(57)【要約】      （修正有）【課題】ビーム偏向部における実ビーム電流の減少を解析し、結果からドーズ制御方法を採用したイオン注入装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】実測ビーム電流値とウエハ近傍の真空圧力値とを予備注入によりサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数のパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを保存するように構成し、実注入時には実測ビーム電流値をウエハ近傍の真空圧力値の関数として保存済の関数パラメータで補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備える。質量分析電磁石３入り口から質量分析スリット４までのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のウエハ近傍領域の圧力測定値からの推定により補正する。【選択図】図１
2005005098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力測定値からの推定により副次補正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２】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力測定値からの推定により副次補正するように構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力測定値により副次補正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４】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力測定値により副次補正するように構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビームラインの適宜箇所の圧力測定値の解析により副次補正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６】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビームラインの適宜箇所の圧力測定値の解析により副次補正するように構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項７】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法において、
プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項８】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、
プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項９】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法において、
レジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１０】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、
レジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１１】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法において、
プラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１２】
真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、
プラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１３】
請求項７、９、１１のいずれかにおいて、
前記テーブル値として格納されるプラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数の基準値を準備し、装置の個体差に基づく圧力補正係数の差を調整することにより各装置毎の圧力補正係数のテーブル値を作成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】
請求項１において、
質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を反映する係数αを、テーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１５】
請求項９又は１１において、
レジストアウトガスに対する圧力補正係数をビーム電流に対して調整するための係数βを、テーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１６】
請求項１、３、５のいずれかにおいて、
イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力及び質量分析磁石内部の圧力上昇を複数の場所において測定し、真空槽のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度を考慮した重み平均を計算することにより圧力測定をするよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１７】
請求項１、３、５のいずれかにおいて、
ディスクにスリットを複数配設することによって、ディスク１回転に対して複数回のビーム電流を測定するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１８】
請求項１、３、５のいずれかにおいて、
ディスクにスリットを少なくとも１つ配設することによって、ディスク１回転に対して１回のビーム電流を測定するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項１９】
請求項１、３、５のいずれかにおいて、
ディスクにスリットを少なくとも１つ配設することによって、ディスクの複数回転に対して１回のビーム電流を測定するよう構成し、サンプリング間隔を長くするよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項２０】
