JPH0429180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シリコンウエハ等の基板に各種のイ
オンを例えば十数ミリアンペアの大電流で注入す
る場合に使用されるイオン注入量測定装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、半導体の製造工程に於いて、シリコンウ
エハの基板にAsイオン、Ｐイオン、Ｂイオン等
のイオンを注入することが行なわれているが、近
時はイオンビームを大電流で注入することが要望
され、この場合、シリコンウエハがイオンビーム
により帯電すると放電が発生してウエハに損傷を
与えるので、第１図示のように、ウエハａにイオ
ンビームｂを注入すると同時に該ウエハａに電子
シヤワーｃを浴せて中和すればウエハａの帯電に
よる放電の防止が可能になる。一般的なイオン注
入装置では、ウエハａを回転自在でしかも半径方
向に移動自在のデイスクｄに複数枚取付け、各ウ
エハａにデイスクｄの回転と移動でイオンビーム
ｂが均一に当るように構成される。

（発明が解決しようとする問題点） 各ウエハａに注入されたイオンの量を知るに
は、デイスクｄに形成したスリツトｅを介してそ
の背後に磁気フアラデーカツプｆを設け、これに
接続した電流計ｇに該カツプｆを突入するイオン
量に応じて現われる電流を読取ることにより知り
得る。而して、磁気フアラデーカツプｆの磁気は
ウエハａの表面にまで漏れて電子シヤワーｃの電
子を偏向させるので、ウエハａの帯電の防止のた
めに電子シヤワーｃを浴せることが出来なくなる
欠点が生じる。

また、イオンビームｂのイオン電流をイオン注
入開始前に較正しておくことが必要であるが、第
１図示の例ではフアラデーカツプｆの開口を回転
するデイスクｄで覆い、間歇的にスリツトｅを通
してカツプｆに突入するイオン量をもとにしてイ
オンビームｂのイオン電流を推定するので、比較
的不正確になる欠点があり、更に、該デイスクｄ
には前記イオンビームｂのイオン電流の測定のた
めにその外縁側にスリツトｅを延長形成するので
デイスクｄの直径が大きくなり、また、その重量
も増して回転体としての不都合が多い。この不都
合を更に説明すると次の通りである。即ち、フア
ラデーカツプｆは、第１図示のようにイオン入射
のためにフルオープンの開口を有しており、ウエ
ハａの全面に均一にイオンビームを走査してイオ
ン注入するために、デイスクｄを第１０図の状態
から第１１図に示す状態に移動させ、スリツトｅ
を介してフアラデーカツプｆに入射するイオンに
よるイオン電流を検出してウエハａのイオン注入
量を測定する。しかし、デイスクｄの直径が小さ
いと、第１０図の状態から第１１図の状態へデイ
スクｄが移動したとき、フアラデーカツプｆに入
射するイオン量は、スリツトｅにかかる部分Ａと
かからない部分Ｂが変化し、デイスクｄに邪魔さ
れた部分Ａが増して行くため、実際のイオンビー
ム強度が変わらなくてもフアラデーカツプｆで検
出されるイオン電流値は、第１２図に示すよう
にピークの高さが下がつていき、測定が不安定に
なり、イオン入射量の変化が原因でそのピークが
下がつたのか、デイスクｄの移動が原因で下がつ
たのかの判断が困難になる。第１２図の曲線Ｃは
第１０図の状態のイオン電流値、曲線Ｄは第１１
図の状態のイオン電流値である。この困難を解消
するため、従来は第１３図に示すように、測定の
最初から部分Ｂが少なくなるようにデイスクｄに
延長部Ｅを設けてその直径を大きくしておくこと
が必要であつた。この延長部Ｅはデイスクｄの重
量を増大させ、その回転駆動に大きな力を必要と
するので経済的ではなく、前記した不都合をもた
らす。

