JP6959880B2 - イオン注入装置およびイオン注入方法 - Google Patents

イオン注入装置およびイオン注入方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6959880B2
JP6959880B2 JP2018020945A JP2018020945A JP6959880B2 JP 6959880 B2 JP6959880 B2 JP 6959880B2 JP 2018020945 A JP2018020945 A JP 2018020945A JP 2018020945 A JP2018020945 A JP 2018020945A JP 6959880 B2 JP6959880 B2 JP 6959880B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion beam
slit
ion
deflection
positions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018020945A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019139909A (ja
Inventor
翔 河津
徳安 井門
Original Assignee
住友重機械イオンテクノロジー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 filed Critical 住友重機械イオンテクノロジー株式会社
Priority to JP2018020945A priority Critical patent/JP6959880B2/ja
Priority to TW108102828A priority patent/TWI786261B/zh
Priority to KR1020190012679A priority patent/KR102573022B1/ko
Priority to CN201910095982.XA priority patent/CN110137066B/zh
Priority to US16/270,960 priority patent/US10672586B2/en
Publication of JP2019139909A publication Critical patent/JP2019139909A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6959880B2 publication Critical patent/JP6959880B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H01J37/1472—Deflecting along given lines
    • H01J37/1474—Scanning means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26586—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation characterised by the angle between the ion beam and the crystal planes or the main crystal surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20207—Tilt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
    • H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
    • H01J2237/24528—Direction of beam or parts thereof in view of the optical axis, e.g. beam angle, angular distribution, beam divergence, beam convergence or beam landing angle on sample or workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
    • H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
    • H01J2237/24535—Beam current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24578—Spatial variables, e.g. position, distance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701—Ion implantation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

本発明は、イオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
半導体製造工程では、半導体の導電性を変化させる目的、半導体の結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウエハにイオンを注入する工程（イオン注入工程ともいう）が標準的に実施されている。ウェハに照射されるイオンビームの角度に応じてイオンビームとウェハとの相互作用の態様が変化し、イオン注入の処理結果に影響を与えることが知られており、イオン注入前にイオンビームの角度分布が測定される。例えば、スリットを通過したビームの電流値をスリット幅方向に並べられた複数の電極で測定することにより、スリット幅方向の角度分布を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６−４６１４号公報
イオンビームの角度情報を適切に把握するためには、ビーム断面内の特定位置の角度分布だけではなく、ビーム束全体にわたって角度分布を得ることが好ましい。しかしながら、ビーム束全体にわたって角度分布を測定するためには、ビームを横切る方向にスリットを移動させながらビーム断面内の複数の位置で角度を測定する必要があり、測定完了までに時間がかかる。半導体製造工程のスループット向上のためには、より短い時間でビームの角度分布を評価できることが好ましい。
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、イオンビームの角度分布を高速に評価する技術を提供することにある。
本発明のある態様のイオン注入装置は、ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備える。ビームライン装置は、イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含む。スリットは、第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、ビーム電流測定装置は、第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、制御装置は、偏向装置によりイオンビームの第１方向の偏向量を変化させながら、ビーム電流測定装置により第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、イオンビームの第１方向の角度情報を算出する。
本発明の別の態様は、イオン注入装置を用いるイオン注入方法である。イオン注入装置は、ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、を備える。ビームライン装置は、イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含む。スリットは、第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、スリット幅が可変となるように構成され、ビーム電流測定装置は、第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成される。この方法は、偏向装置によりイオンビームの第１方向の偏向量を変化させながら、ビーム電流測定装置により第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、イオンビームの第１方向の角度情報を算出することと、算出された第１方向の角度情報に基づいてウェハに照射するイオンビームの注入角度を調整し、調整された注入角度でウェハにイオンビームを照射することと、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、イオンビームの角度分布の評価を高速化できる。
