JP4003308B2 - Beam quantity measuring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、イオンビームを半導体基板のような被処理物に照射してイオン注入、表面改質、薄膜形成等を行うイオンビーム照射装置(イオン注入装置を含む)に用いられるものであって、被処理物に照射するイオンビームのビーム量を計測するビーム量計測装置に関し、より具体的には、そのビーム量計測を正確に行う手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のようなイオンビーム照射装置においては、被処理物に照射するイオンビームのビーム量を計測するために、被処理物の近傍、上流側または下流側等であって上記イオンビームが入射する位置に、ビーム量計測装置を設けている。
【0003】
この種のビーム量計測装置の従来例を図5に示す。このビーム量計測装置は、上記イオンビーム2を受ける有底筒状のファラデーカップ10と、このファラデーカップ10にイオンビーム2が入射することによって流れるイオンビーム電流I1 を計測するビーム電流計12と、ファラデーカップ10の入口付近に設けられていてサプレッサ電源8から負電圧(例えば−数百V〜−600V程度)が印加されるサプレッサ電極6とを備えている。サプレッサ電極6の上流側近傍には、通常はこの例のようにマスク4が設けられている。負電位のサプレッサ電極6は、イオンビーム2の入射に伴ってファラデーカップ10から放出される2次電子14を押し戻して2次電子14がファラデーカップ10から逃れることを抑制することによって、イオンビーム電流I1 の計測に誤差が生じることを防止する作用を奏する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記ファラデーカップ10からは、イオンビーム2の入射に伴って、上述した2次電子14だけでなく、正の2次イオン16も発生する。即ち、ファラデーカップ10からはイオンビーム2の入射に伴ってスパッタ粒子が発生し、このスパッタ粒子の大部分は中性粒子であるけれども、一部分(例えば数%程度)はイオン化しており、それが上記2次イオン16である。
【0005】
特に、イオン注入装置においては、レジストが付与された半導体基板(ウェーハ)にイオン注入を行うことによって、レジストからガス(アウトガス)が放出され、このアウトガスがファラデーカップ10内に拡散して来てファラデーカップ10内が汚れやすい。しかもレジストからのアウトガスだけでなく、イオンビーム2がその経路付近に存在する構造物に当たることによるスパッタ粒子もファラデーカップ10内に飛び込んで来る。これらの結果、ファラデーカップ10の底面11が半導電性化(半絶縁物化)することが起こり、このような状態ではその部分がイオンビーム照射に伴って正に帯電(チャージアップ)して、正の2次イオン16が底面11から発生しやすくなる。
【0006】
上記負電位のサプレッサ電極6は、この正の2次イオン16がファラデーカップ10から逃れることを抑制できないだけでなく、むしろ反対に2次イオン16を積極的に引き出す作用をするので、2次イオン16はファラデーカップ10から逃れて、サプレッサ電極6やマスク4に流入する。従ってこの2次イオン16がファラデーカップ10から逃れ出る分、ビーム電流計12によるイオンビーム電流I1 の計測値は真の値から小さくなり、計測誤差が生じる。
【0007】
また、2次イオン16は、サプレッサ電源8からサプレッサ電極6に印加された上記電圧によって加速されて(例えば600eV程度に加速されて)サプレッサ電極6に衝突するので、それに伴ってサプレッサ電極6から3次電子18が放出され、これがファラデーカップ10に流入することも起こる。この3次電子18の流入によっても、ビーム電流計12によるイオンビーム電流I1 の計測値が真の値から小さくなり、計測誤差が生じる。
【0008】
しかも、ファラデーカップ10内の汚れ方が経時変化し、それによって2次イオン16の発生量も経時変化するので、イオンビーム2のビーム量が一定であっても、ビーム電流計12による見かけ上のビーム量計測値が経時変化することも起こる。
【0009】
そこでこの発明は、ファラデーカップ内で2次イオンおよび2次電子が発生してもそれらがファラデーカップから逃げることを抑制して、イオンビームのビーム量計測を正確に行うことができるようにしたビーム量計測装置を提供することを主たる目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明のビーム量計測装置は、前記ファラデーカップを、筒状の側壁部とイオンビームを受け止める底部とに電気的に分割した構造にし、当該底部に前記ビーム電流計を接続し、かつ前記側壁部と底部との間に前者に対して正電圧を印加する直流電源を設けており、しかも前記ファラデーカップの底部を、イオンビームが入射して来る側に向けて尖った形状にしていることを特徴としている(請求項1)。
【0011】
上記構成によれば、イオンビームの入射に伴ってファラデーカップの底部から2次イオンが放出されても、ファラデーカップの側壁部には底部に対して正電圧が直流電源から印加されるので、この正電圧によって2次イオンは底部に押し戻される。従って、2次イオンがファラデーカップから逃げることを抑制することができる。
