(57)【要約】  イオン注入器の分析器モジュールは、イオンビームのイオンビーム端部が出射する分解口に隣接するビーム偏向部を含む。第１動作状態におけるほぼゼロボルトの第１値のビーム偏向電圧に応えて、ビーム偏向部は、イオンビーム端部を生成する分解口の方向にイオンビームのイオンビーム線源部を向ける。ビーム偏向電圧が、第２動作状態において高い第２値を有する場合、ビーム偏向部は、イオンビーム端部が実質的に消滅するように分解口からイオンビーム線源部の種を逸らす方向に向ける。ビーム制御回路は、第２動作状態の間に、第２値から第１値へとビーム偏向電圧を迅速に切り替えることにより、第１動作状態へとイオン注入器を遷移させる。注入方法は、注入の間、グリッチから回復する注入器の特徴を利用するとともに、それによって注入されたウェハの歩留まりを上げる。
2008530785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入器であって、
ビームパスに沿って移動するとともに、注入動作の間に固定されるイオンビーム端部を有するイオンビームの線源と、
前記注入動作の間に、前記イオンビームの前記静止イオンビーム端部を横切る半導体ウェハを走査するエンドステーションと、
（１）第１動作状態における第１ビーム偏向電圧に応えて、前記半導体ウェハに前記イオンビーム端部を照射させるように前記ビームパスの方向に前記イオンビームを導き、（２）第２動作状態における第２ビーム偏向電圧に応えて、前記半導体ウェハに対して前記イオンビーム端部を照射させないように前記ビームパスの方向から前記イオンビームを逸らすビーム偏向部と、
前記第２動作状態の間に、前記第２ビーム偏向電圧から前記第１ビーム偏向電圧へと迅速に切り替えて、前記第１動作状態に前記イオン注入器を遷移させるビーム制御回路と
を備えるイオン注入器。
【請求項２】
前記イオン注入器は、
前記イオンビームのイオンビーム線源部が有する種を空間的に分離して前記イオンビームの前記イオンビーム端部を生成する分析器
をさらに備え、
前記分析器は、前記第１動作状態において、前記イオンビーム端部が出射する分解口を含み、
前記ビーム偏向部は前記分析器の前記分解口に隣接し、（１）前記第１ビーム偏向電圧に応えて、適応種を本質的に含む前記イオンビーム端部が存在するように、前記分解口の方向に前記イオンビーム線源部の前記分離種を向けるとともに、（２）前記第２ビーム偏向電圧に応えて、前記イオンビーム端部が実質的に消滅するように、前記分解口から前記イオンビーム線源部の前記分離種を逸らす請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項３】
前記ビーム制御回路は、前記第１動作状態の間に、前記ビーム偏向電圧を第１値から第２値へと迅速に切り替えることによって、前記イオン注入器を前記第２動作状態に遷移させる請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項４】
前記ビーム制御回路は、前記イオンビームの品質に影響を与える潜在的なグリッチを検出するグリッチ検出回路を有し、
前記グリッチの前記検出に応えて、前記第１値から前記第２値への前記ビーム偏向電圧の前記切り替えが起る請求項３に記載のイオン注入器。
【請求項５】
前記グリッチ検出回路は、前記イオン注入器の内部における１または複数の電源の動作パラメータにおける突然の変位として前記グリッチを検出する電源監視回路を含む請求項４に記載のイオン注入器。
【請求項６】
前記電源は、種抑圧供給および減速供給を有する請求項５に記載のイオン注入器。
【請求項７】
前記グリッチ検出回路は、前記エンドステーションにおいて前記ビームの一部を受け取るようにファラデーカップを含む請求項４に記載のイオン注入器。
【請求項８】
前記ビーム偏向部は、一対の空間伝導板を含む請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項９】
前記板の最初の一枚は、固定電位に接続され、前記板の次の一枚は、前記固定電位に対して、前記ビーム偏向電圧の前記第１および第２値を供給するためのスイッチと接続されている請求項８に記載のイオン注入器。
【請求項１０】
前記ビーム偏向電圧の前記第１値は、前記固定電位と等しく、前記ビーム偏向電圧の前記第２値は、前記固定電位に対して負の電位となる請求項８に記載のイオン注入器。
【請求項１１】
前記空間伝導板のそれぞれは、それぞれのスイッチを介して２つの電源のうちそれぞれ１つと接続され、前記電源は、前記ビーム偏向電圧が前記電源の大きさの合計となるような反対の両極性を有する請求項８に記載のイオン注入器。
【請求項１２】
前記空間伝導板は、平面的であるとともに、実質的に互いに平行である請求項８に記載のイオン注入器。
【請求項１３】
前記空間伝導板は、平面的であるとともに、前記分解口に近接する側がより狭くなるように平行から若干傾いている請求項８に記載のイオン注入器。
【請求項１４】
