KR102509728B1 - 이온 주입 장치 및 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

이온빔의 2차원의 각도정보를 고속으로 취득한다.
이온 주입 장치는, 이온빔의 제1 방향의 각도정보를 측정하는 제1 각도측정기(51)와, 이온빔의 제2 방향의 각도정보를 측정하는 제2 각도측정기(52)와, 이온빔에 대한 제1 각도측정기(51) 및 제2 각도측정기(52)의 상대위치를 소정의 상대이동방향으로 변화시키는 상대이동기구와, 제1 각도측정기(51)에서 측정되는 제1 방향의 각도정보와, 제2 각도측정기(52)에서 측정되는 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 빔진행방향 및 상대이동방향의 쌍방에 직교하는 제3 방향의 각도정보를 산출하는 제어장치를 구비한다.

Description

이온 주입 장치 및 측정 장치{ION IMPLANTING DEVICE AND MEASURING DEVICE}
본 출원은 2018년 3월 26일에 출원된 일본 특허출원 제2018-057573호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 이온 주입 장치 및 측정 장치에 관한 것이다.
반도체제조공정에서는, 반도체의 도전성을 변화시킬 목적, 반도체의 결정구조를 변화시킬 목적 등을 위하여, 반도체웨이퍼에 이온을 주입하는 공정(이온주입공정이라고도 함)이 표준적으로 실시되고 있다. 웨이퍼에 조사되는 이온빔의 각도에 따라 이온빔과 웨이퍼와의 상호작용의 양태가 변화되어, 이온주입의 처리결과에 영향을 주는 것이 알려져 있으며, 이온주입 전에 이온빔의 각도분포가 측정된다. 예를 들면, 슬릿을 통과한 빔의 전류값을 슬릿폭방향으로 나열된 복수의 전극에서 측정함으로써, 슬릿폭방향의 각도분포를 얻을 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 제2016-004614호
이온빔의 각도정보를 적절히 파악하기 위해서는, 빔단면 내의 특정위치의 각도분포뿐만 아니라, 빔속 전체에 걸쳐 각도분포를 얻는 것이 바람직하다. 그러나, 빔속 전체에 걸쳐 각도분포를 측정하기 위해서는, 빔을 횡단하는 방향으로 슬릿을 이동시키면서 빔단면 내의 복수의 위치에서 각도를 측정할 필요가 있어, 측정완료까지 시간이 걸린다. 2차원의 각도정보를 얻기 위해서는, 예를 들면 수평방향과 수직방향 각각의 방향으로 슬릿을 이동시키면서 각도정보를 측정할 필요가 있어, 보다 많은 측정시간을 필요로 한다. 반도체제조공정의 스루풋 향상을 위해서는, 보다 짧은 시간에 빔의 각도분포를 취득할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태의 예시적인 목적의 하나는, 이온빔의 2차원의 각도정보를 고속으로 취득하는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태의 이온 주입 장치는, 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 이온빔의 각도정보 중, 빔진행방향과 직교하는 제1 방향의 각도정보를 측정하는 제1 각도측정기와, 이온빔의 각도정보 중, 빔진행방향과 직교하고, 또한 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 각도정보를 측정하는 제2 각도측정기와, 이온빔에 대한 제1 각도측정기 및 제2 각도측정기의 상대위치를 빔진행방향과 직교하고, 또한 제1 방향 및 제2 방향의 쌍방과 직교하지 않는 소정의 상대이동방향으로 변화시키는 상대이동기구와, 이온빔에 대한 상대위치를 변화시키면서 제1 각도측정기에서 측정되는 제1 방향의 각도정보와, 이온빔에 대한 상대위치를 변화시키면서 제2 각도측정기에서 측정되는 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 빔진행방향 및 상대이동방향의 쌍방에 직교하는 제3 방향의 각도정보를 산출하는 제어장치를 구비한다.
본 발명의 다른 양태는, 이온빔의 각도정보를 측정하는 측정 장치이다. 이 장치는, 이온빔의 각도정보 중, 빔진행방향과 직교하는 제1 방향의 각도정보를 측정하는 제1 각도측정기와, 이온빔의 각도정보 중, 빔진행방향과 직교하고, 또한 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 각도정보를 측정하는 제2 각도측정기와, 이온빔에 대한 제1 각도측정기의 소정의 상대위치를 빔진행방향과 직교하고, 또한 제1 방향 및 제2 방향의 쌍방과 직교하지 않는 상대이동방향으로 변화시키면서 제1 각도측정기에서 측정되는 제1 방향의 각도정보와, 이온빔에 대한 제2 각도측정기의 상대위치를 상대이동방향으로 변화시키면서 제2 각도측정기에서 측정되는 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 빔진행방향 및 상대이동방향의 쌍방에 직교하는 제3 방향의 각도정보를 산출하는 제어부를 구비한다.
또한, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 이온빔의 2차원의 각도정보를 고속으로 취득할 수 있다.
도 1은 실시형태에 관한 이온 주입 장치를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 2는 기판반송처리유닛의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이다.
도 3은 빔측정기구의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 제1 각도측정기의 내부구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 이온빔의 2차원 각도분포와, 상이한 방향에 대하여 측정 또는 산출되는 1차원의 각도분포를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은 변형예에 관한 빔측정기구의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 다른 변형예에 관한 빔측정기구의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 다른 실시형태에 관한 기판반송처리유닛의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이다.
도 9에 있어서, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는, 마스크플레이트 및 전하검출부의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 10은 변형예에 관한 빔측정기구의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 적절히 생략한다. 또, 이하에 설명하는 구성은 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 이온 주입 장치(100)를 개략적으로 나타내는 상면도이다. 이온 주입 장치(100)는, 이른바 고(高)에너지 이온 주입 장치이다. 고에너지 이온 주입 장치는, 고주파선형가속방식의 이온가속기와 고에너지 이온수송용 빔라인을 갖는 이온 주입 장치이며, 이온원(10)에서 발생한 이온을 가속하고, 그렇게 하여 얻어진 이온빔(B)을 빔라인을 따라 피처리물(예를 들면 기판 또는 웨이퍼(W))까지 수송하여, 피처리물에 이온을 주입한다.
고에너지 이온 주입 장치(100)는, 이온을 생성하여 질량분석하는 이온빔생성유닛(12)과, 이온빔을 가속하여 고에너지 이온빔으로 하는 고에너지 다단선형가속유닛(14)과, 고에너지 이온빔의 에너지분석, 궤도보정, 에너지분산의 제어를 행하는 빔편향유닛(16)과, 분석된 고에너지 이온빔을 웨이퍼(W)까지 수송하는 빔수송라인유닛(18)과, 수송된 고에너지 이온빔을 반도체웨이퍼에 주입하는 기판반송처리유닛(20)을 구비한다.
