JPH03114127A

JPH03114127A - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH03114127A
Application number: JP2107091A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Nogami; 野上　司; Kazuhiro Nishikawa; 和宏西川
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1991-05-15
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: EP0398269A3; JPH0770296B2; DE69021435T2; KR900019123A; KR930005735B1; EP0398269A2; EP0398269B1; DE69021435D1; US5068539A

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〕この発明は、イオンビームを静電的に走査すると共に、
ターゲットをそれと実質的に直交する方向に機械的に走
査する、いわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン注
入装置に関する。

〔従来の技術〕

この種のイオン注入装置の従来例を第５図に示す。

このイオン注入装置においては、イオン源から引き出さ
れ、かつ必要に応じて質量分析、加速、整形等が行われ
たイオンビーム２を、走査電源２１２から走査電圧が供
給される一組の走査電極２０４によってＸ方向（例えば
水平方向。以下同じ）に静電的に走査して、Ｘ方向に広
がる面状のビームになるようにしている。

走査電源２１２は、所定周波数の三角波信号を発生する
発振器２１２ａと、それからの信号を昇圧して互いに逆
極性の走査電圧■Ｘおよび一■Ｘをそれぞれ出力する高
圧増幅器２１２ｂおよび２１２ｃとを備えている。

一方、ターゲット（例えばウェーハ）４をホルダ８によ
ってイオンビーム２の照射領域内に保持すると共に、そ
れらを駆動装置２１０によって前記Ｘ方向と実質的に直
交するＸ方向（例えば垂直方向。以下同じ）に機械的に
走査し、これとイオンビーム２の前記走査との協働によ
ってターゲット４の全面に均一にイオン注入を行うよう
にしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなイオン注入装置において、そのイオンビー
ム２の軌道は次のような条件で変化する。

■　イオンビーム２自体の特性（例えばそのエネルギー
、発散角、エミツタンス、密度、イオンの種類等） ■　走査電極２０４の機械的特性（例えばその平行度、
ねじれ角、イオンビーム２に対する位置等） ■　走査電極２０４の電気的特性（例えばそれに印加す
る走査電圧の大きさ、周波数等）■　その他、イオンビ
ーム２の軌道周辺の状態上記条件の内、■および■の条
件はイオン注入装置固有のものであり、注入条件ごとに
変化するようなことはないが、■および■の条件は注入
条件によって変化する。しかも各条件は単独ではなく、
それぞれが関連しあってイオンビーム２の軌道が変化す
る。

この軌道の変化が、ターゲット４の表面を走査するビー
ム軌道の全域で均等に起これば特に問題はないが、一部
の軌道のみが変化した場合、ターゲット４上でのイオン
ビーム２の走査速度が特定の部分でのみ変化し、それが
ターゲット４に対する注入均一性に悪影響を及ぼす。

その場合でも、注入均一性は通常は１％程度以下にする
ことができるが、近年は、ターゲット４の表面に形成す
る半導体素子がより高密度化およびより高性能化する傾
向にあり、そのため従来以上の均一性を要求されるよう
になって来ている。

そこでこの発明は、ターゲットに対する注入均一性をよ
り向上させることができるイオン注入装置を提供するこ
とを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置は
、外部から与えられる波形データに基づいて当該波形デ
ータに応じた波形の信号を発生する信号発生器およびそ
れからの信号を増幅して前記走査電極に供給する走査電
圧を出力する増幅器を含む走査電源と、イオンビームを
受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する多数の互いに
同一面積のファラデーカップをＸ方向に並べたものを含
む多点モニタと、この多点モニタを走査されたイオンビ
ームの照射領域内に出し入れするモニタ駆動装置と、前
記多点モニタの各ファラデーカンプによって計測したビ
ーム電流に基づいて各ファラデーカップに入射されたビ
ーム電流量の分布を求め、かつこのビーム電流量の分布
が均一化するような前記波形データを作りそれを前記走
査電源の信号発生器に与える制御装置とを備えることを
特徴とする。

また、上記制御装置の代わりに、前記多点モニタの各フ
ァラデーカップによって計測したビーム電流に基づいて
各ファラデーカップに入射されたビーム電流量の分布を
求め、かつこのビーム電流量の分布を、ターゲット上で
のイオン注入量の分布に対応するように、両分布間の予
め求められた関係に基づいて補正し、そしてこの補正さ
れたビーム電流量の分布が均一化するような前記波形デ
ータを作りそれを前記走査電源の信号発生器に与える制
御装置を設けても良い。

