JP3341590B2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掃引したイオンビ
ームをウエハ等の試料に照射して均一注入を行うビーム
スキャン方式のイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、半導体プロセスにお
いてデバイスの特性を決定する不純物を、ウエハ表面に
任意の量および深さに制御性良く注入できることから、
現在の集積回路の製造に重要な装置になっている。

【０００３】イオン注入装置の中でも中電流型のもの
は、スポット状のイオンビームを静電的または磁気的に
高周波で掃引する静電スキャン方式または磁界スキャン
方式が用いられる。また、例えば水平方向にイオンビー
ムを掃引すると共に、ウエハを垂直方向に機械的に駆動
（メカニカルスキャン）することによって、ウエハの全
面へのビーム照射を行うハイブリッドスキャン方式の中
電流イオン注入装置もある。

【０００４】中電流イオン注入装置においてスキャナに
よるイオンビームの角度走査を行った場合、ウエハ面上
の各点においてイオンビームのウエハへの入射角度が異
なり、この注入角度誤差がデバイスの特性に影響を与え
ることになる。特に、近年は、デバイスの微細化、ウエ
ハの大口径化に伴って、この問題が大きくなっている。
そこで、イオンビームがウエハ上のどの位置でもウエハ
に対して一定の角度で入射するパラレルビームを形成
し、この問題を解消している。

【０００５】図４に、パラレルビームを用いたハイブリ
ッドスキャン方式の中電流イオン注入装置のビーム輸送
系の一例を示す。イオンビームは、図示しないイオン源
から引き出された後、所望の質量分析や加速等が行わ
れ、同図のビーム輸送系に導かれる。このビーム輸送系
において、スポット状のイオンビームは、ビームスキャ
ニングマグネット（以下、ＢＳＭと称する）５１で磁気
的に水平方向に掃引された後、コリメータ５２に入射す
る。上記ＢＳＭ５１は、波形コントローラ５７が出力す
る三角波状のアナログコントロール信号に従って励磁電
流を変化させるＢＳＭアンプ５６により駆動される。上
記コリメータ５２は、コリメータ電源５８から供給され
る電流によって励磁し、一様な静磁界を発生する電磁石
であって、掃引されたイオンビームを曲げ戻してパラレ
ルビームを形成する。

【０００６】上記のパラレルビームは、磁界クランプ５
３を通過した後、図５に示すように、エンドステーショ
ンで垂直方向に駆動されているウエハＷの全面に照射さ
れる。ウエハＷの上流側にはマスク５４が設けられてお
り、その開口５４ａを通過したイオンビームのみがウエ
ハＷへと導かれる。また、上記開口５４ａの側方にはド
ースファラデ５５が設けられており、イオン注入処理中
に当該ドースファラデ５５で計測されるビーム電流値に
基づいて、イオン注入量の制御が行われる。

【０００７】上記のビーム輸送系において、イオンビー
ムが必要な部分に照射されるためには、図４のＢＳＭ５
１にて掃引されたイオンビームのスイープ幅が必要なだ
けあり、且つイオンビームがコリメータ５２で適切に曲
げ戻されている必要がある。このため、ＢＳＭ５１およ
びコリメータ５２が発生する磁界は、適切なフィードバ
ック系を有するシステム（電源）で一定の値になるよう
にローカルに制御されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置の
故障やソフトバグ等の予期せぬ原因で、イオン注入処理
中に、ＢＳＭ５１やコリメータ５２の発生磁界がずれて
しまう可能性がある。尚、従来より、コリメータ電源５
８の電流を計測した値などのモニタ信号が許容範囲から
外れた場合にインターロックがかかるようにはなってい
るが、以下の理由によって異常検出の精度が悪くなる場
合がある。

【０００９】すなわち、ビーム輸送系のパラメータは、
イオン種・ビームエネルギー等のイオン注入条件が変わ
る毎に様々な値を取り得るため、異常判定のための判断
基準をどのような値にするかが問題である。通常は、計
算や経験によって判断基準を設定しているのであるが、
あまり許容範囲を狭く設定し過ぎると、イオン注入条件
によっては正常であるにも関わらずインターロックが作
動してしまいシステムの運用に支障を来すことにもなる
ので、ある程度の許容範囲を確保しなければならない。
このため、ビーム輸送系の何れかのパラメータに均一注
入に悪影響を与えるような誤差が生じても、インターロ
ックが作動しない場合もあり得るのである。