이온빔생성유닛(12)은, 이온원(10)과, 인출전극(11)과, 질량분석장치(22)를 갖는다. 이온빔생성유닛(12)에서는, 이온원(10)으로부터 인출전극(11)을 통하여 빔이 인출됨과 동시에 가속되고, 인출가속된 빔은 질량분석장치(22)에 의하여 질량분석된다. 질량분석장치(22)는, 질량분석자석(22a), 질량분석슬릿(22b)을 갖는다. 질량분석슬릿(22b)은, 질량분석자석(22a)의 직후에 배치하는 경우도 있지만, 실시예에서는, 그 다음의 구성인 고에너지 다단선형가속유닛(14)의 입구부 내에 배치된다. 질량분석장치(22)에 의한 질량분석의 결과, 주입에 필요한 이온종만이 선별되고, 선별된 이온종의 이온빔은, 다음의 고에너지 다단선형가속유닛(14)에 유도된다.
고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 이온빔의 가속을 행하는 복수의 선형가속장치, 즉, 1개 이상의 고주파공진기를 사이에 두는 가속갭을 구비하고 있다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 고주파(RF) 전기장의 작용에 의하여, 이온을 가속할 수 있다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 고에너지 이온주입용의 기본적인 복수 단(段)의 고주파공진기를 구비하는 제1 선형가속기(15a)를 구비한다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 초고에너지 이온주입용의 추가의 복수 단의 고주파공진기를 구비하는 제2 선형가속기(15b)를 추가적으로 구비해도 된다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)에 의하여, 더 가속된 이온빔은, 빔편향유닛(16)에 의하여 방향이 변화된다.
이온빔을 고에너지까지 가속하는 고주파방식의 고에너지 다단선형가속유닛(14)에서 나온 고에너지 이온빔은, 소정범위의 에너지분포를 갖고 있다. 이로 인하여, 고에너지 다단선형가속유닛(14)의 하류에서 고에너지의 이온빔을 빔주사 및 빔평행화시켜 웨이퍼에 조사하기 위해서는, 사전에 높은 정밀도의 에너지분석과, 궤도보정 및 빔수렴발산의 조정을 실시해 두는 것이 필요해진다.
빔편향유닛(16)은, 고에너지 이온빔의 에너지분석, 궤도보정, 에너지분산의 제어를 행한다. 빔편향유닛(16)은, 적어도 2개의 고정밀도편향전자석과, 적어도 하나의 에너지폭 제한슬릿과, 적어도 하나의 에너지분석슬릿과, 적어도 하나의 가로수렴기기를 구비한다. 복수의 편향전자석은, 고에너지 이온빔의 에너지분석과, 이온주입각도의 정밀한 보정과, 에너지분산의 억제를 행하도록 구성되어 있다.
빔편향유닛(16)은, 에너지분석전자석(24)과, 에너지분산을 억제하는 가로수렴 사중극렌즈(26)와, 에너지분석슬릿(28)과, 스티어링(궤도보정)을 제공하는 편향전자석(30)을 갖는다. 다만, 에너지분석전자석(24)은, 에너지필터전자석(EFM)이라고 불리는 경우도 있다. 고에너지 이온빔은, 빔편향유닛(16)에 의하여 방향전환되어, 웨이퍼(W)의 방향을 향한다.
빔수송라인유닛(18)은, 빔편향유닛(16)으로부터 나온 이온빔(B)을 수송하는 빔라인장치이며, 수렴/발산렌즈군으로 구성되는 빔정형기(32)와, 빔주사기(34)와, 빔평행화기(36)와, 최종 에너지필터(38)(최종 에너지분리슬릿을 포함함)를 갖는다. 빔수송라인유닛(18)의 길이는, 이온빔생성유닛(12)과 고에너지 다단선형가속유닛(14)을 합계한 길이에 맞추어 설계되어 있으며, 빔편향유닛(16)에 의하여 연결되어, 전체로 U자형상의 레이아웃을 형성한다.
빔수송라인유닛(18)의 하류측의 종단(終端)에는, 기판반송처리유닛(20)이 마련된다. 기판반송처리유닛(20)에는, 이온주입 중인 웨이퍼(W)를 유지하여, 웨이퍼(W)를 빔주사방향과 직각방향으로 움직이는 플래튼구동장치(40)가 마련된다. 또, 기판반송처리유닛(20)에는, 이온빔(B)의 빔전류 및 각도분포를 측정하기 위한 측정 장치(50)가 마련된다. 측정 장치(50)는, 제1 각도측정기(51) 및 제2 각도측정기(52)를 포함하는 빔측정기구(54)와, 이동기구(56)와, 제어부(58)를 구비한다. 빔측정기구(54)는, 예를 들면 화살표 X로 나타나는 방향으로 이동하여 이온주입 중에 웨이퍼(W)가 배치되는 "주입위치"에 삽입 가능하도록 구성되고, 주입위치에 있어서의 이온빔의 각도분포를 측정한다. 측정 장치(50)의 상세는 별도 후술한다.
이온 주입 장치(100)의 빔라인부는, 대향하는 2개의 장직선부(長直線部)를 갖는 수평의 U자형상의 반환형 빔라인으로 구성되어 있다. 상류의 장직선부는, 이온빔생성유닛(12)에서 생성된 이온빔(B)을 가속하는 복수의 유닛으로 구성된다. 하류의 장직선부는, 상류의 장직선부에 대하여 방향전환된 이온빔(B)을 조정하여 웨이퍼(W)에 주입하는 복수의 유닛으로 구성된다. 2개의 장직선부는 대략 동일한 길이로 구성되어 있다. 2개의 장직선부의 사이에는, 메인터넌스작업을 위하여 충분한 넓이의 작업스페이스(R1)가 마련되어 있다.
도 2는, 기판반송처리유닛(20)의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이며, 최종 에너지필터(38)로부터 하류측의 구성을 나타낸다. 이온빔(B)은, 최종 에너지필터(38)의 각도 에너지필터(AEF; Angular Energy Filter)전극(64)에 의하여 하방으로 편향되어 기판반송처리유닛(20)에 입사한다. 기판반송처리유닛(20)은, 이온주입공정이 실행되는 주입처리실(60)과, 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송기구가 마련되는 기판반송부(62)를 포함한다. 주입처리실(60) 및 기판반송부(62)는, 기판반송구(61)를 개재시켜 연결된다.
주입처리실(60)은, 1매 또는 복수 매의 웨이퍼(W)를 유지하는 플래튼구동장치(40)를 구비한다. 플래튼구동장치(40)는, 웨이퍼유지장치(42)와, 왕복운동기구(44)와, 트위스트각 조정기구(46)와, 틸트각 조정기구(48)를 포함한다. 웨이퍼유지장치(42)는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 정전척 등을 포함한다. 왕복운동기구(44)는, 빔주사방향(x방향)과 직교하는 왕복운동방향(y방향)으로 웨이퍼유지장치(42)를 왕복운동시킴으로써, 웨이퍼유지장치(42)에 유지되는 웨이퍼(W)를 y방향으로 왕복운동시킨다. 도 2에 있어서, 화살표 Y1에 의하여 웨이퍼(W)의 왕복운동을 예시한다.
