JPH07105902A - Ion implanting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、イオン注入装置に関
し、半導体製造分野の不純物導入工程で利用することが
できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus and can be used in an impurity introduction step in the semiconductor manufacturing field.
【０００２】[0002]
【従来の技術】イオン注入装置は、イオン源，質量分析
器，加速管，イオン偏向系及びイオン打込み室から大略
構成されている（月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗ
ｏｒｌｄ １９９１年第１２月号第１１３頁参照）。こ
のイオン注入装置は、各イオンについて得られるビーム
電流により、中電流用，高電流用等に分けられる。ま
た、ビームのスキャニング方式は、ウェハ内の打込み量
の均一性や再現性を高めるためにビームのＸ−Ｙ軸方向
走査するビームスキャン方式，ビームを固定した状態で
のウェハの移動を行うメカニカルスキャン方式，及びビ
ームスキャンとメカニカルスキャンの組み合わせによる
方式の三つの方式が工夫されている。しかし、高電流化
に伴い、イオン打込み室に設置されているプラテン及び
その表面に載置されるウェハが過剰に加熱され、ウェハ
表面のマスク材であるレジストが変質し、レジスト硬化
やレジスト破壊が発生している。この対策として、従来
は、例えば図６に示すような装置でビーム電流を温度に
換算して、ある温度（レジストが変質を起す温度）以上
になるのを防止する試みが行われていた。2. Description of the Related Art An ion implanter is generally composed of an ion source, a mass spectrometer, an accelerating tube, an ion deflection system and an ion implantation chamber (monthly Semiconductor W).
orld, December 1991, p. 113). This ion implanter is divided into a medium current type, a high current type and the like according to the beam current obtained for each ion. The beam scanning method is a beam scanning method in which the beam is scanned in the X-Y axis direction in order to improve the uniformity and reproducibility of the implantation amount in the wafer, and a mechanical scan in which the wafer is moved while the beam is fixed. Three methods have been devised, one of which is a combination of beam scanning and mechanical scanning. However, as the current becomes higher, the platen installed in the ion implantation chamber and the wafer placed on the surface thereof are excessively heated, and the resist as the mask material on the wafer surface is altered, resulting in resist hardening or resist destruction. It has occurred. As a measure against this, conventionally, for example, an apparatus shown in FIG. 6 was used to convert the beam current into temperature to prevent it from exceeding a certain temperature (the temperature at which the resist deteriorates).
【０００３】なお、図６中１はプラテン、２はウェハ、
３はプラテン１の側方に配置されたドーズモニタ用ファ
ラデーカップ、４は該ファラデーカップ３の測定値から
電流値を算出するカレントインテグレータ、５はカレン
トインテグレータ４からの出力によりウェハへのイオン
注入量を制御する注入コントローラ、６はカレントイン
テグレータ４の出力を温度に換算しある温度を越えた場
合にウェハ２へのイオン注入を停止させる温度換算制御
部である。In FIG. 6, 1 is a platen, 2 is a wafer,
Reference numeral 3 is a Faraday cup for a dose monitor arranged on the side of the platen 1, 4 is a current integrator that calculates a current value from the measured value of the Faraday cup 3, and 5 is an output of the current integrator 4. An implantation controller 6 for controlling is a temperature conversion controller for converting the output of the current integrator 4 into a temperature and stopping the ion implantation into the wafer 2 when the temperature exceeds a certain temperature.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術においては、ビーム電流で間接的に温度換算
を行っているため、ビーム電流の不安定性により換算温
度が不安定になる問題があった。このため、ウェハ表面
のレジストが変質してしまう温度になるのを適確に防止
することができず、やはりレジストの硬化や破壊を招い
ていた。However, in the above-mentioned conventional technique, since the temperature is indirectly converted by the beam current, there is a problem that the converted temperature becomes unstable due to the instability of the beam current. For this reason, it is not possible to properly prevent the temperature of the resist on the wafer surface from deteriorating, which also leads to hardening and destruction of the resist.
