JP2013206833A - イオン注入装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】チューニングの容易なイオン注入装置及びその制御方法を実現する。
【解決手段】イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定する。制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、イオンビームの横方向イオンビーム密度の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整および縦方向のイオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズ調整の少なくとも一方と、を同時に実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオン源から引き出されたイオンビームをウエハに注入することができるイオン注入装置及びその制御方法に関する。
一般に、イオン注入装置は、イオン源、引出電極、質量分析磁石装置、質量分析スリット、ビームスキャナー、ビーム平行化装置、加速／減速装置、角度エネルギーフィルタ（AEF：Angular Energy Filter）装置、ウエハ処理室、ビーム計測装置等をビームラインに沿って配置した構成を備えており、イオン源から引き出されたイオンビームによって、半導体用基板であるウエハにイオン注入するために使用されている。
通常、イオンビームをビームスキャナーにより往復スキャンした後に平行化されるスキャンビームのビーム電流量並びにビームの縦方向（Ｙ方向）、横方向（Ｘ方向）のプロファイルを計測するために様々なビーム計測装置／方法が提案されている。Ｘ方向、Ｙ方向はそれぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向と同義である。
ビームスキャナーによってイオンビームを一軸方向、例えば水平方向に関して往復走査（ファーストスキャンあるいはビームスキャンまたはＸスキャンと呼ばれることがある）させる一方、メカニカルＹスキャン装置によってウエハを前記一軸方向に直角な方向、例えば鉛直方向に往復走査（スロースキャンあるいはメカニカルＹスキャンと呼ばれることがある）させるハイブリッド式イオン注入装置が知られている。このようなイオン注入装置において、ビーム計測及びビーム電流制御方法の一例としては、移動式のファラデーカップ計測とビーム偏向装置によるビームスキャン制御を用いる方法が提案されている（特許文献１）。このビーム計測及びビームスキャン制御によるビーム電流制御方法では、ファラデーカップをイオンビームのスキャン経路に沿って移動させながらそこに入射するスキャンビームのビーム電流を計測し、その後、調整されたイオンビームを、イオン注入が行なわれるウエハ保持位置であるイオン注入位置の片側で計測する。
このビーム計測及びスキャン制御によるビーム電流制御方法では、イオン注入開始前に、ビームライン上の任意の位置で移動式のファラデーカップをイオンビームのスキャン経路に沿って移動させながらファラデーカップに入射するスキャンビームのビーム電流を計測し、その後、調整されたスキャンビームをイオン注入位置の片側に配置した片側ビーム電流測定器によってビーム電流量を計測している。ビーム電流量は、片側ビーム電流測定器でのみ計測している。移動式のファラデーカップはまた、スキャンビームの横方向（Ｘ方向）のプロファイル（並びにスキャンビームの縦方向（Ｙ方向）のプロファイル）の計測はしていない。
また、前述のビーム電流制御方法では、スキャンビームを移動式のファラデーカップと、イオン注入位置の片側に固定配置した片側ビーム電流測定器で計測していることになるが、イオン注入位置の片側とは反対側の位置におけるビーム計測、及びイオン注入位置におけるスキャン範囲でのビーム計測ができず、ビーム計測及びスキャン制御によるビーム電流制御に制限が生じ、高精度計測の要求への妨げの一因となっている。
そこで、ビーム計測とビーム電流制御の精度を良くするためのビーム計測方法の例として、イオン注入位置であるウエハ支持プラテンより前方（上流側）のスキャン両サイド位置と、ウエハ支持プラテンより後方のビームラインの最後方位置のビームスキャン範囲と、において、固定配置したファラデーカップによってそこに入射するビームを計測する方法が提案されている（特許文献２）。
特許第３１５３７８４号公報 特許第３２５７２０５号公報
特許文献１のビーム計測方法では、スキャンビームを移動式のファラデーカップとイオン注入位置の片側に固定配置した片側ビーム電流測定器により計測するよう構成している。しかし、このビーム計測方法では、イオン注入位置の片側と反対側の位置におけるビーム計測、及び、イオン注入位置におけるスキャン範囲のビーム計測ができず、ビーム計測に制限が生じ、ビーム計測及びスキャン制御によるビーム電流制御の高精度化への要求の妨げの一因となっている。
一方、特許文献２は、イオン注入位置であるウエハ支持プラテンより前方のスキャン両サイド位置と、ウエハ支持プラテンより後方のビームラインの最後方位置のビームスキャン範囲と、において、ビーム計測を行う方法であり、ビームライン上のイオン注入位置とその直前、直後においてファラデーカップによってカップに入射するビームの計測を行うことについては考慮していない。このため、特許文献１に特許文献２を適用することはできない。
また、横方向イオンビーム密度の均一度計測、ビーム電流総量計測、ビームの横方向（Ｘ方向）のプロファイル（並びにビームの縦方向（Ｙ方向）のプロファイル）計測が合理的になされ、イオンビームの調整が実施されて、総合的に最適化ビーム制御になるように実行される必要があった。
ハイブリッド式イオン注入装置においてファーストスキャン方向（横方向）のスキャンビームの横方向イオンビーム密度の分布を均一化する方法は、例えば、特許文献１に提案されている。これらの方法では、ある程度のビームの横方向スポットサイズの変化を想定しているが、ビームスキャンの両端においてもビームがターゲット上に留まるようなビームサイズの拡大までは想定していない。図１０にビームサイズが小さい場合のイオンビーム密度分布を示し、図１１にはビームサイズが大きいことによってビームの居残り現象が生じている場合のイオンビーム密度分布を示す。
一方、スキャンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一化に先立って実行されるビームチューニングにおいて、ビーム電流値を増やすだけの単純なチューニングを行うと、ビーム電流を増やすことはできても、イオン注入位置でのビームの横方向（Ｘ方向）の分布が変化し、ビームサイズが拡大してしまう場合がある。
スキャンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一化は静電式ビームスキャナーの場合、印加する交流電場（三角波）の傾きdV/dtを補正（増減）することにより実施しているが、上記のようなビームの居残り現象が発生するとこの補正がうまく動作せず、スキャンビームの横方向イオンビーム密度の分布を均一化することができない。これは、スキャン範囲端部におけるビーム電流値が元々のビーム電流強度以外の要因で決まっているために、その場所での交流電場の傾きdV/dtを補正すること自体に矛盾が生じてしまうためである。
これを解決するためには、スキャンビームの均一化に先立って実行されるビームチューニングにおいて、ビーム電流値以外に静止ビームの横方向分布（横方向静止プロファイル）をモニタし、ビーム電流値と静止ビームの横方向のイオンビーム密度の分布の両方を同時にチューニングする必要がある。
静止ビームの横方向（Ｘ方向）静止プロファイルを測定するためには、Ｙ方向に縦長の細いスリットを持つファラデーカップを用いて、これをＸ方向に機械的に移動させることにより測定する必要がある。ビームのＸ方向がビームスキャナーによる静電スキャン、Ｙ方向がメカニカルＹスキャンであるハイブリッド式のイオン注入装置の場合、ビーム横方向静止プロファイルを測定するためにはビームの静電スキャンを止めた上で、上記のファラデーカップをＸ方向に移動させてＸ方向各点での静止ビーム強度分布を測定して、ビーム横方向静止プロファイルを求める必要がある。
しかしながら、この方法では１点の測定時間がファラデーカップの機械的な移動時間の制限を受けるため、測定の高速化に限界があり、高速化が要求されるイオン注入装置のチューニングに使用するモニタとしては現実的でない。
また、パラメータチューニングにおいて最適化すべき応答が１変量の場合には、それが所望の値になるようパラメータを変化させればよいが、応答が多変量の場合には、それらを合成して１つの変数に変換しなければならない。
ビームスキャナーによってイオンビームを一軸方向、例えば水平方向に関してあるファーストスキャン周波数（ビームスキャン（ファーストスキャン）速度）で往復走査させる一方、メカニカルＹスキャン装置によってウエハを前記一軸方向に直角な方向、例えば鉛直方向にあるスロースキャン周波数（ウエハスキャン速度あるいは縦スキャン速度）で往復走査させるハイブリッド式イオン注入装置において、ビームの往復走査周波数を可変として往復走査のビームスキャン速度を変更する場合、特に低周波数側の遅いビームスキャン速度で使用する場合には、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、ファーストスキャン周波数（ビームスキャン速度）がスロースキャン周波数（ウエハスキャン速度）に近づき、かつＹ方向のビームサイズが小さくなると、各周期のビームスキャン同士による縦方向ビーム重なり幅(重なり量)が変化し、ウエハ基板に対する縦方向の注入分布むらの発生により縦方向のイオン注入分布の均一性が悪化してしまう。
