JP2969788B2

JP2969788B2 - イオンビームの平行度測定方法、走査波形整形方法およびイオン注入装置

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Publication number: JP2969788B2
Application number: JP2127230A
Authority: JP
Inventors: 倫郎礒部
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: EP0457321A3; KR940009197B1; DE69124136T2; US5180918A; JPH0422900A; EP0457321B1; KR910020793A; EP0457321A2; DE69124136D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、イオンビームを電気的に平行走査（パラ
レルスキャン）する方式のイオン注入装置におけるイオ
ンビームの平行度測定方法、同イオンビームの走査波形
整形方法およびそのような方法を実施することができる
イオン注入装置に関する。

〔従来の技術〕

第11図は、従来のイオン注入装置の一例を部分的に示
す概略図である。

このイオン注入装置は、図示しないイオン源から引き
出され、かつ必要に応じて質量分析、加速等が行われた
スポット状のイオンビーム２を、走査電源12から互いに
180度位相の異なる走査電圧が印加される二組の走査電
極４および６の協働によってＸ方向（例えば水平方向。
以下同じ）に静電的に平行走査し、これをホルダ10に保
持されたターゲット（例えばウェーハ）８に照射するよ
う構成されている。

走査電源12は、この例では、互いに180度位相の異な
る三角波形の走査電圧＋Ｖおよび−Ｖを出力する。

なお、ホルダ10およびターゲット８は、例えば、図示
しないホルダ駆動装置によって前記Ｘ方向と実質的に直
交するＹ方向（例えば垂直方向。以下同じ）に機械的に
走査され、これとイオンビーム２の前記走査との協働
（ハイブリッドスキャン）によってターゲット８の全面
に均一にイオン注入が行われるようにしている。

また、従来は、イオンビーム２のＸ方向の走査領域の
一端部に、イオンビーム２を受けてそのビーム電流Ｉを
計測するビームモニタ14を設け、このビーム電流Ｉを表
示装置15のＹ軸に、前記走査電圧（例えば＋Ｖ）をＸ軸
にそれぞれ入力し、これによってイオン注入中のイオン
ビーム２の走査状況をモニタするようにしている。第12
図にその波形の一例を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなイオン注入装置においては、走査電源12
の故障・劣化、走査電源12と走査電極４および６とを接
続するリード線の断線・劣化、あるいはビームライン構
成の予期せざる変動等によって、イオンビーム２の平行
度に異常を来す可能性がある。

ちなみに、イオンビーム２の平行度に異常が生じると
（即ち平行度が悪くなると）、例えばターゲット８上で
のイオンビーム２の走査速度や入射角が一定でなくな
り、ターゲット８上での注入均一性が低下する等の不具
合が生じる。

そのため従来は、当該イオン注入装置のオペレータが
第12図の波形を元に平行度の異常を判断しているが、こ
れには多くの経験が必要になるという問題がある。

また、例え十分に経験を積んでいたとしても、イオ
ンビーム２の平行度の長期的な変動は分りにくい、下
流側の走査電極６の働きが完全に無効になった場合、ビ
ーム電流波形のピークの位置が若干ずれるとしても正常
時のものと全く相似な波形が得られる、上記波形はイ
オン種、ビーム量、イオン源の条件等によっても、平行
度の異常時と良く似た変化をする、異常があっても走
査電源12のオフセット電圧を変化させてビーム走査の中
心をずらすことで、正常な波形に近いものが得られるこ
とがある、等の理由で、平行度の異常を発見することは
難しい。

そこでこの発明の一つの目的は、イオンビームの平行
度の異常を簡単にかつ確実に検知することができるイオ
ンビームの平行度測定方法を提供することである。

この発明の他の目的は、更に進んでターゲット上での
イオンビームの走査速度が一定に近づくようにイオンビ
ームの走査波形を整形するイオンビームの走査波形整形
方法を提供することである。