実施の形態に係るイオン注入装置を概略的に示す上面図である。 基板搬送処理ユニットの構成を詳細に示す側面図である。 図３（ａ），（ｂ）は、注入時および測定時のスリットの動作を模式的に示す側面図である。 図４（ａ），（ｂ）は、測定時にイオンビームの偏向量を変化させる様子を模式的に示す側面図である。 図５（ａ），（ｂ）は、イオンビームの偏向量に応じた角度分布の補正を模式的に示す図である。 ビーム束全体の位相空間プロファイルを模式的に示す図である。 ビーム束の部分的な位相空間プロファイルを模式的に示す図である。 ビーム偏向量と実効位相空間プロファイルの関係を模式的に示す図である。 ウェハのチルト角と実効位相空間プロファイルの関係を模式的に示す図である。 実施の形態に係るイオン注入方法の流れを示すフローチャートである。 変形例に係るビーム電流測定装置によるビームの角度分布の測定例を模式的に示す側面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
図１は、本発明のある実施の形態に係るイオン注入装置１００を概略的に示す上面図である。イオン注入装置１００は、いわゆる高エネルギーイオン注入装置である。高エネルギーイオン注入装置は、高周波線形加速方式のイオン加速器と高エネルギーイオン輸送用ビームラインを有するイオン注入装置であり、イオン源１０で発生したイオンを加速し、そうして得られたイオンビームＢをビームラインに沿って被処理物（例えば基板またはウェハＷ）まで輸送し、被処理物にイオンを注入する。
高エネルギーイオン注入装置１００は、イオンを生成して質量分離するイオンビーム生成ユニット１２と、イオンビームを加速して高エネルギーイオンビームにする高エネルギー多段線形加速ユニット１４と、高エネルギーイオンビームのエネルギー分析、軌道補正、エネルギー分散の制御を行うビーム偏向ユニット１６と、分析された高エネルギーイオンビームをウェハＷまで輸送するビーム輸送ラインユニット１８と、輸送された高エネルギーイオンビームを半導体ウェハに注入する基板搬送処理ユニット２０と、制御装置５０とを備える。
イオンビーム生成ユニット１２は、イオン源１０と、引出電極１１と、質量分析装置２２と、を有する。イオンビーム生成ユニット１２では、イオン源１０から引出電極１１を通してビームが引き出されると同時に加速され、引出加速されたビームは質量分析装置２２により質量分析される。質量分析装置２２は、質量分析磁石２２ａ、質量分析スリット２２ｂを有する。質量分析スリット２２ｂは、質量分析磁石２２ａの直後に配置する場合もあるが、実施例では、その次の構成である高エネルギー多段線形加速ユニット１４の入り口部内に配置される。質量分析装置２２による質量分析の結果、注入に必要なイオン種だけが選別され、選別されたイオン種のイオンビームは、次の高エネルギー多段線形加速ユニット１４に導かれる。
高エネルギー多段線形加速ユニット１４は、イオンビームの加速を行う複数の線形加速装置、すなわち、一つ以上の高周波共振器を挟む加速ギャップを備えている。高エネルギー多段線形加速ユニット１４は、高周波（ＲＦ）電場の作用により、イオンを加速することができる。高エネルギー多段線形加速ユニット１４は、高エネルギーイオン注入用の基本的な複数段の高周波共振器を備える第１線形加速器１５ａを備える。高エネルギー多段線形加速ユニット１４は、超高エネルギーイオン注入用の追加の複数段の高周波共振器を備える第２線形加速器１５ｂを追加的に備えてもよい。高エネルギー多段線形加速ユニット１４により、さらに加速されたイオンビームは、ビーム偏向ユニット１６により方向が変化させられる。
イオンビームを高エネルギーまで加速する高周波方式の高エネルギー多段線形加速ユニット１４を出た高エネルギーイオンビームは、ある範囲のエネルギー分布を持っている。このため、高エネルギー多段線形加速ユニット１４の下流で高エネルギーのイオンビームをビーム走査およびビーム平行化させてウェハに照射するためには、事前に高い精度のエネルギー分析と、軌道補正及びビーム収束発散の調整を実施しておくことが必要となる。
ビーム偏向ユニット１６は、高エネルギーイオンビームのエネルギー分析、軌道補正、エネルギー分散の制御を行う。ビーム偏向ユニット１６は、少なくとも二つの高精度偏向電磁石と、少なくとも一つのエネルギー幅制限スリットと、少なくとも一つのエネルギー分析スリットと、少なくとも一つの横収束機器とを備える。複数の偏向電磁石は、高エネルギーイオンビームのエネルギー分析と、イオン注入角度の精密な補正と、エネルギー分散の抑制とを行うよう構成されている。
ビーム偏向ユニット１６は、エネルギー分析電磁石２４と、エネルギー分散を抑制する横収束四重極レンズ２６と、エネルギー分析スリット２８と、ステアリング（軌道補正）を提供する偏向電磁石３０とを有する。なお、エネルギー分析電磁石２４は、エネルギーフィルタ電磁石（ＥＦＭ）と呼ばれることもある。高エネルギーイオンビームは、ビーム偏向ユニット１６によって方向転換され、ウェハＷの方向へ向かう。
ビーム輸送ラインユニット１８は、ビーム偏向ユニット１６から出たイオンビームＢを輸送するビームライン装置であり、収束／発散レンズ群から構成されるビーム整形器３２と、ビーム走査器３４と、ビーム平行化器３６と、最終エネルギーフィルタ３８（最終エネルギー分離スリットを含む）とを有する。ビーム輸送ラインユニット１８の長さは、イオンビーム生成ユニット１２と高エネルギー多段線形加速ユニット１４とを合計した長さに合わせて設計されており、ビーム偏向ユニット１６で結ばれて、全体でＵ字状のレイアウトを形成する。
ビーム輸送ラインユニット１８の下流側の終端には、基板搬送処理ユニット２０が設けられる。基板搬送処理ユニット２０には、イオン注入中のウェハＷを保持し、ウェハＷをビーム走査方向と直角方向に動かすプラテン駆動装置４０が設けられる。また、基板搬送処理ユニット２０には、スリット５２と、スリット５２を通過したビームを測定するビーム電流測定装置５４が設けられる。スリット５２およびビーム電流測定装置５４の構成は、別途後述する。
イオン注入装置１００のビームライン部は、対向する２本の長直線部を有する水平のＵ字状の折り返し型ビームラインに構成されている。上流の長直線部は、イオンビーム生成ユニット１２で生成されたイオンビームＢを加速する複数のユニットで構成される。下流の長直線部は、上流の長直線部に対し方向転換されたイオンビームＢを調整してウェハＷに注入する複数のユニットで構成される。２本の長直線部はほぼ同じ長さに構成されている。２本の長直線部の間には、メンテナンス作業のために十分な広さの作業スペースＲ１が設けられている。
図２は、基板搬送処理ユニット２０の構成を詳細に示す側面図であり、最終エネルギーフィルタ３８から下流側の構成を示す。イオンビームＢは、最終エネルギーフィルタ３８により下方に偏向されて基板搬送処理ユニット２０に入射する。最終エネルギーフィルタ３８は、電場式の偏向装置であり、一対の角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）電極６４ａ，６４ｂ（総称してＡＥＦ電極６４ともいう）の間に印加される電場によりイオンビームＢを下方（−ｙ方向）に偏向する。最終エネルギーフィルタ３８におけるビーム偏向量は、ＡＥＦ電極６４に接続されるＡＥＦ電源６６の印加電圧の値により調整される。
基板搬送処理ユニット２０は、イオン注入工程が実行される注入処理室６０と、ウェハＷを搬送するための搬送機構が設けられる基板搬送部６２とを含む。注入処理室６０および基板搬送部６２は、基板搬送口６１を介してつながる。
