JP4124437B2 - Ion implantation apparatus and ion implantation method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、1チップ単位でイオン注入領域を定める開口部が形成されたマスク部材を介して、半導体基板またはガラス基板にイオンを注入するイオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
イオン注入法(イオン打ち込み法)は、公知のように、半導体製造プロセスにおける不純物元素のドーピング工程に用いられ、注入量や注入深さを精密に制御できる等の特徴があり、現在では半導体プロセスに不可欠な技術となっている。
【0003】
イオン注入法では、B,P,As等の注入すべき不純物元素のイオンからなるイオンビームを所定のエネルギーに加速して、ウェーハに照射する。このとき、イオンビームは直進性を有するので、マスクを用いて目的の領域(イオン注入領域)にのみイオンを注入することが可能である。
【0004】
従来より、上記マスクとしてウェーハ上に形成したレジストマスクが用いられている。レジストマスクは、感光性樹脂を主体とする材料を公知のスピンコータ等を用いてウェーハ上に均等な厚さに塗布した後、当該レジスト膜に対してイオン注入領域に対応する露光パターンを焼き付け、その後現像処理を行うことにより、イオン注入領域のみが外部へ露出したレジストパターンとして形成される。そして、イオン注入が行われた後は、レジストマスクをプラズマアッシング(灰化)処理および硫酸・過酸化水素水等を用いた湿式処理を施して除去し、更に次なるイオン注入工程に備えて、異なるパターンのレジストマスクを上記の工程で形成するようにしている。
【0005】
上記のようにレジストマスクを用いるイオン注入では、イオン注入工程の前処理、後処理においてレジストの処理に要する工程が多数存在するため、これらのレジスト処理に関連する工程が半導体プロセスの複雑化、高コスト化をもたらしているという問題があった。
【0006】
そこで、例えば図5に示すように、イオン注入領域を定める開口部Maを有する導電性のマスク部材MをウェーハWの上方に間隙dを介して対向配置させ、当該マスク部材Mを介してウェーハWの表面にイオンビームLを照射し、イオン注入層Aへイオンを注入する技術がある(例えば下記特許文献1参照)。これによれば、イオンの打ち分けを行う場合、各イオン注入毎にそれ専用のマスク部材を用いて必要なイオン注入層を形成することが可能となる。
【0007】
したがって、上記マスク部材を複数種用意することによって、従来必要とされていたレジストマスクの形成工程が不要となり、上記マスク部材の交換だけで所望のイオン注入処理をなし得るとの理由から、半導体プロセスの簡素化および低コスト化を図ることが可能となった。
【0008】
一方、イオン注入工程においては、ウェーハ等の被処理基板上のイオン注入領域に対して正イオンを注入するので、正イオンの蓄積により被処理基板が正にチャージアップする現象が発生する。このチャージアップ現象は、製造されたトランジスタ等の半導体素子に電気的な影響(例えばゲート耐圧の低下や絶縁破壊)を及ぼすという問題がある。
【0009】
このため、従来のイオン注入装置には、ウェーハWにイオンビームLを照射する際、例えば図6に示すように、電子eを発生する電子発生源Gを設け、電子発生源Gから供給される電子eによってウェーハWを電気的に中和させる技術が公知となっている。
【0010】
例えば、下記特許文献2には、ビーム輸送経路に二つの電子発生源を設けるとともに、中性化のための電子電流が両方の装置において均等になるようにして、試料面内における電子分布の一様化を図る構成が開示されている。また、下記特許文献3には、電子発生源としてのエレクトロフラドガンに、電子を半導体基板の方向へスキャンさせるためのスキャンマグネットを備えさせ、イオンビームと同方向、同速度でスキャンすることによって中和作用の面内均一性を高める技術が開示されている。
【0011】
しかしながら、特許文献2,3には、イオン注入領域を定める開口部が形成されたマスク部材を介してイオン注入を行う場合の電子発生源からの電子の供給方法については、一切言及されていない。
【0012】
【特許文献1】
特開2002−176005号公報
【特許文献2】
特開平10−12181号公報
【特許文献3】
