JPH0384840A - イオン注入装置 - 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〕 この発明は、イオン注入装置に関し、特にそのファラデ
ー系を構成するファラデーカップの内壁にイオンビーム
が衝突する現象（いわゆるビームヒツティング）の発生
を検出する手段に関する。

〔従来の技術〕

第５図は、従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す
図である。

このイオン注入装置は、いわゆるメカニカルスキャン方
式のものであり、基本的には、真空容器（図示省略）内
で回転および並進させられるつ工−ハディスク４の周縁
部に装着された複数枚のつニーハロにイオンビーム２を
照射して各ウェー八６にイオン注入を行うよう＃ｌ或さ
れている。

イオンビーム２の経路上には、ビーム成形スリット８の
他に、ウェーハディスク４と共にファラデー系を構成す
るものとして、イオンビーム２がウェーハディスク４等
に当たった際に放出される二次電子のアースへの逃げを
防止するファラデーカップにュートラルカップとも呼ば
れる）１２および負電位のサプレッサ電極１０がウェー
ハディスク４の前面側に、ウェーハディスク４が外に並
進したときにそれの代わりにイオンビーム２を受けるキ
ャッチプレート１４がウェーハディスク４の後面側にそ
れぞれ設けられている。

そして、ウェーハディスク４、ファラデーカップ１２お
よびキャッチプレート１４は、互いに電気的に並列接続
されて、例えばカレントインテグレータのような電流計
測器１６に接続されており、これによってイオンビーム
２のビーム電流Ｉ、の計測を正確に行なえるようにして
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなイオン注入装置において、例えば第５図中
に破線で示すように、何らかの原因（例えば上流側にお
いてイオンビーム２の集束点位置がずれた場合等〉で異
常に広がったイオンビーム２がファラデー系に入射され
てその一部がファラデーカップ１２の内壁に衝突すると
、即ちビームヒツティングが発生ずると、ウェーハ６に
対する注入量異常（より具体的には注入量不足）が発生
する。

これは、ファラデーカップ１２に衝突した部分のイオン
ビーム２はウェーハ６に入射されないにも拘わらず、そ
れがあたかもウェーハ６に入射されたかのように電流計
測器１６にビーム電流■おが流れ、それに基づいて注入
量の制御が行われるからである。

また、上記のようなビームヒツティングが発生すると、
ファラデーカップ１２を構成する物質が叩き出されてこ
れがウェーハ６の表面に付着する、いわゆるクロスコン
タξネーシゴンも大きくなる。

従って、このようなビームヒツティングを放置してイオ
ン注入を続けると、大量の不良ロフトが生じる。

そこでこの発明は、上記のようなビームヒツティングの
発生を簡単に検出することができるようにしたイオン注
入装置を提供することを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置は
、２前記フアラデーカツプの出口部および前記キャッチ
プレートの入口部の少なくとも一方にそれらから電気的
に絶縁して設けられた検出電極と、この検出電極にファ
ラデー系に対して負のバイアス電圧を印加するバイアス
電源と、前記検出電極を含む回路に流れる電流を計測す
る電流計測手段と、この電流計測手段で計測した電流値
を所定の基準値と比較する比較手段とを備えることを特
徴とする。

〔作用〕

検出電極にはバイアス電源から負のバイアス電圧が印加
されるため、ファラデー系内で発生した二次電子は検出
電極には流入しない。従って、正常時は、検出電極を含
む回路に電流は流れない。

一方、イオンビームが異常に広がると、その−部が検出
電極に当たるため、検出電極を含む回路に電流が流れ、
これが電流計測手段で計測される。

そしてこの計測電流値を比較手段において所定の基準値
（例えば零）と比較することで、イオンビームが異常に
広がってビームヒツティングが発生したことを検出する
ことができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部構成図である。第５図の例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては従来例との相違
点を主に説明する。

この実施例においては、前述したようなファラデーカッ
プ１２の出口部に、ファラデーカップ１２から電気的に
絶縁して検出電極１８を設けている。

この検出電極１８は、平面配置的には、例えば第２図に
示すようにファラデーカップ１２の内壁部であってイオ
ンビーム２の縦横両方向に対応する部分にそれぞれ配置
された複数個の互いに独立したものでも良いし、あるい
は、例えば第３図に示すようにファラデーカップ１２の
内壁部に沿った環状の一体物でも良い。２０は、検出電
極１８を支持する絶縁物である。

