JP2008269899A - Ion implanting device and control method of ion implanting device - Google Patents
Ion implanting device and control method of ion implanting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008269899A JP2008269899A JP2007109831A JP2007109831A JP2008269899A JP 2008269899 A JP2008269899 A JP 2008269899A JP 2007109831 A JP2007109831 A JP 2007109831A JP 2007109831 A JP2007109831 A JP 2007109831A JP 2008269899 A JP2008269899 A JP 2008269899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- aperture
- ion
- ion implantation
- implantation apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造工程等において使用されるイオン注入装置およびイオン注入装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an ion implantation apparatus used in a semiconductor device manufacturing process and the like and a method for controlling the ion implantation apparatus.
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェーハに不純物を導入するために、イオン注入装置が使用されている。近年、イオン注入装置では、チャージアップやパーティクルの発生を抑制することが求められている。これは、チャージアップが、ゲート絶縁膜等の絶縁破壊の原因になり、ウェーハへのパーティクルの付着が、注入量の減少による半導体デバイスの特性変化や素子パターンの形成不良の原因になるためである。微細な半導体デバイスでは、素子構造が縮小されているため、イオン注入工程における、チャージアップやパーティクルの発生が、製品歩留りを大きく低下させる要因になっている。このため、デザインルールの微細化にともなって、イオン注入装置には、チャージアップやパーティクルをより厳しく管理することが求められている。 In a semiconductor device manufacturing process, an ion implantation apparatus is used to introduce impurities into a semiconductor wafer. In recent years, ion implantation apparatuses have been required to suppress charge-up and particle generation. This is because charge-up causes dielectric breakdown of the gate insulating film and the like, and adhesion of particles to the wafer causes changes in semiconductor device characteristics and element pattern formation failure due to a decrease in implantation amount. . In a fine semiconductor device, since the element structure is reduced, charge-up and generation of particles in the ion implantation process are factors that greatly reduce the product yield. For this reason, with the miniaturization of design rules, ion implantation apparatuses are required to manage charge-up and particles more strictly.
イオン注入装置において、チャージアップやパーティクルの管理は、評価用のイオン注入を定期的に実施し、そのイオン注入結果を評価することで行われている。例えば、チャージアップを評価する場合、評価用のイオン注入では、アンテナMOS(Metal Oxide Semiconductor)と呼ばれるTEG(Test Element Group)がウェーハ上に形成される。そして、アンテナMOSの絶縁耐圧、あるいは絶縁膜を挟んで両側に設けられたアンテナMOSの電極間に所定の電位差を印加したときの、アンテナMOSの絶縁破壊率により、イオン注入によるチャージアップの程度が評価される。 In an ion implantation apparatus, charge-up and particle management are performed by periodically performing ion implantation for evaluation and evaluating the result of ion implantation. For example, when evaluating charge-up, a TEG (Test Element Group) called an antenna MOS (Metal Oxide Semiconductor) is formed on a wafer in ion implantation for evaluation. The degree of charge-up due to ion implantation depends on the dielectric breakdown rate of the antenna MOS when a predetermined potential difference is applied between the electrodes of the antenna MOS provided on both sides of the insulating film with the dielectric breakdown voltage of the antenna MOS interposed therebetween. Be evaluated.
また、パーティクルを評価する場合、評価用のイオン注入は、パターンが形成されていないウェーハ(ベアウェーハ)に対して実施される。そして、ウェーハ上のパーティクル増加数(イオン注入後のパーティクル数からイオン注入前のパーティクル数を差し引いた値)により、イオン注入装置におけるパーティクルの発生数が評価される。 When evaluating particles, ion implantation for evaluation is performed on a wafer (bare wafer) on which no pattern is formed. The number of particles generated in the ion implantation apparatus is evaluated based on the number of particles increased on the wafer (a value obtained by subtracting the number of particles before ion implantation from the number of particles after ion implantation).
しかしながら、このような評価用イオン注入による管理方法では、先の評価用イオン注入から次の評価用イオン注入までの間に、時々刻々と変化するイオン注入装置の状態を把握することはできない。すなわち、イオン注入装置のメンテナンスを、評価用イオン注入結果が管理規格外となったときに実施すると、管理規格外となった評価用イオン注入の前に実施された製品のイオン注入は、イオン注入装置が管理規格外の状態で実施されている可能性がある。このため、製品歩留りの低下を抑制する目的で、管理規格に大きなマージンを設けたり、イオン注入装置のメンテナンス周期を経験的に短くしたりすることが行われている。このような管理方法では、イオン注入装置が問題なく製品のイオン注入を実施できる状態にあっても、メンテナンスが実施されることになる。すなわち、イオン注入装置の稼働率を低下させている。 However, such a management method using ion implantation for evaluation cannot grasp the state of the ion implantation apparatus that changes from time to time between the previous evaluation ion implantation and the next evaluation ion implantation. In other words, if maintenance of the ion implanter is performed when the evaluation ion implantation result is out of the management standard, the product ion implantation performed before the evaluation ion implantation out of the management standard is performed by ion implantation. The device may be implemented in a state outside the management standard. For this reason, in order to suppress a decrease in product yield, a large margin is provided in the management standard, or a maintenance cycle of the ion implantation apparatus is empirically shortened. In such a management method, maintenance is performed even when the ion implantation apparatus is in a state where ion implantation of a product can be performed without any problem. That is, the operating rate of the ion implantation apparatus is reduced.
この対策として、様々な改善策が提案されている。例えば、特許文献1および特許文献2は、チャージアップに対する改善策を開示している。特許文献1では、イオンビームスポットを複数の区域に分割して各区域のビーム電流を測定し、ビーム電流の最大値が所定値以下となるように、イオン源のアークチャンバと引出電極間との間のギャップ長を制御している。これにより、イオンビームの電流密度が小さくなるため、チャージアップが抑制できるとしている。また、特許文献2では、イオンビームに電子を照射するイオンビーム中性化装置(エレクトロンシャワー)を備えたイオン注入装置において、イオンビームの電流密度分布の最大値が所定値以下になるようにエレクトロンシャワーからの電子供給量を制御している。これにより、チャージアップに対する評価を省略できるとしている。
Various countermeasures have been proposed as countermeasures. For example,
また、特許文献3は、パーティクルに対する改善策を開示している。特許文献3のイオン注入装置では、ウェーハが収容されるイオン注入部だけでなく、イオン源部、質量分析部、加減速部等のビームライン部の数箇所にパーティクルモニターが設置されている。これにより、パーティクルの発生箇所を迅速に特定している。さらに、パーティクル発生箇所がビームライン部である場合、引出加速電圧の上昇等により、イオンビーム径を所定のビーム径に絞り、パーティクルの発生を低減している。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されるようなビーム電流密度の制御だけでは、チャージアップを完全に抑制することはできず、これらの技術を適用した場合であっても素子破壊が発生する。このため、現実には、評価用イオン注入によるチャージアップ評価を行う必要がある。したがって、上述の製品歩留り低下や装置稼動低下は、依然として解決されていない。特に、アンテナMOS等のTEG評価では、多大な測定時間を要するため、装置稼動率を低下させる大きな要因になっている。加えて、TEGの特性自体も、ロット依存性を有するため、管理が複雑であるという問題も顕在化している。
However, only the control of the beam current density as disclosed in
一方、特許文献3に開示されている技術では、引出加速電圧を上昇させ、後段の加速電圧を減少させることにより、イオンビーム径を絞る手法を採用している。しかしながら、近年のイオン注入装置では、イオンビーム電流をより多く取得するために、引出加速電圧が最大である状態で使用されることが多い。この場合、イオンビーム径を絞ることはできない。また、大電流イオン注入装置のように後段で減速させる場合は、エネルギーコンタミネーションの増大が懸念される。さらに、最も致命的な問題は、パーティクルモニターは、発生したパーティクルを検知することはできるが、パーティクルの発生を予測することはできない。したがって、特許文献3の技術を適用した場合であっても、製品歩留りの低下を防止することは不可能である。
On the other hand, the technique disclosed in
イオン注入装置では、長期的な稼動の中で、引出電極のスリット部の拡大やアパーチャー(分析スリット)の開口部周縁へのソースガスやその反応生成物の付着、堆積等が発生する。また、メンテナンス時のイオン源等の部品取り付けミス等によりイオンビームの状態も変化する。このため、チャージアップやパーティクルの発生状況は、時々刻々と変化する。 In a long-term operation, the ion implantation apparatus expands the slit portion of the extraction electrode, and attaches and deposits the source gas and its reaction product on the periphery of the opening of the aperture (analysis slit). Further, the state of the ion beam also changes due to a mistake in mounting components such as an ion source during maintenance. For this reason, the state of charge-up and particle generation changes from moment to moment.
