JPH07235279A - イオン注入量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 イオン注入装置において、負の電流も計測す
ることができるイオン注入量計測装置を提供すること。 【構成】 イオン注入量に応じた電流が流れるファラデ
−ゲージ２４と、このファラデ−ゲージ２４に流れた電
流を電圧に変換する電流電圧変換部３４と、この電流電
圧変換部３４で変換された電圧に比例する電流に変換す
る電流変換部Ｒｉと、定電流を発生する定電流源と、こ
の定電流源で発生した定電流と電流変換部Ｒｉで変換さ
れた電流とを加算した電流を電流値に応じた周波数に変
換する周波数変換部３５と、この周波数変換部３５から
出力されるパルス信号を計数することによりイオン注入
量を計測する計測手段とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン注入装置における
イオン注入量を計測するイオン注入量計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置においては、図示しない
イオン源から引き出され、かつ必要に応じて質量分析、
加速等が行われたスポット状のイオンビ−ムは、図示し
ない１組の走査電極によってＸ，Ｙ方向に走査される。

【０００３】その走査電極により走査された後のイオン
ビ−ムＩB はタ−ゲット（図示しない）に載置された半
導体ウェハ（図示しない）に照射される。ファラデ−カ
ップ１１は上述したタ−ゲットを包むように設置され、
タ−ゲットから発生する二次電子やイオンを捕獲する機
能を有する。

【０００４】ファラデ−カップ１１にはタ−ゲットに照
射されたイオンビ−ムＩB の注入量に応じた電子ｅが誘
起されるため、イオンビ−ムＩB の注入量に応じて電流
ＩBが流れる。

【０００５】そして、この電流ＩB はその出力電圧Ｖは
電流ＩB に比例するようにオペアンプ１２を介して増幅
される。このオペアンプ１２の出力は抵抗ｒを介して電
流／周波数変換部１３に入力されている。

【０００６】電流／周波数変換部１３は入力される電流
Ｉf （＝Ｖ／ｒ）の値に比例した周波数を有するパルス
信号ＦをＣＰＵ（中央処理装置）１４に出力する。この
周波数信号Ｆは電流Ｉｆが変化すると、それに伴ってパ
ルス信号Ｆの周波数が変化する。ＣＰＵ１４はパルス信
号Ｆを計数することにより、イオンビ−ムＩB の注入量
を計測している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
イオン注入量計測装置では、図２の矢印方向の電流ＩB
に相当するイオン注入量を計測することはできたが、図
２の矢印と反対方向の電流については、その電流に相当
するイオン注入量を計測することはできなかった。

【０００８】これは、電流／周波数変換部１３によって
変換されるパルス信号Ｆは負のパルスは存在しないた
め、電流Ｉｆ、ＩB いずれも正の値しか取り得ないため
である。

【０００９】しかし、イオン注入装置においては、様々
な理由により半導体ウェハにイオン注入が行われている
にもかかわらず、電流ＩB が負となる場合がある。これ
は、イオン注入量を電流ＩB の積算値として計測してい
るイオン注入量計測装置においては、実際にイオン注入
が行われたにもかかわらず、電流ＩB の積算値が少ない
ために、イオン注入量を目標より多くしてしまうという
事態が発生する。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的はイオン注入装置において、負の電流も計
測することにより、イオン注入量を正確に計測すること
ができるイオン注入量計測装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わるイオン
注入量計測装置は、イオン注入量に応じた電流が流れる
ファラデ−と、このファラデ−に流れた電流を電圧に変
換する電流電圧変換手段と、この電流電圧変換手段で変
換された電圧に比例する電流に変換する電流変換手段
と、定電流を発生する定電流源と、この定電流源で発生
した定電流と上記電流変換手段で変換された電流とを加
算した電流を電流値に応じた周波数に変換する周波数変
換手段と、この周波数変換手段から出力されるパルス信
号を計数することによりイオン注入量を計測する計測手
段とを具備したことを特徴とする。

