(57)【要約】【課題】イオン注入装置において、イオンを注入すべきウェハの位置を直接認識し所望のド−ズ量を打ち込みできるようにする。【解決手段】プロセスチャンバ２２の上下移動によるディスク１のウェハ２１のイオンを注入すべき位置をＣＤラインセンサ４で直接監視し、パルスモ−タ２に供給されるパルス列でディスク１の移動量とＣＤラインセンサ４のスケ−ル３の読みとり値と比較し、差違が無ければ、イオン注入とディスク１の移動を行い、ウェハ２１に所望のド−ズ量のイオン一様に注入する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウェハを同心円上に載置するディスクと、該ディスクを収納するプロセスチャンバと、イオン銃から放射されるイオンビ−ムを導入しビ−ム電流を測定するファラディカップと、前記ディスクを回転するモ−タと、前記プロセスチャンバを上下方向に移動させるパルスモ−タと、前記プロセスチャンバに取付けられるスケ−ルと、前記スケ−ルの目盛を読みとる光センサとを備え、前記プロセスチャンバの移動位置を前記光センサにより得られる位置信号と前記パルスモ−タに供給される移動信号との差違の有無を判定し、前記イオンビ−ムを注入すべき位置を監視しながら前記ウェハにイオンを注入することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記光センサは、前記スケ−ルに赤色スポット光を照射する発光ダイオ−ドと、前記スケ−ルからの反射光を入光しパルス電流に変換するラインセンサとを備えることを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記ファラディカップのイオンビ−ム電流を入力しド−ズ量を設定するとともに前記ド−ズ量から前記ディスクの回転始動および前記ディスクの移動速度を決定するド−ズコントロ−ラを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記パルスモ−タに正転および逆転に対応するパルス数を供給するトランスレ−タを備えることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記光センサの位置信号と前記ド−ズコントロ−ラからトランスレ−タへのパルスモ−タへの供給信号と比較し、差違を判定するシ−ケンサモニタを備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記ディスクのスリットを通して前記イオンビ−ムのイオン電流を測定するディスクファラディを備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５記載のイオン注入装置。
装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン注入装置に関し、特に、イオンビ−ムを半導体基板であるウェハに機械的に走査しウェハに不純物を打ち込むイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、大電流のイオン注入装置は、ウェハにイオンビ−ムを照射し、ウェハを載置するスピニングディスクと、チャンバからウェハをディスクへ取付ける機構手段と、機械的にディスクを移動させイオンビ−ムをウェハに走査する手段を備えている。
【０００３】
また、この機械的走査機構は、ウェハをイオンビ−ムの中に移動させるとき、ビ−ム入射角度が一定か、それに近い状態に維持される傾向にある。このため、深さを均一にしてマスクシャドウの変化を最小に抑えるためには、静止ビ−ムの中でウェハを機械的走査する方が、ビ−ムをＸ−Ｙ偏向させるより利点がある。
【０００４】
機械的走査機構でウェハ全面にイオンを均一に打ち込むためには、ウェハを載置するディスクの回転速度を一定とした場合、ディスクの上下移動時にディスクの中央部と外周部とでイオンビ−ムの照射時間が異なってくるため、中央部より外周部への照射時間を長く必要がある。この照射時間の調整をディスクの上下移動速度で行うことから走査移動および位置を正確に制御する必要がある。
