JP2007173716A - Dose shift evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン注入装置における、レジストからのアウトガスに起因するドーズシフト量を評価するドーズシフト評価方法に関する。 The present invention relates to a dose shift evaluation method for evaluating a dose shift amount caused by outgas from a resist in an ion implantation apparatus.
イオン注入装置は、半導体ウェハに不純物を導入するイオン注入工程で使用される。イオン注入工程では、半導体ウェハへのイオン注入量を精密に制御することが求められる。一般に、イオン注入量は、イオンビームのビーム電流値を半導体ウェハの背後や両隣等に配置したファラデーカップで測定してドーズコントローラで制御する。イオン注入量の精密制御のためには、適切なビーム電流値を設定すると共に、ビーム電流値を正確に測定することが要求される。 The ion implantation apparatus is used in an ion implantation process for introducing impurities into a semiconductor wafer. In the ion implantation process, it is required to precisely control the amount of ion implantation into the semiconductor wafer. In general, the ion implantation amount is controlled by a dose controller by measuring the beam current value of an ion beam with a Faraday cup placed behind or adjacent to a semiconductor wafer. In order to precisely control the ion implantation amount, it is required to set an appropriate beam current value and accurately measure the beam current value.
図6は、従来のイオン注入の概要と、その問題点を説明するための図である。
シリコンウェハ13の表面には酸化膜や窒化膜(不図示)が形成され、その上に、注入マスクとなる、パターニングされたレジスト12が形成される。そして、シリコンウェハ13に対して加速管10によりイオン注入がなされる。
しかし、上記従来の技術では、レジスト12に対しイオン注入を行うことにより、レジスト12内部よりアウトガス(主にH2ガス)11が発生し、イオン注入装置内の真空悪化が生じる。このため、ファラデーカップ14によるビーム電流の計測値に誤差が生じ、したがって、実際のイオン注入量が、所望値からずれてしまう問題が生じる。つまり、真空悪化によるイオン注入量の変動の問題が生じる。
FIG. 6 is a diagram for explaining an outline of conventional ion implantation and its problems.
An oxide film or a nitride film (not shown) is formed on the surface of the
However, in the above conventional technique, by performing ion implantation on the
図7(a),(b)は各々、レジストから発生するアウトガスに起因するイオン注入量の変動について説明するための図である。図7(a)では、2価のプラスイオンI1が、アウトガス11から電子をもらう結果、価数が減少して、1価のプラスイオンI2となっている。図7(b)では、1価のプラスイオンI3が、アウトガス11から電子をもらう結果、中性の原子I4となっている。
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining fluctuations in the amount of ion implantation caused by outgas generated from the resist. In FIG. 7A, the divalent positive ion I1 receives electrons from the
すなわち、半導体ウェハの近傍を通過したイオンビームは、一部が半導体ウェハに塗布されたレジストからイオン注入中に発生するアウトガス11から電荷をもらい(あるいは奪われ)てしまう。アウトガス11の主成分は、上記のとおりH2ガスである。イオンがアウトガス11に衝突すると価数が減少し、あるいは中性化されて原子となる。この衝突過程で運動エネルギーはほとんど減少せず、原子は基板中に不純物として導入される。
That is, the ion beam that has passed in the vicinity of the semiconductor wafer gets (or is deprived) of charges from the
例えば、イオンが中性化された場合を考える。イオンの割合はアウトガスの圧力にもよるが、例えば、100個のイオンが加速されてきたと仮定すると、90個程度はイオンのまま基板に到達するが、10個程度はアウトガス11と衝突して電荷を失い中性化される。ここで、半導体ウェハ13中の不純物量は実際には100個であるが、ファラデーカップ14は90個程度の不純物を注入したと測定してしまい、このため、さらに、10個のイオンに相当するビーム電流が流れるまでイオン注入が継続されることになる。
For example, consider the case where ions are neutralized. The ratio of ions depends on the pressure of outgas. For example, assuming that 100 ions have been accelerated, about 90 ions reach the substrate as ions, but about 10 collide with the
よって、オーバードーズ(イオン注入量の超過)状態となり、不純物層により形成される抵抗の抵抗値は、所望値よりも減少してしまう。注入イオンの価数が減少する場合も、同様の問題が生じる。ただし、常にオーバードーズとなるわけではなく、注入条件(特に高エネルギー側)によっては、プラスイオンからの電子の剥離が生じて、アンダードーズ(イオン注入量の不足)状態が生じる。 Therefore, it becomes an overdose (excess ion implantation amount) state, and the resistance value of the resistor formed by the impurity layer is reduced from a desired value. A similar problem occurs when the valence of the implanted ions decreases. However, the overdose does not always occur, and depending on the implantation conditions (particularly on the high energy side), the electrons are separated from the positive ions, resulting in an underdose (insufficient ion implantation amount) state.
