CN110137066A - 离子注入装置及离子注入方法 - Google Patents

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Abstract

一种离子注入装置及离子注入方法，实现离子束的角度分布的评价的高速化。射束线装置包括对离子束(B)施加电场或磁场中的至少一种而使其向与射束行进方向正交的第1方向偏转的偏转装置。狭缝(52)配置成使第1方向与狭缝宽度方向一致。射束电流测定装置(54)构成为能够在第1方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流。控制装置(50)一边通过偏转装置改变离子束在第1方向的偏转量，一边获取通过射束电流测定装置(54)在第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值，并计算出离子束的第1方向的角度信息。

Description

离子注入装置及离子注入方法
本申请主张基于2018年2月8日申请的日本专利申请第2018-020945号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种离子注入装置及离子注入方法。
背景技术
半导体制造工序中，出于改变半导体的导电性的目的、改变半导体的晶体结构的目的等，标准性地实施向半导体晶片注入离子的工序(也称为离子注入工序)。已知根据照射至晶片的离子束的角度，离子束与晶片的相互作用的方式发生变化，并影响离子注入的处理结果，因此在离子注入前测定离子束的角度分布。例如，利用沿狭缝宽度方向排列的多个电极来测定通过狭缝的射束的电流值，由此能够获得狭缝宽度方向的角度分布(例如，参考专利文献1)。
专利文献1：日本特开2016-4614号公报
为了准确掌握离子束的角度信息，不仅获得射束截面内的特定位置的角度分布，还优选获得遍及射束捆束整体的角度分布。然而，为了测定遍及射束捆束整体的角度分布，需要一边使狭缝沿横切射束的方向移动一边在射束截面内的多个位置测定角度，且至测定结束为止需要时间。为了提高半导体制造工序的吞吐量，优选能够在更短的时间内评价射束的角度分布。
发明内容
本发明的一方式的例示性目的之一为，提供一种高速评价离子束的角度分布的技术。
本发明的一方式的离子注入装置具备：射束线装置，输送向晶片照射的离子束；狭缝，设置于射束线装置的下游；射束电流测定装置，设置于从狭缝沿射束行进方向分离的位置；及控制装置。射束线装置包括对离子束施加电场或磁场中的至少一种而使其向与射束行进方向正交的第1方向偏转的偏转装置。狭缝配置成使第1方向与狭缝宽度方向一致，射束电流测定装置构成为能够在第1方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流，控制装置一边通过偏转装置改变离子束的第1方向的偏转量，一边获取通过射束电流测定装置在第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值，并计算离子束的第1方向的角度信息。
本发明的另一方式为使用离子注入装置的离子注入方法。离子注入装置具备：射束线装置，输送向晶片照射的离子束；狭缝，设置于射束线装置的下游；及射束电流测定装置，设置于从狭缝沿射束行进方向分离的位置。射束线装置包括对离子束施加电场或磁场中的至少一种而使其向与射束行进方向正交的第1方向偏转的偏转装置。狭缝配置成使第1方向与狭缝宽度方向一致，且构成为狭缝宽度可变，射束电流测定装置构成为能够在第1方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流。该方法具备：一边通过偏转装置改变离子束在第1方向的偏转量，一边获取通过射束电流测定装置在第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值，并计算出离子束的第1方向的角度信息；及根据计算出的第1方向的角度信息调整向晶片照射的离子束的注入角度，并以所调整后的注入角度向晶片照射离子束。
另外，以上的构成要件的任意组合、在方法、装置、系统等之间相互置换本发明的构成要件和表现的形式，作为本发明的方式也有效。
发明效果
根据本发明，能够实现离子束的角度分布的评价的高速化。
附图说明
图1是概略地表示实施方式的离子注入装置的俯视图。
图2是详细表示基板传送处理单元的结构的侧视图。
图3的(a)、(b)是示意地表示注入时及测定时的狭缝的动作的侧视图。
图4的(a)、(b)是示意地表示测定时改变离子束的偏转量的状态的侧视图。
图5的(a)、(b)是示意地表示与离子束的偏转量相应的角度分布的校正的图。
图6是示意地表示射束捆束整体的相位空间轮廓的图。
图7是示意地表示射束捆束的局部相位空间轮廓的图。
图8是示意地表示射束偏转量与实效相位空间轮廓的关系的图。
图9是示意地表示晶片的倾斜角与实效相位空间轮廓的关系的图。
图10是表示实施方式的离子注入方法的流程的流程图。
