JP3950177B6 - 高電圧パルス流のドーズ量測定装置および方法のための電荷モニター - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、サンプルにより蓄積された電荷を測定する方法および装置に関し、特にプラズマドーピング装置において半導体により集められたイオン電流を測定するという応用例に関する。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】
電位計は、回路を流れる電荷の蓄積を測定するために使用される最も一般的な器具である。標準的なラスター走査イオン注入において、ファラデーカップは基板への電荷の流れを測定するために使用される。ドース量、すなわち一平方センチメートル当たりのイオンを決定するために、電荷の流れを測定することは重要である。
【0003】
現代の電子装置は半導体材料に基づいている。半導体材料は負の状態で、本質的に非常に低い伝導性をもち、電流担体を与えるためには微量なある種のタイプの不純物を結晶格子に加える必要がある。
【0004】
高温ガス拡散およびラスター走査イオン注入は選択した不純物を半導体にドープするための周知の技術である。近年、ラスターイオン注入が10kV以下といった低エネルギー条件の下で、特にドーズ量および生産ウェーハスループットに関心がある場合に制限されることが認められた。浅い接合デバイスはより重要になり、プラズマイマーションイオン注入(PI3)として知られている新しい注入アプローチが研究されている。PI3は低エネルギーを使用し、高いドーズ量率を与える。PI3において、ドーズ量を測定するために電流計を使用することは、特にバイアス電圧が使用されるとき、電流計を電極に挿入することが困難であるので実際的ではない。また、電流計は典型的に、応答時間が遅く、電流計は電極への電流の不所望の部分と所望の部分とを区別できない。
【0005】
【発明の要約】
本発明の目的は、高電位にパルス化されたサンプルにより蓄積される電荷量の測定を可能にすることである。
【0006】
さらに本発明の目的は、電荷パルスが切られた後に生じる検知波形の一部を除去するために、電流センサーの測定を補償することである。
【0007】
【実施例】
アメリカ特許第4,764,394号(Conrad)に説明されたような、従来技術のP13装置および方法はホット陰極プロセスといわれ、正のイオンを生成するためにプラズマを連続して維持し、イオンをワークピースへと加速するために負の電圧パルスを印加する。バークレーでのチェングによる初期のP13の研究、バリアン研究所での研究ではまた、連続電子サイクロトロン共鳴(ECR)が操作され、BF3ガス内でプラズマ放電が形成され、正のイオンをウェーハへと加速するためにウェーハの背後にある第1陰極に負の高パルスが加えられた。連続して形成されるプラズマの使用は、(1)チャンバーからエッチされ、ウェーハ内に注入される不純物を著しく集中させ、(2)ウェーハ表面上に付着される粒子を大きなものに形成することが発見された。実験により、連続BF3プラズマ放電がウェーハと同様にチャンバーの露出面をエッチする非常に活性化した種を含むことを示す。また、(ほとんどはシリコンの)粒子はその表面で連続して成長し、付着する。
【0008】
所望のインプランテーションを得るが、これらの問題の両方を避けるために、コールド陰極放電と知られるプロセスを使用し得る。コールド陰極プロセスはガスをイオン化するために二次放出電子に依存する。特に、チャンバー内で連続したプラズマはなく、負の高パルスを使用することで、パルスが加えられたときに、きまった場所にのみプラズマが生成される。
【0009】
6インチのウェーハに対し、第1のパルスは低動作周期、10マイクロ秒のオーダーのもの、すなわち1%のものが望ましい。しかし、第1のパルス幅が15ミリ秒のオーダー以下であるならば、顕著な粒子の形成は生じない。より小さい直径のウェーハに対してはより短い幅のパルスが望ましい。連続プラズマに対しては、15ミリ秒の後、粒子は臨界的な直径に達し、非常に集中して表面上に形成され、付着する。
【0010】
また、電子源に対し第2のコールド陰極に非常に短い高電圧パルスを加え、酸化物の破壊を防止するために、ワークピースへと流れる電子を中性化する。