【００１２】請求項２に係わるイオン注入量計測装置
は、イオン注入量に応じた電流が流れるファラデ−と、
このファラデ−に流れた電流を電圧に変換する電流電圧
変換手段と、この電流電圧変換手段で変換された電圧に
比例する電流に変換する電流変換手段と、定電流を出力
する定電流源と、この定電流源から出力された定電流と
上記電流変換手段で変換された電流とを加算した電流を
その加算した電流値に応じた周波数に変換する周波数変
換手段と、この周波数変換手段から出力されるパルス信
号を計数することによりイオン注入量を計測する計測手
段と、この計測手段で計測されたイオン注入量が上記定
電流源から出力される電流値に対応するイオン注入量と
を比較する比較手段と、この比較手段により上記計測手
段で計測されたイオン注入量が上記定電流源から出力さ
れる電流値に対応するイオン注入量より小さいと判定さ
れた場合には、異常信号を出力する手段とを具備したこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項３に係わるイオン注入量計測装置
は、イオン注入量に応じた電流が流れるファラデ−と、
このファラデ−に流れた電流を電圧に変換する電流電圧
変換手段と、この電流電圧変換手段で変換された電圧に
比例する電流に変換する電流変換手段と、定電流を出力
する定電流源と、この定電流源から出力された定電流と
上記電流変換手段で変換された電流とを加算した電流を
その加算した電流値に応じた周波数に変換する周波数変
換手段と、この周波数変換手段から出力されるパルス信
号を計数することによりイオン注入量を計測する計測手
段と、この計測手段で計測されたイオン注入量が上記定
電流源から出力される電流値に対応するイオン注入量と
を比較する比較手段と、この比較手段により上記計測手
段で計測されたイオン注入量が上記定電流源から出力さ
れる電流値に対応するイオン注入量より小さいと判定さ
れた場合には、イオン注入装置の作動を停止する手段と
を具備したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１において、定電流源で発生した定電流
と上記電流変換手段で変換された電流とを加算した電流
を周波数に変換し、そのパルス信号を計測することによ
り、イオン注入量を計測するようにしている。

【００１５】請求項２において、定電流源で発生した定
電流と上記電流変換手段で変換された電流とを加算した
電流を周波数に変換し、そのパルス信号を計測すること
により、イオン注入量を計測するようにしている。そし
て、その計測されたイオン注入量が定電流源から出力さ
れる電流値に対応するイオン注入量より小さいと判定さ
れた場合には、異常信号を出力するようにしている。

【００１６】請求項３において、定電流源で発生した定
電流と上記電流変換手段で変換された電流とを加算した
電流を周波数に変換し、そのパルス信号を計測すること
により、イオン注入量を計測するようにしている。そし
て、その計測されたイオン注入量が定電流源から出力さ
れる電流値に対応するイオン注入量より小さいと判定さ
れた場合には、イオン注入装置の作動を停止するように
してる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例に係わ
るイオン注入量計測装置について説明する。図１はイオ
ン注入量計測装置が用いられたイオン注入装置の要部構
成を示す図である。

【００１８】図１において、２１はイオン注入装置に設
けられ、内部が真空に保たれる真空チャンバである。こ
の真空チャンバ２１内の一端部にはウェハ２２が載置さ
れるプラテン２３が設置されている。

【００１９】そして、このプラテン２３を包むようにウ
ェハ２２から発生する二次電子やイオンを捕獲するため
の円筒状のファラデ−ゲ−ジ２４が設置されている。フ
ァラデ−ゲ−ジ２４のイオンビ−ムｅが進入する側の側
面にはインシュレ−タ２５を介して環状のサプレッサ電
極２６が取り付けられている。このサプレッサ電極２６
は二次電子やイオンを封じ込めるためにバッテリ２７の
陰極が接続されている。なお、このバッテリ２７の陽極
は接地されている。

【００２０】さらに、サプレッサ電極２６のイオンビ−
ムｅの進行方向手前には環状のアパ−チャ２８が設置さ
れている。このアパ−チャ２８は接地されている。前述
したプラテン２３から電線２９がイオン注入計測部３０
に接続される。

