JPH01176649A - イオン打込装置の打込制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン打込装置の打込制御方法に係り、特にウ
ェーハのチャージアップ破壊を防止するのに好適な打込
制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

イオン打込装置の概略構成図を第５図に示す。

第５図において、ｌはイオン源、２はイオンビーム５３
は分離用電磁石、４は偏向用電磁石、５は円板、６は円
板５の円周方向に配列されたウェーハ、７は円板回転用
モータ、８は円板走査用モータである。イオン源１より
引き出されたイオンビーム２は、分離用電磁石３によっ
て質量分離されて、打込イオンビームのみが偏向用電磁
石４によって右または左の打込室の円板５に実装された
ウェーハ６に打ち込まれる。通常、円板５にはその円周
上（直径約１ｍ）に複数個のウェーハ６が実装されてい
るので、円板回転用モータ７の回転により一度に打込可
能な構造となっている。また、イオンビーム２の断面積
は、ウェーハ６の面積より小さいため、ウェーハ全面に
イオンビーム２を走査し打ち込むために、円板摺動用モ
ータ８により円板５を摺動する。第５図を参照して従来
のイオン打込制御方法を説明する。なお、各回間で同−
物は同一符号を付しである。９は打込室真空容器、２は
イオンビーム、１０はサプレッサ電極、１１はサプレッ
サ電圧電源、５は回転円板、６はウェーハ、１２は補集
板、１３は電流電圧変換器。

１４はスイッチ、１５はファラデイカツブ、１６は制御
装置である。第１図において、所定の打込量（ドース量
と称す）をウェーハ全面に均一度よく（１％以下）打ち
込みを行うためには、イオンビーム２の正確な測定が必
要である。ドーズ量りは次式で示される。

ｓ’ｅ”ｚ ここには、Ｓ；打込面積Ｃｄ） ｅ；電荷（１，６Ｘ　１０−１９） ２；イオン価数 工ゎ；イオン電流（ｍＡ） Ｐデ；打込時間 である。

（１）式のイオンビーム電流計測が不正確であると、打
込量が変化して均一度は得られなくなる。

したがって、正確なイオンビーム電流の計測が必要であ
る。サプレッサ電圧１１及び捕集板１２は。

ウェーハ６に照射されたイオンビーム２の２次電子等を
計測系に追し返して正確にイオン電流の計測を行ってい
る。

ところが、ウェーハ６が絶縁層を有している場合には、
イオンビーム２によってウェーハ６が時間とともに帯電
していき、遂には絶縁層の耐圧を越えると、放電して破
壊が生じてしまう。これを防止する方法にはいくつかあ
るが、イオンビーム２の中にもともと混在している電子
を積極的に利用してイオンビーム２を電子によって中性
化を図ることがよい。すなわち、イオンビーム２は、イ
エ オン源１から打込ウェーハ６まで到達する褐でには、イ
オン分離部、偏向部等を通るから２〜３ｍのイオン軌道
を通り、イオンビーム２の一部は、分析管等に衝突して
２次電子を発生し、それらはイオンビーム２の中に取り
込まれてウェーハ６まで到′達している。しかし、従来
は、ウェーハ直前にサプレッサ電圧（〜−２ｋＶ）が印
加されているため、イオンビーム２中の電子は追い返さ
れてウェーハ６に到達しなくなるため、ウェーハ６で■
に帯電しているものを中性化できない。したがって、チ
ャージアップが生じる。これを解決するためには、サプ
レッサ電圧をＯｖ（印加しない）にすればよい。しかし
ながら、前述したように。

サプレッサ電圧が印加されていないとイオンビーム電流
計測が不正確になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、（１）式のイオン電流計測が不正確で
あると、打込量が変化して均一度が得られなくなるので
、サプレッサ電圧及び捕集板は、ウェーハに照射された
イオンの２次電子等を計測系に追い返して正確なイオン
電流の計測を行っているが、ウェーハが絶縁層を有して
いる場合、イオンビームによってウェーハが時間ととも
に帯電して、絶縁層の耐圧を越えると放電して破壊が生
ずるので、イオンビームの中にもともと混在している電
子を利用してイオンビームを電子によって中性化するこ
とが望ましい。すなわち、イオンビームはイオン源から
打込ウェーハまで到達するには２〜３ｍのイオン軌道を
通るので、その一部は分析管等に衝突して２次電子を発
生し、それらがイオンビーム中に取り込まれてウェーハ
まで到達するが、従来はウェーハ直前にサプレッサ電圧
を印加しているので、イオンビーム中の電子は追い返さ
れてウェーハに到達せず中性化できない。サプレッサ電
圧をＯｖにすればよいが、サプレッサ電圧が印加されて
いないと、イオンビーム電流計測が不正確になるという
問題を生ずる。