この発明の更に他の目的は、上記のようなイオンビー
ムの平行度測定方法およびイオンビームの走査波形整形
方法を簡単に実施することができるイオン注入装置を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明に係るイオンビー
ムの平行度測定方法は、電気的に平行走査されるイオン
ビームを電気的に検出してその走査位置の時間的変化を
表す関数をイオンビームの上流側および下流側について
それぞれ求め、この関数に基づいて、互いに対応する時
刻におけるイオンビームの前記上流側での位置および前
記下流側での位置を求め、そしてこの両方の位置の関係
によってイオンビームの平行度を定量的に求めることを
特徴とする。

また、この発明に係るイオンビームの走査波形整形方
法は、電気的に平行走査されるイオンビームを電気的に
検出してその走査位置の時間的変化をイオンビームの上
流側および下流側についてそれぞれ求め、その結果に基
づいて、イオンビームの上流側および下流側での計測位
置とターゲットとの位置関係からターゲット上でのイオ
ンビームの走査位置の時間的変化を求め、そしてこのタ
ーゲット上でのイオンビームの走査位置の時間的変化が
一定になるように、イオンビームの走査波形を整形する
ことを特徴とする。

また、この発明に係る第１のイオン注入装置は、電気
的に平行走査されるイオンビームを電気的に検出してそ
の走査位置の時間的変化を表す関数をイオンビームの上
流側および下流側についてそれぞれ求める処理と、この
関数に基づいて、互いに対応する時刻におけるイオンビ
ームの前記上流側での位置および前記下流側での位置を
求める処理と、この両方の位置の関係によってイオンビ
ームの平行度を定量的に求める処理とを行う制御装置を
備えることを特徴とする。

更に、この発明に係る第２のイオン注入装置は、電気
的に平行走査されるイオンビームを電気的に検出してそ
の走査位置の時間的変化を表す関数をイオンビームの上
流側および下流側についてそれぞれ求める処理と、この
関数に基づいて、イオンビームの上流側および下流側で
の計測位置とターゲットとの位置関係からターゲット上
でのイオンビームの走査位置の時間的変化を表す関数を
求める処理と、このターゲット上でのイオンビームの走
査位置の時間的変化が一定になるように、イオンビーム
の走査波形を整形する処理とを行う制御装置を備えるこ
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注入装置
を部分的に示す概略図である。第２図は、第１図の装置
における走査電極周りを側方から見て示す概略図であ
る。

この実施例のイオン注入装置も、図示しないイオン源
から引き出され、かつ必要に応じて質量分析、加速等が
行われたスポット状のイオンビーム２を、走査電源22か
ら互いに180度位相の異なる走査電圧が印加される二組
の走査電極４および６の協働によってＸ方向に静電的に
平行走査し、これをホルダ10に保持されたターゲット８
に照射するよう構成されている。

上流側の走査電極４と下流側の走査電極６との間に
は、この例では、イオンビーム２をＹ方向に所定の角度
偏向させ、直進する中性ビームを分離して目的とするイ
オンビーム２がターゲット８に入射するように、一組の
偏向電極５が設けられている。この偏向電極５は、それ
に印加する電圧を変えて（具体的には下げて）、イオン
ビーム２が後述する多点ビームモニタ24へ入射するよう
にすることにも用いられる。

ホルダ10およびターゲット８の、前記Ｘ方向と実質的
に直交するＹ方向の機械的走査は、この例では、ホルダ
10を支えるアーム18を可逆転式のモータ（例えばダイレ
クトドライブモータ）16によって矢印Ｒのように揺動回
転させることによって行うようにしているが、必ずしも
これに限られるものではない。

二つの多点ビームモニタ24および26が、この例では、
ターゲット８の上流側および下流側にそれぞれ設けられ
ており、しかもこの例では、上流側の多点ビームモニタ
24はターゲット８に照射されるイオンビーム２を遮らな
いように上方にずらして配置されており、下流側の多点
ビームモニタ26はターゲット８の後方に配置されている
（第２図参照）。

