JP2000011942A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JP2000011942A JP2000011942A JP10171661A JP17166198A JP2000011942A JP 2000011942 A JP2000011942 A JP 2000011942A JP 10171661 A JP10171661 A JP 10171661A JP 17166198 A JP17166198 A JP 17166198A JP 2000011942 A JP2000011942 A JP 2000011942A
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- beam current
- vacuum pressure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確なドーズ量コントロールを実現できるイ
オン注入装置を提供すること。 【解決手段】 予備注入において、ファラデーカップ２
６からの実測ビーム電流値とイオンゲージ２７からのビ
ームラインの真空圧値とをサンプリングすると共に、サ
ンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧値との関係
を自動的に関数にフィッティングし、実際のイオン注入
においては、実測ビーム電流値を、前記フィッティング
された関数により補正して該補正したビーム電流値をも
とにドーズ量コントロールを行う真空圧補償機構を備え
た。
オン注入装置を提供すること。 【解決手段】 予備注入において、ファラデーカップ２
６からの実測ビーム電流値とイオンゲージ２７からのビ
ームラインの真空圧値とをサンプリングすると共に、サ
ンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧値との関係
を自動的に関数にフィッティングし、実際のイオン注入
においては、実測ビーム電流値を、前記フィッティング
された関数により補正して該補正したビーム電流値をも
とにドーズ量コントロールを行う真空圧補償機構を備え
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置に関
し、特にイオン注入中の電荷変化に起因するドーズ量の
変動を補償する機能を持つイオン注入装置に関する。
し、特にイオン注入中の電荷変化に起因するドーズ量の
変動を補償する機能を持つイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の製造工程において、イ
オン注入装置は、半導体ウェハ表面の微細な領域に精度
良く不純物を導入することが出来るため、広く用いられ
ている。
オン注入装置は、半導体ウェハ表面の微細な領域に精度
良く不純物を導入することが出来るため、広く用いられ
ている。
【０００３】この様なイオン注入装置においては、ドー
ズ量コントロールを行うために、通常、不純物イオンの
注入ドーズ量を、ファラデーカップで検出される電流量
から換算している。しかし、イオン注入中には、イオン
がビームラインに残留している気体原子（分子）に衝突
して、電荷変化を生じることがある。電荷変化を生じる
と、注入イオンの個数が同じ場合でも、ファラデーカッ
プで検出される電流量が変動することになり、ドーズ量
コントロールも不正確になる。この様な電荷変化による
影響を補正し、正確なドーズ量コントロールを行うため
に、本出願人によりプレッシャーコンペンセーション機
構（真空圧補償機構、以下、補償機構と呼ぶ）と呼ばれ
る機構が提案されている。
ズ量コントロールを行うために、通常、不純物イオンの
注入ドーズ量を、ファラデーカップで検出される電流量
から換算している。しかし、イオン注入中には、イオン
がビームラインに残留している気体原子（分子）に衝突
して、電荷変化を生じることがある。電荷変化を生じる
と、注入イオンの個数が同じ場合でも、ファラデーカッ
プで検出される電流量が変動することになり、ドーズ量
コントロールも不正確になる。この様な電荷変化による
影響を補正し、正確なドーズ量コントロールを行うため
に、本出願人によりプレッシャーコンペンセーション機
構（真空圧補償機構、以下、補償機構と呼ぶ）と呼ばれ
る機構が提案されている。
【０００４】この補償機構では、ファラデーカップで検
出された電流値（これをＩmとする）とビームラインの
圧力Ｐ（真空圧値）とから、電荷変化が生じない場合に
検出されるはずの電流値（これをＩoとする）を計算す
る。三者の間には次式が成り立つと仮定される。
出された電流値（これをＩmとする）とビームラインの
圧力Ｐ（真空圧値）とから、電荷変化が生じない場合に
検出されるはずの電流値（これをＩoとする）を計算す
る。三者の間には次式が成り立つと仮定される。
【０００５】Ｉm＝Ｉo×f1（Ｐ） 但し、f1（Ｐ）はビームラインの圧力Ｐの関数である。
【０００６】予備的な注入において、電流値Ｉoが十分
に安定である条件（Ｉoが一定であるとみなせる条件）
で、ビームラインの圧力Ｐを変化させながら電流値Ｉm
を測定することにより、関数f1（Ｐ）が求められる。こ
れ以降の実注入では、この関数f1（Ｐ）を使用すること
により、検出された電流値Ｉmから次式に基づいて電流
値Ｉoを計算し、この電流値Ｉoを基準にして注入ドーズ
量のコントロールを行う。
に安定である条件（Ｉoが一定であるとみなせる条件）
で、ビームラインの圧力Ｐを変化させながら電流値Ｉm
を測定することにより、関数f1（Ｐ）が求められる。こ
れ以降の実注入では、この関数f1（Ｐ）を使用すること
により、検出された電流値Ｉmから次式に基づいて電流
値Ｉoを計算し、この電流値Ｉoを基準にして注入ドーズ
量のコントロールを行う。
【０００７】Ｉo＝Ｉm／f1（Ｐ）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記の補償機構では、
