JPH08162063A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン注入工程におけるスループットの向上
を図り、量産性を高くする。 【構成】 異なるイオンを発生するイオン源１、５１が
設けられており、各イオン源１、５１より生じたイオン
を引出すための引出し電極３、５３と、選別するための
質量分析マグネット５、５５および可変スリット７、５
７と、加速させるための加速管９、５９と、試料８０の
主表面のＸ−Ｙ方向に走査するためのＹ軸偏向板１１、
６１およびＸ軸偏向板１３、６３とを備える各注入部１
０、５０が設けられている。注入部５０には、加速管５
９により加速されたイオンを試料８０の主表面に際して
所定角度となるように調整するためのＸ軸ディフレクタ
６０が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置に関
し、より特定的には、容器内の試料台に載置された試料
の主表面にイオンを注入するイオン注入装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】まず従来のイオン注入装置の構成につい
て説明する。

【０００３】図４は、従来のイオン注入装置の構成を概
略的に示す模式図である。図４を参照して、従来の典型
的なイオン注入装置は、イオン源５０１と、引出し電極
５０３と、質量分析マグネット５０５と、可変スリット
５０７と、加速管５０９と、Ｙ軸偏向板５１１と、Ｘ軸
偏向板５１３とを有している。

【０００４】イオン源５０１は、イオンを発生させる役
割をなしている。引出し電極５０３は、イオン源５０１
より発生したイオンを所定の加速電圧で引出す役割をな
している。質量分析マグネット５０５は、磁場の強度を
変えることにより目的とするイオンを可変スリット５０
７に通し、これにより目的とするイオンを選別する役割
をなしている。加速管５０９は、イオンを所定速度に加
速させる役割をなしている。Ｙ軸偏向板５１１およびＸ
軸偏向板５１３は、Ｘ−Ｙ平面を有する試料８０の主表
面のＹ軸、Ｘ軸の各々に対してイオンを走査させる役割
をなしている。

【０００５】イオン注入の動作においては、まず、イオ
ン源５０１で発生したイオンが引出し電極５０３により
点線９０で示すように引出される。この引出されたイオ
ンが質量分析マグネット５０５および可変スリット５０
７とを通過することにより、イオン種の選別が行なわれ
る。この選別されたイオンが加速管５０９により所定の
電圧に加速される。加速されたイオンは、Ｙ軸偏向板５
１１とＸ軸偏向板５１３とにより試料台７０上にセット
された試料８０の主面上を走査する。

【０００６】このようにして、従来のイオン注入装置で
は、固体（試料８０）中にイオンを打込むことができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のイ
オン注入装置では、質量分析マグネット５０５および可
変スリット５０７により１種のイオンのみが選別され
る。このため、従来のイオン注入装置では、異なる種類
のイオンを同時に試料８０に打込むことはできない。

【０００８】また、１回のイオン注入工程において、加
速管５０９の電圧は固定されているため、１回のイオン
注入工程においては、１の濃度ピークを有する不純物領
域しか形成することができない。それゆえ、試料表面か
ら比較的浅いところおよび比較的深いところの双方に各
々異なる不純物濃度ピークを有する不純物領域を形成す
る場合には、少なくとも２回のイオン注入工程を経なけ
ればならない。

【０００９】以上より、試料（ウエハ）の単位時間当り
の処理枚数、いわゆるスループットが小さく、量産能力
が低かった。

【００１０】それゆえ、本発明の目的は、スループット
の向上を図り、量産能力を上げることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のイオン
注入装置は、容器内の試料台に載置された試料の主表面
にイオンを注入するイオン注入装置であって、イオン源
と、選別手段と、第１の加速手段と、第１の偏向手段
と、第２の加速手段と、ディフレクタと、第２の偏向手
段とを備えている。

【００１２】イオン源は、第１および第２のイオンを発
生する。選別手段は、第１および第２のイオンを選別す
る。第１の加速手段は、選別された第１のイオンを加速
させる。第１の偏向手段は、加速された第１のイオンを
偏向させ、試料の主表面のＸ−Ｙ方向に走査する。第２
の加速手段は、選別された第２のイオンを加速させる。
ディフレクタは、加速された第２のイオンの進行方向を
試料の主表面に対して所定角度に調整する。第２の偏向
手段は、角度調整のされたイオンを偏向させ、試料の主
表面のＸ−Ｙ方向に走査する。

【００１３】請求項２に記載のイオン注入装置において
は、選別手段は質量分析装置と第１および第２の可変ス
リットとを有している。第１の可変スリットは質量分析
装置から出てくる第１のイオンを通過させるように配置
されている。第２の可変スリットは質量分析装置から出
てくる第２のイオンを通過させるように配置されてい
る。