트위스트각 조정기구(46)는, 웨이퍼(W)의 회전각을 조정하는 기구이며, 웨이퍼처리면의 법선을 축으로 하여 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 웨이퍼의 외주부에 마련되는 얼라인먼트마크와 기준위치의 사이의 트위스트각을 조정한다. 여기에서, 웨이퍼의 얼라인먼트마크란, 웨이퍼의 외주부에 마련되는 노치나 오리엔테이션 플랫을 말하며, 웨이퍼의 결정축방향이나 웨이퍼의 둘레방향의 각도위치의 기준이 되는 마크를 말한다. 트위스트각 조정기구(46)는, 웨이퍼유지장치(42)와 왕복운동기구(44)의 사이에 마련되어, 웨이퍼유지장치(42)와 함께 왕복운동된다.
틸트각 조정기구(48)는, 웨이퍼(W)의 기울기를 조정하는 기구이며, 웨이퍼처리면을 향하는 이온빔(B)의 진행방향(z방향)과 웨이퍼처리면의 법선의 사이의 틸트각을 조정한다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 경사각 중, x방향의 축을 회전의 중심축으로 하는 각도를 틸트각으로 하여 조정한다. 틸트각 조정기구(48)는, 왕복운동기구(44)와 주입처리실(60)의 벽면의 사이에 마련되어 있으며, 왕복운동기구(44)를 포함하는 플래튼구동장치(40) 전체를 R방향으로 회전시킴으로써 웨이퍼(W)의 틸트각을 조정하도록 구성된다.
주입처리실(60)에는, 이온빔(B)의 궤도를 따라 상류측으로부터 하류측을 향하여, 에너지슬릿(66), 플라스마샤워장치(68), 빔덤퍼(63)가 마련되어 있다. 주입처리실(60)에는, 이온주입 중에 웨이퍼(W)가 배치되는 주입위치에 삽입 가능한 빔측정기구(54)가 마련된다. 도면에 있어서, 주입위치에 삽입되었을 때의 빔측정기구(54)의 위치를 파선으로 나타내고 있다.
에너지슬릿(66)은, AEF전극(64)의 하류측에 마련되어, AEF전극(64)과 함께 웨이퍼(W)에 입사하는 이온빔(B)의 에너지분석을 한다. 에너지슬릿(66)은, 빔주사방향(x방향)으로 가로로 긴 슬릿으로 구성되는 에너지제한슬릿(EDS; Energy Defining Slit)이다. 에너지슬릿(66)은, 원하는 에너지값 또는 에너지범위의 이온빔(B)을 웨이퍼(W)를 향하여 통과시키고, 그 이외의 이온빔을 차폐한다.
플라스마샤워장치(68)는, 에너지슬릿(66)의 하류측에 위치한다. 플라스마샤워장치(68)는, 이온빔(B)의 빔전류량에 따라 이온빔 및 웨이퍼처리면에 저(低)에너지 전자를 공급하고, 이온주입으로 발생하는 웨이퍼처리면의 정전하의 차지업을 억제한다. 플라스마샤워장치(68)는, 예를 들면 이온빔(B)이 통과하는 샤워튜브와, 샤워튜브 내에 전자를 공급하는 플라스마발생장치를 포함한다.
빔덤퍼(63)는, 빔궤도의 최하류에 마련되며, 예를 들면 기판반송구(61)의 하방에 장착된다. 따라서, 빔궤도 상에 웨이퍼(W)나 빔측정기구(54)가 존재하지 않는 경우, 이온빔(B)은 빔덤퍼(63)에 입사한다. 빔덤퍼(63)에는, 상술의 빔측정기구(54)와는 다른 빔측정 장치가 마련되어도 된다.
빔측정기구(54)는, 웨이퍼(W)의 표면(웨이퍼처리면)에 있어서의 이온빔(B)의 빔전류나 각도정보를 측정한다. 빔측정기구(54)는, 가동식으로 되어 있으며, 주입 시에는 웨이퍼위치로부터 퇴피되고, 웨이퍼(W)가 주입위치에 없을 때에 웨이퍼위치에 삽입된다. 빔측정기구(54)는, 예를 들면 도 1에 나타내는 이동기구(56)에 의하여 x방향으로 이동 가능하도록 구성된다.
도 3은, 빔측정기구(54)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이며, 빔진행방향(z방향)으로 보았을 때의 제1 각도측정기(51) 및 제2 각도측정기(52)의 배치구성을 나타낸다. 제1 각도측정기(51)는, 제1 방향(예를 들면, 화살표 A1로 나타나는 방향)의 각도정보를 측정하도록 구성되고, 제2 각도측정기(52)는, 제2 방향(예를 들면, 화살표 A2로 나타나는 방향)의 각도정보를 측정하도록 구성된다. 여기에서 "제1 방향"은, 빔진행방향(z방향)과 직교하는 방향의 하나이며, 도시하는 예에서는 이온빔(B)의 주사방향(x방향)이다. 또 "제2 방향"은, 빔진행방향과 직교하고, 또한 제1 방향과 교차하는 방향의 하나이며, 도시하는 예에서는 제1 방향에 대하여 각도 θ로 경사져 교차하는 방향이다. "제2 방향"은, 빔진행방향 및 소정의 상대이동방향과 직교하는 제3 방향(예를 들면 y방향)과는 상이한 방향이 되도록 설정된다. 여기에서, 소정의 상대이동방향이란, 이온빔(B)에 대하여 빔측정기구(54)의 상대위치를 변화시키는 방향이며, 상세는 별도 후술한다. 도시하는 예에 있어서, 제1 방향과 제2 방향이 이루는 각도 θ는 45°이다.
제1 각도측정기(51)는, 슬릿폭방향이 제1 방향과 일치하는 제1 슬릿(70)과, 제1 슬릿(70)을 통과하는 빔성분의 제1 방향의 각도분포를 측정하기 위한 제1 전하검출부(74)(도 4 참조)를 갖는다. 제1 슬릿(70)은, 제1 단부(71)부터 제2 단부(72)까지 y방향으로 연속적으로 뻗어 있고, 제1 단부(71)부터 제2 단부(72)까지 걸치는 측정범위(C)에 입사하는 이온빔(B)을 측정대상으로 한다. 측정범위(C)의 y방향의 길이는, 예를 들면 이온빔(B)의 y방향의 빔직경보다 크게 설정되고, 이온빔(B)의 y방향의 빔폭 전체가 측정대상이 되도록 설정된다.
도 4는, 제1 각도측정기(51)의 내부구성을 모식적으로 나타내는 단면도이며, 도 3의 D-D선 단면에 대응한다. 제1 각도측정기(51)는, 제1 슬릿(70)으로부터 빔진행방향(z방향)으로 떨어진 위치에 마련되는 제1 전하검출부(74)를 갖는다. 제1 전하검출부(74)는, 제1 슬릿(70)의 슬릿폭방향(즉, 제1 방향 또는 x방향)으로 나열되어 배치되는 복수의 제1 전극(76)을 포함한다. 복수의 제1 전극(76)은, 예를 들면 인접하는 전극의 피치 p가 제1 슬릿(70)의 슬릿폭 w와 동일해지도록 구성된다. 제1 각도측정기(51)는, 복수의 제1 전극(76)의 각각에서 검출되는 전류량에 근거하여, 입사하는 이온빔(B)의 각도 δ를 측정한다. 제1 각도측정기(51)의 각도분해능은, 예를 들면 1° 이하가 되도록 구성되고, 바람직하게는 0.5° 이하, 보다 바람직하게는 0.1° 정도가 되도록 구성된다.