【0012】
一方、イオンビームの入射に伴ってファラデーカップの底部から放出された2次電子は、側壁部に印加された正電圧に引かれて側壁部に流入する。万一、2次電子が側壁部の入口から上流側へ出ようとしても、そこには従来例と同様に負電位のサプレッサ電極が設けられているので、その負電圧によって2次電子は側壁部内に押し戻され、側壁部に流入する。
【0013】
このようにして、2次イオンおよび2次電子がファラデーカップから逃げることを抑制することができるので、イオンビームのビーム量計測を正確に行うことができる。
【0014】
しかも前記ファラデーカップの底部を、イオンビームが入射して来る側に向けて尖った形状にしているので、当該底部から発生する2次イオンおよび2次電子がファラデーカップの入口に向かって飛び出しにくくなるので、2次イオンおよび2次電子がファラデーカップから逃げることをより確実に抑制することができる。
【0015】
ところで、イオンビームが雰囲気中のガス分子と衝突するとその一部が中性化して中性ビームになるけれども、被処理物に対するイオン注入等においては、中性ビームもイオンビームと同様にイオン注入等に寄与するので、中性ビーム量も含めて計測する必要がある。ところが、従来例のようにファラデーカップ10に流れるイオンビーム電流I1 を計測する装置では、中性ビーム量を含めて計測することはできないので、その分、計測誤差が生じることになる。
【0016】
これに対して、請求項2、3記載の発明のように、前記ファラデーカップの側壁部と底部との間に流れる電流を計測する2次電子電流計と、この2次電子電流計で計測する電流値に所定の係数を掛けて、ファラデーカップに入射するイオンビームの量と中性ビームの量の総和を演算する演算器とを更に設けることによって、イオンビームの量と中性ビームの量の総和を計測することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係るビーム量計測装置の一例を示す断面図である。図5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。
【0018】
この実施例においては、従来例のファラデーカップ10に相当するファラデーカップ20を、筒状の側壁部21とイオンビーム2を受け止める底部22とに電気的に分割した構造にしている。この側壁部21と底部22との間は、この例では絶縁物23によって電気的に絶縁している。
【0019】
そして、上記底部22に(より具体的には当該底部22とアースとの間に)、前述したビーム電流計12を接続している。
【0020】
更に、側壁部21と底部22との間に、前者(側壁部21)に対して例えば数十V〜数百V程度の正電圧を印加する直流電源24を設けている。
【0021】
このようにすれば、イオンビーム2の入射に伴って底部22から2次イオン16が放出されても、側壁部21には底部22に対して上記正電圧が印加されているので、この正電圧によって2次イオン16は底部22に押し戻される。従って、2次イオン16がファラデーカップ20から逃げることを抑制することができる。ひいては、2次イオン16の衝突によってサプレッサ電極6等から前述した3次電子18が発生してそれがファラデーカップ20内に流入することを防止することもできる。
【0022】
一方、イオンビーム2の入射に伴って底部22から放出された2次電子14は、側壁部21に印加された上記正電圧に引かれて側壁部21に流入する。万一、2次電子14が側壁部21の入口から上流側へ出ようとしても、そこには従来例と同様に負電位のサプレッサ電極6が設けられているので、その負電圧によって2次電子14は側壁部21内に押し戻され、側壁部21に流入する。
【0023】
このようにして、2次イオン16および2次電子14がファラデーカップ20から逃れることを抑制することができるので、ファラデーカップ20およびビーム電流計12によるイオンビーム2のビーム量計測を正確に行うことができる。しかも、2次イオン16がファラデーカップ20から逃げ出ないので、ファラデーカップ20内の汚れ方が経時変化し、それによって2次イオン16の発生量が変化しても、ビーム量計測値に変動を生じさせず、安定して正確な計測値が得られる。
【0024】
上記底部22は、例えば図1〜図3に示す例のように、イオンビーム2が入射して来る側に向けて、即ちファラデーカップ20(具体的にはその側壁部21)の入口に向けて、尖った形状にするのが好ましい。そのようにすれば、底部22の先端部の面積が非常に小さくなってイオンビーム2の入射方向と直交する部分の面積が非常に小さくなるので、底部22から発生する2次イオン16および2次電子14がファラデーカップ20の入口に向かって飛び出しにくくなる。換言すれば、2次イオン16および2次電子14はファラデーカップ20の側壁部21の壁面に向かって飛び出しやすくなるので、2次イオン16および2次電子14がファラデーカップ20から逃げることをより確実に抑制することができる。従って、イオンビーム2のビーム量計測をより正確に行うことができる。