各多点ビームモニタ24、26は、イオンビーム２を電気
的に検出する複数のビーム検出点がイオンビーム２の走
査方向であるＸ方向に並設されかつ各ビーム検出点の位
置が予め分かっているものである。例えば、各多点ビー
ムモニタ24、26は、イオンビーム２を受けてそのビーム
電流Ｉをそれぞれ計測する複数の独立したビーム電流計
測器（例えばファラデーカップ）をイオンビーム２の走
査方向であるＸ方向に並べたものでも良いし、Ｘ方向に
長い単一のビーム電流計測器の前方に、複数の孔がＸ方
向に並んだマスクを設けたものでも良い。

いずれにしても、この多点ビームモニタ24および26
は、後述するようにイオンビーム２のビーム電流Ｉのピ
ークを検出することが目的であるため、絶対値としての
ビーム電流Ｉの計測精度は必ずしも必要ではない。即
ち、各多点ビームモニタ24、26内のビーム電流検出点間
の検出量や感度等のばらつきは問題にならない。

両多点ビームモニタ24および26によって計測したビー
ム電流Ｉは、データロガー28によって収集かつ記録され
る。

またこの実施例では、このデータロガー28によって収
集したデータに基づいて、後述するような演算処理等を
行う制御装置30がこのデータロガー28に接続されてい
る。

またこの実施例では、走査電極４および６に走査電圧
＋Ｖおよび−Ｖを供給する走査電源22を、次のような構
成にしている。

即ちこの走査電源22は、外部から与えられる走査波形
データ（例えば上記制御装置30から与えられる走査波形
データDS）に基づいて当該走査波形データに対応する波
形の走査信号VSを発生する任意波形発生器221と、それ
からの走査信号VSを昇圧して互いに逆極性の走査電圧＋
Ｖおよび−Ｖをそれぞれ出力する高圧増幅器222および2
23とを備えている。

任意波形発生器221は、プログラム設定することによ
って、あるいは外部から入力される走査波形データに基
づいて、任意波形の信号を発生することができるもので
あり、公知のものである。

またこの任意波形発生器221は、データロガー28に対
して、上流側および下流側の多点ビームモニタ24および
26のデータ収集を同期させるための同期信号（例えばク
ロック信号）SYを供給する。

次に、上記のようなイオン注入装置において、イオン
ビーム２の平行度を測定する方法の例を説明する。この
測定は、この実施例では、ターゲット８が搬送中か、イ
オン注入中であってもＹ方向の機械的走査動作が方向転
換中である等、ターゲット８およびホルダ10が注入位置
にないときに（即ち下流側の多点ビームモニタ26へイオ
ンビーム２が入射するときに）行うことができる。

まず、偏向電極５への印加電圧を適当に切り換えて、
上流側の多点ビームモニタ24および下流側の多点ビーム
モニタ26にイオンビーム２が入射する状態で最低１往復
ずつ走査を行う。この走査は、計測を正確に行う観点か
ら、ターゲット８に対するイオン注入時と同じ条件で行
うのが好ましい。

このとき、データロガー28は、任意波形発生器221か
らの同期信号（クロック信号）SYを用いて、任意波形発
生器221の１クロック分の動作に対応して、両多点ビー
ムモニタ24および26への入射イオンビーム２のビーム電
流Ｉのサンプリングを行う。

上記サンプリングにより、任意波形発生器221からの
同期信号SYのクロック数で数えた時間ｔ（＝クロック数
×周期）とビーム電流Ｉとの関係を表すデータが、上流
側の多点ビームモニタ24および下流側の多点ビームモニ
タ26についてそれぞれ得られる。この上、下流側のデー
タは、例えば第３図（Ａ）に示すように、多点ビームモ
ニタ24、26の複数のビーム検出点の中心にイオンビーム
２が入射している状態に対応する複数のピークを持つ
（ちなみに第３図（Ａ）は、多点ビームモニタ24、26が
前述した単一のビーム電流計測器の前方に多孔マスクを
設けたタイプの場合の例である）。

