(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速電圧が印加されるイオン源と、負の高電位が印加され前記イオン源からイオンを引き出す引出電極とを有するイオン生成部と、
ウェーハを保持するプラテンと、前記ウェーハに注入される前記イオンが通過し前記ウェーハ上のチップ領域よりも狭い開口を有するマスクと、前記マスクが固定されるテーブルと、前記プラテンを前記ウェーハの面内で回転させる回転機構と、前記プラテンを傾けるティルト機構と、前記テーブル上で前記プラテンを前記テーブルの面内２方向に移動させる機械的駆動機構と、前記ウェーハの位置を検出するウェーハ位置検出器とを有するエンドステーション部と、
前記イオン源から引き出されたイオンを質量分離する質量分離器と、イオンビームを集束する集束レンズと、前記イオンビームを減速させる減速電極と、グランド電位に接続されたグランド電極と、前記イオンビームを前記エンドステーション部へ入射させる偏向器とを有し、前記イオン生成部と前記エンドステーション部との間に設けられたビームライン部と、
前記回転機構、前記ティルト機構及び前記機械的駆動機構を制御するとともに、前記機械的駆動機構により前記プラテンを前記２方向へ移動させることで、前記ウェーハに対し前記チップ領域を注入単位として前記イオンを注入する制御部と
を具備するイオン注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン注入装置であって、
前記減速電極の後端から前記ウェーハまでの距離が２０ｃｍ以下とされている
イオン注入装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のイオン注入装置であって、
前記ビームライン部における前記イオンビームのエネルギーが１０ｋｅＶから３０ｋｅＶまでの範囲内に維持される
イオン注入装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のイオン注入装置であって、
前記減速電極による減速後の前記イオンビームのエネルギーが１０ｋｅＶから０．５ｋｅＶまでの範囲内にある
イオン注入装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のイオン注入装置であって、
前記ビームライン部は、前記イオンビームの電流を計測する非接触ビーム電流計をさらに有し、
前記制御部は、前記非接触ビーム電流計の計測値が変動する場合には、所定のドーズ量が一様に得られるように、前記プラテンの機械的スキャンの速度を調整する
イオン注入装置。
【請求項６】
請求項５に記載のイオン注入装置であって、
前記制御部は、前記非接触ビーム電流計による計測値が所定の積算値に達したとき、前記イオンビームを遮断し、前記ウェーハ内の前記チップ領域に対して前記イオンを所定のドーズ量で注入する
イオン注入装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載のイオン注入装置であって、
前記エンドステーション部は、前記イオンビームの電流密度分布を測定するビーム密度分布モニターをさらに有し、
前記制御部は、前記イオンビームの入射位置において、前記マスクの開口内における前記イオンビームの電流密度分布が一様でない場合には前記集束レンズの集束度を調整する
イオン注入装置。
【請求項８】
請求項５に記載のイオン注入装置であって、
前記エンドステーション部は、前記イオンビームの電流値を測定するファラデー・カップをさらに有し、
前記制御部は、前記マスクの開口を通過する前記イオンビームの電流値を基準として前記非接触ビーム電流計の計測値を校正する
イオン注入装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載のイオン注入装置であって、
注入される前記イオンがボロンまたはその化合物のイオンである
イオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置およびイオン注入方法に関するものであり、更に詳しくは、半導体ウェーハ内に浅い接合を形成させるために低エネルギーのイオンを高いビーム電流で均一に注入することができ、かつウェーハ内の半導体の１チップを注入単位として注入量を制御し得るイオン注入装置およびイオン注入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハ内にドービング領域を形成させるためにイオンビームによって不純物イオンを打ち込むイオン注入は従来から広く行われているが、特に、近年、ウェーハが大口径化されると共に、半導体デバイスは微細化しており、浅い接合を形成させる必要度が高まっている。そのために、例えばボロンイオン（Ｂ+ ）を低エネルギーで、かつ高いビーム電流で注入することの要請度が高い。
【０００３】
このような要請に対して、種々の方法が採用されている。その一つには、後段加速型のイオン注入装置を使用し、イオン源で前段加速されたイオンのエネルギーを加速管で減速させる方法である。また、加速管を使用せずにイオン源から引出電極によって引き出したイオンを減速電極によって減速させる方法もある。
【０００４】
（従来例１）
図４は一般的に使用されている後段加速型のイオン注入装置の一例の構成を示す図である。このイオン注入装置３０は、高電圧ターミナル３０Ａ内にイオン源３１と質量分離器３２が収容されており、イオン源３１から引き出され質量分離器３２によって選択されたイオンが、高電圧ターミナル３０Ａに続く加速管３４で所定のエネルギーに加速されて後段のグランド領域へ導かれ、グランド領域は、イオンビームを集束するＱレンズ３５、イオンビームをスキャンさせるＹ方向静電偏向器３６、Ｘ方向静電偏向器３７を配置したビームライン部３０Ｂと、ウェーハＷにイオン注入を行なうエンドステーション部３０Ｅとからなっている。このイオン注入装置３０によって、低エネルギーのイオンを得るには、イオン源３１で前段加速したイオンに対し、加速管４においてイオンのエネルギーを減速させるような電圧を印加する。その場合、イオンは減速されることにより発散するほか、ウェーハＷに至るまでの間、低エネルギーで長い距離を飛行することによって発散するので、得られるビーム電流は小さくなる。
【０００５】
（従来例２）
図５はプリデポジション型のイオン注入装置４０の概略側面図である。加速管が省略されており、イオン源４１から引き出されたイオンは続く質量分離器４２によって必要なイオンが選択的に分離されてビームライン部４０Ｂに導入される。そして更に偏向器４７によって中性粒子が除去され、減速電極４８によって減速されてウェーハＷにイオン注入されるようになっている。このイオン注入装置４０は、加速管を使用しないので低エネルギーを得やすく、ウェーハＷは減速電極４８に近接して配置され、減速後の飛行距離は短いのでビーム電流は比較的大となる。しかし偏向器４７と減速電極４８の間で発生した中性粒子は高いエネルギーを持ってウェーハＷに注入されるという重大な欠点を有している。また、ウェーハＷが大口径である場合にはイオン注入の均一性を得難いほか、実際のイオン注入時に生起する問題、例えば、イオンビームの電流密度分布の不均一、イオン注入中におけるビーム電流の変動などによって生じるイオン注入の不均一も避け難い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来例のイオン注入装置３０または４０によるウェーハへのイオン注入は低エネルギーでしかも均一性の良いビームを得ることが難しく、近年、ウェーハの大口径化と微細化に対応したイオン注入の均一性を確保することは一層困難になっている。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、低エネルギーの不純物イオンを高いビーム電流で半導体ウェーハに均一に注入することができ、かつウェーハ内の半導体の１チップを注入単位として注入量を制御し得るイオン注入装置およびイオン注入方法を提供することを課題とする。
【０００８】
本発明に係るイオン注入装置は、
加速電圧が印加されるイオン源と、負の高電位が印加され前記イオン源からイオンを引き出す引出電極とを有するイオン生成部と、
ウェーハを保持するプラテンと、前記ウェーハに注入される前記イオンが通過し前記ウェーハ上のチップ領域よりも狭い開口を有するマスクと、前記マスクが固定されるテーブルと、前記プラテンを前記ウェーハの面内で回転させる回転機構と、前記プラテンを傾けるティルト機構と、前記テーブル上で前記プラテンを前記テーブルの面内２方向に移動させる機械的駆動機構と、前記ウェーハの位置を検出するウェーハ位置検出器とを有するエンドステーション部と、
