JPS6014464B2 - 機械走査式ウエフア処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は機械走査式ゥェファ処理装直に関するもので
ある。

従来、イオン源、質量分析器、打込室等から成るイオン
注入装置を用いて試料上にイオンを均一に注入する方法
としては静電走査方式が一般的であった。

この方式はまずイオン源で発生されたイオンを質量分析
マグネットで所望のイオンのみを選択し、これを四重極
レンズで細く絞った後、イオンビームを×方向とＹ方向
とに静電的に振って試料上にイオンビームを均一に照射
する。しかし、この方法では、ビーム電流が大きくなり
、例えば５００ムＡ以上となると、空間電荷効果の影響
でイオンビームを細く絞ることや静電方式でイオンビー
ムを偏向させることが難しく、イオンビームを試料上に
均一に照射することができなくなる。そこで、ビーム鷺
流が大きい場合には、イオンビーム電流を走査する方法
の代りに、イオンビームは固定したまま、試料を機械的
にＸ方向とＹ方向とに振って試料上にイオンが均一に当
るようにした機械走査方式を採用するのが一般的である
。

この機械走査方式としては従釆種々の方法が提案されて
おり、その一例としては第１図に示すような観覧車型の
ものが知られており、ウェフアをイオンビームに対して
常に直角に位置するように配遣し、その回転軸を中心と
して回転させながらこの回転軸を鞠方向に往復動させ、
イオンビームがウェフア上に均一に当るようにする。こ
の場合回転軸の回転速度および軸万向の移動速度はイオ
ン注入量によって変わる。この装置の欠点は、ウェフア
上の各点が軸を中心として複雑な円運動を行なうので一
枚のゥェフア上での打込時間が異なり、打込童にばらつ
きが生じることにある。また別の従来装置として第２図
に示すようなトラック型のものがあり、チェーンまたは
ベルトにウェフアを固定し、一定の速度で回転させなが
ら回転軸を軸万向に移動させてウェフアにイオンビーム
が均一に当るようにされる。この装置の欠点はベルトま
たはチェーンを使用しているため、回転数を大きくとれ
ず、Ｘ方向にもＹ方向にも打込みのばらつきが生じる点
にある。さらに別の例としては、第３図に示すような円
板型のものが知られており、ウェフアを円板上に並べ回
転軸を中心として高速で回転させながらこの回転軸を横
方向に移動させイオンビームが均一に当るようにされる
。

この場合、円板は高速で回転されるのでＹ方向のばらよ
さは均一化されて少なくなるが「×方向の横方向の送り
は１分間に数回から数十回程度であるのでＸ方向の打込
みにぱらつきが生じる欠点がある。そこで、この発明の
目的は、このような機械走査式の装置のもつイオン注入
の不均一性の問題を解決してウェフア上に均一にイオン
を注入することができる機械走査式ウェフア処理装置を
提供することにある。

この目的のため、この発明による装鷹は、イオン注入す
べきウェフアを支持しかつ回転軸を中心として比較的高
速（例えば毎分数百回転）で回転するようにされた円板
状の回転支持板と、この回転支持板に装着されたウェフ
アを固定イオンビームによって予定の幅づつ順次走査す
るため上記回転支持板をその回転軸に垂直な方向に歩進
的に移動させるステッピングモータと、各ゥェフアにお
ける上記予定の幅の各走査領域に打ち込まれたイオンビ
ーム電流を測定して各走査領域におけるイオン注入量を
比較し、その比較結果に基いて上記ステッピングモータ
の駆動を制御し、ウェフアにおける各走査領域の走査時
間を打込まれたイオン注入量に応じて調整する制御装暦
とを有している。

このようにして、この発明によれば、従来の機械走査式
ウェフア処理装置の欠点があったウェフアへのイオンの
打込みのばらつきを順次補正して最終的にはゥェフア全
体におけるイオン注入量を均一化することができる。

これによって従来の装置を用いた場合打込みのばらつき
が数％あったものが、１％以下におさえることができる
。また装置の制御に複雑な回路は必要でなく、装置自体
の簡素化ができ、装置を低コストで製造することができ
る。以下この発明を第４〜７図を参照してさらに説明す
る。

