JP4784544B2 - Method of measuring beam width and divergence angle of ion beam and ion implantation apparatus - Google Patents
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この発明は、X方向(例えば水平方向。以下同様)に実質的に平行走査されるイオンビームを基板(例えば半導体基板。以下同様)に照射する構成のイオン注入装置におけるイオンビームのX方向のビーム幅の測定方法、発散角の測定方法、ビーム走査距離の設定方法、および、これらの方法を実施することができるイオン注入装置に関する。 According to the present invention, a beam in the X direction of an ion beam in an ion implantation apparatus configured to irradiate a substrate (eg, a semiconductor substrate; the same applies below) with an ion beam that is substantially scanned in parallel in the X direction (eg, a horizontal direction; the same applies hereinafter) The present invention relates to a width measurement method, a divergence angle measurement method, a beam scanning distance setting method, and an ion implantation apparatus capable of implementing these methods.
特許文献1には、X方向に平行走査されるイオンビームの進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられた二つの多点ビームモニタを用いて、イオンビームの平行度を測定する平行度測定方法が記載されている。
In
上記特許文献1に記載の平行度測定方法は、イオンビームの重心を上流側および下流側において測定することによって、イオンビームのX方向(走査方向)における重心の軌道を測定する方法であって、イオンビームの寸法(ビーム幅)や発散角を測定する方法については、特許文献1には記載されていない。
The parallelism measuring method described in
なお、イオンビームと言う場合、一般的に、(a)走査の元になる断面の相対的に小さいイオンビームを指す場合と、(b)走査されて広がって断面の相対的に大きいイオンビーム全体を指す場合の両方があるが、この明細書においてビーム幅、発散角等に着目しているのは、前者(a)のイオンビームについてのものである。このイオンビームを、後者(b)のイオンビームと区別するために、スポット状のイオンビームと呼んでいる文献もある。 In general, an ion beam generally refers to (a) an ion beam having a relatively small cross section from which scanning is performed, and (b) an entire ion beam having a relatively large cross section that is scanned and spread. However, in this specification, the beam width, the divergence angle, etc. are focused on the former (a) ion beam. In order to distinguish this ion beam from the ion beam of the latter (b), there is also a document called a spot-like ion beam.
イオンビームは、その空間電荷効果によって発散する性質を有している。これは、イオンビームが大電流かつ低エネルギーになるほど大きくなる。このイオンビームのビーム幅および発散角にはX方向のものとY方向(X方向と実質的に直交する方向。例えば垂直方向。以下同様)のものとがあるけれども、この明細書ではX方向のものに着目している。 The ion beam has a property of diverging due to the space charge effect. This becomes larger as the ion beam becomes higher current and lower energy. The beam width and divergence angle of this ion beam are classified into those in the X direction and those in the Y direction (a direction substantially perpendicular to the X direction, for example, the vertical direction, the same applies hereinafter). Focus on things.
このイオンビームのX方向のビーム幅やX方向の発散角が、基板に対するイオン注入特性等に影響することが最近分かってきた。特に、基板が大型化すると共に、その表面に形成されるデバイス(例えば半導体デバイス。以下同様)が微細化するほど、影響が大きくなる。 It has recently been found that the beam width in the X direction and the divergence angle in the X direction of this ion beam affect the ion implantation characteristics of the substrate. In particular, as the substrate becomes larger and the device (for example, a semiconductor device; the same applies hereinafter) formed on the surface thereof becomes finer, the influence becomes larger.
例えば、イオンビームをX方向に平行走査することと、基板をY方向に沿って機械的に走査することとを併用して、基板の全面にイオン注入を行う場合、どのようなビーム幅のイオンビームを用いるかによって、基板全面のイオンビームによる言わば塗りつぶし方に影響するので、上記ビーム幅が注入均一性に影響する。この影響は、基板が大型化するほど大きくなる。 For example, when ion implantation is performed on the entire surface of the substrate using both the parallel scanning of the ion beam in the X direction and the mechanical scanning of the substrate along the Y direction, the ion beam having any beam width can be used. Depending on whether the beam is used, it affects the so-called filling method by the ion beam on the entire surface of the substrate. Therefore, the beam width affects the implantation uniformity. This effect increases as the substrate size increases.
また、イオンビームの発散角が大きいと、基板の表面に形成されるデバイス上に、イオンビームが入射しない陰の部分が生じるので、デバイスの特性を悪化させる。デバイスが微細化するほど、この発散角による陰発生の問題は深刻になる。 In addition, when the divergence angle of the ion beam is large, a shadow portion where the ion beam is not incident is generated on the device formed on the surface of the substrate, so that the device characteristics are deteriorated. As the device becomes finer, the problem of shadowing due to the divergence angle becomes more serious.
上記課題に対処するためには、まずは、イオンビームのX方向のビーム幅および発散角を知る必要がある。 In order to deal with the above problem, first, it is necessary to know the beam width and divergence angle of the ion beam in the X direction.
その一方法として、イオンビームの上記ビーム幅および発散角を、シミュレーションによって求めることが考えられるけれども、現実には、イオンビームの空間電荷効果を精度良く評価できる実用的な計算モデルは無いので、特に低エネルギー大電流のイオンビームについては正しいシミュレーションは困難であるので、精度の良いシミュレーション結果を得ることは困難である、という課題がある。 One method is to determine the beam width and divergence angle of the ion beam by simulation. However, in reality, there is no practical calculation model that can accurately evaluate the space charge effect of the ion beam. A correct simulation is difficult for a low-energy, high-current ion beam, and it is difficult to obtain accurate simulation results.
そこでこの発明は、X方向に実質的に平行走査されるイオンビームのX方向のビーム幅を、簡単にかつ精度良く測定することができるビーム幅測定方法およびイオン注入装置を提供することを一つの目的としている。 Accordingly, the present invention provides a beam width measuring method and ion implantation apparatus that can easily and accurately measure the beam width in the X direction of an ion beam that is scanned substantially parallel to the X direction. It is aimed.
また、同イオンビームのX方向の走査距離を、ビーム幅に応じて、適切なものに設定することができるビーム走査距離設定方法およびイオン注入装置を提供することを他の目的としている。 It is another object of the present invention to provide a beam scanning distance setting method and an ion implantation apparatus that can set an appropriate scanning distance in the X direction of the ion beam according to the beam width.
また、同イオンビームのX方向の発散角を、簡単にかつ精度良く測定することができる発散角測定方法およびイオン注入装置を提供することを更に他の目的としている。 Another object of the present invention is to provide a divergence angle measurement method and an ion implantation apparatus that can easily and accurately measure the divergence angle in the X direction of the ion beam.
この発明に係る第1のビーム走査距離設定方法は、X方向に実質的に平行走査されるイオンビームを基板に照射する構成のイオン注入装置におけるイオンビームの走査距離設定方法であって、
(a)イオンビームを受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第1および第2のビーム計測器を用いて、
(b)両ビーム計測器を横切るようにイオンビームを走査して、各ビーム計測器に流入するビーム電流の時間的変化をモニタすることにより、各ビーム計測器におけるビーム電流の流入開始時点および流入終了時点をそれぞれ求め、
(c)これらの時点の内の少なくとも三つの時点と、各ビーム計測器のビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のビーム入射孔のX方向の中心間距離とに基づいて、前記イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を求めるビーム幅測定方法に従って、
(d)前記第1および第2のビーム計測器を往復して横切るようにイオンビームを往復走査して、イオンビームのX方向の前記予備的なビーム幅をビーム走査の往路および復路の両方において求め、かつ当該求めた両方のビーム幅を相加平均したものを前記イオンビームのX方向の予備的なビーム幅とし、
(e)イオンビームを受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第3および第4のビーム計測器を用いて、
(f)前記イオンビームのX方向の前記予備的なビーム幅と、前記第3および第4のビーム計測器のそれぞれのビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のX方向の中心間距離とに基づいて、第3のビーム計測器にビーム電流が流入開始する位置でのイオンビームと、第4のビーム計測器においてビーム電流が流入終了する位置でのイオンビームとの間のX方向の距離である第1の走査距離を求め、
(g)当該第1の走査距離よりも大きい第2の走査距離に前記イオンビームのX方向の走査距離を設定する、ことを特徴としている。
A first beam scanning distance setting method according to the present invention is an ion beam scanning distance setting method in an ion implantation apparatus configured to irradiate a substrate with an ion beam that is substantially parallel scanned in the X direction.
(A) Using a first and a second beam measuring instrument which receives an ion beam and measures the beam current, and is spaced apart from each other in the X direction,
(B) By scanning the ion beam across both beam measuring instruments and monitoring temporal changes in the beam current flowing into each beam measuring instrument, the start time and inflow of the beam current in each beam measuring instrument Find the end point respectively
(C) Based on at least three of these time points, the width of the beam entrance hole of each beam measuring device in the X direction, and the distance between the centers of the beam entrance holes of both beam measuring devices in the X direction, According to a beam width measuring method for obtaining a preliminary beam width in the X direction of the ion beam,
(D) The ion beam is reciprocally scanned across the first and second beam measuring instruments, and the preliminary beam width in the X direction of the ion beam is determined in both the forward and backward beam scanning. And an arithmetic average of both of the obtained beam widths as a preliminary beam width in the X direction of the ion beam,
(E) Using a third and a fourth beam measuring instrument which receives an ion beam and measures its beam current and is spaced apart from each other in the X direction ,
( F) The preliminary beam width in the X direction of the ion beam, the width in the X direction of each beam entrance hole of the third and fourth beam measuring instruments, and the center in the X direction of both beam measuring instruments Based on the distance between the ion beam at the position where the beam current starts to flow into the third beam measuring instrument and the ion beam at the position where the beam current stops flowing in the fourth beam measuring instrument. Obtaining a first scanning distance which is a distance in the direction;
(G) A scanning distance in the X direction of the ion beam is set to a second scanning distance larger than the first scanning distance.
