射状に取り付けられており、直進テーブ
ル３３にはそれぞれ基板２７が取り付けられている。主
偏向部３１とビーム角補正部３２の作用によってイオン
ビームはビームスキャン２０のように走査される。ター
ンテーブル２５はターンテーブル回転２８のように回転
可能に構成されているからイオンの注入が終了した基板
は脱着部３４において取外しが行われ、新しい基板は装
着部３５において取付けが行われる。なお、イオンを注
入している時にはターンテーブル２５の回転は行なわれ
ない。 第３図はイオンを注入している時の基板の動きを示した
ものである。直進テーブル３３の作用によって基板２７
がビームスキャン２０に交差して２１のように往復運動
を行う。ビームスキャン２０と基板の移動方向２１とは
互いに平行でなければよく、従って図のように必ずしも
直角でなくてもよい。 第４図は基板に対して所定の角度でイオンを注入しイオ
ンの注入深さを均一にしたい時の応用例である。傾斜治
具３６を介して基板取付は治具６０を直進テーブル３３
に取り付けることにより、所定の注入角度が得られる。 第５図は本発明の別の実施例を示すものであり、ターン
テーブル２５．直進テーブル３３．ビームスキャン２０
を図のように配置しても第２図と同一の機能が得られ、
かつ第６図のようにターンテーブル２５の軸の位置を変
えるだけで基板へのイオンの注入角度θを変えることが
できる。 第７図はさらに別の実施例を示すものである。 直進テーブル３３を支持体３７を介してターンテーブル
２５に取り付ければ、基板２７の装脱着時に基板を任意
の方向に、たとえば同図の二点鎖線のように変えること
ができるから、装脱着部の配置制限を緩和することがで
きる。 【発明の効果】 以上に述べたように、本発明によれば、イオンビームの
基板への入射角を主偏向部とビーム角補正部とで調整し
、基板を直進テーブルを用いて直進運動させたので、装
置を大形化することなく注入角不変のイオン注入を行う
ことができるとともに、複数の直進テーブルを回転可能
なターンテーブルに配置したので、イオンを注入しなが
らほかの基板の装脱着を行うことができ、基板の処理枚
数を増すことができるという効果がもたらされる。
入装置であって、導入された原料ガスからイオンを生成
するイオン源と、該イオン源から引き出されてイオンビ
ームを形成するイオンの中から所定のイオン種を選択す
る質量分析マグネットと、前記イオン種が注入される基
板を取り付ける基板装着部とを備えたイオン注入装置に
関する。 唱 【従来技術とその問題点】 従来のイオン注入装置の構成例を第８図に示す。 同図１ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。導入され
た原料ガスからイオンを生成するイオン源１においてイ
オン化され加速されてイオンビーム２を形成する原料ガ
スは質量分析マグネット３に導かれ、このマグネットの
磁界中を通過する際にうける電磁力の作用によって所定
のイオン種が選択される。 このイオン種はさらにＸ偏向部４によってＸ方向に２０
Ｘ＋ Ｘ偏向部５によって２θ、偏向され、イオンの被
注入物である基板が装着される基板装着部６に取り付け
られた基板７に注入される。Ｘ偏向部とＸ偏向部とはと
もに平行平板型の静電偏向方式のものである。なお、イ
オンビームが通過する経路すなわちビームラインは真空
容器８によって高真空に保たれる。 基板装着部６への基板７の装着または脱着は次のように
行なわれる。先ず、大気側バルブ９ａを開にして予備室
１０ａに基板を挿入する。この時には真空側バルブｌｌ
ａは閉じられたままである。この状態で予備室１０ａを
図示しない真空排気系で真空にする。次に基板装着部６
を６８の状態にして真空側バルブｌｌａを開にして基板
を装着し、基板装着部６ａを６の位置に戻して所定イオ
ン種を基板７に注入する。注入が終了したら基板装着部
６を６ｂの状態にする。この時にはすでに大気側バルブ
９ｂと真空側バルブｌｌｂは閉になって予備室１０ｂは
真空に保たれている。真空側バルブｌｌｂを開にして注
入の終了した基板を予備室１０ｂに導入し、真空側バル
ブｌｌｂを閉にする。つづいて大気側バルブ９ｂを開に
して注入の終了した基板を取り出す。以上の操作を繰り
返すことによって基板に順次イオンを注入することがで
きる。 ところで、たとえばシリコン基板に注入されるイオンビ
