JP2011243450A - Ion implanter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、処理室内の圧力が変動した場合であっても、所望される量のイオンを注入することが出来るイオン注入装置に関する。 The present invention relates to an ion implantation apparatus capable of implanting a desired amount of ions even when the pressure in a processing chamber fluctuates.
イオン注入装置では、ターゲット近傍に配置されたファラデーカップ等のモニター手段を用いて、イオンビームのビーム電流をモニターし、ターゲットに所望量のイオンが注入されるように、イオンビームのビーム電流やターゲットの走査速度の制御がなされている。 In the ion implantation apparatus, the beam current of the ion beam or the target is monitored so that a desired amount of ions is implanted into the target by monitoring the beam current of the ion beam using a monitoring means such as a Faraday cup arranged in the vicinity of the target. The scanning speed is controlled.
ターゲット表面にイオンビームの照射により揮発しやすい物質(例えばフォトレジストなど)が存在している場合、イオンビームがターゲットに照射されることで、当該物質が揮発し、ガスとなって処理室内の圧力が高くなる。このようなガスにイオンビームが衝突すると、荷電変換によりイオンビーム中のイオンが中性粒子となる。 When a substance that easily volatilizes upon irradiation with an ion beam (for example, a photoresist) exists on the target surface, the substance is volatilized by irradiation of the ion beam onto the target, and becomes a gas to be a pressure in the processing chamber Becomes higher. When an ion beam collides with such a gas, ions in the ion beam become neutral particles by charge conversion.
中性粒子となったイオンは、電荷を有していない為、ファラデーカップ等のモニター手段によって検出することが出来ない。その為、このようなイオンの中性化が、先述したような所望量のイオンをターゲットに注入する為のビーム電流等の制御にあたって、問題視されていた。そこで、この問題を解決する技術として、特許文献1のような技術が提案されてきた。 Since the ions that have become neutral particles have no electric charge, they cannot be detected by a monitoring means such as a Faraday cup. Therefore, such neutralization of ions has been regarded as a problem in controlling the beam current and the like for injecting a desired amount of ions into the target as described above. Therefore, as a technique for solving this problem, a technique such as Patent Document 1 has been proposed.
特許文献1では、標的室内のガス圧をイオン化計により測定する。そして、標的室内に配置された工作物を支持する円板が1回転する毎に円板に設けられた溝を介して、イオンビームのビーム電流をファラデーゲージにより測定する。最終的に、これらの測定結果を所定式に代入することによって、工作物に照射されている実質的なイオンビームのビーム電流を算出する旨が開示されている。 In Patent Document 1, the gas pressure in the target chamber is measured by an ionization meter. The beam current of the ion beam is measured by a Faraday gauge through a groove provided in the disk every time the disk supporting the workpiece placed in the target chamber makes one rotation. Finally, it is disclosed that the beam current of a substantial ion beam applied to the workpiece is calculated by substituting these measurement results into a predetermined formula.
特許文献1に記載の技術では、ファラデーゲージによるビーム電流の測定は、円板を1回転させる必要があるので、時々刻々と変化する処理室内での圧力変動に対応して、工作物に照射されている実質的なビーム電流の値を算出することが出来ない。その為、正確に所望量のイオンを工作物へ注入することが出来ない。 In the technique described in Patent Document 1, measurement of the beam current by the Faraday gauge requires one rotation of the disk, so that the workpiece is irradiated corresponding to the pressure fluctuation in the processing chamber that changes every moment. The actual beam current value cannot be calculated. Therefore, it is impossible to accurately inject a desired amount of ions into the workpiece.
また、工作物にイオンビームが照射されることによって、工作物がチャージアップした場合、特許文献1のように工作物よりも下流側(イオンビームが進行する側)にファラデーゲージを配置していると、ファラデーゲージでのビーム電流の測定値にゆらぎ(空間電位の変動による測定値の時間的な変動)が生じる。 Further, when the workpiece is charged up by being irradiated with the ion beam, a Faraday gauge is arranged on the downstream side (the side on which the ion beam travels) from the workpiece as in Patent Document 1. Then, fluctuations in the measured value of the beam current at the Faraday gauge occur (temporal fluctuations in the measured values due to fluctuations in space potential).
この測定値のゆらぎは、チャージアップされた工作物が走査されることや工作物のチャージアップの状態が変化することに起因して発生される空間電位の変化が原因になると考えられている。このゆらぎによって、正確にビーム電流を測定することが困難となり、ひいては、実質的なビーム電流の算出に影響を及ぼす。 This fluctuation of the measured value is considered to be caused by a change in the space potential generated due to the charged workpiece being scanned or the charge-up state of the workpiece being changed. This fluctuation makes it difficult to accurately measure the beam current, which in turn affects the substantial calculation of the beam current.