この第1のビーム走査距離設定方法によれば、イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を用いて求めた第1の走査距離に基づいて、それよりも大きい第2の走査距離にイオンビームのX方向の走査距離を設定するので、イオンビームのX方向の走査距離を、最適な走査距離に設定することが容易になる。 According to the first beam scanning distance setting method, the ion beam is set to a second scanning distance larger than the first scanning distance obtained using the preliminary beam width in the X direction of the ion beam. Since the scanning distance in the X direction is set, the scanning distance in the X direction of the ion beam can be easily set to the optimum scanning distance.
前記第3のビーム計測器は前記第1のビーム計測器と、前記第4のビーム計測器は前記第2のビーム計測器と、それぞれ同じものであっても良い(この場合を第2のビーム走査距離設定方法と呼ぶ)。 The third beam measuring device may be the same as the first beam measuring device, and the fourth beam measuring device may be the same as the second beam measuring device (this case may be the second beam measuring device). This is called a scanning distance setting method.
この発明に係る第1のビーム幅測定方法は、(a)前記第1または第2のビーム走査距離設定方法に従って設定された前記第2の走査距離内に位置していてイオンビームを受けてそのビーム電流を計測する第5のビーム計測器を横切るようにイオンビームを所定の走査周期で、かつ前記第2の走査距離で走査して、(b)当該走査周期と第2の走査距離とから定まるイオンビームの走査速度と、第5のビーム計測器におけるビーム電流の流入開始時点と流入終了時点との間の時間差と、第5のビーム計測器のビーム入射孔のX方向の幅とに基づいて、第5のビーム計測器の位置におけるイオンビームのX方向のビーム幅を求めることを特徴としている。 The first beam width measuring method according to the present invention includes: (a) receiving an ion beam located within the second scanning distance set according to the first or second beam scanning distance setting method; An ion beam is scanned at a predetermined scanning period and the second scanning distance so as to cross the fifth beam measuring instrument for measuring the beam current, and (b) from the scanning period and the second scanning distance. Based on the determined ion beam scanning speed, the time difference between the inflow start time and the inflow end time of the beam current in the fifth beam measuring instrument, and the X-direction width of the beam entrance hole of the fifth beam measuring instrument. Thus, the X-direction beam width of the ion beam at the position of the fifth beam measuring device is obtained.
この第1のビーム幅測定方法によれば、イオンビームの走査周期と第2の走査距離とから定まるイオンビームの走査速度を用いることによって、イオンビームの第2の走査距離内の所望位置の第5のビーム計測器の位置におけるイオンビームのX方向のビーム幅を簡単にかつ精度良く測定することができる。 According to the first beam width measuring method, by using the ion beam scanning speed determined from the ion beam scanning period and the second scanning distance, the first position of the desired position within the second scanning distance of the ion beam is used. The beam width in the X direction of the ion beam at the position of the beam measuring instrument 5 can be measured easily and accurately.
前記第5のビーム計測器をX方向に複数個配置しておいて、前記第1のビーム幅測定方法に従って、イオンビームのX方向のビーム幅をX方向の複数位置において測定しても良い。 A plurality of the fifth beam measuring devices may be arranged in the X direction, and the beam width in the X direction of the ion beam may be measured at a plurality of positions in the X direction according to the first beam width measuring method.
この発明に係る第1の発散角測定方法は、(a)前記第5のビーム計測器として、前記イオンビームの進行方向の前後2箇所に互いに離間して配置されていてイオンビームを受けてそのビーム電流を計測する前段ビーム計測器および後段ビーム計測器を用いて、(b)互いにX方向に関して実質的に同じ位置において、前記第3のビーム幅測定方法に従って、前記前後2箇所でのイオンビームのX方向のビーム幅をそれぞれ求め、(c)かつ両ビーム幅の差と前記離間の距離とに基づいて、前記イオンビームのX方向の発散角を測定することを特徴としている。 The first divergence angle measuring method according to the present invention is as follows: (a) The fifth beam measuring instrument is arranged so as to be separated from each other at two positions in the front and rear of the ion beam traveling direction and receives the ion beam. Using the former stage beam measuring instrument and the latter stage beam measuring instrument for measuring the beam current, (b) the ion beam at the two front and rear positions at substantially the same position in the X direction according to the third beam width measuring method. X-direction beam widths are respectively obtained, and (c) and the divergence angle of the ion beam in the X-direction is measured based on the difference between both beam widths and the separation distance.
この第1の発散角測定方法によれば、イオンビームの進行方向の2箇所で、しかもX方向に関して実質的に同じ位置において、イオンビームのX方向のビーム幅を求め、それらを用いて発散角を求めるので、第2の走査距離内の所定位置におけるイオンビームのX方向の発散角を簡単にかつ精度良く測定することができる。 According to the first divergence angle measurement method, the beam width in the X direction of the ion beam is obtained at two positions in the traveling direction of the ion beam and at substantially the same position with respect to the X direction, and the divergence angle is obtained using them. Therefore, the divergence angle in the X direction of the ion beam at a predetermined position within the second scanning distance can be measured easily and accurately.
前記前段ビーム計測器および後段ビーム計測器をそれぞれX方向に複数個ずつ配置しておいて、前記第1の発散角測定方法に従って、前記イオンビームのX方向の発散角をX方向の複数位置において測定しても良い。 A plurality of the former stage beam measuring instruments and the latter stage beam measuring instruments are respectively arranged in the X direction, and according to the first divergence angle measuring method, the divergence angles in the X direction of the ion beam are set at a plurality of positions in the X direction. It may be measured.
この発明に係るイオン注入装置は、イオンビームをX方向に走査するビーム走査手段と、当該ビーム走査手段と協働してイオンビームをX方向に実質的に平行走査するビーム平行化手段とを備えていて、X方向に実質的に平行走査されるイオンビームを基板に照射する構成のイオン注入装置であって、上記各方法で用いているものに相当するビーム計測器と、上記各方法の内容に相当する演算制御を行う機能を有している制御装置とを備えている。 An ion implantation apparatus according to the present invention includes a beam scanning unit that scans an ion beam in the X direction, and a beam collimating unit that cooperates with the beam scanning unit to scan the ion beam substantially in the X direction. And an ion implantation apparatus configured to irradiate the substrate with an ion beam that is substantially scanned in parallel in the X direction, the beam measuring instrument corresponding to that used in each of the above methods, and the contents of each of the above methods And a control device having a function of performing arithmetic control corresponding to the above.
請求項1、7に記載の発明によれば、イオンビームの走査と第1および第2のビーム計測器とを用いることによって、イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を、簡単にかつ精度良く測定することができる。
According to the invention described in
しかも、予備的なビーム幅を走査の往路および復路の両方において求め、かつ求めた両方のビーム幅を相加平均してイオンビームのX方向の予備的なビーム幅とするので、当該ビーム幅の測定精度をより高めることができる。 In addition , the preliminary beam width is obtained in both the forward and backward scans, and the obtained beam widths are arithmetically averaged to obtain the preliminary beam width in the X direction of the ion beam. Measurement accuracy can be further increased.
更に、イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を用いて求めた第1の走査距離に基づいて、それよりも大きい第2の走査距離にイオンビームのX方向の走査距離を設定するので、イオンビームのX方向の走査距離を、最適な走査距離に設定することが容易になる。即ち、何らかの原因でイオンビームのX方向のビーム幅が、上記測定によって求めた予備的なビーム幅から変っても、各ビーム計測器を用いてイオンビームのX方向のビーム幅を正しく測定することができなくなったり、基板に対するイオンビームのオーバースキャンを確実に行うことができなくなったりする課題を解決することが可能になる。 Furthermore , since the scanning distance in the X direction of the ion beam is set to a second scanning distance larger than that based on the first scanning distance obtained using the preliminary beam width in the X direction of the ion beam, It becomes easy to set the scanning distance of the ion beam in the X direction to an optimum scanning distance. That is, even if the beam width in the X direction of the ion beam changes from the preliminary beam width obtained by the above measurement for some reason, the beam width in the X direction of the ion beam should be correctly measured using each beam measuring instrument. This makes it possible to solve the problem that it becomes impossible to perform overscanning of the ion beam with respect to the substrate.
請求項2、8に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を求めるときと同じビーム計測器を用いて第1の走査距離を求めることができるので、第1の走査距離を求めるときと同じ位置で測定した予備的なビーム幅を用いることができる。従って、第1の走査距離をより正確に求めることができ、ひいては第2の走査距離をより正確に設定することができる。しかも、測定に必要なビーム計測器の数を減らすことができる。
According to invention of
請求項3、9に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、イオンビームの走査周期と第2の走査距離とから定まるイオンビームの走査速度を用いることによって、イオンビームの第2の走査距離内の所望位置の第5のビーム計測器の位置におけるイオンビームのX方向のビーム幅を簡単にかつ精度良く測定することができる。
According to invention of
請求項4、10に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、イオンビームのX方向のビーム幅をX方向の複数位置において測定することができる。従って例えば、ビーム幅のX方向における分布を測定することができる。
According to invention of
請求項5、11に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、イオンビームの進行方向の2箇所で、しかもX方向に関して実質的に同じ位置において、イオンビームのX方向のビーム幅を求め、それらを用いて発散角を求めるので、第2の走査距離内の所定位置におけるイオンビームのX方向の発散角を簡単にかつ精度良く測定することができる。 According to invention of Claim 5 , 11, there exists the following further effect. That is, the beam width in the X direction of the ion beam is obtained at two locations in the traveling direction of the ion beam and at substantially the same position in the X direction, and the divergence angle is obtained using them. The divergence angle in the X direction of the ion beam at a predetermined position can be measured easily and accurately.