注入処理室６０は、１枚又は複数枚のウェハＷを保持するプラテン駆動装置４０を備える。プラテン駆動装置４０は、ウェハ保持装置４２と、往復運動機構４４と、ツイスト角調整機構４６と、チルト角調整機構４８とを含む。ウェハ保持装置４２は、ウェハＷを保持するための静電チャック等を含む。往復運動機構４４は、ビーム走査方向（ｘ方向）と直交する往復運動方向（ｙ方向）にウェハ保持装置４２を往復運動させることにより、ウェハ保持装置４２に保持されるウェハをｙ方向に往復運動させる。図２において、矢印Ｙ１によりウェハＷの往復運動を例示する。
ツイスト角調整機構４６は、ウェハＷの回転角を調整する機構であり、ウェハ処理面の法線を軸としてウェハＷを回転させることにより、ウェハの外周部に設けられるアライメントマークと基準位置との間のツイスト角を調整する。ここで、ウェハのアライメントマークとは、ウェハの外周部に設けられるノッチやオリフラのことをいい、ウェハの結晶軸方向やウェハの周方向の角度位置の基準となるマークをいう。ツイスト角調整機構４６は、ウェハ保持装置４２と往復運動機構４４の間に設けられ、ウェハ保持装置４２とともに往復運動される。
チルト角調整機構４８は、ウェハＷの傾きを調整する機構であり、ウェハ処理面に向かうイオンビームＢの進行方向（ｚ方向）とウェハ処理面の法線との間のチルト角を調整する。本実施の形態では、ウェハＷの傾斜角のうち、ｘ方向の軸を回転の中心軸とする角度をチルト角として調整する。チルト角調整機構４８は、往復運動機構４４と注入処理室６０の壁面の間に設けられており、往復運動機構４４を含むプラテン駆動装置４０全体をＲ方向に回転させることでウェハＷのチルト角を調整するように構成される。
注入処理室６０には、イオンビームＢの軌道に沿って上流側から下流側に向けて、スリット５２、プラズマシャワー装置６８、ビーム電流測定装置５４（第１ビーム電流測定装置５４ともいう）が設けられている。注入処理室６０には、イオン注入中のウェハＷが配置される「注入位置」に挿入可能となるよう構成される第２ビーム電流測定装置７０が設けられる。
スリット５２は、スリット幅方向がｙ方向である横スリットであり、ｙ方向のスリット幅ｄが可変である可変スリットである。スリット５２は、二つの遮蔽体５６ａ，５６ｂ（総称して遮蔽体５６ともいう）と、駆動機構５８とを備える。上側遮蔽体５６ａおよび下側遮蔽体５６ｂは、ｙ方向に離れて配置されており、それぞれが独立してｙ方向に移動可能となるよう構成される。したがって、スリット５２は、上側遮蔽体５６ａと下側遮蔽体５６ｂの間の隙間として構成される。駆動機構５８は、上側遮蔽体５６ａおよび下側遮蔽体５６ｂを支持し、それぞれを独立してｙ方向に移動させるよう構成される。
スリット５２は、イオンビームＢの角度分布を測定するための測定時と、ウェハＷにイオンビームＢを照射する注入時とでスリット幅ｄが異なる値に設定される。測定時には相対的に狭いスリット幅が設定され、スリット５２を通過したビームの少なくとも一部が下流側の第１ビーム電流測定装置５４や第２ビーム電流測定装置７０にて測定される。注入時には、相対的に広いスリット幅が設定され、スリット５２がエネルギー制限スリット（ＥＤＳ；Energy Defining Slit）として機能する。注入時のスリット５２は、ＡＥＦ電極６４とともにウェハＷに入射するイオンビームＢのエネルギー分析をし、所望のエネルギー値またはエネルギー範囲のイオンビームＢをウェハＷに向けて通過させ、それ以外のイオンビームを遮蔽する。
プラズマシャワー装置６８は、スリット５２の下流側に位置する。プラズマシャワー装置６８は、イオンビームＢのビーム電流量に応じてイオンビームおよびウェハ処理面に低エネルギー電子を供給し、イオン注入で生じるウェハ処理面の正電荷のチャージアップを抑制する。プラズマシャワー装置６８は、例えば、イオンビームＢが通過するシャワーチューブと、シャワーチューブ内に電子を供給するプラズマ発生装置と、を含む。
第１ビーム電流測定装置５４は、ビーム軌道の最下流に設けられ、例えば、基板搬送口６１の下方に取り付けられる。したがって、ビーム軌道上にウェハＷや第２ビーム電流測定装置７０が存在しない場合、イオンビームＢはビーム電流測定装置５４に入射する。ビーム電流測定装置５４は、スリット５２とともにイオンビームＢのｙ方向の角度分布を測定可能となるよう構成される。ビーム電流測定装置５４は、ｙ方向に一列に並んで配置される複数の電極を備え、ｙ方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定するよう構成される。ビーム電流測定装置５４をスリット５２から離れた最下流に配置することで、角度分解能を高めることができる。
第２ビーム電流測定装置７０は、ウェハＷの表面（ウェハ処理面）におけるビーム電流を測定するためのものである。第２ビーム電流測定装置７０は、可動式となっており、注入時にはウェハ位置から待避され、ウェハＷが注入位置にないときにウェハ位置に挿入される。第２ビーム電流測定装置７０は、例えば、ｘ方向に移動しながらビーム電流量を測定して、ビーム走査方向（ｘ方向）のビーム電流密度分布を測定する。第２ビーム電流測定装置７０は、イオンビームＢのｘ方向およびｙ方向の少なくとも一方の角度分布を測定可能となるよう構成されてもよい。
制御装置５０は、イオン注入装置１００の動作全般を制御する。制御装置５０は、注入時および測定時のスリット５２のスリット幅ｄを制御する。制御装置５０は、注入時および測定時の最終エネルギーフィルタ３８によるイオンビームＢの偏向角θを制御する。イオンビームＢの偏向角θは、ＡＥＦ電極６４の仮想偏向点６４ｃを基準として定義される。制御装置５０は、ビーム電流測定装置５４からビーム電流の測定結果を取得し、イオンビームＢのｙ方向の角度情報を算出する。
図３（ａ），（ｂ）は、注入時および測定時のスリット５２の動作を模式的に示す側面図である。図３（ａ）は、ウェハＷにイオンビームＢを照射する注入時の状態を示す。ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂには基準電圧＋Ｖ０，−Ｖ０が印加されており、イオンビームＢは、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂ間の電場によって所定の偏向角（基準角ともいう）θ０の方向に偏向される。基準角θ０は、例えば、１０度〜２０度程度であり、一例を挙げれば１５度である。
スリット５２の上側遮蔽体５６ａおよび下側遮蔽体５６ｂは、基準角θ０の方向に進行するイオンビームＢの少なくとも一部のビーム成分を通過させるように配置される。注入時の上側遮蔽体５６ａおよび下側遮蔽体５６ｂの間隔（スリット幅）ｄ１は、相対的に大きな値に設定され、例えば、イオンビームＢのｙ方向のビーム径Ｄｙよりも大きな値に設定される。注入時のスリット幅ｄ１は、例えば、イオンビームＢのビーム径Ｄｙの１．１倍〜２倍程度に設定される。一例を挙げると、ビーム径Ｄｙが１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であれば、注入時のスリット幅ｄ１は、１１ｍｍ〜６０ｍｍ程度に設定され、例えば、１３ｍｍ〜３０ｍｍ程度に設定される。
図３（ｂ）は、イオンビームＢのｙ方向の角度情報を測定する測定時の状態を示す。測定時には、スリット５２とビーム電流測定装置５４の間のビーム軌道上からウェハＷが外され、スリット５２を通過するビームの少なくとも一部がビーム電流測定装置５４に入射する。測定時の上側遮蔽体５６ａおよび下側遮蔽体５６ｂの間隔（スリット幅）ｄ２は、相対的に小さな値に設定され、イオンビームＢのｙ方向のビーム径Ｄｙよりも十分に小さい値に設定される。測定時のスリット幅ｄ２は、イオンビームＢのビーム径Ｄｙの２０％以下に設定され、例えば、ビーム径Ｄｙの１０％以下または５％以下に設定される。一例を挙げると、ビーム径Ｄｙが１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であれば、測定時のスリット幅ｄ２は、１ｍｍ〜６ｍｍ程度に設定され、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定される。
