DE69209865T2

DE69209865T2 - Vorrichtung zur Messung eines Ionenstrahlpotentials

Info

Publication number: DE69209865T2
Application number: DE69209865T
Authority: DE
Inventors: Piero Sferlazzo
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-01-17
Also published as: US5113074A; KR0133320B1; EP0499357B1; DE69209865D1; EP0499357A2; KR920015490A; EP0499357A3; JPH0582071A; JP3125233B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ionenimplantiervorrichtungen, die Materialien behandeln, und zwar dadurch, daß sie Ionen auf diese auftreffen lassen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Potentials eines Ionenstrahls zur Verwendung beim Steuern einer Ionenimplantiervorrichtung.

Hintergrund der Technik

Es ist im Stand der Technik bekannt, Halbleiterwafer zu dotieren, und zwar durch Veranlassen der Ionen, auf die Wafer aufzuschlagen, bis eine spezifizierte Konzentration des Dotierens mit Ionen auftritt. Typische Ionenimplantierungssysteme, die für ein derartiges Dotieren verwendet werden weisen eine Tonenguelle und einen Ionenanalysator auf, um sicherzustellen, daß Ionen einer geeigneten Masse den Ionenstrahl ausmachen, der auf die Wafer aufschlägt. Wenn der Ionenstrahl von der Ionenquelle zu den Wafern läuft, werden typischerweise ebenfalls Schritte unternommen, um eine Ionenstrahldegradation zu vermeiden.
Ein derartiger Schritt ist ein Versuch, Strahlneutralität aufrechtzuerhalten. Wenn sich Ionen entlang einem Strahlpfad zu den Wafern bewegen, bewegen sie sich durch ein Gas mit relativ niedrigem Druck. Ionen treffen auf Gasmoleküle, wobei sie diese ionisieren, um Niedrigenergie- Elektronen vorzusehen. Die Niedrigenergie-Elektronen werden durch das positive Raumladungspotential des Ionenstrahls gefangen und neutralisieren teilweise den Strahl, wodurch seine Raumladungsdivergenz verringert wird. Eine ernste bzw. starke Raumladungsdivergenz kann Verluste in der Strahltransmission induzieren und kann andere negative Effekte auf die Strahlleistung besitzen.
Bei dem Bereich des Targetwafers bzw. Zielwafers hängt der Wert des Strahlpotentials von der Impedanz zur Masse des Wafers ab. Falls die Impedanz groß ist, (d. h. der Wafer (elektrisch) "schwimmt") ist im Gleichgewicht das Waferpotential gleich dem Strahlpotential, und zwar gemessen irgendwo entlang dem Ionenstrahl, solange der Ionenstrahl von Beschleunigungselektroden, die verwendet werden, um Energie dem Strahl hinzuzufügen, isoliert ist.
Große Ionenstrahlpotentiale verursachen, daß sich die Wafer während der lonenimplantierung aufladen. Um Strahlneutralisierung zu erhöhen und daher eine Waferaufladung zu verringern, ist es möglich, die Konzentration von Niedrigenergie-Elektronen zu erhöhen. Eine Anzahl von Elektronenkonzentrationsteuerschemata wurde entwickelt und wird derzeit mit unterschiedlichen Graden von Erfolg verwendet (10 Volt ist ein typisches Ionenstrahlpotential bei dem Bereich des Wafers).
Ein Laden von isolierten Oberflächen auf dem Wafer während der Implantierung kann einen dielektrischen Zusammenbruch zur Folge haben. Gateoxide in hochdichten Einrichtungen können so dünn wie 10 nm sein und obwohl die dielektrische Stärke von SiO&sub2; ziemlich hoch ist (10 Megavolt/cm) bei diesen Arten von Dicken, kann dielektrischer Zusammenbruch leicht auftreten.