このアウトガスに対する対策としては、例えば、特許文献1に記載される方法が提案されている。特許文献1に記載される方法では、レジストをプリベークすることによって、レジストからのアウトガスを事前に低減している。
しかしながら、レジストにプリベーキングを施したとしても、アウトガスの発生が完全になくなるわけではなく、ある程度の真空悪化は避けられない。したがって、ドーズ量測定に誤差が生じる場合があり、依然として真空悪化の影響を被ることとなる。 However, even if the resist is pre-baked, outgassing is not completely eliminated, and a certain degree of vacuum deterioration cannot be avoided. Therefore, an error may occur in the dose measurement, and it will still be affected by the deterioration of the vacuum.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レジストからのアウトガスによるドーズシフトを十分に低減し、より高精度のイオン注入を実現することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to sufficiently reduce the dose shift due to the outgas from the resist and realize more accurate ion implantation.
本発明にかかる上記目的は、下記構成によって達成される。
(1)表面にレジストの形成されたウェハにイオン注入する際、前記レジストから発生するアウトガスによって生じるドーズシフト量を評価するドーズシフト量評価方法であって、レジストを有せずにウェハ表面を露出させた第1のテストウェハに対して、注入するイオン種ならびに注入エネルギーを所定の一定条件として前記第1のテストウェハに所定のドーズ量でイオン注入を行った後、前記第1のテストウェハのイオン注入領域の電気物理特性を測定して、前記第1のテストウェハにおけるドーズ量と前記電気物理特性との関係を求める第1のステップと、ウェハ表面にレジストが形成されると共に前記レジストの一部にウェハ表面を露出させる開口を有する第2のテストウェハに対して、前記第1のステップと同じイオン種と注入エネルギーの条件で所望のドーズ量設定値で前記レジストの開口から露出する前記第2のテストウェハのウェハ表面に選択的にイオン注入して、前記第2のテストウェハのイオン注入領域の前記電気物理特性を測定する第2のステップと、前記第2のステップで測定された電気物理特性と前記第1のステップで求めた同じドーズ量における電気物理特性とを比較してドーズ量のずれを評価する第3のステップと、を有することを特徴とするドーズシフト評価方法。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) A dose shift amount evaluation method for evaluating a dose shift amount generated by outgas generated from a resist when ion implantation is performed on a wafer having a resist formed on the surface, wherein the wafer surface is exposed without having a resist. After ion implantation is performed on the first test wafer at a predetermined dose with the ion species to be implanted and the implantation energy as predetermined constant conditions, ion implantation of the first test wafer is performed. A first step of measuring a region's electrophysical characteristics to determine a relationship between a dose amount in the first test wafer and the electrophysical characteristics; and a resist is formed on the wafer surface and part of the resist For the second test wafer having an opening exposing the wafer surface, the same ion species and implantation energy as in the first step are used. The electrical physics of the ion-implanted region of the second test wafer is selectively ion-implanted into the wafer surface of the second test wafer exposed from the opening of the resist at a desired dose setting value under the condition of the rugi The second step of measuring the characteristics, the electrophysical characteristics measured in the second step, and the electrophysical characteristics at the same dose determined in the first step are compared to evaluate the dose deviation. A dose shift evaluation method comprising: a third step.
このドーズシフト評価方法によれば、第2のテストウェハの表面には、所定サイズの開口をもつ所定膜厚のレジストが設けられているため、イオン注入を行うことによって、実際の製品にイオン注入するときと同様にアウトガスが発生し、そのアウトガスが存在する環境下で、レジストの開口を介してイオンをウェハ内部に注入することができ、一枚のテストウェハにより、アウトガスが存在する条件下でのイオン注入を簡単に実現することができる。そして、その第2のテストウェハのイオン打ち込みされた領域の電気物理特性を測定し、その測定結果を、レジストが形成されていない第1のテストウェハを用いて予め取得されている電気物理特性と比較することによって、所定のドーズ量のときに、どれだけのドーズシフトが発生するかを容易に判断することができる。 According to this dose shift evaluation method, a resist having a predetermined film thickness having an opening of a predetermined size is provided on the surface of the second test wafer. Therefore, ions are implanted into an actual product by performing ion implantation. In the same way as when outgas is generated, ions can be implanted into the wafer through the resist opening in an environment where the outgas exists. Ion implantation can be realized easily. Then, the electrophysical characteristics of the ion-implanted region of the second test wafer are measured, and the measurement result is obtained as the electrophysical characteristics acquired in advance using the first test wafer on which no resist is formed. By comparing, it is possible to easily determine how much dose shift occurs at a predetermined dose amount.
