CN110364407A - 离子注入装置及测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明可高速获取离子束的二维角度信息。本发明的离子注入装置具备：第1角度测量仪(51)，测量离子束的第1方向的角度信息；第2角度测量仪(52)，测量离子束的第2方向的角度信息；相对移动机构，向规定的相对移动方向改变第1角度测量仪(51)及第2角度测量仪(52)相对于离子束的相对位置；及控制装置，根据通过第1角度测量仪(51)测量的第1方向的角度信息及通过第2角度测量仪(52)测量的第2方向的角度信息，计算与射束行进方向及相对移动方向均正交的第3方向的角度信息。

Description

离子注入装置及测量装置
技术领域
本申请主张基于2018年3月26日申请的日本专利申请第2018-057573号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本发明涉及一种离子注入装置及测量装置。
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圆注入离子的工序(也称为离子注入工序)。已知根据照射于晶圆的离子束的角度，离子束与晶圆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量离子束的角度分布。例如，利用沿狭缝宽度方向排列的多个电极来测量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，还优选获得射束捆束整体的角度分布。然而，为了测量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量角度，因此至测量结束为止需要时间。为了获得二维角度信息，例如需要一边使狭缝分别向水平方向和垂直方向这两个方向移动一边测量角度信息，因此耗费更多的测量时间。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获取射束的角度分布。
发明内容
本发明的一方式的例示性目的之一为，提供一种高速获取离子束的二维角度信息的技术。
本发明的一方式的离子注入装置具备：束线装置，输送照射于晶圆的离子束；第1角度测量仪，测量离子束的角度信息中与射束行进方向正交的第1方向的角度信息；第2角度测量仪，测量离子束的角度信息中与射束行进方向正交并且与第1方向交叉的第2方向的角度信息；相对移动机构，向与射束行进方向正交并且与第1方向及第2方向均不正交的规定的相对移动方向改变第1角度测量仪及第2角度测量仪相对于离子束的相对位置；及控制装置，根据一边改变相对于离子束的相对位置一边通过第1角度测量仪测量的第1方向的角度信息及一边改变相对于离子束的相对位置一边通过第2角度测量仪测量的第2方向的角度信息，计算与射束行进方向及相对移动方向均正交的第3方向的角度信息。
本发明的其他方式为测量离子束的角度信息的测量装置。该装置具备：第1角度测量仪，测量离子束的角度信息中与射束行进方向正交的第1方向的角度信息；第2角度测量仪，测量离子束的角度信息中与射束行进方向正交并且与第1方向交叉的第2方向的角度信息；及控制装置，根据一边向与射束行进方向正交并且与第1方向及第2方向均不正交的相对移动方向改变第1角度测量仪相对于离子束的规定的相对位置一边通过第1角度测量仪测量的第1方向的角度信息及一边向相对移动方向改变第2角度测量仪相对于离子束的相对位置一边通过第2角度测量仪测量的第2方向的角度信息，计算与射束行进方向及相对移动方向均正交的第3方向的角度信息。
另外，在方法、装置、系统等之间相互置换以上的构成要件的任意组合、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，能够高速获取离子束的二维角度信息。
附图说明
图1是概略地表示实施方式的离子注入装置的顶视图。
图2是详细地表示基板传送处理单元的结构的侧视图。
图3是示意地表示射束测量机构的结构的俯视图。
图4是示意地表示第1角度测量仪的内部结构的剖视图。
图5是示意地表示离子束的二维角度分布与在不同的方向上测量或计算的一维的角度分布的图。
图6是示意地表示变形例的射束测量机构的结构的俯视图。
图7是示意地表示其他变形例的射束测量机构的结构的俯视图。
图8是详细表示其他实施方式的基板传送处理单元的结构的侧视图。
图9(a)及图9(b)是表示掩模板及电荷检测部的结构的俯视图。
图10是示意地表示变形例的射束测量机构的结构的俯视图。
