(57)【要約】【課題】チャージアップやパーティクルの発生を極力抑制できるとともに、製品歩留りや装置稼働率の低下を防止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制御方法を提供する。【解決手段】イオンビーム３のセットアップ時に、ファラデーカップ１１またはファラデーカップ１０を用いて、所定方向のイオンビーム幅等のイオンビーム形状を取得する。破壊率予測部２１は、予め取得された、イオンビーム形状とチャージアップ評価素子の破壊率との対応関係に基づいて、取得されたイオンビーム形状に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する。予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、判定部２２は、イオン注入を制御する装置コントローラ１２を介して、上記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が前記閾値以下となる状態にイオンビーム形状を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンソースから引き出され、質量分析されたイオンビームを、アパーチャーを通じて、基板へ入射させるとともに、前記アパーチャーを通過したイオンビームへ電子を供給する機構を有するイオン注入装置において、
チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得する手段と、
予め取得された、前記物理量と前記破壊率との対応関係に基づいて、取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する手段と、
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記物理量を、前記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が前記閾値以下となる状態に調整する手段と、
を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記物理量が、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状である、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記イオンビームの拡散を抑制することにより、前記イオンビーム形状を調整する、請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記物理量が、イオン注入中に、基板と接地電位との間に流れる電流である、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記イオンビームへの電子供給量を増加させることにより、前記電流を調整する、請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記イオンビームが、前記アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得する手段と、
前記積算時間が予め設定された閾値を超えた場合、イオン注入処理を停止する手段と、
をさらに備えた請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記イオンビームが、前記アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得する手段と、
前記積算時間が、予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合、警告を発報する手段と、
をさらに備えた請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記積算時間が、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項６または７記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記積算時間が、前記アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項６または７記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記アパーチャーが、前記イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在に配設され、
前記積算時間が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項６または７記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記物理量が、前記アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差である、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記アパーチャーが、前記イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在に配設され、
前記物理量が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差である、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
イオンソースから引き出され、質量分析されたイオンビームを、アパーチャーを通じて、基板へ入射させるとともに、前記アパーチャーを通過したイオンビームへ電子を供給する機構を有するイオン注入装置の制御方法において、
チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得するステップと、
予め取得された、前記物理量と前記破壊率との対応関係に基づいて、取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測するステップと、
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記物理量を、前記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が前記閾値以下となる状態に調整するステップと、
を有することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１４】
前記物理量が、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状である、請求項１３記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項１５】
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記イオンビームの拡散を抑制することにより、前記イオンビーム形状を調整する、請求項１４記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項１６】
前記物理量が、イオン注入中に、基板と接地電位との間に流れる電流である、請求項１３記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項１７】
前記予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、前記イオンビームへの電子供給量を増加させることにより、前記電流を調整する、請求項１６記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項１８】
前記イオンビームが、前記アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得するステップと、
前記積算時間が予め設定された閾値を超えた場合、イオン注入処理を停止するステップと、