前記イオンビーム端部は、前記エンドステーションの半導体ウェハの位置で、前記半導体ウェハを実質的に横切って伸びる水平横断面を有し、前記エンドステーションは、前記イオンビームの前記水平横断面に垂直な第１軸だけに沿ってウェハを走査する請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項１５】
前記イオンビーム端部は、前記エンドステーションで前記半導体ウェハの位置において実質的な円形横断面を有し、前記エンドステーションは、互いに垂直な第１および第２の軸に沿って、前記イオンビーム端部の軸に前記半導体ウェハを走査する請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項１６】
前記第１ビーム偏向電圧の前記値は、プログラム制御される請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項１７】
イオン注入器であって、
イオンビーム線源部を有するイオンビームの線源と、
前記イオンビームのイオンビーム端部を生成するために前記イオンビームの前記イオンビーム線源部にある種を空間的に分離する分析器であって、第１動作状態において、前記イオンビーム端部を出射する分解口を含む前記分析器と、
注入動作の間に前記イオンビームの前記イオンビーム端部を横切る半導体ウェハを走査するエンドステーションと、
前記分析器の分解口に隣接するビーム偏向部であって、（１）前記第１動作状態における第１ビーム偏向電圧に応えて、適応種を本質的に含む前記イオンビーム端部が存在するように、前記分解口の方向に前記イオンビームの線源部の前記分離種を向けるとともに、（２）第２動作状態における第２ビーム偏向電圧に応えて、前記イオンビーム端部が本質的に消滅するように前記分解口の方向から前記イオンビームの線源部の前記分離種を逸らす前記ビーム偏向部と、
前記第２動作状態の間に、前記第２ビーム偏向電圧から前記第１ビーム偏向電圧へと迅速に切り替えることによって、前記第１動作状態へと前記イオン注入器を遷移させるビーム制御回路と
を備えるイオン注入器。
【請求項１８】
イオン注入器の動作方法であって、
（Ａ）前記イオン注入器の線源モジュールにおいて、注入動作の間静止するとともに、ビームパスに沿って照射されるイオンビーム端部を有するイオンビームを生成する工程と、
（Ｂ）イオン注入動作の間に、注入が起る第１動作状態において、
（ｉ）前記イオン注入器のエンドステーションにおいて、半導体ウェハに前記イオンビームの前記静止イオンビーム端部が照射されて前記注入を生じるように、前記ビームパスを横切る前記半導体ウェハを走査する工程と、
（ｉｉ）前記イオンビームの前記品質に潜在的に影響を与えるグリッチを検出する工程と、
（ｉｉｉ）前記グリッチの検出に応えて、前記半導体ウェハ上の終端位置において、前記注入が中止されるように、前記イオンビーム端部を迅速に消滅する形で前記ビームパスの方向から前記イオンビームを逸らす工程と、
（Ｃ）続く第２動作状態において、注入が起っておらず、前記グリッチが発見されない場合に、
（ｉ）前記ビームパスを横切る前記ウェハを再走査する工程と、
（ｉｉ）前記ビームパスと交差する前記ウェハ上の前記終端位置において、実質的に前記半導体ウェハ上の前記終端位置を開始位置として前記注入が再開されるように、前記イオンビーム端部が迅速に構築される形で、前記ビームパスの方向に前記イオンビームを向ける工程とを含む
イオン注入器の動作方法。
【請求項１９】
前記イオン注入器は、前記イオンビームの前記イオンビーム端部を生成するように、前記イオンビームのイオンビーム線源部内の種を空間的に分離する分析器を含み、
前記分析器は、前記第１動作状態において、前記イオンビーム端部を出射する分解口を含み、
前記イオンビームの前記方向は、前記分析器の前記分解口に近接するビーム偏向部が（１）第１ビーム偏向電圧に応えて、本質的に適応種を含む前記イオンビーム端部が存在するように、前記分解口の方向に前記イオンビーム線源部の前記分離種を向け、（２）第２ビーム偏向電圧に応えて、前記イオンビーム端部が実質的に消滅するように、前記分解口の方向から前記イオンビーム線源部の前記分離種を逸らす請求項１８に記載のイオン注入器の動作方法。
【請求項２０】
前記ビーム偏向部は、前記第１および第２のビーム偏向電圧が印加される一対の空間伝導板を含む請求項１９に記載のイオン注入器の動作方法。
【請求項２１】
前記グリッチの検出は、前記グリッチを示す動作パラメータの突然の変位に対して、前記イオン注入器内の電源を監視する工程を含む請求項１８に記載のイオン注入器の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、半導体製造に利用されるイオン注入器の分野に関する。
【０００２】
