JPH04149947A - 回転デフレクタによるビーム注入均一化装置 - Google Patents
回転デフレクタによるビーム注入均一化装置Info
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- JPH04149947A JPH04149947A JP2274995A JP27499590A JPH04149947A JP H04149947 A JPH04149947 A JP H04149947A JP 2274995 A JP2274995 A JP 2274995A JP 27499590 A JP27499590 A JP 27499590A JP H04149947 A JPH04149947 A JP H04149947A
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Landscapes
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は半導体ウェハ、有機物、絶縁物などの基板や
シートにイオンを注入するイオン照射装置に於いてイオ
ンビームを走査するための機構の改良に関する。
シートにイオンを注入するイオン照射装置に於いてイオ
ンビームを走査するための機構の改良に関する。
【 従 来 の 技 術 】加速されたイ
オンを対象物に打ち込むこととした装置が数多くの目的
で用いられている。例えば半導体ウェハにイオンを打ち
込んでｐ型、ｎ型の導電性領域を形成することがある。 さらに金属、絶縁体、セラミック、モノマー ポリマー
などにイオンを注入照射して薄膜形成、表層改質などを
行う事も多い。またイオンを打ち込んで、二次イオン、
Ｘ線、電子、反跳イオンなどを生成させこれを検知して
表面状態の測定に用いられることもある。 イオンビームは目的によって細く絞られることもあるし
、大面積の太いイオンビームとして照射されることもあ
る。対象物が広い面積を持つ場合は、イオンビームの固
有の拡がりだけでは対象物全体を覆い尽くすことができ
ない。このような時はイオンビームを走査することによ
って対象物の全体へ均一にイオン照射する。イオンビー
ムの走査は、電界あるいは磁界を用いてなされる。いず
れにしてもイオンビームの進行方向に対して直角の２方
向にイオンビームを振るものである。イオンビームの進
行方向を２方向とすると、Ｘ）Ｙ方向に電極板あるいは
コイルを設ける。そして三角波の電圧、電流を用いてイ
オンビームをＸ方向、Ｘ方向に振動させる。 イオンビームは例えばガウシアンビームであるがいくら
かの拡がりを持っており、中心で高密度、周縁で低密度
となっている。走査線は例えばＸ方向に平行でＸ方向に
少しずつずれてゆくようになっている。このずれが隣接
走査ビームの密度の拡がりの範囲にあるようにしている
。このためビームが重なり合って、単位面積当たりの照
射密度が均一になるようにしている。 しかし、Ｘ方向、Ｘ方向の走査だけではどうしてモ均一
になりにくいので、これに加えて対象物を中心軸の周り
に回転するという事が行われる。 第５図によって従来例に係るイオンビーム走査機構を説
明する。イオンビーム１はイオン源（図示せず）で発生
し、加速管（図示せず）で必要な加速を受けたものであ
る。これはイオンビーム１と垂直に置かれたウェハ４に
照射されるものである。ウェハ４はウェハホルダ５に固
定されこれはウェハ回転モータによって回転する。 イオンビーム１の経路の途中にＸ走査電極１１と、Ｘ走
査電極１２とが設けられる。これは平行な２枚の電極板
を対向させたものである。Ｘ走査電極１１にはＸ走査電
源１３により電極板に走査電圧が印加される。これは三
角波電圧である事が多いが、三角波に幾分の変化をつけ
た波形のこともある。これは交流の三角波に直流のバイ
アスを加えた電源によって与えられる。バイアスは使わ
ないこともある。 Ｘ走査電極１２にもＸ走査電源１４によって三角波電圧
が印加される。Ｘ走査もＸ走査も電圧振幅はほぼ同じで
あるが周期は異なる。例えば第６図のような走査をする
場合は、Ｘ方向の走査の周期は短くＸ方向の走査の周期
は長い。Ｘ走査によりＱｏｌＱｌ、Ｑ２φ・というよう
にイオンビームを±Ｘ方向に振る。Ｘ走査はゆっくりし
ていてＸ方向の経路が少しずつずれてゆくようになって
