JP2663749B2 - イオン処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばイオン注入装
置のように、真空中でウェーハにイオンビームを照射し
てそれにイオン注入等の処理を施すイオン処理装置に関
し、特に、そのウェーハの帯電を防止する手段の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のイオン処理装置の一例を
部分的に示す図である。

【０００３】この装置は、いわゆるメカニカルスキャン
方式のものであり、基本的には、真空容器（図示省略）
内で例えば矢印Ａのように回転および矢印Ｂのように並
進させられるウェーハディスク４の周縁部に装着された
複数枚のウェーハ６にイオンビーム２を照射してそれに
イオン注入等の処理を施すよう構成されている。８はウ
ェーハディスク４の回転用のモータであり、１０および
１２はウェーハディスク４の並進用のモータおよび回転
軸である。

【０００４】イオンビーム２の経路上であってウェーハ
ディスク４の上流側および下流側に、ファラデー系を構
成するものとして、イオンビーム２がウェーハディスク
４等に当たった際に放出される二次電子を受けてそれの
アースへの逃げを防止するファラデーカップ１４、およ
び、ウェーハディスク４が外に並進したときにそれの代
わりにイオンビーム２を受けるキャッチプレート１６が
それぞれ設けられている。イオンビーム２はこのファラ
デーカップ１４内を通してウェーハ６に照射される。

【０００５】そして、ウェーハディスク４、ファラデー
カップ１４およびキャッチプレート１６を互いに並列接
続して、例えばカレントインテグレータのようなビーム
電流計測器１８に接続しており、それによってイオンビ
ーム２のビーム電流Ｉ_B の計測を正確に行なえるように
している。

【０００６】また、イオンビーム２の照射に伴ってウェ
ーハ６の表面が、特に当該表面が絶縁物の場合、正に帯
電して放電等の不具合が発生するのを防止するために、
ウェーハディスク４とファラデーカップ１４を含むファ
ラデー系との間に直流電源２０を挿入して、ファラデー
系に対してウェーハディスク４がある一定の正電位にな
るようにして、ファラデーカップ１４の内部やその周り
に存在する電子をウェーハディスク４に取り込むこと
で、ウェーハ６の表面でのイオンビーム２による正電荷
を中和させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、イオンビー
ム２の密度にはその場所により濃淡がある（一般的には
中心部が濃く外側が淡い）にもかかわらず、上記装置で
は直流電源２０からウェーハディスク４に印加するバイ
アス電圧が常に一定でウェーハ６に取り込まれる電子の
量も一定なので、例えばウェーハディスク４が並進して
ウェーハ６にイオンビームが当たり始める位置（即ちイ
オンビーム２の淡い所）では電子の量が多過ぎ、逆にウ
ェーハ６がイオンビーム２の中心部（即ちイオンビーム
２の濃い所）に来たときには電子の量が不足する等、ウ
ェーハ６に取り込む電子の量に過不足が生じ、ウェーハ
６の帯電を確実に防止することができないという問題が
ある。

【０００８】そこでこの発明は、ウェーハにイオンビー
ムが当たる位置によってウェーハディスクひいてはウェ
ーハに取り込む電子の量を変えることができるように
し、それによってウェーハの帯電をより確実に防止する
ことができるようにしたイオン処理装置を提供すること
を主たる目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン処理装置は、前記ウェーハディス
クの位置を検出してその位置に応じたパルス信号を発生
するディスク位置検出手段と、ウェーハディスク上のウ
ェーハへのイオンビームの当たり始めと当たり終りの位
置を検出して当たり始めの位置でセット信号を発生し当
たり終りの位置でリセット信号を発生するセットリセッ
ト手段と、前記ディスク位置検出手段からのパルス信号
をカウントするカウンタ回路であって前記セットリセッ
ト手段からのセット信号によってセットされリセット信
号によってリセットされるものと、このカウンタ回路か
らの出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
と、このＤ／Ａ変換器からの出力信号を用いて、絶対値
がウェーハディスク上のウェーハへのイオンビームの当
たり始めと当たり終りの位置で小さな値となり両位置の
間でそれよりも大きな値となる出力信号を発生する演算
回路と、前記ウェーハディスクと前記ファラデーカップ
を含むファラデー系との間に接続された電圧可変の直流
電源であって前記演算回路からの出力信号に応じたバイ
アス電圧を出力するものとを備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、ウェーハディスク上のウェ
ーハへのイオンビームの当たり始めの位置と当たり終り
の位置の間でカウンタ回路が動作し、その間で、直流電
源からウェーハディスクに印加されるバイアス電圧が、
イオンビームの濃淡と同様の関係になるように変化させ
られる。その結果、ウェーハディスクにイオンビームの
淡い所が当たっているときはウェーハディスクひいては
ウェーハに取り込む電子の量が少なくなり、濃い所が当
たっているときには取り込む電子の量が多くなるので、
ウェーハの帯電をより確実に防止することができる。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン処
理装置を部分的に示す図である。図４の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。

