JP2007073271A - ステンシルマスクイオン注入装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステンシルマスクイオン注入装置は、イオンビームの収束装置と、基板に入射するイオンビームの発散角度を測定する測定装置とを備え、先ず、イオンビームの発散角度を測定する測定装置により、基板に入射するイオンビームの発散角度を測定し、次に、イオンビームの発散角度が設定値の範囲外の場合は、イオンビームの収束装置の各パラメータを調整することにより、イオンビームの発散角度が設定値の範囲内に収まるように制御するように構成した。
このとき、イオンビームの発散角度を測定する測定装置は、ビーム分割スリットと可動式ファラデーカップを具備している構成とするとよい。
【選択図】 図6
Description
先ず、従来のステンシルマスクイオン注入装置の一例として、特許文献1に記載されたステンシルマスクイオン注入装置について、図8を用いて説明する。
図8は、従来のステンシルマスクイオン注入装置の全体構成を示す斜視図であり、特許文献1に開示されている図1に対応するものである。
また、イオン源ステージ駆動装置112及びマスクステージ駆動装置132は、制御装置160によりコントロールされ、所定のパターンに対し、所望のイオン源を動作させるなどの制御を行う。
図9は、従来のイオン注入装置200の全体構成を示すブロック図である。
図9に示すように、従来のイオン注入装置200の主要構成は、イオンを生成するイオン源装置210、所望のイオン種を選択する質量分離器220、イオンビームを収束する収束装置230、イオンを所望のエネルギーに加速する加速器240、イオンを注入するウェハー等の基板が設置されているビーム照射室250である。
これらの物理量は、イオンビームを構成するそれぞれのイオンの運動の揃いの程度を定量的に表現するものである。
また、これらの量は、適当な規格化を行えば、イオンビームの走査中において、不変量として取り扱える性質を有している。
図10は、従来のステンシルマスクイオン注入装置の問題点を説明するための、基板近傍におけるイオンビームの注入の状態を示す側面図である。
従って、規定ドーズ量に達する領域が設計寸法より狭まる可能性がある。
従って、従来のステンシルマスクイオン注入装置では、イオン源の状態変化によりエミッタンスが変化し、注入プロファイルも連動して変化する可能性があり、安定した均一なイオン注入が困難であるという問題を抱えていた。
次に、イオンビームの発散角度が設定値の範囲外の場合は、前記イオンビームの収束装置の各パラメータを調整することにより、イオンビームの発散角度が設定値の範囲内に収まるように制御するように構成した。
(1)請求項1に記載したように構成すると、イオンビームの基板への発散角度を管理すること、及び、制御することが可能になり、高精度で均一なイオン注入ができる。
(5)請求項5に記載したように構成すると、イオンビームの基板への発散角を、常時、設定値内に制御できるので、高精度で均一なイオン注入ができる。
(7)また、ビーム垂直度も同時に情報として入手できるので、ウェハーとマスク間のGAPから設計位置に対する位置ズレ量の計算をすることが可能になる。
(8)更に、以上の2点から設計注入パターンと実注入パターンとの誤差(寸法誤差と位置ズレ量)を管理値として、ビーム光学上の調整が可能になる。
先ず、本実施の形態のステンシルマスクイオン注入装置の基本構成を図1乃至図3を用いて説明する。
図1は、本発明のステンシルマスクイオン注入装置の概略構成を示す平面図である。
図2は、本発明のステンシルマスクイオン注入装置の概略構成を示す側面図である。
図3は、本発明のステンシルマスクイオン注入装置のステージ付近の外観斜視図である。
なお、図2において、26はHVターミナルを支持するインシュレータである。
以下、四重極レンズを「収束レンズ」という場合がある。
また、静電スキャナ60及び平行化装置70により、イオン注入室80中の半導体ウェハー等の基板の表面に平行かつ均一に注入される。
なお、図2において、92は基板キャリアである。
図2に示すように、外側に発散角度を有するイオンIoは大きく曲げられ、一方、内側に発散角度を有するイオンIiは、小さく曲げられ、結果として、ほぼ設計軌道に平行に基板に照射される。
なお、同図では、ステンシルマスクの図示は省略している。
先ず、イオンビームの発散角度を測定する測定装置について説明する。
この測定装置は、基本的に、従来のイオンビームのエミッタンスの測定装置を利用する。
図4は、エミッタンスの測定原理を説明するための斜視図である。
図5は、実際のエミッタンスを測定する測定装置の原理を示す側面図である。
ここで、その2次元的な座標として、慣習通り、水平方向にX座標を、垂直方向にY座標を採ることにする。
即ち、第1のスリットS1により位置xを定め、第2のスリットS2を動かして位置xにおける運動量分布Mを測定し、第1のスリットS1を動かすことにより各位置xにおける運動量分布Mを測定すれば、位置xと発散角度αの位相図が得られ、エミッタンスを算出することができる。
図5では、図4における単数のスリットを有する第1の可動スリットS1の代わりに、多数のスリットを有する分割スリットSbをイオンビームIの走査方向に垂直に配置し、図4における第2の可動スリットS2の代わりに高位置分解能可動式ファラデーカップFcを用い、当該可動ファラデーカップFcに入射したイオンビームの電流量からビーム強度を測定することにより、エミッタンスを測定することができる。
Tanφ =(f−w)/(2L) ・・・・・ (1)