いる。 ウェハを−ｙＸ方向走査するとウェハの端を越えたとこ
ろで、走査方向が＋ｙＸ方向変化する。 ところがウェハ４自体が回転しているので、実際にウェ
ハから見た走査は第６図のようなものではなく、第７図
のようになる。第７図は走査ビームがウェハの中心を通
る場合のウェハから見た走査線を示す。これはＲ８、Ｒ
□、Ｒ２・・というように円弧状軌跡に沿った走査であ
る。ウェハの中心を通らない場合は、円弧の位置がずれ
て（曲率は変わらない）くる。このような動的な走査軌
跡を描いているのでウェハの上面に均一なイオン照射が
なされるのである。第７図のような走査軌跡を放射円弧
状と呼ぶことにする。
オンを対象物に打ち込むこととした装置が数多くの目的
で用いられている。例えば半導体ウェハにイオンを打ち
込んでｐ型、ｎ型の導電性領域を形成することがある。 さらに金属、絶縁体、セラミック、モノマー ポリマー
などにイオンを注入照射して薄膜形成、表層改質などを
行う事も多い。またイオンを打ち込んで、二次イオン、
Ｘ線、電子、反跳イオンなどを生成させこれを検知して
表面状態の測定に用いられることもある。 イオンビームは目的によって細く絞られることもあるし
、大面積の太いイオンビームとして照射されることもあ
る。対象物が広い面積を持つ場合は、イオンビームの固
有の拡がりだけでは対象物全体を覆い尽くすことができ
ない。このような時はイオンビームを走査することによ
って対象物の全体へ均一にイオン照射する。イオンビー
ムの走査は、電界あるいは磁界を用いてなされる。いず
れにしてもイオンビームの進行方向に対して直角の２方
向にイオンビームを振るものである。イオンビームの進
行方向を２方向とすると、Ｘ）Ｙ方向に電極板あるいは
コイルを設ける。そして三角波の電圧、電流を用いてイ
オンビームをＸ方向、Ｘ方向に振動させる。 イオンビームは例えばガウシアンビームであるがいくら
かの拡がりを持っており、中心で高密度、周縁で低密度
となっている。走査線は例えばＸ方向に平行でＸ方向に
少しずつずれてゆくようになっている。このずれが隣接
走査ビームの密度の拡がりの範囲にあるようにしている
。このためビームが重なり合って、単位面積当たりの照
射密度が均一になるようにしている。 しかし、Ｘ方向、Ｘ方向の走査だけではどうしてモ均一
になりにくいので、これに加えて対象物を中心軸の周り
に回転するという事が行われる。 第５図によって従来例に係るイオンビーム走査機構を説
明する。イオンビーム１はイオン源（図示せず）で発生
し、加速管（図示せず）で必要な加速を受けたものであ
る。これはイオンビーム１と垂直に置かれたウェハ４に
照射されるものである。ウェハ４はウェハホルダ５に固
定されこれはウェハ回転モータによって回転する。 イオンビーム１の経路の途中にＸ走査電極１１と、Ｘ走
査電極１２とが設けられる。これは平行な２枚の電極板
を対向させたものである。Ｘ走査電極１１にはＸ走査電
源１３により電極板に走査電圧が印加される。これは三
角波電圧である事が多いが、三角波に幾分の変化をつけ
た波形のこともある。これは交流の三角波に直流のバイ
アスを加えた電源によって与えられる。バイアスは使わ
ないこともある。 Ｘ走査電極１２にもＸ走査電源１４によって三角波電圧
が印加される。Ｘ走査もＸ走査も電圧振幅はほぼ同じで
あるが周期は異なる。例えば第６図のような走査をする
場合は、Ｘ方向の走査の周期は短くＸ方向の走査の周期
は長い。Ｘ走査によりＱｏｌＱｌ、Ｑ２φ・というよう
にイオンビームを±Ｘ方向に振る。Ｘ走査はゆっくりし
ていてＸ方向の経路が少しずつずれてゆくようになって
いる。 ウェハを−ｙＸ方向走査するとウェハの端を越えたとこ
ろで、走査方向が＋ｙＸ方向変化する。 ところがウェハ４自体が回転しているので、実際にウェ
ハから見た走査は第６図のようなものではなく、第７図
のようになる。第７図は走査ビームがウェハの中心を通
る場合のウェハから見た走査線を示す。これはＲ８、Ｒ
□、Ｒ２・・というように円弧状軌跡に沿った走査であ
る。ウェハの中心を通らない場合は、円弧の位置がずれ
て（曲率は変わらない）くる。このような動的な走査軌
跡を描いているのでウェハの上面に均一なイオン照射が
なされるのである。第７図のような走査軌跡を放射円弧
状と呼ぶことにする。