請求項6、12に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、イオンビームのX方向の発散角をX方向の複数位置において測定することができる。従って例えば、発散角のX方向における分布を測定することができる。
According to invention of
(1)イオン注入装置全体の構成
図1は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム4の設計上の進行方向を常にZ方向としており、このZ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する2方向が前記X方向およびY方向である。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。「設計上の進行方向」というのは、換言すれば、所定の進行方向、即ち本来進むべき進行方向のことである。
(1) Configuration of Entire Ion Implantation Apparatus FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of an ion implantation apparatus according to the present invention. In this specification and drawings, the design traveling direction of the
このイオン注入装置は、イオンビーム4を射出する(引き出す)イオン源2と、このイオン源2からのイオンビームが入射され当該イオンビーム4から所望質量のイオンビーム4を分離して取り出す質量分離器6と、この質量分離器6からのイオンビーム4が入射され当該イオンビーム4を加速または減速する加減速器8と、この加減速器8からのイオンビーム4が入射され当該イオンビーム4から所望エネルギーのイオンビーム4を分離して取り出すエネルギー分離器10と、このエネルギー分離器10からのイオンビーム4が入射され当該イオンビーム4をX方向に走査するビーム走査器12と、このビーム走査器12からのイオンビーム4が入射され当該イオンビーム4を曲げてビーム走査器12と協働してイオンビーム4をX方向に平行走査するビーム平行化器14と、このビーム平行化器14からのイオンビーム4の照射領域内で基板16をY方向に沿う方向に機械的に往復走査(往復駆動)する基板駆動装置20とを備えている。
The ion implantation apparatus includes an
質量分離器6は、例えば、磁界によってイオンビーム4の質量分離を行う質量分離電磁石である。加減速器8は、例えば、複数枚の電極を有していて静電界によってイオンビーム4の加減速を行う加減速管である。エネルギー分離器10は、例えば、磁界によってイオンビーム4のエネルギー分離を行うエネルギー分離電磁石である。ビーム走査器12は、例えば、磁界によってイオンビーム4の走査を行う走査電磁石である。ビーム平行化器14は、例えば、磁界によってイオンビーム4の平行化を行うビーム平行化電磁石である。基板駆動装置20は、基板16を保持するホルダ18を有している。
The mass separator 6 is, for example, a mass separation electromagnet that performs mass separation of the
ビーム走査器12およびそれにビーム走査用の電力を供給する走査電源13が前記ビーム走査手段を構成しており、ビーム平行化器14が前記ビーム平行化手段を構成している。
A
上記構成によって、所望の質量および所望のエネルギーのイオンビーム4をX方向に平行走査しながら基板16に照射すると共に、このイオンビーム4に対して基板16をY方向に沿う方向に機械的に往復走査して、基板16の全面にイオンビーム4を照射してイオン注入を行うことができる。このように、イオンビーム4の電気的または磁気的な走査と基板16の機械的な走査とを併用する方式は、ハイブリッドスキャン方式と呼ばれる。
With the above configuration, the
イオンビーム4の断面形状は、図4、図5等では一例として円形で図示しているが、それに限られるものではない。例えば、長円形、楕円形、四角形等でも良い。イオンビーム4は、図2、図3では図示の簡略化のために太線で示しているけれども、実際は上記のような断面形状をしている。
The cross-sectional shape of the
図2、図3に示すように、基板16の近傍におけるイオンビーム4の進行方向Zの相対的に上流側および下流側に、より具体的にはこの例では、基板16の位置を挟んだ上流側および下流側に、互いに距離(離間の距離)Lを隔てて、前段ファラデー装置30および後段ビームモニタ50が設けられている。但し、前段ファラデー装置30および後段ビームモニタ50は、必ずしもこの例のように基板16を挟んでいなくても良い。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the vicinity of the
前段ファラデー装置30は、この例では、イオンビーム4を基板16に入射させるときにイオンビーム4を通過させる開口33およびイオンビーム4を後段ビームモニタ50に入射させるときにイオンビーム4を通過させる開口34を有するマスク板32と、イオンビーム4を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第1のビーム計測器36および第2のビーム計測器38と、X方向に所定の間隔で並設されていてイオンビーム4を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する複数m個のビーム計測器42を有する前段ビームモニタ40とを備えている。
In this example, the front-
ビーム計測器36および38は、この実施形態では、開口33のX方向の両外側近傍に設けられている。開口33およびビーム計測器36、38と、開口34と、前段ビームモニタ40とは、Y方向に3段に配置されている。
In this embodiment, the
ビーム計測器36および38は、Z方向に関して互いに実質的に同じ位置に配置されている。その位置(例えば入口の位置)をZf とする。前段ビームモニタ40を構成する各ビーム計測器42も、Z方向に関してそれぞれ同じ位置に配置されている。その位置(例えば入口の位置)は、この例ではビーム計測器36および38と同じ位置Zf である。
The
後段ビームモニタ50は、X方向に所定の間隔で並設されていてイオンビーム4を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する複数n個のビーム計測器52を有している。各ビーム計測器52は、Z方向に関してそれぞれ同じ位置に配置されている。その位置(例えば入口の位置)をZb とする。この位置Zb と前記位置Zf 間のZ方向における距離が、前記離間の距離Lである。
The post-stage beam monitor 50 includes a plurality of n
上記m、nは、それぞれ、2以上の整数である。例えば、10〜20程度である。 Each of the above m and n is an integer of 2 or more. For example, it is about 10-20.
各ビーム計測器36、38、42、52は、実際はイオンビーム進行方向Zに奥行を有しているが(例えば図7参照)、図2、図3では図示の簡略化のために奥行を省略している。各ビーム計測器36、38、42、52は、イオンビーム4を受け入れるビーム入射孔37、39、43、53をそれぞれ有している(図4、図5も参照)。各ビーム計測器36、38、42、52は、例えばファラデーカップである。
Each of the
前段ファラデー装置30は、前段ファラデー駆動装置26によって、軸28を介して、矢印Aに示すようにY方向に少なくとも3段階に昇降させられる。例えば、前段ビームモニタ40にイオンビーム4を入射させて測定を行うときは、図2に示すように、前段ファラデー装置30は上部位置に位置させられる。後段ビームモニタ50にイオンビーム4を入射させて測定を行うときは、図3に示すように、前段ファラデー装置30は中間位置に位置させられる。なお、後段ビームモニタ50にイオンビーム4を入射させるときは、基板16は基板駆動装置20によってイオンビーム4の経路外へ退避させておく。基板16にイオンビーム4を入射させてイオン注入を行うとき、および、ビーム計測器36、38にイオンビーム4を入射させて測定を行うときは、前段ファラデー装置30は図3よりも更に下の下部位置に位置させられる。
The front-
このイオン注入装置は、更に、制御装置60を備えている。この制御装置60には、ビーム計測器36、38でそれぞれ計測したビーム電流情報、前段ビームモニタ40を構成する各ビーム計測器42でそれぞれ計測したm個のビーム電流情報、後段ビームモニタ50を構成する各ビーム計測器52でそれぞれ計測したn個のビーム電流情報等が取り込まれる。この制御装置60は、(a)上記基板駆動装置20を制御して基板16を上記のように機械的に駆動する制御を行う機能、(b)上記前段ファラデー駆動装置26を制御して前段ファラデー装置30を上記のように3段階に昇降させる制御を行う機能、(c)更には、後述する各種の演算や制御を行う機能を有している。
The ion implantation apparatus further includes a
(2)イオンビームの予備的なビーム幅Dの測定
次に、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを求めるビーム幅測定方法およびイオン注入装置について説明する。「予備的な」と言っているのは、ここで予め求めたビーム幅Dを、後述するイオンビーム4の走査距離Lb1、Lb2、ビーム幅Wb を求めたり設定したりすること等に用いることができるからである。
(2) Measurement of Preliminary Beam Width D of Ion Beam Next, a beam width measuring method and an ion implantation apparatus for obtaining the preliminary beam width D in the X direction of the
この測定には、例えば、上記第1および第2のビーム計測器36および38を用いる。図4を参照して、上記ビーム計測器36、38のビーム入射孔37、39のX方向の幅をそれぞれWd1、Wd2、X方向の中心間距離をLd とする。
For this measurement, for example, the first and second
両ビーム計測器36、38を横切るようにイオンビーム4を走査する。この場合、イオンビーム4は、両ビーム計測器36、38のビーム入射孔37、39を確実に通り過ぎるように走査するものとする。
The
また、この実施形態では、測定時のイオンビーム4を次のように取り扱っている。これは、実際のイオン注入装置におけるものに近いものであり、合理的なものである。即ち、(a)イオンビーム4の走査速度は、場所に依らずに実質的に一定とする。「実質的に一定」というのは、完全に一定ではなくても、若干の(例えば数%程度の)速度のばらつきは許容する意味である。但し、この走査速度の具体的な値は、この段階では分かる必要はない。(b)イオンビーム4のX方向のビーム幅は、仮にX方向の位置によって変化することがあるとしても、急激には変化しないものと考える。即ち、近接する位置でのビーム幅は一定とみなすことができる。そこでここでは、ビーム入射孔37付近でのビーム幅をD1 、ビーム入射孔39付近でのビーム幅をD2 としている。
In this embodiment, the
イオンビーム4の上記実質的に一定の走査速度は、例えば、(a)上記ビーム走査器12に走査電源13から周期および振幅が一定の三角波(これを基本三角波と呼ぶ)の走査電流または走査電圧を供給することによって実現することができる。また、(b)上記特許文献1に記載の方法に従って、基本三角波を波形整形した後の波形の走査電流または走査電圧を走査電源13からビーム走査器12に供給することによっても実現することができる。後者(b)の方が、より一定の走査速度を実現することができる。上記(a)の基本三角波を用いる場合は、場合によっては上記(b)の走査波形を用いる場合に比べて測定誤差が若干(例えば数%程度)大きくなる可能性がある。従ってより正確な測定を行うためには、上記(b)の走査波形を用いても良い。
The substantially constant scanning speed of the
そして、上記のように両ビーム計測器36、38を横切るようにイオンビーム4を実質的に一定の走査速度で走査して、各ビーム計測器36、38に流入するビーム電流の時間的変化をモニタすることにより、各ビーム計測器36、38におけるビーム電流の流入開始時点および流入終了時点をそれぞれ求め、これらの時点の内の少なくとも三つの時点と、各ビーム計測器36、38のビーム入射孔37、39のX方向の幅と、両ビーム計測器のビーム入射孔37、39のX方向の中心間距離とに基づいて、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅を求める。
Then, as described above, the
より具体例を挙げると、両ビーム計測器36、38を横切るようにイオンビーム4を走査して、ビーム走査の片道において、例えば図4Bに示す往路において、初めにイオンビーム4が横切る方のビーム計測器36にビーム電流が流入し始める流入開始時点Ta 、流入し終わる流入終了時点Tb 、次にイオンビーム4が横切る方のビーム計測器38にビーム電流が流入し始める流入開始時点Tc および流入し終わる流入終了時点Td を測定する。
More specifically, the
流入開始時点Ta 、Tc は、例えば、流入するビーム電流が0を超えた時点でも良いけれども、ノイズの影響を避けるためには、所定のしきい値を超えた時点にしても良い。例えば、流入するビーム電流のピーク値の数%をしきい値とする。あるいは、複数のしきい値を場合に応じて切り換えるようにしても良い。 The inflow start time points T a and T c may be, for example, the time point when the inflowing beam current exceeds 0, but may be the time point when the predetermined threshold value is exceeded in order to avoid the influence of noise. For example, a threshold of several percent of the peak value of the incoming beam current is used. Or you may make it switch a some threshold value according to a case.