請求項７、９、１１のいずれかにおいて、
イオン注入装置の真空槽全体のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度を考慮したシミュレーションを行うことにより、イオン注入装置の装置毎の圧力補正係数テーブル値の個体差を算出するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項２１】
請求項７、９、１１のいずれかにおいて、
注入条件の他のパラメータ（ビーム径、ビーム電流密度、総ドーズ量、注入エネルギー等）が、圧力補正係数に対して与える影響を調整するための係数を複数のテーブルとして準備し、注入実行前に注入条件を関連データとして参照して圧力補正係数を修正するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【請求項２２】
請求項７、９、１１のいずれかにおいて、
フォトレジストの材質、フォトレジストの溶剤の材質または含有量、フォトレジストの注入前の処理等のフォトレジストの条件が、圧力補正係数に対して与える影響を調整するための係数を複数のテーブルとして準備し、注入実行前にフォトレジストの条件を関連データとして参照して圧力補正係数を修正するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【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及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置は、半導体集積回路の製造工程において半導体基板表面の微細な領域に精度良く不純物を導入することが出来るために広く用いられている。この様なイオン注入装置において、単位面積当たりの不純物イオンの注入量（ドーズ量）は、一般にウエハ後方に設けられたファラデーカップで検出されるイオンビーム電流量から換算される。すなわち、単位時間当たりに注入されるイオンの数Ｎは次式（１）で表される。
【０００３】
Ｎ＝Ｉ／ｑ（すなわち、Ｉ＝ｑＮ）                            （１）
ここで、Ｉはファラデーカップで検出されるイオンビーム電流量、ｑはイオン一個当たりの電荷を示す。
【０００４】
実際のイオン注入においては、イオンが真空槽内部に残留している気体原子（または分子）に衝突して、電荷変化を生じることがある。電荷変化を生じると、注入イオンの個数Ｎが同じ場合でもｑが変化することになるので、ファラデーカップで検出される電流量Ｉが変動することになる。通常のイオン注入ではｑが一定であるものとして、ドーズ量の制御を行うので、この様な場合はドーズ量制御が不正確になる。
【０００５】
この様な電荷変化の効果を補正し、正確なドーズ量制御を行うために、従来のイオン注入装置においては、プレッシャーコンペンセーション（圧力補正、以下、Ｐｃｏｍｐと表す）と呼ばれる機構を有する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
Ｐｃｏｍｐ機構では、ファラデーカップで検出された電流値（これを測定ビーム電流Ｉｍ  とする）とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力（これを測定圧力Ｐとする）から、電荷変化が生じない場合に検出されるはずの電流値（イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力が十分に低い場合に検出されるはずの電流値、これを実ビーム電流Ｉ０  とする）を計算する。
【０００７】
測定ビーム電流Ｉｍ  、実ビーム電流Ｉ０  、及び測定圧力Ｐの間には次式（２）が成り立つと仮定される。
【０００８】
Ｉｍ  ＝Ｉ０  ×ｆ（Ｐ）                                        （２）
式（２）において、ｆ（Ｐ）は測定圧力Ｐの関数を示す。予備的なイオン注入において、イオンビームが十分に安定している条件（Ｉ０  が一定であるとみなせる条件）で、圧力Ｐを変化させながらビーム電流Ｉｍ  を測定することにより、次式（３）の関係から関数ｆ（Ｐ）が求められる。
【０００９】
ｆ（Ｐ）＝Ｉｍ  ／Ｉ０                                         （３）
但し、Ｉ０  はＩｍ  とＰのグラフにおけるＰ＝０の場合のＩｍ  切片（一定値と仮定される）である。
【００１０】
実際の生産注入では、このｆ（Ｐ）を使用することにより、検出されたＩｍ  から補正ビーム電流ＩＰｃｏｍｐ  を次式（４ａ）に従って計算し、このＩＰｃｏｍｐ  を基にドーズ量の制御を行う。
【００１１】
ＩＰｃｏｍｐ  ＝Ｉｍ  ／ｆ（Ｐ）                                    （４ａ）
故に、注入イオンの個数Ｎとして、以下の式（４ｂ）が導き出される。
【００１２】
Ｎ＝ＩＰｃｏｍｐ  ／ｑ                                            （４ｂ）
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１１９４２号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平１０−２２６８８０号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以下に、上記特許文献２に開示されているイオン注入装置について説明する。このイオン注入装置は、注入されるイオンと真空槽内部に残留している気体原子（または分子）との相互作用による電荷変化の影響を補正するＰｃｏｍｐ機構を備えている。Ｐｃｏｍｐ機構では、ファラデーカップで実際に測定されたビーム電流Ｉｍ  を圧力の関数ｆ（Ｐ）で除算することにより、電荷変化が生じない場合に検出されるはずの電流値Ｉ０  を計算する。
【００１６】
Ｉ０  ＝Ｉｍ  ／ｆ（Ｐ）                                        （５）
特許文献２における理論的な取り扱いから、電荷変化が１価から０価への中性化現象のみであると仮定することにより、高電流装置でのイオン注入（１８０ｋｅＶ以下のエネルギーでの１価のイオン注入）において、ｆ（Ｐ）は次式（６）で定式化される。
【００１７】
2005005098.tif 000003
ここで、Ｐ１  、Ｐ２  、Ｐ３  、・・・は真空槽内部に存在する複数のガス種それぞれの分圧を示しており、全圧Ｐに対して以下の式（７）が得られる。
