(57)【要約】  半導体デバイス製造装置のプロセスチャンバー内の粒子モニタは、そのチャンバー内の汚染粒子のフラックスの尺度を与える。このフラックスは、プロセスチャンバー内にプロセス条件が発生される間に測定され、その測定されたフラックスに応答してプロセスパラメータを調整して、プロセス中にこのフラックスを減少させる。イオン注入装置では、粒子センサ(24)が、処理されるウェハの前方の位置で、イオンビーム(32)に随伴される粒子のフラックスを測定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内に希望のプロセス条件を与えるように半導体デバイス製造プロセスを制御する方法であって、上記プロセスが、前記プロセス条件を制御するための複数の調整可能なプロセスパラメータを含む方法において、
ａ）上記真空チャンバー内に前記プロセス条件を生じさせるように上記プロセスを動作するステップと、
ｂ）上記プロセスの動作中に、前記プロセス条件により生じる上記真空チャンバー内の汚染粒子のフラックスを測定するステップと、
ｃ）前記測定されたフラックスに応答して前記プロセスパラメータの少なくとも１つを調整し、前記プロセス中に測定される前記フラックスを減少させるステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
制御されるべき上記半導体デバイス製造プロセスは、イオン注入プロセスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記イオン注入プロセスは、注入のためのイオンのビームを与え、前記フラックス測定ステップは、前記ビームに随伴する汚染粒子のフラックスを測定する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
半導体デバイス製造装置において、
真空チャンバーを備え、
上記装置は、複数の調整可能なプロセスパラメータにより制御される希望のプロセス条件を前記真空チャンバーに与えるように動作し、更に、
上記真空チャンバー内にあって、前記プロセス条件により生じる汚染粒子のフラックスを測定するための粒子センサと、
前記測定されたフラックスに応答して、前記プロセスパラメータの少なくとも１つを調整し、前記測定されるフラックスを減少するためのコントローラと、
を備えた装置。
【請求項５】
半導体ウェハにイオンを注入するために、前記装置は、ビーム路に沿って進行する注入に望まれるイオンのビームを前記真空チャンバー内に発生するためのイオンビーム発生器を備え、前記粒子センサは、前記ビーム路に沿って流れる汚染粒子のフラックスを測定するように位置及び配置された、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記イオンビーム発生器は、望ましくない質量対電荷比（mass-to-charge ratio）のイオンを前記ビームから除去するための質量フィルタを備え、上記装置は、更に、注入が行なわれる半導体ウェハのためのホルダを備え、前記粒子センサは、前記フィルタと前記ホルダとの間の前記ビーム路に沿って前記フラックスを測定するように位置される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
上記装置は、更に、前記質量フィルタからのビームにおけるイオンのエネルギーを調整するための加速／減速ユニットを備え、前記粒子センサは、前記加速／減速ユニットと前記ホルダとの間の前記ビーム路に沿って前記フラックスを測定するように位置される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
上記装置は、更に、前記ホルダの前方に位置されて、注入中に上記ホルダ上の製品ウェハの静電荷を減少するように働く中性化装置を備え、前記中性化装置は、上記ウェハホルダの前方でビームを取り巻くガイド管を有し、更に、前記粒子センサは、前記ガイド管の直前で前記ビーム路に沿って前記フラックスを測定するように位置される、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