【0025】
上記底部22の形状は、具体的には、例えば、錐体状(例えば円錐状、角錐状等)、楔状等である。いずれを採用するかは、側壁部21の形状等に応じて決めれば良い。例えば、側壁部21が断面長方形の角筒状の場合は、底部22を図2に示す例のような楔状にしても良いし、それを複数個並べても良いし、錐体状の底部22を複数個並べても良い。また、側壁部21が円筒状の場合は、底部22を円錐状等にすれば良い。
【0026】
上記底部22の断面形状の例を図3に示す。図3Aは斜面22bが上に凸状をしており、図3Bは斜面22bが平坦であり、図3Cは斜面22bが下に凸状をしている。後のものほど、先端部22aの尖り方が鋭いので好ましい。図1および図2の底部22は、この図3Cのような断面形状をしている。
【0027】
上記底部22の材質は、例えば、カーボン(C)、シリコン(Si )、アルミニウム(Al )、炭化シリコン(SiC)等が好ましい。その理由は次のとおりである。
【0028】
カーボンは、耐熱性が高く、かつスパッタ率が小さいので2次イオン16の放出量も少ない。また、後述する2次電子放出係数kは小さいが、温度変化に対して感度が小さい(即ち温度変化に対する2次電子放出係数kの変化が小さい)ので、2次電子放出係数kの安定性が高い。
【0029】
シリコンは、耐熱性、スパッタ率および2次電子放出係数kについてはカーボンとほぼ同様である。しかもイオン注入時の被処理物は通常はシリコン基板であるので、スパッタ粒子がシリコン基板に到達しても同じシリコンであるから悪影響が少ない。
【0030】
アルミニウムは、軽金属である等の理由から、スパッタ粒子がシリコン基板に到達しても悪影響が少ない。また、2次電子放出係数kが大きいので、後述する数1に従ったビーム量総和Bの算出精度が上がる。
【0031】
炭化シリコンは、耐熱性が高く、かつスパッタ率が小さい。しかも、スパッタ粒子がシリコン基板に到達しても悪影響がシリコンに次いで少ない。また、2次電子放出係数kは小さいが温度変化に対して感度が小さいので、2次電子放出係数kの安定性が高い。
【0032】
ところで、イオンビーム2が雰囲気中のガス分子と衝突すると、その一部が中性化して中性ビームになる。前述したようにレジストが付与された半導体基板にイオン注入を行う場合は特に、レジストからのアウトガスによって真空度悪化を招きやすいので、中性ビーム化する割合は高くなる。
【0033】
このようにイオンビームの一部が中性ビーム化して被処理物に入射しても、イオンビーム入射の場合と同様にイオン注入等に寄与する。即ち、中性ビームも、イオンビームと同様に、被処理物に対するドーパント(注入不純物)として寄与し、被処理物に入射するドーパント量は、イオンビームの量と中性ビームの量の総和である。
【0034】
ところが、図5に示した従来のビーム量計測装置は、ファラデーカップ10に流れるイオンビーム電流I1 をビーム電流計12で計測するため、電流を流さない中性ビームの計測はできない。従ってこのビーム量計測装置で計測するビーム量と、被処理物に実際に照射されるビーム量との間には、中性ビームの分、誤差が生じる。具体的には、このビーム量計測装置による計測値の方が小さくなるので、このビーム量計測装置を用いて被処理物に対する注入量を制御すると、過剰な注入が起こる。
【0035】
これを解決する手段の一つとして、真空排気装置の真空排気速度を大きくすることが考えられるけれども、例えば半導体デバイスでは誤差1%以下の注入量制御を必要とするので、イオンビーム2の中性化率を少なくとも1%以下に抑制する必要がある。しかしそれを実現するためには真空排気装置の排気速度を極端に大きくしなければならず、真空排気装置の寸法、費用等の点で現実的ではない。
【0036】
上記のような課題を、次のような手段によって解決することができる。即ち、例えば図1に示すように、前述したファラデーカップ20の側壁部21と底部22との間に流れる電流I2 を計測する2次電子電流計26を設ける。この電流I2 は、底部22から放出された2次電子14が側壁部21に入射することによって流れる電流であるので、2次電子電流と呼ぶ。
【0037】
更に、この2次電子電流計26で計測する2次電子電流I2 の値に所定の係数1/kを掛けて、ファラデーカップ20に入射するイオンビーム2の量と中性ビームの量の総和Bを演算する、即ち次式を演算する演算器28を設ける。kは底部22の2次電子放出係数である。
【0038】
【数1】
B=I2 /k
【0039】
この式の算出根拠を証明すると、イオンビーム2の一部が中性化されて生じた上記中性ビームも、イオンビーム2と殆ど同じエネルギーを有しているので、当該中性ビームによる底部22の2次電子放出係数は、イオンビーム2によるものと殆ど同じであり、この2次電子放出係数をここではkとする。従って、底部22からの2次電子14の放出量は、即ち2次電子電流I2 の大きさは、ファラデーカップ20に入射するイオンビーム2の量と中性ビームの量の総和Bに比例し、次式で表される。
【0040】
【数2】
I2 =kB
【0041】
この数2を変形したのが上記数1である。即ち、上記2次電子電流I2 の値に係数1/kを掛けることによって、上記総和Bを求めることができる。
