JPH0727767B2 - Ion processing device - Google Patents
Ion processing deviceInfo
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- JPH0727767B2 JPH0727767B2 JP60154970A JP15497085A JPH0727767B2 JP H0727767 B2 JPH0727767 B2 JP H0727767B2 JP 60154970 A JP60154970 A JP 60154970A JP 15497085 A JP15497085 A JP 15497085A JP H0727767 B2 JPH0727767 B2 JP H0727767B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空中で回転および並進させられるディス
クに装着された試料に面状のイオンビームを走査せずに
照射して当該試料を処理するイオン処理装置に関し、特
に当該装置のイオン源の電極形状の改良に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention treats a sample mounted on a disk that is rotated and translated in vacuum by irradiating a planar ion beam without scanning the sample. The present invention relates to an ion treatment apparatus, and more particularly to improvement of an electrode shape of an ion source of the apparatus.
イオン処理装置には、イオン注入装置、イオン注入と真
空蒸着とを併用するイオン蒸着薄膜形成装置、イオンビ
ームエッチング装置等がある。以下においてはイオンビ
ームエッチング装置を例に説明する。The ion processing apparatus includes an ion implantation apparatus, an ion deposition thin film forming apparatus that uses both ion implantation and vacuum deposition, an ion beam etching apparatus, and the like. An ion beam etching apparatus will be described below as an example.
第4図は、従来のバッチ式のイオンビームエッチング装
置の一例を示す概略断面図である。真空容器26内に、デ
ィスク回転・並進機構28によって例えば矢印Aのように
回転させられると共に矢印Bのように並進させられるデ
ィスク22が設けられており、当該ディスク22の表面の同
一半径R1(第5図参照)上には、複数枚のウエハ(試
料)24が装着される。そして各ウエハ24に対してイオン
源2から面状のイオンビーム20を引き出してそれを走査
せずに照射して、当該ウエハ24を処理、例えばこの例で
はエッチングするようにしている。FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of a conventional batch type ion beam etching apparatus. Inside the vacuum container 26, there is provided a disk 22 which is rotated by a disk rotation / translation mechanism 28, for example, as indicated by arrow A and translated as indicated by arrow B, and the same radius R 1 (of the surface of the disk 22 R 1 ( A plurality of wafers (samples) 24 are mounted on the wafer (see FIG. 5). Then, a planar ion beam 20 is extracted from the ion source 2 to each wafer 24 and is irradiated without scanning, so that the wafer 24 is processed, for example, etched in this example.
イオン源2は、この例ではECR形イオン源であり、プラ
ズマを作るプラズマ室8、そこに例えば活性ガスを供給
するガス供給源12、プラズマ室8に導波管6を通してマ
イクロ波電力を供給するマイクロ波発振器4、プラズマ
閉込めのための磁場コイル10およびプラズマ室8からイ
オンビーム20を引き出すための引出し電極系14を備えて
おり、当該引出し電極系14はこの例では、イオンビーム
20引出しのための引出し電極(加速電極あるいはプラズ
マ電極とも呼ぶ、以下同じ)16および下流からの電子を
はね返す減速電極18から成る。The ion source 2 is an ECR type ion source in this example, and a plasma chamber 8 for producing plasma, a gas supply source 12 for supplying an active gas, for example, to the plasma chamber 8 and microwave power are supplied to the plasma chamber 8 through a waveguide 6. The microwave oscillator 4, the magnetic field coil 10 for confining the plasma, and the extraction electrode system 14 for extracting the ion beam 20 from the plasma chamber 8 are provided. The extraction electrode system 14 is, in this example, an ion beam.
20 An extraction electrode (also referred to as an acceleration electrode or a plasma electrode, hereinafter the same) 16 for extraction and a deceleration electrode 18 that repels electrons from the downstream side.