特開平8−96744号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
イオン注入領域を定める開口部が形成されたマスク部材を介してイオン注入を行う場合、マスク部材と被処理基板との間において、イオンとの衝突によってマスク部材および被処理基板から発生する2次電子によって、プラスにチャージアップした被処理基板の中和作用を行わせることができる。
【0014】
しかしながら、マスク部材と被処理基板間に生じる2次電子のみでは、イオン注入領域の正のチャージアップを解消できない場合がある。例えば、イオン注入工程ではマスク部材にもイオンビームが照射されるので、これによりマスク部材21もまた正にチャージアップし、これが原因で2次電子を発生させにくくし、結果的にウェーハに対して電子供給不足となる。したがって、この場合、被処理基板上の半導体素子、例えばトランジスタのゲート耐圧が低下したりゲート絶縁膜が破壊されるという問題が生じる。
【0015】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、イオン注入領域を定める開口部が形成されたマスク部材を介して被処理基板へイオン注入する場合において、チャージアップによる被処理基板上の素子に与える悪影響を排除することができるイオン注入装置およびイオン注入方法を提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
以上の課題は、被処理基板を支持するステージと、前記被処理基板に対向配置されイオン注入領域を定める開口部が形成された、接地電位に接続されたマスク部材と、前記マスク部材を介して前記被処理基板にイオンを注入するイオン注入手段と、イオンビームの進行方向に関して前記マスク部材よりも上流側に配置され前記被処理基板上へ電子を供給するための電子発生源と、前記電子発生源から発生した電子が照射される前記マスク部材の電位を検出するマスク電位検出手段と、前記被処理基板の電位を検出する基板電位検出手段と、前記マスク電位検出手段及び前記基板電位検出手段の出力に基づいて、前記マスク部材の電位が接地電位になり、かつ、前記被処理基板の電位が所定値以下になる量の電子を前記電子発生源から発生させる制御手段とを備えたことを特徴とするイオン注入装置、によって解決される。
【0017】
また、以上の課題は、イオン注入領域を定める開口部が形成されたマスク部材を被処理基板上に対向配置させ、前記マスク部材を介して前記被処理基板上へイオンを注入し、前記マスク部材の電位及び前記被処理基板の電位をそれぞれ検出し、イオン注入時、前記マスク部材の電位が接地電位になり、かつ、前記被処理基板の電位が所定値以下となる量の電子を、前記マスク部材を介して電子発生源から前記被処理基板へ供給することを特徴とするイオン注入方法、によって解決される。
【0018】
本発明は、電子発生源から被処理基板上へ電子を供給することによって、イオン注入により正にチャージアップした被処理基板の電気的な中和を図る。このとき、被処理基板の上方に位置するマスク部材もイオンビームの照射により正にチャージアップし電子発生源からの電子をトラップすることになるが、マスク電位検出手段および基板電位検出手段の出力を受ける制御手段によって、マスク部材の電位を打ち消すのに十分な量の電子が発生するように上記電子発生源を制御するようにしている。
【0019】
これにより、電子発生源から発生した電子の一部はマスク部材にトラップされるものの、残りの電子は被処理基板上へ供給されることになる。以上のようにして、マスク部材を備えたイオン注入装置において、イオン注入時、被処理基板上へ常に電子を供給することができるので、被処理基板のチャージアップを抑制して、耐圧低下や絶縁破壊等の素子への電気的な悪影響を排除することが可能となる。
【0020】
ここで、「マスク部材の電位を打ち消すのに十分な量の電子」とは、マスク電位検出手段で検出されたマスク電位よりも、電子発生源から発生される電子の総ポテンシャルが大きく(高く)なる量の電子群を意味し、具体的に本発明では、マスク部材の電位が接地電位になり、かつ、被処理基板の電位が所定値以下となる量の電子を意味する。
【0021】
なお、電子発生源から被処理基板上へ供給される電子の量が多い場合、被処理基板が負(マイナス)に帯電し、これにより素子破壊を誘発するおそれが出てくる。この場合、被処理基板の電位を検出する基板電位検出手段を別途設け、その出力を制御手段へ供給し、被処理基板の電位が所定以上負にならないように電子発生源からの発生電子量を調整するようにすればよい。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【0023】