【００１４】請求項３に記載のイオン注入装置において
は、質量分析装置は第１および第２の質量分析装置を有
している。第１の質量分析装置は、イオン源から取出さ
れた第１のイオンを受け取り、第１の可変スリットに第
１のイオンを通過させるように配置されている。第２の
質量分析装置は、イオン源から取出された第２のイオン
を受け取り、第２の可変スリットに第２のイオンを通過
させるように配置されている。

【００１５】請求項４に記載のイオン注入装置において
は、イオン源は第１のイオンを発生させる第１のイオン
源と、第２のイオンを発生させる第２のイオン源とを有
している。第１のイオン源により発生した第１のイオン
は第１の質量分析装置に受け取られるように、第１のイ
オン源は配置されている。第２のイオン源により発生し
た第２のイオンは第２の質量分析装置に受け取られるよ
うに、第２のイオン源は配置されている。

【００１６】

【作用】本発明のイオン注入装置では、１回のイオン注
入工程で第１および第２のイオンを試料の主表面に同時
に走査することができる。つまり、１回のイオン注入工
程で複数のイオン種を試料に注入できる。このため、注
入するイオン種ごとにイオン注入工程を設ける必要はな
く、ゆえに従来例に比べてスループットが向上し、量産
性が高くなる。

【００１７】また、第１および第２のイオンは各々第１
および第２の加速手段により別個に加速される。このた
め、１回のイオン注入工程で第１および第２のイオンを
異なる加速電圧で注入することができる。よって、たと
えば試料表面の比較的浅い領域と比較的深い領域の双方
に各々異なる濃度ピークを有する不純物領域を１回のイ
オン注入工程で形成することができる。したがって、深
さ位置の異なる不純物領域の形成ごとにイオン注入工程
を設ける必要はなく、ゆえにスループットが向上し、量
産性が高くなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図に基づいて
説明する。

【００１９】実施例１ 図１は、本発明の実施例１におけるイオン注入装置の構
成を概略的に示す模式図である。図１を参照して、本実
施例のイオン注入装置は、第１の注入部１０と第２の注
入部５０とを有している。

【００２０】第１の注入部１０は、イオン源１と、引出
し電極３と、質量分析マグネット５と、可変スリット７
と、加速管９と、Ｙ軸偏向板１１と、Ｘ軸偏向板１３と
を有している。

【００２１】第２の注入部５０は、イオン源５１と、引
出し電極５３と、質量分析マグネット５５と、可変スリ
ット５７と、加速管５９と、Ｘ軸ディフレクタ（deflec
tor）６０と、Ｙ軸偏向板６１と、Ｘ軸偏向板６３とを
有している。

【００２２】イオン源１、５１は、イオンを発生させる
役割をなしている。。引出し電極３、５３は、イオン源
１、５１より発生したイオンを所定の加速電圧で引出す
役割をなしている。質量分析マグネット５、５５は、磁
場の強度を変えることにより目的とするイオンを可変ス
リット７、５７へ通し、それにより目的とするイオンを
選別する役割をなしている。加速管９、５９は、イオン
を加速させる役割をなしている。Ｙ軸偏向板１１、６１
およびＸ軸偏向板１３、６３は、Ｘ−Ｙ平面を有する試
料表面のＹ軸、Ｘ軸の各々に対してイオンを走査させる
役割をなしている。

【００２３】またＸ軸ディフレクタ６０は、試料８０の
主表面に対して所定角度でイオンビームを照射させる役
割をなしている。

【００２４】次に、本実施例のイオン注入動作につい
て、主に注入部１０に基づいて説明する。

【００２５】まずイオン源１で発生したイオンが、引出
し電極３により点線９０ａに沿う方向に取出される。こ
の取出されたイオンが、質量分析マグネット５および可
変スリット７を通過することにより、目的とするイオン
だけが選別される。この選別されたイオンは、加速管９
により所定の電圧に加速される。加速されたイオンは、
Ｙ軸偏向板１１とＸ軸偏向板１３とにより試料台７０上
にセットされた試料８０の主表面上を走査する。これに
より、試料８０の主表面にイオン注入が施される。

【００２６】なお、注入部５０については、注入部１０
とほぼ同様の動作であるが、Ｘ軸ディフレクタ６０が設
けられている点で異なる。つまり、加速管５９により加
速されたイオンは、点線９０ｂに沿ってＸ軸ディフレク
タ６０に受け取られ、このＸ軸ディフレクタ６０によ
り、試料８０の主表面に対して所定角度となるように角
度調整が行なわれる。この角度調整が行なわれたイオン
は、Ｙ軸偏向板６１およびＸ軸偏向板６３により、試料
８０の主表面に走査される。これ以外の動作については
注入部１０と同様であるためその説明は省略する。