再び第１図を参照して、検出電極１８と（複数個の場合
は各検出電極１８を並列接続したものと）ウェーハディ
スク４等との間には、前者を負側にして直流のバイアス
電源２２が接続されており、これによって検出電極１８
にファラデー系に対して負の（例えば−１００Ｖ程度の
）バイアス電圧を印加するようにしている。

また、その回路には、そこを流れる電流を計測する電流
計測手段としてこの例では電流計測器２４を直列に挿入
している。

更に、この電流計測器２４で計測した電流値を所定の基
準値と比較する比較手段としてこの例では比較器２６を
設けており、計測電流値が基準値以上になるとそれから
検出信号Ｓを出力するようにしている。この基準値は、
零以上の値で任意であるが、゛通常は零に設定しておけ
ば良い。

上記構成によれば、検出電極１８には負のバイアス電圧
が印加されるため、ファラデー系内で発生した二次電子
は検出電極１８には流入しない。

従って、正常時は、検出電極１８を含む回路、即ち電流
計測器２４には電流は流れない、従って、比較器２６か
ら検出信号Ｓは出力されない。

一方、イオンビーム２が異常に広がると（例えば第１図
中に破線で示した状態またはそれ以上に広がると）、イ
オンビーム２の一部が検出電極１８に当たるため、それ
によって検出電極１８を含む回路に電流が流れ、それが
電流計測器２４で計測される。そして、比較器２６の基
準値を零にしておけば、電流計測器２４に少しでも電流
が流れると、比較器２６から検出信号Ｓが出力され、こ
れによってイオンビーム２がファラデーカップ１２の内
壁に衝突してビームヒツティングが発生したことを即座
に検出することができる。

この検出信号Ｓの用い方として２は、例えば、それを当
該イオン注入装置の上位の制御装置に送り、これをイン
ターロック条件としてイオン注入を即時に停止させるよ
うにしても良く、そのようにすればウェーハ６に対する
注入量異常の発生やクロスコンタ旦ネーションの増大を
未然にしかも自動的に防止することができる。あるいは
、上記のようにすると共に、またはその代わりに、ウェ
ーハ６に実際にイオン注入する前の準備段階等において
は、検出信号Ｓに基づいてアラームを出すようにしても
良い。

なお、上記のような検出電極１８をファラデーカップ１
２の出口部に設ける代わりに、例えば第４図に示すよう
にキャッチプレート１４の入口部に設けても良く、その
ようにすれば、イオンビーム２が異常に広がってファラ
デーカップ１２に衝突してビームヒツティングが発生す
る直前の状態（即ち、注入異常にはならないが危険な状
Ｕ）から検出することができる。

勿論必要に応して、上記のような検出電極１８をファラ
デーカップ１２の出口部とキャッチプレート１４の入口
部の両方に設けても良い。

また、上記のような電流計測器２４および比較器２６を
用いる代わりに、電流計測手段と比較手段とを兼ね備え
るメータリレー（接点付電流計）等を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームが異常に
広がってそれがファラデーカップの内壁に衝突してビー
ムヒツティングが発生したことを簡単にしかも即座に検
出することができる。

その結果例えば、ウェーハに対する注入量異常の発生や
クロスコンタ逅ネーションの増大を未然に防止すること
も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部構成図である。第２図および第３図は、それぞれ、
検出電極の平面配置の例を示す横断面図である。第４図
は、検出電極をキャッチプレートの入口部に設けた実施
例を部分的に示す図である。第５図は、従来のイオン注
入装置の一例を部分的に示す図である。 ２・・・イオンビーム、４・・・ウェーハディスク、６
・・・ウェーハ、１２・・・ファラデーカップ、１４・
・・キャッチプレート、１８・・・検出電極、２２・・
・バイアス電源、２４・・・電流計測器（電流計測手段
）、２６・・・比較器（比較手段）。 第 １ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内で回転および並進させられるウェーハ
   ディスクと、それと共にファラデー系を構成するもので
   あってウェーハディスクの前面側に設けられたファラデ
   ーカップおよびウェーハディスクの後面側に設けられて
   いてウェーハディスクが並進したときにそれの代わりに
   イオンビームを受けるキャッチプレートとを備えるイオ
   ン注入装置において、前記ファラデーカップの出口部お
   よび前記キャッチプレートの入口部の少なくとも一方に
   それらから電気的に絶縁して設けられた検出電極と、こ
   の検出電極にファラデー系に対して負のバイアス電圧を
   印加するバイアス電源と、前記検出電極を含む回路に流
   れる電流を計測する電流計測手段と、この電流計測手段
   で計測した電流値を所定の基準値と比較する比較手段と
   を備えることを特徴とするイオン注入装置。