一般的に、一つのイオン注入器は、多様な不適応イオン種とともに注入されるイオン種を含むイオンビームを生成する線源と、前記様々な種の軌道を分離する磁場、および適応種の軌道が通過する分解口またはスリットを含む分析器と、分解口から出射するビームのエネルギを調節するためのモジュールと、適応注入を実行するためにウェハとエネルギ調節ビームとを相互作用させるエンドステーションとを含む。
【０００３】
イオン注入器は、ビームとウェハの間に関連する動きを実現するために採用された走査技術によって分類することができる。ここで"ビーム走査"注入器と言われる一つの注入器において、注入された一または複数のウェハは、ビームがそれぞれのウェハ表面を横切って走査される間、エンドステーションにおいて静止させられている。走査は、ビームとの磁気的または電気的相互作用を介して実施できる。ここで"ウェハ走査"注入器と言われる他の注入器において、ビームは実質的に静止した状態で残り、ウェハはそのパスを横切って機械的に動く。ウェハ走査注入器の類型の一つにおいて、ウェハにおけるビームの横断部は平らかつ広範であり、従って"リボン"ビームと言われ、ビームの幅に直角にウェハが走査されながら、ビームの幅によってウェハは覆われる（例えば、ビームは水平面において平らで、ウェハは垂直に走査されてもよい）。ビーム走査およびウェハ走査を組み合わせて使用する注入器もある。それぞれの走査技術は、利点および欠点を有するとともに、様々な半導体製造技術において各々発見された用途を有する。
【０００４】
どのような走査技術を使用しているかに関わらず、イオン注入器は、注入動作の最中にビーム品質を突然下げる動作問題の類の影響を一般的に受けやすく、ウェハを潜在的に使用不可能の状態にする。これらの問題は、一般にビームの"グリッチ"または"グリッチング"と言われており、ビームパスにそって様々な位置で起りうる。イオン注入器は、一般的にビームパスに沿っていくつかの電極を使用しており、ビームの加速／減速または動作中に生成された電子が誤流動することの抑制のうち一方に利用される。一般的に、グリッチは複数の加速／減速ギャップにわたって、複数の抑制ギャップと同時に起る。グリッチは、電極に対する一つの電源からの電流における、急激な変化として検出できてもよい。ウェハ全体の含み損が原因で、グリッチはコスト見込みから非常に深刻であり、それ故、計測器は、そのようなグリッチの発生を最小限に抑え、可能であればその状態から回復するためにたいてい利用されている。
【０００５】
グリッチが発見された場合、イオンビームの電流値を急速に減じて０にすることが理想的に望ましく、それによって、ウェハ上のより明確な位置で注入を終了させる。グリッチ状態が除去された時点で、注入がウェハ上の正確に同じ位置において、グリッチが検出された場合と理想的に同じビーム特性で理想的に再開される。目標は一様にドープされた断面を得ることであり、これは、ビーム電流および／またはウェハ走査速度（照射時間）を制御することによって得られる。
【０００６】
ビーム走査を利用した注入器において、ほぼ理想に近いグリッチ回復を実現することをほとんどの場合できる。ビームの通常走査を生じさせる回路は、（ａ）グリッチを検出して、迅速にウェハからビームを完全に逸らし、（ｂ）続いて、グリッチが検出された場合に注入が終了している位置へ、ウェハ外からビームを迅速に移動させて注入を再開する、グリッチ検出および回復回路によって補完することができる。達成されることができる高速ビーム偏向により、結果的な注入断面はかなり仕様を満たすことができ、従って、ウェハは得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウェハ走査注入器において、グリッチ状態からの復帰は、ビームのパスを横切るウェハの移動に同期された線源におけるビーム強度の制御することをたいてい含む。グリッチが検出された場合、一例として、線源への電源がオフに切り替えられることによって、ビームは迅速に消滅させられ、結果として注入領域および未注入領域の間の局部的な遷移をもたらす。しかしながら、再注入に同じ装置を利用すること、すなわち、ウェハが注入が中止された位置へ戻されるように、線源供給を単に切り替えることは一般的に不可能である。線源内部にプラズマを構築するのは、逸らすことより相当長い時間がかかり、従って、通常ウェハ走査速度において適応する統一されたドープ断面を得ることを目的として、調整されたビーム電流を十分に速く再構築することは不可能といえる。
【０００８】