流入終了時点Tb 、Td も、例えば、流入するビーム電流が0になった時点でも良いけれども、ノイズの影響を避けるためには、所定のしきい値を下回った時点にしても良い。例えば、流入するビーム電流のピーク値の数%をしきい値とする。あるいは、複数のしきい値を場合に応じて切り換えるようにしても良い。 The inflow end time points T b and T d may be, for example, the time point when the inflowing beam current becomes 0, but may be the time point when it falls below a predetermined threshold in order to avoid the influence of noise. For example, a threshold of several percent of the peak value of the incoming beam current is used. Or you may make it switch a some threshold value according to a case.
後述する時点Te 、Tf (図5参照)の測定についても、上記と同様である。 The measurement at time points T e and T f (see FIG. 5) described later is the same as described above.
前述したように、イオンビーム4の走査速度は実質的に一定であるので、それをvとすると、次式が成立する。
As described above, the scanning speed of the
[数1]
v=(Ld +Wd1/2+Wd2/2+D1 /2+D2 /2)/(Td −Ta )=(Ld −Wd1/2−Wd2/2−D1 /2−D2 /2)/(Tc −Tb )
[Equation 1]
v = (L d + W d1 / 2 + W d2 / 2 +
ここで、式を簡単にするために、次式とおく。このDは、D1 とD2 の平均(相加平均。以下同様)のビーム幅を、Wd はWd1とWd2の平均の幅を、それぞれ表している。また実際に、ビーム入射孔37の幅Wd1とビーム入射孔39の幅Wd2とを、互いに等しい幅Wd としても良い。以下に述べる他の測定方法等においても同様である。
Here, in order to simplify the formula, the following formula is used. This D is the average of D 1 and D 2 the beam width of the (arithmetic mean. Similarly), W d is the average width of W d1 and W d2, represents respectively. The fact, the width W d2 width W d1 and the
[数2]
D=(D1 +D2 )/2
Wd =(Wd1+Wd2)/2
[Equation 2]
D = (D 1 + D 2 ) / 2
W d = (W d1 + W d2 ) / 2
これを数1に代入すると、次式が得られる。
Substituting this into
[数3]
v=(Ld +Wd +D)/(Td −Ta )=(Ld −Wd −D)/(Tc −Tb )
[Equation 3]
v = (L d + W d + D) / (T d −T a ) = (L d −W d −D) / (T c −T b )
これをビーム幅Dについて整理すると次式となるので、次式(またはそれと数学的に等価の式。他の式についても同様)に基づいて、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを求める。
When this is arranged with respect to the beam width D, the following expression is obtained. Therefore, based on the following expression (or an expression that is mathematically equivalent thereto, the same applies to other expressions), a preliminary beam width D in the X direction of the
[数4]
D=Ld {(Td −Tc +Tb −Ta )/(Td +Tc −Tb −Ta )}−Wd
[Equation 4]
D = L d {(T d −T c + T b −T a ) / (T d + T c −T b −T a )} − W d
上記数1〜数4によるビーム幅Dの求め方は、四つの時点Ta 、Tb 、Tc 、Td に着目して、時点Td とTa 間における走査速度と、時点Tc とTb 間における走査速度とが互いに等しいとした場合の例であるが、それ以外の方法によってビーム幅Dを求めても良い。
Determination of the beam width D by the
例えば、三つの時点Ta 、Tc 、Td に着目して、時点Tc とTa 間の走査速度と、時点Td とTa 間の走査速度とが互いに等しいとして、ビーム幅Dを求めても良い。この場合、式を簡単にするために、上記数2に示したような、ビーム入射孔37および39の平均の幅Wd と、イオンビーム4の平均のビーム幅Dを用いると、次式からビーム幅Dを求めることができる。同様の考えで、他の三つの時点に着目してビーム幅Dを求めても良い。
For example, three time T a, T c, by paying attention to T d, the scanning speed between the time T c and T a, and the scanning speed between the time T d and T a being equal to each other, the beam width D You may ask. In this case, in order to simplify the equation, using the average width W d of the beam incident holes 37 and 39 and the average beam width D of the
[数5]
D=Ld (Td −Ta )/(Tc −Ta )−Ld −Wd
[Equation 5]
D = L d (T d −T a ) / (T c −T a ) −L d −W d
このビーム幅測定方法によれば、イオンビーム4の走査と第1および第2のビーム計測器36、38とを用いることによって、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを、簡単にかつ精度良く測定することができる。
According to this beam width measuring method, by using the scanning of the
制御装置60(図2参照)は、この実施形態では、上記ビーム幅測定方法の内容に相当する演算制御を行う機能を有している。即ち、制御装置60は、ビーム走査手段を構成する走査電源13(図1参照)を制御して、ビーム計測器36、38を横切るようにイオンビーム4を実質的に一定の走査速度で走査して、各ビーム計測器36、38に流入するビーム電流の時間的変化をモニタすることにより、各ビーム計測器36、38におけるビーム電流の流入開始時点および流入終了時点をそれぞれ求め、これらの時点の内の少なくとも三つの時点と、各ビーム計測器のビーム入射孔37、39のX方向の幅と、両ビーム計測器のビーム入射孔37、39のX方向の中心間距離とに基づいて、上記イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを求める機能を有している。
In this embodiment, the control device 60 (see FIG. 2) has a function of performing arithmetic control corresponding to the contents of the beam width measurement method. That is, the
この場合、ビーム電流以外の必要な情報は、例えば上記幅Wd1、Wd2、中心間距離Ld は、制御装置60に与えて(例えば設定して。以下同様)、制御装置60内に記憶しておけば良い(後述する他の実施形態においても同様)。
In this case, necessary information other than the beam current, for example, the widths W d1 and W d2 and the center-to-center distance L d are given to the control device 60 (for example, set, and so on) and stored in the
従って、このような制御装置60を備えているこの実施形態のイオン注入装置によれば、上記ビーム幅測定方法と同様の効果を奏することができると共に、測定の省力化を図ることができる。
Therefore, according to the ion implantation apparatus of this embodiment provided with such a
なお、ビーム走査の復路においても、往路の場合と同様にして、上記数4、数5等に基づいて、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを求めることができる。
In the return path of beam scanning, the preliminary beam width D in the X direction of the
従って、ビーム計測器36および38を往復して横切るようにイオンビーム4を往復走査して、ビーム幅Dをビーム走査の往路および復路の両方において求めても良い。往路における上記時点Ta 〜Td をT1 〜T4 、ビーム幅をDa とし、復路における上記時点Ta 〜Td をT5 〜T8 、ビーム幅をDb とすると、例えば上記数4から、両ビーム幅Da 、Db は次式で表すことができるので、それを求める。
Accordingly, the
[数6]
Da =Ld {(T4 −T3 +T2 −T1 )/(T4 +T3 −T2 −T1 )}−Wd
[Equation 6]
D a = L d {(T 4 −T 3 + T 2 −T 1 ) / (T 4 + T 3 −T 2 −T 1 )} − W d
[数7]
Db =Ld {(T8 −T7 +T6 −T5 )/(T8 +T7 −T6 −T5 )}−Wd
[Equation 7]
D b = L d {(T 8 −T 7 + T 6 −T 5 ) / (T 8 + T 7 −T 6 −T 5 )} − W d
そして、両ビーム幅Da 、Db を次式のように平均して、イオンビーム4の予備的なビーム幅Dとしても良い。
Then, both beam widths D a and D b may be averaged as in the following equation to obtain a preliminary beam width D of the
[数8]
D=(Da +Db )/2
[Equation 8]
D = (D a + D b ) / 2
このビーム幅測定方法は、予備的なビーム幅を走査の往路および復路の両方において求め、かつ求めた両方のビーム幅を平均してイオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dとするので、当該ビーム幅Dの測定精度をより高めることができる。
In this beam width measurement method, the preliminary beam width is obtained in both the forward and backward scans, and the obtained beam width is averaged to obtain the preliminary beam width D in the X direction of the
制御装置60は、この実施形態では、このビーム幅測定方法の内容に相当する演算制御を行う機能を更に有している。即ち、制御装置60は、走査電源13を制御して、ビーム計測器36、38を往復して横切るようにイオンビーム4を往復走査して、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅をビーム走査の往路および復路の両方において求め、かつ当該求めた両方のビーム幅を平均したものをイオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dとする機能を更に有している。
In this embodiment, the
従って、このような制御装置60を備えているこの実施形態のイオン注入装置によれば、上記ビーム幅測定方法と同様の効果を奏することができると共に、測定の省力化を図ることができる。
Therefore, according to the ion implantation apparatus of this embodiment provided with such a