本発明の目的は、ウェーハのチャージアップを防止し、
かつ、ウェーハに均一にイオンを打ち込むために正確な
イオン電流を計測することができるイオン打込装置の打
込制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、イオンビームの照射されるウェーハの前面
に置かれた負の高電圧のサプレッサ電圧を上記ウェーハ
へのイオン打込み前は印加して正確なイオンビーム電流
の計測を行い、イオン打込時は上記サプレッサ電圧の印
加を中断してイオンと電子の中性化を行わせるようにし
て達成するようにした。

〔作用〕

イオン打込み前のイオン電流の計測は、サプレッサ電圧
を印加して行うようにしたので正確に行うことができ、
（１）式の計算を利用することができる。さらに、イオ
ン打込を実施している間は、サプレッサ電圧の印加を中
断してイオンと電子の中性化を行わせてウェーハのチャ
ージアップを防止するか、さらにウェーハ周辺の真空度
を低下させて、ガス分子とイオンビームを衝突させて中
性化したビームを打ち込むことによってウェーハの帯電
を防止するようにした。

〔実施例〕

以下本発明の方法の一実施例を第１図〜第４図を用いて
詳細に説明する。

第１図は本発明のイオン打込装置の打込制御方法の一実
施例を説明するたるのイオンビーム計測部の一例を示す
構成図であり、〔従来の技術〕の項で説明した部分は省
略する。制御装置１６はマイクロコンピュータ内蔵のも
ので、打込制御すべてを実行している。本発明の方法の
実施例に関する部分は、ビーム電流計測のための検出器
ファラデイカツブ１５．電流電圧変換器１３．サプレッ
サ電圧電源１１のオン、オフ制御スイッチ１４゜打込円
板回転モータ駆動信号１７及び打込円板移動モータ駆動
信号１８である。

第２図に第１図のハード群の打込制御の一例を示すフロ
ーチャートを示す。第２図で、ステップＳ１はイオンビ
ームが偏向される前の状態にあり、ステップＳ２で打込
室真空引きを開始し、ステップＳ３で真空引きを完了し
たかどうかを判定し、完了していたらステップＳ４へ進
み、打込室左右の選択（右とする）を行い、ステップＳ
５で右の選択によって偏向磁石の電源を右ヘオンするか
否かを判定し、右ヘオンする場合は、ステップＳ６でサ
プレッサ電源を右へオンにする。そして、ステップＳ７
で打込準備完了のスイッチをオンとし、ステップＳ８で
ステップＳ７の信号によりステップＳ４の右側選択によ
りイオンビーム電流を右へ偏向したかどうかを調べ、右
へ偏向したときはステップＳ９で右打込室のファラデイ
カツブでイオンビームを計測し、計測値とドーズ量指定
値から打込時間（ＴｐＴＩＭＥ）や移動回数Ｎ等を計算
する（回転数は７２０ｒｐｍ以上の一定速度）。

移動回数Ｎは次式による。

ｂ （２）式において、ＡＮは所定の均一度を確保するため
に必要な定数である。

上記計算を終了してから、ステップＳＩＯで打込開始の
スイッチをオンにし、ステップＳｌｌでステップＳ１０
による信号によって円板が回転起動し、一定回転に到達
すると、ステップＳ１２へ進む。ステップＳＬ２はサプ
レッサ電圧をオフするもので、それ以降イオン打込み中
はサプレッサ電圧は印加されない。ステップＳ１３は円
板を慴動してウェーハにイオン打込みを実施する。ステ
ップＳ１４は移動回数Ｎの計算値から減算して零になる
まで繰り返しイオン打込を実行し、それを完了するとス
テップＳＬ５で打込終了信号を出力し、ステップＳ］、
６でこの信号を受けて終了動作を実行する（ビーム偏向
オフ、回転オフ、移動オフ等）。すべてが終了すると、
ステップＳ４に戻る。そして次は右側に切り換わる。以
下、左右の打込室に交互にイオンビームを導入して、左
右の鴇 各台板の実装されたウェーハにイオンを打込む。

