JP2002134431A - イオン注入装置及び半導体ウェハ及びその評価方法 - Google Patents

イオン注入装置及び半導体ウェハ及びその評価方法

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JP2002134431A
JP2002134431A JP2000321202A JP2000321202A JP2002134431A JP 2002134431 A JP2002134431 A JP 2002134431A JP 2000321202 A JP2000321202 A JP 2000321202A JP 2000321202 A JP2000321202 A JP 2000321202A JP 2002134431 A JP2002134431 A JP 2002134431A
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semiconductor wafer
ion implantation
wafer
ion
region
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Takuya Kinugawa
拓也 衣川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハ毎で容易にイオン注入状態を概ね把握す
ることのできるイオン注入装置及びその評価方法及び半
導体ウェハを提供する。 【解決手段】イオン注入装置10は、イオンソース部1
1からビームライン部12を介してイオン注入室13に
至る機構が構成されている。イオン注入室13内の試料
台131に関し、回転制御可能な半導体ウェハWFの載
置部132は、単なる半導体ウェハWFのオリフラ合わ
せだけでなく、所定の回転角で半導体ウェハWFが回転
制御されるようになっている。ウェハの支持部(クラン
プリング)133は、ウェハの周縁部を押えつけて支持
するものであるが、一箇所以上の切れ目、すなわち空き
領域OPN1,OPN2が設けられ、ウェハの素子領域
におけるイオン注入時、同じくイオン注入がなされ、評
価用のモニタ領域となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製品の製造
途中に適用され、特にイオンを照射して試料(半導体ウ
ェハ)の物性を制御するイオン注入装置及び半導体ウェ
ハ及びその評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の大規模集積化、デザ
インルールの縮小化が著しい。これに伴い、半導体素子
の製造において、半導体ウェハのイオン注入処理後のド
ーズ量管理は非常に難しくなっている。
【0003】従来のイオン注入装置では、定期的にモニ
タウェハを投入し、イオン注入状態に異常がないかを検
査する。その際、例えばウェハ上のイオン注入層に4本
の探針を接触させる、いわゆる四探針法が適用される。
直線状に並んだ探針の互いに外側の2本に電流を流し、
内側の2本に電圧を発生させ、この電流と電圧とから抵
抗値を導く。ウェハの厚さ、探針間の距離、測定点での
影響を考慮してコンピュータ解析し、ウェハ面内での平
均値のずれ(偏差)を評価する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各種イ
オン注入の処理数も多く複雑になってきている。また、
モニタウェハの投入は頻繁に行うものではない。よっ
て、ある程度の製品完成後にイオン注入に問題のある異
常ウェハが検出される恐れがあった。そこで、各ロット
毎、あるいはバッチ毎の保証、管理が望まれる傾向にあ
る。
【0005】本発明は、上記のような事情を考慮してな
されたもので、ウェハ毎で容易にイオン注入状態を概ね
把握することのできるイオン注入装置及びその評価方法
及び半導体ウェハを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るイオン注入
装置は、半導体ウェハへイオンを照射するイオン注入装
置であって、イオンソース部からビームライン部を介し
てイオン注入室に至る機構と、前記注入室に配備された
前記半導体ウェハを複数載置する試料台と、前記試料台
に設けられ前記半導体ウェハの位置合わせをする回転制
御機構と、前記試料台に設けられ前記半導体ウェハの周
縁部で所定の空き領域を有して押える支持部とを具備し
たことを特徴とする。
【0007】上記本発明に係るイオン注入装置によれ
ば、支持部に空き領域を有している。この空き領域は、
半導体ウェハへイオンを照射する際、同等のイオンが注
入される領域となる。好ましくは、上記回転制御機構に
よって半導体ウェハの周縁部における支持部の空き領域
が変えられることを特徴とする。
【0008】上記本発明に係るイオン注入装置では、支
持部の所定の空き領域は半導体ウェハにおいて所定のイ
オン注入がなされる測定評価用のモニタ領域となること
を特徴とする。これにより、個々の半導体ウェハ毎に所
定のイオン注入に関するモニタ領域が設けられることに
なる。
【0009】本発明に係る半導体ウェハは、製品となる
半導体ウェハであって、素子が形成される実質的に有用
な領域と、それ以外の周縁部を具備し、前記周縁部で所
定のイオン注入領域が形成してあることを特徴とする。
【0010】本発明に係る半導体ウェハによれば、周縁
部に所定のイオン注入領域が形成してある。これによ
り、このイオン注入領域が測定評価用のモニタ領域とな
っていることを特徴とする。また、好ましくは、このイ
オン注入領域は、素子が形成される実質的に有用な領域
へのイオン注入の種類毎にそれぞれ形成されていること
を特徴とする。
【0011】本発明に係る半導体ウェハの評価方法は、
製品となる半導体ウェハに関し少なくともイオン注入状
