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    • 专利摘要:
    本發明中，在向晶圓佈植離子之過程中，測量離子射束電流，並且獲取根據在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化，進一步藉由設置在上述真空射束管路室或真空處理室內之真空儀對一處或複數處真空度的變化進行檢測。利用獲取之真空電導率的變化和檢測出之一處或複數處真空度的變化來校正離子射束電流量，並控制佈植於晶圓之劑量。
    公开号:TW201324572A
    申请号:TW101137286
    申请日:2012-10-09
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Shiro Ninomiya；Mitsukuni Tsukihara；Tetsuya Kudo；Tatsuya Yamada
    申请人:Sen Corp；
    IPC主号:H01J37-00
    专利说明:
    離子佈植設備及離子佈植方法[相關申請案]
    本申請主張基於2011年10月17日申請之日本專利申請第2011-227917號之優先權。其申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。
    本發明係有關一種離子佈植設備及離子佈植方法，尤其係有關一種具有藉由真空度的測量補償由離子佈植過程中的電荷轉換引起之劑量的變動之功能之離子佈植設備的離子佈植量控制。
    在半導體製造製程中，為了使導電性變化之目的、使晶圓的結晶結構變化之目的、及諸如此類的目的而通常會進行向半導體晶圓佈植離子之製程。該製程中使用之設備稱作離子佈植設備，其具有形成被離子源離子化之後加速之離子射束之功能、及藉由射束掃描、晶圓掃描或者這些掃描的組合對半導體晶圓的整個面照射該離子射束之功能。
    在半導體製造製程中的離子佈植製程中，通常需要向晶圓面內均勻地佈植目標劑量，通常會為了該目的而控制離子佈植設備。
    在這種離子佈植設備中，雖測量離子射束電流值，且由佈植於晶圓之離子的價數計算佈植劑量來執行控制動作，但為了進行準確的控制提出對離子射束電流值進行校正之真空校正功能(參閱專利文獻1)。使用該真空校正功能之理由如下。
    在離子佈植設備中，為了提高射束輸送效率或者防止佈植離子之晶圓出現充電現象，有目的地從外部向射束管路導入氣體，並藉由導入氣體的離子化、等離子體化供給電子。導入氣體大多主要使用惰性氣體。佈植離子之晶圓上塗佈有抗蝕劑膜，藉由離子射束照射至抗蝕劑膜，產生由抗蝕劑膜引起之氣體。有目的地導入於射束管路之導入氣體及藉由向具有抗蝕劑膜之晶圓佈植離子射束而產生之抗蝕劑誘發的(resist-induced)氣體的其中一部份作為殘留氣體滯留在射束管路中。離子射束的粒子藉由與這些殘留氣體衝撞以一定比例進行電荷轉換而中性化。由於藉由電荷轉換而中性化之離子射束的粒子無法作為離子射束電流測量，因此，無法可靠地測量向晶圓的佈植粒子數，導致佈植劑量的控制不準確。藉此，為了對由於離子射束與殘留氣體衝撞引起之離子射束的粒子中性化的效果進行校正，且進行準確的劑量控制而使用真空校正功能。
    專利文獻1中公開之真空校正功能中，將離子射束電流的測定值設為Im，從外部導入之導入氣體的分壓值設為PA，真空儀測定值設為P，抗蝕劑誘發的氣體的分壓值設為P-PA，表示離子射束相對導入氣體之中性化的容易度的真空校正係數設為KA，相對抗蝕劑誘發的氣體之真空校正係數設為K。專利文獻1中公開之真空校正功能中，還計算應在不發生由電荷轉換引起之離子射束粒子的中性化時測定之佈植離子射束電流I0，以該值為基準進行劑量控制。假設這些值之間成立如下公式。
    Im=I0×f(P)
    f(P)=exp[-KAPA-K(P-PA)]
    其中，壓力的函數f(P)中所含之真空校正係數KA、K的值根據離子種類、離子射束的加速電壓、導入氣體的種類而不同。
    從外部導入之導入氣體與抗蝕劑誘發的氣體中，離子射束衝撞時中性化之粒子的比例不同。因此，需要準確估算導入氣體與抗蝕劑誘發的氣體各自的分壓值。然而，專利文獻1中公開之真空校正功能在該估算方面存在問題。 (先前技術文獻) (專利文獻)