图中：10-离子注入装置，34-射束扫描器，50-测量装置，51-第1角度测量仪，52-第2角度测量仪，54-射束测量机构，56-移动机构，58-控制部，70-第1狭缝，74-第1电荷检测部，80-第2狭缝，W-晶圆。
具体实施方式
以下，参考图示对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，图示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的顶视图。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沿束线输送至被处理物(例如基板或晶圆W)，并向被处理物注入离子。
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；高能量多段直线加速单元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圆W；及基板传送处理单元20，将输送的高能量离子束注入于半导体晶圆。
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具有质谱分析磁石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石22a的正后方，但实施例中，配置于其下一个结构即高能量多段直线加速单元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，被选出的离子种的离子束被导入下一个高能量多段直线加速单元14。
高能量多段直线加速单元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。高能量多段直线加速单元14能够通过高频(RF)电场的作用来对离子进行加速。高能量多段直线加速单元14具备具有高能量离子注入用的基本的多段的高频共振器的第1直线加速器15a。高能量多段直线加速单元14也可以额外具备具有超高能量离子注入用的附加的多段的高频共振器的第2直线加速器15b。通过高能量多段直线加速单元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段直线加速单元14出来的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了在高能量多段直线加速单元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照射于晶圆，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，并朝向晶圆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的长度配合将离子束生成单元12与高能量多段直线加速单元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时的晶圆W并使晶圆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设置有用于测量离子束B的束电流及角度分布的测量装置50。测量装置50具备包括第1角度测量仪51及第2角度测量仪52的射束测量机构54、移动机构56及控制部58。射束测量机构54例如构成为以箭头X表示的方向移动而能够插入于离子注入时配置晶圆W的“注入位置”，并测量注入位置的离子束的角度分布。关于测量装置50的详细内容将在后面另行叙述。
离子注入装置100的束线部构成为具有对置的2条长直线部的水平的U字形的折返型束线。上游的长直线部由对离子束生成单元12中生成的离子束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圆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大的作业空间R1。
图2是详细表示基板传送处理单元20的结构的侧视图，且表示自最终能量过滤器38至下游侧的结构。离子束B通过最终能量过滤器38的角度能量过滤(AEF；Angular EnergyFilter)电极64向下方偏转并入射于基板传送处理单元20。基板传送处理单元20包括执行离子注入工序的注入处理室60及设置有用于传送晶圆W的传送机构的基板传送部62。注入处理室60及基板传送部62经由基板传送口61而相连。
