JP2959100B2 - 走査波形の作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入装置におけるイオンビームの
走査波形を作成する方法に関する。

〔従来の技術〕

第６図は、イオン注入装置の一例を紙す概略側面図で
ある。第７図は、第６図の装置の平面図である。

このイオン注入装置においては、イオン源２から引き
出され、かつ必要に応じて質量分析、加速等の行われた
イオンビーム４を、走査電源12から所定周波数の走査電
圧±V_Vが供給される一組の走査電極６によって例えば垂
直方向に静電的に走査し、かつ走査電源14から所定周波
数の走査電圧±V_Hが供給される一組の走査電極８によっ
て例えば水平方向に静電的に走査することによってター
ゲット（例えばウェーハ）10の全面に照射し、これによ
ってターゲット10の全面に均一にイオン注入が行われる
ようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記走査電圧±V_V、±V_Hには、一般的に三角波が使用
されている。

ところが、三角波でイオンビーム４を走査した場合
に、イオン注入装置の構造上の要因やその他の要因によ
り、ターゲット10の面内での注入均一性があまり良くな
いという問題がある。

構造上の要因の一つは、第７図に示すように、直進す
る中性ビームがターゲット10に当たらないようにするた
め、ビームラインを偏向角θ_０（例えば７度）だけ曲げ
ていることである。このようにすると、ターゲット10上
でのイオンビーム４の走査速度が内側と外側とで異なる
（具体的には前者の方が大になる）ようになり、その結
果、内側の方が注入量が小さくなる。

構造上の要因の他の一つは、第６図に示すように、タ
ーゲット10でのチャネリング効果を抑える等のために、
ターゲット10をチルト角θ_Ｔ（例えば７度、あるいはそ
れ以上）だけ傾けて注入する場合があることである。こ
とようにすると、ターゲット10上でのイオンビーム４の
走査速度が上側と下側とで異なる（具体的には前者の方
が大になる）ようになり、その結果、上側の方が注入量
が小さくなる。

これらの他にも、注入均一性を悪化させる要因とし
て、イオンビーム４内におけるエネルギーの不均一、ビ
ームラインにおける残留ガスの存在等が挙げられる。

そこでこの発明は、基本となる三角波を補正すること
によって、上記のようなイオン注入装置の構造上の要因
やその他の要因による注入不均一性を解消することがで
きる走査波形を作成する方法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、この発明の走査波形の作成
方法は、イオンビームを互いに直行する２軸方向に電気
的に走査してターゲットに照射してイオン注入を行う装
置であって、イオンビームのビームラインを所定の偏向
角だけ曲げ、かつターゲットをイオンビームに対して所
定のチルト角だけ傾けてイオン注入を行うイオン注入装
置に適用され、前記イオンビームを電気的に走査する走
査波形を作成する方法において、電圧を時間の関数とし
て表した基本となる三角波を元に、イオン注入装置の構
造に起因するターゲット面内での注入不均一性を補正す
るものであって時間と電圧の組から成る第１の離散的な
波形データを求め、この波形データに基づいて最小二乗
法によって、電圧を時間の関数として表した第１の走査
波形を求め、この走査波形に基づいてターゲットにイオ
ン注入を行い、それによるターゲット面内での注入量分
布を測定し、この測定結果に基づいて注入量分布が均一
化するように前記第１の離散的な波形データを補正し
て、時間と電圧の組から成る第２の離散的な波形データ
を求め、この波形データに基づいて最小二乗法によっ
て、電圧を時間の関数として表した第２の走査波形を求
めることを特徴とする。

