CN111383878A - 离子注入装置及测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及离子注入装置及测定装置，防止产生二次电子引起的计测精度下降。离子注入装置具备测定照射于晶圆的离子束的角度分布的测定装置(62)。测定装置(62)具备：狭缝(66)，入射有离子束；中央电极体(70)，具有配置于从狭缝(66)向成为离子束的基准的射束行进方向延伸的中心线(C)上的射束测定面(74)；多个侧面电极体(80a～80f)，配置于狭缝(66)与中央电极体(70)之间，且分别具有在狭缝(66)的狭缝宽度方向上远离中心线(C)配置的射束测定面(78a～78f)；及磁铁装置(90)，对多个侧面电极体(80a～80f)中的至少一个射束测定面施加绕狭缝(66)的狭缝长度方向的轴弯曲的磁场。

Description

离子注入装置及测定装置
技术领域
本申请主张基于2018年12月28日申请的日本专利申请第2018-247339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定装置。
背景技术
半导体制造步骤中，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步骤(也称为离子注入步骤)。已知在离子注入步骤中，离子束与晶圆的相互作用的方式根据照射于晶圆的离子束的角度而发生变化，从而对离子注入的处理结果造成影响。因此，在离子注入之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，由此可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2017-174505号公报
若对测定装置的电极照射离子束，则可能从电极产生二次电子。若产生二次电子，则所测定的电荷量根据所产生的二次电子量而发生变化，因此有可能导致测定误差。例如，在为了测定角度分布而排列多个电极的结构中，还存在向与产生二次电子的电极不同的电极例如相邻的电极入射二次电子的情况。如此一来，在产生二次电子的电极及入射了二次电子的电极的双方中测定的电荷量因二次电子而发生变化，导致角度分布的测定误差。
发明内容
本发明的一方式的示例性目的之一在于，提供一种用于防止因二次电子的产生而引起的计测精度的下降的技术。
本发明的一方式的离子注入装置具备测定照射于晶圆的离子束的角度分布的测定装置，该离子注入装置中，测定装置具备：狭缝，入射有离子束；中央电极体，具有配置于从狭缝向成为离子束的基准的射束射束行进方向延伸的中心线线上的射束测定面；多个侧面电极体，配置于狭缝与中央电极体之间，且分别具有在狭缝的狭缝宽度方向上远离中心线配置的射束测定面；及磁铁装置，对多个侧面电极体中的至少一个射束测定面施加绕狭缝的狭缝长度方向的轴弯曲的磁场。
本发明的另一方式为测定装置。该装置为测定离子束的角度分布的测定装置，该测定装置具备：狭缝，入射有离子束；中央电极体，具有配置于从狭缝向成为离子束的基准的射束行进方向延伸的中心线上的射束测定面；多个侧面电极体，配置于狭缝与中央电极体之间，且分别具有在狭缝的狭缝宽度方向上远离中心线配置的射束测定面；及磁铁装置，对多个侧面电极体中的至少一个射束测定面施加绕狭缝的狭缝长度方向的轴弯曲的磁场。
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、表现的内容，作为本发明的方式也有效。
发明的效果
根据本发明，能够提高射束的角度分布测定装置的计测精度。
附图说明
图1是表示实施方式的离子注入装置的概略结构的顶视图。
图2是表示图1的离子注入装置的概略结构的侧视图。
图3是表示实施方式的测定装置的概略结构的外观立体图。
图4是详细地示出测定装置的结构的剖视图。
图5是表示各电极体的射束测定面的范围的图。
图6是表示施加于各电极体的磁场分布的一例的图。
图7是详细地示出施加于侧面电极体的磁场分布的一例的图。
图8是详细地示出施加于中央电极体的磁场分布的一例的图。
图中：10-离子注入装置，62-测定装置，66-狭缝，70-中央电极体，71-基部，72-延伸部，74、78-射束测定面，80-侧面电极体，81-主体部，82-上游侧延伸部，83-下游侧延伸部，90-磁铁装置，C-中心线。
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地说明。另外，附图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，以下所述的结构为例示，对本发明的范围不做任何限定。
对实施方式进行详述之前说明概要。本实施方式为具备测定照射于晶圆的离子束的角度分布的测定装置的离子注入装置。测定装置具备：狭缝，入射有离子束；中央电极体，具有配置于从狭缝向成为离子束的基准的射束行进方向延伸的中心线上的射束测定面；多个侧面电极体，配置于狭缝与中央电极体之间，且分别具有在狭缝的狭缝宽度方向上远离中心线配置的射束测定面；及磁铁装置，对多个侧面电极体中的至少一个射束测定面施加绕狭缝的狭缝长度方向的轴弯曲的磁场。根据本实施方式，对侧面电极体的射束测定面施加适当的磁场，由此能够优选地防止因离子束入射到射束测定面而产生的二次电子所引起的计测精度的下降。
图1是概略地表示实施方式的离子注入装置10的顶视图，图2是表示离子注入装置10的概略结构的侧视图。离子注入装置10构成为对被处理物W的表面进行离子注入处理。被处理物W例如为基板，例如为半导体晶圆。为了便于说明，本说明书中有时将被处理物W称为晶圆W，但这不表示将注入处理的对象限定于特定的物体。