注入处理室60具备保持1片或多片晶圆W的台板驱动装置40。台板驱动装置40包括晶圆保持装置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。晶圆保持装置42包括用于保持晶圆W的静电卡盘等。往复运动机构44通过使晶圆保持装置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，来使被晶圆保持装置42保持的晶圆W沿y方向进行往复运动。图2中，以箭头Y1例示出晶圆W的往复运动。
扭转角调整机构46为调整晶圆W的旋转角的机构，通过以晶圆处理面的法线为轴而使晶圆W旋转来调整设置于晶圆的外周部的对准标记与基准位置之间的扭转角。在此，晶圆的对准标记是指设置于晶圆的外周部的定向平面，是指成为晶圆的结晶轴方向和晶圆的周方向的角度位置的基准的标记。扭转角调整机构46设置于晶圆保持装置42与往复运动机构44之间，且与晶圆保持装置42一起被往复运动。
倾斜角调整机构48为调整晶圆W的斜率的机构，其调整朝向晶圆处理面的离子束B的行进方向(z方向)与晶圆处理面的法线之间的倾斜角。本实施方式中，作为倾斜角对晶圆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方向旋转来调整晶圆W的倾斜角。
在注入处理室60沿离子束B的轨道从上游侧朝向下游侧设置有能量狭缝66、等离子体喷淋装置68、射束阻尼器63。在注入处理室60设置有射束测量机构54，该射束测量机构54能够插入于离子注入时配置晶圆W的注入位置。图示中，用虚线表示插入于注入位置时的射束测量机构54的位置。
能量狭缝66设置于AEF电极64的下游侧，进行与AEF电极64一起入射于晶圆W的离子束B的能量分析。能量狭缝66为由沿射束扫描方向(x方向)横长的狭缝构成的能量限制狭缝(EDS；Energy Defining Slit)。能量狭缝66使所希望的能量值或能量范围的离子束B朝向晶圆W通过，屏蔽除此以外的离子束。
等离子体喷淋装置68位于能量狭缝66的下游侧。等离子体喷淋装置68根据离子束B的束电流量向离子束及晶圆处理面供给低能量电子，并抑制离子注入时产生的晶圆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。
射束阻尼器63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，射束轨道上不存在晶圆W和射束测量机构54时，离子束B入射于射束阻尼器63。也可以在射束阻尼器63设置与上述射束测量机构54不同的射束测量装置。
射束测量机构54测量晶圆W的表面(晶圆处理面)的离子束B的束电流和角度信息。射束测量机构54呈可动式，注入时从晶圆位置退避，晶圆W不位于注入位置时插入于晶圆位置。射束测量机构54例如构成为通过图1所示的移动机构56能够沿x方向移动。
图3是示意地表示射束测量机构54的结构的俯视图，表示从射束行进方向(z方向)观察时的第1角度测量仪51及第2角度测量仪52的配置结构。第1角度测量仪51构成为测量第1方向(例如，以箭头A1表示的方向)的角度信息，第2角度测量仪52构成为测量第2方向(例如，以箭头A2表示的方向)的角度信息。在此，“第1方向”为与射束行进方向(z方向)正交的方向之一，在图示的例中为离子束B的扫描方向(x方向)。并且，“第2方向”为与射束行进方向正交并且与第1方向交叉的方向之一，在图示的例中为与第1方向以角度θ倾斜交叉的方向。“第2方向”被设定为和与射束行进方向及规定的相对移动方向正交的第3方向(例如y方向)不同的方向。在此，规定的相对移动方向为相对于离子束B改变射束测量机构54的相对位置的方向，详细内容将在后面另行叙述。图示的例中，第1方向与第2方向所成的角度θ为45°。
第1角度测量仪51具有狭缝宽度方向与第1方向一致的第1狭缝70及用于测量通过第1狭缝70的射束成分的第1方向的角度分布的第1电荷检测部74(参考图4)。第1狭缝70沿y方向从第1端部71连续延伸至第2端部72，且将入射于第1端部71至第2端部72的测量范围C的离子束B作为测量对象。测量范围C的y方向的长度例如被设定为大于离子束B的y方向的束径，离子束B的y方向的射束宽度整体成为测量对象。
图4是示意地表示第1角度测量仪51的内部结构的剖视图，与图3的D-D线截面相对应。第1角度测量仪51具有设置于从第1狭缝70沿射束行进方向(z方向)分离的位置的第1电荷检测部74。第1电荷检测部74包括沿第1狭缝70的狭缝宽度方向(即，第1方向或x方向)排列配置的多个第1电极76。多个第1电极76例如构成为相邻的电极的间距p与第1狭缝70的狭缝宽度w相同。第1角度测量仪51根据分别由多个第1电极76检测的电流量来测量入射的离子束B的角度δ。第1角度测量仪51的角度分辨率例如构成为1°以下，优选为0.5°以下，更优选为0.1°左右。