一度関数f1（Ｐ）を求めると、それ以降は常にこの関数
が不変であるとし、検出電流値Ｉmから算出された電流
値Ｉoのみに基づいてドーズ量コントロールを行う。し
かしながら、ビームラインの圧力Ｐの検出においては、
真空系の変化（真空ポンプの排気速度の変化、リークの
発生、等）や、圧力測定手段としてのイオンゲージの圧
力表示の経時変化等により、変動が生じることが考えら
れる。この様な変動が生じると、圧力と電流の関係がシ
フトし、関数f1（Ｐ）が関数f2（Ｐ）に変化する。この
状態で補償機構を使用すると、ドーズ量コントロールに
使用される電流値Ｉoにズレが生じるので、ドーズシフ
トが生じる。
一度関数f1（Ｐ）を求めると、それ以降は常にこの関数
が不変であるとし、検出電流値Ｉmから算出された電流
値Ｉoのみに基づいてドーズ量コントロールを行う。し
かしながら、ビームラインの圧力Ｐの検出においては、
真空系の変化（真空ポンプの排気速度の変化、リークの
発生、等）や、圧力測定手段としてのイオンゲージの圧
力表示の経時変化等により、変動が生じることが考えら
れる。この様な変動が生じると、圧力と電流の関係がシ
フトし、関数f1（Ｐ）が関数f2（Ｐ）に変化する。この
状態で補償機構を使用すると、ドーズ量コントロールに
使用される電流値Ｉoにズレが生じるので、ドーズシフ
トが生じる。
【０００９】したがって、実際の注入における補償機構
の動作状態を知り、補償機構の動作の信頼性を評価する
ためには、イオン注入後のウェハで確認する必要があ
る。
の動作状態を知り、補償機構の動作の信頼性を評価する
ためには、イオン注入後のウェハで確認する必要があ
る。
【００１０】本発明の課題は、正確なドーズ量コントロ
ールを実現できるイオン注入装置を提供することにあ
る。
ールを実現できるイオン注入装置を提供することにあ
る。
【００１１】本発明はまた、実際の注入中にもビーム電
流と圧力をモニタすることにより、各注入バッチ毎の補
償機構の動作の監視を可能にすることにある。
流と圧力をモニタすることにより、各注入バッチ毎の補
償機構の動作の監視を可能にすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウェハーを搭
載したディスクの回転毎にビーム電流を実測ビーム電流
値として計測する手段と、ビームラインの真空圧値を計
測する手段とを備えたイオン注入装置において、予備注
入において、前記実測ビーム電流値と前記ビームライン
の真空圧値とをサンプリングすると共に、サンプリング
された前記実測ビーム電流値と前記真空圧値との関係を
自動的に関数にフィッティングし、実際のイオン注入に
おいては、実測ビーム電流値を、前記フィッティングさ
れた関数により補正して該補正したビーム電流値をもと
にドーズ量コントロールを行う真空圧補償機構を備えた
ことを特徴とする。
載したディスクの回転毎にビーム電流を実測ビーム電流
値として計測する手段と、ビームラインの真空圧値を計
測する手段とを備えたイオン注入装置において、予備注
入において、前記実測ビーム電流値と前記ビームライン
の真空圧値とをサンプリングすると共に、サンプリング
された前記実測ビーム電流値と前記真空圧値との関係を
自動的に関数にフィッティングし、実際のイオン注入に
おいては、実測ビーム電流値を、前記フィッティングさ
れた関数により補正して該補正したビーム電流値をもと
にドーズ量コントロールを行う真空圧補償機構を備えた
ことを特徴とする。
【００１３】前記真空圧補償機構は、予備注入におい
て、前記実測ビーム電流値と前記ビームラインの真空圧
値とをサンプリングすると共に、サンプリングされた前
記実測ビーム電流値と前記真空圧値との関係を自動的に
関数にフィッティングする演算機能を有する監視手段
と、実際のイオン注入中の実測ビーム電流値を、前記フ
ィッティングされた関数により補正して該補正したビー
ム電流値をもとにドーズ量コントロールを行うドーズコ
ントローラとを含むことを特徴とする。
て、前記実測ビーム電流値と前記ビームラインの真空圧
値とをサンプリングすると共に、サンプリングされた前
記実測ビーム電流値と前記真空圧値との関係を自動的に
関数にフィッティングする演算機能を有する監視手段
と、実際のイオン注入中の実測ビーム電流値を、前記フ
ィッティングされた関数により補正して該補正したビー
ム電流値をもとにドーズ量コントロールを行うドーズコ
ントローラとを含むことを特徴とする。
【００１４】なお、前記監視手段は、実際のイオン注入
中の前記補正されたビーム電流値と前記ビームラインの
真空圧値とをサンプリングし、サンプリングした値から
当該真空圧補償機構の動作状態の良否確認を行う機能を
有する。
中の前記補正されたビーム電流値と前記ビームラインの
真空圧値とをサンプリングし、サンプリングした値から
当該真空圧補償機構の動作状態の良否確認を行う機能を
有する。
【００１５】前記監視手段は、前記サンプリングした値
をもとに前記補正されたビーム電流値と前記ビームライ
ンの真空圧値をプロットしてグラフを作成し、そこから
得られる直線の傾きの有無により当該真空圧補償機構の
動作状態の良否確認を行うものである。
をもとに前記補正されたビーム電流値と前記ビームライ
ンの真空圧値をプロットしてグラフを作成し、そこから
得られる直線の傾きの有無により当該真空圧補償機構の
動作状態の良否確認を行うものである。
【００１６】前記監視手段はまた、前記作成されたグラ
フから当該真空圧補償機構の動作状態の確認を行うため
に必要な複数種類のパラメータを計算してモニタ情報と
して出力する。
フから当該真空圧補償機構の動作状態の確認を行うため
に必要な複数種類のパラメータを計算してモニタ情報と
して出力する。
【００１７】
【発明の実施の形態】図２を参照して、本発明が適用さ
れる代表的なバッチ式イオン注入装置の構成について説