図４（ａ），（ｂ）は、測定時にイオンビームＢの偏向量を変化させる様子を模式的に示す側面図である。図４（ａ）は、イオンビームＢの偏向量を大きくした場合であり、基準角θ０からΔθだけ大きくした偏向角θ０＋Δθとなっている。イオンビームＢの偏向角θの大きさは、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂの印加電圧Ｖの大きさに概ね比例するため、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂの印加電圧の絶対値を基準電圧Ｖ０からΔＶだけ大きくすることで、偏向角をΔＶに比例するΔθだけ大きくできる。図４（ｂ）は、イオンビームＢの偏向量を小さくした場合であり、基準角θ０からΔθだけ小さくした偏向角θ０−Δθとなっている。イオンビームＢの偏向量を小さくするためには、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂの印加電圧の絶対値を小さくすればよく、例えば、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂの印加電圧の絶対値を基準電圧Ｖ０からΔＶだけ小さくすることで、偏向角をΔθだけ小さくできる。
スリット５２の開口位置を固定したままイオンビームＢの偏向量を変えると、スリット５２の開口位置に対してイオンビームＢのビーム束全体がｙ方向に変位する。その結果、イオンビームＢのビーム束の断面内の中心からｙ方向にずれた位置のビーム成分がスリット５２を通過することとなり、ビーム電流測定装置５４による測定対象となるビーム成分のビーム断面内における位置が変化する。偏向量を大きくすれば、相対的に上側に位置するビーム成分が測定対象となり、偏向量を小さくすれば、相対的に下側に位置するビーム成分が測定対象となる。したがって、イオンビームＢの偏向量を連続的または段階的に変化させることで、ビーム束全体にわたって角度情報を測定することができる。
なお、イオンビームＢの偏向量を変化させながら各ビーム成分を測定する場合、ビーム電流測定装置５４にて測定される角度情報は、偏向角の変化量ΔθだけイオンビームＢの実際の角度分布からずれてしまう。そこで、本実施の形態では、ビーム電流測定装置５４の測定結果に対し、偏向角の変化量Δθに応じた角度分布のずれを補正する補正処理を施すことにより、イオンビームＢについて適切な角度情報が算出されるようにする。
図５（ａ），（ｂ）は、イオンビームＢの偏向量に応じた角度分布の補正を模式的に示す図である。図５（ａ）は、イオンビームＢの偏向角の変化量Δθと、測定対象となるビーム成分のｙ位置と、ビーム電流測定装置５４におけるｙ方向の測定位置のずれ量Δｙとの関係を示す。ここで、測定対象とするビーム成分のｙ位置は、スリット５２に設定されるｙ方向の軸ｙＳにて定義され、測定位置におけるｙ方向の測定位置のずれ量Δｙは、ビーム電流測定装置５４に設定されるｙ方向の軸ｙＭにて定義される。図示される幾何学的な配置から、スリット５２を通過するビーム成分のｙ方向の位置ｙは、ｙ＝Ｌ１・ｔａｎ（Δθ）と記述できる。ここで、Ｌ１は、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂの仮想偏向点６４ｃからスリット５２までのビーム進行方向（ｚ方向）の距離である。また、ビーム電流測定装置５４におけるｙ方向の測定位置のずれ量Δｙは、ビームの発散および収束を無視すれば、Δｙ＝Ｌ２・ｔａｎ（Δθ）と記述できる。ここで、Ｌ２は、スリット５２からビーム電流測定装置５４までのビーム進行方向（ｚ方向）の距離である。なお、偏向角の変化量Δθは、ＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂの印加電圧Ｖ０＋ΔＶから求めることができ、Δθ＝ａｒｃｔａｎ［｛（Ｖ０＋ΔＶ）／Ｖ０｝・ｔａｎ（θ０）］−θ０と記述できる。
図５（ｂ）は、ビーム電流測定装置５４の補正前の角度分布の測定結果８０および補正後の角度分布８２を模式的に示すグラフである。グラフの横軸ｙ’は、ビーム電流測定装置５４により測定されるｙ方向の角度であり、ｙ’＝ｄｙ／ｄｚで表すことができる。グラフの縦軸Ｉは、ビーム電流測定装置５４にて測定されるビーム電流値である。図示されるように、上述の偏向角の変化量Δθを相殺するようにしてビーム電流測定装置５４の測定結果８０のｙ’座標をΔθの分だけ平行移動させることで、補正後の角度分布８２が得られる。これにより、位置ｙのビーム成分の角度分布情報を得ることができる。
図６は、ビーム束全体の位相空間分布を模式的に示す図である。グラフの横軸ｙは、各ビーム成分のｙ位置であり、縦軸ｙ’はｙ方向の角度である。紙面に直交する軸は、電流値Ｉである。図６のグラフは、複数の位置ｙのビーム成分について得られた補正後の角度分布８２を一つのグラフにまとめることで作成できる。制御装置５０は、このような三次元のグラフを生成することにより、イオンビームＢのビーム束全体のｙ方向の角度分布（位相空間分布）を算出する。
制御装置５０は、ビーム電流値Ｉが所定値以上となる領域の外縁を囲うことで、ビームの位相空間上の分布形状（位相空間プロファイルＥともいう）を算出してもよい。制御装置５０は、図６に示されるデータを横軸ｙで積分することにより、ｙ方向の角度ｙ’と電流値Ｉの二軸で表されるビーム束全体のｙ方向の角度分布を算出してもよい。制御装置５０は、図６に示されるデータを縦軸ｙ’で積分することにより、位置ｙと電流値Ｉの二軸で表されるビーム束全体のｙ方向のビームプロファイルを算出してもよい。
制御装置５０は、図６に示す位相空間分布の算出にかかる時間を短縮化するため、ビーム電流測定装置５４に設けられる複数の電極の一部のみからビーム電流値を取得してもよい。例えば、図４（ａ）に示すようにビーム偏向量を大きくする場合、スリット５２を通過するビーム成分が下側の測定位置に入射するため、上側の測定位置の測定結果を取得する必要性は低い。同様に、図４（ｂ）に示すようにビーム偏向量を小さくする場合、スリット５２を通過するビーム成分が上側の測定位置に入射するため、下側の測定位置の測定結果を取得する必要性は低い。また、図３（ｂ）に示すようにビーム偏向量を基準角θ０のままとする場合、スリット５２を通過するビーム成分がほぼ中央の測定位置に入射するため、ｙ方向の両端部（上端および下端）の測定位置の測定結果を取得する必要性は低い。そこで、ビーム偏向量に応じてビーム電流測定装置５４に設けられる複数の電極のうち測定対象とする電極を変えるとともに、測定対象外の電極の測定結果を取得しないようにし、データ取得にかかる時間を短縮化してもよい。
制御装置５０は、ビーム電流測定装置５４の一部の電極にて測定される電流値に基づいて、その測定が正常に行われているか否かを検証してもよい。例えば、上述の測定対象外とした電極にて測定される電流値が所定の閾値以上となる場合に測定が異常であるとみなし、アラートを出力してもよい。その他、ｙ方向の両端（上端および下端）のそれぞれに位置する第１端部測定位置および第２測定端部位置の少なくとも一方で測定される電流値が所定の閾値以上となる場合には、ビーム電流測定装置５４の測定領域外にビームが到達しているために測定が異常であるとみなし、アラートを出力してもよい。
制御装置５０は、複数の測定モードを実行するよう構成され、第１モードおよび第２モードのいずれかで動作してもよい。第１モードは、ビーム束全体にわたって角度分布を測定する動作モードであり、第２モードは、ビーム束の一部の角度分布のみを測定する動作モードである。第１モードでは、図６に示すような位相空間プロファイルＥがプロットされる。一方、第２モードでは、図６よりも少ないデータ数に基づいて位相空間プロファイルＥ’がプロットされる。例えば、第１モードでは、ｙ方向のビーム幅Ｄｙの全体をカバーしうる第１範囲内の偏向量にわたってビームが偏向されるのに対し、第２モードでは、ビームの偏向量が固定されるか、第１範囲よりも小さい第２範囲内の偏向量にわたってビームが偏向される。第２モードでは、データ数が少ない分だけ測定精度が下がるが、測定時間が短くて済むため、概算での角度分布情報を短時間で得ることができる。
