JP4952002B2

JP4952002B2 - イオンビーム照射装置

Info

Publication number: JP4952002B2
Application number: JP2006057967A
Authority: JP
Inventors: 秀樹藤田; 滋樹酒井; 勝男内藤
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: JP2007234534A

Description

この発明は、イオン源から引き出したイオンビームを基板に照射してイオン注入等の処理を施すイオンビーム照射装置に関する。基板にイオン注入を行う場合は、この装置はイオン注入装置またはイオンドーピング（登録商標）装置とも呼ばれる。

基板にイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施す場合に、基板処理の均一性を良くする等のために、イオンビーム電流分布の均一性が良いことが重要である。

イオンビーム電流分布の均一性を向上させる技術として、例えば、特許文献１には、複数のフィラメントを有するイオン源の各フィラメント電流を制御して、基板位置での１次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させる技術が記載されている。

また、特許文献２には、１次元で走査される電子ビームをイオン源のプラズマ生成容器内に入射して、この電子ビームによってガスを電離させてプラズマを生成させることによって、イオン源から引き出すイオンビームの１次元のビーム電流分布を向上させる技術が記載されている。

特開２０００−３１５４７３号公報（段落００１２−００１５、図１）特開２００５−３８６８９号公報（段落０００６−０００８、図１）

上記特許文献１および２に記載の技術は、どちらも、１次元（具体的には、イオンビームの断面形状の長手方向）でのイオンビーム電流分布の向上しか行うことができない。即ち、特許文献１に記載の技術は、２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることはできない。特許文献２に記載の技術も、２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることはできない。しかも、イオン源から引き出すイオンビームの均一性を向上させることはできても、基板位置でのイオンビーム電流分布の均一性を確保できる保証はない。

より高度な基板処理のためには、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることが重要である。

例えば、イオンビームが、その進行方向と交差する面内におけるＸ方向（長手方向）の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きい、断面長方形の形状をしている場合、大型の基板の全面にイオンビーム照射を行うために、基板をＹ方向に沿って機械的に走査（メカニカルスキャン）する場合があるが、イオンビーム電流分布のＸ方向の均一性が大事なことは勿論のこととして、Ｙ方向の均一性が悪いと、そのようなイオンビームは通常はＹ方向の裾野の広がり方も不均一な場合が多く、その均一性の悪い部分の影響を避けるために、基板のＹ方向のオーバースキャン（イオンビーム外へ走査すること）の距離を大きくしなければならず、その結果、基板の走査距離が大きくなって装置が大型化する。

また、イオンビームの断面形状や、基板走査の有無に拘わらず、イオンビーム電流分布のＸ方向やＹ方向の均一性が悪いと、イオンビーム電流が大きい箇所での基板表面に、イオンビーム照射に伴うチャージアップ（帯電）が集中して、その箇所での放電発生によって基板表面に（例えば、当該基板表面に形成された半導体デバイス等に）ダメージを与える可能性も高くなる。

また、イオンビームのサイズを基板全体をカバーできる大きさにして、基板を走査しない場合は、当該基板の全面に均一性良く処理を施すためには、イオンビーム電流分布の２次元での均一性が良いことが特に重要である。

そこでこの発明は、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることができるイオンビーム照射装置を提供することを主たる目的としている。

この発明に係る第１のイオンビーム照射装置は、ガスが導入されるプラズマ生成容器内にアーク放電発生用の複数のフィラメントを有するイオン源を備えていて、当該イオン源から引き出したイオンビームを基板に照射する構成のイオンビーム照射装置であって、電子ビームを発生させてそれを前記イオン源のプラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内において２次元で走査する１以上の電子ビーム源と、前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量制御用の引出し電圧および２次元走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、２次元に分布した複数のモニタ点を有していて、前記基板の位置に相当する位置における前記イオンビームの２次元のイオンビーム電流分布を測定するイオンビームモニタと、前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの２次元における量および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴としている。

この第１のイオンビーム照射装置においては、イオンビームモニタによって、基板相当位置における２次元のイオンビーム電流分布が測定される。そして、制御装置は、イオンビームモニタからの測定データに基づいて各電子ビーム用電源を制御して、イオン源のプラズマ生成容器内における電子ビームの走査速度を制御して、当該電子ビームによって生成するプラズマの密度を制御する。具体的には、各電子ビーム源から発生させる電子ビームの２次元における量および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、イオンビームモニタで測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する制御を行う。これによって、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることができる。

（ａ）前記制御装置を、前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流の平均値を算出する機能と、前記算出した平均値が所定の設定イオンビーム電流に実質的に等しくなるように、前記イオン源の各フィラメントに流すフィラメント電流を一律に制御する機能と、前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流と前記設定イオンビーム電流との差である２次元分布の誤差を算出する機能と、前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きい前記イオンビームモニタ上のモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流の方が大のモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を、電子ビームの走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流の方が小のモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を、電子ビームの走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記誤差の大きさに比例して減少させて、前記イオンビームモニタ上の実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、前記整形後の走査信号のデータおよび前記フィラメント電流のデータを保存する機能とを有しているものとし、かつ（ｂ）前記各電子ビーム用電源を、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有しているものとしても良い。

「実質的に全て」というのは、全てが好ましいけれども、重要でない幾つかのモニタ点を除外しても構わないという趣旨である。以下においても同様である。

この発明に係る第２のイオンビーム照射装置は、ガスが導入されるプラズマ生成容器内にアーク放電発生用の複数のフィラメントを有するイオン源を備えていて、当該イオン源から引き出したイオンビームを基板に照射する構成のイオンビーム照射装置であって、電子ビームを発生させてそれを前記イオン源のプラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内において２次元で走査する１以上の電子ビーム源と、前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量制御用の引出し電圧および２次元走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、２次元に分布した複数のモニタ点を有していて、前記基板の位置に相当する位置における前記イオンビームの２次元のイオンビーム電流分布を測定するイオンビームモニタと、前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの２次元における走査速度および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えていることを特徴としている。

