JPH0795436B2 - イオン処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばイオン注入装置のように、真空中で
ウェーハにイオンビームを照射してそれにイオン注入等
の処理を施すイオン処理装置に関し、特にそのウェーハ
の帯電を防止する手段の改良に関する。

〔背景となる技術〕

ディスク電流が丁度所望の設定値になるように制御を行
うことによって、ウェーハの帯電防止作用を正確に行わ
せることができるようにしたイオン処理装置が同一出願
人によって別途提案されている。

その一例を第２図を参照して説明すると、このイオン処
理装置はいわゆるメカニカルスキャン方式のものであ
り、基本的には、真空容器（図示省略）内で回転および
並進させられるディスク４の周縁部に装着された複数枚
のウェーハ６にイオンビーム２を照射してそれにイオン
注入等の処理を施すよう構成されている。

イオンビーム２の経路上には、ファラデー系を構成する
ものとして、イオンビーム２がディスク４等に当たった
際に放出される二次電子のアース等への逃げを防止する
ニュートラルカップ10およびサプレッサ電極８がディス
ク４の手前側に、更にこの例ではディスク４が外に並進
したときにそれの代わりにイオンビーム２を受けるキャ
ッチプレート12がディスク４の後方側にそれぞれ設けら
れている。

そして、ディスク電流計測抵抗24を介したディスク４、
キャッチプレート12およびニュートラルカップ10を互い
に電気的に並列接続して、例えばカレントインテグレー
タのような電流計測器26に接続しており、それによって
イオンビーム２のビーム電流I_Bの計測を正確に行えるよ
うにしている。

また、イオンビーム２の照射に伴ってウェーハ６の表面
が、特に当該表面が絶縁物の場合、正に帯電して放電等
の不具合が発生するのを防止するために、ニュートラル
カップ10の側部にフィラメント14を設け、これから放出
させた一次電子21をニュートラルカップ10の対向面に当
ててそこから二次電子22を放出させ、即ちこの例ではニ
ュートラルカップ10を二次電子放出部材とし、そしてこ
の二次電子22をディスク４上にイオンビーム照射領域に
おけるウェーハ６に供給してその表面でのイオンビーム
２により正電荷を中和させるようにしている。16はフィ
ラメント14の加熱用のフィラメント電源、18に一次電子
21の引出し用の引出し電源である。

その場合、ディスク電流計測抵抗24には、基本的には、
前記ビーム電流I_Bおよび中性化のための二次電子22によ
る二次電子電流I₂を合成したディスク電流I_D（＝I_B＋
I₂）が流れる。

そして、ディスク電流計測抵抗24と共にディスク電流計
測回路を構成するディスク電流対応電圧出力アンプ28を
ディスク電流計測抵抗24の両端に接続してそれからディ
スク電流I_Dに対応する電圧V_Dを取り出し、ディスク電流
設定回路30で所望のディスク電流をこの例では電圧V_Sの
形で設定し、そして両電圧V_DおよびV_Sを差動アンプを含
む演算回路32に入力してそこで両電圧の差（V_D−V_s）を
求めるようにしている。

そして、制御回路34では、前記演算回路32の出力（V_D−
V_s）が零になるように、前述したフィラメント電源16を
制御してフィラメント電流を加減してフィラメント14か
ら放出する一次電子21の量を制御するようにしている。

上記構成によれば、ディスク電流設定回路30で所望のデ
ィスク電流を設定すると、それにディスク電流計測抵抗
24等によって計測したディスク電流I_Dが一致するように
フィラメント14からの一次電子21の放出量、ひいてはニ
ュートラルカップ10からの二次電子22の放出量が自動的
に制御され、結果としてディスク４等に流れるディスク
電流I_Dが設定値になる。それによって、ディスク４上の
ウェーハ６に供給する二次電子22の量を丁度所望のもの
にすることができ、それによってウェーハ６の帯電防止
の作用を正確に行わせることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記装置では、処理中にディスク４が矢印Ａ
のように並進しており、そのため、ウェーハ６がイオン
ビーム２の照射領域内にない場合でも、イオンビーム２
がディスク４に当たることによってディスク電流計測抵
抗24にディスク電流I_Dが流れ、それが所定値になるよう
に二次電子22が放出されるので、ウェーハ６がビーム照
射領域を出た場合、ウェーハ６に二次電子22だけが供給
されてウェーハ６が負に帯電する等の不具合が発生する
可能性がある、という点になお改善の余地がある。

