KR20080092299A - 이온주입장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 에스이엔 에스에이치아이 아크세리스 캄파니
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Abstract

인젝터 플래그 패러데이 컵에 의하여 그 주변부재가 악영향을 받지 않는 이온주입장치를 제공한다.
빔 스캐너(36)에 대한 입사전의 빔라인 상에, 이온빔의 모든 빔량을 계측하여 빔전류를 검출하는 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 삽입 제거 가능하게 배치된다. 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)을 빔라인에 삽입하여 이온빔을 차단하면, 이온빔이 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 시설된 그라파이트(32a)에 닿는다. 이때, 이온빔으로 그라파이트(32a)가 스퍼터링되지만, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 빔 스캐너(36)의 상류측에 배치되어 있고, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)으로 이온빔이 차단되어 있으므로, 스퍼터링된 그라파이트 입자가 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)의 주변부재에 부착되는 일은 없다.
Figure P1020080033404
인젝터 플래그 패러데이 컵, 이온, 주입, 그라파이트

Description

이온주입장치{Ion implantation apparatus}
본 발명은, 이온빔을 필요에 따라서 차단함과 함께 빔전류를 계측하는 기능을 가지는 인젝터 플래그 패러데이 컵을 구비한 이온주입장치에 관한 것이다.
반도체웨이퍼에 n형 또는 p형 도전층을 형성하는 방법으로서, 이온소스에서 이온화한 도전형 도펀트를 전계로 가속하여 웨이퍼에 주입(implant)하는, 소위 이온주입기술이 이용되고 있다. 이온주입기술에 있어서는, 이온소스에 공급된 가스를 플라즈마 챔버에서 이온화함으로써 플라즈마를 발생시켜서, 인출전극에 소정 전압을 인가함으로써 플라즈마로부터 이온빔을 인출하고 있다. 이어서, 인출된 이온빔을 질량분석자석장치에 입사시킴으로써 원하는 질량을 가지는 이온으로 이루어지는 이온빔을 인출하여, 더욱 이 이온빔을 질량분석슬릿을 통과시킨 후, 빔 스캐너로 왕복스캔시켜서 웨이퍼에 조사(照射; irradiate)함으로써 이온주입을 행하고 있다(특허문헌 1 참조; 일본 특허공개 2006-156259 공보).
이러한 이온주입기술에 있어서는, 이온빔을 필요에 따라서 차단함과 함께 모든 빔전류를 계측하는 기능을 가지는 인젝터 플래그 패러데이 컵이, 빔라인에 대하여 삽입 제거 가능하게 설치되어 있다. 인젝터 플래그 패러데이 컵에 있어서 이온 빔이 닿는 부분에는 그라파이트가 시설되어 있어, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 빔라인 상에 삽입하였을 때에는, 이온빔이 그라파이트에 닿음으로써 이온빔이 차단된다.
구체적으로는, 도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 인젝터 플래그 패러데이 컵(200)은, 빔 스캐너(300)와 함께 스캐너 하우징(310) 내에 설치되어 있다. 후에 설명되는 바와 같이, 빔 스캐너(300)는, 빔라인을 사이에 끼우도록 하여 대향배치된 한 쌍의 스캐닝 전극(300-1, 300-2)에 의하여, 입사한 이온빔을 그 진행방향과 직교하는 수평방향으로 주기적으로 왕복시키기 위한 것이다. 빔 스캐너(300)의 상류측, 하류측에는 각각, 이온빔의 발산을 억제함과 함께, 이온빔의 단면사이즈의 크기를 제한하는 스캐너 억제전극(320, 330)이 설치되어 있다. 인젝터 플래그 패러데이 컵(200)은 스캐너 억제전극(330)에 가까운 하류측에 대응하는 위치에 배치되어 있다.
인젝터 플래그 패러데이 컵(200)은, 빔 스캐너(300)에 의한 이온빔의 스캔 범위에 대응하는 수용면적을 가지며, 스캐너 하우징(310)의 밖에 설치된 구동기구(도시생략)에 의하여, 여기서는 상하방향으로 구동되어 빔라인 상에 삽입 제거 가능하게 되어 있다. 예컨대, 이온주입이 종료된 웨이퍼를 미주입의 웨이퍼로 교환하기까지의 동안, 인젝터 플래그 패러데이 컵(200)을 빔라인 상에 놓아서 이온빔을 차단하도록 하고 있다. 인젝터 플래그 패러데이 컵(200)에 있어서 이온빔이 닿는 위치는, 이온빔에 의한 스퍼터링에 대하여 강한, 그라파이트 등의 재료로 피복된다.
하지만, 이온빔이 인젝터 플래그 패러데이 컵에 있어서의 그라파이트 내벽부재에 닿으면, 그라파이트의 스퍼터링이 발생하는 경우가 있다. 스퍼터링된 그라파이트 입자는 인젝터 플래그 패러데이 컵(200)보다도 상류측의 주변부재, 특히 스캐너 억제전극(330)이나 스캐닝 전극(300-1, 300-2)에 부착되어 이들을 오염시키거나, 나아가서는 2차 스퍼터링에 의하여 스캐너 억제전극(330)이나 스캐닝 전극(300-1, 300-2)이 연삭되거나 하는 경우가 있다.
이와 같이 스캐너 억제전극(330)이나 스캐닝 전극(330-1, 330-2)이 오염되거나, 연삭되거나 하면, 이온빔을 정확하게 왕복스캔시킬 수가 없게 될 우려가 있다. 또한, 만일, 스캐너 하우징(310)과 스캐너 억제전극(330) 사이에 대량의 그라파이트가 부착되어 단락이 발생하였을 경우에는, 이온빔을 왕복스캔할 수가 없게 된다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 인젝터 플래그 패러데이 컵에 의하여 그 주변부재가 악영향을 받지 않고, 특히 빔 스캐너를 최적 상태로 유지할 수가 있는 이온주입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이온소스로부터 인출된 이온빔을, 질량분석자석장치 및 질량분석슬릿을 통과시켜서, 빔 스캐너에 의하여 주기적으로 수평방향 혹은 그 이외의 특정 방향으로 왕복스캔시켜서 웨이퍼에 조사하여, 웨이퍼에 이온주입을 행하는 빔라인을 가지는 이온주입장치에 있어서,
상기 질량분석슬릿의 통과 후의 상기 빔 스캐너 입력전의 빔라인 상에, 이온빔의 모든 빔량을 계측하여 빔전류를 검출하는 패러데이 컵을 삽입 제거 가능하게 배치함을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서는, 상기 빔 스캐너 및 상기 패러데이 컵을 수용하기 위한 스캐너 하우징을 구비하고, 상기 패러데이 컵을 상기 스캐너 하우징에 있어서의 이온빔 입구의 직후에 배치하고, 이 패러데이 컵의 직후에 상기 빔 스캐너를 배치함이 바람직하다.