【００１８】
Ｐ＝ΣＰｉ                                                   （７）
また、Ｋ１  、Ｋ２  、Ｋ３  、・・・は、それぞれのガス種に対してイオンがどの程度電荷変化を起こすかを示すパラメータ（以下、圧力補正係数と呼ぶ）である。
【００１９】
従来のイオン注入装置では、簡単のために、ガス種を以下の二種類として考える。
【００２０】
（ａ）イオンビームによるチャージアップを緩和するために導入されるプラズマシャワーの媒体ガス（ＡｒまたはＸｅ等）。
【００２１】
（ｂ）回路パターン形成のためにウエハに塗布されるフォトレジストマスクから、イオン衝突によって放出されるレジストアウトガス（Ｈ２  、ＣＯ２  、ＣＨ４  等から成る）。
【００２２】
この結果、式（６）は次式（８）の様に簡略化される。
【００２３】
2005005098.tif 000004
ここで、ＰＡ  はプラズマシャワーガス分圧、Ｐは全圧力を意味する。（Ｐ−ＰＡ  ）は全圧とプラズマシャワーガス分圧の差から算出されるレジストアウトガス分圧である。また、ＫＡ  はプラズマシャワーガスに対する圧力補正係数、Ｋはレジストアウトガスに対する圧力補正係数を示す。
【００２４】
イオン注入時、プラズマシャワーガス流量（典型例：Ａｒ：３ｓｃｃｍ）はマスフローを使用して一定値となるように制御されるので、ＰＡ  は注入直前に測定して以降一定であるものとして扱われる。
【００２５】
一方、レジストアウトガス分圧（Ｐ−ＰＡ  ）は、ビームの照射位置の変化やアウトガスの枯れ等のために時間に依存して変化（図１０（ａ）参照）するので、全圧Ｐはイオン注入中に一定時間間隔で測定されＰｃｏｍｐ機構に反映される。
【００２６】
プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数ＫＡ  の算出例を図９に示す。ここでは、プラズマシャワーガスとしてＡｒを使用して、流量を１、３、５（ｓｃｃｍ）で変化させてベアウエハにイオン注入を行っている。Ａｒ流量の増加に伴って測定ビーム電流Ｉｍ  の減少が確認される。この場合、レジストアウトガスは存在しない（Ｐ＝ＰＡ  ）ので、式（５）と式（８）とから、以下の式（９ａ）が導き出される。
【００２７】
2005005098.tif 000005
故に、以下の式（９ｂ）が得られ、図９のフィッティング直線の傾きからＫＡ  が計算される。
【００２８】
ｌｎＩｍ  ＝ｌｎＩ０  ＋（−ＫＡ  ＰＡ  ）                          （９ｂ）
ここで、ｌｎは対数を示す。
【００２９】
レジストアウトガスに対する圧力補正係数Ｋを算出するために、フォトレジスト付ウエハにイオン注入を行った場合の例を図１０に示す。図１０（ａ）はイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力Ｐの時間依存性を、図１０（ｂ）は測定ビーム電流Ｉｍ  の時間依存性を示す。圧力Ｐの上昇は、フォトレジストからのアウトガスによるものであり、周期的な変動はイオンビームがウエハの下端部→中央部→上端部→中央部→下端部→・・・と照射される位置を変えることによっている。時間経過により圧力Ｐの上昇幅が減少するのは、アウトガスが枯れてくることによる。Ｉｍ  とＰは時間変化に対して反対の増減を示しており、Ｐの増大によりＩｍ  が減少することが確認される。
【００３０】
図１０（ｃ）はＰとＩｍ  の自然対数の関係を示したものであり、両者の関係はほぼ直線上にプロットされる。式（５）と式（８）から、以下の式（１０）が得られる。
【００３１】
2005005098.tif 000006
故に、
2005005098.tif 000007
Ａｒ流量が一定であることからＰＡ  は一定であるので、図１０（ｃ）のフィッティング直線の傾きからＫが計算される。
【００３２】
従来のＰｃｏｍｐ機構では、上述のようにしてＩ０  が一定であるものとしてＫＡ及びＫを予備的なイオン注入から計算して求めておき、実際のイオン注入時にこれらのＫＡ及びＫを使用して補正を行うようになっていた。実際のイオン注入制御に使用されるビーム電流ＩＰｃｏｍｐ  は次式（１１）により計算される。
【００３３】
2005005098.tif 000008
ＩＰｃｏｍｐ  が一定である場合（すなわち、ＩＰｃｏｍｐ  ＝Ｉ０  ）には、これは式（１０）と同一のものとなる。
【００３４】
しかしながら、従来のイオン注入装置では、以下の２つの問題点が発生している。
【００３５】
第１の問題点は、ウエハ近傍領域の圧力上昇が非常に大きくなる（レジストアウトガスの放出量が非常に大きい）とアンダードーズ（注入量の不足）現象が発生すること場合があることである。この原因として、ｆ（Ｐ）の計算時にＩ０  が一定であることを前提にしていたが、実際にはＩ０  自体が減少していることが考えられた。
【００３６】
第２の問題点は、注入条件が多岐にわたる場合、ＫＡ  及びＫの圧力補正係数の算出負荷が大きくなるということである。すなわち、イオン種／エネルギー等の注入条件が変化した場合には、ｆ（Ｐ）が変化するために、各々の注入条件毎にｆ（Ｐ）を測定し直す必要があった。また、同じ注入条件であっても装置毎の個体差が存在するために、ｆ（Ｐ）を装置毎に計算する必要があった。
【００３７】
そこで、本発明は、上記第１の問題点に対してはＩ０  が減少する原因を解析し、これを考慮したドーズ制御方法を採用したイオン注入装置及びその制御方法を提供することを課題とする。
【００３８】
また、本発明は、上記第２の問題点に対しては、複数の装置においてｆ（Ｐ）の総合的なデータ採取を行い、最小限の調整作業だけで、任意の条件、任意の装置において自動的にｆ（Ｐ）のパラメータＫＡ  及びＫが設定される制御システムを提供することを課題とする。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明による制御方法は、真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行うイオン注入装置の真空圧力補償方法に適用される。
【００４０】
本発明によるイオン注入装置の制御方法の第１の態様は、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力測定値からの推定により副次補正することを特徴とする。
【００４１】