そこでこの発明は、このような点を更に改善したイオン
処理装置を提供することを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン処理装置
は、前記ディスクに流れるディスク電流を計測するディ
スク電流計測回路と、所望のディスク電流を設定するデ
ィスク電流設定回路と、ディスク電流計測回路によって
計測されたディスク電流とディスク電流設定回路によっ
て設定されたディスク電流との差を求める演算回路と、
この差が無くなるように前記フィラメント電源を制御し
て前記フィラメントから放出する一次電子の量を制御す
る制御回路と、前記引出し電源からフィラメントと二次
電子放出部材間に印加される引出し電圧をオンオフする
スイッチ手段と、前記ディスクの並進位置を検出してデ
ィスクの並進位置が予め設定された所定の領域内にある
ときのみこのスイッチ手段をオンさせるディスク位置検
出手段とを備え、しかもこのディスク位置検出手段が、
前記並進制御装置から出力される並進制御信号を受けて
そのパルス数を計数してその結果をディジタルで出力す
るアップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタ
からの出力を受けてそれをアナログに変換してディスク
の並進位置を表す三角波信号を出力するD/A変換器と、
このD/A変換器から出力される三角波信号を受けてその
値が予め設定された所定の値以上にあるか否かを判定
し、それによってディスクの並進位置が予め設定された
所定の領域内にあるか否かを判定し、所定の領域内にあ
るときにのみ前記スイッチ手段をオンさせる判定回路と
を備えることを特徴とする。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン処理装置の
要部構成図である。第２図の例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては先行例との相違
点を主に説明する。

この実施例においては、ディスク電流I_Dが設定値になる
ように一次電子21の放出量、ひいては二次電子22の放出
量を制御する前述したような手段に加えて、更に次のよ
うな手段を設けている。

前述したディスク４は、具体的には、モータ36によって
回転させられると共に、モータ（ステッピングモータ）
38によって機構部40を介して並進させられる。このとき
ディスク４の並進速度ｖは、ディスク４上の各ウェーハ
６に均一にイオンビーム２を照射するために、並進制御
装置42からモータ38に並進制御信号S_Pをパルス信号の形
で与えることによって、次のような周知の関係を満たす
ように制御される。

ｖ∝I_B/R ここでＲはディスク４の回転中心とイオンビーム２の中
心間の距離である。

そこでこの実施例では、この並進制御装置42から出力さ
れた並進制御信号S_Pをアップダウンカウンタ44でカウン
ト（ディスク４が往路を並進中はアップカウント、復路
を並進中はダウンカウント）し、このカウンタ44の出力
をD/A変換器46でアナログに変換してディスクの並進位
置を表す三角波信号S_Dを得るようにしている。そしてこ
の三角波信号S_Dを、例えばウインドコンパレータを含む
判定回路48に入力して、三角波信号S_Dの値が予め設定さ
れた所定の値以上にあるか否かを判定し、これによって
ディスク４の並進位置が所定のビーム照射領域内にある
か否かを判定するようにしている。このような構成によ
ってディスク位置検出手段を構成している。

一方、前述した引出し電源18に直列にスイッチ手段（図
示例ではリレー）50を挿入して、これを判定回路48から
の信号によってディスク４が前記所定のビーム照射領域
内にあるときにのみオンして、そのときにのみ引出し電
源18からフィラメント14とニュートラルカップ10間に引
出し電圧を印加して、そのときにのみフィラメント14か
ら一次電子21を引出し、二次電子22を放出させるように
している。

なお、前述した演算回路32と制御回路34との間にこの例
では積分回路33を挿入しているのは、制御におけるハン
チング防止等のために好ましいからであるが、必須のも
のではない。

上記構成によれば、ディスク４上のウェーハ６がイオン
ビーム２の照射領域内にあるときにのみスイッチ手段50
がオンにされて二次電子22が放出され、これがウェーハ
６に供給される。しかもそのときの二次電子22の放出量
は、先行例の場合と同様に、制御回路34等の働きによっ
て、ディスク電流I_Dが所望の設定値になるように制御さ
れる。

従って、ウェーハ６に供給する二次電子22の量を丁度所
望のものにしてウェーハ６の帯電防止作用を正確に行わ
せることができると共に、ウェーハ６がビーム照射領域
外にあるときにそれに二次電子22が供給されて負に帯電
する等の不具合が発生することを防止することができ
る。

しかも前記のようなディスク位置検出手段によれば、デ
ィスク４の並進制御に用いるのと同じ並進制御信号S_Pを
電気的に処理してディスク４の並進位置を検出するの
で、ディスク４の並進位置を正確に検出することができ
る。

しかも、並進制御装置42はディスク４の並進制御用に元
々設けられており、それから出力される並進制御信号S_P
をアップダウンカウンタ44およびD/A変換器46で処理し
て判定回路48で判定するという極めて簡単な構成で、デ
ィスク４の並進位置を正確に検出することができる。

また、ディスク位置検出手段によって前記スイッチ手段
50をオンオフさせて引出し電圧をオンオフするようにし
ているので、ディスク位置に応じてフィラメント電流を
制御する場合に比べて応答スピードが速く、従ってディ
スク位置に応じて二次電子22を引き出すか否かを速やか
に切り換えることができ、それによってウェーハ６の帯
電防止を正確に行うことができる。

しかも、ディスク位置に応じてフィラメント電流を制御
する場合と違ってフィラメント14に大きな負担がかから
ないので、フィラメント14の長寿命化を図ることができ
る。