ディスク回転・並進機構28は、機構部32を介してディス
ク22を並進させるステッピングモータ30、ディスク22を
高速回転させるインダクションモータ34および真空シー
ル部36を備えている。この場合、ディスク22の並進運動
速度vは、各ウエハ24を均一に処理するため、次の関係
を満たすように制御される。The disk rotation / translation mechanism 28 includes a stepping motor 30 that translates the disk 22 via a mechanism portion 32, an induction motor 34 that rotates the disk 22 at a high speed, and a vacuum seal portion 36. In this case, the translational velocity v of the disk 22 is controlled so as to satisfy the following relationship in order to uniformly process each wafer 24.
v∝I/R ここで、Iはイオンビーム20のビーム電流、Rはイオン
ビーム20の中心とディスク22の中心との間の距離であ
る。v∝I / R where I is the beam current of the ion beam 20 and R is the distance between the center of the ion beam 20 and the center of the disk 22.
第5図は、第4図の装置のディスク回りを示す概略平面
図である。矢印Aのように回転させられるディスク22上
の各ウエハ24が順次イオンビーム20の照射領域を通過す
ると共に、ディスク22の矢印Bのような並進により相対
的にイオンビーム20が走査される。その場合の走査幅SW
1は、走査した際にイオンビーム20がウエハ24に当たら
なくなる所までの距離により決定される。尚、イオンビ
ーム20とイオン源2の引出し電極系14とは、平面的に見
て、ほぼ同じ形状でほぼ同じ位置にある。FIG. 5 is a schematic plan view showing the periphery of the disk of the apparatus shown in FIG. Each wafer 24 on the disk 22, which is rotated as indicated by arrow A, sequentially passes through the irradiation region of the ion beam 20, and the ion beam 20 is relatively scanned by the translation of the disk 22 as indicated by arrow B. Scan width SW in that case
1 is determined by the distance to where the ion beam 20 does not hit the wafer 24 when scanned. The ion beam 20 and the extraction electrode system 14 of the ion source 2 have substantially the same shape and are substantially at the same position in a plan view.
上述のような装置におけるイオン源2の引出し電極系14
の平面形状としては、従来は例えば正方形とか長方形と
かが採用されており、そのような場合に電極面積を増加
させてビーム量を増加させようとすると、電極の横幅あ
るいは縦方向の長さを増加させる必要がある。Extraction electrode system 14 of the ion source 2 in the device as described above
For example, a square or a rectangle is conventionally used as the plane shape of the electrode. In such a case, if the electrode area is increased and the beam amount is increased, the lateral width or the vertical length of the electrode is increased. Need to let.
ところが、電極の横幅、即ちイオンビーム20の幅W1を増
加させるとそれに伴って走査幅SW1は著しく大きくな
る。また電極の長さ、即ちイオンビーム20の長さL1を増
加させてそれが第5図のようにウエハ24の直径よりも大
きくなると、隣接するウエハ24にイオンビーム20が当た
らなくなる所までイオンビーム20を相対的に走査しなけ
ればならないため、この場合もやはり走査幅SW1は大き
くなる。However, when the lateral width of the electrode, that is, the width W 1 of the ion beam 20 is increased, the scanning width SW 1 is significantly increased accordingly. Further, when the length of the electrode, that is, the length L 1 of the ion beam 20 is increased to be larger than the diameter of the wafer 24 as shown in FIG. 5, the ion beam 20 does not hit the adjacent wafer 24. Since the beam 20 has to be relatively scanned, the scanning width SW 1 also becomes large in this case.
従従っていずれの場合においても、走査幅SW1の増大に
よるビーム利用効率(=ウエハの全面積/イオンビーム
の全照射面積)の低下を来すことになる。Therefore, in either case, the beam utilization efficiency (= total area of the wafer / total irradiation area of the ion beam) is reduced due to the increase of the scanning width SW 1 .
従ってこの発明は、ビーム形状を大きくするような場合
にでも大きなビーム利用効率を得ることができるイオン
処理装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an ion processing apparatus which can obtain a large beam utilization efficiency even when the beam shape is enlarged.