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、長期的に稼動させた場合であっても、チャージアップやパーティクル発生を極力抑制できるとともに、製品歩留りや装置稼働率の低下を防止することができるイオン注入装置およびイオン注入装置の制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described conventional circumstances, and even when operated for a long period of time, it is possible to suppress charge-up and particle generation as much as possible, and to reduce product yield and device operation rate. It is an object of the present invention to provide an ion implantation apparatus and a method for controlling the ion implantation apparatus that can prevent the above.
前述した目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、イオンソースから引き出され、質量分析されたイオンビームを、アパーチャーを通じて、基板へ入射させるとともに、アパーチャーを通過したイオンビームへ電子を供給する機構を有するイオン注入装置を前提としている。そして、本発明に係るイオン注入装置は、測定手段、破壊率予測部、および判定部を備える。測定手段は、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得する。破壊率予測部は、予め取得された、上記物理量と上記破壊率との対応関係に基づいて、測定手段により取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する。予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、判定部は、イオン注入を制御する装置コントローラを介して、上記物理量を、上記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が上記閾値以下となる状態に調整する。 In order to achieve the above-described object, the present invention employs the following technical means. First, the present invention presupposes an ion implantation apparatus having a mechanism for causing an ion beam extracted from an ion source and subjected to mass analysis to enter a substrate through an aperture and to supply electrons to the ion beam that has passed through the aperture. . And the ion implantation apparatus which concerns on this invention is provided with a measurement means, a destruction rate prediction part, and a determination part. The measuring means acquires a physical quantity having a correlation with the breakdown rate of the charge-up evaluation element. The destruction rate prediction unit predicts the destruction rate of the charge-up evaluation element corresponding to the physical quantity acquired by the measuring unit based on the correspondence relationship between the physical quantity and the destruction rate acquired in advance. When the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold value, the determination unit uses the device controller that controls the ion implantation to convert the physical quantity into the corresponding relationship of the charge-up evaluation element. The destruction rate is adjusted to be equal to or less than the above threshold value.
上記構成において、測定手段は、物理量として、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状を取得する。ここで、イオンビーム形状とは、イオンビームの断面形状における所定方向の幅やイオンビームの半径等の形状パラメータを指す。この構成では、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、イオンビームの拡散を抑制することにより、イオンビーム形状を調整する構成を採用することができる。また、物理量として、アパーチャー通過直前のイオンビーム形状とアパーチャー通過後のイオンビーム形状との差を取得してもよい。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在に配設された構成では、測定手段は、物理量として、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入されたときのイオンビーム形状との差を取得することもできる。 In the above configuration, the measurement unit acquires, for example, the ion beam shape after passing through the aperture as the physical quantity. Here, the ion beam shape refers to a shape parameter such as a width in a predetermined direction in the cross-sectional shape of the ion beam and a radius of the ion beam. In this configuration, when the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold value, it is possible to employ a configuration in which the ion beam shape is adjusted by suppressing ion beam diffusion. Further, as a physical quantity, a difference between the ion beam shape immediately before passing through the aperture and the ion beam shape after passing through the aperture may be acquired. Further, in the configuration in which the aperture is movably disposed between the position inserted in the ion beam trajectory and the position outside the trajectory, the measurement means can measure ions when the aperture is in the position outside the trajectory as a physical quantity. The difference between the beam shape and the ion beam shape when the aperture is inserted into the trajectory can also be obtained.
また、測定手段は、物理量として、イオン注入中に、基板と接地電位との間に流れる電流を取得してもよい。この構成では、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、イオンビームへの電子供給量を増加させることにより、上記電流を調整する構成を採用することができる。 The measuring means may acquire a current flowing between the substrate and the ground potential during ion implantation as a physical quantity. In this configuration, when the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold, it is possible to employ a configuration in which the current is adjusted by increasing the amount of electrons supplied to the ion beam. .
以上の構成では、イオンビームがアパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値を超えた場合、イオン注入処理を停止させる構成であることが好ましい。あるいは、イオンビームがアパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合に、警告を発報する構成であることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable to obtain an integrated time during which the ion beam irradiates the periphery of the aperture of the aperture and to stop the ion implantation process when the integrated time exceeds a preset threshold value. Alternatively, it is preferable that the integrated time when the ion beam irradiates the periphery of the aperture of the aperture is acquired and a warning is issued when the integrated time is equal to or less than a preset threshold value and a positive value. .
上記積算時間は、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。また、上記積算時間は、アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することもできる。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在に配設された構成では、上記積算時間は、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。 The integration time can be calculated, for example, from the ion beam shape after passing through the aperture and the ion beam irradiation time. The integration time can also be calculated from the difference between the ion beam shape immediately before passing the aperture and the ion beam shape after passing the aperture, and the ion beam irradiation time. Furthermore, in the configuration in which the aperture is movably disposed between the position inserted in the trajectory of the ion beam and the position outside the trajectory, the integration time is the shape of the ion beam when the aperture is in the position outside the trajectory. And the difference from the ion beam shape when the aperture is located at the position inserted in the trajectory, and the ion beam irradiation time.
一方、他の観点では、本発明は、イオンソースから引き出され、質量分析されたイオンビームを、アパーチャーを通じて、基板へ入射させるとともに、アパーチャーを通過したイオンビームへ電子を供給する機構を有するイオン注入装置の制御方法を提供することもできる。すなわち、本発明に係るイオン注入装置の制御方法は、まず、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得する。次いで、予め取得された、上記物理量と上記破壊率との対応関係に基づいて、取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する。そして、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、上記物理量を、上記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が閾値以下となる状態に調整する。 On the other hand, in another aspect, the present invention provides an ion implantation having a mechanism for causing an ion beam extracted from an ion source and subjected to mass analysis to enter a substrate through the aperture and to supply electrons to the ion beam that has passed through the aperture. An apparatus control method can also be provided. In other words, the ion implantation apparatus control method according to the present invention first acquires a physical quantity having a correlation with the breakdown rate of the charge-up evaluation element. Next, the destruction rate of the charge-up evaluation element corresponding to the acquired physical quantity is predicted based on the correspondence relationship between the physical quantity and the destruction rate acquired in advance. When the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold value, the physical quantity is adjusted to a state in which the breakdown rate of the charge-up evaluation element is equal to or less than the threshold value in the correspondence relationship.
上記物理量は、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状である。この場合、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えたときに、イオンビームの拡散を抑制することにより、イオンビーム形状を調整する構成を採用することができる。また、上記物理量は、アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差であってもよい。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在であるときは、上記物理量は、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差であってもよい。 The physical quantity is, for example, an ion beam shape after passing through the aperture. In this case, when the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold value, it is possible to adopt a configuration in which the ion beam shape is adjusted by suppressing ion beam diffusion. The physical quantity may be a difference between an ion beam shape immediately before passing through the aperture and an ion beam shape after passing through the aperture. Further, when the aperture is movable between the position inserted in the trajectory of the ion beam and the position outside the trajectory, the physical quantity is the shape of the ion beam when the aperture is in the position outside the trajectory, and the aperture is It may be a difference from the shape of the ion beam at the position inserted in the orbit.
また、上記物理量は、イオン注入中に、基板と接地電位との間に流れる電流であってもよい。この場合、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えたときに、イオンビームへの電子供給量を増加させることにより、上記電流を調整する構成を採用することができる。 The physical quantity may be a current that flows between the substrate and the ground potential during ion implantation. In this case, when the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold value, it is possible to employ a configuration in which the current is adjusted by increasing the amount of electrons supplied to the ion beam. .