この各ピークの位置の時間t1、t2、・・・は、そのと
きの同期信号SYのクロック数から求めることができる。

また、両多点ビームモニタ24および26の各ビーム検出
点の位置は予め分かっている。例えば、第１図中に示す
ように、多点ビームモニタ24のビーム検出点ａ、ｂの位
置は、それぞれ、−xa、−xbである。

このようにして求めた離散的な位置と時間の関係を示
すデータに適当な内挿および外挿を行うことにより、例
えば第３図（Ｂ）に示すように、イオンビーム２の走査
位置ｘの連続的な時間的変化を示す関数を、上流側の多
点ビームモニタ24および下流側の多点ビームモニタ26に
ついてそれぞれ求める。この場合、イオンビーム２の平
行度が全走査領域において一定である場合は、上記関数
は例えば第３図（Ｂ）に示すようなきれいな三角波にな
り、平行度が一定でない場合は歪んだ三角波になる。

上記二つの（即ち上流側および下流側についての）関
数から、互いに対応する時刻ｔにおけるイオンビーム２
の上流側の多点ビームモニタ24での走査位置x_u（ｔ）お
よび下流側の多点ビームモニタ26での走査位置x_d（ｔ）
を求め、この両方の位置関係によって、イオンビーム２
の時刻ｔにおける平行度を求める。

例えば、両多点ビームモニタ24および26間の距離をＬ
とした場合、第４図を参照して、イオンビーム２の走査
方向Ｘに直交する方向をＺとした場合、イオンビーム２
のこのＺ方向に対する角度θを平行度と定義すれば、時
刻ｔにおける平行度θ（ｔ）は、 θ（ｔ）＝tan^-1｛（x_u（ｔ）−x_d（ｔ））/L｝ …（１）で定量的に求めることができる。例えば、ある時刻にお
けるイオンビーム２がＺ方向に完全に平行な場合は、θ
＝０゜となる。また、この注目する時刻ｔを換えること
により、イオンビーム２の走査領域内での複数点の平行
度を、即ち平行度の分布を、きめ細かく求めることがで
きる。

あるいは、上記θ（ｔ）を求める代わりに、単にx
_u（ｔ）−x_d（ｔ）またはx_u（ｔ）/x_d（ｔ）を求めるこ
とによってもイオンビーム２の平行度を求めることがで
きる。

以上により、イオンビーム２の平行度の測定は完了す
る。

なお、データロガー28で収集したビーム電流Ｉのデー
タに基づいてイオンビーム２の平行度を求める上記のよ
うな処理は、この実施例では制御装置30によって行うよ
うにしているが、人が行っても良い。

上記のような平行度測定方法によれば、オペレータの
経験とか勘というようなものに頼らずに、定量的に精度
良く、イオンビーム２の平行度やその走査方向における
分布を求めることができる。従って、前述したような原
因によるイオンビーム２の平行度の異常を簡単にかつ確
実に検知することができる。

なお、イオンビーム２の平行度の測定には、多孔マス
クと紙のようなものを使用し、多孔マスクの各孔を通過
したイオンビームが紙につける焼跡の位置と孔との関係
で平行度を測定する方法もあるが、この方法だと、測定
の度ごとに、当該イオン注入装置を構成する真空容器の
真空を破って多孔マスクや紙を真空容器内に持ち込まな
ければならず、非常に手間や時間がかかるという問題が
ある。

これに対して上記測定方法では、イオンビーム２を電
気的に検出する、より具体的には多点ビームモニタ24お
よび26で検出するようにしているので、真空容器の真空
を破る必要は全くなく、必要なときにそのままで簡単に
測定することができる。

