JP2970851B1 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JP2970851B1 JP10227347A JP22734798A JP2970851B1 JP 2970851 B1 JP2970851 B1 JP 2970851B1 JP 10227347 A JP10227347 A JP 10227347A JP 22734798 A JP22734798 A JP 22734798A JP 2970851 B1 JP2970851 B1 JP 2970851B1
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Abstract

【要約】 【課題】 真空度の悪化、構造物の組立不良等に基づく
イオンヒ゛ームの不正確な測定による誤った制御を行なわずウェハ
等に不純物注入を行うイオン注入装置を提供する。 【解決手段】 ト゛ース゛ファラテ゛ー1は、イオン照射対象物のウェハ4に
照射するイオンヒ゛ーム6の軌道外に設けられ、ウェハ4へのイオン注入
処理中のイオンヒ゛ーム6のヒ゛ーム電流を測定する。フロントファラテ゛ー2
は、ト゛ース゛ファラテ゛ー1近傍のイオンヒ゛ーム6の軌道上に設けられ、イオ
ン注入処理前にイオンヒ゛ーム6のウェハ4の上流のヒ゛ーム電流を測定
する。ハ゛ックファラテ゛ー5は、イオンヒ゛ーム6の軌道上に設けられ、イオンヒ
゛ーム6のウェハ4の下流のヒ゛ーム電流を測定する。フロントファラテ゛ースリッ
ト3は、ウェハ4に対して照射されるイオンヒ゛ーム6を通過させる。図
に示さない制御装置は、フロントファラテ゛ー2で測定したイオンヒ゛ーム6
のヒ゛ーム電流値と、ハ゛ックファラテ゛ー5で測定したイオンヒ゛ーム6のヒ゛ーム
電流値との一致を確認し、ト゛ース゛ファラテ゛ー1で 計測されるヒ
゛ーム電流値を、フロントファラテ゛ー2、ハ゛ックファラテ゛ー5で計測されるイオン
ヒ゛ーム電流値と一致させるための係数Dffを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不純物イオンのビ
ーム電流を測定し、ウェハ等に不純物イオンを注入する
ビーム電流間接測定方法型のイオン注入装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の代表的なビーム電流間接測定方式
型のイオン注入装置を図1および図5を参照して説明す
る。図1は、従来の代表的なビーム電流間接測定方式型
のイオン注入装置の構成を示すブロック図である。図5
は、図1に示す構成のイオン注入装置の動作を示す制御
シーケンス図である。
【0003】従来のビーム電流間接測定型イオン注入装
置では、イオン照射対象物(ウェハ4等)を照射するイ
オンビームの軌道外にドーズファラデー1が設けられ
(ステップS100)、イオン照射対象物を照射するイ
オンビームの軌道上にバックファラデー5が設けられて
いる。
【0004】そして、このイオン注入装置では、ドーズ
ファラデー1とバックファラデー5とによるビーム電流
の測定(ステップS101、ステップS102)の結果
に基づいてイオン注入量の補正量を予め求め(ステップ
S103)、ドーズファラデー1によるビーム電流の測
定結果に基づいて、予め設定されている設定ドーズ量に
なるようにイオン注入量(ステップS104、ステップ
S105)の計測・制御を行う(ステップS106)。
【0005】すなわち、この従来のビーム電流間接測定
型イオン注入装置のイオン注入量制御は、イオン照射対
象物に照射されるイオンビームとバックファラデー5で
受けるイオンビームが等しいことが前提となって成立す
るシステムである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た前提が正しいことを確認する手段がなく、真空度の悪
化によるイオンビームの中性化や構造物の組立不良によ
るイオンビームの遮蔽等の外乱により本前提が不成立の
場合は、誤った注入量制御を行う危険性がある。
【0007】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、真空度の悪化および構造物の組立不良等によるイ
オンビームのイオンビーム電流値の不正確な測定結果に
基づく誤った注入量制御を行なわずにウェハ等に所定の
不純物注入を行うことが可能なビーム電流間接測定型の