そこで本発明では、時々刻々と変化する処理室内での圧力変動に応じて、ターゲットに照射されている実質的なビーム電流の値を算出可能にするとともに、ターゲットのチャージアップに起因するゆらぎの影響を受けずに正確なビーム電流の測定を可能とするビーム電流測定器を備えたイオン注入装置を提供することを所期課題とする。 Therefore, according to the present invention, it is possible to calculate the value of a substantial beam current irradiated to the target according to the pressure fluctuation in the processing chamber that changes from time to time, and the influence of fluctuations caused by target charge-up. An object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus including a beam current measuring device that enables accurate beam current measurement without being subjected to the above.
すなわち、本発明に係るイオン注入装置は、イオン源と、前記イオン源から引出されたイオンビームが照射されるターゲットと、前記ターゲットが配置される処理室と、前記処理室内の圧力を測定する圧力計と、前記ターゲット上に照射される前記イオンビームの照射領域を妨げないようにして、前記イオン源と前記ターゲットとの間に配置されているとともに、前記ターゲットに照射されない前記イオンビームの少なくとも一部のビーム電流を測定するビーム電流測定器と、前記圧力計による測定値が予め決められた基準値以上となった時、前記ターゲットに所定量のイオンが注入されるように、イオン注入パラメーターを調節する制御装置と、を備えていることを特徴としている。 That is, an ion implantation apparatus according to the present invention includes an ion source, a target irradiated with an ion beam extracted from the ion source, a processing chamber in which the target is disposed, and a pressure for measuring a pressure in the processing chamber. And at least one of the ion beams that are disposed between the ion source and the target so as not to interfere with an irradiation region of the ion beam that is irradiated onto the target. The ion implantation parameters are set so that a predetermined amount of ions are implanted into the target when the measured value by the pressure gauge exceeds a predetermined reference value. And a control device for adjustment.
上記したように、ターゲット上に照射されるイオンビームの照射領域を妨げないようにして、イオン源とターゲットとの間にビーム電流測定器を配置するとともに、ターゲットに照射されていないイオンビームの一部を利用して、当該イオンビームのビーム電流の変動を検出するようにしているので、イオンビームがターゲットに向けて照射されている間は、常に、イオンビームの一部のビーム電流を測定することが可能となる。これによって、処理室内での時々刻々と変化する圧力変動に応じて、即座にターゲットに照射されている実質的なビーム電流の値を算出することが可能となる。 As described above, a beam current measuring device is arranged between the ion source and the target so as not to interfere with the irradiation region of the ion beam irradiated on the target, and one of the ion beams not irradiated on the target. Since the fluctuation of the beam current of the ion beam is detected using the unit, the beam current of a part of the ion beam is always measured while the ion beam is irradiated toward the target. It becomes possible. As a result, it is possible to calculate the value of the substantial beam current irradiated to the target immediately in accordance with the pressure fluctuation that changes every moment in the processing chamber.
また、前記イオン注入装置は、前記ターゲットを保持するホルダーと、前記ホルダーを駆動するホルダー駆動手段を、さらに備えており、前記注入パラメーターは、前記ホルダー駆動手段によって前記ホルダーが駆動される際の速度であることが望ましい。 The ion implantation apparatus further includes a holder for holding the target and holder driving means for driving the holder, and the implantation parameter is a speed at which the holder is driven by the holder driving means. It is desirable that
ホルダーの駆動速度の変更は、イオンビーム電流等を変更する場合と比較して、手早く行うことが出来る。また、変更後の値がターゲットからの脱ガスの影響を受けることがないので、正確に所望する注入量のイオンをターゲットに注入することが出来る。 The holder drive speed can be changed quickly compared to changing the ion beam current or the like. In addition, since the changed value is not affected by degassing from the target, ions of a desired implantation amount can be accurately implanted into the target.
さらに、前記制御装置の機能を入り切り出来る機能を設けておくことが望ましい。そのようにすれば、制御装置を使わなくても済む場合には、制御装置の機能を働かさないようにしておくことが出来るので、制御装置での処理が省略出来る分、イオン注入装置で単位時間当たりに処理されるターゲットの枚数を増やすことが出来る。 Furthermore, it is desirable to provide a function capable of turning on and off the function of the control device. By doing so, when it is not necessary to use the control device, it is possible to keep the function of the control device from working so that the processing in the control device can be omitted and the unit time in the ion implantation device. The number of targets processed per hit can be increased.
本発明のイオン注入装置に備えられたビーム電流測定器は、イオンビームがターゲットに向けて照射されている間は、常に、イオンビームの一部のビーム電流を測定するように構成されている為、時々刻々と変化する処理室内での圧力変動に応じて、ターゲットに照射されている実質的なビーム電流の値が算出可能となる。さらに、ビーム電流測定器をイオン源とターゲットとの間に配置している為、ターゲットのチャージアップに起因するゆらぎの影響を受けずに正確なビーム電流の測定が可能となる。 The beam current measuring device provided in the ion implantation apparatus of the present invention is configured to always measure the beam current of a part of the ion beam while the ion beam is irradiated toward the target. The value of the substantial beam current irradiated to the target can be calculated according to the pressure fluctuation in the processing chamber that changes every moment. Furthermore, since the beam current measuring device is disposed between the ion source and the target, it is possible to accurately measure the beam current without being affected by fluctuations caused by the charge-up of the target.