図７は、ビーム束の部分的な位相空間分布を模式的に示す図であり、第２モードでの測定例を示す。図７に示す位相空間分布は、ｙ位置の異なる三つの補正後の角度分布８２のみで構成される。そのため、図６に示すような全体的な位相空間分布を算出するよりも短い時間で測定できる。また、ｙ方向に離間する三つの角度分布８２を測定することで、これらの三つの情報のみからでも概略的（部分的）な位相空間プロファイルＥ’をプロットすることが可能である。例えば、イオン注入処理の開始前に第１モードにて全体的な位相空間プロファイルＥをプロットしておき、イオン注入処理の途中で第２モードにて概略的な位相空間プロファイルＥ’をプロットして事前にプロットしておいた高精度の位相空間プロファイルＥと比較することで、ビーム品質を簡易的に確認することが可能である。第２モードによる測定時間は相対的に短いため、例えば、ウェハＷの交換中に測定を完了させることも可能である。また、任意の複数のタイミングでビーム調整する場合に、初回のビーム調整では第１モードにて位相空間プロファイルＥのプロットを取得し、２回目以降の任意のタイミングでのビーム調整では第２モードにて概略的な位相空間プロファイルＥ’のプロットを取得して初回の位相空間プロファイルＥのプロットと比較することで、ビーム品質を簡易的に確認してもよい。このような第２モードを用いることで、注入処理のスループットに顕著な影響を与えることなくビーム品質を簡易的に確認できる。
制御装置５０は、第２モードにて算出した概略的な位相空間プロファイルＥ’が所定条件を満たさない場合、第１モードでイオンビームＢの角度情報を再測定してもよい。第１モードにて詳細な角度情報を取得することで、より正確にビーム品質を評価できる。また、簡易評価のための第２モードにて条件を満たさない場合にのみ第１モードの測定を実行することで、注入処理のスループットを向上させることができる。なお、第１モードによる再測定結果が所定条件を満たさない場合、第１モードの再測定結果に基づいてビームライン装置の動作パラメータを調整することで、所定条件を満たす角度分布を持つイオンビームＢが生成されるようにしてもよい。
制御装置５０は、算出したイオンビームＢの角度情報に基づいて、注入時のイオンビームＢの偏向角およびウェハＷのチルト角の少なくとも一方を調整してもよい。例えば、測定したイオンビームＢの位相空間プロファイルＥの中心座標が位相空間分布上の好ましい座標（例えば、原点（ｙ＝０，ｙ’＝０））からずれている場合、そのずれが緩和されるように注入時のイオンビームＢの偏向角およびウェハＷのチルト角の少なくとも一方を調整してもよい。
図８は、ビーム偏向量と実効位相空間プロファイルとの関係を模式的に示す図である。ここで「実効位相空間プロファイル」とは、ウェハＷの被照射面へのイオンの注入角度を基準とした位相空間プロファイルのことをいい、理想的なビーム進行方向（例えばｚ方向）を基準とした通常の位相空間プロファイルとは異なる概念である。図８にて実線で示される位相空間プロファイルＥは、ウェハＷの被照射面上での位相空間分布を示すｙＷ−ｙＷ’平面上にて右上側に位置しており、位相空間プロファイルＥの中心座標Ｐが原点Ｏからずれている。このような位相空間プロファイルＥを有するビームをウェハＷに照射すると、所望の深さプロファイルが得られないおそれがある。ビームが照射されたウェハＷの被照射面での深さプロファイルは、イオンビームＢの入射角度に大きく依存し、ウェハＷに対して斜めにビームを照射した場合には深い位置までビームを到達させることが難しい場合がある。必要とされるビームの中心角度の精度や角度分布の広がりの大きさ（半値幅など）は、例えば１度以下であり、照射対象のウェハＷの用途によっては０．５度以下または０．１度以下の精度が求められる。
図８にて破線および点線で示される位相空間プロファイルＥ１，Ｅ２は、ビーム偏向量を変えたときにウェハＷから見たときの実効的な位相空間プロファイルである。破線で示される実効位相空間プロファイルＥ１は、ビーム偏向量を小さくした場合に相当し、実効位相空間プロファイルＥ１の中心座標Ｐ１がｙＷ−ｙＷ’平面上で右上側にずれる。つまり、ウェハＷの被照射面からみたときのビーム位置が＋ｙＷ方向にずれるとともに、ビームの角度分布が＋ｙＷ’方向にずれる。一方、点線で示される実効位相空間プロファイルＥ２は、ビーム偏向量を大きくした場合に相当し、実効位相空間プロファイルＥ２の中心座標Ｐ２がｙＷ−ｙＷ’平面上で左下側にずれる。つまり、ウェハＷの被照射面からみたときのビーム位置が−ｙＷ方向にずれるとともに、ビームの角度分布が−ｙＷ’方向にずれる。このようにビーム偏向量を調整することにより、ウェハＷから見たときのビームの実効的な位相空間分布の中心角度が所望の角度値に近づくように調整することができる。
図９は、ウェハＷのチルト角と実効位相空間プロファイルの関係を模式的に示す図である。ウェハＷのチルト角のみを調整し、ビーム偏向量を調整しない場合、ウェハＷの被照射面からみたビームのｙ方向の座標位置ｙＷは変わらず、ビームが入射する角度ｙＷ’のみが変わる。破線で示される実効位相空間プロファイルＥ３は、図２に示すウェハＷのチルト角を−Ｒ方向に変化させた場合に相当し、実効位相空間プロファイルＥ３の中心座標Ｐ３がｙＷ−ｙＷ’平面上で上側にずれる。一方、点線で示される実効位相空間プロファイルＥ４は、図２に示すウェハＷのチルト角を＋Ｒ方向に変化させた場合に相当し、実効位相空間プロファイルＥ４の中心座標Ｐ４がｙＷ−ｙＷ’平面上で下側にずれる。このようにウェハＷのチルト角を調整することにより、ウェハＷから見たときのビームの実効的な位相空間分布の中心角度が所望の角度値に近づくように調整することができる。
さらに、ビーム偏向量の調整とウェハＷのチルト角の調整を組み合わせることにより、実効位相空間プロファイルの中心のｙＷ座標およびｙＷ’座標をそれぞれ独立に調整することができる。
図１０は、実施の形態に係るイオン注入方法の流れを示すフローチャートである。スリット５２のスリット幅を測定時スリット幅ｄ２に設定し（Ｓ１０）、最終エネルギーフィルタ３８のビーム偏向量を変更し（Ｓ１２）、スリット５２を通過したビーム成分をｙ方向の位置が異なる複数の測定位置で測定する（Ｓ１４）。制御装置５０は、最終エネルギーフィルタ３８のビーム偏向量に基づいてスリット５２を通過するビーム成分のｙ位置を決定するとともに、ビーム偏向量に基づいて決定される偏向角の変化量Δθが補正された角度分布を算出する（Ｓ１６）。測定が終了していなければ（Ｓ１８のＮ）、測定の終了条件が満たされるまで、ビーム偏向量を変更してスリット５２を通過するビーム成分のｙ位置を変更し（Ｓ１２）、Ｓ１４およびＳ１６の処理を繰り返す。測定の終了条件が満たされており（Ｓ１８のＹ）、測定が第１モードであれば（Ｓ２０のＹ）、ビーム束全体の位相空間プロファイルＥを算出する（Ｓ２２）。一方、測定モードが第１モードではなく、第２モードである場合（Ｓ２０のＮ）、ビーム束の部分的な位相空間プロファイルＥ’を算出する（Ｓ２４）。
算出した位相空間プロファイルＥまたはＥ’が許容値内であってビームの角度分布がＯＫであれば（Ｓ２６のＹ）、ビーム偏向量を基準値（基準角θ０）に設定し（Ｓ２８）、スリット５２のスリット幅を注入時スリット幅ｄ１に設定し（Ｓ３２）、イオン注入処理を実行する（Ｓ３４）。一方、算出した位相空間プロファイルＥまたはＥ’が許容値外であってビームの角度分布がＮＧであれば（Ｓ２６のＮ）、ウェハＷのチルト角および／またはビーム偏向量を調整して実効位相空間プロファイルが許容値内となるように調整し（Ｓ３０）、スリット５２のスリット幅を注入時スリット幅ｄ１に設定し（Ｓ３２）、イオン注入処理を実行する（Ｓ３４）。なお、算出した位相空間プロファイルＥまたはＥ’が許容値外である場合、第１モードにて角度分布を再測定し、再測定結果に基づいてビームライン装置の動作パラメータを調整してビーム自体の角度分布を調整してもよい。
本実施の形態によれば、最終エネルギーフィルタ３８のビーム偏向量を変化させてイオンビームＢをｙ方向に移動させながらｙ方向の角度分布を測定することで、イオンビームＢのビーム束全体にわたる角度分布の評価にかかる時間を短縮化できる。例えば、スリット５２の開口位置をｙ方向に変化させる場合、機械的な駆動方式によってｙ方向の開口位置を変化させるため、ビーム束全体にわたってスリット位置を変化させるのに時間がかかる。一方、ビーム偏向量を変化させる場合にはＡＥＦ電極６４ａ，６４ｂに印加する電圧を変化させればよいため、相対的に短い時間でイオンビームＢをｙ方向に移動でき、イオンビームＢのｙ方向の角度分布を高速かつ精度良く評価できる。
以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
図１１は、変形例に係るビーム電流測定装置１５４によるビームの角度分布の測定例を模式的に示す側面図である。本変形例では、ｙ方向に一列に並ぶ複数の電極を備えるビーム電流測定装置５４を用いる代わりに、ｙ方向に移動可能な少なくとも一つの電極を備えるファラデーカップ１５４ａを用いてビーム電流を測定する。ビーム電流測定装置１５４は、ファラデーカップ１５４ａと、移動機構１５４ｂとを含む。移動機構１５４ｂは、ファラデーカップ１５４ａをｙ方向に移動させ、ファラデーカップ１５４ａがｙ方向の位置が異なる複数の測定位置に配置されるようにする。ファラデーカップ１５４ａが配置可能となる複数の測定位置は、上述の実施の形態に係る複数の電極の位置に対応する。