イオン注入装置を提供する事にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
イオン注入装置において、不純物イオンのイオンビーム
を照射するイオン源と、このイオンビームの軌道に設
けられたイオン電流を計測し、計測結果として第1の計
測値を出力する第1の計測手段と、前記第1の計測手段
と同一平面上の近傍、かつ前記イオンビームの軌道内
設けられており、イオン電流を計測し、計測結果として
第2の計測値を出力する第2の計測手段と、このイオン
ビームにおける前記第1の計測手段の下流の軌道上に設
けられたイオン電流を計測し、計測結果として第3の計
測値を出力する第3の計測手段と、前記第1の計測手段
と第3の計測手段との間に配置されたイオン照射対象物
を具備し、前記第1の計測値と前記第3の計測値とが
一致した場合にのみ、前記イオン照射対象物に前記イオ
ンビームを照射することを特徴とする。
【0009】請求項2の発明は、請求項1記載のイオン
注入装置において、前記第2の計測値に乗じると、得ら
れる結果が前記第3の計測値に等しくなる係数を、前記
第2の計測値と前記第3の計測値とに基づき演算し、前
記係数を前記第2の計測値に乗じた値に基づき前記イオ
ン照射対象物に照射される前記不純物のイオン量を制御
することを特徴とする。
【0010】
【0011】本発明の特徴は、図4に示す様に、ウェハ
4への注入処理開始前に、注入処理中ビーム電流を計測
するドーズファラデー1(第2の計測手段)近傍のイオ
ンビーム軌道上に設置されたフロントファラデー2(第
1の計測手段)を用い、バックファラデー5(第3の計
測手段)で計測されるビーム電流とフロントファラデー
2で計測されるビーム電流が等しいことを確認する処理
を行い、フロントファラデー2とバックファラデー5間
の空間ではイオンビーム量の変化がないことを証明する
機能を有することである。
【0012】すなわち、上記の確認を行うことにより、
ドーズファラデー1で計測するビーム電流値に予め計測
されたドーズファラデー1で計測されるビーム電流値と
バックファラデー5で計測するビーム電流値の比(以下
Dff)を乗じた値は、ウェハ4に照射されるイオンビ
ーム電流量と等しいことが証明され、注入中のビーム電
流計測は間接的ではあるが、ウェハ4で直接ビーム電流
を計測する場合と同様に正確に注入量を計測・制御する
ことが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に
よるビーム電流間接測定型のイオン注入装置の構成を示
すブロック図である。この図において、1(第2の計測
手段)はドーズファラデーであり、イオン照射対象物で
あるウェハ4に照射するイオンビーム6の軌道内に設け
られている。また、ドーズファラデー1は、ウェハ4へ
のイオン(不純物イオン)注入処理中のイオンビーム6
のビーム電流を測定する。
【0014】2(第1の計測手段)はフロントファラデ
ーであり、ドーズファラデー1近傍のイオンビーム6の
軌道上に設けられ、イオン注入処理前にイオンビーム6
におけるウェハ4の上流のビーム電流を測定する。5
(第3の計測手段)はバックファラデーであり、イオン
ビーム6の軌道上に設けられ、イオンビーム6における
ウェハ4の下流のビーム電流を測定する。3はフロント
ファラデースリットであり、ウェハ4に対して照射され
るイオンビーム6を通過させる。
【0015】図に示さない制御装置は、フロントファラ
デー2で測定したイオンビーム6のビーム電流値と、バ
ックファラデー5で測定したイオンビーム6のビーム電
流値とが一致する事を確認する。また、この図に示さな
い制御装置は、これらのビーム電流値が一致した場合、
フロントファラデー2とバックファラデー5の間に位置
するウェハ4に照射されるイオンビーム電流と、フロン
トファラデー2およびバックファラデー5で計測される
イオンビーム電流が等しいと判断する。
【0016】さらに、この図に示さない制御装置は、ド
ーズファラデー1において計測されるビーム電流値を、
フロントファラデー2またはバックファラデー5におい
て計測されるイオンビーム電流値と一致させるための係
数Dffを演算する。
【0017】これにより、ウェハ4にイオン注入を行う
間のビーム電流値は、ドーズファラデー1で計測するイ
オンビーム電流値に係数Dffを乗じた値として間接的
