JPH06325724A - イオン打込装置 - Google Patents

イオン打込装置

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JPH06325724A
JPH06325724A JP11021493A JP11021493A JPH06325724A JP H06325724 A JPH06325724 A JP H06325724A JP 11021493 A JP11021493 A JP 11021493A JP 11021493 A JP11021493 A JP 11021493A JP H06325724 A JPH06325724 A JP H06325724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
electron
charging
ion
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP11021493A
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English (en)
Inventor
Yoji Hashimoto
洋治 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP11021493A priority Critical patent/JPH06325724A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体製造に関するイオン打込装置において、
イオンビームをウェハに打込む際発生する静電気による
ウェハ上のパターン破壊を、電子検出器を設けこの情報
により電子照射装置を良好に制御させることにより防止
し、半導体デバイスの歩留りを向上させること。 【構成】反射2次電子量を検出しこれにより帯電状態及
び帯電分布を画像化し監視するとともに、これらの情報
により電子照射制御装置を良好に動作させ電子照射量を
適切にコントロールし、ウェハ上の帯電を防止する。 【効果】ウェハ上の帯電状態や帯電分布を色別画像化
し、また、各ウェハ毎の帯電状態を画面で比較監視でき
るので、帯電に対する処理対応が容易である。また安定
したウェハ上の帯電防止が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス製造の
不純物拡散工程に使用されるイオン打込装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のイオン打込装置は、イオンビーム
が照射されて打込み処理される多数のウェハが回転円板
に装着され、このウェハ上の微細なパターンが正にイオ
ン化されたイオンビームにより打込まれる際、発生する
帯電による放電破壊を抑えるため、イオンビームやウェ
ハ上に負の電荷である電子を照射させ帯電を中和させる
電子照射装置を設けている。これら電子照射装置は、イ
オンビーム電流や電子照射電流を電流測定系の電流計で
測定し、これらを電子照射装置にフィードバックさせ電
子照射量を制御してウェハ上の帯電を抑えている。な
お、この種の装置として関連するものには例えば、特願
昭63−239310号,特願昭63−77581号 ,特願平1−28336
0 号,特願平2−23899号,文献日経マイクロデイス19
88年10月号の106頁から107頁記載などが挙げ
られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のイオ
ン打込装置においては、イオン電流と電子電流を測定す
る電流計が設けられていた。これでは、ウェハ内の帯電
状態および帯電分布をビジアルに監視することができな
かった。今後、ウェハのパターンが微細化される方向に
あり、増々ウェハ内の帯電分布をきめ細かに監視して、
帯電によるデバイスの放電破壊を防止することが必須に
なってきている。よって、電子検出器を設け、これによ
りイオンビームがウェハに照射される時発生する2次電
子と、電子照射装置から電子が照射される時発生する2
次電子を検出する手段を設け、ウェハ内各部の帯電状態
と回転円板上各番地の帯電状態および帯電分布を時分割
で画像処理し画面で監視できるようにし、これらの情報
を電子照射装置の制御装置に送って、電子の照射量を良
好に制御することにより、ウェハ上のパターンを帯電に
よる放電破壊から守り製品の歩留りを向上させることに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】帯電は低エネルギー電子
が動き回ることによって引き起される現象と考えられ、
特にイオンビームや電子がウェハに照射された時発生す
る2次電子と深い関係があると考えられる。よって、こ
れらの2次電子を検出する電子検出器をウェハの近傍に
設け、検出電子量を輝度または色に変化させ時分割で画
像処理し、ウェハのどの部分か、またはどの番地のウェ
ハの状態かを画面に映し出して帯電状態および分布を監
視する。ウェハ内での帯電状態及び帯電分布は、ウェハ
はアルミ製の回転円板上にアルミ製のクランパにより周
囲を押えるように装着されるため、ウェハ周囲近辺は電
子が逃げやすいため帯電しにくく、中央部は電子が逃げ
にくいため帯電しやすい状態で表われる。これらを画面
上で帯電が多い所は少ない所に比べ白く、少ない所は黒
く映し出されるようにして表示する。ここで帯電量を白
黒でなく他の色に区分けして画像処理しても良い。ウェ
ハは回転円板上に複数枚装着されているので、ウェハの
番地(号)がわかるように回転円板に番地検出用の溝等
を設け、画面上では、複数枚分のウェハの帯電が比較で
きるように画像処理し、どの番地のウェハが帯電しやす
いかを監視できるようにする。
【0005】ウェハを装着した円板は回転と同時に摺動
運動も行うようになっているため、同一ウェハで1回転
目にビームの当った所と、次の2回転目に回って来て当
った所はずれて来るので、同一ウェハの走査画像を作る
ことができる。また、この回転と摺動運動を利用して同
一ウェハ上にビームが当って2次電子が放出された状
態、これを電子検出器がシャッタリングにより分割して
映し出し、ウェハ上の帯電分布を映像化する。ここでウ
ェハ中央部が帯電しやすい場合この情報により、電子照
射装置のグリッド電圧を上げ一時的に電子の照射量を多
くするなど制御装置をきめ細かにコントロールし帯電を
防止する。
【0006】
【作用】イオンビームをウェハに打込み処理される際発
生する2次電子や、イオンビームを中和させるため、電
子を照射させた際発生する2次電子を、イオンビーム照
射近傍に設けられた電子検出器で検出して、これらの2
次電子量に応じた色分けにして画像処理し、帯電状態及
び分布を監視できるよう構成されるため一見してわかり
易い。
【0007】また、これらの情報を制御装置へフィード
バックし、この時の円板電流値及びイオン電流値をも取
り込み、この時の条件を記憶またはこれらの条件を演算
して、この出力を電子照射装置及び円板バイアス電源に
送り、照射電子量を決定するフィラメント電源及びグリ
ッド電源の電圧を適切な値にコントロールし、帯電によ
