DE69124136T2

DE69124136T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Bündelung eines Ionenstrahls zur Formung und Kontrolle der Ablenkung desselben

Info

Publication number: DE69124136T2
Application number: DE69124136T
Authority: DE
Inventors: Michiro Isobe
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2011-05-17
Also published as: EP0457321A3; EP0457321A2; KR910020793A; JPH0422900A; DE69124136D1; US5180918A; JP2969788B2; KR940009197B1; EP0457321B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Bündelung eines Ionenstrahls und zum Formen einer Form einer Ionenstrahlabtastwelle gemäß den Ansprüchen 1 und 3 und ein Ionenimplantationsgerät gemäß Anspruch 5, und betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen, die elektrostatisch gesteuertes, gebündeltes Abtasten eines Targets mit Hilfe eines Ionenstrahls durchführen, um Ionen in das Target zu implantieren.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind bereits in dem Dokument EP-A-0344918 gezeigt, das ein Ionenimplantiersystem beschreibt. Dieses System umfaßt eine Abtaststeuerung, einen Abtastverstärker, Abtastplatten und einen Strahlmonitor in einer Targetkammer, die hinter dem Target angeordnet ist.
Druckschrift US-A-4494005 zeigt ein Ionenimplantiersystem, wobei Ionenstrahldetektoren vor einem Substrat angeordnet sind, das sich auf einer rotierenden Scheibe befindet.
Druckschrift US-A-4724324 zeigt ein Ionenimplantiergerät, das ein Feld von Faraday Stromsensoren aufweist, die entlang einer Linie des Strahlenwegs angeordnet sind, so daß jeder Sensor einen Teil des Strahls aufnimmt.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ionenimplantationsgerät ist teilweise in Fig. 11 gezeigt. Bei diesem Ionenimplantationsgerät werden Ionen von einer Ionenquelle (in Fig. 11 nicht gezeigt) extrahiert und werden wahlweise mit Hilfe eines magnetischen Feldes nach Isotopenmasse analysiert und auf ein bestimmtes Energieniveau beschleunigt, und auf einen Punkt refokussiert, um den Ionenstrahl 2 zu bilden. Der Ionenstrahl 2 wird dann abgelenkt zum elektrostatisch gesteuerten, gebündelten Abtasten in X-Richtung (z.B. horizontale Richtung X in Fig. 11), indem zwei Paar Abtastelektroden 4 und 6 zusammenarbeiten, die mit 180º-phasenverschobenen Abtastspannungen von einer Abtastspannungsquelle 12 gespeist werden. Danach belichtet der abgelenkte Ionenstrahl 2 das Target 8 (z.B. einen Wafer) auf einem Halter 10. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Ionenimplantationsgerät in Fig. 11 stellt die Abtastspannungsquelle 12 Abtastspannungen von +V und -V her, die alle eine dreieckige Wellenform aufweisen, und die um 180º-Phasen verschoben sind. Das Target 8 wird mechanisch in einer Y-Richtung (z.B. vertikale Richtung Y in Fig. 11) abgetastet, die im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung ist, indem die Position des Halters 10 und des Targets 8 durch die Verwendung von z.B. einer Bewegungseinrichtung für den Halter (in Fig. 11 nicht gezeigt) mechanisch geändert wird. Wenn das mechanische Abtasten in Y-Richtung mit dem elektrostatisch gesteuerten gebündelten Abtasten in der X-Richtung, das durch Ablenken des Ionenstrahls durch die Abtastelektroden 4 und 6 erreicht wird, gekoppelt wird, kann ein hybrides Abtasten sowohl in X- als auch in Y-Richtung durchgeführt werden. Infolge dieses hybriden Abtastens können Ionen gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Targets 8 implantiert werden.
Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Ionenimplantationsgerät der Fig. 11 empfängt ein Strahlmonitor 14 den Ionenstrahl 2, um den Strahlstrom 1 zu messen. Der Strahlmonitor 14 ist an einem Ende des Bereichs in dem der Ionenstrahl 2 in der X-Richtung abtastet vorgesehen. Der gemessene Strahlenstrom 1 wird zu der Y-Achse einer Anzeige 15 geführt, und eine Abtastspannung (z.B. +V) wird zu der X-Achse der Anzeige geführt, so daß der Status der Ionenstrahlabtastung 2 während des Ionenimplantationsprozesses überwacht wird. Eine Wellenform des Strahlenstromes I des Abtastionenstrahls 2 ist in Fig. 12 gezeigt.
Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Ionenimplantationsgerät, das zuvor beschrieben wurde, kann eine anormale Bündelung des Ionenstrahls 2 aus mehreren Gründen entstehen.
Solche Gründe sind z.B. das Ausfallen oder Verschleiß der Spannungsquelle 12, der Bruch oder Verschleiß der Leitungsdrähte (in Fig. 11 nicht gezeigt), die die Spannungsquelle 12 mit den Abtastelektroden 4 und 6 verbinden, und unerwartete Variationen der Strahlenlinienkonfiguration. Wenn eine anormale Bündelung des Ionenstrahls 2 auftritt (z.B. wenn der Ionenstrahl 2 nicht ordnungsgemäß gebündelt wurde), fluktuiert die Abtastgeschwindigkeit des Ionenstrahls 2 oder sein Einfallswinkel auf das Target 8, wodurch verschiedene Probleme verursacht werden, wie etwa eine ungleichmäßigere Ionenimplantation des Targets 8.
Um die Probleme, die durch die anormale Bündelung des Ionenstrahls 2 verursacht werden, zu detektieren und danach zu korrigieren, muß der Bediener des aus dem Stand der Technik bekannten Implantationsgeräts den Ionenstrahl über die Anzeige der Wellenform, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist, auf anormale Bündelung prüfen. Jedoch bedarf es vieler Jahre an Erfahrung, um eine Wellenformanzeige korrekt zu interpretieren. Selbst wenn der Bediener sehr erfahren ist, ist es aus vielen Gründen für den Bediener schwierig, zu bestimmen, ob die Bündelung des Ionenstrahls anormal ist, wenn er die Wellenformanzeige beobachtet. Solche Gründe sind u.a. folgende: (1) Langzeitvariationen der Ionenstrahlbündelung 2 sind für den Bediener schwierig festzustellen; (2) selbst wenn die hintere Abtastelektrode 6 total unwirksam wird, ist die Wellenform des Strahlenstroms 1 mit der Aufnahme einer leichten Verschiebung der Peakposition identisch zu der, die unter normalen Bedingungen erhalten wird; (3) in Abhängigkeit der Ionenspezies, der Strahlendosis, der Ionenquelle und weiteren Faktoren unterliegt die Wellenform des Strahlenstroms I normalerweise Variationen oder Änderungen, die denen gleichen, die infolge einer anormalen Bündelung auftreten; und (4) selbst wenn eine anormale Bündelung auftritt, wird manchmal eine Wellenform erhalten, die der Wellenform bei normaler Bündelung entspricht, wenn die Abweichspannung der Abtastspannungsquelle 12 so geändert wird, daß das Zentrum der Abtastung verschoben wird. Die Abtastwellenform, die einen Ionenstrahl steuert, wurde herkömmlicherweise gemäß einer der folgenden zwei Haupttechniken oder Verfahren geformt:
