JPH10172501A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH10172501A
JPH10172501A JP8353471A JP35347196A JPH10172501A JP H10172501 A JPH10172501 A JP H10172501A JP 8353471 A JP8353471 A JP 8353471A JP 35347196 A JP35347196 A JP 35347196A JP H10172501 A JPH10172501 A JP H10172501A
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ion
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Hisashi Maeda
尚志 前田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム電流計測系の異常を速やかに検出す
る。 【解決手段】 ホルダ18に保持された基板20に対す
るイオン注入中のビーム電流Iを計測する、ビーム電流
計測器26等から成るビーム電流計測系の他に、ファラ
デー装置30、第2ビーム電流計測器40、記憶装置4
2、演算回路44および比較回路46を設けた。ファラ
デー装置30は、偏向手段を兼ねるX走査電極6によっ
て待機方向Bに向けられたイオンビーム2を受ける。第
2ビーム電流計測器40は、ファラデー装置30に流れ
るビーム電流を計測する。記憶装置42は、第2ビーム
電流計測器40で計測したイオン注入前のビーム電流I
0 を記憶する。演算回路44は、記憶装置42に記憶し
たイオン注入前のビーム電流I0 と、イオン注入中にビ
ーム電流計測器26で計測するビーム電流Iとの比率K
を求める。比較回路46は、演算回路44で求めた比率
Kが基準範囲R外になったときに警報信号Sを出力す
る。これによって、ビーム電流計測系の異常を注入中に
速やかに検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、基板を1枚ずつ
ホルダに保持して基板に1枚ずつイオン注入を行う、い
わゆる枚葉式のイオン注入装置に関し、より具体的に
は、そのビーム電流計測系の異常を速やかに検出する手
段に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図3
に示す。このイオン注入装置は、図示しないイオン源か
ら引き出され、かつ必要に応じて質量分離、加速、集束
等の行われたスポット状のイオンビーム2を、一組のY
走査電極4によってY方向(例えば垂直方向)に走査
し、かつ一組のX走査電極6によってX方向(例えば水
平方向)に走査して、ホルダ18に1枚ずつ保持される
基板(例えば半導体ウェーハ)20に照射して、当該基
板20にイオン注入を行うよう構成されている。
【0003】上記X走査電極6は、この例では、イオン
ビーム2を、イオン注入時はホルダ18上の基板20に
入射する注入方向A(図中に実線で示す方向)に向け、
イオン注入の前および後は同基板20に入射しない待機
方向B(図中に2点鎖線で示す方向)に向ける偏向手段
を兼ねている。即ち、X走査電極6は、イオン注入時
は、イオンビーム2をその待機方向B(この例では直進
方向)から所定の角度α(例えば7度程度)だけX方向
に偏向させかつそこを中心にしてX方向に走査し、1枚
の基板20に対するイオン注入の前および後は、イオン
ビーム2を全く偏向させずに待機方向Bに直進させる。
このようなビーム偏向の切り換えは、具体的には、X走
査電極6に印加する電圧の切り換えによって行うことが
できる。この待機方向B上には、この例では、イオンビ
ーム2を受け止めてそれが不所望な場所に当たるのを防
止するビームダンプ28が設けられている。
【0004】ホルダ18は、図4中に矢印Dで示すよう
に、回転軸22によって、基板20にイオン注入を行う
ための起立状態と、基板20の交換を行うための倒した
状態とに回転させられる。
【0005】ホルダ18の周りからその上流側にかけ
て、イオンビーム2が基板20やホルダ18等に当たっ
た際に放出される二次電子がアースへ逃げるのを防止し
てイオンビーム2のビーム電流の計測を正確に行うため
のファラデーケージ8が設けられている。このファラデ
ーケージ8の上流側には、イオンビーム2を整形するマ
スク48と、ファラデーケージ8からの二次電子の上流
側への漏れを防止するサプレッサ電極50とが配置され
ている。サプレッサ電極50にはサプレッサ電源52か
ら負電圧が印加される。
【0006】更にこの例では、必須ではないけれども、
ファラデーケージ8内におけるホルダ18の上流側に、
回転軸16によって矢印Cのように起立状態と倒した状
態(図1および図3はこの倒した状態を示す)とに回転
させられるフラッグ10が設けられており、その孔12
の背面側には絶縁物13を介してファラデーカップ14
が設けられている。このファラデーカップ14とフラッ
グ10との間には、ファラデーカップ14からの二次電
子の漏れを防止するサプレッサ電極15が配置されてお
り、このサプレッサ電極15にはこの例では上述したサ
プレッサ電源52から負電圧が印加される。
【0007】そしてファラデーケージ8はそのまま、か
つフラッグ10、ファラデーカップ14およびホルダ1
8は切換スイッチ24を経由して、それらに流れるイオ
ンビーム2のビーム電流Iを計測するビーム電流計測器
26に接続されている。
【0008】上記イオン注入装置の全体的な動作例を説
