JPS6166355A

JPS6166355A - イオン打込み装置

Info

Publication number: JPS6166355A
Application number: JP59187900A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tokikuchi; 克己登木口; Osami Okada; 岡田　修身; Kuniyuki Sakumichi; 訓之作道; Hidemi Koike; 英巳小池
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1986-04-05
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPH0630237B2; US4633138A

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、半導体素子製造時に使用されるイオン打込み
装置に係り、特に、イオン打込みが行なわれる試料ウェ
ーハが大口径のシリコンウェーハである時、打込み時間
の短縮化と処理枚数の増大化とを可能とすることを図っ
たイオン打込み装置に関する。

〔発明の背景〕

半導体素子製造プロセスの分野では、バイポーラトラン
ジスタのエミッタ・ベース形成あるいはＭＯＳ　）ラン
ジスタのソース・ドレイン形成に燐。

硼素、ヒ素等の不純物イオンをシリコンウェーハに打込
むイオン打込み法が使われている。第４図は、現在、生
産ラインで使用されている大電流イオン打込み装置の打
込み室を示す図である〔“Ｓｅｍ＋−ｃｕｎｄｕｅＬｕ
ｒ　Ｗｏｒｌｄ、　１９８２．８＋　Ｐ４３参照〕。現
在。

常用されているクエーハ径は４インチ（１００ｍｍ）あ
る（・は５イ／チ（１２５翼、ｍ　）である。このよう
なウェーハ２を、半導体プロセスラインの単位である５
枚を１バツチとして３回転する円板ｌの表面上に装着す
る。この円板１を静止イオンビーム３に対して回転させ
ながら、半径方向に機械的に動かし、全ウェーハに均一
にイオン打込みする。

ところで、半導体製造プロセスでは、ウェーノー口径は
大口径化する方向にあり、近い将来は６〜ｌＯインチ径
のものが採用されると予想される。このような大口径ウ
ェーハを第４図に示した従来例のイオン打込み室に装着
すると、装着枚数は数枚Ｉ程度になってしまう。回転円
板１を太き（して装着枚数を増加させる工夫も考えられ
るが、イオン打込み室が巨大化し、実用的でない。実用
上の円板寸法は直径が１ｍ程度である。

さて、第４図の従来装置では、ウェーハ交換は一般に打
込み室を大気化して行なう。交換後の真空引き操作を含
めて１回当りの交換所要時間は最も短かくても数分〜ｌ
Ｏ分程度ぐあるから、大口径ウェーハに対しては得られ
る処理枚数が、高々。

数１０　拠偽となる。即ち、イオンビーム電流を増やし
ても、ウェー・・交換、真空引き時間の方が打込み時間
より長くなり、これらの所要時間で処理枚数が制限され
る。このため、大口径ウェー・・では。

処理枚数を増加する工夫として、真空引き及びウェー・
・交換操作の所要時間を短縮できる打込み法が採用され
ている。例えば、イオンビームを磁場によって一軸方向
に走査し、これに直角な方向にウェー・・を機械的に直
進運動させる方法である。

この場合、ウエーノ・は一枚ずつ真空中の打込み室に導
入すれば良い。大気中にあるウェー・・を真空中に供給
する機械装置としては、１０秒に一枚ぐらいの割合の供
給能力を持つものが既にある。従って、大口径ウェーハ
でも、イオンビーム電流さえ多ければ、３６０枚肩程度
の処理能力が可能となる。しかしながら、上記のような
従来の磁場走査法では、ウェーハが大口径化するに伴っ
て、ウェーハ以外の領域を無駄にイオン打込みを行なっ
て。