(A) Verwenden eines Mehrpunktstrahlenmonitors, der im Linienzug des Ionenstrahls 2 vorgesehen ist, oder eines Einstrahlmonitors, der in der Abtastrichtung des Ionenstrahls 2 beweglich ist, wobei der Strahlenstrom an mehreren Punkten entlang der Abtastrichtung des Ionenstrahls 2 gemessen wird, und die Abtastwellenform, die den Ionenstrahl 2 steuert, auf der Grundlage der gemessenen Werte des Strahlenstroms geformt wird; oder
(B) eine Abtastwellenform, die von Interesse ist, wird erzeugt, indem simulierte Kalkulationen der Potentialverteilung auf der Strahlenlinie des Ionenstrahls 2 verwendet werden.
Jedoch weisen die Verfahren (A) und (B) die folgenden Probleme auf. Wenn bei dem Verfahren (A) der Strahlenmonitor nicht in der gleichen Position wie das Target ist, ruft der Unterschied zwischen den beiden Positionen (z.B. ΔZ) die folgende Ungleichung hervor, so daß sich unter Bezugnahme der Fig. 5 folgendes ergibt:
(XB'-XB:XA'-XA) ≠ (XB'-XB:XA'-XA)
Diese Ungleichung bringt Meßungenauigkeiten mit sich und macht es unmöglich, eine gewünschte Wellenform in ausreichend korrekter Weise zu erzeugen, um so eine konstante Abtastgeschwindigkeit über dem Target zu erzeugen. Demzufolge muß, damit dieses Problem vermieden wird, der Strahlenmonitor in korrekter Weise so angeordnet sein, daß er in der gleichen Position wie das Target angeordnet ist. Demzufolge muß ein Bewegungsmechanismus Vorhanden sein, so daß der Strahlenmonitor während der Ionenimplantation in das Target in eine nichtstörende Position bewegt werden kann. Dies wiederum macht das Formsystem noch komplexer.
Das Verfahren (B) ist insofern nachteilig, daß es die Konstruktion eines komplizierten Simulationsmodelles mit sich bringt. Weiter ist es insbesonders schwierig, die Effekte der Abtastelektrodenkanten zu evaluieren, weil eine solche Evaluierung zum Durchführen korrekter Kalkulationen erheblich Zeit erfordert. Selbst wenn Daten von bevorzugten Abtastwellenformen in die Abtastspannungsquelle (z.B. Generator für beliebige Wellenformen 221 in der Spannunqsquelle 22) gemäß Verfahren (B) eingegeben werden, können ungewünschte Faktoren, wie etwa die Nichtlinearität der Hochspannungsverstärker 222 und 223 bewirken, daß die Spannungsquelle 22 eine Ausgangsabtastspannung erzeugt, die nicht notwendigerweise mit den eingegebenen Abtastwellenformdaten übereinstimmt, und die von einem Meßgerät zum anderen schwankt, wodurch es sehr schwierig wird, ein korrektes Formen der Abtastwellenformen zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor genannten Umstände gemacht und hat die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem die anormale Bündelung eines Ionenstrahls in einer einfachen aber zuverlässigen Art und Weise detektiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem nicht nur die anormale Bündelung des Ionenstrahls detektiert wird, sondern auch die Form oder das Profil des Ionenstrahls geformt wird, und die Abtastung in solch einer Weise gesteuert wird, daß die Geschwindigkeit der Abtastung des Ionenstrahls über dem Target sich einem konstanten Wert nähert oder konstant wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Ionenimplantationsgerät bereitzustellen, das die zuvor beschriebenen Verfahren implementiert.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung ausgeführt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder werden durch das Praktizieren der Erfindung deutlich. Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden über die Zusammensetzung der Apparaturen erkannt, die insbesondere in den anhängenden Ansprüchen zum Ausdruck kommen.
Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1,3 und 5 gelöst.
Die begleitenden Zeichnungen, die Teil der Anmeldung sind, zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung die Merkmale, Vorteile und Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Fig. 1 ist zum Teil eine schematische Abbildung und zum Teil eine bildliche Darstellung, die einen Teil eines Ionenimplantationsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine teilweise schematische Abbildung und teilweise bildliche Seitenansicht der Abtastelektroden und den verbundenen Komponenten des Systems, wie in Fig. 1 gezeigt;
Fig. 3A zeigt ein Beispiel der Stromwellenform eines Ionenstrahls, die mit einem Mehrpunktstrahlmonitor gemessen wurde;
Fig. 3B ist ein Graph, der ein Beispiel einer Abtastposition gegen das Zeitprofil eines Ionenstrahls zeigt, der auf der Grundlage der in Fig. 3A gezeigten Stromwellenform erhalten wurde;
Fig. 4 ist eine Abbildung, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen den Abtastpositionen eines Ionenstrahls auf einem Mehrpunktstrahlmonitor in einer vorderen Lage des Ionenstrahls und auf einem Mehrpunktstrahlmonitor in einer hinteren Lage des Ionenstrahls;
Fig. 5 ist eine Abbildung, die ein Beispiel des Strahlengangs für große und kleine Abtastelektrodenspannungsamplituden zeigt;
Fig. 6 ist eine Abbildung, die ein Beispiel einer Abtastposition eines Ionenstrahls auf einem Target zeigt, wie sie sich zu einer Abtastposition des Ionenstrahls auf jedem der Mehrpunktmonitoren in einer vorderen Lage des Ionenstrahls, einem Mehrpunktstrahlmonitor in einer hinteren Lage des Ionenstrahls und einem dazwischen liegenden Target verhält;
Fig. 7 ist ein Graph, der ein Beispiel einer zeitabhängigen Änderung der Abtastposition eines Ionenstrahls zeigt;
Fig. 8 ist ein Graph, der ein Beispiel einer zeitabhängigen Änderung eines Abtastsignals zeigt;
Fig. 9 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Verhältnisses zwischen einem Abtastsignal und einer Abtastposition eines Ionenstrahls zeigt;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine modifizierte Konfiguration der Abtastspannungsquelle, wie sie in dem Ionenimplantationsgerät der Fig. 1 verwendet wird, zeigt;
Fig. 11 ist eine schematische Darstellung, die teilweise ein Beispiel eines aus dem Stand der Technik bekannten Ionenimplantationsgerät zeigt; und