【００１０】一例として、ＢＳＭ５１の発生する高周波
磁界が変化してビームスイープ領域が左右にずれた場合
を考える。図６中の（ａ）はスイープ状態が正常な場合
であり、この状態から同図（ｃ）に示すようにビームス
イープ領域が右側にずれた場合には、ドースファラデ５
５のモニタ値が０になるのでこの異常を検出することが
できるが、同図（ｂ）に示すようにビームスイープ領域
が逆方向にずれた場合には、ドースファラデ５５にもビ
ームが入射されるので、この異常を検出することができ
ない。

【００１１】尚、ビームのスイープ領域やスイープ幅が
正常であることだけの確認であれば、図７に示すよう
に、照射領域の両サイドにドースファラデ５５・５５を
設け、当該両ファラデにイオンビームが入射されている
ことを確認するという方法も考え得る。しかしながら、
この場合、ビームの照射に寄与しない部分が多くなり、
イオンビームの利用効率が低下する。さらにこの場合、
イオンビームの平行度・入射角度の異常などのコリメー
タ５２の磁界が変化した場合に発生する異常は検出する
ことができない。

【００１２】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、ビーム輸送系の異常を高精度で検出す
ることができるイオン注入装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るイ
オン注入装置は、試料にイオンビームを照射したときの
状況を実測して、ビーム輸送系（ビーム掃引手段を具備
し、イオンビームを掃引しながら下流の注入室へと導く
ビームライン）で掃引したイオンビームが正常であるこ
とを確認するビームチェック手段を備え、掃引ビームを
試料に照射して均一注入を行うものであって、上記の課
題を解決するために、以下の手段が講じられていること
を特徴としている。

【００１４】すなわち、上記イオン注入装置は、ビーム
チェック手段が実際のイオン注入処理前にイオンビーム
の正常状態を確認したとき、このときのビーム輸送系の
パラメータの計測値を異常判定の判断基準値として設定
する基準値設定手段と、実際のイオン注入処理中に、ビ
ーム輸送系のパラメータの計測値と上記判断基準値とを
比較して異常の有無を検出する異常検出手段とを備えて
いる。

【００１５】上記の構成によれば、実際のイオン注入処
理前に、ビームチェック手段が、試料にイオンビームを
照射したときの状況を実測して、ビーム輸送系で掃引し
たイオンビームが正常であることを確認する。このよう
にイオンビームの正常状態を確認した上で、基準値設定
手段がこのときのビーム輸送系のパラメータの計測値を
異常判定の判断基準値として設定する。これにより、イ
オン種・ビームエネルギー等のイオン注入条件が変わる
毎に様々な値を取り得るビーム輸送系のパラメータに対
して、注入条件に応じた最適な判断基準値を設定するこ
とができる。

【００１６】そして、実際のイオン注入処理中は、異常
検出手段が、ビーム輸送系のパラメータの計測値と上記
判断基準値とを比較して異常の有無を検出するので、ビ
ーム輸送系の異常によって注入異常が発生するような状
況を確実に検出することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００１８】本実施の形態に係るイオン注入装置は、パ
ラレルビームを用いたハイブリッドスキャン方式であ
り、パラレルビームの形成に磁界スキャナと静磁界を発
生する電磁石からなるコリメータとを使用している。

【００１９】イオンビームは、イオン源から引き出され
た後、所望の質量分析や加速等が行われ、図１に示すビ
ーム輸送系に導かれる。ビーム輸送系は、ビーム掃引手
段を具備し、イオンビームを掃引しながら下流の注入室
へと導くビームラインである。このビーム輸送系には、
上流側から、ファイナルエネルギーマグネット（以下、
ＦＥＭと称する）１、ＢＳＭ２、およびコリメータ３が
この順に設けられている。

【００２０】上記ＦＥＭ１は、質量分析マグネットであ
り、ビーム輸送系の前段で質量分析され且つ加速部にお
いて所定の最終エネルギーに達したイオンビームに対し
て再度質量分析することにより、エネルギーコンタミネ
ーションを完全に除去するフィルタとして機能する。こ
のＦＥＭ１を出たイオンビームは、分析スリットとして
の機能と共に、注入位置におけるビームの発散角を制御
する機能も併せて有する可動スリット４を通過してＢＳ
Ｍ２へ入射する。