【０００５】この発明が解決しようする課題は、中電流
用及び高電流用のイオン注入装置によるレジストの硬化
や破壊を防止するには、どのような手段を講じればよい
かという点にある。The problem to be solved by the present invention is what kind of means should be taken to prevent the resist from being hardened or destroyed by the ion implantation apparatus for medium current and high current.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】そこで、この出願の請求
項１記載の発明は、ウェハを載置するプラテン上に温度
センサを配置し、該温度センサで検出した温度が設定条
件範囲内においてのみイオンビームを走査する制御部を
備えることを、その解決手段としている。また、請求項
２記載の発明は、前記温度センサの表面に保護膜を有す
ることを特徴としている。Therefore, in the invention according to claim 1 of this application, a temperature sensor is arranged on a platen on which a wafer is placed, and the temperature detected by the temperature sensor is only within a set condition range. Providing a control unit that scans the ion beam is the solution. The invention according to claim 2 is characterized in that a protective film is provided on the surface of the temperature sensor.
【０００７】[0007]
【作用】この出願の請求項１記載の発明においては、温
度センサが直接プラテン上の温度を検出し、制御部によ
り、この温度が設定条件範囲内においてのみウェハ上に
イオンビームを走査するように制御を行う。このため、
ウェハ上のレジストが過剰に加熱されることがなくな
り、レジストの硬化や破壊が防止でき、適確なイオン注
入が可能となる。また、請求項２記載の発明において
は、温度センサにイオンビームが直接衝突するのを保護
膜が阻止し、温度センサの破壊を防止する作用がある。According to the first aspect of the invention of this application, the temperature sensor directly detects the temperature on the platen, and the control unit causes the ion beam to scan the wafer only within the set condition range. Take control. For this reason,
The resist on the wafer is not overheated, the resist is prevented from being hardened or destroyed, and accurate ion implantation can be performed. Further, in the second aspect of the present invention, the protective film has a function of preventing the ion beam from directly impinging on the temperature sensor and preventing the temperature sensor from being destroyed.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、この発明に係るイオン注入装置の詳細
を図面に示す実施例に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the ion implantation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【０００９】本実施例のイオン注入装置は、図１に示す
ように、イオン打込み室内の、ウェハＷを載置するプラ
テン１１周縁部上に温度センサ１２を配置し、温度セン
サ１２に、制御部としてのインタロック装置１３を接続
している。そして、インタロック装置１３は、Ｙスキャ
ンビームゲート回路１４に接続している。このＹスキャ
ンビームゲート回路１４には、イオンビームをＸ方向及
びＹ方向にスキャンさせる電圧信号（三角波）を作るイ
ンラインコントローラ１５と、スキャン電源１６とが接
続されている。さらに、スキャン電源１６は、Ｙ偏向板
（対）１７と、Ｘ偏向板（対）１８とに夫々接続されて
いる。これらＹ偏向板１７とＸ偏向板１８の夫々の間隙
をイオンビームＢが通過するようになっている。なお、
イオン注入装置のイオンビームＢの供給側の構成は従来
装置と同様の構成であるため、説明及び図示を省略す
る。本実施例のイオン注入装置は、上記したように大略
構成されている。In the ion implantation apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 1, a temperature sensor 12 is arranged on the peripheral portion of a platen 11 on which a wafer W is placed in an ion implantation chamber, and the temperature sensor 12 is provided with a control unit. Is connected to the interlock device 13. The interlock device 13 is connected to the Y scan beam gate circuit 14. The Y scan beam gate circuit 14 is connected to an in-line controller 15 that produces a voltage signal (triangular wave) for scanning the ion beam in the X and Y directions, and a scan power supply 16. Further, the scan power supply 16 is connected to a Y deflection plate (pair) 17 and an X deflection plate (pair) 18, respectively. The ion beam B passes through the gap between the Y deflection plate 17 and the X deflection plate 18. In addition,
Since the structure of the ion implanter on the ion beam B supply side is the same as that of the conventional device, description and illustration thereof are omitted. The ion implantation apparatus of this embodiment is roughly configured as described above.
【００１０】本実施例で用いた温度センサ１２は、図３
に示すように、電極１２ａを用いた熱電対としたが、こ
の他放射温度センサ，黒体センサ，ライトパイプセンサ
等の各種の温度センサを適用しても勿論よい。The temperature sensor 12 used in this embodiment is shown in FIG.
