CN1988107A - 调整射束的均匀性的离子束照射装置和方法 - Google Patents

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Abstract

离子束照射装置具有：射束剖面监视器14，其在目标8的附近测量离子束4在y方向中的射束电流密度分布；可移动屏蔽板组18a、18b，它们分别具有在y方向中安置的以便在该目标的位置的上游侧上横跨离子束路径彼此相对的多个可移动屏蔽板16，该可移动屏蔽板可在x方向中相互独立地移动；屏蔽板驱动设备22a、22b，它们以相互独立的方式在x方向中往复驱动构成该组的可移动屏蔽板16；以及屏蔽板控制设备24，其基于由该监视器14获得的测量数据控制屏蔽板驱动设备22a、22b以便相对增加对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的相对可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量，从而提高在y方向中的射束电流密度分布的均匀性。

Description

调整射束的均匀性的离子束照射装置和方法
技术领域
本发明涉及用离子束照射目标的离子束照射装置，该离子束具有所谓的带状(也可以称为片状或条状，在下文同样适用)形状，该形状在与行进方向交叉的平面中的y方向(纵向)中的大小大于垂直于y方向的x方向上的大小，从而执行离子注入等等，还涉及调整射束的均匀性的方法，该方法提高离子束在y方向中的射束电流密度分布的均匀性。在该说明书中，带状离子束包括具有带状形状而不进行y方向中的扫描的离子束，以及在进行y方向中的扫描后具有带状形状的离子束。
背景技术
在用这种带状离子束照射目标(例如半导体衬底或玻璃衬底)以便在该目标上执行诸如离子注入的工艺的情况下，为增强y方向中的工艺的均匀性，提高撞击在目标上的离子束在y方向中的射束电流密度分布的均匀性是很重要的。
为提高在带状离子束的纵向中的射束电流密度分布的均匀性，在现有技术中，在离子束的纵向中的多个调整位置处，通过磁场发散或聚焦离子束来调整射束电流密度分布，如在例如专利文献1(日本未审公开号No.6-342639(段落0007和0008，图1))公开的那样。
在现有技术中，由于在多个调整位置处发散或聚焦离子束以便调整射束电流密度分布，改变了通过调整位置的离子束的行进方向和发散角。因此，产生不利地影响离子束(整个离子束)的平行性和发散角的问题。即，存在这样的问题：难以将离子束的平行性和发散角保持在恒定水平，因此降低离子束的质量的问题。这也同样适用通过电场发散或聚焦离子束的情形。
发明内容
本发明的实施例提供能提高离子束在y方向(纵向)中的射束电流密度分布的均匀性，而不会不利地影响离子束的平行性和发散角的装置和方法。
本发明的第一离子束照射装置为一种离子束照射装置，其用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，其中，该装置包括：射束剖面监视器，其在该目标的位置附近，测量该离子束在至少y方向中的射束电流密度分布；多个可移动屏蔽板，其安置在该目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的至少一侧上，可移动屏蔽板可沿x方向，相互独立地移动，并阻挡该离子束；屏蔽板驱动设备，以相互独立的方式，沿x方向往复驱动该多个可移动屏蔽板；以及屏蔽板控制设备，基于由该射束剖面监视器获得的测量信息，控制该屏蔽板驱动设备，执行下述的至少一个：对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对增加；以及对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对减小，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性的控制。
本发明的第二离子束照射装置为一种离子束照射装置，其用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，其中，该装置包括：射束剖面监视器，其在该目标的位置附近，测量该离子束的至少y方向中的射束电流密度分布；第一可移动屏蔽板组，具有多个可移动屏蔽板，它们安置在该目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的一侧上的y方向中，该第一可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；第二可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，它们安置在该目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的另一侧上的y方向中，以便横跨该离子束路径与构成该第一可移动屏蔽板组的该屏蔽板在x方向中分别相对，该第二可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；第一屏蔽板驱动设备，其以相互独立的方式，沿x方向往复驱动构成该第一可移动屏蔽板组的可移动屏蔽板；第二屏蔽板驱动设备，其以相互独立的方式，沿x方向往复驱动构成该第二可移动屏蔽板组的可移动屏蔽板；以及屏蔽板控制设备，其基于由该射束