また、イオンビーム２の電気的検出には必ずしも上記
例のように二つの多点ビームモニタ24および26を用いる
必要はなく、例えば一つの多点ビームモニタをＺ方向に
移動させても良いし、あるいは単一のビーム電流計測器
がＸ方向に、あるいは更にＺ方向に、移動するようなも
のを用いても良いが、上記例のように二つの多点ビーム
モニタ24および26を用いれば、可動機構が不要になり簡
単な構成でしかも時間をかけずにイオンビーム２の平行
度を測定することができる。このことは、後述する波形
整形方法においても同様である。

次に、上記のようなイオン注入装置において、イオン
ビーム２の平行度測定から更に進んで、イオンビーム２
の走査波形を整形する方法の例を説明する。

第５図に、大振幅および小振幅の場合のイオンビーム
の軌道の例を示す。軌道Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′は、それぞ
れ、一方の走査電極４およびこれと反対側の走査電極６
に＋V_A、＋V_A′、＋V_B、＋V_B′を印加し、他方の走査電
極４およびこれと反対側の走査電極６に−V_A、−V_A′、
−V_B、−V_B′を印加した場合である。

ターゲット位置への入射点x_A、x_A′、x_B、x_B′は、
V_A′−V_A＝V_B′−V_Bのとき、通常は、 x_A′−x_A＞x_B′−x_B となる。即ち、イオンビーム２は中心へ向かって集束す
る傾向になる。従って、dV/dt＝一定の三角波による走
査では、小振幅の部分ではターゲット上での走査速度が
速くなり、大振幅の部分では走査速度は遅くなる。この
結果、ターゲットへのイオン注入量は、周辺へ行くほど
多くなることになる。

このような現象が起こるのは、ビーム軌道ＢやＢ′の
ような大振幅の場合、イオンビーム２が下流側の走査電
極６を通過中に電位（正電位）の高い電極近傍を通るた
めにイオンビーム２が減速されて曲げ戻しの作用が大き
くなるためである。

このような注入量の不均一性を補正するためには、大
振幅の部分ではイオンビーム２の走査速度が速くなるよ
うな走査電圧波形が必要である。

走査波形の整形を行うこれまでの方法としては、（Ａ）ビームライン上に設けた多点ビームモニタや、イ
オンビーム２の走査方向に移動可能な単一のビームモニ
タを用いて、イオンビーム２の走査方向の幾つかの点で
のビーム電流量を計測して、その値を元にして走査波形
の整形を行うものや、（Ｂ）ビームライン上の電位分布のシミュレーション計
算から波形を生成するものがある。

ところが上記（Ａ）の方法の場合、ビームモニタをタ
ーゲットと同一位置に設けないと、両者間の位置の差Δ
Ｚにより、例えば第５図に示すように、（X_B′−X_B:X_A′−X_A）≠（x_B′−x_B:x_A′−x_A）となるため、計測が不正確になり、ターゲット上での走
査速度が一定となるような波形を正確に作り出すことが
できない。これを避けるためには、ビームモニタをター
ゲットと同一位置に正確に位置決めし、ターゲットに対
するイオン注入時はその邪魔にならない位置に移動させ
る可動機構が必要になり、構造が複雑化するという問題
がある。

また、上記（Ｂ）の方法の場合、シミュレーションモ
デルが複雑であり、特に走査電極端部の影響の評価が難
しく、そのため正確な計算を行うには多大な時間がかか
る。また、好ましい走査波形データを作って走査電源
（例えば走査電源22の任意波形発生器221）に入力して
も、同電源の高圧増幅器222、224等における非直線性等
により、その出力である走査電圧は必ずしも入力波形デ
ータと一致せず、装置ごとのばらつきが出るため、正確
な波形整形は困難であるという問題がある。

これに対して、以下に述べるこの実施例の走査波形整
形方法によれば、上記のような問題点を全て解消するこ
とができる。

この実施例の走査波形整形方法も、構成的には、第１
図および第２図等に示したのと同様のものを用いて行う
ことができる。

また波形整形のためのデータ収集等は、上記平行度測
定の場合と同様、ターゲット８およびホルダ10が注入位
置にない場合（即ち下流側の多点ビームモニタ26へイオ
ンビーム２が入射するときに）行うことができる。

