JPH03295144A

JPH03295144A - イオン注入機用ドーズ量モニタ

Info

Publication number: JPH03295144A
Application number: JP9595590A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Nishimoto; 尚弘西本; Akira Kaimoto; 亮開本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1991-12-26

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、半導体製造工程等において使用されるイオン
注入機の注入イオンのドーズ量モニタに関する。

〈従来の技術〉半導体ウェハへのイオン注入においては、注入するイオ
ンのドーズ量のウェハ面内分布を知ることが、注入量分
布の保証等を行う上で重要である。

従来、イオンビームのドーズ量をモニタする手段として
は、ファラデーカップ等が用いられてぃｔ）。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、イオン注入機においては、大電流のイオンビ
ームになると、ウェハのチャージアップが生じ、これよ
る素子の歩留り低下等が問題となっている。このような
問題を解決する方法としては、中性粒子を用いたイオン
注入が考えられるが、現状では中性粒子のドーズ量を正
確に測定できる装置はない（Ｐｅｔｅｒ、Ｈ，Ｒｏｓｅ
、Ｎｕｃｌ、Ｉｎ５ｔｒ、ａｎ４−Ｍａｔｈ。

Ｂ３７／３８　（１９８９）　２２−２７）。これは中
性粒子は電荷がつり合っているため、ファラデーカップ
ではそのドーズ量を測定することができないからである
。

本発明の目的は、中性粒子のドーズ量が測定可能のドー
ズ量モニタを提供することにある。

く課題を解決するための手段〉上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明する。本発明は、イオンを注入
すべきウェハ等のターゲットと略同形状の基板１に、２
次元状に配列されてなる温度センサ群Ｓ・・・Ｓをその
厚さ方向に複数列配置するとともに、各温度センサＳ・
・・Ｓの出力を経時的に記憶する装置２およびその記憶
内容を外部へと取り出すための出力ポート３を設けてい
る。そして基板１をイオン注入機の保持具に装着し、ビ
ーム照射後の記憶装置２の記憶内容をドーズ量測定情報
として供するよう構成したことによって特徴づけられる
。

く作用〉基板１をイオン注入機のディスク等に装着して粒子ビー
ムを照射すると、その基板１中には粒子注入方向におけ
る位置によって温度差が生じる。

この温度差つまり温度勾配は、粒子注入方向に沿って配
列した複数個の温度センサＳの出力から知ることができ
る。

そこで、粒子ビーム照射中における全ての温度センサＳ
・・・Ｓによる温度データを記憶装置２に経時的に蓄積
し、粒子注入後にその全ての温度データを外部へと取り
出してそのデータ群からドーズ量を演算するわけである
が、この演算は時間をパラメータとする温度勾配を求め
、この時系列データを時間で積分することにより総熱量
を求める。

そして、この総熱量を既知の粒子エネルギで除算するこ
とによってドーズ量を得る。

〈実施例〉本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構成図で、（ａ）は縦断面図、
０））は正面図である。

イオンを注入すべきウェハと略同形状に加工された基板
１の片面に、複数個の温度センサＳ・・・Ｓが２次元状
に配列されている。またその反対面にも同じく複数個の
温度センサＳ・・・Ｓが２次元状に配列されており、こ
の基板１両面の各温度センサＳの位置はそれぞれ互いに
対応している。なお、温度センサＳとしては薄膜熱電対
等が用いられ、その各温度センサＳの周囲には断熱材４
が埋め込まれている。

また、基ｉｔにはメモリ等を備えた記憶装置２が内蔵さ
れている。この記憶装置２は、全ての温度センサＳ・・
・Ｓの出力信号を、例えばデジタル化して経時的に記憶
するよう構成されている。そして、その記憶内容は出力
ポート３から外部へと自由に取り出すことができる。

第２図は本発明実施例の使用状態を示す側面図、第３図
および第４図は作用説明図で、以下、これらの図を参照
して、本発明実施例の作用を説明する。

まず、基板１はイオン注入機のディスク１０に装着され
、その表面に粒子ビームが照射される。

なお、ディスク１０には回転および並進運動が与えられ
る。

さて、上記の粒子ビームの注入によって基板１温度：よ
上昇し、そのビーム注入方向において温度対のセンサＳ
の検出値の差つまり基板１の表面と裏面との温度差で、
またＸは基板１のビーム注入方向深さとする。この温度
勾配から熱流束Ｊはと表すことができる。ただしλは基
板１の熱伝導率で既知である。

ここで、ある時間ｔ＋およびｔ２における温度勾配が、
それぞれ例えば第３図（ａ）およびｂ）に示すような勾
配であり、熱流速Ｊの時間的変化が第４図りこ示すよう
な曲線であるとすれば、総熱量Ｑは同図の斜線で示す部
分の面積となる。すなわち総熱量Ｑは、となる。そしてこの総熱量Ｑがらドーズ量りは、粒子１
個あたりのエネルギをＥ、温度センサＳの１個分の面積
をＡとすると、 Ω となる。

従って、上記の中性粒子ビーム照射を行った後に、その
照射中に記憶装置２に経時的に蓄積された、各温度セン
サＳによる全ての温度データを、コンピュータ等に出力
ボート３を介して入力する。

そして、コンピュータにおいて上述の式に基づいて演算
を行い、その演算結果を表示することによって、基板１
における温度センサＳの各配置位置のドーズ量すなわち
ウェハの各位置のドーズ量を知ることができる。

なお、以上の本発明実施例においては、２次元状に配列
した温度センサ群Ｓ・・・Ｓの粒子注入方向における配
置を２列としているが、本発明はこれに限定されること
なく、３列以上の任意複数列であってもよい。例えば温
度センサ群Ｓ・・・Ｓを３列に配置した場合、３点微分
法等により、温度勾配をより精密に測定することが可能
となる。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、温度センサ群が
複数列配置した基板に粒子ビームを照射し、このビーム
照射により基板に発生する熱の総量からドーズ量を測定
するよう構成したので、注入粒子が電荷がつり合ってい
る中性粒子ビームであっても、そのドーズを測定するこ
とが可能となった。また、中性粒子のみならず荷電粒子
ビームのドーズ量も測定できるといった汎用性もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図で、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は正面図である。第２図は本発明実施例の使用状
態を示す側面図である。第３図および第４図は本発明実施例の作用説明図である
。１・・・基板２・・・記憶装置３・・・出力ボートＳ・・・Ｓ・・・温度センサ第３図（ａ）（ｂ）１Ｍ２図＠４図

Claims

【特許請求の範囲】

　真空雰囲気中で保持具に保持されたウェハ等のターゲ
ットにイオンビームを照射することによりそのターゲッ
トにイオンを注入する装置において、上記注入イオンの
ドーズ量測定に用いる装置であって、上記ターゲットと
略同形状の基板に、２次元状に配列されてなる温度セン
サ群が厚さ方向に複数列配置され、かつ、その各温度セ
ンサの出力を経時的に記憶する装置およびその記憶内容
を外部へと取り出すための出力ポートを備えてなり、上
記基板を上記保持具に装着し、ビーム照射後の上記記憶
装置の記憶内容をドーズ量測定情報として供するよう構
成したことを特徴とする、イオン注入機用ドーズ量モニ
タ。