JP2011165454A - Ion beam irradiation method and ion beam irradiation device - Google Patents
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Description
この発明は、基板(例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板等)にイオンビームを照射して、基板に例えばイオン注入、イオンビーム配向処理等の処理を施すイオンビーム照射方法および装置に関し、より具体的には、基板にリボン状(これはシート状または帯状と呼ばれることもある。以下同様)のイオンビームを照射することと、基板をイオンビームの主面と交差する方向に移動させることとを併用する方式のイオンビーム照射方法および装置に関する。このイオンビーム照射方法および装置は、基板にイオン注入を行う場合は、イオン注入方法および装置とも呼ばれる。 The present invention relates to an ion beam irradiation method and apparatus for irradiating a substrate (for example, a glass substrate for a flat panel display) with an ion beam and performing a process such as ion implantation or ion beam alignment on the substrate. In this method, the substrate is irradiated with a ribbon-like ion beam (which may be called a sheet-like shape or a belt-like shape, the same applies hereinafter) and the substrate is moved in a direction intersecting the main surface of the ion beam. The present invention relates to an ion beam irradiation method and apparatus. This ion beam irradiation method and apparatus is also called an ion implantation method and apparatus when ion implantation is performed on a substrate.
リボン状のイオンビームと基板駆動とを併用して、基板の全面にイオンビーム照射を行うイオンビーム照射装置が従来から幾つか提案されている(例えば特許文献1〜3参照)。 Several ion beam irradiation apparatuses that perform ion beam irradiation on the entire surface of a substrate by using both a ribbon-like ion beam and substrate driving have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
特許文献1に記載のイオンビーム照射装置は、イオン源から長辺方向(換言すれば長手方向。以下同様)の寸法が、基板の対応する辺の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームを引き出し、そのイオンビームを長ギャップ長の分析電磁石を通して質量分離を行った後に基板に照射し、かつ基板をイオンビームの主面と交差する方向に駆動し、それによって基板の全面にイオン注入を行うものである。 The ion beam irradiation apparatus described in Patent Document 1 extracts a ribbon-like ion beam having a dimension in the long side direction (in other words, in the longitudinal direction, the same applies hereinafter) larger than the corresponding side dimension of the substrate from the ion source, The ion beam is irradiated to the substrate after mass separation through an analysis magnet with a long gap length, and the substrate is driven in a direction intersecting the main surface of the ion beam, thereby performing ion implantation on the entire surface of the substrate. is there.
特許文献2に記載のイオンビーム照射装置は、2組のイオン源および分析電磁石等を、二つのリボン状のイオンビームの位置がその長辺方向において部分的に重なるように上下段違いに配置して、基板に照射されるイオンビームの長辺方向の寸法を、等価的に、各イオン源から引き出したイオンビーム単独の場合よりも大きくして、基板の大型化に対応することができるようにしたものである。
In the ion beam irradiation apparatus described in
特許文献3に記載のイオンビーム照射装置は、長辺方向の寸法が基板の対応する辺の寸法よりも小さいリボン状のイオンビームを用いて、かつ基板の駆動(走査)に加えて、当該駆動方向と直交する方向に基板の位置を変えることおよび基板を回転させることの少なくとも一方を用いて、基板に複数回イオンビーム照射を行い、それによって複数のビーム照射領域を連ねて、基板の全面にイオンビーム照射を行うものである。この装置で扱う基板の面内には、所定の処理パターンの繰り返しの単位である複数のセルが分割帯を挟んで形成されており、この分割帯に、前記複数のビーム照射領域を連ねる部分を位置させる。 The ion beam irradiation apparatus described in Patent Document 3 uses a ribbon-like ion beam whose dimension in the long side direction is smaller than the dimension of the corresponding side of the substrate, and in addition to driving (scanning) the substrate, the driving Using at least one of changing the position of the substrate in a direction orthogonal to the direction and rotating the substrate, the substrate is irradiated with the ion beam a plurality of times, thereby connecting the plurality of beam irradiation regions to the entire surface of the substrate. Ion beam irradiation is performed. In the surface of the substrate handled by this apparatus, a plurality of cells, which are repeating units of a predetermined processing pattern, are formed with a division band interposed therebetween, and a portion connecting the plurality of beam irradiation regions to the division band is formed. Position.
例えばフラットパネルディスプレイの生産性を高める等のために、基板は大型化する傾向にあるけれども、特許文献1に記載のイオンビーム照射装置では、イオン源のサイズでイオンビームの大きさ(長さ)が決まってしまうので、基板の大型化に対応するためには、イオン源を大きくしなければならないという課題がある。分析電磁石を設ける場合は、それも大きくしなければならない。その結果、イオンビーム照射装置全体が大型化すると共に、構造も複雑になる。大型化すると、イオンビーム照射装置を所定の設置場所に設置することが困難になる場合も生じる。 For example, the substrate tends to be enlarged in order to increase the productivity of a flat panel display. However, in the ion beam irradiation apparatus described in Patent Document 1, the size (length) of the ion beam is equal to the size of the ion source. Therefore, in order to cope with the increase in size of the substrate, there is a problem that the ion source must be enlarged. If an analysis electromagnet is provided, it must also be enlarged. As a result, the entire ion beam irradiation apparatus is increased in size and the structure is complicated. When the size is increased, it may be difficult to install the ion beam irradiation apparatus at a predetermined installation location.
特許文献2に記載のイオンビーム照射装置は、基板の大型化に対応することができるけれども、2組のイオン源および分析電磁石等を上下段違いに配置した構造であるので、その分、イオンビーム照射装置全体が大型化すると共に、構造も複雑になるという課題がある。
Although the ion beam irradiation apparatus described in
特許文献3に記載のイオンビーム照射装置は、基板の大型化に対応することができるけれども、セル間の分割帯を利用するために、分割帯を有する基板にしか適用することができないという課題がある。また、基板の駆動(走査)以外に、当該駆動方向と直交する方向に基板の位置を変えることおよび基板を回転させることの少なくとも一方を行う必要があるので、基板駆動装置の構造が複雑になるという課題もある。 Although the ion beam irradiation apparatus described in Patent Document 3 can cope with an increase in the size of a substrate, there is a problem that it can be applied only to a substrate having a divided band in order to use a divided band between cells. is there. In addition to driving (scanning) the substrate, it is necessary to perform at least one of changing the position of the substrate in a direction orthogonal to the driving direction and rotating the substrate, so that the structure of the substrate driving device is complicated. There is also a problem.