离子注入装置10构成为使射束沿1个方向往返扫描，并使晶圆W沿与扫描方向正交的方向进行往返运动，由此对晶圆W的整个处理面照射离子束。本说明书中，为了便于说明，将沿设计上的射束线路A行进的离子束的行进方向定义为z方向，将与z方向垂直的面定义为xy面。在离子束对被处理物W进行扫描时，将射束的扫描方向设为x方向，将与z方向及x方向垂直的方向设为y方向。因此，射束的往返扫描沿x方向进行，晶圆W的往返运动沿y方向进行。
离子注入装置10具备离子源12、射束线路装置14、注入处理室16及晶圆输送装置18。离子源12构成为将离子束提供给射束线路装置14。射束线路装置14构成为从离子源12向注入处理室16输送离子束。注入处理室16中收容有成为注入对象的晶圆W，并进行将从射束线路装置14提供的离子束照射到晶圆W的注入处理。晶圆输送装置18构成为将注入处理前的未处理晶圆搬入到注入处理室16，并将注入处理后的处理完晶圆从注入处理室16搬出。离子注入装置10具备用于对离子源12、射束线路装置14、注入处理室16及晶圆输送装置18提供所期望的真空环境的真空排气系统(未图示)。
射束线路装置14从射束线路A的上游侧依序具备质量分析部20、射束驻留(Beampark)装置24、射束整形部30、射束扫描部32、射束平行化部34及角度能量滤波器(AEF；Angular Energy Filter)36。另外，射束线路A的上游是指靠近离子源12的一侧，射束线路A的下游是指靠近注入处理室16(或射束阻挡器(Beam stopper)46)的一侧。
质量分析部20设置于离子源12的下游，构成为通过质量分析来从自离子源12引出的离子束中选择必要的离子种类。质量分析部20具有质量分析磁铁21、质量分析透镜22及质量分析狭缝23。
质量分析磁铁21对从离子源12引出的离子束施加磁场并使离子束根据离子的质量电荷比M＝m/q(m为质量，q为电荷)的值向不同的路径偏转。质量分析磁铁21例如对离子束施加y方向(例如-y方向)的磁场，使离子束向x方向偏转。质量分析磁铁21的磁场强度以具有所期望的质量电荷比M的离子种类通过质量分析狭缝23的方式被调整。
质量分析透镜22设置于质量分析磁铁21的下游，且构成为调整对于离子束的收敛/发散力。质量分析透镜22调整通过质量分析狭缝23的离子束的射束行进方向(z方向)的收敛位置，并调整质量分析部20的质量分辨率M/dM。另外，质量分析透镜22不是必备结构，在质量分析部20中也可以不设置质量分析透镜22。
质量分析狭缝23设置于质量分析透镜22的下游，且设置于远离质量分析透镜22的位置。质量分析狭缝23构成为通过质量分析磁铁21而使射束偏转方向(x方向)成为狭缝宽度，并且具有x方向相对短且y方向相对长的形状的开口23a。
质量分析狭缝23可以构成为为了调整质量分辨率而狭缝宽度为可变。质量分析狭缝23由能够沿狭缝宽度方向移动的两片屏蔽体构成，且构成为狭缝宽度能够通过改变两片屏蔽体之间的间隔而进行调整。质量分析狭缝23可以构成为狭缝宽度通过被切换成狭缝宽度不同的多个狭缝中的任一个而可变。
射束驻留装置24构成为使离子束暂时从射束线路A退避，以屏蔽朝向下游的注入处理室16(或晶圆W)的离子束。射束驻留装置24能够配置于射束线路A中途的任意位置，例如能够配置于质量分析透镜22与质量分析狭缝23之间。质量分析透镜22与质量分析狭缝23之间需要一定的距离，因此通过在其之间配置射束驻留装置24，与配置于其他位置的情况相比能够缩短射束线路A的长度，进而能够实现离子注入装置10的整体的小型化。
射束驻留装置24具备一对驻留电极25(25a、25b)及射束阻尼器26。一对驻留电极25a、25b隔着射束线路A而对置，且在与质量分析磁铁21的射束偏转方向(x方向)正交的方向(y方向)上对置。射束阻尼器26设置于比驻留电极25a、25b更靠射束线路A的下游侧的位置，且从射束线路A沿驻留电极25a、25b的对置方向分开设置。
第1驻留电极25a配置于比射束线路A更靠重力方向上侧的位置，第2驻留电极25b配置于比射束线路A更靠重力方向下侧的位置。射束阻尼器26设置于比射束线路A更向重力方向下侧远离的位置，且配置于质量分析狭缝23的开口23a的重力方向下侧的位置。射束阻尼器26例如由未形成质量分析狭缝23的开口23a的部分构成。射束阻尼器26可以与质量分析狭缝23分开构成。
射束驻留装置24利用施加于一对驻留电极25a、25b之间的电场使离子束偏转，以使离子束从射束线路A退避。例如，以第1驻留电极25a的电位为基准对第2驻留电极25b施加负电压，由此使离子束从射束线路A向重力方向下方偏转而入射到射束阻尼器26。图2中，用虚线表示朝向射束阻尼器26的离子束的轨迹。并且，射束驻留装置24将一对驻留电极25a、25b设为相同的电位，由此使离子束沿射束线路A通过下游侧。射束驻留装置24构成为能够切换使离子束通过下游侧的第1模式与使离子束入射到射束阻尼器26的第2模式而动作。
在质量分析狭缝23的下游设置有注入器法拉第杯(Injector Farady cup)28。注入器法拉第杯28构成为通过注入器驱动部29的动作能够出入射束线路A。注入器驱动部29使注入器法拉第杯28沿与射束线路A所延伸的方向正交的方向(例如y方向)移动。如图2中的虚线所示，注入器法拉第杯28配置于射束线路A上时，屏蔽朝向下游侧的离子束。另一方面，如图2中的实线所示，注入器法拉第杯28从射束线路A上退离时，解除对朝向下游侧的离子束的屏蔽。
注入器法拉第杯28构成为计测通过质量分析部20进行了质量分析的离子束的射束电流。注入器法拉第杯28一边改变质量分析磁铁21的磁场强度，一边测定射束电流，由此能够计测离子束的质量分析光谱。利用所计测的质量分析光谱，能够计算出质量分析部20的质量分辨率。
