JPH02267266A - イオン注入装置およびウエハへのイオン照射量を制御する方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はイオン注入装置、特にイオン注入装置の改良さ
れた制御装置およびウェハのイオン照射量を制御する方
法に関する。

（従来の技術） イオン注入装置は公知である。本発明の譲受人に譲渡さ
れているマイロン（Ｍｙｒｏｎ）の米国特許明細書箱４
．７６１．５５９号は半導体ウェハを連続的に端部装置
の真空室内へ搬送して、プラテンに固定し、固定注入位
置まで回転させてからその固定位置に確固に保持しなが
ら注入を行う端部装置を設けた典型的なイオン注入装置
を開示している。−射的にこの固定位置はチャンネル効
果を避けるため所定の入射角度、約７°の角度がつけら
れている。

最近では、イオン注入装置の動作に融通性を向上させる
必要性が高まり、特に−射的な７゜よりも相当に大きい
可変注入角度でウェハに注入できるようにし、また注入
中にウェハを回転できるようにしている。

このような融通性を必要とする用途としては、大角度傾
斜注入ドレイン（ＬＡＴＩ　Ｄ）トランジスタ、ダイナ
ミックＲＡＭ用のトレンチキャパシタ側壁、軽ドーピン
グドレイン（ＬＤＤ）対称エンハンスメント、チャネル
ストップレンチ側壁注入、改良されたシート抵抗による
均一性、縦横比が高いマスクによる陰影効果の軽減があ
る。これらの作動を行う能力がイオン注入装置の構造に
内蔵されているので、その他の応用も可能になると予想
される。

（発明が解決しようとする課題） イオン注入装置の上記のニーズを満足させるためにイオ
ン注入装置と協働し、種々の注入角度、少なくとも６０
°の角度で注入でき、かつ注入時又はその途中でウェハ
を回転できる端部装置を開発してきた。

この装置は、注入時に連続してウェハを回転するととも
に、所定量の注入をウェハに施してから所定角度回転さ
せ、さらにこのサイクルを１回または複数回繰り返すこ
とも含まれる。

本発明の目的は上記タイプの端部装置でウェハを回転制
御する装置およびイオン照射量を制御する方法を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、ウェハの軸線回り
にウェハ収容プラテンを回転させるステップモータと、
このステップモータを制御する装置とを備え、これによ
りウェハを重度のオーダにあるディスクリートなステッ
プ毎に回転する。

これは結果的に連続して回転を与えることになるが、各
ステップはファラデーカップによって測定されるように
イオンビーム流に関して制御され角度回転の関数として
の均一な分配量を確実なものとする。

イオンビーム流が注入中に変動すると、その結果各々の
回転ステップは測定されたイオン照射量の増分によって
クロックされるのでウェハの回転率が変動することにな
る。

どんな理由であれ、ビームが失なわれると、ビームが回
復するまで回転を停止し、これまで不適当に注入された
ウェハを生じる条件下においてさ＾イオン照射量を均一
に維持する。

またイオン照射量の制御方法としては、最初固定位置に
あるウェハにイオン照射がなされ、この蓄積された照射
量を測定する。測定照射量の増分が注入されるべき全照
射量を予め設定されたステップ数で割った値に等しくな
ると注入が実施され、モータが１増分のステップ回転を
行う、この工程は所望の全照射量が得られるまで繰返さ
れる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明に使用するイオン注入装置１０が示さ
れている。

このイオン注入装置１０はイオンビームを分析マグネッ
ト１６へ送るイオン源１２を有し、この分析マグネット
１６によってビームが屈折して細長い経路に沿ってビー
ムシャッタ２０および加速電極２２を通過する。電極２
２から出たビームは、４極レンズ装置２４を通過し、こ
こでビームが集束されてから偏向電極２６．２８へ送ら
れ、ここで制御電圧がビームを左右上下に偏向させる。