〔作用〕

上記第１の走査波形には、イオン注入装置の構造に起
因する注入不均一性を補正する情報が含まれている。

また、上記第２の走査波形には、構造上の要因やその
他の要因による注入不均一性を補正する情報が、実際の
注入結果によりフィードバックされている。

従って、この第２の走査波形によれば、ターゲットに
対して注入均一性の極めて良好なイオン注入を行うこと
ができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明を実施するイオン注入装置の一例
を示す図である。第６図および第７図の例との相違点を
主に説明すると、この例えは、前述した走査電源12、14
を、演算処理装置16から与えられる走査波形データS_V、
S_Hに基づいてアナログ波形を発生するアナログ波形発生
器121、141と、それからの信号を昇圧して互いに180度
位相の異なる走査電圧±V_V、V_Hを出力する高圧アンプ12
2、123、142、143とでそれぞれ構成している。演算処理
装置16は、例えばマイクロコンピュータを含んでいる。

垂直側の走査電圧V_Vと水平側の走査電圧V_Hの波形作成
方法は同じ考え方であるので、両者を包括して以下に走
査電圧Ｖの波形作成方法として説明する。

まず、例えば第２図に示すように、基本となる三角
波を任意の区間に分ける。この例では、1/2周期を９区
間に分けている。これにより、当該三角波上の点P₀（0,
0）、P₁（t₁,V₁）・・・P₉（t₉,V₉）の10点が決まる。

次に、三角波で注入した場合に、構造上の要因で、
即ち上記偏向角θ_０やチルト角θ_Ｔの存在によって、タ
ーゲット10の面内で注入量Ｄ（水平方向D_H、垂直方向
D_V）がどのようにばらつくかは、 D_H（θ）＝K₁・cos²（θ−θ_０）/cos²θ D_V（θ）＝K₂・cos²（θ−θ_Ｔ）/cos²θ ここでθはイオンビームの走査角、K₁,K₂は定数 で求まるから、この関数によって、注入不均一性を補正
（解消）するには走査電圧Ｖの傾き（これがイオンビー
ム４の走査速度、ひいては注入量に影響する）を各区間
でどのように補正すべきかが分かるから、それを求め
る。具体的には、例えば第３図に示すように、補正後の
電圧値V₁′〜V₉′を算出する。

これにより、構造に起因する注入不均一性を補正する
第１の離散的な波形データが点座標 P₀′（0,0）、P₁′（t₁,V₁′）・・・ P₉′（t₉,V₉′として得られる。

次に、上記点P₀′（0,0）・・・P₉′（t₉,V₉′）
に、 Ｖ′（ｔ）＝a₁t^m＋a₂t^m-1＋a₃t^m-2＋・・・a_m という多項式をあてはめる。しかし後述するようにこの
式は測定結果にも利用するため、ｍの値をむやみに上げ
ると誤差の影響が著しく大きくなるので、普通はそれを
避けるためｍ≪９とするが、実験によればｍ＝３が最も
好ましいと言える。つまり走査波形を表す関数として
は、 Ｖ′（ｔ）＝a₁t³＋a₂t²＋a₃t＋a₄ が最適であると言える。

そこで最小二乗法により、係数a₁〜a₄を求める。この
演算や他の演算は、例えば、演算処理装置16において行
っても良い。

上記のようにして求めた関数Ｖ′（ｔ）は第１の走
査波形を表すものであり、そしてこれを例えばディジタ
ル的に表す走査波形データS_VまたはS_Hを演算処理装置16
からアナログ波形発生器121または141に与え、それに基
づく走査波形でイオンビーム４を走査してターゲット10
に対して実際にイオン注入を行う。

その後、ターゲット10の面内での注入量分布を測定す
る。例えば、四探針法によって抵抗率ρの分布を測定す
ると、例えば第５図に示すようなマップが得られる。同
図において＋信号はρが平均よりも大の領域を、−記号
はρが小の領域をそれぞれ示す。抵抗率ρと注入量とは
反比例するので、これにより注入量分布が分かる。