る半導体デバイス破壊を防止するように作用する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の構成及び動作を図に示す実施
例によって詳細に説明する。まず、図1は本発明に係る
イオン打込装置のイオンビーム照射近傍の構成図であ
り、半導体デバイスを製作するウェハ2に打込みされる
イオンビーム3は、イオン源でイオン化され加速電圧に
より加速された後、分離磁石で打込みに必要な半導体不
純物であるりんやボロンまたは砒素などに分離しウェハ
2に打込まれる。なお、これらは真空容器内で行われて
いる。回転円板1は複数枚のウェハ2を装着させ、円板
回転方向5のように回転させると同時に摺動方向6のよ
うに左右にも移動して、ウェハ2に打込みされるイオン
ビーム3の打込み均一性を向上させている。
【0009】イオンビーム3はイオン化されているため
プラスに帯電しているので、このままウェハ2に打込み
するとウェハ2はプラス電位に帯電する。ウェハ2が帯
電し電位が上がって行くとこれらが放電を行い、このエ
ネルギーでウェハ2のパターンを焼損するなどしてパタ
ーンを破壊してしまう。近年、集積度が増々向上しパタ
ーンが微細化される方向にあるため、この静電破壊が多
発するようになり半導体デバイスの歩留りを悪くしてい
る。
【0010】電子照射装置13はフィラメント8をフィ
ラメント電源9により熱し、ファラディ筒4とグリッド
電極10にはプラス数百ボルトの電圧を印加し、回転円
板1にはプラス数十ボルトの電圧を印加されているた
め、フィラメント8から放出されたマイナスの熱電子は
ファラディ筒4面に当ることにより2次電子15が放出
され、これらがウェハ2が装着された回転円板1に引き
寄せられ、プラスに帯電されたイオンビーム3及びウェ
ハ2のプラス電荷を中和するように構成されている。こ
こで、電子照射装置13のフィラメント電源9,グリッ
ド電源11,ファラディ筒4に電圧を印加するアノード
電源12及び円板バイアス電源22は、制御装置25の
情報により適切な値に可変制御できるようになってい
る。サプレッサ7はサプレッサ電源14によりマイナス
千ボルト程度の電圧を印加して、電子照射装置13から
放出された電子をイオン源側に戻さないようにし、イオ
ン測定電流の誤差を少なくするようになっている。
【0011】従来、ウェハ2の帯電を少なくする方法と
しては円板電流計23を監視し、電流が少なくなるかゼ
ロになるよう電子照射装置13を制御することで電子放
出量を変える方式を行っていた。しかし、近年ウェハ上
のパターンの微細化が進み従来の方式では、これら静電
破壊を完全に防止することが不可能になって来ている。
静電気による帯電は低エネルギー電子が動き回ることに
よって起される現象と考えられ、特にイオンビーム3や
電子がウェハ2に照射された時発生する2次電子と深い
関係があると考えられるため、これら2次電子の量を検
出または、監視すれば良いと考えられる。よって、これ
らの微弱な反射2次電子16を検出する電子検出器17
をイオンビーム3が照射されるウェハ2の近傍に設け、
検出電子量を輝度または色に変化させた時分割で画像処
理装置20で処理し、ウェハ2上のどの部分か、または
どの番地のウェハ2の状態かをCRT画面21に映し出
して帯電状態及び帯電分布を監視できるようにする。ウ
ェハ2内での帯電状態及び分布は、ウェハ2はアルミニ
ュウム製の回転円板1にここで図示していないがアルミ
ニュウム製のクランパにより周囲を押えるように装着さ
れるため、ウェハ2周囲近辺は電子がクランパを伝わっ
て逃げやすいため帯電しにくいが、中央部は電子が逃げ
にくいため帯電しやすい状態で表われる。これらをCR
T画面21で帯電の多い所は反射2次電子量16が多い
ので電子検出器17の検出板が明るく発光したところを
CCDで映し出すため、少ない所に比べ白く、帯電の少
ない所は黒く映し出されるようになる。ここで帯電量を
白黒でなく他の色調に区分して画像処理しても良い。ウ
ェハ2は回転円板1上に複数枚装着されているので、ウ
ェハ2の番地(号)がわかるように回転円板1に番地検
出用の溝28を設け、ウェハ1枚分の帯電状態だけでな
く、1画面上で分割して複数枚分のウェハ2の帯電状態
及び帯電分布が比較できるように画像処理し、どの番地
のウェハが帯電しやすいかを監視できるようにする。図
2によりウェハ2の状態を映し出す画像処理について説
明すると、ウェハ2を装着した回転円板1は回転5と同
時に摺動運動6も行なわれるようになっているため、回
転と摺動によるイオンビームの螺旋軌跡27のように同
一ウェハ2で1回転目にイオンビーム3aの当った所
と、次の2回転目に回って来てイオンビーム3bの当っ
た所はずれて来るので、これらを記憶しておき、同一ウ
ェハ2の走査画像を作ることができる。また、この回転
5と摺動運動6を利用して同一ウェハ2上にイオンビー
ム3が当って2次電子が放出された状態、これを電子検
出器17がシャッタリングによりコマ分割して映し出
し、ウェハ2上の帯電分布を映像化する。ここでウェハ
2の中央部が帯電し易い状態の場合この情報により、電
子照射装置13のフィラメント電源9,グリッド電源1
1,アノード電源12及び円板バイアス電源22の電圧
を上げ一時的に電子の照射量を多くするなどして制御装
置をきめ細かにコントロールし、帯電による半導体デバ
イス破壊を防止する。電子検出器17の電子捕集電極1
9は捕集電源18の電圧をコントロールすることによ
り、検出する反射2次電子16の量をコントロールし輝
度及びコントラストを調節するように動作する。イオン
ビーム3の電流測定はイオン電流計24で行っている。
入力装置26は前述した条件等をマニュアルで入力して
電子制御装置25をコントロールしたり、画面の切替え
や他の操作を行わせるものである。
【0012】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるため、以下に記載されるような効果がある。ウェハ
内及び各ウェハ毎の帯電状態や帯電分布を色分けして監
視でき、わかり易くはっきりとした判断ができるため帯
電防止の対処ができる。また、電子照射制御装置をこれ
らの情報により制御し、中和用電子放出量をコントロー
ルしているので、良好な帯電防止ができるため、半導体
デバイスを静電破壊から守ることができ歩留りの向上が
計れるなどの効果がある。電子照射制御装置は半導体デ
バイスの種類に応じた帯電防止条件を記憶しており、デ
バイスの種類に応じ安定した帯電防止制御が容易にでき
るなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例のイオンビーム照射近傍
の構成図である。
【図2】ウェハにイオンビームが照射される軌跡を示す
部分詳細図である。
【符号の説明】
1…回転円板、2…ウェハ、3…イオンビーム、4…フ
ァラディ筒、8…フィラメント、9…フィラメント電
源、11…グリッド電源、12…アノード電源、13…
電子照射装置、15…2次電子、16…反射2次電子、
17…電子検出器、18…捕集電極電源、20…画像処
理装置、22…円板バイアス電源、23…円板電流計、
24…イオン電流計、25…制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 37/22 H01L 21/265