本発明は、かかる欠点、不都合を解決すること
を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、イオン源からの大電流イオンビー
ムを回転自在のデイスクに設けた基板に注入し、
同時に電子シヤワーで該基板のイオンによる帯電
を中和し乍ら基板へのイオン注入量を該デイスク
に形成したスリツトを介して磁気フアラデーカツ
プへ入射するイオンビームにより測定するように
したものに於いて、該磁気フアラデーカツプを該
デイスクのスリツトと同方向のスリツトを形成し
た磁気シールドで覆い、該フアラデーカツプ及び
磁気シールドを該スリツトと直交方向に移動自在
に設けるようにした。

（作用） 大電流イオン注入装置に於いて、基板特に酸化
膜をつけた基板では大電流のイオンビームの注入
により帯電し勝ちであり、その電荷が大きくなる
と放電して基板表面の酸化膜が穿孔し、不良品と
なるので基板に電子シヤワーを注ぎその帯電を中
和することにより放電を防ぐ。基板に対するイオ
ン注入量は、該デイスクに形成したスリツトを介
して磁気フアラデーカツプに突入するイオンによ
るイオン電流を測定することにより知り得るが、
該フアラデーカツプにスリツトを形成した磁気シ
ールドを施したので、該フアラデーカツプの磁気
が外部へ漏れず中和のために電子シヤワーが乱さ
れることがない。しかも、該フアラデーカツプは
該シールドと共にスリツトと直交方向に移動自在
にあるので、イオンビームのイオン電流を測定す
るに当つての較正が出来、また、デイスクのスリ
ツトを短く形成出来るのでデイスクの直径を小さ
く出来、デイスクを軽量小形化出来る。

（実施例） 本発明の実施例を第２図につき説明すると、符
号１は例えば12ｍＡ程度の大電流の高エネルギの
イオンビーム、２は真空室内に回転自在で半径方
向に移動自在に設けられたデイスク、３は該デイ
スク２に同心円状に形成した円孔４に収めたシリ
コンウエハの基板を示し、該基板３に大エネルギ
のイオンビーム１を注入することに伴う発熱は、
該デイスク２の円孔４の背後に設けられる冷却装
置により冷却される。また、該基板３に大エネル
ギのイオンビーム１が注入されると帯電して放電
し、該基板３の酸化膜に穿孔を生じるので、イオ
ンビーム１の注入の際に電子源５から放出される
電子シヤワー６で該基板３の帯電を中和する。該
基板３へのイオン注入量は、該デイスク２の半径
方向に形成したスリツト７を透過するイオンビー
ム１を磁気フアラデーカツプ８に於いて捕促し、
該カツプ８に生ずるイオン電流を計測することに
より測定される。該磁気フアラデーカツプ８は、
フアラデーカツプ８ａの周囲に磁石８ｂを配置し
て構成され、該磁石８ｂにより電子シヤワー６が
カツプ８ａ内に入射することを防止し、イオンビ
ーム１のみが入射するので正確なイオン電流を計
測出来る。

該磁石８ｂの磁力がデイスク２上にまで及ぶと
電子シヤワー６が基板３から外れ、その帯電を中
和する目的を果たせなくなるが、磁気フアラデー
カツプ８全体をデイスク２のスリツト７と同方向
のスリツト９を形成した磁気シールド１０で覆
い、磁石８ｂの磁気が外部へ漏れることを防止し
た。また、該磁気フアラデーカツプ８及び磁気シ
ールド１０は該スリツト９と直交方向に例えばレ
ール１１に沿つて設けられ、該スリツト９の前方
には磁気シールド１０の表面がイオンによりスパ
ツタされることを防ぐために、必要に応じて第３
図示のように一体にカーボン板１２が設けられ
る。

基板１２がセツトされたデイスク２は、回転し
乍らその中心を半径方向に移動し、イオンビーム
１の直下を基板３が回転通過するときイオン注入
を受ける。基板３のイオン注入量は打込中の全イ
オン電流をモニタして測定する。全イオン電流は
デイスク２のスリツト７を通して磁気フアラデー
カツプ８に入射するイオン電流により知られ、そ
のイオン電流はカツプ８ａに接続した電流計１３
に於いて検出される。