この第２のイオンビーム照射装置においては、イオンビームモニタによって、基板相当位置における２次元のイオンビーム電流分布が測定される。そして、制御装置は、イオンビームモニタからの測定データに基づいて各電子ビーム用電源を制御して、電子ビーム源からの電子ビームの発生量を制御して、当該電子ビームによってプラズマ生成容器内で生成するプラズマの密度を制御する。具体的には、各電子ビーム源から発生させる電子ビームの２次元における走査速度および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、イオンビームモニタで測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する制御を行う。これによって、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることができる。

（ａ）前記制御装置を、前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流の平均値を算出する機能と、前記算出した平均値が所定の設定イオンビーム電流に実質的に等しくなるように、前記イオン源の各フィラメントに流すフィラメント電流を一律に制御する機能と、前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流と前記設定イオンビーム電流との差である２次元分布の誤差を算出する機能と、前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きい前記イオンビームモニタ上のモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流の方が大のモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流の方が小のモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、前記イオンビームモニタ上の実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、前記整形後の引出し信号のデータおよび前記フィラメント電流のデータを保存する機能とを有しているものとし、かつ（ｂ）前記各電子ビーム用電源を、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有しているものとしても良い。

第１および第２のイオンビーム照射装置において、前記イオン源の各フィラメントは、ｙ方向に直線状に伸びており、かつｙ方向と実質的に直交するｘ方向に互いに間をあけて並設されており、当該間に前記電子ビーム源がそれぞれ配置されている、という構成を採用しても良い。

請求項１〜４に記載の発明によれば、上記のような構成を有しているので、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることができる。その結果、より高度な基板処理が可能になる。

請求項５に記載の発明によれば、イオンビームの断面寸法を大きくすることが容易になる、という更なる効果を奏する。その結果、より大型の基板を処理することが容易になる。

図１は、この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態を示す概略斜視図である。このイオンビーム照射装置は、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、質量分離器（例えば質量分離マグネット）６を通して質量分離を行い、更に必要に応じて加速または減速を行った後、照射位置にある基板８に照射して、基板８にイオン注入等の処理を施すよう構成されている。イオンビーム４の経路は、図示しない真空容器内に収納されて、真空雰囲気に保たれる。質量分離器６を設けない場合もある。

基板８に照射されるイオンビーム４は、この例では図２にも示すように、その進行方向と交差（例えば直交）する面内におけるＸ方向（長手方向。例えば垂直方向）の寸法が、当該Ｘ方向と直交するＹ方向（例えば水平方向）の寸法よりも大きい、断面長方形の形状をしている。このような形をしているイオンビーム４は、リボン状、シート状または帯状のイオンビームと呼ばれる場合もある。但し、Ｙ方向の寸法が紙のように薄いという意味ではない。一例を挙げると、Ｘ方向の寸法は４００ｍｍ〜８００ｍｍ程度、Ｙ方向の寸法は１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。

基板８は、例えば、半導体基板、ガラス基板等である。

基板８は、この実施形態では、図示しない駆動装置によって、矢印Ａに示すように、前記Ｙ方向に沿って機械的に往復駆動（メカニカルスキャン）される。イオンビーム４のＸ方向の寸法は、基板８の同方向の寸法よりも若干大きく、このことと、上記往復駆動とによって、基板８の全面にイオンビーム４を照射することができる。

なお、この実施形態のように基板８の機械的走査を併用すれば、より大型の基板８の全面にイオンビーム４を照射することができるけれども、基板８の機械的走査を行わないようにしても良い。その場合は、イオン源２から引き出すイオンビーム４の断面形状や断面寸法を、基板８に応じたものにすれば良い。

後で詳述するけれども、イオン源２（より具体的にはそれを構成するプラズマ生成容器１８）内には、複数の電子ビーム源Ｇが設けられている。各電子ビーム源Ｇには、それに対応する複数の電子ビーム用電源１４から、電子ビームの発生量制御用の引出し電圧および２次元走査用の走査電圧がそれぞれ供給される。電子ビーム源Ｇおよび電子ビーム用電源１４の数は、この実施形態ではそれぞれ二つであるが、それに限られるものではなく、それぞれ１以上で任意である。

イオンビーム照射位置にある基板８の位置に相当する位置に、イオンビームモニタ１０が設けられている。但し、両者は相互に邪魔にならないようにしている。例えば、イオンビームモニタ１０によるイオンビーム４の測定時に、それの邪魔にならない位置に基板８を移動させておけば良い。基板８の処理時に、イオンビームモニタ１０を移動させるようにしても良い。

このイオンビーム照射装置は、更に、イオンビームモニタ１０からの測定データＤＡに基づいて各電子ビーム用電源１４を制御する制御装置１２が設けられている。制御装置１２は、この実施形態では、後述するフィラメント電流Ｉｆの制御も行うことができる。

図３に示すように、イオン源２は、プラズマ生成用のガス（蒸気の場合を含む）２０が導入される、例えば直方体状をしたプラズマ生成容器１８内に複数（この実施形態では三つ）のフィラメント２２を有しており、この各フィラメント２２と陽極を兼ねるプラズマ生成容器１８との間でアーク放電を発生させてガス２０を電離させてプラズマ２４を生成し、このプラズマ２４から、引出し電極系２６によって、上記イオンビーム４を引き出す構成をしている。引出し電極系２６は、例えば、１枚以上の多孔の電極を有している。そのイオンビーム引出し領域２８の形状は、イオンビーム４の断面形状に対応した形状、この例では図４に示すように細長い長方形をしている。