本発明によるイオン注入装置は、真空処理室内に配置されたディスク上にウエハを配置し、ウエハにイオンビームによりイオン注入を行うよう構成し、ウエハを搭載したディスクの回転時に、真空処理室内のディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段と、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数におけるパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを記憶装置に保存するように構成し、実注入時には、実測ビーム電流値をイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の真空圧力値の関数として保存してある関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置に適用される。
【００４２】
本発明によるイオン注入装置の第１の態様は、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のイオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力測定値からの推定により副次補正するように構成したことを特徴とする。
【００４３】
本発明によるイオン注入装置の制御方法の第２の態様は、上記のイオン注入装置の真空圧力補償方法において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力測定値により副次補正することを特徴とする。
【００４４】
本発明によるイオン注入装置の第２の態様は、上記の真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力測定値により副次補正するように構成したことを特徴とする。
【００４５】
本発明によるイオン注入装置の制御方法の第３の態様は、上記のイオン注入装置の真空圧力補償方法において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビームラインの適宜箇所の圧力測定値の解析により副次補正することを特徴とする。
【００４６】
本発明によるイオン注入装置の第３の態様は、上記の真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビームラインの適宜箇所の圧力測定値の解析により副次補正するように構成したことを特徴とする。
【００４７】
本発明によるイオン注入装置の制御方法の第４の態様は、上記のイオン注入装置の真空圧力補償方法において、プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とする。
【００４８】
本発明によるイオン注入装置の第４の態様は、上記の真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成したことを特徴とする。
【００４９】
本発明によるイオン注入装置の制御方法の第５の態様は、上記のイオン注入装置の真空圧力補償方法において、レジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とする。
【００５０】
本発明によるイオン注入装置の第５の態様は、上記の真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、レジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成したことを特徴とする。
【００５１】
本発明によるイオン注入装置の制御方法の第６の態様は、上記のイオン注入装置の真空圧力補償方法において、プラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すことを特徴とする。
【００５２】
本発明によるイオン注入装置の第６の態様は、上記の真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置において、プラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成したことを特徴とする。
【００５３】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては、前記テーブル値として格納されるプラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数の基準値を準備し、装置の個体差に基づく圧力補正係数の差を調整することにより各装置毎の圧力補正係数のテーブル値を作成するようにしても良い。
【００５４】
上記第１の態様による制御方法においては、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を反映する係数αを、テーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにしても良い。
【００５５】
上記第５、第６の態様による制御方法においては、レジストアウトガスに対する圧力補正係数をビーム電流に対して調整するための係数βを、テーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにしても良い。
【００５６】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては、イオンビームがウエハに照射されている位置の近傍部分の領域の圧力及び質量分析磁石内部の圧力上昇を複数の場所において測定し、真空槽のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度を考慮した重み平均を計算することにより圧力測定をするよう構成しても良い。
【００５７】
上記第１〜第３の態様による制御方法においてはまた、ディスクにスリットを複数配設することによって、ディスク１回転に対して複数回のビーム電流を測定するよう構成しても良い。
【００５８】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては更に、ディスクにスリットを少なくとも１つ配設することによって、ディスク１回転に対して１回のビーム電流を測定するよう構成しても良い。
【００５９】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては更に、ディスクにスリットを少なくとも１つ配設することによって、ディスクの複数回転に対して１回のビーム電流を測定するよう構成し、サンプリング間隔を長くするよう構成しても良い。