前記粒子センサは、前記イオンビーム路を横断する平面内にビームアパーチャーを画成するフレーム構造体を備え、前記フレーム構造体は、前記ビームアパーチャーが前記イオンビーム路に整列するように前記真空チャンバーに装着され、上記フレーム構造体内の光源が前記イオンビーム路を横断する前記平面内に光を向け、更に、上記フレーム構造体内の光センサが、前記光源からの前記光により照射された粒子のフラックスを表わす光信号を検出する、請求項５から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記光源は、前記イオンビーム路を横切って光ビームを発生し、上記フレーム構造体は、前記光ビームを受光して吸収するために前記光源に対向して位置された光ビームバンプを備えた、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
上記フレーム構造体は、導電性であり、且つ所定の電位となるように前記真空チャンバーに装着される、請求項９及び１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
上記フレーム構造体は、上記装置の隣接ビームアパーチャーに電気的に接続される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
上記フレーム構造体を電気的絶縁するマウントと、上記真空チャンバーから出て、上記フレーム構造体に希望のバイアス電位を印加できるようにする接続を与える電気リードとを備えた、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
半導体ウェハにイオンを注入するための半導体デバイス製造装置において、
真空チャンバーと、
ビーム路に沿って進行する注入に望まれるイオンのビームを前記真空チャンバー内に発生するためのイオンビーム発生器と、
上記真空チャンバー内にあって、前記ビーム路に沿って流れる汚染粒子のフラックスを測定するように位置及び配置された粒子センサと、
を備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバー内に希望のプロセス条件を与える半導体デバイス製造プロセスの制御に関する。また、本発明は、半導体デバイス製造装置の改良にも関する。
【発明の背景】
【０００２】
半導体製造プロセスは、半導体材料の基板に構造体を生成し変更して、基板内に有用なデバイスを生成するために使用される。これら製造プロセスの多くは、真空チャンバーに保持されて希望のプロセス条件に露出された半導体材料の基板又はウェハにおいて行なわれる。このプロセスは、処理されている基板又はウェハの表面上に、プロセスチャンバー内から派生することのある汚染粒子が存在することにより、有害な影響を受け得ることが良く理解されよう。プロセスチャンバー内の望ましからぬ粒子は、機械的な可動部、真空チャンバーの内面とのアーク発生のような電気的な相互作用、及びチャンバー内に予め存在する汚染粒状物の、例えば通気中の擾乱を含む多数の発生源から派生し得る。
【０００３】
本発明の実施形態及び実施例は、イオン注入を特に強調して説明する。しかしながら、本発明の最も一般的な原理は、汚染粒状物の存在が問題となり得る他の半導体デバイス製造プロセスにも関連している。
【０００４】
プロセス環境、通常は、排気されたチャンバー内の汚染粒状物のフラックスを検出及びカウントし又は測定するためのセンサが提案されている。一般に、このような従来技術のセンサは、光源をサンプル領域に向け、サンプル領域内の汚染粒状物から散乱することのある光を検出する光学的技術を使用している。
【０００５】
例えば、米国特許第４，８９６，０４８号は、例えば、イオン注入の分野で使用できる粒子検出器を説明している。この検出器は、真空チャンバー内に位置され、光源からの光を光ファイバに沿ってサンプル領域へ配送する。更に別のファイバフラックスを使用して、散乱光を検出し、散乱光信号をチャンバー外部のセンサへ通信する。
【０００６】
米国特許第５，７５１，４２２号は、レーザ媒体を有する光学的キャビティが形成された光学的検出器を開示している。光学的キャビティ内に感知領域が画成され、光学的キャビティの感知領域内の汚染粒状物から散乱した光が検出器へ通信される。
【０００７】
米国特許第５，４６３，４６０号及び第５，５６５，９８５号は、感知領域付近の窓であって、これを通して光源からの光を向けると共に、これを通して散乱光を検出できるような窓を洗浄し、その汚染を防止するための構成をもつ更に別の粒子監視センサを開示している。