以上のイオン注入装置の制御方法では、さらに、イオンビームが、アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値を超えた場合に、イオン注入処理を停止することが好ましい。あるいは、イオンビームが、アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合、警告を発報することが好ましい。 In the ion implantation apparatus control method described above, the ion implantation process is stopped when the ion beam acquires the accumulated time during which the aperture periphery of the aperture is irradiated and the accumulated time exceeds a preset threshold value. It is preferable to do. Alternatively, it is preferable to acquire an integrated time when the ion beam irradiates the periphery of the aperture of the aperture, and to issue a warning when the integrated time is equal to or less than a preset threshold value and a positive value.
上記積算時間は、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。また、上記積算時間は、アパーチャー通過直前イオンビーム形状と、アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することもできる。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在である場合には、上記積算時間は、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。 The integration time can be calculated, for example, from the ion beam shape after passing through the aperture and the ion beam irradiation time. The integration time can also be calculated from the difference between the ion beam shape immediately before passing the aperture and the ion beam shape after passing the aperture, and the ion beam irradiation time. Furthermore, when the aperture is movable between the position inserted in the trajectory of the ion beam and the position outside the trajectory, the integration time is determined by the shape of the ion beam when the aperture is at the position outside the trajectory, and It can be calculated from the difference from the ion beam shape when the aperture is at the position inserted in the trajectory and the ion beam irradiation time.
本発明によれば、イオン注入装置においてイオン注入を実施する際に、チャージアップが発生するか否か、さらには、パーティクルが発生するか否かをリアルタイムに判定することができる。また、チャージアップやパーティクルの発生を一定の範囲内に抑制した状態で、可能な限り長時間、イオン注入装置を稼動させることができる。この結果、製品歩留りの低下を抑制することができ、装置稼働率を著しく向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when implementing ion implantation in an ion implantation apparatus, it can be determined in real time whether charge up generate | occur | produces and also whether a particle generate | occur | produces. In addition, the ion implantation apparatus can be operated for as long as possible in a state where charge-up and particle generation are suppressed within a certain range. As a result, a decrease in product yield can be suppressed, and the apparatus operating rate can be significantly improved.
特に、アパーチャーの前後におけるイオンビーム形状の差、あるいは、アパーチャーの有無におけるイオンビーム形状の差に基づいて判定を行う構成を採用することにより、チャージアップが発生するか否か、さらには、パーティクルが発生するか否かを極めて正確に判定することができる。 In particular, by adopting a configuration that makes a determination based on the difference in ion beam shape before and after the aperture, or the difference in ion beam shape with and without the aperture, whether or not charge-up occurs, It can be determined very accurately whether or not it occurs.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態におけるイオン注入装置を示す概略構成図である。図1に示すように、イオン注入装置100は、イオンソース1、引出電極(引出加速部)2、および質量分析部4を備える。イオンソース1で生成されたイオンは、引出電極2に印加された電位により引き出された後、質量分析部4を通過する過程で質量分析されて、所望イオンからなるイオンビーム3になる。なお、本実施形態では、引出電極2が移動可能に構成されており、イオンソース1と引出電極2との間の距離が変更できるようになっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ion implantation apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
質量分析部4に出力側には、アパーチャー(分析スリット)5が配置されている。アパーチャー5は所望イオンの通過経路上に開口部を有し、イオンビーム3から余分なイオンやパーティクルを除去する機能を有している。アパーチャー5を通過したイオンビーム3の経路には、ウェーハ保持部8が配設されている。ウェーハ保持部8には、イオン注入対象である半導体ウェーハ7(以下、ウェーハ7という。)が載置され、ウェーハ保持部8をメカニカルスキャンさせることで、ウェーハ上に均一にイオンが注入される。また、アパーチャー5とウェーハ保持部8との間には、イオンビーム3を中性化するためにエネルギーの低い電子をイオンビーム3へ供給するエレクトロンシャワー6が配設されている。
An aperture (analysis slit) 5 is arranged on the output side of the
また、本実施形態のイオン注入装置は、イオン注入処理前にイオンビームを調整(以下、セットアップという。)する際に、イオンビーム3の軌道外の位置から、イオンビーム3の軌道へ挿入され、イオンビーム3のビーム電流およびイオンビーム形状を測定するファラデーカップ10を備える。また、イオンビーム3の進行方向のウェーハ保持部8よりも下流側には、イオン注入中にイオンビーム3のビーム電流およびイオンビーム形状を測定するファラデーカップ11を備えている。
Further, the ion implantation apparatus of the present embodiment is inserted into the orbit of the
なお、イオン注入にともなう、イオン注入装置100各部の一連の動作は、装置コントローラ12により制御される。また、ファラデーカップ10、ファラデーカップ11により取得されたデータは、装置コントローラ12が備えるHDD(Hard Disk Drive)等の記憶部に格納される。
A series of operations of each part of the
以上の構成を有するイオン注入装置100では、イオン注入中、イオンソース1から引出電極2によって引き出されたイオンビーム3は、質量分析部4、アパーチャー5を通過した後、エレクトロンシャワー6から供給された電子によって中性化されてウェーハ7へ注入される。エレクトロンシャワー6がイオンビーム3へ供給する電子の供給量は、注入イオン種、注入エネルギー、ビーム電流等のイオン注入条件ごとに設定される。なお、電子供給量は、公知のアンテナMOS等のチャージアップ評価素子を用いて、例えば、チャージアップに起因する評価素子の破壊が生じない電子供給量が、実験により決定される。
In the
イオン注入装置100でイオン注入処理を継続的に実施すると、イオンソース1から引き出されたイオンビーム3が、カーボン等からなる引出電極2のスリット部をスパッタリングするため、スリット部が徐々に拡大する。
When the ion implantation process is continuously performed by the
図2は、引出電極2のスリット部が拡大した状態のイオン注入装置を示す模式図である。なお、図2では、制御系の図示を省略している。引出電極2のスリット部が拡大すると、引出電極2によりイオンソース1から引き出されるイオンビーム径が拡大する。このため、質量分析部4通過後にアパーチャー5の開口部周縁を照射するイオンビーム3の面積が増大する。正の電荷を有するイオンビーム3は、その正電荷(ポテンシャル)により、周辺に電子を引き付けた状態でイオン注入装置100内を進行する。しかしながら、スリット部が拡大した引出電極2に引き出されたイオンビーム3の場合、図2に示すように、イオンビーム3がアパーチャー5を通過する際に、イオンビーム3に付随する電子がアパーチャー5の開口部5aの端部によって剥ぎ取られる。したがって、引出電極2のスリット部が拡大すると、アパーチャー5を通過したイオンビーム3が付随する電子の量が減少し、相対的に電位が正方向に増大する。このため、予め設定されていたエレクトロンシャワー6からの電子供給量では、イオンビーム3の中性化が不十分となり、ウェーハ7がチャージアップしてしまう。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the ion implantation apparatus in a state in which the slit portion of the
