JPS61232546A - イオン注入装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン注入装置に関するものであって、試料表
面へのイオンビームの入射角を高精度に制御したイオン
注入を行うのに用いて最適なものである。

〔発明の概要〕

本発明は、イオン注入装置において、第１及び第２のス
リット板を用いてイオンビームの入射角を測定すること
により、イオンビームの入射角を高精度で測定すること
ができるようにしたものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体素子の素子寸法が縮小されるにつれて、高
精度のイオン注入が必要となってきている。特にＧａＡ
ｓ　　Ｆ　Ｅ　Ｔ等のｍ−ｖ族化合物半導体素子では、
集積回路を製造する上で不純物イオンの注入深さの精度
、均−性及び再現性が厳しく要求される。この注入深さ
を変化させる要因の一つに不純物イオンのチャネリング
があり、これは半導体基板等の試料表面へのイオンビー
ムの入射角の変化には特に敏感である。このチャネリン
グを防止するために、通常はチャネリングの起こらない
試料角度や面方位を選んでイオン注入が行われるが、そ
の場合の精度は１°以下の高い精度が要求される。

ところで、イオン注入装置を設置する場合には、試料に
対するイオンビーム照射位置の調整が行われるが、その
確認法としては従来次のような方法が用いられている。

第１の方法では、試料ホルダー上に方眼紙または合成樹
脂板等を取り付けてイオンビームを照射し、ビーム照射
位置の炭化による痕跡がホルダーの中心付近にあること
を確認する。

第２の方法では、水平方向のビーム位置を確認するため
に、第４図に示すように、ビームスキャナーｌの走査幅
を大きくとり、ディフレクタ−２の電位を上下させる。

このとき、サプレッサー３のウィンドー３ａに入るべき
イオンビーム４が、走査幅が大きいためにディフレクタ
−２により遮られる結果、半導体基板等の試料５上にデ
ィフレクタ−２の左右の影６が生じる。そしてこの影６
の幅ａ、ｂを観察することにより、イオンビーム４の水
平方向の位置ずれを確認する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらのイオンビーム照射位置確認法は
いずれも極めて大まかなものであり、精度が低い。さら
に、試料表面へのイオンビームの入射角についての情報
は何ら得られず、走査されないときのイオンビームが試
料中心に当たっていることをもって試料にほぼ垂直にイ
オンビームが入射していると判断しているだけである。

なおパラレルスキャン方式のイオン注入装置においても
同様な問題が存在し、この場合にもイオンビームの入射
角を測定してずれを較正する必要がある。

従って、従来のイオン注入装置では試料表面へのイオン
ビームの入射角を正確に測定することは難しく、このた
め不純物イオンのチャネリングを防止することは難しい
。

本発明は、上述の問題にかんがみ、従来のイオン注入装
置が有する上述のような欠点を是正したイオン注入装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るイオン注入装置は、開口を存する一第１の
スリット板（例えば円形の開口ｌＯａを有する第１スリ
ツト板１０）と、イオンビームを検出するためのビーム
ディテクター（例えばビームディテクター１２）と、こ
のビームディテクターと上記第１のスリット板との間に
設けられかつ開口を有する第２のスリット板（例えば円
形の開口１３ａを有する第２スリツト板１３）とをそれ
ぞれ具備し、上記第１のスリット板の上記開口を通過し
た上記イオンビームが上記第２のスリット板の上記開口
を通過するようにこの第２のスリット板を上記第１のス
リット板に対して変位させ、上記イオンビームが上記ビ
ームディテクターにより検出された時の上記第２のスリ
ット板の上記変位量を求め、この変位量により所定の基
準軸に対する上記イオンビームの入射角を測定するよう
にしている。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明す
る。