본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서는 또한, 상기 패러데이 컵의 형상을, 횡 혹은 상하방향으로 긴 축을 가지는 단면 타원 형상의 이온빔에 대응 가능하도록 장방형 형상으로 함이 바람직하다.
본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서는, 상기 패러데이 컵을 빔라인 상에 삽입 제거하기 위한 구동기구를 상기 스캐너 하우징의 밖에 설치하고, 상기 스캐너 하우징의 벽을 관통하여 이 스캐너 하우징 내로 도입된 상기 구동기구의 구동축에 상기 패러데이 컵을 장착하도록 구성된다.
본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서는, 빔라인의 최하류 위치에 배치된, 빔전류 검출기능을 가지는 빔 덤프를 구비함으로써, 상기 패러데이 컵의 검출치와 상기 빔 덤프의 검출치를 비교하여 빔 수송효율을 산출할 수 있다.
본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서는 또한, 이온빔의 단면의 전류밀도분포를 계측하는 프로파일 모니터를 구비하고, 이 프로파일 모니터를, 상기 스캐너 하우징 내에서 상기 패러데이 컵의 상류측 바로 근방 또는 하류측 바로 근방에 배 치하도록 하여도 좋다.
본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서는, 웨이퍼의 근방에 배치된 도즈량 계측수단과 계측된 도즈량이 적절한지 여부를 판정하는 판정수단을 구비하고, 또한 상기 질량분석자석장치의 출구로부터 상기 질량분석슬릿 바로 앞의 빔라인 구간에 배치되어 전계의 작용에 의하여 이온빔을 빔라인 상에서 벗어나는 소정 방향으로 편향시키고, 이를 유지함으로써 이온빔의 일시퇴피를 행하는 편향장치를 구비함으로써, 계측된 도즈량이 상기 판정수단에 있어서 부적절하다고 판정되었을 때에, 상기 편향장치에 의한 일시퇴피를 행하고, 상기 도즈량이 부적절하다고 판정되고나서 소정 시간이 경과하면 상기 일시퇴피를 정지시킴으로써 이온빔을 빔라인으로 복귀시켜서 상기 도즈량 계측수단에 의한 도즈량의 재계측을 행하고, 재계측한 도즈량이 다시 부적절하다고 판단되었을 때에는, 상기 패러데이 컵을 빔라인 상에 삽입함과 함께 상기 일시퇴피를 해제하도록 구성할 수가 있다.
본 발명의 이온주입장치에 있어서는, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 스캐너의 상류측의 빔라인에 삽입하여 이온소스로부터 인출된 이온빔을 인젝터 플래그 패러데이 컵으로 차단하면, 이온빔이 인젝터 플래그 패러데이 컵에 닿는다. 이때, 이온빔에 의하여 스퍼터링이 발생하더라도, 인젝터 플래그 패러데이 컵이 빔 스캐너의 상류측에 배치되어 있고, 인젝터 플래그 패러데이 컵에서 이온빔을 차단하고 있으므로, 스퍼터링된 입자가 주변부재, 예컨대 빔 스캐너의 스캐닝 전극에 부착하는 일이 없다. 따라서, 빔 스캐너의 스캐닝 전극을 최적의 상태로 유지할 수가 있어 서, 그 결과, 빔 스캐너에서 이온빔을 정확하게 왕복스캔시킬 수가 있다. 이에 더하여, 대량의 스퍼터링 입자가 빔 스캐너의 스캐닝 전극에 부착되는 일이 없으므로, 빔 스캐너 등을 수용하고 있는 스캐너 하우징과 빔 스캐너의 스캐닝 전극 사이가 단락될 우려를 확실히 방지할 수가 있다.
게다가, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 빔 스캐너의 하류측의 근방에 배치하는 구성에 비하여, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 작게 할 수가 있다. 이는, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 빔 스캐너의 하류측에 배치하는 구성에서는, 빔 스캐너에 의한 이온빔의 스캐닝 범위에 적합한 수용면적을 가지는 인젝터 플래그 패러데이 컵이 필요하다. 이와 대비하여, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 빔 스캐너의 상류측에 배치하는 구성에서는, 이온빔이 빔 스캐너에서 왕복스캔되기 전이므로, 이온빔의 스캔 범위에 적합한 수용면적을 가지는 인젝터 플래그 패러데이 컵을 준비할 필요가 없기 때문이다. 그 결과, 인젝터 플래그 패러데이 컵을 빔 스캐너의 상류측에 배치하는 구성만으로도, 인젝터 플래그 패러데이 컵의 소형화에도 기여할 수가 있다.
이하, 본 발명에 의한 이온주입장치의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2a 및 도 2b는, 본 발명을 싱글 웨이퍼형 이온주입장치에 적용하였을 경우의 모식도이며, 특히, 도 2a는 평면도이고, 도 2b는 측면도이다. 이온주입장치(1)의 구성에 대하여, 이온소스(10)를 기점으로 하는 빔라인의 최상류에서부터 설명한다. 이온소스(10)의 출구측에는, 이온 챔버 내에서 생성된 플라즈마로부터 이온빔을 인출하는 인출전극(12)이 설치되어 있다. 인출전극(12)의 하류측 근방에는, 인출전극(12)에서 인출된 이온빔 속에 포함되는 전자가 인출전극(12)을 향하여 역류하는 것을 억제하는 억제전극(14)이 설치되어 있다. 이온소스(10)에는, 이온소스 고압전원(16)이 접속되고, 인출전극(12)과 터미널(18) 사이에는, 인출전원(20)이 접속되어 있다.
