JP4290292B2 - イオン注入装置及びイオン注入方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造プロセスに用いられるイオン注入装置及びイオン注入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスで用いられるイオン注入装置は、通常、半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して上記プロセスチャンバ内に配置される半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えて構成されており、上記イオンビームを照射することによって、半導体ウェハに所望のドーパントを注入することができるようになっている。また、イオン注入装置には、通常、半導体ウェハに注入されたドーパントの量を計測するためのドーズ量センサが設けられており、かかるドーズ量センサによって計測された計測値をビームライン部にフィードバックすることにより、半導体ウェハに注入するドーパントの量を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術にかかるイオン注入装置は、以下に示すような問題点があった。すなわち、例えばフォトレジストが付された半導体ウェハにイオンビームを照射した場合、半導体ウェハからアウトガスが生じる。イオンビームに含まれるイオンの一部は、当該アウトガスによって電荷を得て（あるいは失って）中性化し、中性化された状態で半導体ウェハに注入される。一方、上記ドーズ量センサは、通常、イオンビームに含まれるイオンを電流として検出することによって半導体ウェハに注入されたドーパントの量を計測しているため、上記のように中性化された状態で半導体ウェハに注入されたドーパントの量を計測することができない。その結果、半導体ウェハに正確な量のドーパントを注入することができない。
【０００４】
また、プロセスチャンバに多数の半導体ウェハを配置する生産条件での動作パラメタを決定するためのシミュレーション実験を行う場合、上記アウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を行おうとすると、多数の半導体ウェハを実際にプロセスチャンバに配置して上記シミュレーション実験を行う必要があり、かかるシミュレーション実験が極めて煩雑となる。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、半導体ウェハから生ずるアウトガスの影響をうけずに正確な量のドーパントを半導体ウェハに注入することができ、あるいは、半導体ウェハから生じるアウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を簡易にすることができるイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のイオン注入装置は、半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して上記プロセスチャンバ内に配置される上記半導体ウェハに照射するビームライン部と、上記ビームライン部にガスを供給するガス供給手段とを備え、さらに以下のいずれかであることを特徴としている。
本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給手段から供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【０００７】
ビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定に制御することができ、また、半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【０００８】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ビームライン部は、イオンビームを形成するソース部と、上記ソース部によって形成されたイオンビームのうち上記半導体ウェハに注入するイオンビームを選別するイオンビーム選別部と、上記イオンビーム選別部によって選別されたイオンビームを加速して上記半導体ウェハに照射する加速部とを有し、上記ガス供給手段は、上記ビームライン部の上記加速部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【０００９】
半導体ウェハから生じるアウトガスは、主として加速部に流入するため、当該加速部にガスを供給することが効果的である。
【００１０】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給手段から供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００１１】
半導体ウェハから生ずるアウトガスと供給されるガスとの総和が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００１２】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００１３】
ビームライン部の内部の圧力が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００１４】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【００１５】
半導体ウェハにイオンビームを照射したとしたら半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量のガスをビームライン部に供給することで、プロセスチャンバに半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００１６】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガスはＨ2ガスであることを特徴としてもよい。
【００１７】
半導体ウェハから生ずるアウトガスは主としてＨ2ガスであると考えられるため、ビームライン部にＨ2ガスを供給することが効果的である。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明のイオン注入方法は、半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して上記プロセスチャンバ内に配置される上記半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えたイオン注入装置を用いて、上記半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入方法であって、上記ビームライン部にガスを供給するガス供給工程を備え、さらに以下のいずれかであることを特徴としている。本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給工程において供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【００１９】
ビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定に制御することができ、また、半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００２０】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記イオン注入装置の上記ビームライン部は、イオンビームを形成するソース部と、上記ソース部によって形成されたイオンビームのうち上記半導体ウェハに注入するイオンビームを選別するイオンビーム選別部と、上記イオンビーム選別部によって選別されたイオンビームを加速して上記半導体ウェハに照射する加速部とを有しており、上記ガス供給工程は、上記ビームライン部の上記加速部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００２１】
半導体ウェハから生じるアウトガスは、主として加速部に流入するため、当該加速部にガスを供給することが効果的である。
【００２２】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給工程において供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００２３】
半導体ウェハから生ずるアウトガスと供給されるガスとの総和が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００２４】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００２５】
ビームライン部の内部の圧力が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００２６】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【００２７】
半導体ウェハにイオンビームを照射したとしたら半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量のガスをビームライン部に供給することで、プロセスチャンバに半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００２８】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガスはＨ2ガスであることを特徴としてもよい。
半導体ウェハから生ずるアウトガスは主としてＨ2ガスであると考えられるため、ビームライン部にＨ2ガスを供給することが効果的である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかるイオン注入装置について図面を参照して説明し、併せて本発明のイオン注入方法について説明する。まず、本実施形態にかかるイオン注入装置の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかるイオン注入装置の構成図であり、図２は、本実施形態にかかるイオン注入装置の一部切り欠き斜視図である。
【００３０】
本実施形態にかかるイオン注入装置１０は、図１及び図２に示すように、半導体ウェハ１００が配置されるプロセスチャンバ１２と、イオンビームＩＢを形成してプロセスチャンバ１２内に配置される上記半導体ウェハ１００に照射するビームライン部１４と、半導体ウェハ１００をプロセスチャンバ１２内に搬送するウェハローダ部１６と、ビームライン部１４にＨ2ガスを供給するＨ2ガス供給部１８（ガス供給手段）とを備えて構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００３１】
ビームライン部１４は、図１に示すように、イオンソース２０とビーム引き出しアセンブリ２２とからなるソース部２４と、イオンビーム選別部２６と、後段加速部２８（加速部）とを有して構成される。ソース部２４、イオンビーム選別部２６及び後段加速部２８のそれぞれは、ハウジングないしはチューブによって囲まれており、ビーム引き出しアセンブリ２２のチューブ及び後段加速部２８のチューブそれぞれに接続されたターボポンプ３０，３２によって内部を減圧することができるようになっている。
【００３２】
イオンソース２０は、ガス供給源（図示せず）から送り込まれたドーピングガスを放電させることにより、高密度のプラズマ状態を作り出す。ビーム引き出しアセンブリ２２は、イオンソース２０との電位差を利用して、上記プラズマを構成するイオンを引き出すと共に加速し、イオンビームＩＢを形成する。イオンビーム選別部２６は、内部に設けられた分析マグネット（図示せず）の磁界の強さを調整することにより、上記ソース部２４によって形成されたイオンビームＩＢから半導体ウェハ１００に注入するイオンビームＩＢを選別する。後段加速部２８は、イオンビーム選別部２６によって選別されたイオンビームＩＢを加速してイオン注入に適した速度に調整し、半導体ウェハ１００に照射する。
【００３３】
プロセスチャンバ１２は、中空のボックス形状を有しており、その内部には、半導体ウェハ１００を支持するウェハ支持ホイール３３（詳細は後述）が設けられている。プロセスチャンバ１２の一方の壁面には開口１２ａが形成され、当該開口１２ａにビームライン部１４を構成する上記後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａが挿入されている。また、他方の壁面であって開口１２ａに対向する位置（すなわち、後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａに対向する位置）には、イオン検出器３４が設けられている。イオン検出器３４は、後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａから出力されてウェハ支持ホイール３３を通過したイオンビームＩＢを入射させて、当該入射するイオンの量を計測する。ここで、イオン検出器３４によって計測された計測値をビームライン部１４にフィードバックすることにより、半導体ウェハ１００に注入するドーパントの量を制御することができる。また、プロセスチャンバ１２の壁面の適所には、それぞれ、ゲートバルブ３６，３８を介してクライオポンプ４０，４２接続されており、プロセスチャンバ１２の内部を減圧することができるようになっている。
【００３４】
ウェハ支持ホイール３３は、図２に示すように、プロセスチャンバ１２内に揺動可能に取り付けられた揺動シャフト４４と、その先端に回転可能に取り付けられたハブ４８と、このハブ４８から放射状に延びる複数本のアーム４８とを有して構成される。複数本のアーム４８それぞれの先端には、半導体ウェハ１００を保持するためのウェハホルダ５０が設けられている。ハブ４６は図２の矢印Ａ方向に回転駆動され、また、揺動シャフト４４は図２の矢印Ｂ方向に沿って所定角度で揺動される。その結果、各ウェハホルダ５０により保持された半導体ウェハ１００（の各部位）はそれぞれビームライン部１４の後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａから出力されたイオンビームＩＢを横切ると共に、その全面にイオンビームＩＢが照射され、イオン注入が行われる。また、ウェハ支持ホイール３３を通過したイオンビームＩＢは、イオン検出器３４に入射する。
【００３５】
ウェハローダ部１６は、プロセスチャンバ１２に隣接して配置されている。ウェハローダ部１６のハウジング５２とプロセスチャンバ１２とは、アイソレーションバルブ５４及び搬送路５６を介して連結されている。かかるアイソレーションバルブ５６を設けることで、ウェハローダ部１６のみを大気圧下に開放することができ、オペレータは、複数枚の半導体ウェハ１００が収容されたカセット（図示せず）をハウジング５２内に設置することができる。カセット内の半導体ウェハ１００はロボット（図示せず）により搬送され、プロセスチャンバ１２内のウェハ支持ホイール３３の複数のウェハホルダ５０それぞれに取り付けられる。