【００１２】この実施例においては、前述した従来の直
流電源２０を用いる代わりに、次のような構成によっ
て、ウェーハディスク４に印加するバイアス電圧Ｖ_B を
ウェーハディスク４の並進位置によって変えるようにし
ている。

【００１３】即ち、前述したウェーハディスク４の並進
用のモータ１０の回転軸１２の他端部に、図２にも示す
ようにこの例では二つのスリット２６を有する円板２４
を取り付け、そしてこのスリット２６を光センサ２８で
読み取ってそれからパルス信号Ｐを出力するようにし
て、前述したディスク位置検出手段を構成している。こ
の例では、回転軸１２即ち円板２４が１回転するとウェ
ーハディスク４が１ｃｍ並進する構造になっているの
で、０．５ｃｍの並進につき１回の割合で光センサ２８
からパルス信号Ｐが出力される。

【００１４】また、ウェーハディスク４と連動して並進
する部分に、例えばモータ８のケースにつながる部分等
に、遮蔽板３４を取り付け、かつこの遮蔽板３４をウェ
ーハディスク４上のウェーハ６へのイオンビーム２が当
たり始める位置と当たり終わる位置とでそれぞれ検出す
る二つの光センサ３０および３２を設け、かつ光センサ
３０で遮蔽板３４を検出したときにセット信号Ｓを出力
し、光センサ３２で遮蔽板３４を検出したときにリセッ
ト信号Ｒを出力する、あるいはその逆方向にウェーハデ
ィスク４が並進するときはこれとは逆の関係でセット信
号Ｓおよびリセット信号Ｒを出力するセットリセット回
路３６を設けて、前述したセットリセット手段を構成し
ている。

【００１５】上記光センサ２８からのパルス信号Ｐは、
カウンタ回路３８に入力されカウントされる。即ち、こ
こでウェーハディスク４の位置がある値（ディジタル
値）に変換される。但しこのカウンタ回路３８は、前述
したセットリセット回路３６からのセット信号Ｓでセッ
トされリセット信号Ｒでリセットされる。即ち、ウェー
ハ６へのイオンビーム２の当たり始めの位置と当たり終
りの位置の間でだけカウント動作する。

【００１６】カウント回路３８からの出力信号はＤ／Ａ
変換器４０に入力され、そこでアナログ信号に変換さ
れ、これが演算回路４２に入力される。

【００１７】演算回路４２は、この例ではａ＋ｂｓｉｎ
θという関数を発生する関数発生器を含んでおり、Ｄ／
Ａ変換器４０からのウェーハディスク４の位置を表すア
ナログ信号がこのθとして入力される。即ちこのθは、
ウェーハ６へのイオンビーム２の当たり始めの位置が０
°、当たり終りの位置が１８０°、両位置の中間が９０
°となる。ａ、ｂは定数である。