    專利文獻1：日本特開2000-11942號公報
    專利文獻1中公開之真空校正功能中，將離子佈植之前的未產生抗蝕劑誘發的氣體之狀態的真空儀測定值設為導入氣體的分壓值PA，假設離子佈植過程中其分壓值PA亦始終恆定。並且，將從在離子佈植過程中時刻持續變化之真空儀測定值P減去導入氣體的分壓值PA的值P-PA設為抗蝕劑誘發的氣體的分壓值。
    並且，如在後面詳細說明，在離子佈植設備內通常存在在向晶圓佈植離子之過程中操作之結構體。並且，射束管路的真空電導率隨著其結構體機械地操作而發生變化。這說明導入氣體的分壓值PA在離子佈植過程中，在時間上有意地變化。
    並且，如在後面詳細說明，有目的地導入於射束管路之導入氣體不限定於1種，但關於這一點的考察在專利文獻1中公開之真空校正功能中不充份。
    因此，在專利文獻1中公開之真空校正功能中，導入之導入氣體的分壓值PA與藉由來自真空儀測定值P的差分獲取之抗蝕劑誘發的氣體的分壓值P-PA各自產生誤差。其結果，劑量控制中使用之佈植離子射束電流產生偏離，無法進行準確的劑量控制。
    因此，為了分別準確地估算複數種導入氣體與抗蝕劑誘發的氣體的分壓值，需要包括電導率效果與導入於射束管路之導入氣體的種類在內計算射束管路的各個分壓值。
    本發明的課題在於，提供一種能夠藉由包括電導率效果在內估算滯留在射束管路中之複數種導入氣體與由抗蝕劑誘發的氣體引起之離子射束粒子的中性化效果來實現準確的劑量控制之離子佈植方法及離子佈植設備。
    本發明的具體課題為能夠實現以下內容。
    包括基於根據在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化之電導率效果在內，準確地估算從外部導入之複數種導入氣體與由晶圓產生之抗蝕劑誘發的氣體在射束管路內的真空度分壓值，並準確地計算由複數種導入氣體與抗蝕劑誘發的氣體引起之離子射束粒子的中性化效果來進行準確的劑量控制。
    本發明適用於以將從離子源引出之離子射束經由真空射束管路室運輸至與真空射束管路終端口連通之真空處理室內、並佈植於真空處理室內的晶圓之方式構成之離子佈植設備。
    本發明之離子佈植方法的一個特徵為，適用於具備在離子佈植過程中測量離子射束電流之手段及藉由真空儀測定真空度之手段之離子佈植設備中，且具備真空校正功能，該真空校正功能在向晶圓佈植離子之過程中，獲取根據在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化，並且藉由上述真空儀對1個至複數個真空度的變化進行檢測，利用上述獲取之真空電導率的變化和上述檢測出之1個至複數個真空度的變化校正離子射束電流量，並控制佈植於晶圓之劑量。
    另外，本發明的離子佈植設備具備真空校正功能，該真空校正功能以佈植離子射束電流為基準進行劑量控制，前述佈植離子射束電流由相對已預先獲取之從外部導入之導入氣體與抗蝕劑誘發的氣體之真空校正係數及包含相對上述氣體之電導率效果在內的各個真空度分壓值計算出。
    本發明進一步具備真空校正功能，即使從外部導入之導入氣體為複數種時，亦分別計算相對這些導入氣體之離子射束的真空校正係數及包含電導率效果在內之真空度分壓值，並以換算之佈植離子射束電流為基準進行劑量控制。
    除此之外，發明亦具有一項功能，該功能除上述導入氣體與抗蝕劑誘發的氣體的影響，在向晶圓佈植離子之過程中始終對到達至晶圓之離子射束粒子數的變動進行監控，當在向晶圓佈植離子之過程中發生佈植之粒子數的變動時，停止向晶圓佈植離子。
    根據本發明，能夠實現如下高精確度離子佈植方法，該方法中關於從外部導入之複數種導入氣體與由晶圓產生之抗蝕劑誘發的(resist-induced)氣體，考慮到基於真空電導率的變化(其係根據在真空射束管路室或真空處理室內動作之結構體的位置變化而發生的變化)之電導率效果，準確地估算真空射束管路室的真空度分壓值，從測定之離子射束電流準確地校正為基於實際佈植於晶圓之離子射束粒子數之離子射束電流，從而控制佈植於晶圓之劑量。
    根據本發明能夠實現如下高精確度離子佈植設備，該設備中關於從外部導入之複數種導入氣體與由晶圓產生之抗蝕劑誘發的氣體，考慮電導率效果準確地估算真空射束管路室的真空度分壓值，從測定之離子射束電流準確地校正為基於實際佈植於晶圓之離子射束粒子數之離子射束電流，從而控制佈植於晶圓之劑量。