そこでこの発明は、大型の基板に対してもその全面に均一性良くイオンビーム照射を行うことができ、かつ装置をコンパクトなものにすることができ、しかも基板が分割帯を有していなくても良いイオンビーム照射方法および装置を提供することを主たる目的としている。 Therefore, the present invention can irradiate the entire surface of a large substrate with an ion beam with good uniformity, can make the apparatus compact, and the substrate does not have a dividing band. The main object is to provide a good ion beam irradiation method and apparatus.
この発明に係るイオンビーム照射方法は、互いに直交する2方向をX方向およびY方向とすると、基板に、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを照射するイオンビーム照射方法であって、前記イオンビームの経路に互いに直列に配置されていて前記イオンビームをY方向において互いに逆方向に曲げる第1および第2の電磁石を有していて、両電磁石に供給する励磁電流を共に反転させることによって、リボン状の形状を保ったまま前記イオンビームのY方向の位置を、第1の位置および第2の位置の2位置に、しかも当該2位置のイオンビームのY方向の端部付近が互いに重なる位置に切り換える電磁石装置を用いて、前記電磁石装置によって前記イオンビームを前記第1の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第1のビーム照射領域を形成する第1のビーム照射工程と、前記電磁石装置によって前記イオンビームを前記第2の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第2のビーム照射領域を形成する第2のビーム照射工程とを実施して、前記基板上において前記第1のビーム照射領域のY方向の端部付近と前記第2のビーム照射領域のY方向の端部付近とを重ね合わせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する方法であり、しかも前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整するビーム電流密度分布調整手段を用いて、前記第1および第2のビーム照射領域の前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布を平坦化することを特徴としている。 In the ion beam irradiation method according to the present invention, when two directions orthogonal to each other are an X direction and a Y direction, the substrate is irradiated with a ribbon-like ion beam having a dimension in the Y direction larger than the dimension in the X direction. An excitation current supplied to both electromagnets, comprising first and second electromagnets arranged in series with each other in the path of the ion beam and bending the ion beam in opposite directions in the Y direction. , The position of the ion beam in the Y direction is changed to the first position and the second position of the ion beam in the Y direction while maintaining the ribbon shape. Using an electromagnet device that switches to a position where the vicinity of the ends overlap each other, the electromagnet device switches the ion beam to the first position, and A first beam irradiation step of irradiating the substrate with the ion beam while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam to form a first beam irradiation region on the substrate, and the electromagnet device The ion beam is switched to the second position by the step of irradiating the substrate with the ion beam while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam. And a second beam irradiation step for forming a beam irradiation region of the first beam irradiation region in the vicinity of an end portion in the Y direction of the first beam irradiation region and an end of the second beam irradiation region in the Y direction. And the vicinity of the portion are overlapped with each other and an ion beam is irradiated on the entire surface of the substrate, and the beam power in the Y direction of the portion where the ion beams switched to the two positions overlap each other. Using a beam current density distribution adjustment means for adjusting the density distribution is characterized by flattening the ion beam dose distribution of the overlapping portions of the first and second beam-irradiation region.
このイオンビーム照射方法によれば、基板上において第1のビーム照射領域のY方向の端部付近と第2のビーム照射領域のY方向の端部付近とを重ね合わせて基板の全面にイオンビームを照射するので、かつビーム電流密度分布調整手段を用いて前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布(例えばイオン注入の場合はドーズ量分布。以下同様)を平坦化するので、大型の基板に対してもその全面に均一性良くイオンビーム照射を行うことができる。 According to this ion beam irradiation method, on the substrate, the vicinity of the Y-direction end of the first beam irradiation region and the vicinity of the Y-direction end of the second beam irradiation region are overlaid on the entire surface of the substrate. And the ion beam irradiation amount distribution (for example, dose distribution in the case of ion implantation, the same applies hereinafter) of the overlapped portion is flattened using the beam current density distribution adjusting means. However, ion beam irradiation can be performed on the entire surface with good uniformity.
前記第1および第2のビーム照射工程を実施する前に、前記第1の位置の前記イオンビームのY方向のビーム電流密度分布と前記第2の位置の前記イオンビームのY方向のビーム電流密度分布とを測定し、当該測定したデータを用いて、前記第1および第2の位置のイオンビームのY方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションし、当該シミュレーションの結果に基づいて、前記合成のビーム電流密度分布の均一性が所定値よりも悪い場合に、当該均一性が所定値以上に良くなるように、前記ビーム電流密度分布調整手段を用いて、前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整し、当該調整の後に前記第1および第2のビーム照射工程を実施するようにしても良い。 Before carrying out the first and second beam irradiation steps, the beam current density distribution in the Y direction of the ion beam at the first position and the beam current density in the Y direction of the ion beam at the second position. Distribution, and using the measured data, simulate the combined beam current density distribution in the Y direction of the ion beam at the first and second positions, and based on the result of the simulation, When the uniformity of the beam current density distribution is worse than a predetermined value, the ion beam switched to the two positions is adjusted using the beam current density distribution adjusting means so that the uniformity is better than a predetermined value. The beam current density distribution in the Y direction in the overlapping portion may be adjusted, and the first and second beam irradiation processes may be performed after the adjustment.