明する。図２において、イオンビームはイオンソース２
１から引き出され、分析電磁石２２を通過した後、分解
スリット２３を使用して質量分析が行われる。分解スリ
ット２３を通過したイオンは、注入処理室２４でウェハ
２５に注入される。
れる代表的なバッチ式イオン注入装置の構成について説
明する。図２において、イオンビームはイオンソース２
１から引き出され、分析電磁石２２を通過した後、分解
スリット２３を使用して質量分析が行われる。分解スリ
ット２３を通過したイオンは、注入処理室２４でウェハ
２５に注入される。
【００１８】一般に、イオンの電荷変化がドーズ量コン
トロールに影響を与えるのは、分解スリット２３以降に
おいてである。何故なら、分解スリット２３よりも上流
側で電荷変化が生じても、目的とする電荷質量比を持つ
イオンを選択的に通過させることが出来るからである。
トロールに影響を与えるのは、分解スリット２３以降に
おいてである。何故なら、分解スリット２３よりも上流
側で電荷変化が生じても、目的とする電荷質量比を持つ
イオンを選択的に通過させることが出来るからである。
【００１９】図３をも参照して、このバッチ式イオン注
入装置では、ディスク３１上にその外周に沿って複数の
ウェハ３２を間隔をおいて円形状に配置し、このディス
ク３１を高速回転することにより、イオン注入を行う。
ディスク３１の回転駆動機構を構成するためにロータリ
ドライブモータ３３が設けられ、このロータリドライブ
モータ３１の回転をタイミングベルト３４を介してディ
スク３１の回転軸に伝達するようにしている。また、ド
ーズ量コントロールを行うための手段として、上記の回
転駆動機構を含む回転系全体を図中上下方向（Ｙ方向）
にシフトさせるためのＹスキャンモータ３５及びボール
スクリュー３６が設けられている。
入装置では、ディスク３１上にその外周に沿って複数の
ウェハ３２を間隔をおいて円形状に配置し、このディス
ク３１を高速回転することにより、イオン注入を行う。
ディスク３１の回転駆動機構を構成するためにロータリ
ドライブモータ３３が設けられ、このロータリドライブ
モータ３１の回転をタイミングベルト３４を介してディ
スク３１の回転軸に伝達するようにしている。また、ド
ーズ量コントロールを行うための手段として、上記の回
転駆動機構を含む回転系全体を図中上下方向（Ｙ方向）
にシフトさせるためのＹスキャンモータ３５及びボール
スクリュー３６が設けられている。
【００２０】イオンビームの電流はディスク３１の下流
側に設置されたファラデーカップ２６で検出される。こ
のために、隣接するウェハ３２の間のディスク３１の一
部にはスリット３１−１が切られており、このスリット
３１−１を通してイオンビームがファラデーカップ２６
に到達するので、ディスク３１の一回転毎に一回ビーム
電流の検出が可能になっている。ディスク３１の回転速
度は８００〜１２５０rpm程度であるので、ビーム電流
の検出の周期は７５〜４８msecとなる。一方、ビームラ
インの圧力Ｐはイオンゲージ２７（図２）により計測さ
れる。
側に設置されたファラデーカップ２６で検出される。こ
のために、隣接するウェハ３２の間のディスク３１の一
部にはスリット３１−１が切られており、このスリット
３１−１を通してイオンビームがファラデーカップ２６
に到達するので、ディスク３１の一回転毎に一回ビーム
電流の検出が可能になっている。ディスク３１の回転速
度は８００〜１２５０rpm程度であるので、ビーム電流
の検出の周期は７５〜４８msecとなる。一方、ビームラ
インの圧力Ｐはイオンゲージ２７（図２）により計測さ
れる。
【００２１】なお、図3に示した構成は本発明に係わる
部分のみであり、実際には、この他にＸスキャン系と呼
ばれる制御系やディスク３１の回転数制御系等が備えら
れる。
部分のみであり、実際には、この他にＸスキャン系と呼
ばれる制御系やディスク３１の回転数制御系等が備えら
れる。
【００２２】図４をも参照して、ファラデーカップ２６
から得られるビーム電流の実測値にはノイズオフセット
成分が含まれるので、これを除去する必要がある。この
ために、スリット３１−１がファラデーカップ２６上を
通過する前の短時間幅のバックグラウンドとしての暗電
流ＩＡ及び通過後における短時間幅の暗電流ＩＢが計測
される。そして、スリット３１−１がファラデーカップ
２６上を通過した時に得られるスリット電流ＩSから暗
電流ＩＡと暗電流ＩＢの平均値を減算することで、ビー
ム電流Ｉmが得られる。
から得られるビーム電流の実測値にはノイズオフセット
成分が含まれるので、これを除去する必要がある。この
ために、スリット３１−１がファラデーカップ２６上を
通過する前の短時間幅のバックグラウンドとしての暗電
流ＩＡ及び通過後における短時間幅の暗電流ＩＢが計測
される。そして、スリット３１−１がファラデーカップ
２６上を通過した時に得られるスリット電流ＩSから暗
電流ＩＡと暗電流ＩＢの平均値を減算することで、ビー
ム電流Ｉmが得られる。
【００２３】図１をも参照して、イオン注入装置に設置
されているワークステーション１１は、ドーズコントロ
ーラ１２を通してビーム電流Ｉmと圧力Ｐとを三回転に
一度の周期でサンプリングし、記憶装置に格納する。
されているワークステーション１１は、ドーズコントロ
ーラ１２を通してビーム電流Ｉmと圧力Ｐとを三回転に
一度の周期でサンプリングし、記憶装置に格納する。
【００２４】前に述べたように、フォトレジストが塗布
されたウェハ３２にイオン注入を行うと、フォトレジス
トから多量のアウトガスが発生する。電荷変化を生じて
いないイオンビーム電流Ｉoが注入中に不変であるとす
ると、測定ビーム電流Ｉmと圧力Ｐの関係は、 Ｉm＝Ｉo×f1（Ｐ） として計算出来る。
されたウェハ３２にイオン注入を行うと、フォトレジス
トから多量のアウトガスが発生する。電荷変化を生じて
いないイオンビーム電流Ｉoが注入中に不変であるとす
ると、測定ビーム電流Ｉmと圧力Ｐの関係は、 Ｉm＝Ｉo×f1（Ｐ） として計算出来る。