第１Ａ図〜第１Ｃ図に示すように、本実施例によるイオ
ン注入装置においては、イオンビームラインチューブ７
の一端に接続されているサンプルチャンバー８のフラン
ジ８ａの表面を基準面とし、この基準面上にフランジ９
がＯ−リング等の真空シールを介して取り付けられてい
る。このフランジ９の下面にはフランジ面に垂直に例え
ばステンレス鋼製の第１スリツト板１０が取り付けられ
、またフランジ９の中心に関してこの第１スリソト板１
０と対称な位置に絶縁体１１を介して・ビーム走査面積
より大きな面積を有するビームディテクター１２が取り
付けられている。なおこのビームディテクター１２は、
所定方法によりサンプルチャンバー８の外部に設けられ
たビーム電流計（図示せず）に接続されている。

さらにこのビームディテクター１２に近接して、図示省
略した従来公知の機構により紙面に垂直な面内（または
第１スリツト板１０に設けられている例えば直径１鶴程
度の円形断面の開口１０ａを中心とする球面内）で移動
可能に例えばステンレス鋼製の第２スリツト板１３が設
けられている。

この第２スリツト板１３には、第１スリツト板１０の開
口１０ａと同一形状の開口１３ａが形成されている。な
お本実施例においては、フランジ９、第１及び第２スリ
ット板１０．１３並びにビームディテクター１２により
入射角測定治具が構成されている。

次に上述のように構成された本実施例によるイオン注入
装置を用いてイオンビームの入射角を測定する方法につ
き説明する。

第１Ａ図〜第１Ｃ図に示すように、まず所定方法により
イオンビーム４を得、これを第１スリツト板１０に対し
て照射すると、この第１スリツト板１０の開口１０ａを
通り抜けたイオンビーム４がビームディテクター１２に
向かって直進する。

この際、通常、イオンビーム４は第２スリツト板１３に
よって遮られるためビームディテクター１２には達しな
い。次に第２スリツト板１３を既述の駆動機構により移
動させると、イオンビーム４の照射位置がこの第２スリ
ツト板１３の開口１３ａに一致したときのみ、イオンビ
ーム４がビームディテクター１２に達し、この結果ビー
ム電流計によりイオン電流が検出される。この時の第２
スリツト板１３の位置（もしくは回転角）を読み取り、
この値から第１スリツト板ＩＯの開口１０ａの中心を通
りこの第１のスリット板１０の表面に垂直な基準軸（イ
オンビームラインチューブ７の中心軸と一致する）１４
からの変位量を算出することにより、基準軸１４に対す
るイオンビーム４の入射角θ１．θ２を求めることがで
きる。

半導体ウェハー等の試料への実際のイオン注入作業に際
しては、上述のようにしてイオンビーム４の入射角θ１
．θ２を求めた後、サンプルチャンバー８からフランジ
９を取り外し、代わりに、入射角θ１．θ２の上記測定
値に基づいてチャネリングが起こらないように試料結晶
方位を合わせることができるように予め加工された例え
ば第２Ａ図及び第２Ｂ図に示すようなサンプルホルダー
１５を取り付けてイオン注入作業を行えばよい。なお第
２Ａ図及び第２Ｂ図において、符号１６はフランジ、符
号１７はサンプルステージ、符号１８はサンプルステー
ジフランジ、符号１９はサンプルステージ回転ツマミ、
符号２０は絶縁体から成る回転軸、符号２１はイオン電
流測定端子、符号２２はハーメチックシール、符号２３
はコネクター、符号２４は０−リングである。

上述の実施例によれば次のような種々の利点がある。す
なわち、第１及び第２スリツト板１０゜１３とビームデ
ィテクター１２とを設け、第１のスリット板１０にイオ
ンビーム４を当てながら第２のスリット板１３を変位さ
せることにより、イオンビーム４がこれらの第１及び第
２スリツト板１０．１３の開口１０ａ、１３ｂを通過し
てビームディテクター１２により検出された時の第２ス
リツト板１３の変位量を求め、この変位量からイオンビ
ーム４の入射角θ１．θ２を求めるようにしているので
、この入射角θ１．θ２を例えばｏ、ｔ’程度の高い精
度で測定することが可能である。