【００３６】
Ｈ2ガス供給部１８は、ビームライン部１４の後段加速部２８にＨ2ガスを供給する。より詳細には、Ｈ2ガス供給部１８は、後段加速部２８に設けられた圧力計５８の計測値に基づき、前記ビームライン部１４の内部の圧力、特に後段加速部２８の内部の圧力がほぼ一定となるように、マスフローコントローラ６０を介してビームライン部１４の後段加速部２８にＨ2ガスを供給する。すなわち、例えば半導体ウェハ１００にフォトレジストが付されている場合などは、イオンビームＩＢを半導体ウェハ１００に照射したときに、半導体ウェハ１００からＨ2を主成分とするアウトガスが生じ、かかるアウトガスがビームライン部１４の後段加速部２８に流入し、後段加速部２８の内部の圧力が上昇する。従って、Ｈ2ガス供給部１８は、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じていないときは、一定量のＨ2ガスを供給するとともに、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じているときは、アウトガスの量に応じてＨ2ガスの供給量を減少させることにより、後段加速部２８の内部の圧力がほぼ一定となるように後段加速部２８にＨ2ガスを供給する。その結果、ビームライン部１４の後段加速部２８において、イオンビームＩＢの照射によって半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスとＨ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスとの総量（総和）が常にほぼ一定となる。
【００３７】
続いて、本実施形態にかかるイオン注入装置の作用及び効果について説明する。まず、従来技術にかかるイオン注入装置、すなわち、後段加速部２８にＨ2ガスを供給しないイオン注入装置を例にとって、イオンビームＩＢを半導体ウェハ１００に照射した場合の現象を考察する。すでに述べたように、例えばフォトレジストが付された半導体ウェハ１００にイオンビームＩＢを照射すると、当該半導体ウェハ１００からＨ2を主成分とするアウトガスが生じ、かかるアウトガスがビームライン部１４の後段加速部２８に流入する。ここで、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスの量はイオンビームＩＢが照射される面積に比例する。従って、半導体ウェハ１００を保持したウェハ支持ホイール３３が図２の矢印Ａ方向に回転するとともに矢印Ｂ方向に揺動することを考慮すると、一方の方向への揺動の際に生じるアウトガスの量は、図３に示すように、ウェハ支持ホイール３３の揺動とともに徐々に増加してある時点で最大となり、その後、減少する。ここで、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスの量が最大になるのは、イオンビームＩＢが半導体ウェハ１００のほぼ中心に照射される場合である。
【００３８】
半導体ウェハ１００からアウトガスが生じてビームライン部１４の後段加速部２８に流入すると、ビームライン部１４の後段加速部２８を通過するイオンビームＩＢに含まれるイオンの一部は、当該アウトガスによって電荷を得て（あるいは失って）中性化し、中性化された状態で半導体ウェハ１００に注入され、あるいは、イオン検出器３４に入射する。また、アウトガスによって中性化されるイオンの量はアウトガスの量によって変化し、アウトガスの量が多くなるほど中性化されるイオンの量も多くなる。
【００３９】
一方、イオン検出器３４は、イオンビームＩＢに含まれるイオンを電流として検出するため、中性化されたイオンの量を検出することがでない。従って、イオン検出器３４によって計測されたイオンの量（計測値）と半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量（真値）とは、図４に示すように異なるものとなり、その結果、半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量を正確に計測することができない。尚、上述の如く、アウトガスによって中性化されるイオンの量はアウトガスの量によって変化するため、換算式などを用いて半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量を求めることも困難である。
【００４０】
これに対して、本実施形態にかかるイオン注入装置は、図５、図６に示すように、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じていないときは、Ｈ2ガス供給部１８から後段加速部２８に一定量のＨ2ガスを供給するとともに、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じているときは、そのアウトガスの量に応じてＨ2ガスの供給量を減少させている。その結果、図７に示すように、ビームライン部１４の後段加速部２８において、イオンビームＩＢの照射によって半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスとＨ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスとの総量（総和）が常にほぼ一定となる。従って、半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスの量によらず、中性化されるイオンの量を常にほぼ一定とすることができる。よって、半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量を（一定の換算式などを用いて）正確かつ容易に計測することが可能となる。その結果、かかる計測値をビームライン部１４にフィードバックすることで、半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスの影響をうけずに正確な量のドーパントを半導体ウェハ１００に注入することが可能となる。また、ビームライン部１４の後段加速部２８の内部のガス量が常にほぼ一定であるため、半導体ウェハ１００にドーパントが均一に注入される。
【００４１】
尚、図５、図６において、複数の曲線それぞれは、揺動シャフト４４が一方向の動いた場合のアウトガス量、供給ガス量に対応する。すなわち揺動シャフト４４の揺動動作の１回目の往路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６の１−１に示す曲線であり、揺動シャフト４４の揺動動作の１回目の復路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６の１−２に示す曲線である。同様に、揺動シャフト４４の揺動動作のｎ回目の往路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６のｎ−１に示す曲線であり、揺動シャフト４４の揺動動作のｎ回目の復路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６のｎ−２に示す曲線である。このように、Ｈ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスの量は、揺動シャフト４４の揺動動作に同調して変化することになる。