をさらに有する請求項１３記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項１９】
前記イオンビームが、前記アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得するステップと、
前記積算時間が予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合、警告を発報するステップと、
をさらに有する請求項１３記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項２０】
前記積算時間が、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項１８または１９記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項２１】
前記積算時間が、前記アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項１８または１９記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項２２】
前記アパーチャーが、前記イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在であり、
前記積算時間が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出される、請求項１８または１９記載のイオン注入制御方法。
【請求項２３】
前記物理量が、前記アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、前記アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差である、請求項１３記載のイオン注入装置の制御方法。
【請求項２４】
前記アパーチャーが、前記イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在であり、
前記物理量が、前記アパーチャーが前記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、前記アパーチャーが前記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差である、請求項１３記載のイオン注入装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程等において使用されるイオン注入装置およびイオン注入装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェーハに不純物を導入するために、イオン注入装置が使用されている。近年、イオン注入装置では、チャージアップやパーティクルの発生を抑制することが求められている。これは、チャージアップが、ゲート絶縁膜等の絶縁破壊の原因になり、ウェーハへのパーティクルの付着が、注入量の減少による半導体デバイスの特性変化や素子パターンの形成不良の原因になるためである。微細な半導体デバイスでは、素子構造が縮小されているため、イオン注入工程における、チャージアップやパーティクルの発生が、製品歩留りを大きく低下させる要因になっている。このため、デザインルールの微細化にともなって、イオン注入装置には、チャージアップやパーティクルをより厳しく管理することが求められている。
【０００３】
イオン注入装置において、チャージアップやパーティクルの管理は、評価用のイオン注入を定期的に実施し、そのイオン注入結果を評価することで行われている。例えば、チャージアップを評価する場合、評価用のイオン注入では、アンテナＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）と呼ばれるＴＥＧ（Test Element Group）がウェーハ上に形成される。そして、アンテナＭＯＳの絶縁耐圧、あるいは絶縁膜を挟んで両側に設けられたアンテナＭＯＳの電極間に所定の電位差を印加したときの、アンテナＭＯＳの絶縁破壊率により、イオン注入によるチャージアップの程度が評価される。
【０００４】
また、パーティクルを評価する場合、評価用のイオン注入は、パターンが形成されていないウェーハ（ベアウェーハ）に対して実施される。そして、ウェーハ上のパーティクル増加数（イオン注入後のパーティクル数からイオン注入前のパーティクル数を差し引いた値）により、イオン注入装置におけるパーティクルの発生数が評価される。
【０００５】
しかしながら、このような評価用イオン注入による管理方法では、先の評価用イオン注入から次の評価用イオン注入までの間に、時々刻々と変化するイオン注入装置の状態を把握することはできない。すなわち、イオン注入装置のメンテナンスを、評価用イオン注入結果が管理規格外となったときに実施すると、管理規格外となった評価用イオン注入の前に実施された製品のイオン注入は、イオン注入装置が管理規格外の状態で実施されている可能性がある。このため、製品歩留りの低下を抑制する目的で、管理規格に大きなマージンを設けたり、イオン注入装置のメンテナンス周期を経験的に短くしたりすることが行われている。このような管理方法では、イオン注入装置が問題なく製品のイオン注入を実施できる状態にあっても、メンテナンスが実施されることになる。すなわち、イオン注入装置の稼働率を低下させている。
【０００６】
この対策として、様々な改善策が提案されている。例えば、特許文献１および特許文献２は、チャージアップに対する改善策を開示している。特許文献１では、イオンビームスポットを複数の区域に分割して各区域のビーム電流を測定し、ビーム電流の最大値が所定値以下となるように、イオン源のアークチャンバと引出電極間との間のギャップ長を制御している。これにより、イオンビームの電流密度が小さくなるため、チャージアップが抑制できるとしている。また、特許文献２では、イオンビームに電子を照射するイオンビーム中性化装置（エレクトロンシャワー）を備えたイオン注入装置において、イオンビームの電流密度分布の最大値が所定値以下になるようにエレクトロンシャワーからの電子供給量を制御している。これにより、チャージアップに対する評価を省略できるとしている。
【０００７】
また、特許文献３は、パーティクルに対する改善策を開示している。特許文献３のイオン注入装置では、ウェーハが収容されるイオン注入部だけでなく、イオン源部、質量分析部、加減速部等のビームライン部の数箇所にパーティクルモニターが設置されている。これにより、パーティクルの発生箇所を迅速に特定している。さらに、パーティクル発生箇所がビームライン部である場合、引出加速電圧の上昇等により、イオンビーム径を所定のビーム径に絞り、パーティクルの発生を低減している。
【特許文献１】特開平６−１０１０４０号公報
【特許文献２】特開平６−３６７３６号公報
【特許文献３】特開２００４−３５６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されるようなビーム電流密度の制御だけでは、チャージアップを完全に抑制することはできず、これらの技術を適用した場合であっても素子破壊が発生する。このため、現実には、評価用イオン注入によるチャージアップ評価を行う必要がある。したがって、上述の製品歩留り低下や装置稼動低下は、依然として解決されていない。特に、アンテナＭＯＳ等のＴＥＧ評価では、多大な測定時間を要するため、装置稼動率を低下させる大きな要因になっている。加えて、ＴＥＧの特性自体も、ロット依存性を有するため、管理が複雑であるという問題も顕在化している。
【０００９】
一方、特許文献３に開示されている技術では、引出加速電圧を上昇させ、後段の加速電圧を減少させることにより、イオンビーム径を絞る手法を採用している。しかしながら、近年のイオン注入装置では、イオンビーム電流をより多く取得するために、引出加速電圧が最大である状態で使用されることが多い。この場合、イオンビーム径を絞ることはできない。また、大電流イオン注入装置のように後段で減速させる場合は、エネルギーコンタミネーションの増大が懸念される。さらに、最も致命的な問題は、パーティクルモニターは、発生したパーティクルを検知することはできるが、パーティクルの発生を予測することはできない。したがって、特許文献３の技術を適用した場合であっても、製品歩留りの低下を防止することは不可能である。
