JP3610698B2

JP3610698B2 - Ion implanter

Info

Publication number: JP3610698B2
Application number: JP27701196A
Authority: JP
Inventors: 光則中村
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JPH10106476A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置に関し、より具体的には、未注入や注入量の極端に少ないといった注入異常の基板を簡単にかつ速やかに検出する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す平面図である。このイオン注入装置は、特開平３−１１４１２７号公報に記載されている装置と同様のものであり、イオンビーム２のビームラインの左右に同じ機構がほぼ左右対称に設けられているけれども、ここではその一方（図の右側）を図示してそれを例に説明する。
【０００３】
図示しない真空排気装置によって真空排気される注入室６内に、Ｘ方向（例えば水平方向）に電気的に（即ち電界または磁界によって）走査されたイオンビーム２が導入される。
【０００４】
注入室６内にはホルダ駆動装置１０が設けられている。このホルダ駆動装置１０は、この例では、基板４を保持するホルダ８を例えば矢印Ｃ方向に回転させるモータ１８と、このモータ１８等を支えるアーム１６を矢印Ｂのように往復回転させるモータ１４と、主軸１３およびそれに取り付けられたモータ１４等を矢印Ａのように往復回転させるモータ１２とを備えている。ホルダ８は、通常は冷却水によって冷却されている。
【０００５】
モータ１２によって主軸１３を矢印Ａのように回転させて、その先にアーム１６等を介して取り付けられたホルダ８を、イオン注入のための起立状態（図１の状態）と、基板４の着脱のための水平状態とに駆動することができる。そして起立状態で、モータ１４を矢印Ｂのように正逆転させてアーム１６を揺動回転させると、アーム１６の先端部に取り付けられたホルダ８は、そこに保持した基板４をイオンビーム２に向けた状態で、円弧を描くような形で、Ｘ方向と実質的に直交するＹ方向に機械的に走査される。それによって、基板４の全面にイオンビーム２を照射してイオン注入を行うことができる。
【０００６】
注入室６の後方部の底部（または天井部）には、基板４を注入室６内と大気側との間で１枚ずつ出し入れするための真空予備室２２が隣接されている。
【０００７】
水平状態にあるホルダ８に対する未注入の基板の装着、注入後の基板４の取り外し、およびホルダ８と真空予備室２２との間の基板４の搬送は、図示しない機構によって矢印Ｄに示すように往復直線運動させられる搬送アーム２０によって行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記イオン注入装置においては、ホルダ８上の基板４に対するイオン注入量（ドーズ量）は、起立状態にあるホルダ８の側方に設けたファラデーカップ２４にイオンビーム２の一部を入射させ、このファラデーカップ２４に流れるイオンビーム２のビーム電流をビーム電流計測器２６で測定し、かつそのようにして測定したビーム電流を時間積分することによって測定している。
【０００９】
ところが、上記のようなドーズ量を測定する手段では、基板４に現実にイオンビーム２が照射されたか否かを測定するものではないため、複数枚の基板４に連続してイオン注入処理を施している間に、何らかの原因で（例えば、イオンビーム２がファラデーカップ２４に入射している状態でイオンビーム２の電気的走査が何らかの原因で一時的に停止したり、基板４がイオンビーム２外に位置した状態でホルダ８の機械的走査が何らかの原因で一時的に停止した場合等によって）全くイオン注入されていなかったり、注入量の極端に少ない基板４が仮に発生したとしても、ビーム電流計測器２６にはビーム電流が流れているので、このような注入異常を検出することは困難である。
【００１０】
上記のようなことが起こるのは極めて希であるけれども、特に高い信頼性を要求される生産機等では、このような注入異常の基板４が検出されることなく次の工程に流れることを避けなければならない。
【００１１】
また、イオン注入の際の基板４の温度が異常に上昇したか否かを検知するために、ホルダ８から排出される冷却水の温度監視を温度センサー（図示省略）を用いて行っているけれども、このような手段では、基板４の温度を直接測定するものではないため、信頼性の点で劣る。
【００１２】