【０００８】
上述した従来の特許明細書の中で、そこに開示された粒子検出器から導出される信号についてなされる特定の使い方を詳細に説明したものは皆無である。
【０００９】
米国特許第５，０４７，６４８号は、イオン注入装置のプロセスチャンバー内で「その場に(insitu)」位置されて、基板がイオンビームを通過するときに注入装置の走査ホイール上の基板から飛び散る粒子を検出するための粒子検出器を開示している。検出のための汚染粒状物の最大フラックスは、走査ホイールがイオンビームと交差する点において走査ホイールに対して正接するように検出器を位置することにより確保される。
【００１０】
この開示された検出器は、修正処置をとれるように、ウェハがまだ処理されている間にチャンバー内の粒子レベルを監視するのを許容すると言える。修正処置の性質についての詳細は、与えられていない。
【００１１】
実際に、これまで、インプラント技術では、前記米国特許に述べられたようなその場での粒子監視を使用して、プロセス中の過剰粒子カウントの指示を与え、注入装置のオペレータに警報を発生して、おそらく、処理されているウェハに回復不能なダメージが及ぶ前にインプラントプロセスを「率直に」終了させることができる。次いで、修正処置をとることができ、これは、通常、真空チャンバーの通気及びラフィング(roughing)の繰り返しサイクルを含む注入装置の洗浄プロセスを遂行することである。この洗浄プロセスは、真空チャンバー内の粒状物を取り除いてポンプ放出するのを許容し、チャンバー内の全粒子数を減少させるものである。
【００１２】
重要なことに、この技術で知られている修正処置は、真空チャンバー内のプロセスを停止し、即ち希望のプロセス条件を終了させることを含む。更に、修正処置は、上述した洗浄手順の前にプロセスチャンバーからウェハを取り出すことを含む。ある場合には、以前に部分的に処理されたウェハでプロセスを再開することができるが、それらのウェハの処理を完了するためには、多くの場合にこれが実際的でない。従来技術の粒子検出について重要なことは、ウェハの更なるバッチがその後の処理のためにマシンに設置される前に修正処理がとられることを保証することである。
【００１３】
以下の公表された論文も参照されたい。
【００１４】
ｉ）Integration of a Particle Monitor intothe Control System for an Ion Implanter、マイヤー氏等、ニュークリア・インスツルーメンツ・アンド・メソッド・イン・フィジックス・リサーチＢ７４（１９９３年）、第２４３−２４７ページ；
ii）In Situ Particle Monitoring in a VarianE1000HP Ion Implanter、セジウイック氏等、ＩＩＴ−９４、第５７９−５８２ページ；
iii）In Situ Particle Monitoring in aVarian Medium Current Implanter、セジウイック氏等、ＩＩＴ−９４、第５８３−５８７ページ；
iv）Advanced In Situ Particle Monitor forApplied Materials Implanter Applications、シモンズ氏等、ＩＩＴ−９８、第５７０−５７３ページ；
ｖ）Successful Integration of In SituParticle Monitoring into a Volume 300mm High Current Implant ManufacturingSystem、シモンズ氏等、ＩＩＴ−２００２、ページ３２３−３２６。
【００１５】
上述した全ての論文は、注入装置に使用するためのその場の粒子モニタを開示している。マイヤー氏等は、このようなモニタを使用して、プロセスチャンバーを洗浄する必要性を予想すると共に、現在プロセスを停止することを説明している。低いスレッシュホールドを越えると、現在インプラントの完了時に警報が送られ、オペレータが保守を行なうのを許容する。高いスレッシュホールド値を越えると、現在インプラントを停止させることができる。高いスレッシュホールド値を越えると、チャンバー内でウェハが破損する等のいわゆる破滅的事象を招くことがある。