態を評価する方法であって、前記半導体ウェハの周縁部
で所定のイオン注入領域を形成し、このイオン注入領域
を測定領域として少なくとも抵抗率を求めることを特徴
とする。
【0012】本発明に係る半導体ウェハの評価方法によ
れば、半導体ウェハの周縁部で形成された所定のイオン
注入領域の抵抗率を求める。これにより、製品となる半
導体ウェハそれぞれについてイオン注入状態を評価する
ことが可能となる。そこで、好ましくは、半導体ウェハ
のイオン注入処理後に上記測定領域における抵抗率が求
められることを特徴とする。また、さらにはアニール状
態の評価も可能とするよう、上記半導体ウェハのアニー
ル処理後に測定領域における抵抗率が求められることを
特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
るイオン注入装置の要部構成を示す概観図である。イオ
ン注入装置10は、イオンソース部11からビームライ
ン部12を介してイオン注入室13に至る機構が構成さ
れている。図は代表して大電流機の装置構成を示すもの
で一般的な詳細構成は省略する。図示しないが、一般的
な説明は以下のようになる。イオンソース部11では、
ドーパントを含むガスがプラズマ室に供給される(アー
クプラズマの形成)。イオンビームは引き出し電極によ
り導出され、質量分析器で所望のイオンが分離される。
ビームライン部12においてレンズ系で収束されたイオ
ンビームは、例えばマグネット走査され、イオン注入室
13においてターゲットであるウェハ(WF)1枚毎に
照射される。
【0014】本発明の実施形態では、イオン注入室13
内の試料台131及び試料台131に設けられたウェハ
の支持部(クランプリング)133にある。試料台13
1に関し、半導体ウェハの載置部132自体がウェハ位
置合わせのために回転制御可能となっている。回転制御
可能な載置部132は、単なる半導体ウェハのオリフラ
合わせだけでなく、所定の回転角でもって半導体ウェハ
が回転制御されるようになっている。
【0015】さらに、ウェハの支持部(クランプリン
グ)133は、ウェハの周縁部5mm以下の幅を押えつ
けて支持するものであるが、一箇所以上の切れ目、すな
わち空き領域が設けられている。図では、2箇所の空き
領域OPN1,OPN2が設けられ、ウェハの素子領域
におけるイオン注入時、同じくイオン注入がなされる。
【0016】半導体ウェハWFの周縁部における支持部
133の空き領域OPN1,OPN2は、イオン注入毎
に上記回転制御可能な載置部132によって位置が変え
られる。これにより、半導体ウェハWFの周縁部に空き
領域OPN1,OPN2に応じた複数種のイオン注入領
域が形成される。
【0017】このようなイオン注入領域は、それぞれの
測定評価用のモニタ領域とすることができる。すなわ
ち、ウェハWFの周縁部にイオン注入毎の各モニタ領域
を有し、これを用いてイオン注入状態を評価することが
できるのである。
【0018】図2は、本発明の一実施形態に係る半導体
ウェハの要部構成を示す平面図である。図1に示す構成
のイオン注入装置で処理された半導体ウェハWFの縁部
には、空き領域OPN1,OPN2に応じたイオン注入
領域IMP(IMP11,21,12,22,13,2
3)が複数形成されている。
【0019】すなわち、上記図1のように半導体ウェハ
WFは、イオン注入毎に載置部132によって回転制御
され、支持部133の空き領域OPN1,OPN2が変
えられる。これにより、モニタ領域として、半導体ウェ
ハWFの周縁部において空き領域OPN1,OPN2に
応じた複数種(ここでは例として3種類)のイオン注入
領域IMP11,21,12,22,13,23が形成
される。
【0020】図3は、本発明の一実施形態に係る半導体
ウェハの評価方法を示す概観図であり、前記図1のよう
なイオン注入装置で処理された図2のような半導体ウェ
ハの評価方法を示している。
【0021】図3のように、例えば四探針法が適用され
る。ウェハ上のイオン注入領域IMPの一つに4本の探
針を接触させる。直線状に並んだ探針の互いに外側の2
本に電流Iを流し、内側の2本に電圧Vを発生させる。
これにより、電流Iと電圧Vとから抵抗率を導く。ウェ
ハの厚さ、探針間の距離、測定点での影響を考慮してコ
ンピュータ解析し、イオン注入状態を評価する。
【0022】図4は、図3に示す半導体ウェハの評価が
どの段階で行われるかの一例のフローを示している。ロ
ーダによって例えば前記図1のイオン注入装置10にウ
ェハWFを搬入し(ロード41)、イオン注入装置10
においてウェハWFは所定のイオン注入工程42がなさ
れる。イオン注入後のウェハWFは、アンローダによっ
てイオン注入装置10から搬出され(アンロード4
3)、イオン注入に用いたレジストを除去した後、アニ
ール装置におけるアニール処理(44)がなされる。そ
の後、測定評価工程(45)に移行する。測定評価後、
ウェハボックスに収容される(46)。
【0023】上記測定評価工程(45)においては、シ
ート抵抗測定器によりウェハWFの周縁部のイオン注入
領域(IMP)に対し例えば四探針法が適用される(図
3参照)。数秒で測定を終えることができるため、タイ
ムロスが少なく、工程数増加の影響は小さい。ここで異
常が認められれば、イオン注入装置の停止等、対策が取
られる。
【0024】上記構成によれば、1回のイオン注入工程
終了毎に個々のウェハについてイオン注入状態のチェッ
クが可能になる。これにより、イオン注入装置に関し、
イオン注入異常発生時のフィードバックが早くなり、大
量不良を防ぐことが可能となる。
【0025】なお、上述のような半導体ウェハの評価方
法は、イオン注入装置におけるイオン注入状態を評価す
るだけでなく、アニール装置のアニール状態検査も期待
できる。例えば、図1に示したようなイオン注入装置に
おけるイオン注入を経た半導体ウェハを図示しないアニ