そこでこの発明は、未注入や注入量の極端に少ないといった注入異常の基板を簡単にかつ速やかに検出することを主たる目的とする。また、イオン注入の際に基板の温度が異常に上昇したことを簡単に確実にかつ速やかに検出することを他の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明のイオン注入装置は、前記ホルダに装着される前の基板の第１温度および同ホルダから取り外された後の基板の第２温度を非接触で測定する温度計と、この温度計で測定した第２温度と第１温度との温度差を求める演算器と、この演算器で求めた温度差と予め設定された基準値とを比較して前者が後者よりも小さいときに注入異常信号を出力する比較器とを備えることを特徴としている。
【００１４】
イオン注入時に基板に照射されたイオンビームのエネルギーは最終的には熱となるので、基板にイオン注入が行われれば、注入後の基板の温度は必ず上昇する。しかし、未注入であったり注入量が極端に少ないと、注入の前後で基板の温度差は小さくなる。注入前の基板の温度はホルダに装着される前の第１温度として、かつ注入後の基板の温度はホルダから取り外された後の基板の第２温度として温度計によって計測され、両温度の温度差が演算器によって求められ、その温度差が基準値よりも小さければ比較器から注入異常信号が出力される。このようにして、未注入や注入量の極端に少ないといった注入異常の基板を、簡単に、かつイオン注入直後に速やかに検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一例を部分的に示す平面図である。図２は、図１中の温度計周りを横から見て示す断面図である。図３の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１６】
前述したように、このイオン注入装置においては、ホルダ８に対する未注入の基板４の装着および同ホルダ８からの注入後の基板４の取り外しは、搬送アーム２０によって行われる。
【００１７】
そこでこの実施例では、この搬送アーム２０による基板４の搬送経路の途中に、より具体的には当該搬送経路の下側に位置する注入室６の底面７に、覗き窓３０を設け、その外側に放射温度計３２を設けて、覗き窓３０を介してこの放射温度計３２によって、その上を横切って搬送される基板４の温度を、より具体的にはホルダ８に装着される直前の基板４の第１温度Ｔ_１および同ホルダから取り外された直後の基板４の第２温度Ｔ_２を、非接触で測定するようにしている。ちなみに、搬送アーム２０は、基板４の周縁部のみを下から支える構造であるため、この搬送アームに載せられた基板４の温度（より具体的には裏面の温度）を下側から放射温度計３２によって何ら支障なく測定することができる。
【００１８】
放射温度計３２は、物体の放射するエネルギーを測定してその物体の温度を非接触で測定するものである。この実施例ではこの放射温度計３２として、物体の放射する赤外線を検出する赤外線放射温度計を用いている。そのため、覗き窓３０には、赤外線の透過特性に優れた材質、例えばサファイアガラス等を用いるのが好ましい。
【００１９】
なお、基板４の搬送を制御している、より具体的には搬送アーム２０の移動を制御しているコントローラ（図示省略）と放射温度計３２とを接続して互いに信号のやり取りを行うことによって、基板４が放射温度計３２の測定範囲に入った時にのみ温度測定を行わせるのが好ましい。
【００２０】
イオン注入後の基板４の放熱は、ホルダ８から取り外した時点から、ほぼ輻射だけになり、基板４の温度は殆ど下がらなくなる。なぜなら、基板４にゴミが付着するのを極力避けるために、基板４の搬送は、搬送アーム２０等の構造物が可能な限り基板４に接触しないようにして行っており、従って伝導による熱伝達は非常に少ない。また、注入室６内は真空であるため、気体の対流による熱伝達はない。従って、イオン注入後の基板４の注入室６内における搬送途中の温度は、ホルダ８上でのイオン注入の際の基板４の温度をほぼ反映していると言える。
【００２１】
上記放射温度計３２で測定した第１温度Ｔ_１および第２温度Ｔ_２は、この実施例では記憶装置３４に入力されてそれぞれ記憶される。これは、第２温度Ｔ_２の測定後に両温度Ｔ_１、Ｔ_２の温度差ΔＴ（＝Ｔ_２−Ｔ_１）を演算器３６において求めるためである。もっとも、第１温度Ｔ_１のみを記憶装置３４に記憶し、第２温度Ｔ_２が得られた時点で即刻、両温度Ｔ_１、Ｔ_２の温度差ΔＴを演算器３６によって求めるようにしても良い。
【００２２】
演算器３６で求めた温度差ΔＴは比較器３８に入力される。比較器３８は、この温度差ΔＴと、予め設定された基準値Ｒ_１とを比較して、温度差ΔＴが基準値Ｒ_１よりも小さいときに注入異常信号Ｓ_１を出力する。この基準値Ｒ_１は、例えば、基板４に所定のドーズ量注入されたときの基板４の温度上昇分に相当する温度（例えば７０℃程度）よりも小さい温度で任意であるが、その内でもあまり小さくしておくと未注入は検出できても注入量不足は検出しにくくなり、あまり大きくしておくと所定のドーズ量注入された場合でも注入量不足と判断する可能性が出てくるので、具体的には、大電流領域で５〜１０℃、中〜小電流領域で１〜５℃程度に設定しておくのが好ましい。