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の被イオン打込みウェハをその周囲に
    保持する回転円板と、このウェハ及びイオンビームに電
    子を照射する電子照射装置を備えた半導体製造装置とし
    てのイオン打込装置に於いて、ウェハにイオンビーム及
    び電子を照射させる近傍に電子検出器を設け、イオンビ
    ーム及び電子を照射させた時発生する2次電子をこの電
    子検出器で検出し、これを検出電子量に対応させ、輝度
    または色調に区分して帯電状態及び帯電分布を一画面に
    ウェハ1枚分または、複数枚分画像化し監視できると同
    時に、これらの情報を電子照射装置の制御装置にフィー
    ドバックし、電子照射装置のフィラメント電源,グリッ
    ド電源,アノード電源及び円板バイアス電源の各電圧を
    デバイスの種類に応じ制御装置にて制御を行い、また、
    これら各種の条件を制御装置にて記憶し、各種デバイス
    及びイオン打込み条件に合致した電子照射量を制御する
    ように構成されたことを特徴とするイオン打込装置。
JP11021493A 1993-05-12 1993-05-12 イオン打込装置 Pending JPH06325724A (ja)

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JP (1) JPH06325724A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000144404A (ja) * 1998-10-30 2000-05-26 Applied Materials Inc スパッタリング装置及び成膜方法
US6451674B1 (en) 1998-02-18 2002-09-17 Matsushita Electronics Corporation Method for introducing impurity into a semiconductor substrate without negative charge buildup phenomenon

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US6451674B1 (en) 1998-02-18 2002-09-17 Matsushita Electronics Corporation Method for introducing impurity into a semiconductor substrate without negative charge buildup phenomenon
US6633047B2 (en) 1998-02-18 2003-10-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus and method for introducing impurity
JP2000144404A (ja) * 1998-10-30 2000-05-26 Applied Materials Inc スパッタリング装置及び成膜方法

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