JPH01315938A - イオン注入装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、イオンビームのパラレル走査照射を可能にし
たイオン注入装置に関する。

（従来の技術） 一般にイオン注入技術は、被処理物例えばシリコンやガ
リウム・ヒ素基板に不純物をドーピングする技術として
広く普及している。

このようなイオン注入に用いるイオン注入装置として、
例えば中電流型イオン注入装置は、第３図に示すように
、イオン発生装置１および質量分析マグネット２等から
なるイオンビーム発生装置３から出力されたイオンビー
ム４が、加速装置５で加速され、四極子静電レンズ６で
所定のビームに整形された後、垂直走査板７および水平
走査板８の電界の作用によりｘ−ｙ方向に走査されなが
ら、グランドマスク９で照射範囲が制限されてプラテン
１０上に配置された被処理物例えば半導体ウェハ１１に
照射されるように構成されている。

しかし、上述した従来のイオン注入装置では、ビームの
走査照射を扇状走査照射しているため、被イオン注入基
板の部位によりビーム入射角度が異なり均一なイオン注
入作業ができないという問題が生じている。例えばイオ
ンビームが照射される半導体ウェハの中央部と周辺部等
ではビーム入射角度が異なり、半導体ウェハ全面にわた
って均一なイオン注入を行うことかできなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、扇状走査照射では被イオン注入基板の
部位によってイオン注入状態に差が生じるという問題が
あった。

このような問題を解決するために、近年、イオンビーム
を平行照射走査（以下、パラレルスキャンと呼ぶ）する
ことが提案されているが、イオンビームを高精度でパラ
レルスキャンさせることが困難であったり、また装置の
大型化や製造コストの大幅な上昇を招く等のことから今
だ実現されていなかった。

そこで、本発明者はイオンビームを高精度にパラレルス
キャンさせるために、イオン注入装置に複数の偏向系を
設けてイオンビームの偏向をｉｉ＋Ｊ御する研究を進め
たところ、複数の偏向系を設けることによって種々の問
題が生じることが判明した。

その一つとして、例えばイオンビームを平行ビーム化す
るために、第１次偏向系で水平および垂直方向に偏向し
たイオンビームを第２次偏向系で平行ビーム化する研究
・実験を行ったところ、第１次偏向系を通過した後に所
定の角度で走査されるため、この走査角度によっては、
また第１次偏向系の制御に異常が生じた場合には、第２
次偏向系等にイオンビームが照射されて障害が発生しや
すいことが判明した。

本発明は、このような知見にもとすいてなされたもので
、簡素な構造て、イオンビームの高精度なパラレルスキ
ャン化を実現し、かつ偏向系等への誤照射による障害の
発生を防止して、高信頼性のもとてイオン注入作業にお
ける均一性の大幅な向上を可能にしたイオン注入装置を
提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、被処理物にイオンビームを走査照射
して前記被処理物にイオンを注入するイオン注入装置に
おいて、前記イオンビームを水平および垂直方向に偏向
する第１の静電偏向系と、前記第１の静電偏向系により
水平・垂直方向に偏向されたイオンビームの通過位置を
規制するグランドマスクと、前記グランドマスクで通過
位置が規制されたイオンビームの水平方向成分を平行ビ
ーム化する静電偏向電極とビーム垂直方向成分を平行ビ
ーム化する静電偏向電極とからなる第２の静電偏向系と
を具備することを特徴としている。

（作　用） 本発明のイオン注入装置においては、垂直・水平方向に
静電走査されたイオンビームを、ビーム水平方向成分お
よびビーム垂直方向成分をそれぞれ独立して静電偏向電
極からなる第２の静電偏向系によりパラレルスキャンさ
せているので、容易にかつ正確な平行ビームをつくりだ
すことができる。また、第１の静電偏向系後方にグラン
ドマスクを設けているので、第２の静電偏向系に入射さ
れる前にイオンビームの通過位置が規制され、第２の静
電偏向系等への誤照射か防止される。

（実施例） 以下、本発明を中電流型イオン注入装置に適用した一実
施例について図面を参照して説明する。

なお、第１図（ａ）は一実施例の平面図、第１図（ｂ）
はその側面図を示している。

図示を省略したイオン発生源から出力され、図示を省略
した分析マグネット、加速管、静電レンズ等で所望のビ
ーム状に整形されたイオンビーム２１は、□垂直方向（
以下、ｙ方向と呼ぶ）走査板２２および水平方向（以下
、Ｘ方向と呼ぶ）走査板２３により構成されている第１
次静電偏向系２４に入射する。

Ｘ方向走査板２２およびＸ方向走査板２３には、夫々例
えばＬ１２．１９Ｈｚ　、　１ＯＬ９Ｈｚといった周波
数の三角波である走査信号に基く電圧が印加され、この
ときの各電極間の電界の変化により、入射したイオンビ
ーム２１を所定の方向に偏向してビームの走査照射か行
われる。

また、Ｘ方向走査板２３では、イオンビーム２１がビー
ム進行軸に対してオフセット角θ、例えば７°で屈曲さ
れるように印加電圧の制御かなされており、イオンビー
ム２１中に混在するニュートラルイオン等の雑イオンは
、このビーム屈曲部で選別されて所望のイオンとは別方
向、例えば直進方向２５に飛翔する。