従来のイオン照射注入装置に於いては面内のイオンビー
ム均一性を高めるためにウェハを回転させている。ウェ
ハホルダ５に対してウェハ４の固定位置は決まっている
ので、搬送機構によってウェハを搬送したときホルダの
位置を正しく合わせて装着しなければならない。また処
理が終わった後も方向を正しく合わせてから取り外し搬
送機構によって把持するようにする。 このようにウェハの取り付は取り外しの時に回転方向の
位置合わせをしなければならない。位置合わせのための
機構が複雑になるし、位置合わせのために時間がかかり
、イオン照射処理のスループットが悪くなる。 さらにウェハが大型のものであるときはウェハ回転機構
が複雑になり大型化する。 このような欠点があるのでウェハは回転せず固定のまま
でイオンビームを均一に照射できるようにすることが望
ましい。本発明はウェハを回転することなくイオンビー
ムを均一に照射できる装置を提供することを目的とする
。
ム均一性を高めるためにウェハを回転させている。ウェ
ハホルダ５に対してウェハ４の固定位置は決まっている
ので、搬送機構によってウェハを搬送したときホルダの
位置を正しく合わせて装着しなければならない。また処
理が終わった後も方向を正しく合わせてから取り外し搬
送機構によって把持するようにする。 このようにウェハの取り付は取り外しの時に回転方向の
位置合わせをしなければならない。位置合わせのための
機構が複雑になるし、位置合わせのために時間がかかり
、イオン照射処理のスループットが悪くなる。 さらにウェハが大型のものであるときはウェハ回転機構
が複雑になり大型化する。 このような欠点があるのでウェハは回転せず固定のまま
でイオンビームを均一に照射できるようにすることが望
ましい。本発明はウェハを回転することなくイオンビー
ムを均一に照射できる装置を提供することを目的とする
。
本発明の回転デフレクタによるビーム注入均一化装置は
イオンビームを対象物上に均一に照射するためイオンビ
ームを進行方向と直角な方向に走査する装置であって、
対向する２枚の電極板と、２枚の電極板をビーム進行方
向に平行な中心軸の周りに回転させる回転機構と、各電
極板に走査電圧を加える電源と、電源電圧を２枚の回転
する電極板へ伝える機構とを有する回転デフレクタをビ
ーム進行方向に直列に２つ並べて設置し、それぞれの電
極板の位相が９０°ずれているように回転しており、静
止した対象物に、放射円弧状の走査線に沿うビームを照
射するようにした事を特徴とする。
イオンビームを対象物上に均一に照射するためイオンビ
ームを進行方向と直角な方向に走査する装置であって、
対向する２枚の電極板と、２枚の電極板をビーム進行方
向に平行な中心軸の周りに回転させる回転機構と、各電
極板に走査電圧を加える電源と、電源電圧を２枚の回転
する電極板へ伝える機構とを有する回転デフレクタをビ
ーム進行方向に直列に２つ並べて設置し、それぞれの電
極板の位相が９０°ずれているように回転しており、静
止した対象物に、放射円弧状の走査線に沿うビームを照
射するようにした事を特徴とする。
本発明に於いてはウェハを軸周りに回転する代わりに走
査電極の方を回転させる。つまり２つの走査電極を同じ
回転速度で９０°の位相差を保ったまま軸周りに回転す
ることにより、ウェハを回転させた場合と実質的に等価
な走査をする。２つの走査電極に周期の異なる三角波電
圧を印加するという点は従来のものと同じである。 走査電極を回転させる機構は複雑であるが、ウェハが静
止しているので搬送装置によってウェハを搬送してホル
ダに取付け、処理が終わった後ホルダから取り外す操作
が容易になる。ウェハの回転機構も不要である。 操作電極や回転機構を含めてここではデフレクタと呼ぶ
。本発明では２つのデフレクタをイオンビームの進行方
向に２つ並べて、位相差が９０°であるよう同速で回転
している。
査電極の方を回転させる。つまり２つの走査電極を同じ
回転速度で９０°の位相差を保ったまま軸周りに回転す
ることにより、ウェハを回転させた場合と実質的に等価
な走査をする。２つの走査電極に周期の異なる三角波電
圧を印加するという点は従来のものと同じである。 走査電極を回転させる機構は複雑であるが、ウェハが静
止しているので搬送装置によってウェハを搬送してホル
ダに取付け、処理が終わった後ホルダから取り外す操作
