(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを所定経路に沿ってウェハまで導き、前記イオンビームをウェハに注入するように構成するとともに、イオン源、質量分析装置、中間領域、質量分析スリットを含む減速電極部、及び、ウェハ処理室とを備えるイオン注入装置において、
ビームの中間収束点または前記質量分析スリットの前後位置におけるビーム中の中性ビームの成分比率が一定値以下となるように構成され、更に、    
前記所定経路中の前記減速電極部直後に設けられた第１のビーム電流測定手段と、
前記ウェハ後方に配置された第２のビーム電流測定手段と、
各測定位置のビーム電流値から、前記第１及び第２のビーム電流測定手段間におけるビーム輸送効率を求めると共に、前記ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションとの相関関係から、実効エネルギーコンタミネーションが１％以下になるように、前記ビーム輸送効率を上げることによって、前記中間領域で発生した中性ビームの成分比率を更に低下させる手段とを有することを特徴とするオン注入装置。
【請求項２】
請求項１において、前記実効エネルギーコンタミネーションが１％以下となるように、前記減速電極部を調整することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ビーム輸送効率は、前記イオン源及びビーム輸送系を用いてチューニングされることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ビーム輸送効率と前記エネルギーコンタミネーションとの相関関係は、反比例の関係にあることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記ビーム輸送効率が許容下限値を下回る場合は、イオン注入を開始しないことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項６】
イオンビームを所定経路に沿ってウェハまで導き、前記イオンビームをウェハに注入するよう構成するとともに、イオン源と引出電極、質量分析装置、中間領域、質量分析スリットを含む減速電極部、ウェハ処理室を備えるイオン注入装置のイオン注入方法において、
前記イオン注入装置はビームの中間収束点または前記質量分析スリットの前後位置におけるビーム中の中性ビームの成分比率を一定値以下となるような構成を備えると共に、
前記所定経路中の前記減速電極部直後、及び、前記ウェハ後方に配置された第１の及び第２のビーム電流測定手段を有し、
各測定位置のビーム電流値から、前記第１及び第２のビーム電流測定手段間におけるビーム輸送効率を求めると共に、前記ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションとの相関関係から、実効エネルギーコンタミネーションが１％以下になるように、前記ビーム輸送効率を上げることによって、前記中間領域で発生した中性ビームの成分比率を更に低下させることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項７】
請求項６において、前記前記第１及び第２のビーム電流測定手段間における前記ビーム電流値からビーム輸送効率を測定する一方、ウェハの実効エネルギーコンタミネーションの目標値を１％とし、当該目標値に基づいて、イオン注入の可否を判断することを特徴とするイオン注入方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記ビーム輸送効率が５０％を超えているか否かを判断し、当該ビーム輸送効率から前記実効エネルギーコンタミネーションを１％以下に抑えることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項９】
請求項１において、前記第１及び第２のビーム電流測定手段は、それぞれ第１及び第２のファラデイカップであり、当該第１及び第２のファラデイカップで測定されたビーム電流の差を参照して、前記ビーム輸送効率を算出することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記減速電極部を調整することによって前記実効エネルギーコンタミネーションが１％以下となるようにすることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記減速電極部からウェハまでの前記ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションの量との反比例関係に基づいて、前記実効エネルギーコンタミネーションが１％以下になるように、前記ビーム輸送効率を調整することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記第１及び第２のファラデイカップにより、ウェハへの注入開始前のビーム輸送効率を測定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１３】