【0042】
この総和Bを用いて被処理物に対する注入量制御を行えば、アウトガス等によって雰囲気の真空度が悪化しても、前述した注入量異常(具体的には過剰注入)が起こるのを防止することができる。それによって例えば、雰囲気の真空度が悪いときでも、前述した誤差1%以下の注入量制御を達成することが可能になる。
【0043】
あるいは、被処理物に対する注入開始時は、真空度が高くてイオンビーム2の中性化が殆どなく、ビーム電流計12による計測値が正確なのでそれを用いて注入量を算出し、被処理物にイオンビームが当たってアウトガスが出始めたら上記総和Bを用いて注入量制御を行うようにしても良い。
【0044】
上記2次電子放出係数kは、底部22の材質およびイオンビーム2の条件(例えばイオン種、エネルギー等)によって変化するので、被処理物にイオンビーム2を照射して処理を行う前に、処理時と同じ条件で予め求めておき、それを実際の処理時に適用するのが好ましい。
【0045】
上記2次電子放出係数kの求め方の一例を説明すると、雰囲気の真空度が良いときに(例えば1×10-6Torr以下の圧力時に)、イオンビーム2をファラデーカップ20に入射して、ビーム電流計12によってイオンビーム電流I1 を計測し、かつ2次電子電流計26によって2次電子電流I2 を計測する。両計測値をそれぞれI10およびI20とする。このときは、イオンビーム2の中性化は無視できるほどに小さいので、ファラデーカップ20に入射するのはイオンビーム2だけであると考えることができる。従って、底部22の2次電子放出係数kは次式によって求めることができる。
【0046】
【数3】
k=I20/I10
【0047】
なお、上記2次電子放出係数kは、被処理物に対する実際のイオンビーム照射処理にできるだけ近い時点で求める方が好ましい。その方が、被処理物の処理時に最も近い条件で2次電子放出係数kを求めることができるので、2次電子放出係数kを最も正確に求めることができるからである。
【0048】
また、図1を参照して、ビーム電流計12と2次電子電流計26との接続点30と底部22との間の部分32に、そこを流れる電流I3 を計測する電流計(図示省略)を設け、ビーム量計測時に次式が成立することを監視するようにしても良い。それによって、ファラデーカップ20外に逃れる、あるいはイオンビーム2以外で外から流入して来る、荷電粒子の有無を確認することができるので、このビーム量計測装置によるビーム量計測の信頼性を確認することができる。
【0049】
【数4】
I3 =I1 +I2
【0050】
上記直流電源24は、図4に示す例のように、上記接続点30と底部22との間に後者を負極側にして設けても良い。この直流電源24の作用は図1の例の場合と同様であるので重複説明を省略する。
【0051】
【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。
【0052】
請求項1記載の発明によれば、ファラデーカップ内で2次イオンおよび2次電子が発生しても、それらがファラデーカップから逃げることを抑制することができるので、イオンビームのビーム量計測を正確に行うことができる。しかも、2次イオンがファラデーカップから逃げ出ないので、ファラデーカップ内の汚れ方が経時変化し、それによって2次イオンの発生量が変化しても、ビーム量計測値に変動を生じさせず、安定して正確な計測値が得られる。
【0053】
しかもファラデーカップの底部を、イオンビームが入射して来る側に向けて尖った形状にしているので、ファラデーカップの底部から発生する2次イオンおよび2次電子がファラデーカップの入口に向かって飛び出しにくくなり、2次イオンおよび2次電子がファラデーカップから逃げることをより確実に抑制することができる。従って、ビーム量計測をより正確に行うことができる。
【0054】
請求項2、3記載の発明によれば、イオンビームの量と中性ビームの量の総和を計測することができるので、雰囲気の真空度悪化によってイオンビームの一部が中性ビーム化した場合でも、被処理物に照射される総ビーム量を正しく計測することができる。従って例えば、この計測結果を用いて被処理物に対する注入量制御を行うことによって、注入量異常が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るビーム量計測装置の一例を示す断面図である。
【図2】図1中のファラデーカップの底部の斜視図である。
【図3】ファラデーカップの底部の例を示す断面図である。
【図4】この発明に係るビーム量計測装置の他の例を示す断面図である。
【図5】従来のビーム量計測装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
2 イオンビーム
6 サプレッサ電極
12 ビーム電流計
14 2次電子
16 2次イオン
20 ファラデーカップ
21 側壁部
22 底部
23 絶縁物
24 直流電源
26 2次電子電流計
