(57)【要約】【課題】半導体基板にイオン注入を行なう場合に、イオン注入量を半導体基板全面にわたって略均一化できるイオンビームの電流密度分布測定方法及び同測定方法を用いたイオン注入方法及びイオン注入装置を提供する。【解決手段】イオン注入装置には２次電子を検出する２次電子検出センサを設ける。半導体基板にイオンビームを照射することにより同半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、２次電子の検出量に基づいて照射したイオンビームの電流密度分布を測定する。また、２次電子検出センサで検出した２次電子の検出量に基づいてイオンビームの照射制御を行ないながら半導体基板へのイオンビームによるイオン注入を行なう。イオンビームの照射制御は、イオンビームの走査速度制御とする。【選択図】　　図１
2004014320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にイオンビームを照射することにより同半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、２次電子の検出量に基づいて照射したイオンビームの電流密度分布を測定することを特徴とするイオンビームの電流密度分布測定方法。
【請求項２】
２次電子検出センサは、イオンビームが通過するイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着していることを特徴とする請求項１記載のイオンビームの電流密度分布測定方法。
【請求項３】
イオンビーム通過孔は、イオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設していることを特徴とする請求項２記載のイオンビームの電流密度分布測定方法。
【請求項４】
半導体基板にイオンビームを照射することにより半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、同２次電子検出センサでの検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行ないながら半導体基板へのイオンビームによるイオン注入を行なうことを特徴とするイオン注入方法。
【請求項５】
イオンビームの照射制御は、イオンビームの走査速度制御であることを特徴とする請求項４記載のイオン注入方法。
【請求項６】
２次電子検出センサは、イオンビームが通過するイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のイオン注入方法。
【請求項７】
イオンビーム通過孔は、イオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設していることを特徴とする請求項６記載のイオン注入方法。
【請求項８】
半導体基板にイオンビームを照射することによって同半導体基板へのイオン注入を行なうイオン注入装置において、
半導体基板へのイオンビームの照射にともなって半導体基板から放出される２次電子を検出する２次電子検出センサを具備することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項９】
２次電子検出センサにおける検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なう照射制御部を設けたことを特徴とする請求項８記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
照射制御部は、イオンビームの走査速度制御を行なうことを特徴とする請求項９記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
２次電子検出センサは、イオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
イオンビーム通過孔は、イオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設したことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板にイオンビームを照射した場合に半導体基板から放出される２次電子を用いたイオンビームの電流密度分布測定方法、及び同測定方法を用いたイオン注入方法、及びイオン注入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造において、半導体基板に所要の不純物をドーピングする場合の一手段としてイオン注入装置を用いている。
【０００３】
かかるイオン注入装置は、半導体基板を支持するホルダを設けた真空容器を具備しており、ホルダにドーピングを行なう半導体基板を装着した後、真空容器内を真空状態とし、所要の不純物をイオン化して生成したイオンビームを半導体基板に向けて照射すべく構成している。