인출전극(12)의 하류측에는, 입사하는 이온빔에서 원하는 이온이 아닌 이온을 분리하여, 원하는 이온으로 이루어지는 이온빔을 인출하기 위한 질량분석자석장치(22)가 배치되어 있다. 질량분석자석장치(22)의 하류측에는, 이온빔을 상하방향(종방향)으로 포커싱 또는 수렴시키는 제1 4중극 버티컬 수렴 전자석(24), 이온빔을 빔궤도라인으로부터 편향시키는 파크전극(26), 이온빔 내에서 원하는 질량의 이온으로 이루어지는 이온빔을 통과시키는 질량분석슬릿(28), 및 이온빔을 상하방향으로 포커싱 또는 수렴시키는 제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)이 배치되어 있다. 파크전극(26) 및 질량분석슬릿(28)은, 알루미늄 등의 크로스(cross) 오염이 거의 없는 재료로 구성되는 파크 하우징(27)에 수용되어 있다. 다만, 질량분석슬릿(28)은, 고정식의 전용 슬릿 이외에도, 복수 단의 스위칭 타입 질량분석슬릿을 이용하여도 좋다. 복수 단의 스위칭 타입 질량분석슬릿에 의하면, 예컨대 3단 슬릿 사이즈의, 높은 빔전류용의 타원형 또는 긴 원형 슬릿, 낮은 빔전류용의 가늘고 긴 원형 슬릿, 및 빔궤도축 확인용의 극소 직경 슬릿을 기계적으로 스위칭한다.
제2 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)의 하류측에는, 이온빔을 필요에 따라 차단하고 빔전류를 계측하는 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)과, 이온빔의 진행방향에 직교하는 수평방향으로 이온빔을 주기적으로 왕복스캔시키는 빔 스캐너(36)가 배치되어 있다. 빔 스캐너(36)의 상류측 및 하류측에는 각각, 이온빔의 단면사이즈의 크기도 제한할 수 있는 구멍을 가지고, 이온빔의 발산을 억제하며, 스캐닝 전계를 주변으로부터 차폐하기 위한, 스캐너 억제전극(34, 38)이 설치되어 있다. 여기서, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)은, 후술하는 바와 같이, 여기서는 상하방향의 구동기구에 의하여 빔라인에 대하여 삽입 제거 가능하게 되어 있다. 또한, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32), 빔 스캐너(36) 및 스캐너 억제전극(34, 38)은, 알루미늄으로 이루어지는 스캐너 하우징(37)에 수용되어 있다.
인출전극(12)에서 스캐너 하우징(37)까지의 빔라인 상의 각 부재는, 터미널(18)에 수용되어 있다. 터미널(18)에는 터미널 전원(19)이 접속되어 있다. 따라서, 파크 하우징(27) 및 스캐너 하우징(37)의 전위는, 터미널(18)의 전위와 같으며, 터미널 전원(19)의 전위가 된다.
빔 스캐너(36)의 하류측에는, 중심궤도(빔 스캐너(36)로 스캔하기 전의 이온빔의 중심궤도)에 대하여 수평방향으로 각도를 가지도록 편향된 이온빔을, 중심궤도에 평행하게 되도록 재편향시키는 평행렌즈(40), 및 이온빔을 가속 또는 감속시키는 가속/감속 칼럼(42)이 배치되어 있다. 평행렌즈(40)는, 중앙에 이온빔이 통과되는 구멍이 뚫린 원호 형상의 복수의 전극으로 구성되어 있다. 평행렌즈(40)의 상류측에서 첫 번째 전극은, 터미널 전위로 유지되어 있다. 두 번째 전극은, 억제전극이라 하며, 억제전원(44)에 접속되어 전자의 유입을 억제하고 있다. 세 번째 전극은, 평행렌즈 전원(46)에 접속되어, 두 번째 전극과 세 번째 전극 사이에 전계가 발생하여, 수평방향으로 편향된 이온빔이 편향 전의 이온빔 중심궤도에 평행한 이온빔이 된다. 평행렌즈(40)는, 전계를 이용하는 구조이며, 두 번째 전극과 세 번째 전극 사이의 전위차에 의하여, 이온빔은 감속된다. 즉, 빔 스캐너(36)에 의하여 편향된 이온빔이, 두 번째 전극과 세 번째 전극 사이의 전계에 의하여 편향 전의 이온빔 중심궤도에 평행한 방향으로 궤도수정됨과 함께 감속되는 것이 된다.
가속/감속 칼럼(42)은, 직선 형상의 하나 이상의 전극으로 구성되어 있다. 가속/감속 칼럼(42)의 상류측에서 첫 번째 전극에는, 평행렌즈(40)의 세 번째 전극과 마찬가지로, 평행렌즈 전원(46)이 접속되어 있다. 두 번째 및 세 번째 전극에는, 각각 제1 가속/감속 칼럼 전원(48) 및 제2 가속/감속 칼럼 전원(50)이 접속되어 있다. 이들 전원전압을 조정하여, 이온빔을 가감속시킨다. 또한, 네 번째 전극은, 접지전위에 접지되어 있다.
가속/감속 칼럼(42)의 하류측에는, 하이브리드형 각도에너지 필터(AEF; Angular Energy Filter, 이하, AEF라 함)(52)가 배치되어 있다. AEF(52)는, 목표로 하는 가속 에너지가 얻어지는 이온빔을 선별하는 에너지 필터이다. AEF(52)는, 자계 편향용의 마그네틱 편향 전자석과 스태틱 편향용의 스태틱 편향 전극을 구비하고 있다. 마그네틱 편향 전자석은, AEF 챔버(54)를 에워싸도록 배치되어 있고, AEF 챔버(54)의 상하좌우를 에워싸는 요크부재와 이 요크부재 둘레에 감긴 코일군으로 구성되어 있다. 또한, 상기 마그네틱 편향 전자석에는, 직류전압전원(도시생략)이 접속되어 있다.
한편, 스태틱 편향 전극은, 상하 한 쌍의 AEF 전극(56)으로 구성되어, 이온 빔을 상하방향에서 사이에 두도록 배치되어 있다. 한 쌍의 AEF 전극(56) 중, 상측의 AEF 전극(56)에는 포지티브 전압을, 하측의 AEF 전극(56)에는 네가티브 전압을 각각 인가하고 있다. 자기에 의한 편향시에는, 마그네틱 편향 전자석으로부터의 자계에 의하여 이온빔을 하방으로 약 20도 편향시켜서, 목표로 하는 에너지의 이온빔만이 선택되는 것이 된다. 한편, 자계 및 전계, 또는 전계만에 의한 편향시에는, 마그네틱 편향 전자석으로부터의 자계와 한 쌍의 AEF 전극(56) 사이에서 발생되는 전계에 의한 병용작용, 또는 전계의 편향작용에 의하여, 이온빔을 하방으로 약 20도 편향시켜서, 목표로 하는 에너지의 이온빔만이 선택되는 것이 된다.
