(57)【要約】【課題】電子供給源から基板近傍への電子供給量を簡単にかつ短時間で測定することができるようにする。【解決手段】このイオンビーム照射装置は、ホルダ６に保持された基板４に電子を供給してイオンビーム照射に伴う基板４のチャージアップを抑制する電子供給源の一例として、プラズマ発生装置１４を備えている。更に、ホルダ６の近傍であってプラズマ発生装置１４から放出されたプラズマ１６中の電子が到達する位置に設けられた測定電極２０と、測定電極２０に正のバイアス電圧ＶＢを印加する直流のバイアス電源２４と、測定電極２０に流れる電流を計測する電流計２６とを備えている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダに保持された基板にイオンビームを照射する装置であって、当該ホルダの上流側に設けられていて基板に電子を供給してイオンビーム照射に伴う基板表面のチャージアップを抑制する電子供給源を備えるイオンビーム照射装置において、前記ホルダの近傍であって前記電子供給源からの電子が到達する位置に他から電気的に絶縁して設けられた測定電極と、この測定電極に少なくとも正のバイアス電圧を印加することのできる直流のバイアス電源と、前記測定電極に流れる電流を計測する電流計とを備えることを特徴とするイオンビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板にイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施す装置であって、イオンビーム照射に伴う基板表面のチャージアップ（帯電）を抑制する電子供給源を備えるイオンビーム照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のイオンビーム照射装置の従来例を図２に示す。このイオンビーム照射装置は、ホルダ６に保持された基板（例えば半導体ウェーハ）４にイオンビーム２を照射して、当該基板４にイオン注入等の処理を施す装置である。
【０００３】
基板４の全面にイオンビーム２を照射するために、この例では、イオンビーム２は、Ｘ方向（例えば水平方向）に電界または磁界によって往復走査され、ホルダ６および基板４は、ホルダ駆動機構１０によって、その軸１２を介して、Ｙ方向（例えば垂直方向）に機械的に往復駆動される。
【０００４】
このようなイオンビーム照射装置において、基板４にイオンビーム２を照射すると、イオンビーム２中のイオンの正電荷で基板４の表面がチャージアップし、やがて放電が起きて基板４の表面が損傷を受ける。例えば、基板４の表面に形成されている半導体デバイス（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ等）が破壊される。
【０００５】
このチャージアップを抑制（緩和）するために、従来から、イオンビーム照射と同時に、電子供給源から、電子や、電子を含んだプラズマ（換言すればプラズマ中の電子）を基板に供給して、イオンの正電荷を電子の負電荷で中和することが行われている（例えば特開平３−９３１４１号公報参照）。
【０００６】
図２のイオンビーム照射装置も、電子供給源の一例として、ホルダ６の上流側近傍に設けられたプラズマ発生装置１４を備えている。このプラズマ発生装置１４は、プラズマ（当然、電子を含む）１６を発生させてそれをイオンビーム２の経路に供給して、プラズマ１６中の電子をイオンビーム２と共に基板４に供給して基板表面のチャージアップを抑制するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなプラズマ発生装置１４（電子供給源）を設けていても、それから基板近傍への電子供給量が適切でないと、基板４のチャージアップを十分に抑制することはできず、基板４は正または負に大きくチャージアップし、前述した損傷を惹き起こす。
【０００８】
そこで従来は、プラズマ発生装置１４によるチャージアップ抑制の程度を事前に（即ち本来の基板４の処理前に）把握するために、テストウェーハによる測定を行っていた。即ち、表面に多数のＴＥＧ（テグ。Ｔｅｓｔ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｇｒｏｕｐの略）を有するテストウェーハを基板４の代わりに装着してそれに実際にイオンビーム照射を行い、その後このテストウェーハを測定器にかけてＴＥＧの破壊状況を調べて、チャージアップ状態を判定していた。
【０００９】
しかしこの方法だと、テストウェーハの製作または購入に多くの費用がかかるだけでなく、測定に多くの時間がかかるためにイオンビーム照射装置の実質的なスループットを低下させることになる。また、テストウェーハに対するイオンビーム照射と実際の基板４に対するイオンビーム照射との間に大きな時間差が生じるため、テストウェーハでの測定結果が、実際の基板４の処理の際の状態を反映していない恐れがあった。