返回到图3，第2角度测量仪52由多个角度测量部52a、52b、52c构成。多个角度测量部52a～52c分别具有狭缝宽度方向与第2方向一致的第2狭缝80a、80b、80c(也统称为第2狭缝80)及用于测量分别通过第2狭缝80a～80c的射束成分的第2方向的角度分布的第2电荷检测部(未图示)。多个角度测量部52a～52c分别构成为与图4所示的第1角度测量仪51相同。角度测量部52a～52c各自的第2电荷检测部设置于从第2狭缝80沿射束行进方向(z方向)分离的位置，且包括沿第2狭缝80的狭缝宽度方向(即，第2方向)排列配置的多个第2电极。各角度测量部52a～52c的角度分辨率例如构成为1°以下，优选为0.5°以下，更优选为0.1°左右。
多个角度测量部52a～52c沿第3方向(例如y方向)排列配置。多个角度测量部52a～52c以各自的测量范围C1～C3在y方向上连续排列的方式配置，并且以各自的测量范围C1～C3在y方向上不重合的方式配置。由此，第2角度测量仪52实现与在整个测量范围C内具有在y方向上连续的单一狭缝的角度测量仪相等的测量。将具有沿倾斜方向延伸的第2狭缝80的第2角度测量仪52分割为多个，由此与设置单一的连续延伸的第2狭缝的情况相比，能够缩小第2角度测量仪52所占的x方向的尺寸，从而能够实现射束测量机构54的小型化。
图示的结构中，第2角度测量仪52被分割为三个角度测量部52a～52c。第2角度测量仪52包括在y方向上依次排列的上侧角度测量部52a、中央角度测量部52b、下侧角度测量部52c。上侧角度测量部52a的第2狭缝80a的第1端部81a与第1狭缝70的第1端部71在y方向上的位置一致。上侧角度测量部52a的第2狭缝80a的第2端部82a与中央角度测量部52b的第2狭缝80b的第1端部81b在y方向上的位置一致。同样地，中央角度测量部52b的第2狭缝80b的第2端部82b与下侧角度测量部52c的第2狭缝80c的第1端部81c在y方向上的位置一致。并且，下侧角度测量部52c的第2狭缝80c的第2端部82c与第1狭缝70的第2端部72在y方向上的位置一致。通过该种配置关系，能够使第1角度测量仪51与第2角度测量仪52的测量范围C一致并且使多个角度测量部52a～52c的测量范围C1～C3在y方向上不重复地连续。图3中，使第2角度测量仪52的多个角度测量部52a～52c的第2狭缝80a～80c在x方向上的位置相互一致，但第2狭缝80a～80c的位置可以彼此在x方向上错开。
另外，第2角度测量仪52的分割数并不限于3个，分割数可以是2个，也可以是4个以上(例如，后述的图6)。并且，可以不分割第2角度测量仪52，也可以使用具有在整个测量范围C连续延伸的单一的第2狭缝80的第2角度测量仪52(例如，后述的图7)。并且，也可以由将第1角度测量仪51沿y方向进行分割的多个角度测量部构成。
射束测量机构54一边向规定的相对移动方向改变射束测量机构54相对于离子束B的相对位置一边测量射束的角度信息。由此，射束测量机构54测量规定的相对移动方向整体的离子束B。射束测量机构54的相对移动方向为与上述第1方向及第2方向均不正交的方向，例如为与上述第1方向(例如x方向)一致的方向。因此，也能够将射束测量机构54的相对移动方向称之为不与第1狭缝70及第2狭缝80所延伸的方向一致的方向。
射束测量机构54相对于离子束B的相对移动能够以多个方法来实现。例如，也可以在离子束B保持静止的状态下使射束测量机构54向规定的相对移动方向移动。该情况下，可以将图1的移动机构56用作相对移动机构，沿第1方向移动射束测量机构54的位置。另一方面，也可以在射束测量机构54保持静止的状态下使离子束B向规定的相对移动方向偏转。该情况下，可以将图1的射束扫描器34等射束偏转装置用作相对移动机构，而使离子束B向第1方向扫描。除此以外，也可以一边使离子束B沿x方向扫描一边使射束测量机构54沿x方向移动，由此实现射束测量机构54相对于离子束B的相对移动。
第1角度测量仪51一边相对于离子束B沿第1方向(例如，x方向)进行相对移动一边测量离子束B的第1方向的角度分布。第1角度测量仪51在比离子束B的第1方向的射束宽度大的范围进行相对移动，由此测量离子束B的x方向及y方向这两个方向的整个射束宽度的第1方向的角度分布。同样，第2角度测量仪52一边相对于离子束B沿第1方向(例如，x方向)进行相对移动一边测量离子束B的第2方向的角度分布。第2角度测量仪52在比将离子束B的第1方向的射束宽度与第2狭缝80的x方向的范围相加的距离大的范围进行相对移动，由此测量离子束B的x方向及y方向这两个方向的射束宽度整体的第2方向的角度分布。