【００１０】
イオン注入装置では、長期的な稼動の中で、引出電極のスリット部の拡大やアパーチャー（分析スリット）の開口部周縁へのソースガスやその反応生成物の付着、堆積等が発生する。また、メンテナンス時のイオン源等の部品取り付けミス等によりイオンビームの状態も変化する。このため、チャージアップやパーティクルの発生状況は、時々刻々と変化する。
【００１１】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、長期的に稼動させた場合であっても、チャージアップやパーティクル発生を極力抑制できるとともに、製品歩留りや装置稼働率の低下を防止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制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、イオンソースから引き出され、質量分析されたイオンビームを、アパーチャーを通じて、基板へ入射させるとともに、アパーチャーを通過したイオンビームへ電子を供給する機構を有するイオン注入装置を前提としている。そして、本発明に係るイオン注入装置は、測定手段、破壊率予測部、および判定部を備える。測定手段は、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得する。破壊率予測部は、予め取得された、上記物理量と上記破壊率との対応関係に基づいて、測定手段により取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する。予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、判定部は、イオン注入を制御する装置コントローラを介して、上記物理量を、上記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が上記閾値以下となる状態に調整する。
【００１３】
上記構成において、測定手段は、物理量として、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状を取得する。ここで、イオンビーム形状とは、イオンビームの断面形状における所定方向の幅やイオンビームの半径等の形状パラメータを指す。この構成では、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、イオンビームの拡散を抑制することにより、イオンビーム形状を調整する構成を採用することができる。また、物理量として、アパーチャー通過直前のイオンビーム形状とアパーチャー通過後のイオンビーム形状との差を取得してもよい。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在に配設された構成では、測定手段は、物理量として、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入されたときのイオンビーム形状との差を取得することもできる。
【００１４】
また、測定手段は、物理量として、イオン注入中に、基板と接地電位との間に流れる電流を取得してもよい。この構成では、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、イオンビームへの電子供給量を増加させることにより、上記電流を調整する構成を採用することができる。
【００１５】
以上の構成では、イオンビームがアパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値を超えた場合、イオン注入処理を停止させる構成であることが好ましい。あるいは、イオンビームがアパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合に、警告を発報する構成であることが好ましい。
【００１６】
上記積算時間は、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。また、上記積算時間は、アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することもできる。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在に配設された構成では、上記積算時間は、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。
【００１７】
一方、他の観点では、本発明は、イオンソースから引き出され、質量分析されたイオンビームを、アパーチャーを通じて、基板へ入射させるとともに、アパーチャーを通過したイオンビームへ電子を供給する機構を有するイオン注入装置の制御方法を提供することもできる。すなわち、本発明に係るイオン注入装置の制御方法は、まず、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量を取得する。次いで、予め取得された、上記物理量と上記破壊率との対応関係に基づいて、取得された物理量に対応する、チャージアップ評価素子の破壊率を予測する。そして、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えた場合、上記物理量を、上記対応関係において、チャージアップ評価素子の破壊率が閾値以下となる状態に調整する。
【００１８】
上記物理量は、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状である。この場合、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えたときに、イオンビームの拡散を抑制することにより、イオンビーム形状を調整する構成を採用することができる。また、上記物理量は、アパーチャー通過直前のイオンビーム形状と、アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差であってもよい。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在であるときは、上記物理量は、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差であってもよい。
【００１９】
また、上記物理量は、イオン注入中に、基板と接地電位との間に流れる電流であってもよい。この場合、予測されたチャージアップ評価素子の破壊率が予め設定された閾値を超えたときに、イオンビームへの電子供給量を増加させることにより、上記電流を調整する構成を採用することができる。
【００２０】
以上のイオン注入装置の制御方法では、さらに、イオンビームが、アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値を超えた場合に、イオン注入処理を停止することが好ましい。あるいは、イオンビームが、アパーチャーの開口部周縁を照射した積算時間を取得し、当該積算時間が予め設定された閾値以下、かつ正の値である場合、警告を発報することが好ましい。
【００２１】
上記積算時間は、例えば、アパーチャー通過後のイオンビーム形状と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。また、上記積算時間は、アパーチャー通過直前イオンビーム形状と、アパーチャー通過後のイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することもできる。さらに、アパーチャーが、イオンビームの軌道に挿入された位置と軌道外の位置とにわたって移動自在である場合には、上記積算時間は、アパーチャーが上記軌道外の位置にあるときのイオンビーム形状と、アパーチャーが上記軌道に挿入された位置にあるときのイオンビーム形状との差と、イオンビーム照射時間とにより算出することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、イオン注入装置においてイオン注入を実施する際に、チャージアップが発生するか否か、さらには、パーティクルが発生するか否かをリアルタイムに判定することができる。また、チャージアップやパーティクルの発生を一定の範囲内に抑制した状態で、可能な限り長時間、イオン注入装置を稼動させることができる。この結果、製品歩留りの低下を抑制することができ、装置稼働率を著しく向上させることができる。