【００１６】
ＩＩＴ−２００２からの第２のシモンズ氏等の論文は、バッチ型注入装置で処理されているウェハの各バッチを監視して、過剰な粒子電流の早期検出を許容するその場の粒子モニタを説明している。その結果、粒子問題を早期に検出し、何らかの修正処置がとられるまでに影響を受けるバッチをより少なくすることができる。
【００１７】
上述した公表された全ての論文は、その場の粒子モニタが、過剰な粒子カウントの存在中でプロセスを継続するのを防止して、不適切に処理され且つ実際上ダメージを受けるウェハ又は基板の数を最小にする上で有用であるという技術的観点の確立された状態を確認するものである。
【００１８】
更に別の論文Experimental Evidence for BeamParticulate Transport in Ion Implanters、スファラゾ氏等、ＩＩＴ−９２、第５６５−５６９ページでは、人為的粒状物をイオンビーム中に挿入して、それがイオンビームに沿って搬送されるのを観察するという実験が説明されている。イオンビームにより搬送されている注入粒子の存在を、ビデオカメラを使用して観察し記録する。しかしながら、この論文には、粒子をカウントし又は粒子のフラックスを測定するという説明がない。
【発明の概要】
【００１９】
１つの態様において、本発明は、真空チャンバー内に希望のプロセス条件を与えるように半導体デバイス製造プロセスを制御する方法を提供する。そのプロセスは、プロセス条件を制御するための複数の調整可能なプロセスパラメータを含む。
【００２０】
この方法によれば、プロセスは、真空チャンバー内にプロセス条件を生じさせるように動作され、プロセスの動作中に、そのプロセス条件により生じる真空チャンバー内の汚染粒子のフラックスが測定される。次いで、その測定された汚染粒子フラックスに応答してプロセスパラメータの少なくとも１つを調整し、プロセス中に測定されるフラックスを減少させる。
【００２１】
このように、汚染粒子フラックスの尺度を使用して、プロセスにおける汚染粒子の発生を最小にするという観点でプロセスパラメータを調整する。
【００２２】
上述した方法は、プロセスウェハが真空チャンバー内で希望のプロセス条件に露出される前に、初期設定中又は校正手順中に適用されるのが好ましい。このように、プロセスパラメータそれ自体は、プロセスにおける汚染粒子の発生を最小にするという観点で調整することができる。
【００２３】
例えば、イオンビーム注入プロセスでは、イオンビームそれ自体を制御するプロセスパラメータを、上述した方法に基づいて調整し、粒子の発生を最小にすることができる。調整されるプロセスパラメータは、ビーム線を通してのビームの横方向整列を制御するパラメータ、又はビーム線の静電収束素子にかかる電圧を制御するパラメータを含んでもよい。本発明の方法は、初めて、これらパラメータを低い粒子発生のために最適化するのを許容し、また、この最適化は、測定される粒子フラックスに対するパラメータ変化の影響を監視して、その減少を確認できるという意味で、動的に行うことができる。
【００２４】
上述したように、最適化又は制御プロセスは、予備的な設定手順として行われるが、プロセスに重要でないパラメータを調整して粒子発生を最小にするように、生のプロセス運転中にも行うことができる。
【００２５】
重要なことに、上述した方法は、プロセス条件が真空チャンバー内に維持される間に行なわれ、制御方法の作用は、汚染粒子フラックスを減少するパラメータ調整の作用を監視できるような閉ループを与えることである。
【００２６】
イオンビームを使用して注入を行なうイオン注入プロセスの場合に、上述したフラックス測定ステップは、前記粒子に随伴する汚染粒子のフラックスを測定するのが好ましい。特に、注入が行なわれるべき基板ウェハにできるだけ接近したイオンビームに沿った位置において、イオンビームに随伴する汚染粒子を測定すると、注入が行われるウェハの表面の粒状物汚染の予想レベルの良好な指示が与えられることを発見した。また、重要なことに、イオンビームに随伴する汚染粒子のフラックスは、真空チャンバー内のプロセス条件に依存する粒状物汚染のレベルにも関連し、それ故、選択された調整可能なプロセスパラメータを変化させることで、少なくともある程度は制御可能となる。
【００２７】