28 演算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used, for example, in an ion beam irradiation apparatus (including an ion implantation apparatus) that performs ion implantation, surface modification, thin film formation, etc. by irradiating a workpiece such as a semiconductor substrate with an ion beam. In particular, the present invention relates to a beam amount measuring apparatus that measures the beam amount of an ion beam applied to an object to be processed, and more specifically, to a means for accurately measuring the beam amount.
[0002]
[Prior art]
In the ion beam irradiation apparatus as described above, in order to measure the beam amount of the ion beam irradiated to the object to be processed, the position where the ion beam is incident in the vicinity of the object to be processed, on the upstream side or the downstream side. In addition, a beam amount measuring device is provided.
[0003]
A conventional example of this type of beam amount measuring apparatus is shown in FIG. This beam quantity measuring apparatus includes a bottomed cylindrical Faraday
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
From the Faraday
[0005]
In particular, in an ion implantation apparatus, by performing ion implantation on a semiconductor substrate (wafer) to which a resist has been applied, a gas (outgas) is released from the resist, and this outgas diffuses into the Faraday
[0006]
The negative
[0007]
Further, the
[0008]
In addition, the contamination in the Faraday
[0009]
Therefore, the present invention suppresses the escape of the secondary ions and secondary electrons from the Faraday cup even if they are generated in the Faraday cup, and makes it possible to accurately measure the beam amount of the ion beam. The main purpose is to provide a quantity measuring device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The beam amount measuring apparatus according to the present invention has a structure in which the Faraday cup is electrically divided into a cylindrical side wall portion and a bottom portion that receives the ion beam, the beam ammeter is connected to the bottom portion, and the side wall portion A DC power supply for applying a positive voltage to the former is provided between the bottom and the bottom, and the bottom of the Faraday cup is sharpened toward the side on which the ion beam enters. (Claim 1).
