[发明专利]离子注入装置及离子注入方法

说明书

本申请基于并请求于2011年10月17日提交的日本专利申请No.2011-227917的优先权。该专利申请的公开内容以其全部内容通过引用并入于此。

技术领域

本发明涉及一种离子注入装置及离子注入方法，尤其涉及一种具有利用真空度的测量补偿由离子注入过程中的电荷转换所引起的剂量的变化的功能的离子注入装置的离子注入量控制。

背景技术

在半导体制造工艺中，为了改变电导率、改变晶片的晶体结构等目的，通常进行向半导体晶片内注入离子的工艺。用于该工艺的装置称为离子注入装置，其具有形成被离子源离子化之后加速的离子束的功能、及利用束扫描、晶片扫描或其组合来对半导体晶片的整个表面照射该离子束的功能。

在半导体制造工艺中的离子注入工艺中，通常需要向晶片表面内均匀地注入目标剂量，并且通常为了该目的而控制离子注入装置。

在这种离子注入装置中，虽然通过测量离子束电流值并且由注入于晶片中的离子的价数计算注入剂量来执行控制操作，但是为了进行准确的控制而提出了对离子束电流值进行校正的真空校正功能（参见专利文献1）。使用该真空校正功能的理由如下。

在离子注入装置中，为了提高束输送效率或者防止注入离子的晶片出现充电现象（charge up），有意地从外部向束线（beam line）中导入气体，并通过导入气体的离子化、等离子体化来供给电子。通常且主要使用惰性气体作为导入气体。注入离子的晶片上涂布有抗蚀剂膜，使离子束照射至抗蚀剂膜，由此产生由抗蚀剂膜所引起的气体。有意地导入于束线中的部分导入气体及通过向具有抗蚀剂膜的晶片注入离子束而产生的抗蚀剂引发气体作为残余气体停留在束线中。离子束中的粒子与该残余气体碰撞，且以一定比例进行电荷转换，从而被中性化。由于通过电荷转换而中性化的离子束中的粒子无法作为离子束电流测量，因此，无法可靠地测量注入至晶片中的粒子数，使得注入剂量的控制变得不准确。由此，使用真空校正功能，以校正通过离子束与残余气体的碰撞而使离子束中的粒子中性化的效果并且准确控制剂量。

在专利文献1中所公开的真空校正功能中，离子束电流的测量值用Im表示，从外部导入的导入气体的分压值用P_A表示，真空计测量值用P表示，抗蚀剂引发气体的分压值用P-P_A表示，指示使离子束的导入气体中性化的容易度的真空校正系数用K_A表示，与抗蚀剂引发气体有关的真空校正系数用K表示。在专利文献1中所公开的真空校正功能中，还计算了应当在不发生由电荷转换所致的离子束粒子中性化时测量的注入离子束电流I₀，并且基于以上述值进行剂量控制。假设上述要素满足如下公式。

Im=I₀×f(P)

f(P)=exp[-K_AP_A-K(P-P_A)]

其中，压力的函数f(P)中所包含的真空校正系数K_A和K的值根据离子种类、离子束的加速电压以及导入气体的种类而变化。

在从外部导入的导入气体与抗蚀剂引发气体中，当离子束碰撞时中性化的粒子的比例发生变化。因此，需要分别准确地估算导入气体与抗蚀剂引发气体的分压值。然而，专利文献1中所公开的真空校正功能在该估算方法方面存在问题。

专利文献1：日本特开2000-11942号公报

在专利文献1中所公开的真空校正功能中，将离子注入之前的未产生抗蚀剂引发气体状态下的真空计测量值用作导入气体的分压值P_A，假设分压值P_A即使在离子注入过程中也始终恒定。并且，将指代在离子注入过程中时刻持续变化的真空计测量值P与导入气体的分压值P_A之间的差的值P-P_A用作抗蚀剂引发气体的分压值。

然而，如后面所详细描述的，在离子注入装置内，通常存在在向晶片中注入离子的过程中操作的结构。并且，结构的机械操作改变了束线的真空流导（conductance）。这意味着导入气体的分压值P_A在离子注入过程中随时间显著地变化。

并且，如后面所详细描述的，有意地导入至束线中的导入气体未必是一种；然而，在专利文献1中所公开的真空校正功能中缺乏关于以上观点的考虑。