ここで、Lは分割スリットSbと可動ファラデーカップFcとの距離である。
また、fは、ピークPの半値幅、wはスリットの幅である。
図1に示す収束レンズである四重極レンズ50は、磁場若しくは電場或いは双方の作用により、イオンビームIを収束し、その発散角度を制御し得る機能を有している。
従って、この収束レンズ50の磁場若しくは電場の強度を調整することにより、イオンビームIの発散角度を制御することができる。
また、この収束レンズ50の前後に配置されたスリット42、52のアパーチャーを調整することによってもイオンビームIの発散成分を除去できるので、イオンビームIの発散角度を制御できる。
図6は、本実施の形態のイオン注入装置10の基本動作を説明するためのフローチャートである。
一方、本実施の形態のイオン注入装置10では、図6に示すように、適宜、イオンビームの発散角度の測定制御を行う。
次に、イオンビームの発散角度が設定値の範囲内かどうかの判断を行う(ST3)。
ここで、イオンビームの発散角度が設定値の範囲内にある場合は、測定データの出力を行い(ST5)、処理が終了する(ST6)。
図7は、本発明のイオン注入方法を説明するためのフローチャートである。
一方、本発明のイオン注入方法では、図7に示すように、適宜、イオンビームの発散角の測定制御を行う。
次に、イオンビームの発散角測定結果から算出される注入パターンとマスクパターンとのズレが設定値の範囲内かどうかの判断を行う(SP3)。
ここで、注入パターンとマスクパターンとのズレが設定値の範囲内にある場合は、測定データの出力を行い(SP5)、処理が終了する(SP6)。
例えば、上記実施の形態では、図1及び図2に示す構成のステンシルマスクイオン注入装置で説明したが、本発明の特徴は、イオンビームの発散角度の測定及びそれらの制御であるので、これとは異なる構成のステンシルマスクイオン注入装置に適用可能であり、図1のものに限定されないのは勿論のことである。
20:イオン源
30:加速管
42、52:スリット(収束装置)
50:四重極レンズ(収束装置)
70:平行化装置
94:基板
Sb:ビーム分割スリット
Fc:可動式ファラデーカップ
Claims (6)
- イオンを生成するイオン源から所望のイオン種を引き出し、所望のエネルギーに加速して、開口パターンを有するステンシルマスクを透過したイオンビームを半導体ウェハー等の基板に注入するステンシルマスクイオン注入装置において、
前記基板に入射するイオンビームの発散角度を測定する測定装置と、イオンビームの発散角度を所望の設定値となるように制御する制御機能を備えたことを特徴とするステンシルマスクイオン注入装置。 - イオンを生成するイオン源から所望のイオン種を引き出し、所望のエネルギーに加速して、開口パターンを有するステンシルマスクを透過したイオンビームを半導体ウェハー等の基板に注入するステンシルマスクイオン注入装置において、
該ステンシルマスクイオン注入装置は、イオンビームの収束装置と、前記基板に入射するイオンビームの発散角度を測定する測定装置とを備え、
先ず、前記イオンビームの発散角度を測定する測定装置により、前記基板に入射するイオンビームの発散角度を測定し、
次に、イオンビームの発散角度が設定値の範囲外の場合は、前記イオンビームの収束装置の各パラメータを調整することにより、イオンビームの発散角度が設定値の範囲内に収まるように制御するようにしたことを特徴とするステンシルマスクイオン注入装置。 - 上記イオンビームの発散角度を測定する測定装置は、前記イオンビームの走査方向に垂直な平面の水平(X軸)方向、及び/又は、垂直(Y軸)方向に取り付けられるビーム分割スリットと、このビーム分割スリットを透過したビームの電流量を計測する可動式ファラデーカップを具備していることを特徴とする請求項1又は2に記載のステンシルマスクイオン注入装置。
- 上記イオンビームの発散角度を測定する測定位置を上記基板近傍としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のステンシルマスクイオン注入装置。
- イオンを生成するイオン源から所望のイオン種を引き出し、所望のエネルギーに加速し、開口パターンを有するステンシルマスクを透過させて処理基板に注入するステンシルマスクイオン注入方法において、
前記処理基板に前記イオン種を注入する前に、前記イオン種が前記処理基板に入射する発散角を測定し、
前記発散角が設定された範囲外であるときには、前記制御機構により発散角が設定値になるように制御し、
前記発散角が設定された範囲内であるときには、前記イオン種を前記処理基板に注入することを特徴とするステンシルマスクイオン注入方法。 - イオンを生成するイオン源から所望のイオン種を引き出し、所望のエネルギーに加速し、開口パターンを有するステンシルマスクを透過させて処理基板に注入するステンシルマスクイオン注入方法において、
前記注入工程に用いられるステンシルマスクイオン注入装置は、前記基板に入射する前記イオン種の発散角を測定する測定機と、前記発散角を調整する制御機構を備え、
前記処理基板に前記イオン種を注入する前に、前記発散角を測定し、
前記処理基板と前記ステンシルマスクとの距離と前記測定された発散角から前記開口パターンと前記処理基板に形成される注入パターンの差を算出し、
前記パターン差が設定された範囲外であるときには、前記制御機構により前記発散角を制御し、
前記パターン差が設定された範囲内であるときには、前記イオン種を前記処理基板に注入することを特徴とするステンシルマスクイオン注入方法。
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