[0011]
According to the above configuration, even if secondary ions are emitted from the bottom of the Faraday cup as the ion beam enters, a positive voltage is applied to the bottom of the Faraday cup from the DC power source. The positive ions push the secondary ions back to the bottom. Therefore, it is possible to suppress the escape of secondary ions from the Faraday cup.
[0012]
On the other hand, secondary electrons emitted from the bottom of the Faraday cup with the incidence of the ion beam are drawn by the positive voltage applied to the side wall and flow into the side wall. Even if the secondary electrons are going to go upstream from the entrance of the side wall, a negative potential suppressor electrode is provided in the same way as in the conventional example. Is pushed back to flow into the side wall.
[0013]
In this way, since secondary ions and secondary electrons can be prevented from escaping from the Faraday cup, the beam amount of the ion beam can be accurately measured.
[0014]
Moreover the bottom of the Faraday cup, the ion beam is to pointed shape toward the side coming incident, the secondary ions and secondary electrons generated from the bottom is not easily jump out toward the entrance of the Faraday cup Therefore, it is possible to more reliably suppress the secondary ions and secondary electrons from escaping from the Faraday cup.
[0015]
By the way, when the ion beam collides with gas molecules in the atmosphere, a part of the ion beam becomes neutral and becomes a neutral beam. However, in ion implantation for an object to be processed, the neutral beam is ion-implanted in the same manner as the ion beam. Therefore, it is necessary to measure the neutral beam amount. However, since the device that measures the ion beam current I 1 flowing through the Faraday
[0016]
On the other hand, as in the second and third aspects of the invention, a secondary electron ammeter that measures the current flowing between the side wall portion and the bottom portion of the Faraday cup, and the secondary electron ammeter measures the current. By further providing a calculator for multiplying the current value by a predetermined coefficient and calculating the sum of the amount of ion beams incident on the Faraday cup and the amount of neutral beams, the amount of ion beams and the amount of neutral beams can be calculated. The sum can be measured.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a beam amount measuring apparatus according to the present invention. Parts identical or corresponding to those of the conventional example of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.
[0018]
In this embodiment, the
[0019]
The
[0020]
Further, a
[0021]
In this way, even if the
[0022]
On the other hand, the
[0023]
Since the
[0024]
The
[0025]
Specifically, the shape of the
[0026]
An example of the cross-sectional shape of the bottom 22 is shown in FIG. In FIG. 3A, the
[0027]
The material of the bottom 22 is preferably, for example, carbon (C), silicon (Si), aluminum (Al), silicon carbide (SiC), or the like. The reason is as follows.
[0028]
Since carbon has high heat resistance and a low sputtering rate, the amount of
[0029]
Silicon has substantially the same heat resistance, sputtering rate, and secondary electron emission coefficient k as carbon. Moreover, since the object to be processed at the time of ion implantation is usually a silicon substrate, even if sputtered particles reach the silicon substrate, they are the same silicon, so there is little adverse effect.
[0030]
Aluminum has little adverse effect even if sputtered particles reach the silicon substrate because it is a light metal. In addition, since the secondary electron emission coefficient k is large, the calculation accuracy of the total beam amount B according to Equation 1 described later is increased.
[0031]
Silicon carbide has high heat resistance and a low sputtering rate. Moreover, even if sputtered particles reach the silicon substrate, the adverse effect is the second smallest after silicon. Further, since the secondary electron emission coefficient k is small, but the sensitivity to the temperature change is small, the stability of the secondary electron emission coefficient k is high.
[0032]
By the way, when the ion beam 2 collides with gas molecules in the atmosphere, a part of the ion beam 2 becomes neutral and becomes a neutral beam. As described above, particularly when ion implantation is performed on a semiconductor substrate provided with a resist, the degree of vacuum is easily deteriorated by the outgas from the resist, so that the ratio of neutral beam becomes high.
[0033]
As described above, even if a part of the ion beam is converted into a neutral beam and is incident on the object to be processed, it contributes to ion implantation and the like as in the case of the ion beam incident. That is, the neutral beam also contributes as a dopant (implanted impurity) to the object to be processed, like the ion beam, and the amount of dopant incident on the object is the sum of the amount of ion beam and the amount of neutral beam. .