Bei Hochstromimplantiervorrichtungen werden Wafer typischerweise auf einer Tragscheibe, die sich durch einen fixierten Ionenstrahl dreht, plaziert. Der Ionenstrahl trifft alternativ auf die Wafer auf, die von der Erde isoliert sind oder er trifft auf die Tragscheibe auf, die sich auf Erd- bzw. Massenpotential befindet. Das Strahl potential bei dem Implantierungsort variiert konstant und kann eine wichtige Ursache für Nicht-Gleichförmigkeit der Ionendosis sein.
Die Ionisation des Restgases entlang dem Strahlbewegungspfad zusätzlich zur Erzeugung von Elektronen erzeugt ebenfalls eine gleiche Menge von Niedrigenergie-Gasionen. Diese langsamen Ionen beschleunigen radial aus dem Strahl, und zwar auf Grund der Raumladung des Ionenstrahls und treffen auf die Kammerwände, die den Strahlenpfad begrenzen.
Man kann das Niveau von Niedrigenergie-Ionenströmen abschätzen, das man erwartet, auf Grund der Ionenwechselwirkung mit den Gasmolekülen. Die Strahlrate für Ionenwechselwirkung mit einem Gasmolekül ist gegeben durch r = n dI, wobei n die Gasdichte, der Ionisierungs- und Ladungsaustauschquerschnitt, d die Strahlpfadlänge und I der Strahlstrom ist. Typischerweise ist τ = 10&supmin;¹&sup5; cm², bei einein Druck von 133 x 10&supmin;&sup5; Pa (10&supmin;&sup5; Torr), für d = 1 cm findet man r = 2 x 10&supmin;&sup4; * 1. Für einen 5 mA Ionenstrahl hat dies gesamte Niedrigenergie-Ionenströme in der Größenordnung von 1 µA (Mikroampere) zur Folge. Der tatsächliche Niedrigenergie-Ionenstrom, der gemessen wird, hängt von Einzelheiten der Implantierungsvorrichtungsgeometrie ab und wird ebenfalls von dem Strahlpotential (V) selbst abhängen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist in den angefügten unabhängigen Patentansprüchen 1 und 6 dargelegt. Die abhängigen Patentansprüche beschreiben besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Eine typische Ionenstrahlimplantiervorrichtung besitzt einen Strahlanalysator, der die Ionen analysiert und Ionen einer geeigneten Masse zu einem Bewegungspfad lenkt, wobei sie auf einem oder mehreren Haibleiterwafern auftreffen. Ein derartiger Analysator umfaßt typischerweise einen großen Ionenanalysierungsmagnet zum Abstoßen von Ionen einer nicht geeigneten Masse von dem Ionenstrahl.
Ein Strahlneutralisator wird oft verwendet, um neutralisierende Teilchen in den Ionenstrahl einzuführen bzw. einzuspritzen, bevor der Ionenstrahl die Ionenimplantierungsstation erreicht. Diese neutralisierenden Teilchen verhindern ein Strahlaufbiasen, und zwar auf Grund der gegenseitigen Raumladungsabstoßung unter den Ionen in dem Strahl. Ein gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauter Sensor ist relativ zu dem Ionentrahlpfad positioniert, und zwar zum Abfühlen eines Ionenstrahlpotentials an einem Ort entlang des Strahlpfads, und zwar darauffolgend auf den Stahlanalysator.
Durch Überwachen des Strahlpotentials an einem Punkt entlang dem Ionenstrahl vor dem Auftreffen auf dem Wafer ist es möglich, dieses Potential während des Einstellens un ter Verwendung von geeigneten Strahlneutralisierungsmitteln einzustellen. Durch Steuern des Strahlpotentials kann Wafer aufladen, während der Ionenimplantierung minimiert werden und die Dotierungsausbeuten verbessert werden.