無駄面積が多くなるという問題があった。

第５図は従来の磁場走査による均一打込み法を説明する
図である。イオンビーム３は、第５図（ａ）Ｋ矢印で示
すように、Ｎ極、Ｓ極の磁場によりて一軸方向に走査さ
れる。ウェーハ２は１例えば上から下に１機械的に移動
する。通常、イオンビームの振れ幅は固定であり、ウェ
ーハ２の機械的移動速度も一定である。この機械的移動
速度の値はイオンビーム電流の大小、イオン打込み量の
大小によって決められる。しかし、このような従来法で
は、第５図（ｂ）の斜線部にもイオン打込みが行なわれ
てしまい、打込み面積に無駄が多かった。特にウェー・
・口径が大きくなると、だの無駄面積が大きくなる。な
お、この種の磁場形ビーム走査器によるイオン打込み装
置に関連するものとして。

例えば実開昭５７−１８２８６４号公報、実開昭５８−
７９９４８号公報等が挙げられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術での上記した問題を解決し、
無駄打ち面積を減らし、ウェーハの大口径化に応じて高
速、高効率とすることのできる均一イオン打込み装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために１本発明においては。

ビーム走査によるビーム照射領域が試料ウェーハの形状
と一致するようにビーム走査幅を制御するビーム走査幅
制御手段と、試料ウエーノ・上のイオン打込み量を均一
にするように上記ビーム走査幅に応じて試料基板の駆動
速度を制御する基板速度制御手段とを設ける構成とする
。

具体的には、試料ウェー・・のビームに対する位置を検
知する検知器を設け、検知された位置信号に応じてビー
ムの走査幅を、磁場強度を変化させることによって変え
るものである。また、走査幅が変わると、イオン打込み
電流が一定であっても。

試料ウェー・・に流入する平均電流密度が変わるので、
試料基板の機械的駆動速度も同時に変化させて、イオン
打込み量が試料ウェーノ・上で均一になるようにするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。第１図は実施例装置の構成図で、２は試料ウェーハ
、３はイオンビーム、４は磁性材料で形成される磁路、
５は励磁コイル、６はラインセ／す、７は回転モータ、
８はモータ駆動源。

９は信号変換器、　１０はコイル励磁源を示す。回転モ
ータ７によって直進駆動される試料ウェーハの途中にラ
イ／セ／す６が取付けられる。その取付は位置としては
、このライ／センサ６と試料つ工−ハとの位置関係が、
イオンビームと試料ウェーハとの位置関係と相対的に同
じになるように選ばれる。即ち、イオンビームが試料ウ
ェーハ中心を通る位置を走査している時、ラインセンサ
も試料ウェーハ中心を通るように配置する。ラインセン
サ６の詳細とその電気信号出力を第２図に示す。

ラインセンサ６は、小口径の発光素子６“と、それぞれ
・忙対応する受光１子６′とを横に一列に並べる構成と
なっている。Ｘは、試料ウェーハ２が横力向において発
光素子６″を遮へいする距離であり。

このＸに応じて、第２図に示す電圧信号が得られる。電
圧信号出力の現われな（・距離Ｘは、試料ウェーハの移
動に伴って変化する。本実施例においては、この距離Ｘ
を電気信号に変換する信号変換器９が設けられ°る。こ
の信号変換器９がらの信号をコイル励磁源１０に帰還し
、試料ウェーハ面上でのビームの振れ幅がＸとなるよう
に、三角波磁場の強度を制御する。本実施例では、磁場
強度を。

励磁コイル５に流す励磁電流で変えている。

さらに、ビームの走査幅が変わると、試料つ工−ハの単
位面積に流入する電流が変わる。このため試料ウェーハ
な機械的に一定速度で直進駆動させると、直進駆動方向
でイオン打込み量のばらつきが大きくなる。従って、走
査幅Ｘに逆比例して直進駆動の速度を変える必要がある
。本実施例では、直進駆動用のモータ７の駆動源となっ
ているモータ駆動源８に、信号変換器９からの信号を入
力して、速度制御を行なっている。即ち１本実施例では
、試料ウェーハ幅に対応する電気信号な得る信号変換器
９と、ビーム走査によるビーム照射を上記試料ウェー八
幡と一致させるように励磁コイル５に流す励磁電流を制
御するコイル励磁源ＩＯとでビーム走査幅制御系を構成
しており、信号変。