射束整形部30具备四极收敛/发散装置(Q透镜)等收敛/发散透镜，且构成为将通过了质量分析部20的离子束整形为所期望的截面形状。射束整形部30例如由电场式的三级四极透镜(也称为三极Q透镜)构成，且具有三个四极透镜30a、30b、30c。射束整形部30通过使用三个四极透镜30a～30c，能够分别独立地对x方向及y方向的离子束的收敛或发散进行调整。射束整形部30可以包含磁场式的透镜装置，也可以包含利用电场和磁场这两个来对射束进行整形的透镜装置。
射束扫描部32是构成为提供射束的往返扫描，且沿x方向扫描经整形的离子束的射束偏转装置。射束扫描部32具有在射束扫描方向(x方向)上对置的扫描电极对。扫描电极对连接于可变电压电源(未图示)，通过周期性地改变施加于扫描电极对之间的电压来改变在电极之间产生的电场，以使离子束向各个角度偏转。其结果，离子束在x方向的整个扫描范围进行扫描。图1中，用箭头X例示射束的扫描方向及扫描范围，用单点划线示出扫描范围内的离子束的多个轨迹。
射束平行化部34构成为使经扫描的离子束的行进方向与设计上的射束线路A的轨道平行。射束平行化部34具有在中央部设置有离子束的通过狭缝的圆弧形状的多个平行化透镜电极。平行化透镜电极连接于高压电源(未图示)，将通过电压的施加而产生的电场施加于离子束，使离子束的行进方向平行地对齐。另外，射束平行化部34可以被替换成其他射束平行化装置，射束平行化装置也可以作为利用磁场的磁铁装置而构成。
可以在射束平行化部34的下游设置有用于使离子束加速或减速的AD(Accel/Decel)管柱(未图示)。
角度能量滤波器(AEF)36构成为对离子束的能量进行分析并使所需能量的离子向下方偏转而导入到注入处理室16。角度能量滤波器36具有电场偏转用的AEF电极对。AEF电极对连接于高压电源(未图示)。图2中，通过对上侧的AEF电极施加正电压，对下侧的AEF电极施加负电压，使离子束向下方偏转。另外，角度能量滤波器36可以由磁场偏转用的磁铁装置构成，也可以由电场偏转用的AEF电极对与磁铁装置的组合构成。
如此，射束线路装置14将应照射于晶圆W的离子束供给至注入处理室16。
注入处理室16从射束线路A的上游侧依序具备能量狭缝38、等离子体喷淋装置40、侧杯42、中心杯44及射束阻挡器46。如图2所示，注入处理室16具备保持1片或多片晶圆W的压板驱动装置50。
能量狭缝38设置于角度能量滤波器36的下游侧，与角度能量滤波器36一起进行入射到晶圆W的离子束的能量分析。能量狭缝38为由沿射束扫描方向(x方向)为横长的狭缝构成的能量限制狭缝(EDS；Energy Defining Slit)。能量狭缝38使所期望的能量值或能量范围的离子束朝向晶圆W通过，屏蔽除此以外的离子束。
等离子体喷淋装置40位于能量狭缝38的下游侧。等离子体喷淋装置40根据离子束的射束电流量向离子束及晶圆W的表面(晶圆处理面)供给低能量电子，抑制因离子注入而产生的晶圆处理面的正电荷的充电。等离子体喷淋装置40例如包括离子束所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。
侧杯42(42R、42L)构成为在向晶圆W注入离子的处理中测定离子束的射束电流。如图2所示，侧杯42R、42L相对于配置于射束线路A上的晶圆W向左右(x方向)错开配置，配置于注入离子时不屏蔽朝向晶圆W的离子束的位置。离子束超过晶圆W所在的范围而沿x方向进行扫描，因此即使在注入离子时所扫描的射束的一部分也会入射到侧杯42R、42L。由此，离子注入处理中的射束电流量通过侧杯42R、42L来计测。
中心杯44构成为测定晶圆处理面上的射束电流。中心杯44构成为通过驱动部45的动作而成为可动，注入离子时从晶圆W所在的注入位置退避，晶圆W不在注入位置时插入到注入位置。中心杯44一边沿x方向移动一边测定射束电流，由此能够遍及x方向的整个射束扫描范围来测定射束电流。中心杯44可以由多个法拉第杯沿x方向并列而形成为阵列状，以便能够同时计测射束扫描方向(x方向)的多个位置上的射束电流。
侧杯42及中心杯44中的至少一个可以具备用于测定射束电流量的单一的法拉第杯，也可以具备用于测定射束的角度信息的角度计测器。角度计测器例如具备狭缝和在射束行进方向(z方向)上远离狭缝设置的多个电流检测部。例如，利用沿狭缝宽度方向排列的多个电流检测部来计测通过了狭缝的射束，由此能够测定狭缝宽度方向的射束的角度成分。侧杯42及中心杯44中的至少一个可以具备能够测定x方向的角度信息的第1角度测定器及能够测定y方向的角度信息的第2角度测定器。
压板驱动装置50包括晶圆保持装置52、往返运动机构54、扭转角调整机构56及倾斜角调整机构58。晶圆保持装置52包括用于保持晶圆W的静电卡盘等。往返运动机构54通过使晶圆保持装置52沿着与射束扫描方向(x方向)正交的往返运动方向(y方向)进行往返运动来使被晶圆保持装置52保持的晶圆沿y方向进行往返运动。第2图中，以箭头Y例示出晶圆W的往返运动。
扭转角调整机构56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缺口、定向平面，且是指成为晶圆的结晶轴方向、晶圆的周方向的角度位置的基准的标记。扭转角调整机构56设置于晶圆保持装置52与往返运动机构54之间，且与晶圆保持装置52一起进行往返运动。
倾斜角调整机构58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的行进方向与晶圆处理面的法线之间的倾斜角(Tilt angle)。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58设置于往返运动机构54与注入处理室16的壁面之间，且构成为通过使包括往返运动机构54的压板驱动装置50整体沿R方向旋转来调整晶圆W的倾斜角。
