JP2769375B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JP2769375B2
JP2769375B2 JP1312908A JP31290889A JP2769375B2 JP 2769375 B2 JP2769375 B2 JP 2769375B2 JP 1312908 A JP1312908 A JP 1312908A JP 31290889 A JP31290889 A JP 31290889A JP 2769375 B2 JP2769375 B2 JP 2769375B2
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茂雄 佐々木
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Nissin Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入装置に関し、特にそのウェー
ハのチャージアップ(帯電)を防止するための電子シャ
ワーのエネルギー分布および空間分布を計測する手段に
関する。
〔従来の技術〕
第5図は、従来のイオン注入装置の一例を部分的に示
す図である。
このイオン注入装置は、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)
内で回転および並進させられるディスク14の周縁部に装
着された複数枚のウェーハ16にイオンビーム2を照射し
てそれにイオン注入を行うよう構成されている。
イオンビーム2の経路上には、ビーム成形スリット4
の他に、ファラデー系を構成するものとして、イオンビ
ーム2がディスク14等に当たった際に放出される二次電
子のアース等への逃げを防止するニュートラルカップ8
および負電位のサプレッサ電極6がディスク14の前方側
に、デイスク14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18がディスク14
の後方側にそれぞれ設けられている。
そして、ディスク14、キャッチプレート18およびニュ
ートラルカップ8を互いに電気的に並列接続して、例え
ばカレントインテグレータのような電流計測器20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IB
の計測を正確に行なえるようにしている。
また、イオンビーム2の照射に伴ってウェーハ16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、ニュートラ
ルカップ8の側部に一次電子放出源を構成するフィラメ
ント10を設け、これから放出させた一次電子11をニュー
トラルカップ8の対向面に当ててそこから二次電子12を
放出させ、即ちこの例ではニュートラルカップ8を二次
電子放出源とし、そしてこの二次電子12を主体とする電
子シャワーをディスク14上のイオンビーム照射領域にお
けるウェーハ16に供給してそ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。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような装置において、電子シャワーのエネルギ
ー分布や空間分布は、例えばフィラメント10の形状(太
さ等)やニュートラルカップ8の壁面の汚れ等が経時的
に変化することによって変化する可能性があるが、この
電子シャワーのエネルギー分布および空間分布が適性で
ないと、ウェーハ16のイオンビーム照射による正の帯電
をうまく防止できないだけでなく、電子シャワーによっ
てウェーハ16が負に帯電する現象が起こり、これが原因
でウェーハ16上のデバイスの歩留まりが低下する等の不
具合が発生することがある。
そこでこの発明は、上記のような不具合が発生するこ
とを防止するために、ウェーハに供給する電子シャワー
のエネルギー分布および空間分布を計測することができ
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。
〔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、前記ディスクの後方側におけるイオンビームの照射
領域に並設された複数のコレクタ電極と、このコレクタ
電極の前方側に設けられていて各コレクタ電極に対応す
る位置に小孔を有するサプレッサ電極と、このサプレッ
サ電極に負のサプレッサ電圧を印加する電圧可変型のサ
プレッサ電源と、イオンビーム照射を行うことなく電子
シャワーを発生させたときに前記各コレクタ電極に流れ
る電流の前記サプレッサ電圧の大きさを変化させたとき
の各値に基づいて、前記電子シャワーのエネルギー分布
および空間分布を求める演算回路とを備えることを特徴
とする。
〔作用〕
上記構成によれば、各コレクタ電極には、サプレッサ
電極に印加されたサプレッサ電圧に相当するエネルギー
以上のエネルギーを持つ電子のみが入射することがで
き、その量に応じた電流が各コレクタ電極に流れる。
従って、このサプレッサ電圧の大きさを変化させてそ
のときに各コレクタ電極に流れる電流値を計測し、その
データを演算回路で処理することによって、電子シャワ
ーのエネルギー分布および空間分布を計測することがで
きる。
〔実施例〕
第1図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置
の要部構成図である。第5図の例と同一または相当する
部分には同一符号を付し、以下においては従来例との相
違点を主に説明する。
この実施例においては、ディスク14の後方側に位置す
る前述したようなキャッチプレート18内に、複数のコレ
クタ電極26a〜26cを(但し3個に限られるものではな
い)ほぼ直線上に並設しており、かつ、その前方側にサ
プレッサ電極24を、更にその前方側にマスク22を設けて
いる。サプレッサ電極24およびマスク22は、それぞれ、
各コレクタ電極26a〜26cに対応する位置に小孔を有す
る。
各コレクタ電極26a〜26cは、抵抗30をそれぞれ介し
て、ディスク14等と電流計測器20との接続点Pに接続さ
れている。
サプレッサ電極24と上記接続点Pとの間には、サプレ
ッサ電極24に負のサプレッサ電圧VSを印加する電圧可変
型のサプレッサ電源28が接続されている。サプレッサ電
圧VSの可変範囲は、例えば0V〜−300V程度とする。
そして、各抵抗30に流れる電流値に応じて各抵抗30の
両端に発生する電圧およびサプレッサ電圧VSを演算回路
32に取り込むようにしている。