換器９と、モータ駆動源８及びこれによって駆動される
モータ７とで、試料基板の速度制御系が構成されている
。本実施例装置を実施した時の、試料ウェーハ２に対す
るビーム照射領域を、第３図斜線で示した。第３図の破
線の円は、ビームを試料ウェーハの外周よりやや大きく
走査させ、ウェーハ円周部での打込み量を確保するだめ
の２オーバスキヤン領域に対応する。試料クエーノ・最
上部Ａ点の打込みが終わり１次の試料ウェーハの最下点
Ｂがビーム照射される間の機械的な直進駆動速度は一定
とし、その値は、Ａ点照射時の直進駆動。

速度とした。

具体的な数値例を挙げると、磁路４及び励磁コイル５に
おいて１周波数約８　Ｈｚの三角波波形の磁場を発生し
、ｐ　　（燐）ビームを使って、打込みを行なった結果
、５インチ径以上の試料ウェーハの処理枚数が、２０％
以上も改善されることが確認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大口径ウェーハを磁場によるビーム走
査で均一にイオン打込みを行なう装置において、ビーム
照射領域をウェーハ部分に限定できることから、無駄打
ち面積が減り、処理枚数の改善に著しい効果を発揮する
。

なお、前述実施例では、均一打込みのために試料基板の
駆動速度を変えるように制御すると・して説明したが、
この駆動速度を一定にし、打込み電流を変えても同様に
均一打込みが可能であることは明らかである。また、ウ
ェーハが装着された試料基板全体を動かすベルトあるい
はチェー７の速度は一定ＫＬ、　　ビームに照射される
位置でウェーハのみを、上記ベルト、チェー／に対し、
基板進行方向に動かす構成でも、同等の効果が得られる
ことは明らかである。さらに、前述実施例では。

ライ／センサを用いてウェーハ位置を検知し、ビーム走
査幅と試料基板駆動速度を制御するとじたが、実施例構
成に限定されず、ウェー−・の位置を１個の発光素子と
受光素子で検知して制御開始信七とし、以後のビーム走
査幅と基板速度制御を。

マイクロコンピュータに予め組込まれたプログラムに沿
って制御する構成としても、同等の効果が得られること
は明らかである。なお、実施例では。

試料ウェーハは円形として説明したが１本発明は。

円形以外の形状のウェー・・にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は第１図中の
ラインセンサの詳細図と出力信号の一例を示す図、第３
図は第１図による打込み実施時のビーム照射領域を示す
図、第４図は従来装置の説明図、第５図は従来の磁場走
査による均一打込み法の説明図で（ａ）は磁場走査の、
（ｂ）は従来法採用時の無駄面積の、説明図である。〈符号の説明〉１−・回転円板　　　　２・・・試料ウェーハ３−イオ
ンビーム　　４・磁路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオンビームを磁場形ビーム走査器により一軸方
向に走査し、試料ウェーハの多数枚が一列に装着された
試料基板を上記走査方向と直角な方向に直進駆動して各
試料ウェーハ上に均一にイオン打込みを行なうイオン打
込み装置において、上記ビーム走査によるビーム走査領
域が試料ウェーハの形状と一致するようにビーム走査幅
を制御するビーム走査幅制御手段と、上記ビーム走査幅
に応じて試料基板速度を制御して試料ウェーハ上のイオ
ン打込み量を均一化する試料基板速度制御手段とを備え
たことを特徴とするイオン打込み装置。
（２）前記ビーム走査幅制御手段が、イオン打込み中の
試料ウェーハの前記一軸方向での幅を検知する検知器と
、検知されたウェーハ幅に応じて前記磁場形ビーム走査
器の磁場強度を変化させてビーム走査幅を変える制御手
段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のイオン打込み装置。
（３）前記試料基板速度制御手段が、前記検知された試
料ウェーハ幅に逆比例させて試料基板速度を変化させる
速度制御手段であることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載のイオン打込み装置。