(57)【要約】【課題】従来のイオン注入装置においては、イオンビーム電流検出手段へのイオンビーム照射を停止した状態で、イオンビーム電流計測装置の正常、異常をチェックしているが、半導体ウェハへのイオンビーム注入（照射）処理中にイオンビーム電流のビーム計測装置の異常が発生した場合、または、イオンビーム注入しているときのみイオンビーム電流のビーム計測装置の異常が発生する場合は、その異常を検知できない。それにより、多数の不良品が発生する。【解決手段】複数の半導体ウエハを載置し、スロットを有するディスクの回転に連動して、イオン注入処理中のスロットを通過するスロット電流計測の間に模擬電流を発生させて該模擬電流を計測することによりイオンビーム電流計測装置の正常、異常を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体ウエハを載置し、一定幅のスロットを有するディスクの回転に連動して、イオン注入処理中の前記スロットを通過したビーム電流の計測の間に模擬電流を発生させ、前記模擬電流を計測することによりイオンビーム電流計測装置の正常、異常を判定するイオン注入装置。
【請求項２】
前記模擬電流を発生させる模擬電流発生器と、前記模擬電流発生器の出力側に接続されるソリッドステート・リレーとを有し、前記ソリッドステート・リレーをオンさせて、前記模擬電流発生器から出力される模擬電流を前記イオンビーム電流計測装置において計測し、判定する請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記模擬電流の計測、判定において、模擬電流が規格範囲外の場合はイオン注入装置を停止する請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記ソリッドステート・リレーのオン、オフはディスク回転位置情報に基づきコントローラーを介して行われる請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記ディスクのスロットを通過したビーム電流はディスクファラデーを介してイオンビーム電流計測装置に接続され、該イオンビーム電流計測装置において、前記ビーム電流の判定がなされる請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記イオンビーム電流計測装置において、前記ビーム電流の判定がなされ、前記ビーム電流が規格範囲外の場合はイオン注入装置を停止する請求項１に記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に関し、特にイオン注入装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハにイオン注入を行うイオン注入装置において、イオンビーム電流検出手段へのイオンビーム照射を停止した状態で、イオンビーム電流計測装置の正常、異常をチェックするイオンビーム電流計測装置が特開平１０−２８３９７５号公報（特許文献１）により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２８３９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるイオンビーム電流計測装置の正常、異常をチェックする方法は、イオンビーム照射対象物品にイオンビーム照射を行う前、及び各物品へのイオンビーム照射の間等のイオンビーム照射停止時に行うものである。このような方法では、物品例えば半導体ウェハへのイオンビーム注入（照射）処理中にイオンビーム電流のビーム計測装置（電流計測・表示）の異常が発生した場合、または、イオンビーム注入しているときのみイオンビーム電流のビーム計測装置（電流計測・表示）の異常が発生する場合等は、それの異常を検知できない。
【０００５】
従って、前記のようなイオンビーム電流計測装置が異常となった場合、レシピに対するイオンビーム電流値が規定範囲内であれば前記計測装置の異常を検知できず誤ったビーム電流で半導体ウエハへのイオンビーム注入（照射）を行うことになり多数の不良品を生産してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、一実施の形態による半導体製造装置は、複数の半導体ウエハを載置するディスクの回転に連動して、イオン注入処理中のスロット電流計測間に模擬電流を発生させてそれを計測することによりイオンビーム電流計測装置の正常、異常を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
一実施の形態によれば、イオン注入処理中にイオンビーム電流計測装置の正常，異常の判定ができるため、イオン注入処理中にイオンビーム電流計測装置の異常が発生して、模擬電流値に対し規定範囲外にはずれた場合、誤ったビーム電流でイオンビーム注入（照射）を行うことはなく多数の不良品の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１で用いられるイオン注入装置のイオン注入制御システムに関する要部概略図である。
【図２】実施の形態１で用いられるイオン注入装置におけるスロット電流計測間模擬電流出力イメージ図である。