图11是示意地表示基于变形例的射束电流测定装置的射束的角度分布的测定例的侧视图。
符号说明
W-晶片，18-射束输送线路单元，38-最终能量过滤器，40-台板驱动装置，48-倾斜角调整机构，50-控制装置，52-狭缝，54-射束电流测定装置，56-屏蔽体，60-注入处理室，64-AEF电极，66-AEF电源，100-离子注入装置。
具体实施方式
以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，在附图的说明中对相同要件标注相同符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述的结构为示例，并不对本发明的范围进行任何限定。
图1是概略地表示本发明的一实施方式的离子注入装置100的俯视图。离子注入装置100为所谓高能量离子注入装置。高能量离子注入装置为具有高频直线加速方式的离子加速器和高能量离子输送用射束线的离子注入装置，对在离子源10产生的离子进行加速，将如此获得的离子束B沿射束线输送至被处理物(例如基板或晶片W)，并对被处理物注入离子。
高能量离子注入装置100具备：离子束生成单元12，生成离子并进行质谱分析；高能量多级直线加速单元14，对离子束进行加速而使其成为高能量离子束；射束偏转单元16，进行高能量离子束的能量分析、轨道校正、能量分散的控制；射束输送线路单元18，将经过分析的高能量离子束输送至晶片W；基板传送处理单元20，将输送来的高能量离子束注入半导体晶片；及控制装置50。
离子束生成单元12具有离子源10、引出电极11及质谱分析装置22。离子束生成单元12中，射束从离子源10通过引出电极11被引出的同时被加速，被引出加速后的射束通过质谱分析装置22被质谱分析。质谱分析装置22具有质谱分析磁铁22a、质谱分析狭缝22b。质谱分析狭缝22b有时还配置于质谱分析磁铁22a的紧后方，但实施例中，配置于其下一个结构即高能量多级直线加速单元14的入口部内。通过质谱分析装置22进行的质谱分析的结果，只选出注入所需的离子种类，被选的离子种类的离子束被导入下一个高能量多级直线加速单元14。
高能量多级直线加速单元14具备进行离子束的加速的多个直线加速装置即隔着一个以上的高频共振器的加速间隙。高能量多级直线加速单元14能够通过高频(RF)电场的作用来对离子进行加速。高能量多级直线加速单元14具备具有高能量离子注入用的基本的多级的高频共振器的第1直线加速器15a。高能量多级直线加速单元14也可以额外具备具有超高能量离子注入用的附加的多级的高频共振器的第2直线加速器15b。通过高能量多级直线加速单元14而进一步被加速的离子束的方向通过射束偏转单元16而发生变化。
从将离子束加速至高能量的高频方式的高能量多级直线加速单元14出来的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了在高能量多级直线加速单元14的下游对高能量的离子束进行射束扫描及射束平行化而使其照射至晶片，需要预先实施高精度的能量分析、轨道校正及射束会聚发散的调整。
射束偏转单元16进行高能量离子束的能量分析、轨道校正、能量分散的控制。射束偏转单元16具备至少两个高精度偏转电磁铁、至少一个能量宽度限制狭缝、至少一个能量分析狭缝、至少一个横向会聚设备。多个偏转电磁铁构成为进行高能量离子束的能量分析、离子注入角度的精密的校正及能量分散的抑制。
射束偏转单元16具有能量分析电磁铁24、抑制能量分散的横向会聚四极透镜26、能量分析狭缝28及提供转向(轨道校正)的偏转电磁铁30。另外，能量分析电磁铁24有时也被称为能量过滤电磁铁(EFM)。高能量离子束通过射束偏转单元16而转换方向，并朝向晶片W的方向。
射束输送线路单元18为输送从射束偏转单元16出来的离子束B的射束线装置，其具有由会聚/发散透镜组构成的射束整形器32、射束扫描器34、射束平行化器36及最终能量过滤器38(包括最终能量分离狭缝)。射束输送线路单元18的长度匹配于将离子束生成单元12与高能量多级直线加速单元14加在一起的长度而设计，在射束偏转单元16被连结，整体形成U字形的布局。
在射束输送线路单元18的下游侧的终端设置有基板传送处理单元20。在基板传送处理单元20设置有保持离子注入中的晶片W并使晶片W向与射束扫描方向成直角的方向移动的台板驱动装置40。并且，在基板传送处理单元20中设置有狭缝52及测定通过狭缝52的射束的射束电流测定装置54。狭缝52及射束电流测定装置54的结构另行后述。
离子注入装置100的射束线部构成为具有对置的2条长直线部的水平的U字形的折返型射束线。上游的长直线部由对通过离子束生成单元12生成的离子束B进行加速的多个单元构成。下游的长直线部由对相对于上游的长直线部被转换方向的离子束B进行调整而注入至晶片W的多个单元构成。2条长直线部构成为大致相同的长度。2条长直线部之间为了维护作业而设置有足够宽的作业空间R1。