剖面监视器获得的测量信息，控制该第一和第二屏蔽板驱动设备，在，将构成该第一和第二可移动屏蔽板组的可移动屏蔽板中的横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板沿着x方向在相反方向上移动基本相等的距离，以便执行下述的至少一个：对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的该相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对增加；以及对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置处的该相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对减小，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性的控制。
在该第一和第二离子束照射装置中，根据在y方向中的射束电流密度的电平，执行其中移动该可移动屏蔽板以便解决电平改变的控制。因此，能提高在y方向中的射束电流密度分布的均匀性。
本发明的第三离子束照射装置是在该第一或第二离子束照射装置中，放置该可移动屏蔽板以便相对于y方向，倾斜该可移动屏蔽板，使该可移动屏蔽板的相邻屏蔽板彼此分离，以及在该可移动屏蔽板的相邻屏蔽板间，不形成该离子束的行进方向中的间隙。
调整本发明的射束的均匀性的第一方法是这样的调节方法，其用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，其中，该方法使用：射束剖面监视器，在该目标的位置附近，测量该离子束的在至少y方向中的射束电流密度分布；以及多个可移动屏蔽板，其沿着y方向安置在该目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的至少一侧上，该可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束，以及基于由该射束剖面监视器获得的测量信息，执行下述的至少一个：沿x方向，移动对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的该可移动屏蔽板以便相对增加由该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的过程；以及沿x方向移动对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的该可移动屏蔽板以便相对减小由该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的过程，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性。
调整本发明的射束的均匀性的第二方法是这样一种调整方法，其使用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，其中，该方法使用：射束剖面监视器，在该目标的位置附近测量该离子束的至少y方向中的射束电流密度分布；以及第一可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，这些屏蔽板安置在该目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的一侧上的y方向中，该第一可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；第二可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，这些屏蔽板安置在该目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的另一侧上的y方向中，以便横跨该离子束路径与构成该第一可移动屏蔽板组的屏蔽板在x方向中分别相对，该第二可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束，以及基于由该射束剖面监视器获得的测量信息，将构成第一和第二可移动屏蔽板组的可移动屏蔽板之中的横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板沿着x方向在相反方向移动基本相同的距离，以便执行下述的至少一个：对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的该相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量相对增加；以及对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置处的该相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量相对减小，从而提高y方向射束电流密度分布的均匀性。
放置该可移动屏蔽板使得该可移动屏蔽板相对于y方向倾斜，且该可移动屏蔽板的相邻屏蔽板彼此分离，以及在该可移动屏蔽板的相邻屏蔽板间不形成该离子束的行进方向中的间隙。