【０００４】
イオンビームは、偏向コイル等からなる偏向器を用いて偏向させることにより、図４に示すように、ウエハー状態の半導体基板１００上を一方向に走査すべく構成している。偏向器によるイオンビームの走査方向をＸ軸方向と呼ぶことにする。
【０００５】
また、Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とし、半導体基板１００を装着したホルダ２００をＹ軸方向に平行移動可能としている。すなわち、Ｘ軸方向のイオンビームの走査と、Ｙ軸方向の半導体基板の平行移動とによって、半導体基板１００全面へのイオン注入を可能としている。
【０００６】
かかるイオン注入装置によるイオン注入においては、偏向器を用いてイオンビームを偏向させることにより走査を行なっているので、照射したイオンビームの電流密度に不均一が生じやすく、その結果、半導体基板１００に注入する不純物の注入量に不均一が生じるおそれがある。
【０００７】
さらに、通常、照射したイオンビームのイオンが半導体基板１００に必要以上に深く注入されるチャネリングを防止するために、図４に示すように、半導体基板１００はイオンビームの入射方向に対して所定角度θのチルトを有するべく構成しているので、チルトによって生じるイオンビームの照射口から半導体基板１００表面までの距離の不均一によりイオンビームの電流密度分布の不均一が生起され、その結果、半導体基板１００に注入する不純物の注入量に不均一が生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、通常、半導体基板１００にイオンビームを照射する前には、あらかじめ照射位置におけるイオンビームの電流密度の計測を行ない、計測結果に基づいてイオンビームの照射条件を補正し、半導体基板１００にイオンビームを略均一に照射可能としている。
【０００９】
イオンビームの電流密度の計測方法としては、図４に示すように、真空容器内にイオンビームのＸ軸方向の走査に合わせて平行移動するファラデーカップ３００を設け、イオンビームの電流密度をファラデーカップ３００によって計測しながらイオンビームの走査に合わせてファラデーカップ３００を移動させることにより行なうものが知られている。
【００１０】
あるいは、図５に示すように、イオンビームの走査方向と略平行に向けて伸延させた長孔からなるイオンビーム通過孔４００を設けた支持体５００に、イオンビーム通過孔４００と略平行に複数のファラデーカップ３００を並設してファラデーカップ列６００を形成し、はじめにファラデーカップ列６００に対してイオンビームの照射を行なってイオンビームの電流密度を計測した後、イオンビームの照射制御の補正を行ない、さらに、支持体５００を平行移動させることによって半導体基板１００に照射するイオンビームがイオンビーム通過孔４００を通過すべく構成したものが知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のファラデーカップを用いたイオンビームの電流密度の計測は、イオンビームをファラデーカップに照射した結果であって、実際に半導体基板にイオンビームを照射した場合の半導体基板の形状や状態を加味したイオンビームの電流密度とは異なっているおそれがあり、必ずしも信頼性の高い補正が行なわれているものではないという問題があった。
【００１２】
そこで、より正確にイオンビームの照射条件の補正を行ないたいものの、半導体基板に照射したイオンビームの電流密度は直接的に計測することができないため、より高い信頼性を有する補正を実施することは困難であった。
【００１３】
本発明者は、上記の問題点を解決すべく半導体基板へのイオンビームの照射にともなって生じる２次電子に着目することにより新規なイオンビームの電流密度分布測定方法を発明するに至り、さらに、より正確なイオンビームの出力補正を可能としたイオン注入方法及びイオン注入装置を発明するに至ったものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のイオンビームの電流密度分布測定方法では、半導体基板にイオンビームを照射することにより同半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、２次電子の検出量に基づいて照射したイオンビームの電流密度分布を測定することとした。
【００１５】
また、２次電子検出センサをイオンビームが通過するイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したこと、さらには、イオンビーム通過孔をイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設したことにも特徴を有するものである。