【００２１】また、ファラデ−ゲ−ジ２４から電線３１
が前述した電線２９に接続されている。この電線２９は
オペアンプ３２，３３から構成される電流／電圧変換部
３４のオペアンプ３２の「−」端子に入力される。この
電流／電圧変換部３４はプラテン２３に流れる電流ＩB
に比例した電圧ＶB を出力する。

【００２２】電流／電圧変換部３４の出力は抵抗Ｒｉを
介して電流／周波数変換部３５に接続される。従って、
抵抗Ｒｉを介して流れる電流ＩｆはＶB ／Ｒｉとなる。
また、抵抗Ｒｉと電流／周波数変換部３５との中間点ｂ
には定電流Ｉｉを流す定電流源３６が接続されている。

【００２３】つまり、電流／周波数変換部３５には抵抗
Ｒｉを介する電流Ｉｆと定電流Ｉｉとの和電流Ｉｔが流
入されることになる。電流／周波数変換部３５は入力さ
れる和電流Ｉｔに応じた周波数を有するパルス信号Ｆを
ＣＰＵ３６に出力する。

【００２４】つまり、電流／周波数変換部３５は和電流
Ｉｔの増加に応じてパルス周期が短くなるようなパルス
信号Ｆを出力する。ＣＰＵ３６はこのパルス信号Ｆを計
数し、イオン注入電流ＩB を計測している。

【００２５】このＣＰＵ３６はこの計測したイオン注入
電流ＩB が、−ｋＩｉより小さい場合には異状信号ａを
装置コントロ−ラ４０に出力する。ここで、ｋは電流／
周波数変換部３５において、電流を周波数に変換する場
合の比例定数である。

【００２６】つまり、本計測装置においては、イオン注
入が行われていなくて、イオン注入電流ＩB が零であっ
ても電流／周波数変換部３５には定電流源３６からの電
流Ｉｉが流れ込んでいる。従って、イオン注入電流ＩB
が負となって−ｋＩｉとなるまでは電流／周波数変換部
３５に電流が流れることになり、−ｋＩｉまでの電流を
計測できることになる。

【００２７】この装置コントロ−ラ４０は本イオン注入
装置を統括的に制御する。この装置コントロ−ラ４０は
異状信号ａが入力されると本イオン注入装置の作動を停
止する機能を有する。

【００２８】次に、上記のように構成された本発明の一
実施例の動作について説明する。図示しないイオン源か
ら引き出され、かつ必要に応じて質量分析、加速等が行
われたスポット状のイオンビ−ムは、図示しない１組の
走査電極によってＸ，Ｙ方向に走査される。

【００２９】その走査電極により走査された後のイオン
ビ−ムＩB はタ−ゲット２３に載置された半導体ウェハ
２２に照射される。ファラデ−ゲ−ジ２４には半導体ウ
ェハ２２に注入されたイオンビ−ムＩB の注入量に応じ
た電子ｅが誘起されるため、イオンビ−ムＩB の注入量
に応じた電流ＩB が電線２９に流れる。

【００３０】この電流ＩB は電流／電圧変換部３５を介
して、電流ＩB に比例する電圧ＶBに変換される。そし
て、抵抗Ｒｉには電流Ｉｆ（＝ＶB ／Ｒｉ）が流れる。

【００３１】そして、中間点ｂにおいて、電流Ｉｆと定
電流Ｉｆが加算され、その和電流Ｉｔが電流／周波数変
換部３５に入力される。そして、電流／周波数変換部３
５において、和電流Ｉｔに応じた周波数を有するパルス
信号ＦをＣＰＵ３６に出力する。

【００３２】ＣＰＵ３６はこのパルス信号Ｆを計数し、
イオン注入電流ＩB を計測している。さらに、このＣＰ
Ｕ３６はこの計測したイオン注入電流ＩB が、−ｋＩｉ
より小さい場合には異状信号ａを装置コントロ−ラ４０
に出力する。