【図３】図１に示すイオン注入制御システムを有する実施の形態１で用いられるイオン注入装置のイオン注入中の模擬電流発生システムとビーム電流計測との関係を示す要部概略図である。
【図４】実施の形態１における模擬電流値判定フローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．実施の形態の詳細
以下図面を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除く。
【００１０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除く。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００１１】
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は原則省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１２】
＜実施の形態＞
図１は本発明のイオン注入装置のイオン注入制御システムに関する要部概略図である。同図に示すように、イオン注入制御システムは、ディスクファラデー４、複数の半導体ウエハ１を載置し、スロット１１が形成された円盤状のディスク６、ドーズコントローラー(イオンビーム電流計測装置)７、Ｙスキャンコントローラ８、ディスク回転モーター５、Ｙスキャンモーター１２とで構成されている。前記ディスク６はディスク回転モーター５により時計方向に回転され、さらに、Ｙスキャンモーター１２によりＹ方向に移動される。
【００１３】
ディスクのＹスキャン動作については、ディスクファラデー４で検出されるビーム電流量をフィードバック要素として制御している。これは、もしディスク６が一定の速度で上下した場合、ウェハ１はイオンビーム２により一様に注入されず、注入量はディスク６の中心側で濃く、外側で薄くなってしまう。これはディスクが回転運動をしているため、周速度が中心側では遅く、外周側では速くなるためである。従って、ウェハ１へのイオンの均一注入を達成するため、前述のディスクファラデー４で検出されるビーム電流量を元に、Ｙスキャン速度を制御している。ディスクファラデー４は、ディスク６裏側のディスクチャンバカバーに取り付けられている。また、ディスク６に形成されるスロット１１は、ディスク６の半径方向に沿って２０ｍｍの幅に精密に加工されたものである。
【００１４】
注入中のイオンビームは、このスロット１１を通過し、ディスク１回転に付き１回、短電流パルスとしてディスクファラデー４に到達する。ディスクファラデー４に到達したビーム電流１５は、ドーズコントローラー７（イオンビーム電流計測装置）に接続され、レンジに応じて選択され高精度に計測され、Ｙスキャン速度の算出とビーム電流表示が行われる。１回転当たりにイオンビーム２により走査されるディスクの長さ（ウエハ上での走査距離）は、Ｙスキャン位置によって変化する。これに対し、ディスク上のスロット１１の幅は一定のため、結果として検出されるビーム電流量もＹスキャン位置に応じて変化する。よって検出されるビーム電流量は、ディスク中心側で大きく、ディスク外周側で小さくなる。この場合、Ｙスキャン速度は、検出ビーム電流量が小さい時には遅く、検出ビーム電流量が大きい時には速く制御される。この自動制御により、ディスクの周速度に関係しない非常に均一なイオン注入が実施できる。
【００１５】
さらにドーズコントローラー７（イオンビーム電流計測装置）では、ビーム電流検出系へのノイズ成分を除去するため、スロット１１を通過するスロット電流すなわちビーム電流１５の測定のみならず、スロット１１前後の電流（これを暗電流と呼ぶ）を測定している。そして、スロット電流から暗電流の平均値を引くことにより、ノイズ成分の除去された真のビーム電流量が測定できる。これを図２のスロット電流計測間模擬電流出力イメージ図で示す。
【００１６】
図２に示すように、測定される暗電流はスロット１１通過前の暗電流Ａとスロット１１通過後の暗電流Ｂとがあり、これら暗電流Ａ，Ｂとスロット電流すなわちビーム電流１５とを測定する。そして、ノイズ成分の除去された真のビーム電流量を測定するために、スロット１１を通過するスロット電流すなわちビーム電流１５から、暗電流Ａと暗電流Ｂをプラスしたものを２で割った値を引くことにより求めるものである。そして、これら各電流測定の間に模擬電流を発生させ、この模擬電流の計測を行うことによりイオンビーム電流計測装置であるドーズコントローラー７の正常、異常を判定する。
【００１７】
次に、図３は、先の図１に記載したイオン注入制御システムの要部を含んだイオン注入装置のイオン注入中模擬電流発生システムとビーム電流計測との関係を示す要部概略図である。
【００１８】
同図に示すように、ＳＳＲ（ソリッドステート・リレー）１８、模擬電流発生器９、リレー制御コントローラー１０をディスクファラデー４とドーズコントローラー７（イオンビーム電流計測装置）との間に接続したものである。模擬電流発生器９出力部に高速でオン／オフ可能なＳＳＲ（ソリッドステート・リレー）１８を搭載しディスク６回転位置に連動させリレー１８をオン／オフする。
イオン注入中のスロット電流（ビーム電流１５）と模擬電流をそれぞれ読み取り、これら読み取ったビーム電流１５及び模擬電流それぞれの値が規定の範囲内か否かを判定する。そしてこれら読み取り値が規定の範囲外の場合は、イオン注入装置を停止してイオン注入処理を中止する。