【００１６】
また、本発明のイオン注入方法では、半導体基板にイオンビームを照射することにより半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、同２次電子検出センサでの検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なって半導体基板へのイオンビームによるイオン注入を行なうこととした。
【００１７】
また、イオンビームの照射制御をイオンビームの走査速度制御としたこと、２次電子検出センサをイオンビームが通過するイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したこと、さらには、イオンビーム通過孔をイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設したことにも特徴を有するものである。
【００１８】
また、本発明のイオン注入装置では、半導体基板にイオンビームを照射することによって同半導体基板へのイオン注入を行なうイオン注入装置において、半導体基板へのイオンビームの照射にともなって半導体基板から放出される２次電子を検出する２次電子検出センサを具備することとした。
【００１９】
また、２次電子検出センサにおける検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なう照射制御部を設けたこと、照射制御部はイオンビームの走査速度制御を行なうこと、２次電子検出センサをイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したこと、さらには、イオンビーム通過孔をイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設したことにも特徴を有するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のイオンビームの電流密度分布測定方法では、半導体基板にイオンビームを照射してイオン注入を行なう場合に、イオンビームの照射にともなって半導体基板から放出される２次電子を利用してイオンの注入状態、すなわち、イオンの注入量の変動を検出し、イオン注入量の変動からイオンビームの電流密度分布を測定するものである。
【００２１】
従って、イオンビームによる半導体基板へのイオンの注入状態を、半導体基板上面の形状や状態あるいは半導体基板までの距離などのイオン注入において変動を与える変動要因が全て作用した状態として検出することができるので、イオン注入に寄与したイオンビームの電流密度分布の測定を極めて正確に行なうことができる。
【００２２】
また、本発明のイオン注入方法では、上記のイオンビームの電流密度分布測定方法を利用するものであり、半導体基板にイオンビームを照射することにより半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、同２次電子検出センサでの検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なうものである。
【００２３】
従って、イオン注入量の変動を抑制すべく制御することができるので、半導体基板に略均一にイオン注入を行なうことができる。
【００２４】
さらに、本発明のイオン注入装置では、上記のイオン注入方法を実施可能としており、イオン注入装置において２次電子を検出する２次電子検出センサを設けて、２次電子を検出可能としている。
【００２５】
さらに、イオン注入装置に設けた照射制御部で、２次電子検出センサにおける検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なうべく構成しており、これによって、イオン注入量の変動を抑制しながらイオンビームの照射を行なうことができるので、半導体基板に略均一にイオン注入を行なうことができる。
【００２６】
イオンビームの照射制御を行なう際には、イオンビームの走査速度制御によって行なうことにより、イオンの注入深さを変えることなく注入量だけを調整することができる。
【００２７】
また、２次電子検出センサをイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着した場合には、２次電子の検出時にセンサ支持体自体が遮蔽体とすることにより、２次電子の検出を妨げる外乱要因の影響を抑制することができるので、半導体基板から放出された２次電子の検出精度を向上させることができる。
【００２８】
また、イオンビーム通過孔をイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設した場合には、半導体基板のイオンビームの照射位置から同照射位置に最近接した２次電子検出センサまでの距離を、各２次電子検出センサでそれぞれ等しくしながら測定を行なうことができるので、測定精度を向上させることができる。