また、本発明は、真空チャンバーを備えた半導体デバイス製造装置も提供する。この装置は、複数の調整可能なプロセスパラメータにより制御される希望のプロセス条件を真空チャンバー内に与えるように動作する。真空チャンバー内の粒子センサが、プロセス条件により生じる汚染粒子のフラックスを測定すると共に、コントローラが、その測定されたフラックスに応答して、その測定されたフラックスを減少するようにプロセスパラメータの少なくとも１つを調整する。半導体デバイス製造装置が、ビーム路に沿って進行する注入に望まれるイオンビームを真空チャンバー内に発生するためのイオンビーム発生器を有するイオン注入装置である場合には、粒子センサが、ビーム路に沿って流れる汚染粒子のフラックスを測定するように位置及び配置されるのが好ましい。イオンビーム発生器は、望ましからぬ質量対電荷比のイオンをイオンビームから除去するための質量フィルタを含んでもよく、また、製造装置は、更に、注入が行なわれる半導体ウェハのためのホルダを含んでもよい。次いで、粒子センサは、フィルタとホルダとの間の位置において前記イオンビームに沿って前記フラックスを測定するように位置されるのが好ましい。
【００２８】
粒子センサは、イオンビーム路を横断する平面内にビームアパーチャーを画成するフレーム構造体を備えてもよい。このフレーム構造体は、次いで、ビームアパーチャーがイオンビーム路と整列されるように真空チャンバー内に装着される。フレーム構造体内の光源が、イオンビーム路を横切る前記横断平面内に光を向けると共に、フレーム構造体内の光センサが、光源からの光が照射された粒子のフラックスを表わす光信号を検出する。
【００２９】
フレーム構造体は、導電性であって、所定の電位となるように真空チャンバー内に装着されるのが好ましい。このように、粒子センサのフレーム構造体は、イオンビームの制御を助けるために、必要に応じて、望ましい電位を有するように制御することができる。
【００３０】
更に、本発明は、半導体ウェハにイオンを注入するための半導体デバイス製造装置であって、真空チャンバーと、ビーム路に沿って進行する注入に望ましいイオンビームを前記真空チャンバー内に発生するためのイオンビーム発生器と、真空チャンバー内にあって、ビーム路に沿って流れる汚染粒子のフラックスを測定するように位置及び配置された粒子センサとを有する装置を提供する。
【００３１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００３２】
図１を参照すれば、典型的なイオン注入装置の主要部分が、ボックス１０で概略的に示された真空チャンバー内に示されている。イオンは、イオン源１１、例えば、バーナス(Bernas)型イオン源において発生されて、抽出電極１２によりビームを形成するように抽出される。抽出されたイオンのビームは、シールド又はバッフル１３のアパーチャーを通過して分析器磁石１４の飛行管（flighttube）に入る。分析器磁石１４内で、異なる質量対電荷比を持つビームのイオンは、異なる飛行路曲率を採用し、従って、分析器の出口では空間的に分離された状態になる。分析器の出口には、質量分解スリット１５が位置され、望ましい質量対電荷比のイオンを、前方に伝達して注入を行なうために選択する。
【００３３】
この実施形態では、質量選択されたイオンのビーム１６が集束レンズ１７を通過し、このレンズは、例えば、ビームを望ましいインプラントエネルギーへ加速又は減速するのに使用されるものでよい。収束されたビームは、プラズマフラッドシステム１８を通過した後に、ウェハホルダ２０に装着されたウェハ１９に当たる。ウェハホルダ２０は、２１で一般的に示された機械的走査構成体により、ビーム１６を通して二次元で走査されるのが好ましい。ウェハ１９の走査中に、ウェハがイオンビーム１６から除去されると、イオンビームは、ウェハホルダ２０上のウェハ１９をバイパスして、ビームダンプ２２、通常、ファラデーに吸収される。
【００３４】