〔作用〕

多点モニタをイオンビームの照射領域内に入れてイオン
ビームを走査すると、各ファラデーカップによってその
場所のビーム電流が計測され、それに基づいて各ファラ
デーカップに入射されたビーム電流量（電荷量）の分布
が制御装置において求められる。そして同制御装置は、
このビーム電流量の分布が均一化するような波形データ
を作る。

走査電源における信号発生器は、この波形データに応じ
た波形の信号を発生し、これが増幅されて走査電圧とし
て走査電極に供給される。

その結果、従来のように単なる三角波の走査電圧を用い
る場合に比べて、ターゲットに対する注入均一性が向上
する。

また、多点モニタ上でのビーム電流量の分布をターゲッ
ト上でのイオン注入量の分布に対応するように補正する
制御装置を用いると、多点モニタとターゲットとの間の
条件の差を解消することができるので、ターゲットに対
する注入均一性が更に向上する。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第５図の例と同等部分には同一
符号を付し、以下においては従来例との相違点を主に説
明する。

この実施例においては、走査電極２０４に走査電圧を供
給する走査電源２２２を、次のような構成にしている。

即ちこの走査電源２２２は、外部から与えられる波形デ
ータ（より具体的には後述する制御装置２２８から与え
られる波形データＤＳ）に基づいて当該波形データに応
じた波形の走査信号ＶＳを発生する任意波形発生器２２
２ａと、それからの走査信号■Ｓを昇圧して互いに逆極
性の走査電圧■Ｘおよび＝■Ｘをそれぞれ出力する高圧
増幅器２２２ｂおよび２２２Ｃとを備えている。

任意波形発生器２２２ａは、プログラム設定することに
よって、あるいは外部から入力される波形データに基づ
いて、任意波形の信号を発生することができるものであ
り、公知のものである。

更にこの実施例のイオン注入装置は、走査されたイオン
ビーム２の各点におけるビーム電流の分布を計測する多
点モニタ２２４、それをイオンビーム２の照射領域内に
計測のために入れたり、ターゲット４に対するイオン注
入の邪魔にならないように出したりするモニタ駆動装置
２２６および前述した波形データＤＳを作ってそれを走
査電源２２２に与える等の機能を有する制御装置２２８
を備えている。

多点モニタ２２４は、例えば第２図に示すように、イオ
ンビーム２を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する
多数の互いに同一面積のファラデーカップ２２４ＣをＸ
方向に一列に並べたものと、その前方に設けられていて
各ファラデーカップ２２４ｃに対応する位置に開口部を
有するサプレッサ２２４ｂと、その前方に設けられてい
て各ファラデーカップ２２４Ｃに対応する位置に開口部
を有するマスク２２４ａとを備えている。２２４ｄおよ
び２２４ｅは支持碍子である。

制御装置２２８は、例えば第２図に示すように、多点モ
ニタ２２４の各ファラデーカップ２２４Ｃから与えられ
るビーム電流■を周波数信号に変換する電流／周波数変
換器２２８ｂと、それから出力される周波数信号の周波
数をカウントしてビーム電流■をディジタル化して制御
回路２２８ｄに与えるカウンタ２２８ｃと、制御回路２
２８ｄからの指令に基づいて多点モニタ２２４の各ファ
ラデーカップ２２４Ｃを択一的に切り換えて電流／周波
数変換器２２８ｂに接続する多数のスイッチ２２８ａと
、上記のようにして入力されるデータに基づいて各ファ
ラデーカップ２２４Ｃに入射されたビーム電流！（電荷
量）の分布を求め、かつこのビーム電流量の分布が均一
化するような波形データＤＳを作る制御回路２２８ｄと
を備えている。制御回路２２８ｄはこの例ではマイクロ
コンピュータを含んでいる。