压板驱动装置50保持晶圆W，使得晶圆W能够在离子束照射于晶圆W的注入位置和在与晶圆输送装置18之间搬入或搬出晶圆W的输送位置之间移动。图2表示晶圆W位于注入位置的状态，压板驱动装置50以射束线路A与晶圆W交叉的方式保持晶圆W。晶圆W的输送位置对应于利用设置于晶圆输送装置18的输送机构或输送机器人而通过输送口48搬入或搬出晶圆W时的晶圆保持装置52的位置。
射束阻挡器46设置于射束线路A的最下游，例如安装于注入处理室16的内壁。晶圆W不在射束线路A上时，离子束入射到射束阻挡器46。射束阻挡器46位于连接注入处理室16与晶圆输送装置18之间的输送口48的附近，且设置于比输送口48更靠铅垂下方的位置。
离子注入装置10具备中央控制装置60。中央控制装置60控制离子注入装置10的整体动作。关于中央控制装置60，硬件上通过以计算机的CPU、存储器为代表的元件、机械装置来实现，软件上通过计算机程序等来实现，通过中央控制装置60提供的各种功能能够通过硬件及软件的配合而实现。
图3是表示实施方式的测定装置62的概略结构的外观立体图。测定装置62具备壳体64及设置于壳体64的前表面64a的狭缝66。在壳体64的内部设置有多个电极体。测定装置62为用于测定离子束的角度分布的装置，利用多个电极体检测通过狭缝66的离子束，并根据各电极体的检测结果来求出离子束的角度分布。测定装置62例如能够配置于上述离子注入装置10的侧杯42或中心杯44的位置来使用。
图示的例子中构成为，将离子束的行进方向作为z方向，将狭缝66的狭缝宽度方向作为x方向，并将狭缝66的狭缝长度方向作为y方向，并由测定装置62来测定x方向的角度分布。另外，测定装置62的角度分布的测定方向并不限于x方向，也可以以能够测定y方向的角度分布的方式使用测定装置62。并且，可以以能够测定相对于x方向及y方向这两个方向成为倾斜的方向的角度分布的方式使用测定装置62。
图4是详细地示出测定1装置62的结构的剖视图，示出与狭缝66的狭缝长度方向(y方向)正交的截面(xz平面)的结构。测定装置62具备壳体64、中央电极体70、多个侧面电极体80a、80b、80c、80d、80e、80f(也统称为侧面电极体80)及磁铁装置90。
壳体64具有狭缝部64b、角度限制部64c及电极收容部64d。狭缝部64b具有设置有狭缝66的前表面64a。角度限制部64c设置于比狭缝部64b更靠射束行进方向(z方向)的下游侧的位置。角度限制部64c屏蔽朝向侧面电极体80(例如第1侧面电极体80a及第2侧面电极体80b)的离子束的一部分，以免具有计测范围以外的角度成分的射束入射到侧面电极体80。电极收容部64d设置于比角度限制部64c更靠射束行进方向(z方向)的下游侧的位置。电极收容部64d构成为包含用于形成磁铁装置90的磁路的磁轭。
中央电极体70配置于从狭缝66向射束行进方向(z方向)延伸的中心线C上，且配置于在射束行进方向上远离狭缝66的最下游。中央电极体70将狭缝宽度方向(x方向)的角度成分为零或极小的射束即将不入射到多个侧面电极体80a～80f而沿中心线C大致笔直行进的射束作为测定对象。
中央电极体70具有基部71及一对延伸部72L、72R。基部71配置于中心线C上。基部71具有在射束行进方向上朝向狭缝66露出的射束测定面74。一对延伸部72L、72R分别从基部71的狭缝宽度方向(x方向)的两端向射束行进方向(z方向)的上游侧延伸。
多个侧面电极体80a～80f配置于狭缝66与中央电极体70之间，并在狭缝宽度方向(x方向)上隔着中心线C对称配置。图示的例子中，设置有6个侧面电极体80a～80f，隔着中心线C各设置有3个侧面电极体。具体而言，在狭缝宽度方向(x方向)上第1侧面电极体80a及第2侧面电极体80b隔着中心线C对称配置，在狭缝宽度方向(x方向)上第3侧面电极体80c及第4侧面电极体80d隔着中心线C对称配置，在狭缝宽度方向(x方向)上第5侧面电极体80e及第6侧面电极体80f隔着中心线C对称配置。
第1侧面电极体80a、第3侧面电极体80c及第5侧面电极体80e构成沿射束行进方向(z方向)排列的第1组侧面电极体。第2侧面电极体80b、第4侧面电极体80d及第6侧面电极体80f构成沿射束行进方向(z方向)排列的第2组侧面电极体。第2组侧面电极体80b、80d、80f配置成在狭缝宽度方向(x方向)上与第1组侧面电极体80a、80c、80d隔着中心线C对称。
关于多个侧面电极体80a～80f在狭缝宽度方向(x方向)上距中心线C的距离da、db、dc、dd、de、df，越配置于射束行进方向的下游侧，则越小。第1侧面电极体80a及第2侧面电极体80b各自的距中心线C的距离da及db相对较大，例如为狭缝66的狭缝宽度w的1.5倍。第3侧面电极体80c及第4侧面电极体80d各自的距中心线C的距离dc及dd为中等程度，例如为狭缝66的狭缝宽度w的1倍(即相同)。第5侧面电极体80e及第6侧面电极体80f各自的距中心线C的距离de及df相对较小，例如为狭缝66的狭缝宽度w的0.5倍。
多个侧面电极体80a～80f分别具有主体部81a、81b、81c、81d、81e、81f(也统称为主体部81)、上游侧延伸部82a、82b、82c、82d、82e、82f(也统称为上游侧延伸部82)及下游侧延伸部83a、83b、83c、83d、83e、83f(也统称为下游侧延伸部83)。多个侧面电极体80a～80f分别具有通过了狭缝66的射束能够入射的射束测定面78a、78b、78c、78d、78e、78f(也统称为射束测定面78)。
主体部81为朝向中心线C而向狭缝宽度方向(x方向)突出的部分。因此，从中心线C至主体部81的距离(例如距离da)小于从中心线C至上游侧延伸部82或下游侧延伸部83的距离。主体部81为通过狭缝66的射束主要入射的部分。因此，主体部81的至少一部分表面构成侧面电极体80的射束测定面78的至少一部分。
