(57)【要約】【課題】プラズマ発生部から基板へ正常に電子が供給されているか否かを精度よく判定することができるイオン注入装置およびイオン注入装置の状態判定方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係るイオン注入装置は、イオン注入部と、位置検出部と、電荷供給部と、電流値検出部と、判定部とを備える。イオン注入部は、正電荷を有するイオンを含むイオンビームによって基板の表面を走査してイオンを基板へ注入する。位置検出部は、基板におけるイオンビームの走査位置を検出する。電荷供給部は、プラズマを発生し、プラズマに含まれる電子を放出して基板へ供給する。電流値検出部は、電荷供給部によって放出される電子の量に応じて変化する電流値を検出する。判定部は、走査位置の変化に伴う電流値の変化に基づいて、基板の帯電状態を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型のイオンを含むイオンビームによって基板の表面を走査して前記イオンを前記基板へ注入するイオン注入部と、
前記基板における前記イオンビームの走査位置を検出する位置検出部と、
プラズマを発生し、前記プラズマに含まれる第２導電型の電荷を放出して前記基板へ供給する電荷供給部と、
前記電荷供給部によって放出される前記電荷の量に応じて変化する電流値を検出する電流値検出部と、
前記位置検出部によって検出される前記走査位置の変化に伴う、前記電流値検出部によって検出される前記電流値の変化に基づいて、前記基板の帯電状態を判定する判定部と
を備えることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記走査位置の変化に基づいて、前記基板における前記イオンビームの照射面積の増減傾向を判定し、前記電流値の変化に基づいて、前記電荷供給部によって放出される電荷の増減傾向を判定し、前記照射面積の増減傾向および前記電荷の増減傾向に基づいて、前記電荷供給部による前記電荷の放出状態を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記判定部によって判定される前記照射面積の増減傾向、および、前記電荷の増減傾向が相反する場合に、前記イオン注入部による前記イオンの注入を停止させる注入停止部
をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記判定部によって判定される前記照射面積の増減傾向、および、前記電荷の増減傾向が対応付けられた情報を記憶する記憶部
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のイオン注入装置。
【請求項５】
第１導電型のイオンを含むイオンビームによって基板の表面を走査して前記イオンを前記基板へ注入する工程と、
前記基板における前記イオンビームの走査位置を検出する工程と、
プラズマを発生し、前記プラズマに含まれる第２導電型の電荷を放出して前記基板へ供給する工程と、
放出される前記電荷の量に応じて変化する電流値を検出する工程と、
前記走査位置の変化に伴う、前記電流値の変化に基づいて、前記基板の帯電状態を判定する工程と
を含むことを特徴とするイオン注入装置の状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イオン注入装置およびイオン注入装置の状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置が形成される半導体ウェハ等の基板に対してイオンビームを照射することにより、基板へ所望のイオンを注入するイオン注入装置がある。イオン注入装置は、一般に、正電荷を有するイオンを基板へ注入する。このため、基板では、注入されるイオンによって表面が過剰に正に帯電する所謂チャージアップが発生することがある。かかる基板のチャージアップは、基板に形成された半導体素子の破損の原因になることがある。
【０００３】
このため、プラズマ発生部によってプラズマを発生させ、プラズマ中の電子をイオンと共に基板へ供給することにより、正に帯電した基板の表面を電気的に中和するイオン注入装置がある。
【０００４】
しかしながら、プラズマ発生部を備えた従来のイオン注入装置では、プラズマ発生部から基板へ正常に電子が供給されているか否かを精度よく判定することが困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２７２５０号公報