走査電圧波形を補正する手順の例を示すと、次の通りで
ある。

■　モニタ駆動装置２２６によって多点モニタ２２４を
駆動してそれをイオンビーム２の照射領域内に入れる。

■　そしてまず、任意波形発生器２２２ａから例えば第
３図中に実線で示すような三角波の走査信号■Ｓを出力
させてイオンビーム２の走査を行い、そのときに多点モ
ニタ２２４の各ファラデーカップ２２４Ｃに入射される
ビーム電流量を制御回路２２８ｄにおいて順次求める。

即ち、測定しようとするファラデーカップ２２４ｃに対
応するスイッチ２２８ａを一つだけオンにしておいてそ
のファラデーカップ２２４Ｃに入射するビーム電流Ｉを
測定し、それに基づいてイオンビーム２の単位走査（例
えば片道１回の走査あるいは往復１走査等）当りのビー
ム電流量を積算する。そしてこれを各ファラデーカップ
２２４Ｃに対して順次行う。

■　次いで制御回路２２８ｄは、上記のようにして測定
したデータを元に、各ファラデーカップ２２４Ｃに入射
されたビーム電流量の分布を求め、かつこの分布が均一
化するような波形データＤＳを算出する。

この場合、各ファラデーカップ２２４Ｃの面積は互いに
等しいので、測定された各ファラデーカップ２２４Ｃご
とのビーム電流量はターゲット４に対する単位面積当り
のイオン注入量に比例している。従って制御回路２２８
ｄは、ビーム電流量が多い部分ではイオンビーム２の走
査速度が高（なり、ビーム電流量が少ない部分ではイオ
ンビーム２の走査速度が低くなるような波形データＤＳ
を作る。

例えば、走査信号ＶＳが第３図に実線で示すような三角
波のとき、ｎ番目のファラデーカップ２２４ｃに入射す
るビーム電流量だけが他の部分に比べて少ない場合を仮
定する。点ａｂ間にイオンビーム２がｎ番目のファラデ
ーカップ２２４Ｃに入射しており、その間の時間をＴｎ
とする。

制御回路２２８ｄは、当該ファラデーカップ２２４ｃに
入射するビーム電流量（＝ビーム電流×時間）が他の部
分と等しくなる時間Ｔｎ’　　（この場合はＴｎ’　＞
Ｔｎ　）を当該ファラデーカップ２２４ｃに流れるビー
ム電流を用いて算出する。このとき、時間Ｔｎ後と時間
Ｔｎ′後とでは走査信号ｖＳの大きさは同じにならなけ
ればならないから（つまり走査幅は同じであるから）、
ｂ′点の位置が決まり、第３図中に破線で示すように、
８点とｂ′点とを結んだものが補正後の波形になる。

ｂ′点以降の波形は、この場合は補正の必要が無いから
、元の三角波を平行移動させたもので良い。

尚、ｎ番目のファラデーカップ２２４Ｃに入射するビー
ム電流量が他の部分よりも多い場合は、上記とは逆に点
ａｂ′間の傾きを大きくして時間Ｔｎ’をＴｎよりも短
くする。

制御回路２２８ｄは、このような補正後の走査信号■Ｓ
の波形の元になる波形データＤＳを作り、これを走査電
源２２２の任意波形発生器２２２ａに与える。任意波形
発生器２２２ａは、この波形データＤＳを保持すると共
に、それに対応した波形の走査信号ＶＳを出力する。

■　そして、上記と同様にして再度、各ファラデーカッ
プ２２４Ｃに入射されるビーム電流量の分布を求め、設
定された均一性が得られれば波形補正を終了し、設定さ
れた均一性より悪ければ、再び上記のような波形補正を
行う。

■　そして、所定の均一性が得られるようになったら、
多点モニタ２２４をイオンビーム２の照射領域から出し
、その後はターゲット４に対するイオン注入を行えば良
い。

以上のようにすることによって、多点モニタ２２４の各
ファラデーカップ２２４Ｃに入射するビーム電流量の均
一性が設定された値より良くなる結果、ターゲット４に
対する注入均一性も従来例の場合よりも向上する。

なお、厳密に見れば、多点モニタ２２４とターゲット４
との間の条件の差、例えば両者間の位置の差等により、
上記のようにして多点モニタ２２４上でのビーム電流量
の分布が例えば第６図のカーブＡのように均一化されて
も、ターゲット４上でのイオン注入量の分布が例えばカ
ーブＢのように必ずしも均一でないことが起こるかも知
れない。