이와 같이 AEF(52)는, 필요에 따라서 각각 사용하는 자계, 전계, 및 자계와 전계 양쪽의 하이브리드 타입이므로, 저에너지 빔의 수송에는, 전자 한정효과가 높은 자계를 주로 사용하고, 고에너지 빔의 수송에는, 자계 편향 및 스태틱 편향의 양쪽을 이용할 뿐만 아니라, 전계만의 편향작용을 이용할 수도 있다. 다만, 자계를 상시 사용하는 경우, 또는 자계와 전계를 둘다 사용하거나 전계만을 사용하는 편향동작의 경우의 선택은, 에너지나 이온소스(10)의 가스의 종류에 따라 달라진다.
AEF(52)에는, 전자를 공급함으로써 이온빔의 발산을 억제하여, 웨이퍼(58)에 대한 이온빔의 수송효율을 향상시키는 AEF 플라즈마 샤워(60)가 설치되어 있다. 또한, AEF(52)는, AEF 억제전극(62, 64)을 AEF 플라즈마 샤워(60)의 상류측 및 하류측에 각각 구비하고 있다. 이 AEF 억제전극(62, 64)은, 전자 장벽(barrier) 및 이온빔의 단면형상의 사이즈의 크기를 제한하는 것이 주된 역할이다.
AEF 챔버(54)의 벽면에는, 커스프(cusp)자계를 형성하는 복수의 영구자 석(66)이 배치되어 있다. 이 커스프 자계의 형성에 의하여, 전자가 AEF 챔버(54) 내부로 한정되어 있다. 각 영구자석(66)은, 그 자극을 AEF 챔버(54) 내부로 향하게 하고, 또한, 그 이웃하는 자극이 서로 반대 극성이 되도록 배치되어 있다. 다만, AEF 챔버(54)의 출구측에는, AEF(52)로 편향되지 않고 직진하는 이온이 중성화한 중성입자 등을 받아들이는 스트라이커(striker) 플레이트(68)가 설치되어 있다.
프로세스 챔버(진공처리 챔버)(70)는, AEF 챔버(54)와 연결되어 있다. 프로세스 챔버(70) 내에는, 선택가능 에너지 슬릿(이하, SES라 함)(72)이 배치되어 있다. 선택가능 에너지 슬릿(72)은, 이온빔을 상하방향에서 사이에 두도록 배치되어 있다. 상하의 선택가능 슬릿은 각각, 4개의 슬릿면을 구비하고 있고, 이들 슬릿면의 선택 후, 또한 상하의 선택가능 슬릿의 축을 상하방향으로 조정하거나, 상기 축을 회전시킴으로써, 원하는 슬릿 폭으로 변경한다. 이들 4개의 슬릿면을 이온종에 따라서 순차 선택함으로써, 크로스 오염을 저감시키고 있다.
플라즈마 샤워(74)는, 저에너지 전자를 이온빔과 함께 웨이퍼(58)의 앞면에 공급하여, 이온주입으로 생기는 포지티브 전하의 대전을 중화시켜서 억제하고 있다. 플라즈마 샤워(74)의 좌우단에 각각 배치된 도즈컵(dose cup)(76)은, 도즈량을 계측한다. 구체적으로는, 전류계측회로에 접속되어 있는 좌우의 도즈컵에 들어오는 이온빔이, 그 회로를 흘러오는 전자에 의하여 중성화되므로, 이 전자의 흐름을 측정함으로써 이온빔의 측정을 행한다.
빔 프로파일러(78)는, 이온주입 위치에서의 빔전류의 강약 측정을 행하기 위한 빔 프로파일러 컵(도시생략)과, 빔 형상 및 빔 X-Y 위치를 계측하기 위한 버티 컬 프로파일 컵(도시생략)을 구비하고 있다. 빔 프로파일러(78)는, 이온주입 전 등에 수평방향으로 이동시키면서, 이온주입 위치의 이온빔 밀도를 계측한다. 빔 프로파일 계측의 결과로서, 이온빔의 예상 불균일성(PNU; Predicted Non Uniformity)이 프로세스의 요건을 만족하지 않을 경우에는, 빔 스캐너(36)의 인가전압 등을 프로세스 조건에 만족하도록 자동적으로 조정한다. 버티컬 프로파일 컵은, 이온주입 위치에서의 빔 형상을 계측하여, 빔 폭이나 빔 중심위치의 확인을 행한다.
빔라인의 최하류에는, 패러데이 컵의 것과 유사한 빔전류 계측기능을 가지며, 최종 셋업 빔을 계측하는 트리플 서피스 빔 덤프(TSBD; Triple surface beam dump)(80)가 배치되어 있다. 트리플 서피스 빔 덤프(80)는, 이온소스(10)의 가스의 종류에 따라서 삼각 필라(pillar; 기둥)의 3면을 스위칭함으로써, 크로스 오염을 저감시키고 있다. 다만, 빔라인은 높은 진공으로 유지되고 있음은 말할 것도 없다.
도 3a, 도 3b를 참조하여, 상기와 같이 구성된 이온주입장치(1)에 있어서의 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 대하여 설명한다. 도 3a는, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)과 그 주변의 구조를 나타내는 측면단면도이고, 도 3b는 그 평면단면도이다. 본 발명에 의한 이온주입장치(1)에 있어서는, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 빔 스캐너(36)의 상류측으로서 스캐너 하우징(37) 내에 배치되어 있다. 도 3b에 있어서, 빔 스캐너(36)는, 빔라인을 따라서 서로 이격거리가 크게 되도록 배치된 한 쌍의 스캐닝 전극(36a, 36b)을 가지고 있다.
여기서는, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)을 상하방향으로 구동하여, 도면 중 이점쇄선으로 나타내는 빔라인 상에 삽입 제거하기 위하여, 스캐너 하우징(37) 외측에 구동기구(32-1)가 설치되어 있다. 구동기구(32-1)로부터 구동축(32-2)이 스캐너 하우징(37) 내로 도입되고, 구동축(32-2)의 선단에 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 장착되어 있다. 스캐너 하우징(37) 내의 진공상태(감압상태)를 열화시키지 않도록 하기 위하여, 구동기구(32-1)는 하우징(32-3) 내에 수용되어 기밀상태가 유지되며, 스캐너 하우징(37)을 관통하고 있는 구동축(32-2)의 주위도 밀폐가 실시된다.