图2是详细表示基板传送处理单元20的结构的侧视图，且表示最终能量过滤器38至下游侧的结构。离子束B通过最终能量过滤器38向下方偏转而入射至基板传送处理单元20。最终能量过滤器38为电场式的偏转装置，通过施加于一对角度能量过滤(AEF；AngularEnergy Filter)电极64a、64b(也总称为AEF电极64)之间的电场使离子束B向下方(-y方向)偏转。最终能量过滤器38中的射束偏转量通过与AEF电极64连接的AEF电源66的施加电压的值来进行调整。
基板传送处理单元20包括：注入处理室60，执行离子注入工序；及基板传送部62，设置有用于传送晶片W的传送机构。注入处理室60及基板传送部62经由基板传送口61相连。
注入处理室60具备保持1片或多片晶片W的台板驱动装置40。台板驱动装置40包括晶片保持装置42、往复运动机构44、扭转角调整机构46及倾斜角调整机构48。晶片保持装置42包括用于保持晶片W的静电卡盘等。往复运动机构44通过使晶片保持装置42沿与射束扫描方向(x方向)正交的往复运动方向(y方向)进行往复运动来使被晶片保持装置42保持的晶片沿y方向进行往复运动。图2中，以箭头Y1例示出晶片W的往复运动。
扭转角调整机构46为调整晶片W的旋转角的机构，通过以晶片处理面的法线为轴而使晶片W旋转来调整设置于晶片的外周部的对准标记与基准位置之间的扭转角。在此，晶片的对准标记是指设置于晶片的外周部的切口或定向平面，是指成为晶片的结晶轴方向和晶片的周向的角度位置的基准的标记。扭转角调整机构46设置于晶片保持装置42与往复运动机构44之间，且与晶片保持装置42一起往复运动。
倾斜角调整机构48为调整晶片W的斜率的机构，其调整朝向晶片处理面的离子束B的行进方向(z方向)与晶片处理面的法线之间的倾斜角。本实施方式中，作为倾斜角对晶片W的倾斜角中以x方向的轴为旋转的中心轴的角度进行调整。倾斜角调整机构48设置于往复运动机构44与注入处理室60的壁面之间，且构成为通过使包括往复运动机构44的台板驱动装置40整体沿R方向旋转来调整晶片W的倾斜角。
在注入处理室60，沿离子束B的轨道自上游侧朝向下游侧设置有狭缝52、等离子体喷淋装置68、射束电流测定装置54(也称为第1射束电流测定装置54)。在注入处理室60设置有第2射束电流测定装置70，所述第2射束电流测定装置70构成为能够插入于配置有离子注入中的晶片W的“注入位置”。
狭缝52是狭缝宽度方向为y方向的横向狭缝，且是y方向的狭缝宽度d为可变的可变狭缝。狭缝52具备两个屏蔽体56a、56b(也总称为屏蔽体56)及驱动机构58。上侧屏蔽体56a及下侧屏蔽体56b沿y方向分开配置，且构成为能够分别独立地沿y方向移动。因此，狭缝52构成为上侧屏蔽体56a与下侧屏蔽体56b之间的间隙。驱动机构58构成为支撑上侧屏蔽体56a及下侧屏蔽体56b且使其分别独立地沿y方向移动。
关于狭缝52，在用于测定离子束B的角度分布的测定时和向晶片W照射离子束B的注入时，狭缝宽度d被设定为不同的值。测定时设定相对窄的狭缝宽度，通过狭缝52的射束的至少一部分通过下游侧的第1射束电流测定装置54和第2射束电流测定装置70来测定。注入时设定相对宽的狭缝宽度，狭缝52作为能量限制狭缝(EDS；Energy Defining Slit)而发挥功能。注入时的狭缝52与AEF电极64一起进行入射于晶片W的离子束B的能量分析，而使所希望的能量值或能量范围的离子束B朝向晶片W通过，并屏蔽除此之外的离子束。
等离子体喷淋装置68位于狭缝52的下游侧。等离子体喷淋装置68根据离子束B的射束电流量向离子束及晶片处理面供给低能量电子，并抑制在离子注入中产生的晶片处理面的正电荷的充电。等离子体喷淋装置68例如包括离子束B通过的喷淋管及向喷淋管内供给电子的等离子体产生装置。
第1射束电流测定装置54设置于射束轨道的最下游，例如安装于基板传送口61的下方。因此，在射束轨道上不存在晶片W或第2射束电流测定装置70时，离子束B入射于射束电流测定装置54。射束电流测定装置54构成为能够与狭缝52一起测定离子束B的y方向的角度分布。射束电流测定装置54具备配置成沿y方向排成一列的多个电极，且构成为能够在y方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流。将射束电流测定装置54配置于远离狭缝52的最下游，由此能够提高角度分辨率。
第2射束电流测定装置70用于测定晶片W的表面(晶片处理面)上的射束电流。第2射束电流测定装置70为可动式，注入时从晶片位置退避，晶片W不位于注入位置时插入于晶片位置。第2射束电流测定装置70例如一边沿x方向移动一边测定射束电流量，从而测定射束扫描方向(x方向)的射束电流密度分布。第2射束电流测定装置70也可以构成为能够测定离子束B的x方向及y方向中的至少一个方向上的角度分布。
控制装置50控制离子注入装置100的全盘动作。控制装置50控制注入时及测定时的狭缝52的狭缝宽度d。控制装置50控制注入时及测定时基于最终能量过滤器38的离子束B的偏转角θ。离子束B的偏转角θ以AEF电极64的虚拟偏转点64c为基准而定义。控制装置50从射束电流测定装置54获取射束电流的测定结果，并计算离子束B的y方向的角度信息。