これに対しては、多点モニタ２２４上でのビーム電流量
の分布とターゲット４上でのイオン注入量の分布との間
の関係、例えば上述したように多点モニタ２２４上での
ビーム電流量の分布が第６図中のカーブＡのようなとき
にターゲット４上でのイオン注入量の分布が同図中のカ
ーブＢのようなものになるというような関係（これは当
該イオン注入装置固有の関係である）を予め求めておき
、かつこの関係を示すデータを例えば制御装置２２８中
の制御回路２２８ｄ内に予め格納しておき、そして同制
御回路２２８ｄにおいて、このデータに基づいて、多点
モニタ２２４で測定したビーム電流量の分布をターゲッ
ト４上でのイオン注入量の分布に対応（例えば一致）す
るように補正し、そしてこの補正されたビーム電流量の
分布が均一化するような波形データＤＳを上記と同様に
して算出してこれを走査電源２２２に与えるようにして
も良い。そのようにすれば、多点モニタ２２４とターゲ
ット４との間の条件の差を解消することができるので、
ターゲット４に対する注入均一性を更に向上させること
ができる。

また、走査電源２２２を、例えば第４図に示すように、
制御装置２２８から波形データＤＳ、およびＤＳｚを受
けて互いに逆極性の走査信号■Ｓおよび一■Ｓをそれぞ
れ発生する二つの任意波形発生器２２２ａおよび２２２
ｄと、それらをそれぞれ昇圧して互いに逆極性の走査電
圧Ｖｘおよび■ｘを出力する二つの高圧増幅器２２２ｂ
および２２２ｅとで構成し、この各任意波形発生器２２
２ａおよび２２２ｄに制御装置２２８から前記と同様に
して算出した波形データＤ　Ｓ　＋およびＤＳ２をそれ
ぞれ与えるようにしても良く、そのようにすれば走査電
極２０４に供給する走査電圧の波形をｖＸ側と−ＶＸ側
とで互いに独立して変えることができるので、よりきめ
細かな補正を行うことができるようになる。

また、多点モニタ２２４の各ファラデーカップ２２４Ｃ
からビーム電流■を制御回路２２８ｄに取り込むには、
必ずしも上記例のように電流／周波数変換器２２８ｂお
よびカウンタ２２８Ｃを用いる必要は無く、他の手段を
用いても良い。

また、ターゲット４をイオンビーム２の走査方向である
Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査する手
段としては、前述したような直線的な運動に変えて、揺
動運動により実質的に直交するように駆動しても良い。

そのようにしたイオン注入装置の例をそのホルダ駆動装
置周りを主体にして以下に説明する。

第７図は、この発明の他の実施例に係るイオン注入装置
を部分的に示す水平断面図である。この例では、イオン
ビーム２のビームラインの左右に同じ機構がほぼ左右対
称に設けられているので、以下においては主に右側（図
の右側）を例に説明する。

この実施例においては、図示しない真空ポンプによって
真空排気される注入室６内に、Ｘ方向に電気的に走査さ
れ、更に平行ビーム化されたイオンビーム２が導入され
る。

イオンビーム２を平行ビーム化する走査手段の一例を第
８図に示す。即ち、イオン源１１０から引き出され、か
つ必要に応じて質量分析、加速等が行われたイオンビー
ム２を、同一の走査電源１１６から互いに逆極性の走査
電圧（三角波電圧）が印加される二組の走査電極１１２
および１１４の協働によってＸ方向に走査して、走査電
極１１４から出射した時に平行ビームになるようにして
いる。もっとも、この例と違って、例えば下流側の走査
電極１１４の代わりに磁場を用いる等してイオンビーム
２を平行ビーム化するようにしても良い。

第７図に戻って、上記のような注入室６の左右に、この
実施例では二つの互いに同一構造のホルダ駆動装置１２
０が設けられている。

各ホルダ駆動装置１２０においては、注入室６の側壁部
に真空シール機能を有する真空シール軸受１２２を設け
、それに主軸１２４を前述したＸ方向に貫通させて支持
している。

注入室６の外側に第１の可逆転式のダイレクトドライブ
モータ１２６を取り付けており、その出力軸１２７を、
歯車のようなものを介さずにカップリング板１２８で直
接、主軸１２４の注入室外側端部に結合している。