一般には、第４図示のように、基板３の径がイ
オンビーム１の径よりも大きいので、基板３の一
部分にイオンビーム１が注入される。この場合、
フアラデーカツプ８ａに於いて得られるイオン電
流は、回転するスリツト７のために第５図示の如
となり、デイスク２が半径方向に移動してきても
イオン電流波形は変るがイオンビーム電流が一定
である限りI₁は一定であり、I₁によつて全イオン
ビーム電流を知り得る。尚、I₂は、第４図の部分
Ｆへ入射するイオン、即ち、デイスク２のスリツ
ト７を介さずにフアラデーカツプ８ａのスリツト
９に入射するイオンにより生ずるイオン電流であ
る。

デイスク２を第６図示のように更に移動させる
と、基板３の残りの部分にイオンが注入される
が、この場合、フアラデーカツプ８ａに於けるイ
オン電流は第７図示のようなパルス形の電流とな
り、この時、基板３に入射するイオンの量はI₁に
比例した量になる。この比例係数を次に述べる如
くイオンの打込み開始直前に較正しておく。

イオンビーム１のイオン量は、第８図示のよう
にデイスク２がイオンビーム１の前方に移動して
来る前に、磁気フアラデーカツプ８及び磁気シー
ルド１０をレール１１に沿つて移動させ、該シー
ルド１０のスリツト９に於いてイオンビーム１の
投影面積を走査し、第９図示のようなイオンの電
流の波形I′を得、これを積分することによりイオ
ンビーム１の全電流I_Tを知り得、且つ、所定の位
置にフアラデーカツプをもつて来たときの該カツ
プの電流I₁がI_Tの何％であるかによつて較正でき
る。

デイスク２のスリツト７は、イオンビーム１の
イオン電流の測定のための長くする必要がなく、
従来のようなスリツトを長くするためにデイスク
に延長部を形成しなくてもよいので、デイスク２
を小径となし得、デイスク２の駆動力を小さく出
来る。

（発明の効果） このように本発明によるときは、磁気フアラデ
ーカツプをデイスクのスリツトと同方向のスリツ
トを有する磁気シールドで覆い、該シールドをそ
のスリツトと直交方向に移動自在に設けたので、
大電流のイオン注入に伴う基板の帯電を中和する
電子シャワーをフアラデーカツプの磁気が乱すこ
とがなく、基板の放電損傷を防止出来、イオンビ
ームのイオン量をフアラデーカツプ及び磁気シー
ルドの移動で正確に較正出来る。また、デイスク
を小形軽量化することが出来、デイスクの高速回
転やその動力を軽減することが出来る等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の斜視図、第２図は本発明の実
施例の斜視図、第３図は第２図の−線断面
図、第４図、第６図及び第８図は本発明の実施例
の説明線図、第５図、第７図及び第９図は夫々第
４図、第６図及び第８図の場合のイオン電流の測
定値の線図で、第１０図及び第１１図はイオン電
流の測定法の説明図、第１２図は第１０図及び第
１１図の場合のイオン電流の測定値の線図、第１
３図は従来のデイスクの説明図である。 １……イオンビーム、２……デイスク、３……
基板、６……電子シヤワー、７……スリツト、８
……磁気フアラデーカツプ、９……スリツト、１
０……磁気シールド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオン源からの大電流イオンビームを回転自
   在のデイスクに設けた基板に注入し、同時に電子
   シヤワーで該基板のイオンによる帯電を中和し乍
   ら基板へのイオン注入量を該デイスクに形成した
   スリツトを介して磁気フアラデーカツプへ入射す
   るイオンビームにより測定するようにしたものに
   於いて、該磁気フアラデーカツプを該デイスクの
   スリツトと同方向のスリツトを形成した磁気シー
   ルドで覆い、該フアラデーカツプ及び磁気シール
   ドを該スリツトと直交方向に移動自在に設けたこ
   とを特徴とする大電流イオン注入装置に於けるイ
   オン注入量測定装置。