ガス２０は、所望の元素（例えば、Ｂ、Ｐ、Ａs 等のドーパント）を含むガスである。より具体例を挙げれば、ＢＦ₃、ＰＨ₃、ＡsＨ₃、Ｂ₂Ｈ₆等の原料ガスを含むガスである。

プラズマ生成容器１８の周りには、プラズマ２４の生成・維持のための多極磁場（マルチカスプ磁場）形成用の磁石３０が配置されている。このような構造のイオン源２は、バケット型イオン源（または多極磁場型イオン源）とも呼ばれる。

イオン源２の各フィラメント２２は、図４、図５も参照して、ｙ方向に直線状に伸びており、かつ当該ｙ方向と実質的に直交するｘ方向に互いに間をあけて並設されている。当該間に、例えば両フィラメント２２の中間に、電子ビーム源Ｇがそれぞれ配置されている。

なお、この明細書では、イオン源２内における直交方向（直交座標）を小文字のｘ、ｙで表しており、基板８およびイオンビームモニタ１０における直交方向（直交座標）を大文字のＸ、Ｙで表している。

各フィラメント２２は、図５に示すように、電流導入端子３２を経由して、電圧可変のフィラメント電源３４からフィラメント電流Ｉｆが供給されて加熱され、熱電子を放出する。フィラメント２２の一方端とプラズマ生成容器１８との間には、前記アーク放電発生用の直流のアーク電源３６が接続されている。フィラメント電源３４は、この実施形態では、制御装置１２から供給されるフィラメント電流制御信号Ｓｆに応答して、上記フィラメント電流Ｉｆを変化（増減）させることができる。

フィラメント電源３４は、一つのフィラメント２２に一つずつ設けている。アーク電源３６は、この例では全てのフィラメント２２に共用のものであるが、一つのフィラメント２２に一つずつ設けても良い。共用のものにすれば、構成を簡素化することができる。

図６に示すように、上記各電子ビーム源Ｇは、この実施形態では、電子（熱電子）を放出するフィラメント４０と、当該電子を電子ビーム３８として引き出す陽極４４と、両者４０、４４間に配置されていて電子ビーム３８のエネルギーを変えずに電子ビーム発生量を制御する引出し電極４２と、外部に取り出す電子ビーム３８をｘ方向に走査する一対の走査電極４６と、外部に取り出す電子ビーム３８をｙ方向を走査する一対の（一方のみ図に表れている）走査電極４８とを有している。

このような構成によって、各電子ビーム源Ｇは、電子ビーム３８を発生させてそれをイオン源２のプラズマ生成容器１８内へ放出して、当該電子ビーム３８によってガス２０を電離させてプラズマ２４を生成することができる。かつ、当該電子ビーム３８をイオン源２内（より具体的にはプラズマ生成容器１８内）において２次元で走査することができる。その走査軌跡の一例を図４中に簡略化して示す。この電子ビーム源Ｇは、簡単に言えば、フィラメント２２によって生成するプラズマ２４の密度分布を補正するためのものである。この実施形態ではこのような電子ビーム源Ｇを複数、より具体的には二つ有している。但し二つに限られるものではなく、１以上で任意である。

各電子ビーム用電源１４は、図６に示す例では、フィラメント４０を加熱するフィラメント電源５０と、フィラメント４０と引出し電極４２間に電子ビーム発生量制御用の直流の引出し電圧Ｖｅを印加する引出し電源５２と、フィラメント４０と陽極４４間に直流の陽極電圧Ｖａを印加するエネルギー制御電源５４と、一対の走査電極４６間にｘ方向走査用の走査電圧Ｖｘを印加する増幅器５６と、一対の走査電極４８間にｙ方向走査用の走査電圧Ｖｙを印加する増幅器５８とを有している。制御装置１２は、一例として、走査電圧Ｖｘ、Ｖｙの元になる走査信号Ｓｘ、Ｓｙを供給する機能を有しており、増幅器５６、５８は、制御装置１２から供給される走査信号Ｓｘ、Ｓｙをそれぞれ増幅（電圧増幅）して、上記走査電圧Ｖｘ、Ｖｙをそれぞれ作る（出力する）。走査電圧Ｖｘ、Ｖｙは、この例では、陽極４４の電位を基準にして、±方向に振られる。このような構成によって、各電子ビーム用電源１４は、それに対応する各電子ビーム源Ｇに、電子ビーム３８の発生量制御用の引出し電圧Ｖｅ、２次元走査用の走査電圧Ｖｘ、Ｖｙ等をそれぞれ供給することができる。

電子ビーム源Ｇから取り出される電子ビーム３８のエネルギーは、簡単に言えば、上記陽極電圧Ｖａの大きさによって決まり、当該エネルギーはＶａ［ｅＶ］となる。この電子ビーム３８のエネルギーは、プラズマ生成容器１８内において電子衝撃によって前記ガス２０を電離させることができる大きさにしておく。例えば、ガス２０が前述したような種類のガスである場合、５００ｅＶ〜３ｋｅＶ程度に、より具体的には１ｋｅＶ程度にすれば良い。

イオンビームモニタ１０は、Ｘ、Ｙ方向の２次元に分布した複数のモニタ点を有していて、基板８の位置に相当する位置におけるイオンビーム４の２次元のイオンビーム電流分布を測定するものである。このイオンビームモニタ１０は、例えば、図８に示すように、Ｘ、Ｙ方向の２次元に配列された複数の（多数の）ファラデーカップ６０を有している。各ファラデーカップ６０が各モニタ点に相当する。但し図８は概略図であり、ファラデーカップ６０の個数は図８に示すものに限られない。