これを解決するためには、スキャンビームの均一化に先立って実行されるビームチューニングにおいて、ビーム電流値以外にＸ方向（横方向）及びＹ方向(縦方向)スキャン周波数に応じて静止ビームの縦方向のイオンビーム静止密度（縦方向プロファイル）をモニタし、縦方向のイオン注入分布が均一になるように、Ｙ方向(縦方向)ビームサイズを大きくしなければならない。
以上のような点に鑑み、本発明の具体的な課題は、チューニングの容易なイオン注入装置及びその制御方法を実現することにある。
本発明は、イオン源から引出電極により引き出したイオンビームをウエハに至るビームライン上を通るよう構成し、該ビームラインに沿って、質量分析磁石装置、質量分析スリット、ビームスキャナー、ビーム平行化装置、ウエハ処理室、ウエハメカニカルスキャン装置（メカニカルＹスキャン装置）を配設して、ビームラインのウエハ手前並びに近傍区間には、イオンビームを測定するサイドカップ電流測定器（固定式ビーム測定器）並びに移動式又は固定式の注入位置ビーム電流測定装置（移動式又は固定式のビーム測定装置）を設けたイオンビームスキャン処理装置に適用される。
本発明は、以下の構成を取り得る。
（構成１）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置において、イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整とを同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
（構成２）
前記制御装置による、前記設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向ビームサイズの同時調整は、前記設定されたビーム電流量の調整を優先した同時調整であることを特徴とする構成１に記載のイオン注入装置。
（構成３）
前記制御装置による、前記設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向ビームサイズの同時調整は、前記横方向ビームサイズの調整を優先した同時調整であることを特徴とする構成１に記載のイオン注入装置。
（構成４）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置において、イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、縦方向ビームプロファイルの調整とを同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
（構成５）
前記制御装置は、前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を実行することを特徴とする構成４に記載のイオン注入装置。
（構成６）
前記制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記ビームスキャナーのスキャン周波数に応じて、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な前記縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とする構成５に記載のイオン注入装置。
（構成７）
前記制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記メカニカルスキャンの縦スキャン速度に応じて、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な前記縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とする構成５に記載のイオン注入装置。
（構成８）
前記制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記ビームスキャナーのスキャン周波数と前記メカニカルスキャンの縦スキャン速度に応じて、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な前記縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とする構成５に記載のイオン注入装置。
（構成９）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置において、イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整と、縦方向ビームプロファイルの調整と、を同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
（構成１０）
前記制御装置は、前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を実行することを特徴とする構成９に記載のイオン注入装置。
（構成１１）
前記制御装置は、前記設定されたビーム電流量への調整と、横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な前記横方向ビームサイズの調整と、前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整と、を同時に実行することを特徴とする構成９に記載のイオン注入装置。
（構成１２）
前記複数の固定式ビーム測定器のうち少なくとも一つの前記固定式ビーム測定器は、ビームライン上のイオン注入位置の前後でビームラインの側方に設置されるサイドカップ電流測定器であることを特徴とする構成１〜１１のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成１３）
前記移動式又は固定式のビーム測定装置は、イオン注入位置に設置される注入位置ビーム測定装置であることを特徴とする構成１〜１２のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成１４）
前記制御装置は、個別満足度値と合成満足度値を導入してビーム電流/ビームプロファイル制御を行なうことを特徴とする構成１〜１３のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成１５）
ビームラインの最下流には、全ビーム電流計測機能を有してイオン注入位置の後方で最終セットアップビームを計測するチューニングファラデーカップが配置され、
前記制御装置は、前記固定式ビーム測定器からのビーム波形/ビーム電流信号、前記移動式又は固定式のビーム測定装置からのビーム波形/ビーム電流信号、前記チューニングファラデーカップにより得られるビーム電流信号をリファレンスとしてモニタして、これらを合成満足度値の関数を用いて１つの変量に変換して、パラメータのチューニングを行なうことを特徴とする構成１〜１４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成１６）
前記制御装置は、合成満足度値が設定値になったら、全ての変量が規格を満足するように計算式を構成することを特徴とする構成１４に記載のイオン注入装置。
（構成１７）
前記制御装置は、チューニングするパラメータの特性に合わせて、前記合成満足度値を複数用意することを特徴とする構成１５に記載のイオン注入装置。
（構成１８）
前記制御装置は、前記固定式ビーム測定器からのビーム波形、前記移動式又は固定式のビーム測定装置からのビーム波形を、ＡＤ変換式変量計測器を介して取り込むように構成されており、
前記ＡＤ変換式変量計測器は、ある時刻tiにおけるビーム強度Ii（iは０及び正の整数）の形の波形データ列になっている(t0,I0),(t1,I1)…(tn,In)を、チューニング制御に用いる数値データに変換して前記制御装置に出力することを特徴とする構成１５〜１７のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成１９）
前記ＡＤ変換式変量計測器は、前記波形データの数値データ化を、ビーム強度全積分値のｍ％（ｍはあらかじめ定められた値）となるビーム幅、ビームのピーク強度、ビーム強度の全積分値、及びビーム強度分布の標準偏差について行うことを特徴とする構成１８に記載のイオン注入装置。
（構成２０）
前記制御装置は、前記個別満足度値を、横軸に適正化すべき応答の１つを取ったときに、それを満たすべき上下限規格値を設定し、応答がこの上下限規格値の間に入ったときに設定値となるような台形状の関数形とすることを特徴とする構成１４〜１９のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成２１）
前記制御装置は、合成満足度値Dとして以下の式を用い、
D=α1・d1β1＋α2・d2β2＋・・・・・・・＋αn・dnβn、
βnは前記上下限規格値に対する厳しさを表現する係数、αnは各個別満足度値の重みであり、重みαは以下の式（１）を満足するように設定されることを特徴とする構成２０に記載のイオン注入装置。
Figure 2013206833
（構成２２）
前記制御装置は、前記合成満足度値Dの値が設定値となったときに、全ての応答が前記上下限規格値内に収まっているものとしてチューニングを完了することを特徴とする構成２１に記載のイオン注入装置。
（構成２３）