调整本发明的射束的均匀性的第三方法为：在该第一或第二调整方法中，放置该可移动屏蔽板使得该可移动屏蔽板相对于y方向倾斜，且该可移动屏蔽板的相邻屏蔽板彼此分离，以及在该可移动屏蔽板的相邻屏蔽板之间不形成该离子束的行进方向中的间隙。
各种执行可以包括一个或多个下述优点。
根据第一离子束照射装置，能自动地控制可移动屏蔽板阻挡该离子束的量，以便提高在离子束的y方向(纵向)中的射束电流密度分布的均匀性。在本发明中，此外，离子束不通过磁场或电场在调整位置处发散或聚焦，因此，不会不利地影响离子束的平行性和发散角。
根据第二离子束照射装置，能获得与第一离子束照射装置相同的效果。此外，执行控制以便将在构成第一和第二可移动屏蔽板组的可移动屏蔽板中的横跨离子束路径彼此相对的屏蔽板沿x方向在相反方向中移动基本上相同的距离。因此，即使改变该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量时，也可以获得不改变通过相对可移动屏蔽板之间的离子束的x方向中的中心位置的效果。
根据第三离子束照射装置，可以获得另外的效果：在防止相邻可移动屏蔽板彼此摩擦产生颗粒的同时，防止离子束从相邻可移动屏蔽板之间的间隙向着下游侧泄漏。
根据第一调整方法，能调整该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量，以便提高离子束在y方向(纵向)中的射束电流密度分布的均匀性。在本发明中，此外，不通过磁场或电场在调整位置处发散或聚焦离子束，因此，不会不利地影响离子束的平行性和发散角。
根据第二调整方法，获得与该第一调整方法相同的效果。此外，将在构成第一和第二可移动屏蔽板组的可移动屏蔽板中的横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板沿x方向在相反方向上移动基本相同的距离。因此，可以获得这样的效果：即使改变该可移动屏蔽板阻挡该离子束的量时，也不改变通过相对可移动屏蔽板之间的离子束在x方向中的中心位置。
根据第三调整方法，可以获得另外的效果，即在防止相邻可移动屏蔽板彼此摩擦产生颗粒的同时，防止离子束从相邻可移动屏蔽板之间的间隙向着下游侧泄漏。
从下述详细描述、附图和权利要求书，其他特征和优点可以是显而易见的。
附图说明
图1是表示本发明的离子束照射装置的实施例的平面图。
图2是局部表示在箭头p的方向中看到的图1中的可移动屏蔽板的外围的侧视图。
图3A是放大表示在可移动屏蔽板阻挡离子束的量很小的情况下的例子的平面图。
图3B是放大表示在阻挡量大的情况下的例子的平面图。
图4是表示通过使用图1中的屏蔽板控制设备调整射束均匀性的控制的内容的一个例子的流程图。
图5是表示通过使用图1中的屏蔽板控制设备调整射束均匀性的控制的内容的另一例子的流程图。
图6是表示通过使用图1中的屏蔽板控制设备调整射束均匀性的控制的内容的又一例子的流程图。
图7A是表示在图4中所示的控制内容的情况下在均匀性调整前射束电流密度分布的例子的图。
图7B是表示可移动屏蔽板阻挡离子束的阻挡率的例子的视图。
图7C是表示在均匀性调整后射束电流密度分布的理想形状的例子的视图。
图8A是表示在图5所示的控制内容的情况下在一定y方向位置处射束电流密度在X方向中的积分值的例子的视图。
图8B是表示在图5所示的控制内容的情况下在一定y方向位置处射束电流密度在x方向中的积分值的另一例子的视图。
图9是表示可移动屏蔽板的布置的另一例子的视图，以及对应于图2。
图10是表示可移动屏蔽板的布置的另一例子的视图，以及对应于图2。
图11是局部表示另一屏蔽板布置在可移动屏蔽板的上游侧的例子的平面视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的离子束照射装置的实施例的平面图，以及图2是局部表示从箭头P的方向看到的图1中的可移动屏蔽板的外围的侧视图。
构造离子束照射装置以便从离子源2得到(extract)的离子束4通过质量分离器6来经受质量分离过程，根据需要进一步加速或减速，此后，撞击到由支架10支撑的目标8上以便在目标8上施加诸如离子注入的过程。离子束4的路径维持到真空。在一些情况下，不配置质量分离器6。在目标8上执行离子流入的情况下，该装置也称为离子注入装置。
将要撞击在目标8上的离子束4具有在与行进方向z交叉(例如垂直)的平面中的y方向(纵向，例如垂直方向)中的大小Wy大于在垂直于y方向的x方向(例如水平方向)中的大小Wx的形状。具有这种形状的离子束4称为带状离子束，有时称为片状或条状离子束。然而，这不表示x方向中的大小Wx与纸一样薄。例如，y方向中的大小Wy为约350至400mm，而x方向中的大小Wx为约80至100mm。
在该实施例中，在离子束4中，在y方向中未经受扫描即作为从离子源2抽取(extraction)的结果获得的形状本身形成为带状形状。如上所述，然而，将要撞击到目标8上的离子束4，在例如在质量分离器6的下游侧离子束在y方向中经受扫描(例如平行扫描)后，也可以具有带状形状。
例如，目标8是半导体衬底、玻璃衬底等等。
在实施例中，由支架8支撑目标8，如由箭头A所示，该目标8通过目标驱动设备12在x方向中机械地往复运动(机械扫描)。离子束4在y方向中的大小Wy稍微大于目标8在同一方向中的大小。因为该大小关系和上述往复驱动，可以离子束4照射目标8的整个表面。