図1〜図3は本発明の実施の形態によるイオン注入装置の構成を示している。図1を参照して、イオン注入装置10は、高電圧ターミナル10Aと、ビームライン10Bと、エンドステーション10Eとを備えた真空系からなる。シールドボックスS内に位置する高電圧ターミナル10Aは、公知構成のイオン源1、質量分離器2および、スリット3a,3b間に位置するビーム遮断器3を収容している。ビーム遮断器3は、電圧が印加されることによりイオンビームLを跳ね上げ、スリット3bへ向かうイオンビームLを一時的に遮断する。
【0024】
高電圧ターミナル3AとシールドボックスSとの間には公知構成の加速管4が取り付けられており、その後段となるビームライン10Bには、集束レンズ5aと、イオンビームLをX,Y方向へ電磁的に微小角度スキャンするオクタポール・スキャナ6と、コンタミネーション粒子除去を兼ねたビーム平行化マグネット7と、集束レンズ5bとが設けられている。そして、ビームライン10Bの終端部には、その外周に設けたコイルによってイオンビームLの電流を電磁気的に計測する非接触ビーム電流計8が取り付けられている。
以上のようにして、本発明の「イオン注入手段」が構成される。
【0025】
イオンビームLのスキャンにはオクタポール・スキャナ6以外の電磁偏向型スキャナを使用してもよく、また、X,Y静電偏向型スキャナを使用してもよい。マグネット7は、ビーム経路中の残留ガスと衝突して電荷が変化したイオンや中性粒子を除去する作用を行う。
【0026】
エンドステーション10Eには、ウェーハWに対するイオンビームLの照射領域を決定するマスク部9が設けられている。マスク部9は、図2に示すように、被処理基板としての半導体ウェーハ(以下「ウェーハ」という。)Wに対し、1チップ単位でイオン注入領域を定める開口部21aが形成された導電性のマスク部材21と、マスク部材21をチャック部材22を介して保持するホルダ23と、ホルダ23を機械的にX,YおよびZ方向へ所定距離駆動可能な駆動部24とから構成される。駆動部24は例えばパルスモータを駆動源に有し、主としてマスク部材21の交換時に作動する。
【0027】
図1を参照して、マスク部9の下方にはイオンビームLの電流を測定するためのファラデー・カップ12が配置され、このファラデー・カップ12による測定値を基準として非接触ビーム電流計8が校正される。
【0028】
図1に示すように、マスク部9の直下方位置には、ビーム密度分布モニタ11と、ウェーハWを支持するステージ(プラテン)13のいずれか一方が挿入可能とされる。ビーム密度分布モニタ11は、微小なファラデー・カップが二次元的に配置された測定ヘッドを有するものであるが、それ以外の方法によるもので構成されてもよい。ビーム密度分布モニタ11は、イオン注入の前にイオンビームLのスキャン領域とマスク部9との整合性、およびマスク部9内におけるビーム電流の密度分布の測定を行うためのものであり、スキャン領域が不適切な場合にはオクタポール・スキャナ6によるスキャンの振幅が調整され、電流の密度分布が一様でない場合には、ビームスキャン速度調整または集束レンズ5aの励磁電流が調整される。
【0029】
ステージ13には、ウェーハWのツイスト角度を調整する回転機構14が取り付けられており、これらステージ13および回転機構14は支持柱15を介して、X方向(図において左右方向)へ機械的に高速移動可能なX方向駆動機構16に取り付けられている。X方向駆動機構16は、Y方向(紙面垂直方向)へ機械的に高速移動可能なY方向駆動機構17に取り付けられている。なお、回転機構14は圧電体2を、X,Y方向駆動機構16,17はパルスモータを駆動源としてそれぞれ有し、ウェーハWの搬送および、マスク部材21に対するウェーハWの位置合わせ(アライメント)時に駆動される。
【0030】
さて、図2に示すように、マスク部9の上方位置、すなわち、イオンビームLの進行方向に関してマスク部9よりも上流側に、ステージ13上のウェーハWに対して電子を供給するための電子発生源28が配置されている。電子発生源28は、本実施の形態では熱フィラメントで構成されるが、これ以外にも、例えば電子銃等で構成することも可能である。
【0031】