一方、主軸１２４の注入室内側端部には、カップリング
１３０を介して、第２の可逆転式のダイレクトドライブ
モータ１３２をその出力軸１３３が当該主軸１２４とほ
ぼ直交するように取り付けている。

このダイレクトドライブモータ１３２は、真空中に持ち
込めるように、その内部と外部とがＯリング（図示省略
）によって真空シールされており、かつその出力軸１３
３とモータケース間も例えば磁性流体を含む真空シール
部１３４によって真空シールされている。

そしてこのダイレクトドライブモータ１３２の出力軸１
３３に、アーム１３６を歯車のようなものを介さずに直
接取り付けている。

このアーム１３６の先端部に、第３の可逆転式のダイレ
クトドライブモータ１３８をその出力軸１３９が当該ア
ーム１３６とほぼ直交するように取り付けている。

このダイレクトドライブモータ１３８も、真空中に持ち
込めるように、その内部と外部とがＱ　ＩＪソング図示
省略）によって真空シールされており、かつその出力軸
１３９とモータケース間も例えば磁性流体を含む真空シ
ール部１４０によって真空シールされている。

そしてこのダイレクトドライブモータ１３日の出力軸１
３９に、それとほぼ直交するように、ターゲットの一例
であるウェーハ４を保持するホルダ８を歯車のようなも
のを介さずに直接取り付けている。従って、このホルダ
８に保持されたウェーハ４の表面を、第７図に示すよう
に、イオンビーム２に向けることができる。尚、ホルダ
８は、この例ではベース８ａと、それとの間にウェーハ
４を挟持するウェーハ押え８ｂと、ウェーハ４を昇降さ
せるウェーハ受け８ｃとを備えている。

上記構造によれば、第１のダイレクトドライブモータ１
２６によって、主軸１２４を矢印りのように回転させて
、その先にアーム１３６等を介して取り付けられたホル
ダ８を、所定の注入角位置（第７図中右側のホルダ８参
照）と、ウェーハ４のハンドリングのための水平位置（
第７図中左側のホルダ８参照）とに駆動することができ
る。

そして上記注入角位置で、第２のダイレクトドライブモ
ータ１３２を矢印Ｅのように正転および逆転させてアー
ム１３６を揺動回転させると、アーム１３６の先端部に
取り付けられたホルダ８は、そこに保持したウェーハ４
をイオンビーム２に向けた状態で、円弧を描くような形
で、Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査さ
れる（第９図も参照）。

しかもその時、第３のダイレクトドライブモータ１３８
を第２のダイレクトドライブモータ１３２と同時に同一
方向（各モータの出力軸側より見て）かつ同一角度回転
させると、第９図に示すように、ホルダ８が円弧を描く
ように走査されても、当該ホルダ８の絶対回転角は０″
であってその姿勢は不変である。従ってこのホルダ８に
装着されたウェーハ４の姿勢も不変である（例えば第９
回中のウェーハ４のオリエンテーションフラット４ａは
、ホルダ８の走査位置に拘わらず常に上側を向いている
）。

その結果、このことと前述したようにイオンビーム２が
Ｘ方向に平行ビーム化されていることとが相俟って、例
えばホルダ８の垂直速度成分がイオンビーム２のビーム
電流に比例するようにアーム１３６の角速度を制御すれ
ば、ウェーハ４の面内においてドーズ量の均一なイオン
注入が可能になる。

尚、両ダイレクトドライブモータ１３２および１３８を
上記のように駆動するには、例えば両者に同一パルス信
号を供給すれば良い。

ホルダ８を第７図中左側に示すようにウェーハ４のハン
ドリング位置に移動させるには、ダイレクトドライブモ
ータ１２６によってホルダ８を水平状態にすると共に、
ダイレクトドライブモータ１３２によってホルダ８を壁
側に移動させれば良い。

尚、ホルダ８上のウェーハ４を冷却するためにホルダ８
に冷媒を流す場合は、次のようにすれば良い。

即ち、各ダイレクトドライブモータ１２６．１３２およ
び１３８の中心部には貫通穴がおいているので、ホルダ
８の中心部に冷媒通路を有するホルダ軸を取り付け、そ
のホルダ軸をダイレクトドライブモータ１３８の中心穴
を貫通させ、アーム１３６に設けた回転継手で回転する
ホルダ軸に冷媒の供給および回収を行うようにすれば良
い。