なお、上記モニタ点は、数学上の面積を有しない点のことではなく、イオンビームモニタ１０内に複数箇所存在するような、ある面積を有する小さな測定箇所のことである。

図１中のイオン源２からイオンビームモニタ１０までを簡略化して示すと図７のようになる。７０はイオンビーム輸送系をまとめて示すものである。イオン源２におけるｘ方向とイオンビームモニタ１０におけるＸ方向とは、互いに実質的に平行に取ることができるけれども、イオンビーム輸送系７０は必ずしも直線状ではないので（図１参照）、イオン源２におけるｙ方向とイオンビームモニタ１０におけるＹ方向とは、必ずしも図７に示すように互いに平行になるものではないが、それで支障はない。

制御装置１２は、この実施形態では、ＣＰＵ、記憶装置、入力用のＡＤ変換器、出力用のＤＡ変換器等を有するコンピュータから成る。この制御装置１２は、次の（１）または（２）の制御を行う機能を有している。（１）、（２）両方の制御を同時に行うことはない。

（１）電子ビームの走査速度制御
この場合の制御装置１２は、イオンビームモニタ１０からの測定データＤＡに基づいて各電子ビーム用電源１４を制御することによって、各電子ビーム源Ｇから発生させる電子ビーム３８の２次元における量および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、（ａ）イオンビームモニタ１０で測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム３８の走査速度を相対的に大きくすることと、（ｂ）測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム３８の走査速度を相対的に小さくすることの両方を行って、イオンビームモニタ１０で測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する機能を有している。

（２）電子ビーム量の制御
この場合の制御装置１２は、イオンビームモニタ１０からの測定データＤＡに基づいて各電子ビーム用電源１４を制御することによって、各電子ビーム源Ｇから発生させる電子ビーム３８の２次元における走査速度および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、（ａ）イオンビームモニタ１０で測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム３８の発生量を相対的に少なくすることと、（ｂ）測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム３８の発生量を相対的に多くすることの両方を行って、イオンビームモニタ１０で測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する機能を有している。

上記（１）、（２）いずれの場合も、制御装置１２は、上記（ａ）、（ｂ）の制御の内の少なくとも一方を行うものでも良いけれども、両方を行う方が、イオンビーム電流分布を均一化する制御は速くなるので好ましい。なお、上記「機能」は「手段」と言い換えることもできる。後述する他の機能についても同様である。

上記（１）、（２）の制御のより具体例を以下に説明する。

（１）電子ビームの走査速度制御
この場合は、電子ビーム用電源１４には図６に示したものを用いる。つまり、引出し電源５２から出力する引出し電圧Ｖｅを一定にしておいて、電子ビーム源Ｇから発生させる電子ビーム量は一定にしておく。エネルギー制御電源５４から出力する陽極電圧Ｖａも一定にしておいて、電子ビーム３８のエネルギーも一定にしておく。この場合に、制御装置１２を用いて行う制御のフローチャートを図９〜図１１に示す。

制御に先立ち、イオンビームモニタ１０上のモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）と、そのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）のイオンビーム電流を増減させるのを分担する電子ビーム源Ｇおよびその電子ビーム源Ｇに供給する走査電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）との対応関係を予め調べてそれを制御装置１２内に保存しておく。（Ｘ，Ｙ）は、Ｘ，Ｙ座標上の２次元の位置を表している。

この対応関係は、イオンビームモニタ１０上の任意のモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に着目すれば、そのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）のイオンビーム電流を増減させる電子ビーム源Ｇはどれか、かつその電子ビーム源Ｇに供給する走査電圧ＶｘおよびＶｙの組み合わせ、即ち（Ｖｘ，Ｖｙ）はどんな値か、という関係であり、次の数１で表すことができる。添字のｉ，ｊ，ｋ，ｍ，ｎは、より具体的な位置を表しており、整数である。この対応関係は、例えば、どの電子ビーム源Ｇのどんな走査電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）のときに、どのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）のイオンビーム電流が増減するかを調べることによって決定することができる。この対応関係は、装置構成によって一義的に決まるので、装置構成に変更がない限り、一度決めれば良い。そして、この対応関係を表すデータを制御装置１２（より具体的にはその記憶装置）内に格納しておけば良い。

［数１］
Ｐ（Ｘ_i，Ｙ_j）←→（Ｇ_k，Ｖｘ_m，Ｖｙ_n）

それ以降を図９等を参照して説明する。基板８に照射したいイオンビーム電流Ｉｓｅｔおよびその許容誤差εを制御装置１２に設定する（ステップ１００）。この設定したイオンビーム電流Ｉｓｅｔを設定イオンビーム電流と呼ぶ。許容誤差εは、設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔに対して、実際のイオンビーム電流、具体的にはイオンビームモニタ１０で測定するイオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）がどの程度までずれるのを許容するかというものである。

次に、フィラメント条件の粗設定を行う（ステップ１０１）。これは、プラズマ２４の生成に電子ビーム源Ｇを用いずフィラメント２２だけを用いてイオン源２からイオンビーム４を引き出して、イオンビームモニタ１０で測定されるイオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）を手動で粗く設定することである。具体的には、各フィラメント電源３４を調整してイオン源２の各フィラメント２２に流すフィラメント電流Ｉｆを粗く設定する。このとき、アーク電源３６から流すアーク電流の調整を併用しても良い。この粗設定も、イオン源２やイオンビーム照射装置の構成に変更がない限り、原則的には、１回行えば良い。