【００２５】ワークステーション１１では、予備注入に
おいてサンプリングした複数のビーム電流Ｉmと圧力Ｐ
とから関数f1（Ｐ）を求め、これをドーズコントローラ
１２に送る。ドーズコントローラ１２は、この関数f1
（Ｐ）を保持する。
おいてサンプリングした複数のビーム電流Ｉmと圧力Ｐ
とから関数f1（Ｐ）を求め、これをドーズコントローラ
１２に送る。ドーズコントローラ１２は、この関数f1
（Ｐ）を保持する。
【００２６】実際のイオン注入では、ドーズコントロー
ラ１２において測定ビーム電流Ｉmをあらかじめ保持し
ている関数f１（Ｐ）で割ることにより電流Ｉoを算出
し、この電流Ｉoによりドーズ量コントロールを行う。
すなわち、ドーズコントローラ１２は、測定ビーム電流
Ｉmから電流Ｉoを算出し、この電流Ｉoに基づいてＹス
キャンコントローラ１３にドーズ量制御用のコマンドを
送出する。Ｙスキャンコントローラ１３ではこのコマン
ドに基づいてＹスキャンモータ１４を制御することによ
りドーズ量コントロールが行われる。
ラ１２において測定ビーム電流Ｉmをあらかじめ保持し
ている関数f１（Ｐ）で割ることにより電流Ｉoを算出
し、この電流Ｉoによりドーズ量コントロールを行う。
すなわち、ドーズコントローラ１２は、測定ビーム電流
Ｉmから電流Ｉoを算出し、この電流Ｉoに基づいてＹス
キャンコントローラ１３にドーズ量制御用のコマンドを
送出する。Ｙスキャンコントローラ１３ではこのコマン
ドに基づいてＹスキャンモータ１４を制御することによ
りドーズ量コントロールが行われる。
【００２７】ドーズコントローラ１２で算出された電流
Ｉoはまた、イオンゲージ２７で計測された圧力Ｐと共
に上記の周期と同じ周期でワークステーション１１にサ
ンプリングされる。その結果、実際のイオン注入中に、
定周期でサンプリングされた複数の圧力Ｐと、測定ビー
ム電流Ｉmから算出された複数の電流Ｉoとがワークステ
ーション１１の記憶装置に格納される。注入終了後、ワ
ークステーション１１では、直ちに圧力Ｐと電流Ｉoと
の関係をプロットしてグラフ化し、補償機構の動作の確
認を行う。以上の説明で理解できるように、本形態にお
いては、ワークステーション１１とドーズコントローラ
１２とで補償機構を構成している。
Ｉoはまた、イオンゲージ２７で計測された圧力Ｐと共
に上記の周期と同じ周期でワークステーション１１にサ
ンプリングされる。その結果、実際のイオン注入中に、
定周期でサンプリングされた複数の圧力Ｐと、測定ビー
ム電流Ｉmから算出された複数の電流Ｉoとがワークステ
ーション１１の記憶装置に格納される。注入終了後、ワ
ークステーション１１では、直ちに圧力Ｐと電流Ｉoと
の関係をプロットしてグラフ化し、補償機構の動作の確
認を行う。以上の説明で理解できるように、本形態にお
いては、ワークステーション１１とドーズコントローラ
１２とで補償機構を構成している。
【００２８】後で詳しく説明するように、正常に補償機
構が動作している場合には、複数の圧力Ｐと電流Ｉoを
プロットして得られる直線の傾きは十分に零に近くな
る。一方、前に述べた真空系の変化、圧力表示の経時変
化などにより、補償機構の動作が不良である場合には直
線の傾きが零からずれることになり、グラフのy切片と
重心の差から、ドーズシフトが評価される。その他に、
関数f1（Ｐ）がf1(α×P)［α:定数］に変化したものと
してαの値を計算したり、電流Ｉoのばらつきからビー
ムの安定性を計算すること等が可能になる。
構が動作している場合には、複数の圧力Ｐと電流Ｉoを
プロットして得られる直線の傾きは十分に零に近くな
る。一方、前に述べた真空系の変化、圧力表示の経時変
化などにより、補償機構の動作が不良である場合には直
線の傾きが零からずれることになり、グラフのy切片と
重心の差から、ドーズシフトが評価される。その他に、
関数f1（Ｐ）がf1(α×P)［α:定数］に変化したものと
してαの値を計算したり、電流Ｉoのばらつきからビー
ムの安定性を計算すること等が可能になる。
【００２９】計算された値は各々ワークステーション１
１に内蔵されているＳＰＣ（Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に送られて、
長期的に管理される。計算に使用された電流Ｉoと圧力
Ｐの値のファイルは注入毎に上書きされ、記憶装置の余
分な使用を回避する。これにより、注入毎の補償機構の
注入状態が幾つかのパラメータにより、簡便に管理する
ことが可能になる。
１に内蔵されているＳＰＣ（Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に送られて、
長期的に管理される。計算に使用された電流Ｉoと圧力
Ｐの値のファイルは注入毎に上書きされ、記憶装置の余
分な使用を回避する。これにより、注入毎の補償機構の
注入状態が幾つかのパラメータにより、簡便に管理する
ことが可能になる。
【００３０】次に、ＳＰＣによる補償機構の動作状態の
監視について説明する。ドーズコントローラ１２による
ドーズ量コントロールは、補償機構により算出された電
流Ｉoを基準にして行なわれることは前に述べた通りで
ある。また、補償機構では、測定ビーム電流Ｉmと圧力
Ｐから真の（価数変化が生じない時に検出されるはず
の）電流Ｉoを算出しているが、圧力の検出に関しては
次のような問題があることも前に述べた通りである。
監視について説明する。ドーズコントローラ１２による
ドーズ量コントロールは、補償機構により算出された電
流Ｉoを基準にして行なわれることは前に述べた通りで
ある。また、補償機構では、測定ビーム電流Ｉmと圧力
Ｐから真の（価数変化が生じない時に検出されるはず
の）電流Ｉoを算出しているが、圧力の検出に関しては
次のような問題があることも前に述べた通りである。
【００３１】（１）イオンゲージ２７における圧力表示
の変化（ゲージ交換、経時変化、等）。
の変化（ゲージ交換、経時変化、等）。