【００２７】つまり、本実施例のイオン注入装置におい
ては、注入部１０および５０により２種のイオンを同時
に試料８０に注入することができる。

【００２８】以上説明したように、本実施例のイオン注
入装置では、１回のイオン注入工程で２種のイオンを試
料８０の表面に注入（走査）することができる。このた
め、従来例のごとく注入するイオン種ごとにイオン注入
工程を設ける必要はない。したがって、本実施例では、
スループットが向上し、量産性が高くなる。

【００２９】また、２種のイオンは、互いに加速管９、
５９により別個に加速される。このため、１回のイオン
注入工程で２種のイオンを異なる加速電圧で注入するこ
とができる。よって、たとえば試料８０表面の比較的浅
い領域と比較的深い領域との双方に各々異なる濃度ピー
クを有する不純物領域を１回のイオン注入工程で形成す
ることができる。したがって、従来例のごとく深さ位置
の異なる不純物領域の形成ごとにイオン注入工程を設け
る必要はない。従って、本実施例ではスループットが向
上し、量産性が高くなる。

【００３０】実施例２ 図２は、本発明の実施例２におけるイオン注入装置の構
成を概略的に示す模式図である。図２を参照して、本実
施例のイオン注入装置では、実施例１と比較して、２つ
の注入部１１０、１５０のイオン源が単一化されている
点において異なる。このため、注入部１１０、１５０
は、イオン源および引出し電極を除いて、実施例１と同
様の構成を有している。

【００３１】イオン源１０１は、少なくとも２種のイオ
ンを発生することができる。また、引出し電極１０３
は、イオン源１０１により生じた少なくとも２種のイオ
ンを２箇所から引出すことができる。また引出されたイ
オンは、異なる質量分析マグネット５、５５に受け取ら
れる。

【００３２】イオン注入の動作においては、まずイオン
源１０１により少なくとも２種のイオンが発生させら
れ、引出し電極１０３により２箇所から取出される。２
箇所から取出されたイオンは、各々一点鎖線９０ａ、９
０ｂに沿って各注入部１１０、１５０の質量分析マグネ
ット５、５５に受け取られる。この質量分析マグネット
５、５５から試料８０に走査されるまでの工程について
は、実施例１とほぼ同様であるためその説明は省略す
る。

【００３３】このようにして、本実施例においては、２
種のイオンを１回のイオン注入工程において試料８０に
注入することができる。それゆえ、実施例１で説明した
ように、イオン注入におけるスループットが向上し、量
産性が高くなる。

【００３４】実施例３ 図３は、本発明の実施例３におけるイオン注入装置の構
成を概略的に示す模式図である。図３を参照して、本実
施例のイオン注入装置は、実施例２と比較して、２つの
注入部２１０、２５０の質量分析マグネットを一体化し
た点で異なる。

【００３５】つまり、イオン源２０１は、少なくとも２
種のイオンを発生させる。引出し電極２０３は、イオン
源２０１により発生した少なくとも２種のイオンを取出
すことができる。この取出された２種のイオンは質量分
析マグネット２０５に受け取られる。この質量分析マグ
ネット２０５では、その磁場を一定にした場合、軽いイ
オンは質量分析マグネット２０５の内側（点線９０ａ）
の軌道を通り、重いイオンは質量分析マグネット２０５
の外側の軌道（点線９０ｂ）を通る。それゆえ、質量分
析マグネット２０５に受け取られた２種のイオンのうち
軽い方が注入部２１０の可変スリット７を通過し、重い
方が注入部２５０の可変スリット５７を通過する。

【００３６】なお、注入部２１０、２５０の各構成につ
いては、実施例２における注入部１１０、１５０から質
量分析マグネット５、５５を除いた構成とほぼ同様であ
るためその説明は省略する。

【００３７】本実施例のイオン注入装置のイオン注入の
動作においては、まずイオン源２０１により少なくとも
２種のイオンが発生される。この少なくとも２種のイオ
ンが引出し電極２０３により引出される。その後、質量
分析マグネット２０５によって、２種のイオンは内側の
軌跡９０ａと外側の軌跡９０ｂとに分けられる。それに
より、一方の軌道９０ａを通るイオンは注入部２１０の
可変スリット７を通過し、他方の軌道９０ｂを通るイオ
ンは注入部２５０の可変スリット５７を通過する。可変
スリット７、５７を通過してから試料８０に走査される
までの工程は、実施例１および２とほぼ同様であるため
その説明は省略する。

