JPH0787085B2 - 工作物をビームで処理する装置 - Google Patents
工作物をビームで処理する装置Info
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- JPH0787085B2 JPH0787085B2 JP62219013A JP21901387A JPH0787085B2 JP H0787085 B2 JPH0787085 B2 JP H0787085B2 JP 62219013 A JP62219013 A JP 62219013A JP 21901387 A JP21901387 A JP 21901387A JP H0787085 B2 JPH0787085 B2 JP H0787085B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、工作物のビーム処理に関し、特に半導体ウエ
ハに行うイオンインプランテーションに関する。
ハに行うイオンインプランテーションに関する。
粒子や放射のビームを工作物に向けるイオンインプラン
テーションなどのプロセスでは、粒子や放射の線量が工
作物を平均的に横切って展開するように制御しながら、
ビームが工作物を全体的に横断するようにしなければな
らない。半導体ウエハのドーピングでは、固定のビーム
に対して２つの直交方向にウエハを動かすのが普通の技
術である。ウエハは、移動表面に支持され、移動表面に
よって、一方向には高速で、それと直交する方向には比
較的低速で動かされる。ドーピング密度を均一にするた
めに、ビーム密度を測定し、それによって制御速度を変
更し、ウエハ上のビームの強度が増減するのに応じて制
御速度を増減するのが普通である。
テーションなどのプロセスでは、粒子や放射の線量が工
作物を平均的に横切って展開するように制御しながら、
ビームが工作物を全体的に横断するようにしなければな
らない。半導体ウエハのドーピングでは、固定のビーム
に対して２つの直交方向にウエハを動かすのが普通の技
術である。ウエハは、移動表面に支持され、移動表面に
よって、一方向には高速で、それと直交する方向には比
較的低速で動かされる。ドーピング密度を均一にするた
めに、ビーム密度を測定し、それによって制御速度を変
更し、ウエハ上のビームの強度が増減するのに応じて制
御速度を増減するのが普通である。
従来技術では、ビーム強度はいろいろな方法で検出され
ており、米国特許第4,234,797号にまとめて解説されて
いる。
ており、米国特許第4,234,797号にまとめて解説されて
いる。
本発明は米国特許第4,234,797号に開示された線量測定
システムの改良である。前記米国特許の装置では、工作
物がビーム中を移動する支持体に支持され、線源から出
るビームによって工作物処理を制御する。支持体の移動
は、一方向には比較的速くて、それに直交する方向には
比較的遅い。前記米国特許の一実施例では、工作物は回
転自在な支持円板上に支持され、支持円板の回転によ
り、前記米国特許で「スキャニング」方向の呼んでいる
方向に工作物を移動する。スキャニング方向に直交する
遅い動きは、前記米国特許で「制御方向」と呼んでいる
方向へ支持円板に伝えられる。線量の不均一性は、照射
条件のでたらめな変動によって生じるだけでなく、円板
の周縁に近い工作物領域よりも円板の回転軸に近い工作
物領域の方がビーム中を遅く移動するので、円板の回転
当たりの供給線量が回転軸より遠い工作物領域よりも回
転軸に近い工作物領域に対して高くなるという単純な事
実によっても生じる。前記米国特許では、円板に半径方
向の溝穴が開いており、支持円板の後に固定のファラデ
ィ・ケージが支持されている。溝穴の幅は一定で、ファ
ラディ・ケージで測定される電流が相対的線量の測定値
になる。従って、例えば、支持円板の軸からビームが遠
くになるときよりも、近くにあるときの方が読み値が高
くなり、これは半径に逆比例する。
システムの改良である。前記米国特許の装置では、工作
物がビーム中を移動する支持体に支持され、線源から出
るビームによって工作物処理を制御する。支持体の移動
は、一方向には比較的速くて、それに直交する方向には
比較的遅い。前記米国特許の一実施例では、工作物は回
転自在な支持円板上に支持され、支持円板の回転によ
り、前記米国特許で「スキャニング」方向の呼んでいる
方向に工作物を移動する。スキャニング方向に直交する
遅い動きは、前記米国特許で「制御方向」と呼んでいる
方向へ支持円板に伝えられる。線量の不均一性は、照射
条件のでたらめな変動によって生じるだけでなく、円板
の周縁に近い工作物領域よりも円板の回転軸に近い工作
物領域の方がビーム中を遅く移動するので、円板の回転
当たりの供給線量が回転軸より遠い工作物領域よりも回
転軸に近い工作物領域に対して高くなるという単純な事
実によっても生じる。前記米国特許では、円板に半径方
向の溝穴が開いており、支持円板の後に固定のファラデ
ィ・ケージが支持されている。溝穴の幅は一定で、ファ
ラディ・ケージで測定される電流が相対的線量の測定値
になる。従って、例えば、支持円板の軸からビームが遠
くになるときよりも、近くにあるときの方が読み値が高
くなり、これは半径に逆比例する。
