JPS61269843A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain no-break diffused layer formed by ion implantation even if semiconductor elements have deep slots crossing each other on them, by providing a stage which rotates a wafer set at a predetermined angle in an ion implantation sample chamber. CONSTITUTION:After a sample 4 is brought onto a sample stage 1, the sample is fixed on the stage and the stage, the sample stage 1, is placed at right angle to an ion beam. Ion implantation is performed while a stage 2 is rotated by a drive unit 5 attached on the side of the sample stage 1 opposite to the sample 4 and engaged with the stage 2. By performing ion implantation using such as ion equipment provided with an above described mechanism, no-break diffused layers are obtained and ion implantation into the objective part can be surely performed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、試料を回転させながらイオン注入する機構を
備えたイオン注入装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus equipped with a mechanism for implanting ions while rotating a sample.

従来の技術 近年、イオン注入は半導体製造において、不純物を選択
的に注入する目的に、広く利用されている。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, ion implantation has been widely used in semiconductor manufacturing for the purpose of selectively implanting impurities.

以下に従来のイオン注入装置について説明する。第４図
は従来のイオン注入装置の一般的な構成を示すものであ
り０１）はイオン源系、（イ）は引出しおよ・び加速系
、（ト）は質量分析系、（ト）は集束偏向系、（２）は
試料系（試料室）および真空系であ−る。以上のように
構成された従来のイオン注入装置の試料系において、試
料へのイオン注入機構は次のとおりである。A conventional ion implantation device will be explained below. Figure 4 shows the general configuration of a conventional ion implanter, where 01) is the ion source system, (A) is the extraction and acceleration system, (G) is the mass spectrometry system, and (G) is the The focusing/deflecting system (2) is a sample system (sample chamber) and a vacuum system. In the sample system of the conventional ion implanter configured as described above, the mechanism for implanting ions into the sample is as follows.

まず、半導体にイオンビームを照射する場合は一般的に
２つに大別される。第１は試料を固定し、イオンビーム
のスポット径を試料面に比ベて非常に大きくして照射す
る方法である。第２は、イオンビームのスポット径を小
さくシ。First, irradiation of semiconductors with ion beams is generally divided into two types. The first method is to fix the sample and irradiate the ion beam with a spot diameter very large compared to the sample surface. The second is to reduce the spot diameter of the ion beam.

試料面を走査して一様に照射を行なうものであるが、こ
の第２の場合、イオンビームを走査する方法とイオンビ
ームはそのままにし、試料台をＸ−Ｙ方向に移動する方
法とがある。またｔ一般的なイオン注入装置の場合、注
入角を選択する機構を備えている。第５図は、上記イオ
ンビームを走査してイオン注入する代表的なイオン注入
装置の試料室部分の断面を示すものであり、（ト）は試
料台、（ロ）は４５°下向き傾斜方向においてウェーハ
を供給するためのウェーハ供給カセット、轡はカセット
（ロ）と試料台を収納した試料室のウェーハ入口との間
に配置された入口真空部、（ロ）は試料室のウェーハ出
口の外側に接して設けられた出口真空部、（ト）はウェ
ーハ回収カセットである。In this second case, the sample surface is scanned and irradiated uniformly.In this second case, there are two methods: scanning the ion beam, and leaving the ion beam as it is and moving the sample stage in the X-Y direction. . Further, in the case of a general ion implantation apparatus, a mechanism for selecting an implantation angle is provided. Figure 5 shows a cross section of the sample chamber of a typical ion implanter that implants ions by scanning the ion beam. The wafer supply cassette for supplying wafers, the cassette (b) is the inlet vacuum part located between the cassette (b) and the wafer inlet of the sample chamber that houses the sample stage, and the (b) is the outside of the wafer outlet of the sample chamber. The exit vacuum section (G) provided in contact with the wafer recovery cassette.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、試料を支持した試
料台（ト）がある注入角１例えば、第５図中実線で示し
た試料（ウエーノ・）受入れ位置をもって固定されてい
る場合、試料面に深い溝型を有する部分や、大きな凸部
を有する部分にイオン注入を行なうと、第６図（ａ）　
（ｈ）において斜線で示すように、イオンビームに対し
陰になる部分が生じてイオンが均一に注入されず、イオ
ン注入による拡散層が不連続になるという問題点を有し
ていた。Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, the injection angle 1 where the sample stage supporting the sample is located is fixed at the sample receiving position shown by the solid line in FIG. If ions are implanted into a part with deep grooves or a large convex part on the sample surface, the result will be as shown in Figure 6(a).
As shown by diagonal lines in (h), there is a problem in that a shadowed portion occurs with respect to the ion beam, ions are not uniformly implanted, and the diffusion layer formed by ion implantation becomes discontinuous.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、イオン注入による
拡散領域に、深い溝が交差する場合でもイオン注入によ
る拡散層を途切れることなく形成させることができ、ま
た、ドレイン拡散において゛、イオンビームに対する陰
部分であるオフセット領域ができないように拡散領域を
形成・させることが可能なイオン注入装置の機構を提供
することを目的とするものである。In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention makes it possible to form an ion-implanted diffusion layer without interruption even when a deep groove intersects with the ion-implanted diffusion region, and furthermore, in drain diffusion, the ion beam It is an object of the present invention to provide a mechanism for an ion implantation device that can form a diffusion region so as to prevent the formation of an offset region that is a negative region for the ion implantation device.