【００２１】上記ＢＳＭ２は、可動スリット４を通過し
たスポット状のイオンビームを高周波数で磁気的に水平
方向に掃引する磁界スキャナである。このＢＳＭ２は、
ＢＳＭアンプ５（ＢＳＭ２を励磁する電源）から供給さ
れる励磁電流により駆動される。上記ＢＳＭアンプ５
は、波形コントローラ６が出力する三角波状のコントロ
ール信号に従って励磁電流を変化させる。

【００２２】上記波形コントローラ６は、図２に示すよ
うに、ＣＰＵ（Central ProcessingUnit)６ａ、バッフ
ァメモリ６ｂ、Ｄ／Ａ変換器６ｃ、および図示しないハ
ードディスクドライブ等の外部記憶装置を備えている。
この波形コントローラ６は、複数の注入条件に応じた複
数の波形データを外部記憶装置に記憶しており、ここか
ら注入条件に応じた波形データを読み出してバッファメ
モリ６ｂへ転送し、バッファメモリ６ｂ内の波形データ
をＤ／Ａ変換器６ｃでアナログに変換してコントロール
信号を生成する。また、この波形コントローラ６は、後
述するビーム掃引速度均一性の測定結果から掃引波形の
修正（波形データの補正）を行う機能を有する。

【００２３】図１に示すように、上記ＢＳＭ２で掃引さ
れたイオンビームは、コリメータ３に入射する。このコ
リメータ３は、コリメータ電源７から供給される電流に
よって励磁し、一様な静磁界を発生する電磁石であっ
て、掃引されたイオンビームを曲げ戻してパラレルビー
ムを形成する。

【００２４】上記のパラレルビームは、磁界クランプ１
０を通過してエンドステーション（注入室）の方へ進行
する。図３に示すように、エンドステーションでは、ウ
エハＷ（試料）が図示しない駆動機構によって上下方向
に駆動されるようになっている。ウエハＷの上流側には
マスク１１が設けられており、その開口１１ａを通過し
たイオンビームのみがウエハＷへ到達する。

【００２５】上記マスク１１の開口１１ａの側方には、
イオン注入処理中にビーム電流の計測を行うためのドー
スファラデ１２が設けられている。イオン注入処理中に
は、掃引ビームの一部がドースファラデ１２に入射し、
当該ファラデで計測されるビーム電流値に基づいて、イ
オン注入量の制御が行われる。

【００２６】また、上記マスク１１の開口１１ａの上方
には、複数の小型ファラデカップ（以下、小ファラデと
称する）がビーム掃引方向に所定間隔で並設されてなる
フロントファラデ１３が設けられている。このフロント
ファラデ１３は、後述のバックファラデ１５と共に、ビ
ームの平行度・掃引速度均一性・スイープ幅などを測定
するためのビーム計測系として使用される。このフロン
トファラデ１３および上記ドースファラデ１２が取り付
けられたマスク１１は、駆動機構１４によって上下移動
可能であり、フロントファラデ１３の使用時には、掃引
ビームがフロントファラデ１３に入射する位置までマス
ク１１が下降する。

【００２７】また、ウエハＷのさらに下流には、複数の
小ファラデがビーム掃引方向に所定間隔で並設されてな
るバックファラデ１５が設けられている。このバックフ
ァラデ１５の使用時には、掃引ビームがバックファラデ
１５に直接入射するように、ウエハＷおよびそれを保持
する図示しないプラテンが退避する。

【００２８】また、磁界クランプ１０の上流側のコリメ
ータ３の出口付近には、ダンプファラデ１６が設けられ
ている。このダンプファラデ１６は、ＢＳＭ２の掃引磁
場がゼロであり且つコリメータ３の設定が正しいときに
イオンビームが通るコース上に設置され、ＦＥＭ１の磁
束密度を調整するためのビーム電流計測系として使用さ
れる。

