JPH1027568A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH1027568A
JPH1027568A JP8202883A JP20288396A JPH1027568A JP H1027568 A JPH1027568 A JP H1027568A JP 8202883 A JP8202883 A JP 8202883A JP 20288396 A JP20288396 A JP 20288396A JP H1027568 A JPH1027568 A JP H1027568A
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JP
Japan
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receiver
substrate
ion beam
current
ion
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Application number
JP8202883A
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English (en)
Inventor
Katsuo Naito
勝男 内藤
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空計に依ることなく、注入中のビームライ
ンの真空度悪化を速やかに検出して注入不良の発生を未
然に防止する。 【解決手段】 走査マグネット6の下流側の直進軌道2
2上であって、基板12にイオン注入を行うための正規
のイオンビーム軌道26の外に、そこに飛来して来る中
性粒子24を受ける金属製の受領体28を設けた。この
受領体28の前面付近には、引出し電極30を配置して
おり、この受領体28と引出し電極30との間に、直流
電源32によって、受領体28が相対的に負になる電位
差が付与される。更に、受領体28に流れる電流IN
計測する電流計測器34と、この電流計測器34で計測
した電流IN が基準値Rよりも大きい場合に警報信号S
を出力する比較回路36とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、イオンビームを
走査手段によって走査して基板に照射して当該基板にイ
オン注入を行うイオン注入装置に関し、より具体的に
は、注入中のビームラインの真空度悪化による注入不良
の発生を未然に防止する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来のイオン注入装置の一例に
示す横断面図である。この装置は、イオンビーム2を磁
気的に平行走査すると共に、基板12を機械的に走査す
る、いわゆるハイブリッドパラレルスキャン方式のイオ
ン注入装置の場合の例である。
【0003】即ち、このイオン注入装置は、イオン源1
から引き出され、必要に応じて質量分離、加速等の行わ
れたイオンビーム2から特定のエネルギーのイオンを選
別して導出するエネルギー分析マグネット4と、このエ
ネルギー分析マグネット4の下流側に設けられていて、
同エネルギー分析マグネット4から導出されたイオンビ
ーム2を磁気的に一次元で(図示例では紙面に沿って)
走査する走査マグネット6(走査手段)と、この走査マ
グネット6の下流側に設けられていて、同走査マグネッ
ト6から導出されたイオンビーム2を基準軸7に対して
平行になるように曲げ戻して走査マグネット6と協働し
てイオンビーム2の平行走査を行うビーム平行化マグネ
ット8と、このビーム平行化マグネット8の下流側に設
けられていて、同ビーム平行化マグネット8から導出さ
れたイオンビーム2の照射領域内で基板(例えば半導体
ウェーハ)12を前記走査マグネット6におけるイオン
ビーム2の走査方向と実質的に直交する方向に(図示例
では紙面の表裏方向に)機械的に走査する基板走査機構
14とを備えている。16〜19は真空容器である。こ
の基板12にイオンビーム2が照射されてイオン注入が
行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなイオン注
入装置においては、基板12に対するイオン注入中に、
基板12の表面に通常設けられているレジストから発生
するアウトガスによって、イオンビーム2のビームライ
ン(ビーム輸送経路)の真空度が悪化し、雰囲気ガスと
の衝突によるビームの中性化が多くなり、それによって
基板12に対する注入不良が発生する可能性がある。例
えば、イオンビーム2を曲げる最中に中性化が起こる
と、その中性粒子は本来の軌道を外れて直進するので、
それが基板12に入射すると基板面内における注入均一
性が悪化する、基板12に対する注入量(ドーズ量)
は、通常は基板12に流れるビーム電流で計測されてい
るので、ビームの中性化によって基板12に中性粒子が
入射してもそれが注入量として計測されないので注入量
誤差が生じる、等の注入不良が発生する可能性がある。
【0005】このような注入不良の発生を未然に防止す
るために従来は、ビームラインの真空度を真空計(具体
的には電離真空計)で計測し、これで計測した真空度が
基準値よりも悪化した場合に、警報を出したりイオン注
入を停止するインターロックをかけたりしていた。
【0006】ところがこの方式では、真空計のデガス
(脱ガス)不十分や校正不十分による計測のバラツキ
や、当該真空計の取付位置の悪さによる応答遅れや計測
誤差等が避けられず、十分な方式とは言い難い。
【0007】そこでこの発明は、真空計に依ることな
く、注入中のビームラインの真空度悪化を速やかに検出