ール装置にてアニール処理する。例えばアニール装置の
アンロード側に設置した上述同様のシート抵抗測定器等
によって、ウェハの周縁部の各イオン注入領域(IM
P)に対し例えば四探針法が適用される。正常である場
合の抵抗値の期待値と比較し、解析することにより、イ
オン注入状態の評価と共にアニール拡散が正常に行われ
たか否かの評価も判断の対象にする。異常が認められた
なら、アニール装置の異常(温度設定等)を早めに検出
することができ、大量不良を防ぐことができる。
【0026】上記各実施形態の構成によれば、本発明に
係るイオン注入装置のウェハ周縁部の支持部が空き領域
を有し、この空き領域には、ウェハへの製品に関するイ
オン注入と同等のイオンが注入される。空き領域はウェ
ハの回転制御機構によって変えられるので、イオン注入
毎にウェハ周縁部に測定評価用のイオン注入領域(モニ
タ領域)が形成される。このモニタ領域に関し、抵抗率
を解析することにより、イオン注入装置のイオン注入状
態が検査できる。また、さらにはアニール装置における
アニール状態の異常も検査し得る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実際の製品ウェハのイオン注入毎において少なくともイ
オン注入状態の情報が定量的に取得できるようモニタ領
域が準備され、測定評価される。この結果、ウェハ毎で
容易にイオン注入状態を概ね把握することのできるイオ
ン注入装置及びその評価方法及び半導体ウェハを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の要
部構成を示す概観図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体ウェハの要部
構成を示す平面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体ウェハの評価
方法を示す概観図であり、前記図1のようなイオン注入
装置で処理された図2のような半導体ウェハの評価方法
を示している。
【図4】図3に示す半導体ウェハの評価がどの段階で行
われるかの一例のフローを示す流れ図である。
【符号の説明】
10…イオン注入装置 11…イオンソース部 12…ビームライン部 13…イオン注入室 131…試料台 132…載置部 133…支持部(クランプリング) 41〜46…各処理ステップ WF…半導体ウェハ OPN1,OPN2…空き領域 IMP…イオン注入領域

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェハへイオンを照射するイオン
    注入装置であって、 イオンソース部からビームライン部を介してイオン注入
    室に至る機構と、 前記注入室に配備された前記半導体ウェハを複数載置す
    る試料台と、 前記試料台に設けられ前記半導体ウェハの位置合わせを
    する回転制御機構と、 前記試料台に設けられ前記半導体ウェハの周縁部で所定
    の空き領域を有して押える支持部と、を具備したことを
    特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 前記回転制御機構によって前記半導体ウ
    ェハの周縁部における支持部の空き領域が変えられるこ
    とを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置。
  3. 【請求項3】 前記支持部の所定の空き領域は前記半導
    体ウェハにおいて所定のイオン注入がなされる測定評価
    用のモニタ領域となることを特徴とする請求項1または
    2記載のイオン注入装置。
  4. 【請求項4】 製品となる半導体ウェハであって、 素子が形成される実質的に有用な領域と、それ以外の周
    縁部を具備し、 前記周縁部で所定のイオン注入領域が形成してあること
    を特徴とする半導体ウェハ。
  5. 【請求項5】 前記イオン注入領域が測定評価用のモニ
    タ領域となっていることを特徴とする請求項4記載の半
    導体ウェハ。
  6. 【請求項6】 前記イオン注入領域は、素子が形成され
    る実質的に有用な領域へのイオン注入の種類毎にそれぞ
    れ形成されていることを特徴とする請求項5記載の半導
    体ウェハ。
  7. 【請求項7】 製品となる半導体ウェハに関し少なくと
    もイオン注入状態を評価する方法であって、 前記半導体ウェハの周縁部で所定のイオン注入領域を形
    成し、このイオン注入領域を測定領域として少なくとも
    抵抗率を求めることを特徴とする半導体ウェハの評価方
    法。
  8. 【請求項8】 前記半導体ウェハのイオン注入処理後、
    アニール処理を経た後に前記測定領域における前記抵抗
    率が求められることを特徴とする請求項7記載の半導体
    ウェハの評価方法。
JP2000321202A 2000-10-20 2000-10-20 イオン注入装置及び半導体ウェハ及びその評価方法 Withdrawn JP2002134431A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010147436A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 4探針抵抗率測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010147436A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk 4探針抵抗率測定装置

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Effective date: 20080108