ウェハ走査イオン注入器においてグリッチ回復を目的として、第２通過で反対方向にウェハを走査し、第１通過上で停止した位置において注入を終了するという一つの技術が使用されている。いくぶん効果的にもかかわらず、この技術は、線源においてプラズマアークを消滅させることへの依存を含む欠点を有する。この技術は、ウェハを超える最終パスの間に起る第２グリッチからも、回復走査中に起る第３グリッチからも、回復することに利用することはできない。さらに、回復技術は比較的複雑かつ遅く、それ故に注入器の処理量が少なくなってしまう。結果として、ウェハ走査イオン注入器は、グリッチに関する生産性の減少に関して、ビーム走査注入器に関連して一般的に不利な立場にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従い、ウェハ走査イオン注入器は、従来のウェハ走査注入器よりもかなり良好なグリッチ回復を実現できることを開示している。開示された注入器において、分析器はビーム偏向部を含み、（１）第１動作状態における第１ビーム偏向電圧に応えて、ビームのイオンビーム端部が半導体ウェハに照射され、ウェハがビームパスを横切って走査されるように、動作中のイオンビームが通常移動する静止ビームパスに沿った方向にイオンビームを向け、効果的な注入を実施し、（２）第２動作状態における第２ビーム偏向電圧に応えて、イオンビーム端部が半導体ウェハに照射されないようにビームパスの方向からイオンビームを逸らす。ビーム制御回路は、第２動作状態の間に、第２ビーム偏向電圧から第１偏向電圧へと迅速に切り替えることで、第１動作状態にイオン注入器を遷移させる。この切り替えは、ウェハ上の適応する位置において迅速に再注入するためのウェハの移動と同期させることができ、仕様を満たす統一された注入断面を生産でき、グリッチが起きた場合におけるウェハの廃棄をなくすことができる。
【００１０】
ビーム偏向部は、グリッチが検出された場合に、線源への電源を切るよりは、迅速に注入を抑制することもできる。
【００１１】
第１の実施形態では、ビーム偏向部は、注入器の分析器ステージにおける多数の分解スリットの直前に位置する一対の空間伝導板を含み、これら板の間に高電圧を生じる結果としてビーム偏向が起きる。第１板は、固定電位に接続され、第２板は固定電位に対してビーム偏向電圧の第１および第２値を供給するスイッチと接続されていてもよい。さらに特別な実施形態では、ビーム偏向電圧の第１値は固定電位と等しく、ビーム偏向電圧の第２値は固定電位と相対的に負の電位となる。そのような実施形態において、正のイオンビームは第２板の方向に"引かれ"、優れたビーム封じ込めを理由に板からビームが"押される"一般的に好ましい配置となる。空間伝導板は、互いに平面的かつ実質的に平行であってもよく、または、他の実施例における配置として、平面的かつ分離口に隣接する端においてさらに狭い間隔となるように平行からわずかに傾いていてもよい。この後者の配置は、効率効果を有していても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、線源モジュール１２、分析器モジュール１４、コレクタ（ＣＯＲＲ）モジュール１６、およびエンドステーション１８を含むイオン注入器１０を示す。エンドステーション１８に直接近接してウェハハンドラ２０がある。制御回路（ＣＮＴＬ）２２および電源（ＰＷＲ  ＳＵＰＰＳ）２４も含まれ、図１においてはそれぞれのブロックで描かれているが、実際には従来技術において知られるようにイオン注入器１０全体にわたって分散されている。
【００１３】
注入動作の間、線源モジュール１２は、半導体ウェハに注入される成分を含むガス状化合物が供給される。例えば、ホウ素（Ｂ）の注入を目的として、フッ化ホウ素（ＢＦ３）ガスが線源モジュール１２に供給される。線源モジュール１２は、一般的に、注入される適応種（例えば、Ｂ＋）を含む、線源化合物の成分による多くのイオン種を含むプラズマを形成するための電気励起を用いる。線源モジュール１２は、相対的に陽電位が付勢され、陽性に付勢された線源モジュール１２に対して負の電位の、接地電位へ出る加速度によって正帯電イオン種は、線源モジュール１２から抽出される。抽出されたイオン種は、分析器モジュール１４に入ったイオンビームの派出部を形成する。このイオンビームの派出部は、ここでは、"イオンビーム線源部"と言う。
【００１４】
分析器モジュール１４は、線源モジュール１２からのイオンビーム線源部に対して曲げを与える磁石を含む。曲げの量は、荷電状態、電位、および質量に依存してビームの異なるイオン種に対してわずかに異ならせる。従って、ビームは、分析器モジュール１４を介してコレクタモジュール１６の方向へと移動する場合に、異なるイオン種の異なる軌道に起因して析出する。出口端において、分析器モジュール１４は、関連する種（例えばＢ＋）のみが介して通過する分解スリットまたは口（図１には図示せず）を有し、他の種は、分解口周囲の伝導板によって収集される。従って、分析器モジュール１４の出口において、イオンビームは、ほぼ例外なく適応イオン種を含む。
【００１５】
コレクタモジュール１６に適応種のビームが入射すると、ビームを分岐させることができる。従って、コレクタモジュール１６の役割は、注入動作に適するようにビームを調整する。注入器がリボンビームを使用することを目的として、コレクタモジュール１６は、リボン状形状を与えるためにビームを平らにする。一つの実施形態として、エンドステーション１８は、注入を生じるようにビーム（静止している）全域のウェハを走査する機械的ウェハ走査部（図示せず）を含む。コレクタモジュール１６およびエンドステーション１８内のビームの部分を、ここでは"イオンビーム端部"と言う。ウェハハンドラ２０は清潔で、システムの人間オペレータおよび走査装置の間でウェハを運搬するロボット機械システムである。