そこで、本実施形態では、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量として、アパーチャー5を通過したイオンビーム3の形状を取得し、当該イオンビーム3の形状に基づいて、ウェーハ7のチャージアップの程度を検出する構成を採用している。
Accordingly, in the present embodiment, the shape of the
図3は、ファラデーカップ11で測定したイオンビーム3のX方向(図1中の紙面において上下方向)の幅と、そのイオンビーム3でイオン注入を行うことによりウェーハ7上に形成された、特定のアンテナ比を有するアンテナMOS(チャージアップ評価素子)のMOSキャパシタの破壊率との関係を示す図である。図3において、横軸がイオンビームのX方向幅に対応し、縦軸がアンテナMOSの破壊率に対応する。なお、図3では、イオン注入条件が同じあるいは互いに異なる複数のイオン注入条件に対して取得したデータ(ロットA〜F)を示している。
FIG. 3 shows the width of the
図3から、イオンビーム3のX方向幅が大きくなるとアンテナMOS破壊率が大きくなることが理解できる。これは、イオンビーム3のX方向幅の増大につれて、ウェーハ7がチャージアップの程度が増大していることを示している。また、図3から、イオンビームX方向幅とアンテナMOS破壊率とは、イオン注入条件ごと(ロットごと)に、ほぼ線形の関係を有していることが理解できる。図3では、ロットCに対する一次回帰線とロットEに対する一次回帰線とを例示している。なお、イオンビーム3のX方向幅はファラデーカップ10を用いて取得しても同様の関係を示す。この場合、図3における横軸の数値が、ファラデーカップ10におけるイオンビーム3のX方向幅に置換されるだけである。
From FIG. 3, it can be understood that the antenna MOS breakdown rate increases as the X-direction width of the
したがって、図3に示すような、イオンビーム3のX方向幅と、アンテナMOS破壊率との対応関係を予め取得しておくことにより、当該対応関係を用いて、引出電極2のスリット部の拡大に起因するウェーハ7のチャージアップの程度を、リアルタイムで把握することが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the correspondence between the X-direction width of the
以下、イオン注入装置100が実施するチャージアップ検出処理について説明する。図4は、チャージアップ検出処理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、イオン注入装置100が備える、破壊率予測部21および判定部22(図1参照。)により実行される。破壊率予測部21および判定部22は、例えば、専用回路や、プロセッサとRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等により実現することができる。なお、図3に例示した、イオンビーム3のX方向幅と、アンテナMOS破壊率との対応関係を示す一次回帰式は、イオン注入条件ごと(ロットごと)に破壊率予測部21に格納されている。
Hereinafter, the charge-up detection process performed by the
まず、イオン注入装置100は、イオンビーム3をセットアップする(ステップS401)。このとき、イオンビーム3のX方向幅が、ファラデーカップ11(あるいは、ファラデーカップ10)によって計測される(ステップS402)。次いで、破壊率予測部21は、ファラデーカップ11により取得されたイオンビーム3のX方向幅を装置コントローラ12の記憶部から読出し、当該イオンビーム3のX方向幅と、チャージアップ評価素子の破壊率との対応関係を示す一次回帰式により、計測されたイオンビーム3のX方向幅に対応するアンテナMOS破壊率の予測値Yを算出する(ステップS403)。このとき、破壊率予測部21が、セットアップされたイオン注入条件とロットに応じた一次回帰式を予測値Yの算出に使用することは勿論である。
First, the
算出された予測値Yは、判定部22に入力される。判定部22は、入力された予測値Yと、予め設定されているアンテナMOS破壊率の上限管理規格Yc(閾値)と比較する。そして、予測値Yが上限管理規格Ycよりも大きい場合、チャージアップ異常と判定し、予測値Yが上限管理規格Yc以下である場合、正常と判定する(ステップS404)。判定部22は、判定結果が正常であった場合、装置コントローラ12にイオン注入処理を開始させる(ステップS404No、S405)。また、判定結果がチャージアップ異常であった場合、装置コントローラ12に、イオンビーム幅の減少を指示する。当該指示を受信した装置コントローラ12は、まず、イオンソース1と引出電極2との間の距離が、イオン注入装置100の調整限界(最大距離)であるか否かを確認する(ステップS404Yes、S406)。そして、イオンソース1と引出電極2との間の距離が調整限界に達しておらず調整可能な状態であれば、イオンソース1と引出電極2との間の距離を所定量増大させ、イオンビーム3の拡散を抑制する。すなわち、イオンビーム3を絞ることにより、イオンビーム3のX方向幅を減少させる(ステップS406Yes、S407)。
The calculated predicted value Y is input to the
イオンビーム3の幅を減少させた装置コントローラ12は、当該状態で、再度、イオンビーム3をセットアップする(ステップS401)。そして、ファラデーカップ11により、イオンビーム3のX方向幅を計測し、破壊率予測部21が、再度、予測値Yを算出する(ステップS402、S403)。判定部22は、改めて算出された予測値Yと、アンテナMOS破壊率の上限管理規格Ycと比較する(ステップS404)。当該処理を繰り返すことにより、イオンビーム3のX方向幅が、予測値Yが上限管理規格Yc以下となる状態に調整する。そして、調整の結果、予測値Yが上限管理規格Yc以下になると、判定部22は、装置コントローラ12にイオン注入処理を開始させる(ステップS404No、S405)。
The
一方、イオンビーム3のX方向幅を減少させる過程で、イオンソース1と引出電極2との間の距離がイオン注入装置100の調整限界に達した場合、判定部22は、イオン注入装置100における生産を中止し、報知手段13を通じてメンテナンスの実施要求を作業者に通知する(ステップS406No、S408)。ここで、報知手段13は、光、音、警告表示等の任意の手法により作業者にメンテナンス実施要求を通知することができる。なお、イオン注入装置が、アパーチャー5とウェーハ保持部8との間に、静電レンズを備えるイオン注入装置であれば、静電レンズを制御することにより、イオンビーム3の形状をしてもよい。
On the other hand, when the distance between the
以上説明したように、本実施形態によれば、イオン注入処理開始直前に、ウェーハ7のチャージアップの程度を把握することができる。このため、チャージアップの発生を抑制し、製品歩留りの低下を抑制することができる。また、本実施形態のイオン注入装置では、ウェーハ7のチャージアップの程度を、TEG評価等を行うことなく、リアルタイムで把握することができる上、正常に製品を生産できない状態である場合にのみメンテナンスが実施される。このため、従来に比べて、装置稼働率を著しく向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to grasp the degree of charge-up of the
なお、上述の説明では、イオンビームのX方向幅とアンテナMOS破壊率との対応関係を一次回帰式で示したが、指数関数や二次関数等の他の回帰式を用いて対応関係を示してもよい。また、上記では、イオンビーム形状としてX方向幅を用いたが、Y方向幅等の所定方向の幅やイオンビーム半径等のイオンビーム形状を示す任意の形状パラメータを使用することができる。さらに、上記では、チャージアップ評価素子としてアンテナMOSを使用したが、ウェーハ7のチャージアップの程度を評価可能な構造を有する素子であれば、任意の構造を有するチャージアップ評価素子を使用することができる。
In the above description, the correspondence relationship between the X-direction width of the ion beam and the antenna MOS breakdown rate is shown by a linear regression equation, but the correspondence relationship is shown using another regression equation such as an exponential function or a quadratic function. May be. In the above description, the X direction width is used as the ion beam shape. However, any shape parameter indicating the ion beam shape such as the width in a predetermined direction such as the Y direction width or the ion beam radius can be used. Further, in the above description, the antenna MOS is used as the charge-up evaluation element. However, as long as the element has a structure capable of evaluating the charge-up degree of the
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、イオンビーム形状に基づいてチャージアップの程度をリアルタイムに把握する構成について説明したが、他の物理量により、チャージアップの程度をリアルタイムに把握することもできる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the configuration for grasping the degree of charge-up in real time based on the ion beam shape has been described. However, the degree of charge-up can be grasped in real time by using another physical quantity.