が容易になる。ウェハの回転機構も不要である。 操作電極や回転機構を含めてここではデフレクタと呼ぶ
。本発明では２つのデフレクタをイオンビームの進行方
向に２つ並べて、位相差が９０°であるよう同速で回転
している。
第３図に本発明のデフレクタの実施例を示す。
第４図は第３図のＩＶ−ｒＶ断面図である。このような
デフレクタかイオンビームに沿って２つ存在するが構造
が同じであるので一つだけについて図示している。 真空容器１５はイオンビームが通過する空間である。こ
れはイオン源（図示せず）、加速管（図革せず）とウェ
ハの存在する空間の中間である。 イオンビームの進行方向を２方向とし、２方向に軸を有
する回転筒１６は絶縁体である。 回転筒１６の内部に２枚の電極板１７．１８が互いに平
行になるように取り付けである。これは金属板である。 回転筒１６の外周には第１軸受１９、第２軸受２０があ
って、その外輪が軸受枠２２．２４によって支持されて
いる。軸受枠２２．２４は支持材２１．２３により真空
容器１５の内壁に固定される。回転筒１６は軸受１９．
２０によって支承されているので２軸の周りに回転する
ことができる。 回転筒１６の駆動機構について説明する。回転筒１６の
一部に外歯歯車である大歯車２５が固着されてい乙。大
歯車２５には側方から小歯車２６が噛み合っている。小
歯車２６は伝達軸２７によってベベルギア２８に連結さ
れている。伝達軸２７は適当な軸受によって支持されて
いるがここでは簡単のため軸受の図示を略した。Ｚ軸方
向の回転主軸を存するベベルギア２８に対して、これに
直角な方向に主軸を有する第２のベベルギア２９が噛み
合っている。このベベルギア２９は入力軸３０の先端に
固着されている。入力軸３０は真空容器１５を貫き外部
のモータに連結される。入力軸３０は磁性流体シールな
ど適当な真空シール３１によって囲まれている。モータ
が回転するとベベルギア２９．２８が回転し、回転筒１
６も回転する。 ２つの電極板１７．１８へ外部から電圧を印加するため
の導電機構について説明する。 回転筒１６の側周に周溝３２が穿たれここに導電輪３３
が埋め込まれている。導電輪３３は導体である。回転接
触子３４が導電輪３３の外周を押さえている。回転接触
子３４は軸３５に支持されていて回転することがてきる
。押出棒３６の先端に軸３５が固定されている。押出棒
３６はバネ３７で回転筒１６の方向へ弾圧されている。 押出棒３６の後端は摺動継手３８の凹部に嵌入されてい
る。摺動継手３８は絶縁物３９を貫く電圧印加端子４０
の内部に固着されている。 電圧印加端子４０と導電輪３３とは良導体によって接続
されているので電源６がらのリード線を電圧印加端子４
０につなぐと、導電輪３３に電源電圧が現れることにな
る。バネ３７によって押さえられているので回転筒１６
が偏心運動をしても回転接触子３４は常に同じ力で導電
輪３３に押し付けられる。 このような導電機構はもうひとつ設けられる。 これは周溝４２に取り付けられた導電輪４３、回転接触
子４４、軸４５、押出棒４６、バネ４７、摺動継手４８
、電圧印加端子５０などよりなっている。 周溝３２に取り付けである導電輪３３はリード５１によ
って第１電極板１７に接続しである。同様にもう一方の
導電輪４３は他のり−ド５２によって第２電極板１８に
接続しである。 電圧印加端子４０．５０に電源からの電圧を印加すると
、第１、第２電極板１７．１８の間に電界が生ずる。し
かし電極板１７．１８が２軸の周りに回転しているから
この電界も回転電界になるこのように本発明では回転電
界をもたらすデフレクタを用いているので実効的にウェ
ハを回転するのと同じことになる。 実際走査線の軌跡は第２図に示すような放射円弧状にな
る。これは走査線が原点を通らない場合である。第７図
のものと同様である。 これはイオンの速度が電極板の回転速度より十分に速け
れば常に言えることである。イオンの速度は１０’〜１
０８ｃｍ ／ｓｅｅであることが多く、電極板の回転速
度よりはるかに速いのでこれは常に成立するわけである
。 三角波の関数をｆ（ｘ）で表現することにする。これは
２πを周期とし振幅を１とする周期関数である。 ｆ（ｘ） ＝ｆ（ｘ ＋２ｎπ） （ｎは整数）（１
）第５図のような配置に於いて、Ｘ走査電極の間に生ず
る電界をＥｙ１電極の長さを１、電極中心とウェハの距
離をＬ１イオンの運動エネルギーをＷとすると、ウェハ