【００２３】
特に、アパーチャーの前後におけるイオンビーム形状の差、あるいは、アパーチャーの有無におけるイオンビーム形状の差に基づいて判定を行う構成を採用することにより、チャージアップが発生するか否か、さらには、パーティクルが発生するか否かを極めて正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態におけるイオン注入装置を示す概略構成図である。図１に示すように、イオン注入装置１００は、イオンソース１、引出電極（引出加速部）２、および質量分析部４を備える。イオンソース１で生成されたイオンは、引出電極２に印加された電位により引き出された後、質量分析部４を通過する過程で質量分析されて、所望イオンからなるイオンビーム３になる。なお、本実施形態では、引出電極２が移動可能に構成されており、イオンソース１と引出電極２との間の距離が変更できるようになっている。
【００２６】
質量分析部４に出力側には、アパーチャー（分析スリット）５が配置されている。アパーチャー５は所望イオンの通過経路上に開口部を有し、イオンビーム３から余分なイオンやパーティクルを除去する機能を有している。アパーチャー５を通過したイオンビーム３の経路には、ウェーハ保持部８が配設されている。ウェーハ保持部８には、イオン注入対象である半導体ウェーハ７（以下、ウェーハ７という。）が載置され、ウェーハ保持部８をメカニカルスキャンさせることで、ウェーハ上に均一にイオンが注入される。また、アパーチャー５とウェーハ保持部８との間には、イオンビーム３を中性化するためにエネルギーの低い電子をイオンビーム３へ供給するエレクトロンシャワー６が配設されている。
【００２７】
また、本実施形態のイオン注入装置は、イオン注入処理前にイオンビームを調整（以下、セットアップという。）する際に、イオンビーム３の軌道外の位置から、イオンビーム３の軌道へ挿入され、イオンビーム３のビーム電流およびイオンビーム形状を測定するファラデーカップ１０を備える。また、イオンビーム３の進行方向のウェーハ保持部８よりも下流側には、イオン注入中にイオンビーム３のビーム電流およびイオンビーム形状を測定するファラデーカップ１１を備えている。
【００２８】
なお、イオン注入にともなう、イオン注入装置１００各部の一連の動作は、装置コントローラ１２により制御される。また、ファラデーカップ１０、ファラデーカップ１１により取得されたデータは、装置コントローラ１２が備えるＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶部に格納される。
【００２９】
以上の構成を有するイオン注入装置１００では、イオン注入中、イオンソース１から引出電極２によって引き出されたイオンビーム３は、質量分析部４、アパーチャー５を通過した後、エレクトロンシャワー６から供給された電子によって中性化されてウェーハ７へ注入される。エレクトロンシャワー６がイオンビーム３へ供給する電子の供給量は、注入イオン種、注入エネルギー、ビーム電流等のイオン注入条件ごとに設定される。なお、電子供給量は、公知のアンテナＭＯＳ等のチャージアップ評価素子を用いて、例えば、チャージアップに起因する評価素子の破壊が生じない電子供給量が、実験により決定される。
【００３０】
イオン注入装置１００でイオン注入処理を継続的に実施すると、イオンソース１から引き出されたイオンビーム３が、カーボン等からなる引出電極２のスリット部をスパッタリングするため、スリット部が徐々に拡大する。
【００３１】
図２は、引出電極２のスリット部が拡大した状態のイオン注入装置を示す模式図である。なお、図２では、制御系の図示を省略している。引出電極２のスリット部が拡大すると、引出電極２によりイオンソース１から引き出されるイオンビーム径が拡大する。このため、質量分析部４通過後にアパーチャー５の開口部周縁を照射するイオンビーム３の面積が増大する。正の電荷を有するイオンビーム３は、その正電荷（ポテンシャル）により、周辺に電子を引き付けた状態でイオン注入装置１００内を進行する。しかしながら、スリット部が拡大した引出電極２に引き出されたイオンビーム３の場合、図２に示すように、イオンビーム３がアパーチャー５を通過する際に、イオンビーム３に付随する電子がアパーチャー５の開口部５ａの端部によって剥ぎ取られる。したがって、引出電極２のスリット部が拡大すると、アパーチャー５を通過したイオンビーム３が付随する電子の量が減少し、相対的に電位が正方向に増大する。このため、予め設定されていたエレクトロンシャワー６からの電子供給量では、イオンビーム３の中性化が不十分となり、ウェーハ７がチャージアップしてしまう。
【００３２】
そこで、本実施形態では、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量として、アパーチャー５を通過したイオンビーム３の形状を取得し、当該イオンビーム３の形状に基づいて、ウェーハ７のチャージアップの程度を検出する構成を採用している。
【００３３】
図３は、ファラデーカップ１１で測定したイオンビーム３のＸ方向（図１中の紙面において上下方向）の幅と、そのイオンビーム３でイオン注入を行うことによりウェーハ７上に形成された、特定のアンテナ比を有するアンテナＭＯＳ（チャージアップ評価素子）のＭＯＳキャパシタの破壊率との関係を示す図である。図３において、横軸がイオンビームのＸ方向幅に対応し、縦軸がアンテナＭＯＳの破壊率に対応する。なお、図３では、イオン注入条件が同じあるいは互いに異なる複数のイオン注入条件に対して取得したデータ（ロットＡ〜Ｆ）を示している。
【００３４】
図３から、イオンビーム３のＸ方向幅が大きくなるとアンテナＭＯＳ破壊率が大きくなることが理解できる。これは、イオンビーム３のＸ方向幅の増大につれて、ウェーハ７がチャージアップの程度が増大していることを示している。また、図３から、イオンビームＸ方向幅とアンテナＭＯＳ破壊率とは、イオン注入条件ごと（ロットごと）に、ほぼ線形の関係を有していることが理解できる。図３では、ロットＣに対する一次回帰線とロットＥに対する一次回帰線とを例示している。なお、イオンビーム３のＸ方向幅はファラデーカップ１０を用いて取得しても同様の関係を示す。この場合、図３における横軸の数値が、ファラデーカップ１０におけるイオンビーム３のＸ方向幅に置換されるだけである。
【００３５】
したがって、図３に示すような、イオンビーム３のＸ方向幅と、アンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を予め取得しておくことにより、当該対応関係を用いて、引出電極２のスリット部の拡大に起因するウェーハ７のチャージアップの程度を、リアルタイムで把握することが可能となる。
【００３６】
以下、イオン注入装置１００が実施するチャージアップ検出処理について説明する。図４は、チャージアップ検出処理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、イオン注入装置１００が備える、破壊率予測部２１および判定部２２（図１参照。）により実行される。破壊率予測部２１および判定部２２は、例えば、専用回路や、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等により実現することができる。なお、図３に例示した、イオンビーム３のＸ方向幅と、アンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を示す一次回帰式は、イオン注入条件ごと（ロットごと）に破壊率予測部２１に格納されている。
【００３７】