なお、上記第1および第2のビーム計測器36、38は、図11に示す例のように、上記ビーム入射孔37、39を有するマスク板46と、その後方(イオンビーム4の進行方向Z側)近傍に設けられた共通のビーム計測器48とで構成しても良い。この場合、一方のビーム入射孔37とその後方部のビーム計測器48とが第1のビーム計測器36を構成しており、他方のビーム入射孔39とその後方部のビーム計測器48とが第2のビーム計測器38を構成しているとみることができる。ビーム計測器48は、例えばファラデーカップである。マスク板46は上記マスク板32と同じものでも良い。このような構成によっても、図4に示したのと同様のビーム電流波形を計測することができる。
Note that the first and second
後述する第3および第4のビーム計測器、前段ビームモニタ40を構成する複数のビーム計測器42、後段ビームモニタ50を構成する複数のビーム計測器52も、上記のような構成を採用しても良い。
The third and fourth beam measuring instruments to be described later, a plurality of
また、上記第1および第2のビーム計測器36、38として、例えば、上記前段ビームモニタ40を構成する複数のビーム計測器42の内の二つを用いても良い。
Further, as the first and second
(3)イオンビームの第2の走査距離Lb2の設定
イオンビーム4の上記ビーム幅Dが分かると、それに基づいて、当該ビーム幅Dに依存しているイオンビーム4のX方向の第1の走査距離(図4中の走査距離Lb1参照)を求めることができ、更に当該第1の走査距離に基づいて、イオンビーム4のX方向の第2の走査距離(図5、図10中の走査距離Lb2参照)を設定することができる。それを行うビーム走査距離設定方法およびイオン注入装置について以下に説明する。
(3) Setting of the Second Scanning Distance L b2 of the Ion Beam When the beam width D of the
この場合は、(a)イオンビーム4を受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第3および第4のビーム計測器を用いて、(b)上記ビーム幅測定方法に従って求めたイオンビームの予備的なビーム幅Dと、上記第3および第4のビーム計測器のそれぞれのビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のX方向の中心間距離とに基づいて、第3のビーム計測器にビーム電流が流入開始する位置でのイオンビームと、第4のビーム計測器においてビーム電流が流入終了する位置でのイオンビームとの間のX方向の距離である第1の走査距離を求め、(c)当該第1の走査距離よりも大きい第2の走査距離にイオンビーム4のX方向の走査距離を設定する。
In this case, by using the third and fourth beam instrument disposed apart from each other in a in X-direction as to measure the beam current by receiving (a) the
この第3のビーム計測器は上記第1のビーム計測器36と、第4のビーム計測器は上記第2のビーム計測器38と、それぞれ別のものであっても良いし、それぞれ同じものであっても良い。同じものである場合の例を主体にして、ビーム走査距離設定方法のより具体例を以下に説明する。
The third beam measuring instrument may be different from the first
図4を参照して、まず、上記ビーム幅測定方法の場合と同様にイオンビーム4を実質的に一定の走査速度で走査して、上記ビーム幅Dと、ビーム計測器36、38のビーム入射孔37、39の幅Wd1、Wd2と、両ビーム計測器36、38(より具体的にはそのビーム入射孔37、39)のX方向の中心間距離Ld とに基づいて、ビーム計測器36にビーム電流が流入開始する位置(即ち流入開始時点Ta )でのイオンビーム4と、ビーム計測器38においてビーム電流が流入終了する位置(即ち流入終了時点Td )との間のX方向の距離である第1の走査距離Lb1を次式に基づいて求める。
Referring to FIG. 4, first, the case of the beam width measurement method as well as by scanning the
[数9]
Lb1=Ld +Wd1/2+Wd2/2+D
[Equation 9]
L b1 = L d + W d1 / 2 + W d2 / 2 + D
この場合も、数2の場合と同様の考えで、Wd =(Wd1+Wd2)/2とおけば、次式が得られる。
In this case as well, the following equation is obtained if W d = (W d1 + W d2 ) / 2 based on the same idea as in
[数10]
Lb1=Ld +Wd +D
[Equation 10]
L b1 = L d + W d + D
上記第1の走査距離Lb1は、言わば、イオンビーム4が両ビーム計測器36、38を横切ることができる最小の走査距離である。この走査距離Lb1を以下においてそのまま用いるよりも、以下の各種測定や基板16への均一なイオン注入を行うためには、この走査距離Lb1に基づいて、次のようにして、第2の走査距離Lb2を設定するのが好ましい。
The first scanning distance L b1 is the minimum scanning distance at which the
両ビーム計測器36、38と基板16とのX方向における位置関係について考えると、両ビーム計測器36、38は、例えば、図8に示す例のように、基板16のX方向における両外側に近接配置されている。
Considering the positional relationship between the two
この場合、イオンビーム4を上記数10で求めた走査距離Lb1で走査すると、例えば図9に示す例のように、何らかの原因でイオンビーム4のビーム幅Dが、上記測定によって求めたビーム幅D(図8参照)から変わった場合に、両ビーム計測器36、38において、ビーム電流の流入開始時点および流入終了時点の一方を正しく計測することができなくなる。従ってこの場合は、ビーム計測器36、38を用いて、イオンビーム4のX方向のビーム幅を正しく測定することができなくなる。
In this case, when the
また、基板16の面内に均一なイオン注入を実施するためには、通常は余裕を持たせて、基板16に対して均一な注入が行えるように、基板16よりも大きくイオンビーム4を走査する(即ちオーバースキャンする)必要があり、この場合も、何らかの原因でビーム幅Dが変わった場合には、オーバースキャンを確実に行うことができなくなる場合が起こり得る。
Further, in order to perform uniform ion implantation in the surface of the
そこで、例えば図10に示すように、上記第1の走査距離Lb1に基づいて、それよりも大きい第2の走査距離Lb2にイオンビーム4の走査距離を設定する。これによって、上記課題を解決することが可能になる。両走査距離Lb1、Lb2の関係は、例えば次式で表すことができる。k1 は定数である。
Therefore, for example, as shown in FIG. 10, based on the first scanning distance L b1 , the scanning distance of the
[数11]
Lb2=k1Lb1
[Equation 11]
L b2 = k 1 L b1
上記定数k1 は、上記位置のビーム計測器36、38を用いる場合は、1より大きい値である。この定数k1 が小さ過ぎると、上記課題を解決することができない場合が起こり、大き過ぎるとイオンビーム4の無駄な走査が多くなる。この定数k1 は、各イオン注入装置に固有の値であり、上記位置のビーム計測器36、38を用いる場合は、例えば1.1〜1.3の範囲内が好ましいことが経験によって分かっている。従ってその範囲内に定数k1 の値を設定する。具体的には、ビーム走査器12によるイオンビーム4のX方向の走査距離をk1 倍すれば良い。そのためには、例えば、走査電源13からビーム走査器12に供給する走査電流または走査電圧の大きさをk1 倍すれば良い。
The constant k 1 is a value larger than 1 when the
上記数11の代わりに、次式に従って第2の走査距離Lb2を設定しても良い。k2 は定数である。この定数k2 は、上記位置のビーム計測器36、38を用いる場合は、0よりも大きい値である。この定数k2 の好ましい範囲も、経験等によって定めることができる。
Instead of Equation 11, the second scanning distance L b2 may be set according to the following equation. k 2 is a constant. The constant k 2 is a value larger than 0 when the
[数12]
Lb2=Lb1+k2D
[Equation 12]
L b2 = L b1 + k 2 D
もっとも、ビーム計測器36、38の位置は、図8を参照して説明した上記位置以外の位置であっても良く、その場合は、その位置に応じて、上記定数k1 、k2 の値を変えれば良い。
However, the positions of the
このビーム走査距離設定方法によれば、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを用いて求めた第1の走査距離Lb1に基づいて、それよりも大きい第2の走査距離Lb2にイオンビーム4のX方向の走査距離を設定するので、イオンビーム4のX方向の走査距離を、第1および第2のビーム計測器36、38を確実に含む所定の距離に設定することが容易になる。
According to this beam scanning distance setting method, based on the first scanning distance L b1 obtained using the preliminary beam width D of the
しかも、イオンビーム4のX方向の予備的なビーム幅Dを求めるときと同じビーム計測器36、38を用いて第1の走査距離Lb1を求めることができるので、第1の走査距離Lb1を求めるときと同じ位置で測定した予備的なビーム幅Dを用いることができる。従って、第1の走査距離Lb1をより正確に求めることができ、ひいては第2の走査距離Lb2をより正確に設定することができる。しかも、測定に必要なビーム計測器の数を減らすことができる。
In addition, since the first scanning distance L b1 can be obtained using the same
制御装置60は、この実施形態では、上記ビーム走査距離設定方法の内容に相当する演算制御を行う機能を更に有している。即ち、制御装置60は、(a)ビーム走査手段を構成する走査電源13を制御して、第1および第2のビーム計測器36、38を横切るようにイオンビーム4を実質的に一定の走査速度で走査して、イオンビーム4の予備的なビーム幅Dと、ビーム計測器36、38のそれぞれのビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器36、38のX方向の中心間距離とに基づいて、上記第1の走査距離Lb1を求める機能と、(b)走査電源13を制御して、第1の走査距離Lb1よりも大きい上記第2の走査距離Lb2にイオンビーム4のX方向の走査距離を設定する機能を更に有している。
In this embodiment, the
この場合、ビーム電流以外の必要な情報の内で、上述したもの以外に更に必要になる情報は、例えば上記定数k1 またはk2 は、制御装置60に与えて、制御装置60内に記憶しておけば良い。
In this case, of the necessary information other than the beam current, the necessary information other than the information described above, for example, the constant k 1 or k 2 is given to the
従って、このような制御装置60を備えているこの実施形態のイオン注入装置によれば、上記ビーム走査距離設定方法と同様の効果を奏することができると共に、測定の省力化を図ることができる。
Therefore, according to the ion implantation apparatus of this embodiment provided with such a
なお、前述したように、第1および第2のビーム計測器36、38とは別の第3および第4のビーム計測器を用いて、上記第1の走査距離Lb1を測定し、更に第2の走査距離Lb2を設定するようにしても良い。例えば、第3および第4のビーム計測器として、上記前段ビームモニタ40を構成する複数のビーム計測器42の内の二つを用いても良い。