図5は、本実施形態のイオン注入装置200を示す概略構成図である。図5に示すように、イオン注入装置200は、ウェーハ保持部8に、イオン注入中、載置されたウェーハ7からグランド(接地電位)へ流れるディスク電流を測定するディスク電流測定部9が接続されている。なお、他の構成は、第1の実施形態のイオン注入装置100と同様であるため、同一の構成要素に同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。なお、ディスク電流測定部9により取得されたデータは、装置コントローラ12が備える記憶部に格納される。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an
第1の実施形態と同様に、イオン注入装置200でイオン注入処理を継続的に実施すると、引出電極2のスリット部が徐々に拡大し、ウェーハ7にチャージアップが発生する状態になる。
As in the first embodiment, when the ion implantation process is continuously performed by the
そこで、本実施形態では、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量として、ディスク電流を取得し、当該ディスク電流に基づいて、チャージアップの程度を検出する構成を採用している。ディスク電流は、主として、イオンビーム3に付随してウェーハ7に到達した電子が、ウェーハ保持部8を通じてグランド(接地電位)に流れることに起因する電流である。したがって、イオンビーム3を中性化するに十分な電子がエレクトロンシャワー6から供給されていると、イオンビーム3がウェーハ7に到達したときに電子がグランドへ流れるため、負のディスク電流(ウェーハ保持部8からグランドへ流れる方向が正方向)が流れる。これに対し、引出電極2のスリット部の拡大により、エレクトロンシャワー6から供給される電子では中和が不十分になったイオンビーム3がウェーハ7へ到達すると、グランドに流れる電子の量が少なくなるため、ディスク電流が大きくなる(絶対値は小さくなる)。
Therefore, in the present embodiment, a configuration is adopted in which the disk current is acquired as a physical quantity having a correlation with the breakdown rate of the charge-up evaluation element, and the degree of charge-up is detected based on the disk current. The disk current is a current mainly caused by electrons that have reached the
図6は、ディスク電流測定部9で測定したディスク電流と、そのイオンビーム3でイオン注入を行うことによりウェーハ7上に形成された、特定のアンテナ比を有するアンテナMOS(チャージアップ評価素子)のMOSキャパシタの破壊率との関係を示す図である。図6において、横軸がディスク電流に対応し、縦軸がアンテナMOSの破壊率に対応する。なお、図6では、イオン注入条件が同じあるいは互いに異なる複数のイオン注入条件に対して取得したデータ(ロットA〜F)を示している。
FIG. 6 shows a disk current measured by the disk current measuring unit 9 and an antenna MOS (charge-up evaluation element) formed on the
図6から、ディスク電流が大きくなる(絶対値が小さくなる)とアンテナMOS破壊率が大きくなることが理解できる。これは、ディスク電流の増大(絶対値は減少)につれて、ウェーハ7のチャージアップが進行していることを示している。また、ディスク電流とアンテナMOS破壊率とは、イオン注入条件ごとに対応関係を有していることが理解できる。当該対応関係は、例えば、指数関数や二次関数等の関数f(x)を使用した回帰式により表現することができる。図6では、ロットCに対する二次回帰線とロットEに対する二次回帰線とを例示している。
From FIG. 6, it can be understood that the antenna MOS breakdown rate increases as the disk current increases (the absolute value decreases). This indicates that the charge-up of the
したがって、図6に示すような、ディスク電流と、アンテナMOS破壊率との対応関係を予め取得しておくことにより、当該対応関係を用いて、引出電極2のスリット部の拡大に起因するチャージアップの程度を、リアルタイムで把握することが可能となる。
Therefore, by acquiring the correspondence between the disk current and the antenna MOS breakdown rate in advance as shown in FIG. 6, the charge-up caused by the expansion of the slit portion of the
以下、イオン注入装置200が実施するチャージアップ検出処理について説明する。図7は、チャージアップ検出処理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、イオン注入装置200が備える、破壊率予測部31および判定部32(図5参照)により実行される。破壊率予測部31および判定部32は、例えば、専用回路や、プロセッサとRAMやROM等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等により実現することができる。なお、図6に例示した、ディスク電流と、アンテナMOS破壊率との対応関係を示す回帰式は、イオン注入条件ごと(ロットごと)に破壊率予測部31に格納されている。
Hereinafter, the charge-up detection process performed by the
まず、イオン注入装置200は、イオンビーム3をセットアップし、ウェーハ7へのイオン注入を開始する(ステップS701、S702)。このとき、ディスク電流測定部9が計測したディスク電流が、装置コントローラ12に記憶部に格納される(ステップS703)。次いで、破壊率予測部31は、ディスク電流測定部9により取得されたディスク電流を装置コントローラ12の記憶部から読出し、当該ディスク電流と、チャージアップ評価素子の破壊率との対応関係を示す回帰式により、計測されたディスク電流に対応するアンテナMOS破壊率の予測値Yを算出する(ステップS704)。このとき、破壊率予測部31が、セットアップされたイオン注入条件とロットに応じた回帰式を予測値Yの算出に使用することは勿論である。
First, the
算出された予測値Yは、判定部32に入力される。判定部32は、入力された予測値Yと、予め設定されているアンテナMOS破壊率の上限管理規格Yc(閾値)と比較する。そして、予測値Yが上限管理規格Ycよりも大きい場合、チャージアップ異常と判定し、予測値Yが上限管理規格Yc以下である場合、正常と判定する(ステップS705)。判定部32は、判定結果が正常であった場合、装置コントローラ12にそのままの状態でのイオン注入処理を継続させる(ステップS705No、S706)。また、判定結果がチャージアップ異常であった場合、判定部32は、装置コントローラ12に、エレクトロンシャワー6の電子供給量の増大を指示する。当該指示を受信した装置コントローラ12は、まず、エレクトロンシャワー6の電子供給量が、調整限界(最大供給量)であるか否かを確認する(ステップS705Yes、S707)。そして、エレクトロンシャワー6の電子供給量が増大可能であれば、例えば、エレクトロンシャワー6のフィラメント電流等の制御によって電子供給量を増加させ、ディスク電流を低下させる(ステップS707No、S708)。
The calculated predicted value Y is input to the
エレクトロンシャワー6の電子供給量を増大させた装置コントローラ12は、当該状態で、再度、ディスク電流を計測し、破壊率予測部31が、再度、予測値Yを算出する(ステップS703、S704)。判定部32は、改めて算出された予測値Yと、アンテナMOS破壊率の上限管理規格Ycとを比較する(ステップS705)。当該処理を繰り返すことにより、ディスク電流を、予測値Yが上限管理規格Yc以下となる状態に調整する。この過程で、エレクトロンシャワー6の電子供給量がイオン注入装置200の調整限界に達した場合、判定部32は、イオン注入装置200における生産を中止し、第1の実施形態と同様に、報知手段13を通じてメンテナンスの実施要求を作業者に通知する(ステップS707Yes、S709)。
The
一方、調整の結果、予測値Yが上限管理規格Yc以下になると、判定部32は、装置コントローラ12にそのままの状態でのイオン注入処理を継続させる(ステップS705No、S706)。
On the other hand, when the predicted value Y becomes equal to or lower than the upper limit management standard Yc as a result of the adjustment, the
以上説明したように、本実施形態によれば、イオン注入装置において、チャージアップの程度をリアルタイムに把握することができる。このため、チャージアップの発生を抑制し、製品歩留りの低下を抑制することができる。また、正常に製品を生産できない状態であれ場合にのみメンテナンスが実施されるため、従来に比べて、装置稼働率を著しく向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the degree of charge-up can be grasped in real time in the ion implantation apparatus. For this reason, generation | occurrence | production of charge up can be suppressed and the fall of a product yield can be suppressed. In addition, since maintenance is performed only when the product cannot be normally produced, the apparatus operating rate can be significantly improved as compared with the conventional case.