在位于离子束4的照射位置处的目标8附近，或在该实施例中，例如，在目标8的后侧附近，放置射束剖面监视器14，其接收离子束4，以及测量在目标8的位置附近离子束4至少在y方向中的射束电流密度分布。在由该监视器的测量期间，可以将目标8移动到它不防碍该测量的位置。射束剖面监视器14输出测量信息DA。
射束剖面监视器14可以是一维测量仪器，其测量离子束4在y方向中的射束电流密度分布；或二维测量仪器，其测量离子束4在y和x方向中的射束电流密度分布。例如，射束剖面监视器14具有这样的结构，其中在y方向中或在y和x方向中，并置用于测量离子束4的射束电流密度的很多测量仪器(例如法拉第筒)。
在该实施例中，第一可移动屏蔽板组18a和第二可移动屏蔽板组18b放置在目标8的位置的上游侧上的离子束4的路径的x方向中的两侧上。可移动屏蔽板组18a、18b的每一个具有多个可移动屏蔽板16，其以多级方式安置在y方向中的基本线性线路上，并且其沿x方向可相互独立地移动，且其用于阻挡离子束4。将构成可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板16放置为横跨离子束4的路径在x方向中彼此分别相对。即，可移动屏蔽板在x方向上关于离子束在x方向的中心4x对称地布置。
在该实施例中，参考图2，将构成可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板16放置成这样：可移动屏蔽板如在百叶窗中相对于y方向倾斜，以及可移动屏蔽板16的相邻板彼此分离。此外，将可移动屏蔽板16放置为使得一个可移动屏蔽板16的上端的位置，以及上部可移动屏蔽板16的下端的位置在y方向中稍微彼此重叠，以及如在离子束4的行进方向z中所看到的，在相邻可移动屏蔽板16之间不形成间隙。如由图2的箭头C所示，因此，离子束4不能通过位于相同x方向位置处的相邻可移动屏蔽板16之间。
尽管在图2中仅示出了第一可移动屏蔽板组18a，在板面的向后方向中横跨离子束4放置有以与第一可移动屏蔽板组18a相同的方式构造的第二可移动屏蔽板组18b。这同样适用于图9和10。
如图1中的箭头B所示，使用第一屏蔽板驱动设备22a，经联接杆20，以相互独立的方式沿x方向往复驱动构成第一可移动屏蔽板组18a的可移动屏蔽板16。类似地，使用第二屏蔽板驱动设备22b，经联接杆20，以相互独立的方式沿x方向往复驱动构成第二可移动屏蔽板组18b的可移动屏蔽板16。根据该结构，可移动屏蔽板16可阻挡一部分离子束4，以及能调整可移动屏蔽板阻挡离子束的量(阻挡量)。
以与可移动屏蔽板16相同的方式，放置屏蔽板驱动设备22a，以便每一屏蔽板驱动设备22a驱动每一可移动屏蔽板，如上所述。另外，以上述所述的方式，一个屏蔽板驱动设备22a可以驱动多个可移动屏蔽板16。在该实施例中，采用前一结构。这同样适用于屏蔽板驱动设备22b。
该实施例进一步包括屏蔽板控制设备24。基于从射束剖面监视器14提供的测量信息DA，屏蔽板控制设备24控制屏蔽板驱动设备22a、22b，以便将构成可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板中的横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板16沿着x方向在相对方向上移动基本相同的距离(也就是，关于离子束在x方向上的中心4x对称)。因此，通过执行(a)和(b)的至少一个来执行提高离子束4在y方向上的射束电流密度分布的均匀性的控制。其中，(a)对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的相对可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的相对增加，以及(b)对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的相对可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的相对减小的。稍后，将描述通过使用屏蔽板控制设备24来调整射束均匀性的控制的内容的具体例子。术语“相对”是指将该量与另一量进行比较。
根据该离子束照射装置，因此，能自动地控制可移动屏蔽板16阻挡离子束的量，以便提高离子束4在y方向(纵向)中的射束电流密度分布的均匀性。在该离子束照射装置中，与专利参考文献1中所公开的技术不同，离子束4不通过磁场或电场在调整位置处发散或聚焦，因此，不会不利地影响离子束4的平行性和发散角。即，能提高离子束4的y方向射束电流密度分布的均匀性，而没有不利地影响离子束4的质量，诸如平行性和发散角。因此，能增强目标8上y方向处理的均匀性。
在实施例中，执行控制，将构成第一和第二可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板16中的横跨离子束路径的彼此相对的可移动屏蔽板16沿着x方向在相反方向上移动基本相同的距离(即以如上所述的对称方式)。因此，即使当改变可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量时，也不改变通过相对可移动屏蔽板16之间的离子束4在x方向中的中心位置。
将参考图3描述。图3A表示在阻挡量小的情形下的例子，以及图3B表示在阻挡量大的情形下的例子。在两种情况下，通过相对可移动屏蔽板16之间的离子束在x方向中的中心4x的位置基本上与在离子束通过可移动屏蔽板16之间以前的中心4x的位置相同。即，中心4x不依照阻挡量的大小而改变。如果改变中心4x，那么根据阻挡量的大小改变截断离子束的位置，从而导致稍微改变离子束4的质量，诸如平行性和发散角的情形。根据该实施例，可以防止这种情况发生。