上記フィラメント条件の粗設定をより精密に行えば、後の制御（例えばステップ１０５以降の制御）をより速く完了させることが可能になる。図１５の例の場合も同様である。

例えば、上記粗設定では、全てのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）で、測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）が設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔに近く、かつその分布がある程度均一になるように設定するのが好ましい。そのようにした概略例を図１２、図１３Ａに示す。図１２、図１３は、図８に示すＸ軸上（即ちＹ＝０の位置）における分布である。図１２は設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔよりも測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）を若干小さくした例を示し、図１３Ａでは若干大きくした例を示す。どちらに設定しても良い。

なお、大まかに言えば、図１２に示すように、測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）のピークの位置は、ほぼフィラメント２２の位置に対応している。ＡＧ₁は一方の電子ビーム源Ｇの寄与領域、ＡＧ₂は他方の電子ビーム源Ｇの寄与領域である。但しこの図はあくまでも概略図である。

次に、制御装置１２から各電子ビーム用電源１４（より具体的にはその各増幅器５６、５８）に、初期波形の走査信号Ｓｘ、Ｓｙを供給して、同波形の走査電圧Ｖｘ、Ｖｙを出力させる（ステップ１０２）。この初期波形は、例えば、三角波である。周波数は、例えば、走査信号Ｓｘのそれが１０ｋＨｚ、走査信号Ｓｙのそれが１ｋＨｚである。

各電子ビーム源Ｇは、上記初期波形で２次元に走査される電子ビーム３８を発生させる。これとフィラメント２２とを用いて、イオン源２内でプラズマ２４を生成させて、イオンビーム４を引き出す（ステップ１０３）。そして、このイオンビーム４をイオンビームモニタ１０で受けて、イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）を測定する（ステップ１０４）。その例が前述した図１２、図１３Ａに示すものであるが、以下では図１３Ａを例に説明する。

更に、制御装置１２において以下の演算等の処理を行う。即ち、イオンビームモニタ１０からの測定データＤＡに基づいて、イオンビームモニタ１０で測定した２次元分布のイオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）の平均値Ｉａｖｅを算出する（ステップ１０５）。これはある一つの値である。

次に、上記平均値Ｉａｖｅと上記設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔとを比較して、両者が実質的に等しいか否かを判定し（ステップ１０６）、実質的に等しければステップ１０８に進み、そうでなければステップ１０７に進む。「実質的に等しい」というのは、等しいか、所定の小さな誤差範囲に入っているということである。「ほぼ等しい」と言い換えることもできる。

ステップ１０７は、フィラメント電流制御サブルーチンであり、その中身を図１０に示す。ここでは、まず、平均値Ｉａｖｅが設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔより大か否かを判定し（ステップ２００）、大であればステップ２０１に進み、そうでなければステップ２０２に進む。

ステップ２０１では、制御装置１２から供給するフィラメント制御信号Ｓｆによって各フィラメント電源３４を制御して、イオン源２の全てのフィラメント２２に流すフィラメント電流Ｉｆを所定量だけ一律に（換言すれば一様に。即ち同じ量だけ。以下同様）下げる。ステップ２０２では、上記とは反対に、全てのフィラメント２２に流すフィラメント電流Ｉｆを所定量だけ一律に上げる。上記所定量は、例えば、フィラメント条件の粗設定終了時（ステップ１０１）のフィラメント電流Ｉｆの１〜２％程度である。この所定量を大きくすれば制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。

もっとも、上記フィラメント電流制御サブルーチン（ステップ１０７）および後述する電子ビーム走査速度制御サブルーチン（ステップ１１０）を含めたステップ１００〜１１１の制御は、基板８に対するイオンビーム照射時にリアルタイムで行うのではなく、基板８の処理の前または中断時に適当な時期に行えば良く、制御のスピードが問題になることは殆どないので、スピードよりも安定性や確実性を重視した制御を行うようにすれば良い。例えば、分単位の時間がかかっても構わない。図１５〜図１６に示す制御の場合も同様である。

ステップ１０７のフィラメント電流制御サブルーチン後は、上記ステップ１０５に戻り、ステップ１０６でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、平均値Ｉａｖｅが設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔに実質的に等しくなる。その状態の概略例を図１３Ｂに示す。そしてステップ１０８に進む。

ステップ１０８では、上記２次元分布の測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）と設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔの差である２次元分布の誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）を、例えば次式に従って算出する。

［数２］
Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）＝Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）−Ｉｓｅｔ

次に、全てのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）で、上記誤差の大きさ（絶対値）｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜が上記許容誤差ε以下であるか否かを判定し（ステップ１０９）、以下でない点が一つでもあればステップ１１０に進み、そうでなければステップ１１１に進む。

但し、この実施形態のように全てのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）について判定するのが好ましいけれども、重要でない幾つかのモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）についての判定を除外するようにしても構わない。即ち、実質的に全てのモニタ点について判定すれば良い。

ステップ１１０は、電子ビーム走査速度制御サブルーチンであり、その中身を図１１に示す。ここでは、まず、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜が許容誤差εより大きいモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の決定（換言すれば、特定。以下同様）と、その大きいモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）での誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）の正負とを決定する（ステップ３００）。上記数２から分かるように、この例では、測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）が設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔより大の場合が正であり、小の場合が負である。図１３Ｂも参照。上記のようにして決定されるモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の数は、制御の初期では通常は多く、ステップ１０５〜１０９の制御が進むにつれて少なくなる。

次に、上記決定した各モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に対応する電子ビーム源Ｇおよびその走査電圧Ｖｘ、Ｖｙを決定する（ステップ３０１）。これは、前述した対応関係（数１およびその説明参照）を用いて行うことができる。