【００３２】（２）ビームラインの圧力分布の変化（真
空ポンプの排気速度変化、真空系のリーク、等）。
空ポンプの排気速度変化、真空系のリーク、等）。
【００３３】この様な変化が大きくなると電流Ｉoと圧
力Ｐの間の関数f1（Ｐ）が変化するので、補償機構によ
る補正が不完全になる。
力Ｐの間の関数f1（Ｐ）が変化するので、補償機構によ
る補正が不完全になる。
【００３４】そこで、電流Ｉoと圧力Ｐのデータを注入
毎にモニタしてＳＰＣを用いて監視することにより、補
償機構の動作確認を行なう。
毎にモニタしてＳＰＣを用いて監視することにより、補
償機構の動作確認を行なう。
【００３５】補償機構では、次の式が成り立つことを仮
定している。
定している。
【００３６】 ここで、ｆ（Ｐ）とｇ（Ｐ）は圧力の関数であり、イオ
ン種、加速電圧、及び、残留ガスの種類により異なる。
ン種、加速電圧、及び、残留ガスの種類により異なる。
【００３７】高電流イオン注入装置と高エネルギーイオ
ン注入装置のそれぞれにおいて、関数ｇ（Ｐ）は次の様
におかれる。
ン注入装置のそれぞれにおいて、関数ｇ（Ｐ）は次の様
におかれる。
【００３８】高電流イオン注入装置： ｇ（Ｐ）＝ｅｘｐ［−ＫAＰA−Ｋ（Ｐ−ＰA）］ （２） ここで、ＫA：プラズマシャワーガスに対する圧力補正
係数、ＰA：プラズマシャワーガス分圧、Ｋ：レジスト
アウトガスに対する圧力補正係数、（Ｐ−ＰA）：レジ
ストアウトガス分圧、Ｐ：ガス全圧である。
係数、ＰA：プラズマシャワーガス分圧、Ｋ：レジスト
アウトガスに対する圧力補正係数、（Ｐ−ＰA）：レジ
ストアウトガス分圧、Ｐ：ガス全圧である。
【００３９】高エネルギーイオン注入装置： ｇ（Ｐ）＝１＋（Ｋ2／ｉ）［１−ｅｘｐ（−Ｋ1Ｐ）］ （３） ここで、Ｋ2：イオンの電子剥離、電子捕獲確率を示す
圧力補正係数、ｉ：イオン価数、Ｋ1：レジストアウト
ガスに対する圧力補正係数、Ｐ：ガス全圧（レジストア
ウトガス成分のみ）である。
圧力補正係数、ｉ：イオン価数、Ｋ1：レジストアウト
ガスに対する圧力補正係数、Ｐ：ガス全圧（レジストア
ウトガス成分のみ）である。
【００４０】なお、関数ｇ（Ｐ）は一例であり、他の関
数でも良い。
数でも良い。
【００４１】ドーズ量コントロールは（１）式の電流Ｉ
oを基準にして行なわれる。補償機構が正常に機能して
おり、かつ注入イオンビームが十分に安定している場合
は、図5の様に圧力Ｐの変動とは無関係に電流Ｉoはほぼ
一定の値となる。
oを基準にして行なわれる。補償機構が正常に機能して
おり、かつ注入イオンビームが十分に安定している場合
は、図5の様に圧力Ｐの変動とは無関係に電流Ｉoはほぼ
一定の値となる。
【００４２】これに対して、圧力Ｐの検出に問題が生じ
て補償機構が正常に動作しない場合には、圧力Ｐに対し
て電流Ｉoが依存性を持つようになる。ＳＰＣ上での管
理では、圧力Ｐの変化がＰからαＰ（α：定数）という
定数倍の形で表されると仮定して、補償機構の変動を定
量化する。
て補償機構が正常に動作しない場合には、圧力Ｐに対し
て電流Ｉoが依存性を持つようになる。ＳＰＣ上での管
理では、圧力Ｐの変化がＰからαＰ（α：定数）という
定数倍の形で表されると仮定して、補償機構の変動を定
量化する。
【００４３】圧力がＰからαＰに変化することにより、
電流Ｉoが圧力Ｐに対して依存性を持つようになった場
合を考える。この時、電流Ｉoは圧力Ｐの変化に対して
ある傾きを持つようになる。高電流イオン注入装置では
［（Ｐ−ＰA）、ｌｎＩo］、高エネルギーイオン注入装
置では（Ｐ，Ｉo）のグラフを考えて、直線による関数
でフィッティングすることにより図６が得られる。
電流Ｉoが圧力Ｐに対して依存性を持つようになった場
合を考える。この時、電流Ｉoは圧力Ｐの変化に対して
ある傾きを持つようになる。高電流イオン注入装置では
［（Ｐ−ＰA）、ｌｎＩo］、高エネルギーイオン注入装
置では（Ｐ，Ｉo）のグラフを考えて、直線による関数
でフィッティングすることにより図６が得られる。
【００４４】図６のグラフから、補償機構の変動を定量
化して次の変数（パラメータ）で示す。
化して次の変数（パラメータ）で示す。
【００４５】Ａ．平均ドーズ変化指数（％）（圧力表示
の変動により補正が不正確になるために生じるドーズシ
フト量） ［（Ｉoo／ＭＩo）−１］ ここで、ＭＩo：電流Ｉoの平均値（グラフの重心）、Ｉ
oo：圧力上昇が零の時の電流外挿値（グラフのｙ切片）
である。
の変動により補正が不正確になるために生じるドーズシ
フト量） ［（Ｉoo／ＭＩo）−１］ ここで、ＭＩo：電流Ｉoの平均値（グラフの重心）、Ｉ
oo：圧力上昇が零の時の電流外挿値（グラフのｙ切片）
である。
【００４６】圧力上昇が零の場合にはアウトガスに対す
る圧力補正も零になるはずなので、電流Ｉooが電流Ｉo
の理想値であると考えられる。一方、実際のドーズ量コ
ントロールに使用されている電流の平均値が実際値とし
て与えられる。実電流とモニタ電流のズレがドーズシフ
トをもたらすので、ドーズシフトを反映する値として、
上記の平均ドーズ変化指数値が計算される。
る圧力補正も零になるはずなので、電流Ｉooが電流Ｉo
の理想値であると考えられる。一方、実際のドーズ量コ
ントロールに使用されている電流の平均値が実際値とし
て与えられる。実電流とモニタ電流のズレがドーズシフ
トをもたらすので、ドーズシフトを反映する値として、
上記の平均ドーズ変化指数値が計算される。
【００４７】Ｂ．圧力ドーズ変化指数（％）（圧力変動
に伴うウェハ上下端と中央部のドーズの偏差） ［（Ｉ1−Ｉ2）／（Ｉ1＋Ｉ2）］ ここで、Ｉ1、Ｉ2：圧力の増減により変化した電流値で
ある。
に伴うウェハ上下端と中央部のドーズの偏差） ［（Ｉ1−Ｉ2）／（Ｉ1＋Ｉ2）］ ここで、Ｉ1、Ｉ2：圧力の増減により変化した電流値で
ある。
【００４８】加えて、ΔＰを圧力変動の分散値、ＭＰを
圧力Ｐの平均値とすると、レジストから放出されるアウ
トガスの量は、イオンビームがウェハから外れた場合に