前記イオン源から引き出されたイオンを質量分離する質量分離器と、イオンビームを集束する集束レンズと、前記イオンビームを減速させる減速電極と、グランド電位に接続されたグランド電極と、前記イオンビームを前記エンドステーション部へ入射させる偏向器とを有し、前記イオン生成部と前記エンドステーション部との間に設けられたビームライン部と、
前記回転機構、前記ティルト機構及び前記機械的駆動機構を制御するとともに、前記機械的駆動機構により前記プラテンを前記２方向へ移動させることで、前記ウェーハに対し前記チップ領域を注入単位として前記イオンを注入する制御部とを具備する。
【０００９】
上記のようなイオン注入装置によってウェーハ内のチップにイオン注入を行うには、ウェーハ位置検出器によって位置を検出しつつ、機械的駆動機構、回転機構、ティルト機構によって、チップをプラテンと共にイオンビームの入射位置へ移動させて所定の入射角度に設定する。一方、イオン源に加速電圧を加えて生成するイオンに引出電極で負の高電位を印加して高エネルギーの状態とすることにより発散を抑えた状態でビームライン部を輸送し、減速電極で減速させると共に、グランド電極において低エネルギーのイオンビームとする。その後に偏向器で偏向させ高エネルギー中性粒子とコンタミネーション粒子を除去して、ウェーハ内のチップに入射させる。
【００１０】
上記イオン注入装置は、マスクの開口がチップの形状より小さいため、マスク直下のチップをプラテンと共に機械的駆動機構によってＸ方向とＹ方向にスキャンさせる。このようにしてウェーハ内のチップに低エネルギーのイオンを高いビーム電流で注入する。その間、非接触ビーム電流計の計測値が変動する場合には、所定のドーズ量が一様に得られるように、プラテンの機械的スキャンの速度を調整する。そして、イオン注入の開始直後から積算される非接触ビーム電流計の計測値が所定の積算値に達すると、イオンビームを遮断してイオン注入を停止する。
【００１１】
また、上記イオン注入装置において、イオン注入の前に、イオンビームの入射位置にウェーハに代えてビーム密度分布モニターを挿入し、その直上へマスクを移動させて、マスクの開口内におけるイオンビームの電流密度分布を測定し、電流密度分布が一様でない場合には集束レンズの集束度を調整するようにしてもよい。
【００１２】
また、上記イオン注入装置において、イオン注入の前に、イオンビームの入射位置の下方に設置されたファラデー・カップによって、マスクの開口を通過するイオンビームの電流値を基準として非接触ビーム電流計の計測値の校正を行うようにしてもよい。
【００１３】
本発明によれば、イオン注入装置が小型化されると共に、ウェーハに低エネルギーのイオンを高いビーム電流で均一に注入することができ、かつその注入をウェーハ内の半導体の１チップを注入単位として注入量を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるイオン注入装置およびイオン注入方法について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１は実施の形態のイオン注入装置とその各部位におけるイオンビームのエネルギー・レベルを示し、図１のＢはイオン注入装置１０の概略図、図１のＡはイオン注入装置１０内におけるイオンビームのエネルギーレベルを示す図である。図１のＢを参照して、イオン注入装置１０はイオン源１と高い負電位が与えられる引出電極２とからなるイオン生成部１０Ａと、高電圧を印加し得るように絶縁支柱１０Ｐを介してグランドから浮かせたビームライン部１０Ｂと、ウェーハＷにイオン注入するエンドステーション部１０Ｅとからなる真空系である。そして、ビームライン部１０Ｂとエンドステーション部１０Ｅとは絶縁材料Ｒを介して接続されている。イオン源１と引出電極２とからなるイオン生成部１０Ａは後段加速型のイオン注入装置の加速管５４に接続されたビームライン部５０Ｂの側方に設置され、イオン注入装置１０のビームライン部１０Ｂはベンディング・マグネット３によって曲げられて、ビームライン部５０Ｂと一体化されている。なお、加速管５４、ビームライン部５０Ｂは本実施の形態のイオン注入装置１０とは直接の関係はないのでそれらの説明は省略する。