電子発生源28から発生する電子の量は、制御部29で制御される。制御部29にはマスク部材21の電位を検出するマスク電位センサ30の出力が供給されるようになっている。そして、制御部29は、マスク電位センサ30の出力に基づいて、マスク部材21の電位を打ち消すのに十分な量の電子を発生させるように電子発生源28の出力を制御するようになっている。
【0032】
図2および図3に示すように、マスク部材21は、ウェーハWへのイオン注入時、イオンビームLが照射されて正(プラス)にチャージアップする傾向がある。マスク電位センサ30はこのマスク電位を検出し、その出力を制御部29へ供給する。制御部29はマスク電位センサ30の出力を受けて、電子発生源28内の熱フィラメント(図示略)に対する印加電圧および電子の引出し電圧を調整することによって、発生電子量を制御する。制御方法としては、電子発生動作のオン/オフ制御、電子発生量の増減制御等が適用される。
【0033】
また、本実施の形態では、イオン注入時のウェーハWの電位を検出するウェーハ電位センサ31が設けられており、この出力が制御部29へ供給されるように構成されている。制御部29は、マスク電位センサ31の出力に基づいて、補完的に、ウェーハWが所定値V0以上負に帯電しないように(ウェーハ電位Vwが所定値V0以下とならないように)電子発生源28から発生する電子の量を制御するようになっている。
【0034】
次に、以上のように構成される本実施の形態のイオン注入装置10の作用について説明する。
【0035】
ステージ13上へ載置されたウェーハWは、図2に示すように、ウェーハ保持部材26により保持され、X,Y方向駆動機構16,17によりマスク部材21の直下方へ移動される。そして、あらかじめ設定された制御シーケンスに基づいて、最初にイオン注入すべきチップ領域がマスク部材21に対して位置合わせされる。
【0036】
続いて、イオン注入を開始する。イオン源1で生成されたイオン種の中から質量分離器2により選択された所望のイオンからなるイオンビームLは、加速管4で所定のエネルギに加速された後、集束レンズ5a、オクタポール・スキャナ6、マグネット7、集束レンズ5bを介してウェーハWへ照射される。ウェーハW上のイオン注入領域A(図3)は、マスク部材21の開口部21aにより規制される。すなわち、マスク部材21が従来のレジストマスクとしての機能を行う。
【0037】
イオン注入工程が開始されると、図3に示すように、マスク部材21はイオンビームLの照射を受けて2次電子が発生する。また、ウェーハWへのイオン注入に伴って、ウェーハWからも2次電子が発生する。これらの2次電子がウェーハWに供給されることによって、ウェーハの正へのチャージアップが抑制される。しかし、マスク部材21はイオンビームの照射および2次電子の放出により徐々に正の方向へチャージアップし、これが原因でマスク部材から電子が飛び出しにくくなって、マスク部材21からの2次電子の発生量が減少する。一方、ウェーハWから発生した2次電子はマスク部材21によってトラップされる割合が高くなるので、マスク部材21とウェーハWとの間に存在する電子量は減少し、結果的に、ウェーハWに対して電子の供給不足が生じる。ウェーハWの正の方向へのチャージアップは、これが原因で発生する。
【0038】
そこで、本実施の形態では、図4に示す制御フローに従って、電子発生源28からウェーハWへの電子の供給制御を行わせる。
【0039】
すなわち、先ず、マスク電位センサ30によりマスク部材21の電位Vmを検出し(ステップS1)、その出力を受けた制御部29がマスク部材21のチャージアップの有無を判断する(ステップS2)。なお、マスク部材21は当初より接地電位に接続されてはいるが、その接地抵抗によって数mV〜数Vの範囲にわたって電位が上昇する。マスク電位センサ30はその上昇電位を検出する。
【0040】
マスク部材21のチャージアップが認められた場合は、次に、ウェーハ電位センサ31によりウェーハWの電位Vwを検出し(ステップS3)、これが所定値V0(<0)より高い場合は電子発生源28から電子を発生させる(ステップS4,S5)。この工程は即ち、ウェーハWのチャージアップの程度を検出するためのもので、ウェーハWのチャージアップが認められた場合に限り、電子発生源28から電子を発生させるようにしている。
【0041】
ここで、電子発生源28から発生させる電子の量は、上述したように、マスク部材21の電位を打ち消すのに十分なポテンシャルをもつ電子量であり、その値は自由に設定できる。また、発生電子量は固定してもよいし、可変としてもよい。また、ウェーハ電位の所定値V0の設定基準は、ウェーハ電位として許容される負の電位の大きさであり、この値は当然、保護する素子の種類によって定められる。また、所定値V0を0未満に設定することにより、ウェーハ電位の誤検出に起因するウェーハWの予期しない正へのチャージアップを防ぐことにもつながる。
