JPH025347A - イオン注入方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、チャネリングの防止を容易にしたイオン注入
方法に関する。

（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４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でコリメートされてプラテン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。また、半導体ウェハ１１
はチャネリング防止等の目的で、所望の角度例えば７＠
程度のチルト角が設定されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、浅い接合の形成等の場合には、例えば加速装
置５における加速電圧を低くして低エネルギーでの打込
みが行われており、このような浅い打込みの際には特に
チャネリング現象が問題となる。このため、チルト角を
大きく設定することが必要となるが、上述した従来の扇
状走査照射式のイオン注入装置の場合には、下記の理由
等から充分にチルト角を設定することができず、注入イ
オンの分布を狭くし分布の中心を所望の深さとすること
が困難であるという問題があった。

すなわち、上述した従来の扇状走査照射では、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
等とではビーム入射角度が異なる等、被処理物の部位に
よりビーム入射角度が異なっている。そこで、チャネリ
ング防止に必要なビーム入射角度の設定を被処理物のど
の位置とするかによって様々な問題が発生してしまう。

例えば被処理物の傾斜上部を設定位置とすると傾斜下部
においてはより直角に近いビーム入射角度となり、傾斜
下部におけるチャネリングの防止が不十分となる。また
、被処理物の中心付近を設定位置とすると、傾斜上部で
はビーム入射角度が小さくなりすぎてしまい半導体ウェ
ハ内のパターン溝等によってブライド部分が形成される
等、イオン注入が不均一となる。

また、扇状走査照射によるイオン注入においては、上記
したように被処理物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行い難いという基本的な問
題も存在している。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するために
なされたもので、イオンの打込み深さを浅く設定した際
にもチャネリングを被処理物全体にわたって均一に抑制
し、イオン注入作業における均一性を大幅に向上させた
イオン注入方法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方法に
おいて、イオン源から射出されたイオンビームを第１の
静電偏向系によって水平および垂直方向に偏向し、次い
で前記第１の静電偏向系からのイオンビームを第２の静
電偏向系によって平行ビーム化し、この平行ビーム化さ
れたイオンビームをこの平行ビームに対して被照射面が
所望の角度となるように保持された前記被処理物に走査
照射し、前記被処理物の被照射面の各位置におけるイオ
ンビーム注入角度をほぼ一定に設定してイオン注入を行
うことを特徴としている。

（作　用） 本発明のイオン注入方法においては、第１の静電偏向系
により垂直・水平方向に静電走査されたイオンビームを
、第２の静電偏向系によってパラレルスキャンさせてい
るので、容易に平行ビームを得ることが可能である。そ
して、この平行ビーム化されたイオンビームを所望の傾
斜角度に保持された被処理物に走査照射しているので、
被処理物の各位置におけるビーム入射角度をほぼ一定と
することが可能となる。これによって、浅い接合を作製
するような場合において、被処理物のチルト角を大きく
設定しても、被処理物上の各位置におけるビーム入射角
度がほぼ一定であるため、被処理物全体のチャネリング
防止が容易に可能となる。また、ブラインドの発生やビ
ーム入射角度の相違によるイオン注入の不均一も防止さ
れる。

（実施例） 以下、本発明のイオン注入方法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。

ｙ方向走査板２２およびＸ方向走査板２３には、例えば
第２図および第３図に示すように、ｙ方向走査阪２２に
ついては例えば周波数ＩＬ７．！、９Ｈｚの三角波（第
２図べａ））の、Ｘ方向走査板２３については例えば周
波数１０１９１１ｚの三角波（第３図（ａ））の走査信
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が行われる。

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がなされており、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に飛翔し、例えばカーボンから
なる遮蔽体２６に衝突して被処理物方向への進入が阻止
される。

こうして、第１次静電偏向系２４を通過したイオンビー
ムは、第１のグランドマスク２７でコリメートされた後
、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、例えば第２図（ｂ）に示すよう
に上記ｙ方向走査板２２とほぼ同期しかつ逆バイアスの
三角波の走査信号に基づく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、ｙ方向に対してパラレルビー
ム化される。