またこのイオンビーム４の入射角θ０．θ２の測定結果
を用いることにより、試料表面へのイオンビーム４の入
射方向を所望の面方位に精度良く一致させてイオン注入
を行うことができるので、試料の面方位を試料全域に亘
ってチャネリングが最も起こりにくい角度に精度良くし
かも再現性良く合わせてイオン注入を行うことができ、
このため試料中での不純物イオンのチャネリングを効果
的に防止することができる。のみならず、不純物イオン
の注入深さを精度良く制御することができるので、試料
内での注入深さの均−性及び試料毎の注入深さの再現性
を高くすることができる。従って、半導体装置等の製造
の歩留まりを向上させることが可能である。

以上本発明の実施例につき説明したが、本発明は上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基づく種々の変形が可能である。

例えば、第１及び第２スリット板１０．１３の材質、大
きさ、それらの間の間隔、開口１０ａ。

１３ａの大きさ及び形状等は必要に応じて変更可能であ
る。また第２のスリット板１３の移動機構も必要に応じ
て種々の形式のものを用いることが可能である。

さらに例えば第３Ａ図及び第３Ｂ図に示すような、より
量産に適した型式のサンプルチャンバーを有するイオン
注入装置に本発明を適用することも可能である。なお第
３Ａ図及び第３Ｂ図において、符号２５は試料を取り付
けるためのカル−セル、符号２６はターンテーブル、符
号２７はカル−セル２５の底面の中心に設けられた円形
の開口２５ａと嵌合する凸部、符号２８はカル−セル２
５の底面に設けられた開口２５ｂと嵌合する位置決めピ
ン、符号２９はターンテーブル２６を回転させるための
駆動機構である。この場合、入射角測定治具をサンプル
チャンバー７に取り付けるには、例えばターンテーブル
２６の表面を基準面とすれば良い。

〔発明の効果〕

本発明に係るイオン注入装置によれば、所定の基準軸に
対するイオンビームの入射角を精度良く測定することが
できる。従って、イオン注入を行うべき秋料表面へのイ
オンビームの入射方向を所望の試料方位に精度良く一致
させてイオン注入を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１ｃ図はそれぞれ本発明の実施例によるイ
オン注入装置の要部を示すフランジを省略した平面図、
そのＡ−Ａ′ｗＡの断面図及び入射角測定治具の側面図
、第２Ａ図及び第２Ｂ図はそれぞれイオン注入作業に用
いるサンプルホルダーの平面図及び正面図、第３Ａ図及
び第３Ｂ図はそれぞれ量産性サンプルチャンバーを示す
断面図及び平面図、第４図は従来のイオン注入装置の要
部を示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ４−・−一−−−−−−−−−・・−・イオンビーム５
−＝−・−−−−−−−−・・・−試料８−・−・−・
・・−・−サンプルチャンバー１０−・−・−−−−−
−−・・・・−第１スリット板１２−一−−・−・−−
−−−・・〜・・〜ビームディテクター１３・・−・−
・−・・−・−・−第２スリット板１５−・−−−−−
一−−−−−−・−サンプルホルダー２５−−−−一・
・−・−−−−一一一カルーセル２６−−−−−−−−
−・−・−−−−一−・ターンテーブルである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 開口を有する第１のスリット板と、 イオンビームを検出するためのビームディテクターと、 このビームディテクターと上記第１のスリット板との間
   に設けられかつ開口を有する第２のスリット板とをそれ
   ぞれ具備し、 上記第１のスリット板の上記開口を通過した上記イオン
   ビームが上記第２のスリット板の上記開口を通過するよ
   うにこの第２のスリット板を上記第１のスリット板に対
   して変位させ、 上記イオンビームが上記ビームディテクターにより検出
   された時の上記第２のスリット板の上記変位量を求め、 この変位量により所定の基準軸に対する上記イオンビー
   ムの入射角を測定するようにしたイオン注入装置。