【特許文献２】特開平４−３５７６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、プラズマ発生部から基板へ正常に電子が供給されているか否かを精度よく判定することができるイオン注入装置およびイオン注入装置の状態判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施形態によれば、イオン注入装置が提供される。イオン注入装置は、イオン注入部と、位置検出部と、電荷供給部と、電流値検出部と、判定部とを備える。イオン注入部は、第１導電型のイオンを含むイオンビームによって基板の表面を走査して前記イオンを前記基板へ注入する。位置検出部は、前記基板における前記イオンビームの走査位置を検出する。電荷供給部は、プラズマを発生し、前記プラズマに含まれる第２導電型の電荷を放出して前記基板へ供給する。電流値検出部は、前記電荷供給部によって放出される前記電荷の量に応じて変化する電流値を検出する。判定部は、前記位置検出部によって検出される前記走査位置の変化に伴う、前記電流値検出部によって検出される前記電流値の変化に基づいて、前記基板の帯電状態を判定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るイオン注入装置の動作を示す説明図。
【図２】実施形態に係るイオン注入装置全体の構成を示す説明図。
【図３】実施形態に係るイオン注入部および電荷供給部の構成例を示す説明図。
【図４】実施形態に係るイオン注入装置の動作の一例を示す説明図。
【図５】実施形態に係るイオン注入装置の動作の一例を示す説明図。
【図６】実施形態に係る判定部によるウェハおよび電荷供給部の状態判定方法の一例を示す説明図。
【図７】実施形態に係る制御部が実行する処理を示すフローチャート。
【図８】実施形態に係る判定部によるウェハおよび電荷供給部の状態判定方法の他の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるイオン注入装置およびイオン注入装置の状態判定方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施形態に係るイオン注入装置１の動作を示す説明図である。以下では、正電荷を有するイオンを処理対象の基板となるウェハＷに注入しつつ、ウェハＷへ電子を供給する場合について説明するが、ウェハＷに注入するイオンは負電荷を有するものでもよい。かかる場合、電子に代えて正電荷をウェハＷへ供給する。
【００１１】
なお、図１には、ウェハＷへ注入するイオンを「＋」で示しており、ウェハへ供給する電子を「ｅ−」で示している。また、図１には、イオン注入装置１の一部分を示している。イオン注入装置１全体の構成については、図２〜図４を参照して後述する。
【００１２】
図１に示すように、イオン注入装置１は、イオン注入部２と、電荷供給部３と、制御部４とを備える。イオン注入部２は、処理対象のウェハＷへ正電荷を有するイオンを注入する処理部である。なお、ここでは、イオン注入部２によって直径ＬのウェハＷにイオンを注入する場合について説明する。
【００１３】
かかるイオン注入部２は、後述するイオン発生部によって発生させたイオンを含むイオンビームＢをウェハＷへ向けて照射しながら、例えば、ウェハ保持部２１によって上下にウェハＷを移動（図１における白抜き矢印参照）させる。これにより、ウェハＷの表面がイオンビームＢによって上下に往復走査され、ウェハＷの表面全体にイオンが注入される。
【００１４】
電荷供給部３は、イオンビームＢの照射経路へ電子を放出することで、イオン注入中のウェハＷ表面へ電子を供給する処理部である。これにより、イオン注入装置１では、正電荷を有するイオンの注入によって正に帯電するウェハＷを電荷供給部３から放出される電子によって電気的に中和することで、ウェハＷに形成済みの半導体素子の過帯電による破損や特性の劣化を抑制することができる。
【００１５】
かかる電荷供給部３は、外部から導入される材料ガスＧを使用してプラズマＰＳを発生させる。プラズマＰＳに含まれる電子は、イオンビームＢに含まれるイオンの正電荷、および、正に帯電したウェハＷに引き寄せられ、イオンビームＢの照射経路へ放出されてイオンビームＢとともにウェハＷの表面へ供給される。