【0042】
電子発生源28から発生した全電子のうち、一部はマスク部材21にトラップされるものの、残りの電子はウェーハWへ供給されて、ウェーハWの電気的中性化に寄与する。電子発生源28からの電子の供給は、マスク電位Vmが接地電位になり(Vm=0)、かつ、ウェーハ電位Vwが所定値V0以下になるまで続けられる。Vw≦V0の場合は、これ以上の電子の供給がウェーハWの所定以上の負電位へのチャージアップを誘発することになるので、電子発生源28からの電子の供給を停止させる(ステップS6)。
【0043】
以上の制御を繰り返し行うことによって、ウェーハWのチャージアップを抑制しながら所期のイオン注入処理を行うことができる。したがって、本実施の形態によれば、ウェーハWのチャージアップを抑制して、耐圧低下や絶縁破壊などの素子への電気的な悪影響を排除することができる。
【0044】
イオンを注入すべきチップ領域の変更は、ビーム遮断器3によりイオンビームLを一旦遮断し、その間、X,Y方向駆動機構16,17等によりウェーハWとマスク部材21との間の相対位置を変更させることで実現され、最終的に、ウェーハW上の全チップ領域に対して上記と同様な作用でイオンが注入される。
【0045】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0046】
例えば以上の実施の形態では、電子発生源28から発生させる電子の量をマスク電位Vmの大小に関係なく一定としたが、これに代えて、マスク電位Vmの大きさに対応した電子量を電子発生源28から発生させるようにしてもよい。
【0047】
また、以上の実施の形態では、電子発生源28をオン/オフ制御してウェーハWに供給する電子量を調整するようにしたが、これに代えて、電子量が段階的に減少(または増大)するように、電子発生源28の動作制御を行うことも可能である。
【0048】
更に、以上の実施の形態では、被処理基板として半導体ウェーハWを適用したが、勿論これに限らず、例えばガラス基板等のセラミック基板に対するイオン注入工程にも本発明は適用可能である。
【0049】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、イオン注入時、チャージアップしたマスク部材の電位を打ち消すのに十分な量の電子を電子発生源から発生させて被処理基板の電気的な中和を図るようにしているので、イオン注入領域を定める開口部が形成されたマスク部材を用いて被処理基板へイオン注入する場合において、被処理基板のチャージアップを抑制することができ、これにより基板のチャージアップを原因とする素子の劣化、破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるイオン注入装置の構成を示す概略図である。
【図2】イオン注入装置のエンドステーション内の要部の構成を示す概略図である。
【図3】イオン注入時のマスク部材とウェーハとの関係を示す側断面図である。
【図4】本発明の実施の形態によるイオン注入方法の一例を説明する制御フローである。
【図5】マスク部材を介してイオン注入を行う従来例を説明する模式図である。
【図6】イオン注入時のウェーハのチャージアップを防止するための電子発生源を備えた従来例を説明する模式図である。
【符号の説明】
10 イオン注入装置
13 ステージ
21 マスク部材
21a 開口部
28 電子発生源
29 制御部
30 マスク電位センサ
31 ウェーハ電位センサ
Vm マスク電位
Vw ウェーハ電位
W ウェーハ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion implantation apparatus and an ion implantation method for implanting ions into a semiconductor substrate or a glass substrate through a mask member in which an opening for defining an ion implantation region is formed on a chip basis, for example.