なお、上記では、装置コントローラ12が、判定部32の指示に基づいて、エレクトロンシャワー6の電子供給量を増大させる構成としたが、第1の実施形態のように、イオンソース1と引出電極2との間の距離を増大させる等により、イオンビーム3の幅を減少させる構成であってもよい。当該構成であっても、ディスク電流を減少させることができる。さらに、第1の実施形態と同様に、ウェーハ7のチャージアップの程度を評価可能な構造を有する素子であれば、任意の構造を有するチャージアップ評価素子を使用することができる。
In the above description, the
(第3の実施形態)
ところで、第1および第2の実施形態で説明したように、引出電極2のスリット部が拡大すると、質量分析部4通過後にアパーチャー5を照射するイオンビーム3の面積が増大する(図2参照)。このとき、イオンビーム3に照射されたアパーチャー5の開口部周縁では、汚れ(ソースガスやその反応生成物、以下、付着物という。)の付着や堆積が発生する。その付着物が堆積した部分にイオンビーム3が照射されると、堆積した付着物が発塵源となって、イオン注入装置内にパーティクルを発生させる。このようにして発生したパーティクルはイオンビーム3のポテンシャルに引き寄せられて、イオンビーム3とともにウェーハ7へ到達し、製品歩留りを大きく低下させる。
(Third embodiment)
By the way, as explained in the first and second embodiments, when the slit portion of the
第1および第2の実施形態では、引出電極2のスリット部が拡大した状態であっても、チャージアップの発生を抑制しつつ、正常な生産が可能な限りイオン注入装置を使用する。このため、上述のパーティクルの発生は極力抑制することが望ましい。そこで、本実施形態では、上述のパーティクルの発生を極力抑制することができる構成について説明する。
In the first and second embodiments, even when the slit portion of the
図8は、本実施形態のイオン注入装置を示す概略構成図である。図8に示すように、本実施形態のイオン注入装置300は、第1の実施形態で説明したイオン注入装置100の構成に加えて、パーティクル監視部41を備える。他の構成は、第1の実施形態のイオン注入装置100と同一である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing the ion implantation apparatus of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the
第1の実施形態において説明したように、ファラデーカップ10は、セットアップ時に、イオンビーム3の形状およびイオンビーム電流の計測に使用される。また、ファラデーカップ11は、イオン注入時に、イオンイオンビーム3の形状およびイオンビーム電流の計測に使用される。また、引出電極2のスリット部が拡大していない(イオンビーム3の幅が拡大していない)状況下では、イオンビーム3は、アパーチャー5の開口部を通過している。したがって、アパーチャー5の開口部周縁は、イオンビーム3の幅が特定の閾値Wcを超えた場合に、イオンビーム3に照射されることになる。したがって、イオンビーム3の幅が閾値Wcを超えた状態で、ファラデーカップ10および11でイオンビーム3を計測している時間が、アパーチャー5におけるビーム照射積算時間となる。なお、閾値Wcは実験等により予め求めることができる。
As described in the first embodiment, the
図9は、ビーム照射積算時間とウェーハ7上のパーティクル増加数の関係を示す。図9において、横軸がビーム照射積算時間に対応し、縦軸がパーティクル増加数に対応する。図9より、ビーム照射積算時間がある閾値時間Tc(図9ではTc=5時間)を超えると、パーティクル増加数が増大することが理解できる。したがって、図9の例では、ビーム照射積算時間が閾値時間Tc以内であれば、パーティクルの発生を抑制した状態でイオン注入処理を実施することができる。なお、図9は、特定のイオン注入条件(注入イオン種、注入エネルギー、ビーム電流)により得られたデータである。パーティクルの発生はイオン注入条件、すなわちイオン種、エネルギー、ビーム電流の他に、イオンビーム形状(拡がり)に強く依存する。イオンビームが比較的拡がりにくい条件の場合、引出電極2のスリット部が拡大しても、アパーチャー5の開口部周縁にイオンビームが照射されない場合があるため、その条件に対しては閾値時間Tcを設けなくてよい。したがって、イオン注入条件が複数存在する場合は、閾値時間Tcの設定が必要なイオン注入条件に対して設けることになる。閾値時間Tcの設け方として、それぞれのイオン注入条件に対して設けてもよいし、複数のイオン注入条件からなる一連の注入条件群(レシピ群)に対して閾値時間Tcを設けてもよい。いずれの場合であっても、図9に例示した対応関係を予め取得することにより、閾値時間Tcを決定することができる。
FIG. 9 shows the relationship between the beam irradiation integration time and the number of increased particles on the
図10は、本実施形態のパーティクル抑制の手順を示すフローチャートである。当該処理は、主としてパーティクル監視部41により実行される。なお、パーティクル監視部41は、例えば、専用回路や、プロセッサとRAMやROM等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等により実現することができる。なお、パーティクル監視部41には、実験により予め求められた閾値Wcおよび閾値時間Tcがイオン注入条件ごとに格納されている。
FIG. 10 is a flowchart showing the particle suppression procedure of this embodiment. This process is mainly executed by the
イオン注入装置300において、特定の注入条件(あるいは注入条件群)で製品をイオン注入処理する場合、まず、装置コントローラ12は、記憶部に格納されている装置状態Sを確認する(ステップS1001)。ここで、装置状態Sとは、イオン注入装置100が、メンテナンス待機状態(S=2)、イオン注入時にアパーチャー5がイオンビーム3に照射される状態(S=1、以下、メンテナンス警告状態という。)、正常状態(S=0)のいずれであるかを示すフラグである。
In the
装置状態Sを確認した結果、メンテナンス待機状態(S=2)でなければ、装置コントローラ12は、指定されたイオン注入条件でのイオンビーム3のセットアップを実施する(ステップS1001No、S1002)。このとき、イオンビーム3の幅W(例えば、X方向幅)が、ファラデーカップ10により計測される(ステップ1003)。なお、ここでは、装置状態Sは、正常状態(S=0)であるとする。
As a result of confirming the apparatus state S, if the apparatus is not in the maintenance standby state (S = 2), the
次いで、パーティクル監視部41は、計測されたイオンビーム幅Wを装置コントローラ12の記憶部から読出し、当該イオンビーム幅Wと、上述の閾値Wcとを比較する(ステップS1004)。比較の結果、イオンビーム幅Wが、閾値Wc以下である場合は、装置状態SをS=0から変更することなく、装置コントローラ12に、イオン注入処理の開始を指示する(ステップS1004No、S1005、S1006)。装置コントローラ12は、第1の実施形態で説明した、チャージアップ検出処理を実施した後、イオン注入処理を開始する。
Next, the
一方、イオンビーム幅Wと、閾値Wcとの比較の結果、イオンビーム幅Wが、閾値Wcを超えていた場合、パーティクル監視部41は、イオンビーム幅調整回数が、予め設定されている上限回数に到達しているか否かを確認し、上限回数に到達していない場合、装置コントローラ12にイオンビーム幅Wの減少を指示する(ステップS1004Yes、S1007No)。当該指示を受信した装置コントローラ12は、例えば、第1の実施形態で述べた手法により、イオンビーム幅を減少させる(ステップS1008)。
On the other hand, if the ion beam width W exceeds the threshold value Wc as a result of the comparison between the ion beam width W and the threshold value Wc, the
イオンビーム幅Wを減少させた装置コントローラ12は、当該状態で、再度、イオンビーム3をセットアップする(ステップS1002)。そして、ファラデーカップ10により、イオンビーム幅Wを計測し、パーティクル監視部41が、再度、イオンビーム幅Wと、閾値Wcとを比較する(ステップS1003、S1004)。このようなイオンビーム幅Wの調整を繰り返すことにより、上記上限回数内で、イオンビーム幅Wが閾値Wc以下に調整できた場合、パーティクル監視部41は、装置状態SをS=0から変更することなく、装置コントローラ12に、イオン注入処理の開始を指示する(ステップS1004No、S1005、S1006)。
The
一方、上限回数内で、イオンビーム幅Wが閾値Wc以下に調整できなかった場合、パーティクル監視部41は、装置コントローラ12の装置状態Sをメンテナンス警告状態(S=1)にする(ステップS1007Yes、S1009)。また、パーティクル監視部41は、ビーム照射積算時間Tの累積を開始する(ステップS1010)。そして、ビーム照射積算時間Tが、上述のようにして予め設定された閾値時間Tc以下である間は、パーティクル監視部41は、装置コントローラ12に、イオン注入処理の開始を指示する(ステップS1011No、S1006)。また、このとき、パーティクル監視部41は、イオン注入装置300が、メンテナンス警告状態(S=1)であることを、報知手段13を通じて作業者に通知する。これにより、作業者は、イオン注入装置300が、まもなくメンテナンス待機状態になることを把握することができる。
On the other hand, when the ion beam width W cannot be adjusted to the threshold Wc or less within the upper limit number of times, the
その後、製品処理を継続することにより、ビーム照射積算時間Tが閾値時間Tcを超えた場合、パーティクル監視部41は、装置コントローラ12の装置状態Sをメンテナンス待機状態(S=2)に変更する(ステップS1011Yes、S1012)。そして、パーティクル監視部41は、装置コントローラ12に、ビーム電流を一時的に低下させた状態での、イオン注入処理の開始を指示する(ステップS1013)。このようにイオンビーム3のビーム電流を低下させた状態でイオン注入を実施することで、指定されたドーズ量に到達するまでに要する時間は増大するが、上述の原因によるパーティクルの発生を抑制することができる。
After that, by continuing the product processing, when the beam irradiation integrated time T exceeds the threshold time Tc, the
以上のようにして、装置状態Sがメンテナンス待機状態(S=2)になると、装置コントローラ12は、以降のそのイオン注入条件でのイオン注入処理の実行を禁止するとともに、イオン注入工程を含む製造工程の生産を管理する生産管理装置51に、その旨を通知する。当該通知を受信した生産管理装置51は、イオン注入装置300への、禁止対象となる注入条件(注入条件群)、すなわちイオンビーム幅Wを閾値Wc以下に調整できなかった注入条件(注入条件群)でのイオン注入処理を要するウェーハ7の投入を禁止し、他イオン注入装置にそのウェーハ7を投入させる。また、このとき、パーティクル監視部41は、イオン注入装置300が、メンテナンス待機状態(S=2)であることを、報知手段13を通じて作業者に通知する。
As described above, when the apparatus state S becomes the maintenance standby state (S = 2), the
なお、メンテナンス待機状態(S=2)、またはメンテナンス警告状態(S=1)は、メンテナンスが実行されるまで変更されない。 The maintenance standby state (S = 2) or the maintenance warning state (S = 1) is not changed until the maintenance is executed.