As described above, the thermocouple using the electrode 12a is used, but various temperature sensors such as a radiation temperature sensor, a black body sensor, and a light pipe sensor may of course be applied.
【００１１】また、インタロック装置１３は、インタロ
ック回路を内蔵し、温度センサ１２の検出値が温度モニ
タ１３Ａへ入力され、図４に示すように、ウェハＷ上に
塗布するレジスト１９が変質する温度以下（例えば９０
℃以下等）の範囲でイオン注入が継続される。また、そ
の温度より高い温度になった場合は、インタロック回路
によってＹスキャンビームゲート回路１４へ、ターゲッ
ト（ウェハＷ）からイオンビームが外れるように注入停
止信号を出力するＹスキャンビームゲート回路１４は、
注入停止信号が入力されることにより、スキャン電源１
６へ、Ｙ偏向板１７への電圧を変える信号を出力する。
この信号によってスキャン電源は、Ｙ偏向板１７への電
圧をイオンビームＢがターゲット（ウェハＷ及びプラテ
ン）から外れるように制御される。また、イオン注入が
ターゲットから外されることによりターゲットの温度が
設定条件範囲内となった場合は、温度センサ１２の検出
値に基づいてインタロック装置１３からＹスキャンビー
ムゲート回路１４へイオン注入を正常に行うための停止
解除信号を出力する。この信号に基づいてＹスキャンビ
ームゲート回路１４は、スキャン電源１６へ通常のＹス
キャンを行うように制御信号を出力し、ウェハＷ面への
イオン注入が再開させることが可能となる。Further, the interlock device 13 has a built-in interlock circuit, and the detection value of the temperature sensor 12 is input to the temperature monitor 13A, and the resist 19 applied on the wafer W is altered as shown in FIG. Below the temperature (eg 90
Ion implantation is continued in the range of (° C. or lower). Further, when the temperature becomes higher than that temperature, the Y scan beam gate circuit 14 that outputs the implantation stop signal to the Y scan beam gate circuit 14 by the interlock circuit so that the ion beam deviates from the target (wafer W). ,
Scan power supply 1 by input of injection stop signal
A signal for changing the voltage applied to the Y deflection plate 17 is output to 6.
The scan power supply is controlled by this signal so that the voltage applied to the Y deflection plate 17 is deviated from the target (the wafer W and the platen) by the ion beam B. Further, when the temperature of the target is within the set condition range due to the ion implantation being removed from the target, ion implantation is performed from the interlock device 13 to the Y scan beam gate circuit 14 based on the detection value of the temperature sensor 12. Outputs a stop release signal for normal operation. Based on this signal, the Y scan beam gate circuit 14 outputs a control signal to the scan power supply 16 so as to perform a normal Y scan, and ion implantation into the wafer W surface can be restarted.
【００１２】図２は、本実施例のイオン注入装置の動作
を示すフローチャートである。先ず、ウェハＷにイオン
注入（Ｘ−Ｙスキャン）が行われる（ステップＳ1）。
この時、温度センサの検出値に基づいて、制御部として
のインタロック装置１３により、設定条件範囲内かどう
かが判定され、範囲内であればイオン注入が継続して行
われ、範囲外（上限温度より高い温度）であればウェハ
Ｗへのイオン注入を停止する（ステップＳ2）。そし
て、イオン注入がウェハＷ全体に行われた場合にイオン
注入が終了する（ステップＳ3）。FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the ion implantation apparatus of this embodiment. First, ions are implanted into the wafer W (X-Y scanning) is performed (step S 1).
At this time, based on the detected value of the temperature sensor, the interlock device 13 as a control unit determines whether the condition is within the set condition range. If it is within the range, ion implantation is continuously performed, and the ion implantation is performed outside the range (upper limit). If the temperature is higher than the temperature), the ion implantation into the wafer W is stopped (step S 2 ). Then, ion implantation is completed when the ion implantation is performed over the entire wafer W (Step S 3).