[0002]
[Prior art]
As is well known, the ion implantation method (ion implantation method) is used in the impurity element doping step in the semiconductor manufacturing process, and has features such as precise control of the implantation amount and implantation depth. It has become an indispensable technology.
[0003]
In the ion implantation method, an ion beam composed of ions of impurity elements to be implanted, such as B, P, As, etc., is accelerated to a predetermined energy and irradiated onto a wafer. At this time, since the ion beam has linearity, ions can be implanted only into a target region (ion implantation region) using a mask.
[0004]
Conventionally, a resist mask formed on a wafer has been used as the mask. The resist mask is formed by applying a material mainly composed of a photosensitive resin to a uniform thickness on a wafer using a known spin coater or the like, and then printing an exposure pattern corresponding to the ion implantation region on the resist film, By performing development processing, only the ion implantation region is formed as a resist pattern exposed to the outside. Then, after the ion implantation is performed, the resist mask is removed by performing a plasma ashing (ashing) treatment and a wet treatment using sulfuric acid / hydrogen peroxide solution, etc., and in preparation for the next ion implantation step, A resist mask having a different pattern is formed by the above-described process.
[0005]
As described above, in ion implantation using a resist mask, there are many steps required for resist processing in the pre-processing and post-processing of the ion implantation process. Therefore, the processes related to the resist processing are complicated and high in the semiconductor process. There was the problem of bringing about costing.
[0006]
Therefore, for example, as shown in FIG. 5, a conductive mask member M having an opening Ma that defines an ion implantation region is disposed above the wafer W via a gap d, and the wafer W is interposed via the mask member M. There is a technique of irradiating an ion beam L onto the surface of the substrate and implanting ions into the ion implantation layer A (see, for example, Patent Document 1 below). According to this, when ion implantation is performed, it is possible to form a necessary ion implantation layer using a dedicated mask member for each ion implantation.
[0007]
Therefore, by preparing a plurality of types of the mask members, a resist mask forming step which has been conventionally required is unnecessary, and a desired ion implantation process can be performed only by replacing the mask members. Simplification and cost reduction.
[0008]
On the other hand, in the ion implantation step, positive ions are implanted into an ion implantation region on a substrate to be processed such as a wafer, and thus a phenomenon occurs in which the substrate to be processed is positively charged due to accumulation of positive ions. This charge-up phenomenon has a problem of having an electrical influence (for example, a reduction in gate breakdown voltage or dielectric breakdown) on a manufactured semiconductor element such as a transistor.
[0009]
For this reason, in the conventional ion implantation apparatus, when the wafer W is irradiated with the ion beam L, for example, as shown in FIG. 6, an electron generation source G that generates electrons e is provided and supplied from the electron generation source G. A technique for electrically neutralizing the wafer W with electrons e is known.
[0010]
For example, in
[0011]
However,
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2002-176005 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-12181 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-96744 [0013]
[Problems to be solved by the invention]
When ion implantation is performed through a mask member in which an opening for defining an ion implantation region is formed, secondary electrons generated from the mask member and the substrate to be processed due to collision with ions between the mask member and the substrate to be processed. Thus, the substrate to be processed that has been charged up can be neutralized.
[0014]
However, there are cases where positive charge-up in the ion implantation region cannot be eliminated only by secondary electrons generated between the mask member and the substrate to be processed. For example, in the ion implantation process, since the mask member is also irradiated with an ion beam, the
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and in the case where ions are implanted into a substrate to be processed through a mask member in which an opening for defining an ion implantation region is formed, adverse effects on the elements on the substrate to be processed due to charge-up. It is an object to provide an ion implantation apparatus and an ion implantation method that can be eliminated.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems include a stage that supports a substrate to be processed , a mask member that is disposed opposite to the substrate to be processed and that has an opening that defines an ion implantation region, and is connected to a ground potential. wherein an ion implantation device for implanting ions into the substrate to be processed, an electron source for supplying electrons to the mask than member is disposed on the upstream side on the substrate to be treated with respect to the traveling direction of the ion beam, the electron generation A mask potential detecting means for detecting the potential of the mask member irradiated with electrons generated from a source, a substrate potential detecting means for detecting the potential of the substrate to be processed, the mask potential detecting means, and the substrate potential detecting means ; based on the output, the potential of the mask member is set to the ground potential, and to generate the amount of electrons potential of the substrate to be processed is equal to or less than a predetermined value from said generating source Ion implantation apparatus is characterized in that a control unit is solved by.
