JP6403485B2 - イオン注入装置及びイオン注入方法 - Google Patents
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Description
(1)偏向量が90°の磁石が1つ+偏向量が45°の磁石が2つ
(2)偏向量が60°の磁石が3つ
(3)偏向量が45°の磁石が4つ
(4)偏向量が30°の磁石が6つ
(5)偏向量が60°の磁石が1つ+偏向量が120°の磁石が1つ
(6)偏向量が30°の磁石が1つ+偏向量が150°の磁石が1つ
y31<y11i+(y22i−y11i)/L2×L3<y32 ・・・(4)
図9は、変形例1に係る軌道制限機構60の構成を模式的に示す断面図である。上述の実施の形態では、マスク部材に複数設けられる開口部の開口幅wおよび間隔dが均一となるように配置される場合を示した。本変形例では、第1マスク部材61および第2マスク部材62において、開口部の開口幅および間隔が不均等となるように配置される。また、複数の開口部のうち、中央付近からy方向に離れた位置にある第1端部開口部66eおよび第2端部開口部67eが互いにy方向にずれた位置に配置される。
図13(a)、(b)は、変形例2に係る軌道制限機構60の構成を模式的に示す断面図である。上述の実施の形態では、二枚のマスク部材を用いて軌道制限機構60を構成する場合を示した。本変形例においては、三枚以上のマスク部材を用いて軌道制限機構60を構成する点で上述の実施の形態と相違する。
図14(a)は、変形例3に係る軌道制限機構60の構成を模式的に示す断面図であり、図14(b)は、変形例3に係る軌道制限機構60の構成を模式的に示す正面図である。本変形例における軌道制限機構60は、複数の開口部71が設けられる1枚のマスク部材70で構成される。マスク部材70は、上述の実施の形態に係る第1マスク部材61と第2マスク部材62の間をつなげたようなz方向の厚さLが大きい部材であり、開口部71のy方向の幅wよりもz方向の厚さLが大きくなるように構成される。本変形例に係る軌道制限機構60も、上述の実施の形態と同様にドーズカップ50に入射可能なビーム軌道を制限できる。
図15は、変形例4に係る軌道制限機構60の開口部71の形状を模式的に示す断面図である。本変形例における軌道制限機構60は、上述の変形例3と同様に、z方向の厚さLが大きいマスク部材70で構成される。また本変形例では、開口部71の内面71aに凹凸が形成されており、内面71aに入射するビーム成分がドーズカップ50に向かって反射されにくい構造を有する。例えば、開口部71の内面71aは、ノコギリ刃状に形成されており、所定軌道から逸脱した第2軌道Z2が内面71aに入射すると、もとのビーム進行方向である+z方向とは反対の−z方向に反射されるように形成される。これにより、ドーズカップ50の計測対象から除外すべき軌道を有するビーム成分が内面71aに反射されてドーズカップ50に到達してしまうことを防ぐ。これにより、軌道制限機構60の軌道制限機能を高めることができる。
図16は、変形例5に係る軌道制限機構60の構成を模式的に示す断面図である。上述の実施の形態では、第1開口部66および第2開口部67が複数設けられる軌道制限機構60を示した。本変形例においては、第1マスク部材61が一つの第1開口部66を有し、第2マスク部材62が一つの第2開口部67を有する点で上述の実施の形態と相違する。開口部の数が一つであっても、上述の軌道制限機構60と同様に所定軌道以外の軌道を有するビーム成分がドーズカップ50に入射することを防ぐことができる。
図17(a)、(b)は、変形例6に係る軌道制限機構の構成を模式的に示す正面図である。図17(a)は、左ドーズカップ50Lに設けられる第1軌道制限機構60Lを示し、図17(b)は、右ドーズカップ50Rに設けられる第2軌道制限機構60Rを示す。上述の実施の形態では、左右のドーズカップ50L、50Rのそれぞれの手前に設ける軌道制限機構60L、60Rとして、図8(a)、(b)に示すように、左右の構成が同一の軌道制限機構60を設ける場合を示した。本変形例においては、開口部の設けられる位置が左右で互いに異なる軌道制限機構60L、60Rを設ける。具体的には、第1軌道制限機構60Lに設けられる開口部66L、67Lの位置と、第2軌道制限機構60Rに設けられる開口部66R、67Rの位置とが互いにy方向にずれて配置される。いいかえれば、第2軌道制限機構60Rに設けられる開口部66R、67Rは、第1軌道制限機構60Lの非開口部が位置する箇所に設けられる。