[0034]
However, since the conventional beam amount measuring apparatus shown in FIG. 5 measures the ion beam current I 1 flowing through the
[0035]
One way to solve this problem is to increase the evacuation speed of the evacuation apparatus. For example, a semiconductor device requires an implantation amount control with an error of 1% or less. It is necessary to suppress the conversion rate to at least 1% or less. However, in order to realize this, the exhaust speed of the vacuum exhaust device must be extremely increased, which is not realistic in terms of the size and cost of the vacuum exhaust device.
[0036]
The above problems can be solved by the following means. That is, for example, as shown in FIG. 1, a
[0037]
Further, the value of the secondary electron current I 2 measured by the
[0038]
[Expression 1]
B = I 2 / k
[0039]
To prove the calculation basis of this equation, the neutral beam generated by neutralizing a part of the ion beam 2 also has almost the same energy as the ion beam 2, so that the bottom 22 of the neutral beam is generated. The secondary electron emission coefficient is substantially the same as that of the ion beam 2, and this secondary electron emission coefficient is k here. Accordingly, the emission amount of the
[0040]
[Expression 2]
I 2 = kB
[0041]
The formula 1 is obtained by modifying the formula 2. That is, the sum B can be obtained by multiplying the value of the secondary electron current I 2 by a coefficient 1 / k.
[0042]
By controlling the injection amount for the object to be processed using this sum B, even if the degree of vacuum of the atmosphere deteriorates due to outgas or the like, the above-described abnormality in the injection amount (specifically, excessive injection) can be prevented. Can do. Thereby, for example, even when the degree of vacuum of the atmosphere is poor, it is possible to achieve the above-described injection amount control with an error of 1% or less.
[0043]
Alternatively, at the start of implantation of the object to be processed, the degree of vacuum is high and the ion beam 2 is hardly neutralized, and the measured value by the
[0044]
Since the secondary electron emission coefficient k varies depending on the material of the
[0045]
An example of how to determine the secondary electron emission coefficient k will be described. When the degree of vacuum of the atmosphere is good (for example, at a pressure of 1 × 10 −6 Torr or less), the ion beam 2 is incident on the
[0046]
[Equation 3]
k = I 20 / I 10
[0047]
The secondary electron emission coefficient k is preferably obtained at a time as close as possible to the actual ion beam irradiation processing for the object to be processed. This is because the secondary electron emission coefficient k can be obtained most accurately under the conditions closest to the processing of the workpiece, and the secondary electron emission coefficient k can be obtained most accurately.
[0048]
In addition, referring to FIG. 1, an ammeter (not shown) that measures a current I 3 flowing through a
[0049]
[Expression 4]
I 3 = I 1 + I 2
[0050]
As in the example shown in FIG. 4, the
[0051]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
[0052]
According to the first aspect of the present invention, even if secondary ions and secondary electrons are generated in the Faraday cup, they can be prevented from escaping from the Faraday cup. Can be done. Moreover, since the secondary ions do not escape from the Faraday cup, even if the contamination of the Faraday cup changes with time, and the amount of secondary ions generated thereby changes, the beam quantity measurement value does not change, Stable and accurate measurement values can be obtained.
[0053]
In addition, since the bottom of the Faraday cup is pointed toward the side on which the ion beam enters, secondary ions and secondary electrons generated from the bottom of the Faraday cup are unlikely to jump out toward the entrance of the Faraday cup. Do Ri can secondary ions and secondary electrons can be more reliably prevented from escaping from the Faraday cup. Therefore, the beam amount can be measured more accurately.
[0054]
According to the second and third aspects of the invention, since the total amount of the ion beam and the neutral beam can be measured, when a part of the ion beam becomes a neutral beam due to the deterioration of the vacuum degree of the atmosphere However, the total beam amount irradiated to the object to be processed can be correctly measured. Therefore, for example, by performing injection amount control on the object to be processed using this measurement result, it is possible to prevent an abnormality in the injection amount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a beam amount measuring apparatus according to the present invention.
2 is a perspective view of the bottom of the Faraday cup in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the bottom of a Faraday cup.
FIG. 4 is a sectional view showing another example of a beam amount measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventional beam amount measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
2
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