ームの注入角は、基板の垂直面から７″程度傾ける方法
が一般的に用いられている。これは、例えば基板の結晶
格子に垂直にイオンビームを注入すると、基板の原子間
を素通りして結晶の深い所まで侵入するイオンが存在し
、結果としてイオン注入の深さが不均一になることがあ
るからである。７＠程度傾けて注入することにより、シ
リコン原子と注入イオンとの衝突確率が大きくなり、い
わゆる、チャネリングを防止することができる。 従って、基板装着部を所定の角度傾斜させるとともに、
第８図（ａｌ、（ｂ）のＸ偏向部４．Ｘ偏向部５と基板
装着部６との距離を充分に長くして角度２θ８゜２θＶ
を小さくすることにより、イオン注入角の所定の角度か
らのずれを小さくしている。 しかしながら、基板サイズの大形化が進んでおり、また
、注入イオンの基板内分布の均一性向上、すなわちイオ
ン注入角の偏差低減による半導体素子の機能向上のため
、イオン注入装置が大形化し、特にイオンビーム方向に
長大化してしまう問題が発生している。 【発明の目的】 本発明は、基板サイズが大形化してもイオン注入角が変
化しない、小形のイオン注入装置を提供することを目的
とする。 【発明の要点】 本発明は、導入された原料ガスからイオンを生成するイ
オン源と、該イオン源から引き出されてイオンビームを
形成するイオン中から所定のイオン種を選択する質量分
析マグネットと、前記イオン種が注入される基板を取り
付ける基板装着部とを備えたイオン注入装置が、前記質
量分析マグネットのイオン走向方向後段に配されイオン
ビームを平面内で偏向させる主偏向部と、この主偏向部
によって偏向されたイオンビームの該偏向部からの射出
方向を該偏向部の前記偏向平面と同一平面内で修正する
ビーム角補正部とを備えるとともに、前記基板装着部が
基板をイオン注入面が前記イオンビームにほぼ垂直とな
るように取り付けるとともに前記主偏向部の偏向平面に
ほぼ垂直方向に直線的に移動させる直進テーブルを複数
個備えて中心軸まわりに回転可能に構成されたターンテ
ーブルと、基板を前記直進テーブルに取り付ける装着部
と基板を前記直進テーブルから取り外す脱着部とを備え
、質量分析マグネットを出たイオンビームを主偏向部に
おいて平面的に偏向し、さらに後段のビーム角補正部に
おいて前記平面内で主偏向部への入射ビームと平行な方
向に近づけ、また、直進テーブルに取り付けた基板を前
記偏向平面に垂直方向に直線的に移動して、基板へのイ
オンビームの入射角を一定に保とうとするものである。 同時に、直進テーブルを回転可能なターンテーブルに取
り付け、新たな基板にイオンを注入している間に他の基
板の装脱着操作を可能ならしめようとするものである。 【発明の実施例】 第１図に本発明の実施例を示す。モータ２ｂで駆動され
るターンテーブル２５には複数の直進テーブル３３が取
り付けられており、該直進テーブルには基板取付は治具
６０を介して基板２７が取り付けられている。さらにそ
の前段には主偏向部３１とビーム角補正部３２とが配置
されている。図示していないが、主偏向部とビーム角補
正部とにはそれぞれ電圧が印加されており、静電偏向部
を形成している。 質量分析マグネットを出たイオンビーム２は、主偏向部
３１に印加される電圧と極性とによって所定の偏向を受
はビーム角補正部３２に入る。このビーム角補正部では
イオンビームに逆方向の偏向を与え、主偏向部３１へ入
射されるイオンビームに平行になるように調整される。 この平行化の条件は、主偏向部３１におけるイオンビー
ムに直角方向に作用する電界の強さとビーム角補正部３
２におけるイオンビームに対して前記主偏向部３１と反
対方向に作用する電界の強さの絶対値を等しくすること
によって満たされるから、平行化のための調整は簡単な
操作で行うことができる。 第２図は第１図のＡＡ粒位置おいて矢印方向にターンテ
ーブル側をみた図を示す。直進テーブル３３がターンテ
ーブル２５に放射状に取り付けられており、直進テーブ
ル３３にはそれぞれ基板２７が取り付けられている。主
偏向部３１とビーム角補正部３２の作用によってイオン
ビームはビームスキャン２０のように走査される。ター
ンテーブル２５はターンテーブル回転２８のように回転
可能に構成されているからイオンの注入が終了した基板
は脱着部３４において取外しが行われ、新しい基板は装
