(57)【要約】【課題】取り扱うイオンビームのビーム電流値によらず、正確な再注入処理を実現する。【解決手段】注入再開方法は、第１方向に基板を搬送してイオン注入処理を行っているとき、装置異常を受けてイオンビームを停止し、イオン注入時のビーム電流値が基準値を上回る場合には、イオンビーム照射位置を横切って基板を搬送した後に、第１方向とは反対方向となる第２方向へ基板を搬送してイオン注入処理を再開し、ビーム電流値が基準値以下の場合には、基板を第２方向へ搬送した後に、第１方向へ基板を搬送してイオン注入処理を再開する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に基板を搬送してイオン注入処理を行っているとき、
装置異常を受けてイオンビームを停止し、
イオン注入時のビーム電流値が基準値を上回る場合には、イオンビーム照射位置を横切って前記基板を搬送した後に、前記第１方向とは反対方向となる第２方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開し、
前記ビーム電流値が基準値以下の場合には、前記基板を前記第２方向へ搬送した後に、前記第１方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開する注入再開方法。
【請求項２】
基板搬送とイオンビームの基板への照射を制御する制御装置を有するイオン注入装置であって、
前記制御装置は、
第１方向に基板を搬送してイオン注入処理を行っているとき、
装置異常を受けてイオンビームを停止し、
イオン注入時のビーム電流値が基準値を上回る場合には、イオンビーム照射位置を横切って前記基板を搬送した後に、前記第１方向とは反対方向となる第２方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開し、
前記ビーム電流値が基準値以下の場合には、前記基板を前記第２方向へ搬送した後に、前記第１方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開することを特徴とするイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常停止から復旧後に行われる再注入処理と同処理を実施するイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入装置には、イオン源で生成されたプラズマから所定エネルギーのイオンビームを引き出すために複数枚のビーム引出し用電極が利用されている。
半導体の製造プロセスにより使用されるイオン種に違いはあるが、PやB、As等を含むガスが一般に使用されている。
【０００３】
これらのガスを基にしたプラズマから引出されたイオン成分を半導体基板に照射するが、ビーム引出し用電極間で異常放電を引き起こす場合がある。
【０００４】
ビーム引出し用電極間で異常放電が発生すると、同電極から引出されるイオンビームが乱れ、正常なイオン注入処理を継続することが不可能となる。
【０００５】
そこで、特許文献１で述べられる再注入処理が行われている。
具体的には、ビーム引出し用電極に電圧を印加する電源に流れる電流値をモニターする等して、異常放電の発生を検出したときにはビーム輸送経路をシャッターで塞ぎ、ウエハが搭載された円盤の上下送り動作を停止する。
【０００６】
その後、異常放電からの復旧を待って、円盤の上下送り動作を異常放電前の送り動作の方向とは少しだけ逆方向へ動作させてから、異常放電発生時に移動させていた方向へ移動させる。このとき、異常放電発生時にイオンビームが照射されていたウエハの場所がビーム照射位置に来た瞬間にシャッターを開いて、イオン注入処理を再開している。このときのイオン注入処理は、リカバリーあるいはリペイントとも呼ばれている。
【０００７】
一方、特許文献２では、シャッターの反応速度が遅いという理由から、イオンビームの生成に使用されるイオン源チャンバに印加される電圧を入り切りすることでイオンビームの生成自体を瞬時に止めて、異常放電時の異常なイオンビームを停止する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５９−１７４９８
【特許文献２】特開平１−１６７９４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載されるイオンビーム停止手法を特許文献１に適用した場合、次の点で問題が発生する。