本発明のイオン注入装置の一例が、図1に示されている。 An example of an ion implanter of the present invention is shown in FIG.
このイオン注入装置1では、イオン源2より引出されたイオンビーム3から所望のイオンのみがターゲット9に照射されるよう、質量分析マグネット4と分析スリット5を用いて、質量分析が行われる。なお、図1において、イオンビーム3はXY平面上での中心軌道のみが一点鎖線で描かれている。 In the ion implantation apparatus 1, mass analysis is performed using the mass analysis magnet 4 and the analysis slit 5 so that only desired ions are irradiated from the ion beam 3 extracted from the ion source 2. In FIG. 1, only the center trajectory on the XY plane of the ion beam 3 is drawn by a one-dot chain line.
処理室7内で、ターゲット9は、ホルダー10により支持され、図示されない駆動機構により矢印Aの方向に往復搬送される。この往復搬送の際、処理室7に導入されたイオンビーム3を横切ることで、ターゲット9の全面へのイオン注入処理が実施される。駆動機構としては従来から用いられているものを用いれば良い。 In the processing chamber 7, the target 9 is supported by a holder 10 and is reciprocated and conveyed in the direction of arrow A by a driving mechanism (not shown). During this reciprocal transfer, the ion beam 3 introduced into the processing chamber 7 is traversed to perform ion implantation processing on the entire surface of the target 9. A conventional drive mechanism may be used.
例えば、処理室7の外部に設けられたモーターによって正逆に回転可能なボールねじを、真空シールを介して、処理室7内に導入しておき、このボールねじに、回転運動を直線運動に変換するボールナットを螺合させ、最終的に、このボールナットとホルダー10とを接続させることで、矢印A方向へのホルダー10の搬送を可能とする機構や、処理室7の外部に設けられたモーターによって矢印A方向に沿って移動可能なシャフトを、真空シールを介して、処理室7内に導入しておき、このシャフトの端部にホルダー10を支持させることで、矢印A方向へのホルダー10の搬送を可能とする機構がそれに当たる。 For example, a ball screw that can be rotated in the forward and reverse directions by a motor provided outside the processing chamber 7 is introduced into the processing chamber 7 through a vacuum seal, and the rotational motion is linearly moved to the ball screw. A ball nut to be converted is screwed, and finally this ball nut and the holder 10 are connected to each other so that the holder 10 can be transported in the direction of the arrow A or provided outside the processing chamber 7. A shaft that can be moved along the direction of arrow A by a motor is introduced into the processing chamber 7 via a vacuum seal, and the holder 10 is supported at the end of this shaft, so that This is the mechanism that enables the holder 10 to be transported.
処理室7内の側壁には、イオンビーム3のビーム電流密度分布を測定する為のビーム電流測定器11が設けられている。このビーム電流測定器11は、イオン源2より引出されたイオンビーム3のZ方向(イオンビームの長辺方向)に渡ってのビーム電流密度分布を調整する際に用いられる。その為、ビーム電流計測器11は、Z方向において、少なくとも後述する図2に記載されるイオンビーム3の寸法よりも大きな寸法を有している。なお、ビーム電流測定器11は、従来から用いられているような複数個のファラデーカップをZ方向に沿って配列させた測定器を用いれば良い。 A beam current measuring device 11 for measuring the beam current density distribution of the ion beam 3 is provided on the side wall in the processing chamber 7. The beam current measuring device 11 is used when adjusting the beam current density distribution in the Z direction (long side direction of the ion beam) of the ion beam 3 extracted from the ion source 2. Therefore, the beam current measuring instrument 11 has a dimension larger than at least the dimension of the ion beam 3 described later in FIG. 2 in the Z direction. The beam current measuring device 11 may be a measuring device in which a plurality of Faraday cups as conventionally used are arranged along the Z direction.
圧力計8は処理室7内の圧力を測定する為に、処理室7に取り付けられており、この圧力計8による測定結果を基にして、処理室7内で発生するターゲット9からの脱ガスによる処理室7内での圧力変動を検出している。 The pressure gauge 8 is attached to the processing chamber 7 in order to measure the pressure in the processing chamber 7, and degassing from the target 9 generated in the processing chamber 7 based on the measurement result by the pressure gauge 8. The pressure fluctuation in the processing chamber 7 is detected.