    本發明適用於以將從離子源引出之離子射束經由真空射束管路室運輸至與真空射束管路終端口連通之真空處理室內並佈植於真空處理室內的晶圓之方式構成之離子佈植設備。其中，離子佈植設備的種類有複數種。若對所有種類的離子佈植設備進行說明則太繁雜，因此，以下作為離子佈植設備的代表例對單晶片式離子佈植設備進行說明。以下說明中，將從離子源至真空處理室之離子射束傳送系統稱作射束管路，並將容納有構成離子射束傳送系統之要件之室稱作真空射束管路室。真空處理室與真空射束管路室的真空射束管路終端口連通。
    參閱第1圖，作為適用本發明之離子佈植設備的例子對稱作混合式掃描方式之代表性單晶片式離子佈植設備的結構進行說明。
    離子佈植設備中，將藉由引出電極12從離子源11引出之離子射束經真空射束管路室運送至晶圓。沿著射束管路依次配置質量分析設備13(基於磁場之偏向)、質量分析狹縫14、射束掃描儀15及平行透鏡16。雖在第1圖中省略了圖示，但在平行透鏡16的下游側進一步依次配置有能量分析裝置(第2圖中用22表示)、能量分析狹縫及真空處理室(第2圖中用30表示)。在該真空處理室內配置了用來移動一夾具18的晶圓掃描設備(以下有時稱作機械掃描設備)，該夾具18是一晶圓掃描體且保持晶圓17。從離子源11引出之離子射束沿著射束管路引導於配置在真空處理室內之夾具18上的晶圓17。
    一般在離子佈植設備中，為了消除空間電荷效果來提高離子射束輸送效率，或者為了防止晶圓17上的充電，有時在射束管路的複數個部位對離子射束供給電子。當然，在單晶片式離子佈植設備中亦有時進行這種電子供給。這時，作為電子的供給源大多從外部有目的地導入氣體。通常，根據該目的導入氬、氪、氙等複數種惰性氣體之情況較多。
    其中，為了向晶圓的整個面佈植離子，在單晶片式離子佈植設備中，大多情況下，使晶圓17以相對離子射束入射方向預先設定之傾斜角度在單向線上機械地往返驅動，或者以固定照射離子射束之位置且使晶圓17通過其固定照射位置之方式在單向線上機械地往返驅動。例如，在稱作如第1圖所示之混合式掃描方式之單晶片式離子佈植設備中，離子射束被掃描(或照射)，用以在真空射束管路室內在離子射束掃描方向線上掃描(或往復運動)。另一方面，真空處理室內的晶圓17向與離子射束掃描方向大致正交之方向機械地移動(或掃描)。
    另外，在晶圓17的下游側配置在晶圓17偏離離子射束的掃描範圍時測量離子射束電流之後側法拉第杯44-1。另一方面，在靠近晶圓17的上游側亦即從晶圓17偏離之離子射束的掃描範圍內配置測量離子佈植過程中的離子射束電流之旁側法拉第杯44-2。這些係用於獲知劑量者，亦稱作劑量杯。
    並且，在稱作批佈植式離子佈植設備之離子佈植設備中，在稱作圓盤之旋轉結構體的同一圓周上隔開角度間隔配設複數片晶圓。以各晶圓橫切照射位置固定的離子射束之方式高速旋轉圓盤，並且單向並進移動圓盤，從而向複數個晶圓的整個面佈植離子。
    因此，在以將從離子源11引出之離子射束經由真空射束管路室運輸至與真空射束管路終端口連通之真空處理室內、並佈植於真空處理室內的晶圓17之方式構成之離子佈植設備中，在向晶圓17佈植離子之過程中，一般存在在真空射束管路室或真空處理室內操作之一些結構體。
    另一方面，真空射束管路室及真空處理室藉由真空排氣設備保持真空。真空射束管路室及真空處理室的真空度根據離子射束量、有目的地從外部導入之導入氣體量、由塗佈於晶圓17之抗蝕劑產生之抗蝕劑誘發的氣體量、來自在真空射束管路室及真空處理室內存在之結構體的脫氣量、及相對真空排氣設備之真空電導率來決定。其中，真空電導率由在真空射束管路室及真空處理室內存在之結構體的機械性配置決定。換言之，存在在真空射束管路室或真空處理室內操作之一些結構體時，真空電導率根據其位置發生變化，因此真空度亦發生變化。
    其中，例如在專利文獻1中公開之真空校正功能中，利用離子佈植之前的未產生抗蝕劑誘發的氣體之狀態的真空儀測定值P作為導入氣體的分壓值PA，假設離子佈植過程中其分壓值亦始終恆定。但是，離子佈植設備中存在在向晶圓17佈植離子之過程中機械地操作之結構體。若結構體機械地操作，則射束管路的真空電導率發生變化。但是，專利文獻1中未研究由這種結構體引起之真空電導率的變化。