請求項９乃至１２のいずれかにおいて、前記ビーム輸送効率が、許容下限値として設定された５０％を超えているか否かを判断し、当該許容下限値を下回る場合は、イオン注入開始しないよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１３のいずれかにおいて、イオン源とビーム輸送系とをチューニングする手段を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、前記イオン注入開始しない場合は、エラーメッセージを表示し、自動的にイオン源とビーム輸送系の再チューニングを実施するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、ビーム輸送系のチューニングの際に、質量分析スリットを可変スリット幅方式として、ビームの調整するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記質量分析スリットを減速電極兼用としたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１８】
請求項１７において、ビーム輸送系のチューニングの際に、最小幅の質量分析スリットに自動的に切り換え、ビームの軸出しを行う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１９】
請求項１８において、ウェハにビームが当たり始める前にビーム輸送効率の測定を行うよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記ビーム輸送効率の許容下限値である５０％を、実効エネルギーコンタミネーションに対して設定可能に構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２１】
請求項１において、各イオン種における前記ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションの量との反比例関係に基づく各必要ビーム電流値における測定結果のテーブルを作成し、そのテーブルに基づいた限界ビーム輸送効率値を用いて、各必要ビーム電流値におけるイオン注入の実効エネルギーコンタミネーション調節を行うことができることを特徴とするイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン源からのイオンビームをウェハーに注入することができるイオン注入装置及びイオン注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のイオン注入装置は、イオン源、引出電極、質量分析装置、質量分析スリット、加速・減速装置、ウェハ処理室等をビーム輸送系に沿って配置した構成を備えており、半導体等のウェハ（以下、単に、ウェハと呼ぶ）にイオンを注入するのに使用されている。
【０００３】
最近、半導体装置は、より高密度化、高集積化される傾向にある。このような半導体装置における高集積化を実現するためには、ウェハ内に浅い接合（即ち、シャロウジャンクション）を形成できる技術が必要となっている。このようなシャロウジャンクションを形成するためには、非常に低いエネルギー（５ＫｅＶ未満、特に、１ＫｅＶ以下）で、イオン打込みを行うことができるイオン注入装置が要求されている。
【０００４】
このように、非常に低いエネルギーのイオンを注入する際、充分なビーム電流を得るために、一旦、高いエネルギーでビームを引き出し、質量分析を行った後、ウェハの近くでエネルギーを減速電極（以下、ディセルと呼ぶ）を用いて減速する方法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等の研究によれば、一旦、高いエネルギーでビームを引き出し、質量分析を行った後、減速電極（以下、デイセルと呼ぶ）を用いて減速する方法により、非常に低いエネルギーでウェハにイオンを注入した場合、目的とするイオン以外のイオンが、減速電極部までのイオンビームの中性化によって減速されずに高いエネルギーのままで、ウェハに注入され、この結果、ウェハのコンタミネーションを避けることができないことが判明した。また、このようなイオンビームの中性化によるコンタミネーションは、ウェハ内の目的とする注入深さよりも深い位置まで達することが判明した。