上游侧延伸部82为从主体部81向上游侧延伸的部分。上游侧延伸部82在狭缝宽度方向(x方向)上比主体部81更远离中心线C而设置。下游侧延伸部83为从主体部81向下游侧延伸的部分。下游侧延伸部83在狭缝宽度方向(x方向)上比主体部81更远离中心线C而设置。上游侧延伸部82及下游侧延伸部83各自的射束行进方向(z方向)的长度大于主体部81的射束行进方向(z方向)的长度。
图5是表示各电极体70、80的射束测定面74、78的范围的图。图5中，用粗线表示中央电极体70的射束测定面74及多个侧面电极体80各自的射束测定面78的范围。各电极体的射束测定面为通过狭缝66的射束所能够入射的各电极体的表面的范围。
通过狭缝66的射束中，狭缝宽度方向(x方向)的角度成分大于θ的射束入射到壳体64的角度限制部64c的内表面。其结果，狭缝宽度方向(x方向)的角度成分大于θ的射束不被电极体检测，从而成为测定装置62的测定范围外。另一方面，狭缝宽度方向(x方向)的角度成分为θ以下的射束能够入射到中央电极体70或多个侧面电极体80中的任一个。
角度成分相对大的射束能够入射到第1侧面电极体80a的第1射束测定面78a或第2侧面电极体80b的第2射束测定面78b。第1射束测定面78a由第1主体部81a的表面的一部分及第1上游侧延伸部82a的表面的一部分构成。另一方面，通过狭缝66的射束不入射到第1下游侧延伸部83a的表面。这是因为，从狭缝66观察时，第1下游侧延伸部83a的表面位于朝向中心线C突出的第1主体部81a的背面。另外，第1射束测定面78a也可以仅由第1主体部81a的表面的一部分构成，且为通过狭缝66的射束不入射到第1上游侧延伸部82a的表面的结构。第2射束测定面78b构成为在狭缝宽度方向上隔着中心线C与第1射束测定面78a对称。
角度成分为中等程度的射束能够入射到第3侧面电极体80c的第3射束测定面78c或第4侧面电极体80d的第4射束测定面78d。第3射束测定面78c由第3主体部81c的表面的一部分构成。另一方面，通过狭缝66的射束不入射到第3上游侧延伸部82c及第3下游侧延伸部83c的表面。这是因为，从狭缝66观察时，第3上游侧延伸部82c的表面位于第1侧面电极体80a的背面，且第3下游侧延伸部83c的表面位于朝向中心线C突出的第3主体部81c背面。另外，也可以构成为第3上游侧延伸部82c的表面的一部分成为第3射束测定面78c。第4射束测定面78d构成为在狭缝宽度方向上隔着中心线C与第3射束测定面78c对称。
角度成分相对小的射束能够入射到第5侧面电极体80e的第5射束测定面78e或第6侧面电极体80f的第6射束测定面78f。第5射束测定面78e由第5主体部81e的表面的一部分构成。另一方面，通过狭缝66的射束不入射到第5上游侧延伸部82e及第5下游侧延伸部83e的表面。这是因为，从狭缝66观察时，第5上游侧延伸部82e的表面位于第3侧面电极体80c的背面，且第5下游侧延伸部83e的表面位于朝向中心线C突出的第5主体部81e的背面。另外，也可以构成为第5上游侧延伸部82e的表面的一部分成为第5射束测定面78e。第6射束测定面78f构成为在狭缝宽度方向上隔着中心线C与第5射束测定面78e对称。
角度成分大致为零的射束能够入射到中央电极体70的射束测定面74。中央电极体70的射束测定面74由中央电极体70的基部71的表面的一部分构成。另外，中央电极体70的延伸部72L、72R的内表面的至少一部分可以作为射束测定面74而构成。
磁铁装置90构成为对中央电极体70及多个侧面电极体80各自的射束测定面74、78施加磁场。磁铁装置90包含多个第1磁铁91a、91b、91c、91d、91e、91f(也统称为第1磁铁91)、多个第2磁铁92a、92b、92c、92d、92e、92f(也统称为第2磁铁92)、两个第3磁铁93L、93R(也统称为第3磁铁93)及一个第4磁铁94。各磁铁91～94在狭缝宽度方向(x方向)上比中央电极体70及多个侧面电极体80更远离中心线C而配置。各磁铁91～94沿壳体64的电极收容部64d的内壁面配置。图示的箭头示意地表示各磁铁91～94的磁化方向。
第1磁铁91及第2磁铁92构成为极性彼此相反。第1磁铁91例如具有N极的第1磁极，配置成第1磁极成为内侧。第2磁铁92例如具有S极的第2磁极，配置成第2磁极成为内侧。同样地，第3磁铁93及第4磁铁94构成为极性彼此相反。第3磁铁93例如具有N极的第3磁极，配置成第3磁极成为内侧。第4磁铁94例如具有S极的第4磁极，配置成第4磁极成为内侧。另外，也可以是第1磁极及第3磁极为S极，第2磁极及第4磁极为N极。
多个第1磁铁91及多个第2磁铁92沿壳体64的电极收容部64d的内壁面在射束行进方向上交替并列配置，成对的第1磁铁91和第2磁铁92分别对应于多个侧面电极体80a～80f而配置。例如，在第1侧面电极体80a的附近配置有成对的第1磁铁91a及第2磁铁92a。第1磁铁91配置于比相对应的侧面电极体80的主体部81更靠上游侧的位置，第2磁铁92配置于比相对应的侧面电极体80的主体部81更靠下游侧的位置。第1磁铁91及第2磁铁92对相对应的侧面电极体80的射束测定面78施加绕狭缝66的狭缝长度方向(y方向)的轴弯曲的磁场(参考后述图6及图7)。多个第1磁铁91及多个第2磁铁92在狭缝宽度方向(x方向)上分别隔着中心线C对称配置，且施加在狭缝宽度方向(x方向)上隔着中心线C大致对称的分布的磁场。
两个第3磁铁93L、93R及第4磁铁94配置于中央电极体70的附近。两个第3磁铁93L、93R在狭缝宽度方向(x方向)上隔着中央电极体70(即，隔着中心线C)对称配置。另一方面，第4磁铁94隔着中央电极体70(即，隔着中心线C)仅配置于一侧。图示的例子中，在配置于第5侧面电极体80e的附近的第2磁铁92e的下游侧配置有第3磁铁93L及第4磁铁94。另一方面，在配置于第6侧面电极体80f的附近的第2磁铁92f的下游侧仅配置有第3磁铁93R，未配置第4磁铁。其结果，两个第3磁铁93L、93R及第4磁铁94施加在狭缝宽度方向上隔着中心线C不对称的分布的磁场(参考后述图6及图8)。