次に、上記注入時に使用した走査波形（第３図参
照）の各区間と上記マップ上の領域との対応は分かって
いるので、また走査波形の各区間の傾きも分かっている
ので、その傾きを注入量のばらつきに応じて（即ちばら
つきを無くするように）補正することで、例えば第４図
に示すように、点座標 P₀″（0,0）,P₁″（t₁,V₁″）・・・P₉″（t₉,V₉″） が求まる。これが第２の離散的な波形データである。

より具体的には、V₁″〜V₉″は、 V_i″＝{V_i′−Ｖ′_i-1}{１−ｆ(ρ_ｉ)/100}＋Ｖ″_i-1 ここでｉ＝１〜９ より求まる。ここでｆ（ρ_ｉ）は注入量と抵抗率ρとの
関数であるが、近似的にｆ（ρ_ｉ）＝Ｋρ_ｉとしてもか
まわない。つまり、 V_i″＝{V_i′−V_i-1}{１−Ｋ・ρ_i/100}＋Ｖ″_i-1 と表すことができ、実験によればＫ＝1.5が良いと言え
る。

次に、上記点座標P₀″〜P₉″に基づいて、上記の
場合と同様にして最小二乗法で第２の走査波形を表す関
数Ｖ″（ｔ）を求める。これにより、ターゲット10の全
面に亘って均一にイオン注入を行うことができる走査波
形が求められたことになる。何故なら、この関数Ｖ″
（ｔ）には、イオン注入装置の構造に起因する注入不均
一性を解消する情報のみならず、その他の要因による注
入不均一性を解消する情報が全てフィードバックされて
いるからである。

第１図の装置においては、この関数Ｖ″（ｔ）を表す
ディジタル的な走査波形データS_VまたはS_Hを演算処理装
置16からアナログ波形発生器121または141に与え、それ
に基づく走査波形でイオンビーム４を走査することにな
る。

上記関数Ｖ″（ｔ）で表される走査波形で所望の注
入均一性が得られない場合は、再度上記〜の処理を
繰り返しても良い。

なお、上記のような方法は、前述したように、垂直側
の走査電圧の補正および水平側の走査電圧の補正のいず
れにも適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオン注入装置の構
造に起因する注入不均一性のみならずその他の要因によ
る注入不均一性をも解消することができるので、注入均
一性の極めて良好なイオン注入を行うことができる走査
波形を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施するイオン注入装置の一例を
示す図である。第２図は、基本となる三角波の一例を示
す図である。第３図は、構造上の誤差を考慮した走査波
形の一例を示す図である。第４図は、注入結果を考慮し
た走査波形の一例を示す図である。第５図は、ターゲッ
ト面内での注入量分布の一例を示す図である。第６図
は、イオン注入装置の一例を示す概略側面図である。第
７図は、第６図の装置の平面図である。 ４……イオンビーム、6,8……走査電極、10……ターゲ
ット、12,14……走査電源、16……演算処理装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビームを互いに直行する２軸方向に
   電気的に走査してターゲットに照射してイオン注入を行
   う装置であって、イオンビームのビームラインを所定の
   偏向角だけ曲げ、かつターゲットをイオンビームに対し
   て所定のチルト角だけ傾けてイオン注入を行うイオン注
   入装置に適用され、前記イオンビームを電気的に走査す
   る走査波形を作成する方法において、電圧を時間の関数
   として表した基本となる三角波を元に、イオン注入装置
   の構造に起因するターゲット面内での注入不均一性を補
   正するものであって時間と電圧の組から成る第１の離散
   的な波形データを求め、この波形データに基づいて最小
   二乗法によって、電圧を時間の関数として表した第１の
   走査波形を求め、この走査波形に基づいてターゲットに
   イオン注入を行い、それによるターゲット面内での注入
   量分布を測定し、この測定結果に基づいて注入量分布が
   均一化するように前記第１の離散的な波形データを補正
   して、時間と電圧の組から成る第２の離散的な波形デー
   タを求め、この波形データに基づいて最小二乗法によっ
   て、電圧を時間の関数として表した第２の走査波形を求
   めることを特徴とする走査波形の作成方法。