【００１６】
図２は、エンドステーション１８内のイオンビーム端部２６の軸に沿って見た注入を示す。イオンビーム端部は平らまたはリボン状横断部を有することが観察できる。述べたように、イオンビーム端部２６は、エンドステーション１８内で静止しており、すなわち、注入動作の一部として、統制の下でビームを偏向するためのメカニズムは有していない。正しくは、それぞれのウェハ２８は、図２に示す上方向に、ビーム２６のパスを横切って機械的に走査される。マルチプルパスが一般的に使用される。全体的な動作はウェハ２８上で好ましく均一なドーズを生成するように、ビームエネルギは好ましい注入深度を得るために選択されるとともに、ビーム電流およびウェハ走査速度は好ましいドーズ率を得るために選択されることがわかる。
【００１７】
図２は、注入器のリボンビーム形状を示しているが、本発明により開示された方法および装置が静的"スポット"ビーム、すなわち、一般的な円形横断面を有するビーム、を使用するウェハ走査注入器に同様に適用できることは当業者にとって明白である。そのような注入器は、上述した低速度上下走査に加え、一般的にウェハ２８のＸ軸機械的走査を使用している。
【００１８】
上述したように、ビーム過渡電流または不安定（"グリッチ"と言う）は、ビームパスに沿って電源の一つの短絡回路へ導くことができる。短絡が十分ひどい場合、電源電力を完全に破壊して、ビーム電位を大きく変化させ、結果的にエンドステーション１８においてビーム電流がなくなる。これが起きる場合、救済策が無ければ、注入は不完全または、そうでなければウェハが破壊されるように曲げられてしまう。
【００１９】
与えられたウェハ２８の注入の間にグリッチが起きた場合、合理的に統一された全側面を得る注入を適度に完成させるように、救済回復処理がよく使用される。第１に、グリッチが発見された場合に、進行中の注入は即座に停止される。ウェハ２８上で注入された領域の境界を突き止める。上述したように、そのとき、ウェハ２８は、第２通過において反対方向から走査されてもよく、例えば、イオンビームが消滅させられた位置と同じ位置を第１通過の間に消滅させられた位置とする。上述にもしたように、そのような方法は限られた効果を有することはできるかもしれないが、しかしながら、単一ウェハの処理の間に多重グリッチが発生した場合には、使用することができない。
【００２０】
図３は、特別な多数グリッチシナリオにおける処理の結果を示す。ウェハ１８は側方断面が示されている。グリッチの発生に先立って、動作の初期段階の間に第１注入領域３０が形成されるように、ウェハ２８は、右から左へ走査されると仮定している。領域３０は、平勾配後縁側壁３１を有しているのを観察できる。現存するイオン注入器において、線源モジュール１２内にプラズマを供給する電源を急にスイッチオフすることによって、イオンビームを素早く消滅することが一般的にできる。プラズマアークが素早く消滅し、またそれ故に注入側面が素早く目標深度から０へと遷移する。
【００２１】
第２通過の間、ウェハ２８は左から右に移動させられ、第２注入領域３２が形成される。理想的には、領域３２は、領域３０と同一ドーズを有しており、また注入は領域３０の側壁３１の正確な位置において停止させられ、ウェハ２８全体を横切る均一な一全体領域として満足できるように形成することを目的として、二つの領域３０および３２は互いに隣接する。しかしながら、図３においては、第２イオン注入３２が完成する前に第２グリッチが起こり、ギャップ３３が残る場合を仮定している。ギャップ３３が最終通過上で満たされる場合、イオンビームは、そのパスにおいてウェハ２８を走査する間に、素早くスイッチオンおよびオフされることが要求される。これは、最初の２つの通過とは違い、走査が始まる前にビームは既に構築されている。プラズマは、そのような第３注入に対して要求される急勾配側壁を得るように十分素早く構築することができないので、そのような動作は、線源モジュール１２において素早くプラズマに切り替えることに依存できない。好ましいイオンビーム電流を再構築することを目的として、十分な強度のプラズマを照射する処理は低速であり、そのため通常ウェハ走査速度においてウェハ２８の極めて短い間隔にわたる調整ビーム電流を得ることは一般的に不可能である。図３のシナリオにおいて、結果、一般的にウェハ２８は使用不能であり、廃棄されるに違いない場合となる。
【００２２】