【００１６】
そして、イオン源１に印加された加速電圧によって生成するイオンは引出電極２の高い負電位によって加速される。例えば、１ｋＶの加速電圧でイオン源１から生成される１価のイオンに対して引出電極２に−１９ｋＶの引出電圧を印加することにより、イオンビームＬには加速電圧分を合わせて２０ｋｅＶのエネルギーが与えられる。引出電極２の引出電圧は、ビームライン部１０ＢにおけるイオンビームＬのエネルギーが１０ｋｅＶから３０ｋｅＶまでの範囲内となるように設定することが好ましい。イオンビームＬのエネルギーを１０ｋｅＶより小さくするとイオンビームＬは発散され易くなり、ビーム電流のロスを招き易い。
【００１７】
ビームライン部１０Ｂの中央部には、上記のベンディング・マグネット３に続いてコンタミネーション粒子除去マグネット４、電磁式の集束レンズ５ａ、５ｂが設けられている。勿論、静電式の集束レンズとしてもよい。ベンディング・マグネット３は質量分離マグネットであり、注入に必要なイオンが選択的に分離される。また、コンタミネーション粒子除去マグネット４はビームライン部１０Ｂに残留するガスにイオンが衝突して生成する電荷の変化したイオンや中性粒子を除去する。集束レンズ５ａ、５ｂはイオンビームＬがエンドステーション部１０Ｅ内のウェーハＷへ均一に入射するように調整される。
【００１８】
ビームライン部１０Ｂの後端部には減速電極６、グランド電極８、偏向器９が配置されている。すなわち、イオンビームＬは減速電極６で減速されると共に、グランド電極８によりグランド電位まで減速される。従って、１価のイオンのイオンビームＬのエネルギーはイオン源１の加速電圧のみによる１ｋｅＶとなる。この最終的なイオンビームＬのエネルギーは１０ｋｅＶから０．５ｋｅＶまでの範囲内とすることが好ましい。イオンビームＬのエネルギーを１０ｋｅＶより大にすると注入深さが大となって半導体ウェーハに浅い接合を形成させるという目的にそぐわなくなり、０．５ｋｅＶよりも小とすると、適切に注入され難くなる。
【００１９】
偏向器９は静電偏向型の偏向器であり、１ｋｅＶより高いエネルギーを有する粒子を除去する。例えば、イオンが残留ガスと衝突して中性化したものは減速されずに２０ｋｅＶのエネルギーを有しているが、偏向器９はエネルギー１ｋｅＶのイオンビームＬのみがエンドステーション１０Ｅ内の後述のマスク１２の開口を通過してウェーハＷ内のチップへ到達するように電圧を印加して偏向させる。この時、中性粒子は偏向されず直進するのでウェーハＷへ到達せず、エネルギー１ｋｅＶ以上のイオンは偏向度が一致せず、マスク１２の開口の周囲と衝突しウェーハＷに到達しない。また、ビームライン部１０Ｂの後端部には、その外周に設けたコイルと磁気コアによってイオンビームＬの電流を電磁気的に計測する非接触ビーム電流計１１が取り付けられている。
【００２０】
後述の図２、図３も参照して、エンドステーション部１０ＥのイオンビームＬの入射位置には、ビーム密度分布モニター１４と、ウェーハＷを保持するプラテン１５とが位置を交替して挿入されるようになっている。ＸＹテーブル２０にはウェーハＷ内に形成されるチップの形状より僅かに大きい開口またはチップの形状より小さい開口を有するマスク１２がチップの直上に位置して回動可能に固定されているが、イオンビームＬの入射位置へプラテン１５と共にウェーハＷ内のチップを移動させた時に、上記の減速電極６の後端からチップまでの距離が可及的に短くなるように、プラテン１５の位置が決められている。これは減速電極６で減速されたイオンビームＬを可及的に発散されない状態でウェーハＷのチップへ入射させるためである。減速電極６の後端からウェーハＷまでの距離は２０ｃｍ以下とするのが好ましく、これより大きい場合には大きい電流での注入が困難になる。マスク１２はチップの形状に応じて交換可能とされている。またプラテン１５にはウェーハＷのツイスト角度を調整する回転機構１６とウェーハＷのティルト角度を調整するティルト機構１７とが取り付けられており、支柱１５ｓを介してＸ方向機械的駆動機構１８に固定されている。そして、Ｘ方向機械的駆動機構１８と、これに連結されたＹ方向機械的駆動機構１９はプラテン１５をＸ、Ｙ方向に高速で移動させる。
【００２１】