(2) (1)記載のドーズシフト評価方法であって、前記第1のステップが、前記第1のテストウェハを複数枚用いて、前記第1のテストウェハそれぞれのドーズ量をそれぞれ異なる複数の段階に設定して前記イオン注入を行い、イオン注入後の各第1テストウェハに対してそれぞれ前記電気物理特性の測定を行い、種々のドーズ設定量に対する前記電気物理特性の検量線を求めることを特徴とするドーズシフト評価方法。 (2) The dose shift evaluation method according to (1), wherein the first step uses a plurality of the first test wafers, and a plurality of stages with different dose amounts for the first test wafers. And performing the ion implantation, measuring the electrophysical characteristics of each of the first test wafers after the ion implantation, and obtaining calibration curves of the electrophysical characteristics with respect to various dose setting amounts. A dose shift evaluation method.
このドーズシフト評価方法によれば、第1のテストウェハを複数枚用いて、異なるドーズ量の設定でイオン注入を行うことで、種々のドーズ設定量に対する電気物理特性の検量線を求めることができ、ドーズシフトの評価精度を向上できる。 According to this dose shift evaluation method, by using a plurality of first test wafers and performing ion implantation with different dose settings, it is possible to obtain calibration curves of electrophysical characteristics for various dose settings, The evaluation accuracy of dose shift can be improved.
(3) (1)または(2)項記載のドーズシフト評価方法であって、前記電気物理特性がシート抵抗値であることを特徴とするドーズシフト評価方法。 (3) The dose shift evaluation method according to (1) or (2), wherein the electrophysical property is a sheet resistance value.
このドーズシフト評価方法によれば、4深針のシート抵抗測定装置等によってシート抵抗(表面抵抗)を実測して、不純物が導入された領域の電気物理特性を評価することができる。 According to this dose shift evaluation method, the sheet resistance (surface resistance) can be measured by using a sheet resistance measuring device having four deep needles, and the electrophysical characteristics of the region into which the impurity is introduced can be evaluated.
(4) (1)または(2)項記載のドーズシフト評価方法であって、前記電気物理特性が、SIMS(2次イオン質量分析方法)によって測定された前記ウェハの深さ方向の不純物濃度分布特性であることを特徴とするドーズシフト評価方法。 (4) The dose shift evaluation method according to (1) or (2), wherein the electrophysical characteristics are measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry) and the impurity concentration distribution characteristics in the depth direction of the wafer. A dose shift evaluation method characterized by
このドーズシフト評価方法によれば、SIMS(2次イオン質量分析方法)によって測定された、ウェハの深さ方向の不純物濃度分布特性によって、不純物が導入された領域の不純物濃度特性を高精度に評価することができる。 According to this dose shift evaluation method, the impurity concentration characteristic of the region into which the impurity is introduced is evaluated with high accuracy by the impurity concentration distribution characteristic in the depth direction of the wafer measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry). be able to.
本発明のドーズシフト評価方法によれば、枚葉式のイオン注入装置であっても、精度の高いドーズシフト評価を効率的に行うことが可能となる。特に近年、大電流イオン注入装置においては、より高精度なイオン注入を実現するために枚葉式の装置が使用されるようになってきたが、枚葉式の場合、バッチ式と異なり一枚毎にウェハを処理するため、レジストを使用してアウトガスによる真空悪化の状態をつくりだしつつ、ウェハ内にイオン注入を行うことが難しく、ドーズシフトの評価にも困難が伴う。本発明によれば、枚葉式のイオン注入装置において、アウトガスが存在する条件下でのイオン注入を簡単に実現することができ、ドーズシフト量の評価を行うことが可能となる。 According to the dose shift evaluation method of the present invention, it is possible to efficiently perform highly accurate dose shift evaluation even with a single wafer ion implantation apparatus. In recent years, in particular, in a high current ion implantation apparatus, a single wafer type apparatus has been used in order to realize ion implantation with higher accuracy. Since the wafer is processed every time, it is difficult to perform ion implantation into the wafer while creating a state of vacuum deterioration due to outgas using a resist, and it is difficult to evaluate the dose shift. According to the present invention, in a single-wafer type ion implantation apparatus, ion implantation under conditions where outgas exists can be easily realized, and a dose shift amount can be evaluated.
