JPH0317947A - イオン注入装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビームを電気的に走査すると共に、
ターゲットをそれと直交する方向に機械的に走査する、
いわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置に
関する。

〔従来の技術〕

この種のイオン注入装置の従来例を第４図に示す。

このイオン注入装置においては、イオン源から引き出さ
れ、かつ必要に応じて質量分析、加速等が行われたスポ
ット状のイオンビーム２を、走査手段によって、即ちこ
の例では走査電源６から走査電圧（例えば１０００Ｈｚ
程度の三角波電圧）が供給される１組の走査電極４によ
って、Ｘ方向（例えば水平方向。以下同じ）に静電的に
走査して、Ｘ方向に広がる面状のビームになるようにし
ている。

一方、ターゲット（例えばウエーハ）８をホルダ１０に
よってイオンビーム２の照射領域内に保持すると共に、
それらを駆動装置１２によって前記Ｘ方向と直交するＹ
方向（例えば垂直方向。以下同じ）に機械的に走査し、
これとイオンビーム２の前記走査との協働によって、タ
ーゲット８の全面に均一にイオン注入を行うようにして
いる。

より具体的には、ターゲット８およびホルダ１０に入射
したイオンビーム２の量をビーム電流計測器１４によっ
て計測し、それに基づいて制御装置１６によって駆動装
置ｌ２を制御してターゲット８およびホルダ１０の走査
速度を制御する（簡単に言えば、ビーム電流が多ければ
走査速度を速《する）ようにしている。駆動装置１２は
、例えばモータおよびボールねし等の組合せから戒る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のようなイオン注入装置においては、Ｘ
方向に走査されたイオンビーム２がターゲット８に均一
に注入されているかどうかは分からない。

実際には、イオンビーム２が走査電極４に入射する位置
が違ったり、走査電極４に入射するイオンビーム２のサ
イズが変わったりすることにより、走査されてターゲッ
ト８に入射するイオンビーム２が、ターゲット８上でい
つも同じように注入されているという保証はない。

そこでイオンビーム２の均一性を計測するために、走査
されたイオンビーム２中にビーム計測器を入れてこれを
イオンビームの照射領域内を移動させるという手段が提
案されているが（例えば特開昭６２−２９５３４７号公
報参照）、このような手段による測定は、ターゲット８
に対するイオン注入の合間にしかできないため、実際の
注入中にイオンビーム２のＸ方向の均一性が良いか否か
は依然として分からない。

そこでこの発明は、イオンビームの走査方向の均一性を
、ターゲットに対するイオン注入と並行して計測するこ
とができるようにしたイオン注入装置を提供することを
主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達戒するため、この発明のイオン注入装置は
、前記ターゲットのＹ方向側の側方に設けられていて、
イオンビームのＸ方向の均一性を計測するためのビーム
計測器と、前記走査手段の下流側に設けられていて、イ
オンビームをＹ　方１ｉｉｌに偏向させてそれをビーム
計測器に入射させる偏向手段と、この偏向手段を制御し
て、前記走査手段によって走査さたイオンビームをター
ゲットとビーム計測器とに所定周期で切り換えて入射さ
せる機能を有する制御装置とを備えることを特徴とする
。

〔作用〕

上記構戒によれば、走査手段によって走査されたイオン
ビームを、ターゲットとビーム計測器とに所定周期で切
り換えて入射させることができる。

従って、イオンビームの走査方向の均一性を、ターゲッ
トに対するイオン注入と並行して計測することができる
。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第４図の例と同一または相当す
る部分には同一符号を付し、以下においては従来例との
相違点を主に説明する。

この実施例においては、前述したホルダエ０上のターゲ
ット８の上方側に（但し下方側でも良い）、かつホルダ
ｌＯおよびターゲット８の機械的走査を妨げないように
それらの若干後方側に（但し前方側でも良い）、Ｘ方向
に走査されたイオンビーム２を受けてそのＸ方向の均一
性を計測するためのビーム計測器２２を設けており、そ
してこれによる計測データをこの実施例では処理装置２
４に入力するようにしている。

また、走査電極４の下流側に、それによってＸ方向に走
査されたイオンビーム２をＹ方向に偏向させて前記ビー
ム計測器２２に入射させる偏向手段の一例として、１組
の偏向電極１８を設け、それに偏向電源２０から一定の
偏向電圧（直流電圧）を供給するようにしている。

また、この偏向電源２０を制御して、走査電極４によっ
て走査されたイオンビーム２をターゲット８とビーム計
測器２２とに所定周期で切り換えて入射させる機能を有
する制御装置２６を設けている。この制御装置２６は、
この実施例では当該イオン注入装置の全体の制御を司る
機能をも有している． ビーム計測器２２は、この例では第２図に示すように、
イオンビーム２を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測
する多数の互いに同一面積のファラデーカップ２２３を
Ｘ方向に一列に並べたものと、その前方に設けられてい
て各ファラデーカップ２２３に対応する位置に開口部を
有する２次電子抑制用のサブレッサ２２２と、その前方
に設けられていて各ファラデーカップ２２３に対応する
位置に開口部を有するマスク２２１とを備えている．２
２４および２２５は、支持碍子である．処理装置２４は
、この例では第２図に示すように、ビーム計測器２２の
各ファラデーカップ２２３から与えられるビーム電流Ｉ
を周波数信号に変換する電流／周波数変換器２４２と、
それから出力される周波数信号の周波数をカウントして
ビーム電流Ｉをディジタル化して演算制御回路２４４に
与えるカウンタ２４３と、演算制御回路２４４からの指
令に基づいてビーム計測器２２の各フ７ラデーカップ２
２３を択一的に切り換えて電流／周波数変換器２４２に
接続する多数のスイッチ２４ｌと、上記のようにして入
力されるデータに基づいて各ファラデーカップ２２３に
入射されたビーム電流Ｍ（電荷１！ｋ）の分散を調べて
イオンビーム２のＸ方向の均一性を算出する機能を有す
る演算制御回路２４４とを備えている。