【００１６】
プラズマＰＳが放出される場合、グランドＧＮＤから電荷供給部３を介して電子の放出口へ向かう方向へ電子の流れが形成される。つまり、電荷供給部３からグランドＧＮＤへ向かう方向へ電流（以下、「プラズマ放出電流Ｉ」と記載する）が流れる。電荷供給部３には、かかるプラズマ放出電流Ｉの電流値を検出する電流値検出部３１がグランドＧＮＤとの間に接続される。
【００１７】
制御部４は、ウェハ保持部２１から入力されるウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置の変化に伴う、電流値検出部３１によって検出される電流値の変化量に基づいて、ウェハＷの帯電状態を判定する。これにより、イオン注入装置１では、ウェハＷの帯電状態を正確に判定することができる。
【００１８】
ここで、プラズマ放出電流Ｉの電流値は、電荷供給部３から放出された電子量に比例して増減する値である。このため、例えば、単純に、プラズマ放出電流Ｉの電流値をモニタリングすることで、ウェハＷの帯電状態を大まかに判定することは可能である。
【００１９】
しかし、図１に示すように、電荷供給部３から放出された電子は、全てがウェハＷへ供給されるのではなく、一部、ウェハＷへ供給されないものもある。このため、単純に、プラズマ放出電流Ｉの電流値をモニタリングするだけでは、ウェハＷの帯電状態を正確に判定することが困難である。
【００２０】
そこで、制御部４は、ウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置の変化に伴う、プラズマ放出電流Ｉの電流値の変化量に基づいて、ウェハＷの帯電状態を正確に判定する。具体的には、例えば、イオンビームＢによってウェハＷの端縁位置を走査する場合には、ウェハＷの中央位置を走査する場合よりも、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積が狭い。
【００２１】
そして、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積が狭い領域では、照射面積が広い領域よりも蓄積されている正電荷の量が少ない。このため、照射面積が狭いウェハＷの端縁位置をイオンビームＢによって走査している場合は、照射面積の広いウェハＷの中央位置を走査している場合に比べて、ウェハＷ表面に蓄積された正電荷によって電荷供給部３から引き出される電子の量が少なくなる。
【００２２】
つまり、ウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置が端縁位置から中央へ向かうにつれてプラズマ放出電流Ｉの電流値は増大する。その後、ウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置が中央位置から端縁位置へ向かうにつれてプラズマ放出電流Ｉの電流値は減少する。このため、イオンビームＢの走査位置がウェハＷにおける端縁位置から中央位置へ向かうにつれて、プラズマ放出電流Ｉの電流値が増大していれば、ウェハＷの帯電が正常に中和されていると正確に判断することができる。
【００２３】
一方、イオンビームＢの走査位置がウェハＷにおける端縁位置から中央位置へ向かっているにも関わらず、プラズマ放出電流Ｉの電流値が増大していなければ、ウェハＷの帯電が正常に中和されず、依然として帯電していると正確に判断することができる。なお、イオンビームＢの走査位置がウェハＷにおける中央位置から端縁位置へ向かっている場合についても、同様の論理からウェハＷの帯電状態を正確に判断することが可能である。
【００２４】
そこで、制御部４は、ウェハ保持部２１から入力されるウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置の変化に伴う、電流値検出部３１によって検出される電流値の変化量に基づいて、ウェハＷの帯電状態を判定する。これにより、イオン注入装置１では、ウェハＷの帯電状態を正確に判定することができる。
【００２５】
以下、図２〜図８を参照し、イオン注入装置１の具体例について、さらに詳細に説明する。図２は、実施形態に係るイオン注入装置１全体の構成を示す説明図である。図２に示すように、イオン注入装置１は、イオン注入部２と、電荷供給部３と、電流値検出部３１と、制御部４と、出力部７と、記憶部８とを備える。