Fig. 12 ist eine Abbildung, die eine Wellenform eines Strahlenstroms während einer Ionenimplantation zeigt.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Ionenimplantationsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Genauso wie bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Ionenimplantationsgerät, das in Fig. 11 gezeigt ist, werden Ionen aus einer Ionenquelle (in Fig. 1 nicht gezeigt) extrahiert und wahlweise mit Hilfe eines magnetischen Feldes gemäß der Isotopenmasse analysiert, und auf ein gewünschtes Energieniveau beschleunigt und auf einen Punkt refokussiert, um so den Ionenstrahl 2 zu bilden. Der Ionenstrahl wird dann über das Zusammenwirken von einem Paar vorderen Abtastelektroden 4 und einem Paar hinteren Abtastelektroden 6, die mit 180º-phasenverschobenen Spannungen von der Abtastspannungsquelle 22 versorgt werden abgelenkt, um in einer X-Richtung (z.B. horizontale Richtung X in Fig. 1) elektrostatisch parallel abzutasten. Danach bestrahlt der abgelenkte Ionenstrahl 2 das Target 8 auf einem Halter 10.
In dem Ionenimplantationsgerät, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Paar Ablenkelektroden 5 zwischen dem vorderen Paar Abtastelektroden 4 und den hinteren Abtastelektroden 6 angeordnet. Die Elektroden 5 lenken den Ionenstrahl 2 in einer Y-Richtung (z.B. vertikale Richtung Y in Fig. 1 und in Fig. 2) in einem bestimmten Winkel (siehe am besten in Fig. 2) ab, so daß ein indifferenter Strahl, der geradeaus von dem vorderen Abtastelektrodenpaar 4 kommt, abgetrennt wird, um nur dem gewünschten Ionenstrahl 2 zu erlauben, das Target 8 zu berühren. Die Ablenkelektroden 5 werden auch dafür verwendet, daß der Ionenstrahl 2 in einen Mehrpunktstrahlmonitor 24 geleitet werden kann (wie nachfolgend beschrieben), indem die Spannung, die an diese Elektroden angelegt wird, geändert wird (z.B. durch Herabsetzen). In dem in Fig. 1 gezeigten System wird das Target 8 mechanisch in der Y-Richtung (z.B. der Vertikalrichtung Y in Fig. 1) abgetastet, die im wesentlichen senkrecht zu der X-Richtung ist, indem die Position des Halters 10 und des Targets 8 mechanisch geändert wird, indem ein Arm 18, der den Halter 10 trägt, hin und herbewegt wird. Während in Fig. 1 der Halter 18 in Richtung des Pfeils R mit Hilfe eines Wendemotors (z.B. ein direkter Antriebsmotor) 16 hin und herbewegt wird, so daß der Halter 10 und das Target 8 sich in Y-Richtung bewegen, ist dies nicht der einzige Weg, wie der Halter 10 und das Target 8 in Y-Richtung bewegt werden können.
Unter erneuter Bezugnahme der Fig. 1 sind zwei Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 jeweils in einer vorderen Lage des Ionenstrahls und einer hinteren Lage des Ionenstrahls angeordnet, so daß der Monitor 24 vor dem Target 8 und der andere Monitor 26 hinter dem Target 8 angeordnet ist.
Weiter ist der vordere Monitor 24 etwas nach oben versetzt, so daß er nicht den Einfall des Ionenstrahls 2 auf das Target 8 blockiert, wobei der hintere Monitor 26 vorwiegend hinter dem Target 8, wie in Fig. 2 gezeigt ist, liegt. Die Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 schließen jeweils eine Vielzahl von Strahlendetektierpunkten ein, um den Ionenstrahl 2 elektrisch zu detektieren. Die Strahlendetektierpunkte sind auf jeden Mehrstrahlmonitor angeordnet, so daß jeder Monitor den gleichen Satz an Koordinatenwerten der Detektierpunkte in X-Richtung, in welcher der Ionenstrahl abtastet, aufweist, wobei die Positionen der Strahldetektierpunkte vorbestimmt sind. Die Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 können jeweils aus einem Feld von Strahlenstrommessern (z.B. Farday'sche Becher) bestehen, die den Ionenstrahl 2 empfangen, um den Strahlenstrom I zu messen, und die in X-Richtung ausgerichtet sind, in welcher der Ionenstrahl 2 abtastet. Alternativ kann eine Maske mit einer Vielzahl von Löchern, die in X-Richtung angeordnet sind, vor einem Einstrahlstrommesser angeordnet sein, mit einer Längsachse parallel zur X-Richtung, um so die Mehrpunktstrahlmonitore zu bilden. Was auch immer für eine Anordnung angenommen wird, jeder der Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26 soll einen Peak des Ionenstrahlstroms I detektieren (wie nachfolgend beschrieben wird), so daß keine besonders hohe Präzisionsmessung zur Bestimmung des absoluten Werts des Strahlenstroms 1 erforderlich ist. In anderen Worten, stellen Schwankungen der Faktoren, wie die Detektionsmenge und Empfindlichkeit zwischen verschiedenen Strahlstromdetektierpunkten jedes Strahlmonitors 24 und 26 kein ernsthaftes Problem dar.
Die Werte des Strahlenstroms 1, die mit den Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 gemessen werden, werden aufgenommen und mit Hilfe eines Datenspeichers 28 aufgezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Datenspeicher 28 mit einer Steuereinheit 30 verbunden, die mathematische und andere Operationen durchführt, die nachfolgend beschrieben werden, und zwar auf der Grundlage der Daten, die mit Hilfe des Datenspeichers 28 gesammelt wurden.
Weiter ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Abtastspannungsquelle 22 zur Versorgung der Abtastelektroden 4 und 6 mit den Abtastspannungen +V und -V so gestaltet, daß sie die folgende Schaltkreiskonfiguration aufweist. Die Abtastspannungsquelle 22 schließt einen variablen Wellenformgenerator 221 ein, der einen großen Variationsbereich hat und infolge von angelegten Abtastwellenformdaten (Z.B. Abtastwellenformdaten DS, die von der Steuereinheit 30 zugeführt werden) ein Abtastsignal VS erzeugt, das eine Wellenform aufweist, die den Abtastwellenformdaten entspricht. Die Abtastspannungsquelle 22 schließt weiter einen Hochspannungsverstärker 222 ein, der das Abtastsignal VS verstärkt, um eine Abtastspannung +V auszugeben, und einen Hochspannungsverstärker 223, der das Abtastsignal VS verstärkt, um eine Abtastspannung -V auszugeben, die eine zu +V entgegengerichtete Polarität aufweist.