【0011】
図1において、アルミニウム合金のチェンバー9がポンプ12により排気され、1ミリトルのオーダーの圧力にされ、BF3がボトル11から質量流コントローラ10を経てチェンバーに導入される。ウェーハ6がチェンバー9の壁に電気的に接続された環状の円筒状壁5により電気的にシールドされている。PS1、すなわち負の5kVのオーダーのパルスを与えるための高電圧源(電源)3が導線14を介して電極4に接続されている。電流センサー13が導線14にある。チェンバー内に、電子源7が電極4に関し中心を揃えるが電極4から離れて配置され、一様流の電子が第2の電源PS2から電極7に印加される大きな負のパルス、すなわち負の2kVのオーダーのパルスに応答してウェーハに加えられる。2つの電源PS1およびPS2は、それらが正確に同調したパスルをもち得るように、一つのトリガー源1に関してタイミングがそれぞれ取られている。
【0012】
ガスが前以てイオン化されることがないので、電極4への5kVのオーダーのパスル化された負の電圧が、電極4から等電位のチェンバー壁へと電気力線を形成する。
【0013】
電子は軽く、非常に移動性があり、電気力線のすべてが電極4の表面に収束しているので、ウェーハ6の近傍の電子が、パルスが印加されたときガスがら剥ぎ取られる。これにその領域に形成され、より移動の遅い正のイオンが取り残される。これらのイオンは次に加速され、ウェーハ内に注入される。ドーズ量の注入の一様性は、一シグマ分布に対し、6インチのウェーハにわたって2%のオーダーである。
【0014】
幅の短いイオン化パルスはチェンバー壁のエッチングを完全に除去することはなく、パルスが印加されているときのみであるが不純物が形成される。
【0015】
図3(a)および図3(b)において、PS1からの電圧パルス(列)30の後に直ぐにPS2からの電圧パルス31が続く。パルス列30のパルス幅Wは好適に1〜30マイクロ秒で、パルス周期は100Wのオーダーである。PS2のパルス幅W′は同じオーダーである。パルス30および31の両方は図示上の便宜から正の形にして描かれている。良いデバイス/全デバイスの再現割合の観点から見た最良の製造収量はパルス30の終わりの直後にパルス31が続いたときに得られる。しかし、図3(c)および図3(d)に示されているように、パルス30′および31′は、電子がイオンの注入と同時に誘電体を中性化するように重ね合わせることができる。理由は分からないが、本発明の利点のいくつかが得られるものの、許容できるデバイスの収量はこのような重なるパルスではそれほど高くなく、再現性もよくない。
【0016】
コールド陰極7は、汚染を与えない材料から選択され、またはこのような材料で被覆されている。高純度のアモルファスカーボンが好適であるが、フッ素プラズマのもとで不活性であるためNiもまた利用可能である。電極7の表面の幾何形状はまた重要である。粗面化方法により電子放出効率が電子フラッディング密度を増加させるために有用であることがわかった。ほぼ凹状の外面は平坦なデバイスの場合よりもより広い表面領域を与え、ウェーハ表面で一様な電気力線を形成する。
【0017】
注入されたウェーハをアニールした後、シート抵抗が130〜1Kオーム/□で、好適には150オーム/□で、結合深さが約900Åであることが証明された。また、粒子の総計はノンクリーンルームの環境(粒子の直径が0.3→2.5μm)で、1粒子/cm2以下である。BF3ECRプロセスと比較すると、BF3ECRでは数オーダー大きい。
【0018】
図2において、電流センサー13がドーズ量コントローラ25に接続されていることが示されている。この実施例のおいて、ドーズ量セレクション29に応答するドーズ量コントローラは注入の間にその進行状態を測定でき、所望のドーズ量が達成されたとき電源2および3を切る。
【0019】