この発明に係るイオンビーム照射装置は、互いに直交する2方向をX方向およびY方向とすると、基板に、X方向の寸法よりもY方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを照射するイオンビーム照射装置であって、前記リボン状のイオンビームを発生させるイオンビーム発生装置と、前記イオンビーム発生装置からの前記イオンビームの経路に互いに直列に配置されていて前記イオンビームをY方向において互いに逆方向に曲げる第1および第2の電磁石を有していて、両電磁石に供給する励磁電流を共に反転させることによって、リボン状の形状を保ったまま前記イオンビームのY方向の位置を、第1の位置および第2の位置の2位置に、しかも当該2位置のイオンビームのY方向の端部付近が互いに重なる位置に切り換える電磁石装置と、前記基板を保持して当該基板を前記電磁石装置の下流側において前記リボン状のイオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、前記電磁石装置および前記基板駆動装置を制御して、(A)前記イオンビームを前記第1の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第1のビーム照射領域を形成する第1のビーム照射工程と、(B)前記イオンビームを前記第2の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第2のビーム照射領域を形成する第2のビーム照射工程とを実施して、前記基板上において前記第1のビーム照射領域のY方向の端部付近と前記第2のビーム照射領域のY方向の端部付近とを重ね合わせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する制御を行う機能を有している制御装置と、前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整して、前記第1および第2のビーム照射領域の前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布を平坦化するビーム電流密度分布調整手段とを備えていることを特徴としている。 The ion beam irradiation apparatus according to the present invention is configured to irradiate a substrate with a ribbon-like ion beam having a dimension in the Y direction larger than the dimension in the X direction when the two directions orthogonal to each other are an X direction and a Y direction. An ion beam generator for generating the ribbon-like ion beam, and an ion beam path from the ion beam generator arranged in series with each other so that the ion beams are opposite to each other in the Y direction. The first and second electromagnets that bend to each other, and by reversing the excitation current supplied to both electromagnets, the position of the ion beam in the Y direction is maintained while maintaining the ribbon shape. An electromagnet device that switches between two positions, the position and the second position, and a position where the vicinity of the end in the Y direction of the ion beam at the two positions overlaps each other. And a substrate driving device that holds the substrate and moves the substrate in a direction intersecting the main surface of the ribbon-shaped ion beam on the downstream side of the electromagnet device, and controls the electromagnet device and the substrate driving device. (A) switching the ion beam to the first position, irradiating the substrate with the ion beam while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam, A first beam irradiation step for forming a first beam irradiation region thereon; and (B) a direction in which the ion beam is switched to the second position and the substrate intersects the main surface of the ion beam. And irradiating the substrate with the ion beam to form a second beam irradiation region on the substrate, and performing the second beam irradiation step on the substrate. A function of superimposing the vicinity of the end of the first beam irradiation region in the Y direction and the vicinity of the end of the second beam irradiation region in the Y direction on the entire surface of the substrate. Adjusting the beam current density distribution in the Y direction of the portion where the ion beams that are switched to the two positions overlap each other to adjust the ion beam in the overlapped portion of the first and second beam irradiation regions A beam current density distribution adjusting means for flattening the irradiation amount distribution is provided.
請求項1、3に記載の発明によれば、基板上において第1のビーム照射領域のY方向の端部付近と第2のビーム照射領域のY方向の端部付近とを重ね合わせて基板の全面にイオンビームを照射するので、かつビーム電流密度分布調整手段を用いて前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布を平坦化するので、大型の基板に対してもその全面に均一性良くイオンビーム照射を行うことができる。 According to the first and third aspects of the present invention, the vicinity of the Y-direction end of the first beam irradiation region and the vicinity of the Y-direction end of the second beam irradiation region are superimposed on the substrate. Since the ion beam is irradiated on the entire surface, and the ion beam dose distribution in the overlapped portion is flattened using the beam current density distribution adjusting means, the ion beam is evenly applied to the entire surface even on a large substrate. Irradiation can be performed.
しかも、一つのイオンビームを電磁石装置によって切り換えて二つのビーム照射工程で用いるので、イオンビーム発生装置が一つで済み、かつイオンビームのY方向の寸法をあまり大きくせずに済むので、当該イオンビーム発生装置をあまり大きくせずに済む。従って、イオンビーム照射装置をコンパクトなものにすることができる。 In addition, since one ion beam is switched by an electromagnet device and used in two beam irradiation steps, only one ion beam generator is required and the size of the ion beam in the Y direction can be reduced. It is not necessary to make the beam generator too large. Therefore, the ion beam irradiation apparatus can be made compact.
また、基板の駆動に関しては、基板をイオンビームの主面と交差する方向に移動させるだけで良いので、基板駆動装置の構成を簡素化することができる。 Further, regarding the driving of the substrate, it is only necessary to move the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam, so that the configuration of the substrate driving device can be simplified.
更に、前記重ね合わせ部分を分割帯に位置させる必要がないので、基板が分割帯を有していなくても良く、かつ分割帯とイオンビームとの位置合わせも不要である。 Further, since it is not necessary to position the overlapped portion in the divided band, the substrate may not have the divided band, and the alignment of the divided band and the ion beam is not necessary.
請求項2、4に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、当該請求項に記載のようなシミュレーションを行って第1および第2のビーム照射工程で用いるイオンビームのビーム電流密度分布を調整するので、前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布をより確実に平坦化して、基板の全面により均一性良くイオンビーム照射を行うことができる。
According to invention of
(1)第1の実施形態のイオンビーム照射方法および装置
図1に、この発明に係るイオンビーム照射方法を実施するイオンビーム照射装置の一例を示す。
(1) Ion Beam Irradiation Method and Apparatus of First Embodiment FIG. 1 shows an example of an ion beam irradiation apparatus that performs an ion beam irradiation method according to the present invention.
