JPH0384841A - 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、イオン注入装置に関し、特にそのファラデ
ー系を構成するファラデーカップの内壁にイオンビーム
が衝突する現象（いわゆるビームヒツティング）の発生
を検出する手段に関する。

〔従来の技術〕

第３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。

このイオン注入装置は、いわゆるメカニカルスキャン方
式のものであり、基本的には、真空容器（図示省略）内
で回転および並進させられるウェーハディスク４の周縁
部に装着された複数枚のウェーハ６にイオンビーム２を
照射して各ウェーハ６にイオン注入を行うよう構成され
ている。

イオンビーム２の経路上には、ビーム成形スリット８の
他に、ウェーハディスク４と共にファラデー系を構成す
るものとして、イオンビーム２がウェーハディスク４等
に当たった際に放出される二次電子のアースへの逃げを
防止するファラデーカップにュートラルカップとも呼ば
れる）１２および負電位のサプレッサ電極１０がウェー
ハディスク４の前面側に、ウェーハディスク４が外に並
進したときにそれの代わりにイオンビーム２を受けるキ
ャッチプレート１４がウェーハディスク４の後面側にそ
れぞれ設けられている。

そして、ウェーハディスク４、ファラデーカップ１２お
よびキャッチプレート１４は、互いに電気的に並列接続
されて、例えばカレントインテグレータのような電流計
測器１６に接続されており、これによってイオンビーム
２のビーム電流Ｉｉ＋の計測を正確に行なえるようにし
ている。

〔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、例えば第３図中
に破線で示すように、何らかの原因（例えば上流側にお
いてイオンビーム２の集束点位置がずれた場合等）で異
常に広がったイオンビーム２がファラデー系に入射され
てその一部がファラデーカップ１２の内壁に衝突すると
、即ちビームヒツティングが発生すると、ウェーハ６に
対する注入量異常（より具体的には注入量不足）が発生
する。

これは、ファラデーカップ１２に衝突した部分のイオン
ビーム２はウェーハ６に入射されないにも拘わらず、そ
れがあたかもウェーハ６に入射されたかのように電流計
測器１６にビーム電流ｌｉｔが流れ、それに基づいて注
入量の制御が行われるからである。

また、上記のようなビームヒツティングが発生すると、
ファラデーカップ１２を構成する物質が叩き出されてこ
れがウェーハ６の表面に付着する、いわゆるクロスコン
タ旦ネーシゴンも大きくなる。

従って、このようなビームヒツティングを放置してイオ
ン注入を続けると、大量の不良ロフトが生じる。

そこでこの発明は、上記のようなビームヒツティングの
発生を簡単に検出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〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン注入装置は
、前記ファラデーカップとウェーハディスク系との間に
接続されていて前者に負のバイアス電圧を印加するバイ
アス電源と、このバイアス電源の回路に流れる電流を計
測する電流計測手段と、この電流計測手段で計測した電
流値を所定の基準値と比較する比較手段とを備えること
を特徴とする。

〔作用〕

ファラデーカップには、バイアス電源からつ工−ハディ
スク系に対して負のバイアス電圧が印加されるため、正
常時等において、ウェーハディスク系で発生した二次電
子がファラデーカップに流入してバイアス電源の回路に
電流が流れることを抑制することができる。

一方、イオンビームが異常に広がってその一部がファラ
デーカップに衝突すると、即ちビームヒツティングが発
生すると、それによってバイアス電源の回路に電流が流
れ、これが電流計測手段で計測される。そしてこの計測
電流値を比較手段において所定の基準値と比較すること
で、ビームヒツティングが発生したことを検出すること
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の
要部構成図である。第３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、前述したようなファラデーカッ
プ１２とウェーハディスク系、即ちこの例ではウェーハ
ディスク４とキャッチプレート１４とを並列接続した系
との間に、ファラデーカップ１２を負側にして直流のバ
イアス電源１８を接続しており、これによってファラデ
ーカップ１２にウェーハディスク系に対して負のバイア
ス電圧■９を印加するようにしている。

このバイアス電圧ＶＮの大きさは、例えば数Ｖ〜数十ｖ
程度にしておくのが好ましい。これは、ファラデーカッ
プ１２の下端面とウェーハディスク４上のウェーハ６の
表面との間の距離が通常は数ｍｍ程度と小さいため、バ
イアス電圧ｖＮの大きさが数十■を越えると、その電界
によって、つェーハ６の表面のデバイスに悪影響が出る
ことが懸念されるからである。

バイアス電源１８の回路には、そこを流れる電流ＩＮを
計測する電流計測手段としてこの例では電流計測器２０
を直列に挿入している。

更に、この電流計測器２０で計測した電流値を所定の基
準値と比較する比較手段としてこの例では比較器２２を
設けており、計測電流値が基準値以上になるとそれから
検出信号Ｓを出力するようにしている。