またこの実施例では、イオンビーム２のＸ方向の均一性
を測定するだけではなく、更に進んで当該均一性を向上
させることができるように次のような手段を講じている
が、これは必須ではない。

即ち、前記走査電源６を、例えば第３図に示すように、
三角波を含む任意波形の走査信号ＶＳを発生させること
ができる任意波形発生器６１と、それからの走査信号ｖ
Ｓを昇圧して互いに逆極性の走査電圧■Ｘおよび−ｖＸ
をそれぞれ出力する高圧増幅器６２および６３とを用い
て構成している。

そして、任意波形発生器６１からは基本的には三角波の
走査信号ＶＳを出力させておき、それでイオンビーム２
の所定の均一性が得られない場合は、処理装置２４によ
ってこの任意波形発生器６１を制御して走査信号ｖＳひ
いては走査電圧士■Ｘの波形を均一性が良くなるように
補正するようにしている。より具体的には、ビーム電流
量が多い部分ではイオンビーム２の走査速度が高くなり
、ビーム電流量が少ない部分ではイオンビーム２の走査
速度が低くなるように波形を補正する。

このイオン注入装置における動作例を説明すると次のと
おりである。

まず、制御装置２６から、偏向電源２０に対して、イオ
ンビーム２を偏向させてビーム計測器２２に入射させる
指令が出され、その後走査電源６に対して、イオンビー
ム２をＸ方向に例えば１回走査（片道でも往復でも良い
）する指令が出される． これによって、Ｘ方向に走査されたイオンｅ　−ム２が
ビーム計測器２２に入射され、そのＸ方向の均一性が処
理装置２４において算出される。

そして処理装置２４は、算出した均一性の値を所定の設
定値と比較し、均一性が満足されていれば、制御装置２
６に対して注入ＯＫの信号を出力する。

それに応じて制御装置２６は、偏向電源２０に対してイ
オンビーム２をターゲット８に、入射させるように指令
し、更に走査電源６および制御装置１６に注入動作を行
うように指令する。

そして注入動作をしばらく、例えばイオンビーム２の走
査を１０回行った後、イオンビーム２をビーム計測器２
２に入射させてその均一性を調べる状態に再び戻す。

以降は、ターゲット８に対して所定の注入が完了するま
で、以上の動作を繰り返す。

以上のようにこの実施例のイオン注入装置では、走査さ
れたイオンビーム２をターゲット８とビーム計測器２２
とに所定周期で切り換えて入射させることができるので
、イオンビーム２のＸ方向の均一性を、ターゲット８に
対するイオン注入と並行して計測することができる。つ
まり、イオンビーム２のＸ方向の均一性をモニタしなが
らイオン注入を行うことができる。その結果例えば、注
入均一性の異常を早期にリアルタイムに近い形で発見す
ることができるようになる。

また、この実施例のように走査電源６から出力する走査
電圧の波形を補正する手段を更に講じておけば、常に注
入均一性の良好なイオン注入を行うことができる。

なお、上記実施例では、イオンビーム２の走査手段とし
て走査電極４を、イオンビーム２の偏向手段として偏向
電極１８をそれぞれ用いているが、それらの代わりに偏
向マグネットを用いてイオンビーム２を磁界によって走
査および偏向させるようにしても良い。

また、この明細書においてＸ方向およびＹ方向は、直交
する２方向を現すだけであり、従って例えば、Ｘ方向を
水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれらか
ら傾いた方向と見ても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、走査されたイオンビー
ムをターゲットとビーム計測器とに所定周期で切り換え
て入射させることができるので、イオンビームの走査方
向の均一性を、ターゲットに対するイオン注入と並行し
て計測することができる。つまり、イオンビームの走査
方向の均一性をモニタしながらイオン注入を行うことが
できる。

その結果例えば、注入均一性の異常を早期にリアルタイ
ムに近い形で発見することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
部分的に示す図である。第２図は、第１図のビーム計測
器および処理装置のより具体例を示す図である。第３図
は、第１図の走査電源のより具体例を示すブロック図で
ある。第４図は、従来のイオン注入装置の一例を部分的
に示す図である。 ２・・・イオンビーム、４・・．走査電極（走査手段）
、６・・・走査電源、８・・・ターゲット、１２・・・
駆動装置、１８・・・偏向電極（偏向手段）、２０・・
・偏向電源、２２・・・ビーム計測器、２４・・・処理
装置、２６・・・制御装置。 第２図 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームを走査手段によってＸ方向に電気的
   に走査すると共に、ターゲットを駆動装置によってＸ方
   向と直交するＹ方向に機械的に走査するようにしたイオ
   ン注入装置において、前記ターゲットのＹ方向側の側方
   に設けられていて、イオンビームのＸ方向の均一性を計
   測するためのビーム計測器と、前記走査手段の下流側に
   設けられていて、イオンビームをＹ方向に偏向させてそ
   れをビーム計測器に入射させる偏向手段と、この偏向手
   段を制御して、前記走査手段によって走査さたイオンビ
   ームをターゲットとビーム計測器とに所定周期で切り換
   えて入射させる機能を有する制御装置とを備えることを
   特徴とするイオン注入装置。