【００１０】
基板４における大きなチャージアップ発生を未然に防止するためには、電子供給源から基板近傍への電子供給量を測定することが好ましい。この測定によって、テストウェーハを用いなくても、基板に大きなチャージアップが発生する可能性があるか否かを予測することができる。
【００１１】
そこでこの発明は、電子供給源から基板近傍への電子供給量を簡単にかつ短時間で測定することができるようにしたイオンビーム照射装置を提供することを主たる目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のイオンビーム照射装置は、前記ホルダの近傍であって前記電子供給源からの電子が到達する位置に他から電気的に絶縁して設けられた測定電極と、この測定電極に少なくとも正のバイアス電圧を印加することのできる直流のバイアス電源と、前記測定電極に流れる電流を計測する電流計とを備えることを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、ホルダの近傍、即ち基板の近傍に設けられた測定電極に、バイアス電源から正のバイアス電圧を印加して、この正のバイアス電圧が印加された測定電極によって、イオンビーム照射に伴って正にチャージアップした基板を模擬することができる。このとき、測定電極にイオンビームは入射させない。その状態で、電子供給源を動作させると、電子供給源から放出された電子は、測定電極の近傍に達して当該測定電極にその正のバイアス電圧によって引き込まれる。このようにして測定電極に引き込まれる電子の量は、正にチャージアップした基板に引き込まれる電子の量に対応している。この測定電極に引き込まれる電子の量は、電流計によって計測することができる。
【００１４】
このようにして、電子供給源から基板近傍への電子供給量を、複雑な手段を用いることなく簡単にかつ短時間で測定することができる。しかも、正のバイアス電圧が印加された測定電極は、上記のように正にチャージアップした基板を模擬しているので、バイアス電源を設けていない等の場合に比べて、上記電子供給量の測定を正確に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るイオンビーム照射装置の一例を示す概略図である。図２に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１６】
このイオンビーム照射装置は、前記ホルダ６の近傍であって前記プラズマ発生装置１４から放出されたプラズマ１６中の電子が到達する位置に、他から電気的に絶縁して設けられた測定電極２０を備えている。測定電極２０は、例えばカーボン製である。測定電極２０は、この例では、前記ホルダ駆動機構１０の軸１２に、絶縁物２２を介して取り付けられている。ホルダ６に基板４が保持されるので、測定電極２０は基板４の近傍に設けられていると言うことができる。
【００１７】
このイオンビーム照射装置は、更に、測定電極２０に少なくとも正のバイアス電圧ＶＢを印加することのできる直流のバイアス電源２４と、測定電極２０に流れる電流を計測する電流計２６とを備えている。バイアス電源２４は、測定電極２０と大地電位部との間に接続されており、その間に直列に電流計２６が挿入されている。従って電流計２６は、バイアス電源２４の出力電流を測定するものであると言うこともできる。
【００１８】
バイアス電源２４は、例えば、測定電極２０に正のバイアス電圧ＶＢを印加する直流電源である。その出力電圧は固定でも良いけれども、この例のように出力電圧可変にしておくのが好ましい。そのようにすれば、正にチャージアップした基板４を、より自由にかつより正確に模擬することができる。また、バイアス電源２４は、出力電圧可変だけでなく、出力するバイアス電圧ＶＢを負のある値から正のある値まで変化させることができるもの（即ち、出力電圧可変の両極性直流電源）にしても良い。その場合の使い方は後述する。
【００１９】
このイオンビーム照射装置によれば、ホルダ６の近傍、即ち基板４の近傍に設けられた測定電極２０に、バイアス電源２４から正のバイアス電圧ＶＢを印加して、この正のバイアス電圧ＶＢが印加された測定電極２０によって、イオンビーム照射に伴って正にチャージアップした基板を模擬することができる。バイアス電圧ＶＢの大きさは、基板４にイオンビーム２だけを照射して中和用の電子を供給しなかった場合に予想される基板４の帯電電圧程度にするのが好ましい。例えば、＋１０Ｖ程度にする。
【００２０】
このとき、測定電極２０にイオンビーム２は入射させない。その意味で、イオンビーム２は図１中では２点鎖線で示している。測定電極２０にイオンビーム２を入射させないようにするためには、例えば、イオンビーム２の走査を測定電極２０以外の位置で止めておいても良いし、イオンビーム２の発生自体を止めても良い。
【００２１】