    在以將從離子源11引出之離子射束經由真空射束管路室運輸至真空處理室內、並佈植於真空處理室內的晶圓17之方式構成之離子佈植設備中，當存在在真空射束管路室或真空處理室內操作之一些結構體時，一般會成立分壓值基於上述真空電導率的變化及藉此引起之真空度變化之變化，但是，其中，為了便於理解，對稱作混合式掃描方式之代表性單晶片式離子佈植設備的情況進行進一步詳細說明。
    參閱第2圖(a)、第2圖(b)，進一步對在離子佈植過程中導入氣體的分壓值PA並非恆定之電導率效果進行說明。第2圖(a)、第2圖(b)中示出比第1圖所示之平行透鏡16更靠下游側的真空射束管路室20、及與真空射束管路終端口29連通之真空處理室30。以下說明中，有時將從外部導入之導入氣體及抗蝕劑誘發的氣體統稱為殘留氣體。如已說明，在真空處理室30內晶圓17保持於夾具18(其為一晶圓掃描本體)。在第2圖中夾具18藉由一作為晶圓掃描設備(一機械式掃描設備)的昇降設備24向上下方向驅動。換言之，當離子射束佈植於晶圓17時，晶圓17透過昇降設備24上下移動，以便在晶圓的整個面上的佈植劑量均勻。第2圖中示出能量分析裝置22。當離子射束粒子在能量分析裝置22的上游藉由與殘留氣體衝撞而被中性化時，被中性化之粒子不會到達至晶圓17。另一方面，當離子射束粒子在能量分析裝置22的下游藉由與殘留氣體衝撞而被中性化時，被中性化之粒子到達至晶圓17。如此，在能量分析裝置22的上游被中性化之粒子與在能量分析裝置22的下游被中性化之粒子之間存在較大差異。
    第2圖中示出2個基於真空泵之真空排氣設備23-1、真空排氣設備23-2。1個真空排氣設備23-1配置在真空射束管路室20，另一個真空排氣設備23-2配置在真空處理室30。關於真空排氣設備的數量或配置場所僅為例示，不限定於第2圖者。第2圖中還示出導入氣體A的導入設備25與導入氣體B的導入設備26並列配置在真空射束管路室。導入氣體的導入設備還稱作等離子體淋浴，關於其數量或配置場所亦僅為例示，並不限定於第2圖者。第2圖中，在比能量分析裝置22更靠上游側的真空射束管路室20配設1個真空儀測定件21。關於真空儀測定件的數量或配置場所亦僅為例示，並不限定於第2圖者。
    其中，當晶圓17處於第2圖(a)中用實線表示之最上位位置時，或處於用虛線表示之最下位位置時，藉由配置在真空射束管路室20之真空排氣設備23-1與配置在真空處理室30之真空排氣設備23-2兩者排出殘留氣體。第2圖(a)所示之粗箭頭表示導入氣體A的導入設備25與真空排氣設備23-1、真空排氣設備23-2之間的真空電導率。如第2圖(b)所示，隨晶圓17的移動，晶圓17靠近真空射束管路終端口29，亦即離子射束照射區域的中央。這時，晶圓17及掃描體成為在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體。若晶圓17及晶圓掃描體移動至與真空射束管路終端口29重疊之位置，則因相對真空排氣設備23-2之真空電導率的惡化，成為很難排出殘留氣體之狀態。在第2圖(b)中朝向真空排氣設備23-2之粗箭頭表示該狀態。簡單來講，朝向真空排氣設備23-2的排氣路徑被晶圓17及晶圓掃描體蓋住，導致真空電導率惡化，因此真空度亦惡化。
    例如，在專利文獻1中公開之真空校正功能中，利用離子佈植之前的未產生抗蝕劑誘發的氣體之狀態的真空儀測定值P作為導入氣體的分壓值PA。並且，假設離子佈植過程中其分壓值PA亦始終恆定，並且，將從在離子佈植過程中時刻持續變化之真空儀測定值P減去導入氣體的分壓值PA的值P-PA假設為抗蝕劑誘發的氣體的分壓值。但是，如從利用第2圖之說明中可知，若將由真空電導率的惡化引起之真空度惡化效果考慮進去，則離子佈植過程中的導入氣體的分壓值與離子佈植之前相比發生了變化。第2圖中，離子佈植過程中的導入氣體的分壓值比離子佈植之前增大。但是，一般來講，藉由在真空射束管路室或者真空處理室內操作之結構體的操作方法及複數個真空排氣設備的配置位置以及真空儀測定件的配置位置，離子佈植過程中的導入氣體的分壓值與離子佈植之前的導入氣體的分壓值的大小關係有時會變大，有時會變小。因此，向晶圓17佈植離子之過程中的導入氣體的分壓值不是離子佈植之前的未產生抗蝕劑誘發的氣體之狀態的真空儀測定值。並且，向晶圓17佈植離子之過程中的抗蝕劑誘發的氣體的分壓值亦不是從在離子佈植過程中時刻持續變化之真空儀測定值P減去導入氣體的分壓值PA的值P-PA。