次に、本発明に係るドーズシフト評価方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明のドーズシフト評価方法を実施するイオン注入装置の主要な構成を示すブロック図である。なお、ここでは枚葉式の中電流イオン注入装置とする。
Next, a preferred embodiment of a dose shift evaluation method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of an ion implantation apparatus for implementing the dose shift evaluation method of the present invention. Here, a single-wafer type medium current ion implantation apparatus is used.
図示されるように、イオン注入装置本体100は、ガス系102と、イオン源104と、イオン引き出し高電圧加速系106と、質量分析系108と、後段加速系110と、ビーム収束系112と、ファラデーカップ114と、ターゲットとなるウェハ116を吸引しつつ載置するためのロードロックチャンバ118と、ロード/アンロード機構ならびにカセットステーション120と、を有する。
As shown in the figure, the ion implanter
また、イオン注入装置本体100の動作を制御するための制御系としては、ドーズコントローラ130と、コントロールコンソール(制御表示パネル)132とを有する。
The control system for controlling the operation of the ion implanter
そして、製品ウェハ116に対してイオン注入を実施する場合、オペレータは、コントロールコンソール(制御表示パネル)132によって、イオン種、注入エネルギーならびにドーズ量を設定する。このようにしてイオン注入条件が入力されると、ドーズコントローラ130は、ドーズ量に基づく標準ビーム電流値でイオン注入を実施する。
When the ion implantation is performed on the
なお、ファラデーカップ114は、半導体ウェハ116にイオンビーム6を照射中は、そのイオンビーム6に接触しない位置にあり、必要に応じてイオンビーム6を捉えられる位置に移動して測定を行う。図1では、ファラデーカップ114は、半導体ウェハ116の前方に設けられているが、後方に設けられる場合もあり、また、半導体ウェハ116の周辺に設けられる場合もある。大電流イオン注入装置では、例えば、約200msecの周期で、イオンビームの電流値を測定することが可能である。
The
図2は、図1の枚葉式の高エネルギーイオン注入装置の一例におけるプラテンの移動と、ファラデーカップによるビーム電流値の測定について説明するための図である。図2において、図1と同じ部分には同じ参照符号を付してある。 FIG. 2 is a diagram for explaining the movement of the platen and the measurement of the beam current value by the Faraday cup in the example of the single wafer type high energy ion implantation apparatus of FIG. In FIG. 2, the same parts as those in FIG.
ウェハ116を保持するプラテン5は、図中、点線で示されるように、搬送時には水平状態を保っており、イオン注入時には、矢印のとおり90度回転して垂直な状態となる。これによって、ウェハ116の表面がイオンビーム6に対して垂直となり、イオン注入が可能である。
As indicated by the dotted line in the drawing, the
また、図2では、ファラデーカップ114は、半導体ウェハ116の後方に設けられている。このファラデーカップ114によってビーム電流を測定する場合には、図中の太い矢印で示されるように、プラテン5が下方向に沈み、これによって、イオンビーム6がファラデーカップ114に到達するようになっている。上記構成は一例であって、他の構成であっても勿論よい。
In FIG. 2, the
ここで、図1のイオン注入装置の制御方法の主要な手順を説明する。
先に説明したとおり、イオン注入時には、オペレータが、コントロールコンソール(制御表示パネル)132からドーズ量等の条件(その他、イオン種、注入エネルギー等)を入力する。上記条件としては、詳細を後述する予め実測された補正値を用いて、標準ビーム電流値を補正処理した結果が含まれる。そして、補正されたビーム電流値を目標値として、イオン注入を実施する。
Here, the main procedure of the control method of the ion implantation apparatus of FIG. 1 will be described.
As described above, at the time of ion implantation, an operator inputs conditions such as a dose amount (other ion species, implantation energy, etc.) from a control console (control display panel) 132. The condition includes a result of correcting the standard beam current value using a correction value measured in advance, which will be described in detail later. Then, ion implantation is performed using the corrected beam current value as a target value.