【００６０】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては、イオン注入装置の真空槽全体のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度を考慮したシミュレーションを行うことにより、イオン注入装置の装置毎の圧力補正係数テーブル値の個体差を算出するよう構成しても良い。
【００６１】
上記第４〜第６の態様による制御方法においてはまた、注入条件の他のパラメータ（ビーム径、ビーム電流密度、総ドーズ量、注入エネルギー等）が、圧力補正係数に対して与える影響を調整するための係数を複数のテーブルとして準備し、注入実行前に注入条件を関連データとして参照して圧力補正係数を修正するよう構成しても良い。
【００６２】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては更に、フォトレジストの材質、フォトレジストの溶剤の材質または含有量、フォトレジストの注入前の処理等のフォトレジストの条件が、圧力補正係数に対して与える影響を調整するための係数を複数のテーブルとして準備し、注入実行前にフォトレジストの条件を関連データとして参照して圧力補正係数を修正するよう構成しても良い。
【００６３】
以上のような本発明の各態様により、最小限の調整作業だけで、任意の条件、任意の装置において高精度のドーズ量でのイオン注入を行うことが可能となった。
【００６４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明が適用され得る代表的なイオン注入装置の構成を説明する。２１、２２、２３は真空槽９８、９９、１００内のガス排気のために設置した真空ポンプであり、２４は注入処理室７内のガス排気のために設置した真空ポンプである。イオンソース１から引き出されたイオンビーム２は、質量分析電磁石３で進行方向を曲げられ、質量分析スリット４により質量分析が行われる。質量分析スリット４を通過したイオンビーム２は、注入処理室７内でウエハ８に注入される。なお、質量分析電磁石３の入り口部分にはイオンビーム通過用の仕切りアパーチャー板材１１が設けられている。また、質量分析スリット４と注入処理室７との間の真空槽１００内には、イオン注入によるチャージアップ抑制のためにプラズマシャワー６が配設されている。プラズマシャワー６及びウエハ８の近傍、注入処理室７、質量分析電磁石３、真空槽９８内部には、それぞれ圧力測定のためのイオンゲージ５−１、５−２、５−３、５−４が設置されている。
【００６５】
典型的な値として、注入処理室７の容積Ｖは５００（ｌ）、真空ポンプ２３と２４による実効排気速度Ｓは５０００（ｌ／ｓ）程度であり、注入処理室７内部の圧力変化の時定数はＶ／Ｓ＝０．１（ｓ）程度となる。この時定数は、ウエハ８からのアウトガス放出に対する注入処理室７内部の圧力変化の時間遅れを反映するので、Ｐｃｏｍｐ機構の精度向上のためには小さいほど良い。すなわち、注入処理室７の容積が小さいほどＰｃｏｍｐ機構の精度が良くなる。
【００６６】
一般に、バッチ式イオン注入装置では、図２に示すように、ディスク１０上に複数のウエハ８を周方向に間隔をおいて円形状に配置し、ディスク１０を高速回転させることによりウエハ８に対するイオン注入を行う。この時、ビーム電流はディスク１０の下流側に設置されたファラデーカップ９で測定される。ディスク１０はまた、Ｙスキャンコントローラ１５により図２に矢印１３で示すディスク１０の直径方向に往復移動可能にされている。
【００６７】
バッチ式イオン注入装置の一例として、ディスク１０の一部にはスリット１２が開けられている。スリット１２を通してイオンビーム２がファラデーカップ９に到達するので、ディスク１０が一回転する毎に一回の間隔でビーム電流の測定が可能である。また、ビーム電流の測定はディスク１０の複数回転につき１回行うことも可能である。ディスク１０の回転速度は８００〜１２５０ｒｐｍ程度であるので、ビーム電流の測定の周期は７５〜４８ｍｓｅｃ程度となる。勿論、ビーム電流の測定はディスク１０の１回転につき１回だけでなく、スリットを２個以上開けることでディスク１０の１回転につき複数回行うようにしても良い。
【００６８】
ウエハ近傍領域の圧力はイオンゲージ５−１により測定される。図３のドーズ制御システム構成に示されるように、ビーム電流と圧力は、本装置に設置されているワークステーション１６の記憶装置にｎ回転（ｎ＝１〜１００）毎に一度の周期で記憶される。なお、圧力測定において、イオンゲージ５−２、あるいは５−３、５−４で測定される圧力を参照することも可能である。
【００６９】
ファラデーカップ９で検出されるビーム電流をＩｍ  、イオンゲージ５−１により測定されるウエハ近傍領域の圧力をＰとすると、ドーズ制御に使用されるビーム電流ＩＰｃｏｍｐ  は次式（１２）で計算される。
【００７０】
ＩＰｃｏｍｐ  ＝Ｉｍ  ×ｅｘｐ［ＫＡ  ＰＡ  ＋Ｋ（Ｐ−ＰＡ  ）］        （１２）
式（１２）において、ＰＡ  はプラズマシャワー６使用時のプラズマ形成ガスに起因する圧力上昇値を示し、イオン注入直前に測定された後、イオン注入中は一定であるものとして処理が行われる。（Ｐ−ＰＡ  ）はレジストアウトガス分圧を意味する。ＫＡ  とＫはそれぞれプラズマシャワーガスとレジストアウトガスに対する圧力補正係数を示す。ドーズコントローラ１４は、イオンゲージ５−１からウエハ近傍領域の圧力Ｐ、ファラデーカップ９からビーム電流Ｉｍ  、ワークステーション１６から圧力補正係数ＫＡ  、Ｋを受け取って、式（１２）によるＩＰｃｏｍｐ  の計算を行い、計算結果に従ってＹスキャンコントローラ１５を介してディスク１０の往復直線運動１３（図２参照）の速度を制御することにより、ウエハ８へのイオン注入量を制御する。
【００７１】
本発明では、Ｐｃｏｍｐ機構の精度向上及び圧力補正係数の設定簡便化のために、以下の（Ａ）、（Ｂ）を行った。はじめに、（Ａ）について説明する。
【００７２】
（Ａ）レジストアウトガスによる圧力上昇から生じるアンダードーズ現象（ビームライン効果）の補正
従来のＰｃｏｍｐ機構では、質量分析電磁石３内部での圧力上昇が十分に小さいものとして、この影響を無視していた。しかしながら、レジストアウトガスによる圧力上昇が非常に大きくなると、この影響が無視できなくなり、質量分析電磁石３内部でのビーム損失によるアンダードーズ（注入不足）現象が確認された。このアンダードーズ現象はドーズシフトや注入量の均一性悪化をもたらすものであり、ビームライン効果と呼ばれることがある。このビームライン効果は注入処理室７や質量分析電磁石３の真空容器の容積やその形状、周囲の真空ポンプ２１〜２４の排気能力、質量分析スリット４の開口形状等に影響される。