【００２９】イオン注入装置は、上記の各種ファラデを
用いたビーム計測システム１７（図１）を利用して、実
際のイオン注入処理前に、試料にイオンビームを照射し
たときの状況を実質的に実測する機能を有する。そし
て、実処理前のビーム状態の確認処理として、実際のビ
ーム照射領域にどの様なビームがどの様にやってくるか
（ビームの掃引速度均一性、ビームの平行度およびスイ
ープ幅など）をビーム計測システム１７を用いて実測
し、最適なビーム状態になるように必要に応じてビーム
輸送系の各種パラメータを調整することができる。

【００３０】上記の実処理前のビーム状態の確認処理
（ビームチェック機能）について次に説明する。本実施
の形態では、このビーム状態の確認処理は、波形コント
ローラ６によって行われるようになっており、図１に示
すように、ビーム計測システム１７による計測データ
は、波形コントローラ６に取り込まれている。

【００３１】図２に示すように、波形コントローラ６
は、注入処理条件に応じた波形データをバッファメモリ
６ｂへロードし（注入処理条件に応じた登録データがな
い場合は歪みのない三角波のデータをロードし）、この
波形データから生成したコントロール信号をＢＳＭアン
プ５に出力している。これにより、所望の掃引波形によ
ってイオンビームが掃引される。

【００３２】このとき、図３中に仮想線で示されるよう
に、掃引ビームがフロントファラデ１３に入射する位置
までマスク１１を下降させ、フロントファラデ１３の各
小ファラデでビーム電流を計測する。上記フロントファ
ラデ１３のどの小ファラデにビームが入射しているかを
見る（ビーム電流を検出している小ファラデを調べる）
ことによって、ビームのスイープ幅およびスイープ中心
を確認することができる。また、掃引ビームがマスク１
１の開口１１ａを通過する位置までマスク１１を上昇さ
せ、ドースファラデ１２とバックファラデ１５とを同時
にＯＮにし、両ファラデが完全にスイープレンジに入っ
ていることも確認する。そして、もし、ビームのスイー
プ幅等が不適切であれば、ＢＳＭアンプ５の出力調整が
行われる。

【００３３】次に、ビームの平行度・掃引速度均一性の
確認について説明する。

【００３４】図２に示すように、フロントファラデ１３
およびバックファラデ１５の各小ファラデに入射したビ
ームの電流は、ビーム電流変換器１８においてディジタ
ルに変換されて波形コントローラ６へ取り込まれる。

【００３５】上記のフロントファラデ１３およびバック
ファラデ１５の小ファラデは、スイッチの切り替えによ
り、それぞれ独立してビーム電流が計測可能である。し
たがって、これらの小ファラデのうちの１つを選択し、
ビームの掃引を行っている際の掃引電流に対応するコン
トロール信号電圧と当該小ファラデで計測されるビーム
電流量を測定することにより、イオンビームがその選択
された小ファラデの位置にやってくる時のコントロール
信号電圧を測定できる。この測定を全ての小ファラデに
対して行うことにより、コントロール信号電圧値とビー
ムの掃引方向位置との関係式が得られる。

【００３６】そして、注入位置（ウエハＷの位置）を前
後に挟んだフロントファラデ１３とバックファラデ１５
とにより、それぞれ上記の関係式を求める。あるコント
ロール信号電圧値（それに対応する掃引電流値）では、
イオンビームは１つのコースを飛行することから、上記
の２つの関係式を用いれば、フロントファラデ１３とバ
ックファラデ１５との間のビームの飛行コースが決定で
きる。この飛行コースの傾きが平行からのずれ（ビーム
の平行度）を表す。そこで、もしビームの平行度が悪か
ったときには、コリメータ電源７の出力電流を調整して
コリメータ３の磁束密度を修正する。

【００３７】尚、コリメータ３の磁束密度を修正すれ
ば、その影響がビームのスイープ中心やスイープ幅にも
及ぶので、これらを再確認して修正し、その後再度ビー
ムの平行度を確認する。

【００３８】また、フロントファラデ１３およびバック
ファラデ１５と注入位置（ウエハＷの位置）との位置関
係は既知なので、フロントファラデ１３およびバックフ
ァラデ１５でそれぞれ求めた上記の２つの関係式から、
注入位置におけるコントロール信号電圧とビームの掃引
方向位置との関係式を導くことができる。更に、コント
ロール信号電圧と時間との関係は既知であることから、
時間と注入位置上（ウエハ面上）におけるビームの掃引
方向位置との関係が求められる。すなわち、注入位置上
におけるビーム掃引速度がわかるのである。

