JP2006302528A - イオン注入装置及びイオン注入方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 イオン注入装置において、マスク20の温度を測定するマスク温度計11と、マスク20の温度を制御するマスク加熱冷却システム13と、ウェハ30の温度を測定するウェハ温度計13と、ウェハ30の温度を制御するウェハ加熱冷却システム14と、マスク20とウェハ30との温度差と、熱膨張によるイオン注入位置精度誤差との特性関係が記憶されるとともに、マスク加熱冷却システム13及びウェハ加熱冷却システム14をコントロールする加熱冷却コントローラー15とを具備した温度管理制御機構を設けた。
【選択図】 図1
Description
図4は、従来のイオン注入装置の全体構成を示す斜視図であり、特許文献1に開示されている図1に対応するものである。
また、イオン源ステージ駆動装置112及びマスクステージ駆動装置132は、制御装置142によりコントロールされ、所定のパターンに対し、所望のイオン源を動作させるなどの制御を行う。
図5は、従来のイオン注入装置の問題点を説明するため、マスクと基板近傍におけるイオンビームの注入の状態を示す斜視図である。
図6乃至図8は、従来のイオン注入装置の問題点を説明するため、イオン注入位置エラーを含む基板の平面図である。
しかし、以下述べるような種々の要因により、注入位置精度誤差が生じてしまう。
次に、第2に、図7に示すようなローテ(Rotation)と呼ばれるマスクパターンが所定の回転角度回転してイオン注入位置精度誤差が生じてしまうケースである。
これは、マスク130や基板152には高エネルギーのイオンが注入されるため、マスク130のイオン遮蔽部に照射されたイオンや、マスク130の開口パターンを透過して基板152に照射されたイオンにより、マスク130及び基板152が加熱され、マスク130及び基板152の熱膨張の違いによって発生する位置精度誤差である。
また、マグについても、マスク130及び基板152との温度を制御をすることにより、ある程度位置精度誤差を縮小できるが、一層精密な位置精度でイオンを注入するには、次のような理由により非常に困難である。
また、マスク130と基板152との線膨張係数の相違を考慮した温度制御を行ったり、または、マスク130と基板152とを同じ材質で構成し線膨張係数を同一としたとしても、マスク130は所定の開口パターンを有し、熱膨張による形状の変化が等方的ではない。
前記マスクのマスク温度を測定するマスク温度測定部と、前記基板の基板温度を測定する基板温度測定部とを、具備する構成とした。
(1)請求項1に記載したように構成すると、マスクと基板の温度測定が可能になり、イオン注入の位置精度を向上したイオン注入装置とすることができる。
(1)請求項5に記載したように構成すると、マスクと基板の温度測定が可能になり、イオン注入の位置精度を向上したイオン注入装置とすることができる。
図1は、本発明のイオン注入装置の主要構成を示すブロック図である。
図2は、本発明のイオン注入装置の基本動作を説明するフローチャートである。
図3は、本発明のイオン注入装置に用いられるマスクと基板との温度差と、熱膨張による位置精度誤差であるマグとの関係を示す実測した特性図である。
また、以下の実施の形態では、マスクとしては開口パターンを有するステンシルマスク(単に、「マスク」とのみいう場合がある)、基板としては半導体ウェハ(単に、「ウェハ」とのみいう)を用いたもので説明する。
そこで、図3に示すように、本実施の形態の温度管理制御機構10は、マスク20とウェハ30の温度差と熱膨張による位置精度誤差であるマグ成分との特性関係を予め測定しておき、その実測データを記憶させておくとともに、ステンシルマスク加熱冷却システム(図1、図2中CS1)13と、ウェハ30の温度を制御するウェハ加熱冷却システム(図1、図2中CS2)14を制御する加熱冷却コントローラー15(以下、単に「コントローラ」とのみいう場合がある)を具備している。