イオンビームのビーム電流値が大きいとき、瞬時にイオンビームを立ち上げることは困難である。これはビーム立ち上げに係るパラメーターを段階的に立ち上げることに起因する。
このことから、特許文献１のごとく、基板が注入位置へ移動した瞬間に電源を入れてイオンビームを立ち上げて注入を再開しても、所望するビーム電流での注入ができず、再注入を開始したウエハの場所ではアンダードーズとなる。
【００１０】
また、搬送中のウエハが再注入位置にきたときに所望するビーム電流となるように、基板が異常放電発生位置に搬送される前からウエハへのイオンビームの照射を開始して、異常放電発生位置に来た段階でビーム電流が所定の電流となるようにすることが考えられるが、その場合、注入制御が難しくなり、従来の再注入位置にウエハを搬送する手前の領域ではオーバードーズとなってしまう。
【００１１】
本発明では、取り扱うイオンビームのビーム電流値によらず、正確な再注入処理を実現することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１方向に基板を搬送してイオン注入処理を行っているとき、
装置異常を受けてイオンビームを停止し、
イオン注入時のビーム電流値が基準値を上回る場合には、イオンビーム照射位置を横切って前記基板を搬送した後に、前記第１方向とは反対方向となる第２方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開し、
前記ビーム電流値が基準値以下の場合には、前記基板を前記第２方向へ搬送した後に、前記第１方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開する注入再開方法。
【００１３】
上記構成であれば、ビーム電流が基準値以下の場合には、従来と同様の手法を用いてイオン注入処理を再開し、ビーム電流が基準値を上回る、所謂大電流ビームの場合には、基板端部の未注入領域側からイオン注入処理を再開するようにしているので、ビームセットアップを完了させてからイオン注入処理を再開することができる。これにより、取り扱うビーム電流値によらず、より正確な再注入処理が実現できる。
【００１４】
イオン注入装置の構成としては、
基板搬送とイオンビームの基板への照射を制御する制御装置を有するイオン注入装置であって、
前記制御装置は、
第１方向に基板を搬送してイオン注入処理を行っているとき、
装置異常を受けてイオンビームを停止し、
イオン注入時のビーム電流値が基準値を上回る場合には、イオンビーム照射位置を横切って前記基板を搬送した後に、前記第１方向とは反対方向となる第２方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開し、
前記ビーム電流値が基準値以下の場合には、前記基板を前記第２方向へ搬送した後に、前記第１方向へ前記基板を搬送してイオン注入処理を再開する。
【００１５】
上記構成であれば、上述した注入再開方法と同様に、取り扱うビーム電流値によらず、より正確な再注入処理が実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
ビーム電流が基準値以下の場合には、従来と同様の手法を用いてイオン注入処理を再開し、ビーム電流が基準値を上回る、所謂大電流ビームの場合には、基板端部の未注入領域側からイオン注入処理を再開するようにしているので、ビームセットアップを完了させてからイオン注入処理を再開することができる。これにより、取り扱うビーム電流値によらず、より正確な再注入処理が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】大電流ビームの場合での再注入処理に係る説明図
【図２】小電流ビームの場合での再注入処理に係る説明図
【図３】図１、２の再注入処理についてのフローチャート
【図４】図３に記載の処理X以降のフローチャート
【図５】イオン注入装置の構成例を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１（A）〜（F）は大電流ビームでの再注入処理に係る説明図である。同図をもとに、大電流ビームでの再注入処理について説明する。
便宜上、図の左側から右側に向かう方向を第１方向と呼び、図の右側から左側に向かう方向を第２方向と呼ぶ。