【００２３】
ホルダ８に装着され処理後に同ホルダ８から取り外された基板４に万一、未注入や注入量の極端に少ないといった注入異常があると、当該基板４の処理の前後における温度差が小さく、従って上記温度差ΔＴが基準値Ｒ_１より小さくなるので、比較器３８から注入異常信号Ｓ_１が出力される。これによって、未注入や注入量の極端に少ないといった注入異常の基板４を、複雑な測定系を用いたり複雑なデータ解析を行うことなく簡単に検出することができる。しかも、１枚１枚の基板４についてそのイオン注入直後に速やかに検出することができる。従って、注入異常の不良品が次の工程に流れることを未然に防ぐことができる。
【００２４】
なお、上記比較器３８から注入異常信号Ｓ_１が出力された場合は、それを表示する等してオペレータにイオン注入停止を促しても良いし、更に進んで、この注入異常信号Ｓ_１に応答してそれ以降のイオン注入を自動的に停止させるようにしても良い。
【００２５】
また、上記実施例のように、放射温度計３２によって、基板４の表面ではなく裏面の温度を測定すれば、次のような効果が得られる。即ち、基板４の表面には、通常はデバイスパターンが作り込まれ、かつレジストが塗布されている。これらは作製するデバイスによって異なるため、放射温度計３２で温度を測定するための黒度が異なることが多い。放射温度計３２では、測定対象物の黒度を正しく設定しないと、その温度を正確に測定することはできない。従って、基板４の表面の温度を放射温度計３２によって測定する場合は、基板４の表面に作製されているデバイスのタイプごとに、即ち基板４の表面のタイプごとに、放射温度計３２において黒度設定をする必要があり、測定が煩雑になる。これに対して、基板４の裏面には表面と違ってデバイスパターン等が形成されていないため、その黒度は基板４の表面のタイプによらずほぼ一定である。従って基板４の裏面の温度を測定すれば、放射温度計３２において黒度設定を基板４の表面のタイプごとに設定し直す煩雑さを無くすることができるので、測定がより簡単になる。
【００２６】
この実施例では更に、放射温度計３２で測定した前記第２温度Ｔ_２と、予め設定された第２の基準値Ｒ_２とを比較して第２温度Ｔ_２が基準値Ｒ_２よりも大きいときに温度異常信号Ｓ_２を出力する第２の比較器４０を設けている。この比較器４０への第２温度Ｔ_２の取り込みは、放射温度計３２から直接行っても良いし、図示例のように前記記憶装置３４から行っても良い。
【００２７】
上記基準値Ｒ_２は、例えば基板４の表面に塗布されているレジストが劣化を始める温度、より具体的には１００℃程度に設定しておけば良い。また、注入時の条件に応じて、具体的には基板４やその表面のレジストの種類、注入に用いるイオンビーム２のビーム電流、ビームエネルギー、更にはドーズ量等に応じて、この基準値Ｒ_２をきめ細かく変えても良く、そのようにすればきめ細かな検出が可能になる。また、各種注入条件時の基板４の標準的な温度上昇を一度予め測定しておけば、上記のような基準値Ｒ_２の具体的な値をより簡単に定めることができる。
【００２８】
また、前述したようにイオン注入後の基板４の注入室６内における搬送途中の温度は、ホルダ８上でのイオン注入の際の基板４の温度をほぼ反映しているけれども、仮に、基板４のホルダ８上での温度と搬送途中の温度との差が問題になるのであれば、その差を加味して上記基準値Ｒ_２を設定しておけば、この差は問題にならなくなる。即ち、この差に相当する分だけ基準値Ｒ_２を下げておけば良い。
【００２９】
イオン注入時に基板４の温度が異常に上昇すると、上記第２温度Ｔ_２が基準値Ｒ_２よりも大きくなるので、比較器４０から温度異常信号Ｓ_２が出力される。これによって、イオン注入の際に基板４の温度が異常に上昇したことを、複雑な測定系を要することなく簡単に検出することができる。しかも、従来の冷却水の温度測定のように間接的にではなく、基板４そのものの温度によって直接的に確実に検出することができる。更に、１枚１枚の基板４についてそのイオン注入直後に速やかに検出することができる。従って、温度上昇異常の不良品が次の工程に流れることを未然に防ぐことができる。また、基板冷却系（具体的にはホルダ８の冷却系）の故障等をも速やかに検出することができる。
【００３０】
またこの場合も、上記比較器４０から温度異常信号Ｓ_２が出力された場合は、それを表示する等してオペレータにイオン注入停止を促しても良いし、更に進んで、この温度異常信号Ｓ_２に応答してそれ以降のイオン注入を自動的に停止させるようにしても良い。
【００３１】