【００３９】イオン注入量は、ウエハ面上でのビーム掃
引速度に反比例するので、上述のようにビーム掃引速度
がわかれば注入均一性を予測することができる。そし
て、予測された注入均一性が悪い場合は、波形コントロ
ーラ６は、予測均一性のデータに基づいて掃引波形（バ
ッファメモリ６ｂ内の波形データ）を補正し、注入位置
において均一な速度でビームを掃引させるための新たな
掃引波形を作成する。

【００４０】上記のようにして、ビーム状態を実測して
正常な掃引ビームが得られていることを確認してから、
実際のイオン注入処理に移行するので、均一性の高いイ
オン注入が可能である。

【００４１】また、本実施の形態のイオン注入装置は、
注入均一性異常の未然防止による信頼性の高い注入処理
を実現するために、以下に説明するインターロックシス
テムを具備している。

【００４２】このインターロックシステムは、図１に示
す波形コントローラ６およびシステムコントローラ１９
が、ビーム輸送系の各種パラメータを監視することによ
って実現されるものであり、実際のイオン注入処理中に
パラメータが許容範囲を越えて変化した場合には、イオ
ン注入処理が中断されると共に、異常の発生を報知する
警報（ディスプレイへの表示やブザーの鳴動等）が行わ
れる。

【００４３】異常判定に用いられるビーム輸送系のパラ
メータとしては、ＦＥＭ１の磁束密度、ＦＥＭ１の電源
の出力電流値、ＢＳＭアンプ５の出力電流（その最大・
最小値や波形）、コリメータ３の磁束密度、およびコリ
メータ電源７の出力電流値などがある。

【００４４】前述のように、ビーム輸送系のパラメータ
は、イオン種・ビームエネルギー等のイオン注入条件が
変わる毎に様々な値を取り得るため、異常判定のための
判断基準（許容範囲）をどのように設定すべきかが問題
であるが、本実施の形態では、上記の実処理前のビーム
状態の確認処理が完了した直後のビーム輸送系の各種パ
ラメータを計測して取得し、その計測値を異常判定の判
断基準値として自動的に設定することにより、この問題
を解消している。具体的なインターロックの内容につい
ては以下に示す。

【００４５】先ず、ＢＳＭ２に関係するインターロック
について説明する。ＢＳＭアンプ５の出力電流の監視機
能に関しては、波形コントローラ６に持たせている。Ｂ
ＳＭアンプ５には、自己の出力電流を計測してそれをデ
ィジタルに変換するための電流計測部およびＡ／Ｄ変換
部（共に図示せず）が設けられている。そして、ＢＳＭ
アンプ５は、その出力電流のモニタ信号ａ（パラメータ
の計測値）を波形コントローラ６へ出力している。

【００４６】基準値設定手段としての波形コントローラ
６は、上記の実処理前のビーム状態の確認処理が完了し
た直後に、ＢＳＭアンプ５の出力電流のモニタ信号ａの
最大・最小値（ピーク値）を取得し、これを異常判定の
判断基準値として図示しないメモリに記憶する。

【００４７】そして、実際のイオン注入処理中におい
て、異常検出手段としての波形コントローラ６は、ＢＳ
Ｍアンプ５の出力電流のモニタ信号ａの最大・最小値と
上記の判断基準値との差分が許容範囲を越えていないか
を判定し、許容範囲を越えた場合にシステムコントロー
ラ１９へ異常発生を示すインターロック信号ｂを出力す
る。システムコントローラ１９は、インターロック信号
ｂを入力したときにインターロックをかけて注入処理を
中断させる。

【００４８】上記のようにモニタ信号ａの最大・最小値
をチェックすることによって簡易に異常検出が可能であ
るが、モニタ信号ａの波形の全体形状を詳細にチェック
することにより、より高精度な異常検出が可能である。
この詳細なチェックを行う場合には、上記の実処理前の
ビーム状態の確認処理が完了した直後に、ＢＳＭアンプ
５の出力電流のモニタ信号ａの１周期分の波形データを
判断基準値としてメモリ内に記憶する。そして、実際の
イオン注入処理中は、メモリ内の波形データとモニタ信
号ａとを比較してその差分が許容範囲を越えた場合にシ
ステムコントローラ１９へインターロック信号ｂを出力
する。