【０００６】
このような理由により、シャロウジャンクションを形成するのに適したイオン注入装置は、未だ実用化されていないものと考えられる。
【０００７】
本発明の課題は、シャロウジャンクションを形成するのに適したイオン注入装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の課題は、エネルギーコンタミネーションの発生を軽減できるイオン注入装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の課題は、非常に低いエネルギーのイオンをコンタミネーションを少なくしてウェハに注入できるイオン注入方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施態様によれば、イオン源、引出電極、質量分析装置、質量分析スリット、ウェハ処理室を備えるイオン注入装置において、イオンビームのビーム輸送効率とウェハのエネルギーコンタミネーションとの関係に基づいて、イオン注入を管理するよう構成したイオン注入装置及び注入方法が得られ、これによって、エネルギーコンタミネーションを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の他の実施態様に係るイオン注入装置は、イオンビームのビームラインに減速装置を設けて、減速装置を用いる減速注入時に、ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションの関係に基づいて注入を管理するように構成されている。この場合、減速装置は、減速電極部にて構成するとともに、減速電極部からウェハまでのビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションの量との反比例関係に基づいて、許容量以上のエネルギーコンタミネーションが発生しないよう構成できる。上記したビーム輸送効率は、減速電極部の直後とウェハの直後にファラデイカップを設けて、ウェハへの注入開始前に測定される。
【００１２】
本発明の他の実施態様に係るイオン注入装置は、測定されたビーム輸送効率の測定値とあらかじめ設定してある許容下限値とを比較し、許容下限値を下回る場合には、イオン注入を開始しないように、構成されている。また、イオン源とビーム輸送系のチューニングを行う装置が設けられても良い。
【００１３】
更に、ビーム輸送効率の測定値とあらかじめ設定してある許容下限値とを比較し、許容下限値を下回る場合は、注入開始しないよう構成し、注入開始しない場合は、エラーメッセージを表示し、自動的にイオン源とビーム輸送系の再チューニングを実施するように、構成されても良い。
【００１４】
上記したチューニングする装置は、ビーム輸送系のチューニングの際に、質量分析スリットを可変できる可変スリット幅構成を備え、これによって、ビームを調整することができる。また、この場合、質量分析スリットは、減速電極として兼用されても良い。
【００１５】
一方、ビーム輸送系のチューニングを行う装置は、最小幅の質量分析スリットに自動的に切り換え、ビームの軸出しを行うとともに、アナライザーのコイル電流を調整するように、構成しても良い。
【００１６】
前述したことからも明らかな通り、本発明では、ウェハにビームが当たり始める前にビーム輸送効率の測定が行なわれ、許容下限値となる規定値を、エネルギーコンタミネーションに対する所望の許容量もしくは各注入レシピに応じて設定可能に構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
ここで、図１を参照して、本発明を適用できるイオン注入装置の概略構成、及び、本発明の原理について説明する。まず、本発明を適用できるイオン注入装置は、イオン源１５、引出電極１７、質量分析装置１６、質量分析スリット１１、ウェハ処理室１８、フラグファラディ１２、ディスクファラディ１４を備え、イオン源１５からビームは所定経路、即ち、ビームラインを通って、ウェハ処理室１８のイオン注入位置に設けられたウェハ１３に導かれる。
【００１８】
図示されたイオン注入装置の場合、質量分析スリット１１は、イオンビームを減速するための装置（デイセル）としても使用される。図からも明らかな通り、フラグファラディ１２は、質量分析スリット１１の後方に設置されており、他方、ディスクファラディ１４はウェハ１３の後方に配置されている。
【００１９】