図４は、本発明に開示された技術を利用するウェハ２８を横切る、満足できる均一な注入を形成するために、二つの領域３０'および３２'がどのように隣接するかを示す。第１領域３０'は、側壁３１'において終了するように、第１通過の間にグリッチが検出されると再び仮定する。この場合、側壁３１'の急勾配遷移は、線源モジュール１２におけるプラズマの消滅よりもむしろウェハ２８（以下に説明するように）からイオンビームを逸らす切り替えによってなされる。第２通過の間、ウェハ２８は、同方向に走査させることができる。イオンビームは当初オフであり、また側壁３１の位置において、その時素早くオンへの切り替えがなされ、また領域３１'の注入を完了させるためオンしたままにされる。当然のことながら、反対方向から走査することによって第２通過を処理する技術を他に使用でき、この場合も同様に以下に説明するビーム切り替えを使用できる。さらに当然のことながら、説明する技術は、単一ウェハ２８の処理の間に多数のグリッチが起きた場合に生成されたギャップ（図３のギャップ３３のような）を埋めるために利用できる。
【００２３】
図５は、コレクタモジュール１６に隣接する分析器モジュール１４の領域を示す。上述したイオンビーム線源部を幅広矢印で４０に示す。イオンビーム線源部４０は、伝導分解板４４によって囲まれた分解口４２の方向に向けられている。上述したように、注入されるイオン種は、適応イオン種をほぼ例外なく含むイオンビーム端部２６を形成するために口４２を通過する軌道をたどる。適応外イオン種は、分路され、それ故、ウェハ２８に注入されないように、一般的に分解板４４に交差するそれぞれの軌道をたどる。
【００２４】
グリッチ検出および回復処理の一部としてイオンビーム端部２６のオンオフを素早く切り替える"高速ビームゲート"に利用される一対のビーム偏向板４８、５０は、分解口４４のすぐ上流に含まれている。図示された実施例において、一つの板４８は接地されており、他の板５０は、接続されたビーム偏向電圧ＶＢＤを有する。以下に説明するように、ビーム偏向電圧ＶＢＤは、接地電位およびビーム偏向電源によって供給された最大負電位の間で切り替えられる。ビーム偏向電圧ＶＢＤが接地電位にある場合、イオンビーム端部２６が注入のために生成され、結果として注入が起きないように、イオンビーム線源部４０は、上述したように分解口４２の方向に向けられる。ビーム偏向電圧ＶＢＤが最大負電位の場合、イオンビーム端部４２が実質的に無くなるように、全イオンビーム線源部４０は分解口４２から逸らす方向に向けられる。
【００２５】
図６は、イオン注入器１０内で使用されるいくつかの電源を示す。抽出電位は、線源モジュール１２および接地電位に接続されたエンドステーション１８の間に接続された抽出電源ＥＸによって構築される。ビームエネルギにおける第１変位は、分析器モジュール１４およびエンドステーション１８の間に接続された第１電源Ｄ１によって生成できる。ビームエネルギにおける第２変位は、コレクタモジュール１６およびエンドステーション１８の間に接続された第２電源Ｄ２によって生成できる。電源ＳＳ、Ｄ１Ｓ、およびＤ２Ｓはそれぞれ、抑制電極５６、５８および６０のそれぞれと、モジュール１４、１６または１８のそれぞれとの間に接続される。イオン注入器１０の内の異なる位置において、保護目的として一般に利用される様々なダイオードは図６において図示せず。一つの実施形態として、様々な電源に対する特有の値は、下記のテーブルに示す。当然のことながら、他の供給電圧および電源が他の実施例において利用されても構わない。
【００２６】
【表１】
2008530785.tif 000003
【００２７】
図７は、ビーム偏向電圧ＶＢＤを生成するビーム制御回路を示す。図で示した実施例において、−１５ｋＶの出力を提供するビーム偏向電源６２が含まれている。高電圧スイッチ６４は、電源６２の出力または接地電極６６のどちらか一方に接続するように取り付けられている。スイッチ６４の位置は、ラッチ６８の状態によって決定される。ラッチ６８の出力が論理"１"の場合であるとき、電圧ＶＢＤが−１５ｋＶに等しくなるように、スイッチ６４は電源６２の出力に接続するように取り付けられる。ラッチ６８の出力が論理"０"の場合であるとき、電圧ＶＢＤが０Ｖに等しくなるように、スイッチ６４は接地電極６６に接続するように取り付けられる。
【００２８】
ラッチ６８は、注入がグリッチ状態から回復の一部として再開される場合、および注入動作の開始以前に起る制御信号開始／再開の判断に基づいて初期化される。ラッチ６８の通常状態は初期化状態であり、それ故に出力電圧ＶＢＤは、通常は０Ｖに等しく、イオンビーム線源部４０が存在する場合には、イオンビーム端部２６（図５）が存在している。
【００２９】
ラッチ６４は、グリッチ検出（ＧＤ）回路７０からグリッチ信号の判断に基づいて設定される。ラッチ６８が設定された場合、出力電圧ＶＢＤは−１５ｋＶに等しくなり、イオンビーム線源部４０が存在する場合であっても、イオンビーム端部２６（図５）を消滅させるようにイオンビームを偏向する。この動作については以下にさらに詳細に説明する。
【００３０】