ターゲット9としては、半導体基板、より具体的には、シリコンウェハやガラス基板が挙げられる。ガラス基板はシリコンウェハに比べて、イオンビームが照射される面積が数十倍大きい。その分、チャージアップしたガラス基板が移送される際に起こる空間電位の変動は、チャージアップしたシリコンウェハが移動される際に起こる空間電位の変動と比べて大きなものとなる。よって、本発明をガラス基板へのイオン注入を行うイオン注入装置に適用した場合、その効果は大きいと言える。 Examples of the target 9 include a semiconductor substrate, more specifically, a silicon wafer and a glass substrate. A glass substrate has an area irradiated with an ion beam several tens of times larger than that of a silicon wafer. Accordingly, the variation of the space potential that occurs when the charged glass substrate is transferred is larger than the variation of the space potential that occurs when the charged silicon wafer is moved. Therefore, when the present invention is applied to an ion implantation apparatus that performs ion implantation into a glass substrate, it can be said that the effect is great.
もちろん、イオンビーム3がターゲット9に照射された際に、ターゲット9の表面に設けられたレジスト等が揮発することによって、ターゲット9より脱ガスが発生するようなものであれば、ターゲット9としてはどのようなものであっても構わない。 Of course, when the target 9 is irradiated with the ion beam 3 and the resist provided on the surface of the target 9 is volatilized, degassing occurs from the target 9. It doesn't matter what it is.
実際の圧力変動の検出に当たっては、予め決められた圧力の基準値を用意しておき、この基準値を圧力計8による測定値が超えた場合に、処理室7内での圧力変動があったと判断する。 In detecting the actual pressure fluctuation, a reference value of a predetermined pressure is prepared, and when the pressure value measured by the pressure gauge 8 exceeds this reference value, there is a pressure fluctuation in the processing chamber 7. to decide.
この判断を経た後、後述する注入パラメーターの調節が行われる。圧力変動を検出しないで、注入パラメーターの調節をした場合、イオン源2のフィラメントの断線を招く恐れがある。 After this determination, adjustment of injection parameters, which will be described later, is performed. If the injection parameters are adjusted without detecting the pressure fluctuation, the filament of the ion source 2 may be broken.
この理由について述べる。注入パラメーターの調節に先立って、分析スリット5の下流側に配置されたビーム電流測定器6でイオンビーム3のビーム電流が測定される。この際、処理室7内での圧力変動が原因となって、ビーム電流の値が想定される値よりも小さくなっていると誤認識し、ターゲット9へ所定量のイオン注入が達成されるように、イオン源2のフィラメントに流す電流量を増加させたとする。この場合において、実際には、イオン源のフィラメントがスパッタリング等により、先細りしていたことによって、ビーム電流測定器6による測定結果が減少してしまっていたのだとすると、細くなってしまったフィラメントに多量の電流を流すことになるので、フィラメントの断線を招くことになりかねない。 The reason for this will be described. Prior to the adjustment of the implantation parameters, the beam current of the ion beam 3 is measured by the beam current measuring device 6 arranged on the downstream side of the analysis slit 5. At this time, it is erroneously recognized that the value of the beam current is smaller than an assumed value due to the pressure fluctuation in the processing chamber 7, and a predetermined amount of ion implantation to the target 9 is achieved. Assume that the amount of current flowing through the filament of the ion source 2 is increased. In this case, if the result of measurement by the beam current measuring device 6 has actually decreased due to the fact that the filament of the ion source has been tapered due to sputtering or the like, a large amount of the filament that has become thinner Therefore, the filament may be broken.
しかしながら、圧力計8にて、処理室7内の圧力変動を検出することで、少なくともターゲット9からの脱ガスが原因でイオンビーム3のビーム電流が減少しているのかどうかを知ることが出来るので、いたずらにイオン源2のフィラメントに流す電流量を増加させるといった操作がなされる危険性を少なくすることが出来る。また、ビーム電流の減少要因となる要因を分析する為の一助となる。 However, by detecting the pressure fluctuation in the processing chamber 7 with the pressure gauge 8, it is possible to know whether or not the beam current of the ion beam 3 has decreased due to at least degassing from the target 9. The risk of operations such as increasing the amount of current flowing through the filament of the ion source 2 unnecessarily can be reduced. It also helps to analyze the factors that cause the beam current to decrease.
圧力計8により処理室9内の圧力が脱ガスにより変動したことを検出すると、ビーム電流測定器6による測定結果に基づいて、制御装置12がターゲットへ照射される実質的なイオンビームのビーム電流を算出する。ここで言う、実質的なイオンビームのビーム電流とは、電流測定器で測定可能な電荷を有するイオンによるビーム電流だけでなく、ターゲット9に照射されるイオンビーム中に含まれる中性粒子化したイオンによるビーム電流も考慮したビーム電流を意味している。 When it is detected by the pressure gauge 8 that the pressure in the processing chamber 9 has changed due to degassing, the beam current of the substantial ion beam irradiated to the target by the controller 12 based on the measurement result by the beam current measuring device 6. Is calculated. The substantial ion beam beam current referred to here is not only the beam current caused by ions having a charge measurable with an amperometer, but also neutralized particles contained in the ion beam irradiated to the target 9. It means a beam current that takes into account the beam current caused by ions.