〔問題点を解決するための手段〕 この発明のイオン処理装置は、イオン源のイオンビーム
引出しに係わる電極の少なくともイオンビーム引出し部
分の平面形状を、ディスク上のウエハ列の包絡線にほぼ
沿う方向に曲がった弧状にしていることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In the ion processing apparatus of the present invention, at least the ion beam extraction portion of the electrode related to the extraction of the ion beam of the ion source has a plane shape in a direction substantially along the envelope of the wafer row on the disk. It is characterized by having a curved arc shape.
イオン源の電極の少なくともイオンビーム引出し部分の
平面形状が、ディスク上のウエハ列の包絡線にほぼ沿う
方向に曲がった弧状であるため、イオンビームも平面形
状が、ディスク上のウエハ列の包絡線にほぼ沿う方向に
曲がった弧状のものが得られる。従ってビーム形状を大
きくするような場合にでも、ディスクを並進させる幅、
即ち相対的なイオンビームの走査幅を小さくすることが
でき、その結果大きなビーム利用効率が得られる。Since the planar shape of at least the ion beam extraction portion of the electrode of the ion source is an arc shape curved in a direction substantially along the envelope of the wafer array on the disk, the ion beam also has a planar shape of the envelope array of the wafer array on the disk. An arcuate shape is obtained which is bent in a direction substantially along the. Therefore, even when the beam shape is increased, the width for translating the disk,
That is, the relative scanning width of the ion beam can be reduced, and as a result, a large beam utilization efficiency can be obtained.
第1図は、この発明の一実施例に係るイオンビームエッ
チング装置のディスク回りを示す概略平面図である。そ
の他の部分は第4図と同様であるので図示および説明を
省略する。FIG. 1 is a schematic plan view showing the periphery of a disk of an ion beam etching apparatus according to an embodiment of the present invention. The other parts are the same as those in FIG. 4, and therefore illustration and description thereof will be omitted.
この実施例においては、前述したイオン源2のイオンビ
ーム20の引出しに係わる電極、即ちこの例では引出し電
極系14の引出し電極16および減速電極18の少なくともイ
オンビーム引出し部分の平面形状を、ディスク22上のウ
エハ列の包絡線241または242にほぼ沿う方向に曲がった
弧状にすることにより、そこから引き出されるイオンビ
ーム20の形状も図のように、ディスク22上のウエハ列の
包絡線241または242にほぼ沿う方向に曲がった弧状にし
ている。In this embodiment, the electrodes relating to the extraction of the ion beam 20 of the ion source 2, that is, the extraction electrode 16 of the extraction electrode system 14 and at least the ion beam extraction portion of the deceleration electrode 18 in this example have a planar shape of the disk 22. As shown in the drawing, the shape of the ion beam 20 extracted from the arc shape curved in a direction substantially along the envelope 241 or 242 of the upper wafer row is also as shown in the figure. It has an arc shape that is bent in a direction substantially along.
より具体例を説明すれば、第2図に示すように、引出し
電極16の平面形状は、ほぼ一定の幅W2を有し、内側の弧
161の半径R2および外側の弧162の半径R3を共に各ウエハ
24のディスク22の中心までの半径R1にほぼ等しくしたも
のであり(即ちR1≒R2≒R3)、その長さL2はウエハ24の
直径よりも大きくしている。そして当該引出し電極16に
は一面にイオンビーム20引出しのための小孔163が設け
られている。減速電極18も当該引出し電極16と同一の構
造をしている。More specifically, as shown in FIG. 2, the planar shape of the extraction electrode 16 has a substantially constant width W 2 and the inside arc
161 radius R 2 and both the wafer radius R 3 of the outer arc 162 of
The radius R 1 of the disk 24 to the center of the disk 22 is almost equal (that is, R 1 ≈R 2 ≈R 3 ), and its length L 2 is larger than the diameter of the wafer 24. A small hole 163 for extracting the ion beam 20 is provided on one surface of the extraction electrode 16. The deceleration electrode 18 also has the same structure as the extraction electrode 16.
