JPH0773844A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH0773844A
JPH0773844A JP5239074A JP23907493A JPH0773844A JP H0773844 A JPH0773844 A JP H0773844A JP 5239074 A JP5239074 A JP 5239074A JP 23907493 A JP23907493 A JP 23907493A JP H0773844 A JPH0773844 A JP H0773844A
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JP
Japan
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beam current
current
ion
electrode
error
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Withdrawn
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JP5239074A
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Inventor
Hiroyasu Yasuda
広安 保田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオンビームを試料に照射してイオンを試料
に注入する際に、ビーム電流測定系の誤差電流をも考慮
してビーム電流を精確に測定する。 【構成】 プラテン11上のウエハ10にイオンを注入
してビーム電流測定部13とファラデー電極15とによ
ってビーム電流を測定する際、走査電極7及び8により
走査されるイオンビーム12が入射角制限用のマスク1
7に当たっている時に、ビーム走査制御部21の指示に
よりファラデー電極15に流れる誤差電流をビーム電流
測定部13によって測定する。そして、電流制御部22
の指示により誤差電流を打ち消す量の補正電流を外部電
流源23を用いて流す。ファラデー電極15の帯電やフ
ァラデー電極15とサプレッサー電極16との間の放電
等によって、ビーム電流測定部13にビーム電流以外の
誤差電流が流れ込んだ場合でも、その誤差電流に応じて
ビーム電流が補正される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の製
造工程においてシリコンウエハ等の試料に各種のイオン
を注入するためのイオン注入装置に係り、特にビーム電
流の測定機構に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程においてシリコン
ウエハ等にAs+ 、P+ 、B+ 等のイオンを注入するた
めにイオン注入装置が使用されている。この種のイオン
注入装置の従来例を図3及び図4を参照して説明する。
【0003】装置全体の概略構成を示す図3において、
イオン源1で生成されたイオンが一定のエネルギーで引
出し電極2により引き出され、分析電磁石3により質量
に応じて分離されて所要のイオンが取り出される。スリ
ット4により完全に分離された所望のイオンが加速管5
により所定の最終エネルギーまで加速される。イオンビ
ームは四極レンズ6により試料室チャンバー9内のウエ
ハ10の表面で所定の径となるように収束され、走査電
極7及び8によりXY方向に走査される。これによりイ
オンがウエハ10の全面に一様に注入される。
【0004】上記装置の試料室チャンバー9内を示す図
4において、プラテン11上に保持されたウエハ10に
イオンビーム12が照射される。このように正電荷を帯
びたイオンを電気的に加速してウエハ10に注入するイ
オン注入装置においては、ウエハ10に注入されたイオ
ンの量に応じてウエハ10に電流が流れる。このビーム
電流をプラテン11を介して積算電流計からなるビーム
電流測定部13によりその電荷値を積算することによっ
て、注入されたイオンの総量を計測する。
【0005】正電荷を持つイオンビーム12は、ウエハ
10に衝突することによりウエハ10即ちプラテン11
に電荷を与え、ビーム電流測定部13によりビーム電流
として測定される。ところが、イオンビーム12がウエ
ハ10に衝突して二次電子が発生し、ウエハ10から負
の電荷を奪うと、測定されるビーム電流量は実際のイオ
ン量よりも多くなり、所定の量のイオンを注入すること
ができない。
【0006】このため、図4に示すように、プラテン1
1を囲むように箱型形状をした、いわゆるファラデー電
極15が設けられている。このファラデー電極15は、
二次電子の反射等による電荷の捕捉漏れを防ぎ、正確な
ビーム電流の測定を行うことを可能とする。また、ファ
ラデー電極15の開口部からの二次電子の捕捉漏れを防
ぐために、その開口部の前方にファラデー電極15に対
して負の電圧を持つ電極、いわゆるサプレッサー電極1
6が配置され、ビーム電流の測定精度を上げている。さ
らに、ファラデー電極15の前方にマスク17が設けら
れ、イオンビーム12がファラデー電極15内のウエハ
10のみに照射されるように、入射角を一定値に制限し
て測定精度を上げている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
イオン注入装置においては、処理量が増大するに伴っ
て、試料室チャンバー9内のファラデー電極15に例え
ば真空ポンプの残留オイル等の絶縁性の汚れが付着して
いく。これによりファラデー電極15が導電性の劣化を
起こし、イオン注入の際に反射するイオンや飛来する二
次電子等により帯電してしまう。そして、このとき帯電
した電荷は大きな時定数を持つので、時間的に遅れてビ
ーム電流測定部13に流れ込む。
【0008】ところが、ビーム電流測定部13を構成す