【００４９】モニタ信号ａの最大・最小値のチェックま
たはその波形全体のチェックは、イオン注入処理中に常
時実行する、ある一定の時間間隔で実行する、または新
たなウエハＷがセットされて注入が開始されたときに実
行する（すなわちウエハ交換毎に実行する）。このチェ
ックの頻度は、波形コントローラ６の処理能力に応じて
決定すればよい。

【００５０】次に、コリメータ３に関係するインターロ
ックについて説明する。コリメータ電源７には、自己の
出力電流を計測してそれをディジタルに変換するための
電流計測部およびＡ／Ｄ変換部（共に図示せず）が設け
られている。そして、コリメータ電源７は、その出力電
流のモニタ信号ｃ（パラメータの計測値）をシステムコ
ントローラ１９へ出力している。

【００５１】また、上記コリメータ３の静磁界形成領域
内にはホール素子８が設けられており、このホール素子
８に接続されたガウスメータ９にてコリメータ３の磁束
密度が計測される。そして、ガウスメータ９は、計測し
た磁束密度をディジタルに変換したモニタ信号ｄ（パラ
メータの計測値）をシステムコントローラ１９へ出力し
ている。

【００５２】基準値設定手段としてのシステムコントロ
ーラ１９は、上記の実処理前のビーム状態の確認処理が
完了した直後に、コリメータ電源７の出力電流のモニタ
信号ｃおよびコリメータ３の磁束密度のモニタ信号ｄの
値をそれぞれ取得し、これを異常判定の判断基準値とし
て図示しないメモリに記憶する。

【００５３】そして、実際のイオン注入処理中におい
て、異常検出手段としてのシステムコントローラ１９
は、コリメータ電源７の出力電流のモニタ信号ｃの値と
上記の判断基準値との差分、およびコリメータ３の磁束
密度のモニタ信号ｄの値と上記の判断基準値との差分が
それぞれ許容範囲を越えていないかを監視し、何れか一
方でも許容範囲を越えた場合にインターロックをかけて
注入処理を中断させる。

【００５４】このように、コリメータ３の磁束密度とそ
の励磁電流とを両方とも監視しているのは、クロスチェ
ックのためであり、何れか一方の監視のみでも構わない
が、システムの二重化という点では両方とも監視するこ
とが望ましい。

【００５５】本実施の形態のイオン注入装置の構成で
は、ＢＳＭ２とコリメータ３とに関するパラメータが注
入均一性に最も影響を与えるので、これらのパラメータ
のチェックについて詳細に説明したが、ビーム輸送系の
他のパラメータのチェックも同様にして実行可能であ
る。例えば、ＦＥＭ１の磁束密度やその励磁電流値のチ
ェックは、コリメータ３関係のパラメータの場合と同様
である。

【００５６】以上のように、本実施の形態に係るイオン
注入装置は、試料にイオンビームを照射したときの状況
を実質的に実測して、ビーム輸送系で掃引したイオンビ
ームが正常であることを確認するビームチェック手段
（ビーム計測システム１７および波形コントローラ６）
を備えたものであり、このビームチェック手段が実際の
イオン注入処理前にイオンビームの正常状態を確認した
とき、このときのビーム輸送系のパラメータの計測値を
異常判定の判断基準値として設定（メモリに記憶）し、
実際のイオン注入処理中に、ビーム輸送系のパラメータ
の計測値と上記判断基準値とを比較して異常の有無を検
出する手段（波形コントローラ６およびシステムコント
ローラ１９）を備えている構成である。

【００５７】また、本実施の形態に係るイオン注入装置
の異常検出方法は、イオン注入装置が有するビームチェ
ック機能（試料にイオンビームを照射したときの状況を
実質的に実測して、ビーム輸送系で掃引したイオンビー
ムが正常であることを確認する機能）を利用して、実際
のイオン注入処理前に、上記のビームチェック機能によ
ってイオンビームが正常であることを確認した上で、こ
のときのビーム輸送系のパラメータを計測してその計測
値を異常判定の判断基準値として取得し、実際のイオン
注入処理中には、ビーム輸送系のパラメータを計測し、
その計測値と上記判断基準値とを比較して異常の有無を
検出することを特徴とする。