【００２６】
イオン注入部２は、前述したように、ウェハＷの表面へイオンを注入する処理部であり、ウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置を検出する位置検出部２１ｃを備える。また、電荷供給部３は、イオンビームＢの照射経路へ電子を放出する処理部であり、電流値検出部３１と接続される。電流値検出部３１は、検出したプラズマ放出電流Ｉの電流値を制御部４へ出力する。
【００２７】
ここで、イオン注入部２および電荷供給部３の構成の一例について、図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係るイオン注入部２および電荷供給部３の構成例を示す説明図である。図３に示すように、イオン注入部２は、ウェハ保持部２１と、イオン発生部２２と、引出電極２３と、質量分析部２４と、加速部２５とを備える。
【００２８】
イオン発生部２２は、ウェハＷへ注入するイオンを発生させる処理部である。かかるイオン発生部２２は、所定のソースガスをプラズマ化させることによって、所望のイオンを発生させる。引出電極２３は、イオン発生部２２によって発生させた所望のイオンをイオン発生部２２から引き出す電極である。かかる引出電極２３は、引出電源２３ａの負極へ接続される。また、引出電源２３ａの正極は、イオン発生部２２へ接続される。
【００２９】
これにより、引出電極２３は、正に帯電した所望のイオンをイオン発生部２２から引き出すことができる。そして、イオン発生部２２から引き出されたイオンは、イオンビームＢとなって質量分析部２４へ入射する。
【００３０】
質量分析部２４は、イオンビームＢに含まれるイオンのうち、所定質量のイオンを選択的に通過させる処理部である。かかる質量分析部２４は、イオンビームＢの通過経路の両脇にアナライザマグネット（図示略）を備える。さらに、質量分析部２４は、イオンビームＢの出射部に、分析スリット２４ａを備える。
【００３１】
アナライザマグネットは、イオンビームＢへ磁力をかけることにより、所望のイオンよりも質量が大きなイオンを含むイオンビームＢ１と所望のイオンよりも質量が小さなイオンを含むイオンビームＢ２とをイオンビームＢから分離する。
【００３２】
分析スリット２４ａは、所望のイオンよりも質量が大きなイオンを含むイオンビームＢ１と所望のイオンよりも質量が小さなイオンを含むイオンビームＢ２を遮り、所望のイオンを含むイオンビームＢを選択的に質量分析部２４から出射させるスリットである。
【００３３】
加速部２５は、質量分析部２４から入射されるイオンビームＢのイオンを加速させ、ウェハＷへの注入に必要なエネルギーをイオンへ与える処理部である。かかる加速部２５は、加速電源２５ａ、集束部２５ｂ、スキャン部２５ｃ等を備える。
【００３４】
加速電源２５ａは、正極が質量分析部２４におけるイオンビームＢの出射部へ接続され、負極がウェハ保持部２１へ接続された電源である。かかる加速電源２５ａによって質量分析部２４とウェハ保持部２１との間に生じる電位差により、加速部２５内を通過するイオンビームＢのイオンを加速させ、ウェハＷへの注入に必要なエネルギーをイオンへ与える。
【００３５】
集束部２５ｂは、質量分析部２４から入射されるイオンビームＢを集光レンズ（例えば、四極子レンズ）によって集光させてスキャン部２５ｃへ出射する処理部である。また、スキャン部２５ｃは、集束部２５ｂから入射されるイオンビームＢがウェハＷに対して垂直に照射されるようにイオンビームＢを平行にする処理部である。
【００３６】
かかる集束部２５ｂは、スキャナとパラレルレンズとを備える。スキャナは、質量分析部２４から入射されるイオンビームＢを静電気力によってＸＹ平面上で走査させる静電プレートである。
【００３７】
また、パラレルレンズは、スキャナから入射されるイオンビームＢを電界によって平行化するダイポールレンズである。なお、ここでは、図示を省略したが、加速部２５は、スキャン部２５ｃの後段に、イオンビームＢからエネルギーコンタミネーションを除去するエネルギーフィルタ等を備える。
【００３８】
ウェハ保持部２１は、イオンの注入対象となるウェハＷを保持する処理部である。かかるウェハ保持部２１は、吸着保持部２１ａと、ウェハ移動部２１ｂと、位置検出部２１ｃとを備える。吸着保持部２１ａは、ウェハＷを吸着して保持するチャックである。ウェハ移動部２１ｂは、ウェハＷを保持した吸着保持部２１ａをウェハＷの直径方向へ、例えば、上下に往復移動させる。