本発明によれば、前記米国特許の固定のファラディ・カ
ップの代わりに、支持円板上に取りつけたピックアップ
板を用いる。ビームの入射領域を除いてピックアップ板
を抑制電極が囲み、適当な電圧、例えば300ボルトがピ
ックアップ板に対し抑制電極に加えられる。ピックアッ
プ板からのピックアップ配線および抑制電極からのバイ
アス配線が各々の電極につなげられ、支持円板の心棒内
に取りつけられ、大気圧下の心棒外端に伸びている。こ
れらの配線への電気接続はブラシ付きスリップリングで
行われ、抑制電極にバイアス電圧が加えられ、ピックア
ップ電極が受けた電流を測定できる。
ップの代わりに、支持円板上に取りつけたピックアップ
板を用いる。ビームの入射領域を除いてピックアップ板
を抑制電極が囲み、適当な電圧、例えば300ボルトがピ
ックアップ板に対し抑制電極に加えられる。ピックアッ
プ板からのピックアップ配線および抑制電極からのバイ
アス配線が各々の電極につなげられ、支持円板の心棒内
に取りつけられ、大気圧下の心棒外端に伸びている。こ
れらの配線への電気接続はブラシ付きスリップリングで
行われ、抑制電極にバイアス電圧が加えられ、ピックア
ップ電極が受けた電流を測定できる。
側面を平行にしたピックアップ板を使用して、半径方向
のビーム位置の変化を補償し、これに対応して円板の位
置の変化を補償できる。
のビーム位置の変化を補償し、これに対応して円板の位
置の変化を補償できる。
第１図および第２図において、例えば米国特許第4,234,
797号に示される型のイオンインプランテーション装置
が示されている。この装置は、イオンビーム２を生じる
手段１とウエハ支持円板３を有する。イオンインプラン
テーションを行う多数のウエハが支持円板３上に支持さ
れる。支持円板３は中空軸５に支持され、該中空軸５に
対し適当なスピンモータ６により回転運動が与えられ
る。この回転運動の結果、ウエハ４は比較的高速でイオ
ンビーム２の経路を移動する。さらに、走査運動が、ス
キャンモータ７によって、スピンモータ６に（従って支
持円板組立対全体に）伝えられる。この走査運動の結
果、支持円板３は比較的低速でイオンビームの中を移動
する。
797号に示される型のイオンインプランテーション装置
が示されている。この装置は、イオンビーム２を生じる
手段１とウエハ支持円板３を有する。イオンインプラン
テーションを行う多数のウエハが支持円板３上に支持さ
れる。支持円板３は中空軸５に支持され、該中空軸５に
対し適当なスピンモータ６により回転運動が与えられ
る。この回転運動の結果、ウエハ４は比較的高速でイオ
ンビーム２の経路を移動する。さらに、走査運動が、ス
キャンモータ７によって、スピンモータ６に（従って支
持円板組立対全体に）伝えられる。この走査運動の結
果、支持円板３は比較的低速でイオンビームの中を移動
する。
本発明によれば、イオンビームピックアップ板８は、回
転する支持円板３の各回転の間に生じる変化を測定する
ために支持円板３に取りつけられる。ピックアップ板８
の幅は一定で、支持円板３の１回転中にピックアップ板
８に生じる変化が、支持円板３の特定の回転中に照射さ
れるウエハ部分に生じる単位面積当たりの変化量を指示
する。この並進移動（すなわち走査運動）が進むにつれ
て、支持円板３上の被照射部分は半径方向に位置を変え
る。
転する支持円板３の各回転の間に生じる変化を測定する
ために支持円板３に取りつけられる。ピックアップ板８
の幅は一定で、支持円板３の１回転中にピックアップ板
８に生じる変化が、支持円板３の特定の回転中に照射さ
れるウエハ部分に生じる単位面積当たりの変化量を指示
する。この並進移動（すなわち走査運動）が進むにつれ
て、支持円板３上の被照射部分は半径方向に位置を変え
る。
ピックアップ板８によって集められる電荷を測定するた
めに、ピックアップ板配線９がつながれていて、支持円
板３に取り付けられ、ピックアップ板８から軸５に通っ
て、軸５の内部から、軸５に取りつけたスリップリング
10につなげられる。適当なブラシ11がスリップリング10
に結合していて、電荷を取り上げ、適当なリード線12を
介して適当な測定制御回路へ伝える。
めに、ピックアップ板配線９がつながれていて、支持円
板３に取り付けられ、ピックアップ板８から軸５に通っ
て、軸５の内部から、軸５に取りつけたスリップリング
10につなげられる。適当なブラシ11がスリップリング10
に結合していて、電荷を取り上げ、適当なリード線12を
介して適当な測定制御回路へ伝える。
入ってくるイオンがピックアップ板から２次電子を発す
るから、ビーム電荷の測定誤差を防止するために２次電
子をピックアップ板に返さなければならない。第１図と
第２図の装置では、これは、絶縁支持体によって支持円
板に取りつけた抑制電極13によって行われる。抑制電極
13に結合した抑制配線14が支持円板に取りつけられ、抑
制電極13から軸５に伸びて、軸５の内部から、軸５に取
りつけたスリップリング15につながっている。適当なブ
ラシ16がスリップリング15に接していて、ピックアップ
板８に関し抑制電極13に適当な電圧、例えば300ボルト
を維持する電源（図示せず）にブラシ16がつながってい
る。
るから、ビーム電荷の測定誤差を防止するために２次電