前記制御装置は、前記ＡＤ変換式変量計測器を通して取り込んだビーム波形データを、複数の入力制御を同時に行うトラッキングタスクにより処理することを特徴とする構成１８又は１９に記載のイオン注入装置。
（構成２４）
前記制御装置は、前記トラッキングタスク内ではあらかじめ定められた計算式により合成満足度値の計算を行い、計算結果を当該制御装置内で共通に参照可能なテーブルにセットすることを特徴とする構成２３に記載のイオン注入装置。
（構成２５）
設定した１つの変量値が最大になるように各種装置パラメータの各要素の値をチューニングすることにより、設定目標値に対して所望の適正化されたビームを得るよう構成したことを特徴とする構成１４〜２４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成２６）
前記各種装置パラメータの要素の値は、前記イオン源においては、プラズマおよび熱電子の調整要素であるガス流量、アーク電流、フィラメント電流、アーク電圧、カソード電圧、カソード電流の値であることを特徴とする構成２５に記載のイオン注入装置。
（構成２７）
前記各種装置パラメータの要素の値は、前記イオン源以降のビームラインの各要素においては、前記イオン源からイオンビームを引き出すための引出電極の位置、前記質量分析磁石装置、Ｘステアラー、ビーム整形レンズ、前記ビームスキャナー、ビーム平行化レンズ、加速／減速装置、角度エネルギーフィルタ、その他電極の各電流または電圧の値であることを特徴とする構成２５に記載のイオン注入装置。
（構成２８）
前記複数の固定式ビーム測定器のうち少なくとも一つの前記固定式ビーム測定器を、サイドカップ電流測定器により構成し、電流積分値量を計測することを特徴とする構成１２に記載のイオン注入装置。
（構成２９）
前記移動式又は固定式のビーム測定装置である前記注入位置ビーム測定装置により、縦方向プロファイル及び横方向プロファイルを計測するよう構成したことを特徴とする構成１３に記載のイオン注入装置。
（構成３０）
前記複数の固定式ビーム測定器のうち少なくとも一つの前記固定式ビーム測定器を、全ビーム電流計測機能を有してイオン注入位置の後方でスキャンビームを計測するチューニングファラデーカップにより構成し、電流積分値量を計測することを特徴とする構成１〜１１のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
（構成３１）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性をビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置の制御方法において、
イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
（構成３２）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性をビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置の制御方法において、
イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、縦方向ビームプロファイルの調整とを同時に実行することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
（構成３３）
前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を実行することを特徴とする構成３２に記載のイオン注入装置の制御方法。
（構成３４）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置の制御方法において、
イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の均一性を確保するための横方向ビームサイズの調整と、縦方向イオン注入分布の均一性を確保するための縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
本発明においては、移動式又は固定式のビーム測定装置をイオン注入位置の任意の位置に固定し、ビームスキャンされたビーム波形を、例えばオシロスコープのようなＡＤ変換式変量計測器を介して得ることにより、高速に測定する。この測定されたビーム波形とビーム電流の双方をリファレンスとして、ビームチューニングを行い、ビームの居残り現象を発生させない。ビーム電流量だけでなく、ビームの広がりも同時にチューニングすることができ、両者を再現性よくチューニングすることができる。
本発明によれば、ビーム電流量だけでなく、ビームの広がりも同時にチューニングするため、ビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整、および縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を同時に短時間で実行することが可能となる。さらに、両者を再現性よくチューニングすることができ、チューニングの容易なイオン注入装置及びその制御方法を提供することができる。
本発明が適用され得るイオン注入装置の一例を説明するための概略図である。 本発明によるイオンビームスキャン処理を実現するための制御系の構成例を説明するための図である。 ビームプロファイラをイオン注入位置の任意の位置に固定配置した状態でスキャンビームを当てた場合に得られる横方向（Ｘ方向）ビームプロファイルの例を示した図である。 本発明によるイオンビームスキャン処理を実現するための制御系のうち、制御装置と注入位置ビーム電流測定装置（ビームプロファイラ）及びサイドカップ電流測定器との接続構成例を示した図である。 移動式又は固定式の注入位置ビーム電流測定装置（ビームプロファイラ）の一例を示した図である。 固定式の注入位置ビーム電流測定装置の一例を示した図である。 移動式又は固定式の注入位置ビーム電流測定装置とイオン注入位置の後方でのチューニングファラデーカップによる計測の一形態を説明するための図である。 注入位置ビーム電流測定装置（ビームプロファイラ）及びサイドカップ電流測定器からの波形信号を、イオンビームのチューニング制御に用いるために数値化する場合の４つの例を示した図である。 パラメータチューニングにおいて応答（横軸）とその設定上下限値および個別満足度値（縦軸）との関係を説明するための図である。 個別満足度値を表すための式に用いられている、上下限規格値に対する厳しさを表現する係数βnについて説明するための図である。 制御装置における処理の１つである、トラッキングタスクについて説明するための図である。 図１に示されたサイドカップ電流測定器、注入位置ビーム電流測定装置、及びチューニングファラデー内に装備されているファラデーカップからの波形の例を示した図である。 イオンビームの横方向ビームサイズが小さいときの横方向イオンビーム密度分布の一例を示した図である。 イオンビームの横方向ビームサイズが大きいことによってビームの居残り現象が発生し、スキャン範囲端部において横方向イオンビーム密度が低下した例を説明するための図である。 スロースキャン（メカニカルＹスキャン）周波数に対し、ファーストスキャン（Ｘスキャン）周波数が同程度に小さく、かつＹ方向の縦ビームサイズが小さい場合にＹ方向のイオン注入密度の均一性が悪化した例を説明するための図である。 図１２Ａと同様、スロースキャン周波数に対し、ファーストスキャン周波数が同程度に小さく、かつＹ方向の縦ビームサイズが小さい場合にＹ方向のビーム密度均一性が悪化した例を説明するための図である。 図１２ＢでＹ方向の縦ビームサイズが大きくなり、Ｙ方向のイオン注入密度の均一性が良くなった例を説明するための図である。
図１を参照して、本発明が適用され得るイオン注入装置の概略構成について説明する。本発明が適用され得るイオン注入装置は、イオン源１０から引出電極１２により引き出したイオンビームをウエハ５８に至るビームライン上を通るよう構成し、該ビームラインに沿って、質量分析磁石装置２２、質量分析スリット２８、ビームスキャナー３６、ウエハ処理室（イオン注入室）７０を配設している。ウエハ処理室７０内には、ウエハ５８を保持するウエハ支持プラテンを備えたウエハメカニカルスキャン装置（メカニカルＹスキャン装置）が配設される。イオン源１０から引き出されたイオンビームは、ビームラインに沿ってウエハ処理室７０のイオン注入位置に配置されたウエハ支持プラテン上のウエハ５８に導かれ、ビームラインのウエハ手前区間並びにウエハ近傍区間（ウエハ前後の直近位置もしくはウエハ位置、すなわちイオン注入位置）には、イオンビームを測定するサイドカップ電流測定器（固定式ビーム測定器）７６並びに注入位置ビーム電流測定装置（移動式又は固定式のビーム測定装置）７８を設ける。特に、サイドカップ電流測定器７６はイオン注入位置の両サイドに設ける。後述するように、注入位置ビーム電流測定装置７８は、固定式、イオン注入位置とウエハメカニカルスキャン位置の間で移動/退避を行なう移動測定式のいずれでも良い。
質量分析磁石装置２２と質量分析スリット２８との間には、必要に応じて、第１の四重極レンズ装置（磁場式または静電場式）（第１のビーム整形装置）２４やパーク電極（ビーム退避偏向装置）２６が配置され、質量分析スリット２８とビームスキャナー３６との間には、第２の四重極レンズ装置（第２のビーム整形装置）３０が必要に応じて配置される。ビームスキャナー３６とウエハ処理室７０との間には、ビーム平行化装置４０、加速/減速装置４２、ＡＥＦ（角度エネルギーフィルタ）６０が必要に応じて配置されている。