かつ、この回転継手に可撓性のあるチューブを接続して
それをダイレクトドライブモータ１３２の中心穴を通す
と共に、ダイレクトドライブモータ１２６の中心穴を貫
通する主軸１２４を中空にして同チューブをその中を通
して大気側に引出し、これによって大気側から冷媒の供
給および回収を行うようにすれば良い。

ところで、この実施例においては、注入室６の後方部左
右の底部に、ウェーハ４を注入室６内と大気側との間で
１枚ずつ出し入れ（アンロードおよびロード）するため
の真空予備室８０がそれぞれ隣接されている。

この真空予備室８０の部分の断面図を第１Ｏ図および第
１１図に示す。第１０図は真空予備室８０の真空側弁８
８が閉じかつ大気側弁９０が開いた状態を、第１１図は
真空側弁８８が開きかつ大気側弁９０が閉じた状態を示
す。但し、第１１図には、後述するウェーハ搬送装置６
０の一部分をも便宜上示している。

詳述すると、注入室６の底部に、真空ポンプ９２によっ
て真空排気される真空予備室８ｏが設けられており、そ
の上部には注入室６との間を仕切る真空側弁８８が、下
部には大気側との間を仕切る大気側弁９０が、それぞれ
設けられている。

真空側弁８８は注入室６上に設けたエアシリンダ８６に
よって、大気側弁９ｏは下側のエアシリンダ１０２によ
ってガイド軸９８を介して、それぞれ昇降され開閉され
る。尚、エアシリンダ８６の上部に設けたレバー８８お
よびエアシリンダ８２は、エアシリンダ８６をロックす
るためのものである。

大気側弁９０の上部には、ウェーハ４を載せる回転台９
４が設けられており、この回転台９４は、モータ９６に
よってウェーハ４のオリエンテーションフラット合わせ
等のために回転させられると共に、デュアルストローク
シリンダ１００によってウェーハ４のハンドリング等の
ために２段階に昇降させられる。

再び第７図に戻って、上記のような各真空予備室８０か
ら水平状態にある各ホルダ８にかけての部分に、次のよ
うな構造のウェーハ搬送装置６゜がそれぞれ設けられて
いる。

即ち、第１２図も参照して、真空予備室８ｏと水平状態
にあるホルダ８との間のウェーハ４の搬送経路に沿って
、二つの溝付きのプーリー７０および７２間にタイミン
グベルト６８がループ状に懸は渡されている。一方のプ
ーリー７０には、正転および逆転可能なモータ７４が連
結されている。

そして、このタイミングベルト６８の上側および下側の
部分には、それぞれ連結金具６６を介して、それぞれウ
ェーハ４を載置可能なロード側の搬送アーム６１ａおよ
びアンロード側の搬送アーム装置６１ｂがそれぞれ取り
付けられている。

また、各搬送アーム６１ａ、６１ｂが回転せずにタイミ
ングベルト６８に沿って移動するのをガイドするガイド
手段として、この実施例ではボールスプラインを採用し
ている。即ち、各搬送アーム６１ａ、６１ｂの根元部に
スプライン軸受６４ａおよび６４ｂを取り付けると共に
、それらをそれぞれ貫通する上下２木のスプライン軸６
２ａおよび６２ｂをタイミングベルト６日に平行に配置
している。

このようなボールスプラインの代わりに、通常のガイド
軸を２本ずつ用いても良いが、ボールスプラインを用い
れば、１本のスプライン軸で、搬送アームが回転せずに
水平に安定して走行するのをガイドすることができる。

尚、各スプライン軸６２ａ、６２ｂは、筒略化のために
丸棒で図示しているが、実際は、複数のポールの転動溝
を有する丸棒状あるいは異形状のものである。

次に、上記のようなイオン注入装置の全体的な動作例を
第７図の右側の機構を中心に説明する。

ホルダ駆動装置１２０によってホルダ８を水平位置に移
動させ（この状態は、第７図中の左側のホルダ８参照）
、ウェーハ受け８Ｃおよびウェーハ押え８ｂを図示しな
い駆動装置によって駆動して、先に装着していたウェー
ハ４を下段のアンロード用の搬送アーム６１ｂに受は渡
しする位置まで上昇させる。