グリッチ状態から回復する場合、制御回路２２（図１）は、グリッチが起きた場合に走査されたウェハ２８の再走査についての開始／再開信号に同期される。特に、制御回路２２は、図３に関して上述したように、グリッチを原因として注入が中断された位置にウェハが達する場合に、開始／再開信号を判断する。線源モジュール１２内のプラズマは、電圧ＶＢＤが０Ｖに等しくなり、偏向板４８および５０（図５）の間のビーム偏向領域が崩壊することで注入がより迅速に再開されるように、構築されたままか、またはこの時以前に再構築されるかのどちらか一方であってもよい。イオンビーム端部２６の迅速な再構築により、注入領域３０の断面は、ウェハ２８を横切って実質的に均一な状態として残る。
【００３１】
図示されたように、グリッチ検出回路７０は、イオンビームの品質に影響を与え、注入を妨害する可能性があるグリッチの発生を検出することを目的として、三つの動作パラメータを監視している。三つのパラメータとは、図６の電源ＳＳ、Ｄ１およびＤ２Ｓによって供給されたそれぞれの電流の大きさであり、線源抑制電流、Ｄ１電流およびＤ２抑制電流である。これらの電流は、通常注入動作の間、一般的に比較的安定な値を有する。しかしながら、ビームグリッチが起きると、これらの電流の一つまたは複数は、ばらつきが起る。図７において、電流信号ＩＳＳ、ＩＤ１およびＩＤ２Ｓは、それぞれの電源ＳＳ、Ｄ１およびＤ２Ｓ内の電流計測回路（図示せず）によって生成される。グリッチ検出回路７０は、予め定められた大きさのばらつきに対してそれぞれの信号を監視する。これらの供給電流にそのようなばらつきが検出された場合、グリッチ検出回路７０からの出力は、ラッチ４８を設定するために判断され、ビーム偏向電圧ＶＢＤを−１５ｋＶと等しくする。言い換えるとこれは、以下に述べるように、イオンビーム端部２６を消滅させるようにイオンビーム線源部４０の偏向をもたらす。
【００３２】
当然ながら、他の実施例において、ビーム偏向電圧ＶＢＤは、−１５ｋＶよりも低くまたは高くでき、または、固定電圧よりもむしろプログラム制御された電圧でもよい。ビーム偏向電圧ＶＢＤの値は、イオンタイプ、エネルギ、および充電状態を含む複数のパラメータによって決定される。
【００３３】
図８は、分析器モジュール１４内のビーム偏向部の動作を示す。ビーム偏向電圧ＶＢＤが０Ｖに等しい場合、偏向板４８および５０を横切る静電領域は存在せず、イオンビーム線源部４０は分解口４２の方向に向く。本質的に適応種から成るイオンビーム端部２６は構築され、注入が起るエンドステーション１８の方向に向かう。ビーム偏向電圧ＶＢＤが−１５ｋＶに等しい場合、偏向板４８および５０を横切る静電領域が存在する。ほぼ例外なく陽イオンを含むイオンビーム線源部４０は、狭められ、板５０の方向に曲げられる。結果として、イオンビーム線源部４０は、分解口４２から逸らされて位置７２において、分解口４４に照射する。イオンビーム端部２６は消滅し、注入は中断される。
【００３４】
図９は、分析器モジュール１４内のビーム偏向部の他の構成を示す。この構成において、偏向板４８'および５０'は、若干曲げられ、例えば約１０度で曲げられる。この構成は、既知の板間隔および偏向電圧に対してイオンビーム線源部のさらに有効な偏向を提供するものでもよい。
【００３５】
図１０は、上述した構造的および機能的特徴を利用したイオン注入器１０の動作方法を示す。ステップ７４において、イオンビームは、線源モジュール１２において生成される。イオンビームは、注入される適応種を含む多数の種を包含するイオンビーム線源部（例えば、図５に示す分析器１４内の部４０）を有する。ステップ７６は、注入が起きる第１動作状態の間に行われるステップの一群であり、ステップ７８は、それに続く注入が起きる第２動作状態の間に行われるステップの一群である。
【００３６】
ステップ７６のステップ８０において、イオン注入器のエンドステーション（例えば１８）において、半導体ウェハは、イオンビームの実質的に静的なイオンビーム端部（例えば部２６）を横切って走査される。イオンビーム端部は、本質的に適応種を包含するとともに、分析器モジュール１４の分解口４２から出射する。ステップ８２において、上述したような電源電流の一つにおけるスパイクのような、潜在的にイオンビームの品質に影響を与えるグリッチが検出される。ステップ８４において、グリッチの検出に応えて、イオンビーム線源部４０は、偏向されて分解口４２から逸らされ、それによってイオンビーム端部２６を十分に消滅させる。
【００３７】
ステップ７８のステップ８６において、ウェハ２８は、存在すれば、イオンビーム端部２６によって移動させられるパスを横切って再走査される。ステップ８８において、第１動作状態の間に中断された注入時のウェハ上の位置（例えば、図３に示す位置）がイオンビーム端部２６のパスを横断するように、イオンビーム線源部４０の偏向は、分解口４２の方向にイオンビーム線源部４０が向くように消滅し、それによって、注入は、実質的にウェハ上の位置から始まって再開される。
【００３８】