控制部58根据通过第1角度测量仪51测量的第1方向的角度信息与通过第2角度测量仪52测量的第2方向的角度信息，计算与射束行进方向及相对移动方向均正交的第3方向(例如y方向)的角度信息。控制部58例如利用离子束B的第1方向的角度分布及第2方向的角度分布来计算离子束B的第3方向的角度分布。控制部58可以计算离子束B的二维角度分布，例如也可以计算x方向及y方向的二维角度分布。以下，对通过控制部58进行的角度分布的计算方法进行说明。
图5是示意地表示离子束B的二维角度分布90与测量或计算出的一维角度分布91、92、93的图。如在图5的中央示意地示出那样，离子束B可具有向x方向及y方向扩展的二维角度分布90。图5中，将x方向的角度成分标为x’，将y方向的角度成分标为y’。离子束B的二维角度分布90为典型的二维正态分布(高斯分布：Gaussian distribution)，其分布形状能够以x方向及y方向的标准偏差σ的大小来指定。x方向及y方向的标准偏差σx’、σy’的大小与二维角度分布90的圆形或椭圆形等高线的x方向及y方向的轴的长度相对应。例如，与二维角度分布90的标准偏差相对应的等高线E能够在x’及y’的二维坐标上表示为(x’/σx’)2+(y’/σy’)2＝1。另外，在本实施方式中，二维角度分布90并不直接测量，而是假定二维正态分布，由此根据第1方向(x方向)的角度分布91及第2方向(t方向)的角度分布92计算。
在图5的下方示出的x方向的角度分布91将二维角度分布90沿y方向进行积分而投影到x轴上，其与能够通过第1角度测量仪51测量的第1方向的角度分布相对应。x方向的角度分布91不包含y方向的角度信息，但包含二维角度分布90的x方向的角度信息。因此，能够根据x方向的角度分布91计算二维角度分布90的x方向的角度信息(例如，x方向的标准偏差σx’)。例如，相对于通过第1角度测量仪51测量的第1方向的角度分布的测量值拟合出正态分布，由此能够求出有关x方向的角度分布的参数(例如，x方向的标准偏差σx’)。
在图5的右上方示出的角度分布92为相对于x方向以角度θ倾斜交叉的第2方向(t方向)的角度分布，将二维角度分布90投影到t轴上。t方向的角度分布92与能够通过第2角度测量仪52测量的第2方向的角度分布相对应。根据t方向的角度分布92，能够计算二维角度分布90中的t方向的角度信息(例如，t方向的标准偏差σt’)。例如，相对于通过第2角度测量仪52测量的第2方向的角度分布的测量值拟合出正态分布，由此能够求出有关t方向的角度分布的参数(例如，t方向的标准偏差σt’)。
通过利用如此计算出的x方向及t方向的角度信息，能够计算或推定y方向的角度信息。t方向的角度信息与将x方向及y方向的角度信息进行矢量合成的角度信息相对应，因此通过由t方向的角度信息去除x方向的角度信息，能够求出y方向的角度信息。例如，根据x方向及t方向的标准偏差σx’、σt’，能够推定二维角度分布90的y方向的标准偏差σy’。例如，假定x方向及y方向的角度成分彼此独立时，关于x方向、y方向及t方向的标准偏差σx’、σy’、σt’，以下式(1)成立。
[数式1]
σt′ 2＝σx′ 2cos2θ+σy′ 2sin2θ (1)
例如将构成离子束B的各个离子粒子的行进方向解释为矢量，假定x方向及y方向的角度成分彼此独立，从而能够通过矢量运算求出离子粒子的t方向的角度成分并导出上述式(1)。
因此，与已知的标准偏差σx’、σt’相对应的未知的y方向的标准偏差σy’能够利用以下式(2)而获得。
[数式2]
通过利用式(2)，能够求出在图5的左侧示出的y方向的角度分布93。并且，也能够求出在图5的中央示出的二维角度分布90。
另外，根据x方向及t方向的角度分布91、92计算y方向的角度分布93或二维角度分布90的具体方法并不限于上述方法，能够采用其他方法。例如，可以假定x方向及y方向的角度成分彼此独立，而以x方向、t方向及y方向的角度分布91～93的分布形状彼此整合的方式执行优化计算，由此计算y方向的角度分布93。该情况下，可以根据与二维角度分布90为二维正态分布这一限制条件不同的条件，计算y方向的角度分布93。例如，可以先求出表示t方向的角度分布92与y方向的角度分布93的相关关系的矢量函数，利用该矢量函数来计算y方向的角度分布93。
