JPH02142049A - イオン注入装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェハを保持したディスクを回転させつつ、
該ディスクの半径方向にイオンビームをスキャンさせて
前記ディスク上に照射するイオン注入装置のための制御
装置に関し、特に、ウェハの帯電を中和するための電子
シャワーを備えているイオン注入装置のための制御装置
に関する。

［従来の技術］ ディスクの高速回転と該ディスクの半径方向へのイオン
ビームの低速スキャンを組み合わせた方式を用いた高電
流イオン注入装置において、イオン注入中、ウェハ上に
酸化膜を介して形成された導電片に帯電が生じると、該
酸化膜の静電破壊等がおこる場合がある。この場合、超
ＬＳＩ製造工程での歩留り低下を招いてしまう。

このようなウェハの帯電を防止するため、従来のイオン
注入装置では、−例として第４図に示すようにフィラメ
ント１およびターゲット２を有する電子シャワーが設け
られている。この電子シャワーは、フィラメント１から
の１次電子がターゲット２にあたることによって、ター
ゲット２から２次電子が放出され、これら２次電子によ
って、イオンビーム３のウェハ４への照射によるウエノ
＼４の帯電を中和するものである。この際、ウエノ＼４
を保持したディスク５はその中心軸６の周りに高速で回
転されており、イオンビーム３は、デ、イスク５の半径
方向に、スキャンされている。なお、７はディスクチャ
ンバカバーである。

［発明が解決しようとする課題］ このイオン注入装置では、１次電子もしくは２次電子の
量は、予めオペレータによって一定値に設定される。こ
の設定のためには、種々のイオン注入条件に対する電子
量とＬＳＩの歩留まりとの関係を調査し、各イオン注入
条件に対する電子量を選択する作業か必要であり、長時
間を要する。

また、前記電子シャワーの使用状況によっても電子量の
最適値は時間と共に変り、設定した電子量が必ずしも最
適値にならない場合がある。

一方、イオン注入中に、ウェハ４を保持したディスク５
全体に流入する電流値をある一定値にするように電子シ
ャワーの発生する電子量を制御する方法も採用されてい
る。ところが、イオン注入中のウェハ４の帯電状態は、
第５図に示すように、イオンビーム３の周辺に前記電子
シャワーの発生した電子が分布しているため、イオンビ
ーム３のディスク半径方向の低速スキャンに伴って、デ
ィスク半径方向に、ビーム照射部９は正、その両側１０
は負となるような局所的な分布を示す。従って、より適
確に前記電子シャワーの発生電子量を制御し、ウェハ帯
電量を最少に抑えるためには、イオンビーム３が照射さ
れた時のみに、局所的に発生する正の帯電を測定し、制
御することが必要になり、上述のようにディスク５全体
に流入する電流を制御する方法では対応できない。

本発明の課題は、上記欠点を除去し、ウェハの帯電量を
自動的にしかも正確に、最少値に抑えることができるイ
オン注入装置の制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、 中心軸の周りの環状領域の所定部をウェハ保持領域とし
たディスクを有し、ウェハを前記ウェハ保持領域の一部
に保持させた状態で、前記ディスクを前記中心軸の周り
に高速で回転させつつ、前記環状領域の外周および内周
間に、前記ディスクの半径方向に、イオンビームを低速
で繰り返しスキャンさせて、該イオンビームを前記ディ
スク上に照射すると共に、前記イオンビームの照射によ
る前記ウェハの帯電を中和するための電子を、前記イオ
ンビームの前記ディスクへの照射位置に照射する電子シ
ャワーを備えたイオン注入装置において、 前記環状領域の前記ウェハ保持領域以外の一位置に、絶
縁膜を介して設けられ、前記環状領域の外周寄りの外端
と、前記環状領域の内周寄りの内端とを有する帯電量監
視用の一つの導電片と、該導電片の帯電量に相当する電
圧を出力する帯７８ｊｉｌ検出手段と、 前記ディスクが一回転する毎に該帯電量検出手段の出力
に出現する電圧を、保持する電圧保持手段と、 該電圧保持手段の保持電圧を、予め設定された所定電圧
値に比較し、前記保持電圧からの該所定電圧値の減算結
果を出力する減算手段と、前記ディスクの半径方向に、
前記イオンビームを低速で繰り返しスキャンさせている
スキャン領域のうちの予め定められたスキャン指定領域
から外れる直前の時点で、前記電子シャワーの電源にに
与えられている制御信号を保持する電子シャワー制御信
号保持手段と、 前記減算手段から出力される前記減算結果と前記電子シ
ャワー制御信号保持手段に保持されている制御信号との
加算結果を出力する加算手段と、前記イオンビームが前
記スキャン指定領域にある間は、前記加算手段から出力
される加算結果を前記電子シャワーの電源に制御信号と
して与え、前記イオンビームの照射位置が、前記スキャ
ン指定領域から外れると、前記電子シャワー制御信号保
持手段に保持されている制御信号を前記電子シャワーの
電源に制御信号として与えて、該電子シャワーに当該制
御信号の値の大きさに比例した量の電子を発生させる切
替手段とを、有することを特徴とするイオン注入装置の
制御装置が得られる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図を参照すると、本発明の一実施例による制御装置
１１は、イオン注入装置１２に結合されて使用される。