このような制御電圧の変調により、端部装置３０に配置
されたウェハ２９を横切る方向にビームの走査が行われ
る。

端部装置３０は真空室３２内に位置している。真空室３
２内に取付られた２本のアーム３４．３６が、ウェハ支
持アセンブリ３８に対するウェハの着脱を自動的に行う
、ドーピングされていないウェハなカセット４０からシ
ャトル４２が取り出して１枚のウェハをアーム４４付近
まで運び、アーム４４がそのウェハを方向付は装置４６
へ移動させて、そこでウェハが特定の結晶方向へ回転さ
せられる。

アーム４４は指向されたウェハを引き出し、ウェハを真
空室３２に隣接する装着部４８に移動する。装着部４８
は、閉鎖されてから所望の真空度まで脱気された後真空
室３２内で開く、その時アーム３４がウェハを把持して
真空室内へ運び、ウェハをさらなるハンドリングおよび
注入を行う位置の支持部３８上に置くが、これについて
は以下に詳細に説明する。

真空室３２の取り外し側では、第２アーム３６が注入済
みウェハ２９を支持部３８で把持して、真空室３２から
取り外し部４９ヘウェハを移動させる。

取りはずし部からは、アーム５０がウェハをシャトル５
２へ移動させ、このシャトル５２がウェハを第２カセツ
ト５４に自動的に入れる。

第２図および第３図において、本発明の改良形端部装置
は、真空室３２内に配置された回転および傾動ウェハ支
持アセンブリ３８を有し、真空室３２の外側にはウェハ
傾動アセンブリ６２とウェハ回転駆動装置６３を配置し
ている。

ウェハ支持アセンブリ３８は、真空室３２の壁６５を貫
通して突出し、フランジ６６でこれに固定されている第
１円筒形ハウジング６４と、はぼＵ字形の部分７０を備
えて、第１ハウジング内に回転可能に支持さ・れている
第２円筒形ハウジング６８と、Ｕ字形部分に取付けられ
たプラテンアセンブリ６０とを有している。ハウジング
６８は第１軸受７１と好ましくはフェロフルイブイック
（Ｆｅｒｒｏｆｌｕｉｄｉｃ）　（フェロフルイディッ
クス社の登録商標）シール−軸受として知られている形
式の軸受−シール組み合せアセンブリ７２とによって支
持されている。

第２図に示すようにＵ字形部分はさらに真空室の反対側
の壁６７に取付けられた軸受アセンブリ７５によっても
支持されている。

傾動アセンブリ６２は、支柱７４によって真空室３２に
取付けられた第１ステツプモータ７３と、内側円筒形ハ
ウジング６８の延出部として形成され°〔いる大径の駆
動滑車７６とを有している。

モータ７３は、駆動ベルト７８を介してハウジングそし
てプラテンアセンブリ６０を作動でき、プラテンアセン
ブリ６０をほぼ支持部上のウェハ２９の平坦面によって
形成された平面上にある軸線８０回りに回転する。

回転駆動装置６３は、支柱８４によって滑車７６の外側
面上に取付けられた第２ステツプモータ８２と、プラテ
ンアセンブリ６０をウェハ表面に対し直交しかつウェハ
の中心を通る軸線８８の回りを回転する移送装置８６と
を有している。

移送装置８６はモータ８２の出力軸に連結され軸受９２
でハウジング６８内に支承された第１軸９０と、Ｕ字形
部分７０の底部に収容されて軸受９６で支承された第２
軸９４と、第１軸および第２軸を連結する滑車−ベルト
装置９８と、プラテンアセンブリ６０に固定されてＵ字
形部分７０の底部から内向きに延出しているハブ１０２
内に回転可能に取付けられている第３軸１００と、第２
軸および第３軸を連結するベベルギヤ装置１０４とを有
している。

第３軸１００はやはりフェロフルイブイック形である軸
受−シール組合せアセンブリによってハブ内に支持され
ている。

プラテンアセンブリ６０は、軸１００に固定されたベー
ス部材１０６と、ベースに取付けられたウェハ収容プラ
テン１０８と、ベースに取付けられて選択的にウェハを
プラテンに接触するように保持するばね付勢されたクラ
ンプアセンブリ１１０とを有している。