【００４２】
また、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスは、主としてビームライン部１４の後段加速部２８に流入すると考えられる。ここで、本実施形態にかかるイオン注入装置１０は、上記Ｈ2ガスを後段加速部２８に供給しているため、イオンビームＩＢの照射によって半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスとＨ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスとの総量を効率よくほぼ一定にすることが可能となる。
【００４３】
また、半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスは主としてＨ2ガスであると考えられる。ここで、本実施形態にかかるイオン注入装置１０は、ビームライン部１４の後段加速部２８にアウトガスと同様の成分を有するＨ2ガスを供給することで、半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量の計測精度を高めることが可能となる。
【００４４】
また、上記実施形態にかかるイオン注入装置１０の如くビームライン部１４にガスを供給するＨ2ガス供給部１８を設けたイオン注入装置１０は、以下に示すように使用することも可能である。すなわち、ウェハ支持ホイール３３の一部（あるいはすべて）のウェハホルダ５０に半導体ウェハ１００を装着しない状態で、かかるウェハホルダ５０に半導体ウェハ１００を装着してイオンビームＩＢを照射したとしたら上記半導体ウェハ１００から生ずると予測されるアウトガスの量とほぼ等しい量のＨ2ガスを、Ｈ2ガス供給部１８からビームライン部１４の後段加速部２８に供給する。このようにすることで、プロセスチャンバ１２内にに半導体ウェハ１００の全部あるいは一部を実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハ１００を実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。従って、ごく少数のモニタ用半導体ウェハを用いるのみで（あるいは全く用いることなく）、プロセスチャンバ１２内に多数の半導体ウェハを配置した場合の動作パラメタ等を決定するシミュレーション実験を行うことができる。その結果、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を簡易にすることが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のイオン注入装置及びイオン注入方法は、ビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定に制御することができ、また、半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００４６】
特に、半導体ウェハから生ずるアウトガスと供給されるガスとの総和が略一定となるようにビームライン部にガスを供給すること、あるいは、ビームライン部の内部の圧力が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの影響をうけずに正確な量のドーパントを半導体ウェハに注入することが可能となる。
【００４７】
また、特に、半導体ウェハにイオンビームを照射したとしたら半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量のガスをビームライン部に供給することで、プロセスチャンバに半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。その結果、半導体ウェハから生じるアウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を簡易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン注入装置の構成図である。
【図２】イオン注入装置の一部切り欠き斜視図である。
【図３】アウトガス量の変化を示す図である。
【図４】注入ドーパント量の変化を示す図である。
【図５】アウトガス量の変化を示す図である。
【図６】供給ガス量の変化を示す図である。
【図７】全ガス量の変化を示す図である。
【符号の説明】
１０…イオン注入装置、１２…プロセスチャンバ、１４…ビームライン部、１６…ウェハローダ部、１８…Ｈ2ガス供給部、２０…イオンソース、２２…ビーム引き出しアセンブリ、２４…ソース部、２６…イオンビーム選別部、２８…後段加速部、３３…ウェハ支持ホイール、３４…イオン検出器、１００…半導体ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造プロセスに用いられるイオン注入装置及びイオン注入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスで用いられるイオン注入装置は、通常、半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して上記プロセスチャンバ内に配置される半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えて構成されており、上記イオンビームを照射することによって、半導体ウェハに所望のドーパントを注入することができるようになっている。また、イオン注入装置には、通常、半導体ウェハに注入されたドーパントの量を計測するためのドーズ量センサが設けられており、かかるドーズ量センサによって計測された計測値をビームライン部にフィードバックすることにより、半導体ウェハに注入するドーパントの量を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術にかかるイオン注入装置は、以下に示すような問題点があった。すなわち、例えばフォトレジストが付された半導体ウェハにイオンビームを照射した場合、半導体ウェハからアウトガスが生じる。イオンビームに含まれるイオンの一部は、当該アウトガスによって電荷を得て（あるいは失って）中性化し、中性化された状態で半導体ウェハに注入される。一方、上記ドーズ量センサは、通常、イオンビームに含まれるイオンを電流として検出することによって半導体ウェハに注入されたドーパントの量を計測しているため、上記のように中性化された状態で半導体ウェハに注入されたドーパントの量を計測することができない。その結果、半導体ウェハに正確な量のドーパントを注入することができない。
【０００４】
また、プロセスチャンバに多数の半導体ウェハを配置する生産条件での動作パラメタを決定するためのシミュレーション実験を行う場合、上記アウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を行おうとすると、多数の半導体ウェハを実際にプロセスチャンバに配置して上記シミュレーション実験を行う必要があり、かかるシミュレーション実験が極めて煩雑となる。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、半導体ウェハから生ずるアウトガスの影響をうけずに正確な量のドーパントを半導体ウェハに注入することができ、あるいは、半導体ウェハから生じるアウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を簡易にすることができるイオン注入装置及びイオン注入方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のイオン注入装置は、半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して上記プロセスチャンバ内に配置される上記半導体ウェハに照射するビームライン部と、上記ビームライン部にガスを供給するガス供給手段とを備え、さらに以下のいずれかであることを特徴としている。