【００１９】
注入開始前、ビームプロファイラーPを用いて、イオンビームIBのビームセットアップが行われる。その後、図１（A）のように、基板S（半導体基板）は第１方向へ向けて搬送される。
【００２０】
基板SにイオンビームIBが照射されることで、基板Sへのイオン注入処理が開始される。図１（B）では、基板Sへのイオン注入処理が行われている間に異常放電が発生し、正常なイオンビームIBが基板Sに照射されていない。
【００２１】
異常放電が発生すると、特許文献２と同様にイオンビームの基板Sへの照射を停止するために、イオン源への電圧を印加するための電源出力が停止される。
基板Sはこれまでと同じく第１方向へ搬送されて、図１（C）に記載されているように折り返し位置に停止する。
【００２２】
異常放電から復旧した後、イオンビームIBを再セットアップして、基板端部の未注入領域側から基板Sへのイオン注入処理を行うために、図１（D）に示すように基板Sを第２方向に向けて搬送し、図１（E）のように基板Sへのイオン注入処理を再開する。
【００２３】
その後、図１（F）のように、基板Sが異常放電発生位置まで搬送されたときに、イオンビームIBを停止する。イオンビームの停止にあたっては、イオン源への印加電圧の供給を停止することで行われる。この手法であれば、ビーム電流値の大小に関わらず、瞬時にイオンビームの照射を停止することができる。
【００２４】
図２（A）〜（F）は小電流ビームの場合での再注入処理に係る説明図である。同図をもとに、小電流ビームの場合での再注入処理について説明する。
なお、第１方向、第２方向についての定義は図１と同じであり、ここで言う小電流とは図１に挙げた大電流との対比でビーム電流が小さいことの意味である。
【００２５】
注入開始前、ビームプロファイラーを用いて、イオンビームIBのビームセットアップが行われる。その後、図２（A）のように、基板Sは第１方向へ搬送される。
【００２６】
基板SにイオンビームIBが照射されることで、基板Sへのイオン注入処理が開始される。図２（B）では、基板Sへのイオン注入処理が行われている間に異常放電が発生し、正常なイオンビームIBが基板Sに照射されていない。
【００２７】
異常放電が発生すると、特許文献２と同様にイオンビームの基板Sへの照射を停止するために、イオン源への印加電圧の供給が停止される。
その後、基板Sはこれまでとは反対の第２方向へ搬送されて、図２（C）に記載の搬送開始位置（ホームポジション）で停止する。
【００２８】
異常放電から復旧した後、注入済み領域の続きから基板Sへのイオン注入処理を行うために、図２（D）に示すように基板Sを第１方向に向けて搬送して、注入位置に基板Sが搬送されたときにイオン源に所定の印加電圧を供給してイオンビームIBを基板Sに照射する。
【００２９】
基板Sに照射されるビーム電流が小さいときには、イオンビームを瞬時に所定のビーム電流にすることができるので、従来技術と同様に注入済み領域の続きから再注入処理を開始する。
なお、瞬時に立ち上がるとは言え、所定のビーム電流となる以前のイオンビームIBが基板Sに照射されることになるが、ビーム電流値が小さければ基板Sへのイオン注入処理に対する影響が小さく、このことが原因となって注入不良が引き起こされるものではない。
【００３０】
その後、図２（E）のように基板Sに残りのイオン注入処理が行われ、図２（F）のように折り返し位置に搬送された基板Sは第２方向に向けて搬送される。
【００３１】
上記図１、図２の構成であれば、大電流ビームの場合には、基板端部の未注入領域側からイオン注入処理を再開するようにしているので、ビームセットアップを完了させてからイオン注入処理を再開することができる。これにより、取り扱うビーム電流値によらず、より正確な再注入処理が実現できる。
なお、ここで述べた未注入領域とは、基板がイオンビームを１回横切る際に通常であれば注入される領域であるが、装置異常にともなって注入されなかった領域のことの意味である。
【００３２】
図３と図４は、図１と図２で説明した再注入処理をフローチャートにしたものである。これらの図をもとに、本発明の再注入処理を説明する。
なお、フローチャートに記載の基板順送とは異常放電発生時の基板搬送方向へ基板を搬送することであり、基板逆走とは異常放電発生時の基板搬送とは逆方向へ基板を搬送することである。
【００３３】