【００１９】
本発明をさらに詳細に下記のように説明する。図３に示すディスク６の回転に連動しイオン注入処理中のスロット１１を通過したスロット電流（ビーム電流１５）の計測を行うが、この計測の間に模擬電流を発生させこの模擬電流を計測するため、図３に示すように、模擬電流発生器９の出力部に高速でオン／オフ可能なソリッドステート・リレー１８を搭載しディスク６の回転位置に連動させリレー１８をオン／オフする。このソリッドステート・リレー１８のオン／オフは、同図に示すように、ディスク回転位置情報１９に基づくリレー制御のコントローラ１０により行われる。前記ソリッドステート・リレー１８のオンにより模擬電流発生器９から出力される模擬電流がイオンビーム電流計測装置により計測される、この計測結果が、予め設定した模擬電流の規定の範囲を超えた場合は、イオン注入処理を中止させる。
【００２０】
前記した図２に記載するように、イオン注入処理中のスロット１１を通過したビーム電流１５（スロット電流）計測と次のビーム電流１５計測との間に、別の電源からの基準電流となる前記模擬電流を流し、それを計測するものである。そのためには、ディスク１回転毎に下記動作を実施する。これを、図３の要部概略図及び図４に示す模擬電流値判定フローチャート図（行程Ｓ１乃至行程Ｓ１２）を基に説明する。
【００２１】
最初にディスク６にウエハ１を搬送、載置する、そして、ディスク６を高速回転させる。フラグファラデー３で検出しているイオンビーム２をドーズコントローラー７で監視し規定された条件の範囲内か否か判定する、規定された条件の範囲とはウエハへのイオン注入前ビーム電流の規格値±５%程度である。
【００２２】
そして、フラグファラデー３をドーズコントローラー７から切り離し、ウエハへのイオン注入処理を開始する（工程Ｓ１）。
【００２３】
その後、暗電流Ａ計測（行程Ｓ２）、ビーム電流１５計測（行程Ｓ３）を行い、暗電流Ｂ計測（行程Ｓ４）を行う。そして、ビーム電流判定（行程Ｓ５）を行ない、ビーム電流１５が規定の範囲内か否かを判定する。ここで、イオン注入中のビーム電流１５の規定範囲は、例えば規格値の±１０％程度である。そして判定結果が規定の範囲外の場合（ＮＧの場合）は、イオン注入装置を停止してイオン注入処理を中止する（行程Ｓ１１）。
【００２４】
そして、ＳＳＲ１８をオンさせることによりビーム検出ラインをディスクファラデー４から模擬電流発生器９に切り替え模擬電流を出力する（行程Ｓ６）。
【００２５】
そして、模擬電流をサンプリングして模擬電流計測を行う（行程Ｓ７）、模擬電流の出力を停止し、（行程Ｓ８）、模擬電流判定を行なう（行程Ｓ９）、
ここで計測された模擬電流値がＮＧならばイオン注入装置を停止する（行程Ｓ１１）。
【００２６】
次に、ＳＣＡＮ数判定（行程Ｓ１０）を行ない、ＮＧなら暗電流Ａ計測へ。
ＳＣＡＮ数判定において、予定ＹＳＣＡＮ回数＝ＹＳＣＡＮ回数で注入処理を終了する（行程Ｓ１２）
【００２７】
ビーム検出ラインを模擬電流発生器からディスクファラデーに切り替える。ディスク６の回転を停止させ、ウエハ１をディスク６から搬出する。
【００２８】
上記したような本発明によれば、従来では、イオン注入処理中ビーム電流計測装置の異常が発生した場合、イオン注入中のビーム電流確認において、規定範囲内（例えば規格値±１０％程度）の変動であれば装置は停止せず、誤ったビーム電流で処理され製品異常となってしまうが、本発明では、イオン注入中の模擬電流計測やその判定に、規定の範囲（例えば規格値±１％程度）を追加することで誤ったビーム電流での半導体ウエハの処理は行われず、製品異常は発生せず、異常流出を防止できる。
【００２９】
模擬電流出力値は注入ビーム電流値（レシピ）と同じ値とする。例えば、レシピビーム電流値を１０ｍＡとすると模擬電流出力値も１０ｍＡとする。
【００３０】
上記したように、注入中ビーム電流確認の規定範囲は規格値±１０％で、注入中模擬電流の規定範囲は規格値±１％であるため、実ビーム電流は９〜１１ｍＡを外れると注入処理ＳＴＯＰ（装置停止）、模擬電流表示値が９．９〜１０．１ｍＡを外れると注入処理ＳＴＯＰ（装置停止）となる。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記した規格値±１０％、規格値±１％の模擬電流規定範囲パーセンテージはそれぞれ任意に設定可能である。ただし、ビーム電流確認の規定範囲よりも模擬電流確認の規定範囲を小さくする必要がある。
【符号の説明】
【００３２】
１：半導体ウエハ
２：イオンビーム
３：フラグファラデー
４：ディスクファラデー
５：ディスク回転モーター
６：ディスク
７：ドーズコントローラー（イオンビーム電流計測装置）
８：Ｙスキャンコントローラー
９：模擬電流発生器
１０：リレー制御コントローラー
１１：スロット
１２：Ｙスキャンモーター
１３：位置情報
１４：速度指令
１５：ビーム電流
１６：ビームパルス
１８：ＳＳＲ（ソリッドステート・リレー）
１９：ディスク回転位置情報
２０：ビームレンジ情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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