以下の図においては、イオンビーム4の進行方向を常にZ方向とし、このZ方向に直交する平面内において互いに直交する2方向をX方向およびY方向としている。例えば、X方向およびZ方向は水平方向であり、Y方向は垂直方向である。またこの明細書において、イオンビーム4を構成するイオンは正イオンの場合を例に説明している。
In the following drawings, the traveling direction of the
図1、図2を参照して、このイオンビーム照射装置は、真空容器22内において、基板10に、X方向の寸法WX よりもY方向の寸法WY が大きいリボン状のイオンビーム4を照射して、基板10にイオン注入、イオンビーム配向処理等の処理を施すものである。
With reference to FIGS. 1 and 2, this ion beam irradiation apparatus applies a ribbon-
基板10は、処理対象となる材料の総称であり、例えば、ガラス基板、配向膜付ガラス基板、半導体基板、その他の基板である。その平面形状は、例えば四角形であるが、それに限られるものではない。
The
このイオンビーム照射装置は、この実施形態では、イオン源2、分析電磁石6、基板駆動装置14、ビームモニタ24、制御装置26、ビーム電流密度分布調整機構30および電磁石装置50を備えている。
In this embodiment, the ion beam irradiation apparatus includes an
イオン源2は、上記のようなリボン状のイオンビーム4を発生させるイオンビーム発生装置の一例である。このイオン源2から発生させるイオンビーム4のY方向の寸法WY は、基板10のY方向の寸法よりも小さくて良い。このイオン源2から引き出されたイオンビーム4は、この実施形態では、分析電磁石6を通して運動量分析(例えば質量分離)が行われた後に基板10に照射されるが、運動量分析を行う必要がない場合は分析電磁石6を設けなくても良い。
The
イオンビーム4は、リボン状と言ってもX方向の寸法WX が紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム4のX方向の寸法WX は30mm〜80mm程度、Y方向の寸法WY は、40cm〜80cm程度である。このイオンビーム4の大きい方の面、即ちYZ面に沿う面が主面5である。
Even if the
電磁石装置50は、上記イオン源2(分析電磁石6を設ける場合はそれ)からのイオンビーム4の経路に互いに直列に配置されていてイオンビーム4をY方向において互いに逆方向に曲げる第1の電磁石51および第2の電磁石52と、両電磁石51、52に励磁電流をそれぞれ供給する直流電源53とを有している。両電磁石51、52はコイルをそれぞれ有しているが、ここでは図示を簡略化するためにコイルの図示を省略している。
The
直流電源53から両電磁石51、52に供給する励磁電流の向きを共に反転させることによって、リボン状の形状を保ったままイオンビーム4のY方向の位置を、第1の位置4a(この例では図1、図3中に実線で示すようにY方向の上側)および第2の位置4b(この例では図1、図3中に二点鎖線で示すようにY方向の下側)の2位置に、しかも当該2位置4a、4bのイオンビーム4のY方向の端部付近が互いに重なる(その重なる部分を符号4cで示す)位置に切り換える。
By reversing the directions of excitation currents supplied from the
即ち、イオンビーム4を第1の位置4aに切り換えるときは、両電磁石51、52はイオンビーム4の経路に互いに逆向きの磁界B11、B21をそれぞれ発生させ、イオンビーム4を第2の位置4bに切り換えるときは、両電磁石51、52はイオンビーム4の経路に上記とは反対方向の磁界B12、B22(両磁界B12、B22は互いに逆向き)をそれぞれ発生させる。それによって、第1の位置4aのイオンビーム4のY方向の下端付近と、第2の位置4bのイオンビーム4のY方向の上端付近とが互いに重なるように、イオンビーム4を上記2位置に切り換える。上記イオンビーム4の重なる部分4cのY方向の中心位置を符号Yc で表している。
That is, the
基板駆動装置14は、上記電磁石装置50の下流側に設けられている。この基板駆動装置14は、この実施形態では、図3も参照して、上記基板10を保持して当該基板10を電磁石装置50の下流側において、矢印A、Cで示すように、上記リボン状のイオンビーム4の主面5と交差する方向(例えばX方向)に直線的に往復移動させるものである。基板10は、イオンビーム4の上記重なる部分4cが基板10の面内に(例えばY方向の中央付近に)位置するように保持される。
The
より具体的には、基板駆動装置14はこの例では、基板10を上記位置に保持するホルダ12と、基板10およびホルダ12を上記のように往復直線移動させる直進機構18とを備えている。直進機構18の移動は、真空容器22の底面内に設けられたガイド20によってガイドされる。この基板駆動装置14は、より具体的にはそれを構成する直進機構18は、この例では制御装置26によって制御される。但し、基板駆動装置14の上記構造はあくまでも一例であり、他の公知の構造を採用しても良い。
More specifically, in this example, the
この実施形態は、基板駆動装置14によって基板10を立てた状態(例えば垂直に近い状態)で上記のように移動させながら基板10にイオンビーム4を照射するものである。そのようにすると、基板10の処理面にパーティクルが付着するのを抑えることができる。また、処理室のフットプリント(占有床面積)ひいてはイオンビーム照射装置全体のフットプリントを小さくすることができる。もっとも、上記のようにせずに、基板10を倒した状態(例えば水平状態)で上記のように移動させながら基板10にイオンビーム4を照射するようにしても良い。
In this embodiment, the
ビーム電流密度分布調整機構30は、上記2位置に切り換えられるイオンビーム4が互いに重なる部分4cのY方向のビーム電流密度分布を調整するビーム電流密度分布調整手段の一例である。
The beam current density
ビーム電流密度分布調整機構30は、図3も参照して、この例では、電磁石装置50と基板10との間に設けられていて、イオンビーム4の上記重なる部分4c付近を整形する可動のマスク32と、このマスク32を矢印Fで示すようにX方向に(即ちイオンビーム4の重なる部分4cに対して出し入れする方向に)往復直線駆動するマスク駆動装置34とを有している。このビーム電流密度分布調整機構30は、より具体的にはそれを構成するマスク駆動装置34は、この例では制御装置26によって制御される。
In this example, the beam current density
マスク32は、この例では、イオンビーム4側が尖った三角形をしており、このマスク32によってイオンビーム4の重なる部分4c付近を遮って斜めにカットして、イオンビーム4の重なる部分4cのY方向のビーム電流密度分布を、例えば図1に示すビーム電流密度分布J1 、J2 のように斜めに低下させることができる。実線で示すビーム電流密度分布J1 は上記第1の位置4aのイオンビーム4のもの、二点鎖線で示すビーム電流密度分布J2 は上記第2の位置4bのイオンビーム4のものである。
In this example, the
上記マスク32の形状や、マスク32のX方向の位置によって、イオンビーム4の重なる部分4cのビーム電流密度分布を調整することができる。
Depending on the shape of the
ビーム電流密度分布調整機構30は、上記例を更に発展させて、マスク32をY方向の上下二つに分割してその各々をマスク駆動装置によってX方向にそれぞれ駆動する構成を採用しても良い。更に、マスク32をX方向に加えてY方向にも駆動させる構成を採用しても良い。
The beam current density
なお、イオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布は、図1に示すビーム電流密度分布J1 、J2 のように、基板10の面内に位置する部分は(但しマスク32によって整形される部分を除く)、できるだけ均一なものが好ましい。
Incidentally, the beam current density distribution in the Y direction of the
ビームモニタ24は、上記2位置4a、4bのイオンビーム4を受けて、基板10に照射される上記2位置4a、4bのイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布を測定するものである。例えば図1に示すようなビーム電流密度分布J1 、J2 を測定する。このビームモニタ24による測定データは、この例では制御装置26に供給される。
The beam monitor 24 receives the
ビームモニタ24は、基板10に近づけて配置して、基板10に近い位置でイオンビーム4を測定するのが好ましい。このビームモニタ24は、この例ではY方向に並設された複数のビーム検出器(例えばファラデーカップ)を有している多点ビームモニタであるが、それに限られるものではなく、例えば1個のビーム検出器がY方向に移動する構造のもの等でも良い。
The beam monitor 24 is preferably disposed close to the
制御装置26の機能については後述する。
The function of the
次に、上記のようなイオンビーム照射装置を用いて実施するイオンビーム照射方法の第1の実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。 Next, a first embodiment of an ion beam irradiation method performed using the ion beam irradiation apparatus as described above will be described with reference to FIGS.