本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給手段から供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【０００７】
ビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定に制御することができ、また、半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【０００８】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ビームライン部は、イオンビームを形成するソース部と、上記ソース部によって形成されたイオンビームのうち上記半導体ウェハに注入するイオンビームを選別するイオンビーム選別部と、上記イオンビーム選別部によって選別されたイオンビームを加速して上記半導体ウェハに照射する加速部とを有し、上記ガス供給手段は、上記ビームライン部の上記加速部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【０００９】
半導体ウェハから生じるアウトガスは、主として加速部に流入するため、当該加速部にガスを供給することが効果的である。
【００１０】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給手段から供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００１１】
半導体ウェハから生ずるアウトガスと供給されるガスとの総和が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００１２】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００１３】
ビームライン部の内部の圧力が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００１４】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガス供給手段は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【００１５】
半導体ウェハにイオンビームを照射したとしたら半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量のガスをビームライン部に供給することで、プロセスチャンバに半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００１６】
また、本発明のイオン注入装置においては、上記ガスはＨ2ガスであることを特徴としてもよい。
【００１７】
半導体ウェハから生ずるアウトガスは主としてＨ2ガスであると考えられるため、ビームライン部にＨ2ガスを供給することが効果的である。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明のイオン注入方法は、半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して上記プロセスチャンバ内に配置される上記半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えたイオン注入装置を用いて、上記半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入方法であって、上記ビームライン部にガスを供給するガス供給工程を備え、さらに以下のいずれかであることを特徴としている。本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給工程において供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【００１９】
ビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定に制御することができ、また、半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００２０】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記イオン注入装置の上記ビームライン部は、イオンビームを形成するソース部と、上記ソース部によって形成されたイオンビームのうち上記半導体ウェハに注入するイオンビームを選別するイオンビーム選別部と、上記イオンビーム選別部によって選別されたイオンビームを加速して上記半導体ウェハに照射する加速部とを有しており、上記ガス供給工程は、上記ビームライン部の上記加速部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００２１】
半導体ウェハから生じるアウトガスは、主として加速部に流入するため、当該加速部にガスを供給することが効果的である。
【００２２】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記イオンビームの照射によって上記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給工程において供給される上記ガスとの総和が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００２３】
半導体ウェハから生ずるアウトガスと供給されるガスとの総和が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００２４】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、上記ビームライン部に上記ガスを供給することを特徴としてもよい。
【００２５】
ビームライン部の内部の圧力が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。
【００２６】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガス供給工程は、上記半導体ウェハに上記イオンビームを照射したとしたら上記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の上記ガスを、上記ビームライン部に供給することを特徴としてもよい。
【００２７】
半導体ウェハにイオンビームを照射したとしたら半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量のガスをビームライン部に供給することで、プロセスチャンバに半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００２８】
また、本発明のイオン注入方法においては、上記ガスはＨ2ガスであることを特徴としてもよい。