Der variable Wellenformgenerator 221 kann ein herkömmlicher Typ sein, der Signale verschiedener Wellenformen gemäß einem vorgesetzten Programm oder infolge angelegter Abtastwellenformdaten erzeugen kann. Weiter versorgt der variable Wellenformgenerator 221 den Datenspeicher 28 mit einem Sync-Signal (z.B. einem docksignal) SY, das die Datensammlung, die mit Hilfe des vorderen Mehrpunktstrahlenmonitors durchgeführt wird, mit der Datensammlung, die mit Hilfe des hinteren Mehrpunktstrahlmonitors 26 durchgeführt wird, synchronisiert.
Das Verfahren zur Messung der Bündelung des Ionenstrahls 2 in dem Ionenimplantationsgerät, das den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist, wird nun beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Bündelung des Ionenstrahls zu jeder Zeit gemessen werden, wenn das Target 8 oder der Halter 10 nicht in der Ionenimplantationsposltion sind (z.B. wenn der Ionenstrahl 2 in alle Detektierpunkte des hinteren Mehrpunktstrahlmonitors 26 gelangt), z.B. wenn das Target 8 transportiert wird, oder wenn das Target 8, in welches Ionen implantiert werden sollen, an eine Grenzposition in Y-Richtung bewegt wird, z.B. wenn es seine Bewegungsrichtung von einer oberen zu einer unteren Richtung (oder umgekehrt) ändert.
Die Verfahrensschritte zur Messung der Bündelung des Ionenstrahls 2 sind wie folgt:
(1) Das Verfahren beginnt mit der kontinuierlichen Änderung der Spannung, die an die Ablenkelektroden 5 angelegt wird, so daß der Ionenstrahl 2 dem vorderen Mehrpunktstrahlmonitor 24 und dem hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 26 zugeführt wird und beide Oberflächen der Monitore zumindest einen Zyklus lang abtastet (z.B. von links nach rechts oder umgekehrt). Um Korrekturmessungen zu erhalten, werden die Abtastoperationen vorzugsweise unter gleichen Bedingungen in bezug auf andere Eingaben durchgeführt, wie sie bei der Implantation von Ionen in das Target 8 verwendet werden.
(2) In Schritt 1 nimmt der Datenspeicher 28 infolge des Sync- Signals (z.B. Clocksignals) SY von dem Generator für beliebige Wellenformen 221 den Strahlenstrom I des Ionenstrahls 2 von beiden Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 synchron zu dem Betrieb des Generators für beliebige Wellenformen 221 über nachfolgende Abtastfeldperioden auf.
(3) Durch dieses Abtasten werden Daten erhalten, die das Verhältnis zwischen (a) der Zeit t und (b) dem Strahlenstrom I für sowohl den vorderen Mehrpunktstrahlmonitor 24 als auch dem hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 26, wobei t die Anzahl der Clockperioden in einem Abtastfeld multipliziert mit der Dauer einer Clockperiode ist und in Clockperioden des Sync-Signals SY vom beliebigen Wellenformgenerator 221 gezählt wird. Ein Beispiel für die Daten, die für einen der vorderen Mehrpunktmonitoren erhalten werden, ist in Fig. 3A als Datenkurve dargestellt. Sowohl der vordere Mehrpunktstrahlmonitor als auch der hintere Mehrpunktstrahlmonitor weisen eine solche Datenkurve auf. Die in Fig. 3A gezeigte Datenkurve weist eine Mehrzahl von Peaks auf, die jeweils dem Zustand entsprechen, in welchem der Ionenstrahl 2 auf das Zentrum eines entsprechenden Strahldetektierpunkts auf dem Strahlenmonitor trifft, für den die Datenkurve erhalten wird. Es sollte festgehalten werden, daß sich Fig. 3A auf den Fall bezieht, wo der Mehrpunktstrahlmonitor, für welchen die Datenkurve erhalten wird, aus einer perforierten Maske besteht, die vor einem einzelnen Strahlenstrommesser angeordnet ist.
In Fig. 3A sind die Zeiten t&sub1;, t&sub2; ... mit den Positionen der entsprechenden Peaks verbunden und können aus der Anzahl von Clockimpulsen, die von dem Sync-Signal SY bereitgestellt werden, bestimmt werden.
Die Positionen der einzelnen Strahldetektierpunkte in den Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 sind vorbestimmt. Zum Beispiel sind die Positionen der Detektierpunkte a und b in dem Mehrpunktmonitor 24 jeweils als -xa und -xb ausgedrückt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
(4) Die erhaltenen Daten, die ein diskretes Verhältnis zwischen Zeit und Position darstellen, werden in geeigneter Weise interpoliert oder extrapoliert, so daß, wie in Fig. 3B gezeigt ist, für den vorderen Mehrpunktstrahlmonitor 24 eine Funktion bestimmt wird, die die kontinuierliche zeitabhängige Änderung der Abtastposition X des Ionenstrahls 2 darstellt. In der gleichen Weise wird eine Funktion wie die, die in Fig. 3B gezeigt wird, für den hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 26 bestimmt. Wenn die Bündelung des Ionenstrahls 2 über den ganzen Abtastbereich übereinstimmend ist, wird die Funktion eine ideale Dreiecksform annehmen, wie in Fig. 3B gezeigt ist. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, wird die Funktion eine verzerrte Dreiecksform annehmen.
(5) Unter Verwendung der zwei Funktionen (z.B. eine für den vorderen Mehrpunktstrahlmonitor 24 und die andere für den hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 26) wird die Position xu(t), bei welcher der Ionenstrahl 2 den vorderen Mehrpunktstrahlmonitor 24 zur Zeit t und die Position xd(t), bei welcher der Ionenstrahl 2 den hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 26 bei der entsprechenden Zeit t abtastet, bestimmt. Danach wird der Bündelungsgrad des Ionenstrahls 2 zur Zeit t auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen den beiden Positionen xu(t) und xd(t) bestimmt.
Unter der Annahme, daß die zwei Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26 einen Abstand L voneinander entfernt sind, und die Richtung in der der Ionenstrahl abtastet, mit Z beschrieben wird und senkrecht zur X-Richtung verläuft (siehe Fig. 4), und der Winkel θ, den der Ionenstrahl 2 mit der Z-Achse bildet, als Bündelungsgrad definiert ist, dann kann der Bündelungsgrad θ(t) zur Zeit t quantitativ über die folgende Gleichung bestimmt werden:
θ(t) = tan&supmin;¹ {(xu(t) - xd(t)) / L} (1)
Wenn der Ionenstrahl 2 zu einer gegebenen Zeit total parallel zur Z-Richtung ist, dann ist θ = 0º. Durch Ändern der Zeit t, die von Interesse ist, kann die Bündelung des Ionenstrahls 2 an verschiedenen Punkten in dem Abtastbereich, d.h. die Verteilung des Bündelungsgrades, mit hoher Auflösung bestimmt werden. Anstelle θ(t) zu bestimmen, kann auch xu(t) - xd(t) oder xu(t)/xd(t) berechnet werden, um in bequemer Weise die Bündelung des Ionenstrahls 2 zu bestimmen.
Mit Hilfe der vorherigen Methode kann die Messung der Bündelung des Ionenstrahls vervollständigt werden.
Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren oder der Prozedur zur Bestimmung der Bündelung des Ionenstrahls 2 auf der Grundlage der Daten des Strahlenstroms I, die über den Datenspeicher 28 gesammelt wurden, wurde entsprechend diesem Ausführungsbeispiel angenommen, daß das Verfahren mit der Steuereinheit 30 durchgeführt wurde. Wenn jedoch nötig, kann dieses Verfahren auch von dem Operator durchgeführt werden.
Gemäß dem vorherigen Verfahren kann die Bündelung des Ionenstrahls 2 und sein Profil sowie die Strahlenabtastrichtung quantitativ mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, ohne sich auf die Erfahrung oder das Gefühl des Operators zu verlassen. Demzufolge kann die anormale Bündelung des Ionenstrahls 2, die infolge eines oder mehrerer Gründe, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben wurden, auftreten kann, in einfacher und zuverlässiger Weise detektiert werden.
Eine der herkömmlichen Methoden zur Messung der Bündelung des Ionenstrahls 2 schließt den Schritt ein, daß der Ionenstrahl durch jedes der Löcher in einer perforierten Maske vor einem Registrierpapier hindurchgeht, und daß das Verhältnis zwischen Löchern und den Positionen der resultierenden Spuren auf dem Registrierpapier geprüft wird. Dieses Verfahren weist jedoch das Problem auf, daß es sehr mühsam und zeitintensiv ist. So muß zum Beispiel jedesmal wenn eine Messung durchgeführt werden soll, die perforierte Maske und das Registrierpapier in die Vakuumkammer, die den Ionenimplantierer einschließt, gebracht werden, wobei das Vakuum in der Kammer zerstört wird.
Die vorliegende Erfindung weist das zuvor genannte Problem nicht auf, da das Verfahren der vorliegenden Erfindung den Ionenstrahl 2 elektrisch detektiert, indem Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26 verwendet werden. Demzufolge gibt es keine Notwenigkeit, das Vakuum in der Vakuumkammer zu zerstören, und somit kann die Bündelung des Ionenstrahls 2 wie gefordert in einfacher Weise gemessen werden, wobei die Vakuumkammer intakt bleibt.
Zur elektrischen Detektion des Ionenstrahls 2 ist es nicht zwingend notwendig, die zwei Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26, die in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wurden, zu benutzen. Es kann zum Beispiel, wenn erwünscht, auch ein einzelner Mehrpunktstrahlmonitor anstatt der zwei Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26 verwendet werden, der in Z-Richtung gleitet. Alternativ dazu kann auch ein einzelner Strahlenstrommesser verwendet werden, der in X-Richtung oder weiter in Z-Richtung gleitet, verwendet werden.
Jedoch hat die Verwendung von zwei Mehrpunktstrahlmonitoren den Vorteil, daß kein Bewegungsmechanismus nötig ist, der andernfalls notwendig wäre, um einen einzelnen Mehrpunktstrahlmonitor oder Strahlenstrommesser zu bewegen. Aus diesem Grund kann die Bündelung des Ionenstrahls 2 unter Verwendung der zwei Mehrpunktstrahlmonitore mit einem einfachen Aufbau gemessen werden, ohne daß es übermäßig Zeit erfordert. Die Verwendung von zwei Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 ist auch für das Verfahren zur Formung der Abtastwellenform des Ionenstrahls von Vorteil, wie nachfolgend genauer beschrieben werden wird.
Wie zuvor beschrieben worden ist, kann das Ionenimplantationsgerät der vorliegenden Erfindung die Bündelung des Ionenstrahls 2 messen. Wenn notwenig, kann dieses Ionenimplantationsgerät so angepaßt werden, daß die Wellenform der Abtastelektrodenspannung geformt wird, so daß eine konstante Abtastgeschwindigkeit und ein vorbestimmtes Profil oder eine Durchschnittsform des Ionenstrahls erhalten wird.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Ionenstrahlstrahlengangs wenn große und wenn kleine Spannungsamplituden verwendet werden. In Fig. 5 werden die Strahlengänge A, A', B und B' erzeugt, wenn die Spannungen +VA, +VA', +VB und +VB' jeweils an eine der Abtastelektroden 4 und einer dazu gegenüberliegenden Abtastelektrode 6 angelegt werden, und wenn die Spannungen -VA, -VA', -VB und -VB' jeweils an die andere Abtastelektrode 4 und Abtastelektrode 6, die der anderen Abtastelektrode 4 gegenüberliegt, angelegt wird. Wenn VA' - VA = VB - VB', erfüllen die vier Auftreffpunkte auf dem Target XA, XA', XB und XB' das Verhältnis XA' - XA > XB' - XB. In anderen Worten tendiert der Ionenstrahl 2 auf das Zentrum des Targets hin zu konvergieren. Wenn also folglich die Strahlenabtastung mit einer dreieckförmigen Welle (dv/dt = konstant) durchgeführt wird, ist die Abtastgeschwindigkeit über dem Target in dem kleinen Amplitudenbereich ansteigend und in dem großen Amplitudenbereich abnehmend. Folglich nimmt die Dosis der Ionenimplantation im Target nach außen zu. Dieses Phänomen tritt auf, da, wenn große Amplituden verwendet werden, um die Strahlengänge B und B' zu erzeugen, der Ionenstrahl 2, wenn er zwischen den hinteren Abtastelektroden 6 vorbeigeht, näher an der Elektrode mit dem höheren Potential (positives) vorbeigeht und somit abgebremst wird und in zunehmendem Maße zurückgebogen wird. Um diese Ungleichmäßigkeit der Ionenimplantationsdosis zu kompensieren, muß die Abtastwellenform, die den Ionenstrahl 2 steuert, in solch einer Weise geformt werden, daß die Abtastgeschwindigkeit in dem großen Amplitudenbereich zunimmt. All die zuvor genannten Probleme, die im Zusammenhang mit den herkömmlichen Verfahren (A) und (B) auftreten, wie zuvor beschrieben, können umgangen werden, indem die Abtastwellenform gemäß dem folgenden Verfahren der vorliegenden Erfindung geformt wird.
Das Verfahren zum Formen einer Abtastwellenform gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann mit der gleichen Schaltkreiskonf iguration, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, implementiert werden. Genau wie bei der Bündelungsmessung können die Datenaufnahme und andere Schritte zur Formung der Abtastwellenform dann durchgeführt werden, wenn das Target 8 oder der Halter 10 nicht in der Ionenimplantationsposition sind (z.B. wenn das Target 8 oder der Halter 10 so positioniert sind, daß der Ionenstrahl 2 zu dem hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 26 kommen kann).