In einer bevorzugten Konstruktion umfaßt der Sensor eine Serie bzw. Reihe von Elektroden, die radial von dem Ionenstrahl entfernt sind und vorgespannt sind auf Steuerpotentiale durch eine Strom- bzw. Spannungsversorgung. Eine erste Elektrode wird auf Erdpotential gehalten, so daß der Ionenstrahl nicht degradiert, und zwar auf Grund des Vorhandenseins des Sensors. Eine zusätzliche Elektrode, radial außerhalb der ersten, stößt Niedrigenergie- Elektronen ab, die während der Ionenkollision mit Gasteilchen erzeugt werden. Eine weitere Elektrode ist vorgespannt, um Niedrigenergie-Ionen zurück in den Ionenstrahl abzustoßen und eine vierte Elektrode wirkt als ein Elektroskop. Wenn das Vorspann- oder elektrische Potential, das auf der ionenabstoßenden Elektrode gehalten wird, ausreichend erhöht wird, um alle (oder die meisten Niedrigenergie-Elektronen abzustoßen) fällt der von dem Elektroskop abgefühlte Ionenstrom schnell auf eine stufenartige Art und Weise ab. Wenn dies auftritt, ist das Steuerpotential auf der Elektrode gleich dem Strahlpotential. Durch Einstellen von weiteren Strahlparametern, wie zum Beispiel das Einführen von neutralisierenden Elektronen und Überwachen des resultierenden Strahlpotentials, ist es möglich, Waferaufladung zu verringen.
Eine Umkehrung des Vorzeichens des Potentials macht es möglich, die Energie von Elektronen, die durch den Ionenstrahl erzeugt wurden, zu analysieren. Nach der Polaritätsumkehr überwacht das Elektroskop Elektronenstrom anstelle von Ionenstrom. Aus dieser Analyse kann man die Elektronentemperatur erhalten, die ebenfalls ein wichtiger Strahlparameter ist und beträchtliche Konsequenzen hinsichtlich der Strahlleistung besitzen kann.
Ein Ziel der Erfindung ist ein Sensor zum Überwachen des Ionenstrahlpotentials zur Verwendung beim Steuern einer Ionenimplantiervorrichtung. Dieses und weitere Ziele und Vorteile und Merkmale der Erfindung werden besser aus der detaillierten Beschreibung von zwei alternativen bzw. abgewandelten Ausführungsbeispielen verstanden werden, die im Zusammenhang mit der Begleitzeichnung beschrieben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ionenimplantiervorrichtung, die einen Ionenstrahl lenkt, um auf ein Werkstück, wie zum Beispiel einen Halbleiterwafer, aufzutreffen;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines bevorzugten Sensors zum Überwachen des Ionenstrahlpotentials;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Sensor der Fig. 2, die schematisch einen Ionenstrahl, der durch den Sensor läuft, darstellt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines alternativen bzw. abgewandelten Sensors zur Verwendung beim Überwachen des Ionenstrahlpotentials;
Fig. 5 einen Graphen von Strom in Abhängigkeit von Spannung auf einer Elektrode, der verwendet wird, um das Ionenstrahlpotential zu bestimmen;
Fig. 6 eine modifizierte Form des Sensors der Fig. 4, der verwendet wird, um die Elektronentemperatur zu bestimmen; und
Fig. 7 einen Graphen des natürlichen Logarithmus des Stroms in Abhängigkeit von der Spannung, und zwar gesehen, wenn man die Elektronentemperatur mißt.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung stellt Fig. 1 ein Ionenimplantierungsystem 10 mit einer Ionenquelle 12 und einem Strahlanalysiermagnet 14, und zwar enthalten innerhalb eines Hochspannungsgehäuses 16, dar. Ein Ionenstrahl 20, der von der Quelle 12 ausgeht, wird geleitet bzw. gerichtet, um sich entlang einem Fortbewegungspfad zu bewegen, der aus dem Gehäuse 16 austritt und in eine Ionenimplantierungskammer 22 eintritt, die innerhalb eines zweiten Gehäuses 24 positioniert ist. Der Analysiermagnet 14 verursacht, daß nur Ionen, die eine geeignete Masse besitzen, den Ionenstrahl 20 bilden. Entlang dem Fortbewegungspfad von der Kammer 16 zu der Kammer 22 läuft der Ionenstrahl 20 durch eine Hochspannungsisolierungsbuchse bzw. -lager 26, bevor er in die Implantierungskammer 22 eintritt.