まず、電磁石装置50によってイオンビーム4を第1の位置4aに切り換えておいて、基板駆動装置14によって基板10を例えば矢印Aで示すようにイオンビーム4の主面5と交差する方向(この例ではX方向)に移動させながら基板10にイオンビーム4を照射して、基板10上にそのX方向の一端から他端にかけて第1のビーム照射領域41を形成する第1のビーム照射工程を実施する。これによって、図4(A)に示すような基板10が得られる。第1のビーム照射領域41は、図中にハッチングを付して示している。このハッチングは断面を表すものではない(ビーム照射領域42も同様である)。このビーム照射領域41は、図1に示すようなビーム電流密度分布J1 のイオンビーム4を基板10に照射することによって形成されたものであり、このビーム照射領域41のイオンビーム照射量分布D1 を図4(A)中に示している。
First, the
なお、この第1のビーム照射工程において、必要とするイオンビーム照射量(例えばイオン注入の場合はドーズ量)に応じて、基板10をX方向に偶数回(例えば2回、4回等)移動させても良いし、奇数回(例えば1回、3回、5回等)移動させても良い。後述する第2のビーム照射工程においても同様である。より具体的には、第1のビーム照射工程前の基板10の位置と、第2のビーム照射工程後の基板10の位置とを同じにする場合は、第1のビーム照射工程で偶数回移動させるときは、第2のビーム照射工程でも第1の工程と同じ方向に偶数回移動させれば良い。第1のビーム照射工程で奇数回移動させるときは、第2のビーム照射工程でも第1の工程とは逆方向に奇数回移動させれば良い。
In this first beam irradiation step, the
次に、電磁石装置50によってイオンビーム4を第2の位置4bに切り換えておいて、基板駆動装置14によって基板10を例えば矢印Cで示すようにイオンビーム4の主面5と交差する方向(この例ではX方向)に移動させながら基板10にイオンビーム4を照射して、基板10上にそのX方向の一端から他端にかけて第2のビーム照射領域42を形成する第2のビーム照射工程を実施する。これによって、図4(B)に示すような基板10が得られる。この基板10のビーム照射領域42は、図1に示すようなビーム電流密度分布J2 のイオンビーム4を基板10に照射することによって形成されたものであり、このビーム照射領域42のイオンビーム照射量分布D2 を図4(B)中に示している。
Next, the
上記のようにして、基板10上において第1のビーム照射領域41のY方向の一部分(即ち端部付近)と第2のビーム照射領域42のY方向の一部分(即ち端部付近)とを重ね合わせて(その重ね合わせ部分を符号43で示す)、基板10の全面にイオンビーム4を照射する。この重ね合わせ部分43と、イオンビーム2の上記重なる部分4cとは対応している。
As described above, a portion of the first
かつ、イオンビーム4の上記重なる部分4cのビーム電流密度分布を調整する上記ビーム電流密度分布調整機構30を用いて、重ね合わせ部分43のイオンビーム照射量分布を平坦化する。即ち、重ね合わせ部分43とその両側のビーム照射領域41、42とで、イオンビーム照射量分布が均一になるようにする。そのようにした一例を図4(B)に示す。イオンビーム照射量分布D1 はビーム電流密度分布J1 のイオンビーム照射によって得られたものであり、イオンビーム照射量分布D2 はビーム電流密度分布J2 のイオンビーム照射によって得られたものであり、イオンビーム照射量分布D3 は両イオンビーム照射量分布D1 、D2 を合成したものである。イオンビーム照射量分布は、前述したようにイオン注入の場合はドーズ量分布である。
In addition, the ion beam irradiation amount distribution in the overlapping
このイオンビーム照射方法によれば、基板10上において第1のビーム照射領域41のY方向の端部付近と第2のビーム照射領域42のY方向の端部付近とを重ね合わせて基板10の全面にイオンビーム4を照射するので、かつビーム電流密度分布調整機構30を用いて重ね合わせ部分43のイオンビーム照射量分布を平坦化するので、大型の基板10に対してもその全面に均一性良くイオンビーム照射を行うことができる。
According to this ion beam irradiation method, the vicinity of the end in the Y direction of the first
しかも、上記特許文献2に記載の技術と違って、一つのイオンビーム4を電磁石装置50によって切り換えて二つのビーム照射工程で用いるので、イオンビーム発生装置の一例であるイオン源2が一つで済む。かつ、イオン源2から引き出すイオンビーム4のY方向の寸法をあまり大きくせずに済むので、即ち一つのイオンビームで基板10のY方向の全域を均一性良くカバーするほどにはイオンビーム4のY方向の寸法を大きくせずに済むので、イオン源2をあまり大きくせずに済む。従って、イオンビーム照射装置をコンパクトなものにすることができる。同様に、この実施例のように分析電磁石6を設ける場合も、分析電磁石6が一つで済み、かつ当該分析電磁石をあまり大きくせずに済む。従ってこの場合も、イオンビーム照射装置をコンパクトなものにすることができる。
In addition, unlike the technique described in
また、基板10の駆動に関しては、上記特許文献3に記載の技術と違って、基板10をイオンビーム4の主面5と交差する方向に移動させるだけで良いので、基板駆動装置14の構成を簡素化することができる。
Further, regarding the driving of the
更に、上記特許文献3に記載の技術と違って、重ね合わせ部分43を分割帯に位置させる必要がないので、基板10が分割帯を有していなくても良く、かつ分割帯とイオンビームとの位置合わせも不要である。
Further, unlike the technique described in Patent Document 3, it is not necessary to position the overlapping
この実施形態のイオンビーム照射装置を構成する制御装置26は、上記電磁石装置50および基板駆動装置14を制御して、上記第1のビーム照射工程と上記第2のビーム照射工程とを実施して、基板10上において上記第1のビーム照射領域41のY方向の端部付近と上記第2のビーム照射領域42のY方向の端部付近とを重ね合わせて、基板10の全面にイオンビーム4を照射する制御を行う機能を有している。
The
従って、このような制御装置26、上記イオン源2、電磁石装置50、基板駆動装置14およびビーム電流密度分布調整機構30等を備えているこの実施形態のイオンビーム照射装置によれば、上記イオンビーム照射方法が奏する上記効果と同様の効果を奏する。
Therefore, according to the ion beam irradiation apparatus of this embodiment including the