質量分析装置１６には、分析電磁石が配置されており、この分析電磁石により、イオン源１５及び引出電極１７によって引き出されたイオンビームは、当該イオン種に応じた軌道に分散されると共に、中間領域１９を通って、質量分析スリット１１に導かれる。
【００２０】
分析電磁石から質量分析スリット１１までの中間領域１９を通過する際、一部のイオンは、残留ガス分子などとの衝突によって電子を獲得し、中性化する。この中性化したイオンは、減速電界の作用を受けないため、減速されずに高いエネルギーのまま、質量分析スリット１１及びウェハ処理室１８を通過して、ウェハ１３に注入されてしまうことが判明した。この中性化したイオンは、所望のドーバントとは、異なる探さに注入され、この結果、エネルギーコンタミネーションを発生させることが、確認された。さらに、減速することにより低いエネルギーでウェハにイオンを注入する場合、減速後からウェハに注入されるまでの区間における低エネルギーイオンビームのビーム自体の発散に起因するビームの減少によるビーム輸送効率が低下することが判明した。
【００２１】
特に、予定より深く注入される中性化したイオンは、シャロウジャンクションの形成には、有害である。より具体的に言えば、大量のエネルギーコンタミネーションが発生すると、接合の探さがコンタミネーション成分によって決まってしまうため、極低エネルギーで浅く注入していても、コンタミネーションによる深い接合が優先してしまい、浅く注入していることにならないことが判明した。
【００２２】
エネルギーコンタミネーションの許容量は、半導体デバイスの構造や製造プロセスに依存するため、一概には言えないが、現状では数％以下程度が上限であると、予測される。
【００２３】
通常、このエネルギーコンタミネーションの発生量は、分析電磁石から質量分析スリット、即ち、減速電極部（ディセル）１１までの距離と、その区間の真空度に依存すると考えられてきた。
【００２４】
しかし、本発明者等の実験によれば、エネルギーコンタミネーションの発生量は、デイセル１１以後のビームの輸送効率と相関関係があることが判明した。これは、エネルギーコンタミネーションの量が、減速後のビームの走行距離、減速後のチャージアップの度合い、減速時の収束一発散作用、イオン源と分析電磁石のチューニングなどに大きく依存することによることを示している。
【００２５】
従って、エネルギーコンタミネーションの量は、ビームのチューニングを行う度に変化すると考えられる。
【００２６】
従来、注入時にエネルギーコンタミネーション量と、ビームの輸送効率との関係については、何等、考慮されていないため、エネルギーコンタミネーションを予め予測することは、実際上不可能である。このため、イオン注入されるべき複数のウェハ中に、コンタミネーションをモニターするためのモニターウェハを混ぜて、測定から分析まで日数をかけて行い、実際のイオン注入プロファイルを実測する手法が採用されている。しかし、この手法により、実際に、不具合が発見されるまで、相当量のウェハに対するイオン注入処理が終わるため、ウェハの損失が多くなってしまうと言う欠点がある。
【００２７】
本発明の原理は、ディセル１１以降のビームの輸送効率とエネルギーコンタミネーションとの相互関係を予め算出しておき、ビームの輸送効率を制御することによって、エネルギーコンタミネーションの発生を軽減することにある。
【００２８】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るイオン注入装置が示されている。図２に示されたイオン注入装置は、図１と同様に、イオン源１５、引出電極１７、質量分析装置（分析用電磁石）１６、質量分析スリット１１、ウェハ処理室１８を備えている。中間領域１９には、ビームパイプ２１、２２が配置されており、且つ、ビームを減速させる減速装置（ディセル）１１も配置されている。ディセル１１は、質量分析スリット２３、減速電極２４を備え、減速電極２４の直後には、図１と同様に、第一の測定体としてフラグファラディ１２が設置される一方、複数のウェハ１３を搭載したウェハディスクの後方には、第二の測定体としてディスクファラディ１４が設置されている。図示された例では、イオン源１５からのイオンビームは、所定経路、即ち、所定のビームライン３０に沿ってウェハ処理室１８内のウェハ１３上に導かれる。
【００２９】
図２に示すイオン注入装置おいて、イオン源１５からｎＫｅＶのボロンビームを引き出し、このボロンビームを１０分の１（ｎ／１０ＫｅＶ）に、減速電極２４により減速して、シリコンウェハ１３に注入した場合について考慮する。図３を参照すると、この場合におけるＳＩＭＳによるウェハ１３の典型的な測定結果をあらわすプロファイルが示されている。
【００３０】