図18は、変形例7に係るサプレッション電極装置49およびドーズカップ50L、50R、50Sの構成を模式的に示す断面図である。本変形例では、軌道制限機構60(60L、60R)が設けられるドーズカップ50(50L、50R)に加えて、軌道制限機構60が入口にない第3ドーズカップ50Sをさらに設けている。
図19(a)、(b)は、変形例8に係る軌道制限機構60の構成を模式的に示す正面図である。本変形例では、軌道制限機構60の位置が変位可能となるように構成されている。軌道制限機構60は、図19(a)に示すように、ドーズカップ50へ向かうビームの一部を制限可能な第1位置と、図19(b)に示すように、ドーズカップ50へ向かうビームを制限しない第2位置との間で変位可能となっている。軌道制限機構60の位置を切り替えることで、軌道制限機構60により制限されるビーム成分と、軌道制限機構60による制限を受けないビーム成分の双方を一つのドーズカップ50にて計測することができる。
Claims (27)
- 前段ビーム経路を通って入射するイオンビームを電場、磁場または電場及び磁場を作用させてy方向に偏向させ、ウェハに向けてz方向に延びる後段ビーム経路を通るようにビームを出射させるビーム偏向装置と、
前記ビーム偏向装置と前記ウェハの間にあって前記後段ビーム経路上に位置し、前記ウェハに向けて前記後段ビーム経路中を進行するビームを部分的に遮蔽するビームフィルタースリットであって、前記後段ビーム経路中のビームの中で前記ビームフィルタースリットを通過して前記ウェハに入射可能となる所定軌道を有するビーム成分を前記ウェハに向けて通過させるビームフィルタースリットと、
前記ビーム偏向装置と前記ビームフィルタースリットの間に位置し、前記ビーム偏向装置から出射されるビームの一部をビーム電流として計測するドーズカップと、
前記ビーム偏向装置と前記ドーズカップの間に位置し、前記ビーム偏向装置から出射して前記ドーズカップに向かうビームのうち前記所定軌道から逸脱した軌道を有するビーム成分が前記ドーズカップの計測領域に入射することを防ぐ軌道制限機構と、
を備えることを特徴とするイオン注入装置。 - 前記軌道制限機構は、一以上の開口部を有するマスク部材を含むことを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。
- 前記開口部は、前記後段ビーム経路が延びる前記z方向と直交する前記y方向に並んで複数設けられることを特徴とする請求項2に記載のイオン注入装置。
- 前記開口部は、前記ドーズカップの計測領域に対向する前記マスク部材のマスク領域に形成され、
前記マスク領域は、前記y方向の開口率が1/3以上2/3以下であることを特徴とする請求項3に記載のイオン注入装置。 - 前記開口部は、前記y方向および前記z方向の双方と直交するx方向に細長いスリット形状を有することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記軌道制限機構は、一以上の第1開口部を有する第1マスク部材と、一以上の第2開口部を有する第2マスク部材とを含み、前記第1マスク部材および前記第2マスク部材は前記z方向に対向して設けられており、前記第1開口部および前記第2開口部の双方を通過可能な軌道以外の軌道を有するビーム成分が前記ドーズカップの前記計測領域に入射すること防ぐことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記第2マスク部材は、前記第1開口部と対向する位置に設けられる前記第2開口部を有することを特徴とする請求項6に記載のイオン注入装置。
- 前記第1マスク部材は、前記y方向に並んで設けられる複数の第1開口部を有し、
前記第2マスク部材は、前記複数の第1開口部に対応して前記y方向に並んで設けられる複数の第2開口部を有し、前記第1マスク部材の下流側に設けられており、
前記複数の第1開口部および前記複数の第2開口部のそれぞれは、前記y方向および前記z方向の双方と直交するx方向に細長いスリット形状を有し、
前記複数の第1開口部は、前記y方向の中央付近に設けられる第1中央開口部と、前記第1中央開口部から前記y方向に離れて設けられる第1端部開口部とを含み、