(2)第2の実施形態のイオンビーム照射方法および装置
第2の実施形態のイオンビーム照射方法および装置は、簡単に言えば、上記第1および第2のビーム照射工程の前に、または上記第1のビーム照射工程と第2のビーム照射工程との間に、イオンビーム4のY方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションして、イオンビームのビーム電流密度分布を調整するものである。以下においては、上記第1の実施形態のイオンビーム照射方法および装置との相違点を主体に説明する。
(2) Ion beam irradiation method and apparatus according to the second embodiment The ion beam irradiation method and apparatus according to the second embodiment can be simply described before the first and second beam irradiation steps or above. The beam current density distribution of the ion beam is adjusted by simulating the combined beam current density distribution of the
この実施形態のイオンビーム照射方法では、上記第1および第2のビーム照射工程を実施する前に、上記第1の位置4aのイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布と上記第2の位置4bのイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布とを例えば上記ビームモニタ24を用いて測定し、当該測定したデータを用いて、上記第1および第2の位置4a、4bのイオンビーム4のY方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションする。このシミュレーションは例えば制御装置26において行う。
In the ion beam irradiation method of this embodiment, the beam current density distribution in the Y direction of the
これを図面を参照して説明すると、第1、第2のビーム照射工程で用いるイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布の測定結果が、それぞれ、例えば図5に示すビーム電流密度分布J1 、J2 (これは図1に示すビーム電流密度分布J1 、J2 と同様のものである)であるとすると、両ビーム電流密度分布J1 、J2 を加算して得られる合成のビーム電流密度分布J3 を求める。これが上記シミュレーションである。
This will be described with reference to the drawings. The measurement results of the beam current density distribution in the Y direction of the
そして、上記シミュレーションの結果に基づいて、上記合成のビーム電流密度分布J3 の均一性が所定値(例えば5%程度。以下同様)よりも悪い場合に、当該均一性が所定値以上に良くなるように、上記ビーム電流密度分布調整機構30を用いて、上記イオンビーム4が重なる部分4cのY方向のビーム電流密度分布を調整する。
Based on the result of the simulation, when the uniformity of the combined beam current density distribution J 3 is worse than a predetermined value (for example, about 5%, the same applies hereinafter), the uniformity is improved to a predetermined value or more. As described above, the beam current density
例えば、図5に示すビーム電流密度分布J3 の場合は、均一性は所定値以上に良いので、調整の必要はない。合成のビーム電流密度分布J3 が、例えば図6(A)に示すように、上記重なる部分4cで大きくなっていて、ビーム電流密度分布J3 の均一性が所定値よりも悪い場合は、ビーム電流密度分布調整機構30のマスク32を、X方向においてより多くイオンビーム4内に入る方向に(簡単に言えば図3中の左方向に)移動させる。
For example, if the beam current density distribution J 3 shown in FIG. 5, the uniformity better than a predetermined value, no adjustment is required. For example, as shown in FIG. 6A, the combined beam current density distribution J 3 is large in the overlapping
そのようにすると、イオンビーム4の重なる部分4c付近がマスク32によってより大きくカットされるので、図6(B)に示すように、上記二つのビーム電流密度分布J1 、J2 が互いに重なる領域が小さくなり、ビーム電流密度分布が小さくなる。従って、マスク32の移動距離を調整することによって、例えば図6(B)に示すように、合成のビーム電流密度分布J3 の均一性を所定値以上に良くすることができる。
By doing so, the vicinity of the overlapping
上記重なる部分4cのビーム電流密度が他よりも小さい場合は、上記とは逆にすれば良い。即ち、ビーム電流密度分布調整機構30のマスク32を、イオンビーム4内に入る程度が少なくなる方向に(簡単に言えば図3中の右方向に)移動させる。そのようにすると、イオンビーム4の重なる部分4c付近がマスク32によってカットされる程度が少なくなるので、上記二つのビーム電流密度分布J1 、J2 が互いに重なる領域が大きくなり、ビーム電流密度分布が大きくなる。従って、マスク32の移動距離を調整することによって、合成のビーム電流密度分布J3 の均一性を所定値以上に良くすることができる。
When the beam current density of the overlapping
そして、上記調整の後に、上記第1および第2のビーム照射工程を実施する。 Then, after the adjustment, the first and second beam irradiation steps are performed.