[0017]
Further, the above problem, an ion implantation mask member having an opening formed to define a region is disposed to face the target substrate, ions are implanted into the mask member through the target substrate, said mask member The potential of the substrate to be processed and the potential of the substrate to be processed are detected, respectively, and at the time of ion implantation, the potential of the mask member becomes the ground potential, and the amount of electrons that causes the potential of the substrate to be processed to be a predetermined value or less This is solved by an ion implantation method characterized by supplying the substrate to be processed from an electron generation source through a member .
[0018]
The present invention aims to electrically neutralize a substrate to be processed which has been positively charged by ion implantation by supplying electrons from the electron generation source onto the substrate to be processed. At this time, will be trapped electrons from positively charged up to the electron source by irradiation of the mask member also ion beam positioned above the target substrate, the output of the mask potential detection means and the substrate potential detecting means The electron generating source is controlled by the receiving control means so that a sufficient amount of electrons are generated to cancel the potential of the mask member.
[0019]
Thereby, although a part of the electrons generated from the electron generation source are trapped by the mask member, the remaining electrons are supplied onto the substrate to be processed. As described above, in the ion implantation apparatus provided with the mask member, electrons can always be supplied onto the substrate to be processed at the time of ion implantation. It is possible to eliminate an adverse electrical effect on the element such as destruction.
[0020]
Here, “a sufficient amount of electrons to cancel the potential of the mask member” means that the total potential of electrons generated from the electron generation source is larger (higher) than the mask potential detected by the mask potential detecting means. More specifically, in the present invention, it means an amount of electrons in which the potential of the mask member becomes the ground potential and the potential of the substrate to be processed is a predetermined value or less .
[0021]
Note that when the amount of electrons supplied from the electron generation source onto the substrate to be processed is large, the substrate to be processed is negatively (negatively) charged, which may cause element destruction. In this case, a substrate potential detecting means for detecting the potential of the substrate to be processed is separately provided, and the output is supplied to the control means, and the amount of electrons generated from the electron generation source is controlled so that the potential of the substrate to be processed does not become more negative than a predetermined value. Adjust it.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
1 to 3 show the configuration of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an
[0024]
An
As described above, the “ion implantation means” of the present invention is configured.
[0025]
For scanning the ion beam L, an electromagnetic deflection scanner other than the
[0026]
The
[0027]
Referring to FIG. 1, a
[0028]
As shown in FIG. 1, either a beam density distribution monitor 11 or a stage (platen) 13 that supports the wafer W can be inserted immediately below the
[0029]
A
[0030]
Now, as shown in FIG. 2, electrons for supplying electrons to the wafer W on the
[0031]
The amount of electrons generated from the
[0032]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0033]
In this embodiment, a
[0034]
Next, the operation of the
[0035]
As shown in FIG. 2, the wafer W placed on the
[0036]
Subsequently, ion implantation is started. An ion beam L made of desired ions selected from the ion species generated by the ion source 1 by the
[0037]
When the ion implantation process is started, the
[0038]
Therefore, in the present embodiment, supply control of electrons from the
[0039]
That is, first, the potential Vm of the
[0040]
If charge-up of the
[0041]
Here, as described above, the amount of electrons generated from the
[0042]
Among all the electrons generated from the
[0043]
By performing the above control repeatedly, the desired ion implantation process can be performed while suppressing the charge-up of the wafer W. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the charge-up of the wafer W and eliminate electrical adverse effects on the elements such as a decrease in breakdown voltage and dielectric breakdown.