上記選別された雑イオン例えばニュートラルイオンは、
ニュートラルイオンの飛翔方向２５に配設された例えば
カーボンからなる遮蔽板２６に衝突し、ここで被処理物
方向への進入が阻止される。

第１次静電偏向系２４のビーム進行方向後方には、例え
ばカーボンからなる第１のグランドマスク２７が設けら
れている。そして、第１次静電偏向系２４を通過したイ
オンビームは、第２図（ａ）および（ｂ）に示すように
、第１次静電偏向系２４による走査角度にかかわらず第
１のグランドマスク２７によって、後述する第２次静電
偏向系３１等への誤照射（例えば図中斜線で示す部位。

）を防止するようにＸ方向およびＸ方向それぞれに対し
て通過位置が規制される。

この第１のグランドマスク２７の開口部の大きさは、第
２次静電偏向系３１によって許容可能な最大走査幅を考
慮して決定することが好ましく、これによって品種変更
等を行っても変更の必要が生じない。

第１のグランドマスク２７によって通過位置が規制され
たイオンビームは、２次電子抑制電極２８を通過し、Ｘ
方向偏向板２９およびＸ方向偏向板３０からなる第２次
静電偏向系３１に入射する。

Ｘ方向偏向板２９には、上記Ｘ方向走査板２２とほぼ同
期しかつ逆バイアスの電圧が印加されており、入射され
たイオンビーム２１は該Ｘ方向偏向板２９の電極間中央
方向に若干反発され、Ｘ方向に対してパラレルビーム化
される。

Ｘ方向偏向板２９てＸ方向にパラレルビーム化されたイ
オンビーム２１ａは、次いでＸ方向偏向板３０に入射す
る。該Ｘ方向偏向板３０にも、上記Ｘ方向走査板２３と
ほぼ同期しかつ逆バイアスの電圧が印加されており、上
記Ｘ方向偏向板２９と同様の原理でＸ方向に対してもパ
ラレルビーム化される。

こうして、第２次静電偏向系３１を通過したイオンビー
ムは、Ｘ　　”１方向に対してパラレルビーム化された
イオンビーム２１ｂとなって、ビーム調整機構３２、第
２のグランドマスク３３を通過して、プラテン３４上に
配置した被処理物例えば半導体ウェハ３５に走査照射さ
れる。半導体ウェハ３５は、チャンネリング防止の目的
で、ビーム照射軸に対して例えば約７°のチルト角で傾
斜配置されている。

なお、第２次静電偏向系の各偏向板２９．３０を挾むよ
うにイオンビーム照射軸上に配設されたグランド電極３
６．３７．３８は、各偏向板２９．３０の端部における
電界のみだれを防止するためのものである。

こうして、イオンビーム２１をパラレルビーム化して走
査照射することで、半導体ウェハ３５の均一なイオン注
入処理が行える。また、第１の静電偏向系２４によって
所定の角度に走査照射されたイオンビームの通過位置を
、第１のグランドマスフ２７によって規制しているので
、第１の静電偏向系の制御電圧の異常等が発生しても、
第２の静電偏向系３１の偏向電極等への誤照射が防止さ
れる。したがって、第２の静電偏向系３１の制御異常等
を防止でき、安定して良好なパラレルスキャンが行える
。

なお、上述実施例中、第２次静電偏向系３１への電圧印
加を停止すれば、従来のナロースキャンも行え、処理内
容に応じて所望のビームスキャン方式を選択することが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のイオン注入装置は、簡素
な構造であるにもかかわらず、イオンビームのパラレル
スキャンが可能となり、また静電偏向系などへの誤照射
も防止されているために、パラレルスキャンの制御も安
定して行え、イオン注入処理作業における均一性向上に
大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図で、第１図（
ａ）は実施例の平面図、第１図（ｂ）はその側面図、第
２図は第１図の要部を示す図で、第２図（ａ）は平面図
、第２図（ｂ）はその側面図、第３図は従来のイオン注
入装置の構成を示す図である。 ２１・・・・・・イオンビーム、２２・・・・・・Ｘ方
向走査板、２３・・・・・・Ｘ方向走査板、２４・・・
・・・第１次静電偏向系、２６・・・・・・ニュートラ
ルビーム遮蔽板、２７第１のグランドマスク、２９・・
・・・・Ｘ方向偏向板、３０・・・・・・Ｘ方向偏向板
、３１・・・・・・第２次静電偏向系、３４・・・・・
・プラテン、３５・・・・・・半導体ウエノ１゜出願人
　　　　　チル・パリアン株式会社代理人　弁理士　須
　山　佐　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被処理物にイオンビームを走査照射して前記被処理物に
   イオンを注入するイオン注入装置において、 前記イオンビームを水平および垂直方向に偏向する第１
   の静電偏向系と、前記第１の静電偏向系により水平・垂
   直方向に偏向されたイオンビームの通過位置を規制する
   グランドマスクと、前記グランドマスクで通過位置が規
   制されたイオンビームの水平方向成分を平行ビーム化す
   る静電偏向電極とビーム垂直方向成分を平行ビーム化す
   る静電偏向電極とからなる第２の静電偏向系とを具備す
   ることを特徴とするイオン注入装置。