【００２９】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図１は、イオン注入装置Ａの概略説明図である。
【００３０】
イオン注入装置Ａは、イオン注入される半導体基板１を支持するホルダ２と２次電子を検出する２次電子検出センサ３とを設けた真空容器部４と、同真空容器部４内の半導体基板１に対して所要の不純物をイオン化して生成したイオンビームを照射する照射部５と、同照射部５によるイオンビームの半導体基板１への照射にともなって２次電子検出センサ３で検出した２次電子の検出結果に基づいて照射部５の制御を行なう照射制御部６とを具備している。
【００３１】
真空容器部４には、半導体基板１を支持するホルダ２と２次電子検出センサ３とを所定位置に内装しており、ホルダ２は図示しない平行移動機構によってＹ軸方向に平行移動すべく構成している。特に、平行移動機構は、照射制御部６に設けた駆動部７の制御に基づいて駆動すべく構成しており、Ｙ軸方向における半導体基板１の位置情報を駆動部７から出力可能としている。
【００３２】
２次電子検出センサ３はセンサ支持体８に装着し、同センサ支持体８をホルダ２に装着した半導体基板１と対向する位置に装着している。
【００３３】
センサ支持体８は、図２に示すように、所定形状の板体であって、略中央部にイオンビームを通過させるイオンビーム通過孔９を設けており、同イオンビーム通過孔９の周囲に、図１に示すように、２次電子検出センサ３を内装する収容凹部１０を穿設し、同収容凹部１０内に２次電子検出センサ３を装着している。
【００３４】
イオンビーム通過孔９は、照射部５によるイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビームの走査中に同イオンビームを遮ることを防止している。なお、イオンビームの走査方向をＸ軸方向としている。
【００３５】
また、イオンビーム通過孔９のホルダ２側には、ホルダ２側に向けて拡開状とした傾斜面１１を設け、同傾斜面１１を利用して２次電子検出センサ３のセンサ面を半導体基板１に正対させるのではなく、所定の傾斜角を有して対向させている。すなわち、２次電子検出センサ３で検出する２次電子は、イオンビームの注入位置から放射状に放出されるため、検出精度を高めるべく２次電子検出センサ３のセンサ面を傾斜させている。
【００３６】
また、図示していないが、センサ支持体８には正電位印加装置を接続し、センサ支持体８、特に、センサ支持体８の傾斜面１１部分を正電位とし、半導体基板１から放出された２次電子を正電位を用いて誘引すべく構成し、２次電子の検出精度を向上させている。
【００３７】
２次電子検出センサ３は、図２に示すように、イオンビーム通過孔９の周囲に複数並設しており、特に、本実施の形態の場合、イオンビーム通過孔９を挟んで２列とした第１センサ列３ａと第２センサ列３ｂを設け、イオンビーム通過孔９を挟んで対向する第１センサ列３ａの一つの２次電子検出センサ３と、第２センサ列３ｂの一つの２次電子検出センサ３とで一つのセンサ対を構成し、１組のセンサ対の出力を図１に示すように、照射制御部６に設けた一つの２次電子電流検出ユニット１２に入力すべく構成している。すなわち、２次電子電流検出ユニット１２はセンサ対の数に合わせて設けている。
【００３８】
図２では、２次電子検出センサ３は、傾斜面１１に所定間隔を空けて配設しているが、間隔を空けずに密に配設して検査精度を向上させるべく構成してもよい。
【００３９】
また、イオンビーム通過孔９をイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔９の周囲に２次電子検出センサを複数並設することによって、半導体基板１におけるイオンビームの照射位置から同照射位置に最も近接した２次電子検出センサ３までの距離を、各２次電子検出センサ３でそれぞれ等しくなるようにしている。
【００４０】
従って、イオンビームの照射位置から２次電子検出センサ３までの距離に起因する測定変動を抑制することができ、測定精度を向上させることができる。
【００４１】
さらに、半導体基板１の前面にセンサ支持体８を位置させて、同センサ支持体８によって半導体基板１の一部を被覆することにより、２次電子の検出時にセンサ支持体８自体を遮蔽体として２次電子の検出を妨げる外乱要因の影響を抑制することができるので、半導体基板から放出された２次電子の検出精度を向上させることができる。
【００４２】
照射制御部６は、図１に示すように、イオンビームの照射位置情報を出力する駆動部７と、２次電子検出センサ３での２次電子の検出に基づいて２次電子電流信号を出力する２次電子電流検出ユニット１２と、駆動部７と２次電子電流検出ユニット１２とから出力された出力情報に基づいて制御信号を生成して出力する制御信号制生成部１３と、同制御信号制生成部１３から出力した制御信号を増幅して出力する増幅回路部１４とから構成している。
