JPH04181643A

JPH04181643A - バッチ式イオン打込み装置用ウェハ帯電検出器及び方法

Info

Publication number: JPH04181643A
Application number: JP2306313A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sakai; 克彦酒井; Katsunobu Abe; 安部　勝信
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-29

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、半導体製造ラインにおけるバッチ式イオン打
込み装置の加工処理中のウェハの帯電検出器及び帯電検
出方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体イオン打ち込み工程において、表面に絶縁膜また
は電気的に絶縁された領域を有するウェハにイオンを打
込むと、ウェハ表面が帯電し打込み均一性を損なったり
、パターンの破壊を起して製品歩留まりの低下をきたす
。

これを解消するため、例えば本人出願の特開昭６１−４
７０４８号のようにイオンビーム及びウェハに電子を供
給する方法が取られてきた。

しかし、ＬＳＩの微細化に伴いイオンビーム電流に対応
して、電子エミッション電流を適切に制御する必要性が
出てきた。原理的には、イオンビームと同量の電子がウ
ェハに達すればウェハの帯電は生じない。

特願昭６３−２３９３１０号は、この電子量の制御を考
慮したものである。

また実際に打込み中のウェハの帯電を測定する方法が提
案されている。これらの典型的なものは、静電誘導によ
るウェハ帯電の測定である。

この種の特許としては特開昭６２−１５７４５号（米イ
ートン社）、特開昭６２−６４０３９号、特開昭６３−
２２４１３８号（三菱）、特開平１−９１４３１号（住
人イートリッパ社）等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の方法は、ウェハの帯電を直接測定するので原理的
には大変有効であるが、実際には微小な信号を扱うため
信号がノイズに埋もれ帯電を判断するのに十分な出力信
号が得られないという点で問題があった。

またこの問題を解消するため、打込室の回転円盤上に帯
電センサーを設けたものが考案されたが、センサーと実
際の半導体ウェハの表面では、２次電子のイールドが必
ずしも一致せず、信号が正確にウェハの帯電状態を示す
ことは、困難であることが分かった。

またさらに、こわらの出力信号は、回転円盤上の帯電セ
ンサーに対向したドーナッツ状帯部分の帯電の平均値の
情報でしかなく、ウェハ上の帯電の分布までは分からな
かった。

本発明の目的は、打込室回転円盤上のウェハの帯電量を
正確に測定する検出器、及び検出方法を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、ウェハ上の帯電分布の検出器、及
び検出方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記のノイズの原因は、イオンビームを回転円盤に照射
したときに発生する２次電子等の荷電粒子がセンサーに
入って生したもの、動力機等周囲の交流強電界によるも
の等、いろいろある、この方式では、原理的にセンサー
と被測定物との距離は一定であることが必要である。

実際にはウェハを含めた回転円盤とセンサーとの距離は
、一定ではなく、ウェハのクランパが突出していたり、
ウェハとウェハの間の円盤が削除されている場合もある
。

また回転円盤に電圧が印加されている場合もあり、円盤
の移動がノイズと成りうる。

これらのノイズのうち、ウェハクランパやウェハとウェ
ハの間によるノイズは、周期的なものである。

この周期は、回転円盤上のウェハ間隔に基付くものであ
る。これらのノイズを低減するため帯電センサーを複数
個設け、イオンビームを挾みウェハ間隔の定数倍の間隔
で、回転円盤に対向する位置に設置する。そしてこれら
のセンサ一対からの信号を差動増幅処理する。

信号は、センサー上をウェハが移動する周波数及びその
定数倍の周波数のみを増幅し、他の周波数は、フィルタ
ーで落とせるようにする。

またさらにこの帯電センサーを回転円盤の半径方向に並
へる。

〔作用〕

２つのセンサーは、ウェハの間隔と同じ、あるいはその
定数倍の間隔で設置されている。したがって、２つのセ
ンサーは、ウェハに対し同じ位相位置を検出する。この
２つのセンサー出力を差動増幅させればクランパ等の同
相信号は、消去される。ウェハは、最初のセンサーを通
った後イオンビームが打ち込まれ、表面の帯電状態が変
化して次のセンサーを通る。

２つのセンサーは、それぞれイオンビーム照射前と照射
後のウェハの信号を検出するので、それらの差動増幅出
力は、帯電の増加量を示す。

また計測のはじめに、リセットしておき差動出力を積分
すれば、帯電の絶対量が検出できる。

回転円盤の回転数が一定ならば、ウェハがセンサーを通
る周波数も一定であるからこの周波数成分を中心に増幅
してやればノイズの低減が図れる。

ウェハの移動する周波数が変わってもその周波数を増幅
機に取り込んでやれば、ウェハの移動に合った増幅が可
能である。

センサーを回転円盤の半径方向に複数個並へ、イオンビ
ームの照射前と照射後で対を作ってやると円盤半径方向
のノイズの少ない帯電分布情報が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は、従来のウェハ帯電検出器の断面図をしめす。

打込室の真空チャンバー・・１の中に回転円盤・・・２
があり、その上にウェハ・・・３が装着されている。

そこに、イオン源（図示せず）から引き出されたイオン
ビーム・・・４が打ち込まれる。イオンが打ち込まれた
後、円盤・・・２の回転によりウェハ・・・３は、帯電
センサー・・５の前に移動しウェハの帯電が計測される
。ウェハの帯電が大きく歩留まりに影響が出る場合には
５エレクトロンジヤワ・・６がら電子・・７を放出し、
帯電を抑制する。