図３からも明らかな通り、図示された減速注入のプロファイルは、ｎ／１０ＫｅＶの成分と、コンタミネーション成分であるｎＫｅＶの成分に分離できることが分かる。また、コンタミネーション成分は、目的のドーパント成分とウェハーの浅い位置において重なっており、且つ、ドーパント成分に比較して、ウェハの深い位置まで達していることが分かる。
【００３１】
本発明では、エネルギーコンタミネーション成分の比率と、減速電極部（デイセル）１１からウェハまでの減速された低エネルギーイオンビームのビーム輸送効率とが、相互に関連していることを見出し、ビーム輸送効率がさまざまな場合に対して、このようなプロファイル測定と成分分離を実施した。ここで、ビーム輸送効率εDは、εD=IiD/Ii0、と定義され、Ii0はアナライザーの出口付近のイオンビームの電流値であり、IiDはウェハに注入されるときの電流値である。
【００３２】
その結果、図４に示すビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーション率の関係が得られた。図４では、横軸にビーム輸送効率の逆数、縦軸にエネルギーコンタミネーションの割合（％）(率)を取った場合の関係を示しており、図からも明らかなように、ビーム輸送効率の逆数とエネルギーコンタミネーションの割合（率）との間には、非常に強い相関があることが分かる。ここでは、ビーム輸送効率の逆数を取つたが、ビーム輸送効率自体を採用した場合には、当該ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーション率との間には、反比例の相関関係があることは言うまでもない。
【００３３】
尚、図４では、図２のフラグファラディ１２の測定結果をディスクファラディ１４の測定結果によって除算した結果をビーム輸送効率として示している。
【００３４】
本発明者等の研究によれば、エネルギーコンタミネーション成分は、主として質量分析装置１６であるアナライザーの出口から、質量分析スリットまたは質量分析スリットを含むディセル電極部１１までの直線区間で、イオンが中性化することによって発生する。
【００３５】
ここで、この区間を通過するイオンビームの電流値をIiO、減速前の区間で中性化したイオンビームの電流値をINOとする。中性化率があまり大きくないとき、中性化するビーム量は、元のイオンビームの量に比例する。
【００３６】
ＩN0＝αIi0                                         （１）
比例係数αは、中性化率であり、原理的には、この区間の長さ、真空度、残留ガス種、ビームイオン種、及び、ビームエネルギーに依存する。
【００３７】
これらのビームが、ウェハに注入されるときの電流値をIiD、減速されなかった中性化したイオンビームの電流値をINDとすると、エネルギーコンタミネーションの割合(率)は、次の式で定義される。
【００３８】
ＣEne   ＝ＩND ／ＩiD                                （２）
中性化したビームのディスクファラディまでの輸送効率をεNとすると、IN0とINDとの関係は、次の式で表わされる。
【００３９】
ＩND＝εNIN0                                        （３）
これらの関係から、エネルギーコンタミネーション量は、次のように表わされる。
【００４０】
ＣEne  ＝αεN（ Ii0/IiD ）                         （４）
Ii0/IiDは、アナライザー出口からウェハまでのビーム輸送効率の逆数である 。従って、αとεNが定数ならば、エネルギーコンタミネーションの割合は、ビ ーム輸送効率にほぼ反比例する。また、中性化したビームの輸送効率εNは、ほ とんど質量分析スリットであるリゾルビングアパチャーの幅だけで決まり、低エネルギーのビームに対しては、ビームのチューニングに依らない定数となる。以上の事実から、エネルギーコンタミネーションと、アナライザー出口からウェハまでのビーム輸送効率の逆数との、（４）式で表わされる比例性が保証される。
【００４１】
ビームの測定には、例えば、ディセル電極部直後の第一のファラディカップであるフラグファラディ１２を用いる場合、そのビーム電流値をIiF表すこととする。また、アナライザー出口からフラグファラディ１２までのビーム輸送効率（ほとんどがリゾルビングアパチャーの通過率）をεi1とすると、これらの間の関係は、次の式で表わされる。
【００４２】
ＩiF＝εi1Ii0 （５）
また、ウェハに注入されるビーム電流IiDは、第二のファラディカップであるディスクファラディ１４で測定される。従って、実際に使われる式は、（４）ではなく次の式となる。
【００４３】
ＣEne ＝（αεN ／εi1）（IiF/IiD ）                 （６）