ビーム電流測定器6では、ターゲット9に照射されないイオンビームの一部を利用して、イオンビームのビーム電流の変動を検出するようにしている。この様子が図2に描かれている。なお、このビーム電流測定器6としては、従来から用いられているファラデーカップを用いれば良い。 The beam current measuring device 6 detects a variation in the beam current of the ion beam by using a part of the ion beam that is not irradiated to the target 9. This is illustrated in FIG. The beam current measuring device 6 may be a conventional Faraday cup.
図2は、図1に記載のビーム電流測定器6をX方向と反対方向から見た時の様子を表している。 FIG. 2 shows a state when the beam current measuring device 6 shown in FIG. 1 is viewed from the direction opposite to the X direction.
図2に示されるイオンビーム3は、分析スリット5を通過したイオンビーム3で、ターゲット9に照射される所望のイオン種のみを含んでいる。そして、YZ平面において、その断面は略矩形状をしている。前述のように、このようなイオンビーム3を横切るように、ターゲット9が矢印A方向(Y方向)に往復搬送されるので、ターゲット9の全面へのイオンビーム3の照射が可能となる。 The ion beam 3 shown in FIG. 2 is an ion beam 3 that has passed through the analysis slit 5 and includes only a desired ion species that is irradiated onto the target 9. In the YZ plane, the cross section has a substantially rectangular shape. As described above, since the target 9 is reciprocated in the direction of arrow A (Y direction) so as to cross the ion beam 3, the entire surface of the target 9 can be irradiated with the ion beam 3.
この場合において、イオンビーム3の全てがターゲット9に照射されている訳ではない。イオンビーム3、ビーム電流測定器6及び往復搬送されるターゲット9の位置関係を明確にする為に、図2中に処理室7内でのターゲット9の往復搬送される軌跡を破線で描いている。 In this case, not all of the ion beam 3 is irradiated on the target 9. In order to clarify the positional relationship among the ion beam 3, the beam current measuring device 6, and the target 9 that is reciprocally conveyed, the trajectory of the reciprocal conveyance of the target 9 in the processing chamber 7 is drawn in broken lines in FIG. .
図2中の9A、9Bはターゲットの外形を示す。ここでのターゲット9は、矩形状のガラス基板を想定している。ターゲット9は、9Aと9Bで示されるターゲット間を、Y方向に沿って往復搬送させられる。その際、Z方向において、イオンビーム3の一部はターゲット9に照射されていないことが理解される。このターゲット9に照射されないイオンビームの一部のビーム電流を、ビーム電流測定器6で測定する。 9A and 9B in FIG. 2 show the outer shape of the target. Here, the target 9 is assumed to be a rectangular glass substrate. The target 9 is reciprocated between the targets indicated by 9A and 9B along the Y direction. At that time, it is understood that a part of the ion beam 3 is not irradiated on the target 9 in the Z direction. A beam current measuring device 6 measures a beam current of a part of the ion beam not irradiated on the target 9.
図2に示されるような位置にビーム電流測定器6を配置しているので、ターゲット9へのイオンビーム3の照射に支障を来たすことがない。また、イオンビーム3の進行方向において、ターゲット9よりも上流側にビーム電流測定器6を配置させているので、チャージアップしたターゲット9に起因する空間電位の変動の影響を受けることなく、ビーム電流の測定が可能となる。 Since the beam current measuring device 6 is disposed at a position as shown in FIG. 2, the irradiation of the ion beam 3 to the target 9 is not hindered. Further, since the beam current measuring device 6 is arranged upstream of the target 9 in the traveling direction of the ion beam 3, the beam current is not affected by the variation of the space potential caused by the charged target 9. Can be measured.
ビーム電流測定器6によるビーム電流の測定結果は、図1に示す制御装置12へ送信される。制御装置12は、処理室7内の圧力変動によって生じたビーム電流に基づき、ターゲット9に注入されるイオンの注入量が所望のものとなるように、注入量に関連するイオン注入のパラメーターを調節する。 The measurement result of the beam current by the beam current measuring device 6 is transmitted to the control device 12 shown in FIG. The control device 12 adjusts ion implantation parameters related to the implantation amount based on the beam current generated by the pressure fluctuation in the processing chamber 7 so that the implantation amount of ions implanted into the target 9 becomes a desired one. To do.
この注入パラメーターの調節は、具体的には、次のようにして行われる。処理室7内での圧力変動が生じる前に、ビーム電流測定器6にてビーム電流を測定しておき、この値を制御装置12内に記憶しておく。また、一方で、ビーム電流測定器11により、処理室7内での圧力変動が生じる前のイオンビーム3全体のビーム電流の値を測定しておき、この値も制御装置12内に記憶しておく。 Specifically, the adjustment of the injection parameters is performed as follows. Before the pressure fluctuation in the processing chamber 7 occurs, the beam current is measured by the beam current measuring device 6, and this value is stored in the control device 12. On the other hand, the beam current measuring device 11 measures the value of the beam current of the entire ion beam 3 before the pressure fluctuation in the processing chamber 7 occurs, and this value is also stored in the control device 12. deep.
