JPS612252A - イオン打込装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体素子の製造に用いられるイオン打込装置
に係り、特にイオンビームを生成するためのイオン源自
動点火と、最適イオン電流の引き出し条件設定の自動化
に関する。

〔発明の背景〕

イオン打込装置は近年大電流が指向され、μＡからｍＡ
オーダの大電流機が用いられるようになった。大電流を
得るため特にイオン源は導入ガス圧を高くし、電子ある
いはマイクロ波と磁場を重畳させた放電形が多い、。

このため、イオン源を初期点火する場合のイオン源条件
は、ガス圧、電子あるいはマイクロ波パワー、重畳磁場
強度など安定な打込みのためのイオン源条件Ｊ、す、い
ずれも高めに設定する必要がある。

また、打込み中、イオン源の汚れ、高電界などが引き金
となり、異常放電が発生し、イオン源の点火が中断する
場合がある。このように、イオン源の初期点火や、再点
火には、安定連続打込み時における条ぞ１どは異なるイ
オン源の設定条件に変更する必要があり、しかもこれを
短時間に、再現性よ〈実施する。二とが重要である。

〔発明の目的Ｊ 本発明のＬ１的はイオン打込装置における特にイオン源
の安定条件の設定を自動的に行う手段を提供するにある
。最適イオン電流の設定を記憶されたパラメータ髪基に
、検出系、表示系を含め、再自動設定を実施するもので
ある。

〔発明の概要〕

イオン源の安定条件の設定は多くのパラメータがあり、
装置毎の機差もある。従ってこれらの代表的なパラメー
タ条件を記憶させておき、再起動の際、あらかじめ設定
されたパラメータ値との比較にて新らしい条件に自動的
に設定する方法を提供するものである。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す概略図を示す。

イオン源１で生成したウェハに不純物として打込むイオ
ンを引き出し、特定のイオン種に分離磁石１１で分離し
、打込みイオンビーム１２として、収束させ、ウェハ１
７に打込む。ウェハ１７に均一にイオンを打込むためと
ウェハ１７の温度を低く保つため、回転円板１６の周辺
にウェハ１７を装着し、回転円板１６を高速に回転する
と共に、ビームあるいは円板を走査させる打込制御をす
るものが多く用いられる。イオン源１には、熱電子を用
いるものとマイクロ波を用いるものが一般的である。

本発明には、マイクロ波を用いるイオン源につき説明す
る。

マグネトロン２から発生するマイクロ波を特殊導波管に
より、イオン化箱３に導く、ガス供給系７より、所要の
ガス（例えば三弗化ボロンＢＦ３など）をイオン化箱３
に供給する。ここにソースマグネット４による磁場とマ
イクロ波電界により、プラズマが発生する。ここで生成
したイオンは、高電圧のイオン源１とレンズ系５により
イオンビーム８として引き出される。イオンビーム８は
分離磁石１１により、イオン加速電圧とイオンの質量・
電荷比に応じ、質量分質の理論に従って、特定の打込み
イオンビーム１２に分離される。Ｓｉ結晶ウェハに対し
、Ｐ＋層の形成にはボロン、ｎ＋層の形成にはリン、ヒ
素がよく用いられ、それぞれＩＩＢ　”　、　　３１ｐ
　”　、　７５Ａ　５”　　などの打込みイオンビーム
として選別利用される。打込み電流１８としては、ウェ
ハ１７、回転円板］６などを経て、打込電流検出器１９
を通し計測、制御される。

イオン打込装置はウェハへの不純物の注入が電流量とし
て制御できるので、均一性、再現性に優れている。

イオン源１から引き出されるイオンビーム８が安定であ
ると、打込装置としての制御は良く作動する。しかし、
イオン源１には、多量のガス、電子、イオンが共存し、
汚れが堆積し、異常放電が生成し易くなる。

また、プラグマ点火条件も個々の装置イオン源の来歴な
どにより変動するので、イオン源１のクリーニング、再
点火などの場合には、イオン源をひとまず点火してから
、マグネトロン電源２３、ガス供給系７及びガス供給制
御系２２、ソースマグネット電源２１、レンズ制御系６
などを個々に調整し、イオンビーム８が安定で多く引き
出せるよう条件設定を行なう。

本発明はこれらの条件設定をあらかじめ設定されたパラ
メータを基準に行う手段を提供する。上記各設定値は、
それぞれの組合せでの最適値が存在する。例として、ソ
ースマグネット４によるソースマグネット電源２１の制
御電流を説明する。

マイクロ波を利用したイオン源１によるイオンビーム８
の電流値と、ソースマグネット電源２１の制御電流（コ
イル電流）の値を第２図に示す。第２図のＡ点が、コイ
ル電流の低い、イオンビーム８の安定な領域である。し
かし、初期イオン源の点火には、コイル電流が大、すな
わち、磁場強度が大であるＢ、Ｃ点がよい。

すなわち、初期あるいは再点火の場合には、Ｂあるいは
Ｃ点に相当するコイル電流を流し、点火後は安定なＡ点
に移すと装置の長時間安定操作によい。本発明において
は、初期点火のＢ、Ｃ点および安定領１或のＡ点のコイ
ル電流の制御値をあらかじめ、ＣＰ　’Ｕ制御系２４の
記憶装置２５に記憶させておく。同様に、マグネトロン
電源２３、ガス供給制御系２２、レンズ制御系６につい
ても、あらかじめ設定値を記憶させておく。初期点火の
場合の各パラメータを自動的に設定し、さらに安定領域
に移すことはＣＰＵ制御系２４により可能である。