上でのイオン照射点の原点からのずれの量ｙは、ｑをイ
オンの電荷とじてｑＥｙｆＬ Ｙ ＝＝
（２）によって与えられる。つまりｙはＥｙに比例す
るわけである。同様にＸ走査電極の電界をＥｘ、電極の
長さを１、電極中心とウェハの距離をＨとして、ウェハ
上でのイオン照射点の原点からのずれの量Ｘは ２ｑＥｘｆｌ’１ Ｘ＝（３） で与えられる。ＸＮ Ｖ方向は直交する２方向であり両
者は独立である。そこで従来は Ｅｘ＝Ｅｏｆ（ωｆｔ） （４）
Ｅｙ＝Ｅ’ｏｆ（ω２ｔ） （５
）ω１〉ω２として、ウェハを回転していたのである。 時刻ｔに於けるイオンの着地点は ｘ（ｔ）＝ ａｆ（ｖ、ｔ） （
ｆｉ）ｙ（ｔ）＝ ｂｒ（ω２ｔ）
（７）となる。ところがウェハはΩの角速度で回転
してイルカら、ウェハに対して取った座標Ｘ（ｔ）、Ｙ
（ｔ）に対しては Ｘ（ｔ）＝ ｘ（ｔ）ｃｏｓ（Ｉｔ −ｙ（ｔ）ｓｌｎ
Ｑｔ （８）ｙ（ｔ）＝ ｘ（ｔ）ｓｌｎＱ
ｔ ＋ ｙ（ｔ）ｃｏｓＱｔ （９）となる
から、 Ｘ（ｔ）＝ ａｆ（ａ＋１ｔ）ｃｏｓＱｔ −ｂｆ（ω
ｚｔ）ＳＩｎＯｔ （１０）Ｙ（ｔ）＝ ａｆ（
ω、ｔ）ｓｌｎＱｔ＋ ｂｆ（ω２ｔ）ｃｏｓＱｔ
（１１）というようになる。 本発明の場合は電極板がΩで回転しているので第１デフ
レクタ（第１走査電極２を含む方）の電場のＺ軸周りの
傾きをＱｌとすると、これはＱ１＝Ωｔと書くことがで
きるし、第２デフレクタの電場のＺ軸周りの傾きをＱ２
とすると０２＝Ωｔ＋π／２と書くことができる。 これは電極板が同じ速度で回転し、位相差が９０である
ということの表現である。第１デフレクタによるイオン
の偶奇のウェハ上でのＸＮ ｙ方向の量をＤｘ、 Ｄｙ
とすると Ｄｘ＝ ａｆ（ω、ｔ）ｃｏｓＯｔ
（１２）Ｄｙ＝ ａｆ（ω２ｔ）ＳＩｎＯｔ
（１３）となる。第２デフレクタによ
るイオンの偶奇のＸｙ力方向量をＦｘ、 Ｆｙとすると Ｆｘ＝ ｂｆ（ω２ｔ）ｃｏｓ（Ωｔ＋ｚｒ／２）＝
−ｂｆ（ω２ｔ）Ｓｌｎｏｔ （１
４）Ｆｙ＝ ｂｆ（ω２ｔ）ｃｏｓＱｔ
（１５）ウェハ上でのイオンビームの偶奇はこ
れらを加えたものであるので、これをｘ’ （ｔ） 、
ｙ’ Ｄ）とするｘ’ （ｔ） ＝ ａｆ（ω、ｔ）
ｃｏｓｃｌｔ−ｂｆ（ω２ｔ）ｓｉｎ（Ｉｔ （１
Ｂ）ｙ’ （ｔ）＝ ｂｆ（ω２ｔ）ｓｉｎＱｔ＋ ｂ
ｆ（ω２ｔ）ｃｏｓｌｌｔ （１７）となって（１
０）、（１１）のものと一致する。つまり第５図の従来
の構成と本願発明の構成とが、ウェハ面から走査線軌跡
を見る場合には等しくなることが分かる。
デフレクタかイオンビームに沿って２つ存在するが構造
が同じであるので一つだけについて図示している。 真空容器１５はイオンビームが通過する空間である。こ
れはイオン源（図示せず）、加速管（図革せず）とウェ
ハの存在する空間の中間である。 イオンビームの進行方向を２方向とし、２方向に軸を有
する回転筒１６は絶縁体である。 回転筒１６の内部に２枚の電極板１７．１８が互いに平
行になるように取り付けである。これは金属板である。 回転筒１６の外周には第１軸受１９、第２軸受２０があ
って、その外輪が軸受枠２２．２４によって支持されて
いる。軸受枠２２．２４は支持材２１．２３により真空
容器１５の内壁に固定される。回転筒１６は軸受１９．
２０によって支承されているので２軸の周りに回転する
ことができる。 回転筒１６の駆動機構について説明する。回転筒１６の
一部に外歯歯車である大歯車２５が固着されてい乙。大
歯車２５には側方から小歯車２６が噛み合っている。小
歯車２６は伝達軸２７によってベベルギア２８に連結さ
れている。伝達軸２７は適当な軸受によって支持されて
いるがここでは簡単のため軸受の図示を略した。Ｚ軸方
向の回転主軸を存するベベルギア２８に対して、これに
直角な方向に主軸を有する第２のベベルギア２９が噛み
合っている。このベベルギア２９は入力軸３０の先端に
固着されている。入力軸３０は真空容器１５を貫き外部
のモータに連結される。入力軸３０は磁性流体シールな
ど適当な真空シール３１によって囲まれている。モータ
が回転するとベベルギア２９．２８が回転し、回転筒１
６も回転する。 ２つの電極板１７．１８へ外部から電圧を印加するため
の導電機構について説明する。 回転筒１６の側周に周溝３２が穿たれここに導電輪３３
が埋め込まれている。導電輪３３は導体である。回転接