【００３９】
また、位置検出部２１ｃは、ウェハ移動部２１ｂの移動に伴って変化するウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置を検出するセンサである。かかる位置検出部２１ｃは、検出した走査位置を示す信号を制御部４へ出力する。なお、ウェハ保持部２１は、不図示のファラデーカップの内部に設けられる。ファラデーカップは、ウェハＷへ注入されるイオンの数を計数する処理部である。
【００４０】
電荷供給部３は、前述のようにプラズマを発生させ、プラズマ中の電子をイオンビームＢの照射経路へ放出する処理部である。かかる電荷供給部３は、イオンビームＢの照射経路となるイオン注入部２の加速部２５内へ電子を放出する。
【００４１】
図２へ戻り、制御部４は、判定部５と注入停止部６とを備える。判定部５は、位置検出部２１ｃによって検出される走査位置の変化に伴って変化する、電流値検出部３１によって検出される電流値の変化量に基づいて、ウェハＷの帯電状態を判定する処理部である。
【００４２】
かかる判定部５は、イオン注入によってウェハＷが帯電しているか否かを判定し、判定結果を出力部７へ出力する。出力部７は、判定部５による判定結果を表示、音声等によって出力して報知する報知装置である。
【００４３】
また、判定部５は、位置検出部２１ｃによって検出される走査位置、および、電流値検出部３１によって検出される電流値に基づいて、電荷供給部３によって電子が正常に放出されているか否かを示す放出状態を判定する。そして、判定部５は、判定した放出状態を示す情報を注入停止部６へ出力する。
【００４４】
また、判定部５は、放出状態の判定を行う際に生成する後述の照射面積増減傾向と、放出電荷増減傾向とを対応付けた情報を記憶部８へ出力する。記憶部８は、判定部５から入力される照射面積増減傾向と、放出電荷増減傾向とを対応付けた情報を記憶する。
【００４５】
注入停止部６は、電荷供給部３が正常に電子を放出していないことを示す放出状態が判定部５から入力される場合に、イオン注入部２へイオンの注入動作を停止させる指令を出力する。これにより、イオン注入装置１では、電荷供給部３が正常に作動していない状態でイオンの注入が継続されて不良品が発生することを防止することができる。
【００４６】
以下、図４〜図６を参照し、イオン注入装置１の動作と、判定部５によるウェハＷおよび電荷供給部３の状態判定方法の一例について説明する。図４および図５は、実施形態に係るイオン注入装置１の動作の一例を示す説明図であり、図６は、実施形態に係る判定部５によるウェハＷおよび電荷供給部３の状態判定方法の一例を示す説明図である。
【００４７】
なお、図４および図５には、図１に示すイオン注入装置１の一部を示しており、図４および図５に示す構成要素については、図２に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００４８】
ここでは、プラズマ放出電流Ｉの電流値が、ウェハＷの帯電状態の変化によって増減し、ウェハＷの帯電状態以外の要因では増減しないものとして説明する。また、プラズマ放出電流Ｉの電流値が、ウェハＷの帯電状態の変化に加え、ウェハＷの帯電状態以外の要因で増減する場合については、図８を参照して後述する。
【００４９】
図４に示すように、イオン注入装置１では、例えば、ウェハＷの上端よりも上方からイオンビームＢの照射を開始し、イオンビームＢの照射を継続しつつウェハ保持部２１によってイオンビームＢの上端よりも上方までウェハＷを移動させる。その後、ウェハ保持部２１によってウェハＷを下方へ移動させながら、イオンビームＢの照射を継続する。
【００５０】
そして、イオン注入装置１は、かかるウェハＷの上下往復移動を繰り返しながらイオンビームＢによってウェハＷの表面を往復走査することで、ウェハＷの表面全体にイオンの注入を行う。なお、ここでは、例えば、イオンビームＢの断面の上下の長さがウェハＷの直径Ｌよりも短く、断面の左右の長さ（幅）がウェハＷの直径Ｌよりも長いとする。
【００５１】
また、イオン注入装置１は、イオンをウェハＷへ注入している期間に、ウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置を所定周期（例えば、数ｍｓｅｃ間隔）で順次検出する。また、イオン注入装置１は、イオンをウェハＷへ注入している期間に、イオンビームＢの走査位置を検出するタイミングと同期したタイミングで、プラズマ放出電流Ｉの電流値を順次検出する。