まず、イオン注入装置１００は、イオンビーム３をセットアップする（ステップＳ４０１）。このとき、イオンビーム３のＸ方向幅が、ファラデーカップ１１（あるいは、ファラデーカップ１０）によって計測される（ステップＳ４０２）。次いで、破壊率予測部２１は、ファラデーカップ１１により取得されたイオンビーム３のＸ方向幅を装置コントローラ１２の記憶部から読出し、当該イオンビーム３のＸ方向幅と、チャージアップ評価素子の破壊率との対応関係を示す一次回帰式により、計測されたイオンビーム３のＸ方向幅に対応するアンテナＭＯＳ破壊率の予測値Ｙを算出する（ステップＳ４０３）。このとき、破壊率予測部２１が、セットアップされたイオン注入条件とロットに応じた一次回帰式を予測値Ｙの算出に使用することは勿論である。
【００３８】
算出された予測値Ｙは、判定部２２に入力される。判定部２２は、入力された予測値Ｙと、予め設定されているアンテナＭＯＳ破壊率の上限管理規格Ｙｃ（閾値）と比較する。そして、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃよりも大きい場合、チャージアップ異常と判定し、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃ以下である場合、正常と判定する（ステップＳ４０４）。判定部２２は、判定結果が正常であった場合、装置コントローラ１２にイオン注入処理を開始させる（ステップＳ４０４Ｎｏ、Ｓ４０５）。また、判定結果がチャージアップ異常であった場合、装置コントローラ１２に、イオンビーム幅の減少を指示する。当該指示を受信した装置コントローラ１２は、まず、イオンソース１と引出電極２との間の距離が、イオン注入装置１００の調整限界（最大距離）であるか否かを確認する（ステップＳ４０４Ｙｅｓ、Ｓ４０６）。そして、イオンソース１と引出電極２との間の距離が調整限界に達しておらず調整可能な状態であれば、イオンソース１と引出電極２との間の距離を所定量増大させ、イオンビーム３の拡散を抑制する。すなわち、イオンビーム３を絞ることにより、イオンビーム３のＸ方向幅を減少させる（ステップＳ４０６Ｙｅｓ、Ｓ４０７）。
【００３９】
イオンビーム３の幅を減少させた装置コントローラ１２は、当該状態で、再度、イオンビーム３をセットアップする（ステップＳ４０１）。そして、ファラデーカップ１１により、イオンビーム３のＸ方向幅を計測し、破壊率予測部２１が、再度、予測値Ｙを算出する（ステップＳ４０２、Ｓ４０３）。判定部２２は、改めて算出された予測値Ｙと、アンテナＭＯＳ破壊率の上限管理規格Ｙｃと比較する（ステップＳ４０４）。当該処理を繰り返すことにより、イオンビーム３のＸ方向幅が、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃ以下となる状態に調整する。そして、調整の結果、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃ以下になると、判定部２２は、装置コントローラ１２にイオン注入処理を開始させる（ステップＳ４０４Ｎｏ、Ｓ４０５）。
【００４０】
一方、イオンビーム３のＸ方向幅を減少させる過程で、イオンソース１と引出電極２との間の距離がイオン注入装置１００の調整限界に達した場合、判定部２２は、イオン注入装置１００における生産を中止し、報知手段１３を通じてメンテナンスの実施要求を作業者に通知する（ステップＳ４０６Ｎｏ、Ｓ４０８）。ここで、報知手段１３は、光、音、警告表示等の任意の手法により作業者にメンテナンス実施要求を通知することができる。なお、イオン注入装置が、アパーチャー５とウェーハ保持部８との間に、静電レンズを備えるイオン注入装置であれば、静電レンズを制御することにより、イオンビーム３の形状をしてもよい。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、イオン注入処理開始直前に、ウェーハ７のチャージアップの程度を把握することができる。このため、チャージアップの発生を抑制し、製品歩留りの低下を抑制することができる。また、本実施形態のイオン注入装置では、ウェーハ７のチャージアップの程度を、ＴＥＧ評価等を行うことなく、リアルタイムで把握することができる上、正常に製品を生産できない状態である場合にのみメンテナンスが実施される。このため、従来に比べて、装置稼働率を著しく向上させることができる。
【００４２】
なお、上述の説明では、イオンビームのＸ方向幅とアンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を一次回帰式で示したが、指数関数や二次関数等の他の回帰式を用いて対応関係を示してもよい。また、上記では、イオンビーム形状としてＸ方向幅を用いたが、Ｙ方向幅等の所定方向の幅やイオンビーム半径等のイオンビーム形状を示す任意の形状パラメータを使用することができる。さらに、上記では、チャージアップ評価素子としてアンテナＭＯＳを使用したが、ウェーハ７のチャージアップの程度を評価可能な構造を有する素子であれば、任意の構造を有するチャージアップ評価素子を使用することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、イオンビーム形状に基づいてチャージアップの程度をリアルタイムに把握する構成について説明したが、他の物理量により、チャージアップの程度をリアルタイムに把握することもできる。
【００４４】
図５は、本実施形態のイオン注入装置２００を示す概略構成図である。図５に示すように、イオン注入装置２００は、ウェーハ保持部８に、イオン注入中、載置されたウェーハ７からグランド（接地電位）へ流れるディスク電流を測定するディスク電流測定部９が接続されている。なお、他の構成は、第１の実施形態のイオン注入装置１００と同様であるため、同一の構成要素に同一の符号を付し、ここでの説明は省略する。なお、ディスク電流測定部９により取得されたデータは、装置コントローラ１２が備える記憶部に格納される。
【００４５】
第１の実施形態と同様に、イオン注入装置２００でイオン注入処理を継続的に実施すると、引出電極２のスリット部が徐々に拡大し、ウェーハ７にチャージアップが発生する状態になる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、チャージアップ評価素子の破壊率と相関を有する物理量として、ディスク電流を取得し、当該ディスク電流に基づいて、チャージアップの程度を検出する構成を採用している。ディスク電流は、主として、イオンビーム３に付随してウェーハ７に到達した電子が、ウェーハ保持部８を通じてグランド（接地電位）に流れることに起因する電流である。したがって、イオンビーム３を中性化するに十分な電子がエレクトロンシャワー６から供給されていると、イオンビーム３がウェーハ７に到達したときに電子がグランドへ流れるため、負のディスク電流（ウェーハ保持部８からグランドへ流れる方向が正方向）が流れる。これに対し、引出電極２のスリット部の拡大により、エレクトロンシャワー６から供給される電子では中和が不十分になったイオンビーム３がウェーハ７へ到達すると、グランドに流れる電子の量が少なくなるため、ディスク電流が大きくなる（絶対値は小さくなる）。
【００４７】
図６は、ディスク電流測定部９で測定したディスク電流と、そのイオンビーム３でイオン注入を行うことによりウェーハ７上に形成された、特定のアンテナ比を有するアンテナＭＯＳ（チャージアップ評価素子）のＭＯＳキャパシタの破壊率との関係を示す図である。図６において、横軸がディスク電流に対応し、縦軸がアンテナＭＯＳの破壊率に対応する。なお、図６では、イオン注入条件が同じあるいは互いに異なる複数のイオン注入条件に対して取得したデータ（ロットＡ〜Ｆ）を示している。
【００４８】
図６から、ディスク電流が大きくなる（絶対値が小さくなる）とアンテナＭＯＳ破壊率が大きくなることが理解できる。これは、ディスク電流の増大（絶対値は減少）につれて、ウェーハ７のチャージアップが進行していることを示している。また、ディスク電流とアンテナＭＯＳ破壊率とは、イオン注入条件ごとに対応関係を有していることが理解できる。当該対応関係は、例えば、指数関数や二次関数等の関数ｆ（ｘ）を使用した回帰式により表現することができる。図６では、ロットＣに対する二次回帰線とロットＥに対する二次回帰線とを例示している。