このイオンビーム照射方法によれば、上記のようなシミュレーションを行って第1および第2のビーム照射工程で用いるイオンビーム4のビーム電流密度分布を調整するので、上記重ね合わせ部分43のイオンビーム照射量分布をより確実に平坦化して、基板10の全面により均一性良くイオンビーム照射を行うことができる。
According to this ion beam irradiation method, the above-described simulation is performed to adjust the beam current density distribution of the
第2の実施形態のイオンビーム照射装置を構成する制御装置26は、第1の実施形態の場合の前述した機能に加えて更に、(a)上記第1および第2のビーム照射工程を実施する前に、上記第1の位置4aのイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布と第2の位置4bのイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布とを上記ビームモニタ24を用いて測定する機能と、(b)当該測定したデータを用いて、上記第1および第2の位置4a、4bのイオンビーム4のY方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションする機能と、(c)当該シミュレーションの結果に基づいて、上記合成のビーム電流密度分布の均一性が所定値よりも悪い場合に、当該均一性が所定値以上に良くなるように、上記ビーム電流密度分布調整機構30を制御して、上記2位置4a、4bに切り換えられるイオンビーム4が互いに重なる部分4cのY方向のビーム電流密度分布を調整する機能と、(d)当該調整の後に上記第1および第2のビーム照射工程を実施する機能とを有している。
The
従って、このような制御装置26、上記イオン源2、電磁石装置50、基板駆動装置14、ビームモニタ24およびビーム電流密度分布調整機構30等を備えているこの実施形態のイオンビーム照射装置によれば、上記第2の実施形態のイオンビーム照射方法が奏する上記効果と同様の効果を奏する。
Therefore, according to the ion beam irradiation apparatus of this embodiment including the
なお、上記例とは違って、上記第1のビーム照射工程と第2のビーム照射工程との間に、イオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布のシミュレーションおよび調整を行っても良い。
Unlike the above example, simulation and adjustment of the beam current density distribution in the Y direction of the
その場合は、上記第1のビーム照射工程で用いたイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布の測定データを保存しておいて、上記第2のビーム照射工程の前に、第2のビーム照射工程に用いるイオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布を測定してそれと上記保存しておいたデータとを用いて、Y方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションする。そして、当該シミュレーションの結果に基づいて、上記合成のビーム電流密度分布の均一性が所定値よりも悪い場合に、当該均一性が所定値以上に良くなるように、上記ビーム電流密度分布調整機構30を用いて、上記第2のビーム照射工程で用いるイオンビーム4のY方向の上記重なる部分4cのビーム電流密度分布を調整し、当該調整の後に上記第2のビーム照射工程を実施する。
In that case, the measurement data of the beam current density distribution in the Y direction of the
この方法の場合も、上記のようなシミュレーションを行ってイオンビーム4のビーム電流密度分布を調整するので、上記重ね合わせ部分43のイオンビーム照射量分布をより確実に平坦化して、基板10の全面により均一性良くイオンビーム照射を行うことができる。
Also in this method, since the beam current density distribution of the
この場合の制御装置26は、上記第1のビーム照射工程と第2のビーム照射工程との間に、イオンビーム4のY方向のビーム電流密度分布のシミュレーションおよび調整を行う機能を有しているものにすれば良い。
The
(3)その他の変形例
以下の変形例は、上記第1および第2の実施形態のイオンビーム照射方法および装置のいずれにも適用することができる。
(3) Other Modifications The following modifications can be applied to any of the ion beam irradiation methods and apparatuses of the first and second embodiments.
上記イオンビーム4が互いに重なる部分4cのY方向のビーム電流密度分布を調整するビーム電流密度分布調整手段として、上記ビーム電流密度分布調整機構30の代わりに、またはそれと併用して、例えば上記特許文献1に記載されているような公知のビーム電流密度分布調整手段を用いても良い。即ち、ビーム電流密度分布調整手段は、(a)イオン源2を、Y方向に複数のフィラメントを有するマルチフィラメント型のイオン源として、その各フィラメントに流すフィラメント電流を制御するという手段でも良いし、(b)イオンビーム4の経路に、イオンビーム4の長手方向Yにおけるビーム電流密度分布を制御する電界レンズや磁界レンズ等のレンズ手段を設けておいてそれを制御するという手段でも良い。あるいは、(c)イオンビーム4の経路に、特開2007−172927号公報に記載されているような、イオンビーム4を遮るための複数の可動遮蔽板を設けておいてそれを制御するという手段でも良い。このようなビーム電流密度分布調整手段も、例えば上記制御装置26によって制御される。
As the beam current density distribution adjusting means for adjusting the beam current density distribution in the Y direction of the
イオンビーム発生装置は、上記イオン源2に限られるものではなく、他の構成のものでも良い。例えば、比較的小さなイオン源から扇状に広がる(発散する)イオンビームを引き出し、そのイオンビームを発散途中で必要に応じて分析電磁石を通して質量分離を行った後に、ビーム平行化器(例えば4重極子デバイス、ビーム平行化マグネット等)によって平行ビーム化してリボン状のイオンビームにした後に基板10に照射する構成のものでも良い(例えば特開2006−139996号公報参照)。
The ion beam generator is not limited to the
2 イオン源(イオンビーム発生装置)
4 イオンビーム
4a 第1の位置
4b 第2の位置
4c 重なる部分
10 基板
14 基板駆動装置
24 ビームモニタ
26 制御装置
30 ビーム電流密度分布調整機構
41 第1のビーム照射領域
42 第2のビーム照射領域
43 重ね合わせ部分
50 電磁石装置
51 第1の電磁石
52 第2の電磁石
2 Ion source (ion beam generator)
4
Claims (4)
前記イオンビームの経路に互いに直列に配置されていて前記イオンビームをY方向において互いに逆方向に曲げる第1および第2の電磁石を有していて、両電磁石に供給する励磁電流を共に反転させることによって、リボン状の形状を保ったまま前記イオンビームのY方向の位置を、第1の位置および第2の位置の2位置に、しかも当該2位置のイオンビームのY方向の端部付近が互いに重なる位置に切り換える電磁石装置を用いて、
前記電磁石装置によって前記イオンビームを前記第1の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第1のビーム照射領域を形成する第1のビーム照射工程と、
前記電磁石装置によって前記イオンビームを前記第2の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第2のビーム照射領域を形成する第2のビーム照射工程とを実施して、
前記基板上において前記第1のビーム照射領域のY方向の端部付近と前記第2のビーム照射領域のY方向の端部付近とを重ね合わせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する方法であり、
しかも前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整するビーム電流密度分布調整手段を用いて、前記第1および第2のビーム照射領域の前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布を平坦化することを特徴とするイオンビーム照射方法。 An ion beam irradiation method of irradiating a substrate with a ribbon-like ion beam having a dimension in the Y direction larger than a dimension in the X direction, assuming that two directions orthogonal to each other are an X direction and a Y direction,
The first and second electromagnets are arranged in series with each other in the path of the ion beam and bend the ion beam in opposite directions in the Y direction, and both excitation currents supplied to both electromagnets are reversed. Thus, the position of the ion beam in the Y direction is maintained at the two positions of the first position and the second position while maintaining the ribbon shape, and the vicinity of the end of the ion beam at the two positions in the Y direction is mutually Using an electromagnet device that switches to the overlapping position,
The ion beam is switched to the first position by the electromagnet device, and the substrate is irradiated with the ion beam while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam. A first beam irradiation step of forming a first beam irradiation region in
The ion beam is switched to the second position by the electromagnet device, and the substrate is irradiated with the ion beam while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam. And performing a second beam irradiation step for forming a second beam irradiation region on
A method of irradiating the entire surface of the substrate with an ion beam by superimposing the vicinity of the end in the Y direction of the first beam irradiation region and the vicinity of the end of the second beam irradiation region in the Y direction on the substrate. And
In addition, the overlapped portion of the first and second beam irradiation regions using beam current density distribution adjusting means for adjusting the beam current density distribution in the Y direction of the portion where the ion beams switched to the two positions overlap each other. An ion beam irradiation method characterized by flattening the ion beam irradiation amount distribution.