本変形例では、スリット５２のスリット幅を測定時スリット幅ｄ２に設定し、ファラデーカップ１５４ａを矢印Ｙ３に沿って移動させ、ｙ方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定する。つづいて、最終エネルギーフィルタ３８のビーム偏向量を変化させた後、ファラデーカップ１５４ａを矢印Ｙ３に沿って移動させ、ｙ方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定する。この工程を繰り返すことにより、イオンビームＢのビーム束全体の角度分布を算出できる。
上述の実施の形態では、最終エネルギーフィルタ３８を用いてイオンビームＢの偏向量を変化させる場合を示した。変形例においては、最終エネルギーフィルタ３８とは別の偏向装置を用いてイオンビームＢの偏向量を変化させてもよい。別の偏向装置は、電場式、磁場式、電場および磁場の双方を用いるハイブリッド式のいずれであってもよい。磁場式の場合には、印加磁場の値からスリット５２を通過するビーム成分のｙ位置および偏向角の変化量Δθの値を決定してもよい。
上述の実施の形態では、可動式の二つの遮蔽体５６ａ，５６ｂによりスリット５２を構成する場合を示した。変形例においては、ｙ方向のスリット幅が異なる複数のスリットを用意し、複数のスリットのいずれかに切り替えることにより注入時スリット幅ｄ１と測定時スリット幅ｄ２とを切り替えてもよい。その他、注入時用の固定式の第１スリットと測定時用の可動式の第２スリットとがビーム軌道に沿って直列に配置できるように構成し、注入時に第２スリットをビーム軌道上から退避させ、測定時に第２スリットをビーム軌道上に配置するように構成してもよい。
上述の実施の形態では、イオンビームＢのｙ方向の角度分布を測定するよう構成される場合について示した。変形例においては、イオンビームＢのｘ方向の角度分布を測定するよう構成されてもよいし、ビーム進行方向と直交する任意の方向の角度分布を測定するよう構成されてもよい。
Ｗ…ウェハ、１８…ビーム輸送ラインユニット、３８…最終エネルギーフィルタ、４０…プラテン駆動装置、４８…チルト角調整機構、５０…制御装置、５２…スリット、５４…ビーム電流測定装置、５６…遮蔽体、６０…注入処理室、６４…ＡＥＦ電極、６６…ＡＥＦ電源、１００…イオン注入装置。

Claims (21)

  1. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置と、前記イオンビームを前記ビーム進行方向および前記第１方向に直交する第２方向に往復走査させるスキャナと、前記第２方向に往復走査されたイオンビームを平行化する平行化装置とを含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記第２方向に往復走査されるイオンビームの前記第１方向の角度情報を算出することを特徴とするイオン注入装置。
  2. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出し、
    前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を第１範囲内で変化させながら前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得する第１モードと、前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を固定したまま、又は、前記第１方向の偏向量を前記第１範囲よりも小さい第２範囲内で変化させながら前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得する第２モードと、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
  3. 前記第２モードで測定した前記イオンビームの角度情報と、過去に前記第１モードで測定した前記イオンビームの角度情報とを比較し、比較結果が所定条件を満たす場合に前記イオンビームをウェハに照射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。
  4. 前記第２モードで測定した前記イオンビームの角度情報と、過去に前記第１モードで測定した前記イオンビームの角度情報とを比較し、比較結果が所定条件を満たさない場合にアラートを出力することを特徴とする請求項２または３に記載のイオン注入装置。
  5. 前記第２モードで測定した前記イオンビームの角度情報と、過去に前記第１モードで測定した前記イオンビームの角度情報とを比較し、比較結果が所定条件を満たさない場合に前記第１モードで前記イオンビームの角度情報を再測定し、前記第１モードでの再測定結果に基づいて前記ビームライン装置の動作パラメータを調整することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  6. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出し、算出した前記イオンビームの前記第１方向の角度情報に基づいて、前記ウェハに前記イオンビームを照射するときの前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を調整することを特徴とするイオン注入装置。
  7. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、前記ウェハを保持するプラテン駆動装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記プラテン駆動装置は、ウェハ主面の法線と前記ビーム進行方向との間の前記第１方向のチルト角を調整するチルト角調整機構を含み、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出し、算出した前記イオンビームの前記第１方向の角度情報に基づいて、前記ウェハに前記イオンビームを照射するときの前記第１方向のチルト角を調整することを特徴とするイオン注入装置。
  8. 前記制御装置は、前記イオンビームの前記第１方向の偏向量と、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値とに基づいて、前記イオンビームのビーム束全体の前記第１方向の角度分布を算出することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  9. 前記制御装置は、前記イオンビームの前記第１方向の偏向量と、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値とに基づいて、前記イオンビームの前記第１方向の位相空間分布を算出することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  10. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出し、
    前記制御装置は、前記イオンビームの前記第１方向の偏向量と、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値とに基づいて、前記イオンビームの前記第１方向の位相空間分布を算出し、
    前記第１方向の位相空間分布は、前記イオンビームに含まれるビーム成分の前記第１方向の位置情報と前記第１方向の角度情報の相関を示すものであり、
    前記制御装置は、前記偏向装置の印加電場または印加磁場の値から前記スリットを通過するビーム成分の前記第１方向の位置情報を決定し、前記ビーム電流測定装置による前記第１方向の測定位置を前記偏向装置の印加電場または印加磁場の値に応じて補正することにより前記スリットを通過するビーム成分の前記第１方向の角度情報を決定することを特徴とするイオン注入装置。