に計測することが出来る。
【0018】従って、本発明のビーム電流間接測定型の
イオン注入装置では、上記手法を用いてドーズファラデ
ー1で計測されるイオンビーム電流値に係数Dffを乗
じた値のビーム電流値がウェハ4に照射されるイオンビ
ームのビーム電流値と等しいことを確認した上で、ドー
ズファラデー1で計測されるイオンビーム6のビーム電
流値に基づいてウェハ4へ注入される不純物のドーズ量
の計測・制御が行われる。
【0019】次に、図1、図2、図3および図4を参照
し、一実施形態の動作例を説明する。図2および図3
は、図1と同様にイオン注入装置の構成を示すブロック
図である。また、図4は、図1〜図3に示すイオン注入
装置の動作を説明する制御シーケンス図である。
【0020】例えば、ステップS1において、イオン注
入処理開始信号が入力されると、図に示さない制御装置
は、図2に示すようにフロントファラデー2を図の上部
方向に移動させ、イオンビーム軌道上に配置する。
【0021】次に、ステップS2において、フロントフ
ァラデー2は、図に示さないイオン源から照射されるイ
オンビーム6のビーム電流値I1を計測し、このビーム
電流値I1を図に示さない制御装置へ出力する。そし
て、図に示さない記憶装置は、入力されるビーム電流値
I1を内部の記憶装置へ格納する。
【0022】次に、ステップS3において、図に示さな
い制御装置は、図3に示す様にフロントファラデー2を
図の下部方向に移動させ、イオンビーム軌道外に配置す
る。これにより、図に示さないイオン源から照射される
イオンビーム6は、フロントファラデースリット3を通
過してバックファラデー5へ到達する。
【0023】次に、ステップS4において、バックファ
ラデー5は、図に示さないイオン源から照射されるイオ
ンビーム6のウェハ4よりも下流側のイオンビーム電流
値I2を計測し、このビーム電流値I2を図に示さない
制御装置へ出力する。そして、図に示さない記憶装置
は、入力されるビーム電流値I2を内部の記憶装置へ格
納する。
【0024】次に、ステップS5において、図に示さな
い制御装置は、フロントファラデー2で計測したイオン
ビーム電流値I1と、バックファラデー5で計測したイ
オンビーム電流値I2とが一致しているか否かの判定を
行う。この結果、イオンビーム電流値I1とイオンビー
ム電流値I2とが一致していれば、図に示さない制御装
置は、ステップS6へ処理を進める。一方、一致してい
なければ、図に示さない制御装置はイオン注入処理を中
断する。
【0025】次に、ステップS6において、ドーズファ
ラデー1は、図2または図3に示すようにイオンビーム
電流値I3を計測し、このビーム電流値I3を図に示さ
ない制御装置へ出力する。
【0026】次に、ステップS7において、図に示さな
い制御装置は、ドーズファラデー1で計測されるビーム
電流値I3が、フロントファラデー2またはバックファ
ラデー5で計測される各々のイオンビーム電流値I1お
よびイオンビーム電流値I2と一致させるための係数D
ffを演算し、演算結果の係数Dffを内部の記憶部へ
格納する。
【0027】同時に、ステップS8において、図に示さ
ない制御装置は、図1に示す様にウェハ4をイオンビー
ム軌道上の注入位置に搬入する。
【0028】次に、ステップS9において、図に示さな
い制御装置は、図に示さないイオン源に制御信号を出力
し、ウェハ4に対する不純物のイオンビーム6の照射を
開始する。
【0029】次に、ステップS10において、図に示さ
ない制御装置は、ドーズファラデー1で計測するイオン
ビーム電流値I3に係数Dffを乗じた値をウェハ4に
照射されるイオンビーム電流として、ウェハ4へ注入さ
れるドーズ量の計測・制御を行う。
【0030】ウェハ4に注入されるドーズ量を正確に計
測・制御する為には、ウェハ4に照射されるイオンビー
ム電流値が、ドーズファラデー1で計測されるイオンビ
ーム電流値にDffを乗じた値と等しくなければならな
い。本発明では、ドーズファラデー1で計測するイオン
ビーム電流値にDffを乗じた値がウェハ4に照射され
るイオンビーム電流値と等しいことが確認された場合の
み、ウェハ4へイオン注入処理を行う為、真空度の悪化
によるイオンビームの荷電変換や構造物の組立不良によ
るイオンビームの遮蔽等の外乱が発生した場合は検知す
ることが可能であり、ウェハ4への異常な注入処理を未
然に防止することが可能となる。