【００５２】
ここで、図４に示すように、イオン注入装置１では、イオンビームＢによってウェハＷの上端位置を走査している場合、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積が比較的小さいので、ウェハＷに注入されるイオン（正電荷）の量が比較的少ない。
【００５３】
このため、ウェハＷ表面の帯電量も少なく、ウェハＷ表面のイオン（正電荷）によって電荷供給部３から引き出される電子の量も少ない。したがって、イオンビームＢによってウェハＷの上端位置を走査している場合、図６に示すように、イオン注入装置１によって取得されるプラズマ放出電流Ｉの電流値は、比較的小さな値となる。
【００５４】
その後、図５に示すように、イオン注入装置１では、イオンビームＢによってウェハＷ表面の中央位置まで走査して行くと、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積が増大するので、ウェハＷに注入されるイオン（正電荷）も増大する。
【００５５】
これにより、ウェハＷ表面の帯電量も増大するので、ウェハＷ表面のイオン（正電荷）によって電荷供給部３から引き出される電子量も増大する。したがって、図６に示すように、イオンビームＢによってウェハＷの上端位置から中央位置まで走査する期間に、イオン注入装置１によって取得されるプラズマ放出電流Ｉの電流値は、徐々に増大する。
【００５６】
その後、イオン注入装置１では、イオンビームＢによってウェハＷの表面を中央位置から下端まで走査していくと、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積が徐々に小さくなる。したがって、図６に示すように、イオンビームＢによってウェハＷの表面を中央位置から下端位置まで走査する期間に、イオン注入装置１によって取得されるプラズマ放出電流Ｉの電流値は、徐々に減少する。
【００５７】
そして、判定部５は、図６に示すようなウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置と、プラズマ放出電流Ｉの電流値との対応関係を示す情報を取得する。かかる情報は、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積の増減傾向と、プラズマ放出電流Ｉの電流値の増減傾向とを対応付けた情報である。
【００５８】
ここで、図６に示すように、イオンビームＢの走査位置がウェハＷ表面の上端位置から中央位置までの区間、つまり、イオンビームＢの照射面積が増大傾向にある区間に電流値が増大傾向にある場合、ウェハＷの帯電状態に応じた電子が供給されていることになる。また、イオンビームＢの照射面積が減少傾向にある区間に電流値が減少傾向にある場合、ウェハＷの帯電状態に応じた電子が供給されていることになる。
【００５９】
このように、ウェハＷにおけるイオンビームＢの照射面積が増減傾向と、プラズマ放出電流Ｉの電流値の増減傾向とが同じ場合、判定部５は、電荷供給部３から正常に電子が放出されており、ウェハＷの帯電が正常に中和されていると判定する。そして、判定部５は、電荷供給部３の状態を示す情報を注入停止部６へ出力し、ウェハＷの帯電状態を示す情報を出力部７へ出力する。また、判定部５は、図６に示す照射面積の増減傾向と、電流値の増減傾向とを対応付けた情報を記憶部８へ出力して記憶させる。
【００６０】
一方、図６に一点鎖線で示すように、走査位置が上端位置から中央位置までの照射面積が増大傾向にある区間、および、走査位置が中央位置から下端位置までの照射面積が減少傾向にある区間で電流値が変化しない場合がある。また、図６に二点鎖線で示すように、走査位置が上端位置から中央位置までの照射面積が増大傾向にある区間で電流値が減少傾向になり、走査位置が中央位置から下端位置までの照射面積が減少傾向にある区間で電流値が増大傾向になる場合がある。かかる場合、ウェハＷの帯電が正常に中和されない。
【００６１】