以上に述べたイオン注入装置は、従来技術の一部分形成する。特に、質量分解スリット１５の下流に、電極１７に対応する減速及び収束光学系を有するこの種のイオン注入装置の更なる詳細が、参考の為に本願に全開示を援用する米国特許第５，９６９，３６６号に説明されている。ホルダ２１に適した走査ウェハホルダの更なる詳細が、参考の為に本願に全開示を援用する米国特許第５，６４１，９６９号に説明されている。上記参照文献に示された走査ホイールをもつバッチ型注入装置に代わって、ウェハホルダ２１は、国際出願公告ＷＯ０３／０８８３０３号に開示されたように実施されてもよく、これは、単一ウェハに対して二次元の走査構成を与えるものである。実際に、本発明は、イオンビームを通してウェハを走査する特定のモードに限定されるものではない。
【００３５】
ここに述べる実施形態では、プラズマフラッドシステム１８は、米国特許第６，５０１，０８１号に説明されたものでよく、この場合、アルゴンプラズマ中の低エネルギー電子が、注入が行なわれるウェハの直前に位置された閉じ込め管に導入される。良く知られたように、低エネルギー電子を、ウェハに蓄積する正電荷へ引き付けて、注入中の過剰荷電によるウェハへのダメージを防止することができる。
【００３６】
図１の実施形態において電極１２で表わされた抽出光学系は、米国特許第６，５５９，４５４号に説明された形態をとってもよいが、この場合も、本発明は、イオン源からの抽出でイオンビームを最初に形成するのに使用される抽出光学系の特定形式に係るものではない。
【００３７】
再び図１を参照すれば、注入装置によりウェハの適切な注入を行なうのに望ましいプロセス条件は、希望の注入レシピに基づいて設定される。このレシピは、注入されるべきイオンの種子（例えば、単一荷電のボロンイオン）、これらのイオンを注入のためにウェハへ配送すべきエネルギー、注入中のイオンビームとウェハとの間の角度（１つ又は複数）、及びインプラントプロセス中に配送されるべきウェハ単位面積当たりの全ドーズを規定する。他のレシピ要件は、ウェハの表面にわたるドーズの最大許容非均一性、及び注入されるイオンのエネルギーの最大許容変化でよい。更に、注入角度の最大許容変化が明記されてもよい。
【００３８】
希望のプロセスレシピ条件を達成するために、インプラントコントローラ及び電源ユニット２３は、注入装置の種々のプロセスパラメータを調整及び制御する。これらのプロセスパラメータは、希望のインプラント種子を発生するためのイオン源への原材料の供給と、注入のための希望のイオン種子の、イオン源内の発生を最適化するためにイオン源に印加される電圧と、希望の抽出エネルギーでのイオン源からのビームの抽出を最適化するために抽出電極を機械的に整列させた状態で抽出電極１２に印加される電圧と、前方に送って注入を行なうべく希望の質量対電荷比を選択するために、磁気分析器１４を形成する電磁石の巻線に印加される電流、及びこれに組み合わされる質量分解スリット１５の位置及び調整と、選択されたビームを必要に応じて加速又は減速すると共に、注入のために基板へ配送するのに適した収束を与えるために電極１７に印加される電圧と、注入中にウェハに確立する電荷の望ましい中性化を達成するためのアルゴンの配送及びプラズマフラッドシステム１８における電圧の制御と、走査メカニズム２１によるホルダ２０上のウェハ１９の機械的走査の速度及び時間幅とを含む。更に、適切な合計ドーズ配送及びドーズ均一性を達成するために、ファラデー２２により、インプラントプロセス中のビームのイオンの合計電流を監視することが必要である。設定手順の間に、ファラデー２２により測定される希望の種子の配送電流は、上述した種々の制御パラメータの調整により最大にすることができる。インプラントプロセス中に、最初に測定されたビーム電流が、好ましくは、プロセス中の連続的なビーム電流測定とあいまって、必要に応じて希望の合計ドーズをウェハへ配送するようにプロセスを制御することを許容する。
【００３９】
また、上述した従来技術の参照文献に記載されたように、注入装置の真空チャンバー内、特に、インプラントビームを通してプロセスウェハが取り扱われ走査される真空チャンバーの部分に、粒子監視センサを含ませることも知られている。しかしながら、従来技術では、粒状物の測定されたフラックスを使用して警報が与えられ、これは、粒状物のカウントがあるスレッシュホールドを越えた場合に、洗浄手順を開始することをオペレータに通告することができる。
【００４０】