このようなプラテンおよびクランプアセンブリは公知で
あるので、ここでは詳細に説明しない。

次に作用を説明すると、ウェハ２９はシャトル４２によ
ってカセット４０かも取り出され、アーム４４によって
まず方向付は装置４６へ、それから装着部４８へ送られ
る。装着部４８と真空室３２との間で適当に脱気処理が
行われた後、装着アーム３４がウェハを装着部からプラ
テンアセンブリ６ｏへ送り、そこでウェハはクランプア
センブリ１１０によってプラテン１０８に固定される。

次に傾動モータ７３を励磁してウェハ支持部を軸線８０
回りに第２図に示されている水平位置から注入位置まで
回転する。この位置は一般的に軸線８８がビーム軸線８
８をビーム軸線に平行にする第３図に示す位置間のいず
れであっても良く、また軸線８８がビーム軸線から６０
°回転させられる位置にすることもできる。

所望の注入位置に一度配置されると、それぞれの注入の
必要条件によりウェハ２９は固定の角度位置においてビ
ーム１４を照射でき、またウェハ２９を連続的に回転さ
せるかまたは段階的に回転させることができる。

注入作業の完了後、ウェハ２９はアーム３６により取外
し部４９にまず移送され、そこでアーム５゜およびシャ
トル５２でカセット５４へ送られる。

第４図は注入装置１０のビームラインを概略示しており
、真空室３２、ビーム形成開口１２０　、この開口の下
流側の電子サプレッサ電極１２２、プラテンアセンブリ
６０に隣接する電子フラットリング１２４、およびサプ
レッサ電極の下流側にある部品を包囲しているファラデ
ーカップ１２６とが含まれる。

形成開口を通過する全電荷は全てファラデーカップによ
り集められ、そしてウェハ２９に注入されるイオン照射
量を計算するために測定されることは従来より公知のこ
とであり、ファラデーカップによって集められた電荷量
なウェハの面積で割ることにより単位面積当りの電荷が
与えられ、またウェハが注入の結果として得るイオン照
射量を計算できる。

第５図はウェハの回転を制御してウェハ表面を横切る均
一なイオンビームの照射量を達成する装置１３０が概略
示されている。

この作用は望ましい全ビームの照射量およびプラテンア
センブリ６０の所望回転数がステップモータのコントロ
ーラ１３２に入力され、このコントローラで所望照射量
を注入の全ステップ数で割ることによりモータの単位ス
テップにつき注入されるイオン照射量を決定する。

この結果、１度づつステップするモータを使用し、１回
転で注入を完成する場合、全イオン照射量を３６０で割
れば単位ステップの照射量が求められる。

最初、プラテンアセンブリ６０が所望の開始点に位置決
めされ、そしてビーム１４のゲートがコントローラ１３
２からゲートコントローラ１３４への信号により開く、
この時ゲートコントローラ１３４は注入を開始するため
にゲートビーム１３６にオン信号を与える。

第１図に示すイオン注入装置において、ビームゲートは
ビームの通路に配置されるシャッタ形式であり、ウェハ
へのイオンの流れを阻止する。

ビームゲートはまた開口形式であってもよく、ビームを
再指向させるためビーム減衰板又は別の端部装置あるい
はウェハが受け入れるイオンビームをしゃへいする他の
手段に置き換えることもできる。

注入の進行に従って、蓄積されたイオン照射量はファラ
デーカップ１２６に集められ、このカップ１２６により
ライン１３８を介してコントローラ１３２に蓄積イオン
照射量を示すビーム電流信号が与えられる。

蓄積イオン照射量の増分が単位ステップの計算イオン照
射量に等しくなると、信号がライン１４０を介してステ
ップモータ６３に送られ、ウェハを１ステップ回転させ
る。

このような注入は蓄積された照射量が所望の全照射量に
等しくなるまで進行し、その時点で注入が完了し、ビー
ムはゲートコントローラへの信号によってゲートを閉じ
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明はイオン照射量を制御する装
置を設けたので、ウェハに注入されるイオン照射量を測
定でき、かつこの照射量情報信号に基づいてウェハをス
テップ回転させることができる。