图3的(a)、(b)是示意地表示注入时及测定时的狭缝52的动作的侧视图。图3的(a)表示向晶片W照射离子束B的注入时的状态。在AEF电极64a、64b施加有基准电压+V0、-V0，离子束B通过AEF电极64a、64b之间的电场而向规定的偏转角(也称为基准角)θ0的方向偏转。基准角θ0例如为10度～20度左右，比如为15度。
狭缝52的上侧屏蔽体56a及下侧屏蔽体56b配置成使沿基准角θ0的方向行进的离子束B的至少一部分的射束成分通过。注入时的上侧屏蔽体56a及下侧屏蔽体56b的间隔(狭缝宽度)d1设定为相对大的值，例如设定为比离子束B的y方向的射束直径Dy大的值。注入时的狭缝宽度d1例如被设定为离子束B的射束直径Dy的1.1倍～2倍左右。比如若射束直径Dy为10mm～30mm左右，注入时的狭缝宽度d1被设定为11mm～60mm左右，例如被设定为13mm～30mm左右。
图3的(b)表示测定离子束B的y方向的角度信息的测定时的状态。测定时，晶片W从狭缝52与射束电流测定装置54之间的射束轨道上被卸下，使通过狭缝52的射束的至少一部分入射于射束电流测定装置54。测定时的上侧屏蔽体56a与下侧屏蔽体56b之间的间隔(狭缝宽度)d2被设定为相对小的值，且被设定为比离子束B的y方向的射束直径Dy足够小的值。测定时的狭缝宽度d2被设定为离子束B的射束直径Dy的20％以下，例如被设定为射束直径Dy的10％以下或5％以下。比如若射束直径Dy为10mm～30mm左右，则测定时的狭缝宽度d2被设定为1mm～6mm左右，例如被设定为2mm～5mm左右。
图4的(a)、(b)是示意地表示测定时改变离子束B的偏转量的状态的侧视图。图4的(a)为增大离子束B的偏转量的情况，成为从基准角θ0仅增大Δθ的偏转角θ0+Δθ。离子束B的偏转角θ的大小与AEF电极64a、64b的施加电压V的大小大致成比例，因此将AEF电极64a、64b的施加电压的绝对值从基准电压V0仅增大ΔV，由此能够将偏转角仅增大与ΔV成比例的Δθ。图4的(b)为减小离子束B的偏转量的情况，成为从基准角θ0仅减小Δθ的偏转角θ0-Δθ。为了减小离子束B的偏转量，只要减小AEF电极64a、64b的施加电压的绝对值即可，例如将AEF电极64a、64b的施加电压的绝对值从基准电压V0仅减小ΔV，由此能够将偏转角仅减小Δθ。
若在固定狭缝52的开口位置的状态下改变离子束B的偏转量，则相对于狭缝52的开口位置，离子束B的射束捆束整体向y方向位移。其结果，从离子束B的射束捆束的截面内的中心向y方向偏离的位置的射束成分通过狭缝52，基于射束电流测定装置54的成为测定对象的射束成分的射束截面内的位置发生变化。若增大偏转量，则相对地位于上侧的射束成分成为测定对象，若减小偏转量，则相对地位于下侧的射束成分成为测定对象。因此，连续或阶段性地改变离子束B的偏转量，由此能够遍及射束捆束整体测定角度信息。
另外，一边改变离子束B的偏转量一边测定各射束成分时，导致通过射束电流测定装置54测定的角度信息从离子束B的实际角度分布仅偏离偏转角的变化量Δθ。因此，本实施方式中，对于射束电流测定装置54的测定结果实施校正与偏转角的变化量Δθ相应的角度分布的偏离的校正处理，由此能够对离子束B计算出准确的角度信息。
图5的(a)、(b)是示意地表示与离子束B的偏转量相应的角度分布的校正的图。图5的(a)表示离子束B的偏转角的变化量Δθ、成为测定对象的射束成分的y位置及射束电流测定装置54中的y方向的测定位置的偏离量Δy之间的关系。在此，设为测定对象的射束成分的y位置被定义在设定于狭缝52的y方向的轴yS，测定位置上的y方向的测定位置的偏离量Δy被定义在设定于射束电流测定装置54的y方向的轴yM。从图示的几何学配置来看能够记述为，通过狭缝52的射束成分的y方向的位置y为y＝L1·tan(Δθ)。在此，L1为AEF电极64a、64b的虚拟偏转点64c至狭缝52为止的在射束行进方向(z方向)的距离。并且，射束电流测定装置54中的y方向的测定位置的偏离量Δy若不计射束的发散及会聚，则能够记述为Δy＝L2·tan(Δθ)。在此，L2为狭缝52至射束电流测定装置54为止的在射束行进方向(z方向)的距离。另外，偏转角的变化量Δθ能够根据AEF电极64a、64b的施加电压V0+ΔV求出，且能够记述为Δθ＝arctan[{(V0+ΔV)/V0}·tan(θ0)]-θ0。
图5的(b)是示意地表示射束电流测定装置54的校正前的角度分布的测定结果80及校正后的角度分布82的曲线图。曲线图的横轴y’为通过射束电流测定装置54测定的y方向的角度，能够以y’＝dy/dz表示。曲线图的纵轴I为通过射束电流测定装置54测定的射束电流值。如图所示，以将上述偏转角的变化量Δθ相抵的方式使射束电流测定装置54的测定结果80的y’坐标仅平行移动Δθ，由此获得校正后的角度分布82。由此，能够获得位置y的射束成分的角度分布信息。