Ｘ方向偏向板２９でｙ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、第３図（ｂ）に示すよう
に上記Ｘ方向走査板２３とほぼ同期しかつ逆バイアスの
三角波の走査信号にに基づく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−ｙ方向に対してパラレルビーム化したイオン
ビーム２１ｂとなって、ビーム調整機構３２および第２
のグランドマスク３３を通過してプラテン３４上に配置
された被処理物、例えば半導体ウェハ３５に走査照射さ
れる。

また、プラテン３４はチャネリング防止の目的で、半導
体ウェハ３５に所望の角度のチルト角、例えば１０’以
上というような大きい角度のチルト角も設定可能なよう
に傾斜固定可能とされている。

さらに、プラテン３４は回転機構３６に接続されており
、被処理物である半導体ウェハ３５はそのほぼ中心付近
を通り被照射面に対して直角な回転軸の回りに回転され
ながらイオン注入が行われるように構成されている。

なお、第２次静電偏向系の各偏向板２９．３０を挟むよ
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
７．３８．３９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。

このような構成のイオン注入装置におけるイオン注入は
、チャネリングを充分に防止することが可能な程に傾斜
保持された被処理物に、第１および第２の静電偏向系に
よってパラレルスキャンされたイオンビームが被照射面
の各位、置におけるビーム入射角度をほぼ一定とされて
走査照射されイオン注入が行われる。

このように、この実施例のイオン注入装置においては、
Ｘ　　３／方向に走査されたイオンビームをＸ方向成分
およびｙ方向成分をそれぞれ独立して平行化する偏向電
極を設けているので、正確なパラレルビームを容易に得
ることが可能であり、このパラレルビーム化されたイオ
ンビームを走査照射することで、半導体ウェハへの均一
なイオン注入処理が行える。

そして、この平行ビーム化されたイオンビームを傾斜保
持された被処理物に走査照射することによって、被処理
物の被照射面における各位置でのビーム入射角度をほぼ
一定とすることが可能となる。したがって、例えば低エ
ネルギーでのイオン注入の際にチルト角を大きく設定し
ても、被処理物全体として均一にチャネリングを防止す
ることができる。さらに、被処理物を回転させながらイ
オン注入を行うことによって、チルト角を人き（設定す
ることによるパターン溝の下部や側部におけるブライン
ド部の発生も有効に防止される。

また、被処理物を回転させながらイオン注入を行うこと
によって、静電偏向系への印加電圧の変動やノイズ等が
発生しても均一なイオン注入が行え、さらに半導体ウェ
ハに対するイオン注入量のユニホミティの向上が実現で
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方法によれば
、被処理物全体として均一にチャネリングを防止するこ
とができ、所望の深さへのイオン打込みを確実に行うこ
とが可能となるとともに、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）はこの実施例の平面図、第１図（ｂ）はその側面図
、第２図および第３図は本発明の一実施例で使用したビ
ーム偏向用の走査信号の波形を示す図、第４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・・・・・・ｙ方
向走査板、２３・・・・・・Ｘ方向走査板、２４・・・
・・・第１次静電偏向系、２９・・・・・・ｙ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・
・・・・・半導体ウェハ、３６・・・・・・回転機構。 出願人　　　　　チルψ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方法において、 イオン源から射出されたイオンビームを第１の静電偏向
   系によって水平および垂直方向に偏向し、次いで前記第
   １の静電偏向系からのイオンビームを第２の静電偏向系
   によって平行ビーム化し、この平行ビーム化されたイオ
   ンビームをこの平行ビームに対して被照射面が所望の角
   度となるように保持された前記被処理物に走査照射し、
   前記被処理物の被照射面の各位置におけるイオンビーム
   注入角度をほぼ一定に設定してイオン注入を行うことを
   特徴とするイオン注入方法。