そして、圧力変動が生じた際に測定されたビーム測定器6での測定値と圧力変動が生じる前に測定されたビーム測定器6での測定値との比から、圧力変動が生じていないときのイオンビーム3の全体のビーム電流の値を用いて、圧力変動が生じた場合におけるイオンビーム3の全体のビーム電流の値(I)を算出する。 When the pressure fluctuation does not occur from the ratio of the measurement value obtained by the beam measuring device 6 measured when the pressure fluctuation occurs and the measurement value obtained by the beam measuring device 6 measured before the pressure fluctuation occurs. The total beam current value (I) of the ion beam 3 when the pressure fluctuation occurs is calculated using the value of the total beam current of the ion beam 3.
算出されたビーム電流の値(I)と、処理室7内での圧力計8での測定値(P)とを基にして、次の数式に代入し、ターゲット9に照射されている実質的なビーム電流の値を算出する。 Based on the calculated value (I) of the beam current and the measured value (P) of the pressure gauge 8 in the processing chamber 7, the value is substituted into the following formula, and the target 9 is substantially irradiated. Calculate the value of the correct beam current.
上記した数式において、Kはターゲットに照射されるイオン種やイオン注入装置の構成によって決定される補正係数であり、Itはターゲット9に照射される実質的なビーム電流を示す。 In the above mathematical formula, K is a correction coefficient determined by the ion species irradiated to the target and the configuration of the ion implantation apparatus, and It indicates a substantial beam current irradiated to the target 9.
Itを算出することにより、ターゲット9に照射されているイオンビームの実質的なビーム電流を知ることが出来るので、この結果を基に、イオンビーム3のビーム電流やターゲット9の往復搬送時の駆動速度を、適宜、変更して最終的にターゲット9に対して所望する注入量のイオン注入を達成することが出来る。 By calculating It, it is possible to know the substantial beam current of the ion beam applied to the target 9, and based on this result, the beam current of the ion beam 3 and the driving during the reciprocal conveyance of the target 9 are performed. By appropriately changing the speed, it is possible to finally achieve ion implantation of a desired implantation amount for the target 9.
なお、注入パラメーターとして、ビーム電流とターゲット9を支持するホルダー10の駆動速度を挙げたが、ターゲット10に注入するイオンの注入量に関連するパラメーターであれば、これら以外のものであっても良い。例えば、スポット状のイオンビームを磁場や電場を用いて走査させるようなタイプのイオン注入装置であれば、イオンビームの走査速度を調節するようにしても良い。 Although the beam current and the driving speed of the holder 10 that supports the target 9 are given as the implantation parameters, other parameters may be used as long as they are parameters related to the amount of ions implanted into the target 10. . For example, if the ion implantation apparatus is of a type that scans a spot-like ion beam using a magnetic field or an electric field, the scanning speed of the ion beam may be adjusted.
しかしながら、イオンビームのパラメーター(ビーム電流や走査速度)を調節して、イオンビームの特性が所望する特性となるように制御するには時間を要する。また、ターゲット9からの脱ガスの影響を受け、調節後の値が再び変動してしまう恐れもある。 However, it takes time to control the ion beam parameters (beam current and scanning speed) so that the ion beam characteristics become the desired characteristics. In addition, under the influence of degassing from the target 9, the adjusted value may change again.
一方、ターゲット9を支持するホルダー10の駆動速度は、制御の応答性が良く、ターゲット9からの脱ガスの影響を受けない。その為、調整対象とする注入パラメーターとしては、ターゲット9を支持するホルダー10の駆動速度とすることが望ましい。 On the other hand, the drive speed of the holder 10 that supports the target 9 has good control responsiveness and is not affected by degassing from the target 9. Therefore, it is desirable that the injection parameter to be adjusted is the driving speed of the holder 10 that supports the target 9.
さらに、上記したような数式にて実質的なビーム電流を算出する方法以外に、次の数式を用いて直接に調節対象とする駆動速度を算出する方法もある。 Furthermore, in addition to the method of calculating the substantial beam current using the above formula, there is also a method of calculating the drive speed to be adjusted directly using the following formula.
上記した数式において、Vは調節対象とするホルダー10の駆動速度であり、Voは処理室7内での圧力変動が起こる前のホルダー10の駆動速度である。また、Iは処理室7内での圧力変動が起こった後にビーム電流測定器6で測定されたビーム電流の値であり、Ioは処理室7内での圧力変動が起こる前にビーム電流測定器6で測定されたビーム電流の値である。同様に、Pは圧力計8によって測定された圧力変動後の処理室7の圧力であって、Poは圧力変動前の処理室7の圧力である。そして、Kは先の数式同様に、ターゲットに照射されるイオン種やイオン注入装置の構成によって決定される補正係数である。 In the above formula, V is the driving speed of the holder 10 to be adjusted, and Vo is the driving speed of the holder 10 before the pressure fluctuation in the processing chamber 7 occurs. I is a beam current value measured by the beam current measuring device 6 after the pressure fluctuation in the processing chamber 7 occurs, and Io is a beam current measuring device before the pressure fluctuation in the processing chamber 7 occurs. 6 is the value of the beam current measured in 6. Similarly, P is the pressure in the processing chamber 7 after the pressure fluctuation measured by the pressure gauge 8, and Po is the pressure in the processing chamber 7 before the pressure fluctuation. K is a correction coefficient determined by the ion species irradiated to the target and the configuration of the ion implantation apparatus, as in the previous mathematical expression.