도 3에 되돌아와, 제2 각도측정기(52)는, 복수의 각도측정부(52a, 52b, 52c)에 의하여 구성된다. 복수의 각도측정부(52a~52c)의 각각은, 슬릿폭방향이 제2 방향과 일치하는 제2 슬릿(80a, 80b, 80c)(총칭하여 제2 슬릿(80)이라고도 함)과, 제2 슬릿(80a~80c)의 각각을 통과하는 빔성분의 제2 방향의 각도분포를 측정하기 위한 제2 전하검출부(도시생략)를 갖는다. 복수의 각도측정부(52a~52c)의 각각은, 도 4에 나타내는 제1 각도측정기(51)와 동일하게 구성된다. 각도측정부(52a~52c)의 각각의 제2 전하검출부는, 제2 슬릿(80)으로부터 빔진행방향(z방향)으로 떨어진 위치에 마련되고, 제2 슬릿(80)의 슬릿폭방향(즉, 제2 방향)으로 나열되어 배치되는 복수의 제2 전극을 포함한다. 각 각도측정부(52a~52c)의 각도분해능은, 예를 들면 1° 이하가 되도록 구성되고, 바람직하게는 0.5° 이하, 보다 바람직하게는 0.1° 정도가 되도록 구성된다.
복수의 각도측정부(52a~52c)는, 제3 방향(예를 들면 y방향)으로 나열되어 배치된다. 복수의 각도측정부(52a~52c)는, 각각의 측정범위(C1~C3)가 y방향으로 연속하여 나열되도록 배치되고, 또한 각각의 측정범위(C1~C3)가 y방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 이로써, 제2 각도측정기(52)는, 전체의 측정범위(C)에 걸쳐 y방향으로 연속된 단일슬릿을 갖는 각도측정기와 동등한 측정을 실현한다. 경사방향으로 뻗는 제2 슬릿(80)을 갖는 제2 각도측정기(52)를 복수로 분할함으로써, 단일의 연속적으로 뻗는 제2 슬릿을 마련하는 경우보다 제2 각도측정기(52)가 차지하는 x방향의 사이즈를 작게 할 수 있어, 빔측정기구(54)를 소형화할 수 있다.
도시하는 구성에 있어서, 제2 각도측정기(52)는, 3개의 각도측정부(52a~52c)로 분할된다. 제2 각도측정기(52)는, y방향으로 순서대로 나열되는 상측 각도측정부(52a), 중앙 각도측정부(52b), 하측 각도측정부(52c)를 포함한다. 상측 각도측정부(52a)의 제2 슬릿(80a)의 제1 단부(81a)는, 제1 슬릿(70)의 제1 단부(71)와 y방향의 위치가 일치하고 있다. 상측 각도측정부(52a)의 제2 슬릿(80a)의 제2 단부(82a)는, 중앙 각도측정부(52b)의 제2 슬릿(80b)의 제1 단부(81b)와 y방향의 위치가 일치하고 있다. 마찬가지로, 중앙 각도측정부(52b)의 제2 슬릿(80b)의 제2 단부(82b)는, 하측 각도측정부(52c)의 제2 슬릿(80c)의 제1 단부(81c)와 y방향의 위치가 일치하고 있다. 또, 하측 각도측정부(52c)의 제2 슬릿(80c)의 제2 단부(82c)는, 제1 슬릿(70)의 제2 단부(72)와 y방향의 위치가 일치하고 있다. 이와 같은 배치관계로 함으로써, 제1 각도측정기(51)와 제2 각도측정기(52)의 측정범위(C)를 일치시킴과 함께, 복수의 각도측정부(52a~52c)의 측정범위(C1~C3)를 y방향으로 중복 없이 연속시킬 수 있다. 도 3에서는, 제2 각도측정기(52)의 복수의 각도측정부(52a~52c)의 제2 슬릿(80a~80c)의 x방향의 위치를 서로 일치시키고 있지만, 제2 슬릿(80a~80c)의 위치는 서로 x방향으로 어긋나 있어도 된다.
다만, 제2 각도측정기(52)의 분할수는 3에 한정되지 않으며, 분할수가 2여도 되고, 4 이상이어도 된다(예를 들면, 후술하는 도 6). 또, 제2 각도측정기(52)를 분할하지 않아도 되고, 전체의 측정범위(C)에 걸쳐 연속적으로 뻗는 단일의 제2 슬릿(80)을 갖는 제2 각도측정기(52)를 이용해도 된다(예를 들면, 후술하는 도 7). 또, 제1 각도측정기(51)를 y방향으로 분할되는 복수의 각도측정부로 구성해도 된다.
빔측정기구(54)는, 이온빔(B)에 대한 빔측정기구(54)의 상대위치를 소정의 상대이동방향으로 변화시키면서 빔의 각도정보를 측정한다. 이로써, 빔측정기구(54)는, 소정의 상대이동방향의 전체에 걸쳐 이온빔(B)을 측정한다. 빔측정기구(54)의 상대이동방향은, 상술의 제1 방향 및 제2 방향의 쌍방과 직교하지 않는 방향이며, 예를 들면 상술의 제1 방향(예를 들면 x방향)과 일치하는 방향이다. 따라서, 빔측정기구(54)의 상대이동방향은, 제1 슬릿(70) 및 제2 슬릿(80)이 뻗는 방향과 일치하지 않는 방향이라고도 할 수 있다.
이온빔(B)에 대한 빔측정기구(54)의 상대이동은, 복수의 방법으로 실현할 수 있다. 예를 들면, 이온빔(B)이 정지한 채로 빔측정기구(54)를 소정의 상대이동방향으로 이동시켜도 된다. 이 경우, 도 1의 이동기구(56)를 상대이동기구로서 사용하고, 빔측정기구(54)의 위치를 제1 방향으로 이동시켜도 된다. 한편, 빔측정기구(54)가 정지한 채로 이온빔(B)을 소정의 상대이동방향으로 편향시켜도 된다. 이 경우, 도 1의 빔주사기(34) 등의 빔편향장치를 상대이동기구로서 사용하고, 이온빔(B)을 제1 방향으로 주사시켜도 된다. 그 외, 이온빔(B)을 x방향으로 주사시키면서 빔측정기구(54)를 x방향으로 이동시킴으로써, 이온빔(B)에 대한 빔측정기구(54)의 상대이동을 실현해도 된다.