半導体ウェハから生ずるアウトガスは主としてＨ2ガスであると考えられるため、ビームライン部にＨ2ガスを供給することが効果的である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかるイオン注入装置について図面を参照して説明し、併せて本発明のイオン注入方法について説明する。まず、本実施形態にかかるイオン注入装置の構成について説明する。図１は、本実施形態にかかるイオン注入装置の構成図であり、図２は、本実施形態にかかるイオン注入装置の一部切り欠き斜視図である。
【００３０】
本実施形態にかかるイオン注入装置１０は、図１及び図２に示すように、半導体ウェハ１００が配置されるプロセスチャンバ１２と、イオンビームＩＢを形成してプロセスチャンバ１２内に配置される上記半導体ウェハ１００に照射するビームライン部１４と、半導体ウェハ１００をプロセスチャンバ１２内に搬送するウェハローダ部１６と、ビームライン部１４にＨ2ガスを供給するＨ2ガス供給部１８（ガス供給手段）とを備えて構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００３１】
ビームライン部１４は、図１に示すように、イオンソース２０とビーム引き出しアセンブリ２２とからなるソース部２４と、イオンビーム選別部２６と、後段加速部２８（加速部）とを有して構成される。ソース部２４、イオンビーム選別部２６及び後段加速部２８のそれぞれは、ハウジングないしはチューブによって囲まれており、ビーム引き出しアセンブリ２２のチューブ及び後段加速部２８のチューブそれぞれに接続されたターボポンプ３０，３２によって内部を減圧することができるようになっている。
【００３２】
イオンソース２０は、ガス供給源（図示せず）から送り込まれたドーピングガスを放電させることにより、高密度のプラズマ状態を作り出す。ビーム引き出しアセンブリ２２は、イオンソース２０との電位差を利用して、上記プラズマを構成するイオンを引き出すと共に加速し、イオンビームＩＢを形成する。イオンビーム選別部２６は、内部に設けられた分析マグネット（図示せず）の磁界の強さを調整することにより、上記ソース部２４によって形成されたイオンビームＩＢから半導体ウェハ１００に注入するイオンビームＩＢを選別する。後段加速部２８は、イオンビーム選別部２６によって選別されたイオンビームＩＢを加速してイオン注入に適した速度に調整し、半導体ウェハ１００に照射する。
【００３３】
プロセスチャンバ１２は、中空のボックス形状を有しており、その内部には、半導体ウェハ１００を支持するウェハ支持ホイール３３（詳細は後述）が設けられている。プロセスチャンバ１２の一方の壁面には開口１２ａが形成され、当該開口１２ａにビームライン部１４を構成する上記後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａが挿入されている。また、他方の壁面であって開口１２ａに対向する位置（すなわち、後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａに対向する位置）には、イオン検出器３４が設けられている。イオン検出器３４は、後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａから出力されてウェハ支持ホイール３３を通過したイオンビームＩＢを入射させて、当該入射するイオンの量を計測する。ここで、イオン検出器３４によって計測された計測値をビームライン部１４にフィードバックすることにより、半導体ウェハ１００に注入するドーパントの量を制御することができる。また、プロセスチャンバ１２の壁面の適所には、それぞれ、ゲートバルブ３６，３８を介してクライオポンプ４０，４２接続されており、プロセスチャンバ１２の内部を減圧することができるようになっている。
【００３４】
ウェハ支持ホイール３３は、図２に示すように、プロセスチャンバ１２内に揺動可能に取り付けられた揺動シャフト４４と、その先端に回転可能に取り付けられたハブ４８と、このハブ４８から放射状に延びる複数本のアーム４８とを有して構成される。複数本のアーム４８それぞれの先端には、半導体ウェハ１００を保持するためのウェハホルダ５０が設けられている。ハブ４６は図２の矢印Ａ方向に回転駆動され、また、揺動シャフト４４は図２の矢印Ｂ方向に沿って所定角度で揺動される。その結果、各ウェハホルダ５０により保持された半導体ウェハ１００（の各部位）はそれぞれビームライン部１４の後段加速部２８のイオンビーム出力端２８ａから出力されたイオンビームＩＢを横切ると共に、その全面にイオンビームＩＢが照射され、イオン注入が行われる。また、ウェハ支持ホイール３３を通過したイオンビームＩＢは、イオン検出器３４に入射する。
【００３５】
ウェハローダ部１６は、プロセスチャンバ１２に隣接して配置されている。ウェハローダ部１６のハウジング５２とプロセスチャンバ１２とは、アイソレーションバルブ５４及び搬送路５６を介して連結されている。かかるアイソレーションバルブ５６を設けることで、ウェハローダ部１６のみを大気圧下に開放することができ、オペレータは、複数枚の半導体ウェハ１００が収容されたカセット（図示せず）をハウジング５２内に設置することができる。カセット内の半導体ウェハ１００はロボット（図示せず）により搬送され、プロセスチャンバ１２内のウェハ支持ホイール３３の複数のウェハホルダ５０それぞれに取り付けられる。
【００３６】
Ｈ2ガス供給部１８は、ビームライン部１４の後段加速部２８にＨ2ガスを供給する。より詳細には、Ｈ2ガス供給部１８は、後段加速部２８に設けられた圧力計５８の計測値に基づき、前記ビームライン部１４の内部の圧力、特に後段加速部２８の内部の圧力がほぼ一定となるように、マスフローコントローラ６０を介してビームライン部１４の後段加速部２８にＨ2ガスを供給する。すなわち、例えば半導体ウェハ１００にフォトレジストが付されている場合などは、イオンビームＩＢを半導体ウェハ１００に照射したときに、半導体ウェハ１００からＨ2を主成分とするアウトガスが生じ、かかるアウトガスがビームライン部１４の後段加速部２８に流入し、後段加速部２８の内部の圧力が上昇する。従って、Ｈ2ガス供給部１８は、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じていないときは、一定量のＨ2ガスを供給するとともに、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じているときは、アウトガスの量に応じてＨ2ガスの供給量を減少させることにより、後段加速部２８の内部の圧力がほぼ一定となるように後段加速部２８にＨ2ガスを供給する。その結果、ビームライン部１４の後段加速部２８において、イオンビームＩＢの照射によって半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスとＨ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスとの総量（総和）が常にほぼ一定となる。
【００３７】