最終的には、安定な打込電流１２が必要であるが、イオ
ンビームの各段階での条件設定がポイントとなる。本発
明の一実施例として、分離磁石１１の前段および後段に
、モニタ電極Ａ９、およびモニタ電極Ｂ１３′を設置す
る。モニタ電４′ＦＡＡ。

Ｂは中央に開口部のある電極形状であるので、イオンビ
ーム８，１２が中央を通過する時は、モニタ電流検出器
Ａ１．０およびＢ１５で検出さｊｚる電流量は最小にな
るパラメータが最適値となる。また、打込みイオンビー
ム１２の通路外に設置したモニタ電極Ｃ（通常は打込み
前の条件設定に用いられる）には、最大電流が得られる
パラメータが最適値となる。これらモニタ電極を用いる
場合は、あらかじめ記憶された設定値に設定してから、
僅かにその設定値を中心に走査したとき、モニタ電極に
検出されるイオン電流の最小、最大値を確認し、その最
大、最小値に相当するパラメータ値に自動的に設定する
ことが可能である。

さらに、これらパラメータの設定値をＣＰ　Ｕ制御系２
４、記憶装置２５と共に、表示装置２６に表示する。表
示は、あらかじめ設定された値と共に、自動再設、定中
の値を同一画面に並行表示し、変１ヒ中も観測でき、再
設定値を新らしく、設定値として、記憶２表示する。従
来の設定値をファイル管理して記憶しておくことも有効
である。

これは、イオン源条件のみならず、分離磁場の設定にも
同様に用いられ、２基の打込室をもつ二段磁場　方式に
も適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複雑なイオン源条件の安定設定が、自
動化にできるので、装置の操作桂、稼動率が向上する効
果がある。

再設定においても、過去の設定値に対し、更に最適な条
件設定が自動的に可能で、またＣＲＴ画５面による変化
のリアルタイム表示ができるので、モニタが容易どなる
。

更に、条件のファイル管理により、過去の日付毎、イオ
ン伸イσ、加速電圧毎、ドーズ量毎など、いろいろな条
イ′１設定を記憶装置から呼び出し、設定することが可
ｆ１１２であるので、再現性の良い打込み制御が容易に
なり、生産装置としての効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す装置概略説明図、第２図
はソースマグネット電流値に対するイオン電流の特性図
、第３図はパラメータ表示例を示す図である。 １・・・イオン源、２・・・マグネトロン、３・・・イ
オン化箱、４・・・ソースマグネット、５・・・レンズ
系、６・・・レンズ制御系、７・・・ガス供給系、８・
・・イオンビーム、９・・・モニタ電極Ａ、１０・・・
モニタ電流検出系Ａ、１１・・・分離磁場、１２・・・
打込みイオンビーム、１３・・・モニタ電極Ｂ、１４・
・・モニタ電極Ｃ５１５・・・モニタ電流検出系Ｂ’、
１６・・・回転円板、１７・・・ウェハ、１８・・・打
込電流、１９・・・打込電流検出系、２０・・分離磁石
電源、２１・・・ソースマグネット電源、２２・・ガス
供給制御系、２３・・・マグネトロン電源、２４・・・
ＣＰＵ打込制御系、２５・・・記憶装置、２６・・表示
装置（ＣＲＴ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオンを生成するためのイオン源、ガス供給系、イ
   オンを加速、引き出すレンズ系、イオンを分離する分離
   磁石、イオン電流検出系、イオンが打込まれるウェハと
   回転円板を含む打込室、および制御系からなるイオン打
   込装置において、前記イオン源においてイオンを生成さ
   せるためのイオン源、ガス供給系、レンズ系、ソースマ
   グネットに印加する設定値をあらかじめ記憶する手段を
   もち、イオン源を点火する際、あらかじめ記憶されてい
   る設定値に自動的にパラメータが設定され、自動的にイ
   オン源が点火されることも特徴とするイオン打込装置。 ２、特許請求の範囲第１図において、イオン源点火時、
   あらかじめ記憶された初期点火条件に設定されプラズマ
   が点火され、しかる後あらかじめ記憶された安定イオン
   化条件に自動的に設定されることを特徴とするイオン打
   込装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、イオン源点火時、
   あらかじめ記憶された設定値に設定され、しかる後その
   設定値を中心に設定値を掃引し、イオン電流検出器で検
   出されるイオン電流が最大になるよう自動的に設定され
   、その設定値を新らしく記憶しておくことを特徴とする
   イオン打込装置。 ４、特許請求の範囲第１項において前記イオン電流検出
   器が、イオンビームの外周部を受けるよう中央に開口部
   をもつた形状のイオン検出電極で構成され、イオン源を
   点火してイオン電流を検出しイオン源条件を設定するに
   、該イオン電流検出器の出力が最小になり、かつ該イオ
   ン電流検出器を通過したイオン電流が打込室側が最大に
   なるようイオン源制御条件が自動的に設定されることを
   特徴とするイオン打込装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記イオン電流検
   出器が分離磁石の直前に設置されることを特徴とするイ
   オン打込装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記イオン電流検
   出器が分離磁石と打込室の中間に設置されることを特徴
   とするイオン打込装置。 ７、特許請求の範囲第３項又は第４項において、イオン
   源点火時、あらかじめ記憶された設定値と、再自動設定
   値を表示装置の画面に同時に表示し、かつ設定時の変化
   値をリアルタイムに新らしく書き換えて表示することを
   特徴とするイオン打込装置。