As described above, the first scanning distance L b1 is measured using the third and fourth beam measuring instruments different from the first and second
また、イオンビーム4の走査周期Tscは、上記ビーム幅Dの測定時と、走査距離Lb1の測定時および走査距離Lb2の設定時と、後述するビーム幅Wb の測定時と、発散角αの測定時とで、必ずしも同一である必要はないが、それぞれ同一にしておく方が測定が簡単であり実際的であるので、この実施形態では同一にしている。
The scanning period T sc of the
(4)イオンビームのビーム幅Wb の測定
次に、上記第2の走査距離Lb2内の所望位置におけるイオンビーム4のビーム幅Wb を求めるビーム幅測定方法およびイオン注入装置について説明する。このビーム幅Wb は、前述したように基板16に対して均一なイオン注入を行う上で重要である。
(4) Measurement of beam width W b of the ion beam will be described beamwidth measuring method and ion implantation apparatus for determining the beam width W b of the
この場合は、図5に示す例のように、上記第2の走査距離Lb2内に位置していてイオンビーム4を受けてそのビーム電流を計測する第5のビーム計測器56を横切るように、イオンビーム4を実質的に一定の走査速度、所定の走査周期Tsc、および、上記走査距離Lb2で走査する。
In this case, as shown in the example shown in FIG. 5, the fifth beam measuring device 56 that is located within the second scanning distance L b2 and that receives the
この第5のビーム計測器56は、例えば、前段ビームモニタ40を構成する複数のビーム計測器42の内の所望のビーム計測器42でも良いし、後段ビームモニタ50を構成する複数のビーム計測器52の内の所望のビーム計測器52でも良い。上記第1ないし第4のビーム計測器の内の所望のビーム計測器でも良い。このビーム計測器56のビーム入射孔57のX方向の幅をWf とする。
The fifth beam measuring instrument 56 may be, for example, a desired
そして、上記走査周期Tscと第2の走査距離Lb2とから定まるイオンビーム4の走査速度と、ビーム計測器56におけるビーム電流の流入開始時点Te と流入終了時点Tf との間の時間差と、ビーム計測器56のビーム入射孔43のX方向の幅Wf とに基づいて、ビーム計測器56の位置におけるイオンビーム4のX方向のビーム幅Wb を求める。
Then, the time difference between the scanning speed of the
より具体例を挙げると、上記時点Te および時点Tf を測定して、数14に基づいて上記ビーム幅Wb を求める。即ち、イオンビーム4の走査速度はLb2/(Tsc/2)で表されるので、数13が成立し、それを変形すると数14が得られ、これに基づいてビーム幅Wb を求める。
And more specific examples, by measuring the time T e and the time T f, obtaining the beam width W b based on the
[数13]
Lb2/(Tsc/2)=(Wb +Wf )/(Tf −Te )
[Equation 13]
L b2 / (T sc / 2) = (W b + W f ) / (T f −T e )
[数14]
Wb =Lb2{2(Tf −Te )/Tsc}−Wf
[Formula 14]
W b = L b2 {2 (T f −T e ) / T sc } −W f
このビーム幅測定方法によれば、イオンビームの走査周期Tscと第2の走査距離Lb2とから定まるイオンビームの走査速度を用いることによって、二つの時点Te 、Tf 以外は既知数となるから、第2の走査距離Lb2内の所望位置のビーム計測器56の位置におけるイオンビームのX方向のビーム幅Wb を簡単にかつ精度良く測定することができる。 According to this beam width measurement method, by using the ion beam scanning speed determined from the ion beam scanning period T sc and the second scanning distance L b2 , a known number other than two time points Te and Tf is obtained. Therefore, the beam width W b in the X direction of the ion beam at the position of the beam measuring instrument 56 at a desired position within the second scanning distance L b2 can be measured easily and accurately.
また、イオンビーム4の走査速度を一定値として扱うので、様々なビーム計測器56の位置におけるビーム幅Wb の相対値比較が簡単になり、X方向におけるビーム幅Wb の変化の様子を知ることが容易になる。
Further, since the scanning speed of the
上記ビーム計測器56をX方向に複数個配置しておいて、上記ビーム幅測定方法に従って、イオンビーム4のビーム幅Wb をX方向の複数位置において測定しても良い。それによって、ビーム幅Wb のX方向における分布を測定することができる。例えば、第5のビーム計測器56として、前段ビームモニタ40を構成する複数個のビーム計測器42を用いることによって、前段ファラデー装置30の位置でのビーム幅Wb のX方向における分布を測定することができる。また、上記第5のビーム計測器56として、後段ビームモニタ50を構成する複数個のビーム計測器52を用いることによって、後段ビームモニタ50の位置でのビーム幅Wb のX方向における分布を測定することができる。
A plurality of the beam measuring devices 56 may be arranged in the X direction, and the beam width W b of the
なお、イオンビーム4は前述したように平行走査されるので、前段ファラデー装置30の位置での走査距離Lb2を、後段ビームモニタ50の位置での走査距離Lb2として使用しても実用上差し支えはない。例えば、イオンビーム4の平行度を大きめに見て0.5度、上記離間の距離Lを736mm、走査距離Lb2を400mmとすれば、前段ファラデー装置30の位置での走査距離Lb2と後段ビームモニタ50の位置での走査距離Lb2との差は約12mmとなり、誤差は約3%になる。これは実用上許容し得るものである。
Since the
従って、上記第5のビーム計測器56として、後段ビームモニタ50を構成する複数のビーム計測器52の内の所望のビーム計測器52を用いて、そのX方向の幅をWf とすると、上記数14に基づいて、当該ビーム計測器52の位置におけるビーム幅Wb を測定することができる。
Therefore, when the desired
前段ビームモニタ40を構成するビーム計測器42のX方向の幅Wf と、後段ビームモニタ50を構成するビーム計測器52のX方向の幅Wf とは、必ずしも互いに同じである必要はない。従って、両者を区別する場合は、前者の幅をWff、後者の幅をWfbとする。もっとも、両者の幅Wff、Wfbを互いに同じ幅Wf にする方が、測定の精度と信頼性が高くなるので好ましい。
The width W f of the X direction of the
制御装置60は、この実施形態では、上記ビーム幅測定方法の内容に相当する演算制御を行う機能を更に有している。即ち、制御装置60は、ビーム走査手段を構成する走査電源13を制御して、上記第5のビーム計測器56を横切るようにイオンビーム4を上記走査周期Tscで、かつ上記第2の走査距離Lb2で走査して、当該走査周期Tscと走査距離Lb2とから定まるイオンビーム4の走査速度と、ビーム計測器56におけるビーム電流の流入開始時点と流入終了時点との間の時間差と、ビーム計測器56のビーム入射孔57のX方向の幅Wf とに基づいて、ビーム計測器56の位置におけるイオンビーム4のX方向のビーム幅Wb を求める機能を更に有している。更に、複数個の第5のビーム計測器56を用いて、イオンビーム4のビーム幅Wb をX方向の複数位置において測定する機能をも有している。
In this embodiment, the
この場合、ビーム電流以外の必要な情報は、例えば上記走査周期Tsc、幅Wf は、制御装置60に与えて、制御装置60内に記憶しておけば良い。第2の走査距離Lb2は、先の演算によって求めたものを制御装置60内に記憶しておけば良い。
In this case, necessary information other than the beam current may be stored in the
従って、このような制御装置60を備えているこの実施形態のイオン注入装置によれば、上記ビーム幅測定方法と同様の効果を奏することができると共に、測定の省力化を図ることができる。
Therefore, according to the ion implantation apparatus of this embodiment provided with such a
(5)イオンビームの発散角αの測定
次に、イオンビーム4のX方向の発散角αを測定する発散角測定方法およびイオン注入装置について説明する。
(5) Measurement of Divergence Angle α of Ion Beam Next, a divergence angle measuring method and an ion implantation apparatus for measuring the divergence angle α in the X direction of the
この場合は、上記第5のビーム計測器56として、イオンビーム4の進行方向Zの前後2箇所に互いに離間して配置された前段ビーム計測器および後段ビーム計測器を用いる。そして、互いにX方向に関して実質的に同じ位置において、上記(4)項で説明したビーム幅測定方法に従って、上記前後2箇所でのイオンビームのX方向のビーム幅Wb をそれぞれ求め、かつ両ビーム幅の差と上記離間の距離Lとに基づいて、イオンビーム4のX方向の発散角αを測定する。
In this case, as the fifth beam measuring instrument 56, a front-stage beam measuring instrument and a rear-stage beam measuring instrument that are spaced apart from each other at two positions in the front-rear direction Z of the
より具体例を挙げると、例えば、上記前段ビームモニタ40を構成するビーム計測器42を前段ビーム計測器として用い、後段ビームモニタ50を構成するビーム計測器52を後段ビーム計測器として用いることができる。以下においてはその場合を例に説明する。前段ビームモニタ40を構成する各ビーム計測器42のビーム入射孔43(図2参照)のX方向の幅をWff、後段ビームモニタ50を構成する各ビーム計測器52のビーム入射孔53(図2参照)のX方向の幅をWfbとする。
To give a more specific example, for example, the
上記ビーム計測器42および52を用いて、互いにX方向に関して実質的に同じ位置において、換言すればX方向における相対応する位置において、上記(4)項で説明したビーム幅測定方法に従って、図6に示すように、ビーム計測器42の位置Zf におけるイオンビーム4のビーム幅Wbfおよびビーム計測器52の位置Zb におけるイオンビーム4のビーム幅Wbbをそれぞれ求める。これは、上記数14中のWf に上記幅Wff、Wfbをそれぞれ代入することによって求めることができる。
In accordance with the beam width measuring method described in the above section (4), the
X方向に関して実質的に同じ位置というのは、典型的には、図6を参照して、ビーム幅Wbfを求めるのに使用するビーム計測器42のX方向の中心位置Xf と、ビーム幅Wbbを求めるのに使用するビーム計測器52のX方向の中心位置Xb とが、X方向において互いに実質的に同じ位置である組み合わせのビーム計測器42および52を用いることである。
The substantially the same position with respect to the X direction typically refers to the center position Xf in the X direction of the