图6是示意地表示射束捆束整体的相位空间分布的图。曲线图的横轴y为各射束成分的y位置，纵轴y’为y方向的角度。与纸面正交的轴为电流值I。图6的曲线图能够通过将关于多个位置y的射束成分所获得的校正后的角度分布82整合为一个曲线图来制作。控制装置50通过生成该种三维曲线图来计算离子束B的射束捆束整体的y方向的角度分布(相位空间分布)。
控制装置50也可以通过包围射束电流值I成为规定值以上的区域的外缘来计算射束在相位空间上的分布形状(也称为相位空间轮廓E)。控制装置50也可以通过将图6所示的数据以横轴y进行积分来计算以y方向的角度y’和电流值I这两个轴表示的射束捆束整体的y方向的角度分布。控制装置50也可以通过将图6所示的数据以纵轴y’进行积分来计算以位置y和电流值I这两个轴表示的射束捆束整体的y方向的射束轮廓。
控制装置50为了缩短计算图6所示的相位空间分布所需的时间，也可以仅以设置于射束电流测定装置54的多个电极的一部分获取射束电流值。例如，如图4的(a)所示增大射束偏转量时，通过狭缝52的射束成分入射于下侧的测定位置，因此获取上侧的测定位置的测定结果的必要性低。同样，如图4的(b)所示减小射束偏转量时，通过狭缝52的射束成分入射于上侧的测定位置，因此获取下侧的测定位置的测定结果的必要性低。并且，如图3的(b)所示将射束偏转量保持为基准角θ0时，通过狭缝52的射束成分入射于大致中央的测定位置，因此获取y方向的两端部(上端及下端)的测定位置的测定结果的必要性低。因此，也可以根据射束偏转量改变设置于射束电流测定装置54的多个电极中成为测定对象的电极，并且不获取测定对象之外的电极的测定结果，从而缩短数据获取所需的时间。
控制装置50也可以根据由射束电流测定装置54的一部分电极测定的电流值来验证该测定是否正常进行。例如，也可以在通过上述测定对象之外的电极测定的电流值成为规定的阈值以上时，视为测定为异常，并输出警告。此外，也可以在分别位于y方向的两端(上端及下端)的第1端部测定位置及第2端部测定位置中的至少一个位置测定的电流值成为规定的阈值以上时，射束到达射束电流测定装置54的测定区域外，因此视为测定为异常，并输出警告。
控制装置50也可以构成为执行多个测定模式，并在第1模式及第2模式中的任一个模式下动作。第1模式是遍及测定射束捆束整体测定角度分布的动作模式，第2模式是仅测定射束捆束的一部分的角度分布的动作模式。第1模式下，标绘出如图6所示的相位空间轮廓E。另一方面，第2模式下，根据比图6少的数据数标绘出相位空间轮廓E’。例如，第1模式下，射束遍及可覆盖y方向的射束宽度Dy的整体的第1范围内的偏转量而进行偏转，相对于此，第2模式下，射束的偏转量为固定或射束遍及比第1范围小的第2范围内的偏转量而进行偏转。第2模式下，数据数变少而相应地测定精度下降，但测定时间短即可，因此能够在短时间内获得粗略的角度分布信息。
图7是示意地表示射束捆束的局部相位空间分布的图，且表示第2模式下的测定例。图7所示的相位空间分布仅由y位置的不同的三个校正后的角度分布82构成。因此，能够在比计算如图6所示的整体相位空间分布短的时间内进行测定。并且，测定沿y方向分开的三个角度分布82，由此仅由这三个信息也能够标绘出概略性(局部性)的相位空间轮廓E’。例如，离子注入处理开始前在第1模式下预先标绘整体性的相位空间轮廓E，在离子注入处理的中途在第2模式下标绘概略性的相位空间轮廓E’并与事先标绘的高精度的相位空间轮廓E进行比较，由此能够简便地确认射束品质。第2模式下的测定时间相对短，因此例如也能够在晶片W的更换过程中完成测定。并且，也可以在任意的多个定时进行射束调整时，首次射束调整中在第1模式下获取相位空间轮廓E的标绘，在第2次以后的任意定时的射束调整中在第2模式下获取概略性的相位空间轮廓E’的标绘并与首次相位空间轮廓E的标绘进行比较，由此简便地确认射束品质。通过采用这种第2模式，不对注入处理的吞吐量造成显著影响而能够简便地确认射束品质。
控制装置50在第2模式下计算的概略性的相位空间轮廓E’不满足规定条件时，也可以在第1模式下重新测定离子束B的角度信息。在第1模式下获取详细的角度信息，由此能够更准确地评价射束品质。并且，仅在用于简便评价的第2模式下不满足条件时执行第1模式的测定，由此能够提高注入处理的吞吐量。另外，也可以在基于第1模式的重新测定结果不满足规定条件时，根据第1模式的重新测定结果调整射束线装置的动作参数，由此生成具有满足规定条件的角度分布的离子束B。
控制装置50也可以根据所计算出的离子束B的角度信息调整注入时的离子束B的偏转角及晶片W的倾斜角中的至少一方。例如，也可以在所测定的离子束B的相位空间轮廓E的中心坐标从相位空间分布上的最佳坐标(例如，原点(y＝0，y’＝0))偏离时，为了缓和该偏离而调整注入时的离子束B的偏转角及晶片W的倾斜角中的至少一方。