イオン注入条件やターゲットの種類によっては、制御装置12によるイオン注入パラメーターの調節が必要ない場合もある。その為、制御装置12の機能を、イオン注入装置1によって製造されたターゲット上のデバイスの特性に応じて、入り切り出来るように構成しておいても良い。本格的なデバイスの製造の前に、試作として少量のターゲット9がイオン注入装置1にて処理される。この試作段階では、イオン注入装置1に設けられた制御装置12の機能を働かせておかない。つまり、入り切りで言えば、切りの状態にしておく。そして、このような試作段階で製造されたデバイスの特性(閾値電圧等)を検査して、所望するデバイスが製造されたかどうかを確認する。 Depending on the ion implantation conditions and the type of target, it may not be necessary to adjust the ion implantation parameters by the controller 12. Therefore, you may comprise so that the function of the control apparatus 12 can be turned on and off according to the characteristic of the device on the target manufactured by the ion implantation apparatus 1. FIG. Before manufacturing a full-scale device, a small amount of target 9 is processed in the ion implantation apparatus 1 as a prototype. In this prototype stage, the function of the control device 12 provided in the ion implantation apparatus 1 is not used. In other words, in the case of turning on and off, it is in a cut state. Then, the characteristics (threshold voltage and the like) of the device manufactured in such a trial production stage are inspected to confirm whether or not a desired device has been manufactured.
前述の確認においては、ある決められたデバイスの特性に対して基準となる範囲を設けておき、この範囲内に、製造されたデバイスの特性があるかどうかの確認がなされる。仮にこの範囲内にデバイスの特性があった場合には、本格的なデバイスの製造時において、制御装置12の機能を働かせておかない。つまり、制御装置12の機能を切りにしておく。反対に、範囲内にデバイスの特性がなかった場合には、本格的なデバイスの製造時において、制御装置12の機能を働かせておく。つまり、制御装置12の機能を入りにしておく。 In the above-described confirmation, a reference range is provided for a predetermined device characteristic, and it is confirmed whether the manufactured device characteristic is within this range. If there is a device characteristic within this range, the function of the control device 12 is not used during full-scale device manufacturing. That is, the function of the control device 12 is turned off. On the other hand, when there is no device characteristic within the range, the function of the control device 12 is made to work at the time of full-scale device manufacture. That is, the function of the control device 12 is kept on.
このようにして、ターゲット9にデバイスを試作製造した時のデバイスの特性を考慮して、必要に応じて、制御装置12の機能を入り切りが出来るように制御装置12を構成した場合、イオン注入装置1の単位時間あたりのターゲット9の処理枚数を増やすことが出来る。これは、制御装置12の機能を使用しない分、制御装置12による算出時間等が省略出来るからである。 In this way, when the control device 12 is configured so that the function of the control device 12 can be turned on and off as necessary in consideration of the device characteristics when the device is manufactured on the target 9 as a prototype, the ion implantation apparatus The number of targets 9 processed per unit time can be increased. This is because the calculation time and the like by the control device 12 can be omitted as much as the function of the control device 12 is not used.
なお、この制御装置12の入り切りの切り替えは、制御装置12の操作が出来るようなユーザーインターフェースを設けておき、それを介してイオン注入装置1のオペレーターが入り切りの操作を行えるようにしておいても良いし、制御装置12にスイッチ等の物理的な手段を設けておき、これを用いて制御装置12の機能の入り切りを行えるようにしておいても良い。
<その他の変形例>
The control device 12 can be switched on and off by providing a user interface that allows the operation of the control device 12 so that the operator of the ion implantation apparatus 1 can perform the on / off operation. Alternatively, the control device 12 may be provided with physical means such as a switch so that the functions of the control device 12 can be turned on and off.
<Other variations>
本発明が適用されるイオン注入装置は、上記した実施例のものに限られない。例えば、質量分析マグネット4と分析スリット5がないタイプのイオン注入装置でも構わない。また、ターゲット9を固定させておいて、ターゲット9よりも寸法が大きいイオンビーム3を用いて、ターゲット9の全面にイオンビーム3を照射するタイプのイオン注入装置であっても良い。 The ion implantation apparatus to which the present invention is applied is not limited to the above-described embodiment. For example, an ion implantation apparatus that does not include the mass analysis magnet 4 and the analysis slit 5 may be used. Alternatively, the ion implantation apparatus may be of a type in which the target 9 is fixed and the ion beam 3 having a size larger than that of the target 9 is used to irradiate the entire surface of the target 9 with the ion beam 3.