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Abtastwellenform, die einen Ionenstrahl steuert, und daher die Form oder das Profil des Ionenstrahls durch folgendes Verfahren geformt werden:
(1) Zuerst werden die Schritte (1)-(4), die in Zusammenhang mit der Bündelungsmessung des Ionenstrahls 2 beschrieben worden sind, wiederholt, um die Abtastpositionen des Ionenstrahls sowohl an dem vorderen als auch an dem hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 24 und 26 als Funktion der kontinuierlichen Zeit zu bestimmen.
(2) Dann wird die Abtastposition des Ionenstrahls 2 auf dem Target 8 zur Zeit t auf der Grundlage der Position des Targets 8 relativ zu den zwei Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 und der kontinuierlichen Zeitfunktionen für die Monitore 24 und 26, die in Schritt 1 bestimmt wurden, bestimmt.
Genauer gesagt, wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Abtastposition des Ionenstrahls 2 auf dem Target 8 zur Zeit t (z.B. die Abtastposition xt(t)) gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden, wenn der Abstand zwischen dem Target 8 und dem Mehrpunktstrahlmonitor 24 L&sub1; ist, und der Abstand zwischen dem Target 8 und dem Mehrpunktstrahlmonitor 26 L&sub2; ist:
xt(t) = (L&sub2; xu(t) + L&sub1; xd(t))/(L&sub1; + L&sub2;) (2)
wobei xu(t) die Abtastposition des Ionenstrahls 2 auf dem Mehrpunktmonitor 24 ist, und xd(t) die Abtastposition des Ionenstrahls 2 auf dem Mehrpunktstrahlmonitor 26.
Zwei Beispiele der zeitabhängigen Änderung der Abtastposition xt(t) auf dem Target 8, wie über die Gleichung (2) bestimmt, sind in Fig. 7 dargestellt. Wenn die Geschwindigkeit der Abtastung des Ionenstrahls 2 über dem Target konstant ist, ist der Graph der zeitabhängigen Änderung in Abtastrichtung xt(t) eine gerade Linie, wie durch die gestrichelte Linie C in Fig. 7 angedeutet. Wenn jedoch die Abtastgeschwindigkeit am Rand des Targets 8 langsam ist (Z.B. im Fall, wo der Ionenstrahl dazu tendiert, gegen das Zentrum des Targets 8, wie in Fig. 5 gezeigt ist, zu konvergieren), ist der Graph nicht linear wie mit der durchgehenden Linie in Fig. 7 angedeutet.
(3) Wenn die Geschwindigkeit der Abtastung über dem Target 8 in Schritt (2) als konstant befunden wird, gibt es keine Notwendigkeit, die Abtastwellenform des Ionenstrahls 2 zu formen, und der Verformungsprozess endet an diesem Punkt.
(4) Wenn die Geschwindigkeit der Abtastung über dem Target 8 nicht konstant ist, werden sowohl die Daten des Abtastsignals VS, das von dem beliebigen Wellenformgenerator 221 während der Aufnahme des Strahlenstroms I des Ionenstrahls 2 hergestellt wird (Z.B. die Wellenform, die durch die durchgehende Linie E in Fig. 8, die bereits bekannt ist, angedeutet ist), als auch die Funktion, die zuvor im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben worden ist, verwendet, um eine Übereinstimmung zwischen dem Abtastsignal VS und der Abtastposition xt(t) des Ionenstrahls 2 auf dem Target 8 zu bestimmen. Folglich kann eine Funktion mit einer Form wie sie in Fig. 9 gezeigt ist erhalten werden. Diese Funktion kann verwendet werden, um vorherzusagen, welcher Wert des Abtastsignals VS von dem beliebigen Wellenformgenerator 221 in der Abtastspannungsquelle 22 hergestellt werden sollte, daß der Ionenstrahl 2 dazu bewegt wird, das Target 8 an einer bestimmten Position zu berühren.
(5) Auf der Grundlage der in Fig. 9 gezeigten Funktion oder einer Funktion dieser Art wird die Wellenform des Abtastsignals VS in solcher Weise geformt, daß der in Fig. 7 gezeigte Graph xt(t) so gerade wird, wie durch die gestrichelte Linie C dargestellt ist. Im vorliegenden Fall kann dies erzielt werden, indem das Gebiet um den Peak des Abtastsignals VS so wie die gestrichelte Linie F der Fig. 8 leicht angehoben wird. Im Hinblick auf Fig. 1 wird die Abtastwellenform DS bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel in der Steuereinheit 30 rekonstruiert, nachdem die Wellenform des Abtastsignals VS geformt wurde, um neue Daten zu erzeugen, die dem so geformten Abtastsignal VS entsprechen. Die rekonstruierten Abtastwellenformdaten DS werden dann dem Generator für beliebige Wellenformen 221 zugeführt.
(6) Bei diesem Punkt kehrt das Verfahren zu Schritt (1) zurück, und die vorhergehende Prozedur wird wiederholt bis eine erforderte konstante Abtastgeschwindigkeit auf dem Target 8 erhalten wird (Z.B. bis die Kurve, die durch die durchgehende Linie D in Fig. 7 gezeigt ist, in eine gewünschte gerade Linie, so wie die durchbrochene Linie C, zurückgeformt ist).
Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, das die Abtastgeschwindigkeit auf einem Strahlenmonitor mißt, bestimmt die zuvor beschriebene Methode der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit der Abtastung des Ionenstrahls 2 über dem Target 8, unter Zuhilfenahme von Berechnungen. Zudem geht der Ionenstrahl 2 bei der vorliegenden Erfindung geradeaus, mit der Ausnahme, wenn er zwischen den Abtastelektroden hindurchgeht, so daß die Geschwindigkeit der Abtastung des Ionenstrahls auf dem Target 8 in einer korrekten Art und Weise bestimmt werden kann. Folglich kann die Differenz zwischen dem Target 8 und jedem der Mehrpunktstrahlmonitoren 24 und 26 ignoriert werden, und die Abtastwellenform, die dem Ionenstrahl 2 erlaubt über das Target 8 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu tasten (z.B. so, daß eine gleichmäßige Dosis an Ionen in das Target 8 in der Strahlabtastrichtung implantiert wird) korrekt konstruiert sein kann.
Weiter müssen die Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26 nicht beweglich sein und können somit so aufgebaut sein, daß sie mit einem einfachen Mechanismus arbeiten.
Wenn es keine andere Anomalität in dem System gibt, kann der Strahlenstrom 1 des Ionenstrahls 2 aufgenommen werden, indem nur zwei Abtastzyklen durchgeführt werden, jeweils einen für den vorderen und hinteren Mehrpunktstrahlmonitor 24, 26. So erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu dem aus der Stand der Technik bekannten Verfahren, das simulierte Kalkulationen für Potentialverteilungen involviert, die Abtastwellenform schnell zu formen.