以上の如く、本発明の実施例によれば、正確なイオンビ
ームの計測により、均−等のよい正確なイオン打込量を
保証できると同時に、絶縁層を有するウェーハにおいて
も、チャージアップによる破壊による歩留り低下を防止
したイオン打込を実施することができる。

打込時間が長時間に亘ってイオンビームの安定が保持で
きない場合に対しては、偶数回毎にファラデイカツブで
イオンビームを計測（同時にサプレッサ電圧を印加する
）して、ビーム電流の変動分を補正する如く第２図の■
−■′間にフロー追加のプログラムを組んでおけば、上
記の目的は充分遣することができる。なお、偶数回毎の
意味は。

移動している円板は、偶数時には円板がイオンビームか
ら外れて、イオンビームがファラデイカツブで計測でき
ることを意味している。

第３図は本発明の方法の他の実施例を説明するためのイ
オンビーム計測部の一例を示す構成図である。第３図に
おいて、第２図と同一部分は同じ符号を用いて説明を省
略する。第３図においては、捕集板１２内に真空度を低
下させるガスを導くため、ガス用電磁弁１９及びガス用
減圧弁２０が設けである。

第４図は第３図のハード群の打込制御の一例を示すフロ
ーチャートで、ステップ８１〜Ｓ１２までは第２図と同
様であり、ステップＳ１２からステップＳ１７へ進み、
ステップＳ１７では、ガス用電磁弁１９をオンにしてガ
スをウェーハ６に供給することによって真空度を低下さ
せる。そして、ステップ８１８で真空度のモニター機能
をもたせであるモニターがある真空度まで低下したこと
を示したらガス用電磁弁１９をオフし、ステップＳ１３
へ進み、以下ステップＳＬ３〜３１６で第２図で説明し
たのと同様の処理を行う。

真空を低下する方法としては、ガス（ＡｒまたはＮ２等
）を供給する方法のほかに、イオン打込時のみ、真空ポ
ンプ（例えば、クライオポンプ）と分析管の中間に置か
れるバルブ（スルースバクブまたはバタフライバルブ）
を閉めてイオンビーム系を一時的に真空に引かない状態
にしても約１／２〜１／１０に真空低下することができ
る（通常の真空は約３Ｘ１０””Ｐａ）。

本実施例によれば、第１図、第２図を用いて説明した実
施例の効果のほかに、さらに、サプレッサ電圧オフ時に
真空度を低下させるようにしたので、ガス分子のイオン
ビームとの衝突によって行われる中性化を促進したウェ
ーハのイオン帯電を防止できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、正確なイオンビ
ームの計測により、均一度のよい正確なイオン打込量を
保証すると同時に、絶縁層を有するウェーハにおいても
、チャージアップによる破壊による歩留り低下を防止で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオン打込装置の打込制御方法の一実
施例を説明するためのイオンビーム計測部の一例を示す
構成図、第２図は第１図のハード群の打込制御の一例を
示すフローチャート、第３図は本発明の方法の他の実施
例を説明するためのイオン計測部の一例を示す構成図、
第４図は第３図のハード群の打込制御の一例を示すフロ
ーチャート、第５図は従来のイオン打込装置の概略構成
図である。 ２・・・イオンビーム、５・・・円板、６・・・ウェー
ハ、９・・・打込室真空容器、１０・・・サプレッサ電
極、１１・・・サプレッサ電圧電源、１２・・・捕集板
、１３・・・電流電圧変換器、１４・・・スイッチ、１
５・・・ファラデイカツブ、１６・・・制御装置、１９
・・・ガス用電磁弁。 ２０・・・ガス用減圧弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン打込装置において、イオンビームの照射され
   るウェーハの前面に置かれたサプレッサ電圧を前記ウエ
   ーハへのイオン打込み前は印加して正確なイオンビーム
   電流の計測を行い、イオン打込時は前記サプレッサ電圧
   の印加を中断してイオンと電子の中性化を行わせること
   を特徴とするイオン打込装置の打込制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のイオン打込制御方法に
   おいて、前記のイオン打込時は前記サプレッサ電圧の印
   加を中断すると同時に真空度を低下させてイオンと電子
   の中性化を行わせることを特徴とするイオン打込装置の
   打込制御方法。