【００５８】このようなイオン注入装置の構成またはそ
の異常検出方法により、イオン種・ビームエネルギー等
のイオン注入条件が変わる毎に様々な値を取り得るビー
ム輸送系のパラメータに対して、異常判定のための判断
基準値を計算等を行って一々設定（設定変更）すること
なく、最適な判断基準値を容易に設定することが可能で
ある。そして、ビーム輸送系のシステム異常によって注
入異常が発生するような状況を確実に検出し、正確にイ
ンターロックをかけ、均一注入異常を未然に防止するこ
とができる。

【００５９】尚、上記の説明では、磁界によってパラレ
ル掃引ビームを形成しているが、これに限定されるもの
ではなく、静電方式のスキャナやコリメータを用いた構
成でも、上記と同様にしてビーム輸送系のパラメータを
チェックすれば、同様の効果が得られる。

【００６０】また、上記ではハイブリッドスキャン方式
のイオン注入装置を例示して説明したが、イオンビーム
を所定のＸ方向（例えば水平方向）およびそれと直交す
るＹ方向（例えば垂直方向）に二次元的に掃引する方式
のイオン注入装置でも、上記と同様にしてビーム輸送系
のパラメータをチェックすれば、やはり同様の効果が得
られる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１の発明に係るイオン注入装置
は、以上のように、ビームチェック手段が実際のイオン
注入処理前にイオンビームの正常状態を確認したとき、
このときのビーム輸送系のパラメータの計測値を異常判
定の判断基準値として設定する基準値設定手段と、実際
のイオン注入処理中に、ビーム輸送系のパラメータの計
測値と上記判断基準値とを比較して異常の有無を検出す
る異常検出手段とを備えている構成である。

【００６２】それゆえ、イオン種・ビームエネルギー等
のイオン注入条件が変わる毎に様々な値を取り得るビー
ム輸送系のパラメータに対して、注入条件に応じた最適
な判断基準値を設定することができ、ビーム輸送系の異
常によって均一注入異常が発生するような状況を高精度
で検出することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すものであり、イオ
ン注入装置におけるビーム輸送系の要部構成を示す説明
図である。

【図２】上記イオン注入装置におけるビーム掃引制御系
の要部構成を示す説明図である。

【図３】上記イオン注入装置におけるエンドステーショ
ンの要部構成を示す斜視図である。

【図４】従来のイオン注入装置におけるビーム輸送系の
要部構成を示す説明図である。

【図５】従来のイオン注入装置におけるエンドステーシ
ョンの要部構成を示す斜視図である。

【図６】ビームスイープ領域のずれを検出する方法を説
明するための説明図である。

【図７】ビームスイープ領域のずれを検出する他の方法
を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ ファイナルエネルギーマグネット（ＦＥＭ） ２ ビームスキャニングマグネット（ＢＳＭ） ３ コリメータ ５ ＢＳＭアンプ ６ 波形コントローラ（ビームチェック手段、基準値
設定手段および異常検出手段） ７ コリメータ電源 ８ ホール素子 ９ ガウスメータ １２ ドースファラデ １３ フロントファラデ １５ バックファラデ １７ ビーム計測システム（ビームチェック手段） １９ システムコントローラ（基準値設定手段および
異常検出手段） Ｗ ウエハ（試料）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/317 H01L 21/265

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料にイオンビームを照射したときの状況
   を実測して、ビーム輸送系で掃引したイオンビームが正
   常であることを確認するビームチェック手段を備え、掃
   引ビームを試料に照射して均一注入を行うイオン注入装
   置において、 上記ビームチェック手段が実際のイオン注入処理前にイ
   オンビームの正常状態を確認したとき、このときのビー
   ム輸送系のパラメータの計測値を異常判定の判断基準値
   として設定する基準値設定手段と、 実際のイオン注入処理中に、ビーム輸送系のパラメータ
   の計測値と上記判断基準値とを比較して異常の有無を検
   出する異常検出手段とを備えていることを特徴とするイ
   オン注入装置。