図１は、イオンビームスキャン処理装置のうち、特にウエハを一枚ずつイオン注入処理する枚葉式イオン注入装置であって、静電場式(もしくは磁場式(図示せず))のビーム偏向走査装置（以下、ビームスキャナー３６と呼ぶ）及び静電場式のビーム平行化装置４０（ビーム平行化レンズあるいはパラレルレンズ、以下ではパラレルレンズと呼ぶ）を備えたイオン注入装置の模式図である。特に、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。イオン注入装置の構成について、イオン源１０を起点とするビームラインの最上流から簡単に例示、説明する。
イオン源１０の出口側には、イオンチャンバー内で生成されたプラズマからイオンをイオンビームとして加速して引き出す引出電極１２が設けられている。イオン源１０から引き出されたイオンビームは、ビームラインに沿ってウエハ処理室７０のイオン注入位置に配置されたウエハ５８に導かれる。イオン源１０の下流には、引き出されたイオンビームから所定のイオンを分離し、分離したイオンからなるイオンビームを取り出すための質量分析磁石装置２２が配置されている。質量分析磁石装置２２の下流側には、イオンビームを上下（縦）方向または水平(横)方向にビーム整形する第１の四重極レンズ装置２４、イオンビームをビームラインから瞬時に外れる方向に偏向して一時退避させるパーク電極２６、さらに、イオンビームのうち所定の質量のイオンからなるイオンビームが通過する質量分析スリット２８があり、イオンビームをビーム整形する第２の四重極レンズ装置３０が配置されている。パーク電極２６と質量分析スリット２８は、パークハウジング２７に収容されている。第２の四重極レンズ装置３０の下流側には、ビームラインに入れ出しすることにより必要に応じてイオンビームを全遮断するとともに全ビーム電流を計測するインジェクタフラグファラデーカップ３２が配置されている。インジェクタフラグファラデーカップ３２の下流には、楕円形又は円形の断面形状のイオンビームを、イオンビームの進行方向と直交する横方向（水平方向あるいはＸ方向）に周期的に往復走査させる静電式（もしくは磁気式）のビームスキャナー３６が配置されている。なお、インジェクタフラグファラデーカップ３２は、挿入式ビーム遮断装置としても作用する。
ビームスキャナー３６の下流側には静電式（もしくは磁気式(図示せず)）で構成されるパラレルレンズ４０が配置されている。パラレルレンズ４０は、ビームスキャナー３６により、偏向前のイオンビーム進行方向であるビームライン方向と直交する水平方向に偏向する角度を持つように連続的に偏向されたイオンビームを、上記ビームライン方向に平行となるように再偏向する。つまり、パラレルレンズ４０を構成する各電極間の電界により、ビームスキャナー３６で水平方向に偏向されたイオンビームが、偏向前のイオンビーム進行方向（ビームライン方向）に平行なイオンビームとなる。
パラレルレンズ４０からのイオンビームは、加速/減速装置４２により必要ビームエネルギー(ビームの静電加速エネルギー)に調整された後、ＡＥＦ６０に送られる。加速／減速装置４２は、直線形状の電極で構成されており、各電極の電圧を調整してイオンビームを加速／減速させる。加速／減速装置４２の下流側には、ハイブリッド型のＡＥＦ６０が配置されている。ＡＥＦ６０では、イオンビームのエネルギーに関する分析が行われ、必要なエネルギーのイオン種のみが選択される。すなわち、ＡＥＦ６０は、目的の加速エネルギーが得られているイオンビームを選別するエネルギーフィルタである。
ＡＥＦ６０は、磁界偏向用の磁気偏向電磁石と静電界偏向用の静電偏向電極とを備えている。磁気偏向電磁石は、図示を省略しているが、ＡＥＦチャンバーの上下左右を囲むように配置されており、上下左右を囲むヨーク部材とそのヨーク部材に巻回された上下左右のコイル群とから構成されている。一方、静電偏向電極は、一対のＡＥＦ電極６２から構成され、イオンビームを上下方向より挟み込むように配置されている。磁界による偏向時には、磁気偏向電磁石からの磁界によりイオンビームを下方に約１０〜３０度偏向させ、目的エネルギーのイオンビームのみを選択できる。一方、静電界による偏向時には、一対のＡＥＦ電極６２間で発生する静電界の作用によって、イオンビームを磁界と同様に下方に偏向させ、目的エネルギーのイオンビームのみを選択できる。
ビームラインの最後に、ウエハ処理室（イオン注入室あるいはイオン注入プロセスチャンバー）７０がある。ウエハ処理室７０は、ＡＥＦチャンバーと連通している。ウエハ処理室７０内には、エネルギー分解可変スリット（ＳＥＳ：Selectable Energy Slit）、プラズマシャワー（いずれも図示省略）が配置されている。エネルギー分解可変スリットは、各スリット面をイオン種に応じて順次切り替えることにより、クロスコンタミネーションを低減している。プラズマシャワーは、低エネルギー電子をイオンビームとともにウエハ５８の前面に供給し、イオン注入で生じる正電荷のチャージアップを中和するとともに抑制している。プラズマシャワーの左右端の近傍、ウエハ処理室７０内のウエハ手前部には、ウエハ５８の水平方向の両サイドに対応する箇所にそれぞれ、サイドカップ（ドーズカップ）電流測定器７６が配置され、イオン注入中も含めビーム電流（ドーズ量）を測定する。具体的には、電流測定回路に接続されている左右のサイドカップに入ってくるイオンビームが、その回路を流れてくる電子により中性化されるので、この電子の流れを測定することによってイオンビームの測定を行う。
イオン注入位置であるウエハ近傍区間には、注入位置ビーム電流測定装置７８が設置されている。注入位置ビーム電流測定装置７８は、イオン注入位置でのビーム電流の強弱測定並びにスキャン方向のビーム形状の測定を行うためのビームプロファイラとして作用するファラデーカップを備えている。ファラデーカップは、通常、長円形もしくは長方形のビーム入射開口を持つ。注入位置ビーム電流測定装置７８は、単一列ビームプロファイラカップを設けた移動測定式又は固定測定式のもの（図２のａ、ｂ）、もしくは複数列ビームプロファイラカップ群を設けた固定式(移動/固定装置を備えている)の注入位置ビーム電流測定装置７８ａ（図２のｃ）のいずれを用いても良い。
移動測定式又は固定測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８は、通常はビームスキャン位置から退避している。図４Ｂに示すように、移動測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８は、スリット測定部７８−１とマルチホール測定部７８−２を有する。移動測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８は、イオン注入前などに、退避位置から、ビームスキャン領域上をスキャンされているイオンビームと直交して水平方向へ移動しながら、イオン注入位置の水平方向上の各位置（数十から数千ポイント位置以上）におけるイオンビーム密度（ビーム電流密度）を、スリット測定部７８−１により測定する。移動測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８はまた、イオン注入前などに、退避位置からビームスキャン領域上の中間部に移動し固定して置かれ、スキャンされているイオンビームのビームスキャン方向（横方向）のプロファイルならびに電流積分値量を、スリット測定部７８−１により測定するとともに、スキャンされているイオンビームの上下方向（縦方向）のビーム縦プロファイルを、マルチホール測定部７８−２により測定する。
固定測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８ａの場合も、通常はビームスキャン位置から退避している。図４Ｃに示すように、固定測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８ａは、横方向に並ぶ複数列スリット測定部（複数列ビームプロファイラカップ群）７８ａ−１と中央の２つのスリット測定部７８ａ−１の間に設けられたマルチホール測定部７８ａ−２を有する。固定測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８ａは、イオン注入前などに退避位置からビームスキャン位置に位置変更して、ビームスキャン領域上をスキャンされているビームを、イオン注入位置の水平方向上の複数列ビームプロファイラカップ群の各カップ位置（数十から数千ポイント位置以上）におけるイオンビーム密度（ビーム電流密度）並びにイオンビームの水平方向のプロファイルをスリット測定部７８ａ−１により測定する。注入位置ビーム電流測定装置７８ａはまた、スキャンされているイオンビームの上下方向（縦方向）のビーム縦プロファイルは、マルチホール測定部７８ａ−２により測定する。
よって、移動測定式、固定測定式のいずれの場合も、ビーム電流測定の結果、イオンビーム密度のビームスキャン方向の均一性がプロセスの要求に満たない場合には、後述する制御装置が、ビームスキャナー３６の印加電圧を、プロセス条件を満たすように自動的に調整（ビームチューニング）し、必要に応じて、注入位置ビーム電流測定装置７８（７８ａ）によって、再度注入位置ビーム電流測定を実施する。
ビームラインの最下流には、ファラデーカップと同様の全ビーム電流計測機能を有してイオン注入位置の後方で最終セットアップビームを計測するチューニングファラデーカップ８０が配置されている。