Die Ionenimplantierungskammer 22 wird auf einem bewegbaren Sockel 28 getragen. Dies gestattet der Kammer 22, relativ zu dem Ionenstrahl ausgerichtet zu werden. Der Ionenstrahl trifft auf eine Wafertragvorrichtung 40 auf, die zur Drehung um eine Achse 42 befestigt ist. Die Wafertragvorrichtung 40 (Fig. 4) trägt mehrere Siliciumwafer 41 und bewegt diese Wafer entlang einem kreisförmigen Pfad, so daß der Ionenstrahl 20 auf jedem der Wafer auftrifft und selektiv diese Wafer mit Ionenverunreinigungen dotiert. Hochgeschwindigkeitsdrehung der Tragvorrichtung wird durch einen Motor 50 bewirkt, der die Tragvorrichtung 40 dreht, und zwar nachdem die Wafer von der Tragvorrichtung plaziert wurden.
Zusätzliche Einzelheiten, die ein Ionenimplantierungssystem des hier beschriebenen Typs betreffen, sind in US-Patent US-A-4 672 210, ausgegeben an Armstrong et al. enthalten.
Halbleiterwafer werden in die Ionenimplantierungskammer 22 durch einen robotischen Arm bzw. Roboterarm 70 durch einen Vakuumanschluß 71 eingesetzt. Die Kammer 22 wird evakuiert durch eine Vakuumpumpe 72, und zwar auf demselben Druck wie der Druck entlang dem Ionenpfad. Der Roboterarm 70 transferiert Wafer zwischen einer Kassette 73 zum Aufbewahren der Wafer und der Kammer 22 hin und her. Automatikmechanismen zum Erreichen dieses Transfers bzw. Übertrags sind gut im Stande der Technik bekannt. Zwei zusätzliche Pumpen 74, 76 evakuieren den Ionenstrahlpfad von der Quelle 12 zu der Implantierungskammer 22. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ist ein lonenstrahisensor 110 zum Überwachen des elektrischen Potentials des Strahls 20 gezeigt, und zwar getragen relativ zu dem Ionenstrahl 20. Der Sensor 110 umfaßt eine Tragvorrichtung 112 zum Positionieren des Sensors relativ zu dem Ionenstrahl. Der Ort des Ionenstrahlsensors 110 ist nicht kritisch, solang er elektrisch isoliert von den Ionenbeschleunigungselektroden ist und könnte zum Beispiel innerhalb der Kammer 22 positioniert sein. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfaßt der Sensor 110 eine Vielzahl von Metallgittern oder -elektroden, die auf Steuerspannungen vorgespannt sind und in den kreisförmigen Anordnungen angeordnet sind, und zwar bei gut definierten Abständen von der Ionenstrahimittelachse 20a. Ein erster Satz von vier isolierenden Pfosten A, die unter gleichen Winkeln um den Strahl beabstandet sind, tragen ein erstes zylindrisches Metallgitter oder Maschendraht 120, das bzw. der auf Erdpotential gehalten wird. Durch Halten dieses Gitters auf Erdpotentialwechsel interferiert der Betrieb des Sensors 110 nicht mit dem Ionenstrahl.
Radial äußere Metallgitter sind auf elektrische Potentiale durch zwei Strom- bzw. Spannungsversorgungen 122, 124 vorgespannt. Ein nächster Satz von vier isolierenden Posten B trägt ein Metallgitter 130, das auf einem negativen Potential bezüglich der Erde gehalten wird und stößt Elektronenstrom, der von dem Strahl 20 kommt, ab. Der nächste Satz von vier isolierenden Pfosten C trägt ein Metallgitter 132, das auf ein variables positives Potential vorgespannt ist und verwendet wird zum Erzeugen eines retadierenden