このイオン注入装置１２のディスク部分が、第２図に示
されている。

第１図および第２図を参照して、上記イオン注入装置１
２のディスク部分について説明する。ディスク５は、そ
の中心軸６の周りの環状領域１３（第１図）の所定部が
ウェハ保持領域として選定されている。上記イオン注入
装置１２は、ウェハ４を前記ウェハ保持領域の一部に保
持させた状態で、ディスク５を中心軸６の周りに高速で
回転させつつ、環状領域１３の外周および内周間に、デ
ィスク５の半径方向に、イオンビーム３を低速で繰り返
しスキャンさせて、イオンビーム３をディスク５上に照
射するものである。

ディスク５上には、絶縁膜を介して帯電監視用の導電片
１４（後に詳述する）が形成されている。

帯電量検出手段（チャージセンサー）１５は、導電片１
４の帯電量に相当する電圧を出力するものである。

上記イオン注入装置１２は、例えば第１図のように、電
子シャワー１６を備えている。この電子シャワー１６は
、具体的には、第３図のような構造を有し、イオンビー
ム１３の照射によるウェハ４への帯電を中和するための
電子を、イオンビーム３のディスク５への照射位置に照
射するものである。

上記帯電ｆｆｌ検出手段（チャージセンサー）１５や電
子シャワー１６の例については、本願出願人による特願
昭６２−９３９３１号および特願昭６２−１６３９５２
号に開示されている。

第１図を参照して、導電片１４は、ディスク５上の環状
領域１３に、絶縁膜を介して設けられている。本発明で
は、導電片１４は、環状領域１３の外周寄りの外端と、
環状領域１３の内周寄りの内端とを有する。

第１図において、制御装置１１は、帯７Ｓ量検出手段（
チャージセンサー）１５に接続され、ディスク５の半径
方向に、イオンビームを低速で繰り返しスキャンさせて
いるスキャン領域のうちのスキャン指定領域、例えば導
電片１４の前記外端および前記内端をそれぞれ通る中心
軸６の周りの外円および内円とで挟まれた環状部分を、
イオンビームが照射している領域では、ディスク５が一
回転する毎に帯電量検出手段１５の出力に出現する検出
電圧を、電圧が出現する度に保持する電圧保持手段１７
と、電圧保持手段１７の保持電圧を、予め設定された電
圧値Ｖｐに比較し、前記検出電圧からの該電圧値Ｖｐの
減算結果を出力する減算手段（具体的には比較器）１８
とを有している。

減算手段１８の出力には、加算手段２８が接続されてお
り、また電子シャワー制御信号保持手段１９が加算手段
２８に接続されている。加算手段２８は、前記減算結果
と電子シャワー制御信号保持手段１９から出力されてい
る電子シャワー制御信号（具体的には電子シャワー制御
電圧である）とを加算し、新たな電子シャワー制御信号
として電子シャワー１２の電？Ｒ２３に与え、その値の
大きさに比例した量の電子を発生させる。一方、電子シ
ャワー制御信号保持手段１９は、イオンビームが前記ス
キャン指定領域から外れる直前の時点の電子シャワー制
御信号（上述のとうり電子シャワー制御電圧である）を
保持する。

加算手段２８および電子シャワー制御信号保持手段１９
には、リレー２０およびその接点２１からなる切替手段
２２が、接続されている。切替手段２２は、イオンビー
ムが前記スキャン指定領域、例えば前記環状部分（導電
片１４の前記外端および前記内端をそれぞれ通る中心軸
６の周りの外円および内円とで挟まれた部分）を照射し
ている間は、加算手段２８から出力される前記加算結果
を、電子シャワー制御信号として、電子シャワー１６の
電源２３に与え、イオンビームの照射位置が、前記スキ
ャン指定領域、即ち前記環状部分から外れると、電子シ
ャワー制御信号保持手段１９に保持されている電子シャ
ワー制御信号（電子シャワー制御電圧）を電子シャワー
１６の電源２３に与えて、電子シャワー１６に前記電子
シャワー制御（ｍ号の値の大きさに比例した量の電子を
発生させるものである。

タイミングパルス発生器２３は、ディスク５が一回転す
る毎に帯電量検出手段１５の出力に出現する電圧を、該
電圧が出現する度に、電圧保持手段１７に保持させるた
めのタイミングパルスを発生する。

クロックパルス発生器２４は、イオンビームがディスク
半径方向に低速スキャンされている間に、クロックパル
スを出力し、イオンビームのディスク半径方向の低速ス
キャン位置を制御すると共にカウンタ部２５内のカウン
タにクロックパルスを与えるものである。