このチューニングファラデーカップ８０は、サイドカップ電流測定器７６とは別の、複数の固定式ビーム測定器の１つとして見なすことができる。例えば、図４Ｄに示すように、イオンビームが入射する開口８０ａを持つチューニングファラデーカップ８０により、複数の固定式ビーム測定器のうちの一つの固定式ビーム測定器を構成する。そして、イオン注入位置に設置される注入位置ビーム電流測定装置７８により縦方向プロファイル、横方向プロファイルの測定と同時に測定を行う場合、注入位置ビーム電流測定装置７８により測定できない範囲については、チューニングファラデーカップ８０の測定による電流積分値量の値を、上記測定できない範囲の前後の値から補完演算して得ることができる。
図２は、ビームスキャナー３６によるビームスキャンとウエハメカニカルスキャン装置によるメカニカルＹスキャンを併用してウエハ５８にイオン注入を行う時の様子を説明するための図である。
図２において、ウエハメカニカルスキャン装置は昇降装置１１を備える。昇降装置１１は、ウエハ５８を保持するウエハ支持プラテン５９を備え、ウエハ支持プラテン５９を上下方向に昇降させることによりウエハ５８を昇降（メカニカルＹスキャン）させる。図２（ａ）においてウエハ５８は昇降装置１１と共に図面の上下方向に往復移動されることを示し、図２（ｂ）においてウエハ５８は昇降装置１１のウエハ支持プラテン５９と共に図面の面に直角な方向に往復移動、すなわちメカニカルＹスキャンされることを示している。つまり、イオンビームが、例えば一軸方向に往復スキャンされるものとすると、ウエハ５８は、昇降装置１１により上記一軸方向に直角な他方向に往復移動するように駆動される。
また、ウエハメカニカルスキャン装置は、昇降装置１１のほかに、制御装置として機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）１００と、ウエハ５８の上下方向の位置を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備える。ＣＰＵ１００は、ウエハ５８の上下方向の位置を検出する位置センサ（図示せず）からの位置検出信号を受け、必要に応じてウエハ５８の位置をＲＡＭ１１０に記憶する。一対のサイドカップ電流測定器７６は、イオンビームが照射される領域内の固定位置、ここでは昇降装置１１の左右位置に配置されており、ビーム電流量（ドーズ量）を測定し、測定値をＣＰＵ１００に出力する。
ビーム変動/ドーズ量変動への追従制御を行なうため、図２（ａ）に示されるＣＰＵ１００は、一対のサイドカップ電流測定器７６の両方もしくは一方で測定された測定値に基づき、縦方向イオン注入分布が一定になるように昇降装置１１のメカニカルＹスキャン速度を制御する。
図２に破線の矢印（Ｘを付した方向の矢印）で示すように、イオンビームは、ビームスキャナー３６によって、最大ビームスキャン幅の場合には、周期的に一対のサイドカップ電流測定器７６を横切るように水平方向（横方向あるいはＸ方向）に往復走査（ビームスキャンあるいはＸスキャン）される。水平方向に往復走査しているイオンビームに対して、実線の矢印（Ｙを付した方向の矢印）で示すように、ウエハ５８が上下方向（縦方向あるいはＹ方向）に移動すると、イオンビームはウエハ５８の全面を往復走査することとなり、その結果としてイオンビームのイオンがウエハ５８の全面に注入される。具体的には、ウエハ５８が最下位置から最上位置、または最上位置から最下位置まで移動する間に、イオンがウエハ５８全面に注入される。
ところで、移動測定式の注入位置ビーム電流測定装置７８をビームプロファイラとしてイオン注入位置の任意の位置に固定し、ビームスキャンされたビーム波形を、ＡＤ変換式変量計測器(例えばデジタルオシロスコープ)を接続することにより、高速に測定することができる。この測定されたビーム波形とサイドカップ電流測定器７６で測定されたビーム電流の双方をリファレンスとして、ＣＰＵ１００によりビームチューニングを行い、ビームの居残り現象を発生させない。本実施形態の場合、ＣＰＵ１００は、ビーム電流量だけでなく、ビームの広がり（ビームサイズ）も同時にチューニングすることができ、両者を再現性よくチューニングすることができる。
本発明では、スキャンビームに対して静止ビームの場合と同等のＸ方向プロファイル測定を可能とするために、ビームスキャナー３６における静電スキャンの特徴を生かし、図３に示すように、スキャンビームをイオン注入位置の任意の位置に停止させたビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）で測定することにより、Ｘ方向（横方向）の静止ビームプロファイルとほぼ等価なＸ方向のスキャンビームプロファイルならびに電流積分値量を測定できるようにしている。これはビームプロファイラで計測されるビーム強度をＡＤ変換式変量計測器(例えばデジタルオシロスコープ)のような高速ＡＤ変換が可能な計測器で測定することにより、ビーム強度の時間分解能を上げたものであり、ある時刻でのビーム強度をプロットすると、ビームのＸ方向プロファイルと等価なものが得られる。
この測定の利点は、ビームスキャナー３６の静電スキャン（周波数＝数100Hz〜数kHz）１スキャンで１データの取得が可能で、データの転送を考慮しても数１００msecで１サンプルのデータ取得が可能となる点である。ビームチューニングに必要なＸ方向プロファイルの取得に必要な時間を従来と比較して、圧倒的に短縮することが可能となる。
本発明においては、図４Ａに示すように、一対のサイドカップ電流測定器７６、移動測定式のビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）にＡＤ変換式変量計測器１５０を介して制御装置（ＣＰＵ）１００を接続している。これにより、任意の位置に停止させたビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）に加え、イオン注入位置の両サイドに置かれたサイドカップ電流測定器７６、７６を通して得られる電流波形も同様に制御装置（ＣＰＵ）１００に取り込む構成としている。
図４Ｂは、注入位置ビーム電流測定装置７８の一例を示す。注入位置ビーム電流測定装置７８は、上下方向に延びるスリット測定部７８−１と、上下方向に配列された２列のマルチホール測定部７８−２とを持つ。スリット測定部７８−１はビーム電流と横方向のビーム横プロファイルならびに電流積分値量の測定に用いられる。一方、マルチホール測定部７８−２は、ビームの上下方向のプロファイル(ビーム縦プロファィル)を検出するためのものであり、一列目のマルチホールの間に２列目のマルチホールが位置する配置形態とすることで見かけ上連続した検出データを得ることができる。この注入位置ビーム電流測定装置７８は、図示しない駆動機構により、図中矢印で示す方向に進退自在にされ、任意の位置に固定可能な移動測定式に構成されている。
このような構成を採用している目的は、スキャン範囲の中央と両端のイオンビーム密度をなるべく均一にするためである。これは、次に続くスキャンビームの均一化において最初からビーム強度のＸ方向分布が均一であれば、均一化のチューニングが短時間で終了するからである。さらに、停止させたビームプロファイラ位置でのＸ方向プロファイル（ビーム横方向プロファイル）ならびに電流積分値量を設定上下限値内にチューニングしたとしても、Ｘ方向両端でのプロファイルならびに電流積分値量が必ずしも設定上下限値内とは限らないため、スキャン範囲の中央と両端の合計３点のプロファイルデータならびに電流データを取り込み、チューニングする必要があるためである。
次に、上記のようなイオン注入装置に本発明を適用する場合の動作原理について説明する。
図９を参照して、制御装置（ＣＰＵ）１００は、イオンビームのチューニングのために、ビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）のスリット測定部７８−１からのビーム波形出力信号（上から２番目：プロファイルカップ波形）、サイドカップ電流測定器７６からの２つのビーム波形信号（上から１番目と３番目：右あるいは左サイド計測カップ波形）、及び、従来、パラメータチューニングに使用されているビームダンプ（チューニングファラデーカップ８０）内に装備されているファラデーカップからの波形（下から１番目：チューニングファラデーカップ波形）により得られるビーム強度を用いる。ビーム波形出力信号はＡＤ変換式変量計測器などで計測され、ビーム幅などに数値化された後、パラメータチューニングのリファレンスとして使用される。
リファレンスとしてモニタされる信号が複数（多変量）であるので、制御装置１００は、これらを、合成満足度値の関数を用いて１つの変量に変換し、この値が最大（例えば最大値が「１」であるような設定値）になるように装置パラメータをチューニングすることにより、所望のビーム状態を得る。合成満足度値が設定値（例えば１）になったら、全ての変量が規格を満足するように計算式が工夫されている。さらに、パラメータの特性に合わせて合成満足度値が複数用意されている。
ビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）やサイドカップ電流測定器７６等からのビーム波形をＡＤ変換式変量計測器１５０に取り込む。この時点ではデータはある時刻におけるビーム強度の形のデータ列に(t0，I0)，(t1，I1)，…，(tn，In)になっている。これらをチューニング制御に用いるためには数値化する必要がある。
本発明においては、波形データの数値化を例えば、図５に示すように、
（１）ビーム強度全積分値のｎ％（ｎは所望の値で、例えば７０）となるビーム幅（図５ａ）、
（２）ビームのピーク強度（図５ｂ）、
（３）ビーム強度の全積分値（図５ｃ）、
（４）ビーム強度分布の標準偏差（図５ｄ）、