本実施形態のイオン注入制御方法によれば、以下に説明するドーズシフト評価方法によって得られたドーズシフト評価情報を参照して、適正なビーム電流値を設定するため、オーバードーズ(あるいはアンダードーズ)の発生を十分に抑制することができる。したがって、レジストからのアウトガスの影響を最小限に抑制して、従来にない高精度のイオン注入が可能となる。 According to the ion implantation control method of the present embodiment, overdose (or underdose) is generated in order to set an appropriate beam current value with reference to dose shift evaluation information obtained by a dose shift evaluation method described below. Can be sufficiently suppressed. Therefore, the influence of outgas from the resist is suppressed to the minimum, and highly accurate ion implantation that has not been possible in the past becomes possible.
次に、上記のドーズシフト評価方法について説明する。
本実施形態では、2種類のテストウェハを用いてドーズシフト評価を行い、ビーム電流を補正する。
図3(a),(b)は、本発明のドーズシフト評価に使用するテストウェハの種類について説明するためのウェハの平面図であり、(a)は、所定の被覆率(開口率)をもつレジスト付きのテストウェハ(第2のテストウェハ)の平面図であり、(b)はレジスト無しのテストウェハ(第1のテストウェハ)の平面図である。ただし、双方のテストウェハの表面には、100Åの熱酸化膜が形成されている。
Next, the dose shift evaluation method will be described.
In this embodiment, dose shift evaluation is performed using two types of test wafers to correct the beam current.
FIGS. 3A and 3B are plan views of a wafer for explaining the types of test wafers used for dose shift evaluation of the present invention, and FIG. 3A has a predetermined coverage (aperture ratio). It is a top view of the test wafer with a resist (2nd test wafer), (b) is a top view of the test wafer without a resist (1st test wafer). However, a 100 mm thermal oxide film is formed on the surfaces of both test wafers.
図3(a)に示されるように、第1のテストウェハ115aの表面には、所定膜厚のレジストが設けられており、かつ、そのレジストの中央には、四角形の開口(横方向のサイズL1,縦方向のサイズL2)が形成されている。ここでは、L1=L2=40mmとする。
As shown in FIG. 3A, a resist having a predetermined film thickness is provided on the surface of the
第2のテストウェハ115aの表面には、所定サイズの開口をもつ所定膜厚のレジストが設けられているため、イオン注入を行うことによって、実際の製品にイオン注入するときと同様に、アウトガスが発生し、そのアウトガスが存在する環境下で、レジストの開口を介してイオンをウェハ内部に注入することができる。したがって、枚葉式のイオン注入装置であっても、一枚のテストウェハにより、アウトガスが存在する条件下でのイオン注入を簡単に実現することができる。
Since the surface of the
図4は、第1および第1のテストウェハにイオン注入を実施し、ドーズ量と各テストウェハのイオン注入領域におけるシート抵抗との関係を求めた結果の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a result of performing ion implantation on the first and first test wafers and obtaining a relationship between a dose amount and a sheet resistance in an ion implantation region of each test wafer.
第1のテストウェハ115b(レジスト無し)に対しては、トリプルチャージのAs(質量数75)をイオン種とし、600keVの注入エネルギーにて、3つのドーズ量(D1〜D3)を設定してイオン注入を実施し、イオン注入領域のシート抵抗(表面抵抗)を調べた。ドーズ量D1,D2,D3は各々、4.7×1013,5.0×1013,5.3×1013である。
For the
ドーズ量D1,D2,D3の各々に対応するシート抵抗値は、P1,P2,P3である。そして、D1〜D3とP1〜P3の各々によって規定される点(x1〜x3)をプロットし、これによって検量線Yが得られる。検量線Yは、アウトガスに起因するドーズシフト量を判定するための基準となる特性線である。 The sheet resistance values corresponding to the dose amounts D1, D2, and D3 are P1, P2, and P3. And the point (x1-x3) prescribed | regulated by each of D1-D3 and P1-P3 is plotted, and the calibration curve Y is obtained by this. The calibration curve Y is a characteristic line serving as a reference for determining the dose shift amount caused by outgas.