して注入不良の発生を未然に防止することができるイオ
ン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン注入装
置は、走査手段の下流側の直進軌道上であって、基板に
イオン注入を行うための正規のイオンビーム軌道の外に
設けられていて、そこに飛来して来る中性粒子を受ける
導電性の受領体と、この受領体とその前面付近との間に
前者が相対的に負になる電位差を付与する直流電源と、
前記受領体に流れる電流を計測する電流計測器と、この
電流計測器で計測した電流が基準値よりも大きい場合に
警報信号を出力する比較回路とを備えることを特徴とす
る。
【0009】上記構成によれば、注入中のビームライン
の真空度悪化によって中性粒子が発生すると、この中性
粒子は走査手段によって走査されることなく直進して受
領体に入射し、当該受領体から二次電子を発生させる。
この二次電子は、受領体とその前面付近との間に直流電
源から付与されている電位差によって、受領体に戻るこ
となく受領体外に引き出され、それによって受領体に電
流が流れる。この電流は、ビームラインの真空度悪化が
大きくなって中性粒子が多く発生するほど大きくなる。
【0010】従って、この電流を電流計測器で計測し、
それを比較回路で所定の基準値と比較することによっ
て、真空計に依ることなく、注入中のビームラインの真
空度悪化を速やかに検出することができ、それによって
注入不良の発生を未然に防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン注
入装置の一例を示す横断面図である。図5の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
【0012】この実施例においては、前述したような走
査マグネット6の下流側の直進軌道22(即ち走査マグ
ネット6で偏向を受けない粒子が直進する軌道)上であ
って、前述した基板12にイオンビーム2を照射してイ
オン注入を行うための正規のイオンビーム軌道26の外
に、そこに飛来して来る中性粒子24を受ける導電性
の、この例では金属製の受領体28を設けている。
【0013】この受領体28を正規のイオンビーム軌道
26の外に設けるのは、この受領体28にイオンビーム
2が入射すると、この受領体28に流れる電流が当該イ
オンビーム2によるものか中性粒子24によるものかが
区別できなくなるので、それを防止するためである。こ
の受領体28は、それから発生した二次電子が当該受領
体28に再び入りにくくするために、カップ状よりも平
板状にするのが好ましい。
【0014】上記受領体28の前面付近には、当該受領
体28と電気的に絶縁して、この例では環状の引出し電
極30を配置している。この受領体28と引出し電極3
0との間には、直流電源32によって、受領体28が相
対的に負になる電位差が付与される。具体的には、この
例では、受領体28は、そこに流れる電流IN を計測す
る電流計測器34を介して接地されており、引出し電極
30とアース間に前者を正極側にして直流電源32が接
続されている。これは、引出し電極30を正電位にする
例である。但しこのように接続する代わりに、図2に示
す例のように、引出し電極30を接地すると共に、受領
体28とアース間に前者を負極側にして直流電源32を
接続しても良い。これは受領体28を負電位にする例で
ある。直流電源32から出力する電圧は、受領体28か
ら発生した二次電子を押し返してそれが再び受領体28
に戻るのを防止するに足りる程度の電圧、例えば数十V
〜数百V程度で良い。
【0015】上記電流計測器34で計測した電流I
N は、この例では増幅器35によって増幅されて、比較
回路36に供給される。この比較回路36は、電流計測
器34で計測した電流IN を予め設定した基準値Rと比
較して、電流IN が基準値Rよりも大きい場合に警報信
号Sを出力する。この基準値Rは、一つの定まった値で
も良いけれども、注入時のイオンビーム2のビーム電
流、エネルギー等の注入条件に応じて変えるようにして
も良く、そのようにすれば、ビームラインの真空度悪化
を、注入条件に応じてよりきめ細かく検出することが可
能になる。
【0016】更にこの実施例では、走査マグネット6に
走査電流を供給する走査電源38に上記警報信号Sを供
給して、基板12に対する注入中に比較回路36から警
報信号Sが出力された場合に、この走査電源38からの
出力を停止することによってイオンビーム2の走査を停
止して、イオンビーム2が基板12に照射されるのを自
動的に停止するようにしている。走査マグネット6によ
る走査を停止しても、ビーム平行化マグネット8による
ビーム偏向作用は働いているので、イオンビーム2は最
も外側の軌道2aを通ることになる。従ってこの軌道2
a上には、そこを通るイオンビーム2を受け止める手段
(例えばダンプファラデー等)を設けておいても良い。
【0017】注入中のビームラインの真空度が悪化して
イオンビーム2と雰囲気ガス粒子との衝突によって中性
粒子24が発生すると、この中性粒子24は走査マグネ
ット6によって走査されることなく、かつこの例ではビ
ーム平行化マグネット8によって曲げられることもな
く、走査マグネット6の下流側へ直進して前述した直進
軌道22を通って受領体28に入射し、それによって当
該受領体28から二次電子を発生させる。この二次電子
は、受領体28とその前面付近の引出し電極30間に直
流電源32から付与されている電位差によって、即ちこ
の例では受領体28側を負とする電界によって、受領体
28に戻ることなく受領体28外に引き出され(大半は
引出し電極30に入る)、それによって受領体28に電
流IN が流れる。これは図1の実施例も図2の実施例も