また、イオン源からスポット状のイオンビームを引出して、磁場や電場によってイオンビームの進行方向と直交する方向にイオンビームが広がりを持つように一平面内で走査し、走査されたイオンビームを磁場や電場によって当該平面内で略平行化する平行化器を通して、ターゲットへ照射するような構成のイオン注入装置であっても良い。その場合、例えば、上記実施例に記載したビーム電流測定器6は平行化器とターゲットとの間に配置させておくようにしても良い。 In addition, a spot-like ion beam is extracted from the ion source, and is scanned in one plane so that the ion beam spreads in a direction orthogonal to the traveling direction of the ion beam by a magnetic field or an electric field, and the scanned ion beam is applied to the magnetic field. Alternatively, an ion implantation apparatus configured to irradiate the target through a collimator that is substantially parallelized in the plane by an electric field may be used. In that case, for example, the beam current measuring device 6 described in the above embodiment may be arranged between the collimator and the target.
さらに、ビーム電流測定器6をZ方向に沿って移動可能な構成としておき、ビーム電流測定器11の機能も兼用できるようにしておいても良い。具体的には、イオン注入処理前にイオンビーム3を処理室7内に照射しておく。この際、ビーム電流測定器6をZ方向に移動させながら、イオンビーム3のビーム電流の測定を行う。なお、ビーム電流測定器6を移動させる構成については、ホルダー10の駆動機構を小型化したものを用いるようにすれば良い。 Furthermore, the beam current measuring device 6 may be configured to be movable along the Z direction so that the function of the beam current measuring device 11 can also be used. Specifically, the ion beam 3 is irradiated into the processing chamber 7 before the ion implantation process. At this time, the beam current of the ion beam 3 is measured while moving the beam current measuring device 6 in the Z direction. In addition, about the structure which moves the beam current measuring device 6, what reduced the drive mechanism of the holder 10 should just be used.
先の実施形態において、ビーム電流計測器6は、図2に示されるようにイオンビーム3のZ方向における下側部分のみを測定するものであったが、ターゲット9に照射されていない上側部分も測定できるように別のビーム電流計測器を用意しておいても良い。そうした上で、各ビーム電流計測器による測定結果を平均した値を、ビーム電流の測定値として用いるようにしても良い。このように構成しておくことで、より適切に、イオンビーム3全体に波及する脱ガスの影響に対処することが出来る。 In the previous embodiment, the beam current measuring device 6 measures only the lower part in the Z direction of the ion beam 3 as shown in FIG. Another beam current measuring device may be prepared for measurement. In addition, a value obtained by averaging the measurement results obtained by the respective beam current measuring devices may be used as the measured value of the beam current. By configuring in this way, it is possible to more appropriately deal with the influence of degassing spreading over the entire ion beam 3.
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。 In addition to the above, it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1.イオン注入装置
2.イオン源
3.イオンビーム
4.質量分析マグネット
5.分析スリット
6.ビーム電流測定器
7.処理室
8.圧力計
9.ターゲット
10.ホルダー
12.制御装置
1. Ion implantation apparatus 2. 2. ion source Ion beam4. 4. Mass analysis magnet Analysis slit6. 6. Beam current measuring instrument Processing chamber 8. Pressure gauge9. Target 10. Holder 12. Control device
Claims (4)
前記イオン源から引出されたイオンビームが照射されるターゲットと、
前記ターゲットが配置される処理室と、
前記処理室内の圧力を測定する圧力計と、
前記ターゲット上に照射される前記イオンビームの照射領域を妨げないようにして、前記イオン源と前記ターゲットとの間に配置されているとともに、前記ターゲットに照射されない前記イオンビームの少なくとも一部のビーム電流を測定するビーム電流測定器と、
前記圧力計による測定値が予め決められた基準値以上となった時、前記ターゲットに所定量のイオンが注入されるように、イオン注入パラメーターを調節する制御装置と、を備えていることを特徴とするイオン注入装置。 An ion source;
A target irradiated with an ion beam extracted from the ion source;
A processing chamber in which the target is disposed;
A pressure gauge for measuring the pressure in the processing chamber;
At least a part of the ion beam that is disposed between the ion source and the target and that is not irradiated on the target so as not to interfere with an irradiation region of the ion beam irradiated on the target A beam current measuring device for measuring current;
A control device that adjusts ion implantation parameters so that a predetermined amount of ions is implanted into the target when a value measured by the pressure gauge exceeds a predetermined reference value. Ion implantation equipment.
前記ターゲットを保持するホルダーと、
前記ホルダーを駆動するホルダー駆動手段を、さらに備えており、
前記注入パラメーターは、前記ホルダー駆動手段によって前記ホルダーが駆動される際の速度であることを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置。 The ion implantation apparatus includes:
A holder for holding the target;
A holder driving means for driving the holder;
The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the implantation parameter is a speed at which the holder is driven by the holder driving means.
The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein a function capable of turning on and off the function of the control device is provided.
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