제1 각도측정기(51)는, 이온빔(B)에 대하여 제1 방향(예를 들면, x방향)으로 상대이동하면서 이온빔(B)의 제1 방향의 각도분포를 측정한다. 제1 각도측정기(51)는, 이온빔(B)의 제1 방향의 빔폭보다 큰 범위에 걸쳐 상대이동함으로써, 이온빔(B)의 x방향 및 y방향의 쌍방의 빔폭 전체에 걸쳐 제1 방향의 각도분포를 측정한다. 마찬가지로, 제2 각도측정기(52)는, 이온빔(B)에 대하여 제1 방향(예를 들면, x방향)으로 상대이동하면서 이온빔(B)의 제2 방향의 각도분포를 측정한다. 제2 각도측정기(52)는, 이온빔(B)의 제1 방향의 빔폭과 제2 슬릿(80)의 x방향의 범위를 더한 거리보다 큰 범위에 걸쳐 상대이동함으로써, 이온빔(B)의 x방향 및 y방향의 쌍방의 빔폭 전체에 걸쳐 제2 방향의 각도분포를 측정한다.
제어부(58)는, 제1 각도측정기(51)에서 측정되는 제1 방향의 각도정보와, 제2 각도측정기(52)에서 측정되는 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 빔진행방향 및 상대이동방향의 쌍방에 직교하는 제3 방향(예를 들면 y방향)의 각도정보를 산출한다. 제어부(58)는, 예를 들면 이온빔(B)의 제1 방향의 각도분포 및 제2 방향의 각도분포를 이용하여, 이온빔(B)의 제3 방향의 각도분포를 산출한다. 제어부(58)는, 이온빔(B)의 2차원 각도분포를 산출해도 되고, 예를 들면 x방향 및 y방향의 2차원의 각도분포를 산출해도 된다. 이하, 제어부(58)에 의한 각도분포의 산출방법에 대하여 설명한다.
도 5는, 이온빔(B)의 2차원 각도분포 90과, 측정 또는 산출되는 1차원의 각도분포 91, 92, 93을 모식적으로 나타내는 도이다. 도 5의 중앙에 모식적으로 나타나는 바와 같이, 이온빔(B)은 x방향 및 y방향으로 퍼지는 2차원 각도분포 90을 가질 수 있다. 도 5에 있어서, x방향의 각도성분을 x'로 표기하고, y방향의 각도성분을 y'로 표기하고 있다. 이온빔(B)의 2차원 각도분포 90은, 전형적으로는 2차원의 정규분포(가우스분포)이며, 그 분포형상은 x방향 및 y방향의 표준편차 σ의 크기로 특정할 수 있다. x방향 및 y방향의 표준편차 σx ', σy '의 크기는, 2차원 각도분포 90의 원형 또는 타원형의 등고선의 x방향 및 y방향의 축의 길이에 대응한다. 예를 들면, 2차원 각도분포 90의 표준편차에 대응하는 등고선 E는, x' 및 y'의 2차원 좌표 상에서 (x'/σx ')2+(y'/σy ')2=1로 나타낼 수 있다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 2차원 각도분포 90은, 직접적으로 측정되는 것이 아니라, 2차원의 정규분포를 가정함으로써, 제1 방향(x방향)의 각도분포 91 및 제2 방향(t방향)의 각도분포 92로부터 산출된다.
도 5의 하방에 나타나는 x방향의 각도분포 91은, 2차원 각도분포 90을 y방향으로 적분하여 x축 상에 투영한 것이며, 제1 각도측정기(51)에 의하여 측정 가능한 제1 방향의 각도분포에 대응한다. x방향의 각도분포 91은, y방향의 각도정보를 포함하지 않지만, 2차원 각도분포 90의 x방향의 각도정보를 포함한다. 따라서, x방향의 각도분포 91에 근거하여 2차원 각도분포 90에 있어서의 x방향의 각도정보(예를 들면, x방향의 표준편차 σx ')를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제1 각도측정기(51)에서 측정된 제1 방향의 각도분포의 측정값에 대하여 정규분포를 피팅함으로써, x방향의 각도분포에 관한 파라미터(예를 들면, x방향의 표준편차 σx ')를 구할 수 있다.
도 5의 우측 상방에 나타나는 각도분포 92는, x방향에 대하여 각도 θ로 경사져 교차하는 제2 방향(t방향)의 각도분포이며, 2차원 각도분포 90을 t축 상에 투영한 것이다. t방향의 각도분포 92는, 제2 각도측정기(52)에 의하여 측정 가능한 제2 방향의 각도분포에 대응한다. t방향의 각도분포 92로부터는, 2차원 각도분포 90에 있어서의 t방향의 각도정보(예를 들면, t방향의 표준편차 σt ')를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제2 각도측정기(52)에서 측정된 제2 방향의 각도분포의 측정값에 대하여 정규분포를 피팅함으로써, t방향의 각도분포에 관한 파라미터(예를 들면, t방향의 표준편차 σt')를 구할 수 있다.
이와 같이 하여 산출한 x방향 및 t방향의 각도정보를 이용함으로써, y방향의 각도정보를 산출 또는 추정할 수 있다. t방향의 각도정보는, x방향 및 y방향의 각도정보를 벡터적으로 합성한 것에 대응하기 때문에, t방향의 각도정보로부터 x방향의 각도정보를 제외함으로써, y방향의 각도정보를 구할 수 있다. 예를 들면, x방향 및 t방향의 표준편차 σx ', σt '에 근거하여, 2차원 각도분포 90의 y방향의 표준편차 σy'를 추정할 수 있다. 예를 들면, x방향 및 y방향의 각도성분이 서로 독립된다고 가정한 경우, x방향, y방향 및 t방향의 표준편차 σx ', σy ', σt '에 대하여, 이하의 식 (1)이 성립한다.
[수학식 1]
Figure 112019028911173-pat00001
상기의 식 (1)은, 예를 들면 이온빔(B)을 구성하는 개별의 이온입자의 진행방향을 벡터로서 해석하고, x방향 및 y방향의 각도성분이 서로 독립된다는 가정하에서, 이온입자의 t방향의 각도성분을 벡터연산에 의하여 구함으로써 도출할 수 있다.
따라서, 기존의 표준편차 σx ', σt '에 대응하는 미지의 y방향의 표준편차 σy '는, 이하의 식 (2)를 이용하여 얻을 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019028911173-pat00002
식 (2)를 이용함으로써, 도 5의 좌측에 나타나는 y방향의 각도분포 93을 구할 수 있다. 또, 도 5의 중앙에 나타나는 2차원 각도분포 90을 구할 수도 있다.