そこで、判定部５は、図６に一点鎖線や二点鎖線で示すような、照射面積の増減傾向と、電流値の増減傾向とが相反する場合、電荷供給部３から正常に電子が供給されておらず、ウェハＷの帯電が正常に中和されていないと判定する。そして、判定部５は、電荷供給部３の状態を示す情報を注入停止部６へ出力して、イオンの注入を停止させ、ウェハＷの帯電状態を示す情報を出力部７へ出力する。
【００６２】
次に、図７を参照し、実施形態に係る制御部４が実行する処理について説明する。図７は、実施形態に係る制御部４が実行する処理を示すフローチャートである。制御部４は、イオン注入部２によるイオンの注入が開始された場合に、図７に示す処理を実行する。
【００６３】
具体的には、図７に示すように、制御部４は、位置検出部２１ｃからウェハＷにおけるイオンビームＢの走査位置を取得し（ステップＳ１０１）、電流値検出部３１からプラズマ放出電流Ｉの電流値を取得する（ステップＳ１０２）。続いて、制御部４は、イオンビームＢの照射位置から判別した照射面積の増減傾向と、プラズマ放出電流Ｉの電流値から判別した電流値の増減傾向とが相反するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００６４】
そして、制御部４は、照射面積の増減傾向と電流値の増減傾向とが相反すると判定した場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、イオン注入部２によるイオンの注入を停止させ（ステップＳ１０４）、処理を終了する。一方、照射面積の増減傾向と電流値の増減傾向とが相反していないと判定した場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、制御部４は、イオンの注入が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００６５】
そして、制御部４は、イオンの注入が完了していないと判定した場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）処理をステップＳ１０１へ移す。一方、イオンの注入が完了したと判定した場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、制御部４は、ウェハＷの帯電状態を示す情報を出力部７によって出力させる（ステップＳ１０６）。そして、制御部４は、照射面積の増減傾向と電流値の増減傾向とを対応付けた情報を電荷放出状態情報として記憶部８に記憶させ（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００６６】
なお、上述した実施形態では、プラズマ放出電流Ｉの電流値が、ウェハＷの帯電状態の変化によって増減し、その他の要因では増減しないものとして説明したが、プラズマ放出電流Ｉの電流値は、ウェハＷの帯電状態以外の要因で増減することがある。ここで、図８を参照し、プラズマ放出電流Ｉの電流値が、ウェハＷの帯電状態の変化に加え、ウェハＷの帯電状態以外の要因で増減する場合について説明する。
【００６７】
図８は、実施形態に係る判定部５によるウェハＷおよび電荷供給部３の状態判定方法の他の一例を示す説明図である。例えば、図１に示すイオン注入装置１では、ウェハＷを上方へ移動させた場合に、ウェハ保持部２１へイオンビームＢが照射され、ウェハ保持部２１が帯電することがある。
【００６８】
かかる場合、イオンビームＢによってウェハＷの下端を走査する場合に、ウェハＷの帯電によって電荷供給部３から引き出される電子に加え、ウェハ保持部２１の帯電によっても電荷供給部３から電子が引き出される。このため、図８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ウェハＷの下端を走査する場合の方が、上端を走査する場合よりもプラズマ放出電流Ｉの電流値が大きくなることがある。
【００６９】
また、ウェハ保持部２１の帯電以外にも、イオン注入装置１内部の他の構成要素やウェハＷ周辺の環境等、様々な外的要因によってプラズマ放出電流Ｉの電流値は不規則に変化する。このため、前述した電荷放出状態情報は、図６に示すような略二次曲線上にならない場合もある。
【００７０】
そこで、判定部５は、例えば、図８の（ａ）に示すように、走査位置の変化に伴う電流値の変化が不規則な電荷放出状態情報を取得した場合、走査位置が上端の場合の電流値と、下端の場合の電流値とを結ぶ関数（以下、「基準直線」と記載する）を算出する。さらに、判定部５は、不規則に変化する電流値の曲線の中で、基準直線に対して上に凸となる各領域の面積と、基準直線に対して下に凸となる各領域の面積とを算出する。