次に、誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）が正の各モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に対応する走査電圧Ｖｘ、Ｖｙのときの電子ビーム３８の走査速度を、電子ビーム３８の走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜に比例して増大させ、かつ、誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）が負の各モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に対応する走査電圧Ｖｘ、Ｖｙのときの電子ビーム３８の走査速度を、電子ビーム３８の走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜に比例して減少させるように、上記走査信号Ｓｘ、Ｓｙの波形を整形する（ステップ３０２）。これによって、走査信号Ｓｘ、Ｓｙの波形は、初期の三角波から幾らか変形したものとなる。簡単に言えば、走査速度を増減させる位置での傾きが、初期波形の三角波から増減したような波形となる。

より精密な制御を行うためには、走査速度が異なる２点間の走査速度は、両点の走査速度を補間した走査速度にするのが好ましい。

電子ビーム３８の走査速度を増大させると、増大させた位置での電子ビーム３８によるプラズマ２４の生成は少なく（薄く）なり、そこから引き出されるイオンビーム４のビーム電流は小さくなる。電子ビーム３８の走査速度を減少させると、減少させた位置での電子ビーム３８によるプラズマ２４の生成は多く（濃く）なり、そこから引き出されるイオンビーム４のビーム電流は大きくなる。

なお、電子ビーム３８の走査速度を増大させるということは、走査信号Ｓｘ、Ｓｙの時間変化率ｄＳｘ／ｄｔ、ｄＳｙ／ｄｔひいては走査電圧Ｖｘ、Ｖｙの時間変化率ｄＶｘ／ｄｔ、ｄＶｙ／ｄｔを増大させ、走査速度を減少させるということは、同時間変化率ｄＳｘ／ｄｔ、ｄＳｙ／ｄｔひいてはｄＶｘ／ｄｔ、ｄＶｙ／ｄｔを減少させるということである。電子ビーム３８の走査軌跡を実質的に一定に保つということは、走査電圧ＶｘとＶｙとの比率、例えばＶｘ／Ｖｙを実質的に一定に保って、電子ビーム３８の走査方向を実質的に一定に保つということである。走査信号で言えば、走査信号ＳｘとＳｙとの比率、例えばＳｘ／Ｓｙを実質的に一定に保つということである。電子ビーム３８の走査軌跡を実質的に一定に保つことによって、当該走査軌跡が変化することによってプラズマ生成状態が変化することを防止することができ、電子ビーム３８の走査速度制御によるプラズマ生成状態の制御を純粋に行うことができる。

電子ビーム３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜に比例して増減させるときの比例定数は、適宜決めれば良い。この比例定数を大きくすれば、制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。

そして、上記のようにして波形整形した後の走査信号Ｓｘ、Ｓｙを用いて、各電子ビーム源Ｇから発生させる電子ビーム３８を走査する（ステップ３０３）。即ち、波形整形後の走査信号Ｓｘ、Ｓｙを増幅器５６、５８で増幅して得られる走査信号Ｖｘ、Ｖｙを用いて電子ビーム３８を走査する。これによって、上記誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）は小さくなり、それが許容誤差εよりも大きいモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の数も減る。もっとも、上記波形整形に伴って、測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）の平均値Ｉａｖｅが変わる場合がある。その状態の概略例を図１３Ｃに示す。

そこで、ステップ１１０の電子ビーム走査速度制御サブルーチン後は、上記ステップ１０５に戻る。そして、ステップ１０９でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、全ての（または実質的に全ての）モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）で誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜が許容誤差ε以下となる。かつ、平均値Ｉａｖｅが設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔに実質的に等しくなる（ステップ１０６参照）。その状態の概略例を図１３Ｄに示す。

ステップ１０９でＹＥＳと判定されれば、上記波形整形後の走査信号Ｓｘ、Ｓｙのデータおよび上記フィラメント電流Ｉｆのデータを、更に必要に応じてその他のデータを、制御装置１２（より具体的にはその記憶装置）内に保存する（ステップ１１１）。これによって、制御装置１２を用いて２次元のイオンビーム電流分布を均一化する制御は終了する。

なお、図１３は、Ｘ方向におけるイオンビーム電流分布が均一化される過程を示すものであるが、上記制御は２次元の制御であるので、Ｙ方向におけるイオンビーム電流分布も、上記制御によって上記と同様にして均一化される。

上記均一化制御の終了後は、必要に応じて、上記保存データを用いてイオン源２からイオンビーム４を引き出して、基板８に対するイオンビーム照射処理（例えばイオン注入）を行えば良い。

以上のようにこのイオンビーム照射装置によれば、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることができる。その結果、より高度な基板処理が可能になる。

例えば、基板８をこの実施形態のようにＹ方向に機械的に走査する場合に、前述したようにイオンビーム電流分布のＹ方向の均一性が悪い場合に比べて、基板８のオーバースキャン距離を小さくすることが可能になり、その結果、基板８の走査距離を小さくして装置の小型化が可能になる。

また、イオンビーム４の断面形状や基板走査の有無に拘わらず、前述したようにイオンビーム電流分布のＸ方向やＹ方向の均一性が悪い場合に比べて、基板表面のチャージアップの集中を防止することが可能になる。

また、イオンビーム電流分布の２次元の均一性が良くなることによって、基板を走査しなくても基板の全面に均一性の良い処理を施すことが可能になる。

（２）電子ビーム量の制御
この場合の例を、主として図１４〜図１６を参照して説明する。これらの図において、上記（１）の制御と同一または相当する部分には同一符号を付しており、以下においては上記（１）の制御との相違点を主体に説明する。