elektrischen Feldes. Dieses elektrische Feld stößt langsam Elektronen, die aus dem Ionenstrahl austreten, ab und kann variiert werden, um die Zahl dieser Ionen einzustellen, die ein radial äußerstes Metallgitter 140 erreichen, das von einem Satz von vier isolierenden Pfosten D getragen wird. Dieses äußerste Gitter 140 wird als ein Elektroskop verwendet. Ein Amperemeßgerät 142 überwacht den Strom auf diesem Gitter 140, wenn die Spannung von der Spannungs- bzw. Stromversorgung 124 die Spannung auf dem Gitter 132 variiert. Wenn der durch das Amperemeter 142 auf dem äußersten Gitter 140 abgefühlte Strom auf eine abgestufte Art und Weise fällt, wurde das retadierende bzw. verzögernde Potential, das durch die Spannungs- bzw. Stromversorgung 124 angelegt wurde, eingestellt, um gleich dem elektrischen Potential der Ionen zu sein, die aus dem Ionenstrahl austreten. Dies ist gleich dem Ionenstrahlpotential und ist korreliert, zum Beispiel in dem Graph, der in Fig. 5 gezeigt ist, der Strom im Abhängigkeit von Elektrodenpotential darstellt.
Der Sensor 110 definiert eine im allgemeinen kreisförmige Öffnung 144, die dem Strahl 20 gestattet, durch den Sensor zu laufen. Die isolierenden Pfosten A, B, C und D erstrecken sich zwischen beabstandeten Metallscheiben 150, 152. Die Scheibe 152 ist an die Sensortragvorrichtung 112 mittels Verbindungsvorrichtungen befestigt, die sich in die Scheibe von der Tragvorrichtung 112 erstrecken.
Ein alternatives bzw. abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Sensors 210 zum Überwachen des Strahlpotentials ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbespiel des Sensors 210 positioniert und isoliert eine isolierende Sensortragvorrichtung 212 vier Elektrodengitter bei einer Position relativ zu dem Ionenstrahl 20. Ein geerdetes Elektrodengitter 220 reduziert die Effekte des Sensors auf dem Ionenstrahl. Ein zweites positiv vorgespanntes Gitter 220 retartiert bzw. verzögert langsame Ionen, die aus dem Ionenstrahl austreten, und ein drittes negativ vorgespanntes Gitter 224 stößt Elektronen ab. Schließlich wird das vierte Gitter 226 als ein Elektroskop verwendet. Geeignete Spannungsversorgungen 230, 232 sind mit den Zwischengittern 222, 224 gekoppelt und ein Amperemeßgerät 240 ist mit dem äußersten Gitter verbunden, um das Strahlpotential zu bestimmen. Der Betrieb dieses Sensors 210 ist ähnlich dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 112 mit der Ausnahme, daß der Sensor 210 nicht den Ionenstrahl umgibt.
Die Ausgangsgröße von dem Sensor wird während der Strahlkalibrierung vor der Initiierung einer Implantierungssequenz verwendet. Der Ionenstrahl wird ein- bzw. aufgestellt und kalibriert, um einen besonderen Strahlstrom und Ionenenergie zu erzeugen. Während dieses Einstellens kann das Ionenstrahlpotential überwacht werden und Schritte können unternommen werden, um das überwachte Potential zu verringern, wodurch eine Waferaufladung während der Ionenimplantierung verringert wird. Genauer führt eine Elektronenfluteinrichtung 250 (Fig. 1) Elektronen in den Ionenstrahl 20 ein. Vor der Initiierung einer Implantierung wird das Strahlpotential beobachtet durch eine Steuerschaltung 252, die die Rate bzw. Geschwindigkeit einstellt, mit der Elektronen in den Strahl eingeführt bzw. eingespritzt werden, um den Strahl zu neutralisieren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist ein Graph dargestellt, der