JP2959102B2 - 走査波形の作成方法 - Google Patents

走査波形の作成方法

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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。
〔背景となる技術〕
第1図は、イオン注入装置の一例を示す概略側面図で
ある。第2図は、第1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±VV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±VH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に全面に均一にイオン注入が行われる
ようにしている。
上記走査電圧±VV、±VHには、従来は一般的に三角波
が利用されている。
ところが、三角波でイオンビーム4を走査した場合
は、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2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(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1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(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
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、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
形を形成する方法が同一出願人によって別途提案されて
いる。
それを以下に要約して説明する。なお以下の方法を実
施するためには、走査電源12、14は、例えば図示例のよ
うに、演算処理装置16から与えられる走査波形データ
SV、SH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18
0度位相の異なる走査電圧±VV、±VHを出力する高圧ア
ンプ122、123、142、143とでそれぞれ構成する。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VVと水平側の走査電圧VH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3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やチルト角θ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DH、垂直方向
DV)がどのようにばらつくかは、 DH(θ)=K1・cos2(θ−θ)/cos2θ DV(θ)=K2・cos2(θ−θ)/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4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)=a1tm+a2tm-1+a3tm-2+・・・am 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SVまたはSH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6図に示すようなマップが得られる。同
図において+記号は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4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
つきを無くすように)補正することで、例えば第5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、 Vi″={Vi−V′i-1}{1−f(ρ)/100}+V″i-1 ここでi=1〜9 より求まる。ここでf(ρ)は注入量と抵抗率ρとの
関数であるが、近似的にf(ρ)=Kρとしてもか
まわない。つまり、 Vi″={Vi−V′i-1}{1−K・ρi/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SVまたはSH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。
〔発明の目的〕
イオン注入装置には、例えばターゲット10のチルト角
θ、ターゲット10のサイズ、イオンビーム4を構成す
るイオンのマス値、イオンビーム4の加速電圧、ターゲ
ット10に対するドーズ量、イオンビーム4のビーム電流
等の注入パラメータが多種多様に存在する。
この各種注入パラメータに応じて、ターゲット10での
注入量分布が変わるから、注入不均一性を解消する前記
第2の走査波形を表す関数V″(t)は、各種注入パラ
メータごとに存在することになる。
しかしこの関数V″(t)を、イオン注入の度ごと
に、そのときの注入パラメータに応じて、上記〜の
演算や処理を行っていちいち求めるのは、多くの時間が
かかるため現実的ではない。
かと言って、この関数V″(t)を各種注入パラメー
タごとに、例えば演算処理装置16内のまたはそれに付属
の記憶手段内に記憶させておくと、膨大な記憶容量が必
要になり、またそのデータの読み出しにも多くの時間が
かかるという問題が生じる。何故なら、この関数V″
(t)は実際上は、演算処理装置16において前述したよ
うに多数点の(例えば4000点程度の)ディジタル的な走
査波形データとして扱われるからである。
そこでこの発明は、上記のような走査波形の作成方法
を更に改良して、必要とする記憶容量を小さくかつ処理
速度を向上させることができる方法を提供することを主
たる目的とする。
〔実施例〕
以下にこの発明の実施例を、背景技術で説明した方法
との相違点を主体にして説明する。
この実施例においては、前述した第2の例えば10点か
らなる離散的な波形データ P0″(0,0),P1″(t1,V1″)・・・P9″(t9,V9″) を前述した〜の処理によって求め、そしてそれに対
応する注入パラメータ(例えば前述したようにターゲッ
ト10のチルト角θ、ターゲット10のサイズ、イオンビ
ーム4を構成するイオンのマス値、イオンビーム4の加
速電圧、ターゲット10に対するドーズ量、イオンビーム
4のビーム電流等)に関連づけて、例えば演算処理装置
16内のまたはそれに付属の記憶手段(例えばハードディ
スクやフロッピディスク)内に記憶させておく。
そしてイオン注入の際に、そのときの注入パラメータ
に対応する波形データを記憶手段から読み出して、当該
波形データに基づいて、前述したの処理の場合と同様
に最小二乗法によって第2の走査波形を表す関数V″
(t)を求める。
具体的には、例えば演算処理装置16において、この関
数V″(t)を表す多数点の(例えば4000点程度の)デ
ィジタル的な走査波形データを求める。そしてイオン注
入の際はこの走査波形データを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。
一種の注入パラメータに対応する上記第2の離散的な
波形データは、上記第2の関数V″(t)を表す走査波
形データに比べて遙かに少ない点数で済むので(例えば
前述したように、前者は10点であるのに対して後者は40
00点程度もある)、この実施例の方法によれば、必要と
する記憶容量を遙かに小さく(即ち10/4000程度に)す
ることができる。また、そのデータの読み出しに殆ど時
間がかからなくなるので、処理速度も向上する。
なお、実際のイオン注入の際の所望の注入パラメータ
と、前記第2の離散的は波形データを関連づけた記憶手
段上の注入パラメータとが完全に一致しない場合は、最
も近い注入パラメータに対応する第2の離散的な波形デ
ータを読み出してきて第2の走査波形を作るようにして
も良い。
また、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、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
得ることができるという背景技術と同様の効果の他に、
必要とする記憶容量を非常に小さくし、かつ処理速度を
向上させることができるという更なる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、イオン注入装置の一例を示す概略側面図であ
る。第2図は、第1図の装置の平面図である。第3図な
いし第5図は、この発明の背景となる走査波形の作成方
法を説明するための図であり、第3図は基本となる三角
波の一例を示し、第4図は構造上の誤差を考慮した走査
波形の一例を示し、第5図は注入結果を考慮した走査波
形の一例を示す。第6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。 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、この波形データを、当該波形データを求めた
    ときの前記イオン注入装置の注入条件を表す注入パラメ
    ータに関連づけて記憶手段に記憶しておき、そしてイオ
    ン注入の際に、そのときの前記イオン注入装置の注入条
    件を表す注入パラメータに対応する波形データを前記記
    憶手段から読み出して当該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。
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