同様である。ビームラインの真空度悪化が大きくなって
中性粒子24が多く発生するほど、受領体28に入射す
る中性粒子24が多くなって受領体28から発生する二
次電子は多くなるので、上記電流IN は大きくなる。
【0018】上記比較回路36は、この電流計測器34
で計測した電流IN と予め定められた基準値Rとを比較
し、電流IN が基準値Rよりも大きい場合に警報信号S
を出力する。この警報信号Sの出力によって、従来例の
ように真空計に依ることなく、注入中のビームラインの
真空度悪化を速やかに検出することができる。それによ
って、基板面内の注入均一性悪化、注入量誤差発生等の
注入不良の発生を未然に防止することができる。
【0019】更にこの実施例では、この比較回路36か
ら出力される警報信号Sに応答して、走査マグネット6
でのイオンビーム2の走査を停止してイオンビーム2が
基板に照射されるのを自動的に停止するようにしている
ので、基板12に対するイオン注入を速やかに停止し
て、注入不良の発生を未然にかつ速やかに防止すること
ができる。
【0020】なお、上記のように警報信号Sに応答して
走査マグネット6を停止させる代わりに、警報信号Sに
応答して、イオンビーム2を遮断するシャッターをビー
ムラインに自動的に挿入したり、イオン源1でのイオン
ビーム2の発生を自動的に停止させる等しても良いけれ
ども、この実施例のように走査マグネット6を停止させ
る方が、余分な機構が不要であり、しかも注入動作に速
やかに復帰することができるので、より好ましい。
【0021】また、図3に示す例のように、走査マグネ
ット6でイオンビーム2をオフセット角θを持たせて走
査する場合は、上記受領体28および引出し電極30
を、走査マグネット6のすぐ下流側における直進軌道2
2上に、即ちこの例では走査マグネット6とビーム平行
化マグネット8との間に配置することも可能であり、こ
の場合も上記実施例と同様の作用効果を奏することがで
きる。
【0022】また、この発明は、上記実施例のようにイ
オンビーム2を磁気的に走査したり、平行走査したり、
ハイブリッドスキャンしたりするイオン注入装置以外に
も勿論適用することができる。例えば、図4は、イオン
ビーム2を二組の走査電極40および42によって互い
に直交する二方向に静電的に走査するイオン注入装置の
場合の例であるが、このようなイオン注入装置の場合
も、オフセット角θを持たせてイオンビーム2を走査す
る走査電極42の下流側の直進軌道22上に、上記受領
体28および引出し電極30を配置することが可能であ
り、それによって上記実施例と同様の作用効果を奏する
ことができる。
【0023】
【発明の効果】この発明は、上記のように構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
【0024】請求項1記載の発明によれば、注入中のビ
ームラインの真空度悪化によって中性粒子が発生する
と、それが受領体に入射し、この受領体に二次電子放出
による電流が流れ、それが基準値よりも大きくなったこ
とを比較回路によって検出することができるので、真空
計に依ることなく、注入中のビームラインの真空度悪化
を速やかに検出することができ、それによって注入不良
の発生を未然に防止することができる。
【0025】請求項2記載の発明によれば、前記比較回
路から出力される警報信号に応答して、イオンビームが
基板に照射されるのを自動的に停止する手段を更に備え
ているので、基板に対するイオン注入を速やかに停止し
て、注入不良の発生を未然にかつ速やかに防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す横
断面図である。
【図2】図1の装置における受領体周りの他の例を示す
図である。
【図3】図1の装置における受領体等の配置の他の例を
示す平面図である。
【図4】この発明に係るイオン注入装置の他の例を示す
概略平面図である。
【図5】従来のイオン注入装置の一例を示す横断面図で
ある。
【符号の説明】
2 イオンビーム 6 走査マグネット(走査手段) 12 基板 22 直進軌道 24 中性粒子 26 正規のイオンビーム軌道 28 受領体 30 引出し電極 32 直流電源 34 電流計測器 36 比較回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオンビームを走査手段によって走査し
    て基板に照射して当該基板にイオン注入を行う構成のイ
    オン注入装置において、前記走査手段の下流側の直進軌
    道上であって、基板にイオン注入を行うための正規のイ
    オンビーム軌道の外に設けられていて、そこに飛来して
    来る中性粒子を受ける導電性の受領体と、この受領体と
    その前面付近との間に前者が相対的に負になる電位差を
    付与する直流電源と、前記受領体に流れる電流を計測す
    る電流計測器と、この電流計測器で計測した電流が基準
    値よりも大きい場合に警報信号を出力する比較回路とを
    備えることを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 前記比較回路から出力される警報信号に
    応答して、イオンビームが基板に照射されるのを自動的
    に停止する手段を更に備える請求項1記載のイオン注入
    装置。
JP8202883A 1996-07-11 1996-07-11 イオン注入装置 Pending JPH1027568A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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