    本發明中，向晶圓17佈植離子之過程中，計算根據在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化，並且藉由設置在真空射束管路室或真空處理室內之真空儀對一個或複數個真空度的變化進行檢測。並且，由這些值精密且準確地獲取離子佈植過程中相對可能有複數種之各個導入氣體的分壓值與抗蝕劑誘發的氣體的分壓值。
    (計算真空電導率的變化、及檢測真空度的變化具體是指，由真空度的檢測變化量計算電導率的變化者。)
    在此重要的是，真空電導率由存在於真空射束管路室及真空處理室內之結構體的機械性配置而決定。在離子佈植設備中，使在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體在其驅動範圍內的各個位置處之真空電導率的值或相對其真空度之效果藉由計算以及實驗獲取者。這時，在離子佈植過程中，獲取在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體的位置資訊，藉此能夠獲取根據在真空射束管路室或真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化，並且精確地獲取離子佈植過程中相對可能有複數種之各個導入氣體的分壓值與抗蝕劑誘發的氣體的分壓值。例如，該晶圓掃描本體(夾具18)的位置資訊可從該晶圓掃描設備(機械式掃描設備)被獲得作為該位置資訊。
    其中，作為一例，在第2圖中，隨著晶圓17靠近離子射束照射區域的中央，尤其因相對於在真空處理室30存在之真空排氣設備23-2之真空電導率的惡化，成為很難排出殘留氣體之狀態。所以，預先獲取真空電導率的變化，作為為了在離子佈植過程中機械地掃描晶圓17而設置在真空處理室30內之晶圓掃描體的晶圓掃描方向的位置的函數，並且，配合離子佈植過程中產生之晶圓掃描體的位置變化，精確地獲取相對於可能有複數種之各個導入氣體的分壓值與抗蝕劑誘發的氣體的分壓值，藉此，如後述，能夠控制佈植於晶圓17之劑量。
    在此，對具備某一真空排氣設備的配置與為了機械地掃描晶圓而設置在真空處理室內之晶圓掃描體及晶圓的配置之稱作混合式掃描方式之單晶片式離子佈植設備進行考慮。有關這種單晶片式離子佈植設備的一例，實際測量相對一種從外部導入之導入氣體的基於真空電導率變化之真空度惡化效果根據晶圓掃描體的位置如何發生變化。其結果，離子佈植過程中的上述導入氣體的分壓值PA能夠藉由如下公式表示。
    PA=[-a(Y-Ya)(Y+Ya)+1]．PA0
    其中，Y為為了機械地掃描晶圓而設置在真空處理室內之晶圓掃描體的晶圓掃描方向的位置，Ya、a為常數。PA0為在離子佈植之前測定且存在從外部導入之導入氣體時的真空度。該離子佈植之前測定時的晶圓掃描體及晶圓的空間位置在第2圖中處於晶圓掃描體的驅動範圍的最上位位置至最下位位置。亦即，真空度PA0為晶圓掃描體位於基於設置在真空處理室30之真空排氣設備23-2之真空電導率最大的位置時的真空度。
    為從另一位置導入之導入氣體或另一種導入氣體時，基於真空電導率變化之真空度惡化效果當然不同，例如離子佈植過程中的上述導入氣體的分壓值PB成為如下。
    PB=[-b(Y-Yb)(Y+Yb)+1]．PB0
    其中，Y為為了機械地掃描晶圓17而設置在真空處理室30內之晶圓掃描體的晶圓掃描方向的位置，Yb、b為常數。PB0為在離子佈植之前測定且存在從外部導入之導入氣體時的真空度。該離子佈植之前測定時的晶圓掃描體及晶圓17的空間位置，這些在第2圖中位於晶圓掃描體的驅動範圍的最上位位置至最下位位置。
    另外，當真空排氣設備的配置或為了機械地掃描晶圓17而設置在真空處理室30內之晶圓掃描體及晶圓17的配置不同時等，上述公式的形態發生變更是不言而喻的。其中，重要點在於，關於基於真空電導率變化之真空度惡化效果，能夠藉由獲取在真空射束管路室20或真空處理室30內操作之結構體的位置資訊，從而精確地獲取離子佈植過程中相對可能有複數種之各個導入氣體的分壓值與抗蝕劑誘發的氣體的分壓值。