る積算電流計は正電荷のみを積算し、負電荷を減算する
ことができないため、ウエハ10に正電荷が注入されて
いる時に、ファラデー電極15に帯電した負電荷がビー
ム電流と電気的に打ち消し合えば問題ないが、イオンビ
ーム12がウエハ10の照射領域から外れてウエハ10
に正電荷が注入されない時に、ファラデー電極15に帯
電した負電荷が時間的に遅れてビーム電流測定部13に
流れ込んだ場合、この電荷は計測されず、イオン注入量
に誤差を生じるという問題があった。
【0009】また、ファラデー電極15の絶縁性の汚れ
に加えて、ウエハ10からの放出ガスや試料室チャンバ
ー9内へのウエハ10の搬送による真空度の劣化等が引
き起こす、ファラデー電極15とサプレッサー電極16
との間の放電によって、ファラデー電極15に電子が流
れ込むことがある。この電流はビーム電流を打ち消すた
め、ビーム電流は実際よりも少なく測定され、やはり高
精度なイオン注入を行うことができないという問題があ
った。
【0010】そこで本発明は、イオンビームを試料に照
射してイオンを試料に注入する際に、ビーム電流測定系
の誤差電流をも考慮してビーム電流を精確に測定するこ
とができるイオン注入装置を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、イオン源からのイオンビームを試料に照
射してイオンを試料に注入し、イオン注入時のビーム電
流をビーム電流測定手段により測定するイオン注入装置
において、前記ビーム電流測定手段に流れる前記ビーム
電流以外の誤差電流に応じてそのビーム電流を補正する
ための補正手段を備えたものである。
【0012】また、本発明は、イオン源からのイオンビ
ームを試料に照射してイオンを試料に注入し、前記試料
に流れるビーム電流を測定するビーム電流測定部と前記
試料から放射される二次電子を捕捉するファラデー電極
とを有するビーム電流測定手段によって、イオン注入時
のビーム電流を測定するイオン注入装置において、前記
試料へのイオンビームの入射角を制限するマスクにイオ
ンビームを照射したときに、前記ファラデー電極から前
記ビーム電流測定部に流れる誤差電流を計測し、この誤
差電流に対応する補正電流を前記ビーム電流測定部に流
して、前記ビーム電流を補正するための補正手段を備え
たものである。
【0013】
【作用】上記のように構成された本発明によれば、イオ
ン注入時にビーム電流測定手段によってビーム電流を測
定する際、ビーム電流測定手段にビーム電流以外の誤差
電流が流れ込んだ場合、補正手段によって誤差電流に応
じてビーム電流が補正される。これにより、ビーム電流
を極めて精確に測定することが可能となる。
【0014】また、本発明によれば、イオン注入時にビ
ーム電流測定部とファラデー電極とを有するビーム電流
測定手段によってビーム電流を測定する際、イオンビー
ムがマスクに照射されているときに、ファラデー電極か
らビーム電流測定部に流れる電流が計測される。即ち、
イオンビームがマスクに当たっているときは、ビーム電
流測定部に流れるビーム電流は0(ゼロ)になるはずで
あるが、ビーム電流以外の電流がビーム電流測定部に流
れ込むと、このときにビーム電流測定部により測定され
るビーム電流は0にはならない。従って、イオンビーム
がマスクに照射されているときの電流を計測することに
よって、ファラデー電極からビーム電流測定部に流れ込
む誤差電流を計測することができる。そして、ビーム電
流以外の誤差電流が流れ込んだ場合、補正手段によって
誤差電流を打ち消す量の補正電流がビーム電流測定部に
流される。これにより、ビーム電流を極めて精確に測定
することが可能となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明によるイオン注入装置の一実施
例について図1及び図2を参照して説明する。なお、装
置全体の概略構成は図3で説明した従来例と実質的に同
等でよく、また、試料室チャンバー内において図4で説
明した従来例と実質的に同一の構成部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。
【0016】図1は試料室チャンバー内におけるビーム
電流測定系の概略構成図、図2は誤差電流の測定を説明
するためのビーム走査状態の概略図である。
【0017】図1において、イオンビーム12は走査電
極7及び8により静電的に走査され、プラテン11上に
保持されたウエハ10の全面にイオンが一様に注入され
る。ウエハ10の前方はファラデー電極15に囲まれて
おり、このファラデー電極15の開口部の前方にはファ
ラデー電極15に対し−600Vの電位を持つサプレッ
サー電極16が配置され、ファラデー電極15の開口部
から二次電子が漏れるのを防いでいる。さらに、ファラ
デー電極15の前方にグラファイト製のマスク17が配
置され、イオンビーム12がファラデー電極15内のウ
エハ10のみに照射されるようにしている。
【0018】イオン注入時には、ウエハ10を保持して
いるプラテン11に流れる電流と、二次電子の影響を防
止するためのファラデー電極15に流れる電流とが、合
わせてビーム電流としてビーム電流測定部13によって
測定される。
【0019】ところで、ビーム電流測定部13は、走査
電極7及び8のビーム走査制御部21の指示に基づい
て、イオンビーム12がマスク17に照射されている時
にも、特に、ファラデー電極15からビーム電流測定部
13に流れ込む電流を計測するように構成されている。
そして、この計測された電流を打ち消す量の電流が、電
流制御部22の指示に基づいて外部電流源23からプラ
テン11へ流されるように構成されている。
【0020】上記のように構成されたイオン注入装置に
おいて、図2に示すように、イオンビーム12がマスク
17に当たっている時は、通常、ビーム電流測定部13
に流れるビーム電流は0Aである。しかし、ファラデー