die Leistung eines Sensors, wie zum Beispiel des in Fig. 4 gezeigten Sensors, zeigt. Der Strom auf dem Amperemeßgerät, das mit dem äußersten Elektrodengitter gekoppelt ist, ist entlang der Ordinate dargestellt, und das Spannungsversorgungspotential, das an die Abstoßelektroden für langsame Ionen angelegt wird, ist entlang der Abszisse dargestellt. Die in diesem Graphen dargestellten mehrfachen Kurven stellen unterschiedliche Target-(Wafer) Potentiale dar, die variiert wurden unter Verwendung eines Potentiometers und mit einem elektrostatischen Voltmeßgerät gemessen wurden. Die Strahlpotentialmessung folgt der gemessenen Target- bzw. Zielspannung sehr eng bzw. dicht. Wenn das Potential auf der Elektrode zum Abstoßen von langsamen Ionen eingestellt wird, erfährt man einen dramatischen Abfall im abgefühlten Strom auf der äußersten Elektrode, und zwar bei einer Spannung sehr nahe an dem Waferpotential. Während des Strahleinstellens kann das Ionenstrahipotential überwacht werden und Schritte unternommen werden, um dieses Potential zu steuern.
Die offenbarten Sensoren 110, 210 können ebenfalls verwendet werden während einer Implantierung, nachdem der Strahl anfänglich kalibriert wurde. Während einer typischen Implantierung schwimmen die Halbleiterwafer (elektrisch) oberhalb der Erde und die Scheibe, an der sie befestigt sind, ist geerdet. Somit alterniert das Target, auf das der Strahl auftrifft, im Potential und dies beeinträchtigt das Ionenstrahlpotential. Da die Potentialmessungen nur von Interesse sind, wenn der Strahl auf einem Wafer ist, wird ein Synchronisierungsimpuls verwendet, um zu gestatten, daß der Amperemeßgerätausgang nur abgetastet wird, wenn der Strahl auf einen Wafer auftrifft.
Die Wafertragvorrichtung 40 trägt typischerweise eine Vielzahl von Wafern 41 um den äußeren Umfang der Trag vorrichtung 40. Die Wafer sind durch Bereiche beabstandet, die kleiner als ein Waferdurchmesser sind. Synchronisierungspulse können erreicht werden durch eine Rampe einer Spannung, die sehr schnell einen Spitzenwert erreicht, und zwar jedesmal wenn ein Wafer durch den Strahl läuft. Alternativ kann die Spannung mit der Drehzahl des Motors 50 synchronisiert werden, so daß ein Synchronisierungspuls auftritt, und zwar jedesmal, wenn ein gegebener Wafer (der Vielzahl, die mit der Tragvorrichtung befestigt ist) sich innerhalb des Ionenstrahls 20 befindet.
Fig. 6 und 7 stellen die Verwendung eines Sensors 210' (ähnlich zu dem in Fig. 4 gezeigten) dar, um Elektronenenergie zu messen. In Fig. 6 ist die Polarität der Spannungs- bzw. Stromversorgungen 230', 232' entgegengesetzt zu der des Sensors 210 der Fig. 4. Durch Einstellen der negativen Spannungs- bzw. Stromversorgung 230', bis die Ausgangsgröße des Amperemeßgeräts 240' herabfällt (Fig. 7), kann die Elektronentemperatur in Elektronenvolt von dem geradlinigen Teil des Graphen bestimmt werden, der den Logarithmus des Stroms in Abhängigkeit von der Spannung darstellt. Dieser Abfall im Strom tritt in diesem besonderen Fall bei einer Energie von ungefähr 3 Elektronenvolt auf.
Abgewandelte bzw. alternative Ausführungsbeispiele eines Sensors zum Überwachen eines Ionenstrahlpotentials sind offenbart. Es ist beabsichtigt, daß die Erfindung Abwandlungen oder Modifikationen von diesen Ausführungsbeispielen, die innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Patentansprüche fallen, einschließt.