【００１３】図３は、ウェハＷが載置されていない状態
のプラテン１１と温度センサ１２の平面図であり、図４
はウェハＷが載置された状態の側面図である。図３中、
１１ａ，１１ｂは真空吸着用の孔を示し、１１ｃはウェ
ハＷ保持用の爪を示している。また、温度センサ１２
は、電極１２ａが埋設され、この電極１２ａは配線２１
によってインタロック装置１３側へ接続されている。そ
して、温度センサ１２の表面（イオンビームが照射され
る面）には、図４及び図５に示すように、保護膜２０が
被着されている。この保護膜は、イオンの衝突によりコ
ンタミを生じない耐久性を有する、例えば、フッ素系樹
脂やポリイミド樹脂などを用いることができる。FIG. 3 is a plan view of the platen 11 and the temperature sensor 12 in which the wafer W is not placed, and FIG.
FIG. 4 is a side view showing a state where a wafer W is placed. In FIG.
Reference numerals 11a and 11b denote holes for vacuum suction, and 11c denotes a claw for holding the wafer W. In addition, the temperature sensor 12
Has an electrode 12a embedded therein.
Is connected to the interlock device 13 side. Then, as shown in FIGS. 4 and 5, the surface of the temperature sensor 12 (the surface irradiated with the ion beam) is covered with the protective film 20. This protective film can be made of, for example, a fluorine-based resin or a polyimide resin having durability that does not cause contamination due to collision of ions.
【００１４】以上、実施例について説明したが、この発
明はこれに限定されるものではなく、各種の設計変更が
可能である。例えば、上記実施例では、Ｘ−Ｙスキャン
のイオン注入装置に本発明を適用して説明したが、メカ
ニカルスキャン，その他の方式のものにも勿論適用が可
能である。また、制御部の制御手段も周知の各種手段が
使用できる。Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various design changes can be made. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the ion implantation apparatus for XY scanning, but it is of course applicable to mechanical scanning and other types. Further, various well-known means can be used as the control means of the control unit.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１及び２記載の発明によれば、イオン注入に伴う加熱に
よりウェハ表面のレジストの硬化さらには破壊を防止す
る効果を奏する。このため、イオン注入のマスクの形状
を保つことができ、正確なイオン注入が可能となる。As is apparent from the above description, according to the first and second aspects of the present invention, there is an effect of hardening the resist on the surface of the wafer and preventing the resist from being destroyed by the heating accompanying the ion implantation. Therefore, the shape of the mask for ion implantation can be maintained, and accurate ion implantation can be performed.
【図１】本発明の実施例を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例のフローチャート。FIG. 2 is a flowchart of this embodiment.
【図３】本実施例の平面図。FIG. 3 is a plan view of the present embodiment.
【図４】本実施例の側面図。FIG. 4 is a side view of the present embodiment.
【図５】本実施例の温度センサの側面図。FIG. 5 is a side view of the temperature sensor of this embodiment.
【図６】従来のイオン注入装置の説明図。FIG. 6 is an explanatory view of a conventional ion implantation device.
Ｗ…ウェハ １１…プラテン １２…温度センサ １２ａ…電極 １３…インタロック装置 １４…Ｙスキャンビームゲート回路 １６…スキャン電源 １７…Ｙ偏向板 １８…Ｘ偏向板 １９…レジスト ２０…保護膜 W ... Wafer 11 ... Platen 12 ... Temperature sensor 12a ... Electrode 13 ... Interlock device 14 ... Y scan beam gate circuit 16 ... Scan power supply 17 ... Y deflection plate 18 ... X deflection plate 19 ... Resist 20 ... Protective film
Claims (2)
サを配置し、該温度センサで検出した温度が設定条件範
囲内においてのみイオンビームを走査する制御部を備え
ることを特徴とするイオン注入装置。1. An ion implanter comprising a temperature sensor arranged on a platen on which a wafer is placed, and a control unit for scanning an ion beam only when the temperature detected by the temperature sensor is within a set condition range. .
請求項１記載のイオン注入装置。2. The ion implanter according to claim 1, further comprising a protective film on a surface of the temperature sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5244917A JPH07105902A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Ion implanting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5244917A JPH07105902A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Ion implanting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07105902A true JPH07105902A (en) | 1995-04-21 |
Family
ID=17125900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5244917A Pending JPH07105902A (en) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Ion implanting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105902A (en) |
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-
1993
- 1993-09-30 JP JP5244917A patent/JPH07105902A/en active Pending
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