【００１８】そしてこの演算回路４２からの出力信号Ｅ
を、前述したウェーハディスク４とファラデーカップ１
４を含むファラデー系との間に接続された直流電源４４
に入力するようにしている。この直流電源４４は、電圧
可変のものであって、演算回路４２からの出力信号Ｅに
応じたバイアス電圧Ｖ_B を出力する。従ってこの直流電
源４４から出力されるバイアス電圧Ｖ_B は、例えば図３
に示すような波形となる。即ち、ウェーハディスク４上
のウェーハ６へのイオンビーム２の当たり始めと当たり
終りの位置でａとなり、それから両位置の中心に向かっ
てｓｉｎカーブで増大し、最大値はａ＋ｂとなる。この
ａ＋ｂの値は、ウェーハディスク４に積極的に電子を取
り込むために大きい正の値にすれば良いが、ａの値は、
電子を取り込む必要のない所なので０でも小さい正でも
小さい負でも良い。その内でも、小さい負の値にして電
子を追い返す方が好ましいと言える。その場合は、直流
電源４４は負電圧も出力可能なものにすれば良い。

【００１９】上記構成によれば、ウェーハ６にイオンビ
ーム２が当たり始めと当たり終りの位置、即ちイオンビ
ーム２の密度が淡い所ではバイアス電圧Ｖ_Bが小さくな
るのでウェーハディスク４ひいてはウェーハ６に取り込
む電子の量が少なくなり、両位置の中間、即ちイオンビ
ーム２の密度が最も濃い所ではバイアス電圧Ｖ_B が最大
になるので取り込む電子の量も最大になる。これによ
り、ウェーハ６には電子が過不足なく取り込まれるの
で、ウェーハ６の帯電をより確実に防止することができ
る。

【００２０】なお、演算回路４２で用いる関数は、イオ
ンビーム２の密度分布に比較的近似しているという意味
で前述したａ＋ｂｓｉｎθが好ましいが、これに限定さ
れるものではなく、要は、演算回路４２の出力信号Ｅの
絶対値が、ウェーハ６へのイオンビーム２の当たり始め
と当たり終りの位置で小さな値となり両位置の間でそれ
よりも大きな値となるような関数であれば良い。

【００２１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ウェー
ハにイオンビームが当たる位置によってウェーハディス
クひいてはウェーハに取り込む電子の量を変えることが
できるので、即ちウェーハにイオンビームの淡い所が当
たっているときは取り込む電子の量を少なくし、濃い所
が当たっているときには取り込む電子の量を多くするこ
とができるので、ウェーハの帯電をより確実に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係るイオン処理装置を
部分的に示す図である。

【図２】 図１中の円板および光センサの正面図であ
る。

【図３】 図１中の直流電源から出力されるバイアス電
圧の波形の一例を示す図である。

【図４】 従来のイオン処理装置の一例を部分的に示す
図である。

【符号の説明】

２ イオンビーム ４ ウェーハディスク ６ ウェーハ １４ ファラデーカップ ２４ 円板 ２８，３０，３２ 光センサ ３４ 遮蔽板 ３６ セットリセット回路 ３８ カウンタ回路 ４０ Ｄ／Ａ変換器 ４２ 演算回路 ４４ 直流電源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内で回転および並進させられる
   ウェーハディスクに装着されたウェーハに対してイオン
   ビームをファラデーカップ内を通して照射して当該ウェ
   ーハを処理するよう構成されたイオン処理装置におい
   て、前記ウェーハディスクの位置を検出してその位置に
   応じたパルス信号を発生するディスク位置検出手段と、
   ウェーハディスク上のウェーハへのイオンビームの当た
   り始めと当たり終りの位置を検出して当たり始めの位置
   でセット信号を発生し当たり終りの位置でリセット信号
   を発生するセットリセット手段と、前記ディスク位置検
   出手段からのパルス信号をカウントするカウンタ回路で
   あって前記セットリセット手段からのセット信号によっ
   てセットされリセット信号によってリセットされるもの
   と、このカウンタ回路からの出力信号をアナログ信号に
   変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器からの出力
   信号を用いて、絶対値がウェーハディスク上のウェーハ
   へのイオンビームの当たり始めと当たり終りの位置で小
   さな値となり両位置の間でそれよりも大きな値となる出
   力信号を発生する演算回路と、前記ウェーハディスクと
   前記ファラデーカップを含むファラデー系との間に接続
   された電圧可変の直流電源であって前記演算回路からの
   出力信号に応じたバイアス電圧を出力するものとを備え
   ることを特徴とするイオン処理装置。