とした。
パラメータチューニングにおいて適正化すべき応答が１変量の場合には、それが所望の値になるようパラメータを変化させればよいが、本発明の場合のように応答が多変量の場合には、それらを合成して１つの変数に変換しなければならない。そこで、本発明では個別満足度値と合成満足度値を導入して制御に用いた。
個別満足度値ｄｎは、図６のごとく、横軸に適正化すべき応答ｙｎの１つ、例えばビーム幅を取ったときに、それを満たすべき上限値ＵＬと下限値ＬＬの規格値を設定し、ビーム幅がこれらの上下限値（上下限規格値）の間に入ったときに１となるような台形状の関数形とする。
合成満足度値Dには以下の式を用いた。
D=α1・d1β1＋α2・d2β2＋・・・・・・・＋αn・dnβn
αnは各個別満足度値の重みであり、この重みを大きくするとパラメータチューニングの際に、該当の応答が優先的に適正化されるよう動作させる働きを持つ。また、重みαは以下の式（２）を満足するように設定する。
Figure 2013206833
こうしておけば、合成満足度値Dの値が設定値（例えば１）となったときに、全ての応答が上下限規格値内に収まっていることになり、チューニングが完了したことになる。
βnは上下限規格値に対する厳しさを表現する係数であり、図７に示すように、βn＞１とすると、応答が上下限規格値に近づかない限り個別満足度値は上がらない。一方、βn＜１とすると、応答が上下限企画値から離れていても個別満足度値が上がっていく。
ＡＤ変換式変量計測器１５０から制御装置１００に取り込まれたビーム波形データは、常時走っているトラッキングタスクにより処理される。１つの変量値が最大になるように各種装置パラメータである各要素の値をチューニングすることにより、所望の適正化されたビーム状態を得ることができる。各種装置パラメータの要素の値は、イオン源においては、プラズマおよび熱電子の調整要素であるガス流量、アーク電流、フィラメント電流、アーク電圧、カソード電圧、カソード電流の値である。イオン源以降のビームラインの各要素においては、引出電極１２の位置、質量分析磁石装置２２、Ｘステアラー、第１、第２ビーム整形レンズ（第１、第２の四重極レンズ装置２４，３０）、静電スキャナー（ビームスキャナー３６）、静電平行化レンズ（パラレルレンズ４０）、加速／減速装置、静電/磁場ＡＥＦ（ＡＥＦ６０）、その他電極の各電流または電圧の値である。
図８を参照して、トラッキングタスクの一例を説明する。
（１）常時、ビーム波形を取り込み、波形データを処理して数値化し、あらかじめ定義された満足度値の関数により合成満足度値を計算する。
（２）計算された合成満足度値は制御装置１００で共通に参照可能なメモリの参照テーブルにセットされる。
（３）チューニングするパラメータの特性に合わせて、合成満足度値が複数種類計算される。これは、各個別満足度値に対する重みαｎと上下限規格値に対する厳しさβｎの与え方で変えることができる。
図８では、ビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）からのビーム波形がプロファイラデータとして取り込まれ、サイドカップ電流測定器７６からの２つのビーム波形が左カップデータ、右カップデータとして取り込まれることを示している。これらの波形データは、図５で説明したように、全ビーム強度積分値のｎ％となるビーム幅、ピーク強度、全ビーム強度積分値、ビーム強度分布の標準偏差に数値化される。続いて、トラッキングタスク内ではあらかじめ定められた計算式により合成満足度値計算が行われ、制御装置１００で共通に参照可能なメモリ、例えばＲＡＭ１１０中のテーブルにセットされる。合成満足度値はチューニングするパラメータの特性により、複数用意されている。
次に、スキャン電圧補正関数について説明する。前述したように、イオン注入装置においては、ウエハにおけるイオン注入量（ドーズ量）の面内均一性を保つことが重要である。ファーストスキャンとしてビームスキャン（Ｘスキャン）、スロースキャンとして上下方向（縦あるいはＹ方向）メカニカルＹスキャン（Ｙスキャン）を採用しているイオン注入装置においては、横方向（Ｘ方向）のイオンビーム密度の分布の均一性を保つ目的で、ビームスキャナーのスキャン電圧の制御関数、すなわち基準ビームスキャン制御関数による各ビームスキャン電圧値に、注入位置ビーム電流測定装置７８のビーム測定に基づく補正を加えている。
その補正を行うために必要な関数を、スキャン電圧補正関数と呼んでいる。このスキャン電圧補正関数により、実際にビームスキャナー３６に与えられる補正されたスキャン電圧値は、ビームスキャン電圧補正制御関数となる。ビームスキャン電圧補正制御関数は、横方向（Ｘ方向）のイオンビーム密度の分布の均一性を保つだけでなく、ビームスキャン幅を設定することもできる。
縦方向（Ｙ方向）のイオン注入分布の均一性に関しては、ビームの微小ゆらぎ/微小変動によるドーズ量修正に対応できるように、設定したビーム電流量に応じて両方もしくは一方のサイドカップ電流測定器７６のビーム電流測定値に基づきメカニカルＹスキャン速度を追従変化させる。
なお、イオン注入前のビーム電流調整段階で、固定測定式のビーム測定器及び移動測定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、メカニカルスキャンの縦スキャン速度に応じて、メカニカルスキャンの縦スキャン速度と縦方向ビームサイズの縦方向ビームスキャン重なり関係（設定した重なり幅を保持できる関係）に基づき、縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行するよう制御装置を構成しても良い。
以上の説明で理解できるように、上記実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）従来、ビームのプロファイル測定は、ビームスキャンを止めた上でビームプロファイラを移動させて行っていた。これに対し、本実施形態では、ビームスキャナーによるスキャンビームの特徴を生かし、ビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）をイオン注入位置の任意の位置に固定した上で、ビームスキャンすることで高速にビームプロファイル(スキャン方向(横あるいはＸ方向)及び上下方向(縦あるいはＹ方向))を測定できる。特に、ＡＤ変換式変量計測器（例えばデジタルオシロスコープ）などの高速なＡＤ変換が可能な計測器を組み合わせることで、高速なビームプロファイルの測定が可能である。
（２）ビーム横プロファイル波形と注入位置ビーム電流測定値の双方をリファレンスとして、ビームチューニングを行い、ビームの居残り現象を発生させない。ビーム電流量だけでなく、ビームの広がりも同時にチューニングすることができ、両者を再現性よくチューニングすることができる。
（３）ビーム電流量だけでなく、ビームの広がりも同時にチューニングすることが可能となるため、両者を再現性よくチューニングすることができ、チューニングが容易となる。
（４）設定されたビーム電流量への調整と横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整とにより、ビーム計測及びスキャンコントロールによるビーム電流制御の高精度化が可能となる。
（５）ビームスキャナーによるスキャンビームを、静止したビームプロファイラ（注入位置ビーム電流測定装置７８）で測定することにより、横方向（Ｘ方向）の静止ビーム横プロファイルとほぼ等価な横方向（Ｘ方向）のスキャンビーム横プロファイルを得ることができる。
（６）イオンビームのチューニングに必要な横方向（Ｘ方向）プロファイルの取得に必要な時間を従来と比較して、圧倒的に短縮することが可能となる。
（７）通常は複雑なシーケンスを組み合わせることを要求される多変量の適正化を、合成満足度値を導入することにより、１変量に変換し、パラメータのチューニングが可能になる。
上記により、チューニングの容易なイオン注入装置及びその制御方法を提供することができる。
なお、制御装置による、設定されたビーム電流量への調整と、横方向ビームサイズの同時調整は、設定されたビーム電流量の調整を優先した同時調整であっても良いし、横方向ビームサイズの調整を優先した同時調整でも良い。
本発明は以下の態様を取り得る。
（態様１）
イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、ビーム計測のフィードバックにより制御するウエハメカニカルスキャン装置によりウエハを縦方向にスキャンするとともに、平行化されたイオンビームを、イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び二次元形状、イオンビームの電流密度及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成して、
最短時間で設定された均一性での設定注入量のイオン注入を実施できるよう、ビームスキャナー及びウエハメカニカルスキャン装置を制御するとともに、イオンビームに関係する各部分の設定パラメータ｛(イオン源におけるプラズマおよび熱電子の調整要素であるガス流量、アーク電流、フィラメント電流、アーク電圧、カソード電圧、カソード電流）、引出電極の位置、質量分析磁石装置、第１、第２のビーム整形装置、ビームスキャナー、パラレルレンズ（ビーム平行化装置）、加速／減速装置、AEF、その他の電極等｝をチューニングすることにより所望の適正化されたビーム状態を得るよう調整して、設定値を満足するイオン注入制御を行うよう構成することを特徴とするイオン注入装置のイオン注入方法。
（態様２）