素早くビームを入れるビーム偏向部の正確な動作を確実にすることを目的として、２つの初期テストが利用されてもよい。これらのテストは、ウェハ処理開始以前のビーム同調の間に実施できる。テストは、ビーム偏向部から複数の分解スリットの反対側に位置するファラデーカップ（図示せず）である"セットアップカップ"におけるビーム電流を計測することを含む。第１テストにおいて、ビームは、セットアップカップにおけるビーム電流が監視されながら、偏向位置（すなわち、ＶＢＤ＝−１５ｋＶ）から通常位置（すなわち、ＶＢＤ＝０Ｖ）へと通過させられる。セットアップカップにおけるビーム電流は、ＶＢＤが０に等しい場合を除いて０でなくてはならない。このテストは、ビームがウェハ上を流れるように動く間に、ウェハが好ましくない複数のビームレットまたは不適当なイオン種に晒されないこと（分析器磁石による分散や、ビーム偏向部の無分別な利用による不注意なウェハ上を流れるような動きがあるような場合）を確実にする。第２テスト（第１テストの構成要素であってもよい）は、ビーム偏向部が加圧されている場合（すなわち、ＶＢＤ＝−１５ｋＶ）、セットアップカップにおけるビーム電流がゼロまたはほぼゼロに近いことを検証する。このテストは、ビームが削除された場合に、ビームが完全にウェハから外れていることを確認する。
【００３９】
前述の説明において、ビーム偏向部は、分析器モジュール１４からの出口における多数の分解スリットの後ろに直接位置するとしたが、他の実施例として、静止ビームイオン注入器における他の有利な位置にビーム偏向部を位置することが有利であってもよい。例えば、ビーム偏向部は、コレクタモジュール１６の入力位置、またはビームラインのさらにもっと上方に位置させてもよい。さらに、前述のビーム走査注入器は、ウェハからビームを偏向させて完全に逸らす目的で、回路によって補完されるビーム走査部を含んでいるが、通常ビーム走査に対しておよびグリッチに関係する偏向に対して有利な分離偏向部を利用してもよい。そのような注入器において、上述したように、通常ビーム走査部をビームパスに沿った他の場所に設置し、複数の分解スリットの後方にグリッチ回復のための偏向部を設置することは、本質的に有利であってよい。
【００４０】
図示したように、単一負供給電圧は、偏向板４８および５０を横切って印加されるビーム偏向電圧を生成するのに利用される。当然ながら、この構造により、負に印加された板の方向にビームを"引く"動作をする。他の実施形態において、代わりに単一正電源を利用することが望ましく、結果的に複数の分解スリットの、一つの側にビームを"押す"動作をしてもよい。さらに他に、全体的なビーム偏向電圧が供給電圧の大きさの合計に等しくなるように、異極性の二つの電源を利用することもできる。単一供給構成は、ただ一つの電源を利用することから、コスト低下になるという利点がある。
【００４１】
同じく図示したように、ビームグリッチ検出は、上述したように、様々な電源電流を監視することによって間接的に得ている。他の実施形態として、例えば、エンドステーション１８においてファラデーカップの利用により、ビーム電流を直接監視することもできる。
【００４２】
明確に開示された上記以外の実施例および本発明のバリエーションができることは当業者にとって当然である。本発明の目的を達成しつつ、開示された方法および装置に対する仕様変更をすることは当然であり、そのような仕様変更およびバリエーションは、本発明の範囲内である。従って、本発明の範囲は、本発明の実施例に前述の記載によらず、以下に示す請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の従来技術、ならびに他の目的、特徴、および効果は、異なる図を通して同一部位を言及する参照符号のような添付図面における説明のように、以下の本発明の好ましい実施形態のさらに詳細な説明により明らかにする。図面は、実施例、原理および本発明の概念を例示する点を強調する変わりに、必ずしも一定の比率である必要はない。
【００４４】
【図１】本発明に係るイオン注入器の配置図である。
【図２】従来において知られているような注入の間における、リボン状イオンビームおよびウェハ間の関係を示す図である。
【図３】従来において知られているような注入の間における、グリッチ回復動作の間に第２グリッチが起った結果の注入断面を示すウェハの略側面図である。
【図４】本発明に係る注入の間におけるグリッチ回復動作の間に得ることができる注入断面を示すウェハの略側面図である。
【図５】図１のイオン注入器の分析器モジュールにおける分解口に隣接する領域でのビーム偏向部の概略図である。
【図６】図１のイオン注入器内に含まれる様々な電源を示す図である。
【図７】図５のビーム偏向部から提供されるビーム偏向電圧を生成するためのビーム制御回路の回路図である。
【図８】図５のビーム偏向部によるイオンビームの偏向を示す図である。
【図９】図５のビーム偏向部と同一領域に置かれた他のビーム偏向部によるイオンビームの偏向を示す図である。
【図１０】図５のビーム偏向部の動作の一形態を示すフロー図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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