【００７３】
図４にビームライン効果を説明するための模式図を示す。
【００７４】
フォトレジスト付ウエハ１８にイオン注入を行った場合、フォトレジストからのアウトガス１９によって質量分析電磁石３内の圧力が上昇することが考えられる。このアウトガス１９によってイオンビーム２が質量分析電磁石３内で電荷変化を生じることにより、質量分析スリット４を通過するはずのイオンビーム２の一部１７が質量分析電磁石３内で失われる場合がある。質量分析電磁石３内の磁束密度をＢとし、イオンの重さをｍ、速度をｖ、電荷をｑとすると、質量分析電磁石３内でのイオンの軌道の曲率半径Ｒは以下の式（１３）で表される。
【００７５】
Ｒ＝ｍｖ／（ｑＢ）                                      （１３）
すなわち、ｑが変化するとＲも変化することになり、イオンの軌道が変化して質量分析スリット４を通過できなくなる。これは、フォトレジスト付ウエハ１８に到達する不純物粒子数が減少することを意味する。従来のＰｃｏｍｐ機構では最初の圧力補正係数Ｋの算出時に、圧力上昇時にもフォトレジスト付ウエハ１８に到達する不純物粒子数は一定であるものとして計算している。そのため、このような状況下で従来のＰｃｏｍｐ機構を使用すると不純物粒子数を実際よりも多く見積もりすぎてしまうことになり、アンダードーズ現象を引き起こす。
【００７６】
質量分析電磁石３内で電荷変化を起こすことなく質量分析スリット４を通過し、フォトレジスト付ウエハ１８まで到達する実際の粒子数（Ｉｗａｆｅｒ  ：電流換算）は、Ｐｃｏｍｐ機構の理論式と同様に導かれるので次式（１４）で表すことが出来る。
【００７７】
2005005098.tif 000009
ここで、Ｉ０  は圧力上昇がない場合に、フォトレジスト付ウエハ１８まで到達する粒子数を反映する電流量である。また、ＫＡ  ´とＫ´はビームライン効果を考慮した場合のプラズマシャワーガスとレジストアウトガスに対する圧力補正係数である。
【００７８】
プラズマシャワーガス流量はイオン注入中には一定であるので圧力上昇も一定であり、かつ上昇量も十分に小さいと考えられるので、ｅｘｐ［−ＫＡ  ´ＰＡ  ］の項を無視することにより式（１４）は次のように直される。
【００７９】
2005005098.tif 000010
Ｋ及びＫ´はイオンの電荷変化の起こし易さを示すパラメータであり、それぞれ質量分析磁石下流及び質量分析磁石内部での電荷変化現象に対応している。電荷変化現象自体はどちらの場合でも本質的に同一であるので、以下の式（１７）が成り立つことが考えられる。
【００８０】
Ｋ∝Ｋ´                                                  （１７）
よって、次式の関係が成り立つ。
【００８１】
Ｋ´＝αＫ                                                （１８）
ここで、αは質量分析磁石下流及び質量分析磁石内部のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度から決まる量であり、装置のデザインが変化してコンダクタンスや真空ポンプの排気速度が変わると変化する。
【００８２】
式（１６）と式（１８）から、式（１９）が得られる。
【００８３】
2005005098.tif 000011
これは、式（１２）式でＫをＫ（１−α）に置き換えたものに等しい。
【００８４】
また、従来の装置は、圧力が極端に上昇した場合、圧力が低い場合のビーム電流（Ｉｏｐｅｎｌｏｏｐ）を参照してドーズ制御を行う機能（オープンループドーズ制御）を有している。これまでのＰｃｏｍｐ機構では、オープンループドーズ制御ではビーム電流は一定である（すなわち、Ｉｏｐｅｎｌｏｏｐ＝Ｉ０  ）としていたが、本発明による新しいシステムではこのビーム電流Ｉｏｐｅｎｌｏｏｐも圧力上昇によるビームライン効果によって減少するものとしてドーズコントローラ１４においてドーズ制御を実行する。これを図５を参照して説明する。
【００８５】
すなわち、式（１９）より、オープンループドーズ制御の場合には
2005005098.tif 000012
式（１０）、（２０）から以下の式（２１）が導き出される。
【００８６】
Ｉｏｐｅｎｌｏｏｐ＝Ｉ０  ×ｅｘｐ［−αＫ（Ｐ−ＰＡ  ）］            （２１）
この電流値Ｉｏｐｅｎｌｏｏｐが新しいオープンループドーズ制御に使用されるビーム電流となり、Ｉｏｐｅｎｌｏｏｐは一定ではなく、圧力が上昇した場合には減少することになる。図５において、特性Ａは圧力の時間変化、特性Ｂは従来のＩｏｐｅｎｌｏｏｐの時間変化、特性Ｃは本形態におけるＩｏｐｅｎｌｏｏｐの時間変化をそれぞれ示す。
【００８７】
ビームライン効果を考慮しない場合と、考慮した場合での、ドーズ制御の精度の比較を図６に示す。図６（ａ）が従来のＰｃｏｍｐ機構を使用した場合のシート抵抗測定結果、図６（ｂ）が本発明によりビームライン効果を考慮した場合の結果である。各々ベアウエハをダミーとしてイオン注入を行った場合のシート抵抗を基準として、フォトレジスト付きレジストウエハをダミーとしてイオン注入を行った場合のシート抵抗がどれだけずれているかを示している。図６（ａ）の場合では、ビームパワーの増加に伴ってシート抵抗が高くなる傾向にあるのが分かる。これは、ビームパワーの増加によってレジストアウトガス量が増加し、ビームライン効果が現れやすくなったためである。
【００８８】
一方、図６（ｂ）ではビームライン効果を補正することにより、全域にわたってシート抵抗のシフトが抑制されている。従来のイオン注入装置上でドーズ量測定からαを実測したところ、αは０．０９〜０．１５程度となった。
【００８９】
次に、（Ｂ）について説明する。
【００９０】
（Ｂ）ＫＡ  、Ｋの自動設定システムの構築
従来の装置でビーム電流一定として得られたＫＡ  、Ｋのイオン種／エネルギー依存性の例を図７に示す。
【００９１】
これらの値は、Ｂ＋に対して数十台以上の装置で得られたＫＡ  とＫを装置間差が最小になるように定数倍してプロットしたものである。これらの値は装置毎に絶対値が異なっているが、変化の傾向はどの装置でも同じであり、相対的なバラツキは十分に小さい。装置毎に絶対値が異なる原因は、主として真空槽内部の構成物に依存するコンダクタンスと使用されている真空ポンプの性能の違いのためと考えられる。
【００９２】