【0031】上述した効果が得られる理由としては、本
発明のイオン注入装置を用いることにより、フロントフ
ァラデー2で計測したイオンビーム電流とバックファラ
デー5で計測したイオンビーム電流が一致していれば、
フロントファラデー2とバックファラデー5間の空間に
はイオンの飛行を阻害する要因はないことが証明され、
従って、フロントファラデー2とバックファラデー5の
間に位置するウェハ4に照射されるイオンビーム電流
は、フロントファラデー2又はバックファラデー5で計
測するイオンビーム電流と等しいことを間接的に証明で
きるからである。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、不純物イオンのイオン
ビームを照射するイオン源と、このイオンビームの軌道
に設けられたイオン電流を計測し、計測結果として第
1の計測値を出力する第1の計測手段と、前記第1の計
測手段と同一平面上の近傍、かつ前記イオンビームの
道内に設けられており、イオン電流を計測し、計測結果
として第2の計測値を出力する第2の計測手段と、この
イオンビームにおける前記第1の計測手段の下流の軌道
上に設けられたイオン電流を計測し、計測結果として第
3の計測値を出力する第3の計測手段と、前記第1の計
測手段と第3の計測手段との間に配置されたイオン照射
対象物とを具備し、前記第1の計測値と前記第3の計測
値とが一致した場合にのみ、前記イオン照射対象物に前
記イオンビームを照射するため、イオン注入装置の真空
度の悪化によるイオンビームの荷電変換や構造物の組立
不良によるイオンビームの遮蔽等の外乱が発生した場合
は検知することが可能であり、イオン照射対象物への異
常な注入処理を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態によるイオン注入装置の
構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の一実施形態によるイオン注入装置の
構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の一実施形態によるイオン注入装置の
構成を示すブロック図である。
【図4】 図1〜図3に示すイオン注入装置の動作を示
す動作シーケンス図である。
【図5】 従来のイオン注入装置の動作を示す動作シー
ケンス図である。
【符号の説明】
1 ドーズファラデー 2 フロントファラデー 3 フロントファラデースリット 4 ウェハ 5 バックファラデー 6 イオンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 37/317 H01J 37/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物イオンのイオンビームを照射する
    イオン源と、 このイオンビームの軌道に設けられたイオン電流を計
    測し、計測結果として第1の計測値を出力する第1の計
    測手段と、 前記第1の計測手段と同一平面上の近傍、かつ前記イオ
    ンビームの軌道内に設けられており、イオン電流を計測
    し、計測結果として第2の計測値を出力する第2の計測
    手段と、 このイオンビームにおける前記第1の計測手段の下流の
    軌道上に設けられたイオン電流を計測し、計測結果とし
    て第3の計測値を出力する第3の計測手段と、前記第1
    の計測手段と第3の計測手段との間に配置されたイオン
    照射対象物とを具備し、 前記第1の計測値と前記第3の計測値とが一致した場合
    にのみ、前記イオン照射対象物に前記イオンビームを照
    射する ことを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の計測値に乗じると、得られる
    結果が前記第3の計測値に等しくなる係数を、前記第2
    の計測値と前記第3の計測値とに基づき演算し、 前記係数を前記第2の計測値に乗じた値に基づき前記イ
    オン照射対象物に照射される前記不純物のイオン量を制
    御する ことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装
    置。
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