一方、真空予備室８０側では、第１１図を参照して、デ
ュアルストロークシリンダ１００の上下両方のシリンダ
を動作させて回転台９４を太き（上昇させて２点鎖線で
示すように上段のロード側の搬送アーム６１ａの位置ま
で未注入のウェーハ４を持ち上げ、その状態でウェーハ
搬送装置６０のモータ７４によってタイミングベルト６
８を駆動して、搬送アーム６１ａを真空予備室８０上の
位置に、かつ搬送アーム６１ｂをホルダ８上の位置に同
時に移動させ、そしてホルダ８のウェーハ受け８ｃを降
下させて先に注入済のウェーハ４を搬送アーム６１ｂに
載せ、一方真空予備室８０側でも回転台９４を降下させ
て未注入のウェーハ４を搬送アーム６１ａに載せる。

次に、ウェーハ搬送装置６０のモータ７４を先とは逆転
させ、注入済のウェーハ４を載せた搬送アーム６１ｂを
真空予備室８０上へ、未注入のつ工−ハ４を載せた搬送
アーム６１ａをホルダ８上へ移動させ、そして真空予備
室８０側ではデュアルストロークシリンダ１００の上側
のシリンダのみを動作させて回転台６４によって搬送ア
ーム６１ｂよりウェーハ４を受は取り（第１１図中の実
線の状態）、ホルダ８側ではウェーハ受け８Ｃによって
搬送アーム６１ａよりウェーハ４を受は取る。

次いで、ウェーハ搬送装置６０のモータ７４を再び逆転
させて両搬送アーム６１ａおよび６１ｂを中間の待機位
置まで移動させ（第７図の状態）、ホルダ８側ではウェ
ーハ受け８Ｃおよびウェーハ押え８ｂを降下させてウェ
ーハ４を保持し、ホルダ駆動装置１２０によってホルダ
８を第７図中に示すような注入状態まで移動させて注入
準備は完了する。

一方、真空予備室８０側では、回転台９４を降下させ、
かつ真空側弁８８を閉じた後、当該真空予備室８０内を
大気圧状態に戻して大気側弁９０を開き（第１０図の状
態）、図示しない大気側の搬送アーム装置によって注入
済のウェーハ４の搬出および次の未注入のウェーハ４の
搬入を行う。

このとき並行して、注入室６内では、ホルダ駆動装置１
２０によってホルダ８を前述したようにＹ方向に機械的
に走査しながら、当該ホルダ８上のウェーハ４にイオン
ビーム２を照射してイオン注入が行われる。

以降は、必要に応じて上記と同様の動作が繰り返される
。

また、右側の機構と左側との機構との関係を説明すると
、この実施例においては、一方の（例えば第７図中の右
側の）ホルダ８を上記のように走査しながらそこに装着
したウェーハ４にイオン注入を行うことと並行して、他
方のホルダ８を水平状態にしてウェーハ４のハンドリン
グ（即ち注入済のウェーハ４の取出しおよび未注入のウ
ェーハ４の装着）を行うことができる。即ち、二つのホ
ルダ８において交互にイオン注入およびウェーハ４のハ
ンドリングを行うことができ、イオン注入およびハンド
リングのロス時間が殆どなくなるのでスルーブツトが向
上する。

しかも、各アーム１３６およびホルダ８が円弧状に動く
ため、それらが互いに機械的に干渉するのを避けながら
二つのホルダ駆動装置１２０を互いに近づけて配置する
ことができ、従って当該イオン注入装置の小型化を図る
ことができる。

また、両ホルダ８に対するウェーハ４のハンドリングが
互いに同一条件で、即ちこの例では互いに同一高さでし
かもどちらもウェーハ４の表面を上にして可能になるた
め、ウェーハ４のハンドリングが容易になる。

更にこの実施例のイオン注入装置では、各ホルダ駆動装
置１２０にダイレクトドライブモータ１２６．１３２．
１３８を採用していて、それらによって必要な個所を直
接駆動するようにしているので、タイミングベルト、そ
のためのプーリー歯車等を用いる場合に比べて、ホルダ
駆動装置１２０の構造が大幅に単純化されている。