在该实施例中，如上所述，这样布置构成可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板16，使得在相邻可移动屏蔽板16之间不形成间隙，如在离子束4的行进方向z中所看到的。因此，能防止离子束4从相邻可移动屏蔽板16之间的间隙朝下游侧泄漏。如果发生向着下游侧泄漏，必须增加目标8在x方向中的驱动距离以避开该泄漏的离子束4。根据该实施例，可以防止这种情况发生。
为防止离子束4从相邻可移动屏蔽板16之间向下游侧泄漏，如图10的例子中所示，可以采用这样的结构，其中在y方向中以及约平行于y方向中的基本线性线路上安置有多个可移动屏蔽板16，并且消除相邻可移动屏蔽板16间的界面26中的间隙。然而，在该结构中，相邻可移动屏蔽板16在该界面26中彼此摩擦，产生颗粒，从而产生的颗粒会污染目标8的表面的问题。在该实施例中，作为对比，倾斜可移动屏蔽板16，以及使相邻可移动屏蔽板16彼此分离，如图2所示，因此，可以防止相邻可移动屏蔽板16彼此摩擦产生颗粒。根据该实施例，在防止相邻可移动屏蔽板16彼此摩擦产生颗粒的同时，还能防止离子束4从相邻可移动屏蔽板16之间的间隙向着下游侧泄漏。
接着，图4至6分别表示通过使用屏蔽板控制设备24调整射束均匀性的控制的内容的更具体例子。图4和6表示假定离子束4的x方向射束电流密度为恒定的以及不考虑射束电流密度的不均匀性的情形的例子。图5表示考虑离子束4的x方向射束电流密度的不均匀性的情形的例子。
在图4所示的例子中，射束剖面监视器14测量离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)(步骤50)。基于测量信息DA，屏蔽板控制设备24执行下述过程。在上文中，(y)表示y方向中的位置的函数。图7A表示射束电流密度分布D(y)的例子。
首先，根据例如下文的等式(1)，计算射束电流密度分布D(y)的均匀性U(步骤51)。
[等式1]
U＝σ/M
在表达式中，M是射束电流密度分布D(y)的平均值，以及σ是由下述等式2表示的标准偏差。在等式2中，Di是以离散量形式的射束电流密度分布D(y)，n是y方向中的测量点的数量，以及i是测量点(i＝1，2，...，n)。
[等式2]
σ = 1 n Σ i = 1 n ( Di - M ) 2
然后，确定所计算的均匀性U是否在预定标准内(步骤52)。如果均匀性U在标准内，就不需要移动可移动屏蔽板16，因此，结束调整射束均匀性的过程。在结束该调整过程后，例如，可以执行用离子束4照射目标8的过程(例如离子注入)(在下文中同样适用)。如果均匀性U不在标准内，通过例如下文的等式3，计算在y方向的每一点处可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量S(y)(步骤53)。
[等式3 ]
S(y)＝R(y)·Wx
在表达式中，R(y)是由下述等式4表示的在y方向中的每一点处的阻挡率，Wx是离子束4在x方向中的上述大小，以及Dmin是离子束电流密度在y方向中的最小值。在该例子中，简单地说，计算阻挡率R(y)，以便使y方向中的射束电流密度与最小值相符。图7B表示阻挡率R(y)的例子。
[等式4]
R(y)＝(Dy)-Dmin)/D(y)
然后，利用阻挡量S(y在y方向上驱动每一可移动屏蔽板16(步骤54)。更具体地说，向内侧(离子束4的中心4x的侧面)将y方向中的每一可移动屏蔽板16移动阻挡量s(y)的距离。在这种情况下，阻挡量S(y)是在离子束4的x方向中的两侧上的阻挡量的总和。当如在该实施例中，对称地驱动横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板16时，将一侧上的可移动屏蔽板16的移动距离设置成阻挡量S(y)的一半。
因此，能自动地控制可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量，以便提高离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)的均匀性。理论上，可使得射束电流密度分布D(y)均匀为如图7C所示。
在图5所示的例子中，通过射束剖面监视器14，测量离子束4在x和y方向中的二维射束电流密度分布D(x，y)(步骤60)，以及基于测量信息DA通过屏蔽板控制设备24执行下述过程。
以与上述步骤51相同的方式，计算离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)的均匀性U(步骤61)。以与上述步骤52相同的方式，确定所计算的均匀性U是否在预定标准范围内(步骤62)。如果均匀性不在标准内，例如，以下述方式，计算可移动屏蔽板16在每一y方向点处阻挡离子束4的量。
计算可移动屏蔽板16在每一y方向位置阻挡离子束4的量，以便对每一y方向位置，射束电流密度D在x方向中的积分值是常数。在某一y方向位置y1(例如，y1＝100mm)处离子束4在x方向中的射束电流密度分布如图8A和8B所示的情况下，例如，在y方向位置y1处的积分值对应于图8A和8B中的阴影线区面积G1。