前記複数の第2開口部は、前記y方向の中央付近に設けられる第2中央開口部と、前記第2中央開口部から前記y方向に離れて設けられる第2端部開口部とを含み、
前記第2マスク部材は、前記第2中央開口部が前記第1中央開口部と対向する箇所に設けられ、前記第2端部開口部が前記第1端部開口部と対向する箇所よりも前記第2中央開口部に近い位置に設けられることを特徴とする請求項6に記載のイオン注入装置。 - 前記第2マスク部材は、前記第2中央開口部よりも前記第2端部開口部において、隣接する第2開口部の間隔が小さくなるように構成されることを特徴とする請求項8に記載のイオン注入装置。
- 前記第2マスク部材は、前記第2中央開口部よりも前記第2端部開口部において、y方向の開口幅が小さくなるように構成されることを特徴とする請求項8または9に記載のイオン注入装置。
- 前記軌道制限機構は、前記第1マスク部材および前記第2マスク部材の間に設けられ、一以上の第3開口部を有する一以上の第3マスク部材を含み、前記第1開口部、前記第2開口部および前記第3開口部を通過可能な軌道以外の軌道を有するビーム成分が前記ドーズカップの前記計測領域に入射することを防ぐことを特徴とする請求項6から10のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記マスク部材は、前記y方向の開口幅よりも、前記z方向の厚さが大きい開口部を有することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記マスク部材は、前記開口部の内面に凹凸が形成されており、前記内面に入射するビームが前記ドーズカップに向かって反射されにくい構造を有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。
- 前記ビーム偏向装置は、少なくとも一対の偏向用電極を有し、前記少なくとも一対の偏向用電極間に生じる電界の作用によって前記イオンビームを偏向させ、
前記イオンビームを構成するイオンの一部は、前記ビーム偏向装置への入射前または前記ビーム偏向装置の通過中に価数変化が生じることで前記ビーム偏向装置による前記y方向の偏向量が変化し、さらにその一部は、前記ビーム偏向装置を通過した後に前記ビームフィルタースリットにより遮蔽され、
前記軌道制限機構は、前記ビーム偏向装置の通過中に価数変化が生じて前記所定軌道から逸脱し、前記ビームフィルタースリットにより遮蔽される軌道を有するビーム成分が前記ドーズカップの前記計測領域に入射することを防ぐことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記ビーム偏向装置に入射するイオンビームは、多価イオンで構成されることを特徴とする請求項14に記載のイオン注入装置。
- 前記ドーズカップは、前記ビームフィルタースリットよりも前記ビーム偏向装置の下流側出口に近い位置に設けられることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記ビーム偏向装置は、前記イオンビームを電界の作用によって偏向させる少なくとも一対の偏向用電極と、前記少なくとも一対の偏向用電極の下流側出口に設けられ、二つのグランド電極および前記二つのグランド電極の間に設けられるサプレッション電極を有するサプレッション電極装置と、を含み、
前記ドーズカップは、前記サプレッション電極装置の下流側近傍に設けられることを特徴とする請求項16に記載のイオン注入装置。 - 前記軌道制限機構は、前記二つのグランド電極の少なくとも一方に形成される開口部により実現されることを特徴とする請求項17に記載のイオン注入装置。
- 前記ビーム偏向装置は、前記ウェハが位置する有効注入領域と、前記有効注入領域の外に位置する端部領域と、を含む照射範囲にビームを出射させるように構成され、
前記ドーズカップは、前記有効注入領域に向かうビームを遮らないよう、前記端部領域に向かうビームが入射する位置に設けられることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記ビーム偏向装置の上流側に位置し、イオンビームを前記y方向および前記z方向の双方と直交するx方向に往復走査させるビーム走査器と、