電極15が導電性の劣化により帯電すると、帯電した電
荷はその伝搬に大きな時定数を持つので時間的に遅れて
ビーム電流測定部13に流れ込む。このため、イオンビ
ーム12がマスク17に当たっていても、この時にビー
ム電流測定部13により測定されるビーム電流は0Aに
はならない。また、イオンビーム12がマスク17に当
たっていても、ファラデー電極15とサプレッサー電極
16との間に放電が生じ、ファラデー電極15に放電電
流が流れていると、この時もビーム電流測定部13によ
り測定されるビーム電流は0Aにはならない。
【0021】従って、イオンビーム12がマスク17に
当たっている時の電流を計測すれば、ファラデー電極1
5の帯電やファラデー電極15とサプレッサー電極16
との間の放電等に起因するビーム電流測定系の誤差電流
を把握することができる。即ち、イオンビーム12がマ
スク17に当たっている時に、ビーム走査制御部21の
指示により、ファラデー電極15に流れる誤差電流がビ
ーム電流測定部13によって測定される。そして、電流
制御部22の指示により誤差電流を打ち消す量の補正電
流が外部電流源23を用いて流される。
【0022】これによって、ビーム電流測定部13にビ
ーム電流以外の誤差電流が流れ込んだ場合でも、その誤
差電流に応じてビーム電流が補正されるので、装置の使
用状況によらずビーム電流の測定誤差をなくすことが可
能になり、ビーム電流測定部13によってビーム電流を
極めて精確に測定することができ、高精度なイオン注入
を行うことができる。
【0023】以上、本発明の一実施例に付き説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が
可能である。例えば、実施例においては電流制御部と外
部電流源とを用いたが、ビーム電流測定部自体が補正機
能を有していてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ビーム電流以外の誤差電流に応じてビーム電流を補正す
ることによって、極めて精確なビーム電流の測定が可能
となり、高精度の注入処理を行うことが可能な信頼性の
高いイオン注入装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるイオン注入装置の一実施例におけ
る試料室チャンバー内のビーム電流測定系の概略構成図
である。
【図2】上記実施例における誤差電流の測定を説明する
ためのビーム走査状態の概略図である。
【図3】従来のイオン注入装置における全体の概略構成
図である。
【図4】上記従来のイオン注入装置における試料室チャ
ンバーの概略断面図である。
【符号の説明】
1 イオン源 7、8 走査電極 9 試料室チャンバー 10 ウエハ 11 プラテン 12 イオンビーム 13 ビーム電流測定部 15 ファラデー電極 16 サプレッサー電極 17 マスク 21 ビーム走査制御部 22 電流制御部 23 外部電流源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン源からのイオンビームを試料に照
    射してイオンを試料に注入し、イオン注入時のビーム電
    流をビーム電流測定手段により測定するイオン注入装置
    において、 前記ビーム電流測定手段に流れる前記ビーム電流以外の
    誤差電流に応じてそのビーム電流を補正するための補正
    手段を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 イオン源からのイオンビームを試料に照
    射してイオンを試料に注入し、前記試料に流れるビーム
    電流を測定するビーム電流測定部と前記試料から放射さ
    れる二次電子を捕捉するファラデー電極とを有するビー
    ム電流測定手段によって、イオン注入時のビーム電流を
    測定するイオン注入装置において、 前記試料へのイオンビームの入射角を制限するマスクに
    イオンビームを照射したときに、前記ファラデー電極か
    ら前記ビーム電流測定部に流れる誤差電流を計測し、こ
    の誤差電流に対応する補正電流を前記ビーム電流測定部
    に流して、前記ビーム電流を補正するための補正手段を
    備えたことを特徴とするイオン注入装置。
  3. 【請求項3】 前記誤差電流が、前記ファラデー電極の
    帯電により生じて前記ファラデー電極から前記ビーム電
    流測定部に時間的に遅れて流れ込む電流であることを特
    徴とする請求項2記載のイオン注入装置。
  4. 【請求項4】 前記ファラデー電極の前方にサプレッサ
    ー電極を有し、前記誤差電流が、前記ファラデー電極と
    前記サプレッサー電極との間の放電により生じて前記フ
    ァラデー電極から前記ビーム電流測定部に流れ込む電流
    であることを特徴とする請求項2記載のイオン注入装
    置。
JP5239074A 1993-08-31 1993-08-31 イオン注入装置 Withdrawn JPH0773844A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006525644A (ja) * 2003-04-29 2006-11-09 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド ビームの均一性及び分布角度測定システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006525644A (ja) * 2003-04-29 2006-11-09 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド ビームの均一性及び分布角度測定システム

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