IiF/IiDはフラグファラディ１２からディスクファラディ１４までのビーム輸 送効率の逆数（1/εi2）である。
【００４４】
（６）式をコンタミネーション管理に使うためには、εi1が一定とみなされなければならない。しかし、εi1はεNと異なり、ビームのチューニングに影響さ れるものである。たとえば、IiF/IiDを100％に近づけようとして焦点をぼかすと、リゾルビングアパチャーを通過できるビームが減り、εi1が下がって、予想（εi1が一定とした場合）よりコンタミネーションが増えることになる。そこで、（６）式を実際に使用するためには、ビームが質量分析スリットであるリゾルビングアパチャーで常に焦点を結ぶように、チューニングしなければならない。ビームラインの設計は、普通にチューニングすれば、ここで焦点を結ぶようになっているため、IiF/IiDを上げようとして、チューニングをずらすときがポイント となる。
【００４５】
図４には、CEneとIiF/IiDの比例関係を示す場合が示されている。この場合、 （６）式によるエネルギーコンタミネーションの管理が可能で、実効エネルギーコンタミネーションを１％以下にするためには、ビーム輸送効率を５０％以上（ビーム輸送効率の逆数を２）にすれば良いことがわかる。
【００４６】
（６）式のCEneは、ディセル注入のデプスプロファイルをドリフト成分（即ち、ドーパント成分）とコンタミネーション成分に分解し、それらの面積比を取って得られるエネルギーコンタミネーションである。しかし、極低エネルギーでは、図３に示すように、コンタミネーション成分の浅い部分は、前述したように、ドリフト成分と重なり、実質的に害にならない。
【００４７】
エネルギーコンタミネーションの指標として使用する実質エネルギーコンタミネーションは、ドリフト成分の濃度がＸ／cm2になる深さを求め、それより深く 注入されているイオンの総数をそれより浅く注入されているイオンの総数で割った値で定義する。この定義によるコンタミネーションは、（６）式のCEneより必ず少なくなるので、CEneが１％未満になれば、実質コンタミネーションも必ず１％未満になる。つまり、（６）式による管理は実質エネルギーコンタミネーションに対しても有効である。実質エネルギーコンタミネーションとビーム輸送効率の関係も、（６）式と同じ比例関係に近づく（（６）式に漸近する）。
【００４８】
したがって、エネルギーコンタミネーションを目標値（例として、１％）以下に抑えるためには、減速電極部１１からウェハ１３までのビーム輸送効率をエネルギーコンタミネーション目標値に対応するビーム輸送効率の相関値（例として、５０％）以上にすればよいことが分かる。逆に言えば、ビーム輸送効率がエネルギーコンタミネーション目標値に対応するビーム輸送効率の相関値に満たない場合に、注入インターロックをかけることによって、許容量以上のエネルギーコンタミネーションが入らないようにすることができるのである。
【００４９】
したがって、ビーム輸送効率をある相関値（例として５０％）以上にすれば、必要ビームの成分比率割合が増加し、ビームにおける中性ビームの成分比率を低下できるから、エネルギーコンタミネーションは目標値（例として１％）以下に抑えることができる。
【００５０】
ただし、イオン源１５、引出電極１７、質量分析装置１６、質量分析スリット２３、ウェハ処理室１８等を備えるイオン注入装置において、ビームの中間収束点または質量分析スリット２３の前後位置におけるビーム中の中性ビームの成分比率を一定比率以下となるよう構成しておいて、ビーム輸送効率が１００％においてはもちろん、ビーム輸送効率をある相関値としたときでもエネルギーコンタミネーションの目標値に対応できるようなビーム中の中性ビームの成分比率以下としておくことが必須の条件となる。
【００５１】
図２を参照して、このことをより具体的に説明すると、ビームパイプ２１・２２を有する中間チャンバー１９内に、質量分析スリット２３や減速電極２４から構成される減速電極部１１の直後に第一の測定体であるフラグファラデイ１２を置き、また、ウェハディスクの直後に、第二の測定体であるディスクファアラデイ１４を置くことによって、ビーム輸送効率を測定する。それぞれのファラデイカップ１２、１４で測定したビーム電流値を比較すれば、ビーム輸送効率が求められる。ウェハディスクを図２の上下方向に移動させることにより、スキャン走査を行うことができ、この操作により、ウェハディスクをビームライン３０から外れた位置まで移動させておく。
【００５２】