これにより本発明のイオン注入装置はウェハへのイオン
ビームの照射を必要に応じて設定された入射角度で均一
に与えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るイオン注入装置の概略を示す平面
図、 第２図は第１図に示された注入装置の端部装置の概略斜
視図、 第３図は端部装置の概略断面図、 第４図は端部装置のビームライン端を示す概略断面図、 第５図は本発明の制御装置の概略ブロック図である。 １０・・・イオン注入装置　　　１２・・・イオン源１
４・・・イオンビーム　　　　１６・・・マグネット２
０・・・ビームシャッタ　　　２２・・・加速電極２４
・・・レンズ装９　　　　　２６．２８・・・偏向電極
２９・・・ウェハ　　　　　　　３０・・・端部装置３
８・・・ウェハ支持アセンブリ ６０・・・プラテンアセンブリ　６２・・・傾動アセン
ブリ６３・・・回転駆動装置　　　　８０．８８・・・
軸線８２・・・ステップモータ １２６・・・ファラデーカップ　１３２・・・コントロ
ーラ１３４・・・ゲートコントローラ １３６・・・ビームゲート 特許出願人　イートン　コーポレーション手続補正書 １．事件の表示 平成２年　特許願　第４９１４３号 ２、発明の名称 イオン注入装置およびウェハへのイオン照射量を制御す
る方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　イートン　コーポレーション ４、代理人 住所　東京都千代田区神田駿河台１の６（ばか２名） ５、補正命令の日付 「自　発」 ６、補正の対象 ＋１）明細書全文

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）真空室（３２）と、該真空室内のウェハ収容支持手
   段（３８）と、該支持手段に収容されたウェハ（２９）
   上にイオンビームを指向する手段（１２〜２８）と、前
   記支持手段に収容されるウェハの表面に直交しかつこれ
   を横切る軸線（８８）の回りに不連続的にステップ回転
   させる手段を備え、前記支持手段が前記イオン ビームを連続してしゃ断する位置にウェハを保持してい
   るイオン注入装置（１０）において、 ウェハに注入されるイオン照射量を制御する装置（１３
   ０）が、前記支持手段上に収容されるウェハに注入され
   るイオン照射量を測定する手段（１２６）と、ウェハを
   受け入れるイオンビームをしや断する手段（１３６）と
   、前記イオン照射量の測定手段から照射量情報信号を受
   信し前記回転手段に前記照射量情報信号に応答して信号
   を伝達する制御手段（１３２）とを有していることを特
   徴とするイオン注入装置。 ２）支持手段を回転する手段（６３）がステップモータ
   からなる請求項１記載の装置。 ３）イオン照射量を測定する手段（１２６）がファラデ
   ーカップからなる請求項２記載の装置。 ４）ウェハに受け入れられるイオンビームをしや断する
   手段がビームのゲートを開閉するゲート手段（１３６）
   を備えており、さらに該ゲート手段を制御するゲートコ
   ントローラ（１３４）を含み、制御手段（１３２）が前
   記ゲートコントローラに信号を伝達し、所定の蓄積され
   たイオン照射量信号の受取りに応じて前記イオンビーム
   のゲートを閉じるようになっている請求項１記載の装置
   。 ５）イオンビームの注入により半導体ウェハ（２９）が
   受け入れるイオン照射量を制御する方法であって、 ウェハに注入されるべき所望の蓄積イオン照射量を選択
   し、前記ウェハをステップ毎にウェハ表面に直交しこれ
   を横切る軸の回りに回転するとともに前記イオンビーム
   を連続してしゃ断する位置に前記ウェハを保持する手段
   （６３）を準備する工程を含み、 さらに前記ウェハが静止位置にある間、このウェハが受
   け入れるイオン照射量を測定し、測定照射量の増分が所
   望の蓄積照射量を予め設定されたステップ数で割った値
   に等しいとき前記ウェハを１ステップ回転し、 前記照射量の測定を続行し、さらに前記選択された蓄積
   照射量が得られるまでステップ回転を繰返すことを特徴
   とする工程を有するイオン照射量の制御方法。 ６）注入サイクルを開始するためイオンビームのゲート
   を開き、選択された蓄積イオン照射量が得られたときイ
   オンビームのゲートを閉じる工程を有する請求項５記載
   の制御方法。