続いて、第2のテストウェハ(開口をもつレジスト付きのテストウェハ)115aに対して、ドーズ量D2(中央の点x2に対応するドーズ量である)にて、第1のテストウェハ115bに対するイオン注入条件と同一の条件下でイオン注入を実施する。
Subsequently, with respect to the second test wafer (test wafer with resist having an opening) 115a, ions with respect to the
このとき、通常は、アウトガスに起因してイオン種の価数の減少(あるいは中性化)が生じてオーバードーズ(イオン注入量の超過)となる。したがって、シート抵抗値は、P2よりも低いP4となる。つまり、検量線Y上の点x2が、その検量線Yの下側に位置する点Q1に移動することになる。ただし、高エネルギーのイオン種から電子が奪われたときは、アンダードーズ(イオン注入不足)となり、シート抵抗値がP5となる場合もある。この場合は、検量線Y上の点x2が、その検量線Yの上側に位置する点Q2に移動することになる。 At this time, normally, the valence of the ion species is reduced (or neutralized) due to outgassing, resulting in overdose (excess ion implantation amount). Therefore, the sheet resistance value is P4 lower than P2. That is, the point x2 on the calibration curve Y moves to the point Q1 located below the calibration curve Y. However, when electrons are deprived from high-energy ion species, an under dose (insufficient ion implantation) may occur, and the sheet resistance value may become P5. In this case, the point x2 on the calibration curve Y moves to the point Q2 located above the calibration curve Y.
ここでは、オーバードーズ(イオン注入量の超過)となって、シート抵抗値は、P2よりも低いP4に移動した(つまり、検量線Y上の点x2が、その検量線Yの下側に位置する点Q1に移動した)場合を想定する。この場合、シート抵抗値P4における、ドーズ量D4に対するドーズ量D2との差分(D4−D2)が、ドーズシフト量となる。 Here, overdose (excess ion implantation amount) occurs, and the sheet resistance value moves to P4 lower than P2 (that is, the point x2 on the calibration curve Y is positioned below the calibration curve Y). Suppose the case of moving to point Q1). In this case, the difference (D4−D2) between the dose amount D4 and the dose amount D4 in the sheet resistance value P4 is the dose shift amount.
つまり、所定膜厚のレジストに40mm×40mmの開口を設けた場合の、ドーズ量D4におけるドーズシフト量は、(D2−D4)となる。このドーズシフトを抑制するためには、ビーム電流値を低下させて、イオン注入量を減少させる必要がある。 That is, when a 40 mm × 40 mm opening is provided in a resist with a predetermined film thickness, the dose shift amount in the dose amount D4 is (D2−D4). In order to suppress this dose shift, it is necessary to reduce the beam current value to reduce the ion implantation amount.
そこで、図4の実験結果に基づいて、ビーム電流補正値を求める。つまり、所定膜厚のレジストに40mm×40mmの開口を設けた場合であって、トリプルチャージのAs(質量数75)をイオン種とし、600keVの注入エネルギーの場合には、ドーズ量の補正値を「D4−D2」としてビーム電流値を補正する。 Therefore, a beam current correction value is obtained based on the experimental result of FIG. That is, in the case where an opening of 40 mm × 40 mm is provided in a resist with a predetermined film thickness, when triple charge As (mass number 75) is used as an ion species and the implantation energy is 600 keV, the dose correction value is The beam current value is corrected as “D4-D2”.
そして、図1のイオン注入装置によって、実際の製品に対してイオン注入が実施される場合には、ドーズ量に応じたビーム電流標準値に、ドーズシフト量を加味して、補正されたドーズ量を求め、この補正されたドーズ量に対するビーム電流値でイオン注入を実施する。 When ion implantation is performed on an actual product by the ion implantation apparatus of FIG. 1, the corrected dose amount is obtained by adding the dose shift amount to the beam current standard value corresponding to the dose amount. Then, ion implantation is performed with a beam current value corresponding to the corrected dose.
上記の例では、その第2のテストウェハ115aのイオン打ち込みされた領域のシート抵抗を測定してドーズシフトを評価したが、SIMS(二次イオン質量分析方法)によって不純物濃度特性(不純物の表面濃度、濃度プロファイル特性)を測定し、その測定結果に基づいて、ドーズシフト量を評価してもよい。その場合、アウトガスにより加速できずに打ち込んだイオンがある場合に、SIMSで判別が確実に行えるため、一層正確な評価が可能となる。
In the above example, the dose resistance was evaluated by measuring the sheet resistance of the ion-implanted region of the
このように、第1のテストウェハを用いた測定結果によって検量線を描き、第2のテストウェハの測定結果を検量線と比較することによって、所定のドーズ量のときに、どれだけのドーズシフトが発生するかを容易に検出することができる。そして、ドーズシフト量のデータを蓄積することによって、種々のドーズ量についての、あるいは、異なる条件下でのドーズシフト量を求めることができ、精度の高いドーズシフト評価を効率的に行うことが可能となる。 In this way, by drawing a calibration curve based on the measurement result using the first test wafer and comparing the measurement result of the second test wafer with the calibration curve, how much dose shift is achieved at a predetermined dose amount. It can be easily detected whether it occurs. By accumulating dose shift amount data, dose shift amounts for various dose amounts or under different conditions can be obtained, and highly accurate dose shift evaluation can be performed efficiently.