【００４９】
したがって、図６に示すような、ディスク電流と、アンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を予め取得しておくことにより、当該対応関係を用いて、引出電極２のスリット部の拡大に起因するチャージアップの程度を、リアルタイムで把握することが可能となる。
【００５０】
以下、イオン注入装置２００が実施するチャージアップ検出処理について説明する。図７は、チャージアップ検出処理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、イオン注入装置２００が備える、破壊率予測部３１および判定部３２（図５参照）により実行される。破壊率予測部３１および判定部３２は、例えば、専用回路や、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等により実現することができる。なお、図６に例示した、ディスク電流と、アンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を示す回帰式は、イオン注入条件ごと（ロットごと）に破壊率予測部３１に格納されている。
【００５１】
まず、イオン注入装置２００は、イオンビーム３をセットアップし、ウェーハ７へのイオン注入を開始する（ステップＳ７０１、Ｓ７０２）。このとき、ディスク電流測定部９が計測したディスク電流が、装置コントローラ１２に記憶部に格納される（ステップＳ７０３）。次いで、破壊率予測部３１は、ディスク電流測定部９により取得されたディスク電流を装置コントローラ１２の記憶部から読出し、当該ディスク電流と、チャージアップ評価素子の破壊率との対応関係を示す回帰式により、計測されたディスク電流に対応するアンテナＭＯＳ破壊率の予測値Ｙを算出する（ステップＳ７０４）。このとき、破壊率予測部３１が、セットアップされたイオン注入条件とロットに応じた回帰式を予測値Ｙの算出に使用することは勿論である。
【００５２】
算出された予測値Ｙは、判定部３２に入力される。判定部３２は、入力された予測値Ｙと、予め設定されているアンテナＭＯＳ破壊率の上限管理規格Ｙｃ（閾値）と比較する。そして、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃよりも大きい場合、チャージアップ異常と判定し、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃ以下である場合、正常と判定する（ステップＳ７０５）。判定部３２は、判定結果が正常であった場合、装置コントローラ１２にそのままの状態でのイオン注入処理を継続させる（ステップＳ７０５Ｎｏ、Ｓ７０６）。また、判定結果がチャージアップ異常であった場合、判定部３２は、装置コントローラ１２に、エレクトロンシャワー６の電子供給量の増大を指示する。当該指示を受信した装置コントローラ１２は、まず、エレクトロンシャワー６の電子供給量が、調整限界（最大供給量）であるか否かを確認する（ステップＳ７０５Ｙｅｓ、Ｓ７０７）。そして、エレクトロンシャワー６の電子供給量が増大可能であれば、例えば、エレクトロンシャワー６のフィラメント電流等の制御によって電子供給量を増加させ、ディスク電流を低下させる（ステップＳ７０７Ｎｏ、Ｓ７０８）。
【００５３】
エレクトロンシャワー６の電子供給量を増大させた装置コントローラ１２は、当該状態で、再度、ディスク電流を計測し、破壊率予測部３１が、再度、予測値Ｙを算出する（ステップＳ７０３、Ｓ７０４）。判定部３２は、改めて算出された予測値Ｙと、アンテナＭＯＳ破壊率の上限管理規格Ｙｃとを比較する（ステップＳ７０５）。当該処理を繰り返すことにより、ディスク電流を、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃ以下となる状態に調整する。この過程で、エレクトロンシャワー６の電子供給量がイオン注入装置２００の調整限界に達した場合、判定部３２は、イオン注入装置２００における生産を中止し、第１の実施形態と同様に、報知手段１３を通じてメンテナンスの実施要求を作業者に通知する（ステップＳ７０７Ｙｅｓ、Ｓ７０９）。
【００５４】
一方、調整の結果、予測値Ｙが上限管理規格Ｙｃ以下になると、判定部３２は、装置コントローラ１２にそのままの状態でのイオン注入処理を継続させる（ステップＳ７０５Ｎｏ、Ｓ７０６）。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、イオン注入装置において、チャージアップの程度をリアルタイムに把握することができる。このため、チャージアップの発生を抑制し、製品歩留りの低下を抑制することができる。また、正常に製品を生産できない状態であれ場合にのみメンテナンスが実施されるため、従来に比べて、装置稼働率を著しく向上させることができる。
【００５６】
なお、上記では、装置コントローラ１２が、判定部３２の指示に基づいて、エレクトロンシャワー６の電子供給量を増大させる構成としたが、第１の実施形態のように、イオンソース１と引出電極２との間の距離を増大させる等により、イオンビーム３の幅を減少させる構成であってもよい。当該構成であっても、ディスク電流を減少させることができる。さらに、第１の実施形態と同様に、ウェーハ７のチャージアップの程度を評価可能な構造を有する素子であれば、任意の構造を有するチャージアップ評価素子を使用することができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
ところで、第１および第２の実施形態で説明したように、引出電極２のスリット部が拡大すると、質量分析部４通過後にアパーチャー５を照射するイオンビーム３の面積が増大する（図２参照）。このとき、イオンビーム３に照射されたアパーチャー５の開口部周縁では、汚れ（ソースガスやその反応生成物、以下、付着物という。）の付着や堆積が発生する。その付着物が堆積した部分にイオンビーム３が照射されると、堆積した付着物が発塵源となって、イオン注入装置内にパーティクルを発生させる。このようにして発生したパーティクルはイオンビーム３のポテンシャルに引き寄せられて、イオンビーム３とともにウェーハ７へ到達し、製品歩留りを大きく低下させる。
【００５８】
第１および第２の実施形態では、引出電極２のスリット部が拡大した状態であっても、チャージアップの発生を抑制しつつ、正常な生産が可能な限りイオン注入装置を使用する。このため、上述のパーティクルの発生は極力抑制することが望ましい。そこで、本実施形態では、上述のパーティクルの発生を極力抑制することができる構成について説明する。
【００５９】
図８は、本実施形態のイオン注入装置を示す概略構成図である。図８に示すように、本実施形態のイオン注入装置３００は、第１の実施形態で説明したイオン注入装置１００の構成に加えて、パーティクル監視部４１を備える。他の構成は、第１の実施形態のイオン注入装置１００と同一である。
【００６０】
第１の実施形態において説明したように、ファラデーカップ１０は、セットアップ時に、イオンビーム３の形状およびイオンビーム電流の計測に使用される。また、ファラデーカップ１１は、イオン注入時に、イオンイオンビーム３の形状およびイオンビーム電流の計測に使用される。また、引出電極２のスリット部が拡大していない（イオンビーム３の幅が拡大していない）状況下では、イオンビーム３は、アパーチャー５の開口部を通過している。したがって、アパーチャー５の開口部周縁は、イオンビーム３の幅が特定の閾値Ｗｃを超えた場合に、イオンビーム３に照射されることになる。したがって、イオンビーム３の幅が閾値Ｗｃを超えた状態で、ファラデーカップ１０および１１でイオンビーム３を計測している時間が、アパーチャー５におけるビーム照射積算時間となる。なお、閾値Ｗｃは実験等により予め求めることができる。
【００６１】