图8是示意地表示射束偏转量与实效相位空间轮廓之间的关系的图。在此“实效相位空间轮廓”是指以对晶片W的被照射面的离子的注入角度为基准的相位空间轮廓，且是与以理想的射束行进方向(例如z方向)为基准的通常的相位空间轮廓不同的概念。图8中以实线表示的相位空间轮廓E在表示晶片W的被照射面上的相位空间分布的yW-yW’平面上位于右上侧，相位空间轮廓E的中心坐标P偏离原点O。若将具有该种相位空间轮廓E的射束照射于晶片W，则有可能无法获得所希望的深度轮廓。在照射射束的晶片W的被照射面上的深度轮廓很大程度上依赖于离子束B的入射角度，对晶片W倾斜照射射束时，有时很难使射束到达深处位置。所需的射束的中心角度的精度和角度分布的宽度的大小(半值宽度等)例如为1度以下，根据照射对象的晶片W的用途还要求为0.5度以下或0.1度以下的精度。
图8中以虚线及点线表示的相位空间轮廓E1、E2为改变射束偏转量时从晶片W观察时的实效性的相位空间轮廓。以虚线表示的实效相位空间轮廓E1相当于减少射束偏转量的情况，实效相位空间轮廓E1的中心坐标P1在yW-yW’平面上向右上侧偏离。即，从晶片W的被照射面观察时的射束位置向+yW方向偏离，并且射束的角度分布向+yW’方向偏离。另一方面，以点线表示的实效相位空间轮廓E2相当于增大射束偏转量的情况，实效相位空间轮廓E2的中心坐标P2在yW-yW’平面上向左下侧偏离。即，从晶片W的被照射面观察时的射束位置向-yW方向偏离，并且射束的角度分布向-yW’方向偏离。如此调整射束偏转量，由此能够以从晶片W观察时的射束的实效性的相位空间分布的中心角度接近所希望的角度值的方式进行调整。
图9是示意地表示晶片W的倾斜角与实效相位空间轮廓的关系的图。在仅调整晶片W的倾斜角而不调整射束偏转量时，从晶片W的被照射面观察的射束的y方向的坐标位置yW不变，仅有射束入射的角度yW’发生变化。以虚线表示的实效相位空间轮廓E3相当于将图2所示的晶片W的倾斜角向-R方向改变的情况，实效相位空间轮廓E3的中心坐标P3在yW-yW’平面上向上侧偏离。另一方面，以点线表示的实效相位空间轮廓E4相当于将图2所示的晶片W的倾斜角向+R方向改变的情况，实效相位空间轮廓E4的中心坐标P4在yW-yW’平面上向下侧偏离。如此调整晶片W的倾斜角，由此能够以从晶片W观察时的射束的实效性的相位空间分布的中心角度接近所希望的角度值的方式进行调整。
此外，组合射束偏转量的调整与晶片W的倾斜角的调整，由此能够分别独立地调整实效相位空间轮廓的中心的yW坐标及yW’坐标。
图10是表示实施方式的离子注入方法的流程的流程图。将狭缝52的狭缝宽度设定为测定时狭缝宽度d2(S10)，变更最终能量过滤器38的射束偏转量(S12)，在y方向的位置不同的多个测定位置测定通过狭缝52的射束成分(S14)。控制装置50根据最终能量过滤器38的射束偏转量来确定通过狭缝52的射束成分的y位置，并且计算根据射束偏转量确定的偏转角的变化量Δθ被校正的角度分布(S16)。若测定未结束(S18的“否”)，则至满足测定结束条件为止，变更射束偏转量来变更通过狭缝52的射束成分的y位置(S12)，并反复进行S14及S16的处理。若满足测定的结束条件(S18的“是”)，且测定为第1模式(S20的“是”)，则计算射束捆束整体的相位空间轮廓E(S22)。另一方面，在测定模式不是第1模式而是第2模式时(S20的“否”)，计算射束捆束的局部相位空间轮廓E’(S24)。
若所计算出的相位空间轮廓E或E’在容许值内且射束的角度分布良好(S26的“是”)，则将射束偏转量设定为基准值(基准角θ0)(S28)，将狭缝52的狭缝宽度设定为注入时狭缝宽度d1(S32)，并执行离子注入处理(S34)。另一方面，若所计算出的相位空间轮廓E或E’在容许值之外且射束的角度分布不够良好(S26的“否”)，则调整晶片W的倾斜角和/或射束偏转量来调整为使实效相位空间轮廓处于容许值内(S30)，将狭缝52的狭缝宽度设定为注入时狭缝宽度d1(S32)，并执行离子注入处理(S34)。另外，所计算出的相位空间轮廓E或E’在容许值之外时，也可以在第1模式下重新测定角度分布，并根据重新测定结果调整射束线装置的动作参数来调整射束本身的角度分布。
根据本实施方式，一边改变最终能量过滤器38的射束偏转量而使离子束B沿y方向移动一边测定y方向的角度分布，由此能够缩短评价遍及离子束B的射束捆束整体的角度分布所需的时间。例如，将狭缝52的开口位置沿y方向进行改变时，通过机械性的驱动方式来改变y方向的开口位置，因此遍及射束捆束整体而改变狭缝位置时耗费时间。另一方面，只要改变射束偏转量时改变施加于AEF电极64a、64b的电压即可，因此在相对短的时间内能够使离子束B沿y方向移动，从而能够高速且精度良好地评价离子束B的y方向的角度分布。
以上，根据实施方式对本发明进行了说明。本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种设计变更，且能够存在各种变形例，并且该种变形例也在本发明的范围内，这也被本领域技术人员所理解。
图11是示意地表示基于变形例的射束电流测定装置154的射束的角度分布的测定例的侧视图。本变形例中，代替使用具备沿y方向排成一列的多个电极的射束电流测定装置54，而使用具备能够沿y方向移动的至少一个电极的法拉第杯154a来测定射束电流。射束电流测定装置154包括法拉第杯154a及移动机构154b。移动机构154b使法拉第杯154a沿y方向移动，且法拉第杯154a配置于y方向的位置不同的多个测定位置。能够配置法拉第杯154a的多个测定位置与上述实施方式的多个电极的位置相对应。