图6是表示施加于各电极体的磁场分布的一例的图。图6中，仅示出中央电极体70及多个侧面电极体80的轮郭线并且省略了阴影部分，以便理解各电极体的内部的磁场分布。如图示所示，磁力线从第1磁铁91朝向第2磁铁92延伸为圆弧状。从第1磁铁91朝向第2磁铁92延伸的磁力线绕沿与图6的纸面正交的方向(即y方向)延伸的轴弯曲。并且，构成为从侧面电极体80的射束测定面78出射的磁力线入射到同一个侧面电极体80的表面，或构成为入射到侧面电极体80的射束测定面78的磁力线从同一个侧面电极体80的表面出射。并且，构成为通过侧面电极体80的射束测定面78的附近的磁力线从同一个侧面电极体80的表面出射并入射到同一个侧面电极体80的表面。
图7是详细地示出施加于侧面电极体80磁场分布的一例的图，且是图6的第1侧面电极体80a的附近的放大图。图7中，作为施加于侧面电极体80的磁场分布的一例，描绘了第1磁铁91与第2磁铁92之间的3条磁力线B1、B2、B3。从第1磁铁91出射的磁力线B1～B3与侧面电极体80的射束测定面78交叉或通过射束测定面78的附近，之后入射到第2磁铁92。
第1磁力线B1通过上游侧延伸部82而从上游侧延伸部82的内侧面86出射。第1磁力线B1在构成射束测定面78的一部分的主体部81的内侧面85的附近以沿中心线C的方式前进之后，入射到下游侧延伸部83的内侧面87。第2磁力线B2从上游侧延伸部82的内侧面86出射之后，入射到构成射束测定面78的一部分的主体部81的内侧面85。第3磁力线B3从上游侧延伸部82的内侧面86出射之后，入射到构成射束测定面78的一部分的主体部81的上表面84。在此，主体部81的上表面84为向射束行进方向(z方向)的上游侧朝向狭缝66(参考图4～图6)露出的表面。并且，主体部81、上游侧延伸部82及下游侧延伸部83的内侧面85、86、87为向狭缝宽度方向(x方向)的内侧朝向中心线C露出的表面。
通过设为如图示的磁场分布，即使通过成为测定对象的离子束的入射而在射束测定面78产生二次电子时，也能够使二次电子沿如分别缠绕磁力线B1、B2、B3的螺旋轨道E1、E2、E3移动，且对同一个侧面电极体80的内侧面86、87入射二次电子。即，能够使同一个侧面电极体80的内侧面86、87吸收在侧面电极体80的射束测定面78产生的二次电子。其结果，二次电子被与产生二次电子的电极体不同的电极体吸收，能够防止在不同的电极体之间产生电荷移动而成为测定误差。换言之，以侧面电极体80的上游侧延伸部82及下游侧延伸部83的内侧面86、87的至少一部分成为二次电子吸收面的方式构成侧面电极体80，由此能够防止因二次电子引起的测定误差的产生。
如图示所示，沿磁力线移动的二次电子描绘螺旋轨道，因此优选减小螺旋轨道E的半径，以防二次电子入射到与产生二次电子的侧面电极体(例如第1侧面电极体80a)不同的侧面电极体(例如隔着中心线C对置的第2侧面电极体80b)。根据发明人等的见解，通过离子束的入射而在射束测定面78产生的二次电子的能量为30eV以下。因此，优选施加如30eV的电子进行螺旋运动时的拉莫尔半径(Larmor radius)小于从中心线C至侧面电极体80的距离d1那样的强度的磁场。
为了将图7所示的磁场分布施加于侧面电极体80，需要适当地设定第1磁铁91及第2磁铁92的射束行进方向(z方向)的位置。第1磁铁91的射束行进方向(z方向)上的中心95需要配置于与上游侧延伸部82相对应的位置即相比射束测定面78为上游侧且相比侧面电极体80的上游端88为下游侧的位置。同样地，第2磁铁92的射束行进方向(z方向)上的中心96需要配置于与下游侧延伸部83相对应的位置即相比射束测定面78为下游侧且相比侧面电极体80的下游端89为上游侧的位置。另外，第1磁铁91的中心95优选配置于比射束测定面78更靠近上游端88的位置。第2磁铁92的中心96优选配置于比射束测定面78更靠近下游端89的位置。并且，第1磁铁91及第2磁铁92的射束行进方向(z方向)上的中间点优选与射束测定面78的射束行进方向(z方向)的位置一致。
根据本实施方式的侧面电极体80，朝向中心线C突出的主体部81的射束行进方向(z方向)的长度较小，因此能够减小射束测定面78的射束行进方向(z方向)上的范围，能够限定可能产生二次电子的部位(即，射束测定面78)。换言之，将上游侧延伸部82及下游侧延伸部83的距中心线C的距离d2、d3设为大于主体部81的距中心线C的距离d1，由此能够将上游侧延伸部82的内侧面86的至少一部分及下游侧延伸部83的内侧面87的整体设为射束照射不到的“射束非照射面”。并且，能够将上游侧延伸部82及下游侧延伸部83的内侧面86、87的至少一部分设为吸收在射束测定面78产生的二次电子的“二次电子吸收面”。而且，将上游侧延伸部82及下游侧延伸部83的射束行进方向(z方向)的长度设为大于主体部81，由此能够增大在射束行进方向(z方向)上成为“射束非照射面”且“二次电子吸收面”的范围，进而能够在上游侧延伸部82及下游侧延伸部83可靠地吸收在射束测定面78产生的二次电子。
并且，将从中心线C至下游侧延伸部83的距离d3设为小于从中心线C至上游侧延伸部82的距离d2，使下游侧延伸部83的内侧面87尽可能靠近射束测定面78(主体部81的内侧面85)，由此能够在下游侧延伸部83的内侧面87有效地吸收从射束测定面78朝向下游侧的二次电子。另外，从中心线C至下游侧延伸部83的距离d3需要增大为下游侧延伸部83的内侧面87的整体成为“射束非照射面”的程度、即隐藏于主体部81的背面的程度的距离。