인젝터 플래그 패러데이 컵(32)은 이온빔의 전류를 계측하기 위하여 이용되며, 통상은 도 3a에 실선으로 나타내는 퇴피위치에 있지만, 계측시에 하강되어 도면 중 파선으로 나타내는 바와 같이 빔라인 상으로 나오게 된다.
인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 의한 빔전류의 계측원리는 이하와 같다. 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)은, 터미널 빔 모니터 컨트롤러(도시생략)를 통하여 그라운드에 접지되어 있다. 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 빔라인 상에 배치되면, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 진입하여 온 이온에 상당하는 전자가 그라운드로부터 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)으로 흘러서 이온을 중화시킨다. 터미널 빔 모니터 컨트롤러는, 이 중화를 위하여 흐른 전자량을 계측하여, 빔전류량을 산출하고 있다.
인젝터 플래그 패러데이 컵(32)은, 그곳에 입사하는 이온빔의 단면형상에 대응하는 수용면적을 가지고 있으면 좋다. 즉, 본 실시예의 경우, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 입사하는 이온빔의 단면형상은, 횡방향으로 긴 축을 가지는 타원 혹은 플랫 형상이지만, 왕복스캔되기 전이므로, 입사하는 이온빔의 단면형상보다 조금 큰듯한 장방형 형상이면 좋다.
인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 있어서 이온빔이 닿는 부분, 구체적으로는, 빔전류의 검출에 이용되는 면에는, 그라파이트(32a)가 시설되어 있다. 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 하강하여 빔라인 상에 배치되면, 이온빔이 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 진입하여 그라파이트(32a)에 닿는다. 이때, 이온빔으로 그라파이트(32a)가 스퍼터링되더라도, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 빔 스캐너(36)의 상류측에 배치되어 있고, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에서 이온빔을 차단하고 있으므로, 스퍼터링된 그라파이트(32a)의 입자가 빔 스캐너(36)의 스캐닝 전극(36a, 36b)에 부착되는 일은 없다. 따라서, 빔 스캐너(36)의 스캐닝 전극(36a, 36b)을 최적 상태로 유지할 수가 있다. 그 결과, 빔 스캐너(36)에서 이온빔을 정확하게 왕복스캔시킬 수가 있다.
또한, 대량의 그라파이트(32a) 입자가 빔 스캐너(36)의 스캐닝 전극(36a, 36b)에 부착되는 일이 없으므로, 빔 스캐너(36) 등을 수용하고 있는 스캐너 하우징(37)과 빔 스캐너(36)의 스캐닝 전극(36a, 36b) 사이가 단락될 우려를 확실하게 방지할 수 있다. 게다가, 도 1에서 설명한 인젝터 플래그 패러데이 컵(200)을 빔 스캐너(300)의 하류측에 배치하는 종래의 구성에 비하여, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)을 작게 할 수가 있다. 이는, 이하의 이유에 의한다. 인젝터 플래그 패러데이 컵을 빔 스캐너의 하류측에 배치하는 종래의 구성에서는, 이온빔이 왕복스캔되는 넓은 범위에 적합한 수용면적을 가지는 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 필요하다. 이와 대비하여, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)을 빔 스캐너(36)의 상류측에 배치하는 본 발명의 구성에서는, 이온빔이 왕복스캔되고 있지 않으므로, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)의 수용면적을 작게 할 수가 있다. 특히, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)에 입사하는 이온빔은, 그 전단계에 배치되어 있는 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)에 의하여 수렴되므로, 단면형상이 더욱 작게 되어 있다. 그 결과, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32) 전체의 사이즈를 작게 할 수가 있다.
한편, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)이 상승하여 빔라인 상에서 퇴피하면, 이온빔이 하류측에 배치된 빔 스캐너(36)를 향하여 진행한다. 빔 스캐너(36)의 스캐닝 전극(36a, 36b)이 최적 상태로 유지되고 있으므로, 빔 스캐너(36)에 도착한 이온빔은 정확하게 왕복스캔되는 것이 된다.
여기서, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)의 검출치와 트리플 서피스 빔 덤프(80)의 검출치를 비교하여 빔 수송효율을 산출할 수가 있다.
도 4는, 스캐너 하우징(37) 내에서의 이온빔의 왕복스캔의 모습을 나타내는 평면단면도이다.
다음으로, 파크전극(26)과 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)의 조합으로 행하여지는 이온빔의 차단기능에 대하여 설명한다.
도 5는, 파크전극(26)과 질량분석슬릿(28)과, 이들을 수용한 파크 하우징(27)을 나타내는 단면도이다. 도 5 중, 이점쇄선으로 나타내는 빔라인에 있어서, 질량분석슬릿(28)의 바로 전, 즉 상류측에, 플러스 전극(26-1)과 마이너스 전극(26-2)으로 이루어지는 파크전극(26)이 배치되어 있다. 이들 파크전극(26)과 질량분석슬릿(28)은, 알루미늄으로 이루어지는 파크 하우징(27)에 수용되어 있다. 질 량분석슬릿(28)의 중앙에는, 이온빔 중 소정 질량의 이온으로 이루어지는 이온빔을 통과시키는 구멍(120)이 뚫려 있다. 또한, 질량분석슬릿(28)의 상류측의 면, 구멍(120)의 벽면 및 마이너스 전극(26-2)의 하류측에 대응하는 파크 하우징(27)의 내벽면은, 그라파이트(122)로 덮여 있다. 그라파이트(122)는, 이온빔이 닿더라도, 스퍼터링되기 어려워서 박리되기 어렵다.
도 5에 있어서, 파크전극(26)에 파크전압이 인가되지 않아 플러스전극(26-1)과 마이너스 전극(26-2) 사이에 전위차가 없어, 파크전극(26)에 전계가 존재하지 않을 때에는, 질량분석자석장치(22)에서 분리된 이온빔은, 파크전극(26)을 빔궤도라인을 따라서 통과한다. 파크전극(26)을 통과한 이온빔 중 소정 질량의 이온으로 이루어지는 이온빔이 질량분석슬릿(28)의 구멍(120)을 통과한다. 질량분석슬릿(28)의 구멍(120)을 통과한 이온빔은, 하류측에 위치하는 빔 스캐너(36)를 향하여 진행한다(도 2a 참조).