触子３４が導電輪３３の外周を押さえている。回転接触
子３４は軸３５に支持されていて回転することがてきる
。押出棒３６の先端に軸３５が固定されている。押出棒
３６はバネ３７で回転筒１６の方向へ弾圧されている。 押出棒３６の後端は摺動継手３８の凹部に嵌入されてい
る。摺動継手３８は絶縁物３９を貫く電圧印加端子４０
の内部に固着されている。 電圧印加端子４０と導電輪３３とは良導体によって接続
されているので電源６がらのリード線を電圧印加端子４
０につなぐと、導電輪３３に電源電圧が現れることにな
る。バネ３７によって押さえられているので回転筒１６
が偏心運動をしても回転接触子３４は常に同じ力で導電
輪３３に押し付けられる。 このような導電機構はもうひとつ設けられる。 これは周溝４２に取り付けられた導電輪４３、回転接触
子４４、軸４５、押出棒４６、バネ４７、摺動継手４８
、電圧印加端子５０などよりなっている。 周溝３２に取り付けである導電輪３３はリード５１によ
って第１電極板１７に接続しである。同様にもう一方の
導電輪４３は他のり−ド５２によって第２電極板１８に
接続しである。 電圧印加端子４０．５０に電源からの電圧を印加すると
、第１、第２電極板１７．１８の間に電界が生ずる。し
かし電極板１７．１８が２軸の周りに回転しているから
この電界も回転電界になるこのように本発明では回転電
界をもたらすデフレクタを用いているので実効的にウェ
ハを回転するのと同じことになる。 実際走査線の軌跡は第２図に示すような放射円弧状にな
る。これは走査線が原点を通らない場合である。第７図
のものと同様である。 これはイオンの速度が電極板の回転速度より十分に速け
れば常に言えることである。イオンの速度は１０’〜１
０８ｃｍ ／ｓｅｅであることが多く、電極板の回転速
度よりはるかに速いのでこれは常に成立するわけである
。 三角波の関数をｆ（ｘ）で表現することにする。これは
２πを周期とし振幅を１とする周期関数である。 ｆ（ｘ） ＝ｆ（ｘ ＋２ｎπ） （ｎは整数）（１
）第５図のような配置に於いて、Ｘ走査電極の間に生ず
る電界をＥｙ１電極の長さを１、電極中心とウェハの距
離をＬ１イオンの運動エネルギーをＷとすると、ウェハ
上でのイオン照射点の原点からのずれの量ｙは、ｑをイ
オンの電荷とじてｑＥｙｆＬ Ｙ ＝＝
（２）によって与えられる。つまりｙはＥｙに比例す
るわけである。同様にＸ走査電極の電界をＥｘ、電極の
長さを１、電極中心とウェハの距離をＨとして、ウェハ
上でのイオン照射点の原点からのずれの量Ｘは ２ｑＥｘｆｌ’１ Ｘ＝（３） で与えられる。ＸＮ Ｖ方向は直交する２方向であり両
者は独立である。そこで従来は Ｅｘ＝Ｅｏｆ（ωｆｔ） （４）
Ｅｙ＝Ｅ’ｏｆ（ω２ｔ） （５
）ω１〉ω２として、ウェハを回転していたのである。 時刻ｔに於けるイオンの着地点は ｘ（ｔ）＝ ａｆ（ｖ、ｔ） （
ｆｉ）ｙ（ｔ）＝ ｂｒ（ω２ｔ）
（７）となる。ところがウェハはΩの角速度で回転
してイルカら、ウェハに対して取った座標Ｘ（ｔ）、Ｙ
（ｔ）に対しては Ｘ（ｔ）＝ ｘ（ｔ）ｃｏｓ（Ｉｔ −ｙ（ｔ）ｓｌｎ
Ｑｔ （８）ｙ（ｔ）＝ ｘ（ｔ）ｓｌｎＱ
ｔ ＋ ｙ（ｔ）ｃｏｓＱｔ （９）となる
から、 Ｘ（ｔ）＝ ａｆ（ａ＋１ｔ）ｃｏｓＱｔ −ｂｆ（ω
ｚｔ）ＳＩｎＯｔ （１０）Ｙ（ｔ）＝ ａｆ（
ω、ｔ）ｓｌｎＱｔ＋ ｂｆ（ω２ｔ）ｃｏｓＱｔ
（１１）というようになる。 本発明の場合は電極板がΩで回転しているので第１デフ
レクタ（第１走査電極２を含む方）の電場のＺ軸周りの
傾きをＱｌとすると、これはＱ１＝Ωｔと書くことがで
きるし、第２デフレクタの電場のＺ軸周りの傾きをＱ２
とすると０２＝Ωｔ＋π／２と書くことができる。 これは電極板が同じ速度で回転し、位相差が９０である
ということの表現である。第１デフレクタによるイオン
の偶奇のウェハ上でのＸＮ ｙ方向の量をＤｘ、 Ｄｙ
とすると Ｄｘ＝ ａｆ（ω、ｔ）ｃｏｓＯｔ
（１２）Ｄｙ＝ ａｆ（ω２ｔ）ＳＩｎＯｔ
（１３）となる。第２デフレクタによ
るイオンの偶奇のＸｙ力方向量をＦｘ、 Ｆｙとすると Ｆｘ＝ ｂｆ（ω２ｔ）ｃｏｓ（Ωｔ＋ｚｒ／２）＝
−ｂｆ（ω２ｔ）Ｓｌｎｏｔ （１
４）Ｆｙ＝ ｂｆ（ω２ｔ）ｃｏｓＱｔ
（１５）ウェハ上でのイオンビームの偶奇はこ
れらを加えたものであるので、これをｘ’ （ｔ） 、