例如，假定在每一y方向点处的积分值的最小值为G0，以及在移动可移动屏蔽板16之前的某一y方向位置y1处的积分值为G1(＞G0)，如图8A所示。在该例子中，计算可移动屏蔽板16的移动距离，需要该移动距离用于将可移动屏蔽板16移动到离子束4的内侧以稍微阻挡离子束4的两侧，从而基本上使积分值G1与最小积分值G0相等。在图8B所示的例子中，当将相对可移动屏蔽板16的尖端从两个各自的侧面向着内侧分别移动到位置x1和-x1时，获得G1＝G0。对y方向点的每一个执行移动距离(阻挡量)的计算。
然后，将y方向中的可移动屏蔽板16驱动由此获得的移动距离(步骤64)。更具体地说，使板移向内侧。
因此，能自动地控制可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量，使得积分值基本上恒定，以及能提高离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)的均匀性。
在该例子中，设置积分值做为参考，以及执行控制使得积分值基本上恒定。这是有效的，因为如在图1所示的实施例中在x方向往复驱动目标8的情况下，目标8上的离子束照射量(例如离子注入量)与积分值成比例。
在图6所示的例子中，以与步骤50相同的方式，射束剖面监视器14测量离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)(步骤70)，并且基于测量信息DA，屏蔽板控制设备24执行下述过程。
即，以与步骤51相同的方式，计算离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)的均匀性U(步骤71)。以与步骤52相同的方式，确定所计算的均匀性U是否在预定标准内(步骤72)。如果均匀性不在标准内，将在射束电流密度D大于最小值Dmin的位置处的可移动屏蔽板16在阻挡离子束4的方向上驱动微小距离(步骤73)。重复步骤70至73直到均匀性U在标准内为止。
结果，能自动地控制可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量，从而能提高离子束4在y方向中的射束电流密度分布D(y)的均匀性。理想地，能将射束电流密度分布D(y)均匀化为如图7C所示。
在上文中，已经描述了包括屏蔽板控制设备24的装置，用于执行将对应于y方向射束电流密度相对大的位置的可移动屏蔽板16移动到内侧以相对地增加该可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的控制。比较起来，该装置可以包括屏蔽板控制设备24，用于执行这样的控制：将由可移动屏蔽板16稍微阻挡离子束4的状态设置做为初始状态，以及将对应于y方向射束电流密度相对小的位置的可移动屏蔽板16移动到外侧，以便相对减小可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量。
另外，该装置可以包括屏蔽板控制设备24，用于执行(a)相对地增加对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的控制，以及(b)相对地减小对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的控制。
从提高离子束4的y方向射束电流密度分布的均匀性的观点看，不必采用该结构，或如在上述实施例中对称地移动相对可移动屏蔽板16。
例如，可以将诸如上述的多个可移动屏蔽板16，以及用于这些板并如上所述的屏蔽板驱动设备布置在离子束4的路径的x方向中的至少一侧上。例如，布置两个可移动屏蔽板组18a、18b的一个(例如组18a)以及用于该组的屏蔽板驱动设备(例如设备22a)。在相对侧，不布置屏蔽板，或布置在y方向中延伸的单固定屏蔽板。基于由射束剖面监视器14所获得的测量信息DA，屏蔽板控制设备24控制屏蔽板驱动设备22a执行(a)和(b)的至少一个：(a)对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的相对增加，以及(b)对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的相对减小，从而提高y方向射束电流密度分布的均匀性。
在将可移动屏蔽板组和用于该组的屏蔽板驱动设备布置在离子束的一侧的情况下，具有能简化结构的优点。
代替采用执行上述自动控制的屏蔽板控制设备24，可以采用调整射束的均匀性的下述方法。在该方法中，使用射束剖面监视器14和第一和第二可移动屏蔽板组18a、18b，以及基于由射束剖面监视器14获得的测量信息DA，通过手动操作等等，将在构成可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板中的横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板16沿x方向在相反方向中移动基本相同距离，以便执行(a)和(b)的至少一个：(a)对应于所测量的y方向射束电流密度相对大的位置的相对可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的相对增加，以及(b)对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的相对可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的相对减小，从而提高y方向射束电流密度分布的均匀性。调整方法可以是例如其中以人为介入方式执行图6中所示的过程的方法(这同样适用于稍后所述的调整方法)。在这种情况下，可以配置或不配置屏蔽板驱动设备22a、22b。当配置这些设备时，能容易移动可移动屏蔽板16。