【０００５】
図６は従来のイオン注入装置の一例を説明するためのエンドチャンバを示す断面図である。走査移動を正確に円滑に制御するイオン注入装置は、図６に示すように、出力軸を備えたサ−ボモ−タが、イオンビ−ム４４内でウェハ支持体４２に矢印の方向６０に機械的に走査して、制御可能にウェハを処理できるようにする。
【０００６】
また、ユ−ザコンソ−ル（図示せず）を介してプログラムされれた端部イオン注入コントロ−ラ（図示せず）と通信するためのシリアルインタ−フェ−スを備えたプログラムコントロ−ラ（図示せず）を含む制御回路を備えている。そして、この制御回路のデジタル信号プロセッサがモ−タ軸の向きに対応してエンコ−ダ出力を監視して位置を求め、この位置とウェハ支持体４２の所望位置と比較し、この比較に基づいて演算式に入力し、誤差信号がモ−タ起動を変更する。
【０００７】
感知されたモ−タ速度およびウェハ支持体速度に基づいた速度減衰によって演算し、走査移動が第２モ−タ起動補正を介して円滑に走査移動することを特徴としている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１８２９９９号公報（第５−１３頁、図２  図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したイオン注入装置では、サ−ボモ−タに取付けられたエンコ−ダの出力と機械システムのリニアエンコ−ダの出力とを種々の演算式に入力し比較し注入すべき位置を予測しているが、位置認識を間接的に監視しているので正確に把握することができない。また、クロ−ズル−プ方式であるので、機械システムの緩みやバックラシュに対しては追従が困難となり注入すべき位置を監視できないという問題がある。また、外部から侵入する外乱に弱く安定してイオン注入ができない恐れがある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、イオンを注入すべきウェハの位置を直接認識し所望のド−ズ量を打ち込みできる高電流のイオン注入装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、複数のウェハを同心円上に載置するディスクと、該ディスクを収納するプロセスチャンバと、イオン銃から放射されるイオンビ−ムを導入しビ−ム電流を測定するファラディカップと、前記ディスクを回転するモ−タと、前記プロセスチャンバを上下方向に移動させるパルスモ−タと、前記プロセスチャンバに取付けられるスケ−ルと、前記スケ−ルの目盛を読みとる光センサとを備え、前記プロセスチャンバの移動位置を前記光センサにより得られる位置信号と前記パルスモ−タに供給される移動信号との差違の有無を判定し、前記イオンビ−ムを注入すべき位置を監視しながら前記ウェハにイオンを注入するイオン注入装置である。
【００１２】
また、前記光センサは、前記スケ−ルに赤色スポット光を照射する発光ダイオ−ドと、前記スケ−ルからの反射光を入光しパルス電流に変換するラインセンサとを備えることが望ましい。そして、好ましくは、前記ファラディカップのイオンビ−ム電流を入力しド−ズ量を設定するとともに前記ド−ズ量から前記ディスクの回転始動および前記ディスクの移動速度を決定するド−ズコントロ−ラを備えることである。さらに、前記パルスモ−タに正転および逆転に対応するパルス数を供給するトランスレ−タを備えることが望ましい。
【００１３】
一方、前記光センサの位置信号と前記ド−ズコントロ−ラからトランスレ−タへのパルスモ−タへの供給信号と比較し、差違を判定するシ−ケンサモニタを備えることが望ましい。また、前記ディスクのスリットを通して前記イオンビ−ムのイオン電流を測定するディスクファラディを備えることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態における高電流のイオン注入装置の構成を示す図である。