JP2678951B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、イオンビームを電気
的に走査すると共に、ターゲットをそれと実質的に直交
する方向に機械的に走査する、いわゆるハイブリッドス
キャン方式のイオン注入装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図2
に示す。
【0003】このイオン注入装置においては、図示しな
いイオン源から引き出され、かつ必要に応じて質量分
析、加速等が行われたスポット状のイオンビーム2が、
一組の走査電極4(これには走査電源6から適当な走査
電圧が与えられ、両者で走査手段を構成している)によ
ってX方向(例えば水平方向。以下同じ)に走査され
る。走査されて面状に広がったイオンビーム2は、マス
ク板8にあけられたスリット状の開口部8aを通って、
ホルダ11上に固定されたターゲット(例えばウェー
ハ)10に照射される。
【0004】ホルダ11は、駆動装置12によって前記
X方向と実質的に直交するY方向(例えば垂直方向。以
下同じ)に機械的に走査され、これとイオンビーム2の
前記走査との協働によって、ターゲット10の全面に均
一にイオンビーム2が照射され、イオン注入が行われ
る。
【0005】ターゲット10への注入量は、イオンビー
ム2のX方向の走査領域の一端部にあけられた開口部8
bの後方に設けたビーム電流計測器14によって、走査
されたイオンビーム2の一部を受けてそのビーム電流I
s を計測することによって測定される。計測されたビー
ム電流Is は、この例では変換器16によってパルス信
号に変換する等して制御装置18に送られる。
【0006】制御装置18は、この計測データに基づい
て、注入動作を制御する。具体的には、ターゲット10
に対して規定量のイオン注入を行うための制御、例えば
駆動装置12を制御してビーム電流Is に比例した速度
でホルダ11のY方向の走査が行われるようにしたり、
走査電源6の出力を制御したりする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記イオン注入装置
は、ターゲット10に照射されるイオンビーム2の内の
一部をサンプリングすることによって、全注入量をモニ
タする方式のものである。
【0008】ところがこの方式では、一部から全体を求
めているので、一部に与えられた影響が拡大されて全体
に波及する。例えば、図3に示すように、ビーム電流計
測器(これは例えばファラデーカップ141とその前方
にあって負電圧が印加されるサプレッサ電極142とか
ら成る)14の前方にあるマスク板8の開口部8bのエ
ッジ8eが、イオンビーム2によるスパッタ等で、長年
使用すると削れてくる。そうなると、開口部8bの面積
が大きくなるので、真のビーム電流が一定であっても、
ビーム電流計測器14によって計測されるビーム電流は
大きくなってしまう。従って、制御装置18による注入
制御においては、エッジ8eが削られていないときに比
べて、実際の注入量が少なく制御されてしまう。何故な
ら、実際のビームは同じなのに計測だけ多く計測するの
で、制御装置18は注入時間を少なくしようとするから
である。
【0009】そこでこの発明は、走査されたイオンビー
ムの一部をビーム電流計測器によって計測する場合の計
測誤差を補正することによって、経年変化等に影響され
ることなく常に正確な注入量を実現することができるよ
うにしたイオン注入装置を提供することを主たる目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入装置は、イオンビームをX方
向に電気的に走査する走査手段と、ターゲットをX方向
と実質的に直交するY方向に機械的に走査する駆動装置
と、イオンビームの走査領域の一端部に設けられていて
走査されたイオンビームの一部を受けてそのビーム電流
を計測する第1のビーム電流計測器と、イオンビームを
所定方向に電気的に偏向させる偏向手段と、この偏向手
段によって偏向されたイオンビームであって前記走査手
段によって走査されていないものの全体を受けてそのビ
ーム電流を計測する第2のビーム電流計測器と、前記第
1のビーム電流計測器で計測したビーム電流Is と前記
第2のビーム電流計測器で計測したビーム電流Iとを用
いて、k0 を一定の基準値とした場合、 (Is /I)k=k0 となるような補正係数kを求める機能、前記第1のビー
ム電流計測器で計測したビーム電流Is にこの補正係数
kを掛ける機能、およびこの演算によって得られた値k
・Is に基づいて注入動作を制御する機能を有する制御
装置とを備えることを特徴とする。
【0011】
【作用】上記構成によれば、経年変化等により、第1の
ビーム電流計測器によって計測するビーム電流Is が変
化しても、その変化を補正する補正係数kを求めて、経
年変化等が起こる前と同じ値に補正されたビーム電流k
・Is で注入動作を制御することができる。従って、経
年変化等に影響されることなく、常に正確な注入量を実
現することができる。
【0012】
【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を部分的に示す図である。図2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。
【0013】この実施例においては、前述したようなイ
オンビーム2のビームライン上に、イオンビーム2をこ
の例ではY方向に電気的に偏向させる一組の偏向電極2
0を設け、これに偏向電源22から所要の電圧を印加す
るようにして、偏向手段を構成している。
【0014】また、マスク板8の上部に、口径の大きな
第2の(前述したビーム電流計測器14を第1とする)
ビーム電流計測器24を設けて、偏向電極20によって
偏向されたイオンビーム2(図1中に2点鎖線で示す)
であって走査電極4によって走査されていないもの(即
ちスポット状のイオンビーム2)の全体を受けてそのビ
ーム電流Iを計測するようにしている。これによって計
