JPS629560B2

JPS629560B2 -

Info

Publication number: JPS629560B2
Application number: JP9172584A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1984-05-07
Filing date: 1984-05-07
Publication date: 1987-02-28
Also published as: JPS59232999A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、半導体ウエフアに不純物をドーピ
ングするのに用いられるイオン注入装置に関する
ものである。

一般にこの種のイオン注入装置において、半導
体ウエフアに対してイオンを正しく注入するため
には、(1)マスクに流れる電流とフアラデー箱に流
れる電流との比が一定であること、(2)水平面内を
走査されるイオンビームが半導体ウエフアの中心
に対して左右対称であること、および(3)垂直面内
を走査されるイオンビームが半導体ウエフアの中
心に対して上下対称であることが必要である。

従来技術では半導体ウエフアにイオンビームが
正しく注入されているか否かを監視するため、マ
スク板の四隅にそれぞれフアラデーカツプを設け
てマスク電流の測定を行なつていた。このような
従来技術のものでは、マスク板に取付けられるフ
アラデーカツプはある一定の長さが必要であり、
そのためマスク板の厚さが増すことになり、従つ
て何板ものマス板を同一場所に挿入できず、この
ことは、種々の寸法または形状の半導体ウエフア
に対する不純物のドーピングを連続して行なうこ
とができず、ウエフアの寸法または形状の変る毎
に装置の運転を止めてマスク板を交換する必要が
あることを意味している。またフアラデーカツプ
を使用したものでは、半導体ウエフアにドーピン
グされることになるイオン化された不純物が各フ
アラデーカツプに付着してフアラデーカツプを汚
染し、測定精度を低下させることになる。さらに
またこの従来構造のものではマスク板の四隅にフ
アラデーカツプを設け、それらの各々に測定用の
配線が施されているので、構造が複雑となり、装
置のコストも高くなる欠点がある。

この発明の目的は半導体ウエフアの寸法および
形状に応じてマスク板を容易に交換できるように
したイオン注入装置を提供することにある。

この目的を達成するために、この発明によるイ
オン注入装置においては、開口部の大きさの異な
る複数個のマスク板が設けられ、ドーピングすべ
き半導体ウエフアの大きさに応じて一つのマスク
板を選択できるように構成される。

この発明のイオン注入装置によれば、ビームモ
ニタのためのフアラデーカツプをマスク板に取付
ける必要がないので、その分複数枚のマスク板を
挿入することができ、従つて、半導体ウエフアの
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寸法または形状が変わつても装置の運転を停止せ
ずに単にそのウエフアに合つたマスク板を選択し
て使用することにより、実質的に連続してイオン
注入作業を実施することができる。一般にドーピ
ング処理すべき半導体ウエフアは同一寸法のもの
ばかりでなく、同一寸法のものをある枚数ドーピ
ング処理したらそれと異なる寸法のウエフアをド
ーピング処理するのが普通である点を考えると、
この発明による装置は極めて効率が良く実用性の
高いものである。

以下この発明を添附図面を参照して説明する。

第１図にはこの発明を実施できるようにするモ
ニタ装置を備えたイオン注入装置を概略的に示
し、１はイオンビーム発生装置、２はイオンビー
ム３を水平方向Ｘおよび垂直方向Ｙに偏向させる
偏向電極（図面にはその内の一方のみを示す）、
４はマスク板、５は二次電子を抑制するバイアス
板、６はフアラデー箱でその中にイオンビームに
よつてドーピング処理すべき半導体ウエフア７が
位置されている。第１図のイオン注入装置の下側
にはこの発明に用いられ得るのビームモニタ装置
を例示しているブロツク線図を示す。８はマスク
板４にイオンが当りその結果マスク板４に流れる
電流Imを受ける電流積分器、９はフアラデー箱
６に流れる電流Ifを受ける電流積分器、１０は割
算器、１１は設定調整回路、１２はシユミツトト
リガであり、これらの構成要素８〜１２はマスク
電流Imとフアラデー電流Ifとの比を検出する回路
を構成している。また第１図において１３は偏向
電極２における偏向電圧Vx（又はVy）を入力と
する零検出回路、１４はフアラデー電流Ifを入力
とする電流・電圧変換器、１５は波形整形回路、
１６はアナログスイツチ、１７，１８は平均化回
路、１９は引き算回路、２０は設定調整回路、２
１は零検出回路であり、これらの要素１３〜２１
によつてイオンビーム３の半導体ウエフア７の中
心に対する左右または上下の対称性を検出する回
路が構成され、この回路は水平方向Ｘと垂直方向
Ｙについてそれぞれ設けられるが、図面はその一
方のみを示す。