従って上記のような電極形状をしたイオン源2からは、
第1図に示すように幅がほぼW2、長さがほぼL2の弧状の
イオンビーム20が引き出され、これがディスク22上のウ
エハ24に向けて照射される。この場合、イオンビーム20
の内側の弧201および外側の弧202は、共に、各ウエハ24
の外側を結ぶ包絡線242および内側を結ぶ包絡線241にほ
ぼ沿う形となるので、相対的なイオンビーム20の走査幅
SW2を従来の場合の走査幅SW1に比べて小さくすることが
でき、それによって、イオンビーム20の形状を図のよう
に大きくするような場合にでも大きなビーム利用効率が
得られる。Therefore, from the ion source 2 having the above electrode shape,
As shown in FIG. 1, an arc-shaped ion beam 20 having a width of about W 2 and a length of about L 2 is extracted, and this is irradiated onto a wafer 24 on a disk 22. In this case, the ion beam 20
The inner arc 201 and outer arc 202 of the
Since the shape is substantially along the envelope 242 connecting the outside and the envelope 241 connecting the inside, the relative scanning width of the ion beam 20
SW 2 can be made smaller than the scanning width SW 1 in the conventional case, whereby a large beam utilization efficiency can be obtained even when the shape of the ion beam 20 is enlarged as shown in the figure.
例えば、イオンビーム20の幅W1=W2=80mm、長さL1=L2
=300mm、ウエハ列の半径R1=345mm、ウエハ24の半径r
=75mmおよびウエハ24の枚数を13枚とした場合、ビーム
利用効率は従来(第5図の場合)は約40%程度であった
ものが、この実施例では約45%程度に向上する。しかも
このようなビーム利用効率の向上は、ウエハ24の処理
(例えばエッチング)におけるスループット(単位時間
当たりの処理枚数)の向上にもつながる。For example, the width W 1 = W 2 = 80 mm of the ion beam 20, the length L 1 = L 2
= 300 mm, radius of wafer row R 1 = 345 mm, radius of wafer 24 r
= 75 mm and the number of wafers 24 is 13, the beam utilization efficiency has been improved from about 40% in the conventional case (FIG. 5) to about 45% in this embodiment. Moreover, such an improvement in beam utilization efficiency leads to an improvement in throughput (the number of processed wafers per unit time) in processing (for example, etching) the wafer 24.
また、引出し電極16ないし減速電極18の内側の弧161の
半径R2および外側の弧162の半径R3は、そそれぞれ、上
述した外側の包絡線242の半径R5(=R1+r)および内
側の包絡線241の半径R4(=R1−r)にほぼ等しくして
も良く(即ちR2≒R5、R3≒R4)、そのようにすればイオ
ンビーム20の内側の弧201および外側の弧202は、それぞ
れ、包絡線242および241にほぼ完全に沿うようになり、
これによって走査幅SW2を最小にすることができる。Further, the radius R 3 of the radius R 2 and the outer arc 162 of the inner arc 161 of the extraction electrode 16 through the deceleration electrode 18, its respective radius R 5 (= R 1 + r ) of the outer envelope 242 as described above and It may be approximately equal to the radius R 4 (= R 1 −r) of the inner envelope 241 (ie R 2 ≈R 5 , R 3 ≈R 4 ) and then the inner arc of the ion beam 20. 201 and outer arc 202 are now substantially completely along envelopes 242 and 241, respectively,
This allows the scan width SW 2 to be minimized.
尚、イオン源2のタイプ、イオンビーム20の引出しに係
わる電極の枚数等は上述したようなものに限られるもの
ではない。例えば第3図のようなイオン源であっても良
い。このイオン源は、いわゆるバケット形のイオン源で
あり、アークチャンバ40、フィラメント42、磁石44等に
よってプラズマの生成、閉込めを行い、引出し電極48、
減速電極50および接地電極52から成る引出し電極系46に
よってイオンビーム20の引き出すものであり、この引出
し電極系46の形状を上述のようなものにすれば良い。The type of the ion source 2 and the number of electrodes for extracting the ion beam 20 are not limited to those described above. For example, an ion source as shown in FIG. 3 may be used. This ion source is a so-called bucket type ion source, which performs plasma generation and confinement by the arc chamber 40, the filament 42, the magnet 44, etc., and the extraction electrode 48,
The extraction electrode system 46 including the deceleration electrode 50 and the ground electrode 52 extracts the ion beam 20, and the extraction electrode system 46 may be shaped as described above.