本变形例中，将狭缝52的狭缝宽度设定为测定时狭缝宽度d2，使法拉第杯154a沿箭头Y3移动，并在y方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流。接着，在改变最终能量过滤器38的射束偏转量之后，使法拉第杯154a沿箭头Y3移动，并在y方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流。反复进行该工序，由此能够计算出离子束B的射束捆束整体的角度分布。
上述实施方式中，示出了使用最终能量过滤器38来改变离子束B的偏转量的情况。变形例中，也可以使用与最终能量过滤器38不同的偏转装置来改变离子束B的偏转量。其他偏转装置也可以是电场式、磁场式、使用电场及磁场这两者的混合式中的任一种。为磁场式时，也可以根据施加磁场的值确定通过狭缝52的射束成分的y位置及偏转角的变化量Δθ的值。
上述实施方式中，示出了通过可动式的两个屏蔽体56a、56b构成狭缝52的情况。变形例中，也可以准备在y方向的狭缝宽度不同的多个狭缝，并切换为多个狭缝中的任一种，由此切换注入时狭缝宽度d1与测定时狭缝宽度d2。此外，构成为能够使注入时用的固定式的第1狭缝与测定时用的可动式的第2狭缝沿射束轨道直列配置，且也可以构成为注入时使第2狭缝从射束轨道上退避且测定时将第2狭缝配置于射束轨道上。
上述实施方式中，示出了构成为测定离子束B的y方向的角度分布的情况。变形例中，可以构成为测定离子束B的x方向的角度分布，也可以构成为测定与射束行进方向正交的任意方向的角度分布。

Claims (22)

1.一种离子注入装置，其特征在于，具备：射束线装置，输送向晶片照射的离子束；狭缝，设置于所述射束线装置的下游；射束电流测定装置，设置于从所述狭缝沿射束行进方向分离的位置；及控制装置，
所述射束线装置包括对所述离子束施加电场或磁场中的至少一种而使其向与射束行进方向正交的第1方向偏转的偏转装置，
所述狭缝配置成使所述第1方向与狭缝宽度方向一致，
所述射束电流测定装置构成为能够在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流，
所述控制装置一边通过所述偏转装置改变所述离子束在所述第1方向的偏转量，一边获取通过所述射束电流测定装置在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值，并计算出所述离子束的所述第1方向的角度信息。
2.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述控制装置根据所述离子束在所述第1方向的偏转量与在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值来计算出所述离子束的射束捆束整体的所述第1方向的角度分布。
3.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述控制装置根据所述离子束在所述第1方向的偏转量与在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值来计算出所述离子束的所述第1方向的相位空间分布。
4.根据权利要求3所述的离子注入装置，其特征在于，
所述第1方向的相位空间分布表示所述离子束中所包括的射束成分的所述第1方向的位置信息与所述第1方向的角度信息的相关，
所述控制装置根据所述偏转装置的施加电场或施加磁场的值确定通过所述狭缝的射束成分的所述第1方向的位置信息，并根据所述偏转装置的施加电场或施加磁场的值来校正所述射束电流测定装置在所述第1方向的测定位置，由此确定通过所述狭缝的射束成分的所述第1方向的角度信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述控制装置根据所计算出的所述离子束的所述第1方向的角度信息来调整向所述晶片照射所述离子束时的所述离子束在所述第1方向的偏转量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述离子注入装置还具备保持所述晶片的台板驱动装置，所述台板驱动装置包括调整晶片主面的法线与所述射束行进方向之间的所述第1方向的倾斜角的倾斜角调整机构，
所述控制装置根据所计算出的所述离子束的所述第1方向的角度信息来调整向所述晶片照射所述离子束时的所述第1方向的倾斜角。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述狭缝构成为所述第1方向的狭缝宽度为可变。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述狭缝构成为通过所述射束电流测定装置测定射束电流时的测定时狭缝宽度与向所述晶片照射所述离子束时的注入时狭缝宽度不同。