図１に示す本発明の実施形態では、汚染粒状物のフラックスを感知してそれに対応する信号を、ライン２５を経てコントローラ及び電源ユニット２３へ与えるために粒子センサ２４が設けられている。重要なことに、センサ２４からの粒子フラックスの測定値は、オペレータの介入を伴ったり伴わなかったりして、コントローラ及び電源ユニット２３により使用され、注入装置の種々の制御可能なプロセスパラメータを調整して（上述したように）、測定された粒子フラックスを減少又は最小にするように試みる。例えば、粒子は、注入装置において、イオン源とウェハ１９との間をビームが通過するときに通る種々のイオンビームアパーチャーにイオンビーム又はその縁が当たることにより発生し得る。例えば、抽出光学系の電極１２を調整することで、この点に発生する粒子を最小にすることができる。同様の調整を行い、質量セレクタの入力バッフル１３、質量セレクタの電流、質量分解スリットの位置及び幅、並びに集束電極１７に印加される電圧に対して利用可能な調整を行なうことで、粒子カウントを減少することができる。更に、イオン源１１に印加される電圧を調整することで、粒子カウントを減少してもよい。
【００４１】
それ故、本発明のこの実施例によれば、センサ２４からの粒子カウントを直接使用して、注入装置のプロセスパラメータを、粒子カウントを減少するという観点で調整する。
【００４２】
このような最適化プロセスは、プロセスウェハの注入を行なう前に設定手順において行うことができる。しかしながら、この最適化プロセスは、インプラントプロセスの途中で、注入を一時的に停止し、例えば、ビームそれ自体を維持しながら、ビームからウェハを除去し、次いで、粒子カウントを最小にするようにプロセスパラメータの調整を行った後に、注入を再開するか、或いは実際にウェハの注入を継続しながらプロセスパラメータを思慮深く調整するかのいずれかにより、行ってもよい。
【００４３】
粒子センサ２４からの測定された粒子カウントを直接使用し、プロセス条件、ここでは、イオンビームを維持しながら、入力パラメータの調整を工夫して、粒子カウントの減少を試みるのが重要である。
【００４４】
測定された粒子カウントに応答して注入装置を運転するこの新規な方法は、プロセス条件それ自体が粒子カウントの上昇を生じさせ、従って、従来技術のように真空チャンバーの洗浄プロセスへまっすぐに進む必要なく、プロセスパラメータの調整で粒子カウントを減少できることを理解することから導出された。
【００４５】
図１に示す実施例では、粒子センサ２４は、ウェハ１９へ配送されるイオンビーム１６に実際に随伴される粒子のフラックスを測定するように位置及び配置される。このように、センサ２４は、おそらくウェハに当たって望ましからぬ汚染を生じさせる粒子のフラックスを直接測定する。従って、ビームに随伴する粒子フラックスの測定は、プロセスウェハのあり得る粒子汚染の、より直接的な測定を与える。
【００４６】
これに比して、イオン注入装置のプロセスチャンバーにおける従来の粒子センサは、チャンバー内のバックグランド粒子フラックス、或いはビームとウェハとの界面で発生されて走査ホイール型ウェハホルダのスピン中にウェハから撒き散らされる粒子のフラックスしか測定できない。
【００４７】
図１に示すように、粒子センサ２４は、集束電極１７とプラズマフラッドシステム１８との間の位置において、イオンビームに随伴される粒子のフラックスを測定するように位置される。プラズマフラッドシステム１８は、当然、ウェハ上の電荷の望ましい中性化を達成するために、ウェハ１９の直前になければならないので、センサ２４は、実際上、イオンビーム１６に沿って、できるだけずっと下流に位置される。このように、粒子センサ２４は、処理中におそらくウェハに当たる粒状物のフラックスを最良に表わすために、ビーム線のより大きな部分にわたって発生される随伴粒子を検出することができる。例えば、別の電荷制御プロセスを使用してウェハを中性化するために、プラズマフラッドシステムを省ける場合には、粒子センサをウェハの直前に位置させることができる。
【００４８】
図１の粒子センサ２４が、図２により詳細に示されている。粒子センサ２４は、図２に矢印３２で示すイオンビームの経路に整列されたアパーチャー３１を画成するフレーム３０を備えている。この図において、フレーム３０は、イオンビームの方向３２を横断するフレーム３０の中間平面に沿った断面で示されている。この実施例では、粒子センサは、レーザ光源からの光を配送する入力光ファイバ３３を備え、この光は、ビーム路３２を通過するようにアパーチャー３１を横切ってビーム３４として向けられる。ビーム３４は、次いで、フレーム３０の反対側の光学的ビームダンプに入り、これは、ここに示す実施例では、キャビティ３５として形成され、ここでは、ビーム３４からの光を吸収し、反射を最小にすることができる。