例えば、第2のテストウェハ115aのレジストによる被覆率を種々変更することによって、レジストの被覆率との関連においてドーズシフトを評価することが可能となる。半導体製造工程では、種々のパターンのレジストが形成されるが、ウェハ全体に対するレジストの被覆率は既知であるから、実際の製品のウェハのレジストによる被覆率に合わせて第2のテストウェハ115aを製造すれば、アウトガスに起因して実際の製品において生じるであろうドーズシフト量を、事前に的確に把握することが可能となる。
For example, the dose shift can be evaluated in relation to the resist coverage by variously changing the resist coverage of the
また、第2のテストウェハ115aのレジストの膜厚を種々変更することによって、レジストの膜厚との関連においてドーズシフトを評価することが可能となる。半導体製造工程では、種々の膜厚のレジストが形成されるが、レジストの膜厚は既知であるから、実際の製品のウェハにおけるレジストの膜厚に合わせて第2のテストウェハ115aを製造すれば、アウトガスに起因して実際の製品において生じるであろうドーズシフト量を、事前に的確に把握することが可能となる。
In addition, the dose shift can be evaluated in relation to the resist film thickness by variously changing the resist film thickness of the
図5は、本実施形態にて説明したドーズシフト評価方法の主要な手順を示すフロー図である。
まず、ドーズ量を設定し(S1)、レジスト無しのテストウェハ(第1のテストウェハ115b)に対してイオン注入を実施する(S2)。ドーズ量を変更しつつ複数回のイオン注入を実施し、検量線の作成に足る数のイオン注入が実施されると、イオン注入を終了する(S3)。
FIG. 5 is a flowchart showing the main procedure of the dose shift evaluation method described in this embodiment.
First, a dose is set (S1), and ion implantation is performed on a test wafer without a resist (
次に、レジスト付きのテストウェハ(第2のテストウェハ115a)に対して所定条件下でイオン注入を実施し(S4)、各テストウェハについて、ドーズ量と、例えばシート抵抗値との関係をプロットする。次に、レジスト付きのテストウェハにおけるシート抵抗値と、検量線とのずれ量を求め(S5)、そのずれ量(ドーズシフト量)に基づいて、ビーム電流値を補正する(S6)。
Next, ion implantation is performed on the test wafer with resist (
このように、本発明のドーズシフト評価方法によれば、枚葉式の装置であっても、アウトガスに起因するドーズシフト量を簡単に、効率的に知ることができ、その評価結果を、製品へのイオン注入に反映させることによって、より高精度のイオン注入が実現される。 As described above, according to the dose shift evaluation method of the present invention, even in a single wafer type apparatus, the dose shift amount due to outgas can be easily and efficiently known, and the evaluation result can be applied to the product. By reflecting it in the ion implantation, more accurate ion implantation is realized.
以上説明したように、本発明によれば、精度の高いドーズシフト評価を効率的に行うことが可能となり、また、実際の製品のウェハにおけるレジストによる被覆率やレジストの膜厚に合わせて第2のテストウェハを製造すれば、アウトガスに起因して実際の製品において生じるであろうドーズシフト量を、事前に的確に把握することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently perform highly accurate dose shift evaluation, and the second product according to the resist coverage and the resist film thickness on the actual product wafer. If a test wafer is manufactured, it becomes possible to accurately grasp in advance the amount of dose shift that will occur in an actual product due to outgassing.