ビーム密度分布モニター１４は、微小なファラデー・カップが二次元に配置された測定ヘッドを有するものであるが、それ以外の方法によるものであってもよい。図２を参照して、ビーム密度分布モニター１４は、イオン注入の前に、イオンビームＬの入射位置へ挿入され、回動可能に固定されているマスク１２をその直上へ回動させて、マスク１２の開口内におけるビーム電流の密度分布の測定を行うためのものである。電流の密度分布が一様でない場合には、集束レンズ５ａ、５ｂの励磁電流が調整される。
【００２２】
イオンビームＬの入射位置の下方には、イオンビームＬの電流を測定するためのファラデー・カップ１３が配置されている。このファラデー・カップ１３による測定値を基準にして上記の非接触ビーム電流計１１の計測値があらかじめ校正される。また、エンドステーション部１０Ｅの天井部にはウェーハ位置検出器２１が固定されている。ウェーハ位置検出器２１はＣＣＤ撮像カメラであり、ウェーハＷ内のアライメントマークを基準にしてウェーハ位置を検出するが、それ以外の検出器であってもよい。ウェーハ位置検出器２１からの位置検出信号は図示しない制御部へ入力され、制御部はプラテン１５の機械的駆動機構１８、１９および回転機構１６、ティルト機構１７の作動を制御するようになっている。
【００２３】
図２はエンドステーション部１０Ｅ内における機器配置を示す概略図である。ウェーハＷの直上のマスク１２がイオンビームの入射位置に回動され、非接触ビーム電流計１１を通過して下方へ向かうイオンビームＬがマスク１２の開口を通過してビーム密度分布モニター１４に入射している場合を示す。後述の図３も参照して、マスク１２はＸＹテーブル２０に回動可能に固定されており、一点鎖線で示すウェーハＷ内の任意にチップの直上位置と実線で示すイオンビームＬの入射位置との間を移動される。また、ウェーハＷを保持するプラテン１５は回転機構１６とティルト機構１７を備えると共に、Ｘ方向機械的駆動機構１８およびＹ方向機械的駆動機構１９を載置するＸＹテーブル２０に回動可能に取り付けられている。
【００２４】
また前述したように、ビーム密度分布モニター１４を移動させた時にイオンビームＬが入射する位置にファラデー・カップ１３が設置されておりビーム電流を測定できるようになっている。イオン注入に際しては、ビーム密度分布モニター１４と位置を交替して、ウェーハＷを保持するプラテン１５がイオンビームＬの入射位置へ移動される。すなわち、ウェーハ位置検出器２１によって位置を検出されつつ、ウェーハＷがプラテン１５のＸ方向機械的駆動機構１８、Ｙ方向機械的駆動機構１９によってイオンビームの入射位置の方へ移動され、ウェーハＷ内のチップが回転機構１６、ティルト機構１７によってウェーハＷ内のチップがマスク１２の開口の直下において所定の入射角度で位置決めされる。
【００２５】
図３はイオンビームＬに対するプラテン１５の配置を示す概略図である。なお、図３はティルトされていないウェーハＷを示している。イオンビームＬが入射位置へプラテン１５が移動されると共に、マスク１２がチップの直上へ配置され、イオンビームＬがマスク１２の開口を通過してウェーハＷ内のチップに入射する。同時に、ＸＹテーブル２０上において、Ｙ方向機械的駆動機構１９はＸ方向機械的駆動機構１８を紙面に平行に左右の方向へ移動させ、そのＸ方向機械的駆動機構１８はプラテン１５を紙面に垂直な方向へ移動させることにより、プラテン１５がＸ、Ｙ方向へ機械的にスキャンされるようになっている。また、図２を参照し、非接触ビーム電流計１１の計測値はプリアンプ１１Ａを経てＸ方向機械的駆動機構１８、Ｙ方向機械的駆動機構１９の駆動電源へ入力されており、イオン注入中における非接触ビーム電流計１１の計測値が変動すると、所定のドーズ量が一様に得られるように、Ｘ方向機械的駆動機構１８とＹ方向機械的駆動機構１９の速度、すなわち、機械的スキャンの速度が調整されるようになっている。また、イオン注入が開始されると非接触ビーム電流計１１による計測値が積算され、その積算値が所定の値に達して所定のドーズ量が得られると、その信号は図示しない制御部へ入力され、制御部はイオン源１の加速電圧を０ｋＶとしすることによりイオンビームＬが遮断され、イオン注入が停止されるようになっている。
【００２６】