【００４３】
制御信号制生成部１３は、２次電子電流検出ユニット１２から出力された２次電子電流信号に対して電流電圧変換を行なった後に増幅して出力する複数の２次電子増幅回路１５と、同２次電子増幅回路１５から出力された増幅２次電子信号に基づいて補正信号を生成して出力する演算部１６と、同演算部１６から出力された補正信号と基本波形信号とを合成して生成した合成補正信号を出力する補正回路部１７と、同補正回路部１７から出力された合成補正信号に三角波変換を行なって制御信号を生成して出力する三角波変換回路部１８とから構成している。
【００４４】
また、制御信号制生成部１３には基準方形波発生回路１９を設けており、方形波からなる基本波形信号を生成して補正回路部１７に入力するとともに、演算部１６にも入力している。
【００４５】
演算部１６では、後述するように、基準方形波発生回路１９から入力された基本波形信号をＸ軸同期信号として用い、さらに、駆動部７から出力された照射位置情報とに基づいてＸ軸有効領域演算を行なってＸ軸有効領域を設定し、さらに、設定したＸ軸有効領域に基づいて２次電子増幅回路１５から入力された増幅２次電子信号のＸ軸２次電子波形演算を行なって補正信号を生成すべく構成している。
【００４６】
照射部５は、図示していないイオンビーム照射器によって構成しており、所要の不純物をイオン化して生成したイオンビームを半導体基板１に照射可能とし、さらに、イオンビーム照射器にはイオンビームの偏向を行なう偏向器２０を装着して、照射したイオンビームをＸ軸方向に走査可能としている。
【００４７】
特に、偏向器２０には、照射制御部６の増幅回路部１４から出力された制御信号を入力し、制御信号に基づいてイオンビームを偏向させてイオンビームによるＸ軸方向の走査を行なうべく構成している。
【００４８】
以下において、イオン注入装置Ａによるイオン注入処理について説明する。
【００４９】
まず、イオン注入を行なう半導体基板１をホルダ２に装着し、真空容器部４内を真空状態とする。ここで、半導体基板１は、通常の半導体装置の製造工程での基本形態である略円形のウエハーである。
【００５０】
真空容器部４内が所定の真空度に達したところで、半導体基板１に照射部５からイオンビームを照射し、イオン注入を行なう。
【００５１】
イオンビームの照射にともなって、２次電子検出センサ３と接続した２次電子電流検出ユニット１２によって図３（ａ）に示すように２次電子検出データが得られる。
【００５２】
図３（ａ）において、上に凸となった各凸形状波形は、２次電子検出センサ３と接続した各２次電子電流検出ユニット１２から出力された２次電子電流信号１２ｓを示しており、イオンビームの走査にともなって、同イオンビームに最も近い２次電子検出センサ３のみを作動させて２次電子を検出し、作動させる２次電子検出センサ３を順次ずらせることにより、図３（ａ）に示すように複数の２次電子電流検出ユニット１２の２次電子電流信号１２ｓが結合された２次電子検出データが得られる。
【００５３】
なお、図３（ａ）において領域ｈは、イオンビームがホルダ２部分を照射した状態での２次電子の検出結果であり、領域ｊは、半導体基板１部分を照射した状態での２次電子の検出結果である。領域ｇは、イオンビームがホルダ２の外測領域を照射した状態であり、当然ながら２次電子は検出されない。
【００５４】
ホルダ２は金属製であるので、ホルダ２へのイオンビームの照射にともなって領域ｊの半導体基板１に照射した場合よりも多くの２次電子が放出されるため、領域ｈでは、領域ｊよりも２次電子の検出量が多くなる。このことから、領域ｈの検出からホルダ２の位置を検出するようにしてもよい。
【００５５】
上記したように半導体基板１は略円形のウエハーであるため、Ｙ軸方向における位置の違いによってイオンビームの照射による半導体基板１の横断距離が異なるので、イオンビームの照射は半導体基板１の外側に位置するホルダ２のさらに外測領域部分からイオンビームの照射を開始し、Ｘ軸方向にイオンビームを走査させて半導体基板１を横断し、さらにホルダ２を通過してホルダ２の外測領域部分に達したところでイオンビームの照射を停止させ、イオンビームが半導体基板１を確実に走査すべく構成しているので、図３（ａ）に示すような検出データが得られる。
【００５６】
２次電子電流検出ユニット１２から出力した２次電子電流信号１２ｓは、２次電子増幅回路１５で電流電圧変換した後に増幅して増幅２次電子信号とし、演算部１６に入力している。演算部１６では、入力された各増幅２次電子信号のピーク値を用いて所要の波形処理を行なうことにより、図３（ｂ）に示す２次電子検出波形１６ｓ１を得ている。
【００５７】