根据x方向及t方向的角度分布计算y方向的角度分布时，x方向与t方向所成的角度θ是任意的，但角度θ越大(接近90°)，越能够提高y方向的角度分布的计算精度。具体而言，x方向与t方向所成的角度θ优选为30°以上，更优选为45°以上或60°以上。另一方面，若将角度θ过于接近90°，则第2角度测量仪52的x方向的长度变得极大，导致难以使用第2角度测量仪52来测量y方向的整个射束宽度的离子束B。因此，角度θ优选为85°以下，更优选为80°以下或75°以下。
根据本实施方式，仅使射束测量机构54相对于离子束B沿一个方向相对移动，便能够求出离子束B的x方向及y方向这两个方向的角度信息。通常，测量具有规定的射束宽度的离子束B整体的角度分布时，需要使狭缝沿狭缝宽度方向在整个射束宽度上进行相对移动。为了获得二维角度信息，必须沿x方向相对移动x方向的角度测量仪并沿y方向相对移动y方向的角度测量仪，而且需要进行彼此正交的两个方向的相对移动。另一方面，根据本实施方式，通过使用与x方向倾斜交叉的t方向的角度测量仪，仅沿x方向相对移动，便能够由x方向及t方向的角度测量仪这两者测量整个射束宽度。此外，能够根据所测量的两个方向的角度信息计算不直接测量的y方向的角度信息。因此，根据本实施方式，能够缩短用于获取彼此正交的两个方向的角度信息所耗费的测量时间，从而能够高速获取二维角度信息。此外，能够通过射束扫描器34进行的离子束B向x方向的扫描来实现相对移动，由此能够将相对移动所需的时间控制得极短(例如1秒以下，几毫秒左右)。
图6是示意地表示变形例的射束测量机构54的结构的俯视图。本变形例中，第1方向(A1方向)与第2方向(A2方向)所成的角度θ为60°，第2角度测量仪52被分割为四个角度测量部52a～52d。四个角度测量部52a～52d以各自的测量范围C1～C4在y方向上连续排列的方式配置，并且以各自的测量范围C1～C4在y方向上不重合的方式配置。根据本变形例，能够以比上述实施方式更高精度地计算y方向的角度信息。
图7是示意地表示其他变形例的射束测量机构54的结构的图。本变形例中，第2角度测量仪52未被分割为多个角度测量部，而构成为第2角度测量仪52的第2狭缝80在第1角度测量仪51的整个测量范围C连续延伸。更具体而言，第2狭缝80的第1端部81与第1狭缝70的第1端部71在y方向的位置一致，第2狭缝80的第2端部82与第1狭缝70的第2端部72在y方向的位置一致。本变形例中，射束测量机构54的x方向的尺寸变大，但能够实现与上述实施方式相同的作用效果。
图7的变形例中，可以在未设置第1角度测量仪51及第2角度测量仪52的区域配置额外的射束测量部53。额外的射束测量部53例如可以是用于测量离子束B的束电流的法拉第杯和用于测量离子束B的射束轮廓的轮廓仪等。通过在射束测量机构54设置与角度测量不同用途的额外的射束测量部53，能够在测量角度信息的同时测量离子束B的其他特性。
图8是详细表示其他实施方式的基板传送处理单元20的结构的侧视图。本实施方式中，代替上述实施方式的射束测量机构54而设置有掩模板152及电荷检测部154这一点上与上述实施方式不同。
测量装置150具备掩模板152、电荷检测部154、移动机构156及控制部158。掩模板152具有狭缝宽度方向与第1方向一致的第1狭缝及狭缝宽度方向与第2方向一致的第2狭缝。电荷检测部154具有用于测量第1方向的角度分布的第1电荷检测部及用于测量第2方向的角度分布的第2电荷检测部。通过掩模板152的第1狭缝的射束的一部分根据电荷检测部154的第1电荷检测部被检测，并被测量第1方向的角度分布。通过掩模板152的第2狭缝的射束的一部分根据电荷检测部154的第2电荷检测部被检测，并被测量第2方向的角度分布。因此，本实施方式中，由掩模板152与电荷检测部154的组合来作为第1角度测量仪及第2角度测量仪发挥功能。
掩模板152配置在比晶圆W的注入位置更靠上游侧，例如比能量狭缝66更靠上游侧配置。另一方面，电荷检测部154配置在比晶圆W的注入位置更靠下游侧，例如配置于成为射束轨道的最下游侧的射束阻尼器的位置。通过将从掩模板152至电荷检测部154为止的射束行进方向(z方向)的距离设为较大，能够提高测量装置150的角度分辨率。
掩模板152安装于移动机构156，且构成为可沿y方向移动。移动机构156构成为沿y方向移动掩模板152。掩模板152在测量时配置于射束轨道上，注入时从射束轨道退避。移动机构156可以构成为沿x方向移动掩模板152，也可以在测量时实现掩模板152相对于离子束B的x方向的相对移动。