この場合は、電子ビーム用電源１４には図１４に示すものを用いる。この電子ビーム用電源１４は、前記直流の引出し電源５２の代わりに、フィラメント４０と引出し電極４２間に電子ビーム発生量制御用の引出し電圧Ｖｅを印加する増幅器６２を有している。制御装置１２は、この例の場合は、引出し電圧Ｖｅの元になる引出し信号Ｓｅを供給する機能を有しており、増幅器６２は、制御装置１２から供給される引出し信号Ｓｅを増幅（電圧増幅）して引出し電圧Ｖｅを作る（出力する）。また、前記増幅器５６、５８の代わりに、単純に三角波の走査電圧Ｖｘ、Ｖｙをそれぞれ出力する走査電源６６、６８を有している。つまり、この例では、走査電圧Ｖｘ、Ｖｙの波形および大きさを一定にしておいて、電子ビーム源Ｇから発生させる電子ビーム３８の走査速度および走査軌跡を一定にしておく。エネルギー制御電源５４から出力する陽極電圧Ｖａも一定にしておいて、電子ビーム３８のエネルギーも一定にしておく。走査電圧Ｖｘ、Ｖｙの周波数は、例えば、それぞれ１０ｋＨｚ、１ｋＨｚであるが、これに限られるものではない。

この場合に制御装置１２を用いて行う制御のフローチャートを図１５、図１６に示す。図１５では、図９に示したステップ１０２をステップ１１２で置き換えており、ステップ１１０をステップ１１３で置き換えている。フィラメント電流制御サブルーチン（ステップ１０７）の中身は、図１０に示したものと同じであるので、それを参照するものとする。

ステップ１１２では、制御装置１２から各電子ビーム用電源１４（より具体的にはその各増幅器６２）に、初期波形の引出し信号Ｓｅを供給して、同波形の引出し電圧Ｖｅを出力させる。この初期波形は、例えば、電圧値一定の直流電圧である。

ステップ１１３は、電子ビーム量制御サブルーチンであり、その中身を図１６に示す。ステップ３００、３０１は図１１のものと同じであるので重複説明を省略する。

ステップ３０１に続くステップ３０４では、上記誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）が正の各モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に対応する走査電圧Ｖｘ、Ｖｙのときの引出し電圧Ｖｅを、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜に比例して減少させ、かつ、誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）が負の各モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）に対応する走査電圧Ｖｘ、Ｖｙのときの引出し電圧Ｖｅを、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜に比例して増大させるように、上記引出し信号Ｓｅの波形を整形する。これによって、引出し信号Ｓｅの波形は、初期の一定値から幾らか変形したものとなる。簡単に言えば、電子ビーム量を増減させる位置での電圧値が、初期波形の一定値から増減したような波形となる。

引出し信号Ｓｅひいては引出し電圧Ｖｅを増大させると、増大させた位置での電子ビーム量が増大し、その位置での電子ビーム３８によるプラズマ２４の生成は多く（濃く）なり、そこから引き出されるイオンビーム４のビーム電流は大きくなる。引出し信号Ｓｅひいては引出し電圧Ｖｅを減少させると、減少させた位置での電子ビーム量が減少し、その位置での電子ビーム３８によるプラズマ２４の生成は少なく（薄く）なり、そこから引き出されるイオンビーム４のビーム電流は小さくなる。

引出し電圧Ｖｅを誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜に比例して増減させるときの比例定数は、適宜決めれば良い。この比例定数を大きくすれば、制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。

そして、上記のようにして波形整形した後の引出し信号Ｓｅを用いて、各電子ビーム源Ｇから電子ビーム３８を発生させる（ステップ３０５）。これによって、上記誤差Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）は小さくなり、それが許容誤差εよりも大きいモニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の数も減る。この場合も、上記波形整形に伴って、測定イオンビーム電流Ｉｍｏｎ（Ｘ，Ｙ）の平均値Ｉａｖｅが変わる場合がある。その状態の概略例は、図１３Ｃに示したのと同様である。

そこで、ステップ１１３の電子ビーム量制御サブルーチン後は、上記ステップ１０５に戻る。そして、ステップ１０９でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、全ての（または実質的に全ての）モニタ点Ｐ（Ｘ，Ｙ）で誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ（Ｘ，Ｙ）｜が許容誤差ε以下となる。かつ、平均値Ｉａｖｅが設定イオンビーム電流Ｉｓｅｔに実質的に等しくなる（ステップ１０６参照）。その状態の概略例は、図１３Ｄに示したのと同様である。

ステップ１０９でＹＥＳと判定されれば、上記波形整形後の引出し信号Ｓｅのデータおよび上記フィラメント電流Ｉｆのデータを、更に必要に応じてその他のデータを、制御装置１２（より具体的にはその記憶装置）内に保存する（ステップ１１１）。これによって、制御装置１２を用いて２次元のイオンビーム電流分布を均一化する制御は終了する。

この実施形態によっても、基板位置での２次元のイオンビーム電流分布の均一性を向上させることができる。その結果、より高度な基板処理が可能になる。

なお、イオン源２の各フィラメント２２はＵ字状またはループ状をしたもの等でも良いけれども、上記実施形態のように、各フィラメント２２を、ｙ方向に直線状に伸びており、かつｙ方向と実質的に直交するｘ方向に互いに間隔をあけて並設されたものとし、当該間に電子ビーム源Ｇをそれぞれ配置すると、イオンビーム４の断面寸法を大きくすることが容易になる。その結果、より大型の基板８を処理することが容易になる。特に、長手方向（Ｘ方向）の寸法の非常に大きいイオンビーム４を引き出す長尺のイオン源２を構成するのに有利になるので、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用のイオンドーピング（登録商標）装置等に好適である。

また、図１７に示す例のように、各電子ビーム源Ｇを、矢印Ｂに示すようにプラズマ生成容器１８内とは別に真空排気される筒７２内に収納して、電子ビーム源Ｇを差動排気するようにしても良い。そのようにすれば、電子ビーム源Ｇの真空度を良くすることができるので、プラズマ生成容器１８内に導入された前記ガス２０（図３参照）によって電子ビーム源Ｇの機能が低下するのを防止することができる。