着部３５において取付けが行われる。なお、イオンを注
入している時にはターンテーブル２５の回転は行なわれ
ない。 第３図はイオンを注入している時の基板の動きを示した
ものである。直進テーブル３３の作用によって基板２７
がビームスキャン２０に交差して２１のように往復運動
を行う。ビームスキャン２０と基板の移動方向２１とは
互いに平行でなければよく、従って図のように必ずしも
直角でなくてもよい。 第４図は基板に対して所定の角度でイオンを注入しイオ
ンの注入深さを均一にしたい時の応用例である。傾斜治
具３６を介して基板取付は治具６０を直進テーブル３３
に取り付けることにより、所定の注入角度が得られる。 第５図は本発明の別の実施例を示すものであり、ターン
テーブル２５．直進テーブル３３．ビームスキャン２０
を図のように配置しても第２図と同一の機能が得られ、
かつ第６図のようにターンテーブル２５の軸の位置を変
えるだけで基板へのイオンの注入角度θを変えることが
できる。 第７図はさらに別の実施例を示すものである。 直進テーブル３３を支持体３７を介してターンテーブル
２５に取り付ければ、基板２７の装脱着時に基板を任意
の方向に、たとえば同図の二点鎖線のように変えること
ができるから、装脱着部の配置制限を緩和することがで
きる。 【発明の効果】 以上に述べたように、本発明によれば、イオンビームの
基板への入射角を主偏向部とビーム角補正部とで調整し
、基板を直進テーブルを用いて直進運動させたので、装
置を大形化することなく注入角不変のイオン注入を行う
ことができるとともに、複数の直進テーブルを回転可能
なターンテーブルに配置したので、イオンを注入しなが
らほかの基板の装脱着を行うことができ、基板の処理枚
数を増すことができるという効果がもたらされる。
第１図は本発明に基づいて構成されたイオン注入装置の
実施例を示す要部構成図、第２図は第１図におけるター
ンテーブル側をＡＡ力方向みた正面図、第３図はイオン
ビームの走査方向と基板の移動方向とを示す説明図、第
４図は基板面をイオンビームに対して傾斜させた、第３
図の応用例を示す説明図、第５図は本発明の別の実施例
を示す要部構成図、第６図は第５図に示す実施例の変形
例を示す要部説明図、第７図は本発明のさらに別の実施
例を示す要部構成図、第８図は従来のイオン注入装置の
構成例を示す平面図と正面図である。 Ｉ：イオン源、２：イオンビーム、３：質量分析マグネ
ット、６，３０：基板装着部、７，２７二基板、２５：
ターンテーブル、３１ｉ主偏向部、３２：ビーム角補正
部、３３：直進テーブル、３４：脱着部、３５：装着部
、３６：傾斜治具、３７：支持体。 才４０ 才５圀 オｌ＝図 オフ図
実施例を示す要部構成図、第２図は第１図におけるター
ンテーブル側をＡＡ力方向みた正面図、第３図はイオン
ビームの走査方向と基板の移動方向とを示す説明図、第
４図は基板面をイオンビームに対して傾斜させた、第３
図の応用例を示す説明図、第５図は本発明の別の実施例
を示す要部構成図、第６図は第５図に示す実施例の変形
例を示す要部説明図、第７図は本発明のさらに別の実施
例を示す要部構成図、第８図は従来のイオン注入装置の
構成例を示す平面図と正面図である。 Ｉ：イオン源、２：イオンビーム、３：質量分析マグネ
ット、６，３０：基板装着部、７，２７二基板、２５：
ターンテーブル、３１ｉ主偏向部、３２：ビーム角補正
部、３３：直進テーブル、３４：脱着部、３５：装着部
、３６：傾斜治具、３７：支持体。 才４０ 才５圀 オｌ＝図 オフ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）導入された原料ガスからイオンを生成するイオン源
と、該イオン源から引き出されてイオンビームを形成す
るイオンの中から所定のイオン種を選択する質量分析マ
グネットと、前記イオン種が注入される基板を取り付け
る基板装着部とを備えたイオン注入装置において、前記
質量分析マグネットのイオン走向方向後段に配されイオ
ンビームを平面内で偏向させる主偏向部と、この主偏向
部によって偏向されたイオンビームの該偏向部からの射
出方向を該偏向部の前記偏向平面と同一平面内で修正す
るビーム角補正部とを備えるとともに、前記基板装着部
が基板をイオン注入面が前記イオンビームにほぼ垂直と
なるように取り付けるとともに前記主偏向部の偏向平面