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記の目的を達成すべく、真空室中に配置した
試料台のウェーハ固定用ステージを、前記ウェーハがイ
オンビームと直角に対向する角度とすることにより、パ
ルスモータからの駆動力を減速ギヤー列を介して回転駆
動するとともに、回転方向を転することにより正逆１１
両方向に回転することができる機構を構成するものであ
り、回転方向が３６０°移動することにより、イオン注
入をウェーハ内のすべてに万遍なく行なわせることがで
きる。Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present invention sets the wafer fixing stage of the sample stand placed in the vacuum chamber at an angle such that the wafer faces the ion beam at right angles. The driving force from the pulse motor is rotated through a reduction gear train, and the direction of rotation is reversed.
It constitutes a mechanism that can rotate in both directions, and by moving the rotation direction by 360 degrees, ion implantation can be performed evenly throughout the wafer.

作　　　用 上記の構成によればパルスモータの駆動ニより、イオン
注入用試料台上のステージを正逆両方向に回転させるこ
とができる。しかもこの回転はステージをイオンビーム
方向に直角に向けることによってのみ噛み合うギヤー列
によりパルスモータから与えられるものである。さらに
試料室は真空となっており、外部からの駆動系に対して
密閉され、安定・確実なイオン注入を行うことができる
。Operation According to the above configuration, the stage on the ion implantation sample stage can be rotated in both forward and reverse directions by driving the pulse motor. Moreover, this rotation is provided by a pulse motor through a gear train that meshes only by orienting the stage at right angles to the ion beam direction. Furthermore, the sample chamber is evacuated and sealed from the external drive system, allowing stable and reliable ion implantation.

実施例 以下本発明を実施例によって詳細に説明する。Example The present invention will be explained in detail below using examples.

第１図は本発明の実施例の要部を示すものであり、実施
例の全体は第３図に示すように、試料室内に試料がセッ
トされると、試料を回転させながらイオン注入を行なう
ことができるように構成されている。FIG. 1 shows the main part of an embodiment of the present invention, and the entire embodiment is shown in FIG. 3. Once a sample is set in the sample chamber, ion implantation is performed while rotating the sample. It is configured so that it can be done.

第１図ａ及びｂは上記第３図の装置要部を拡大したもの
であり、（１）は試料台、（２）は試料台の範囲に設定
された円形回転ステージ、（３）はステージ閏縁におけ
る試料固定具、（４）はウェーハ試料、（５）はステー
ジ駆動装置である。第１図ａにおいて試料台（１）に試
料（４）が搬入されると、同図すのごとく試料をステー
ジに固定し、このステージ、従って試料台（１）をイオ
ンビームに対し直角に位置・させることにより、試料台
（１）の試料（４）とは反対側に取り付けられた駆動装
置（５）がステージ（２）と係合し、これを回転させな
がらイオン注入を行なうものである。このような機構を
備えたイオン装置を用いてイオン注入を行なえば、第６
図ａ、ｂに示すような部分を有する試料であっても、イ
オン注入による拡散層が途切れることなく、またイオン
注入したい部分に確実に注入可能となる。Figures 1a and b are enlarged views of the main parts of the apparatus shown in Figure 3 above, where (1) is the sample stage, (2) is the circular rotating stage set within the area of the sample stage, and (3) is the stage. A sample fixture at the chiseled edge, (4) a wafer sample, and (5) a stage drive device. When the sample (4) is loaded onto the sample stage (1) in Figure 1a, the sample is fixed on the stage as shown in the figure, and this stage, and therefore the sample stage (1), is positioned at right angles to the ion beam. - By doing so, the drive device (5) attached to the opposite side of the sample stage (1) from the sample (4) engages with the stage (2), and performs ion implantation while rotating this. . If ion implantation is performed using an ion device equipped with such a mechanism, the sixth
Even if the sample has a portion as shown in Figures a and b, the diffusion layer created by ion implantation will not be interrupted, and ions can be reliably implanted into the desired portion.