한편, 파크전압이 인가됨으로써, 플러스 전극(26-1)과 마이너스 전극(26-2)으로 이루어지는 파크전극(26)에 전계가 존재하고 있을 때에는, 질량분석자석장치(22)에서 분리된 이온빔은, 도 5에 실선으로 나타내는 바와 같이, 파크전극(26)에서 마이너스 전극(26-2)을 향하여 하방으로 편향된다. 마이너스 전극(26-2)에 인가되는 전압은, 이온소스(10)에 있어서의 수십 kV 이상의 인출전압일 때에는 그 10% 전후, 예컨대 약 -10 kV가 바람직하다. 이 편향에 의한 이온빔의 퇴피는, 기계적으로 행하여지는 편향에 비하여 극히 고속(마이크로초 오더)이어서, 고속퇴피라 한다. 편향한 이온빔은, 질량분석슬릿(28)의 상류측의 면 혹은 파크 하우징(27)의 내벽을 덮고 있는 그라파이트(122)에 닿은 상태를 유지한다. 이 상태는, 통상 수초 정도의 단시간 지속되며, 이온빔의 일시퇴피라 한다. 이 상태에 있어서 파크전극(26)에 대한 인가전원을 오프로 하여 전위차를 없애면, 파크전극(26)에 전계가 존재하지 않는 상태가 되어, 편향되어 있던 이온빔은, 도 5에 이점쇄선으로 나타내는 빔궤도라인을 따르도록 복귀한다. 이로써, 파크전극(26)을 통과한 이온빔 중 소정 질량의 이온으로 이루어지는 이온빔이 질량분석슬릿(28)의 구멍(120)을 통과한다. 그리고, 질량분석슬릿(28)의 구멍(120)을 통과한 이온빔은, 하류측에 위치하는 빔 스캐너(36)를 향하여 진행한다.
이와 같은 파크전극(26)을 구비함으로써, 이온빔의 단면형상이, 통상의 원형, 횡방향으로 긴(횡방향에 장축을 가짐) 혹은 상하방향으로 긴(상하방향에 장축을 가짐) 타원 혹은 플랫 형상 중 어느 것이더라도, 그 단면형상의 영향을 받지 않고, 이온빔을 파크 하우징(27) 내에서 양호하게 퇴피시킬 수가 있다. 그리고, 일시퇴피 상태에 있는 이온빔이 닿는 영역에는 이 이온빔에 의하여 스퍼터링이 생기기 어려운 그라파이트 재질로 덮여 있으므로, 질량분석슬릿(28)의 하류측에 있어서 스퍼터링 입자에 의한 오염 등의 악영향을 받는 일은 없다. 다만, 상기와 같은 파크전극(26)에 의한 전계편향 대신에, 자계편향을 채용하여도 좋다.
다음으로, 상기와 같이 구성된 이온주입장치(1)에 있어서, 방전현상이 발생하여 원하는 이온빔을 얻을 수가 없게 된 때의 동작에 대하여 설명하는데, 그 전에 통상의 경우의 이온주입에 대하여 간단히 설명한다.
도 6은, 웨이퍼(58)에 이온주입을 행할 때의 모습을 나타내는 설명도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 승강장치(130)는, 웨이퍼(58)를 지지하는 플래튼(도시생략)을 구비하며, 플래튼을 상하방향으로 승강시킴으로써 웨이퍼(58)를 승강시킨다. 또한, 승강장치(130)는, 제어를 맡은 CPU(Central Processing Unit)(132)와, 웨이퍼(58)의 상하방향의 위치정보를 기억하는 RAM(Random Access Memory)(134)를 구비하여, 필요에 따라서 웨이퍼(58)의 위치정보를 기억한다. 한 쌍의 도즈컵(140)은, 이온빔이 조사되는 영역 내의 고정위치, 여기서는 승강장치(130)의 좌우 위치에 배치되어 있고, 도즈량을 계측하여, 계측치를 출력한다. 도즈량 판정부(142)는, 한 쌍의 도즈컵(140)에서 측정된 계측치에 기하여 도즈량이 적절한지 여부를 판정하여, 판정결과를 판정신호로서 출력한다. 구체적으로는, 도즈량이 소정치 이상인 경우에는, 도즈량 판정부(142)는 도즈량이 적절하다는 취지의 판정신호를 출력한다(이하, 적절 판정신호라 함). 한편, 도즈량이 소정치 미만인 경우에는, 도즈량 판정부(142)는 도즈량이 부적절하다는 취지의 판정신호를 출력한다(이하, 부적절 판정신호라 함).
파선 화살표(횡방향의 화살표)로 나타내는 바와 같이, 이온빔은, 빔 스캐너(36)에 의하여 주기적으로 한 쌍의 도즈컵(140)을 옆으로 자르듯이 수평방향으로 왕복스캔된다. 수평방향으로 왕복스캔하고 있는 이온빔에 대하여, 실선 화살표(상하방향의 화살표)로 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(58)가 상하방향으로 이동하면, 이온빔은 웨이퍼(58)의 전체면을 왕복스캔하는 것이 된다. 그 결과로서 이온빔의 이온이 웨이퍼(58)의 전체면에 주입된다. 구체적으로는, 웨이퍼(58)가 최하위치에서 최상위치, 또는 최상위치에서 최하위치까지 이동하는 동안에, 이온이 웨이퍼(58) 전체면에 주입된다.
그런데, 이와 같이 웨이퍼(58)에 이온주입을 행하고 있을 때에, 방전현상이 발생하여 원하는 이온빔을 얻을 수가 없게 되면, 도즈컵(140)에서 측정하고 있는 도즈량이 감소한다. 그리고, 도즈량이 소정치 미만이 되면, 도즈량 판정부(142)는, 부적절 판정신호를 출력한다. 이 부적절 판정신호를 수취하면, 파크전원 제어부(제어수단)(144)는, 파크전압을 파크전극(26)에 인가한다. 파크전압이 인가되면, 파크전극(26)은, 이온빔을 순간적으로 빔궤도라인에서 하방으로 편향시킴으로써 퇴피시키고, 이 상태가 소정 시간(예컨대, 2초) 유지된다. 그 결과, 이온빔은, 질량분석슬릿(28)의 그라파이트(122), 또는 파크 하우징(27) 내의 그라파이트(122)에 닫는다. 따라서, 질량분석슬릿(28)이나 파크 하우징(27)을 퇴피장소로서 활용할 수가 있다. 이에 더하여, 이온빔이 질량분석슬릿(28)이나 파크 하우징(27) 내의 그라파이트(122)를 향하여 편향되기 때문에, 이온빔이 웨이퍼(58)에 도달하는 일은 없어서, 웨이퍼(58)에 주입되는 일도 없다.