実施の形態のイオン注入装置１０は以上のように構成されるが、次にそのイオン注入方法について説明する。注入するイオン種は主としてボロン（Ｂ+ ）のほかＢＦ+ 、ＢＦ2+が採用されるがそれ以外のものであってもよい。なお、ウェーハＷは図示を省略したロードロック室を経由して真空系へ導入され、搬送ロボットによってプラテン１５の静電チャック等に保持されているものとする。
【００２７】
図１のＡ、Ｂを参照して、イオン生成部１０Ａのイオン源１において、例えば加速電圧１ｋＶで生成したボロンイオンが引出電圧−１９ｋＶの引出電極２によって引き出され、エネルギー２０ｋｅＶのイオンビームＬを形成してビームライン部１０Ｂを搬送される。ベンディング・マグネット３によって曲げられると共に、質量分離されて１価のボロンイオンのみが選択的に分離される。選択されたイオンはコンタミネーション粒子除去マグネット４によって、再度、エネルギーの異なるイオン、ないしはボロンイオンが残留ガスと衝突して電荷が変化したイオンや中性粒子が除去される。コンタミネーション粒子除去マグネット４を通過して清浄化されたイオンビームＬは集束レンズ５ａ、５ｂによって絞られて減速電極６に至るが、これまでの間、イオンビームＬは２０ｋｅＶの高エネルギーに保持されるので発散し難く、ビーム電流のロスは小さい。
【００２８】
イオンビームＬは減速電極６で減速されると共に、更にグランド電極によりグランド電位まで減速されるので、イオンビームＬのエネルギーは加速電圧のみによる１ｋｅＶとなる。次いで、エネルギー１ｋｅＶのイオンビームＬは偏向器９によって下方へ偏向されてエンドステーション部１０Ｅへ入射し、図３も参照して、マスク１２の開口を通過しウェーハＷ内のチップへ入射されるが、エネルギー１ｋｅＶ以上のイオンや中性粒子はマスク１２の開口の周囲と衝突し、マスク１２の開口を通過しない。
【００２９】
そして、イオン注入を開始する前に、先ず、エンドステーション１０ＥにおいてイオンビームＬの入射位置へビーム密度分布モニター１４を挿入し、その直上へマスク１２をプラテン１５から回動させることにより、マスク１２の開口を通過したイオンビームＬはビーム密度分布モニター１４に入射する。この状態において、マスク１２の開口とイオンビームＬとの整合性の確認とマスク１２の開口内におけるビーム電流の密度分布の測定が行なわれる。そして、イオンビームＬとマスク１２の開口とが一致していない場合、電流密度分布が一様でない場合には、集束レンズ５ａ、５ｂが調整され、次いでビーム密度分布モニター１４を待機位置へ戻してファラデー・カップ１３によってビーム電流を測定し、その電流値を基準として非接触ビーム電流計１１の校正が行なわれる。
【００３０】
このようにしてイオンビームＬの調整が完了すると、ウェーハＷをマスク１２の開口の直下へ移動させるために、イオン源１の加速電圧を０ｋＶとして、一旦、イオンビームＬが遮断される。そして、ウェーハＷを保持したプラテン１５がウェーハ位置検出器２１によって位置を検出されつつ、Ｘ方向機械的駆動機構１８、Ｙ方向機械的駆動機構１９によってイオンビームの入射位置の方へ移動されると共に、マスク１２がウェーハＷ内のチップ上へ配置されて当該のチップは回転機構１６によって必要な回転を与えられ、ティルト機構１７によって所定の入射角度に位置決めされる。
【００３１】
次いで、イオン源１の加速電圧を１ｋＶに戻してイオンビームＬをウェーハＷへ入射させてイオン注入が開始される。そして、イオン注入の開始と同時に非接触ビーム電流計１１による計測が開始され、計測値が積算される。そして、イオン注入の間に非接触ビーム電流計１１の計測値が変動すると、積算値に基づいてイオン注入時間が調整される。また、チップの形状に対してマスクの開口面積が小さい場合にはウェーハＷ内のチップをプラテン１５と共にＸ方向機械的駆動機構１８、Ｙ方向機械的駆動機構１９によって機械的にスキャンさせる。この場合には、イオン注入の間に非接触ビーム電流計１１の計測値が変動すると、その信号はプリアンプ１１Ａを経てプラテン１５のＸ方向機械的駆動機構１８、Ｙ方向機械的駆動機構１９の駆動電源へ入力され、例えば計測値が低い方へドリフトすると注入量が一定になるようにプラテン１５の機械的スキャンの速度が低下される。勿論、注入時間で調整してもよい。そして、非接触ビーム電流計１１の積算値が所定の値に達すると、イオンビームＬが遮断される。
【００３２】