この高電流のイオン注入装置は、図１に示すように、イオンビ−ムを発生する室とディスク側室と仕切る隔壁５の孔を介してイオン銃から放出されるイオンビ−ムが照射される複数のウェハ２１を載置するディスク１と、ディスク１を回転させるモ−タ（図示せず）と、プロセスチャンバ２２を上下方向に移動させるパルスモ−タ２と、ウロセスチャンバ２２に取付けられ微細な線群が描かれたスケ−ル３と、このスケ−ル３に光を投射し反射光を入光しプロセスチャンバ２２の位置を認識するＣＤラインセンサ４と、ファラディカップ７にイオンビ−ムを導入しビ−ム電流を測定するとともに設定されたド−ズ量をウェハ２１面内に均一性よく注入するようにプロセスチャンバ２２の上下回数およびプロセスチャンバ２２の上下速度を決定するド−ズコントロ−ラ９と、ド−ズコントロ−ラ９からのパルスモ−タ２に供給されるプロセスチャンバ２２の上下動作用のパルス信号とＣＤラインセンサ４からのパルス信号とを比較し異常か有るか否かを判定するとともにディスクの上下位置を明示するシ−ケンサモニタ１０と、ド−ズコントロ−ラ９から正転または逆転信号を受けそれに応じてパルスモ−タ２にパルス列を供給するトランスレ−タ１２を備えている。
【００１６】
また、隔壁５と気密を保ちながら上下移動するプロセスチャンバ２２の駆動には、パルスモ−タ２によって回転する送りねじ６がプロセスチャンバ２２に取付けられるナット（図示せず）にはめ込まれている。そして、バックラッシュを無くす手段を設けることが望ましい。例えば、前記ナットを二つに分割し互いにスプリングで予圧を与える。一方、ディスクファラディ８は、予めビ−ム電流を測定するファラディカップ７と異なり、作動中にイオンビ−ムのビ−ム電流を測定するために設けられている。そして、イオンビ−ムがディスク１上のウェハ２１を照射中にディスク１のスリット１１を抜けディスクファラディ８に導入されイオンビ−ム電流が測定される。
【００１７】
図２は図１のＣＤラインセンサの構造を説明するための図である。図１に示したＣＤラインセンサ４の望まし構造は、スケ−ル３に投光レンズ１４を介して赤色スポット光を照射する発光ダイオ−ド１５と、スケ−ル３からの反射光を集光レンズ１７を介して入光しパルス電流に変換するラインセンサ１３とを備えている。また、発光ダイオ−ド１５、投光レンズ１４、ラインセンサ１３および集光レンズ１７は光軸が狂わないように、センサヘッド１６内に内蔵され固定保持されている。
【００１８】
図３は図２のＣＤラインセンサの分解能を説明するための図である。スケ−ル３に描かれているピッチは、０．５ｍｍである。これに対しラインセンサは検知線は２５μｍである。その結果、スケ−ル３が０．１ｍｍ移動すると、２０パルスを出力する。このように、ＣＤラインセンサ  ４からのパルス数とパルスモ−タ２へ供給されるパルス数を比較し一致すれば異常なしと判定され、常にイオンを注入すべきウェハ２１の位置が監視できる。
【００１９】
図４および図５は図１のイオン注入装置の動作を説明するためのフロ−チャ−トである。次に、図１および図４を参照して本発明のイオン注入装置の動作を説明する。まず、図４のステップＡで、イオン銃から放射されるイオンビ−ムをファラディカップ７に導入しビ−ム電流を測定しド−ズコントロ−ラ９へ送られる。次に、図４のステップＢで、ド−ズコントロ−ラ９がド−ズ量を設定し、イオンビ−ム電流に応じたプロセスチャンバ２２の往復回数を決定する。次に、図４のステップＣで、ディスク１にウェハ２１を載置する。
【００２０】
次に、図４のステップＤで、イオンビ−ムが垂直な位置となるようにディスク１を保持するプロセスチャンバ２２を移動する。図４のステップＥでプロセスチャンバ２２であるエンドチャンバを真空排気する。そして、図４のステップＦで、ディスク１を回転させる。次に、ステップＧで、ビ−ム電流の測定をファラディカップ７からディスクファラディ８に切り替える。なお、このとき、図４のステップＨで、ド−ズコントロ−ラ９がステップＢで設定されたド−ズ量と検知しているイオンビ−ム電流からウェハ２１上を走査する上下往復回数を設定する。そして、ステップＩで、イオンビ−ムのスポット位置がディスク１の外周位置に近い位置とし、このときプロセスチャンバ２２の位置を｛０｝とし原位置とする。
【００２１】