同２次電子検出波形１６ｓ１は、２次電子の検出に基づいて生成されているので、半導体基板１へのイオン注入量を極めて正確に反映しており、２次電子検出波形からイオンビームの電流密度分布を得ることができる。
【００５８】
２次電子検出波形１６ｓ１の生成と平行して、演算部１６では、あらかじめ、駆動部７から入力されたＹ軸方向における半導体基板１の位置情報と、基準方形波発生回路１９から入力された基本波形信号からなるＸ軸同期信号を用いてＸ軸有効領域演算を行ない、同Ｘ軸有効領域演算で得られたＸ軸有効領域に基づいて、図３（ｂ）に示す２次電子検出波形１６ｓ１を解析し、かつ、不要部分をカットして補正信号１６ｓ２を生成している。これがＸ軸２次電子波形演算である。
【００５９】
ここで、Ｘ軸有効領域とは、イオンビームが走査を行なった領域のうち、半導体基板１上に相当する領域であって、イオン注入が行なわれる領域である。また不要部分とは、図３（ａ）の領域ｇ及び領域ｈに相当する部分である。
【００６０】
演算部１６で生成した補正信号１６ｓ２は補正回路部１７に入力し、同補正信号１６ｓ２と、制御信号制生成部１３から補正回路部１７に入力した方形波からなる基本波形信号とを合成して、図３（ｄ）に示す合成補正信号１７ｓを生成している。
【００６１】
同合成補正信号１７ｓは、三角波変換回路部１８に入力して三角波変換を行ない、図３（ｅ）に示す制御信号１８ｓを生成している。
【００６２】
そして、制御信号１８ｓは増幅回路部１４に入力して増幅した後、照射部５の偏向器２０に入力し、制御信号１８ｓに基づいて走査速度を制御しながらイオンビームをＸ軸方向に走査している。特に、制御信号１８ｓは、照射部５の偏向器２０を制御してイオンビームのＸ軸方向の走査速度を制御することにより、イオンの注入深さを変えることなく注入量だけを調整することができる。
【００６３】
以上のように、２次電子の検出に基づいて得られた制御信号１８ｓによって照射部５の偏向器２０を制御することにより、半導体基板１へのイオン流入量を極めて厳密に制御することができ、半導体基板１全面に略均一にイオン注入を行なうことができる。
【００６４】
なお、上記の説明では、図３（ｅ）に示す制御信号１８ｓを生成しなければ照射部５の偏向器２０を制御できないかのように記載しているが、実際には、図３（ａ）に示す各２次電子電流検出ユニット１２での２次電子電流信号１２ｓのピーク値から逐次補正信号を出力してイオンビームの走査速度を制御することにより、リアルタイムで制御を行なっている。
【００６５】
なお、例えば、１つのＹ軸方向の位置において、Ｘ軸方向に２回、イオンビームの走査を行なうべく構成し、１回目の走査では、たとえば、正規のイオン注入量の約５０％程度の注入を行なうイオンビームの照射条件でイオン注入を行なうとともに上記の制御信号１８ｓの生成を行ない、２回目の走査では、同制御信号１８ｓによる補正を行ないながら残りの５０％の注入を行なうイオンビームの照射を行なってイオン注入を行なうこともできる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、イオンビームの電流密度分布測定方法において、半導体基板にイオンビームを照射することにより同半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、２次電子の検出量に基づいて照射したイオンビームの電流密度分布を測定するイオンビームの電流密度分布測定方法としたことにより、半導体基板へのイオンビームの注入状態を２次電子によって直接的に測定することができ、２次電子の検出量を用いることによってイオンビームの電流密度分布を算出することができるので、イオンビームの電流密度分布を極めて正確に測定することができる。
【００６７】
請求項２記載の発明によれば、２次電子検出センサを、イオンビームが通過するイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したことによって、センサ支持体自体を遮蔽体とすることにより外乱要因の影響を抑制することができるので、半導体基板から放出された２次電子の検出精度を向上させることができ、イオンビームの電流密度分布の測定精度を向上させることができる。
【００６８】
請求項３記載の発明によれば、イオンビーム通過孔を、イオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲に２次電子検出センサを複数並設していることによって、イオンビームの照射位置と同照射位置に最近接した２次電子検出センサとの距離を、いずれの２次電子検出センサにおいてもほぼ一致させることができるので、２次電子の検出精度を向上させることができ、イオンビームの電流密度分布の測定精度を向上させることができる。
【００６９】