또한, 부적절 판정신호를 수취하면, 승강장치(130)의 CPU(132)는, 웨이퍼(58)의 상하방향의 위치정보를 RAM(134)에 기억시킴과 함께, 만일을 대비하여 웨이퍼(58)를 이온주입되지 않는 위치(이온빔의 조사영역 외부)로 퇴피시킨다. 구체적으로는, 방전현상이 발생하였을 때의 웨이퍼(58)에 대한 이온주입위치가, 웨이퍼(58)의 중심보다도 상측이었을 경우에는, 웨이퍼(58)를 최상위치까지 상승시킴으로써, 웨이퍼(58)를 이온빔의 조사영역으로부터 퇴피시킨다. 한편, 방전현상이 발생하였을 때의 이온주입위치가, 웨이퍼(58)의 중심보다도 하측이었을 경우에는, 웨 이퍼(58)를 최하위치까지 하강시킴으로써, 웨이퍼(58)를 이온빔의 조사영역으로부터 퇴피시킨다.
이어서, 부적절 판정신호를 수취하고나서 소정 시간이 경과하여 웨이퍼(58)가 최상위치 또는 최하위치로 퇴피하였다고 판단하면, 파크전원 제어부(144)는 파크전극(26)에 대한 파크전압의 인가를 정지한다. 그 결과, 퇴피하고 있는 이온빔이 순간적으로 빔궤도라인으로 복귀한다. 이온빔이 빔궤도라인으로 복귀하면, 빔 스캐너(36)에서 주기적으로 왕복스캔이 행하여지므로, 이온빔의 도즈량이 도즈컵(140)에서 측정된다. 측정 결과, 도즈량이 소정치 이상이면, 도즈량 판정부(142)는, 적절 판정신호를 출력한다. 이 적절 판정신호를 수취하면, 파크전원 제어부(144)는, 파크전압을 파크전극(26)에 인가한다. 파크전압이 인가되면, 파크전극(26)은, 이온빔을 순간적으로 빔라인으로부터 하방으로 편향시킴으로써 이온빔을 퇴피시킨다. 또한, 이 적절 판정신호를 수취하면, CPU(132)는 RAM(134)으로부터 웨이퍼(58)의 위치정보를 읽어내어, 승강장치(130)를 구동하여 웨이퍼(58)를 방전현상이 발생한 때의 위치로 복귀시킨다.
다음으로, 적절 판정신호를 수취하고나서 소정 시간이 경과하여 웨이퍼(58)가 퇴피 전의 위치(방전현상이 발생한 때의 위치)로 복귀하였다고 판단하면, 파크전원 제어부(144)는 파크전극(26)에 대한 파크전압의 인가를 정지한다. 파크전극(26)에 대한 파크전압 인가가 정지되면, 이온빔의 편향이 정지되어, 이온빔이 순간적으로 빔궤도라인으로 복귀한다. 그 결과, 질량분석슬릿(28)의 구멍(120)을 통과한 이온빔은 빔 스캐너(36)를 향하여 진행하여, 빔 스캐너(36)에서 이온빔이 주 기적으로 수평방향으로 왕복스캔된다. 이때, 웨이퍼(58)는, 방전현상이 발생한 때의 위치로 복귀되어 있으므로, 이온주입이 중단된 때의 도중위치에서부터 이온주입을 재개할 수가 있다. 따라서, 만일, 우발적으로 방전현상이 발생하여도, 그것이 소정 시간 이내라면 이온빔의 균일성을 확보하는 것이나, 도즈량을 균일하게 하는 것이 곤란하게 되는 일은 없어서, 웨이퍼(58)에 균일하게 이온주입할 수가 있다.
상기와 같은 구성에 의한 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)을 구비함으로써, 도즈량이 부적절함을 나타내는 부적절 판정신호를 수취하고나서 소정 시간(예컨대, 2초)이 경과하여, 도즈량의 재계측을 행하였을 때에 도즈량이 적절함을 나타내는 적절 판정신호를 수취할 수가 없는 경우에는, 스캐너 하우징(37)에 있어서 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)을 빔궤도라인 상에 진출시킴으로써 이온빔을 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)으로 차단하는 것으로 하고 있다. 물론, 이온빔의 일시퇴피는 해제된다. 이와 같은 작용에 의하여, 편향장치에 의하여 이온빔을 퇴피시키고 있는 시간이 길어지는 경우는 없으며, 질량분석슬릿(28)이나 파크 하우징(27)에 구비된 그라파이트(122)가 스퍼터링되는 것을 억제할 수가 있다. 구동기구(32-1)의 제어는, 파크전원 제어부(144)에 의하여 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 파크전극(26)과 상기 인젝터 플래그 패러데이 컵(32)의 조합에 의하면, 이온빔의 직경이나 단면형상의 영향을 받지 않고 이온빔의 고속퇴피 및 일시퇴피를, 주변부재에 영향을 미치지 않고 실현할 수 있다. 또한, 도즈량 계측수단, 도즈량 판정수단, 제어수단으로서의 CPU와 RAM, 파크전원 제어수단 및 웨이퍼 퇴피수단으로서의 이동수단(승강수단)과의 조합에 의하여, 원하 는 이온빔이 얻어지지 않는 경우에는, 이온빔의 일시퇴피 동작과 웨이퍼의 퇴피동작을 조합시킴으로써 불균일한 이온빔이 웨이퍼에 조사되는 것을 막을 수가 있어서, 웨이퍼에 대하여 항상, 균일하게 이온주입을 행할 수가 있다.
다만, 상기 실시예는, 다음과 같이 변경하여 구체화하는 것도 가능하다.
상기 실시예에서는, 질량분석자석장치(22)를 구비한 이온주입장치(1)였지만, 본 발명은 질량분석자석장치를 구비하고 있지 않은 이온주입장치에도 적용될 수 있다. 이는, 질량분석자석장치에서 이온을 분리할 필요가 없는 가스(예컨대 수소 등)가 이온소스(10)에 공급되는 경우이다.