图8是详细地示出施加于中央电极体70的磁场分布的一例的图，且为图6的中央电极体70的附近的放大图。图8中，作为施加于中央电极体70的磁场分布的一例，描绘了两个第3磁铁93L、93R与第4磁铁94之间的3条磁力线B4、B5、B6。如图示所示，中央电极体70的附近的磁场分布在狭缝宽度方向(x方向)上相对于中心线C不对称。例如，与射束测定面74(基部71的表面)交叉的第4磁力线B4从第3磁铁93R出射之后，通过延伸部72R而从延伸部72R的内侧面73R出射，并入射到射束测定面74。之后，第4磁力线B4通过基部71入射到第4磁铁94。
在中央电极体70的射束测定面74产生的二次电子沿如缠绕第4磁力线B4那样的螺旋轨道E4移动而入射到延伸部72R的内侧面73R。因此，延伸部72R的内侧面73R的至少一部分成为“射束非照射面”且“二次电子吸收面”。通过设为如图示那样的非对称的磁场分布，能够将在射束测定面74产生的二次电子入射到一个延伸部72R的内侧面73R。假设，设为在狭缝宽度方向(x方向)上相对于中心线C对称的磁场分布时，在中心线C的附近磁力线在沿中心线C的方向上延伸，因此可能导致在射束测定面74产生的二次电子沿中心线C相比中央电极体70更向上游侧脱离。如此一来，在中央电极体70产生的二次电子可能被位于中央电极体70的上游侧的侧面电极体80(例如第5侧面电极体80e、第6侧面电极体80f)吸收而造成测定误差。另一方面，根据本实施方式，施加于中央电极体70的磁场分布不对称，因此能够使一个延伸部72R的内侧面73R可靠地吸收在中心线C的附近产生的二次电子。
另外，为了将如图8所示那样的磁场分布施加于中央电极体70，需要将第3磁铁93L、93R的射束行进方向(z方向)的位置配置于与延伸部72L、72R对应的位置，即相比射束测定面74为上游侧且相比中央电极体70的上游端75为下游侧的位置。第3磁铁93L、93R的射束行进方向(z方向)上的中心97L、97R优选配置于比射束测定面74更靠近上游端75的位置。另一方面，第4磁铁94需要配置于比射束测定面74更靠下游侧的位置，第4磁铁94的射束行进方向(z方向)上的中心98优选配置于比射束测定面74更靠下游侧的位置。
根据以上结构的测定装置62，能够使用中央电极体70及多个侧面电极体80来测定通过狭缝66的离子束的狭缝宽度方向(x方向)的角度成分。施加于多个侧面电极体80的磁场分布在狭缝宽度方向上相对于中心线C大致对称，因此中心线C的附近的磁力线成为沿中心线C的方向。其结果，能够减少通过中心线C的附近的离子束的轨道因磁场的施加而发生变化的影响，进而防止因射束轨道的变化而产生测定误差。另一方面，施加于中央电极体70的磁场分布在狭缝宽度方向上相对于中心线C不对称，因此可能对通过中心线C的附近的离子束的轨道造成影响，但通过中央电极体70的附近的射束均被中央电极体70检测，因此不会造成测定误差。因此，根据本实施方式，通过对各电极体施加磁场，能够优选地防止因二次电子引起的测定误差的产生，进而能够提高离子束的角度分布的测定精度。
以上，参考上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式，适当组合或替换各实施方式的内容也属于本发明。并且，根据本领域技术人员的知识，还能够适当改变各实施方式的组合或处理顺序或者对实施方式加以各种设计变更等变形，且加以这种变形的实施方式也能够包括在本发明的范围内。
上述实施方式中，对于壳体64(狭缝66)的电位(例如接地电位)，可以将负电压施加于中央电极体70及多个侧面电极体80。施加于中央电极体70及多个侧面电极体80的负偏置电压的绝对值可以是30V以上。即，负偏置电压可以是-30V以下。例如将测定对象的离子束的能量设为EB，将离子的电荷设为q时，可以施加绝对值成为EB/q×0.1左右的负偏置电压。通过对中央电极体70及多个侧面电极体80施加负偏置电压，能够优选地防止由于离子束的入射而在角度限制部64c的内表面产生的二次电子流入中央电极体70及多个侧面电极体80的至少任一个中。由此，能够进一步提高测定装置62的测定精度。
上述实施方式中，设成了对中央电极体70及多个侧面电极体80均施加磁场的结构。变形例中，可以设为仅对中央电极体70及多个侧面电极体80的一部分施加磁场的结构。例如，可以设为仅对因二次电子的产生而引起的测定误差较为显著的一部分的电极体施加磁场。

Claims (19)

1.一种离子注入装置，具备测定照射于晶圆的离子束的角度分布的测定装置，所述离子注入装置的特征在于，所述测定装置具备：
狭缝，入射有所述离子束；
中央电极体，具有配置于从所述狭缝向成为所述离子束的基准的射束行进方向延伸的中心线上的射束测定面；
多个侧面电极体，配置于所述狭缝与所述中央电极体之间，且分别具有在所述狭缝的狭缝宽度方向上远离所述中心线配置的射束测定面；及
磁铁装置，对所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面施加绕所述狭缝的狭缝长度方向的轴弯曲的磁场。
2.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述磁铁装置以从所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面出射的磁力线入射到同一个侧面电极体的表面的方式或以入射到所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面的磁力线从同一个侧面电极体的表面出射的方式施加磁场。
3.根据权利要求1或2所述的离子注入装置，其特征在于，
施加于所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面的磁场强度被设定为，使由于所述离子束的入射而在所述射束测定面产生的二次电子的拉莫尔半径小于从所述射束测定面至所述中心线的距离。