前記ビーム走査器と前記ビーム偏向装置の間に位置し、前記往復走査されるイオンビームを平行化するビーム平行化装置と、をさらに備え、
前記ビーム走査器は、前記有効注入領域および前記端部領域とを含む照射範囲においてイオンビームが往復走査可能となるように構成されていることを特徴とする請求項19に記載のイオン注入装置。 - 前記軌道制限機構が設けられた前記ドーズカップにより計測されるビーム電流値を用いて、前記ビームフィルタースリットを通過して前記ウェハに入射するビーム照射量を推定する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項1から20のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記ウェハが設けられる位置においてビーム電流を計測するプロファイラカップをさらに備え、
前記制御装置は、前記ドーズカップおよび前記プロファイラカップのそれぞれにおいて前記ウェハへのビーム照射前に計測されるビーム電流値の相関関係と、前記ドーズカップにおいて前記ウェハへのビーム照射中に計測されるビーム電流値とを用いて、前記ウェハに入射するビーム照射量を推定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。 - ウェハをy方向に往復運動させる往復運動装置、をさらに備え、
前記制御装置は、前記ウェハに入射するビーム照射量の推定値に基づいて、前記ウェハに照射されるビームの照射量および照射量分布が所望の値となるように、前記ウェハを往復運動させる速度を調整することを特徴とする請求項22に記載のイオン注入装置。 - 前記軌道制限機構は、前記ドーズカップへ向かうビームの一部を制限可能な第1位置と、前記ドーズカップへ向かうビームを制限しない第2位置との間で変位可能に構成されていることを特徴とする請求項1から23のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- 前記軌道制限機構を第1軌道制限機構とし、前記ドーズカップを第1ドーズカップとした場合に、
前記ビーム偏向装置と前記ビームフィルタースリットの間に位置し、前記ビーム偏向装置との間に第2軌道制限機構が設けられる第2ドーズカップをさらに備え、
前記第1軌道制限機構に設けられる開口部および前記第2軌道制限機構に設けられる開口部は互いに前記y方向にずれて配置されており、
前記第2軌道制限機構は、前記所定軌道を有するビーム成分のうち前記第1軌道制限機構の非開口部により遮られる軌道を有するビーム成分を通過させて前記第2ドーズカップへ入射させることを特徴とする請求項1から24のいずれか一項に記載のイオン注入装置。 - 前記ビーム偏向装置と前記ビームフィルタースリットの間に位置し、前記ビーム偏向装置との間に前記軌道制限機構が設けられない第3ドーズカップをさらに備えることを特徴とする請求項1から25のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
- イオン注入装置を用いたイオン注入方法であって、
前記イオン注入装置は、
前段ビーム経路を通って入射するイオンビームを電場、磁場または電場及び磁場を作用させてy方向に偏向させ、ウェハに向けてz方向に延びる後段ビーム経路を通るようにビームを出射させるビーム偏向装置と、
前記ビーム偏向装置と前記ウェハの間にあって前記後段ビーム経路上に位置し、前記ウ
ェハに向けて前記後段ビーム経路中を進行するビームを部分的に遮蔽するビームフィルタースリットであって、前記後段ビーム経路中のビームの中で前記ビームフィルタースリットを通過して前記ウェハに入射可能となる所定軌道を有するビーム成分を前記ウェハに向けて通過させるビームフィルタースリットと、
前記ビーム偏向装置と前記ビームフィルタースリットの間に位置し、前記ビーム偏向装置から出射されるビームの一部をビーム電流として計測するドーズカップと、を備え、
前記ビーム偏向装置と前記ドーズカップの間に位置し、前記ビーム偏向装置から出射して前記ドーズカップに向かうビームのうち前記所定軌道から逸脱した軌道を有するビーム成分が前記ドーズカップの計測領域に入射することを防ぐ軌道制限機構を介して、前記ドーズカップに入射するビームを計測することを特徴とするイオン注入方法。
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