ｙ’ Ｄ）とするｘ’ （ｔ） ＝ ａｆ（ω、ｔ）
ｃｏｓｃｌｔ−ｂｆ（ω２ｔ）ｓｉｎ（Ｉｔ （１
Ｂ）ｙ’ （ｔ）＝ ｂｆ（ω２ｔ）ｓｉｎＱｔ＋ ｂ
ｆ（ω２ｔ）ｃｏｓｌｌｔ （１７）となって（１
０）、（１１）のものと一致する。つまり第５図の従来
の構成と本願発明の構成とが、ウェハ面から走査線軌跡
を見る場合には等しくなることが分かる。
【 発 明 の 効 果 】本発明はウェ
ハを回転する代わりに電極板を回転している。電極板に
は走査電圧が加えられており、これが回転するので、ウ
ェハから見た走査線の動きは実効的に同じである。であ
るから、従来のように固定した電極間に走査電圧を加え
ウェハを回転しているものと同じような照射イオンビー
ム密度の均一性が得られる。ウェハを回転しな（て良い
ので複雑な構造になるウェハ回転機構が不要である。 さらに搬送機構とウェハホルダの間でウェハをやりとり
するときに位置合わせをする必要がないので、短時間に
取り付は取り外しができる。イオンビーム照射処理のス
ルーブツトが向上する。 ウェハが大きくなっても、ウェハ回転機構を改造する必
要がない。 なお、電極板の位相９０°を０°とすることにより平行
注入としても使える。
ハを回転する代わりに電極板を回転している。電極板に
は走査電圧が加えられており、これが回転するので、ウ
ェハから見た走査線の動きは実効的に同じである。であ
るから、従来のように固定した電極間に走査電圧を加え
ウェハを回転しているものと同じような照射イオンビー
ム密度の均一性が得られる。ウェハを回転しな（て良い
ので複雑な構造になるウェハ回転機構が不要である。 さらに搬送機構とウェハホルダの間でウェハをやりとり
するときに位置合わせをする必要がないので、短時間に
取り付は取り外しができる。イオンビーム照射処理のス
ルーブツトが向上する。 ウェハが大きくなっても、ウェハ回転機構を改造する必
要がない。 なお、電極板の位相９０°を０°とすることにより平行
注入としても使える。
第１図は本発明のビーム注入均一化装置の概略図。
第２図は本発明の装置によってイオンビームを走査した
場合のウェハ面上での走査線軌跡を示す図。 第３図は本発明の実施例に係るデフレクタのイオンビー
ムの方向に沿う断面図。 第４図は第３図中のＩＶ−ＩＶ断面図。 第５図は従来例に係るイオンビーム走査装置の概略図。 第６図は従来例の装置に於ける走査線の軌跡を静止系か
ら見たものを示す図。 第７図は従来例の装置に於ける走査線の軌跡を回転する
ウェハから見たものを示す図。 １・・・・イオンビーム ２・・・Φ第１走査電極 ３・・・Φ第２走査電極 ４・・・・ウェハ ５・番・・ウェハホルダ ６・・・・第１走査電源 ７・Φ・・電極回転モータ ８・・・・第２走査電極 ９・・＠Ｏ電極回転モータ １１・・−Ｙ走査電極 １２・・・Ｘ走査電極 １３・・＠Ｙ走査電源 １４・・・Ｘ走査電源 １５・・・真空容器 １６・・・回転筒 １７・・・第１電極板 １８・・・第２電極板 １９．２０・・・軸受 ２５１１拳・大歯車 ２６・書・小歯車 ２７・・・伝達軸 ２８．２９・・・ベベルギア ３０・φＯ入力軸 ３１−・・真空シール ３２．４２・・・周溝 ３４．４４・拳・回転接触子 ３６．４６・＠Φ押出棒 ３７．４７・１１＠バネ ３８．４８・・拳摺動継手 発明者 小 西小野田 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １′＋−ｘ 第 図 第 図
場合のウェハ面上での走査線軌跡を示す図。 第３図は本発明の実施例に係るデフレクタのイオンビー
ムの方向に沿う断面図。 第４図は第３図中のＩＶ−ＩＶ断面図。 第５図は従来例に係るイオンビーム走査装置の概略図。 第６図は従来例の装置に於ける走査線の軌跡を静止系か
ら見たものを示す図。 第７図は従来例の装置に於ける走査線の軌跡を回転する