4.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，
所述磁铁装置为，包含：第1磁极，配置于比所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面更靠所述射束行进方向的上游侧的位置；及第2磁极，配置于比所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面更靠所述射束行进方向的下游侧的位置，且极性与所述第1磁极不同，并以所述第1磁极与所述第2磁极之间的磁力线的至少一部分与相对应的侧面电极体的射束测定面交叉的方式施加磁场。
5.根据权利要求4所述的离子注入装置，其特征在于，
所述第1磁极在所述射束行进方向上的中心位于比所述相对应的侧面电极体的射束测定面更靠近所述相对应的侧面电极体的上游端的位置，所述第2磁极在所述射束行进方向上的中心位于比所述相对应的侧面电极体的射束测定面更靠近所述相对应的侧面电极体的下游端的位置。
6.根据权利要求5所述的离子注入装置，其特征在于，
所述第1磁极在所述射束行进方向上的中心位于比所述相对应的侧面电极体的所述上游端更靠下游侧的位置，所述第2磁极在所述射束行进方向上的中心位于比所述相对应的侧面电极体的所述下游端更靠上游侧的位置。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述第1磁极及所述第2磁极在所述狭缝宽度方向上比所述多个侧面电极体更远离所述中心线而配置。
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，
所述多个侧面电极体包含沿所述射束行进方向排列的第1组侧面电极体及在所述狭缝宽度方向上相对于所述第1组侧面电极体隔着所述中心线对称配置的第2组侧面电极体，
所述磁铁装置以施加于所述第1组侧面电极体的磁场分布与施加于所述第2组侧面电极体的磁场分布在所述狭缝宽度方向上隔着所述中心线对称的方式施加磁场。
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，
所述磁铁装置以所述中心线上的磁力线沿着所述中心线的方式施加磁场。
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，
所述多个侧面电极体各自具有：主体部，具有所述射束测定面的至少一部分；上游侧延伸部，从所述主体部向所述射束行进方向的上游侧延伸；及下游侧延伸部，从所述主体部向所述射束行进方向的下游侧延伸，
从所述上游侧延伸部及所述下游侧延伸部各自至所述中心线的所述狭缝宽度方向的距离，大于从所述主体部至所述中心线的所述狭缝宽度方向的距离。
11.根据权利要求10所述的离子注入装置，其特征在于，
从所述下游侧延伸部至所述中心线的所述狭缝宽度方向的距离，小于从所述上游侧延伸部至所述中心线的所述狭缝宽度方向的距离。
12.根据权利要求10或11所述的离子注入装置，其特征在于，
所述上游侧延伸部及所述下游侧延伸部各自的所述射束行进方向的长度，大于所述主体部的所述射束行进方向的长度。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述主体部的射束测定面具有：上表面，在所述射束行进方向上朝向所述狭缝露出；及内侧面，在所述狭缝宽度方向上朝向所述中心线露出。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述上游侧延伸部的朝向所述中心线露出的内侧面的至少一部分，为通过比所述上游侧延伸部更靠上游侧的结构来屏蔽通过了所述狭缝的射束的入射的射束非照射面，且为在所述射束测定面产生的二次电子所入射的二次电子吸收面。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于，
所述下游侧延伸部的朝向所述中心线露出的内侧面的至少一部分，为通过所述主体部屏蔽通过了所述狭缝的射束的入射的射束非照射面，且为在所述射束测定面产生的二次电子所入射的二次电子吸收面。
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，
所述磁铁装置以施加于所述中央电极体的射束测定面的磁场分布在所述狭缝宽度方向上隔着所述中心线成为非对称的方式施加磁场。
17.根据权利要求16所述的离子注入装置，其特征在于，
所述中央电极体具有：基部，具有在所述射束行进方向上朝向所述狭缝露出的射束测定面；及一对延伸部，从所述基部的所述狭缝宽度方向上的两端各自向所述射束行进方向的上游侧延伸，
所述磁铁装置以从所述基部的射束测定面出射的磁力线入射到所述一对延伸部的一个表面的方式或以入射到所述基部的射束测定面的磁力线从所述一对延伸部的所述一个表面出射的方式施加磁场。
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，
所述测定装置还具备以所述狭缝的电位为基准而将负电压施加于所述中央电极体及所述多个侧面电极体的偏置电源。
19.一种测定装置，测定离子束的角度分布，所述测定装置的特征在于，具备：
狭缝，入射有所述离子束；
中央电极体，具有配置于从所述狭缝向成为所述离子束的基准的射束行进方向延伸的中心线上的射束测定面；
多个侧面电极体，配置于所述狭缝与所述中央电极体之间，分别具有在所述狭缝的狭缝宽度方向上远离所述中心线配置的射束测定面；及
磁铁装置，对所述多个侧面电极体中的至少一个射束测定面施加绕所述狭缝的狭缝长度方向的轴弯曲的磁场。
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