Als zusätzlicher Vorteil formt das Verfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Abtastwellenform und schließt die Kompensation der Nichtlinearität der Hochspannungsverstärker 222 und 223 in der Abtastspannungsquelle 22 mit ein. Demzufolge kann die Abtastwellenform in einer korrekten Art und Weise geformt werden, ohne von Variationen der Charakteristik nichtlinearer Elemente, wie etwa Hochspannungsverstärker 222 und 223, beeinflußt zu werden.
In der vorhergehenden Beschreibung wird angenommen, daß die beiden Mehrpunktstrahlmonitore 24 und 26 in solch einer Weise angeordnet sind, daß das Target 8 zwischen ihnen plaziert ist. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit für die Anordnung dieser Mehrpunktstrahlmonitore. Es gibt z.B. eine Reihe anderer Anordnungen, in denen der Monitor 24 in einer vorderen Lage des Ionenstrahls 2 und Monitor 26 in einer hinteren Lage des Ionenstrahls 2 angeordnet sind.
Wenn gewünscht, kann einer der Mehrpunktstrahlmonitore 24 oder 26 oder beide Monitore nach oben oder unten (in Y-Richtung) von dem Strahlengang des Ionenstrahls, der das Target 8 implantiert, versetzt werden. Dies bringt kein Problem bei der Messung der zeitabhängigen Änderung der Abtastposition des Ionenstrahls 2 mit sich, da dieser in X-Richtung abtastet.
Eine andere Modifikation, die gemacht werden kann, betrifft die Abtastspannungsquelle 22. Wie in Fig. 10 gezeigt, kann die Quelle 22 zwei variable Wellenformgeneratoren 221 und 224 umfassen, die Abtastsignale +VS und -VS mit entgegengesetzter Polarität in Antwort auf die jeweiligen Abtastwellenformdaten DS&sub1; und DS&sub2; von der Steuereinheit 30 erzeugen. Die Abtastspannungsquelle kann auch zwei Hochspannungsverstärker 222 und 225 umfassen, die die Abtastsignale +VS und -VS verstärken, um jeweils Spannungen +V und -V mit entgegengesetzter Polarität auszugeben. In dieser modifizierten Anordnung werden die Abtastwellenformdaten DS&sub1; und DS&sub2;, die in der gleichen Weise wie schon zuvor beschrieben berechnet wurden, von der Steuereinheit 30 in die variablen Wellenformgeneratoren 221 und 224 geführt. Auf diese Weise können die Wellenformen der Abtastspannungen, die zu den Elektroden 4 und 6 geführt werden, unabhängig voneinander auf den +V und -V Seiten variiert werden, wobei die erwünschte Kompensation durch noch feineres Anpassen erhalten werden kann.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung kann nicht nur für die zuvor beschriebenen Fälle angewendet werden, wo der Ionenstrahl 2 eine gebündelte elektrostatisch gesteuerte Abtastung durchführt, sondern auch in anderen Fällen von Abtastung, wenn z.B. elektrostatisches Abtasten mit den Ablenkungen in einem Magnetfeld kombiniert wird.
Es sollte auch angemerkt werden, daß die Ausdrücke "X-Richtung" und "Y-Richtung" nur verwendet werden, um zwei Richtungen zu zeigen, die sich im rechten Winkel schneiden. Demzufolge kann die X-Richtung als eine horizontale oder vertikale Richtung oder sogar als eine im Winkel dazu verlaufende Richtung betrachtet werden.
Wie zuvor beschrieben, kann die Bündelung eines Ionenstrahls und sein Profil in der Abtastrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung quantitativ mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ohne sich auf die Erfahrung oder Fähigkeit des Operators zu verlassen. Demzufolge kann eine anormale Bündelung des Ionenstrahls, die aus verschiedenen Gründen auftritt, in einer einfachen und zuverlässigen Weise detektiert werden.
Weiter gibt es keine Notwendigkeit, das Vakuum in der Vakuumkammer zu zerstören, das das Ionenimplantationsgerät einschließt, und die Bündelung des Ionenstrahls kann wie gefordert in einer einfachen Weise gemessen werden.
Wenn zwei Mehrpunktstrahlmonitore zur elektrischen Ionenstrahldetektion verwendet werden, kann die Bündelung des Ionenstrahls mit einer einfachen Konstruktion und ohne langen Zeitaufwand gemessen werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei ein Verfahren zum Formen einer Ionenstrahlform bereitgestellt wird, wird die Geschwindigkeit der Ionenstrahlabtastung über dem Target durch Berechnungen bestimmt, so daß eine Abtastwellenform, die dem Ionenstrahl erlaubt, über das Target mit einer konstanten Geschwindiqkeit zu tasten (z.B. die erlaubt, daß eine gleichmäßige Dosis von Ionen in das Target in Strahlabtastrichtung implantiert wird) in einer korrekten Art und Weise hergestellt werden kann. Weiter genügen zumindest zwei Abtastzyklen, einer für eine hintere Position des Ionenstrahls und einer für eine vordere Position des Ionenstrahls, um den Ionenstrahl zu messen. Demzufolge erlaubt das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, das simulierte Kalkulationen für Potentialverteilungen involviert, die Abtastwellenform des Ionenstrahls schnell zu formen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Abtastwellenform formt, indem der Ionenstrahl gesteuert wird und die Kompensation der Nichtlinearität der Abtastspannungsquelle einschließt, so daß die Abtastwellenform in einer korrekten Art und Weise geformt wird, ohne dabei von Variationen der Charakteristik der Abtastspannungsquelle beeinflußt zu werden.
Wenn zwei Mehrpunktstrahlmonitore zur elektrischen Ionenstrahldetektion verwendet werden, kann die angestrebte Wellenformung mit einem einfachen Aufbau und ohne großen Zeitaufwand erzielt werden.
Das Ionenimplantationsgerät gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zwei Mehrpunktstrahlmonitore dieses Typs auf, die jeweils vorne und hinten in bezug auf den Ionenstrahl angeordnet sind, so daß bei der Verwendung eines solchen Ionenimplantationsgerätes die zuvor beschriebenen Verfahren zum Messen der Bündelung des Ionenstrahls und zum Formen seiner Form in einer einfachen und korrekten Weise implementiert werden können.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung wurde zur Darstellung und Beschreibung gezeigt. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die genaue gezeigte Form zu limitieren, sondern es sind Modifikationen und Variationen, die im Schutzumfang der Ansprüche liegen, möglich. Die Ausführungsbeispiele wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu beschreiben, um es dem Fachmann möglich zu machen die Erfindung anzuwenden. Es ist beabsichtigt, daß der Umfang der Erfindung durch die anhängenden Ansprüche bestimmt wird.