引き続いて、同一ウェーハＷ内の他のチップにイオン注入する場合には、上述したと同様にして、ウェーハ位置検出器２１とＸ方向機械的駆動機構１８、Ｙ方向機械的駆動機構１９、回転機構１６、ティルト機構１７とによって、ウェーハＷ内の他のチップがマスク１２の直下のイオンビームの入射位置に位置決めされてイオン注入される。この場合のドーズ量は先行してイオン注入したチップへのドーズ量と同じでも良いが無関係に任意に設定してもよい。このようにして、ウェーハＷ内のチップを注入単位として注入量を変化させて低エネルギのボロンイオンの注入が行われる。かつ、その時のビーム電流は大きくロスが小さい。
【００３３】
本実施の形態のイオン注入装置およびイオン注入方法は以上の様に構成され作用するが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３４】
例えば本実施の形態においては、イオン源１における加速電圧を１ｋＶとしたが、この加速電圧は任意に設定され、例えば３．５ｋＶとしてもよい。
【００３５】
また本実施の形態においては、マスク１２をＸＹテーブル２０に移動可能に固定して、ビーム密度分布モニター１４による測定時にも兼用させたが、マスク１２との同等物をビーム密度分布モニター１４の直上に設けてもよい。
【００３６】
また本実施の形態においては、イオンビームＬの集束レンズ５ａ、５ｂを電磁式としたが、これらは静電式としてもよい。また本実施の形態においては、偏向器９を静電偏向型としたが電磁偏向型としてもよい。
【００３７】
また本実施の形態においては、低エネルギーのイオン注入装置１０を後段加速型イオン注入装置と一体化させた形で示したが、独立したイオン注入装置としてもよいことは言うまでもない。
【００３８】
また本実施の形態においては、絶縁支柱１０Ｐを介してビームライン部１０Ｂをグランドから浮かせたが、これとは異なりる手段として、二重の真空パイプを用意し、外側パイプはアースとして、ビームライン部１０Ｂとしての内側パイプを外側パイプから浮かせるようにしてもよい。この構造は複雑であるが、ビームライン部１０Ｂの電圧がアース電位の外側パイプでシールドされるので安全性が高い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のイオン注入装置およびイオン注入方法は上記のような形態で実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００４０】
半導体ウェーハに浅い接合を形成させるために、低エネルギーの不純物イオンを大きいビーム電流で注入することが可能で、かつ、その注入をウェーハ内の半導体の１チップを注入単位として注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン注入装置とその各部位におけるイオンビームのエネルギー・レベルを示し、Ａは装置内におけるイオンビ−ムのエネルギー・レベルの図であり、Ｂはイオン注入装置の概略図である。
【図２】エンドステーション部における機器配置を示す概略図である。
【図３】エンドステーション部におけるイオンビ−ムとプラテンとの配置を示す概略図である。
【図４】後段加速型のイオン注入装置を示す概略図である。
【図５】プリデポジション型のイオン注入装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１      イオン源
２      引出電極
３      ベンディング・マグネット
４      コンタミネーション粒子除去マグネット
５ａ    集束レンズ
５ｂ    集束レンズ
６      減速電極
８      グランド電極
９      偏向器
１０    イオン注入装置
１０Ａ  イオン生成部
１０Ｂ  ビームライン部
１０Ｅ  エンドステーション部
１１    非接触電流計
１２    マスク
１３    ファラデー・カップ
１４    ビーム密度モニター
１５    プラテン
１６    回転機構
１７    ティルト機構
１８    Ｘ方向機械的駆動機構
１９    Ｙ方向機械的駆動機構
２１    ウェーハ位置検出器
【図１】
0004417446.tif 000002
【図２】
0004417446.tif 000003
【図３】
0004417446.tif 000004
【図４】
0004417446.tif 000005
【図５】
0004417446.tif 000006