続いて、本実施形態にかかるイオン注入装置の作用及び効果について説明する。まず、従来技術にかかるイオン注入装置、すなわち、後段加速部２８にＨ2ガスを供給しないイオン注入装置を例にとって、イオンビームＩＢを半導体ウェハ１００に照射した場合の現象を考察する。すでに述べたように、例えばフォトレジストが付された半導体ウェハ１００にイオンビームＩＢを照射すると、当該半導体ウェハ１００からＨ2を主成分とするアウトガスが生じ、かかるアウトガスがビームライン部１４の後段加速部２８に流入する。ここで、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスの量はイオンビームＩＢが照射される面積に比例する。従って、半導体ウェハ１００を保持したウェハ支持ホイール３３が図２の矢印Ａ方向に回転するとともに矢印Ｂ方向に揺動することを考慮すると、一方の方向への揺動の際に生じるアウトガスの量は、図３に示すように、ウェハ支持ホイール３３の揺動とともに徐々に増加してある時点で最大となり、その後、減少する。ここで、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスの量が最大になるのは、イオンビームＩＢが半導体ウェハ１００のほぼ中心に照射される場合である。
【００３８】
半導体ウェハ１００からアウトガスが生じてビームライン部１４の後段加速部２８に流入すると、ビームライン部１４の後段加速部２８を通過するイオンビームＩＢに含まれるイオンの一部は、当該アウトガスによって電荷を得て（あるいは失って）中性化し、中性化された状態で半導体ウェハ１００に注入され、あるいは、イオン検出器３４に入射する。また、アウトガスによって中性化されるイオンの量はアウトガスの量によって変化し、アウトガスの量が多くなるほど中性化されるイオンの量も多くなる。
【００３９】
一方、イオン検出器３４は、イオンビームＩＢに含まれるイオンを電流として検出するため、中性化されたイオンの量を検出することがでない。従って、イオン検出器３４によって計測されたイオンの量（計測値）と半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量（真値）とは、図４に示すように異なるものとなり、その結果、半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量を正確に計測することができない。尚、上述の如く、アウトガスによって中性化されるイオンの量はアウトガスの量によって変化するため、換算式などを用いて半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量を求めることも困難である。
【００４０】
これに対して、本実施形態にかかるイオン注入装置は、図５、図６に示すように、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じていないときは、Ｈ2ガス供給部１８から後段加速部２８に一定量のＨ2ガスを供給するとともに、半導体ウェハ１００からアウトガスが生じているときは、そのアウトガスの量に応じてＨ2ガスの供給量を減少させている。その結果、図７に示すように、ビームライン部１４の後段加速部２８において、イオンビームＩＢの照射によって半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスとＨ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスとの総量（総和）が常にほぼ一定となる。従って、半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスの量によらず、中性化されるイオンの量を常にほぼ一定とすることができる。よって、半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量を（一定の換算式などを用いて）正確かつ容易に計測することが可能となる。その結果、かかる計測値をビームライン部１４にフィードバックすることで、半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスの影響をうけずに正確な量のドーパントを半導体ウェハ１００に注入することが可能となる。また、ビームライン部１４の後段加速部２８の内部のガス量が常にほぼ一定であるため、半導体ウェハ１００にドーパントが均一に注入される。
【００４１】
尚、図５、図６において、複数の曲線それぞれは、揺動シャフト４４が一方向の動いた場合のアウトガス量、供給ガス量に対応する。すなわち揺動シャフト４４の揺動動作の１回目の往路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６の１−１に示す曲線であり、揺動シャフト４４の揺動動作の１回目の復路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６の１−２に示す曲線である。同様に、揺動シャフト４４の揺動動作のｎ回目の往路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６のｎ−１に示す曲線であり、揺動シャフト４４の揺動動作のｎ回目の復路に対応するアウトガス量、供給ガス量はそれぞれ、図５、図６のｎ−２に示す曲線である。このように、Ｈ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスの量は、揺動シャフト４４の揺動動作に同調して変化することになる。
【００４２】
また、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスは、主としてビームライン部１４の後段加速部２８に流入すると考えられる。ここで、本実施形態にかかるイオン注入装置１０は、上記Ｈ2ガスを後段加速部２８に供給しているため、イオンビームＩＢの照射によって半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスとＨ2ガス供給部１８から供給されるＨ2ガスとの総量を効率よくほぼ一定にすることが可能となる。
【００４３】
また、半導体ウェハ１００から生ずるアウトガスは主としてＨ2ガスであると考えられる。ここで、本実施形態にかかるイオン注入装置１０は、ビームライン部１４の後段加速部２８にアウトガスと同様の成分を有するＨ2ガスを供給することで、半導体ウェハ１００に注入されたドーパントの量の計測精度を高めることが可能となる。
【００４４】
また、上記実施形態にかかるイオン注入装置１０の如くビームライン部１４にガスを供給するＨ2ガス供給部１８を設けたイオン注入装置１０は、以下に示すように使用することも可能である。すなわち、ウェハ支持ホイール３３の一部（あるいはすべて）のウェハホルダ５０に半導体ウェハ１００を装着しない状態で、かかるウェハホルダ５０に半導体ウェハ１００を装着してイオンビームＩＢを照射したとしたら上記半導体ウェハ１００から生ずると予測されるアウトガスの量とほぼ等しい量のＨ2ガスを、Ｈ2ガス供給部１８からビームライン部１４の後段加速部２８に供給する。このようにすることで、プロセスチャンバ１２内にに半導体ウェハ１００の全部あるいは一部を実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハ１００を実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。従って、ごく少数のモニタ用半導体ウェハを用いるのみで（あるいは全く用いることなく）、プロセスチャンバ１２内に多数の半導体ウェハを配置した場合の動作パラメタ等を決定するシミュレーション実験を行うことができる。その結果、半導体ウェハ１００から生じるアウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を簡易にすることが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のイオン注入装置及びイオン注入方法は、ビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定に制御することができ、また、半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。