波形整形の手順の例を以下に示す。

（１）まず、イオンビーム２の平行度測定の場合に説明
した上記〜の手順と同様の手順により、イオンビー
ム２の上流側の多点ビームモニタ24および下流側の多点
ビームモニタ26での、連続的な時間の関数としての走査
位置を求める。

（２）次に、両多点ビームモニタ24、26とターゲット８
との位置関係および上記（１）で求めた関数により、タ
ーゲット８上での時刻ｔにおけるイオンビーム２の走査
位置を求める。

即ち第６図を参照して、ターゲット８と多点ビームモ
ニタ24および26との間の距離をそれぞれL₁、L₂とした場
合、時刻ｔでの多点ビームモニタ24上での走査位置x
_u（ｔ）および多点ビームモニタ26上での走査位置x
_d（ｔ）から、ターゲット８上での走査位置x_t（ｔ）
は、 x_t（ｔ）＝（L₂x_u（ｔ）＋L₁x_d（ｔ））÷（L₁＋L₂） …（２）で求まる。

上記（２）式によるターゲット８上での走査位置x_tの
時間的変化の例を第７図に示す。ターゲット８上でのイ
オンビーム２の走査速度が一定であれば、例えば破線Ｃ
で示すような直線となり、例えばターゲット８の周辺部
で走査速度が遅い場合は（例えば第５図に示したように
イオンビーム２が中心に向かって集束しているような場
合は）、実線Ｄで示すように直線から歪んだものとな
る。

（３）上記により、ターゲット８上での走査速度が一定
であれば、走査波形整形の必要はないので、処理は終了
する。

（４）一定でない場合、イオンビーム２のビーム電流Ｉ
のサンプリングを行ったときに任意波形発生器221から
出力した走査信号VSのデータ（例えば第８図中の実線Ｅ
で示すような波形）は分かっているので、これと第７図
で説明した関数とから、走査信号VSとターゲット８上で
のイオンビーム２の走査位置x_tとの対応を求める。その
結果、上記例では第９図に示すような関数が得られる。
これから、走査電源22の任意波形発生器221からどのよ
うな値の走査信号VSを出力したら、ターゲット８上でイ
オンビーム２がどこに来るかが分る。

（５）この第９図のような関数を元に、走査信号VSの波
形を整形して、第７図のカーブが直線化するようにす
る。例えば上記例では、第８図中に破線Ｆで示すよう
に、走査信号VSのピーク付近を少し持ち上げれば良い。
この実施例では、制御装置30においてこの走査信号VSに
対応する走査波形データDSを作り直してこれを任意波形
発生器221に与えるようにしている。

（６）その後は、必要に応じて上記（１）に戻って、タ
ーゲット８上において必要とする一定の走査速度が得ら
れるまで、即ち第７図の実線Ｄで示すカーブが所望の直
線になるまで、上記と同様の処理を繰り返せば良い。

上記のような走査波形整形方法によれば、従来のビー
ムモニタ上での走査速度を計測する方法と違って、ター
ゲット８上でのイオンビーム２の走査速度を計算により
求めるようにしており、しかもイオンビーム２は電極通
過中を除いては直進するのでターゲット８上での走査速
度は正確に求めることができるので、多点ビームモニタ
24、26とターゲット８との間の位置の差を無視すること
ができ、ターゲット８上でのイオンビーム２の走査速度
が一定になるような、即ちターゲット８上の走査方向の
イオン注入量が均一になるような走査波形を正確に作り
出すことができる。

しかも、多点ビームモニタ24、26は可動にする必要が
ないので、構造的にも簡単なもので済む。

また、イオンビーム２のビーム電流Ｉのサンプリング
は、他に異常がない限り、上、下流側の多点ビームモニ
タ24、26で１往復ずつの合計２往復の走査で良いため、
従来の電位分布のシミュレーションを行う方法と違っ
て、波形整形を高速で行うことができる。