また、上においてはイオンビームエッチング装置を例に
説明したけれども、この発明はそれに限定されるもので
はなく、ディスクの回転および並進を行うバッチ式のも
のであって一番初めに例示したようなイオン処理装置に
広く適用することができる。Further, although the ion beam etching apparatus has been described above as an example, the present invention is not limited thereto, and it is a batch type for rotating and translating the disk, and the ion as illustrated at the beginning. It can be widely applied to processing devices.
以上のようにこの発明によれば、面状であってしかもデ
ィスク上のウエハ列の包絡線にほぼ沿う方向が曲がった
弧状のイオンビームをイオン源から引き出すことができ
るため、ビーム形状を大きくするような場合にでも大き
なビーム利用効率が得られる。またこれに伴ってスルー
プットも向上する。As described above, according to the present invention, it is possible to extract an arc-shaped ion beam, which is planar and curved in a direction substantially along the envelope of the wafer array on the disk, from the ion source, thus increasing the beam shape. Even in such a case, a large beam utilization efficiency can be obtained. In addition, the throughput is also improved accordingly.
第1図は、この発明の一実施例に係るイオンビームエッ
チング装置のディスク回りを示す概略平面図である。第
2図は、この発明に係るイオン源の電極形状の一例を示
す概略平面図である。第3図は、この発明に係るイオン
源の他の例を示す概略断面図である。第4図は、従来の
バッチ式のイオンビームエッチング装置の一例を示す概
略断面図である。第5図は、第4図の装置のディスク回
りを示す概略平面図である。 2……イオン源、14……引出し電極系、16……引出し電
極、18……減速電極、20……イオンビーム、22……ディ
スク、24……ウエハ(試料)、46……引出し電極系FIG. 1 is a schematic plan view showing the periphery of a disk of an ion beam etching apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the electrode shape of the ion source according to the present invention. FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the ion source according to the present invention. FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of a conventional batch type ion beam etching apparatus. FIG. 5 is a schematic plan view showing the periphery of the disk of the apparatus shown in FIG. 2 ... Ion source, 14 ... Extraction electrode system, 16 ... Extraction electrode, 18 ... Deceleration electrode, 20 ... Ion beam, 22 ... Disk, 24 ... Wafer (sample), 46 ... Extraction electrode system
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/3065
Claims (1)
してそれを走査せずに、真空中で回転および並進させら
れるディスクの同一半径上に装着される複数枚の試料に
照射して当該試料を処理するイオン処理装置において、
イオン源のイオンビーム引出しに係わる電極の少なくと
もイオンビーム引出し部分の平面形状を、ディスク上の
ウエハ列の包絡線にほぼ沿う方向に曲がった弧状にして
いることを特徴とするイオン処理装置。1. A plurality of samples mounted on the same radius of a disk that is rotated and translated in a vacuum are irradiated with a planar ion beam extracted from the ion source and not scanned, and the sample is irradiated. In the ion treatment device for treating
An ion processing apparatus, wherein at least an ion beam extraction portion of an electrode related to extraction of an ion beam of an ion source is formed into an arc shape which is curved in a direction substantially along an envelope of a wafer row on a disk.
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JP60154970A JPH0727767B2 (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Ion processing device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP60154970A JPH0727767B2 (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Ion processing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6215743A JPS6215743A (en) | 1987-01-24 |
JPH0727767B2 true JPH0727767B2 (en) | 1995-03-29 |
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ID=15595867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP60154970A Expired - Fee Related JPH0727767B2 (en) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | Ion processing device |
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1985
- 1985-07-12 JP JP60154970A patent/JPH0727767B2/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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