다만, x방향 및 t방향의 각도분포 91, 92로부터 y방향의 각도분포 93 또는 2차원 각도분포 90을 산출하는 구체적인 방법은 상기에 한정되지 않고, 다른 수법을 이용할 수 있다. 예를 들면, x방향 및 y방향의 각도성분이 서로 독립된다고 가정하고, x방향, t방향 및 y방향의 각도분포 91~93의 분포형상이 서로 정합하도록 최적화 계산을 실행함으로써, y방향의 각도분포 93을 산출해도 된다. 이 경우, 2차원 각도분포 90이 2차원 정규분포라고 하는 제약조건과는 상이한 조건에 근거하여, y방향의 각도분포 93을 산출해도 된다. 예를 들면, t방향의 각도분포 92와 y방향의 각도분포 93의 상관을 나타내는 벡터함수를 미리 구해 두고, 그 벡터함수를 이용하여 y방향의 각도분포 93을 산출해도 된다.
x방향 및 t방향의 각도분포에 근거하여 y방향의 각도분포를 산출하는 경우, x방향과 t방향이 이루는 각도 θ는 임의이지만, 각도 θ가 클수록(90°에 가까울수록) y방향의 각도분포의 산출정밀도를 높일 수 있다. 구체적으로는, x방향과 t방향이 이루는 각도 θ는, 30° 이상인 것이 바람직하고, 45° 이상 또는 60° 이상인 것이 보다 바람직하다. 그 한편, 각도 θ를 90°에 지나치게 근접시키면, 제2 각도측정기(52)의 x방향의 길이가 매우 길어져, 제2 각도측정기(52)를 이용하여 y방향의 빔폭 전체에 걸쳐 이온빔(B)을 측정하는 것이 어려워진다. 따라서, 각도 θ는 85° 이하인 것이 바람직하고, 80° 이하 또는 75° 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 의하면, 이온빔(B)에 대하여 빔측정기구(54)를 일 방향으로 상대이동시키는 것만으로, 이온빔(B)의 x방향 및 y방향의 쌍방의 각도정보를 구할 수 있다. 일반적으로, 소정의 빔폭을 갖는 이온빔(B)의 전체의 각도분포를 측정하는 경우, 슬릿을 슬릿폭방향으로 빔폭 전체에 걸쳐 상대이동시킬 필요가 있다. 2차원의 각도정보를 얻기 위해서는, x방향의 각도측정기를 x방향으로 상대이동시키고, y방향의 각도측정기를 y방향으로 상대이동시켜야만 하여, 서로 직교하는 두 방향의 상대이동을 필요로 한다. 한편, 본 실시형태에 의하면, x방향에 대하여 경사져 교차하는 t방향의 각도측정기를 이용함으로써, x방향으로 상대이동시키는 것만으로, x방향 및 t방향의 각도측정기의 쌍방이 빔폭 전체를 측정할 수 있다. 또한, 측정한 두 방향의 각도정보로부터 직접적으로 측정하고 있지 않는 y방향의 각도정보를 산출할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 서로 직교하는 두 방향의 각도정보를 취득하기 위하여 필요로 하는 측정시간을 단축화할 수 있어, 2차원의 각도정보를 고속으로 취득할 수 있다. 또한, 빔주사기(34)에 의한 이온빔(B)의 x방향의 주사에 의하여 상대이동을 실현함으로써, 상대이동에 필요로 하는 시간을 매우 짧게(예를 들면 1초 이하, 수 밀리초 정도로) 할 수 있다.
도 6은, 변형예에 관한 빔측정기구(54)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 본 변형예에서는, 제1 방향(A1방향) 및 제2 방향(A2방향)이 이루는 각도 θ가 60°이며, 제2 각도측정기(52)가 4개의 각도측정부(52a~52d)로 분할되어 있다. 4개의 각도측정부(52a~52d)는, 각각의 측정범위(C1~C4)가 y방향으로 연속하여 나열되도록 배치되고, 또한 각각의 측정범위(C1~C4)가 y방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 본 변형예에 의하면, 상술의 실시형태보다 y방향의 각도정보를 고정밀도로 산출할 수 있다.
도 7은, 다른 변형예에 관한 빔측정기구(54)의 구성을 모식적으로 나타내는 도이다. 본 변형예에서는, 제2 각도측정기(52)가 복수의 각도측정부에 분할되어 있지 않고, 제1 각도측정기(51)의 측정범위(C)의 전체에 걸쳐 제2 각도측정기(52)의 제2 슬릿(80)이 연속적으로 뻗도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 제2 슬릿(80)의 제1 단부(81)는, 제1 슬릿(70)의 제1 단부(71)와 y방향의 위치가 일치하고, 제2 슬릿(80)의 제2 단부(82)는, 제1 슬릿(70)의 제2 단부(72)와 y방향의 위치가 일치한다. 본 변형예에서는, 빔측정기구(54)의 x방향의 사이즈가 커지지만, 상술의 실시형태와 동일한 작용효과를 실현할 수 있다.
도 7의 변형예에서는, 제1 각도측정기(51) 및 제2 각도측정기(52)가 마련되어 있지 않은 영역에 추가의 빔측정부(53)가 배치되어도 된다. 추가의 빔측정부(53)는, 예를 들면 이온빔(B)의 빔전류를 측정하기 위한 패러데이컵이나, 이온빔(B)의 빔프로파일을 측정하기 위한 프로파일러 등이어도 된다. 빔측정기구(54)에 각도측정과는 상이한 용도의 추가의 빔측정부(53)를 마련함으로써, 각도정보의 측정과 동시에 이온빔(B)의 다른 특성을 측정할 수 있다.
도 8은, 다른 실시형태에 관한 기판반송처리유닛(20)의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이다. 본 실시형태에서는, 상술의 실시형태에 관한 빔측정기구(54) 대신에, 마스크플레이트(152) 및 전하검출부(154)가 마련되는 점에서 상술의 실시형태와 상이하다.
측정 장치(150)는, 마스크플레이트(152)와, 전하검출부(154)와, 이동기구(156)와, 제어부(158)를 구비한다. 마스크플레이트(152)는, 슬릿폭방향이 제1 방향과 일치하는 제1 슬릿과, 슬릿폭방향이 제2 방향과 일치하는 제2 슬릿을 갖는다. 전하검출부(154)는, 제1 방향의 각도분포를 측정하기 위한 제1 전하검출부와, 제2 방향의 각도분포를 측정하기 위한 제2 전하검출부를 갖는다. 마스크플레이트(152)의 제1 슬릿을 통과하는 빔의 일부는, 전하검출부(154)의 제1 전하검출부에 의하여 검출되어, 제1 방향의 각도분포가 측정된다. 마스크플레이트(152)의 제2 슬릿을 통과하는 빔의 일부는, 전하검출부(154)의 제2 전하검출부에 의하여 검출되어, 제2 방향의 각도분포가 측정된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 마스크플레이트(152) 및 전하검출부(154)의 조합이 제1 각도측정기 및 제2 각도측정기로서 기능한다.
마스크플레이트(152)는, 웨이퍼(W)의 주입위치보다 상류측에 배치되며, 예를 들면 에너지슬릿(66)보다 상류측에 배치된다. 한편, 전하검출부(154)는, 웨이퍼(W)의 주입위치보다 하류측에 배치되며, 예를 들면 빔궤도의 최하류측이 되는 빔덤퍼의 위치에 마련된다. 마스크플레이트(152)부터 전하검출부(154)까지의 빔진행방향(z방향)의 거리를 크게 함으로써, 측정 장치(150)의 각도분해능을 높일 수 있다.