測定電極２０は、測定時は、図１に示す例のように、基板４にイオンビーム２が照射される場所またはその近傍に位置させるのがより好ましい。この例では、ホルダ駆動機構１０によってホルダ６および測定電極２０をＹ方向に上昇させてそれを実現している。このようにすれば、基板４にイオンビーム２が照射される場所と測定電極２０とがほぼ同じ位置になるので、正にチャージアップした基板４を測定電極２０によってより正確に模擬することができる。
【００２２】
上記状態で、プラズマ発生装置１４（電子供給源）を動作させると、プラズマ発生装置１４から放出されたプラズマ１６中の電子は、測定電極２０の近傍に達して当該測定電極２０にその正のバイアス電圧ＶＢによって引き込まれる。このようにして測定電極２０に引き込まれる電子の量は、正にチャージアップした基板に引き込まれる電子の量に対応している。即ち、両者の量は互いに一致しているか、一定の関係にあるので、前者の量によって後者の量を知ることができる。この測定電極２０に引き込まれる電子の量は、電流計２６によって計測することができる。
【００２３】
このようにして、プラズマ発生装置１４から基板近傍への電子供給量を、複雑な手段を用いることなく、測定電極２０、バイアス電源２４および電流計２６という簡単な手段によって、簡単にかつ短時間で測定することができる。しかも、正のバイアス電圧ＶＢが印加された測定電極２０は、上記のように正にチャージアップした基板を模擬しているので、バイアス電源２６を設けていない等の場合に比べて、上記電子供給量の測定を正確に行うことができる。
【００２４】
このようにして測定した電子供給量は、例えば、当該イオンビーム照射装置の運転パラメータ（例えばイオンビーム２のビーム電流、プラズマ発生装置１４で生成するプラズマ１６の密度等）へのフィードバックや、実際の基板４に対するイオンビーム照射処理前の運転条件の良否判定等に用いることができる。
【００２５】
このようにして、テストウェーハを用いなくても、基板４に大きなチャージアップが発生する可能性があるか否かを予測することができる。その結果、基板４がチャージアップによって損傷を受ける可能性を、例えば基板表面に形成されたデバイスがチャージアップ破壊を起こす可能性を、未然に低下させることができる。
【００２６】
また、上記構成によれば、テストウェーハを用いる場合と違って、上記電子供給量の測定を、基板４を処理する場所で（即ち、その場で）行うことができ、かつ即座に測定結果を出すことができるので、電子供給量の測定を基板４の処理（例えばイオン注入）の直前に行って、イオンビーム２やプラズマ発生装置１４の最適化を基板４の処理ごとに行うこともできる。
【００２７】
また、電子供給源がこの例のようにプラズマ発生装置１４の場合は、バイアス電源２４から測定電極２０に印加するバイアス電圧ＶＢの少なくとも大きさ、あるいは大きさおよび極性の両方を変化させて（例えば−５０Ｖ〜＋５０Ｖの範囲で変化させて）、その際に測定電極２０に流入する電流を電流計２６で測定することによって、一般にプラズマ診断に用いられているラングミュア・プローブ法によって、プラズマ発生装置１４から放出されるプラズマ１６中の電子密度や電子温度を測定して、その測定結果をプラズマ発生装置１４への運転条件のフィードバックや、基板４の処理前の運転条件の良否判定等に用いることもできる。
【００２８】
但し、チャージアップ抑制用の電子供給源には、上記のような電子を含むプラズマ１６を発生させるプラズマ発生装置１４の代わりに、電子だけを発生させてそれを基板４やイオンビーム２に供給する電子発生装置を用いても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、正のバイアス電圧が印加された測定電極によって、イオンビーム照射に伴って正にチャージアップした基板を模擬して、電子供給源から基板近傍への電子供給量を測定することができる。しかもこの測定を、複雑な手段を用いることなく簡単にかつ短時間で行うことができる。しかも、正のバイアス電圧が印加された測定電極は、正にチャージアップした基板を模擬しているので、上記電子供給量の測定を正確に行うことができる。これによって、テストウェーハを用いなくても、基板に大きなチャージアップが発生する可能性があるか否かを予測することができ、基板がチャージアップによって損傷を受ける可能性を未然に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るイオンビーム照射装置の一例を示す概略図である。
【図２】従来のイオンビーム照射装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２　イオンビーム
４　基板
６　ホルダ
１４　プラズマ発生装置（電子供給源）
１６　プラズマ
２０　測定電極
２４　バイアス電源
２６　電流計
【図１】
2004014323.tif 000003
【図２】
2004014323.tif 000004