は減少（ＭＰ−ΔＰに対応）し、ウェハ中心部に照射さ
れた場合には増加（ＭＰ＋ΔＰに対応）する。補償機構
の動作不良時には、このことがウェハ面内でのドーズ不
均一性の原因になる。Ｉ1、Ｉ2として、圧力上昇の平均
値ＭＰから±ΔＰだけ変化した場合の電流を定義し、上
式により面内不均一性を反映する変数を計算する。
圧力Ｐの平均値とすると、レジストから放出されるアウ
トガスの量は、イオンビームがウェハから外れた場合に
は減少（ＭＰ−ΔＰに対応）し、ウェハ中心部に照射さ
れた場合には増加（ＭＰ＋ΔＰに対応）する。補償機構
の動作不良時には、このことがウェハ面内でのドーズ不
均一性の原因になる。Ｉ1、Ｉ2として、圧力上昇の平均
値ＭＰから±ΔＰだけ変化した場合の電流を定義し、上
式により面内不均一性を反映する変数を計算する。
【００４９】Ｃ．ゲージ圧力変化指数（％）（圧力補正
の不正確さから逆算されるゲージ圧力表示の変化量） ［α−１］ 圧力の変化がＰからαＰの定数倍の形で生じると考え
て、圧力補正のズレの量から逆算してαを求める。α
は、全ての変化がゲージの圧力表示の変化だけによると
仮定した場合の、圧力表示変化量を示す値となる。ま
た、（２）、（３）式の補償機構の計算式から一例とし
て考えれば、計算されたαに対して、関数ｇ（Ｐ）にお
ける圧力補正係数ＫまたはＫ1の値を（１／α）倍する
ことにより補償機構の動作が良好になり、電流Ｉoの傾
きを零にすることができる。
の不正確さから逆算されるゲージ圧力表示の変化量） ［α−１］ 圧力の変化がＰからαＰの定数倍の形で生じると考え
て、圧力補正のズレの量から逆算してαを求める。α
は、全ての変化がゲージの圧力表示の変化だけによると
仮定した場合の、圧力表示変化量を示す値となる。ま
た、（２）、（３）式の補償機構の計算式から一例とし
て考えれば、計算されたαに対して、関数ｇ（Ｐ）にお
ける圧力補正係数ＫまたはＫ1の値を（１／α）倍する
ことにより補償機構の動作が良好になり、電流Ｉoの傾
きを零にすることができる。
【００５０】Ｄ．ビーム変動指数（％）（注入中の補正
ビーム電流の変動量） ［ΔＩo／Ｉoo」 ここで、ΔＩo：フィッティング直線に対する電流Ｉoの
分散、Ｉoo：圧力上昇が零の時の電流外挿値である。
ビーム電流の変動量） ［ΔＩo／Ｉoo」 ここで、ΔＩo：フィッティング直線に対する電流Ｉoの
分散、Ｉoo：圧力上昇が零の時の電流外挿値である。
【００５１】この値はビームの安定性を示す。補償機構
の動作確認は、真のビーム電流が一定であることを仮定
して変数を計算しているので、ビームの不安定性の増大
は計算結果の信頼性が低下することを意味する。また、
この値からイオンソース２１のビーム生成条件の適切さ
を診断することもできる。
の動作確認は、真のビーム電流が一定であることを仮定
して変数を計算しているので、ビームの不安定性の増大
は計算結果の信頼性が低下することを意味する。また、
この値からイオンソース２１のビーム生成条件の適切さ
を診断することもできる。
【００５２】Ｅ．Ｐ／Ｓガス圧（Ｔｏｒｒ／ｃｃｍ）
（注入直前に読み取られるイオンビームの中性化のため
のプラズマシャワー（Ｐ／Ｓ）ガスの圧力） ［ＰA］ ＰAは、注入毎に測定される注入直前のプラズマシャワ
ーガス圧を示す。これはイオンゲージの圧力表示状態を
直接反映する値であり、αと同様にイオンゲージの圧力
表示の変化を示す。
（注入直前に読み取られるイオンビームの中性化のため
のプラズマシャワー（Ｐ／Ｓ）ガスの圧力） ［ＰA］ ＰAは、注入毎に測定される注入直前のプラズマシャワ
ーガス圧を示す。これはイオンゲージの圧力表示状態を
直接反映する値であり、αと同様にイオンゲージの圧力
表示の変化を示す。
【００５３】Ｆ．平均圧力補正量（％）（クローズドル
ープにおける平均圧力上昇値から算出されるビーム補正
量） ［（Ｉo−ＭＩm）／Ｉo］ ここで、ＭＩmは計測ビーム電流Ｉmの平均値である。
ープにおける平均圧力上昇値から算出されるビーム補正
量） ［（Ｉo−ＭＩm）／Ｉo］ ここで、ＭＩmは計測ビーム電流Ｉmの平均値である。
【００５４】これは圧力補正の平均量を示す値であり、
小さいほど圧力変動の影響を受けにくいことを示す。逆
に、この値が小さい時には、図６において傾きを計算す
る時の精度が低下するので、αの計算精度も低下する。
小さいほど圧力変動の影響を受けにくいことを示す。逆
に、この値が小さい時には、図６において傾きを計算す
る時の精度が低下するので、αの計算精度も低下する。
【００５５】Ｇ．平均圧力上昇値（Ｔｏｒｒ／ｍＡ）
（イオン注入時のアウトガスによる圧力上昇値の平均）
（１ｍＡに対して規格化） 高電流イオン注入装置では［Ｍ（Ｐ−ＰA ）：（Ｐ−Ｐ
A ）の平均値］、高エネルギーイオン注入装置では［Ｍ
Ｐ］ 同一のレシピであっても、レジストの被覆率によってア
ウトガスの量が変化する。この変数はレジストからのア
ウトガスの量をモニタするものである。
（イオン注入時のアウトガスによる圧力上昇値の平均）
（１ｍＡに対して規格化） 高電流イオン注入装置では［Ｍ（Ｐ−ＰA ）：（Ｐ−Ｐ
A ）の平均値］、高エネルギーイオン注入装置では［Ｍ
Ｐ］ 同一のレシピであっても、レジストの被覆率によってア
ウトガスの量が変化する。この変数はレジストからのア
ウトガスの量をモニタするものである。
【００５６】ワークステーション１１では、上記のＡ〜
Ｇで定義されるそれぞれの変数を注入毎に計算、保存
し、必要に応じてＳＰＣを使用してプリンタによる出力
やディスプレイによる表示を行うことにより、補償機構
の動作状態を監視する。ここで、Ｆの平均圧力補正量と
Ｇの平均圧力上昇値は補償機構の動作の良否を示す値で
はないので、Ａ〜Ｅの値が異常を示した場合の注入状態
を確認するための参考値として使用する。
Ｇで定義されるそれぞれの変数を注入毎に計算、保存
し、必要に応じてＳＰＣを使用してプリンタによる出力
やディスプレイによる表示を行うことにより、補償機構