イオン注入装置のウエハ処理室内のビームライン終端部において、イオン注入位置に移動式又は固定式の注入位置メイン計測カップ（注入位置ビーム電流測定装置）を配置し、イオン注入位置の直前エリアの左右両側に注入直前位置左右サイド計測カップ（サイドカップ電流測定器）を配置し、イオン注入位置の後方エリアに注入後方位置計測カップ（ファラデーカップ）を配置する。これらの注入直前位置、注入位置、注入後方位置の各計測カップによりスキャンビームのビーム電流値を測定する。
（態様３）
イオンビームのスキャン範囲における注入位置メイン計測カップのスリット測定部の移動測定によるビーム電流値測定ならびにスキャン方向のビームプロファイル測定を行なう。
（態様４）
移動可能な注入位置メイン計測カップ(スリット測定部)をスキャン範囲の中間位置に固定測定配置してスキャンビームのビーム電流値測定ならびにスキャン方向(横方向又はＸ方向)のビームプロファイル測定を行なう。
（態様５）
左右サイド計測カップ(スリット測定部)及びスキャン範囲の中間位置に固定配置した注入位置メイン計測カップの両者の同時測定により、ビーム重心の調整チューニングを行なう。
（態様６）
注入直前位置左右サイド計測カップ及び注入位置メイン計測カップ(スリット測定部)によるスキャンビームのビーム電流値測定、ならびに、注入位置ビーム電流測定装置のスリット測定部によるスキャン方向のビームプロファイル測定により、ビーム電流値及びＸ方向ビーム幅/Ｘ方向プロファイルを同時に注入パラメータチューニングにより調整する。
（態様７）
中央と両サイドの合計３点のプロファイルデータによりイオンビーム均一化のチューニングを行う。
（態様８）
スキャン範囲における注入位置メイン計測カップのスリット測定部の移動測定によりビーム均一性測定を行う。
（態様９）
移動可能な注入位置メイン計測カップのスリット測定部により、スキャン範囲を左右方向に移動しながらスキャンビームを計測して、ビームスキャンコントロール（スキャン速度設定調整）によるビーム制御により、スキャンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を調整する。
（態様１０）
イオンビームのスキャン範囲における注入位置メイン計測カップのマルチホール測定部により、ビーム電流値測定、ならびに、スキャンビームのスキャン方向と直交する上下方向のビーム縦プロファイル測定を行なう。
（態様１１）
Ｘ方向のビーム幅を、設定した横方向ビーム幅にビームチューニングする。
（態様１２）
注入後方位置計測カップにより静止ビーム電流値を測定し、そのビーム電流値をビーム電流チューニングの初期ビーム電流参照値とする。
（態様１３）
注入後方位置計測カップ（チューニングファラデーカップ）によるスキャンビームのビーム電流測定により、スキャンビームの注入パラメータチューニングを行うことにより目標ビーム電流値が得られるようスキャンビームを調整する。
（態様１４）
注入後方位置計測カップ(スリット測定部)によるスキャンビームのビーム電流測定により、スキャンビームの注入パラメータチューニングを行うことにより目標ビーム電流値が得られるようスキャンビームのビーム電流値を調整する。
（態様１５）
イオン注入位置において目標ビーム電流値となるよう、注入直前位置左右サイド計測カップ及び注入位置メイン計測カップ(スリット測定部)によりスキャンビームのスキャン方向のビーム電流値測定を行いスキャンビームのビーム電流値を調整する。
（態様１６）
スキャン範囲における注入位置メイン計測カップ(スリット測定部)の移動測定によるビーム均一性測定を行いスキャンビームのスキャンを制御してスキャンビームの均一性を調整する。
（態様１７）
注入直前位置左右サイド計測カップ及び注入位置メイン計測カップ(スリット測定部)によるスキャンビームのビーム電流値測定、ならびに、注入位置ビーム電流測定装置のマルチホール測定部によるビームの上下方向のビーム縦プロファイル測定により、ビーム電流値及び縦方向ビーム幅/縦方向プロファイルを同時に注入パラメータチューニングにより調整する。
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
１０ イオン源
１２ 引出電極
２２ 質量分析磁石装置
２４、３０ 第１、第２の四重極収束電磁石
２６ パーク電極
２７ パークハウジング
２８ 質量分析スリット
３２ インジェクタフラグファラデーカップ
３６ ビームスキャナー
４０ パラレルレンズ
４２ 加速／減速装置
５８ ウエハ
６０ ＡＥＦ
７６ サイドカップ電流測定器
７８ 注入位置ビーム電流測定装置
７８−１ 注入位置ビーム電流測定装置のスリット測定部
７８−２ 注入位置ビーム電流測定装置のマルチホール測定部(ビーム縦プロファイル計測)
７８ａ 固定測定式の注入位置ビーム電流測定装置
８０ チューニングファラデーカップ

Claims (34)

  1. イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置において、
    イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
    イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整とを同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
  2. 前記制御装置による、前記設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向ビームサイズの同時調整は、前記設定されたビーム電流量の調整を優先した同時調整であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
  3. 前記制御装置による、前記設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向ビームサイズの同時調整は、前記横方向ビームサイズの調整を優先した同時調整であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
  4. イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置において、
    イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
    イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、縦方向ビームプロファイルの調整とを同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
  5. 前記制御装置は、前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を実行することを特徴とする請求項４に記載のイオン注入装置。
  6. 前記制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記ビームスキャナーのスキャン周波数に応じて、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な前記縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
  7. 前記制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記メカニカルスキャンの縦スキャン速度に応じて、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な前記縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
  8. 前記制御装置は、イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記ビームスキャナーのスキャン周波数と前記メカニカルスキャンの縦スキャン速度に応じて、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な前記縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
  9. イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置において、
    イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
    イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整、ならびに、縦方向ビームプロファイルの調整と、を同時に実行する制御装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
  10. 前記制御装置は、前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を実行することを特徴とする請求項９に記載のイオン注入装置。
  11. 前記制御装置は、前記設定されたビーム電流量への調整と、横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な前記横方向ビームサイズの調整と、前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整と、を同時に実行することを特徴とする請求項９に記載のイオン注入装置。