PS1およびPS2が誘導性電源であるから、パルス電流を瞬時に切ることは不可能である。このことは、ドーズ量コントローラが注入されたイオンドーズ量を決定することを複雑にする。イオン注入電圧パルスが10kV以下である限り、シリコンのウェーハ表面で生成される二次電子は3%以下である。したがって、PS1を切ったとき、センサー13により測定された電流パルス波形は図4(a)に図示する形をもつ。この波形の領域41は、電流がPS1からのパルスに応答するウェーハ6の表面に流れる正のイオン流を表す。図4(a)に示されているように、領域42に表される電流の波形は、電源からの誘導電流のため電流が瞬時に停止しないことによる。正のイオンのドーズ量を測定するために、正のイオン電流によらない波形40の部分42を除去することが必要である。検知された電流波形40を波形44(パルス41の立ち上がりおよび立ち下がり時をたどるが、領域43に示されるように、反対極の部分42を完全に除去する)に変換する回路を提供する。波形44を形成すると、全イオン注入の測定、すなわち時間の関数でドーズ量を測定するために各パルスを積分することが可能である。
【0020】
図5のブロック図はドーズ量制御回路素子を示す。入力信号59はゼロ電位に関し2つの極を有する電流波形をもつ。信号59は電子シャッター50により受信される。
【0021】
電子シャッターにはまた、手動のパルス幅アジャスタ51′を有するパルス幅セレクタ51が接続されている。パルス幅セレクタ51に、トリガー発生器からの基準トリガーが接続される。所望のパルスシャッター機能を達成し得る多くのいろいろな回路がある。以下で説明する回路は置き換え可能なものであり、多くの他の回路もまた置き換え可能である。
【0022】
パルス幅セレクタ51からのパルスの幅が図4(a)の正の部分41と正確に同じ幅であるとき、シャッター50の出力は接地に切り替わり、負の部分42が除去され、積分器52への信号55は図4(b)に示されているようになる。積分器52の出力64はドーズ量の指標として利用可能で、比較器54に与えられる。比較器54は選択調節53を受け、基準レベルとして安定な電圧ドーズ量の調節を成し遂げる。積分されたアナログ電圧64が基準53を越えると、比較器54は信号58を送り、電源3を切り、ワークピースの注入を終える。
【0023】
図6において、図5に示すブロック図の機能を成し遂げ得る回路の詳細が示されている。トリガー回路(セレクタ)51はナショナル・セミコンダクタ・コーポレイション社製の3905Nチップに基づいている。ピン2とピン3の間に接続された、調節可能な500オームの抵抗は30巻の正確な抵抗である。この回路はRC時定数がそのオンタイムを決定するタイマー回路である。標準的なワンショットマルチバイブレータ回路のような他の回路がこの条件を満たす。
【0024】
3905Nチップのピン6のパルスがハリスコーポレイション社製HI−301チップのピン6に接続される。そのHI−301チップは高速スイッチ回路である。その高速スイッチ回路はピン6の入力が“ハイ”である限り、ピン2の入力信号を出力ピン4へと通過させ、ピン6が“ロー”になると、ピン4の出力が接地されたピン7に信号を進める。タイマー回路(セレクタ)51の“オンタイム”を手動で調節するためにオシロスコープを使用して、シャッタースイッチング時間が、1.0マイクロ秒のパルサ電圧のパルスオフタイム以内に極めて容易に調節された。HI−301のピン4からの出力は、アナログ・デバイス社製のOP−AMP827をまたぐように接続された積分器(回路)52に接続される。手動のスイッチSWIが時定数を選択できるようにフィードバックにして接続されている。その積分器は図8により詳細に示されている。
【0025】
増幅器60は図7(a)により詳細に示され、ナショナル・セミコンダクタ・コーポレイション社製の一つの444チップの電圧フォロアである。増幅器60の出力は比較器54に接続され、比較器54は二つの入力ピン5および4のレベルに依存して5Vとゼロとの間を切り替える、モトローラ社製の3302チップのピン2に出力を与える。ピン4の電圧はピン4に接続された200オーム電位ディバイダーを調節することにより選択可能なので、利用者は比較器の出力が切り替えるドーズ量のレベルを調節できる。比較器54の出力は電圧フォロアに接続されている。その電圧フォロアは制御回路を駆動し、所望に次から次ぎへと高電圧パルス発生器を停止することができる。図6に詳細に示されている電源駆動回路62が一例である。電源駆動回路62は図9に詳細に示されているパルスコントローラ100に接続されている。タイマー81がオプトアイソレータ84を介してパルス発生器83を駆動するために、ナショナル・セミコンダクタ・コーポレイション社製のDM74L5109ANに接続されている。パルス発生器83はヴェロニクス・インク社(カリフォルニア州サンディエゴ)製のModel350である。