【００３８】このようにして、本実施例においては、２
種のイオンを１回のイオン注入工程において、試料８０
に同時に注入することができる。それゆえ、上述した実
施例１および２と同様、スループットが向上し、量産性
が高くなる。

【００３９】なお、本実施例１〜３においては、２種の
イオンを１回のイオン注入工程において同時に注入する
場合について説明したが、２種である必要はなく、２種
以上であれば何種であってもよい。この場合には、各イ
オン種に対応する注入部５０、１５０、２５０と同様の
構成を有する注入部が必要となる。

【００４０】

【発明の効果】本発明のイオン注入装置では、１回のイ
オン注入工程で第１および第２のイオンを試料の主表面
に走査することができる。つまり、１回のイオン注入工
程で複数のイオン種を試料に注入することができる。こ
のため、注入するイオン種ごとにイオン注入工程を設け
る必要はなく、ゆえに従来例に比べてスループットが向
上し、量産性も高くなる。

【００４１】また、第１および第２のイオンは、各々第
１および第２の加速手段により別個に加速される。この
ため、１回のイオン注入工程で第１および第２のイオン
を異なる加速電圧で注入することができる。よって、た
とえば試料表面の比較的浅い領域と比較的深い領域の双
方に各々異なる濃度ピークを有する不純物領域を１回の
イオン注入工程で形成することができる。したがって、
深さ位置の異なる不純物領域の形成ごとにイオン注入工
程を設ける必要はなく、ゆえにスループットが向上し、
量産性が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１におけるイオン注入装置の
構成を概略的に示す模式図である。

【図２】 本発明の実施例２におけるイオン注入装置の
構成を概略的に示す模式図である。

【図３】 本発明の実施例３におけるイオン注入装置の
構成を概略的に示す模式図である。

【図４】 従来のイオン注入装置の構成を概略的に示す
模式図である。

【符号の説明】

１、５１、１０１、２０１ イオン源、３、５３、１０
３、２０３ 引出し電極、５、５５、２０５ 質量分析
マグネット、７、５７ 可変スリット、９、５９ 加速
管、１１、６１ Ｙ軸偏向板、１３、６３ Ｘ軸偏向
板、６０ Ｘ軸ディフレクタ、１０、５０、１１０、１
５０、２１０、２５０ 注入部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の試料台に載置された試料の主表
   面にイオンを注入するイオン注入装置であって、 第１および第２のイオンを発生させるイオン源と、 前記第１および第２のイオンを選別するための選別手段
   と、 選別された前記第１のイオンを加速させる第１の加速手
   段と、 加速された前記第１のイオンを偏向させ、前記試料の主
   表面のＸ−Ｙ方向に走査する第１の偏向手段と、 選別された前記第２のイオンを加速させる第２の加速手
   段と、 加速された前記第２のイオンの進行方向を前記試料の主
   表面に対して所定角度に調整するディフレクタと、 角度調整のされた前記第２のイオンを偏向させ、前記試
   料の主表面のＸ−Ｙ方向に走査する第２の偏向手段とを
   備えた、イオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記選別手段は、質量分析装置と第１お
   よび第２の可変スリットとを有し、 前記第１の可変スリットは前記質量分析装置から出てく
   る前記第１のイオンを通過させるように配置され、 前記第２の可変スリットは前記質量分析装置から出てく
   る前記第２のイオンを通過させるように配置されてい
   る、請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 前記質量分析装置は第１および第２の質
   量分析装置を有し、 前記第１の質量分析装置は、前記イオン源から取出され
   た前記第１のイオンを受け取り、かつ前記第１の可変ス
   リットに前記第１のイオンを通過させるように配置さ
   れ、 前記第２の質量分析装置は、前記イオン源から取出され
   た前記第２のイオンを受け取り、かつ前記第２の可変ス
   リットに前記第２のイオンを通過させるように配置され
   ている、請求項２に記載のイオン注入装置。
4. 【請求項４】 前記イオン源は、前記第１のイオンを発
   生する第１のイオン源と、前記第２のイオンを発生する
   第２のイオン源とを有し、 前記第１のイオン源により発生された前記第１のイオン
   は前記第１の質量分析装置に受け取られるように前記第
   １のイオン源は配置され、 前記第２のイオン源により発生された前記第２のイオン
   は前記第２の質量分析装置に受け取られるように前記第
   ２のイオン源は配置されている、請求項３に記載のイオ
   ン注入装置。