    在此，進一步詳細說明從外部導入之導入氣體有複數種的情況。其中，考慮2種導入氣體，亦即導入氣體A、導入氣體B。例如，第2圖中，從導入氣體A的導入設備25導入導入氣體A，從導入氣體B的導入設備26導入導入氣體B。這時，僅用1個真空儀時，無法由在向晶圓17佈植離子之前測定之真空值分別估算導入氣體A、導入氣體B的分壓值。因此，亦無法精確地獲取離子佈植過程中的抗蝕劑誘發的氣體的分壓值。亦即，需要預先獲取導入氣體A與導入氣體B的分壓值的比率。
    作為用於獲取導入氣體A與導入氣體B的分壓值的比率的一個方法想到以下方法。在真空射束管路室及真空處理室內配置複數個真空儀，利用相對這些真空儀配置位置之真空電導率之差，由上述複數個真空儀測定值預先獲取導入氣體A與導入氣體B的分壓值的比率。
    作為用於獲取導入氣體A與導入氣體B的分壓值的比率的另一方法想到以下方法。藉由利用設置在離子佈植設備之質流儀精確地測定導入於離子佈植設備之導入氣體A與導入氣體B的量，從而預先獲取導入氣體A與導入氣體B的分壓值的比率。這時，真空儀可為一個。
    其中，當從外部導入之導入氣體有複數種時，關於利用上述方法中的哪一個，從成本等另外觀點考慮而選擇即可。
    在此，參閱第3圖對在本發明中使用之離子佈植設備的劑量控制系統的一例進行說明。簡單而言，導入氣體設為一種。設置在離子佈植設備之真空儀測定件21測量真空射束管路室20的真空度並輸出表示真空儀測定值P之信號，劑量杯44測量離子射束電流並輸出表示離子射束電流的測定值Im之信號。工作站41藉由劑量控制器42以一定週期實施離子射束電流的測定值Im與真空儀測定值P的採樣，並將採樣之值儲存於記憶設備。工作站41藉由由使用離子射束電流的測定值Im、預先獲取之導入氣體分壓值PA及真空儀測定值P計算出被佈植的離子射束電流I0，並將計算出之被佈植的離子射束電流I0送至劑量控制器42。劑量控制器42利用該計算之佈植離子射束電流I0透過Y掃描控制器43進行劑量控制。Y掃描控制器43係用來控制昇降設備24，亦即用來控制晶圓掃描設備的上下方向的驅動。
    進一步詳細說明向晶圓17的劑量控制。關於劑量控制可以想到應佈植於晶圓17之劑量絕對值的控制及晶圓面內的劑量均勻性的控制。本發明中，精確地獲取有目的且經常導入於離子佈植設備之導入氣體分壓值及藉由佈植離子由晶圓表面的抗蝕劑膜附帶產生之抗蝕劑誘發的氣體分壓值。並且，分別計算對離子射束賦予之導入氣體的效果與上述抗蝕劑誘發的氣體的效果，根據其計算值校正離子射束電流量，並控制佈植於晶圓17之劑量。這時，劑量絕對值亦能夠與目標劑量相符，並且，還能夠提高晶圓面內劑量的均勻性。其中，為簡便起見，利用晶圓面內劑量的均勻性對本發明的效果進行說明。
    第4圖中示出根據本發明實際解決具體課題之一例。將本發明適用於稱作混合式掃描方式之代表性單晶片式離子佈植設備之一，利用實際晶圓17確認基於本發明之劑量控制效果。第4圖中示出在測定晶圓的劑量時廣泛應用之片阻值的測定值。第4圖的橫軸表示晶圓的徑向位置，徑向的中心由0表示。所以，片阻值越接近直線，晶圓面內劑量的均勻性越良好。
    如可從第4圖觀察，從不使用本發明時的片阻值51的測定結果與使用本發明時的片阻值52的測定結果可確認，不使用本發明時確認到0.42%的晶圓面內劑量均勻性在使用本發明時能夠改善至0.24%，本發明的效果很顯著。
    以上，對本發明的較佳實施形態進行了說明，但本發明亦可按以下態樣實施。 [態樣1]
    在真空射束管路室及真空處理室內設置複數個真空儀，由上述複數個真空儀測定值分別獲取有目的且規律地導入於離子佈植設備之一種以上導入氣體的分壓值、及藉由離子佈植由晶圓表面的抗蝕劑膜附帶產生之抗蝕劑誘發的氣體分壓值，分別計算賦予給離子射束之上述一種以上導入氣體的效果與上述抗蝕劑誘發的氣體的效果、根據該計算結果校正離子射束電流量、並控制佈植於晶圓之劑量。 [態樣2]
    在向晶圓佈植離子之前，利用一個真空儀與設置在上述離子佈植設備之質流儀獲取有目的且規律地導入於離子佈植設備之一種以上導入氣體分壓值，在向晶圓佈植離子之過程中，利用上述一個真空儀獲取藉由離子佈植由晶圓表面的抗蝕劑膜附帶產生之抗蝕劑誘發的氣體分壓值，分別計算賦予給離子射束之上述一種以上導入氣體的效果與上述抗蝕劑誘發的氣體的效果、根據這些計算結果校正離子射束電流量、並控制佈植於晶圓中之劑量。 [態樣3]