【0026】
本発明はここで説明した特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で変形例を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本PI3装置の略示ブロック図である。
【図2】 自動ドーズ量コントローラを含む、本PI3装置の詳細なブロック図である。
【図3】 図3(a)および図3(b)は陽極パルスと陰極パルスとの好適な関係を示すタイミング図である。
【図4】 図4(a)は陽極回路の一連の電流センサで測定された電流を示し、図4(b)は図4aの負の部分を除去した後の陽極電流を示す。
【図5】 ドーズ量コントローラの略示ブロック図である。
【図6】 好適なドーズ量コントローラの略示図である。
【図7】 図7(a)は図6の図示の増幅器の略示図で、図7(b)は図6の他の増幅器の略示図で、図7(c)は図6の高電圧パルスコントローラの略示図である。
【図8】 図6の集積回路の略示図である。
【図9】 図6のパルスコントローラの略示図である。
【符号の説明】
1 トリガー 2 電源
3 電源 4 電極
5 円筒状壁 6 ウェーハ
7 電子源 9 チェンバー
10 質量流コントローラ 11 ボトル
12 ポンプ 13 センサー
15 バイアス電源 25 ドーズ量コントローラ
50 電子シャッター 51 パルス幅セレクタ
52 積分器 54 比較器
62 電源駆動回路
【産業上の利用分野】
本発明は、サンプルにより蓄積された電荷を測定する方法および装置に関し、特にプラズマドーピング装置において半導体により集められたイオン電流を測定するという応用例に関する。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】
電位計は、回路を流れる電荷の蓄積を測定するために使用される最も一般的な器具である。標準的なラスター走査イオン注入において、ファラデーカップは基板への電荷の流れを測定するために使用される。ドース量、すなわち一平方センチメートル当たりのイオンを決定するために、電荷の流れを測定することは重要である。
【0003】
現代の電子装置は半導体材料に基づいている。半導体材料は負の状態で、本質的に非常に低い伝導性をもち、電流担体を与えるためには微量なある種のタイプの不純物を結晶格子に加える必要がある。
【0004】
高温ガス拡散およびラスター走査イオン注入は選択した不純物を半導体にドープするための周知の技術である。近年、ラスターイオン注入が10kV以下といった低エネルギー条件の下で、特にドーズ量および生産ウェーハスループットに関心がある場合に制限されることが認められた。浅い接合デバイスはより重要になり、プラズマイマーションイオン注入(PI3)として知られている新しい注入アプローチが研究されている。PI3は低エネルギーを使用し、高いドーズ量率を与える。PI3において、ドーズ量を測定するために電流計を使用することは、特にバイアス電圧が使用されるとき、電流計を電極に挿入することが困難であるので実際的ではない。また、電流計は典型的に、応答時間が遅く、電流計は電極への電流の不所望の部分と所望の部分とを区別できない。
【0005】
【発明の要約】
本発明の目的は、高電位にパルス化されたサンプルにより蓄積される電荷量の測定を可能にすることである。
【0006】
さらに本発明の目的は、電荷パルスが切られた後に生じる検知波形の一部を除去するために、電流センサーの測定を補償することである。
【0007】
【実施例】