【００３３】この装置コントロ−ラ４０は異状信号ａが
入力されると本イオン注入装置の作動を停止する。何ら
かの原因により、イオン注入電流ＩB が負となった場合
でも、その電流値が−ｋＩｉとなるまでは、電流／周波
数変換部３５に電流が流れることになり、−ｋＩｉまで
の電流を計測できることができる。

【００３４】このように、イオン注入計測部３０におい
て、負のイオン注入電流ＩB を計測出来るようにしたの
で、ウェハ２２に注入されたイオン注入量を正確に計測
することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、イ
オン注入装置において、負の電流も計測することができ
るようにしたので、イオン注入量を正確に計測すること
ができるイオン注入量計測装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるイオン注入量計測装
置を採用したイオン注入装置の要部構成図。

【図２】従来のイオン注入計測装置を採用したイオン注
入装置の要部構成図。

【符号の説明】

２１…真空チャンバ、２２…ウェハ、２３…プラテン、
２４…ファラデ−ゲ−ジ、２５…インシュレ−タ、２６
…サプレッサ電極、２７…バッテリ、２８…アパ−チ
ャ、２９，３１…電線、３０…イオン注入計測部、３
２，３３…オペアンプ、３４…電流／電圧変換部３４、
３５…電流／周波数変換部、３６…ＣＰＵ、４０…装置
コントロ−ラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン注入量に応じた電流が流れるファ
   ラデ−と、このファラデ−に流れた電流を電圧に変換す
   る電流電圧変換手段と、この電流電圧変換手段で変換さ
   れた電圧に比例する電流に変換する電流変換手段と、定
   電流を発生する定電流源と、この定電流源で発生した定
   電流と上記電流変換手段で変換された電流とを加算した
   電流を電流値に応じた周波数に変換する周波数変換手段
   と、この周波数変換手段から出力されるパルス信号を計
   数することによりイオン注入量を計測する計測手段とを
   具備したことを特徴とするイオン注入量計測装置。
2. 【請求項２】 イオン注入量に応じた電流が流れるファ
   ラデ−と、このファラデ−に流れた電流を電圧に変換す
   る電流電圧変換手段と、この電流電圧変換手段で変換さ
   れた電圧に比例する電流に変換する電流変換手段と、定
   電流を出力する定電流源と、この定電流源から出力され
   た定電流と上記電流変換手段で変換された電流とを加算
   した電流をその加算した電流値に応じた周波数に変換す
   る周波数変換手段と、この周波数変換手段から出力され
   るパルス信号を計数することによりイオン注入量を計測
   する計測手段と、この計測手段で計測されたイオン注入
   量が上記定電流源から出力される電流値に対応するイオ
   ン注入量とを比較する比較手段と、この比較手段により
   上記計測手段で計測されたイオン注入量が上記定電流源
   から出力される電流値に対応するイオン注入量より小さ
   いと判定された場合には、異常信号を出力する手段とを
   具備したことを特徴とするイオン注入量計測装置。
3. 【請求項３】 イオン注入量に応じた電流が流れるファ
   ラデ−と、このファラデ−に流れた電流を電圧に変換す
   る電流電圧変換手段と、この電流電圧変換手段で変換さ
   れた電圧に比例する電流に変換する電流変換手段と、定
   電流を出力する定電流源と、この定電流源から出力され
   た定電流と上記電流変換手段で変換された電流とを加算
   した電流をその加算した電流値に応じた周波数に変換す
   る周波数変換手段と、この周波数変換手段から出力され
   るパルス信号を計数することによりイオン注入量を計測
   する計測手段と、この計測手段で計測されたイオン注入
   量が上記定電流源から出力される電流値に対応するイオ
   ン注入量とを比較する比較手段と、この比較手段により
   上記計測手段で計測されたイオン注入量が上記定電流源
   から出力される電流値に対応するイオン注入量より小さ
   いと判定された場合には、イオン注入装置の作動を停止
   する手段とを具備したことを特徴とするイオン注入量計
   測装置。