  11. 前記スリットは、前記第１方向のスリット幅が可変となるよう構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  12. 前記スリットは、前記ビーム電流測定装置によりビーム電流が測定されるときの測定時スリット幅と、前記ウェハに前記イオンビームが照射されるときの注入時スリット幅とが異なるよう構成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  13. 前記測定時スリット幅は、前記注入時スリット幅よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入装置。
  14. 前記スリットは、前記第１方向に移動可能な二つの遮蔽体の間の隙間として構成され、前記二つの遮蔽体は、それぞれ独立して前記第１方向に移動可能となるよう構成されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  15. 前記第１方向のスリット幅が異なる複数のスリットを備え、前記複数のスリットのいずれかに切り替えることにより前記第１方向のスリット幅を変化させることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  16. 前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置のそれぞれに設けられる複数の電極を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  17. 前記ビーム電流測定装置は、少なくとも一つの電極と、前記少なくとも一つの電極を前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置に移動させる移動機構とを有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  18. 前記ビーム電流測定装置は、前記イオンビームの前記第１方向の偏向量に応じて、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置のうち測定対象とする測定位置を変化させることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
  19. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出し、
    前記ビーム電流測定装置は、前記イオンビームの前記第１方向の偏向量に応じて、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置のうち測定対象とする測定位置を変化させ、
    前記制御装置は、前記ビーム電流測定装置の前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置のうち測定対象外とした測定位置にて測定される電流値が所定の閾値以上となる場合にアラートを出力することを特徴とするイオン注入装置。
  20. ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、制御装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    前記制御装置は、前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出し、
    前記制御装置は、前記ビーム電流測定装置の前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置のうち前記第１方向の両端のそれぞれに位置する第１端部測定位置および第２端部測定位置の少なくとも一方で測定される電流値が所定の閾値以上となる場合にアラートを出力することを特徴とするイオン注入装置。
  21. イオン注入装置を用いるイオン注入方法であって、前記イオン注入装置は、ウェハに照射されるイオンビームを輸送するビームライン装置と、前記ビームライン装置の下流に設けられるスリットと、前記スリットからビーム進行方向に離れた位置に設けられるビーム電流測定装置と、を備え、
    前記ビームライン装置は、前記イオンビームに電場または磁場の少なくとも一方を印加してビーム進行方向と直交する第１方向に偏向させる偏向装置を含み、
    前記スリットは、前記第１方向がスリット幅方向と一致するように配置され、スリット幅が可変となるように構成され、
    前記ビーム電流測定装置は、前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置でビーム電流を測定可能となるよう構成され、
    当該イオン注入方法は、
    前記偏向装置により前記イオンビームの前記第１方向の偏向量を変化させながら、前記ビーム電流測定装置により前記第１方向の位置が異なる複数の測定位置で測定される複数のビーム電流値を取得し、前記イオンビームの前記第１方向の角度情報を算出することと、
    前記算出された前記第１方向の角度情報に基づいて前記ウェハに照射するイオンビームの注入角度を調整し、調整された注入角度で前記ウェハにイオンビームを照射することと、を備えることを特徴とするイオン注入方法。
JP2018020945A 2018-02-08 2018-02-08 イオン注入装置およびイオン注入方法 Active JP6959880B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018020945A JP6959880B2 (ja) 2018-02-08 2018-02-08 イオン注入装置およびイオン注入方法
TW108102828A TWI786261B (zh) 2018-02-08 2019-01-25 離子植入裝置及離子植入方法
KR1020190012679A KR102573022B1 (ko) 2018-02-08 2019-01-31 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법
CN201910095982.XA CN110137066B (zh) 2018-02-08 2019-01-31 离子注入装置及离子注入方法
US16/270,960 US10672586B2 (en) 2018-02-08 2019-02-08 Ion implantation apparatus and ion implantation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018020945A JP6959880B2 (ja) 2018-02-08 2018-02-08 イオン注入装置およびイオン注入方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019139909A JP2019139909A (ja) 2019-08-22
JP6959880B2 true JP6959880B2 (ja) 2021-11-05

Family

ID=67476082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018020945A Active JP6959880B2 (ja) 2018-02-08 2018-02-08 イオン注入装置およびイオン注入方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10672586B2 (ja)
JP (1) JP6959880B2 (ja)
KR (1) KR102573022B1 (ja)
CN (1) CN110137066B (ja)
TW (1) TWI786261B (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6982531B2 (ja) * 2018-03-26 2021-12-17 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置および測定装置
US11646175B2 (en) * 2019-02-15 2023-05-09 Axcelis Technologies, Inc. Method of mixing upstream and downstream current measurements for inference of the beam current at the bend of an optical element for realtime dose control