アメリカ特許第4,764,394号(Conrad)に説明されたような、従来技術のP13装置および方法はホット陰極プロセスといわれ、正のイオンを生成するためにプラズマを連続して維持し、イオンをワークピースへと加速するために負の電圧パルスを印加する。バークレーでのチェングによる初期のP13の研究、バリアン研究所での研究ではまた、連続電子サイクロトロン共鳴(ECR)が操作され、BF3ガス内でプラズマ放電が形成され、正のイオンをウェーハへと加速するためにウェーハの背後にある第1陰極に負の高パルスが加えられた。連続して形成されるプラズマの使用は、(1)チャンバーからエッチされ、ウェーハ内に注入される不純物を著しく集中させ、(2)ウェーハ表面上に付着される粒子を大きなものに形成することが発見された。実験により、連続BF3プラズマ放電がウェーハと同様にチャンバーの露出面をエッチする非常に活性化した種を含むことを示す。また、(ほとんどはシリコンの)粒子はその表面で連続して成長し、付着する。
【0008】
所望のインプランテーションを得るが、これらの問題の両方を避けるために、コールド陰極放電と知られるプロセスを使用し得る。コールド陰極プロセスはガスをイオン化するために二次放出電子に依存する。特に、チャンバー内で連続したプラズマはなく、負の高パルスを使用することで、パルスが加えられたときに、きまった場所にのみプラズマが生成される。
【0009】
6インチのウェーハに対し、第1のパルスは低動作周期、10マイクロ秒のオーダーのもの、すなわち1%のものが望ましい。しかし、第1のパルス幅が15ミリ秒のオーダー以下であるならば、顕著な粒子の形成は生じない。より小さい直径のウェーハに対してはより短い幅のパルスが望ましい。連続プラズマに対しては、15ミリ秒の後、粒子は臨界的な直径に達し、非常に集中して表面上に形成され、付着する。
【0010】
また、電子源に対し第2のコールド陰極に非常に短い高電圧パルスを加え、酸化物の破壊を防止するために、ワークピースへと流れる電子を中性化する。
【0011】
図1において、アルミニウム合金のチェンバー9がポンプ12により排気され、1ミリトルのオーダーの圧力にされ、BF3がボトル11から質量流コントローラ10を経てチェンバーに導入される。ウェーハ6がチェンバー9の壁に電気的に接続された環状の円筒状壁5により電気的にシールドされている。PS1、すなわち負の5kVのオーダーのパルスを与えるための高電圧源(電源)3が導線14を介して電極4に接続されている。電流センサー13が導線14にある。チェンバー内に、電子源7が電極4に関し中心を揃えるが電極4から離れて配置され、一様流の電子が第2の電源PS2から電極7に印加される大きな負のパルス、すなわち負の2kVのオーダーのパルスに応答してウェーハに加えられる。2つの電源PS1およびPS2は、それらが正確に同調したパスルをもち得るように、一つのトリガー源1に関してタイミングがそれぞれ取られている。
【0012】
ガスが前以てイオン化されることがないので、電極4への5kVのオーダーのパスル化された負の電圧が、電極4から等電位のチェンバー壁へと電気力線を形成する。
【0013】
電子は軽く、非常に移動性があり、電気力線のすべてが電極4の表面に収束しているので、ウェーハ6の近傍の電子が、パルスが印加されたときガスがら剥ぎ取られる。これにその領域に形成され、より移動の遅い正のイオンが取り残される。これらのイオンは次に加速され、ウェーハ内に注入される。ドーズ量の注入の一様性は、一シグマ分布に対し、6インチのウェーハにわたって2%のオーダーである。
【0014】
幅の短いイオン化パルスはチェンバー壁のエッチングを完全に除去することはなく、パルスが印加されているときのみであるが不純物が形成される。
【0015】
図3(a)および図3(b)において、PS1からの電圧パルス(列)30の後に直ぐにPS2からの電圧パルス31が続く。パルス列30のパルス幅Wは好適に1〜30マイクロ秒で、パルス周期は100Wのオーダーである。PS2のパルス幅W′は同じオーダーである。パルス30および31の両方は図示上の便宜から正の形にして描かれている。良いデバイス/全デバイスの再現割合の観点から見た最良の製造収量はパルス30の終わりの直後にパルス31が続いたときに得られる。しかし、図3(c)および図3(d)に示されているように、パルス30′および31′は、電子がイオンの注入と同時に誘電体を中性化するように重ね合わせることができる。理由は分からないが、本発明の利点のいくつかが得られるものの、許容できるデバイスの収量はこのような重なるパルスではそれほど高くなく、再現性もよくない。
【0016】