の動作状態を監視する。ここで、Ｆの平均圧力補正量と
Ｇの平均圧力上昇値は補償機構の動作の良否を示す値で
はないので、Ａ〜Ｅの値が異常を示した場合の注入状態
を確認するための参考値として使用する。
【００５７】以上の説明で明らかなように、注入毎に補
償機構の動作状態の情報が少数のパラメータとして計算
され、格納されるので、補償機構動作の良否を注入毎に
判定することが出来る。また、ＳＰＣによりモニタを行
うことにより、装置の真空系、圧力計測系の変動などの
変動要因を長期的に簡単に管理することが出来る。
償機構の動作状態の情報が少数のパラメータとして計算
され、格納されるので、補償機構動作の良否を注入毎に
判定することが出来る。また、ＳＰＣによりモニタを行
うことにより、装置の真空系、圧力計測系の変動などの
変動要因を長期的に簡単に管理することが出来る。
【００５８】なお、イオン注入装置としては、図２に示
した高周波加速系を持たないものについて説明したが、
本発明は、高周波電場でイオンを加速あるいは減速する
高周波加速系を持つイオン注入装置にも適用できること
は言うまでもない。
した高周波加速系を持たないものについて説明したが、
本発明は、高周波電場でイオンを加速あるいは減速する
高周波加速系を持つイオン注入装置にも適用できること
は言うまでもない。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、イオンビームの電流を
ディスクの回転毎に検出でき、補償機構による圧力変動
の補正を迅速に実施することができる。しかも、イオン
注入中にもイオンビームの電流値と圧力を検出すること
により、注入バッチ毎の補償機構の動作を監視すること
ができ、圧力の検出に変動が生ずることに起因するドー
ズシフトを防止して、ドーズ量コントロールの精度の向
上を図ることができる。
ディスクの回転毎に検出でき、補償機構による圧力変動
の補正を迅速に実施することができる。しかも、イオン
注入中にもイオンビームの電流値と圧力を検出すること
により、注入バッチ毎の補償機構の動作を監視すること
ができ、圧力の検出に変動が生ずることに起因するドー
ズシフトを防止して、ドーズ量コントロールの精度の向
上を図ることができる。
【図１】本発明によるドーズコントロール系の構成を示
したブロック図である。
したブロック図である。
【図２】本発明が適用されるイオン注入装置の概略構成
を示した図である。
を示した図である。
【図３】本発明によるイオン注入装置におけるディスク
とその駆動系及びドーズコントロール系の関係を説明す
るための図である。
とその駆動系及びドーズコントロール系の関係を説明す
るための図である。
【図４】図３に示されたファラデーカップによるイオン
ビーム電流計測を説明するための波形図である。
ビーム電流計測を説明するための波形図である。
【図５】本発明による補償機構が良好な状態にある時の
電流Ｉoの圧力依存性を説明するための図である。
電流Ｉoの圧力依存性を説明するための図である。
【図６】本発明による補償機構が動作不良状態にある時
の電流Ｉoの圧力依存性を説明するための図である。
の電流Ｉoの圧力依存性を説明するための図である。
１１ ワークステーション １２ ドーズコントローラ １３ Ｙスキャンコントローラ ２１ イオンソース ２２ 分析電磁石 ２３ 分解スリット ２４ 注入処理室 ２５ ウェハ ２６ ファラデーカップ ２７ イオンゲージ ３１−１ スリット ３２ ディスク
フロントページの続き (72)発明者 佐野 信 愛媛県東予市今在家1501番地 住友イート ンノバ株式会社愛媛事業所内 Ｆターム(参考） 5C033 KK03 KK09 5C034 CD07 CD10 DD07
Claims (5)
- 【請求項１】 ウェハーを搭載したディスクの回転毎に
ビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、
ビームラインの真空圧値を計測する手段とを備えたイオ
ン注入装置において、 予備注入において、前記実測ビーム電流値と前記ビーム
ラインの真空圧値とをサンプリングすると共に、サンプ
リングされた前記実測ビーム電流値と前記真空圧値との
関係を自動的に関数にフィッティングし、実際のイオン
注入においては、実測ビーム電流値を、前記フィッティ
ングされた関数により補正して該補正したビーム電流値
をもとにドーズ量コントロールを行う真空圧補償機構を
備えたことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のイオン注入装置におい
て、前記真空圧補償機構は、 予備注入において、前記実測ビーム電流値と前記ビーム
ラインの真空圧値とをサンプリングすると共に、サンプ
リングされた前記実測ビーム電流値と前記真空圧値との
関係を自動的に関数にフィッティングする演算機能を有
する監視手段と、 実際のイオン注入中の実測ビーム電流値を、前記フィッ
ティングされた関数により補正して該補正したビーム電
流値をもとにドーズ量コントロールを行うドーズコント
ローラとを含むことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のイオン注入装置におい
て、前記監視手段は、実際のイオン注入中の前記補正さ
れたビーム電流値と前記ビームラインの真空圧値とをサ
ンプリングし、サンプリングした値から当該真空圧補償
機構の動作状態の良否確認を行う機能を有することを特
徴とするイオン注入装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のイオン注入装置におい
て、前記監視手段は、前記サンプリングした値をもとに
前記補正されたビーム電流値と前記ビームラインの真空
圧値をプロットしてグラフを作成し、そこから得られる
直線の傾きの有無により当該真空圧補償機構の動作状態
の良否確認を行うことを特徴とするイオン注入装置。 - 【請求項５】 請求項４記載のイオン注入装置におい