図９は、ビーム照射積算時間とウェーハ７上のパーティクル増加数の関係を示す。図９において、横軸がビーム照射積算時間に対応し、縦軸がパーティクル増加数に対応する。図９より、ビーム照射積算時間がある閾値時間Ｔｃ（図９ではＴｃ＝５時間）を超えると、パーティクル増加数が増大することが理解できる。したがって、図９の例では、ビーム照射積算時間が閾値時間Ｔｃ以内であれば、パーティクルの発生を抑制した状態でイオン注入処理を実施することができる。なお、図９は、特定のイオン注入条件（注入イオン種、注入エネルギー、ビーム電流）により得られたデータである。パーティクルの発生はイオン注入条件、すなわちイオン種、エネルギー、ビーム電流の他に、イオンビーム形状（拡がり）に強く依存する。イオンビームが比較的拡がりにくい条件の場合、引出電極２のスリット部が拡大しても、アパーチャー５の開口部周縁にイオンビームが照射されない場合があるため、その条件に対しては閾値時間Ｔｃを設けなくてよい。したがって、イオン注入条件が複数存在する場合は、閾値時間Ｔｃの設定が必要なイオン注入条件に対して設けることになる。閾値時間Ｔｃの設け方として、それぞれのイオン注入条件に対して設けてもよいし、複数のイオン注入条件からなる一連の注入条件群（レシピ群）に対して閾値時間Ｔｃを設けてもよい。いずれの場合であっても、図９に例示した対応関係を予め取得することにより、閾値時間Ｔｃを決定することができる。
【００６２】
図１０は、本実施形態のパーティクル抑制の手順を示すフローチャートである。当該処理は、主としてパーティクル監視部４１により実行される。なお、パーティクル監視部４１は、例えば、専用回路や、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等により実現することができる。なお、パーティクル監視部４１には、実験により予め求められた閾値Ｗｃおよび閾値時間Ｔｃがイオン注入条件ごとに格納されている。
【００６３】
イオン注入装置３００において、特定の注入条件（あるいは注入条件群）で製品をイオン注入処理する場合、まず、装置コントローラ１２は、記憶部に格納されている装置状態Ｓを確認する（ステップＳ１００１）。ここで、装置状態Ｓとは、イオン注入装置１００が、メンテナンス待機状態（Ｓ＝２）、イオン注入時にアパーチャー５がイオンビーム３に照射される状態（Ｓ＝１、以下、メンテナンス警告状態という。）、正常状態（Ｓ＝０）のいずれであるかを示すフラグである。
【００６４】
装置状態Ｓを確認した結果、メンテナンス待機状態（Ｓ＝２）でなければ、装置コントローラ１２は、指定されたイオン注入条件でのイオンビーム３のセットアップを実施する（ステップＳ１００１Ｎｏ、Ｓ１００２）。このとき、イオンビーム３の幅Ｗ（例えば、Ｘ方向幅）が、ファラデーカップ１０により計測される（ステップ１００３）。なお、ここでは、装置状態Ｓは、正常状態（Ｓ＝０）であるとする。
【００６５】
次いで、パーティクル監視部４１は、計測されたイオンビーム幅Ｗを装置コントローラ１２の記憶部から読出し、当該イオンビーム幅Ｗと、上述の閾値Ｗｃとを比較する（ステップＳ１００４）。比較の結果、イオンビーム幅Ｗが、閾値Ｗｃ以下である場合は、装置状態ＳをＳ＝０から変更することなく、装置コントローラ１２に、イオン注入処理の開始を指示する（ステップＳ１００４Ｎｏ、Ｓ１００５、Ｓ１００６）。装置コントローラ１２は、第１の実施形態で説明した、チャージアップ検出処理を実施した後、イオン注入処理を開始する。
【００６６】
一方、イオンビーム幅Ｗと、閾値Ｗｃとの比較の結果、イオンビーム幅Ｗが、閾値Ｗｃを超えていた場合、パーティクル監視部４１は、イオンビーム幅調整回数が、予め設定されている上限回数に到達しているか否かを確認し、上限回数に到達していない場合、装置コントローラ１２にイオンビーム幅Ｗの減少を指示する（ステップＳ１００４Ｙｅｓ、Ｓ１００７Ｎｏ）。当該指示を受信した装置コントローラ１２は、例えば、第１の実施形態で述べた手法により、イオンビーム幅を減少させる（ステップＳ１００８）。
【００６７】
イオンビーム幅Ｗを減少させた装置コントローラ１２は、当該状態で、再度、イオンビーム３をセットアップする（ステップＳ１００２）。そして、ファラデーカップ１０により、イオンビーム幅Ｗを計測し、パーティクル監視部４１が、再度、イオンビーム幅Ｗと、閾値Ｗｃとを比較する（ステップＳ１００３、Ｓ１００４）。このようなイオンビーム幅Ｗの調整を繰り返すことにより、上記上限回数内で、イオンビーム幅Ｗが閾値Ｗｃ以下に調整できた場合、パーティクル監視部４１は、装置状態ＳをＳ＝０から変更することなく、装置コントローラ１２に、イオン注入処理の開始を指示する（ステップＳ１００４Ｎｏ、Ｓ１００５、Ｓ１００６）。
【００６８】
一方、上限回数内で、イオンビーム幅Ｗが閾値Ｗｃ以下に調整できなかった場合、パーティクル監視部４１は、装置コントローラ１２の装置状態Ｓをメンテナンス警告状態（Ｓ＝１）にする（ステップＳ１００７Ｙｅｓ、Ｓ１００９）。また、パーティクル監視部４１は、ビーム照射積算時間Ｔの累積を開始する（ステップＳ１０１０）。そして、ビーム照射積算時間Ｔが、上述のようにして予め設定された閾値時間Ｔｃ以下である間は、パーティクル監視部４１は、装置コントローラ１２に、イオン注入処理の開始を指示する（ステップＳ１０１１Ｎｏ、Ｓ１００６）。また、このとき、パーティクル監視部４１は、イオン注入装置３００が、メンテナンス警告状態（Ｓ＝１）であることを、報知手段１３を通じて作業者に通知する。これにより、作業者は、イオン注入装置３００が、まもなくメンテナンス待機状態になることを把握することができる。
【００６９】
その後、製品処理を継続することにより、ビーム照射積算時間Ｔが閾値時間Ｔｃを超えた場合、パーティクル監視部４１は、装置コントローラ１２の装置状態Ｓをメンテナンス待機状態（Ｓ＝２）に変更する（ステップＳ１０１１Ｙｅｓ、Ｓ１０１２）。そして、パーティクル監視部４１は、装置コントローラ１２に、ビーム電流を一時的に低下させた状態での、イオン注入処理の開始を指示する（ステップＳ１０１３）。このようにイオンビーム３のビーム電流を低下させた状態でイオン注入を実施することで、指定されたドーズ量に到達するまでに要する時間は増大するが、上述の原因によるパーティクルの発生を抑制することができる。
【００７０】
以上のようにして、装置状態Ｓがメンテナンス待機状態（Ｓ＝２）になると、装置コントローラ１２は、以降のそのイオン注入条件でのイオン注入処理の実行を禁止するとともに、イオン注入工程を含む製造工程の生産を管理する生産管理装置５１に、その旨を通知する。当該通知を受信した生産管理装置５１は、イオン注入装置３００への、禁止対象となる注入条件（注入条件群）、すなわちイオンビーム幅Ｗを閾値Ｗｃ以下に調整できなかった注入条件（注入条件群）でのイオン注入処理を要するウェーハ７の投入を禁止し、他イオン注入装置にそのウェーハ７を投入させる。また、このとき、パーティクル監視部４１は、イオン注入装置３００が、メンテナンス待機状態（Ｓ＝２）であることを、報知手段１３を通じて作業者に通知する。
【００７１】
なお、メンテナンス待機状態（Ｓ＝２）、またはメンテナンス警告状態（Ｓ＝１）は、メンテナンスが実行されるまで変更されない。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、第１および第２の実施形態において、パーティクルの発生を極力抑え、できるだけ長時間装置を稼動させることができる。この結果、製品歩留りの低下を回避し、かつ装置稼働率を向上することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１の実施形態のイオン注入装置に適用した事例を説明したが、第２の実施形態で説明したイオン注入装置に適用した場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（第４の実施形態）
ところで、上述の第１および第３の実施形態では、イオンビーム３のセットアップ時にイオンビーム３の形状をファラデーカップ１０で計測している。したがって、イオンビーム形状は、アパーチャー５通過後の位置で測定されたものである。イオンビーム３形状の拡大によるイオンビーム３周辺の電子の剥ぎ取りやアパーチャー５の開口部周縁への照射の程度をより正確に把握するためには、アパーチャー５の上流側、すなわち、質量分析部４とアパーチャー５との間でイオンビーム形状を計測することが望ましい。そこで、本実施形態では、質量分析部４とアパーチャー５との間でイオンビーム形状を計測する構成について説明する。