도 7a, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 이온빔 단면의 전류밀도분포를 계측하는 2선식 빔 프로파일 모니터(31)를, 인젝터 플래그 패러데이 컵(32) 바로 근방의 상류측(도 7a) 또는 하류측(도 7b)에 있어서 빔라인 상에 삽입 제거 가능하게 배치하여도 좋다. 이와 같이 구성하면, 2선식 빔 프로파일 모니터(31)에서 계측된 전류밀도분포 등에 기하여 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)이나 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)을 조정할 수가 있다. 또한, 트리플 서피스 빔 덤프(80)에서 계측된 데이터와, 2선식 빔 프로파일 모니터(31)에서 계측된 데이터를 비교함으로써도, 4중극 버티컬 수렴 전자석(24)이나 4중극 버티컬 수렴 전자석(30)을 조정할 수가 있다.
상기 실시예에서는 빔라인, 즉 이온빔의 진행방향과 직교하는 수평방향으로 이온빔을 주기적으로 왕복스캔시키는 구성이었지만, 이 대신에, 이온빔을 수평방향 이외의 특정 방향, 예컨대 수직방향으로 주기적으로 왕복스캔시키는 구성이어도 좋다.
상기 실시예에서는, 싱글 웨이퍼 타입 이온주입장치에 본 발명을 적용하였지만, 이 대신에 배치 타입 이온주입장치에 본 발명을 적용하여도 좋다.
본 출원은, 2007년4월10일 출원된 일본 특허출원 제2007-103094호에 기초하여 우선권의 이익을 주장하며, 그 개시된 내용은, 참조를 위하여 그 전체 내용이 여기에 통합되어 있다.
본 발명은, 이온빔을 필요에 따라서 차단함과 함께 빔전류를 계측하는 기능을 가지는 인젝터 플래그 패러데이 컵을 구비한 이온주입장치에 적용된다.
도 1a는, 종래의 이온주입장치에서 인젝터 플래그 패러데이 컵이 빔 스캐너의 하류측에 있는 경우의 문제점에 대하여 설명하기 위한 평면단면도이고, 도 1b는, 도 1a에 나타낸 인젝터 플래그 패러데이 컵을 상류측에서 본 정면도이다.
도 2a는, 본 발명을 싱글 웨이퍼 타입 이온주입장치에 적용하였을 경우의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이고, 도 2b는, 도 2a에 나타낸 이온주입장치를 측면에서 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는, 도 2a에 나타낸 인젝터 플래그 패러데이 컵과 그 주변의 구조를 나타낸 측면단면도이고, 도 3b는, 도 3a의 평면단면도이다.
도 4는, 스캐너 하우징(37) 내에서의 이온빔의 왕복스캔의 모습을 나타내는 평면단면도이다.
도 5는, 본 발명에 의한 이온주입장치에 구비되는 파크전극과 질량분석슬릿 및 이들을 수용하고 있는 파크 하우징에 대하여 설명하기 위한 측면단면도이다.
도 6은, 본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서 웨이퍼에 이온주입을 할 때의 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a, 도 7b는 각각, 본 발명에 의한 이온주입장치에 있어서 인젝터 플래그 패러데이 컵에 2선식 빔 프로파일 모니터를 조합시키는 경우의 조합예를 나타낸 평면도이다.

Claims (7)

  1. 이온소스로부터 인출된 이온빔을, 질량분석자석장치 및 질량분석슬릿을 통과시켜서, 빔 스캐너에 의하여 주기적으로 수평방향 혹은 그 이외의 특정 방향으로 왕복스캔시켜서 웨이퍼에 조사하여, 웨이퍼에 이온주입을 행하는 빔라인을 가지는 이온주입장치에 있어서,
    상기 질량분석슬릿의 통과 후의 상기 빔 스캐너 입력전의 빔라인 상에, 이온빔의 모든 빔량을 계측하여 빔전류를 검출하는 패러데이 컵을 삽입 제거 가능하게 배치함을 특징으로 하는 이온주입장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔 스캐너 및 상기 패러데이 컵을 수용하기 위한 스캐너 하우징을 구비하고, 상기 패러데이 컵을 상기 스캐너 하우징에 있어서의 이온빔 입구의 직후에 배치하고, 이 패러데이 컵의 직후에 상기 빔 스캐너를 배치함을 특징으로 하는 이온주입장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 패러데이 컵의 형상을, 횡 혹은 상하방향으로 긴 축을 가지는 단면 타원 형상의 이온빔에 대응 가능하도록 장방형 형상으로 함을 특징으로 하는 이온주입장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 패러데이 컵을 빔라인 상에 삽입 제거하기 위한 구동기구를 상기 스캐너 하우징의 밖에 설치하고, 상기 스캐너 하우징의 벽을 관통하여 이 스캐너 하우징 내로 도입된 상기 구동기구의 구동축에 상기 패러데이 컵을 장착하여 이루어짐을 특징으로 하는 이온주입장치.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    빔라인의 최하류 위치에 배치된, 빔전류 검출기능을 가지는 빔 덤프를 구비하고, 상기 패러데이 컵의 검출치와 상기 빔 덤프의 검출치를 비교하여 빔 수송효율을 산출할 수 있도록 함을 특징으로 하는 이온주입장치.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    이온빔의 단면의 전류밀도분포를 계측하는 프로파일 모니터를 더욱 구비하고, 이 프로파일 모니터는, 상기 스캐너 하우징 내에서 상기 패러데이 컵의 상류측 바로 근방 또는 하류측 바로 근방에 배치되어 있음을 상기 특징으로 하는 이온주입장치.
  7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    웨이퍼의 근방에 배치된 도즈량 계측수단과 계측된 도즈량이 적절한지 여부 를 판정하는 판정수단을 구비하고,
    또한 상기 질량분석자석장치의 출구로부터 상기 질량분석슬릿 바로 앞의 빔라인 구간에 배치되어 전계의 작용에 의하여 이온빔을 빔라인 상에서 벗어나는 소정 방향으로 편향시키고, 이를 유지함으로써 이온빔의 일시퇴피를 행하는 편향장치를 구비하고,
    계측된 도즈량이 상기 판정수단에 있어서 부적절하다고 판정되었을 때에, 상기 편향장치에 의한 일시퇴피를 행하고,
    상기 도즈량이 부적절하다고 판정되고나서 소정 시간이 경과하면 상기 일시퇴피를 정지시킴으로써 이온빔을 빔라인으로 복귀시켜서 상기 도즈량 계측수단에 의한 도즈량의 재계측을 행하고,
    재계측한 도즈량이 다시 부적절하다고 판단되었을 때에는, 상기 패러데이 컵을 빔라인 상에 삽입함과 함께 상기 일시퇴피를 해제함을 특징으로 하는 이온주입장치.
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