마스크플레이트(152)는, 이동기구(156)에 장착되고, y방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 이동기구(156)는, 마스크플레이트(152)를 y방향으로 이동시키도록 구성된다. 마스크플레이트(152)는, 측정 시에 빔궤도 상에 배치되고, 주입 시에는 빔궤도로부터 퇴피된다. 이동기구(156)는, 마스크플레이트(152)를 x방향으로 이동시키도록 구성되어도 되고, 측정 시에 이온빔(B)에 대한 마스크플레이트(152)의 x방향의 상대이동을 실현해도 된다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는, 마스크플레이트(152) 및 전하검출부(154)의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 9의 (a)에 나타나는 바와 같이, 마스크플레이트(152)는, 슬릿폭방향이 제1 방향과 일치하는 제1 슬릿(170a, 170b, 170c)(총칭하여 제1 슬릿(170)이라고도 함)과, 슬릿폭방향이 제2 방향과 일치하는 제2 슬릿(180a, 180b)(총칭하여 제2 슬릿(180)이라고도 함)을 갖는다. 도시하는 예에 있어서, 제1 슬릿(170a~170c)은, 마스크플레이트(152)의 좌측, 중앙, 우측의 3개소에 마련되고, 제2 슬릿(180a, 180b)은, 마스크플레이트(152)의 좌측 및 우측의 2개소에 마련된다. 제1 슬릿(170) 및 제2 슬릿(180)은, 소정의 측정범위(C)에 걸쳐 y방향으로 연속적으로 마련되고, y방향의 슬릿의 길이가 서로 일치하도록 마련된다.
도 9의 (b)에 나타나는 바와 같이, 전하검출부(154)는, 제1 방향의 각도분포를 측정하는 제1 전하검출부(174a, 174b, 174c)와, 제2 방향의 각도분포를 측정하는 제2 전하검출부(184a, 184b)를 갖는다. 제1 전하검출부(174a~174c)는, 각각 제1 방향으로 나열되어 배치되는 복수의 제1 전극(176a, 176b, 176c)을 갖는다. 제1 전하검출부(174a~174c)는, 대응하는 제1 슬릿(170a~170c)과 빔진행방향(z방향)으로 대향하는 위치에 마련된다. 제2 전하검출부(184a, 184b)는, 각각 제2 방향으로 나열되어 배치되는 복수의 제2 전극(186a, 186b)을 갖는다. 제2 전하검출부(184a, 184b)는, 대응하는 제2 슬릿(180a, 180b)과 빔진행방향(z방향)으로 대향하는 위치에 마련된다. 전하검출부(154)는, x방향으로 이동 가능한 프로파일러로서 구성되어도 된다. 예를 들면, 이동기구(156)에 의하여 마스크플레이트(152)의 x방향의 상대이동을 실현하는 경우, 마스크플레이트(152)의 x방향의 이동과 동기하여 전하검출부(154)도 x방향으로 이동시키도록 구성되어도 된다.
제어부(158)는, 제1 전하검출부(174a~174c)에서 측정되는 빔의 제1 방향의 각도정보와, 제2 전하검출부(184a, 184b)에서 측정되는 빔의 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 이온빔(B)의 제3 방향의 각도정보를 산출한다. 제어부(158)는, 이온빔(B)의 2차원 각도분포를 산출해도 된다. 본 실시형태에 있어서도, 상술의 실시형태와 동일한 작용효과를 실현할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태에 근거하여 설명했다. 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 설계변경이 가능하며, 다양한 변형예가 가능한 것, 또 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은, 당업자에게 이해되는 바이다.
상술의 실시형태에서는, 제1 방향이 x방향이고, 제2 방향이 x방향에 대하여 경사져 교차하는 방향이며, 제3 방향이 y방향이고, 상대이동방향이 x방향인 경우를 중심으로 설명했다. 이들 방향에 대하여 설정되는 구체적인 방향은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태는, 이온빔과 빔측정기구의 상대이동방향과 직교하는 방향의 각도정보를 산출하기 위하여, 상대이동방향과 직교하지 않는 임의의 제1 방향 및 제2 방향의 각도정보를 이용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제1 방향이 x방향이 아니어도 되고, 예를 들면 제1 방향이 x방향으로 경사져 교차하는 방향이어도 된다. 이 경우, 제2 방향이 제1 방향과는 상이한 x방향으로 경사져 교차하는 방향이어도 된다. 또, 제3 방향이 y방향이 아니어도 되고, 빔진행방향과 직교하는 방향이며, 제1 방향 및 제2 방향과는 상이한 임의의 방향이어도 된다.
도 10은, 변형예에 관한 빔측정기구(54)의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 본 변형예에서는, 제1 각도측정기(51)의 각도정보의 측정방향인 제1 방향(A1) 및 제2 각도측정기(52)의 각도정보의 측정방향인 제2 방향(A2)의 쌍방이 x방향에 대하여 경사지도록 구성된다. 도시하는 예에 있어서, x방향에 대한 제1 방향(A1)의 각도 θ1이 10°이고, x방향에 대한 제2 방향(A2)의 각도 θ2가 45°이다. 이와 같이 제1 방향 및 제2 방향의 쌍방을 상대이동방향(x방향)에 대하여 상이한 각도로 경사시킴으로써, 상술의 실시형태와 같이, x방향 및 y방향의 각각의 각도정보를 산출할 수 있다. 다만, 상대이동방향에 대한 제1 방향의 각도 θ1 및 제2 방향의 각도 θ2의 값의 조합은 임의이며, 예를 들면 10°, 15°, 25°, 30°, 45°, 60°, 75° 및 80° 중 어느 것으로부터 선택할 수 있다. 또, 제1 방향의 각도 θ1과 제2 방향의 각도 θ2의 크기의 절대값이 서로 다르도록 해도 되고, 쌍방의 크기의 절대값을 동일하게 하는 한편 경사방향(회전방향)이 서로 반대가 되도록 해도 된다. 예를 들면, 제1 방향의 각도 θ1과 제2 방향의 각도 θ2의 값의 조합(θ1, θ2)으로서, (+30°, -30°), (+45°, -45°), (+60°, -60°) 중 어느 것을 선택해도 된다. 또, 제1 방향(A1)과 제2 방향(A2)이 이루는 각도는, 90°여도 되고, 90°와는 상이한 각도여도 된다.