100 イオン注入装置本体
102 ガス系
104 イオン源
106 イオン引き出し高電圧加速系
108 質量分析系
110 後段加速系
112 ビーム収束系
114 ファラデーカップ
115a 第2のテストウェハ
115b 第1のテストウェハ
116 ターゲットとなるウェハ
118 ロードロックチャンバ
120 ロード/アンロード機構ならびにカセットステーション
130 ドーズコントローラ
132 コントロールコンソール(制御表示パネル)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
レジストを有せずにウェハ表面を露出させた第1のテストウェハに対して、注入するイオン種ならびに注入エネルギーを所定の一定条件として前記第1のテストウェハに所定のドーズ量でイオン注入を行った後、前記第1のテストウェハのイオン注入領域の電気物理特性を測定して、前記第1のテストウェハにおけるドーズ量と前記電気物理特性との関係を求める第1のステップと、
ウェハ表面にレジストが形成されると共に前記レジストの一部にウェハ表面を露出させる開口を有する第2のテストウェハに対して、前記第1のステップと同じイオン種と注入エネルギーの条件で所望のドーズ量設定値で前記レジストの開口から露出する前記第2のテストウェハのウェハ表面に選択的にイオン注入して、前記第2のテストウェハのイオン注入領域の前記電気物理特性を測定する第2のステップと、
前記第2のステップで測定された電気物理特性と前記第1のステップで求めた同じドーズ量における電気物理特性とを比較してドーズ量のずれを評価する第3のステップと、を有することを特徴とするドーズシフト評価方法。 A dose shift amount evaluation method for evaluating a dose shift amount generated by outgas generated from a resist when ion implantation is performed on a wafer having a resist formed on a surface thereof,
With respect to the first test wafer having the wafer surface exposed without having a resist, ion implantation is performed on the first test wafer with a predetermined dose with the ion species to be implanted and the implantation energy as predetermined constant conditions. A first step of measuring an electrophysical property of an ion implantation region of the first test wafer to obtain a relationship between a dose amount in the first test wafer and the electrophysical property;
For a second test wafer having a resist formed on the wafer surface and having an opening exposing the wafer surface to a part of the resist, a desired dose is obtained under the same ion species and implantation energy conditions as in the first step. A second ion beam is selectively ion-implanted into the wafer surface of the second test wafer exposed from the resist opening at a quantity setting value, and the electrophysical characteristics of the ion-implanted region of the second test wafer are measured. Steps,
A third step of evaluating the deviation of the dose amount by comparing the electrophysical property measured in the second step with the electrophysical property at the same dose amount obtained in the first step. Characteristic dose shift evaluation method.
前記第1のステップが、前記第1のテストウェハを複数枚用いて、前記第1のテストウェハそれぞれのドーズ量をそれぞれ異なる複数の段階に設定して前記イオン注入を行い、イオン注入後の各第1テストウェハに対してそれぞれ前記電気物理特性の測定を行い、種々のドーズ設定量に対する前記電気物理特性の検量線を求めることを特徴とするドーズシフト評価方法。 A dose shift evaluation method according to claim 1,
The first step uses a plurality of the first test wafers, sets the dose amount of each of the first test wafers at a plurality of different stages, performs the ion implantation, A dose shift evaluation method comprising: measuring the electrophysical characteristics of each of the first test wafers to obtain a calibration curve of the electrophysical characteristics for various dose setting amounts.
前記電気物理特性がシート抵抗値であることを特徴とするドーズシフト評価方法。 A dose shift evaluation method according to claim 1 or claim 2, wherein
A dose shift evaluation method, wherein the electrophysical property is a sheet resistance value.
前記電気物理特性が、SIMS(2次イオン質量分析方法)によって測定された前記ウェハの深さ方向の不純物濃度分布特性であることを特徴とするドーズシフト評価方法。 A dose shift evaluation method according to claim 1 or claim 2, wherein
The dose shift evaluation method, wherein the electrophysical characteristic is an impurity concentration distribution characteristic in a depth direction of the wafer measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry).
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Cited By (3)
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WO2010075283A2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Method and apparatus for plasma dose measurement |
CN102315069A (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Method for detecting ion implantation machine |
CN117059509A (en) * | 2023-10-11 | 2023-11-14 | 粤芯半导体技术股份有限公司 | Method for improving ion implantation monitoring stability |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010075283A2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Method and apparatus for plasma dose measurement |
WO2010075283A3 (en) * | 2008-12-23 | 2010-09-16 | Varian Semiconductor Equipment Associates | Method and apparatus for plasma dose measurement |
CN102315069A (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-11 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Method for detecting ion implantation machine |
CN102315069B (en) * | 2010-07-08 | 2013-06-19 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Method for detecting ion implantation machine |
CN117059509A (en) * | 2023-10-11 | 2023-11-14 | 粤芯半导体技术股份有限公司 | Method for improving ion implantation monitoring stability |
CN117059509B (en) * | 2023-10-11 | 2024-02-06 | 粤芯半导体技术股份有限公司 | Method for improving ion implantation monitoring stability |
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