Claims

1. Ionenimplantiervorrichtung (10), die folgendes aufweist:

a) eine Ionenquelle (12) zum Vorsehen eines Ionenstrahls (20), der einen oder mehrere Halbleiterwafer (41) behandelt, der bzw. die an einer Ionenimplantationsstation (22) positioniert ist bzw. sind;

b) einen Strahlanalysator (14) zum Analysieren von Ionen innerhalb des Ionenstrahls und zum Lenken bzw. Richten von Ionen einer geeigneten Masse zu einem Fortbewegungspfad, der auf einen oder mehrere Halbleiterwafer an der Ionenimplantationsstation auftrifft;

c) einen Strahlneutralisator (250) zum Einführen neutralisierender Partikel bzw. Teilchen in den Ionenstrahl, und zwar bevor der Ionenstrahl die Waferimplantationsstation erreicht; und

d) eine Wafertragstruktur (40) zum Positionieren des einen oder der mehreren Haibleiterwafer an der Implantationsstation; gekennzeichnet durch:

e) einen Sensor (110; 210) der relativ zu dem Ionenstrahlbewegungspfad positioniert ist, zum Überwachen des Ionenstrahlpotentials, und zwar während der Ionenstrahlkalibrierung und/oder -implantation; und

f) eine elektronische Steuerung (252) zum Einstellen der Rate, bei der die neutralisierenden Teilchen in den Ionenstrahl eingeführt werden, und zwar auf der Grundlage eines abgefühlten Ionenstrahlpotentials.

2. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (110; 210) folgendes aufweist: eine erste Elektrode (132; 222), die auf ein Steuerpotential vorgespannt ist, um Niedrigenergieionen, die den Ionenstrahl verlassen, abzustoßen, und ferner eine zweite Elektrode (140;226) zum Abfühlen eines Ionenstroms, der den Ionenstrahl verläßt, und zwar als eine Funktion des Steuerpotentials auf der ersten Elektrode, um das Ionenstrahlpotential zu bestimmen.

3. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (110) radial beabstandete, zylindrische Elektroden (120,130,132,140) und ferner Mittel (122,124) aufweist zum Vorspannen einer Vielzahl der zylindrischen Elektroden, um ein Abfühlen des elektrischen Potentials des Ionenstrahls zu ermöglichen.

4. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine äußerste zylindrische Elektrode (140) verwendet wird, um einen Strom von Niedrigenergieionen, die den Ionenstrahl verlassen, abzufühlen, und wobei eine radial innere zylindrische Elektrode (132) auf ein Potential vorgespannt ist, um die Niedrigenergieionen, die den Ionenstrahl verlassen, abzustoßen.

5. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Ionenquelle (12) betriebsfähig ist, um positiv geladene Ionen vorzusehen, um den Ionenstrahl zu bilden, und wobei der Sensor (110) folgendes aufweist: eine erste Elektrode (130), um Elektronen abzustoßen, die den Ionenstrahl verlassen, eine zweite Elektrode (132), die an eine Steuerspannung gekoppelt ist, um positiv geladene Ionen, die den Ionenstrahl verlassen, abzustoßen, und eine dritte Elektrode (140) zum Bestimmen der Größe der Steuerspannung, die ausreichend ist, um Ionen daran zu hindern, die dritte Elektrode zu erreichen, und um dadurch eine Anzeige des Ionenstrahlpotentials zu geben.

6. Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Potentials eines Ionenstrahls zur Verwendung beim Steuern einer Ionenimplantiervorrichtung, gekennzeichnet durch:

a) Tragen einer Vielzahl von Elektroden (132,140;222,226) bei radial zunehmenden Abständen von dem Ionenstrahl;

b) Vorspannen einer ersten Elektrode (132;222) der Vielzahl von Elektroden auf ein Steuerpotential, um Niedrigenergieionen, die den Ionenstrahl verlassen, abzustoßen;

c) Positionieren einer zweiten Elektrode (140;226) der Vielzahl von Elektroden bei einer Position radial außerhalb von der ersten Elektrode, um den Ionenstrom abzufühlen; und

d) Einstellen des Steuerpotentials, während der Ionenstrom bei der zweiten Elektrode abgefühlt wird, um das elektrische Potential des Ionenstrahl zu bestimmen.

7. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (110) folgendes aufweist:

a) erste und zweite Tragscheiben (150,152), die ausgerichtete öffnungen aufweisen, um es einem Ionenstrahl zu gestatten, sich ungehindert durch die ersten und zweiten Tragscheiben zu bewegen;

b) eine Vielzahl von Metallelektroden (130,132,140), die konzentrisch bei fixierten Radien um eine Achse, die im allgemeinen mit der Ionenstrahlmittellinie zusammenfällt, herum angeordnet sind, und die von den ersten und zweiten Tragscheiben getragen werden und sich zwischen diesen erstrecken;

c) eine Spannungs- bzw. Stromversorgung, gekoppelt mit einer ersten Metallelektrode (130) zum Vorspannen der ersten Elektrode auf Spannungen, um Elektronen, die den Ionenstrahl verlassen, zurück in den Strahl abzulenken und zum Vorspannen einer zweiten Elektrode (132) auf ein elektrisches Potential, um sich langsam bewegende, positiv geladene Ionen zurück in den Ionenstrahl abzulenken; und

d) Stromabfühlmittel (142) gekoppelt mit einer zu sätzlichen Elektrode (140), die radial außerhalb der ersten und zweiten Elektrode ist, zum Abfühlen des Stroms bei der zusätzlichen Elektrode und zum Korrelieren des elektrische Strahlpotentials mit dem Strom, wenn das Vorspannpotential auf der zweiten Elektrode eingestellt wird.

8. Ionenimplantiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5 und 7, die einen Strahlneutralisator (250) aufweist, um die Elektronenkonzentration in dem Ionenstrahl zu steuern und um somit das Ionenstrahlpotential einzustellen.

9. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Ionenstrahlneutralisator eine Elektronenfluteinrichtung (250) aufweist, deren Betrieb durch die elektronische Steuerung (250) gesteuert wird.

10. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (110; 210) folgendes aufweist:

a) eine Vielzahl von Metallelektroden (120,130,132,140;220,222,224,226), die bei fixierten Abständen von einem Ionenstrahl angeordnet sind;

b) eine Strom- bzw. Spannungsversorgung, gekoppelt mit einer ersten Elektrode (130;222) zum Vorspannen der ersten Elektrode auf ein Potential, um geladenen Teilchen einer ersten Polarität, die den Ionenstrahl verlassen, zurück in den Strahl abzulenken, und um eine zweite Elektrode (132;224) auf ein elektrisches Potential vorzuspannen, um geladene Teilchen einer entgegengesetzen Polarität, die den Ionenstrahl verlassen, zurück in den Ionenstrahl abzulenken; und

c) Stromabfühlmittel (142;240), gekoppelt mit einer zusätzlichen Elektrode (140;226), die radial außerhalb der ersten und zweiten Elektrode ist, zum Abfühlen eines Stromes bei der zusätzlichen Elektrode und zum Korrelieren des elektrischen Potentials der entgegengesetzt geladenen Teilchen mit dem Strom, wenn das Vorspannpotential auf der zweiten Elektrode eingestellt wird.

11. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die entgegengesetzt geladenen Teilchen positiv geladene Ionen sind und die Energie der positiv geladenen Ionen mit dem elektrischen Ionenstrahlpotential korreliert ist.

12. Ionenimplantiervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die entgegengesetzt geladenen Teilchen negativ geladene Elektronen sind, und wobei ein Signal von den Stromabfühlmitteln verwendet wird, um die Elektronentemperatur zu bestimmen.