明すると、通常は、複数枚の基板20に対する一連のイ
オン注入処理を行う前に、所定の注入条件に装置を立ち
上げるために、イオンビーム2の調整等が行われる。そ
の場合は、イオンビーム2を前述した注入方向Aに向
け、かつフラッグ10を起立させて、走査されていない
スポット状のイオンビーム2をファラデーカップ14で
受けてそこに流れる電流をビーム電流計測器26で計測
してイオンビーム2のビーム電流Iを計測したり、ある
いは走査されているイオンビーム2をフラッグ10で受
けてイオンビーム2の走査波形の調整等を行ったりす
る。切換スイッチ24は計測したいものの側に切り換え
ておく。
【0009】装置の立ち上げ調整完了後、基板20にイ
オン注入を行うときは、フラッグ10を倒し、代わりに
ホルダ18を起立させて、それに保持された基板20に
イオンビームをXY方向に走査しながら照射する。この
とき、基板20に対するイオン注入量を計測するため
に、切換スイッチ24をホルダ18側に切り換えて、ホ
ルダ18に流れるイオンビーム2のビーム電流Iをビー
ム電流計測器26によって計測する。
【0010】1枚の基板20に対するイオン注入が完了
して、ホルダ18に対して、注入済の基板20と次の未
注入の基板20とを入れ換える間は、上記のように立ち
上げたイオンビーム2の状態を維持するために、イオン
源からのイオンビーム2の引き出しを中止することはせ
ずイオンビーム2を引き出したままにしておいて、イオ
ンビーム2を前述した待機方向Bに向けておく。そして
ホルダ18に対する基板20の入れ換えが完了したら、
イオンビーム2を再び注入方向Aに向けてイオン注入を
開始する。以降は、所望枚数の基板20のイオン注入が
完了するまで上記と同様の動作が繰り返される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記イオン注入装置に
おいては、イオンビーム2のビーム電流Iの計測系は一
系統であるため、そのビーム電流計測系で何か異常があ
ったとしても、それを検出することができず、注入中の
ビーム電流Iの誤計測によって誤注入(過少注入や過多
注入)が生じ、不良注入の基板20が続出するという問
題がある。
【0012】そこでこの発明は、ビーム電流計測系の異
常を速やかに検出することを主たる目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン注入装
置は、前記待機方向に向けられたイオンビームを受ける
ファラデー装置と、このファラデー装置に流れるビーム
電流を計測する第2ビーム電流計測器と、この第2ビー
ム電流計測器で計測したイオン注入前のビーム電流を記
憶する記憶装置と、この記憶装置に記憶したイオン注入
前のビーム電流とイオン注入中に前記ビーム電流計測器
で計測するビーム電流との比率を求める演算回路と、こ
の演算回路で求めた比率を予め設定された基準範囲と比
較して、当該比率が基準範囲外になったときに警報信号
を出力する比較回路とを備えることを特徴としている。
【0014】上記ファラデー装置とホルダとには、注入
前および注入中の違いはあるけれども、通常は同一条件
のイオンビームが入射する。従って、上記ビーム電流計
測器および第2ビーム電流計測器で計測するビーム電流
の比率は、通常は所定の基準範囲内に納まる。この比率
が上記演算回路によって求められる。
【0015】基板へのイオン注入中にそのビーム電流計
測系に異常が生じてそれで計測するビーム電流が正常で
なくなると、上記比率は上記基準範囲外になり、それが
比較回路で検出され、この比較回路から警報信号が出力
される。このようにして、ビーム電流計測系の異常を基
板に対するイオン注入中に速やかに検出することがで
き、注入不良品の続出を未然に防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン注
入装置の一例を部分的に示す概略平面図である。図2
は、図1中のファラデー装置の具体例を拡大して示す縦
断面図である。図3および図4に示した従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
【0017】この実施例においては、従来のビームダン
プ28の代わりに、X走査電極6によって前述した待機
方向Bに向けられたイオンビーム2を受けるファラデー
装置30を設けている。
【0018】このファラデー装置30は、この例では図
2に示すように、Y走査電極4によってY方向に走査さ
れた縦に細長いイオンビーム2を必要形状に整形するマ
スク32と、その下流側に設けられていてイオンビーム
2を受けるファラデーカップ38と、このファラデーカ
ップ38とマスク32との間に設けられていてイオンビ
ーム2がファラデーカップ38に当たった際に放出され
る二次電子がファラデーカップ38外に漏れ出るのを抑
制するサプレッサ電極34と、このサプレッサ電極34
に負電圧を印加するサプレッサ電源36とを備えてい
る。このファラデー装置30をファラデーカップ38だ
けで構成しても良いけれども、上記のような構造にする
方が、二次電子の漏れを抑えてイオンビーム2のビーム
電流計測をより正確に行うことができるので好ましい。
【0019】上記ファラデー装置30(より具体的には
そのファラデーカップ38)には、当該ファラデー装置
30に流れるイオンビーム2のビーム電流を計測する第
2ビーム電流計測器40が接続されている。この第2ビ
ーム電流計測器40は、例えば上記ビーム電流計測器2
6と同一構成の物で良い。
【0020】上記第2ビーム電流計測器40には記憶装
置42が接続されている。この記憶装置42には、第2