そして、次式に基づいて、イオンビーム4のX方向における発散角αを求める。Lは、前述したように、二つの位置Zf 、Zb 間の離間の距離である。
Based on the following equation, the divergence angle α in the X direction of the
[数15]
α=tan-1{(Wbb−Wbf)/2L}
[Equation 15]
α = tan −1 {(W bb −W bf ) / 2L}
この発散角測定方法によれば、イオンビーム4の進行方向Zの上流側および下流側の2箇所で、しかもX方向に関して実質的に同じ位置においてビーム幅Wbf、Wbbを求め、それらを用いて発散角αを求めるので、第2の走査距離Lb2内の所定位置におけるイオンビーム4のX方向の発散角αを簡単にかつ精度良く測定することができる。
According to this divergence angle measurement method, the beam widths W bf and W bb are obtained at two positions upstream and downstream in the traveling direction Z of the
また、前段ビームモニタ40を構成する複数個のビーム計測器42と、後段ビームモニタ50を構成する複数個のビーム計測器52とを用いることによって、イオンビーム4の発散角αをX方向の複数位置において測定することもできる。それによって、発散角αのX方向における分布を測定することができる。
Further, by using a plurality of
なお、図7に示す例のように、前段ビームモニタ40を構成するビーム計測器42の位置と、後段ビームモニタ50を構成するビーム計測器52の位置とが、互いにX方向においてずれている場合は、例えば次のようにして発散角αを測定すれば良い。この図7の例では、前段ビームモニタ40を構成するビーム計測器42の内の二つのビーム計測器42(例えば8番目および9番目のビーム計測器42。それらのビーム入射孔43のX方向の中心位置をXf8、Xf9とする)の中間に、後段ビームモニタ50を構成するビーム計測器52の内の一つのビーム計測器52(例えば6番目のビーム計測器52。そのビーム入射孔53のX方向の中心位置をXb6とする)が位置している。
Note that, as in the example shown in FIG. 7, the position of the
この場合は、上記二つのビーム計測器42を用いて、両者の位置におけるビーム幅Wbfを上記ビーム幅測定方法でそれぞれ測定し、その平均値を前段(上流側)の位置Zf でのビーム幅Wbfとする。後段(下流側)の位置Zb でのビーム幅Wbbは、上記ビーム計測器52を用いて上記ビーム幅測定方法で測定した値をそのまま用いる。前段において上記のようにビーム幅Wbfの平均値を求めると、当該平均値は、両中心位置Xf8、Xf9の中間の位置、即ちX方向に関して中心位置Xb6と実質的に同じ位置におけるビーム幅であると見なしても差し支えない。従って、前段の上記平均値のビーム幅Wbfと後段の上記ビーム幅Wbbとは、互いにX方向に関して実質的に同じ位置におけるビーム幅であると言うことができるので、両者を用いて、上記発散角測定方法で発散角αを測定することができる。
In this case, the two
上記例とは反対に、後段ビームモニタ50内の二つのビーム計測器52を用いて測定した平均値のビーム幅Wbbと、当該二つのビーム計測器52の中間位置に対応する位置の前段のビーム計測器42を用いて測定したビーム幅Wbfとを用いて、発散角αを測定しても良い。
Contrary to the above example, the average beam width W bb measured using the two
また、厳密さをより追求するならば、上記のように平均値を用いる代わりに、最小自乗法等による近似値を用いても良い。 If more strictness is to be pursued, an approximate value by the least square method or the like may be used instead of using the average value as described above.
制御装置60は、この実施形態では、上記発散角測定方法の内容に相当する演算制御を行う機能を更に有している。即ち、制御装置60は、上記前段ビーム計測器および後段ビーム計測器を用いて、上記前後2箇所でのイオンビーム4のX方向のビーム幅Wb をそれぞれ求め、かつ両ビーム幅の差と上記離間の距離Lとに基づいて、上記イオンビームのX方向の発散角αを測定する機能を更に有している。更に、X方向に複数個ずつ配置された前段ビーム計測器および後段ビーム計測器を用いて、イオンビーム4の発散角αをX方向の複数位置において測定する機能をも有している。
In this embodiment, the
この場合、ビーム電流以外の必要な情報の内で、上述したもの以外に更に必要になる情報は、例えば上記距離Lは、制御装置60に与えて、制御装置60内に記憶しておけば良い。
In this case, among the necessary information other than the beam current, information that is further necessary in addition to the information described above may be stored in the
従って、このような制御装置60を備えているこの実施形態のイオン注入装置によれば、上記発散角測定方法と同様の効果を奏することができると共に、測定の省力化を図ることができる。
Therefore, according to the ion implantation apparatus of this embodiment provided with such a
4 イオンビーム
12 ビーム走査器
13 走査電源
14 ビーム平行化器
16 基板
30 前段ファラデー装置
36 ビーム計測器
38 ビーム計測器
40 前段ビームモニタ
42 ビーム計測器
50 後段ビームモニタ
52 ビーム計測器
56 ビーム計測器
60 制御装置
D、D1 、D2 予備的なビーム幅
Lb1、Lb2 走査距離
Wb 、Wbf、Wbb ビーム幅
α 発散角
4
Claims (12)
(a)イオンビームを受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第1および第2のビーム計測器を用いて、
(b)両ビーム計測器を横切るようにイオンビームを走査して、各ビーム計測器に流入するビーム電流の時間的変化をモニタすることにより、各ビーム計測器におけるビーム電流の流入開始時点および流入終了時点をそれぞれ求め、
(c)これらの時点の内の少なくとも三つの時点と、各ビーム計測器のビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のビーム入射孔のX方向の中心間距離とに基づいて、前記イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を求めるビーム幅測定方法に従って、
(d)前記第1および第2のビーム計測器を往復して横切るようにイオンビームを往復走査して、イオンビームのX方向の前記予備的なビーム幅をビーム走査の往路および復路の両方において求め、かつ当該求めた両方のビーム幅を相加平均したものを前記イオンビームのX方向の予備的なビーム幅とし、
(e)イオンビームを受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第3および第4のビーム計測器を用いて、
(f)前記イオンビームのX方向の前記予備的なビーム幅と、前記第3および第4のビーム計測器のそれぞれのビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のX方向の中心間距離とに基づいて、第3のビーム計測器にビーム電流が流入開始する位置でのイオンビームと、第4のビーム計測器においてビーム電流が流入終了する位置でのイオンビームとの間のX方向の距離である第1の走査距離を求め、
(g)当該第1の走査距離よりも大きい第2の走査距離に前記イオンビームのX方向の走査距離を設定する、ことを特徴とするビーム走査距離設定方法。 A method for setting a scanning distance of an ion beam in an ion implantation apparatus configured to irradiate a substrate with an ion beam that is scanned substantially parallel to an X direction,
(A) Using a first and a second beam measuring instrument which receives an ion beam and measures the beam current, and is spaced apart from each other in the X direction,
(B) By scanning the ion beam across both beam measuring instruments and monitoring temporal changes in the beam current flowing into each beam measuring instrument, the start time and inflow of the beam current in each beam measuring instrument Find the end point respectively
(C) Based on at least three of these time points, the width of the beam entrance hole of each beam measuring device in the X direction, and the distance between the centers of the beam entrance holes of both beam measuring devices in the X direction, According to a beam width measuring method for obtaining a preliminary beam width in the X direction of the ion beam,
(D) The ion beam is reciprocally scanned across the first and second beam measuring instruments, and the preliminary beam width in the X direction of the ion beam is determined in both the forward and backward beam scanning. And an arithmetic average of both of the obtained beam widths as a preliminary beam width in the X direction of the ion beam,
(E) Using a third and a fourth beam measuring instrument which receives an ion beam and measures its beam current and is spaced apart from each other in the X direction ,
( F) The preliminary beam width in the X direction of the ion beam, the width in the X direction of each beam entrance hole of the third and fourth beam measuring instruments, and the center in the X direction of both beam measuring instruments Based on the distance between the ion beam at the position where the beam current starts to flow into the third beam measuring instrument and the ion beam at the position where the beam current stops flowing in the fourth beam measuring instrument. Obtaining a first scanning distance which is a distance in the direction;
(G) A beam scanning distance setting method, wherein a scanning distance in the X direction of the ion beam is set to a second scanning distance larger than the first scanning distance.