なお、ホルダ８に対する未注入の基板４の装着と注入後の基板４の取り外しとは、この実施例のように互いに同じ搬送経路で行われる場合が多いけれども、両者が別の搬送経路で行われる場合は、その一方の搬送経路に上記第１温度Ｔ_１を計測する放射温度計３２を設け、他方の搬送経路に上記第２温度Ｔ_２を計測する放射温度計３２を設け、この両放射温度計３２からの温度Ｔ_１、Ｔ_２を記憶装置３４に取り込む等すれば良い。それ以降は、上記実施例と同様である。
【００３２】
また、以上は、イオンビーム２を電気的に走査すると共に基板４を機械的に走査するいわゆるハイブリッドスキャン方式の装置であって、しかもイオンビーム２のビームラインの左右にほぼ同じ機構を設けたいわゆるデュアルタイプのイオン注入装置を例に説明したが、この発明はそのようなものに限定されるものではない。例えば、イオンビーム２をＸＹ両方向に電界または磁界によって走査する、あるいはＸＹの一方は電界によって、他方は磁界によって走査するイオン注入装置でも良い。このＸＹは、直交する２方向を表すだけであり、従って例えば、Ｘ方向を水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれらから傾いた方向と見ても良い。またイオンビーム２の走査は、平行走査（パラレルスキャン）でも良いし、通常の角度を持った走査でも良い。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００３４】
請求項１記載の発明によれば、上記のような温度計、演算器および比較器を備えているので、未注入や注入量の極端に少ないといった注入異常の基板を、複雑な測定系を用いたり複雑なデータ解析を行うことなく簡単に検出することができる。しかも各基板についてイオン注入直後に速やかに検出することができる。その結果、注入異常の不良品が次の工程に流れることを未然に防止することができる。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、次のような更なる効果を奏する。即ち、上記のような第２の比較器を更に備えているので、イオン注入の際に基板の温度が異常に上昇したことを、複雑な測定系を要することなく簡単に、しかも基板そのものの温度によって直接的に確実に検出することができる。しかも各基板についてイオン注入直後に速やかに検出することができる。その結果、温度上昇異常の不良品が次の工程に流れることを未然に防ぐことができる。また、基板冷却系の故障等をも速やかに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一例を部分的に示す平面図である。
【図２】図１中の温度計周りを横から見て示す断面図である。
【図３】従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す平面図である。
【符号の説明】
２イオンビーム
４基板
６注入室
８ホルダ
１０搬送アーム
３０覗き窓
３２放射温度計
３４記憶装置
３６演算器
３８比較器
４０第２の比較器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion implantation apparatus that performs ion implantation by irradiating a substrate with an ion beam, and more specifically, means for easily and quickly detecting a substrate having an implantation abnormality such as unimplantation or extremely small implantation amount. About.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a plan view partially showing an example of a conventional ion implantation apparatus. This ion implantation apparatus is similar to the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-114127, and the same mechanism is provided on the left and right sides of the beam line of the ion beam 2 in a substantially bilateral manner. One of them (the right side of the figure) is illustrated and described as an example.