にほぼ垂直方向に直線的に移動させる直進テーブルを複
数個備えて中心軸まわりに回転可能に構成されたターン
テーブルと、基板を前記直進テーブルに取り付ける装着
部と基板を前記直進テーブルから取り外す脱着部とを備
えたことを特徴とするイオン注入装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、イオン
ビームを偏向させる主偏向部ならびにビーム角補正部と
がそれぞれ、平行に対向する２個の平板状電極の間に電
圧を印加して生ずる静電界によってイオンビームを偏向
させる静電偏向形のものであることを特徴とするイオン
注入装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、直進テ
ーブルを備えたターンテーブルが円板状に形成されてイ
オンビームの平均方向に垂直に配されるとともに前記直
進テーブルが前記ターンテーブルの円板面に放射状に配
設されていることを特徴とするイオン注入装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、直進テ
ーブルを備えたターンテーブルが多角形をなす平板状に
形成されてイオンビームの平均方向に平行に配されると
ともに前記直進テーブルが前記ターンテーブルの多角形
を形成するそれぞれの辺に配設されていることを特徴と
するイオン注入装置。 ５）特許請求の範囲第４項記載のイオン注入装置におい
て、ターンテーブルの回転軸の位置がイオンビームの平
均方向からずれていることを特徴とするイオン注入装置
。 ６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、基板が
装着され該基板を直線的に移動させる直進テーブルが、
基板を傾斜して装着せしめる傾斜治具を備えていること
を特徴とするイオン注入装置。 ７）特許請求の範囲第１項記載の装置において、直進テ
ーブルを備えたターンテーブルがイオンビームの平均方
向に平行に配されるとともに前記直進テーブルが前記タ
ーンテーブルの周縁部において該テーブルの半径を含み
該テーブルに直角な平面内で揺動可能に配された支持体
に取り付けられていることを特徴とするイオン注入装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10790585A JPS61267248A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10790585A JPS61267248A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61267248A true JPS61267248A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14471036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10790585A Pending JPS61267248A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61267248A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194748A (en) * | 1989-10-27 | 1993-03-16 | Superion Limited | Method and apparatus relating to ion implantation |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP10790585A patent/JPS61267248A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194748A (en) * | 1989-10-27 | 1993-03-16 | Superion Limited | Method and apparatus relating to ion implantation |
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