尚、この明細書においてＸ方向およびＹ方向は、直交す
る２方向を表すだけであり、従って例えば、Ｘ方向を水
平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれらから
傾いた方向と見ても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームの走査時
の均一性を測定し、そのデータに基づいて走査電圧波形
をイオンビームの均一性が良くなるように補正すること
ができるので、従来のように単なる三角波の走査電圧を
用いる場合に比べて、ターゲットに対する注入均一性を
より向上させることができる。

また、多点モニタ上でのビーム電流量の分布をターゲッ
ト上でのイオン注入量の分布に対応するように補正する
制御装置を用いると、多点モニタとターゲットとの間の
条件の差を解消することができるので、ターゲットに対
する注入均一性を更に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第２図は、第１図の多点モニタ
および制御装置のより具体例を示す図である。第３図は
、走査信号波形の一例を示す図である。第４図は、走査
電源の他の例を示すブロック図である。第５図は、従来
のイオン注入装置の一例を部分的に示す図である。第６
図は、多点モニタ上でのビーム電流量の分布とターゲッ
ト上でのイオン注入量の分布との関係を例示的に示すグ
ラフである。第７図は、この発明の他の実施例に係るイ
オン注入装置を部分的に示す水平断面図である。第８図
は、イオンビームの電気的な走査手段の一例を示す概略
平面図である。姓９図は、第７図中のホルダ駆動装置に
よる走査時のホルダの姿勢を説明するための図である。第１０図および第１１図は、共に、第７図の線１−１に
沿う断面図であるが、互いに動作状態を異にしている。第１２図は、第７図中のウェーハ搬送装置を示す斜視図
である。２・・・イオンビーム、４・・・ターゲット、２０４・
・・走査電極、２１０・・・駆動装置、２２２・・・走
査電源、２２２ａ、２２２ｄ・・・任意波形発生器（信
号発生器）、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｅ・・・高圧
増幅器、２２４・・・多点モニタ、２２４ｃ・・・ファラデーカップ、２２６・・・モニタ駆動装置、２２８・・・制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオンビームを走査電極によってＸ方向に静電的
に走査すると共に、ターゲットを駆動装置によってＸ方
向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査するように
したイオン注入装置において、外部から与えられる波形
データに基づいて当該波形データに応じた波形の信号を
発生する信号発生器およびそれからの信号を増幅して前
記走査電極に供給する走査電圧を出力する増幅器を含む
走査電源と、イオンビームを受けてそのビーム電流をそ
れぞれ計測する多数の互いに同一面積のファラデーカッ
プをＸ方向に並べたものを含む多点モニタと、この多点
モニタを走査されたイオンビームの照射領域内に出し入
れするモニタ駆動装置と、前記多点モニタの各ファラデ
ーカップによって計測したビーム電流に基づいて各ファ
ラデーカップに入射されたビーム電流量の分布を求め、
かつこのビーム電流量の分布が均一化するような前記波
形データを作りそれを前記走査電源の信号発生器に与え
る制御装置とを備えることを特徴とするイオン注入装置
。
（２）イオンビームを走査電極によってＸ方向に静電的
に走査すると共に、ターゲットを駆動装置によってＸ方
向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査するように
したイオン注入装置において、外部から与えられる波形
データに基づいて当該波形データに応じた波形の信号を
発生する信号発生器およびそれからの信号を増幅して前
記走査電極に供給する走査電圧を出力する増幅器を含む
走査電源と、イオンビームを受けてそのビーム電流をそ
れぞれ計測する多数の互いに同一面積のファラデーカッ
プをＸ方向に並べたものを含む多点モニタと、この多点
モニタを走査されたイオンビームの照射領域内に出し入
れするモニタ駆動装置と、前記多点モニタの各ファラデ
ーカップによって計測したビーム電流に基づいて各ファ
ラデーカップに入射されたビーム電流量の分布を求め、
かつこのビーム電流量の分布を、ターゲット上でのイオ
ン注入量の分布に対応するように、両分布間の予め求め
られた関係に基づいて補正し、そしてこの補正されたビ
ーム電流量の分布が均一化するような前記波形データを
作りそれを前記走査電源の信号発生器に与える制御装置
とを備えることを特徴とするイオン注入装置。