[0003]
An ion beam 2 that is electrically scanned in the X direction (for example, the horizontal direction) (that is, by an electric field or a magnetic field) is introduced into an implantation chamber 6 that is evacuated by a vacuum evacuation device (not shown).
[0004]
A holder driving device 10 is provided in the injection chamber 6. In this example, the holder driving device 10 includes a motor 18 that rotates the holder 8 that holds the substrate 4 in the direction of arrow C, for example, and a motor 14 that reciprocally rotates the arm 16 that supports the motor 18 and the like as indicated by arrow B. And a motor 12 for reciprocatingly rotating the spindle 13 and the motor 14 attached thereto as indicated by an arrow A. The holder 8 is usually cooled by cooling water.
[0005]
The main shaft 13 is rotated as shown by an arrow A by the motor 12, and the holder 8 attached to the tip of the main shaft 13 via the arm 16 or the like is placed in an upright state for ion implantation (the state shown in FIG. 1) and the substrate 4 is attached or detached. Can be driven to a horizontal state. When the motor 16 is rotated forward and backward as indicated by an arrow B in the standing state to swing and rotate the arm 16, the holder 8 attached to the tip of the arm 16 turns the substrate 4 held there into the ion beam 2. In the state of being directed, it is mechanically scanned in a Y direction substantially perpendicular to the X direction in a shape of drawing an arc. Thereby, ion implantation can be performed by irradiating the entire surface of the substrate 4 with the ion beam 2.
[0006]
Adjacent to the bottom (or ceiling) of the rear portion of the injection chamber 6 is a vacuum preparatory chamber 22 for taking in and out the substrates 4 one by one between the inside of the injection chamber 6 and the atmosphere side.
[0007]
The mounting of the uninjected substrate to the holder 8 in the horizontal state, the removal of the substrate 4 after the injection, and the transfer of the substrate 4 between the holder 8 and the vacuum preliminary chamber 22 are performed as shown by an arrow D by a mechanism (not shown). This is performed by the transfer arm 20 that is reciprocated linearly.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the ion implantation apparatus, the ion implantation amount (dose amount) for the substrate 4 on the holder 8 is such that a part of the ion beam 2 is incident on the Faraday cup 24 provided on the side of the holder 8 in the standing state. The beam current of the ion beam 2 flowing through the Faraday cup 24 is measured by the beam current measuring device 26, and the beam current thus measured is integrated by time integration.
[0009]
However, since the means for measuring the dose amount as described above does not measure whether or not the ion beam 2 is actually irradiated on the substrate 4, the plurality of substrates 4 are successively subjected to ion implantation processing. During the operation, for some reason (for example, when the ion beam 2 is incident on the Faraday cup 24, the electrical scanning of the ion beam 2 is temporarily stopped for some reason, or the substrate 4 is outside the ion beam 2. Beam current measurement even if ion implantation is not performed at all or the substrate 4 having an extremely small implantation amount is generated (for example, when the mechanical scanning of the holder 8 is temporarily stopped for some reason in the state of being positioned at Since a beam current flows through the vessel 26, it is difficult to detect such an injection abnormality.
[0010]
Although the occurrence of the above is extremely rare, in a production machine or the like that requires particularly high reliability, avoid the flow of the substrate 4 having such an implantation abnormality to the next process without being detected. There must be.
[0011]
Further, in order to detect whether or not the temperature of the substrate 4 during ion implantation has risen abnormally, the temperature of the cooling water discharged from the holder 8 is monitored using a temperature sensor (not shown). Such means is inferior in reliability because it does not directly measure the temperature of the substrate 4.
[0012]
Therefore, the main object of the present invention is to easily and promptly detect a substrate with an abnormal injection such as non-injection or extremely small injection amount. Another object of the present invention is to easily and surely and quickly detect that the temperature of the substrate has risen abnormally during ion implantation.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The ion implantation apparatus of the present invention includes a thermometer that measures the first temperature of the substrate before being mounted on the holder and the second temperature of the substrate after being removed from the holder in a non-contact manner, and the thermometer An arithmetic unit for obtaining a temperature difference between the second temperature and the first temperature, and comparing the temperature difference obtained by the arithmetic unit with a preset reference value, an abnormal injection signal is generated when the former is smaller than the latter. And a comparator for outputting.