しかも、この実施例の方法では、走査電源22の高圧増
幅器222、223等における非直線性をも含めて波形整形す
ることになるので、高圧増幅器222、223等の特性のばら
つきに影響されることなく正確な波形整形が可能であ
る。

なお、以上においては、多点ビームモニタ24および26
がターゲット８を挟んで配置されている場合を例に説明
したが、必ずしもそのようにする必要はなく、基本的に
は両多点ビームモニタ24、26をイオンビーム２の上流側
と下流側とに配置すれば良い。

また、一方または両方の多点ビームモニタ24、26を、
ターゲット８に対するイオン注入の際のビーム軌道から
上下方向（Ｙ方向）にずらしても、Ｘ方向に走査される
イオンビーム２の走査位置の時間的変化の計測に支障は
ない。

また、走査電源22を、例えば第10図に示すように、前
述した制御装置30から走査波形データDS₁およびDS₂を受
けて互いに逆極性の走査信号＋VSおよび−VSをそれぞれ
発生する二つの任意波形発生器221および224と、それら
をそれぞれ昇圧して互いに逆極性の走査電圧＋Ｖおよび
−Ｖを出力する二つの高圧増幅器222および225とで構成
し、この各任意波形発生器221および224に制御装置30か
ら前記と同様にして算出した走査波形データDS₁およびD
S₂をそれぞれ与えるようにしても良く、そのようにすれ
ば走査電極４および６に供給する走査電圧の波形を＋Ｖ
側と−Ｖ側とで互いに独立して変えることができるの
で、よりきめ細かな補正を行うことができるようにな
る。

また、この発明は、上記例のようにイオンビーム２を
静電的に平行走査する場合だけではなく、磁場による偏
向を併用する等して平行走査する場合にも適用すること
ができる。

また、この明細書においてＸ方向およびＹ方向は、直
交する２方向を表すだけであり、従って例えば、Ｘ方向
を水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれら
から傾いた方向と見ても良い。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１および５記載の発明によれば、
オペレータの経験とか勘に頼ることなく、イオンビーム
の平行度を、またその走査方向における分布を、定量的
に精度良く測定することができる。従って、種々の原因
によるイオンビームの平行度の異常を簡単にかつ確実に
検知することができる。しかも、イオン注入装置を構成
する真空容器の真空を破る必要がないので、必要なとき
に簡単に平行度を測定することができる。

また、請求項１記載の平行度測定方法において、イオ
ンビームの電気的検出に二つの多点ビームモニタを用い
れば、簡単な構成でしかも時間をかけずに平行度を測定
することができるようになる。

また、請求項３および６記載の発明によれば、ターゲ
ット上でのイオンビームの走査速度を計算により求める
ようにしているので、ターゲット上でのイオンビームの
走査速度が一定になるような、即ちターゲット上の走査
方向のイオン注入量が均一になるような走査波形を正確
に作り出すことができる。しかも、イオンビームの計測
は、上流側および下流側において最低限１往復走査分ず
つで良いため、従来の電位分布のシュミレーションを行
う方法と違って、波形整形を高速で行うことができる。
また、この発明では、走査電源における非直線性をも含
めて波形整形するようになるので、走査電源の特性のば
らつきに影響されることなく正確な波形整形が可能にな
る。

また、請求項３記載の波形整形方法において、イオン
ビームの電気的検出に二つの多点ビームモニタを用いれ
ば、簡単な構成でしかも時間をかけずに波形整形を行う
ことができるようになる。