  12. 前記複数の固定式ビーム測定器のうち少なくとも一つの前記固定式ビーム測定器は、ビームライン上のイオン注入位置の前後でビームラインの側方に設置されるサイドカップ電流測定器であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  13. 前記移動式又は固定式のビーム測定装置は、イオン注入位置に設置される注入位置ビーム測定装置であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  14. 前記制御装置は、個別満足度値と合成満足度値を導入してビーム電流/ビームプロファイル制御を行なうことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  15. ビームラインの最下流には、全ビーム電流計測機能を有してイオン注入位置の後方で最終セットアップビームを計測するチューニングファラデーカップが配置され、
    前記制御装置は、前記固定式ビーム測定器からのビーム波形/ビーム電流信号、前記移動式又は固定式のビーム測定装置からのビーム波形/ビーム電流信号、前記チューニングファラデーカップにより得られるビーム電流信号をリファレンスとしてモニタして、これらを合成満足度値の関数を用いて１つの変量に変換して、パラメータのチューニングを行なうことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  16. 前記制御装置は、合成満足度値が設定値になったら、全ての変量が規格を満足するように計算式を構成することを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入装置。
  17. 前記制御装置は、チューニングするパラメータの特性に合わせて、前記合成満足度値を複数用意することを特徴とする請求項１５に記載のイオン注入装置。
  18. 前記制御装置は、前記固定式ビーム測定器からのビーム波形、前記移動式又は固定式のビーム測定装置からのビーム波形を、ＡＤ変換式変量計測器を介して取り込むように構成されており、
    前記ＡＤ変換式変量計測器は、ある時刻tiにおけるビーム強度Ii（iは０及び正の整数）の形の波形データ列になっている(t0,I0),(t1,I1)…(tn,In)を、チューニング制御に用いる数値データに変換して前記制御装置に出力することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  19. 前記ＡＤ変換式変量計測器は、前記波形データの数値データ化を、ビーム強度全積分値のｍ％（ｍはあらかじめ定められた値）となるビーム幅、ビームのピーク強度、ビーム強度の全積分値、及びビーム強度分布の標準偏差について行うことを特徴とする請求項１８に記載のイオン注入装置。
  20. 前記制御装置は、前記個別満足度値を、横軸に適正化すべき応答の１つを取ったときに、それを満たすべき上下限規格値を設定し、応答がこの上下限規格値の間に入ったときに設定値となるような台形状の関数形とすることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  21. 前記制御装置は、合成満足度値Dとして以下の式を用い、
    D=α1・d1β1＋α2・d2β2＋・・・・・・・＋αn・dnβn、
    βnは前記上下限規格値に対する厳しさを表現する係数、αnは各個別満足度値の重みであり、重みαは以下の式（３）を満足するように設定されることを特徴とする請求項２０に記載のイオン注入装置。
    Figure 2013206833
  22. 前記制御装置は、前記合成満足度値Dの値が設定値となったときに、全ての応答が前記上下限規格値内に収まっているものとしてチューニングを完了することを特徴とする請求項２１に記載のイオン注入装置。
  23. 前記制御装置は、前記ＡＤ変換式変量計測器を通して取り込んだビーム波形データを、複数の入力制御を同時に行うトラッキングタスクにより処理することを特徴とする請求項１８又は１９に記載のイオン注入装置。
  24. 前記制御装置は、前記トラッキングタスク内ではあらかじめ定められた計算式により合成満足度値の計算を行い、計算結果を当該制御装置内で共通に参照可能なテーブルにセットすることを特徴とする請求項２３に記載のイオン注入装置。
  25. 設定した１つの変量値が最大になるように各種装置パラメータの各要素の値をチューニングすることにより、設定目標値に対して所望の適正化されたビームを得るよう構成したことを特徴とする請求項１４〜２４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  26. 前記各種装置パラメータの要素の値は、前記イオン源においては、プラズマおよび熱電子の調整要素であるガス流量、アーク電流、フィラメント電流、アーク電圧、カソード電圧、カソード電流の値であることを特徴とする請求項２５に記載のイオン注入装置。
  27. 前記各種装置パラメータの要素の値は、前記イオン源以降のビームラインの各要素においては、前記イオン源からイオンビームを引き出すための引出電極の位置、前記質量分析磁石装置、Ｘステアラー、ビーム整形レンズ、前記ビームスキャナー、ビーム平行化レンズ、加速／減速装置、角度エネルギーフィルタ、その他電極の各電流または電圧の値であることを特徴とする請求項２５に記載のイオン注入装置。
  28. 前記複数の固定式ビーム測定器のうち少なくとも一つの前記固定式ビーム測定器を、サイドカップ電流測定器により構成し、電流積分値量を計測することを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入装置。
  29. 前記移動式又は固定式のビーム測定装置である前記注入位置ビーム測定装置により、縦方向プロファイル及び横方向プロファイルを計測するよう構成したことを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入装置。
  30. 前記複数の固定式ビーム測定器のうち少なくとも一つの前記固定式ビーム測定器を、全ビーム電流計測機能を有してイオン注入位置の後方でスキャンビームを計測するチューニングファラデーカップにより構成し、電流積分値量を計測することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
  31. イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性をビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置の制御方法において、
    イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
    イオン注入前のビーム電流調整の段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の分布の均一性確保のために必要な横方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
  32. イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性をビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置の制御方法において、
    イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
    イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、縦方向ビームプロファイルの調整とを同時に実行することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
  33. 前記縦方向ビームプロファイルの調整として、縦方向イオン注入分布の均一性確保のために必要な縦方向ビームサイズの調整を実行することを特徴とする請求項３２に記載のイオン注入装置の制御方法。
  34. イオン源から引き出されたイオンビームをビームスキャナーにより横方向にスキャンするとともにスキャンされたイオンビームを平行化するよう構成し、平行化されたイオンビームの横方向イオンビーム密度の分布の均一性を前記ビームスキャナーのスキャン速度調整によって制御することにより確保すると共に、ウエハをビームスキャン方向と直角をなす縦方向にメカニカルにスキャンし、その速度をリアルタイムのビーム計測のフィードバックにより制御して、縦方向イオン注入分布の均一性を確保する構成を持つハイブリッド式イオン注入装置の制御方法において、
    イオンビームの縦方向プロファイル、横方向プロファイル、及び電流積分値量、を複数の固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置により測定するよう構成し、
    イオン注入前のビーム電流調整段階で、前記固定式ビーム測定器並びに移動式又は固定式のビーム測定装置の計測値を受けて、設定されたビーム電流量への調整と、前記横方向イオンビーム密度の均一性を確保するための横方向ビームサイズの調整と、縦方向イオン注入分布の均一性を確保するための縦方向ビームサイズの調整とを同時に実行することを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
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