次に、図５のステップＡで、ＣＤラインセンサ４が原位置の｛０｝を表示しているか確認する。異常が無ければ、図５のステップＢで、プロセスチャンバ２２はパルスモ−タ２により下降し始めるとともにイオンビ−ムを照射する。このとき、下降表示が｛＋｝表示される。もし、図５のＣステップのように、センサ異常を検知したら、イオン注入動作を中止し、ステップＤでＣＤラインセンサ４を修復した上で注入動作の再始動を行うことである。再び、ステップＡに戻り、ディスク１の下降およびイオンビ−ムの照射を開始する。
【００２２】
次に、図５のステップＥで、プロセスチャンバ２２が下降すると、自動的に、図１のド−ズコントロ−ラ９からトランスレ−タ１２に送られるからパルスモ−タ２への供給用パルス数とＣＤラインセンサ４からのパルス数がシ−ケンサモニタ１０に送られ、互いのパルス数を比較し、ズレ（偏差量）があるか否かを確認する。異常が無ければ、プロセスチャンバ２２の移動およびイオンビ−ムの照射は続行される。もし、偏差量が有れば、ステップＦおよびＧと進みイオン注入動作を停止することによりウェハ２１の不良を防止する。そして、この場合、ステップＧで注入動作の再始動を行うことでステップＥに戻り、再び、プロセスチャンバ２２の下降およびイオンビ−ムの照射を開始する。
【００２３】
さらに、ステップＨで、ウェハ２１の直径範囲内でプロセスチャンバ２２が上昇するようなプロセスチャンバ２２の反転動作の有無を監視する。これは、シ−ケンスモニタ１０の表示部が｛−｝を表示しなければ異常なしとし、プロセスチャンバ２２の移動およびイオンビ−ムの照射を続ける。もし表示部が｛−｝を表示したら、ステップＦに進み、イオン注入動作を停止することによりウェハ２１も不良を防止する。そして、この場合、ステップＧで、注入動作の再始動を行うことでステップＥに戻り、再び、プロセスチャンバ２２の下降およびイオンビ−ムの照射を開始する。
【００２４】
プロセスチャンバ２２の移動およびイオンビ−ムの照射を続けると、シ−ケンスモニタ１０の表示部の表示がステップＩのように｛−｝となり、パルスモ−タ２の回転方向が逆転する。そして、プロセスチャンバ２２が上昇し始める。ステップＪでは、逆に、ステップＨおよびステップＥを行いプロセスチャンバ２２の位置を監視しながらイオンビ−ムの走査を行う。そして、プロセスチャンバ２２の走査始端の位置に来ると、ステップＫで、ド−ズコントロ−ラ９に設定された上下往復回数がカウントされる。ここで、ステップＬで、ド−ズコントロ−ラ９に設定された上下往復回数を満たしたら、イオン注入を終了する。もし、満たしていないなら、図５のステップＢに戻り、再び、プロセスチャンバ２２の上下動を行いイオン注入動作を行う。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、イオンを注入すべきウェハの位置を直接監視しながらその位置に所望のド−ズ量のイオンを注入することによって、ウェハ面に一様にイオンを注入することができ、ウェハの品質が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における高電流のイオン注入装置の構成を示す図である。
【図２】図１のＣＤラインセンサの構造を説明するための図である。
【図３】図２のＣＤラインセンサの分解能を説明するための図である。
【図４】図１のイオン注入装置の動作を説明するためのフロ−チャ−トである。
【図５】図１のイオン注入装置の動作を説明するためのフロ−チャ−トである。
【図６】従来のイオン注入装置の一例を説明するためのエンドチャンバを示す断面図である。
【符号の説明】
１    ディスク
２    パルスモ−タ
３    スケ−ル
４    ＣＤラインセンサ
５    隔壁
６    送りねじ
７    ファラディカップ
８    ディスクファラディ
９    ド−ズコントロ−ラ
１０    シ−ケンサモニタ
１１    スリット
１２    トランスレ−タ
２１    ウェハ
２２    プロセスチャンバ
【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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