以上のように、本実施形態によれば、第1および第2の実施形態において、パーティクルの発生を極力抑え、できるだけ長時間装置を稼動させることができる。この結果、製品歩留りの低下を回避し、かつ装置稼働率を向上することができる。 As described above, according to this embodiment, in the first and second embodiments, the generation of particles can be suppressed as much as possible, and the apparatus can be operated for as long as possible. As a result, it is possible to avoid a decrease in product yield and improve the apparatus operating rate.
なお、本実施形態では、第1の実施形態のイオン注入装置に適用した事例を説明したが、第2の実施形態で説明したイオン注入装置に適用した場合にも、同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, the example applied to the ion implantation apparatus of the first embodiment has been described. However, the same effect can be obtained also when applied to the ion implantation apparatus described in the second embodiment. it can.
(第4の実施形態)
ところで、上述の第1および第3の実施形態では、イオンビーム3のセットアップ時にイオンビーム3の形状をファラデーカップ10で計測している。したがって、イオンビーム形状は、アパーチャー5通過後の位置で測定されたものである。イオンビーム3形状の拡大によるイオンビーム3周辺の電子の剥ぎ取りやアパーチャー5の開口部周縁への照射の程度をより正確に把握するためには、アパーチャー5の上流側、すなわち、質量分析部4とアパーチャー5との間でイオンビーム形状を計測することが望ましい。そこで、本実施形態では、質量分析部4とアパーチャー5との間でイオンビーム形状を計測する構成について説明する。
(Fourth embodiment)
In the first and third embodiments described above, the shape of the
図11は、本実施形態のイオン注入装置を示す概略構成図である。図11(a)および図11(b)に示すように、イオン注入装置400は、質量分析部4とアパーチャー5との間(アパーチャー5の直前)で、イオンビーム3の軌道外の位置から、イオンビーム3の軌道へ挿入され、イオンビーム3のビーム電流およびイオンビーム形状を測定するファラデーカップ16を備える。他の構成は、第1の実施形態で説明したイオン注入装置100と同一である。なお、図11では、制御系の図示を省略している。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing the ion implantation apparatus of the present embodiment. As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the
イオン注入装置400は、図11(a)に示すように、セットアップ時に、ファラデーカップ16、およびファラデーカップ10を、イオンビーム3の軌道へ挿入する。そして、ファラデーカップ16により、アパーチャー5を通過する直前のイオンビーム幅W1(例えば、X方向幅)が測定される。その後、ファラデーカップ16がイオンビーム3の軌道外の位置に移動され、ファラデーカップ10により、アパーチャー5通過後のイオンビーム幅W2(例えば、X方向幅)が測定される(図11(b))。これにより、イオンビーム幅W1とイオンビーム幅W2との差分ΔW=W1−W2を算出することができる。この差分ΔWは、引出電極2のスリット部の拡大に起因して拡大したイオンビーム3の、拡大の程度を示す。したがって、当該差分ΔWを、上述の第1および第3実施形態においてイオンビーム形状を示すパラメータとして使用することにより、イオンビーム3の拡大状態をより正確に反映することができる。
As shown in FIG. 11A, the
すなわち、第1の実施形態において説明した手法であれば、差分ΔWとアンテナMOS等のチャージアップ評価素子の破壊率との関係を予め取得する。そして、当該対応関係に基づいて、測定された差分ΔWに対応するチャージアップ評価素子の破壊率の予測値Yを算出する。そして、予測値Yが、予め設定されている上限管理規格Yc以下になる状態に、イオンビーム形状を調整するのである。また、第3の実施形態において説明した手法であれば、差分ΔWが予め実験等により取得された閾値ΔWcを超えた場合に、イオンビーム3の幅を調整する構成になる。
That is, with the method described in the first embodiment, the relationship between the difference ΔW and the breakdown rate of the charge-up evaluation element such as the antenna MOS is acquired in advance. Then, based on the correspondence relationship, a predicted value Y of the breakdown rate of the charge-up evaluation element corresponding to the measured difference ΔW is calculated. Then, the ion beam shape is adjusted so that the predicted value Y is equal to or lower than the preset upper limit management standard Yc. In the method described in the third embodiment, the width of the
このように、差分ΔWをパラメータとして使用することで、イオンビーム3の拡大による、イオンビーム3の電子の剥ぎ取りの状態や、アパーチャー5の開口部周縁のビーム照射の状態をより正確に反映することができる。なお、イオン注入処理時には、ファラデーカップ16およびファラデーカップ10は、ともにイオンビーム3の軌道外の位置にある。
As described above, by using the difference ΔW as a parameter, the state of the electron beam stripping of the
一方、イオンビーム3の拡散を極力抑える目的で、ビームラインに静電レンズを配設せず、ビームライン長を短くしたイオン注入装置では、質量分析部4とアパーチャー5との間にファラデーカップ16を設けることは、レイアウト上困難である。このような装置では、アパーチャー5を移動可能に設けてもよい。
On the other hand, in an ion implantation apparatus in which an electrostatic lens is not provided in the beam line and the beam line length is shortened for the purpose of suppressing the diffusion of the
図12は、本実施形態のイオン注入装置の変形例を示す概略構成図である。図12(a)および図12(b)に示すように、イオン注入装置500は、アパーチャー5が、イオンビーム3の軌道外の位置と、軌道に挿入された位置とにわたって移動可能に配設されている。他の構成は、第1の実施形態で説明したイオン注入装置100と同一である。なお、図12では、制御系の図示を省略している。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a modification of the ion implantation apparatus of the present embodiment. As shown in FIGS. 12A and 12B, in the
イオン注入装置500は、図12(a)に示すように、セットアップ時に、まず、アパーチャー5がイオンビーム3の軌道外の位置に移動され、ファラデーカップ10がイオンビーム3の軌道へ挿入される。そして、ファラデーカップ10により、アパーチャー5がない場合のイオンビーム幅W3(例えば、X方向幅)が測定される。その後、アパーチャー5がイオンビーム3の軌道へ挿入され、ファラデーカップ10により、アパーチャー5通過後のイオンビーム幅W4(例えば、X方向幅)が測定される(図12(b))。これにより、イオンビーム幅W3とイオンビーム幅W4との差分ΔW2=W3−W4を算出することができる。この差分ΔW2は、上述の差分ΔWと同様に、引出電極2のスリット部の拡大に起因して拡大したイオンビーム3の、拡大の程度を示す。したがって、当該差分ΔW2を、上述の第1および第3実施形態においてイオンビーム形状を示すパラメータとして使用することにより、イオンビーム3の拡大状態をより正確に反映することができる。なお、イオン注入処理時には、アパーチャー5はイオンビーム3の軌道へ挿入され、ファラデーカップ10はイオンビーム3の軌道外の位置にある。
In the
以上のように、本実施形態によれば、チャージアップの抑制やパーティクルの抑制をより正確に行うことができる。この結果、より正確に、製品歩留りの低下を回避し、かつ装置稼働率を向上することができる。なお、本実施形態において、イオンビーム幅W1とW2、イオンビーム幅W3とW4の測定順は、何ら限定されない。 As described above, according to the present embodiment, charge-up suppression and particle suppression can be performed more accurately. As a result, it is possible to more accurately avoid a decrease in product yield and improve the apparatus operating rate. In the present embodiment, the measurement order of the ion beam widths W1 and W2 and the ion beam widths W3 and W4 is not limited at all.
以上説明したように、本発明によれば、イオン注入装置において、チャージアップが発生するか否か、さらには、パーティクルが発生するか否かをリアルタイムに判定することができる。また、チャージアップやパーティクルの発生を一定の範囲内に抑制した状態で、可能な限り長時間、イオン注入装置を稼動させることができる。この結果、製品歩留りの低下を抑制することができ、装置稼働率を著しく向上させることができる。 As described above, according to the present invention, in the ion implantation apparatus, it is possible to determine in real time whether or not charge-up occurs and further whether or not particles are generated. In addition, the ion implantation apparatus can be operated for as long as possible in a state where charge-up and particle generation are suppressed within a certain range. As a result, a decrease in product yield can be suppressed, and the apparatus operating rate can be significantly improved.
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and applications are possible within the scope of the effects of the present invention.
