半導体製造用真空イオン注入システム
イオン注入装置の技術概要
半導体ドーピング、表面改質、薄膜作製のための高精度加速器システム。イオンビーム加速、質量分析、真空工学を組み合わせたシステム。
コア仕様
| パラメータ | 価値／範囲 |
| 加速エネルギー | 5keV～200keV（一価イオン） |
| ウェハーの互換性 | 2インチ～8インチのウェーハ＋不規則な形状の破片 |
| 埋め込み型イオン | B、P、As、Al、S、H、Mg、Si |
| 線量精度 | ≤1.5% |
| 投与量範囲 | 1×10¹¹～1×10¹⁶原子/cm² |
| 傾斜角度 | 0℃、7℃（室温）；0℃（高温） |
主要サブシステム
2. 主要サブシステム
A. イオン源システム
構成要素：
● プラズマベースのイオン発生器（例：フリーマンまたはベルナス源）
● 固体源式気化器5台（700℃動作）
● ドーパント前駆体（例：ホウ素の場合はBF₃）用のガス供給システム
目的：正確な電荷状態を持つイオン種を生成および抽出する。
B. ビームライン光学系
1. 質量分析装置
● 磁気偏向を利用して質量電荷比に基づいてイオンを選択する（例：ᴮ⁺とᴾ⁺を分離する）。
3. 加速／減速
● ビームエネルギーを動的に調整します（最大200keV → 最低5keV）。
4.ビームスキャン
● ウェーハを均一にカバーするための静電または磁気スキャン。
C.真空システム
| セクション | 圧力閾値 | 重要部品 |
| イオン源 | ≤7×10⁻⁴ Pa | ターボポンプ、クライオパネル |
| ビーム輸送 | ≤7×10⁻⁵ Pa | 四重極レンズ、ビームゲート |
| 終着駅 | ≤7×10⁻⁵ Pa | ロードロック式ウェハ搬送ロボット |
高度な機能
● 低エネルギー注入：減速システムにより浅い接合（例えば、FinFETにおける超浅いドーピング）が可能になります。
● 高温処理：欠陥アニーリングのための高温での0℃注入（例：SiCデバイス製造）。
●固体源の柔軟性：気化器は、Al（III-V族半導体のp型ドーピング用）などの耐火材料をサポートします。
● 高温処理：欠陥アニーリングのための高温での0℃注入（例：SiCデバイス製造）。
●固体源の柔軟性：気化器は、Al（III-V族半導体のp型ドーピング用）などの耐火材料をサポートします。
サンプルアプリケーション
CMOSウェル形成のために、50keVで1×10¹⁵原子/cm²の線量でリン（ᴾ⁺）を注入し、300mmウェーハ全体で1%未満の均一性を達成しました。
業界ベンチマーク比較
●スループットAxcelis GSD/GPHシリーズと同等の性能を持ちながら、研究開発規模の柔軟性に最適化されています。
●エネルギー範囲従来のインプラント装置（例：Varian E500）と比較して、より幅広い低エネルギー対応能力を備えています。