測されたビーム電流Iは、この例では変換器26によっ
てパルス信号に変換する等して、従来の制御装置18に
対応する制御装置28に送られる。
【0015】制御装置28は、変換器16を経由して前
述した第1のビーム電流計測器14で計測したビーム電
流Is も受け取り、これらに基づいて次に述べるような
演算を行う他、従来例と同様に駆動装置12および走査
電源6を制御すると共に、偏向電源22に電圧を出力さ
せたりさせなかったりする指示を与えることができる。
【0016】なお、変換器16と26は同時に働かせる
必要はないので、それらの代わりに一つの変換器を設
け、これをビーム電流計測器14側とビーム電流計測器
24側とに切り換えて用いるようにしても良い。
【0017】制御装置28は、k0 を一定の基準値とし
た場合、ビーム電流計測器14で計測したビーム電流I
s とビーム電流計測器24で計測したビーム電流Iとを
用いて、 (Is /I)k=k0 ・・・(1) となるような補正係数kを求める機能、ビーム電流計測
器14で計測したビーム電流Is にこの補正係数kを掛
ける機能およびこの演算によって得られたビーム電流k
・Is に基づいて注入動作を制御する機能を有してい
る。
【0018】従って、当該イオン注入装置の初期状態の
ときに、例えばビーム電流計測器24で計測したビーム
電流Iが1mA、ビーム電流計測器14で計測したビー
ム電流Is が0.1mAとした場合、 k0 =Is /I=0.1/1=0.1 として、これを基準値として制御装置28に設定してお
く。
【0019】そして、ターゲット10に対してイオン注
入を行うときは、まずその前に、イオンビーム2を偏向
電極20によって偏向させてビーム電流計測器24によ
ってビーム電流Iを計測し、次にイオンビーム2を走査
電極4によって走査してビーム電流計測器14によって
ビーム電流Is を計測し、これらのデータと予め設定さ
れた基準値k0 とにより、上記(1)式に従って、その
ときの補正係数kを求める。例えば、初期状態から何年
か経過してビーム電流Iが1mA(これは初期状態のと
きの値に一致させる)、ビーム電流Is が0.2mAで
あった場合、 k=k0 ・I/Is =0.1×1/0.2=0.5 が求まる。
【0020】そして、ターゲット10に対する実際のイ
オン注入時は、ビーム電流計測器14で計測されたビー
ム電流Is にこの補正係数kを掛けて得られた値k・I
s (上記例の場合は0.5×0.2=0.1mA。これ
は初期状態時のビーム電流Is と同じ値である。)に基
づいて注入動作が制御される。
【0021】従ってこのイオン注入装置においては、経
年変化等によりビーム電流計測器14によって計測する
ビーム電流Is が変化しても、その変化を補正する補正
係数kを求め、それによって、経年変化等が起こる前と
同じ値に補正されたビーム電流k・Is で注入動作を制
御することができる。従って、経年変化等に影響される
ことなく、常に正確な注入量を実現することができる。
【0022】なお、上記例とは逆に、ビーム電流計測器
24をマスク板8の下部に設け、偏向電極20によって
イオンビーム2をそちら側に偏向させるようにしても良
い。
【0023】また、上記走査電極4や偏向電極20の代
わりに、電磁的な走査手段や偏向手段を用いても良い。
【0024】また、この明細書においてX方向およびY
方向は、直交する2方向を表すだけであり、従って例え
ば、X方向を水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更
にはそれらから傾いた方向と見ても良い。
【0025】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、経年変
化等により、第1のビーム電流計測器によって計測する
ビーム電流が変化しても、その変化を補正する補正係数
を求めて、経年変化等が起こる前と同じ値に補正された
ビーム電流で注入動作を制御することができるので、経
年変化等に影響されることなく、常に正確な注入量を実
現することができる。
【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注入装置を
部分的に示す図である。
【図2】 従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す
図である。
【図3】 図2中のビーム電流計測器周りの拡大断面図
である。
【符号の説明】
2 イオンビーム 4 走査電極 10 ターゲット 12 駆動装置 14 第1のビーム電流計測器 20 偏向電極 24 第2のビーム電流計測器 28 制御装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオンビームをX方向に電気的に走査す
    る走査手段と、ターゲットをX方向と実質的に直交する
    Y方向に機械的に走査する駆動装置と、イオンビームの
    走査領域の一端部に設けられていて走査されたイオンビ
    ームの一部を受けてそのビーム電流を計測する第1のビ
    ーム電流計測器と、イオンビームを所定方向に電気的に
    偏向させる偏向手段と、この偏向手段によって偏向され
    たイオンビームであって前記走査手段によって走査され
    ていないものの全体を受けてそのビーム電流を計測する
    第2のビーム電流計測器と、前記第1のビーム電流計測
    器で計測したビーム電流Is と前記第2のビーム電流計
    測器で計測したビーム電流Iとを用いて、k0 を一定の
    基準値とした場合、 (Is /I)k=k0 となるような補正係数kを求める機能、前記第1のビー
    ム電流計測器で計測したビーム電流Is にこの補正係数
    kを掛ける機能、およびこの演算によって得られた値k
    ・Is に基づいて注入動作を制御する機能を有する制御
    装置とを備えることを特徴とするイオン注入装置。
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