    關於在向晶圓佈植離子之前獲取之有目的且規律地導入於離子佈植設備之一種以上導入氣體分壓值、作為為了機械地掃描晶圓而設置在真空處理室內之晶圓掃描體的晶圓掃描方向的位置、在基於設置在上述真空處理室之真空泵之真空電導率最大的位置設定上述晶圓掃描體的位置、獲取這些導入氣體分壓值，與進行離子佈植時之由晶圓表面的抗蝕劑膜附帶產生之抗蝕劑誘發的氣體分壓值的測定結果一同、分別計算賦予給離子射束之上述一種以上導入氣體的效果與上述抗蝕劑誘發的氣體的效果、根據這些計算效果校正離子射束電流量、並控制佈植於晶圓中之劑量。 [態樣4]
    在上述態樣1至3中的任一個中，消除由上述一種以上導入氣體及晶圓表面的抗蝕劑膜附帶產生之抗蝕劑誘發的氣體的影響，對到達至晶圓之離子射束粒子數的變動進行監控，在向晶圓佈植離子之過程中發生粒子數變動時，停止向晶圓佈植離子。
    11‧‧‧離子源
    12‧‧‧引出電極
    13‧‧‧質量分析磁鐵設備
    14‧‧‧質量分析狹縫
    15‧‧‧射束掃描儀
    16‧‧‧平行透鏡
    17‧‧‧晶圓
    18‧‧‧夾具
    20‧‧‧真空射束管路室
    21‧‧‧真空儀測定件
    22‧‧‧能量分析裝置
    23-1、23-2‧‧‧真空排氣設備
    24‧‧‧昇降設備
    25‧‧‧導入氣體A的導入設備
    26‧‧‧導入氣體B的導入設備
    30‧‧‧真空處理室
    44-1‧‧‧後側法拉第杯
    44-2‧‧‧旁側法拉第杯
    第1圖係用於說明能夠適用本發明之離子佈植設備的一例之概略結構圖。
    第2圖係說明離子佈植設備中的真空電導率效果之概略圖。
    第3圖係表示能夠適用本發明之離子佈植設備的劑量控制系統的結構之塊圖。
    第4圖係用於對本發明的適用前與適用後的晶圓面內的劑量均勻性進行比較之特性圖。
    (a)
    17‧‧‧晶圓
    18‧‧‧夾具
    20‧‧‧真空射束管路室
    21‧‧‧真空儀測定件
    22‧‧‧能量分析裝置
    23-1‧‧‧真空排氣設備
    23-2‧‧‧真空排氣設備
    24‧‧‧昇降設備
    25‧‧‧導入氣體A的導入設備
    26‧‧‧導入氣體B的導入設備
    30‧‧‧真空處理室
    44-1‧‧‧後側法拉第杯
    44-2‧‧‧旁側法拉第杯
    (b)
    17‧‧‧晶圓
    18‧‧‧夾具
    20‧‧‧真空射束管路室
    21‧‧‧真空儀測定件
    22‧‧‧能量分析裝置
    23-1‧‧‧真空排氣設備
    23-2‧‧‧真空排氣設備
    24‧‧‧昇降設備
    25‧‧‧導入氣體A的導入設備
    26‧‧‧導入氣體B的導入設備
    30‧‧‧真空處理室
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種用於離子佈植設備的離子佈植方法，該離子佈植設備被建構來將從離子源引出之離子射束經由真空射束管路室運輸至與真空射束管路終端口連通之真空處理室內、並將該離子射束佈植於該真空處理室內的晶圓中，其中，在向該晶圓佈植離子之過程中，測量離子射束電流，並且獲取根據在真空射束管路室或該真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化，進一步藉由設置在該真空射束管路室或該真空處理室內之真空儀對一處或複數處真空度的變化進行檢測，及利用該獲取之該真空電導率的變化和該檢測出之一處或複數處真空度的變化來校正離子射束電流量，並控制佈植於該晶圓中之劑量。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之離子佈植方法，其中，該離子佈植設備為如下離子佈植設備，亦即該離子射束被照射，用以在該真空射束管路室內在一離子射束掃描方向的線上進行掃描，且該真空處理室內的該晶圓被機械地移動於與該離子射束掃描方向實質垂直之方向上。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之離子佈植方法，其中，該結構體包括一晶圓及為了將該晶圓機械地移動於一晶圓掃描方向上而設置在該真空處理室內之晶圓掃描體，及獲取根據該結構體的位置變化而發生變化之該真空電導率的變化，並且藉由另一個真空儀對一個或複數個真空度的變化進行檢測，利用該獲取之該真空電導率的變化和該檢測出之一個或複數個真空度的變化校正該離子射束電流量，並控制佈植於該晶圓中之該劑量。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之離子佈植方法，其中，獲取該真空電導率的變化作為為了機械地移動該晶圓而設置在該真空處理室內之該晶圓掃描體在晶圓掃描方向的位置的函數，並根據在佈植離子之過程中發生之該晶圓掃描體的位置變化控制佈植於該晶圓中之該劑量。