图9(a)及图9(b)是表示掩模板152及电荷检测部154的结构的俯视图。如图9(a)所示，掩模板152具有狭缝宽度方向与第1方向一致的第1狭缝170a、170b、170c(也统称为第1狭缝170)及狭缝宽度方向与第2方向一致的第2狭缝180a、180b(也统称为第2狭缝180)。图示的例中，第1狭缝170a～170c设置于掩模板152的左面、中央、右面这三处，第2狭缝180a、180b设置于掩模板152的左面及右面这两处。第1狭缝170及第2狭缝180在规定的测量范围C沿y方向连续设置，且以y方向的狭缝的长度相互一致的方式设置。
如图9(b)所示，电荷检测部154具有测量第1方向的角度分布的第1电荷检测部174a、174b、174c及测量第2方向的角度分布的第2电荷检测部184a、184b。第1电荷检测部174a～174c分别具有沿第1方向排列配置的多个第1电极176a、176b、176c。第1电荷检测部174a～174c设置于与相对应的第1狭缝170a～170c沿射束行进方向(z方向)相对置的位置。第2电荷检测部184a、184b分别具有沿第2方向排列配置的多个第2电极186a、186b。第2电荷检测部184a、184b设置于与相对应的第2狭缝180a、180b沿射束行进方向(z方向)相对置的位置。电荷检测部154可以构成为能够沿x方向移动的轮廓仪。例如，通过移动机构156来实现掩模板152的x方向的相对移动时，可以构成为与掩模板152的x方向的移动同步地沿x方向移动电荷检测部154。
控制部158根据通过第1电荷检测部174a～174c测量的射束的第1方向的角度信息及通过第2电荷检测部184a、184b测量的射束的第2方向的角度信息，计算离子束B的第3方向的角度信息。控制部158可以计算离子束B的二维角度分布。本实施方式中，也能够实现与上述实施方式相同的作用效果。
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，本领域技术人员当然理解能够进行各种设计变更，并且这种变形例也属于本发明的范围的情况。
上述实施方式中，以第1方向为x方向，第2方向为与x方向倾斜交叉的方向，第3方向为y方向，相对移动方向为x方向的情况为中心进行了说明。关于这些方向设定的具体的方向并不限于此。本实施方式的特征在于，为了计算与离子束和射束测量机构的相对移动方向正交的方向的角度信息，利用不与相对移动方向正交的任意的第1方向及第2方向的角度信息。因此，第1方向可以不是x方向，例如，第1方向可以是与x方向倾斜交叉的方向。该情况下，第2方向可以是与不同于第1方向的x方向倾斜交叉的方向。并且，第3方向可以不是y方向，也可以是与射束行进方向正交的方向，且与第1方向及第2方向不同的任意的方向。
图10是示意地表示变形例的射束测量机构54的结构的俯视图。本变形例中，构成为第1角度测量仪51的角度信息的测量方向即第1方向A1及第2角度测量仪52的角度信息的测量方向即第2方向A2均相对于x方向倾斜。图示的例中，第1方向A1相对于x方向的角度θ1为10°，第2方向A2相对于x方向的角度θ2为45°。如此通过使第1方向及第2方向这两个方向相对于相对移动方向(x方向)以不同的角度倾斜，能够与上述实施方式相同地计算x方向及y方向各自的角度信息。另外，相对于相对移动方向的第1方向的角度θ1与第2方向的角度θ2的值的组合是任意的，例如能够从10°、15°、25°、30°、45°、60°、75°及80°中任意选择。并且，第1方向的角度θ1与第2方向的角度θ2的大小的绝对值可以互不相同，也可以是两者大小的绝对值相同但倾斜方向(旋转方向)彼此相反。例如，作为第1方向的角度θ1与第2方向的角度θ2的值的组合(θ1，θ2)，可以选择(+30°，-30°)、(+45°，-45°)、(+60°，-60°)中的任一个。并且，第1方向A1与第2方向A2所成的角度可以是90°，也可以是与90°不同的角度。

Claims (19)

1.一种离子注入装置，其特征在于，具备：
束线装置，输送照射于晶圆的离子束；
第1角度测量仪，测量所述离子束的角度信息中与射束行进方向正交的第1方向的角度信息；
第2角度测量仪，测量所述离子束的角度信息中与所述射束行进方向正交并且与所述第1方向交叉的第2方向的角度信息；
相对移动机构，向与所述射束行进方向正交并且与所述第1方向及所述第2方向均不正交的规定的相对移动方向改变所述第1角度测量仪及所述第2角度测量仪相对于所述离子束的相对位置；及
控制装置，根据一边改变相对于所述离子束的相对位置一边通过所述第1角度测量仪测量的所述第1方向的角度信息与一边改变相对于所述离子束的相对位置一边通过所述第2角度测量仪测量的所述第2方向的角度信息，计算与所述射束行进方向及所述相对移动方向均正交的第3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，