この状態では、ウェハ１３にはイオンビームが注入されないから、イオン注入前に、上記した第一、第二の測定体による測定を行い、許容下限値となる規定値（例として、デフォルトは５０％）に達しているかどうか判断して、到達していなければ注入を中止する。規定値は、目標とするエネルギーコンタミネーションに対する許容量に応じて、レシピに応じて設定可能である。なお、輸送効率をファラデイカップを用いる例を示したが、プロファイル線式センサーや、ウエハ面ディスク体からの直接電流検知する方式等、ビーム電流を計測できる方式はどの方法でもよい。
【００５３】
イオン源１５とアナライザー１６の再調整によって、ビーム輸送効率は、ある程度、改善される。そこで、注入中止と同時に、イオン源１５とアナライザーの再調整を要求するメッセージをオペレータインターフェース画面に表示しても良い。
【００５４】
減速電極２４は、イオンビームに減速の作用をするもので、質量分析スリット２３の後方もしくは前方に別に設置しても良いし、イオンの質量分析スリット２３を兼ねてもよい。イオンの質量分析スリット２３は、各イオン種に必要な質量分解能に応じて、段階的に開口のスリット幅が自動的に変更されるようになっている。
【００５５】
イオンの質量分析スリット２３は、アナライザー１６のコイル電流を振って、ビーム中心軸を合わせるときだけ、自動的にスリット幅を最小とする。
【００５６】
ビーム輸送効率の測定と、イオン注入可否の判定は、装置のドーズコントロールプログラムによって、自動的に実行される。このプログラムは、ビーム輸送効率を測定し、レシピのビーム輸送効率下限値を参照して、上回っているかどうか判定する。不足している場合は、イオン注入を開始せず、エラーメッセージを、モニター画面上に表示すれば良い。
【００５７】
この場合、オートチューニングのプログラムにリンクして自動的にイオン源１５、アナライザーのチューニングを行うことも可能である。
【００５８】
減速注入においては、最大幅のスリットを通して注入が行われるが、この方式はビームの中心軸を調整しにくい点が問題となるが、アナライザーのコイル電流を振って、ビーム中心軸を合わせるときだけ、自動的に最小幅にスリットすることによって、ビームの中心軸を調整しながら、ビーム輸送効率を上げることができる。また、ビームの電流値の測定をアナライザーの出口でも行えるようにした場合は、前記εi1が1.0となりイオンビームの管理およびチューニングがさらに容易になる。
【００５９】
上記したように、本発明では、イオン源、引出電極、質量分析装置、質量分析スリット、ウェハ処理室等を備えるイオン注入装置において、エネルギーコンタミネーション調節する手法が得られる。具体的には、エネルギーコンタミネーションの調節は、イオンビームのビーム輸送効率とウェハのエネルギーコンタミネーションとの関係に基づいて、イオン注入を管理することによって行われる。
【００６０】
また、イオンビームのビームラインに減速装置を設けて、減速装置を用いる減速注入時に、ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションの関係に基づいて注入を管理するするよう構成しても良い。減速装置は減速電極部にて構成するとともに、減速電極部からウェハまでのビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションの量との反比例関係に基づいて、許容量以上のエネルギーコンタミネーションが発生しないように構成できる。
【００６１】
ビーム輸送効率は、減速電極部の直後とウェハの直後にファラデイカップを設けて、ウェハへの注入開始前に測定される。更に、ビーム輸送効率の測定値とあらかじめ設定してある許容下限値とを比較し、下限を下回る場合は、注入開始しないように構成することも可能である。
【００６２】
イオン源とビーム輸送系を利用して、ビーム輸送効率をチューニングすることもできる。ビーム輸送効率の測定値とあらかじめ設定してある許容下限値とを比較し、下限を下回る場合は、注入開始しないよう構成し、注入開始しない場合は、エラーメッセージを表示し、自動的にイオン源とビーム輸送系の再チューニングを実施しても良い。
【００６３】
ビーム輸送系のチューニングの際に、質量分析スリットを可変スリット幅方式として、ビームを調整することも可能であるし、また、質量分析スリットを減速電極兼用としても良い。
【００６４】
ビーム輸送系のチューニングの際に、最小幅の質量分析スリットに自動的に切り換え、ビームの軸出しを行うとともに、アナライザーのコイル電流を調整しても良い。
【００６５】
なお、第一のフラグファラデイは、減速電極部の直後に設けるほか、質量分析スリットの直前や、質量分析の直前又は直後でもよく、ウェハディスクの直後に設けられた第二のディスクファアラデイも、ウェハディスクと同一位置やウェハディスクの直前に設けるよう構成してもよい。
【００６６】