ウェハから見たものを示す図。 １・・・・イオンビーム ２・・・Φ第１走査電極 ３・・・Φ第２走査電極 ４・・・・ウェハ ５・番・・ウェハホルダ ６・・・・第１走査電源 ７・Φ・・電極回転モータ ８・・・・第２走査電極 ９・・＠Ｏ電極回転モータ １１・・−Ｙ走査電極 １２・・・Ｘ走査電極 １３・・＠Ｙ走査電源 １４・・・Ｘ走査電源 １５・・・真空容器 １６・・・回転筒 １７・・・第１電極板 １８・・・第２電極板 １９．２０・・・軸受 ２５１１拳・大歯車 ２６・書・小歯車 ２７・・・伝達軸 ２８．２９・・・ベベルギア ３０・φＯ入力軸 ３１−・・真空シール ３２．４２・・・周溝 ３４．４４・拳・回転接触子 ３６．４６・＠Φ押出棒 ３７．４７・１１＠バネ ３８．４８・・拳摺動継手 発明者 小 西小野田 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １′＋−ｘ 第 図 第 図
Claims (1)
- イオンビームを対象物上に均一に照射するためイオン
ビームを進行方向と直角な方向に走査する装置であって
、対向する２枚の電極板と、２枚の電極板をビーム進行
方向に平行な中心軸の周りに回転させる回転機構と、各
電極板に走査電圧を加える電源と、電源電圧を２枚の回
転する電極板へ伝える機構とを有する回転デフレクタを
ビーム進行方向に直列に２つ並べて設置し、それぞれの
電極板の位相が９０°ずれているように回転しており、
静止した対象物に、放射円弧状の走査線に沿うビームを
照射するようにした事を特徴とする回転デフレクタによ
るビーム注入均一化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2274995A JPH04149947A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 回転デフレクタによるビーム注入均一化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2274995A JPH04149947A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 回転デフレクタによるビーム注入均一化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04149947A true JPH04149947A (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=17549435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2274995A Pending JPH04149947A (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 回転デフレクタによるビーム注入均一化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04149947A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970052144A (ko) * | 1995-12-26 | 1997-07-29 | 김주용 | 헬리컬 빔 이온 주입기 |
| US7005657B1 (en) | 2005-02-04 | 2006-02-28 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Wafer-scanning ion implanter having fast beam deflection apparatus for beam glitch recovery |
-
1990
- 1990-10-11 JP JP2274995A patent/JPH04149947A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970052144A (ko) * | 1995-12-26 | 1997-07-29 | 김주용 | 헬리컬 빔 이온 주입기 |
| US7005657B1 (en) | 2005-02-04 | 2006-02-28 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Wafer-scanning ion implanter having fast beam deflection apparatus for beam glitch recovery |
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