[0014]
Since the energy of the ion beam irradiated to the substrate at the time of ion implantation eventually becomes heat, if ion implantation is performed on the substrate, the temperature of the substrate after implantation necessarily rises. However, if the implantation is not performed or the implantation amount is extremely small, the temperature difference between the substrates before and after the implantation becomes small. The temperature of the substrate before injection is measured by a thermometer as a first temperature before being mounted on the holder, and the temperature of the substrate after injection is measured as a second temperature of the substrate after being removed from the holder. The difference is obtained by the calculator, and if the temperature difference is smaller than the reference value, an injection abnormality signal is output from the comparator. In this way, an abnormally implanted substrate such as unimplanted or extremely small amount of implantation can be detected easily and immediately immediately after ion implantation.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a plan view partially showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention. 2 is a cross-sectional view showing the periphery of the thermometer in FIG. 1 as viewed from the side. Portions that are the same as or correspond to those in the conventional example of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.
[0016]
As described above, in this ion implantation apparatus, mounting of the unimplanted substrate 4 to the holder 8 and removal of the substrate 4 after implantation from the holder 8 are performed by the transfer arm 20.
[0017]
Therefore, in this embodiment, a viewing window 30 is provided in the middle of the transfer path of the substrate 4 by the transfer arm 20, more specifically, on the bottom surface 7 of the injection chamber 6 positioned below the transfer path, and the outside thereof. Is provided with a radiation thermometer 32, and the temperature of the substrate 4 transported across the radiation thermometer 32 through the viewing window 30 is measured, more specifically, the substrate immediately before being mounted on the holder 8. a second temperature T ₂ of the substrate 4 immediately after being removed from the 4 first temperature T ₁ and the holder, so that measured without contact. Incidentally, since the transfer arm 20 has a structure that supports only the peripheral edge portion of the substrate 4 from below, the temperature (more specifically, the temperature of the back surface) of the substrate 4 placed on the transfer arm is measured from the lower side by a radiation thermometer. 32 can be measured without any trouble.
[0018]
The radiation thermometer 32 measures the energy radiated from an object and measures the temperature of the object in a non-contact manner. In this embodiment, as the radiation thermometer 32, an infrared radiation thermometer that detects infrared rays emitted from an object is used. Therefore, it is preferable to use a material excellent in infrared transmission characteristics, such as sapphire glass, for the viewing window 30.
[0019]
By connecting a controller (not shown) that controls the transfer of the substrate 4, more specifically, the movement of the transfer arm 20, and the radiation thermometer 32 to exchange signals with each other. The temperature measurement is preferably performed only when the substrate 4 enters the measurement range of the radiation thermometer 32.
[0020]
The heat radiation of the substrate 4 after the ion implantation becomes almost only radiation from the time when the substrate 4 is removed from the holder 8, and the temperature of the substrate 4 hardly decreases. This is because, in order to avoid dust from adhering to the substrate 4 as much as possible, the substrate 4 is transported so that structures such as the transport arm 20 do not come into contact with the substrate 4 as much as possible. Is very few. Moreover, since the inside of the injection chamber 6 is a vacuum, there is no heat transfer due to gas convection. Therefore, it can be said that the temperature during the transfer of the substrate 4 in the implantation chamber 6 after the ion implantation substantially reflects the temperature of the substrate 4 at the time of ion implantation on the holder 8.
[0021]
The first temperature T ₁ and the second temperature T ₂ measured by the radiation thermometer 32 is in this embodiment are stored respectively are input to the storage device 34. This is for obtaining the temperature difference ΔT (= T ₂ −T ₁ ) between the temperatures T ₁ and T _{2 in} the calculator 36 after the measurement of the second temperature T ₂ . Of course, only the first temperature T ₁ is stored in the storage device 34, and immediately after the second temperature T ₂ is obtained, the temperature difference ΔT between the two temperatures T ₁ and T ₂ is obtained by the calculator 36. good.