この装置間差の調整は、基準となるＫＡ  、Ｋのテーブルをワークステーション１６に格納しておいて、これを定数倍する事によって可能となる。この時の定数（これを装置間係数と呼ぶ）は、一定の注入条件におけるＫＡ  、Ｋの基準値と、調整対象となる装置のＫＡ  、Ｋの実測値を比較することにより計算される。すなわち、調整対象となる装置において、実注入の実行の前に、ＫＡ  とＫの算出のための予備注入を行ってワークステーション１６上でＫＡ  とＫの計算を行い、これらとＫＡ  とＫの基準値を比較することにより装置間係数が求まる。
【００９３】
（ＫＡ  装置間係数）＝（ＫＡ  実測値）／（ＫＡ  基準値）
（Ｋ装置間係数）  ＝  （Ｋ実測値）／（Ｋ基準値）          （２２）
図８に示すように、得られた装置間係数で、基準値を一律に掛け算する（これをユーザーテーブルの初期化と呼ぶ）ことにより、調整対象の装置のＫＡ  及びＫが全て設定される。
【００９４】
さらに、実測値から、Ｋの値にはビーム電流の大きさに対して依存性が確認されたので、これを補正する数値を導入した。依存式は次式（２３）で示される。
【００９５】
Ｋ（Ｉｂｅａｍ＝ｘｍＡ）＝Ｋｔａｂｌｅ  ×ｅｘｐ［β（１０ｍＡ−Ｉｂｅａｍ）］（２３）
ここで、Ｋ（Ｉｂｅａｍ＝ｘｍＡ）はｘｍＡのビーム電流に対するＫの値、Ｉｂｅａｍはレシピで設定されたビーム電流値、Ｋｔａｂｌｅ  はワークステーション１６に用意された初期化されたユーザーテーブルで設定されているＫの値を示している。βの値は実測値から計算しており、イオン種毎に０〜０．０２５（ｍＡ−１）の値が算出されている。
【００９６】
なお、本発明では、Ｐｃｏｍｐ機構に使用される各パラメータ（ＫＡ  、Ｋ、α、β）を注入条件に対する変数として予めワークステーション１６の記憶装置にテーブル値として記憶している。装置操作者が注入条件を設定し、これを実行すると、注入条件に対応する（ＫＡ  、Ｋ、α、β）がワークステーション１６の記憶装置から呼び出され、Ｐｃｏｍｐ機構に使用される。
【００９７】
以上の（Ａ）及び（Ｂ）の２つの改善により、条件を設定してイオン注入を行うと、Ｐｃｏｍｐ機構に使用される各パラメータ（ＫＡ  、Ｋ、α、β）が注入条件に対して自動的にワークステーション１６から呼び出されて、ドーズコントローラ１４において設定されることになる。これにより、より精度の高いドーズ制御がより簡単な操作で可能となる。また、注入条件毎にＫＡ  とＫを算出し、設定する作業が不要となる。
【００９８】
以上、本発明を好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記のような実施の形態に限らず、以下のような各種の態様が考えられる。
【００９９】
はじめに、本発明は、ウエハを搭載したディスクの回転時にディスク後方でビーム電流を実測ビーム電流値として計測する手段とウエハ近傍の真空圧力値を計測する手段とを備え、実測ビーム電流値とウエハ近傍の真空圧力値とを予備注入により複数条件にてサンプリングすると共に、サンプリングされた実測ビーム電流値と真空圧力値との関係を所定の関数にフィッティングすることにより関数のパラメ−タを演算して、得られた関数パラメータを保存するように構成し、実注入時には実測ビーム電流値をウエハ近傍の真空圧力値の関数として保存済みの関数パラメータを使用して補正して、補正したビーム電流値を基にドーズ量コントロールを行う真空圧力補償機構を備えたイオン注入装置に適用され得る。
【０１００】
本発明による制御方法の第１の態様は、上記のイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のウエハ近傍領域の圧力測定値からの推定により補正する。
【０１０１】
本発明によるイオン注入装置の第１の態様は、上記のイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、質量分析スリットより下流のウエハ近傍領域の圧力測定値からの推定により補正するように構成される。
【０１０２】
本発明による制御方法の第２の態様は、上記のイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力測定値により補正する。
【０１０３】
本発明によるイオン注入装置の第２の態様は、上記のイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力測定値により補正するように構成される。
【０１０４】
本発明による制御方法の第３の態様は、上記のイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビームラインの適宜箇所の圧力測定値の解析により補正する。
【０１０５】
本発明によるイオン注入装置の第３の態様は、上記のイオン注入装置において、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を、ビームラインの適宜箇所の圧力測定値の解析により補正するように構成される。
【０１０６】
本発明による制御方法の第４の態様は、上記のイオン注入装置において、プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにされる。
【０１０７】
本発明によるイオン注入装置の第４の態様は、上記のイオン注入装置において、プラズマシャワーガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成される。
【０１０８】
本発明による制御方法の第５の態様は、上記のイオン注入装置において、レジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにされる。
【０１０９】
本発明によるイオン注入装置の第５の態様は、上記のイオン注入装置において、レジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成される。
【０１１０】
本発明による制御方法の第６の態様は、上記のイオン注入装置において、プラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにされる。
【０１１１】
本発明によるイオン注入装置の第６の態様は、上記のイオン注入装置において、プラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数をテーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すよう構成される。
【０１１２】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては、前記テーブル値として格納されたプラズマシャワーガス及びレジストアウトガスに対する圧力補正係数の基準値を準備し、装置の個体差に基づく圧力補正係数の差を調整することにより各装置毎の圧力補正係数のテーブル値を作成するようにされ得る。