て、前記監視手段は、前記作成されたグラフから当該真
空圧補償機構の動作状態の確認を行うために必要な複数
種類のパラメータを計算してモニタ情報として出力する
ことを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10171661A JP2000011942A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10171661A JP2000011942A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000011942A true JP2000011942A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=15927362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10171661A Pending JP2000011942A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000011942A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004146581A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| GB2403341A (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-29 | Sumitomo Eaton Nova | Ion implanter and method for controlling the same |
| JP4822489B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2011-11-24 | バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド | 真空変動中にイオン注入を制御するための方法及び装置 |
| KR20130041737A (ko) | 2011-10-17 | 2013-04-25 | 가부시키가이샤 에스이엔 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
| JP2013115209A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | 基板割れ検出方法および当該基板割れ検出方法に基づくイオンビーム照射装置の運転方法 |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP10171661A patent/JP2000011942A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4822489B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2011-11-24 | バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド | 真空変動中にイオン注入を制御するための方法及び装置 |
| JP2004146581A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| US7683372B2 (en) | 2002-10-24 | 2010-03-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor apparatus and method for manufacturing the same |
| JP4627964B2 (ja) * | 2002-10-24 | 2011-02-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| GB2403341A (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-29 | Sumitomo Eaton Nova | Ion implanter and method for controlling the same |
| US6984833B2 (en) | 2003-06-11 | 2006-01-10 | Sumitomo Eaton Nova Corporation | Ion implanter and method for controlling the same |
| GB2403341B (en) * | 2003-06-11 | 2006-11-29 | Sumitomo Eaton Nova | Ion implanter and method for controlling the same |
| KR20130041737A (ko) | 2011-10-17 | 2013-04-25 | 가부시키가이샤 에스이엔 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
| US8759801B2 (en) | 2011-10-17 | 2014-06-24 | Sen Corporation | Ion implantation apparatus and ion implantation method |
| JP2013115209A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | 基板割れ検出方法および当該基板割れ検出方法に基づくイオンビーム照射装置の運転方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030716 |