[0022]
The temperature difference ΔT obtained by the calculator 36 is input to the comparator 38. The comparator 38 compares the temperature difference ΔT with a preset reference value R ₁ and outputs an injection abnormality signal S ₁ when the temperature difference ΔT is smaller than the reference value R ₁ . The reference value R ₁ is, for example, is optional at less than the temperature (for example, about 70 ° C.) which corresponds to the temperature rise of the substrate 4 when it is injected a predetermined dose of the substrate 4, among the If it is set too small, it will be difficult to detect insufficient injection even if uninjected can be detected, and if it is set too large, it may be judged that the injection is insufficient even when a predetermined dose is injected. Specifically, it is preferable to set the temperature to about 5 to 10 ° C. in the large current region and about 1 to 5 ° C. in the medium to small current region.
[0023]
In the unlikely event that the substrate 4 mounted on the holder 8 and removed from the holder 8 after processing has an injection abnormality such as non-injection or extremely small injection amount, the temperature difference between before and after the processing of the substrate 4 is small. Since the temperature difference ΔT is smaller than the reference value R _{1, the} injection abnormality signal S ₁ is output from the comparator 38. As a result, it is possible to easily detect the non-implanted substrate or the abnormally implanted substrate 4 having an extremely small injection amount without using a complicated measurement system or performing complicated data analysis. Moreover, it is possible to quickly detect each substrate 4 immediately after the ion implantation. Therefore, it is possible to prevent a defective product having an abnormal injection from flowing to the next step.
[0024]
Incidentally, when the injection abnormality signals S ₁ from the comparator 38 is output may be prompted for equality with ion implantation stopping the operator to view it, go further, in response to the injection abnormal signals S ₁ Then, subsequent ion implantation may be automatically stopped.
[0025]
Moreover, if the temperature of the back surface instead of the front surface of the substrate 4 is measured by the radiation thermometer 32 as in the above embodiment, the following effects can be obtained. That is, a device pattern is usually formed on the surface of the substrate 4 and a resist is applied. Since these differ depending on the device to be manufactured, the blackness for measuring the temperature with the radiation thermometer 32 is often different. The radiation thermometer 32 cannot accurately measure the temperature unless the blackness of the measurement object is set correctly. Accordingly, when the temperature of the surface of the substrate 4 is measured by the radiation thermometer 32, the black temperature is measured in the radiation thermometer 32 for each type of device fabricated on the surface of the substrate 4, that is, for each surface type of the substrate 4. It is necessary to set the degree, and the measurement becomes complicated. On the other hand, since the device pattern or the like is not formed on the back surface of the substrate 4 unlike the front surface, the blackness is almost constant regardless of the type of the surface of the substrate 4. Accordingly, if the temperature of the back surface of the substrate 4 is measured, the trouble of resetting the blackness setting for each type of the surface of the substrate 4 in the radiation thermometer 32 can be eliminated, so that the measurement becomes easier.
[0026]
In this embodiment, the second temperature T ₂ measured by the radiation thermometer 32 is compared with the _second reference value R ₂ set in advance, and the second temperature T ₂ is larger than the reference value R _2. is provided a second comparator 40 for outputting a temperature abnormal signal S ₂ when. The second temperature T ₂ uptake to the comparator 40 may be performed directly from the radiation thermometer 32, may be performed from the storage device 34 as in the illustrated example.
[0027]
The reference value R _2, the resist that is applied for example to the surface of the substrate 4 Temperature to start degradation, may be set to about 100 ° C. and more specifically. Further, according to the conditions at the time of implantation, specifically, the reference value R according to the type of the resist of the substrate 4 and its surface, the beam current of the ion beam 2 used for implantation, the beam energy, the dose amount, and the like. ₂ may be changed finely, and in this way, fine detection is possible. Also, if a standard temperature rise of the substrate 4 at various injection conditions once previously measured, it is possible to determine the reference value specific value for R ₂ as described above more easily.
[0028]
Further, as described above, the temperature during the transfer of the substrate 4 in the implantation chamber 6 after the ion implantation substantially reflects the temperature of the substrate 4 at the time of ion implantation on the holder 8. if the difference between the temperature and the conveyance course of temperature on the holder 8 of a problem, by setting the reference value R ₂ in consideration of the difference, the difference will not be a problem. That is, an amount corresponding it is sufficient to lower the reference value R ₂ corresponding to this difference.