【００４９】
ビーム３４の光がイオンビーム３２を通過するときには、イオンビーム３２に随伴されて光ビーム３４を通過する粒状物が、ビーム３４からの光を反射する傾向となる。反射光は、フレーム３０に装着されたレンズ３６により集光されて、出力ファイバ３７に集中される。入力ファイバ３３及び出力ファイバ３７は、真空チャンバーの壁４０を貫通する真空接続部３８及び３９を経て、真空チャンバーの外部に位置された光源及び検出電子回路ボックス４１に接続される。この光源及び検出電子回路ボックス４１は、図１のコントローラ及び電源ユニット２３に電気的に接続され、実際上、その機能的部分を形成する。
【００５０】
図２に特に示されたものに代わって、上述した従来の文書を参照して説明された粒子検出器を含む他の形態の粒子検出器が使用されてもよい。更に別の構成では、粒子センサは、透過光に対する粒子の作用が感知される透過型のものでよい。粒子センサは、アパーチャー３１を通過するビームに随伴された粒状物の確実なカウントを与えるに充分な感度がなければならない。アパーチャー３１内のビームの照射領域を拡大することで感度を高めることができる。
【００５１】
上述したように、粒子センサ２４は、注入が行なわれるウェハの前方で、ビーム線に沿って可能な限りずっと下流となるように真空チャンバーに装着される。粒子センサのフレーム３０は、金属のような導電性材料で形成されるのが便利である。真空フィードスルー４３を経て、真空チャンバー壁４０の外部に位置された電気端子４４に通じる電気導体４２によりフレーム３０への電気的接続を行うことができる。このように、粒子センサのフレーム３０を外部電源に接続して、フレーム３０を必要に応じて電気的にバイアスすることができる。従って、フレーム３０それ自体が、ビームの必要な収束、電子の抑制、或いはイオンビームの制御を援助するのに必要な他の機能を与えるために、望ましい制御された電位を有するビームアパーチャーを備えることができる。より詳細には、粒子センサ２４のフレーム３０は、すぐ隣のビーム線構造体、例えば、粒子センサ２４のすぐ上流の電極１７の隣接する１つ、又はセンサのすぐ下流のプラズマフラッドシステム１８の閉じ込め管と同じ電位をもつように電気的に接続することができる。このように、粒子センサ２４の存在がビームに及ぼす電気的作用を最小にすることもできるし、或いは必要に応じて制御して使用することもできる。
【００５２】
以上、イオン注入装置及びイオン注入を特に参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の変形例を他の半導体製造プロセス及び他の半導体製造装置に使用することもできる。例えば、粒子センサは、ＣＶＤ又はＰＶＤ堆積システムのチャンバー内に使用されてもよいし、チャンバー内のプロセス条件を制御して粒子の発生を最小にするように使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を実施するイオン注入装置の概略図である。
【図２】図１のイオンビーム注入装置の真空チャンバー内に位置された粒子センサを示す更に別の概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…ボックス、１１…イオン源、１２…抽出電極、１３…シールド又はバッフル、１４…分析器磁石、１５…質量分解スロット、１６…ビーム、１７…集束レンズ、１８…プラズマフラッドシステム、１９…ウェハ、２０…ウェハホルダ、２２…ビームダンプ、２３…インプラントコントローラ及び電源ユニット、２４…粒子センサ、３０…フレーム、３１…アパーチャー、３２…イオンビーム方向、３３…入力光ファイバ、３４…ビーム、３５…キャビティ、３６…レンズ、３７…出力ファイバ、３８、３９…真空接続部、４０…壁、４１…光源及び検出電子回路ボックス、４２…電気導体、４３…真空フィードスルー、４４…電気端子
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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