なお、上記各例では、ディスク電流I_Dの計測や制御を電
圧の形で行っているが、電流のままで行っても良いのは
勿論である。

また、ディスク４の後方側にキャッチプレート12を設け
るか否かは、この発明の本質に影響するものではない。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のとおり構成されているので、次のよ
うな効果を奏する。

即ち、ディスク電流が設定値になるように一次電子放出
量、ひいては二次電子放出量を制御する手段に加えて、
の並進位置を検出して、ディスク上のウェーハがイオ
ンビーム照射領域内にあるときにのみ一次電子の放出、
ひいては二次電子の放出を行わせる前記のようなディス
ク位置検出手段およびスイッチ手段を更に設けることに
よって、ウェーハに供給する二次電子の量を丁度所望の
ものにしてウェーハの帯電防止作用を正確に行わせるこ
とができると共に、ウェーハがビーム照射領域外にある
ときにそれに二次電子が供給されて負に帯電する等の不
具合が発生することを防止することができる。

しかも前記のようなディスク位置検出手段によれば、デ
ィスクの並進制御に用いるのと同じ並進制御信号を電気
的に処理してディスクの並進位置を検出するので、ディ
スクの並進位置を正確に検出することができる。

しかも、並進制御装置はディスクの並進制御用に元々設
けられており、それから出力される並進制御信号をアッ
プダウンカウンタおよびD/A変換器で処理して判定回路
で判定するという極めて簡単な構成で、ディスクの並進
位置を正確に検出することができる。

また、ディスク位置検出手段によって前記スイッチ手段
をオンオフさせて引出し電圧をオンオフするようにして
いるので、ディスク位置に応じてフィラメント電流を制
御する場合に比べて応答スピードが速く、従ってディス
ク位置に応じて二次電子を引き出すか否かを速やかに切
り換えることができ、それによってウェーハの帯電防止
を正確に行うことができる。

しかも、ディスク位置に応じてフィラメント電流を制御
する場合と違ってフィラメントに大きな負担がかからな
いので、フィラメントの長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン処理装置の
要部構成図である。第２図は、この発明の背景となるイ
オン処理装置の一例を示す要部構成図である。 ２……イオンビーム、４……ディスク、６……ウェー
ハ、14……フィラメント、16……フィラメント電源、18
……引出し電源、24……ディスク電流計測抵抗、28……
ディスク電流対応電圧出力アンプ、30……ディスク電流
設定回路、32……演算回路、34……制御回路、42……並
進制御装置、44……アップダウンカウンタ、46……D/A
変換器、48……判定回路、50……スイッチ手段、52……
乗算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内で回転および並進させられるデ
   ィスクに装着されたウェーハにイオンビームを照射して
   当該ウェーハを処理する装置であって、パルス信号を受
   けてディスクを並進させるモータと、このモータに前記
   パルス信号である並進制御信号を与えてディスクの並進
   速度を制御する並進制御装置と、一次電子を放出するフ
   ィラメントと、このフィラメントを加熱するフィラメン
   ト電源と、このフィラメントからの一次電子を受けて二
   次電子を放出する二次電子放出部材と、このフィラメン
   トと二次電子放出部材との間に、フィラメントから一次
   電子を引き出してそれを加速して二次電子放出部材に衝
   突させてそこから二次電子を放出させる引出し電圧を印
   加する引出し電源とを備え、この二次電子をイオンビー
   ム照射領域におけるウェーハに供給するようにしたイオ
   ン処理装置において、前記ディスクに流れるディスク電
   流を計測するディスク電流計測回路と、所望のディスク
   電流を設定するディスク電流設定回路と、ディスク電流
   計測回路によって計測されたディスク電流とディスク電
   流設定回路によって設定されたディスク電流との差を求
   める演算回路と、この差が無くなるように前記フィラメ
   ント電源を制御して前記フィラメントから放出する一次
   電子の量を制御する制御回路と、前記引出し電源からフ
   ィラメントと二次電子放出部材間に印加される引出し電
   圧をオンオフするスイッチ手段と、前記ディスクの並進
   位置を検出してディスクの並進位置を予め設定された所
   定の領域内にあるときにのみこのスイッチ手段をオンさ
   せるディスク位置検出手段とを備え、しかもこのディス
   ク位置検出手段が、前記並進制御装置から出力される並
   進制御信号を受けてそのパルス数を計数してその結果を
   ディジタルで出力するアップダウンカウンタと、このア
   ップダウンカウンタからの出力を受けてそれをアナログ
   に変換してディスクの並進位置を表す三角波信号を出力
   するD/A変換器と、このD/A変換器から出力される三角波
   信号を受けてその値が予め設定された所定の値以上にあ
   るか否かを判定し、それによってディスクの並進位置が
   予め設定された所定の領域内にあるか否かを判定し、所
   定の領域内にあるときにのみ前記スイッチ手段をオンさ
   せる判定回路とを備えることを特徴とするイオン処理装
   置。