子をピックアップ板に返さなければならない。第１図と
第２図の装置では、これは、絶縁支持体によって支持円
板に取りつけた抑制電極13によって行われる。抑制電極
13に結合した抑制配線14が支持円板に取りつけられ、抑
制電極13から軸５に伸びて、軸５の内部から、軸５に取
りつけたスリップリング15につながっている。適当なブ
ラシ16がスリップリング15に接していて、ピックアップ
板８に関し抑制電極13に適当な電圧、例えば300ボルト
を維持する電源（図示せず）にブラシ16がつながってい
る。
代わりに、磁気手段を２次電子の抑制に利用できる。こ
のような装置が第３図に示されている。これに関し、ピ
ックアップ板８の形状寸法に似た矩形の永久磁石をピッ
クアップ板８に取りつけて、第３図に示すように、矩形
の２つの長辺にそって磁極が存在するように、磁化され
た矩形を形成する。その結果、磁場線は、ピックアップ
板８から発射された電子が磁場線に対し垂直な円形経路
にそらされ、その発射源であるピックアップ板８に戻る
ようなものとなる。磁場は、低速、低質量の電子をそら
せるのに充分な強さだが、インプランテーションを行う
高エネルギ、高質量のイオンに与える影響は無視でき
る。
のような装置が第３図に示されている。これに関し、ピ
ックアップ板８の形状寸法に似た矩形の永久磁石をピッ
クアップ板８に取りつけて、第３図に示すように、矩形
の２つの長辺にそって磁極が存在するように、磁化され
た矩形を形成する。その結果、磁場線は、ピックアップ
板８から発射された電子が磁場線に対し垂直な円形経路
にそらされ、その発射源であるピックアップ板８に戻る
ようなものとなる。磁場は、低速、低質量の電子をそら
せるのに充分な強さだが、インプランテーションを行う
高エネルギ、高質量のイオンに与える影響は無視でき
る。
ピックアップ板８に入った電荷は次のようにして測定さ
れる。イオンビーム２をピックアップ板８が通過するた
びに、一定量の電荷がピックアップ板８に堆積する。こ
の電荷は、第１図に示すように、パルスの形をしてい
て、リード線12から制御回路へ流れ、そこで一連のパル
スに変えられ、その数は電荷パルスの電荷に比例する。
これは、ピックアップ板８が受けるパルスの電荷を集め
て、それに応じて、コンデンサに電荷を加える積分器17
を使用して行われる。この充填コンデンサは増分変化的
に放電され、これにより前述の一連の制御パルスを生じ
る。回路の調時は、コンデンサの完全充電が、ピックア
ップ板８次のパルスが現われる前に行われるようにす
る。この制御パルスはサーボ機構に送られて、スキャン
モータ７を作動し、スピンモータ６とそれに取りつけた
支持円板を制御パルスの数に比例した走査位置の量だけ
動かす。これらは全て、ピックアップ板８に次の電荷パ
ルスが現われる前に行われる。従って、走査位置の制御
は、支持円板３の各回転の間ピックアップ板８が受ける
電荷の量に比例して増分的に行われる。回路には、誤差
を生ずるおそれのあるイオンビーム２の電流測定を含ま
ない。
れる。イオンビーム２をピックアップ板８が通過するた
びに、一定量の電荷がピックアップ板８に堆積する。こ
の電荷は、第１図に示すように、パルスの形をしてい
て、リード線12から制御回路へ流れ、そこで一連のパル
スに変えられ、その数は電荷パルスの電荷に比例する。
これは、ピックアップ板８が受けるパルスの電荷を集め
て、それに応じて、コンデンサに電荷を加える積分器17
を使用して行われる。この充填コンデンサは増分変化的
に放電され、これにより前述の一連の制御パルスを生じ
る。回路の調時は、コンデンサの完全充電が、ピックア
ップ板８次のパルスが現われる前に行われるようにす
る。この制御パルスはサーボ機構に送られて、スキャン
モータ７を作動し、スピンモータ６とそれに取りつけた
支持円板を制御パルスの数に比例した走査位置の量だけ
動かす。これらは全て、ピックアップ板８に次の電荷パ
ルスが現われる前に行われる。従って、走査位置の制御
は、支持円板３の各回転の間ピックアップ板８が受ける
電荷の量に比例して増分的に行われる。回路には、誤差
を生ずるおそれのあるイオンビーム２の電流測定を含ま
ない。
第４図には、積分器17の詳細が示されている。ピックア
ップ板８が受けたイオンビームパルスは入力端子18に送
られる。次に、パルスは、数百オームの抵抗を有する抵
抗器19を介して、増幅器20の反転入力端子に送られる。
この反転入力端子は、入ってくる信号に比例して負電圧
を生じる。増幅された信号がコンデンサ21を充電し、第
２増幅器22の反転入力端子に供給される。その結果、増
幅器22からの出力信号によって、シュミットトリガー23
が、適当なクロックパルスの供給を受けるフリップフロ
ップ24を使用可能にする。フリップフロップ24からの出
力パルスが、増幅器22の反転入力端子に供給される電流
スイッチ25からの正パルスの出力を生じ、こうして増分
変化的にコンデンサ21を放電する。コンデンサ21の放電
が続くと、フリップフロップ24からのパルス出力も、ス
テップ出力26に制御パルスを発生する回路に加えられ
る。
ップ板８が受けたイオンビームパルスは入力端子18に送
られる。次に、パルスは、数百オームの抵抗を有する抵
抗器19を介して、増幅器20の反転入力端子に送られる。