異常放電の発生に伴って、イオンビームを停止する（S1）。その後、イオン注入処理で用いられるビーム電流値と基準値との比較を行う（S2）。ビーム電流値が基準値よりも大きい場合、基板をこれまでの搬送方向と同じ方向へ搬送する（S3）。その後、基板をビーム照射位置から退避させ、異常放電からの回復を待ってから、ビームセットアップを実施する（S4）。
【００３４】
ビームセットアップの終了後、基板を異常放電時の搬送方向とは反対方向へ搬送する（S5）。注入を再開してから全ての未注入領域への注入が終了したかどうかを確認する（S6）。この確認は、例えば、基板搬送機構のロータリーエンコーダーから得られる基板搬送位置情報に基づいて行われる。
【００３５】
未注入領域への注入が終了することで、全てのイオン注入処理が完了すれば、この時点でイオンビームを停止する。一方、所定の注入量を充足するため、再度イオンビームを横切るように基板搬送を継続する場合や別の基板へのイオン注入を行う場合には、イオンビームを停止させずに継続して照射し続けておく。
【００３６】
ビーム電流値と基準値との比較でビーム電流値が基準値以下である場合、基板を異常放電が発生したときの搬送方向とは逆方向へ逆走させる（S7）。
その後、異常放電からの復旧をまって基板を順送させ（S8）、異常放電発生位置に基板が搬送されたかどうかを確認し（S9）、その位置に来た段階でイオンビームの照射を行う（S10）。
【００３７】
基板を継続して順送させ（S11）、未注入領域への注入が終了したかどうかを判別し（S12）、注入が完了した時点で再注入処理を終了する。
【００３８】
図５には、本発明の再注入処理機能を搭載したイオン注入装置の構成例が示されている。
イオン注入装置IMは、プラズマからイオンビームIBを生成するイオン源１と、協働してイオンビームIBから所望イオン種の選別を行う分析電磁石２および分析スリット３と、基板Sへのイオン注入処理が行われる処理室４を有している。
【００３９】
イオン注入処理は、基板Sを保持する保持部HがガイドレールLに沿ってイオンビームIBを横切るように搬送されることで実現される。
処理室４にはビームプロファイラーPがイオンビームIBの照射位置に配置されていて、同プロファイラーを用いてビーム電流値の確認と調整が行われる。
【００４０】
このイオン注入装置IMは、少なくとも基板搬送とイオンビームの照射を制御する制御装置Cを備えている。異常放電発生時、この制御装置Cに異常放電の発生を通知する信号Sinが入力される。この信号Sinは、例えば、引出電源を流れる異常な電流値そのものか、同電流値をもとに異常放電が発生したことを示す信号である。
【００４１】
信号Sinを受信した制御装置Cは信号Soutを出力し、上述の図１乃至４を用いて説明した再注入処理を実施する。
【００４２】
上記実施形態では、異常放電の発生を受けてイオンビームの基板への照射を停止する構成について説明したが、異常放電以外の装置異常で注入処理を停止する場合にも本発明を適用することができる。
例えば、基板へのイオン注入処理の途中で、基板搬送に係るエラーが発生した場合やイオン源のガス漏れによるエラーが発生した場合に、エラー信号を制御装置Cへ送信して、これまでに説明した再注入処理の手法を実施することができる。
【００４３】
上記実施形態では、異常放電によってイオンビームの照射を停止したとき、大電流ビームの場合には異常放電前に搬送されていた基板搬送方向と同一方向へ搬送する旨を述べたが、これとは異なり一旦反対方向へ搬送する構成を採用してもいい。
【００４４】
具体的には、イオンビームの照射が停止されたとき、基板を第２方向へ搬送して、イオン注入処理を開始するときのホームポジションに戻しておく。その後、第１方向へ基板を搬送して、イオンビーム照射位置を横切ってホームポジションと反対側に位置する折り返し位置まで基板を搬送する。
イオンビームの再立ち上げが完了した段階で、折り返し位置まで搬送された基板を第２方向へ搬送し、基板端部の未注入領域側から再注入処理を開始する。
【００４５】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４６】
Ｓ  基板
Ｐ  プロファイラー
ＩＢ  イオンビーム
ＩＭ  イオン注入装置
Ｃ  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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