第２図および第３図は、上記イオン注入装置の試料台の
一実施例をそれぞれ具体的に示した横面図及び正面図で
ある。第２図および第３図において、試料台（１）はイ
オン注入容器に）内において試料台保持軸に）によりセ
ットされており１ウエーハ（４）は固定ステージ（２）
に前記固定具としてのビン（３）で固定される。ウェー
ハ（４）を回転さ・せるための駆動系（５）は、第３図
に示すように試料室０荀の側壁外面に取付けられたパル
スモータ０６）と、その軸に保持されたギヤーαつと、
このギヤーを支持し、前記側壁において真空シールされ
た回転軸（ロ））と、この軸（２））の内側端に支持さ
れたギヤー（財）と、選択的にこのギヤー（イ）と噛合
するギヤーＱυと、このギヤー＠υと同一のシャフトに
支持されたウオームに）、及びこのウオーム（財）と噛
合するようにディスク状ステージ（２）に固定されたウ
オーム歯車（ハ）を含むものである。FIGS. 2 and 3 are a side view and a front view, respectively, specifically showing an embodiment of the sample stage of the ion implantation apparatus. In Figures 2 and 3, the sample stage (1) is set in the ion implantation container (on the sample stage holding shaft), and one wafer (4) is placed on the fixed stage (2).
It is fixed with the bottle (3) as the fixing device. The drive system (5) for rotating the wafer (4) consists of a pulse motor (06) attached to the outer surface of the side wall of the sample chamber (06) and a gear α held on its shaft, as shown in Fig. 3. One,
A rotating shaft (b)) that supports this gear and is vacuum-sealed on the side wall, and a gear (goods) supported on the inner end of this shaft (2)) are selectively engaged with this gear (a). The system includes a gear Qυ, a worm (supported by the same shaft as the gear @υ), and a worm gear (c) fixed to a disc-shaped stage (2) so as to mesh with the worm. .

上記の駆動系において、ギヤー（財）と００は試料台（
１）をウェーハホルダ回転軸（ロ）によりイオンビーム
に対して直角となるようにセットすることによりかみ合
うことになる。続いて、ギヤー０１）の動きはウオーム
（財）に伝えられる。ギヤーａ＋）。In the above drive system, the gear and 00 are the sample stage (
1) is engaged by setting it perpendicular to the ion beam using the wafer holder rotation axis (b). Subsequently, the movement of gear 01) is transmitted to the worm. gear a+).

（財）間においてに）は一対の回転軸支持用ベアリング
である。ウオーム■の回転は、方向を変えて試料ステー
ジ回転のためのウオームギヤー（財）に伝えられ、また
ステージ（２）の回転は、ローラベアリングに）および
押えクリップＱ・により円滑に回転させることができる
。この場合、パルスモータ０６）の回転速度はウオーム
−ギヤー減速機構により十分に減速され、イオンビーム
はこれと直角な面内で回転するウェーハ（４）に入射す
るため、イオ・ンビームは、ウェーハ（４）の一方向回
転においてもほぼ万遍なく行われる。が、なお、万全を
期すため、パルスモータ０６）を逆方向に切換え回転さ
せることができる。(Incorporated) is a pair of bearings for supporting a rotating shaft. The rotation of the worm ■ is transmitted to the worm gear for rotating the sample stage by changing the direction, and the rotation of the stage (2) can be smoothly rotated by the roller bearing) and the presser clip Q. can. In this case, the rotational speed of the pulse motor 06) is sufficiently reduced by the worm-gear reduction mechanism, and the ion beam is incident on the wafer (4) rotating in a plane perpendicular to this. 4) Unidirectional rotation is also performed almost uniformly. However, to be on the safe side, the pulse motor 06) can be switched and rotated in the opposite direction.