ビーム電流計測器40で計測した、基板20に対するイ
オン注入前の、より具体的には前述した装置の立ち上げ
調整完了後イオン注入前のイオンビーム2のビーム電流
0 が取り込まれ、記憶される。
【0021】この記憶装置42と前述したビーム電流計
測器26に演算回路44が接続されている。この演算回
路44は、記憶装置42に記憶したイオン注入前のビー
ム電流I0 と、基板20に対するイオン注入中にビーム
電流計測器26で計測するビーム電流Iとの比率K(例
えばK=I/I0 )を求める。
【0022】この演算回路44には比較回路46が接続
されている。この比較回路46は、演算回路44で求め
た比率Kを、予め設定された基準範囲Rと比較して、当
該比率Kが基準範囲R外になったときに警報信号Sを出
力する。この比較回路46は、例えばウインドウコンパ
レータであり、入力される上記比率Kが、上記基準範囲
Rの下限値R1 よりも小さいか上限値R2 よりも大きく
なったときに上記警報信号Sを出力する。
【0023】上記ファラデー装置30と基板20を保持
したホルダ18とには、注入前および注入中の違いはあ
るけれども、前述したように通常は同一条件の、即ち立
ち上げ調整完了状態のイオンビーム2が入射する。従っ
て、上記ビーム電流計測器26および第2ビーム電流計
測器40で計測するビーム電流の比率Kは、通常は一定
値になる。具体的には、ホルダ18で受けるイオンビー
ム2の面積とファラデーカップ38で受けるイオンビー
ム2の面積とが同一であればK=1となり、同一でなけ
ればK≠1の一定値となる。また、イオンビーム2の若
干の変動や、計測誤差を考慮しても、上記比率Kは通常
は所定の基準範囲R内に納まる。この比率Kが、ホルダ
18上の所定の基板20に対するイオン注入中に上記演
算回路44によって求められる。
【0024】基板20へのイオン注入中に、その上記フ
ァラデーケージ8、ホルダ18、ビーム電流計測器26
等から成るビーム電流計測系に異常が生じてそれで計測
するビーム電流Iが正常でなくなると、上記比率Kは上
記基準範囲R外になり、それが比較回路46で検出さ
れ、この比較回路46から警報信号Sが出力される。こ
のようにして、ビーム電流計測系の異常を、基板20に
対するイオン注入中に速やかに検出することができる。
ある基板20に対するイオン注入中に異常を検出して
も、その基板20に対して注入不良が生じるのを防止す
ることは難しいけれども、少なくともそれ以降の基板2
0に対して、誤計測によって注入不良が生じるのを未然
に防止することができる。従って、注入不良品の続出を
未然に防止することができる。
【0025】なお、上記比較回路46から出力される警
報信号Sの用い方としては、当該警報信号Sに基づいて
運転員等に警報を出すだけでも良いし、更に進んで、当
該警報信号Sに基づいて基板20に対するイオン注入を
自動的に停止させるようにしても良い。
【0026】また、以上の例では、フラッグ10および
ファラデーカップ14を設け、かつビーム電流計測器2
6を共用するための切換スイッチ24を設けているけれ
ども、これらを設けるか否かは、この発明の本質に影響
するものではなく、任意である。
【0027】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ビーム
電流計測系の異常を基板に対する注入中に速やかに検出
することができるので、注入不良品の続出を未然に防止
することができ、イオン注入装置としての信頼性も向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るイオン注入装置の一例を部分的
に示す概略平面図である。
【図2】図1中のファラデー装置の具体例を拡大して示
す縦断面図である。
【図3】従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す概
略平面図である。
【図4】図1および図3中のファラデーケージ周りを拡
大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
2 イオンビーム 6 X走査電極(偏向手段) 18 ホルダ 20 基板 26 ビーム電流計測器 30 ファラデー装置 40 第2ビーム電流計測器 42 記憶装置 44 演算回路 46 比較回路 A 注入方向 B 待機方向

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン注入すべき基板保持用のホルダ
    と、イオン注入中にこのホルダに流れるビーム電流を計
    測するビーム電流計測器と、イオンビームを、イオン注
    入時は前記ホルダ上の基板に入射する注入方向に向け、
    イオン注入の前および後は同基板に入射しない待機方向
    に向ける偏向手段とを備えるイオン注入装置において、
    前記待機方向に向けられたイオンビームを受けるファラ
    デー装置と、このファラデー装置に流れるビーム電流を
    計測する第2ビーム電流計測器と、この第2ビーム電流
    計測器で計測したイオン注入前のビーム電流を記憶する
    記憶装置と、この記憶装置に記憶したイオン注入前のビ
    ーム電流とイオン注入中に前記ビーム電流計測器で計測
    するビーム電流との比率を求める演算回路と、この演算
    回路で求めた比率を予め設定された基準範囲と比較し
    て、当該比率が基準範囲外になったときに警報信号を出
    力する比較回路とを備えることを特徴とするイオン注入
    装置。
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