【００７５】
図１１は、本実施形態のイオン注入装置を示す概略構成図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、イオン注入装置４００は、質量分析部４とアパーチャー５との間（アパーチャー５の直前）で、イオンビーム３の軌道外の位置から、イオンビーム３の軌道へ挿入され、イオンビーム３のビーム電流およびイオンビーム形状を測定するファラデーカップ１６を備える。他の構成は、第１の実施形態で説明したイオン注入装置１００と同一である。なお、図１１では、制御系の図示を省略している。
【００７６】
イオン注入装置４００は、図１１（ａ）に示すように、セットアップ時に、ファラデーカップ１６、およびファラデーカップ１０を、イオンビーム３の軌道へ挿入する。そして、ファラデーカップ１６により、アパーチャー５を通過する直前のイオンビーム幅Ｗ１（例えば、Ｘ方向幅）が測定される。その後、ファラデーカップ１６がイオンビーム３の軌道外の位置に移動され、ファラデーカップ１０により、アパーチャー５通過後のイオンビーム幅Ｗ２（例えば、Ｘ方向幅）が測定される（図１１（ｂ））。これにより、イオンビーム幅Ｗ１とイオンビーム幅Ｗ２との差分ΔＷ＝Ｗ１−Ｗ２を算出することができる。この差分ΔＷは、引出電極２のスリット部の拡大に起因して拡大したイオンビーム３の、拡大の程度を示す。したがって、当該差分ΔＷを、上述の第１および第３実施形態においてイオンビーム形状を示すパラメータとして使用することにより、イオンビーム３の拡大状態をより正確に反映することができる。
【００７７】
すなわち、第１の実施形態において説明した手法であれば、差分ΔＷとアンテナＭＯＳ等のチャージアップ評価素子の破壊率との関係を予め取得する。そして、当該対応関係に基づいて、測定された差分ΔＷに対応するチャージアップ評価素子の破壊率の予測値Ｙを算出する。そして、予測値Ｙが、予め設定されている上限管理規格Ｙｃ以下になる状態に、イオンビーム形状を調整するのである。また、第３の実施形態において説明した手法であれば、差分ΔＷが予め実験等により取得された閾値ΔＷｃを超えた場合に、イオンビーム３の幅を調整する構成になる。
【００７８】
このように、差分ΔＷをパラメータとして使用することで、イオンビーム３の拡大による、イオンビーム３の電子の剥ぎ取りの状態や、アパーチャー５の開口部周縁のビーム照射の状態をより正確に反映することができる。なお、イオン注入処理時には、ファラデーカップ１６およびファラデーカップ１０は、ともにイオンビーム３の軌道外の位置にある。
【００７９】
一方、イオンビーム３の拡散を極力抑える目的で、ビームラインに静電レンズを配設せず、ビームライン長を短くしたイオン注入装置では、質量分析部４とアパーチャー５との間にファラデーカップ１６を設けることは、レイアウト上困難である。このような装置では、アパーチャー５を移動可能に設けてもよい。
【００８０】
図１２は、本実施形態のイオン注入装置の変形例を示す概略構成図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、イオン注入装置５００は、アパーチャー５が、イオンビーム３の軌道外の位置と、軌道に挿入された位置とにわたって移動可能に配設されている。他の構成は、第１の実施形態で説明したイオン注入装置１００と同一である。なお、図１２では、制御系の図示を省略している。
【００８１】
イオン注入装置５００は、図１２（ａ）に示すように、セットアップ時に、まず、アパーチャー５がイオンビーム３の軌道外の位置に移動され、ファラデーカップ１０がイオンビーム３の軌道へ挿入される。そして、ファラデーカップ１０により、アパーチャー５がない場合のイオンビーム幅Ｗ３（例えば、Ｘ方向幅）が測定される。その後、アパーチャー５がイオンビーム３の軌道へ挿入され、ファラデーカップ１０により、アパーチャー５通過後のイオンビーム幅Ｗ４（例えば、Ｘ方向幅）が測定される（図１２（ｂ））。これにより、イオンビーム幅Ｗ３とイオンビーム幅Ｗ４との差分ΔＷ２＝Ｗ３−Ｗ４を算出することができる。この差分ΔＷ２は、上述の差分ΔＷと同様に、引出電極２のスリット部の拡大に起因して拡大したイオンビーム３の、拡大の程度を示す。したがって、当該差分ΔＷ２を、上述の第１および第３実施形態においてイオンビーム形状を示すパラメータとして使用することにより、イオンビーム３の拡大状態をより正確に反映することができる。なお、イオン注入処理時には、アパーチャー５はイオンビーム３の軌道へ挿入され、ファラデーカップ１０はイオンビーム３の軌道外の位置にある。
【００８２】
以上のように、本実施形態によれば、チャージアップの抑制やパーティクルの抑制をより正確に行うことができる。この結果、より正確に、製品歩留りの低下を回避し、かつ装置稼働率を向上することができる。なお、本実施形態において、イオンビーム幅Ｗ１とＷ２、イオンビーム幅Ｗ３とＷ４の測定順は、何ら限定されない。
【００８３】
以上説明したように、本発明によれば、イオン注入装置において、チャージアップが発生するか否か、さらには、パーティクルが発生するか否かをリアルタイムに判定することができる。また、チャージアップやパーティクルの発生を一定の範囲内に抑制した状態で、可能な限り長時間、イオン注入装置を稼動させることができる。この結果、製品歩留りの低下を抑制することができ、装置稼働率を著しく向上させることができる。
【００８４】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、チャージアップの抑制とパーティクル発生低減の効果を有し、イオン注入装置とその制御方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるイオン注入装置を示す概略構成図
【図２】引出電極のスリット部拡大に起因するチャージアップの発生メカニズムを示す説明図
【図３】イオンビーム幅とアンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるイオン注入装置の制御方法を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態におけるイオン注入装置を示す概略構成図
【図６】ディスク電流とアンテナＭＯＳ破壊率との対応関係を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態におけるイオン注入装置の制御方法を示すフローチャート
【図８】本発明の第３の実施形態におけるイオン注入装置を示す概略構成図
【図９】ビーム照射累積時間とパーティクル増加数との対応関係を示す図
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるイオン注入装置の制御方法を示すフローチャート
【図１１】本発明の第４の実施形態におけるイオン注入装置を示す概略構成図
【図１２】本発明の第４の実施形態におけるイオン注入装置の変形例を示す概略構成図
【符号の説明】
【００８７】
１  イオンソース
２  引出電極
３  イオンビーム
４  質量分析部
５  アパーチャー
６  エレクトロンシャワー
７  ウェーハ
８  ウェーハ保持部
９  ディスク電流測定部
１０  ファラデーカップ（アパーチャー直後）
１１  ファラデーカップ（ウェーハ注入部）
１２  装置コントローラ
１６  ファラデーカップ（アパーチャー直前）
２１、３１  破壊率予測部
２２、３２  判定部
４１  パーティクル監視部
【図１】
2008269899.tif 000003
【図２】
2008269899.tif 000004
【図３】
2008269899.tif 000005
【図４】
2008269899.tif 000006
【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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【図１１】
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【図１２】
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