【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注入装置を
部分的に示す概略図である。第２図は、第１図の装置に
おける走査電極周りを側方から見て示す概略図である。
第３図（Ａ）は多点ビームモニタで計測したビーム電流
波形の一例を示すものであり、同図（Ｂ）はこの波形に
基づいて得られるイオンビームの走査位置の時間的変化
の一例を示すグラフである。第４図は、上流側の多点ビ
ームモニタ上および下流側の多点ビームモニタ上でのイ
オンビームの走査位置の関係の一例を示す図である。第
５図は、大振幅および小振幅の場合のイオンビームの軌
道の例を示す図である。第６図は、上流側の多点ビーム
モニタ上、下流側の多点ビームモニタ上およびターゲッ
ト上でのイオンビームの走査位置の関係の一例を示す図
である。第７図は、イオンビームの走査位置の時間的変
化の一例を示すグラフである。第８図は、走査信号の時
間的変化の一例を示すグラフである。第９図は、走査信
号とイオンビームの走査位置との関係の一例を示すグラ
フである。第10図は、走査電源の他の例を示すブロック
図である。第11図は、従来のイオン注入装置の一例を部
分的に示す概略図である。第12図は、イオン注入中のビ
ーム電流波形の一例を示す図である。２……イオンビーム、４……走査電極、５……偏向電
極、６……走査電極、８……ターゲット、22……走査電
源、221……任意波形発生器、222,223……高圧増幅器、
24,26……多点ビームモニタ、28……データロガー、30
……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G21K 5/04 G01T 1/29 H01J 37/04 H01L 21/265

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気的に平行走査されるイオンビームを電
気的に検出してその走査位置の時間的変化を表す関数を
イオンビームの上流側および下流側についてそれぞれ求
め、この関数に基づいて、互いに対応する時刻における
イオンビームの前記上流側での位置および前記下流側で
の位置を求め、そしてこの両方の位置の関係によってイ
オンビームの平行度を定量的に求めることを特徴とする
イオンビームの平行度測定方法。
【請求項２】前述したイオンビームの電気的検出に、イ
オンビームの上流側と下流側とに設けられていて、イオ
ンビームを電気的に検出する複数のビーム検出点がイオ
ンビームの走査方向に並設されかつ各ビーム検出点の位
置が予め分かっている二つの多点ビームモニタを用いる
ことを特徴とする請求項１記載のイオンビームの平行度
測定方法。
【請求項３】電気的に平行走査されるイオンビームを電
気的に検出してその走査位置の時間的変化をイオンビー
ムの上流側および下流側についてそれぞれ求め、その結
果に基づいて、イオンビームの上流側および下流側での
計測位置とターゲットとの位置関係からターゲット上で
のイオンビームの走査位置の時間的変化を求め、そして
このターゲット上でのイオンビームの走査位置の時間的
変化が一定になるように、イオンビームの走査波形を整
形することを特徴とするイオンビームの走査波形整形方
法。
【請求項４】前述したイオンビームの電気的検出に、イ
オンビームの上流側と下流側とに設けられていて、イオ
ンビームを電気的に検出する複数のビーム検出点がイオ
ンビームの走査方向に並設されかつ各ビーム検出点の位
置が予め分かっている二つの多点ビームモニタを用いる
ことを特徴とする請求項３記載のイオンビームの走査波
形整形方法。
【請求項５】電気的に平行走査されるイオンビームを電
気的に検出してその走査位置の時間的変化を表す関数を
イオンビームの上流側および下流側についてそれぞれ求
める処理と、この関数に基づいて、互いに対応する時刻
におけるイオンビームの前記上流側での位置および前記
下流側での位置を求める処理と、この両方の位置の関係
によってイオンビームの平行度を定量的に求める処理と
を行う制御装置を備えることを特徴とするイオン注入装
置。
【請求項６】電気的に平行走査されるイオンビームを電
気的に検出してその走査位置の時間的変化を表す関数を
イオンビームの上流側および下流側についてそれぞれ求
める処理と、この関数に基づいて、イオンビームの上流
側および下流側での計測位置とターゲットとの位置関係
からターゲット上でのイオンビームの走査位置の時間的
変化を表す関数を求める処理と、このターゲット上での
イオンビームの走査位置の時間的変化が一定になるよう
に、イオンビームの走査波形を整形する処理とを行う制
御装置を備えることを特徴とするイオン注入装置。