【００７１】
そして、判定部５は、算出した上に凸の領域の総面積が下に凸の領域の総面積よりも大きい場合に、電荷供給部３から正常に電子が放出され、ウェハＷの帯電が正常に中和されていると判定する。例えば、図８の（ａ）に示す電荷放出状態情報を取得した場合、凸の領域の総面積が下に凸の領域の総面積よりも大きいため、電荷供給部３から正常に電子が放出され、ウェハＷの帯電が正常に中和されていると判定する。
【００７２】
一方、図８の（ｂ）、（ｃ）に示すように、凸の領域の総面積が下に凸の領域の総面積以下の場合、判定部５は、電荷供給部３から正常に電子が放出されておらず、ウェハＷの帯電が正常に中和されていないと判定する。これにより、大半の走査区間で照射面積および電流値の増減傾向が相反しておらず、実際には、正常に電子が放出されているにも関わらず、何らかの外的要因により一部区間で増減傾向が相反した場合に、電子の放出状態を誤判定することを防止することができる。
【００７３】
上述したように、実施形態に係るイオン注入装置は、イオン注入部と、位置検出部と、電荷供給部と、電流値検出部と、判定部とを備える。イオン注入部は、第１導電型のイオンを含むイオンビームによって基板の表面を走査してイオンを基板へ注入する。位置検出部は、基板におけるイオンビームの走査位置を検出する。電荷供給部は、プラズマを発生し、プラズマに含まれる第２導電型の電荷を放出して基板へ供給する。電流値検出部は、電荷供給部によって放出される電荷の量に応じて変化する電流値を検出する。
【００７４】
そして、判定部は、位置検出部によって検出される走査位置の変化に伴う、電流値検出部によって検出される電流値の変化に基づいて、基板の帯電状態を判定する。これにより、イオン注入装置は、電荷供給部から基板へ正常に電子が供給されているか否かを精度よく判定することができる。
【００７５】
また、判定部は、走査位置の変化に基づいて、基板におけるイオンビームの照射面積の増減傾向を判定し、電流値の変化に基づいて、電荷供給部によって放出される電荷の増減傾向を判定する。そして、判定部は、照射面積の増減傾向および電荷の増減傾向に基づいて、電荷供給部による電荷の放出状態を判定する。これにより、イオン注入装置は、電荷供給部から正常に電荷が放出されているか否かを精度よく判定することができる。
【００７６】
また、イオン注入装置は、判定部によって判定される照射面積の増減傾向、および、電荷の増減傾向が相反する場合に、イオン注入部によるイオンの注入を停止させる注入停止部をさらに備える。これにより、イオン注入装置は、電荷供給部から正常に電荷が供給されないまま基板へイオンが注入されることによる基板の過剰な帯電によって、基板に既に形成されている半導体素子が破損したり、特性が劣化したりすることを防止することができる。
【００７７】
また、イオン注入装置は、判定部によって判定される照射面積の増減傾向、および、電荷の増減傾向が対応付けられた情報を記憶する記憶部をさらに備える。これにより、例えば、イオン注入装置のユーザは、記憶部によって順次記憶される情報に基づいて、イオン注入装置の状態の経時変化を監視することで、イオン注入装置のメンテナンスが必要な時期を予測することができる。したがって、イオン注入装置によれば、不測の装置停止を未然に防止することができる。
【００７８】
なお、上述した判定部５が行う各判定処理、判定結果の出力処理、電子供給状態情報の記憶処理を行うタイミングは一例である。これらの各種処理は、例えば、１Ｌｏｔ（２５枚のウェハＷ）を処理する毎や、各ウェハＷを処理する毎、イオンビームＢによるウェハＷの一走査毎等、任意に変更することができる。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１  イオン注入装置、２  イオン注入部、３  電荷供給部、４  制御部、５  判定部、６  注入停止部、７  出力部、８  記憶部、２１ｃ  位置検出部、３１  電流値検出部、Ｂ  イオンビーム、Ｉ  プラズマ放出電流、ＰＳ  プラズマ、Ｗ  ウェハ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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