9.根据权利要求8所述的离子注入装置，其特征在于，
所述测定时狭缝宽度比所述注入时狭缝宽度小。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述狭缝构成为能够沿所述第1方向移动的两个屏蔽体之间的间隙，所述两个屏蔽体构成为能够分别独立地沿所述第1方向移动。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
具备所述第1方向的狭缝宽度不同的多个狭缝，通过切换为所述多个狭缝中的任一个来改变所述第1方向的狭缝宽度。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，具备如下模式：
第1模式，一边在第1范围内改变所述离子束在所述第1方向的偏转量一边获取在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值；及第2模式，一边保持固定所述离子束在所述第1方向的偏转量的状态或一边在比所述第1范围小的第2范围内改变所述第1方向的偏转量一边获取在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值。
13.根据权利要求12所述的离子注入装置，其特征在于，
在比较在所述第2模式下测定的所述离子束的角度信息与过去在所述第1模式下测定的所述离子束的角度信息而比较结果满足规定条件时，将所述离子束照射至晶片。
14.根据权利要求12或13所述的离子注入装置，其特征在于，
在比较在所述第2模式下测定的所述离子束的角度信息与过去在所述第1模式下测定的所述离子束的角度信息而比较结果不满足规定条件时，输出警告。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
在比较在所述第2模式下测定的所述离子束的角度信息与过去在所述第1模式下测定的所述离子束的角度信息而比较结果不满足规定条件时，在所述第1模式下重新测定所述离子束的角度信息，并根据所述第1模式下的重新测定结果调整所述射束线装置的动作参数。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述射束线装置包括使所述离子束沿与所述射束行进方向及所述第1方向正交的第2方向往复扫描的扫描器、和将沿所述第2方向往复扫描的离子束进行平行化的平行化装置，
所述射束电流测定装置测定沿所述第2方向往复扫描的离子束的所述第1方向的角度信息。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述射束电流测定装置具有分别设置于所述第1方向的位置不同的多个测定位置的多个电极。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述射束电流测定装置具有至少一个电极及使所述至少一个电极移动至所述第1方向的位置不同的多个测定位置的移动机构。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述射束电流测定装置根据所述离子束在所述第1方向的偏转量来改变所述第1方向的位置不同的多个测定位置中作为测定对象的测定位置。
20.根据权利要求19所述的离子注入装置，其特征在于，
所述控制装置在所述射束电流测定装置的所述第1方向的位置不同的多个测定位置中作为测定对象以外的测定位置测定的电流值成为规定的阈值以上时，输出警告。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述控制装置在所述射束电流测定装置的所述第1方向的位置不同的多个测定位置中分别位于所述第1方向的两端的第1端部测定位置及第2端部测定位置中的至少一个位置测定的电流值成为规定的阈值以上时，输出警告。
22.一种离子注入方法，其使用离子注入装置，该离子注入方法的特征在于，
所述离子注入装置具备：射束线装置，输送向晶片照射的离子束；狭缝，设置于所述射束线装置的下游；及射束电流测定装置，设置于从所述狭缝沿射束行进方向分离的位置，
所述射束线装置包括对所述离子束施加电场或磁场中的至少一种而使其向与射束行进方向正交的第1方向偏转的偏转装置，
所述狭缝配置成使所述第1方向与狭缝宽度方向一致，且构成为狭缝宽度可变，
所述射束电流测定装置构成为能够在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定射束电流，
该离子注入方法具备：
一边通过所述偏转装置改变所述离子束在所述第1方向的偏转量，一边获取通过所述射束电流测定装置在所述第1方向的位置不同的多个测定位置测定的多个射束电流值，并计算出所述离子束的所述第1方向的角度信息；及
根据所述计算出的所述第1方向的角度信息调整向所述晶片照射的离子束的注入角度，并以所调整后的注入角度向所述晶片照射离子束。
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