【０１１３】
上記第１の態様による制御方法においては、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向及びビーム輸送区間における質量分析磁石内部のビームラインの圧力上昇に伴う実質ビーム損失を反映する係数αを、テーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにしても良い。
【０１１４】
上記第５、第６の態様による制御方法においては、レジストアウトガスに対する圧力補正係数をビーム電流に対して調整するための係数βを、テーブル値として常時、記憶装置に格納しておき、注入条件に対して自動的に呼び出すようにしても良い。
【０１１５】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては、ウエハ近傍領域の圧力及び質量分析磁石内部の圧力上昇を複数の場所において測定し、真空槽のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度を考慮した重み平均を計算することにより圧力測定をするよう構成しても良い。
【０１１６】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては、ディスクにスリットを複数配設することによって、ディスク１回転に対して複数回のビーム電流を測定するよう構成しても良い。
【０１１７】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては、ディスクにスリットを少なくとも１つ配設することによって、ディスク１回転に対して１回のビーム電流を測定するよう構成しても良い。
【０１１８】
上記第１〜第３の態様による制御方法においては、ディスクにスリットを少なくとも１つ配設することによって、ディスクの複数回転に対して１回のビーム電流を測定するよう構成し、サンプリング間隔を長くするよう構成しても良い。
【０１１９】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては、イオン注入装置の真空槽全体のコンダクタンス及び真空ポンプの排気速度を考慮したシミュレーションを行うことにより、イオン注入装置の装置毎の圧力補正係数のテーブル値のイオン注入装置の装置間の個体差を算出するよう構成しても良い。
【０１２０】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては、注入条件の他のパラメータ（ビーム径、ビーム電流密度、総ドーズ量、注入エネルギー等）が、圧力補正係数に対して与える影響を調整するための係数を複数のテーブルとして準備し、注入実行前に注入条件を関連データとして参照して圧力補正係数を修正するよう構成しても良い。
【０１２１】
上記第４〜第６の態様による制御方法においては、フォトレジストの材質、フォトレジストの溶剤の材質または含有量、フォトレジストの注入前の処理等のフォトレジストの条件が、圧力補正係数に対して与える影響を調整するための係数を複数のテーブルとして準備し、注入実行前にフォトレジストの条件を関連データとして参照して圧力補正係数を修正するよう構成しても良い。
【０１２２】
【発明の効果】
これまでのＰｃｏｍｐ機構では、質量分析磁石入り口から質量分析スリットまでのビーム偏向区間における質量分析磁石内部でのビーム損失が考慮されていないために、レジスト付きウエハへの注入において無視できない量のアンダードーズ現象が生じるという第１の問題点があった。また、圧力補正係数の算出作業を注入条件毎に、また、注入装置毎に行う必要があるために、注入条件が多岐にわたる場合、作業が煩雑になるという第２の問題点があった。
【０１２３】
本発明によれば、上記第１の問題点に対しては質量分析磁石内部でのビーム損失を考慮することにより、より精度の高いドーズ制御が可能になる。
【０１２４】
また、本発明によれば、上記第２の問題点に対しては、僅かな予備注入と圧力補正係数の算出作業を行った後、圧力補正係数テーブルの初期化作業を行うだけで、注入条件に対して自動的に圧力補正係数が選択されるようになる。以上によって、より精度の良い、しかもより簡便なＰｃｏｍｐ機構を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用され得るイオン注入装置の概略構成を示した図である。
【図２】バッチ式イオン注入装置におけるドーズ制御を説明するための模式図である。
【図３】本発明によるドーズ制御システムの構成を示した図である。
【図４】イオン注入装置におけるビームライン効果を説明するための模式図である。
【図５】イオン注入装置におけるオープンループドーズ制御へのビームライン効果の反映を説明するための特性図である。
【図６】ビームライン効果の認証と補正（シート抵抗のシフト量比較）について従来装置（ａ）と本発明装置（ｂ）との場合を比較した図である。
【図７】複数装置において得られた圧力補正係数ＫＡ  （ａ）、Ｋ（ｂ）のエネルギー依存性について説明するための特性図である。
【図８】本発明による、装置間係数によるＫＡ  とＫの調整例を説明するための図である。
【図９】一般的な圧力補正係数ＫＡ  の算出方法の一例を説明するための図である。
【図１０】圧力補正係数Ｋの算出方法を説明するために、イオン注入装置における真空槽内圧力Ｐの時間依存性（ａ）、測定ビーム電流Ｉｍ  の時間依存性（ｂ）、測定ビーム電流Ｉｍ  の圧力Ｐに対する依存性（ｃ）の例を示した図である。
【符号の説明】
１    イオンソース
２    インビーム
３    質量分析電磁石
４    質量分析スリット
５−１〜５−３    イオンゲージ
６    プラズマシャワー
７    注入処理室
８    ウエハ
９    ファラデーカップ
１０    ディスク
１１    仕切りアパーチャー板材
１２    スリット
１３    ディスク１０の直線往復移動方向
１４    ドーズコントローラ
１５    ディスク１０の直線往復移動速度コントローラ
１６    ワークステーション
１７    質量分析電磁石３内部の圧力上昇により、電荷変化した
イオンビーム成分
１８    フォトレジスト付きウエハ
１９    レジストアウトガス
２１〜２４    真空ポンプ
９８〜１００    真空槽
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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