【発明の作用】
減速電極部１１の直後に第一の測定体であるフラグファラデイ１２を置き、ウェハディスクの直後に第二の測定体であるディスクファアラデイ１４を置くことによって、両測定体間のビーム輸送効率を測定する。それぞれのファラデイカップで測定したビーム電流値を比較すれば、ビーム輸送効率が求められる。この測定は、ウェハディスクをビームラインから外れた位置までずらしておき、この状態で、第一、第二の測定体を用いて、ウェハに対するイオン注入前に行われる。測定の結果、許容下限値となる規定値（例として、デフォルトは５０％）に達しているかどうか判断して、到達していなければ注入を中止する。規定値は、装置使用者のエネルギーコンタミネーションに対する許容量に応じて、レシピに応じて設定可能である。
【００６７】
イオン源１５とアナライザー１６の再調整によって、ビーム輸送効率は、ある程度改善される。そこで、注入中止と同時に、イオン源とアナライザーの再調整を要求するメッセージをオペレータインターフェース画面に表示する。
【００６８】
減速電極２４は、イオンビームに減速の作用をするもので、質量分析スリット２３の後方もしくは前方に別に設置しても良いし、イオンの質量分析スリット２３を兼ねてもよい。イオンの質量分析スリット２３は、各イオン種に必要な質量分解能に応じて、段階的に開口のスリット幅が自動的に変更されるようになっている。
【００６９】
イオンの質量分析スリット２３は、アナライザーのコイル電流を振って、ビーム中心軸を合わせるときだけ、自動的にスリット幅を最小とする。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、ビームの中間収束点または質量分析スリットの前後位置におけるビーム中の中性ビームの成分比率を一定比率以下となるように調節することができ、これによって、最大エネルギーコンタミネーション量を推定することができる。更に、本発明では、ビームの中間収束点または質量分析スリットの前後位置からウエハまでの輸送効率を測定すれば、実際のエネルギーコンタミネーション量を推定することができ、エネルギーコンタミネーションがコントロールできる。また、減速を行わない装置でも、ビーム輸送効率低下によるスループットの低下を防止することができる。
【００７１】
また、注入時にエネルギーコンタミネーション量をモニターすることができる。
【００７２】
従来エネルギーコンタミネーションコントロールすることは困難であったが、ビーム輸送効率によりその管理を実施でき、ビームの中心軸を調整しながら、ビーム輸送効率を上げることもできる。
【００７３】
本発明では、予定より深く注入されるコンタミネーション成分を軽減できるため、大量のエネルギーコンタミネーション成分の発生を防止できる。したがって、接合の探さがコンタミネーション成分によって決まる不具合を回避できると共に、エネルギーコンタミネーションの許容量を、目標値以下とすることができる。
【００７４】
デイセル以後におけるビームの輸送効率を改善することにより、エネルギーコンタミネーションの量が、減速後のビームの走行距離、減速後のチャージアップの度合い、減速時の収束一発散作用、イオン源と分析電磁石のチューニングなどに大きく依存することを利用して、ビームのチューニングを行う度に変化するエネルギーコンタミネーションの量を管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用できるイオン注入装置を説明するための概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るイオン注入装置を示す図である。
【図３】減速注入を行った際におけるデプスプロファイルを示した図である。
【図４】ビーム輸送効率とエネルギーコンタミネーションとの関係を示した図である。
【符号の説明】
１１            減速電極部
１２            フラグファラディ
１３            ウェハ
１４            ディスクファラディ
１５            イオン源
１６            質量分析装置
１７            引出電極
１８            ウェハ処理室
１９              中間領域
２１、２２        ビームパイプ
２３              質量分析スリット
２４              減速電極
３０              ビームライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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