コールド陰極7は、汚染を与えない材料から選択され、またはこのような材料で被覆されている。高純度のアモルファスカーボンが好適であるが、フッ素プラズマのもとで不活性であるためNiもまた利用可能である。電極7の表面の幾何形状はまた重要である。粗面化方法により電子放出効率が電子フラッディング密度を増加させるために有用であることがわかった。ほぼ凹状の外面は平坦なデバイスの場合よりもより広い表面領域を与え、ウェーハ表面で一様な電気力線を形成する。
【0017】
注入されたウェーハをアニールした後、シート抵抗が130〜1Kオーム/□で、好適には150オーム/□で、結合深さが約900Åであることが証明された。また、粒子の総計はノンクリーンルームの環境(粒子の直径が0.3→2.5μm)で、1粒子/cm2以下である。BF3ECRプロセスと比較すると、BF3ECRでは数オーダー大きい。
【0018】
図2において、電流センサー13がドーズ量コントローラ25に接続されていることが示されている。この実施例のおいて、ドーズ量セレクション29に応答するドーズ量コントローラは注入の間にその進行状態を測定でき、所望のドーズ量が達成されたとき電源2および3を切る。
【0019】
PS1およびPS2が誘導性電源であるから、パルス電流を瞬時に切ることは不可能である。このことは、ドーズ量コントローラが注入されたイオンドーズ量を決定することを複雑にする。イオン注入電圧パルスが10kV以下である限り、シリコンのウェーハ表面で生成される二次電子は3%以下である。したがって、PS1を切ったとき、センサー13により測定された電流パルス波形は図4(a)に図示する形をもつ。この波形の領域41は、電流がPS1からのパルスに応答するウェーハ6の表面に流れる正のイオン流を表す。図4(a)に示されているように、領域42に表される電流の波形は、電源からの誘導電流のため電流が瞬時に停止しないことによる。正のイオンのドーズ量を測定するために、正のイオン電流によらない波形40の部分42を除去することが必要である。検知された電流波形40を波形44(パルス41の立ち上がりおよび立ち下がり時をたどるが、領域43に示されるように、反対極の部分42を完全に除去する)に変換する回路を提供する。波形44を形成すると、全イオン注入の測定、すなわち時間の関数でドーズ量を測定するために各パルスを積分することが可能である。
【0020】
図5のブロック図はドーズ量制御回路素子を示す。入力信号59はゼロ電位に関し2つの極を有する電流波形をもつ。信号59は電子シャッター50により受信される。
【0021】
電子シャッターにはまた、手動のパルス幅アジャスタ51′を有するパルス幅セレクタ51が接続されている。パルス幅セレクタ51に、トリガー発生器からの基準トリガーが接続される。所望のパルスシャッター機能を達成し得る多くのいろいろな回路がある。以下で説明する回路は置き換え可能なものであり、多くの他の回路もまた置き換え可能である。
【0022】
パルス幅セレクタ51からのパルスの幅が図4(a)の正の部分41と正確に同じ幅であるとき、シャッター50の出力は接地に切り替わり、負の部分42が除去され、積分器52への信号55は図4(b)に示されているようになる。積分器52の出力64はドーズ量の指標として利用可能で、比較器54に与えられる。比較器54は選択調節53を受け、基準レベルとして安定な電圧ドーズ量の調節を成し遂げる。積分されたアナログ電圧64が基準53を越えると、比較器54は信号58を送り、電源3を切り、ワークピースの注入を終える。
【0023】
図6において、図5に示すブロック図の機能を成し遂げ得る回路の詳細が示されている。トリガー回路(セレクタ)51はナショナル・セミコンダクタ・コーポレイション社製の3905Nチップに基づいている。ピン2とピン3の間に接続された、調節可能な500オームの抵抗は30巻の正確な抵抗である。この回路はRC時定数がそのオンタイムを決定するタイマー回路である。標準的なワンショットマルチバイブレータ回路のような他の回路がこの条件を満たす。
【0024】