図示のように構成された回路装置の動作につい
て以下説明する。

まず、マスク電流とフアラデー電流との比の検
出について説明すると、イオンビーム発生装置１
で発生され偏向電極２で偏向されたイオンビーム
３はマスク板４に当る。その結果マスク板４に電
流Imが流れ、この電流Imは電流積分器８に入力
される。この電流積分器８はこの入力電流Imを
式ｍ＝Ｒ／Ｔ∫^Ｔ _ｐIm dt（ここでＲは等価抵抗）に
従つて積分して平均化電圧ｍを割算器１０へ供給
する。同様にして電流積分器９はフアラデー箱６
からの電流Ifを積分して平均化電圧を割算器１
０へ供給する。この割算器１０は割算を行い、出
力e₀を発生する。

η（スキヤン効率）＝スキヤン電流／全ビーム電流＝Ｉｆ／Ｉｍ＋Ｉｆ＝Ｖｆ／Ｖｍ＋Ｖｆ＝１／１＋ｅ_０ e₀＝ｍ／ｆ ηの値が１に近づくと、ドーズ精度とウエフア
面の均一性が悪くなる。従つて割算器１０の出力
e₀の値は設定調整回路１１により適当な値に設定
され、シユミツトトリガ１２によつて出力e₀の値
が設定値以下になつた時アラーム信号が発生され
る。

次にウエフアの中心に対するイオンビームの左
右、上下の走査の片寄りの検出について説明する
と、Ｘ（またはＹ）偏向電極２の電圧Vx（また
はVy）とフアラデー電流Ifとを二次元的に示す
と第２図の通りである。第２図において電圧Vx
（またはVy）のスキヤン中心がずれると破線で示
すようになる。このずれ（片寄り）を第１図にブ
ロツク線図で示した回路によつて定量化する。す
なわち、零検出回路１３は直接Ｘ（またはＹ）偏
向電極２より分割された電圧Vx（またはVy）の
零検出を行なう。一方、フアラデー箱６からの電
流Ifは電流電圧変換器１４で電圧信号に変換され
る。この電圧信号はアナログスイツチ１６におい
て零検出回路１３から波形整形回路１５を介して
供給されるスキヤン波形の正（＋）の部分と負
（−）の部分とによつて平均化回路１７，１８へ
振り分けられる。スキヤンの中心がウエフアの中
心と一致するためには、スキヤン波形の正の部分
と負の部分とによつてアナログスイツチ１６にお
いて振り分けられた二つの信号が丁度等量の時で
ある。そこで各平均化回路１７，１８で平均化さ
れた二つの信号Vf⁺，Vf^-は引き算回路１９に供
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給され、この引き算回路１９はその差（Vf⁺−
Vf^-）を誤差信号として零検出回路２１へ供給す
る。この零検出回路２１ではこの誤差信号を設定
調整回路２０で設定されたある許容設定値と比較
し、その許容設定値を超えた場合にはアラーム信
号が発生される。