10…이온 주입 장치
34…빔주사기
50…측정 장치
51…제1 각도측정기
52…제2 각도측정기
54…빔측정기구
56…이동기구
58…제어부
70…제1 슬릿
74…제1 전하검출부
80…제2 슬릿
W…웨이퍼

Claims (19)

  1. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와,
    상기 이온빔의 각도정보 중, 빔진행방향과 직교하는 제1 방향의 각도정보를 측정하는 제1 각도측정기와,
    상기 이온빔의 각도정보 중, 상기 빔진행방향과 직교하고, 또한 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 각도정보를 측정하는 제2 각도측정기와,
    상기 이온빔에 대한 상기 제1 각도측정기 및 상기 제2 각도측정기의 상대위치를 상기 빔진행방향과 직교하고, 또한 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 쌍방과 직교하지 않는 소정의 상대이동방향으로 변화시키는 상대이동기구와,
    상기 이온빔에 대한 상대위치를 변화시키면서 상기 제1 각도측정기에서 측정되는 상기 제1 방향의 각도정보와, 상기 이온빔에 대한 상대위치를 변화시키면서 상기 제2 각도측정기에서 측정되는 상기 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 상기 빔진행방향 및 상기 상대이동방향의 쌍방에 직교하는 제3 방향의 각도정보를 산출하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 각도측정기는, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하는 제1 슬릿과, 상기 제1 슬릿을 통과하는 빔성분의 상기 제1 방향의 각도분포를 측정하기 위한 제1 전하검출부를 갖고,
    상기 제2 각도측정기는, 상기 제2 방향이 슬릿폭방향과 일치하는 제2 슬릿과, 상기 제2 슬릿을 통과하는 빔성분의 상기 제2 방향의 각도분포를 측정하기 위한 제2 전하검출부를 갖는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 각도측정기 및 상기 제2 각도측정기를 포함하는 일체적인 빔측정기구를 구비하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상대이동기구는, 상기 빔측정기구를 상기 상대이동방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상대이동기구는, 상기 이온빔을 상기 상대이동방향으로 편향시키는 빔편향장치인 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 빔편향장치는, 상기 웨이퍼에 대한 빔조사 시에 상기 이온빔을 왕복주사시키기 위한 빔주사기인 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제1 방향의 각도정보 및 상기 제2 방향의 각도정보로부터 벡터연산에 의하여 상기 제3 방향의 각도정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제1 방향의 각도정보 및 상기 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 상기 이온빔의 2차원 각도분포정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 제1 방향의 각도정보 및 상기 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 상기 웨이퍼에 대한 빔조사 시에 상기 이온빔을 왕복주사시키는 빔주사방향의 각도정보와, 상기 웨이퍼에 대한 빔조사 시에 상기 웨이퍼를 왕복운동시키는 왕복운동방향의 각도정보를 산출하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 각도측정기 및 상기 제2 각도측정기는, 상기 이온빔의 상기 제3 방향의 빔폭 전체를 측정대상으로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 각도측정기 및 상기 제2 각도측정기 중 적어도 일방은, 상기 제3 방향의 측정대상범위에 걸쳐 연속적으로 뻗는 단일슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 각도측정기 및 상기 제2 각도측정기 중 적어도 일방은, 상기 제3 방향으로 나열되어 배치되는 복수의 각도측정부로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 각도측정부의 각각은, 상기 제3 방향으로 인접하는 2개의 각도측정부의 측정대상범위가 상기 제3 방향으로 중첩되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 각도측정부는, 상기 이온빔의 상기 제3 방향의 빔폭 전체에 걸쳐 배치되는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 복수의 각도측정부의 각각에서 측정되는 부분적인 각도정보를 통합하여 상기 제1 방향의 각도정보 및 상기 제2 방향의 각도정보 중 적어도 일방을 산출하는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 각도측정기 및 상기 제2 각도측정기는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 경사져 교차하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 사이의 각도가 45도 이상 85도 이하인 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상대이동방향은, 상기 제1 방향과 평행인 것을 특징으로 하는, 이온 주입 장치.
  19. 이온빔의 각도정보를 측정하는 측정 장치이며,
    상기 이온빔의 각도정보 중, 빔진행방향과 직교하는 제1 방향의 각도정보를 측정하는 제1 각도측정기와,
    상기 이온빔의 각도정보 중, 상기 빔진행방향과 직교하고, 또한 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 각도정보를 측정하는 제2 각도측정기와,
    상기 이온빔에 대한 상기 제1 각도측정기의 상대위치를 상기 빔진행방향과 직교하고, 또한 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 쌍방과 직교하지 않는 소정의 상대이동방향으로 변화시키면서 상기 제1 각도측정기에서 측정되는 상기 제1 방향의 각도정보와, 상기 이온빔에 대한 상기 제2 각도측정기의 상대위치를 상기 상대이동방향으로 변화시키면서 상기 제2 각도측정기에서 측정되는 상기 제2 방향의 각도정보에 근거하여, 상기 빔진행방향 및 상기 상대이동방향의 쌍방에 직교하는 제3 방향의 각도정보를 산출하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 측정 장치.
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Families Citing this family (1)

* 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

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008536268A (ja) 2005-04-01 2008-09-04 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド ビーム角度の測定方法
US20170271161A1 (en) 2016-03-18 2017-09-21 Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. Ion implantation method and ion implantation apparatus

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4438325B2 (ja) 2003-06-10 2010-03-24 ソニー株式会社 荷電粒子の強度分布測定方法および装置、並びに半導体製造装置
WO2006036221A1 (en) * 2004-05-17 2006-04-06 Massachusetts Institute Of Technology Spatial-phase locking of energy beams for determining two-dimensional location and beam shape
US7394073B2 (en) 2005-04-05 2008-07-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Methods and apparatus for ion beam angle measurement in two dimensions
US7453070B2 (en) 2006-06-29 2008-11-18 Varian Semiconductor Associates, Inc. Methods and apparatus for beam density measurement in two dimensions
US7479644B2 (en) * 2006-10-30 2009-01-20 Applied Materials, Inc. Ion beam diagnostics
US8168941B2 (en) 2009-01-22 2012-05-01 Axcelis Technologies, Inc. Ion beam angle calibration and emittance measurement system for ribbon beams
JP5808706B2 (ja) * 2012-03-29 2015-11-10 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その制御方法
JP6045445B2 (ja) * 2013-06-14 2016-12-14 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 高エネルギーイオン注入装置
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
JP6253362B2 (ja) * 2013-11-21 2017-12-27 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 高エネルギーイオン注入装置、ビーム電流調整装置、及びビーム電流調整方法
JP6207418B2 (ja) * 2014-02-10 2017-10-04 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 高エネルギーイオン注入装置、ビーム平行化器、及びビーム平行化方法
JP6117136B2 (ja) * 2014-03-14 2017-04-19 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、ビームエネルギー測定装置、及びビームエネルギー測定方法
JP6257411B2 (ja) * 2014-03-27 2018-01-10 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、最終エネルギーフィルター、及びイオン注入方法
JP6415090B2 (ja) * 2014-04-23 2018-10-31 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
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
JP6442295B2 (ja) * 2015-01-19 2018-12-19 株式会社ニューフレアテクノロジー マルチ荷電粒子ビーム像の回転角測定方法、マルチ荷電粒子ビーム像の回転角調整方法、及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置
WO2017056138A1 (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 キヤノンアネルバ株式会社 イオンビームエッチング方法およびイオンビームエッチング装置
US9697988B2 (en) * 2015-10-14 2017-07-04 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Ion implantation system and process
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
JP6662549B2 (ja) * 2016-11-21 2020-03-11 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入方法およびイオン注入装置
JP6985951B2 (ja) * 2018-02-08 2021-12-22 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
JP6959880B2 (ja) * 2018-02-08 2021-11-05 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イオン注入方法
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008536268A (ja) 2005-04-01 2008-09-04 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド ビーム角度の測定方法
US20170271161A1 (en) 2016-03-18 2017-09-21 Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. Ion implantation method and ion implantation apparatus

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