KR20210017274A (ko) 2019-08-07 2021-02-17 주식회사 엘지화학 배터리 모듈들의 기계적, 전기적 고정구조를 통합한 배터리 팩
EP4002420A1 (en) * 2020-11-12 2022-05-25 FEI Company Method of determining an energy width of a charged particle beam
US11574796B1 (en) * 2021-07-21 2023-02-07 Applied Materials, Inc. Dual XY variable aperture in an ion implantation system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3149798B2 (ja) * 1996-09-06 2001-03-26 日新電機株式会社 イオン注入装置のプラテン支持駆動機構
WO2002058103A2 (en) * 2001-01-17 2002-07-25 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. In situ ion beam incidence angle and beam divergence monitor
DE10329383B4 (de) * 2003-06-30 2006-07-27 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Ionenstrahldetektor für Ionenimplantationsanlagen, Faraday-Behälter dafür und Verfahren zur Steuerung der Eigenschaften eines Ionenstrahls mittels des Ionenstrahldetektors
KR100785725B1 (ko) * 2006-05-23 2007-12-18 닛신 이온기기 가부시기가이샤 이온 빔 계측 방법 및 이온 주입 장치
JP5103033B2 (ja) * 2007-03-02 2012-12-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線応用装置
JP5181824B2 (ja) * 2008-05-19 2013-04-10 日新イオン機器株式会社 イオンビーム照射装置及びイオンビーム測定方法
US7723706B2 (en) * 2008-06-19 2010-05-25 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Horizontal and vertical beam angle measurement technique
US8835882B2 (en) * 2009-02-12 2014-09-16 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Real time monitoring ion beam
JP6150632B2 (ja) * 2013-06-26 2017-06-21 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオンビーム測定装置及びイオンビーム測定方法
JP6184793B2 (ja) * 2013-07-31 2017-08-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP6253524B2 (ja) * 2014-06-13 2017-12-27 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 ビーム照射装置及びビーム照射方法
JP6403485B2 (ja) * 2014-08-08 2018-10-10 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置及びイオン注入方法
JP6242314B2 (ja) * 2014-09-11 2017-12-06 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置及びイオンビームの調整方法
WO2016199916A1 (ja) * 2015-06-12 2016-12-15 住友重機械工業株式会社 イオン注入装置
JP6579985B2 (ja) * 2016-03-18 2019-09-25 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置および測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI786261B (zh) 2022-12-11
JP2019139909A (ja) 2019-08-22
KR20190096283A (ko) 2019-08-19
CN110137066A (zh) 2019-08-16
CN110137066B (zh) 2023-01-17
KR102573022B1 (ko) 2023-09-01
US20190244782A1 (en) 2019-08-08
US10672586B2 (en) 2020-06-02
TW201935515A (zh) 2019-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6959880B2 (ja) イオン注入装置およびイオン注入方法
US9502210B2 (en) Ion implanter, ion implantation method, and beam measurement apparatus
TWI455185B (zh) 用於離子植入器中之束角度調整之系統及方法
CN108091534B (zh) 离子注入方法及离子注入装置
US9343263B2 (en) Ion implanter, beam energy measuring device, and method of measuring beam energy
JP2019532461A (ja) 走査イオン注入システムにおけるインサイチュでのイオンビーム電流の監視および制御
KR20140109948A (ko) 생산성 및 균일성이 개선된 이온 주입용 시스템 및 방법
US9984856B2 (en) Ion implantation apparatus
KR20170101191A (ko) 빔 감속을 가지는 이온 주입기의 빔 각도 조정을 위한 시스템 및 방법
KR20200021503A (ko) 드리프트 및 감속 모드들에서 빔 각도 제어를 가지는 이온 주입 시스템
JP6985951B2 (ja) イオン注入装置および測定装置
JP2018506134A (ja) 複合型の多極磁石および双極子走査磁石
JP6982531B2 (ja) イオン注入装置および測定装置
KR20210112242A (ko) 이온 주입 장치 및 모델 생성 방법
US20200211816A1 (en) Ion implanter and measuring device
US20220285126A1 (en) Ion implanter and ion implantation method
JP2021072251A (ja) イオン注入装置およびビームプロファイラ

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20200617

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210705

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211008

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6959880

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150