上記筒７２の前面付近に、図１７に示す例のように、メッシュ電極７４を設けておいても良い。そのようにすれば、メッシュ電極７４によってプラズマ２４をシールドすることができるので、プラズマ２４が電子ビーム源Ｇに入り込んで電子ビーム源Ｇの機能が低下するのを防止することができる。

また、上記のような筒７２やメッシュ電極７４を設けるか否かとに拘わらず、各電子ビーム源Ｇをプラズマ生成容器１８外の近傍に配置し、そこからプラズマ生成容器１８内へ電子ビーム３８を放出させるようにしても良い。

また、前述したように、フィラメント２２および電子ビーム源Ｇ等の数は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、必要とするイオンビーム４の断面寸法等に応じて適宜選定すれば良い。更にフィラメント２２および電子ビーム源Ｇの配置の仕方も、上記実施形態のものに限定されるものではなく、必要とするイオンビーム４の断面寸法等に応じて適宜決定すれば良い。

この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態を示す概略斜視図である。図１中の基板とイオンビームの位置関係の一例を示す概略平面図である。図１中のイオン源の構成の一例を示す概略断面図である。図３に示すイオン源におけるフィラメントおよび電子ビーム源の配置並びに電子ビームの走査軌跡等の一例を示す概略平面図である。図３に示すイオン源のフィラメントおよび電源の一例を示す概略図である。図１中の電子ビーム源および電子ビーム用電源の構成の一例を示す図である。図１中のイオン源からイオンビームモニタまでを簡略化して示す図である。図１中のイオンビームモニタの構成の一例を示す概略平面図である。図１中の制御装置を用いて２次元のイオンビーム電流分布を均一化する制御内容のより具体例を示すフローチャートである。図９中のフィラメント電流制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。図９中の電子ビーム走査速度制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。図９中のフィラメント条件の粗設定を行った後のイオンビーム電流分布の一例を示す概略図である。図９中のフィラメント電流制御および電子ビーム走査速度制御を経ることによって、Ｘ方向におけるイオンビーム電流分布が均一化される過程を示す概略図である。図１中の電子ビーム源および電子ビーム用電源の構成の他の例を示す図である。図１中の制御装置を用いて２次元のイオンビーム電流分布を均一化する制御内容の他の具体例を示すフローチャートである。図１５中の電子ビーム走査速度制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。イオン源のプラズマ生成容器に対する電子ビーム源の配置の仕方の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

２イオン源
４イオンビーム
８基板
１０イオンビームモニタ
１２制御装置
１４電子ビーム用電源
１８プラズマ生成容器
２２フィラメント
２４プラズマ
３４フィラメント電源
Ｇ電子ビーム源
３８電子ビーム
４６、４８走査電極
５６、５８、６２増幅器

Claims

ガスが導入されるプラズマ生成容器内にアーク放電発生用の複数のフィラメントを有するイオン源を備えていて、当該イオン源から引き出したイオンビームを基板に照射する構成のイオンビーム照射装置であって、
電子ビームを発生させてそれを前記イオン源のプラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内において２次元で走査する１以上の電子ビーム源と、
前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量制御用の引出し電圧および２次元走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
２次元に分布した複数のモニタ点を有していて、前記基板の位置に相当する位置における前記イオンビームの２次元のイオンビーム電流分布を測定するイオンビームモニタと、前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの２次元における量および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する機能を有している制御装置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。
（ａ）前記制御装置は、
前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流の平均値を算出する機能と、
前記算出した平均値が所定の設定イオンビーム電流に実質的に等しくなるように、前記イオン源の各フィラメントに流すフィラメント電流を一律に制御する機能と、
前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流と前記設定イオンビーム電流との差である２次元分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きい前記イオンビームモニタ上のモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流の方が大のモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を、電子ビームの走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流の方が小のモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を、電子ビームの走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記誤差の大きさに比例して減少させて、前記イオンビームモニタ上の実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の走査信号のデータおよび前記フィラメント電流のデータを保存する機能とを有しており、
（ｂ）前記各電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有している、請求項１記載のイオンビーム照射装置。
ガスが導入されるプラズマ生成容器内にアーク放電発生用の複数のフィラメントを有するイオン源を備えていて、当該イオン源から引き出したイオンビームを基板に照射する構成のイオンビーム照射装置であって、
電子ビームを発生させてそれを前記イオン源のプラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内において２次元で走査する１以上の電子ビーム源と、
前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量制御用の引出し電圧および２次元走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
２次元に分布した複数のモニタ点を有していて、前記基板の位置に相当する位置における前記イオンビームの２次元のイオンビーム電流分布を測定するイオンビームモニタと、前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの２次元における走査速度および走査軌跡を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流が相対的に多いモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流が相対的に少ないモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定される２次元のイオンビーム電流分布を均一化する機能を有している制御装置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。
（ａ）前記制御装置は、
前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流の平均値を算出する機能と、
前記算出した平均値が所定の設定イオンビーム電流に実質的に等しくなるように、前記イオン源の各フィラメントに流すフィラメント電流を一律に制御する機能と、
前記イオンビームモニタで測定した２次元分布のイオンビーム電流と前記設定イオンビーム電流との差である２次元分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きい前記イオンビームモニタ上のモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流の方が大のモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流の方が小のモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、前記イオンビームモニタ上の実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の引出し信号のデータおよび前記フィラメント電流のデータを保存する機能とを有しており、
（ｂ）前記各電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有している、請求項３記載のイオンビーム照射装置。
前記イオン源の各フィラメントは、ｙ方向に直線状に伸びており、かつｙ方向と実質的に直交するｘ方向に互いに間をあけて並設されており、当該間に前記電子ビーム源がそれぞれ配置されている請求項１、２、３または４記載のイオンビーム照射装置。