発明の効果 以上のとおり、本発明によればイオン注入試料室におい
てウェーハを所定角度にセットして回転するためのステ
ージを有することにより、深い溝等が交差する半導体素
子等においても。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by having a stage for setting and rotating a wafer at a predetermined angle in an ion implantation sample chamber, it can be used even in semiconductor devices where deep grooves or the like intersect.

イオン注入による拡散層を途切れることなく形影するこ
とができる。The diffusion layer created by ion implantation can be shaped without interruption.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例要部の側面及
び正面をそれぞれ示す図、 第２図は、ウェーハ回転ステージを有するイオン注入装
置の試料台を示す側面図、 第３図は、第２図の試料台の機構を示す正面図。 第４図はイオン注入装置の一般的構成を示す線図。 第５図は従来のイオン注入装置の試料系の代表例を示す
側断面図、 第６図（ａ）及び（ｂ）は試料室内に配置された凹凸パ
ターン・を有する半導体装置の断面図である。 （１）　・−−−−−−・試料台 （２）−−−−−−−−−−・円形回転ステージ（３）
−＝−・・・・固定具 α→−・・・−・−・・真空容器 （１６）−＝−−−−−−−−−パルスモータαη、（
ホ）、に）、　ａｌ）、に）、０→・・−・・・・・・
・−・・ギヤー（２））　・・−・・−・真空シール （ロ））・・・・・・・・・・・・・・・ウェーハホル
ダ回転軸に）・・・・・・・・−・・・・・回転軸支持
用ベアリング（ハ）・・・・・−・・・・・・ローラベ
アリング部Ｑ時・・−・−・−・・押えクリップ 特許出願人　　松下電子工業株式会社 代　　理　　人　　　新　　実　　健　　部（外１名） ｔｉｌｌ　　図 （ｂ） 第２図 第３図 第４図 第５Ｗ 第６図 （υ）1(a) and 1(b) are side views and front views, respectively, of main parts of an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a side view showing a sample stage of an ion implanter having a wafer rotation stage; The figure is a front view showing the mechanism of the sample stage in FIG. 2. FIG. 4 is a diagram showing the general configuration of an ion implanter. FIG. 5 is a side cross-sectional view showing a typical example of a sample system of a conventional ion implantation device, and FIGS. 6(a) and (b) are cross-sectional views of a semiconductor device having an uneven pattern arranged in a sample chamber. . (1) ---------Sample stage (2)----------Circular rotation stage (3)
-=-...Fixing fixture α→--...---Vacuum container (16)--=--------Pulse motor αη, (
e), ni), al), ni), 0→・・・・・・・・・・
・−・・Gear (2)) ・・−・・−・Vacuum seal (b)) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・・・回転軸支持用ベアリング（ハ）・・・・・−・・・・・・ローラベアリング部Ｑ時・・−・−・−・・押えクリップ特許出願人 松下電子工業株式Company agent Kenji Arata (1 other person) Till Figure (b) Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5W Figure 6 (υ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）ウェーハ試料を支持しその面内で回転させるため
の試料支持回転部を有する試料台と、前記試料台上にお
いて回転するウェーハ試料面にイオンを直角に入射させ
るためのイオン源とからなるイオン注入機構を含むこと
を特徴とする半導体製造装置。(1) Consisting of a sample stage having a sample support rotating section for supporting and rotating the wafer sample within its plane, and an ion source for injecting ions at right angles to the wafer sample surface rotating on the sample stage. A semiconductor manufacturing device characterized by including an ion implantation mechanism. （２）前記試料台を真空室中において、同室中に配置さ
れたイオン源からのイオンビームに対し角度調整自在に
配置するとともに、前記試料面をイオンビームに対して
直角に維持した状態において、前記試料支持回転部を可
逆回転可能な駆動機構に連結することにより前記試料を
正逆方向に少くとも３６０°回転させるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の半導体製
造装置。(2) The sample stage is placed in a vacuum chamber so that its angle can be freely adjusted with respect to the ion beam from an ion source placed in the same chamber, and the sample surface is maintained at right angles to the ion beam; The semiconductor according to claim 1, wherein the sample is rotated by at least 360° in forward and reverse directions by connecting the sample support rotating section to a drive mechanism capable of reversible rotation. Manufacturing equipment.