第２図は、本発明の一実施例を示すものである。

第１図と同様に回転円盤・・・２上のウェハ・・・３は
、イオンビーム・・・４が打ち込まれた後回転して帯電
センサー・・・５２にて帯電が計測される。ここでイオ
ンビーム照射位置を挾んで反対側に同様に帯電センサー
を設けており、ここでも同様にウェハの帯電状態が計測
される。これらのセンサーで計測された信号は、差動増
幅器・・・８にて差動増幅され、さらにロックインアン
プ・・・９にて選択増幅される。

ここでロックインアンプの参照信号として、回転円盤・
・・２の能動モータのエンコーダ・・１０の出力からイ
オンビーム上を移動するウェハ・・・３の移動周波数を
求めたものを用いている。

一対の帯電センサー・・・５１及び５２は、ウェハの配
置間隔の整数倍の距離を設置しである。これにより２つ
のセンサーはそれぞれの対向するウェハの同じ位相位置
を検出する。

ロックインアンプ・・・９の出力は、エレクトロンシャ
ツの制御電源・・・１１に帰還されウェハの帯電量に応
じた電子量を放出する。またロックインアンプ・・９か
らは、イオン打込装置本体の制御コンピユータ（図示せ
ず）へも帯電の情報を送信・１２する。

第３図は、帯電センサーを複数対並べたものである。帯
電センサー・・５１は５２と、５３は５４と、５５は５
６と対をなしている。これらから出力される信号対は、
第２図に示したように処理される。

〔発明の効果〕

本発明によればウェハの帯電信号は、イオンビーム照射
前後の２つの同位相位置の差動信号として出力されるの
で、ウェハクランパ等回転円盤の周期的凹凸によるノイ
ズ信号等はすへて消去される。このため、ウェハの帯電
信号のみを正確にえられ、エレクトロンジャワ等に帰還
することによリウェハの帯電をより確実に抑制すること
ができる。

また、帯電センサーを回転円盤の半径方向に並べること
により、ウェハの半径方向の帯電の分布状態が把握され
うる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイオン打込装置のウェハ帯電検出器の断
面図、第２図は本発明の一実施例であり、真空チャンバ
は省略しである図、第３図は本発明の一実施例で、複数
の帯電センサ一対を回転円盤の半径方向に並へた例を示
す図である。１・・打込室真空チャンバー、２・・・回転円盤、３・
ウェハ、４・・イオンビーム、５・・・帯電センサー、
５１．５２，５３，５４，５５．５６・・帯電センサ一
対、７・・・電子、８　差動増幅器、９・ロックインア
ンプ、１１・・・エレクトロンジャワ制御電流。代理人　弁理士　が用勝男／　　””。゛・、ｊ″ 箔１図第２図二第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、回転円盤上に１つ以上の半導体ウェハ等のワークを
取り付けイオンを打ち込むシステムで前記ワークの回転
軌跡上に対向し、近接して設置されて前記ワーク表面の
帯電を感知するセンサーを用いて前記ワークの帯電状態
を検知及び制御するシステムにおいて、前記センサーを
前記ワークのイオンビーム照射位置を挾んで複数個設置
し、前記イオン照射位置前後で前記センサーの対を設け
、それぞれの対をなす前記センサーの互いの位置関係を
前記円盤上の相対向するワークに対してそれぞれに同じ
位相の位置となるようにしたことを特徴とするバッチ式
イオン打込み装置用ウェハ帯電検出器。２、対をなす前記センサーからの信号対をそれぞれ差動
増幅処理することを特徴とする請求項第１項記載のバッ
チ式イオン打込み装置用ウェハ帯電検出器。３、前記差動増幅処理した信号のうち、センサー上のウ
ェハの移動周期に対応した周波数成分を中心に選択増幅
処理することを特徴とした請求項第２項記載のバッチ式
イオン打込み装置用ウェハ帯電検出器。４、イオンビーム照射と同時に前記イオンビームないし
前記ワークに電子を供給する手段を有し、前記の処理し
た信号に基付いて前記ワークの帯電を抑制するように前
記電子の供給量を制御するよう構成したことを特徴とし
た請求項第２項又は第３項記載のバッチ式イオン打込み
装置用ウェハ帯電検出器。５、前記センサーを前記円盤の半径方向にも複数個並べ
、前記イオン照射位置前後でそれぞれに対をなすよう配
置したことを特徴とした請求項第１項記載のバッチ式イ
オン打込み装置用ウェハ帯電検出器。６、回転円盤上に１つ以上の半導体ウェハ等のワークを
取り付けイオンを打ち込むシステムで前記ワークの回転
軌跡上に対向し、近接して設置されて前記ワーク表面の
帯電を感知するセンサーを用いて前記ワークの帯電状態
を検知及び制御するシステムにおいて、前記センサーを
前記ワークのイオンビーム照射位置を挾んで複数個設置
し、前記イオン照射位置前後で前記センサーの対を設け
、それぞれの対をなす前記センサーの互いの位置関係を
前記円盤上の相対向するワークに対してそれぞれに同じ
位相の位置となるようにし、対をなす前記センサーから
の信号対をそれぞれ差動増幅処理することを特徴とした
バッチ式イオン打込み装置用ウェハ帯電検出方法。７、前記差動増幅した信号のうち、センサー上のウェハ
の移動周期に対応した周波数成分を中心に選択増幅処理
することを特徴とした請求項第６項記載のバッチ式イオ
ン打込み装置用ウェハ帯電検出方法。８、イオンビーム照射と同時に前記イオンビームないし
前記ワークに電子を供給する手段を有し、前記の処理し
た信号に基付いて前記ワークの帯電を抑制するように前
記電子の供給量を制御するよう構成したことを特徴とし
た請求項第６項又は第７項記載のバッチ式イオン打込み
装置用ウェハ帯電検出方法。