【００４６】
特に、半導体ウェハから生ずるアウトガスと供給されるガスとの総和が略一定となるようにビームライン部にガスを供給すること、あるいは、ビームライン部の内部の圧力が略一定となるようにビームライン部にガスを供給することで、ビームライン部に含まれるガスの量をほぼ一定とすることができ、半導体ウェハから生ずるアウトガスの量に関わらず、中性化されるイオンの量をほぼ一定に保つことができる。その結果、半導体ウェハから生ずるアウトガスの影響をうけずに正確な量のドーパントを半導体ウェハに注入することが可能となる。
【００４７】
また、特に、半導体ウェハにイオンビームを照射したとしたら半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量のガスをビームライン部に供給することで、プロセスチャンバに半導体ウェハを実際に配置しない場合であっても、アウトガスの量に関して、半導体ウェハを実際に配置した場合とほぼ同様の状況を作り出すことができる。その結果、半導体ウェハから生じるアウトガスの影響をも考慮したシミュレーション実験を簡易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン注入装置の構成図である。
【図２】イオン注入装置の一部切り欠き斜視図である。
【図３】アウトガス量の変化を示す図である。
【図４】注入ドーパント量の変化を示す図である。
【図５】アウトガス量の変化を示す図である。
【図６】供給ガス量の変化を示す図である。
【図７】全ガス量の変化を示す図である。
【符号の説明】
１０…イオン注入装置、１２…プロセスチャンバ、１４…ビームライン部、１６…ウェハローダ部、１８…Ｈ2ガス供給部、２０…イオンソース、２２…ビーム引き出しアセンブリ、２４…ソース部、２６…イオンビーム選別部、２８…後段加速部、３３…ウェハ支持ホイール、３４…イオン検出器、１００…半導体ウェハ
Claims (10)
- 半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、
イオンビームを形成して前記プロセスチャンバ内に配置される前記半導体ウェハに照射するビームライン部と、
前記ビームライン部にガスを供給するガス供給手段と
を備え、
前記ガス供給手段は、前記イオンビームの照射によって前記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給手段から供給される前記ガスとの総和が略一定となるように、前記ビームライン部に前記ガスを供給することを特徴とするイオン注入装置。 - 半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、
イオンビームを形成して前記プロセスチャンバ内に配置される前記半導体ウェハに照射するビームライン部と、
前記ビームライン部にガスを供給するガス供給手段と
を備え、
前記ガス供給手段は、前記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、前記ビームライン部に前記ガスを供給することを特徴とするイオン注入装置。 - 半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、
イオンビームを形成して前記プロセスチャンバ内に配置される前記半導体ウェハに照射するビームライン部と、
前記ビームライン部にガスを供給するガス供給手段と
を備え、
前記ガス供給手段は、前記半導体ウェハに前記イオンビームを照射したとしたら前記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の前記ガスを、前記ビームライン部に供給することを特徴とするイオン注入装置。 - 前記ビームライン部は、イオンビームを形成するソース部と、前記ソース部によって形成されたイオンビームのうち前記半導体ウェハに注入するイオンビームを選別するイオンビーム選別部と、前記イオンビーム選別部によって選別されたイオンビームを加速して前記半導体ウェハに照射する加速部とを有し、前記ガス供給手段は、前記ビームライン部の前記加速部に前記ガスを供給することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記ガスはＨ２ガスであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して前記プロセスチャンバ内に配置される前記半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えたイオン注入装置を用いて、前記半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入方法であって、
前記ビームライン部にガスを供給するガス供給工程を備え、
前記ガス供給工程は、前記イオンビームの照射によって前記半導体ウェハから生ずるアウトガスと当該ガス供給工程において供給される前記ガスとの総和が略一定となるように、前記ビームライン部に前記ガスを供給することを特徴とするイオン注入方法。 - 半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して前記プロセスチャンバ内に配置される前記半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えたイオン注入装置を用いて、前記半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入方法であって、
前記ビームライン部にガスを供給するガス供給工程を備え、
前記ガス供給工程は、前記ビームライン部の内部の圧力が略一定となるように、前記ビームライン部に前記ガスを供給することを特徴とするイオン注入方法。 - 半導体ウェハが配置されるプロセスチャンバと、イオンビームを形成して前記プロセスチャンバ内に配置される前記半導体ウェハに照射するビームライン部とを備えたイオン注入装置を用いて、前記半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入方法であって、
前記ビームライン部にガスを供給するガス供給工程を備え、
前記ガス供給工程は、前記半導体ウェハに前記イオンビームを照射したとしたら前記半導体ウェハから生ずると予測されるアウトガスの量と略等しい量の前記ガスを、前記ビームライン部に供給することを特徴とするイオン注入方法。 - 前記イオン注入装置の前記ビームライン部は、イオンビームを形成するソース部と、前記ソース部によって形成されたイオンビームのうち前記半導体ウェハに注入するイオンビームを選別するイオンビーム選別部と、前記イオンビーム選別部によって選別されたイオンビームを加速して前記半導体ウェハに照射する加速部とを有しており、前記ガス供給工程は、前記ビームライン部の前記加速部に前記ガスを供給することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載のイオン注入方法。
- 前記ガスはＨ２ガスであることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載のイオン注入方法。
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