本発明は、チャージアップの抑制とパーティクル発生低減の効果を有し、イオン注入装置とその制御方法として有用である。 The present invention has effects of suppressing charge-up and reducing particle generation, and is useful as an ion implantation apparatus and a control method therefor.
1 イオンソース
2 引出電極
3 イオンビーム
4 質量分析部
5 アパーチャー
6 エレクトロンシャワー
7 ウェーハ
8 ウェーハ保持部
9 ディスク電流測定部
10 ファラデーカップ(アパーチャー直後)
11 ファラデーカップ(ウェーハ注入部)
12 装置コントローラ
16 ファラデーカップ(アパーチャー直前)
21、31 破壊率予測部
22、32 判定部
41 パーティクル監視部
DESCRIPTION OF
11 Faraday cup (wafer injection part)
12
21, 31 Destruction
Claims (24)
チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得する手段と、
予め取得された、前記物理量と前記破壊率との対応関係に基づいて、取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する手段と、
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記物理量を、前記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が前記閾値以下となる状態に調整する手段と、
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。 In an ion implantation apparatus having a mechanism for causing an ion beam extracted from an ion source and subjected to mass analysis to enter a substrate through an aperture and to supply electrons to the ion beam that has passed through the aperture.
Means for obtaining a physical quantity having a correlation with a breakdown rate of the charge-up evaluation element;
Means for predicting the destruction rate of the charge-up evaluation element corresponding to the acquired physical quantity based on the correspondence relationship between the physical quantity and the destruction rate acquired in advance;
Means for adjusting the physical quantity to a state in which the breakdown rate of the charge-up evaluation element is equal to or less than the threshold value in the corresponding relationship when the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold; ,
An ion implantation apparatus comprising:
前記積算時間が予め設定された閾値を超えた場合、イオン注入処理を停止する手段と、
をさらに備えた請求項1記載のイオン注入装置。 Means for obtaining an accumulated time during which the ion beam irradiates a peripheral edge of the aperture of the aperture;
Means for stopping the ion implantation process when the accumulated time exceeds a preset threshold;
The ion implantation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記積算時間が、予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合、警告を発報する手段と、
をさらに備えた請求項1記載のイオン注入装置。 Means for obtaining an accumulated time during which the ion beam irradiates a peripheral edge of the aperture of the aperture;
A means for issuing a warning when the accumulated time is not more than a preset threshold and is a positive value;
The ion implantation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記積算時間が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項6または7記載のイオン注入装置。 The aperture is movably disposed between a position inserted in a trajectory of the ion beam and a position outside the trajectory;
The accumulated time is determined by the difference between the ion beam shape when the aperture is at a position outside the orbit and the ion beam shape when the aperture is at the position inserted in the orbit, and the ion beam irradiation time. The ion implantation apparatus according to claim 6 or 7, wherein the ion implantation apparatus is calculated.
前記物理量が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差である、請求項1記載のイオン注入装置。 The aperture is movably disposed between a position inserted in a trajectory of the ion beam and a position outside the trajectory;
2. The ion according to claim 1, wherein the physical quantity is a difference between an ion beam shape when the aperture is at a position outside the orbit and an ion beam shape when the aperture is at a position inserted in the orbit. Injection device.
チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得するステップと、
予め取得された、前記物理量と前記破壊率との対応関係に基づいて、取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測するステップと、
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記物理量を、前記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が前記閾値以下となる状態に調整するステップと、
を有することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。 In a control method of an ion implantation apparatus having a mechanism for causing an ion beam extracted from an ion source and subjected to mass analysis to enter a substrate through an aperture and to supply electrons to the ion beam that has passed through the aperture,
Obtaining a physical quantity having a correlation with the breakdown rate of the charge-up evaluation element;
Predicting the destruction rate of the charge-up evaluation element corresponding to the acquired physical quantity based on the correspondence relationship between the physical quantity and the destruction rate acquired in advance;
When the predicted breakdown rate of the charge-up evaluation element exceeds a preset threshold value, the physical quantity is adjusted to a state in which the breakdown rate of the charge-up evaluation element is equal to or less than the threshold value in the correspondence relationship; ,
A method for controlling an ion implantation apparatus, comprising:
前記積算時間が予め設定された閾値を超えた場合、イオン注入処理を停止するステップと、
をさらに有する請求項13記載のイオン注入装置の制御方法。 Obtaining an accumulated time during which the ion beam irradiates a peripheral edge of the aperture of the aperture; and
If the integration time exceeds a preset threshold, stopping the ion implantation process;
The method of controlling an ion implantation apparatus according to claim 13, further comprising:
前記積算時間が予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合、警告を発報するステップと、
をさらに有する請求項13記載のイオン注入装置の制御方法。 Obtaining an accumulated time during which the ion beam irradiates a peripheral edge of the aperture of the aperture; and
A warning is issued when the accumulated time is a predetermined threshold value or less and a positive value; and
The method of controlling an ion implantation apparatus according to claim 13, further comprising:
前記積算時間が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項18または19記載のイオン注入制御方法。 The aperture is movable between a position inserted in the trajectory of the ion beam and a position outside the trajectory;
The accumulated time is determined by the difference between the ion beam shape when the aperture is at a position outside the orbit and the ion beam shape when the aperture is at the position inserted in the orbit, and the ion beam irradiation time. 20. The ion implantation control method according to claim 18 or 19, which is calculated.
前記物理量が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差である、請求項13記載のイオン注入装置の制御方法。 The aperture is movable between a position inserted in the trajectory of the ion beam and a position outside the trajectory;
The ion according to claim 13, wherein the physical quantity is a difference between an ion beam shape when the aperture is in a position outside the orbit and an ion beam shape when the aperture is in a position inserted in the orbit. Control method of injection device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007109831A JP2008269899A (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Ion implanting device and control method of ion implanting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007109831A JP2008269899A (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Ion implanting device and control method of ion implanting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008269899A true JP2008269899A (en) | 2008-11-06 |
Family
ID=40049157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007109831A Pending JP2008269899A (en) | 2007-04-18 | 2007-04-18 | Ion implanting device and control method of ion implanting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008269899A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020198197A (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | 株式会社アルバック | Ion implanter |
-
2007
- 2007-04-18 JP JP2007109831A patent/JP2008269899A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020198197A (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | 株式会社アルバック | Ion implanter |
JP7286420B2 (en) | 2019-05-31 | 2023-06-05 | 株式会社アルバック | ion implanter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101080604B1 (en) | atomic layer etching apparatus and etching method using the same | |
JP5336683B2 (en) | Detection of microstructural defects | |
JP5941377B2 (en) | Ion implantation method and ion implantation apparatus | |
US10903036B2 (en) | Charged-particle beam device | |
EP2592643B1 (en) | Charged particle beam device and sample production method | |
WO2007145953A2 (en) | Ion beam current uniformity monitor, ion implanter and related method | |
KR20140138962A (en) | Platen clamping surface monitoring | |
JP6151028B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
US20080050848A1 (en) | Charged particle beam irradiation method and semiconductor device manufacturing method | |
KR100327337B1 (en) | Method of noticing charge-up induced by plasma used in manufacturing semiconductor device and apparatus used therein | |
JP2008269899A (en) | Ion implanting device and control method of ion implanting device | |
US20210028033A1 (en) | System and method for analyzing a semiconductor device | |
KR100219411B1 (en) | Faraday-cup assembly of semiconductor ion implanter | |
WO2016138086A1 (en) | Bipolar wafer charge monitor system and ion implantation system comprising same | |
JP2012142312A (en) | Focused ion beam apparatus | |
JP2016021292A (en) | Charged particle beam device | |
JP5450322B2 (en) | Electron gun conditioning method and electron beam drawing apparatus | |
JP2005203241A (en) | Electrically-charged particle beam observation method and electrically-charged particle beam device | |
JPWO2011007517A1 (en) | Sample potential measuring method and charged particle beam apparatus | |
KR101739069B1 (en) | Ion implantation system and method of processing workpieces using ion beam | |
CN117501401A (en) | Charged particle beam device | |
Sinclair | Gate oxides in high current implanters: how do they survive? | |
CN111640639B (en) | Ion source and cleaning method thereof | |
JP2006294878A (en) | Method and device for ion implantation for semiconductor device | |
JP2001266785A (en) | Ion beam machining system |