以上説明してきたように上述の三つの条件が同
時に満されない限り、アラーム信号が発生され、
イオン注入装置は異状と判断され、その運転は停
止される。

次に第３〜６図を参照してこの発明によるイオ
ン注入装置の要部を成すマスク板の構造の一実施
例を説明する。

第３〜６図において、２２はフアラデー箱で、
その前端部に隣接してバイアスリング２３とフア
ラデー支持板２４との組立体が配置されている。
フアラデー支持板２４の前面にはこの実施例では
最大直径の開口を備えた第１マスク板２５が四本
のボルト２６によつて固定されている。また符号
２７，２８はそれぞれ第２、第３マスク板を示
し、第３マスク板２８は最小直径の開口を備え、
また第２マスク板２７は第１マスク板２５の開口
より小さく第３マスク板２８の開口より大きい開
口を備えている。これら第２、第３マスク板２
７，２８はそれぞれ支持腕部材２９，３０に固着
され、そして装置の壁部材３１を貫通して設けら
れた回動軸３２，３３に回動自在に支持されてい
る。これら回動軸３２，３３の作動機構は実質的
に同一であるので、図面にはその一方のみを示
す。すなわち回動軸３２の作動機構は第３図に示
すように回動軸３２を支持する軸受装置３４と、
インデツクス板３５と、回動軸３２の端部に取付
けられたハンドル支持腕３６と、このハンドル支
持腕３６に結合されたハンドル支持軸３７とから
成つている。ハンドル支持軸３７の一端３７ａに
はハンドル（図示してない）が装着さる。またハ
ンドル支持軸３７の他端には係止ピン３８がばね
を介して軸方向に可動に取付けられている。この
係止ピン３８はインデツクス板３５に設けられた
係止穴３９に係合するようにされ、係止穴３９は
第６図から明らかのようにほぼ90゜角度を成して
二つ設けられている。また第６図に示すようにイ
ンデツクス板３５には二つのストツパ４０が設け
られ、これらのストツパ４０はハンドル支持軸３
７が90゜の角度の範囲にわたつて動くことができ
るように位置決めされている。すなわち第２マス
ク板２７はイオンビームの軸線に平行な位置とイ
オンビームの軸線に垂直な位置との間で回動でき
るようにされる。第３マスク板２８は下側で支持
されている点を除いて第２マスク板２７と同様に
操作される。また二つの回動軸３２，３３は第５
図から明らかなようにイオンビームの軸線に垂直
な同一平面内に位置され得る。

このように構成されたマスク機構は使用に際
し、処理すべきウエフアに適した寸法の開口を備
えたマスク板を選択して設定できる。例えば、最
大直径の開口を備えた固定マスク板２５を使用す
る場合には、第２、第３マスク板２７，２８は開
放した位置すなわち水平位置に係止される。また
第２マスク板２７を使用する場合にはこの第２マ
スク板２７を第５図に示すような垂直位置に設定
する。これらのマスク板の選択はハンドルによつ
て行なうように構成されているが、必要ならば自
動的に選択できるようにすることもでき、その場
合に有利にはイオンビームの偏向の制御と関連さ
せて自動制御するようにされ得る。

図示実施例では三枚のマスク板が用いられてい
るが、必要ならば三枚以上のマスク板を設けるこ
ともでき、また可動マスク板を同一の垂直面内で
回動するように作動機構を構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用できるイオン注入装置
の一例を示すブロツク線図、第２図は説明線図、
第３〜６図はこの発明のイオン注入装置の要部の
一実施例を示し、第４図は第３図の左側から見た
側面図、第５図は第３図の右側から見た側面図、
第６図はインデツクス板を示す図である。図中、１：イオンビーム発生装置、２：偏向電
極、３：イオンビーム、４：マスク板、６：フア
ラデー箱、７：半導体ウエフア、２５：第１マス
ク板、２７：第２マスク板、２８：第３マスク
板、３２，３３：回動軸、３４〜４０：回動軸３
２の作動機構。

Claims

【特許請求の範囲】

１半導体ウエフアに不純物をドーピングするの
に用いられるイオン注入装置において、開口部の
大きさの異なる複数個のマスク板をイオンビーム
の通路を横切つて開口部の寸法の小さいものから
順に隣接させて配置し、最も大きな開口部をもつ
マスク板を除いて各マスク板をイオンビームの通
路からはずすことができるように回動可能に構成
し、ドーピングすべき半導体ウエフアの大きさに
合せて一つのマスク板を選択できるように構成し
たことを特徴とするイオン注入装置。