この反転入力端子は、入ってくる信号に比例して負電圧
を生じる。増幅された信号がコンデンサ21を充電し、第
２増幅器22の反転入力端子に供給される。その結果、増
幅器22からの出力信号によって、シュミットトリガー23
が、適当なクロックパルスの供給を受けるフリップフロ
ップ24を使用可能にする。フリップフロップ24からの出
力パルスが、増幅器22の反転入力端子に供給される電流
スイッチ25からの正パルスの出力を生じ、こうして増分
変化的にコンデンサ21を放電する。コンデンサ21の放電
が続くと、フリップフロップ24からのパルス出力も、ス
テップ出力26に制御パルスを発生する回路に加えられ
る。
第４図に示される型の回路に関しては、次の文献に詳細
が示されている。「Veeco VHC−120 高電流イオンイ
ンプランタの概念、操作、性能」（Scaife,Wagner,Faul
著； Nuclear Instruments and Methods In Phys
ics Research B6（1985年）39〜45頁； 北オラン
ダ，アムステルダム） 本発明の概念を実施例について説明したが、使用した特
殊用語は一般的かつ記述的意味で使われており、制限的
目的で使われているのではないことを理解するべきであ
る。特に、本発明は回転する支持円板の使用に限られ
ず、米国特許第4,234,797号に示されるような他の種類
の支持要素の利用も含む。
が示されている。「Veeco VHC−120 高電流イオンイ
ンプランタの概念、操作、性能」（Scaife,Wagner,Faul
著； Nuclear Instruments and Methods In Phys
ics Research B6（1985年）39〜45頁； 北オラン
ダ，アムステルダム） 本発明の概念を実施例について説明したが、使用した特
殊用語は一般的かつ記述的意味で使われており、制限的
目的で使われているのではないことを理解するべきであ
る。特に、本発明は回転する支持円板の使用に限られ
ず、米国特許第4,234,797号に示されるような他の種類
の支持要素の利用も含む。
第１図は、本発明による装置を、そこに使用する回路の
簡略回路図と共に示す簡略斜視図。 第２図は、第１図の装置の一部を示す詳細図。 第３図は、第２図の装置の一部を示す拡大詳細図で、電
子抑制手段を示す。 第４図は、第１図の回路図部分の部品の１つの回路図。 ２……イオンビーム,3……ウエハ支持円板,4……ウエ
ハ,6……スピンモータ,7……スキャンモータ,8……ピッ
クアップ板
簡略回路図と共に示す簡略斜視図。 第２図は、第１図の装置の一部を示す詳細図。 第３図は、第２図の装置の一部を示す拡大詳細図で、電
子抑制手段を示す。 第４図は、第１図の回路図部分の部品の１つの回路図。 ２……イオンビーム,3……ウエハ支持円板,4……ウエ
ハ,6……スピンモータ,7……スキャンモータ,8……ピッ
クアップ板
Claims (3)
- 【請求項１】工作物にビームを向けることによって工作
物を処理する装置であって、工作物を支持する移動可能
な支持要素と、第１の方向に支持要素を移動する第１手
段と、第１の方向と大体直交する第２の方向に支持要素
を移動する第２手段と、支持要素に固定された電荷コレ
クタと、ビーム中を通過するたびに電荷コレクタが受け
る電荷パルスを測定する手段と、第２の方向への移動位
置を変化させる制御手段とからなり、電荷コレクタが第
２の方向に大体沿って伸びる板からなり、制御手段は前
記板が受ける電荷に応じて独立して第２の方向への移動
位置を変化させる手段からなるようにした装置。 - 【請求項２】前記支持要素が回転自在な円板からなる特
許請求の範囲第１項に記載の装置。 - 【請求項３】前記ビームによって前記板から発射される
２次電子を抑制する手段を含む特許請求の範囲第１項に
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/000,703 US4775796A (en) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | Treating workpieces with beams |
| US703 | 1995-07-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301454A JPS63301454A (ja) | 1988-12-08 |
| JPH0787085B2 true JPH0787085B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=21692671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62219013A Expired - Fee Related JPH0787085B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-09-01 | 工作物をビームで処理する装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4775796A (ja) |