3905Nチップのピン6のパルスがハリスコーポレイション社製HI−301チップのピン6に接続される。そのHI−301チップは高速スイッチ回路である。その高速スイッチ回路はピン6の入力が“ハイ”である限り、ピン2の入力信号を出力ピン4へと通過させ、ピン6が“ロー”になると、ピン4の出力が接地されたピン7に信号を進める。タイマー回路(セレクタ)51の“オンタイム”を手動で調節するためにオシロスコープを使用して、シャッタースイッチング時間が、1.0マイクロ秒のパルサ電圧のパルスオフタイム以内に極めて容易に調節された。HI−301のピン4からの出力は、アナログ・デバイス社製のOP−AMP827をまたぐように接続された積分器(回路)52に接続される。手動のスイッチSWIが時定数を選択できるようにフィードバックにして接続されている。その積分器は図8により詳細に示されている。
【0025】
増幅器60は図7(a)により詳細に示され、ナショナル・セミコンダクタ・コーポレイション社製の一つの444チップの電圧フォロアである。増幅器60の出力は比較器54に接続され、比較器54は二つの入力ピン5および4のレベルに依存して5Vとゼロとの間を切り替える、モトローラ社製の3302チップのピン2に出力を与える。ピン4の電圧はピン4に接続された200オーム電位ディバイダーを調節することにより選択可能なので、利用者は比較器の出力が切り替えるドーズ量のレベルを調節できる。比較器54の出力は電圧フォロアに接続されている。その電圧フォロアは制御回路を駆動し、所望に次から次ぎへと高電圧パルス発生器を停止することができる。図6に詳細に示されている電源駆動回路62が一例である。電源駆動回路62は図9に詳細に示されているパルスコントローラ100に接続されている。タイマー81がオプトアイソレータ84を介してパルス発生器83を駆動するために、ナショナル・セミコンダクタ・コーポレイション社製のDM74L5109ANに接続されている。パルス発生器83はヴェロニクス・インク社(カリフォルニア州サンディエゴ)製のModel350である。
【0026】
本発明はここで説明した特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲で変形例を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本PI3装置の略示ブロック図である。
【図2】 自動ドーズ量コントローラを含む、本PI3装置の詳細なブロック図である。
【図3】 図3(a)および図3(b)は陽極パルスと陰極パルスとの好適な関係を示すタイミング図である。
【図4】 図4(a)は陽極回路の一連の電流センサで測定された電流を示し、図4(b)は図4aの負の部分を除去した後の陽極電流を示す。
【図5】 ドーズ量コントローラの略示ブロック図である。
【図6】 好適なドーズ量コントローラの略示図である。
【図7】 図7(a)は図6の図示の増幅器の略示図で、図7(b)は図6の他の増幅器の略示図で、図7(c)は図6の高電圧パルスコントローラの略示図である。
【図8】 図6の集積回路の略示図である。
【図9】 図6のパルスコントローラの略示図である。
【符号の説明】
1 トリガー 2 電源
3 電源 4 電極
5 円筒状壁 6 ウェーハ
7 電子源 9 チェンバー
10 質量流コントローラ 11 ボトル
12 ポンプ 13 センサー
15 バイアス電源 25 ドーズ量コントローラ
50 電子シャッター 51 パルス幅セレクタ
52 積分器 54 比較器
62 電源駆動回路
Claims (9)
- イオン化可能なガスを含む、低圧のチェンバー内で半導体ウェーハを支持する電極と、前記半導体ウェーハの極近傍にプラズマを誘導し、プラズマから前記半導体ウェーハに向けて正のイオンを加速するために、前記電極に高電圧パルスを与えるための高電圧パルス源を含み、前記電極に与えられたパルスに応答して短い持続時間のコールド陰極プラズマが誘導される、半導体ウェーハにイオンを注入するプラズマエイマーションイオン注入(PI3)装置において、前記半導体ウェーハへのドーズ量を測定する方法であって、
(a)高電圧パルスの適用に応じた前記ウェーハを支持する電極への総電流であって、時間を分けた第1および第2の部分を有するところの総電流を前記電極に接続されたセンサーにより検知する工程と、
(b)正イオンの注入に対応する、検知された電流の前記第1の部分と、前記高電圧パルスを切った瞬間に誘導される誘導電流に対応する、検知された電流の前記第2の部分とを識別する工程と、