    [5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之離子佈植方法，其中，在該真空射束管路室及該真空處理室內設置複數個真空儀，由該複數個真空儀測定值分別獲取有目的且規律地導入於該離子佈植設備之一種以上導入氣體的分壓值、及藉由離子佈植由該晶圓表面的抗蝕劑膜附帶產生之該抗蝕劑誘發的氣體該分壓值，分別計算對該離子射束之該一種以上導入氣體的效果與該抗蝕劑誘發的氣體的效果、根據該計算結果校正該離子射束電流量、並控制佈植於該晶圓中之該劑量。
    [6] 如申請專利範圍第3或4項所述之離子佈植方法，其中，向該晶圓佈植離子之前，利用1個真空儀與設置在該離子該佈植設備中之質流儀獲取有目的且規律地導入於該離子佈植設備之一種以上導入氣體該分壓值，利用該真空儀獲取藉由離子佈植由該晶圓表面的該抗蝕劑膜附帶產生之該抗蝕劑誘發的氣體該分壓值，及分別計算對該離子射束之該一種以上導入氣體的該效果與該抗蝕劑誘發的氣體的該效果、根據該些計算結果校正該離子射束電流量、並控制佈植於該晶圓之該劑量。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之離子佈植方法，其中，關於在向該晶圓佈植離子之前獲取之有目的且規律地導入於該離子佈植設備之一種以上導入氣體該分壓值，作為該晶圓掃描體在晶圓掃描方向的位置，在基於設置在該真空處理室之真空泵之真空電導率最大的位置設定該晶圓掃描體的位置，獲取該一種以上導入氣體分壓值，及與進行離子佈植時之由該晶圓表面上的該抗蝕劑膜附帶產生之該抗蝕劑誘發的氣體該分壓值的該測定結果一同、分別計算對該離子射束之該一種以上導入氣體的該效果和該抗蝕劑該誘發的氣體的該效果、根據該些計算結果校正該離子射束電流量、並控制佈植於該晶圓中之該劑量。
    [8] 如申請專利範圍第5項所述之離子佈植方法，其中，因為離子佈植，除了該一種以上導入氣體及由該晶圓表面上的該抗蝕劑膜附帶產生之該抗蝕劑誘發的氣體的影響，對到達至該晶圓之離子射束粒子數的變動進行監控，及在離子佈植之過程中發生粒子數變動時，停止向該晶圓佈植離子。
    [9] 一種離子佈植設備，其被建構來將從離子源引出之離子射束經由真空射束管路室運輸至與真空射束管路終端口連通之真空處理室內、並將該離子射束佈植於該真空處理室內的晶圓中，其中，在向該晶圓佈植離子之過程中，獲取根據在真空射束管路室或該真空處理室內操作之結構體的位置變化而發生變化之真空電導率的變化，並且藉由設置在該真空射束管路室或該真空處理室內之真空儀對一個或複數個真空度的變化進行檢測，及其中該離子佈植設備包含一控制器，其利用該獲取之該真空電導率的變化和該檢測出之一個或複數個真空度的變化校正離子射束電流量，並校正佈植於該晶圓中之劑量。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之離子佈植設備，其中，該離子射束被照射，用以在該真空射束管路室內在一離子射束掃描方向的線上進行掃描，且該真空處理室內的該晶圓被機械地移動於與該離子射束掃描方向實質垂直之晶圓掃描方向上。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之離子佈植設備，其中，該結構體包括一晶圓及為了將該晶圓機械地移動而設置在該真空處理室內之晶圓掃描體，及獲取根據該結構體的位置變化而發生變化之該真空電導率的變化，並且藉由另一個真空儀對一個或複數個真空度的變化進行檢測，該控制器藉由利用該獲取之該真空電導率的變化和該檢測出之一個或複數個真空度的變化來校正該離子射束電流量，並接著控制佈植於該晶圓中之該劑量。
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