第４図にはこの発明による装置の−実施例を概略的に示
し、この図において、１は円板状のウェフア支持板、２
はその回転軸、３はゥェフア支持板１に装着されたイオ
ン注入処理すべきゥェフア、４は回転軸２の垂直方向移
動機構、５はイオンビーム電流積分器、６は記憶袋鷹、
７は比較器、８はゲート制御装置、９はドライバ、１０
はステツピングモー夕である。ウェフア３は円板状のウ
ェフア支持板１に装着され、このウェフア支持板１はそ
の回転軸２を介して図示してない適当な駆動装置によっ
て毎分数百回程度の速度で回転これ、Ｙ方向にイオンビ
ームが均一に当るようにする。

また回転軸２は回転と共にステツピングモータ１０によ
って垂直方向移動機構４で毎分数回から数十回の程度で
×方向（矢印×）に移動される。このＸ方向の送りは連
続ではなく、第５図に符号Ｓ，，Ｓ２・・・・・・Ｓｎ
で示すように短冊上に切るように歩進的に順次行なわれ
る。これらの短冊状になされる各走査領域Ｓ，，Ｓ２・
・…・Ｓｎに打込まれたイオンビーム電流はイオンビー
ム電流積分器５で検出され、積分され、各走査領域に打
込まれたイオン注入量を測定する。この場合、走査領海
６，はＵ，イオン／地、走査領域Ｓ２はＵ２イオン／地
・・・・・・というように各走査領域毎にイオン注入量
が測定される。また第１回目の走査でイオンビームに対
して領域Ｓ，から領域Ｓｎまでウェフア３を移動させる
速度は、電荷密度が一定となるように式１／２汀ｒに従
った速度に設定される。ここで１はイオンビーム電流、
ｒは回転軸２の中心から対応領域までの距離である。こ
のようにしてウェフア３の領域Ｓ，から領域Ｓｎまでイ
オンが打込まれた時点で、各走査領域Ｓ．〜Ｓｎに打込
まれたイオンビーム電流の積分値を比較器７で比較し、
各走査領域６，〜Ｓｎの上記積分値の平均値を算出する
。このイオンビーム電流の積分値の一例を第６図に示す
。次にウェフア３を逆方向すなわち走査領域ＳｎからＳ
，へ向って順次移動させながらイオン注入が行なわれる
。

この際、逆方向への移動（すなわ戻り方向の移動）は、
比較器７の出力に応じてイオンビーム電流積分値の小さ
い領域（例えば第６図に示す例では領域６３）では長い
時間、またイオンビーム電流積分値の大きい領域（例え
ば第６図において領域Ｓ４）では短かし、時間イオンビ
ームが照射されるように、比較器７の出力に応じてゲー
ト制御装置８およびドライバ９を介してステッピングモ
ータ１０の駆動を制御することによって行な夕われる。
この状態を第７図に示す。第６，７図からわかるように
イオン注入量の少ない領域６３に対して走査時間が比較
的長く設定され、一方イオン注入量の多い領域Ｓ４に対
しては走査時間は短かく設定される。
ＺこのようにしてＸ方向の往復動
を繰返すことによってウェファ３の全走査領域における
イオン注入量は最終的には均一化され得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は従来の機械走査方式を示す概略Ｊ図、第４
図はこの発明による装置の一実施例を示す概略図、第５
図は第４図に示す円板状のゥェファ支持板の一部を拡大
して示す図、第６図はイオン注入処理中のウェフアの各
走査領域のイオンビーム電流積分値を示すグラフ、第７
図は第６図に示すイオンビーム電流積分値に応じて設定
されるウェフアの各走査領域の走査時間を示すグラフで
ある。 図中、１はゥェフア支持板、２は回転軸、３はウェフア
、４は回転軸２の垂直方向移動機構、５はイオンビーム
電流積分器、６は記憶装置、７は比較器、８はゲート制
御装置、９はドライバ、１０はステツピングモータであ
る。 籍↑図 第２図 発３図 第４図 第６図 第５図 帯フ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオン注入すべきウエフアを支持しかつ回転軸を中
   心として比較的高速度で回転するようにされた円板状の
   回転支持板と、この回転支持板に装着されたウエフアを
   固定イオンビームによつて予定の幅づつ順次走査するた
   め上記回転支持板をその回転軸に垂直な方向に歩進的に
   移動させるステツピングモータと、各ウエフアにおける
   上記予定の幅の各走査領域に打ち込まれたイオンビーム
   電流を測定して各走査領域におけるイオン注入量を比較
   し、その比較結果に基いて上記ステツピングモータの駆
   動を制御し、ウエフアにおける各走査領域の走査時間を
   打ち込まれたイオン注入量に応じて調整する制御装置と
   を有することを特徴とする機械走査式ウエフア処理装置
   。