なお、図1、図3において、紙面左右方向をX軸、紙面上下方向をY軸と設定し、図3では、それぞれ変数をx、yとしている。
本発明のイオン注入装置では、ウェハ30へのイオン注入開始後、上記した温度管理制御機構10により、マスク20及びウェハ30の温度管理及び制御も開始する。
次に、マスク20の温度Tc1からウェハ30の温度Tc2を差し引くことで、温度差Trを算出する(ST2)。
この温度制御後、再度、マスク20の温度Tc1とウェハ30の温度Tc2を測定し(ST1)、温度差Trがマスク20の温度Tc1、ウェハ30の温度Tc2の範囲内に収まるまでこの温度制御を繰り返す。
この温度制御後、再度、マスク20の温度Tc1とウェハ30の温度Tc2を測定し(ST1)、温度差Trがマスク20の温度Tc1、ウェハ30の温度Tc2の範囲内に収まるまでこの温度制御を繰り返す。
例えば、上記実施の形態では、マスクとしてステンシルマスク、基板としてウェハのもので説明したが、これらのものに限定されず、種々のマスク、基板に対応可能であることは勿論のことである。
11:マスク温度計
12:ウェハ温度計(基板温度計)
13:ステンシルマスク加熱冷却システム(マスク加熱冷却装置)
14:ウェハ加熱冷却システム(基板加熱冷却装置)
15:加熱冷却コントローラー
20:ステンシルマスク(マスク)
30:ウェハ(基板)
Claims (8)
- 開口パターンを有するマスクを保持する機構を持ち、前記マスクの開口部を通して所望のエネルギーに加速されたイオンを半導体ウェハ等の基板に注入するイオン注入装置において、
前記マスクのマスク温度を測定するマスク温度測定部と、
前記基板の基板温度を測定する基板温度測定部とを、具備することを特徴とするイオン注入装置。 - 前記マスクのマスク温度を調整するマスク温度調整部と、
前記基板の基板温度を調整する基板温度調整部を具備することを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。 - 前記マスク温度と前記基板温度が所望の温度になるように前期マスク温度調整部と前記基板温度調整部を制御する温度管理制御機構を具備することを特徴とする請求項2に記載のイオン注入装置。
- 前記温度管理制御機構には、
予め前記マスク温度と前記基板温度に対する前記マスクと前記処理基板に生じる位置精度誤差との特性関係を記憶する記憶部と、
前記マスク温度測定部によって測定された前記マスク温度と前記基板温度測定部によって測定された前記基板温度と前記記憶部によって記憶された前記特性関係によって前記マスク温度制御部への制御命令と前記基板温度制御部への制御命令を演算する演算部とを具備することを特徴とする請求項3に記載のイオン注入装置。 - 開口パターンを有するマスクを通して処理基板に所望のイオンを注入するイオン注入方法において、
前記マスクのマスク温度と前記処理基板の基板温度を測定することを特徴とするイオン注入方法。 - 前記マスク温度と前記基板温度を調整するステップを含むことを特徴とする請求項5に記載のイオン注入方法。
- 前記マスク温度と前記基板温度を調整するステップが、
前記マスク温度が予め設定された温度領域より高い場合には前記マスクを冷却し前記マスク温度が予め設定された温度領域よりも高い場合には前記マスクを加熱することと、前記基板温度が予め設定された温度領域よりも高い場合には前記基板を冷却し前記基板温度が予め設定された温度領域よりも低い場合には前記基板を加熱することの、いずれか一方または両方を実施することである請求項6に記載のイオン注入方法。 - 前記マスク温度と前記基板温度を調整するステップは、
前記マスク温度と前記基板温度の差が予め設定された温度領域よりも高い場合には前記マスクを冷却することと前記基板を加熱することのいずれか一方または両方を実施し、
前記マスク温度と前記基板温度の差が予め設定された温度領域よりも低い場合には前記マスクを加熱することと前記基板を冷却することのいずれか一方または両方を実施することである請求項6に記載のイオン注入方法。
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