カウンタ部２５は、設定部２６によって前記スキャン指
定領域を決定する第１および第２の設定値が与えられて
いる。

カウンタ部２５は、前記カウンタのカウント値が前記第
１の設定値と前記第２の設定値の間にある時のみリレー
２０を動作させ、その接点２１を第１図に図示の位置に
切り替え、加算手段２８から出力される前記加算結果を
電子シャワー１６の電源２３に与える。カウンタ部２５
は、さらに、前記カウンタのカウント値が前記第１また
は第２の設定値に等しくなった時点で、電子シャワー１
６の電源２３から出力される前記電子シャワー制御信号
を電子シャワー制御信号保持手段１９に保持させる。も
ちろん、この時には、リレー２０は非動作状態となり、
その接点２１を電子シャツ−制御信号保持手段１９側に
切り替え、電子シャワー制御信号保持手段１９に保持さ
れている電子シャワー制御信号を電子シャワー１６の電
源２３に与える。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、ウェハの帯電量を正確
に把握できるように、導電片１４をディスク５上に設け
、その導電片１４に帯電した電圧を電圧保持手段１７に
保持し、その保持電圧を減算手段１８によって、所定電
圧値Ｖｐに比較し、前記保持電圧からの該所定電圧値の
減算結果を出力し加算手段２８に入力させる。一方、そ
の時点の電子シャワーへの制御信号は電子シャワー制御
ＩＪ号保持手段１９を介して、前記加算手段２８に入力
し、前記減算結果と加算され、その加算結果を出力する
。その加算結果は、イオンビームが前述したスキャン指
定領域にある場合、新たな電子シャワー・＼の制御信号
として電子シャワー１６の電源２３に与えられる。前記
スキャン指定領域から外れた時には電子シャワー制御信
号保持手段１つの保持値を電子シャワー１６に与えて、
この保持値に比例した量の電子を電子シャワー１６に発
生させる。このようにすることによって、ウェハの帯電
量を自動的にしかも正確に最小値Ｖｐに近ずけることが
できる。

子シャワー制御信号保持手段、２２は切替手段、２８は
加算手段である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による制御装置を備えたイオ
ンビーム注入装置のブロック図、第２図（Ａ）および（
Ｂ）は、それぞれ、第１図のイオンビーム注入装置のデ
ィスク部分の斜視図および側面図、第３図は第１図のイ
オンビーム注入装置の電子シャワーの断面図、第４図は
従来のイオンビーム注入装置の断面図、第５図は第４図
のイオンビーム注入装置のディスク部分の斜視図である
。 ３はイオンビーム、４はウェハ、５はディスク、６は中
心軸、１１は制御装置、１２はイオンビーム注入装置、
１３は環状領域、１４は導電片、１５は帯電量検出手段
、１６は電子シャワー１７は電圧保持手段、１８は減算
手段、１９は電第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中心軸の周りの環状領域の所定部をウェハ保持領域
   としたディスクを有し、ウェハを前記ウェハ保持領域の
   一部に保持させた状態で、前記ディスクを前記中心軸の
   周りに高速で回転させつつ、前記環状領域の外周および
   内周間に、前記ディスクの半径方向に、イオンビームを
   低速で繰り返しスキャンさせて、該イオンビームを前記
   ディスク上に照射すると共に、前記イオンビームの照射
   による前記ウェハの帯電を中和するための電子を、前記
   イオンビームの前記ディスクへの照射位置に照射する電
   子シャワーを備えたイオン注入装置において、 前記環状領域の前記ウェハ保持領域以外の一位置に、絶
   縁膜を介して設けられ、前記環状領域の外周寄りの外端
   と、前記環状領域の内周寄りの内端とを有する帯電量監
   視用の一つの導電片と、該導電片の帯電量に相当する電
   圧を出力する帯電量検出手段と、 前記ディスクが一回転する毎に該帯電量検出手段の出力
   に出現する電圧を、保持する電圧保持手段と、 該電圧保持手段の保持電圧を、予め設定された所定電圧
   値に比較し、前記保持電圧からの該所定電圧値の減算結
   果を出力する減算手段と、 前記ディスクの半径方向に、前記イオンビームを低速で
   繰り返しスキャンさせているスキャン領域のうちの予め
   定められたスキャン指定領域から外れる直前の時点で、
   前記電子シャワーの電源にに与えられている制御信号を
   保持する電子シャワー制御信号保持手段と、 前記減算手段から出力される前記減算結果と前記電子シ
   ャワー制御信号保持手段に保持されている制御信号との
   加算結果を出力する加算手段と、前記イオンビームが前
   記スキャン指定領域にある間は、前記加算手段から出力
   される加算結果を前記電子シャワーの電源に制御信号と
   して与え、前記イオンビームの照射位置が、前記スキャ
   ン指定領域から外れると、前記電子シャワー制御信号保
   持手段に保持されている制御信号を前記電子シャワーの
   電源に制御信号として与えて、該電子シャワーに当該制
   御信号の値の大きさに比例した量の電子を発生させる切
   替手段とを、有することを特徴とするイオン注入装置の
   制御装置。