(c)前記検知された電流の前記第1の部分のみを表す信号を時間の関数として積分する工程と、
(d)前記ウェーハへの注入ドーズ量を表す出力値として前記積分の結果を与える工程と、
から成る方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
検知された電流の前記第1の部分と検知電流の前記第2の部分とを識別する工程が、
検知された電流の前記第1の部分が開始した瞬間と実質的に同じ時に検知された電流の前記第1の部分を前記積分器に与える工程と、
前記検知された電流の前記第1の部分が終わった時に、ゼロ電位信号を前記積分器に与える工程と、
から成る方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
ゼロ電位信号を前記積分器に与える前記工程が、検出された電流の前記第1の部分が開始した後、検出された電流の立ち下がりにより決定される、ところの方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
検知された電流の前記第1の部分を前記積分器へ与える前記工程が前記高電圧パルスを開始するために、トリガー信号に応答して始まる、ところの方法。 - 請求項1に記載の方法であって、さらに、
注入ドーズ量を表す前記積分の結果を選択された値と比較する工程、および
該比較工程が、前記選択された注入ドーズ量の値が得られたことを決定したときの瞬間を示し、電源に前記注入を中止させることのできる出力信号を送る工程、を含む方法。 - プラズマエイマーションイオン注入(PI 3 )装置において、半導体ウェーハへのドーズ量を測定する装置であって、
プラズマを維持するための、チャンバー内の前記ウェーハを支持する平坦な表面を有する電極と、
前記電極と前記チャンバーの壁との間に電気的に接続される、高電圧パルス電源と、
前記電源と前記電極との間に接続され、前記電荷の流れを表す出力信号を有する電極電流センサーと、
前記電極電流センサーの出力信号を受信するために接続され、前記電流センサーの出力信号の第1の部分と第2の部分と識別する第1の回路、および前記電流センサーの出力信号の前記第1の部分を積分する第2の回路を有するドーズ量コントローラ回路と、
から成り、
前記第1の回路が、前記電流センサーの出力信号の前記第1の部分が終了したときを検知するための立ち下がり端識別手段を含み、
前記パルス電源からのパルスに応答して短い持続時間のコールド陰極プラズマが誘導される、
ところの装置。 - 請求項6に記載の装置であって、
前記第1の回路が、前記電流センサーの出力信号の前記第2の部分の間に、前記積分する回路にゼロ電位信号を出力する手段を含む、ところの装置。 - 請求項6に記載の装置であって、さらに
前記電流センサーの出力信号の前記第1の部分の時間積分が、選択された基準信号に等しいときの瞬間を示すための出力信号を与える回路を含み、
前記選択された基準信号が前記ドーズ量の調節を表す、
ところの装置。 - 請求項6に記載の装置であって、
前記立ち下がり端識別手段が調節可能なタイマー回路である、ところの装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US59033 | 1993-05-07 | ||
US08/059,033 US5572038A (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Charge monitor for high potential pulse current dose measurement apparatus and method |
US08/059,033 | 1993-05-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH076728A JPH076728A (ja) | 1995-01-10 |
JP3950177B2 JP3950177B2 (ja) | 2007-07-25 |
JP3950177B6 true JP3950177B6 (ja) | 2007-10-17 |
Family
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