| JP (1) | JPH0787085B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0191431A (ja) * | 1987-04-16 | 1989-04-11 | Sumitomo Eaton Noba Kk | イオン打ち込み装置におけるウエハ帯電量検知装置 |
| US5072125A (en) * | 1989-10-05 | 1991-12-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ion implanter |
| US5311028A (en) * | 1990-08-29 | 1994-05-10 | Nissin Electric Co., Ltd. | System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions |
| US5198676A (en) * | 1991-09-27 | 1993-03-30 | Eaton Corporation | Ion beam profiling method and apparatus |
| US5432352A (en) * | 1993-09-20 | 1995-07-11 | Eaton Corporation | Ion beam scan control |
| JP3003088B2 (ja) * | 1994-06-10 | 2000-01-24 | 住友イートンノバ株式会社 | イオン注入装置 |
| US5757018A (en) * | 1995-12-11 | 1998-05-26 | Varian Associates, Inc. | Zero deflection magnetically-suppressed Faraday for ion implanters |
| US5980647A (en) * | 1997-07-15 | 1999-11-09 | International Business Machines Corporation | Metal removal cleaning process and apparatus |
| US6172372B1 (en) * | 1997-08-13 | 2001-01-09 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Scanning system with linear gas bearings and active counter-balance options |
| US6583421B2 (en) | 2001-10-11 | 2003-06-24 | Diamond Semiconductor Group, Llc | Charge measuring device with wide dynamic range |
| WO2003088299A2 (en) * | 2002-04-10 | 2003-10-23 | Applied Materials, Inc. | A method of implanting a substrate and an ion implanter for performing the method |
| US6828572B2 (en) * | 2003-04-01 | 2004-12-07 | Axcelis Technologies, Inc. | Ion beam incident angle detector for ion implant systems |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3778626A (en) * | 1972-07-28 | 1973-12-11 | Western Electric Co | Mechanical scan system for ion implantation |
| US4021675A (en) * | 1973-02-20 | 1977-05-03 | Hughes Aircraft Company | System for controlling ion implantation dosage in electronic materials |
| US4517465A (en) * | 1983-03-29 | 1985-05-14 | Veeco/Ai, Inc. | Ion implantation control system |
-
1987
- 1987-01-06 US US07/000,703 patent/US4775796A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-01 JP JP62219013A patent/JPH0787085B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63301454A (ja) | 1988-12-08 |
| US4775796A (en) | 1988-10-04 |
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