[0044]
In changing the chip region where ions are to be implanted, the ion beam L is temporarily interrupted by the
[0045]
The embodiment of the present invention has been described above. Of course, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
[0046]
For example, in the above embodiment, the amount of electrons generated from the
[0047]
In the above embodiment, the amount of electrons supplied to the wafer W is adjusted by controlling the on / off of the
[0048]
Furthermore, in the above embodiment, the semiconductor wafer W is applied as the substrate to be processed. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to an ion implantation process for a ceramic substrate such as a glass substrate.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, during ion implantation, a sufficient amount of electrons are generated from an electron generation source to cancel the potential of the charged-up mask member, thereby electrically neutralizing the substrate to be processed. Therefore, when ion implantation is performed on a substrate to be processed using a mask member in which an opening for defining an ion implantation region is formed, charge-up of the substrate to be processed can be suppressed. Deterioration and destruction of the element due to charge-up can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a main part in an end station of the ion implantation apparatus.
FIG. 3 is a side sectional view showing the relationship between a mask member and a wafer during ion implantation.
FIG. 4 is a control flow illustrating an example of an ion implantation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a conventional example in which ion implantation is performed through a mask member.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a conventional example including an electron generation source for preventing charge-up of a wafer during ion implantation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記被処理基板に対向配置されイオン注入領域を定める開口部が形成された、接地電位に接続されたマスク部材と、
前記マスク部材を介して前記被処理基板にイオンを注入するイオン注入手段と、
イオンビームの進行方向に関して前記マスク部材よりも上流側に配置され前記被処理基板上へ電子を供給するための電子発生源と、
前記電子発生源から発生した電子が照射される前記マスク部材の電位を検出するマスク電位検出手段と、
前記被処理基板の電位を検出する基板電位検出手段と、
前記マスク電位検出手段及び前記基板電位検出手段の出力に基づいて、前記マスク部材の電位が接地電位になり、かつ、前記被処理基板の電位が所定値以下になる量の電子を前記電子発生源から発生させる制御手段とを備えたことを特徴とするイオン注入装置。A stage for supporting the substrate to be processed;
A mask member connected to the ground potential, which is disposed opposite to the substrate to be processed and has an opening for defining an ion implantation region;
Ion implantation means for implanting ions into the substrate to be processed through the mask member ;
An electron generating source arranged on the upstream side of the mask member with respect to the traveling direction of the ion beam to supply electrons onto the substrate to be processed;
Mask potential detection means for detecting the potential of the mask member irradiated with electrons generated from the electron generation source ;
Substrate potential detection means for detecting the potential of the substrate to be processed;
Based on the outputs of the mask potential detecting means and the substrate potential detecting means , the electron generating source generates electrons in an amount such that the potential of the mask member becomes a ground potential and the potential of the substrate to be processed is a predetermined value or less. And an ion implantation apparatus characterized by comprising:
前記制御手段は、前記基板電位検出手段の出力に基づいて、前記被処理基板の電位が所定以上負にならないように前記電子発生源から発生する電子の量を調整することを特徴とするイオン注入装置。 The ion implantation apparatus according to claim 1,
The control means adjusts the amount of electrons generated from the electron generation source based on the output of the substrate potential detection means so that the potential of the substrate to be processed does not become more negative than a predetermined value. apparatus.
前記マスク部材を介して前記被処理基板上へイオンを注入し、
前記マスク部材の電位及び前記被処理基板の電位をそれぞれ検出し、
イオン注入時、前記マスク部材の電位が接地電位になり、かつ、前記被処理基板の電位が所定値以下となる量の電子を、前記マスク部材を介して電子発生源から前記被処理基板へ供給することを特徴とするイオン注入方法。A mask member in which an opening for defining an ion implantation region is formed is disposed oppositely on the substrate to be processed .
Ions are implanted onto the substrate to be processed through the mask member ,
Detecting the potential of the mask member and the potential of the substrate to be processed,
At the time of ion implantation, the mask member has a ground potential, and an amount of electrons that causes the potential of the substrate to be processed to be a predetermined value or less is supplied from the electron generation source to the substrate to be processed through the mask member. An ion implantation method characterized by:
前記電子発生源から前記被処理基板へ電子を供給する工程は、前記電子発生源から供給される電子の量を、前記被処理基板が所定以上負に帯電しないように制御することを特徴とするイオン注入方法。 The ion implantation method according to claim 3,
The step of supplying electrons from the electron generation source to the substrate to be processed controls the amount of electrons supplied from the electron generation source so that the substrate to be processed is not negatively charged more than a predetermined amount. Ion implantation method.
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