(b)当該走査周期と第2の走査距離とから定まるイオンビームの走査速度と、第5のビーム計測器におけるビーム電流の流入開始時点と流入終了時点との間の時間差と、第5のビーム計測器のビーム入射孔のX方向の幅とに基づいて、第5のビーム計測器の位置におけるイオンビームのX方向のビーム幅を求めることを特徴とするビーム幅測定方法。 (A) crossing a fifth beam measuring device for measuring the beam current be located in claim 1 or claim 2 in the scan distance set in accordance with the beam scanning distance setting method 2 described subjected to ion beam And scanning the ion beam at a predetermined scanning period and at the second scanning distance,
(B) The ion beam scanning speed determined from the scanning cycle and the second scanning distance, the time difference between the inflow start time and the inflow end time of the beam current in the fifth beam measuring instrument, and the fifth beam A beam width measuring method, wherein the X-direction beam width of the ion beam at the position of the fifth beam measuring device is obtained based on the X-direction width of the beam entrance hole of the measuring device.
(b)互いにX方向に関して実質的に同じ位置において、請求項3記載のビーム幅測定方法に従って、前記前後2箇所でのイオンビームのX方向のビーム幅をそれぞれ求め、
(c)かつ両ビーム幅の差と前記離間の距離とに基づいて、前記イオンビームのX方向の発散角を測定することを特徴とする発散角測定方法。 (A) As the fifth beam measuring instrument, a first-stage beam measuring instrument and a second-stage beam measuring instrument which are arranged at two positions before and after the ion beam in the traveling direction and receive the ion beam and measure the beam current. Using a vessel
(B) At substantially the same position with respect to the X direction, according to the beam width measurement method of claim 3 , the beam widths in the X direction of the ion beams at the two front and rear positions are respectively determined;
(C) A divergence angle measurement method characterized in that the divergence angle in the X direction of the ion beam is measured based on a difference between both beam widths and the distance of the separation.
(a)イオンビームを受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第1および第2のビーム計測器と、
(b)前記ビーム走査手段を制御して、両ビーム計測器を横切るようにイオンビームを走査して、各ビーム計測器に流入するビーム電流の時間的変化をモニタすることにより、各ビーム計測器におけるビーム電流の流入開始時点および流入終了時点をそれぞれ求め、これらの時点の内の少なくとも三つの時点と、各ビーム計測器のビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のビーム入射孔のX方向の中心間距離とに基づいて、前記イオンビームのX方向の予備的なビーム幅を求める機能を有しており、かつ前記ビーム走査手段を制御して、前記第1および第2のビーム計測器を往復して横切るようにイオンビームを往復走査して、イオンビームのX方向の前記予備的なビーム幅をビーム走査の往路および復路の両方において求め、かつ当該求めた両方のビーム幅を相加平均したものを前記イオンビームのX方向の予備的なビーム幅とする機能を有している制御装置と、
(c)イオンビームを受けてそのビーム電流を計測するものであってX方向において互いに離間して配置された第3および第4のビーム計測器とを備えており、
(d)かつ前記制御装置は、
(d1)前記イオンビームのX方向の前記予備的なビーム幅と、前記第3および第4のビーム計測器のそれぞれのビーム入射孔のX方向の幅と、両ビーム計測器のX方向の中心間距離とに基づいて、第3のビーム計測器にビーム電流が流入開始する位置でのイオンビームと、第4のビーム計測器においてビーム電流が流入終了する位置でのイオンビームとの間のX方向の距離である第1の走査距離を求める機能と、
(d2)前記ビーム走査手段を制御して、前記第1の走査距離よりも大きい第2の走査距離に前記イオンビームのX方向の走査距離を設定する機能を更に有している、ことを特徴とするイオン注入装置。 Beam scanning means for scanning the ion beam in the X direction, and beam collimation means for cooperating with the beam scanning means for substantially parallel scanning of the ion beam in the X direction, An ion implantation apparatus configured to irradiate a substrate with an ion beam that is scanned in parallel,
(A) a first and a second beam measuring instrument that receive an ion beam and measure the beam current thereof and are spaced apart from each other in the X direction;
(B) controlling the beam scanning means, scanning the ion beam across both beam measuring instruments, and monitoring the temporal change of the beam current flowing into each beam measuring instrument, whereby each beam measuring instrument; The beam current inflow start time and the inflow end time are respectively obtained in the above, and at least three of these time points, the width in the X direction of the beam entrance hole of each beam measuring device, and the beam entrance holes of both beam measuring devices Based on the distance between the centers in the X direction, and having a function of obtaining a preliminary beam width in the X direction of the ion beam, and controlling the beam scanning means, The ion beam is reciprocated and scanned across the beam measuring instrument, and the preliminary beam width in the X direction of the ion beam is determined in both the forward and backward paths of the beam scan, and Features and it has a control device which has to be preliminary beam width in the X direction of the ion beam which both the beam width and the arithmetic mean was determined,
(C) a beam current is measured by receiving an ion beam, and includes third and fourth beam measuring instruments disposed apart from each other in the X direction;
(D) and the control device comprises:
(D1) and the preliminary beam width in the X direction before Symbol ion beam, each of the width in the X direction of the beam incident hole of the third and fourth beam instrument, in the X direction of the beams Instrument Based on the center-to-center distance, the ion beam at the position where the beam current starts to flow into the third beam measuring instrument and the ion beam at the position where the beam current stops flowing in the fourth beam measuring instrument. A function of obtaining a first scanning distance which is a distance in the X direction;
(D2) It further has a function of controlling the beam scanning means to set a scanning distance in the X direction of the ion beam to a second scanning distance larger than the first scanning distance. Ion implantation equipment.
(b)前記制御装置は、前記ビーム走査手段を制御して、前記第5のビーム計測器を横切るようにイオンビームを所定の走査周期で、かつ前記第2の走査距離で走査して、当該走査周期と第2の走査距離とから定まるイオンビームの走査速度と、第5のビーム計測器におけるビーム電流の流入開始時点と流入終了時点との間の時間差と、第5のビーム計測器のビーム入射孔のX方向の幅とに基づいて、第5のビーム計測器の位置におけるイオンビームのX方向のビーム幅を求める機能を更に有している請求項7または8記載のイオン注入装置。 (A) further comprising a fifth beam measuring instrument positioned within the second scanning distance and receiving an ion beam and measuring the beam current;
(B) The control device controls the beam scanning unit to scan the ion beam at a predetermined scanning period and the second scanning distance so as to cross the fifth beam measuring instrument, The ion beam scanning speed determined from the scanning period and the second scanning distance, the time difference between the inflow start time and the inflow end time of the beam current in the fifth beam measuring instrument, and the beam of the fifth beam measuring instrument based on the width of the X direction of the entrance aperture, a fifth beam instrument the ion beam at the position of the ion implanter of further have claim 7 or 8, wherein a X-direction function of obtaining the beam width.
(b)前記制御装置は、当該複数個の第5のビーム計測器を用いて、イオンビームのX方向のビーム幅をX方向の複数位置において測定する機能を有している請求項9記載のイオン注入装置。 (A) a plurality of the fifth beam measuring devices arranged in the X direction;
(B) the control device, using a fifth beam instrument of the plurality, the ion beam in the X direction of the beam width of claim 9, characterized in that have a function for measuring at a plurality of positions in the X direction Ion implanter.
(b)前記制御装置は、当該前段ビーム計測器および後段ビーム計測器を用いて、前記前後2箇所でのイオンビームのX方向のビーム幅をそれぞれ求め、かつ両ビーム幅の差と前記離間の距離とに基づいて、前記イオンビームのX方向の発散角を測定する機能を更に有している請求項9記載のイオン注入装置。 (A) As the fifth beam measuring instrument, the ion beam is arranged at two positions before and after the ion beam in the traveling direction, receives the ion beam, and measures the beam current. It has a front beam measuring instrument and a rear beam measuring instrument installed at substantially the same position,
(B) The controller determines the beam width in the X direction of the ion beam at the two front and rear positions using the front beam measuring device and the rear beam measuring device, and determines the difference between the two beam widths and the separation distance. The ion implantation apparatus according to claim 9 , further comprising a function of measuring a divergence angle in the X direction of the ion beam based on the distance.
(b)前記制御装置は、これらの前段ビーム計測器および後段ビーム計測器を用いて、前記イオンビームのX方向の発散角をX方向の複数位置において測定する機能を有している請求項11記載のイオン注入装置。 (A) comprising a plurality of the former stage beam measuring instruments and the latter stage beam measuring instruments arranged in the X direction;
(B) said control device, these front beam instruments and using the subsequent beam instrument, the ion beam in the X-direction divergence angle claims are have a function for measuring at a plurality of positions in the X direction 11 The ion implantation apparatus as described.
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