根据射束均匀性调整方法，能调整可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量，以及能提高离子束4在y方向(纵向)中的射束电流密度分布的均匀性。同时，在该调整方法中，离子束4不通过磁场或电场在调整位置处发散或聚焦，因此，不会不利地影响离子束4的平行性和发散角。即，能提高离子束4的y方向射束电流密度分布的均匀性，而不会不利地影响离子束4的质量，诸如平行性和发散角。因此，能增强目标8上y方向过程的均匀性。
此外，在构成可移动屏蔽板组18a、18b的可移动屏蔽板16中，将横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板16沿x方向在相反方向上移动基本相同距离(即，如上所述以对称方式)。因此，即使当改变可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量时，不改变通过相对可移动屏蔽板16之间的离子束4在x方向中的中心位置。
当采用参考图2所述配置和放置的可移动屏蔽板16时，防止离子束4从相邻可移动屏蔽板16之间的间隙向下游侧泄漏，同时防止相邻可移动屏蔽板16彼此摩擦以产生颗粒。
从提高离子束4的y方向射束电流密度分布的均匀性的观点看，不必需采用上述方法，或其中对称移动相对可移动屏蔽板16的方法。
例如，可以采用调整射束的均匀性的下述方法。在离子束4的路径的x方向中的至少一侧上放置诸如上述的多个可移动屏蔽板16。放置两个可移动屏蔽板组18a、18b的一个(例如组18a)。在相对侧，不放置屏蔽板，或放置在y方向中延伸的单一固定屏蔽板。基于由射束剖面监视器14获得的测量信息DA，通过手动操作，执行(a)和(b)的至少一个过程：(a)其中将对应于测量到的y方向射束电流密度相对大的位置的可移动屏蔽板16沿着x方向移动以便相对增加该可移动屏蔽板16阻挡离子束4的量的过程，以及(b)其中将对应于所测量到的y方向射束电流密度相对小的位置的可移动屏蔽板16沿着x方向移动以便相对减小该可移动屏蔽板16阻挡离子束的量的过程，以便提高y方向射束电流密度分布的均匀性。在这种情况下，可以配置或不配置屏蔽板驱动设备(例如设备22a)。当配置这些设备时，可以容易地移动可移动屏蔽板16。
在离子束照射装置和射束均匀性调整方法的上述例子的任何一个中，如在图11所示的例子中那样在上游侧上的离子束路径的x方向中附近的两侧上配置可移动屏蔽板16的情况下，或仅在一侧上配置可移动屏蔽板的情况下，可以在相同一侧配置屏蔽板28。不需要屏蔽板28可移动。当配置这种屏蔽板28时，板28与位于下游侧上的可移动屏蔽板16协作，以便移除离子束4的发散角的部件4a(虚线部)，由此防止部件4a撞击在目标8上。

Claims (7)

1.一种离子束照射装置，其使用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，所述装置包括：
射束剖面监视器，其在所述目标的位置附近测量该离子束在至少y方向中的射束电流密度分布；
多个可移动屏蔽板，其安置在所述目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的至少一侧上，所述可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；
屏蔽板驱动设备，其以相互独立的方式，沿x方向往复驱动所述多个可移动屏蔽板；以及
屏蔽板控制设备，其基于由所述射束剖面监视器获得的测量信息控制所述屏蔽板驱动设备，且其执行下述的至少一个：对应于所测量到的y方向射束电流密度相对大的位置的所述可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对增加；以及对应于所测量到的y方向射束电流密度的位置的所述可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对减小，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性的控制。
2.一种离子束照射装置，其使用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，所述装置包括：
射束剖面监视器，其在所述目标的位置附近测量该离子束在至少y方向中的射束电流密度分布；
第一可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，该可移动屏蔽板安置在所述目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的一侧上的y方向中，所述第一可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；