当該測定したデータを用いて、前記第1および第2の位置のイオンビームのY方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションし、
当該シミュレーションの結果に基づいて、前記合成のビーム電流密度分布の均一性が所定値よりも悪い場合に、当該均一性が所定値以上に良くなるように、前記ビーム電流密度分布調整手段を用いて、前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整し、
当該調整の後に前記第1および第2のビーム照射工程を実施する請求項1記載のイオンビーム照射方法。 Before carrying out the first and second beam irradiation steps, the beam current density distribution in the Y direction of the ion beam at the first position and the beam current density in the Y direction of the ion beam at the second position. Measuring the distribution and
Using the measured data, the combined beam current density distribution in the Y direction of the ion beam at the first and second positions is simulated,
Based on the result of the simulation, when the uniformity of the combined beam current density distribution is worse than a predetermined value, the beam current density distribution adjusting means is used so that the uniformity is better than a predetermined value. Adjusting the beam current density distribution in the Y direction of the portion where the ion beams switched to the two positions overlap each other,
The ion beam irradiation method according to claim 1, wherein the first and second beam irradiation steps are performed after the adjustment.
前記リボン状のイオンビームを発生させるイオンビーム発生装置と、
前記イオンビーム発生装置からの前記イオンビームの経路に互いに直列に配置されていて前記イオンビームをY方向において互いに逆方向に曲げる第1および第2の電磁石を有していて、両電磁石に供給する励磁電流を共に反転させることによって、リボン状の形状を保ったまま前記イオンビームのY方向の位置を、第1の位置および第2の位置の2位置に、しかも当該2位置のイオンビームのY方向の端部付近が互いに重なる位置に切り換える電磁石装置と、
前記基板を保持して当該基板を前記電磁石装置の下流側において前記リボン状のイオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
前記電磁石装置および前記基板駆動装置を制御して、(A)前記イオンビームを前記第1の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第1のビーム照射領域を形成する第1のビーム照射工程と、(B)前記イオンビームを前記第2の位置に切り換えておいて、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させながら前記基板に前記イオンビームを照射して、前記基板上に第2のビーム照射領域を形成する第2のビーム照射工程とを実施して、前記基板上において前記第1のビーム照射領域のY方向の端部付近と前記第2のビーム照射領域のY方向の端部付近とを重ね合わせて、前記基板の全面にイオンビームを照射する制御を行う機能を有している制御装置と、
前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整して、前記第1および第2のビーム照射領域の前記重ね合わせ部分のイオンビーム照射量分布を平坦化するビーム電流密度分布調整手段とを備えていることを特徴とするイオンビーム照射装置。 An ion beam irradiation apparatus that irradiates a substrate with a ribbon-shaped ion beam having a dimension in the Y direction larger than a dimension in the X direction when two directions orthogonal to each other are defined as an X direction and a Y direction.
An ion beam generator for generating the ribbon-like ion beam;
The first and second electromagnets are arranged in series with each other in the path of the ion beam from the ion beam generator and bend the ion beam in opposite directions in the Y direction, and are supplied to both electromagnets. By reversing the excitation current together, the position of the ion beam in the Y direction is changed to the two positions of the first position and the second position while maintaining the ribbon shape, and the Y position of the ion beam at the two positions is maintained. An electromagnet device that switches to a position where the end portions in the direction overlap each other;
A substrate driving device that holds the substrate and moves the substrate in a direction intersecting the main surface of the ribbon-like ion beam on the downstream side of the electromagnet device;
(A) The ion beam is switched to the first position by controlling the electromagnet device and the substrate driving device, and the substrate is moved while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam. A first beam irradiation step of irradiating the ion beam to form a first beam irradiation region on the substrate; and (B) switching the ion beam to the second position, A second beam irradiation step of forming a second beam irradiation region on the substrate by irradiating the substrate with the ion beam while moving the substrate in a direction intersecting the main surface of the ion beam. Then, on the substrate, the vicinity of the Y-direction end of the first beam irradiation region and the vicinity of the Y-direction end of the second beam irradiation region are overlapped to irradiate the entire surface of the substrate with the ion beam. A control device which has the function of performing control,
The beam current density distribution in the Y direction of the portion where the ion beams switched to the two positions overlap is adjusted to flatten the ion beam dose distribution in the overlapped portion of the first and second beam irradiation regions. An ion beam irradiation apparatus, comprising:
前記制御装置は更に、(a)前記第1および第2のビーム照射工程を実施する前に、前記第1の位置の前記イオンビームのY方向のビーム電流密度分布と前記第2の位置の前記イオンビームのY方向のビーム電流密度分布とを前記ビームモニタを用いて測定する機能と、(b)当該測定したデータを用いて、前記第1および第2の位置のイオンビームのY方向の合成のビーム電流密度分布をシミュレーションする機能と、(c)当該シミュレーションの結果に基づいて、前記合成のビーム電流密度分布の均一性が所定値よりも悪い場合に、当該均一性が所定値以上に良くなるように、前記ビーム電流密度分布調整手段を制御して、前記2位置に切り換えられる前記イオンビームが互いに重なる部分のY方向のビーム電流密度分布を調整する機能と、(d)当該調整の後に前記第1および第2のビーム照射工程を実施する機能とを有している請求項3記載のイオンビーム照射装置。 A beam monitor for measuring a beam current density distribution in the Y direction of the ion beam at the first and second positions;
The control device further includes: (a) before performing the first and second beam irradiation steps, a beam current density distribution in the Y direction of the ion beam at the first position and the second position at the second position. A function of measuring the beam current density distribution in the Y direction of the ion beam using the beam monitor; and (b) combining the ion beams in the first and second positions in the Y direction using the measured data. (C) Based on the result of the simulation, if the uniformity of the combined beam current density distribution is worse than a predetermined value, the uniformity is better than a predetermined value. The beam current density distribution adjusting means is controlled so that the beam current density distribution in the Y direction of the portion where the ion beams switched to the two positions overlap each other is adjusted. If, (d) an ion beam irradiating apparatus of the implementing said first and second beam irradiation step after the adjustment function and to have claim 3 comprising a.
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