Claims

1. Verfahren zum Messen der Bündelung eines Ionenstrahls (2), der für elektrostatisch gesteuertes gebündeltes Abtasten verwendet wird, wobei der Ionenstrahl elektrisch detektiert wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Durchführen einer Ionenstrahlabtastung und elektrisches Detektieren der zeitabhängigen Abtastpositionen (xu(t);xd(t)) des Ionenstrahles (2) in einer vorderen Lage (24) und in einer hinteren Lage (26) des Ionenstrahls (2);

Bestimmen von vorderen (xu(t)) und hinteren (xd(t)) Positionen des Ionenstrahls (2) bei gegenseitig entsprechenden Zeiten; und

Bestimmen des Verhältnisses zwischen den jeweiligen hinteren (xd(t)); und vorderen (xu(t)) Positionen bei den entsprechenden Zeiten (t) und Bestimmen des Grades der Bündelung auf der Basis des Verhältnisses der jeweiligen vorderen und hinteren Positionen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Detektierens umfaßt den Ionenstrahl (2) durch einen Mehrpunktstrahlmonitor (24), der in der vorderen Lage angeordnet ist und einem Mehrpunktstrahlmonitor (26), der in der hinteren Lage angeordnet ist, elektrisch zu detektieren, wobei die Mehrpunktstrahldetektoren jeweils eine Vielzahl von Strahldetektierpunkten einschließen, die so positioniert sind, daß die Koordinatenwerte beider Monitoren in einer Abtastrichtung des Ionenstrahls gleich sind, wobei die Koordinaten vorbestimmt sind.

3. Verfahren zum Formen einer Ionenstrahlabtastwelle, die zum elektrostatisch gesteuerten gebündelten Abtasten verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verfahren folgende Schritte aufweist:

Durchführen einer Ionenstrahlabtastung und elektrisches Detektieren der zeitabhängigen Abtastpositionen (xu(t);xd(t)) des Ionenstrahls (2) in einer vorderen Lage und in einer hinteren Lage (26) des Ionenstrahls (2);

Bestimmen der zeitabhängigen Abtastposition (xu(t);xd(t)) des Ionenstrahls auf einem Target (8) auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen den gemessenen Positionen in der vorderen und hinteren Lage und der Position;

Bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Abtastionenstrahls über dem Target (8) konstant ist, wobei im Fall, daß die Abtastgeschwindigkeit des Ionenstrahls (2) über dem Target (8) nicht konstant ist, die Wellenform des Abtastsignals (VS) so geformt wird, daß die Abtastgeschwindigkeit konstant wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Detektierens das elektrische Detektieren des Ionenstrahls mit einem Mehrpunktstrahlmonitor (24), der in der vorderen Lage und einem Mehrpunktstrahlmonitor (26), der in der hinteren Lage angeordnet ist, umfaßt, wobei die Mehrpunktstrahlmonitore (24, 26) jeweils eine Vielzahl von Strahldetektierpunkten einschließen, die so positioniert sind, daß die Koordinatenwerte beider Monitore in einer Abtastrichtung des Ionenstrahls gleich sind, wobei die Koordinaten vorbestimmt sind.

5. Ein Ionenstrahlimplantationsgerät zum Durchführen von elektrostatisch gesteuertem gebündeltem Abtasten das einen Ionenstrahl mit einem Strahlenmonitor verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenstrahlimplantationsgerät folgendes umfaßt:

einen Mehrpunktstrahlmonitor (24), der in einer vorderen Lage des Ionenstrahls (2) angeordnet ist und einen Mehrstrahlmonitor (26), der in einer hinteren Lage des Ionenstrahls (2) angeordnet ist, wobei die Monitoren (24, 26) beide eine Vielzahl von Strahldetektierpunkten umfassen, die so angeordnet sind, daß die Koordinatenwerte in der Abtastrichtung des Ionenstrahls der beiden Monitoren gleich sind, wobei die Koordinaten vorbestimmt sind;

und ein Steuersystem (30) zum Durchführen einer Ionenstrahlabtastung und zum elektrischen Detektieren der zeitabhängigen Abtastpositionen (xu(t);xd(t)) des Ionenstrahls (2) an dem Mehrpunktstrahlmonitor (24) der vorne und an dem Mehrpunktstrahlmonitor (26), der hinten in bezug auf den Strahl angeordnet ist.

6. Ein Ionenstrahlimplantationsgerät gemäß Anspruch 5, das das Steuersystem (30) umfaßt, zur Formung des Ionenstrahls als Antwort auf das elektrische Detektieren des Ionenstrahls durch die Mehrpunktmonitore.

7. Ein Ionenstrahlimplantationsgerät gemäß Anspruch 6, wobei das Steuersystem (30) eine Prüfeinheit umfaßt, um einen Strahlenstrom des Ionenstrahls zu prüfen und einen Wellenformgenerator (21) um die Form des Ionenstrahls zu steuern und um der Prüfeinheit ein Synchronisiersignal bereitzustellen.

8. Ein Ionenstrahlimplantationsgerät gemäß Anspruch 5, wobei die Mehrpunktstrahlmonitore (24, 26) jeweils ein Feld von Strahlenstrommessern umfassen.

9. Ein Ionenstrahlimplantationsgerät gemäß Anspruch 5, wobei die Mehrpunktstrahlmonitore (24, 26) jeweils einen einzelnen Strahlstrommesser umfassen, der hinter einer Maske angeordnet ist, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.

10. Ein Ionenstrahlimplantationsgerät gemäß Anspruch 5, wobei der Ionenimplanter eine Abtastposition xt(t) des Ionenstrahls bei einer Zeit t auf einem Target, das zwischen den Mehrpunktstrahlmonitoren angeordnet ist, gemäß der folgenden Gleichung detektiert:

xt(t) = (L&sub2; xu(t) + L&sub1; xd(t))/(L&sub1; + L&sub2;),

wobei xu(t) eine Abtastposition des Ionenstrahls auf dem vorderen Mehrpunktstrahlmonitor bei einer Zeit t ist, xd(t) eine Abtastposition des Ionenstrahls auf dem hinteren Mehrpunktstrahlmonitor bei einer Zeit t ist, L&sub1; die Distanz zwischen dem Target und dem vorderen Mehrpunktstrahlmonitor ist und L&sub2; die Distanz zwischen dem Target und dem hinteren Mehrpunktstrahlmonitor ist