第二可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，该可移动屏蔽板沿着y方向安置在所述目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的另一侧上，以便横跨该离子束路径与构成所述第一可移动屏蔽板组的所述屏蔽板在x方向上分别相对，所述第二可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；
第一屏蔽板驱动设备，其以相互独立的方式沿x方向往复驱动构成所述第一可移动屏蔽板组的所述可移动屏蔽板；
第二屏蔽板驱动设备，其以相互独立的方式沿x方向往复驱动构成所述第二可移动屏蔽板组的所述可移动屏蔽板；以及
屏蔽板控制设备，其基于由所述射束剖面监视器获得的测量信息，控制所述第一和第二屏蔽板驱动设备，以及将构成所述第一和第二可移动屏蔽板组的所述可移动屏蔽板之中的横跨离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板沿x方向在相反方向上移动基本上相同的距离，以便执行下述的至少一个：对应于所测量到的y方向射束电流密度相对大的位置的所述相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对增加；以及对应于所测量的y方向射束电流密度的位置的所述相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对减小，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性的控制。
3.如权利要求1或2所述的离子束照射装置，其中，所述可移动屏蔽板放置为关于y方向倾斜，使所述可移动屏蔽板的相邻屏蔽板彼此分离，以及在所述可移动屏蔽板的相邻屏蔽板之间不形成在该离子束的行进方向上的间隙。
4.一种在离子束照射装置中调整射束的均匀性的方法，该离子束照射装置使用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，其中所述方法使用：射束剖面监视器，其在所述目标的位置附近测量该离子束在至少y方向中的射束电流密度分布；以及多个可移动屏蔽板，其沿y方向安置在所述目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的至少一侧上，所述可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束，所述方法包括：
基于由所述射束剖面监视器获得的测量信息，执行下述的至少一个：沿x方向移动对应于所测量到的y方向射束电流密度相对大的位置的所述可移动屏蔽板以相对增加所述可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的过程；以及沿x方向移动对应于所测量到的y方向射束电流密度相对小的位置的所述可移动屏蔽板以便相对减小所述可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的过程，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性。
5.一种在离子束照射装置中调整射束的均匀性的方法，该离子束照射装置使用具有在与行进方向交叉的平面中的y方向中的大小大于垂直于y方向的x方向中的大小的形状的离子束照射目标，其中所述方法使用：射束剖面监视器，其在所述目标的位置附近测量该离子束在至少y方向中的射束电流密度分布；第一可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，这些可移动屏蔽板沿着y方向安置在所述目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的一侧上，所述第一可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束；第二可移动屏蔽板组，其具有多个可移动屏蔽板，这些可移动屏蔽板沿着y方向安置在所述目标的位置的上游侧上的离子束路径的x方向中的另一侧上，以便横跨该离子束路径与构成所述第一可移动屏蔽板组的所述屏蔽板在x方向中分别相对，所述第二可移动屏蔽板可沿x方向相互独立地移动，并阻挡该离子束，所述方法包括：
基于由所述射束剖面监视器获得的测量信息，将构成所述第一和第二可移动屏蔽板组的所述可移动屏蔽板中的横跨该离子束路径彼此相对的可移动屏蔽板沿着x方向在相反方向上移动基本相同的距离，以便执行下述的至少一个：对应于所测量到的y方向射束电流密度相对大的位置的所述相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对增加；以及对应于所测量的y方向射束电流密度相对小的位置的所述相对可移动屏蔽板阻挡该离子束的量的相对减小，从而执行提高y方向射束电流密度分布的均匀性的控制。
6.如权利要求4或5所述的调整射束的均匀性的方法，其中，所述可移动屏蔽板放置为使得所述可移动屏蔽板相对于y方向倾斜，使所述可移动屏蔽板的相邻屏蔽板彼此分离，以及在所述可移动屏蔽板的相邻屏蔽板之间不形成该离子束在行进方向中的间隙。
7.如权利要求1或2所述的离子束照射装置，进一步包括：
屏蔽板，其放置在所述可移动屏蔽板的位置的上游侧上与所述可移动屏蔽板相同的一侧上，所述屏蔽板与位于下游侧上的可移动屏蔽板协作。
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