所述第1角度测量仪具有所述第1方向与狭缝宽度方向一致的第1狭缝及用于测量通过所述第1狭缝的射束成分的所述第1方向的角度分布的第1电荷检测部，
所述第2角度测量仪具有所述第2方向与狭缝宽度方向一致的第2狭缝及用于测量通过所述第2狭缝的射束成分的所述第2方向的角度分布的第2电荷检测部。
3.根据权利要求1或2所述的离子注入装置，其特征在于，具备包括所述第1角度测量仪及所述第2角度测量仪的一体的射束测量机构。
4.根据权利要求3所述的离子注入装置，其特征在于，
所述相对移动机构使所述射束测量机构向所述相对移动方向移动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述相对移动机构为使所述离子束向所述相对移动方向偏转的射束偏转装置。
6.根据权利要求5所述的离子注入装置，其特征在于，
所述射束偏转装置为用于在向所述晶圆照射射束时使所述离子束往复扫描的射束扫描器。
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，
所述控制装置根据所述第1方向的角度信息及所述第2方向的角度信息，通过矢量运算计算所述第3方向的角度信息。
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，
所述控制装置根据所述第1方向角度信息及所述第2方向的角度信息计算所述离子束的二维角度分布信息。
9.根据权利要求1至8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述第1方向的角度信息及所述第2方向的角度信息计算在向所述晶圆照射射束时使所述离子束往复扫描的射束扫描方向的角度信息及在向所述晶圆照射射束时使所述晶圆往复运动的往复运动方向的角度信息。
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，
所述第1角度测量仪及所述第2角度测量仪构成为将所述离子束的所述第3方向的整个射束宽度作为测量对象。
11.根据权利要求10所述的离子注入装置，其特征在于，
所述第1角度测量仪与所述第2角度测量仪中的至少一个具有在所述第3方向的测量对象范围连续延伸的单一狭缝。
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，
所述第1角度测量仪与所述第2角度测量仪中的至少一个被分割为沿所述第3方向排列配置的多个角度测量部。
13.根据权利要求12所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多个角度测量部分别配置成在所述第3方向上相邻的两个角度测量部的测量对象范围在所述第3方向上不重合。
14.根据权利要求12或13所述的离子注入装置，其特征在于，
所述多个角度测量部配置于所述离子束的所述第3方向的整个射束宽度。
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，
所述控制装置综合由所述多个角度测量部各自测量的部分角度信息来计算所述第1方向的角度信息及所述第2方向的角度信息中的至少一个。
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，
所述第1角度测量仪及所述第2角度测量仪构成为所述第1方向与所述第2方向彼此倾斜交叉。
17.根据权利要求16所述的离子注入装置，其特征在于，
所述第1方向与所述第2方向之间的角度为45度以上且85度以下。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述相对移动方向与所述第1方向平行。
19.一种测量装置，测量离子束的角度信息，该测量装置的特征在于，具备：
第1角度测量仪，测量所述离子束的角度信息中与射束行进方向正交的第1方向的角度信息；
第2角度测量仪，测量所述离子束的角度信息中与所述射束行进方向正交并且与所述第1方向交叉的第2方向的角度信息；及
控制部，根据一边向与所述射束行进方向正交并且与所述第1方向及所述第2方向均不正交的规定的相对移动方向改变所述第1角度测量仪相对于所述离子束的相对位置一边通过所述第1角度测量仪测量的所述第1方向的角度信息，及一边向所述相对移动方向改变所述第2角度测量仪相对于所述离子束的相对位置一边通过所述第2角度测量仪测量的所述第2方向的角度信息，计算与所述射束行进方向及所述相对移动方向均正交的第3方向的角度信息。
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