[0029]
If the temperature of the substrate 4 rises abnormally during ion implantation, the second temperature T ₂ becomes higher than the reference value R ₂ , so that the temperature abnormality signal S ₂ is output from the comparator 40. This makes it possible to easily detect that the temperature of the substrate 4 has risen abnormally during ion implantation without requiring a complicated measurement system. Moreover, it can be detected directly and reliably not by the temperature measurement of the conventional cooling water but directly by the temperature of the substrate 4 itself. Further, each substrate 4 can be detected immediately immediately after the ion implantation. Therefore, it is possible to prevent a defective product having an abnormal temperature rise from flowing to the next step. Further, a failure of the substrate cooling system (specifically, the cooling system of the holder 8) can be quickly detected.
[0030]
Also in this case, when the temperature abnormality signal S ₂ from the comparator 40 is outputted, may be prompted for equality with ion implantation stopping the operator to view it, go further, the temperature anomaly signal S _In response to ₂ , subsequent ion implantation may be automatically stopped.
[0031]
In many cases, the attachment of the uninjected substrate 4 to the holder 8 and the removal of the substrate 4 after the injection are performed on the same transport path as in this embodiment, but both are performed on different transport paths. If the radiation thermometer 32 for measuring the first temperature T ₁ of the transport path of the one provided, a radiation thermometer 32 for measuring the other transport path the second temperature T ₂ is provided, the two radiation temperature The temperatures T ₁ and T ₂ from the total 32 may be taken into the storage device 34. The subsequent steps are the same as in the above embodiment.
[0032]
Further, the above is a so-called hybrid scan type apparatus that electrically scans the ion beam 2 and mechanically scans the substrate 4, and also has a so-called mechanism in which substantially the same mechanism is provided on the left and right of the beam line of the ion beam 2. Although the dual type ion implantation apparatus has been described as an example, the present invention is not limited to such a case. For example, an ion implantation apparatus that scans the ion beam 2 in both XY directions by an electric field or a magnetic field, or scans one of XY by an electric field and the other by a magnetic field may be used. This XY only represents two orthogonal directions. Therefore, for example, the X direction may be viewed as a horizontal direction, a vertical direction, or a direction inclined from them. The scanning of the ion beam 2 may be parallel scanning (parallel scanning) or scanning with a normal angle.
[0033]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
[0034]
According to the first aspect of the present invention, since the thermometer, the arithmetic unit, and the comparator as described above are provided, a substrate with abnormal injection such as uninjected or extremely small injection amount is used with a complicated measurement system. Or can be easily detected without complicated data analysis. In addition, each substrate can be detected immediately after ion implantation. As a result, it is possible to prevent a defective product having an abnormal injection from flowing to the next step.
[0035]
According to invention of Claim 2, there exist the following further effects. That is, since the second comparator as described above is further provided, the temperature of the substrate has risen abnormally during the ion implantation, and the temperature of the substrate itself can be easily and without requiring a complicated measurement system. Can be detected directly and reliably. In addition, each substrate can be detected immediately after ion implantation. As a result, it is possible to prevent a defective product having an abnormal temperature rise from flowing to the next process. Further, a failure of the substrate cooling system can be detected promptly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view partially showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the periphery of the thermometer in FIG. 1 as viewed from the side.
FIG. 3 is a plan view partially showing an example of a conventional ion implantation apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Ion beam 4 Substrate 6 Injection chamber 8 Holder 10 Transfer arm 30 Viewing window 32 Radiation thermometer 34 Storage device 36 Calculator 38 Comparator 40 Second comparator

Claims

In an ion implantation apparatus for performing ion implantation by irradiating an ion beam to a substrate held in a holder in an implantation chamber evacuated to a vacuum, the substrate is removed from the first temperature and the holder before being mounted on the holder. A thermometer that measures the second temperature of the subsequent substrate in a non-contact manner, a calculator that calculates a temperature difference between the second temperature and the first temperature measured by the thermometer, a temperature difference that is calculated by the calculator, An ion implantation apparatus comprising: a comparator that compares a set reference value and outputs an implantation abnormality signal when the former is smaller than the latter.

2. A second comparator that compares a second temperature measured by the thermometer with a preset second reference value and outputs a temperature abnormality signal when the former is larger than the latter. Ion implantation equipment.