上記構成によれば、ディスク14を図中左側に後退させ
ておいて、かつイオンビーム2の照射を行うことなく、
フィラメント10から一次電子11を放出させて二次電子12
を主体とする電子シャワーを発生させると、この電子シ
ャワーには色々なエネルギーを持つ電子が含まれている
が、その内、サプレッサ電極24に印加されたサプレッサ
電圧VSに相当するエネルギー以上のエネルギーを持つ電
子のみがサプレッサ電極24の部分を通り抜けて各コレク
タ電極26a〜26cに入射することができ、その入射量に応
じた電流IEが各コレクタ電極26a〜26cに流れる。そして
この各電流IEの値が電圧の形で演算回路32に取り込まれ
る。またそのときのサプレッサ電圧VSの大きさも演算回
路32に取り込まれる。
従って、このサプレッサ電圧VSを変化させて各コレク
タ電極26a〜26cに流れる電流IEを計測すると、例えば第
2図に示すようなグラフが得られる。
また、このグラフ中の各カーブにおけるサプレッサ電
圧VSの微小区間ごとの電流IEの差を求めると、即ち各カ
ーブを微分すると、例えば第3図に示すようなグラフが
得られる。このグラフは、各コレクタ電極26a〜26cの位
置ごとに、どの位のエネルギーを持つ電子がどの位の量
だけ入射しているかを表している。即ち、電子シャワー
のエネルギー分布を表している。
また、第4図のグラフは、第3図のグラフと同じデー
タを用いてその表現方法を変えたものであり、この図
は、各コレクタ電極26a〜26cの位置において電子がどの
位の量あるかをそのエネルギーごとに表している。即
ち、電子シャワーの空間分布をエネルギーごとに表して
いる。
この実施例においては、演算回路32において、第2図
に相当するデータに基づいて処理を行って、第3図およ
び第4図に相当するデータを求めるようにしており、こ
れによって電子シャワーのエネルギー分布および空間分
布を計測することができる。
これによって、電子シャワーのエネルギー分布および
空間分布が適性であるか否かのチェックが可能になり、
その結果、前述したような電子シャワーの不適性による
ウェーハ16上のデバイスの歩留まり低下等の不具合発生
を防止することも可能になる。
その場合、ウェーハ16上のデバイスに悪影響を与えな
いための電子シャワーの最大許容エネルギーEH(第3図
参照)、最大許容量neHおよび最小許容量neLを、ウェー
ハ16に対する注入条件やイオンビーム形状等の情報に基
づいて演算回路32に対して設定し、これに基づいて電子
シャワーのエネルギー分布および空間分布が適性である
か否かを演算回路32において自動的に判断して、演算回
路32から警報や注入インターロックのための信号Sを出
力させるようにしても良い。
なお、上記のような電子シャワーの分布測定は、例え
ばディスク14に対するウェーハ16の交換時等のように、
ウェーハ16に対するイオン注入の合間に行えば良く、そ
のようにすればスループット低下の問題は起こらない。
また、上記マスク22、サプレッサ電極24、コレクタ電
極26a〜26c、サプレッサ電源28および抵抗30を用いれ
ば、イオンビーム2の強度分布を計測することもでき
る。これは、コレクタ電極26a〜26cにイオンビーム2を
入射させると、その場所でのビーム強度に応じたビーム
電流が各コレクタっ電極26a〜26cおよび各抵抗30に流れ
るからである。但しこのとき、抵抗30には前記電子シャ
ワーによる電流IEの場合とは逆向きに電流が流れるの
で、上記コレクタ電極26a〜26c等をイオンビーム2の強
度分布測定と前述した電子シャワーの分布測定とに併用
する場合は、抵抗30以降に設ける絶縁アンプ等の電気回
路(図示省略)は両方向の電流を計測できるようにして
おくものとする。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、ウェーハのチャージ
アップ特性に影響を与える電子シャワーのエネルギー分
布および空間分布を簡単に計測することができる。
その結果、例えば、電子シャワーの不適性によってウ
ェーハ上のデバイスの歩留りが低下する等の不具合が発
生することを防止することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部構成図である。第2図は、サプレッサ電圧を変化さ
せたときのコレクタ電極に流れる電流の変化の例を示す
グラフである。第3図は、電子シャワーのエネルギー分
布の例を示すグラフである。第4図は、電子シャワーの
空間分布の例を示すグラフである。第5図は、従来のイ
オン注入装置の一例を部分的に示す図である。 2……イオンビーム、8……ニュートラルカップ、10…
…フィラメント、11……一次電子、12……二次電子、14
……ディスク、16……ウェーハ、24……サプレッサ電
極、26a〜26c……コレクタ電極、28……サプレッサ電
源、32……演算回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 勝男 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−109245(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 37/317 H01L 21/265 H01L 21/66

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デ
    ィスクに装着されたウェーハにイオンビームを照射して
    イオン注入を行う装置であって、一次電子を放出する一
    次電子放出源と、この一次電子を受けて二次電子を放出
    する二次電子放出源とを備え、この二次電子を主体とす
    る電子シャワーをイオンビーム照射領域におけるウェー
    ハに供給するようにしたものにおいて、前記ディスクの
    後方側におけるイオンビームの照射領域に並設された複
    数のコレクタ電極と、このコレクタ電極の前方側に設け
    られていて各コレクタ電極に対応する位置に小孔を有す
    るサプレッサ電極と、このサプレッサ電極に負のサプレ
    ッサ電圧を印加する電圧可変型のサプレッサ電源と、イ
    オンビーム照射を行うことなく電子シャワーを発生させ
    たときに前記各コレクタ電極に流れる電流の前記サプレ
    ッサ電圧の大きさを変化させたときの各値に基づいて、
    前記電子シャワーのエネルギー分布および空間分布を求
    める演算回路とを備えることを特徴とするイオン注入装
    置。
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