上記構成で、バイアス電圧ｖＮの大きさを種々に選定し
たときに電流計測器２０に流れる電流ＩＮのカーブの例
を第２図に示す。

同図中のカーブＡはビームヒツティングが発生していな
い正常時のものであり、バイアス電圧ｖＮが零またはそ
れに近いときは、イオンビーム２がウェーハディスク４
等に当たることによって放出された二次電子がファラデ
ーカップ１２に流入することによってバイアス電源１８
の回路に負の（即ち第１図中に図示したのと逆向きの）
電流■、が流れるが、バイアス電圧■、の大きさを大き
く（例えば数Ｖ〜数数十枚程度）すると、それによって
二次電子がファラデーカップ１２に流入することが抑制
されるので電流■８はほぼ零になる。

一方、イオンビーム２が異常に広がって（例えば第１図
中に破線で示した状態またはそれ以上に広がって）その
一部がファラデーカップ１２に衝突すると、即ちビーム
ヒツティングが発生すると、衝突したイオンビーム２に
よるビーム電流力バイアス電源１８の回路に流れるので
、前記電流■８のカーブはそのぶん正側にシフトし、第
２図中のカーブＢのようになる。

従って、バイアス電圧■９の大きさを数ｖ〜数十■とし
、かつ比較器２２における基準値のレベルを例えば第２
図中の電流りに相当するものに設定しておくと、正常時
は比較器２２から検出信号Ｓは出力されず、ビームヒツ
ティングが発生すると比較器２２から検出信号Ｓが出力
されるので、これによってビームヒツティングが発生し
たことを即座に検出することができる。

ちなみに、バイアス電源１８を設けない場合（これはバ
イアス電圧ｖＭが零の場合に等しい）でも、比較器２２
における基準値のレベルを例えば第２図中の１ｉ流■２
に相当するものに設定しておけば、上記電流計測器２０
および比較器２２によってビームヒツティングの発生を
検出できなくもないが、イオンビーム２がウェーハディ
スク４等に当たることによって発生する二次電子の量は
ウェーハディスク４の汚れ方、イオンビーム２のエネル
ギー、イオン種等によって異なるので、実際上は、比較
器２２における基準値のレベルをこれらに応して変化さ
せなければビームヒツティングの正しい検出は不可能で
あり、非常に面倒になる。例えば、前もって種々の場合
についてデータを集積しておいて、このデータベースに
基づく基準値の自動設定手段のようなものが必要になる
。

そのため、この実施例のようにバイアス電源１８を設け
てファラデーカップ１２に二次電子が流入するのを抑制
するのが好ましく、そのようにすれば、電流計測器２０
に流れる電流１．に不確定要素分が入らなくなるので、
比較器２２における基準値の設定が非常に簡単になる。

なお、前記検出信号Ｓの用い方としては、例えば、それ
を当該イオン注入装置の上位の制御装置に送り、これを
インターロック条件としてイオン注入を即時に停止させ
るようにしても良く、そのようにすればウェーハ６に対
する注入量異常の発生やクロスコンタミネーションの増
大を未然にしかも自動的に防止することができる。ある
いは、上記のようにすると共に、またはその代わりに、
ウェーハ６に実際にイオン注入する前の準備段階等にお
いては、検出信号Ｓに基づいてアラームを出すようにし
ても良い。

また、上記のような電流計測器２０および比較器２２を
用いる代わりに、電流計測手段と比較手段とを兼ね備え
るメータリレー（接点付電流計）等を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームが異常に
広がってそれがファラデーカップの内壁に衝突してビー
ムヒツティングが発生したことを簡単にしかも即座に検
出することができる。

その結果例えば、ウェーハに対する注入量異常の発生や
クロスコンタミネーションの増大を未然に防止すること
も可能になる。

しかも、ビームヒツティング検出のための検出電極のよ
うな特別な構造物を必要としないので、非常に簡単な構
成で済む。

【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の
要部構成図である。第２図は、バイアス電源の回路に流
れる電流の状態の例を示すグラフである。第３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・・・ウェーハディスク、６
°°°ウエーハ、１２・・・ファラデーカップ、１８・
、・バイアス電源、２０・・・電流計測器（電流計測手
段）、２２・・・比較器（比較手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内で回転および並進させられるウェーハ
   ディスクと、それと共にファラデー系を構成するもので
   あってウェーハディスクの前面側に設けられたファラデ
   ーカップおよびウェーハディスクの後面側に設けられて
   いてウェーハディスクが並進したときにそれの代わりに
   イオンビームを受けるキヤッチプレートとを備えるイオ
   ン注入装置において、前記ファラデーカップとウェーハ
   ディスク系との間に接続されていて前者に負のバイアス
   電圧を印加するバイアス電源と、このバイアス電源の回
   路に流れる電流を計測する電流計測手段と、この電流計
   測手段で計測した電流値を所定の基準値と比較する比較
   手段とを備えることを特徴とするイオン注入装置。