請求項４記載の発明によれば、イオン注入方法において、半導体基板にイオンビームを照射することにより半導体基板から放出された２次電子を２次電子検出センサで検出し、同２次電子検出センサでの検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なうことによって、半導体基板へのイオン注入量を直接的に反映している２次電子を用いてイオンビームの照射制御を行なうことができるので、イオンビームによる半導体基板へのイオン注入量を均一化することができる。
【００７０】
請求項５記載の発明によれば、イオンビームの照射制御を、イオンビームの走査速度制御としたことによって、イオンの注入深さを変えることなく注入量だけを調整することができる。
【００７１】
請求項６記載の発明によれば、２次電子検出センサを、イオンビームが通過するイオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したことによって、センサ支持体自体を遮蔽体とすることにより外乱要因の影響を抑制することができるので、半導体基板から放出された２次電子の検出精度を向上させることができ、イオンビームの照射制御精度を高めて、半導体基板に均一にイオン注入を行なうことができる。
【００７２】
請求項７記載の発明によれば、イオンビーム通過孔を、イオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲にセンサ支持体を複数並設したことによって、イオンビームの照射位置と同照射位置に最近接した２次電子検出センサとの距離を、いずれの２次電子検出センサにおいてもほぼ等しくすることができので、２次電子の検出精度を向上させることができ、イオンビームの照射制御精度を高めて、半導体基板に均一にイオン注入を行なうことができる。
【００７３】
請求項８記載の発明によれば、イオン注入装置において、半導体基板へのイオンビームの照射にともなって半導体基板から放出される２次電子を検出する２次電子検出センサを設けたことによって、２次電子検出センサによる２次電子の検出結果から半導体基板へのイオンの注入状況を正確に検出することができる。
【００７４】
請求項９記載の発明によれば、２次電子検出センサにおける検出結果に基づいてイオンビームの照射制御を行なう照射制御部を設けたことによって、半導体基板へのイオンビームの照射を行ないながらイオンビームの照射制御を行なうことができるので、イオン注入を短時間で、かつ半導体基板全面にわたって略均一に行なうことができる。
【００７５】
請求項１０記載の発明によれば、イオンビームの照射制御をイオンビームの走査速度制御としたことによって、イオンの注入深さを変えることなく注入量だけを調整することができる。
【００７６】
請求項１１記載の発明によれば、２次電子検出センサを、イオンビーム通過孔を設けたセンサ支持体に装着したことによって、センサ支持体自体を遮蔽体とすることにより外乱要因の影響を抑制することができるので、半導体基板から放出された２次電子の検出精度を向上させることができ、半導体基板全面にわたって略均一にイオン注入を行なうことができる。
【００７７】
請求項１２記載の発明によれば、イオンビーム通過孔をイオンビームの走査方向と略平行に伸延させた長孔とし、イオンビーム通過孔の周囲にセンサ支持体を複数並設したことによって、イオンビームの照射位置と同照射位置に最近接した２次電子検出センサとの距離を、いずれの２次電子検出センサにおいてもほぼ等しくすることができので、２次電子の検出精度を向上させることができ、イオンビームの照射制御精度を高めて、半導体基板に均一にイオン注入を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るイオン注入装置の概略説明図である。
【図２】センサ支持体の説明図である。
【図３】本発明に係るイオン注入装置における制御信号の生成過程の説明図である。
【図４】従来のイオン注入装置の概略説明図である。
【図５】従来のイオン注入装置の概略説明図である。
【符号の説明】
Ａ　イオン注入装置
１　半導体基板
２　ホルダ
３　２次電子検出センサ
３ａ　第１センサ列
３ｂ　第２センサ列
４　真空容器部
５　照射部
６　照射制御部
７　駆動部
８　センサ支持体
９　イオンビーム通過孔
１０　収容凹部
１１　傾斜面
１２　２次電子電流検出ユニット
１３　制御信号制生成部
１４　増幅回路部
１５　２次電子増幅回路
１６　演算部
１７　補正回路部
１８　三角波変換回路部
１９　基準方形波発生回路
【図１】
2004014320.tif 000003
【図２】
2004014320.tif 000004
【図３】
2004014320.tif 000005
【図４】
2004014320.tif 000006
【図５】
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