KR101398729B1

KR101398729B1 - 이온 주입 장치

Info

Publication number: KR101398729B1
Application number: KR1020130075562A
Authority: KR
Inventors: 마사오 나이토
Original assignee: 닛신 이온기기 가부시기가이샤
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20140024800A; TW201409523A; US20140053778A1; US8742374B2; TWI476809B; JP2014041707A

Abstract

본 발명에서는, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포의 조정에 따라, 같은 방향에 있어서의 각 장소에서의 이온의 진행 방향에 큰 변동을 발생시키는 일이 없는 이온 주입 장치를 제공한다.
이러한 하이브리드형의 이온 주입 장치에서, 리본형의 이온 빔(IB)의 단변 방향에 있어서의 양단부를 정형하는 정형 마스크(4)와, 정형 마스크(4)에 의해 정형된 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 계측하는 프로파일러(8)와, 정형 마스크(4)로 정형되기 전의 이온 빔(IB)의 장변 방향의 전역에 걸쳐, 전자 빔(EB)을 공급하는 전자 빔 공급 유닛(9)을 구비하고, 전자 빔 공급 유닛(9)은, 프로파일러(8)에서의 계측 결과에 따라, 이온 빔(IB)의 장변 방향의 장소마다 전자 빔(EB)의 공급량을 변화시킨다.

Description

이온 주입 장치{ION IMPLANTATION APPARATUS}

본 발명은 리본형의 이온 빔의 길이 방향에 있어서의 빔 전류의 분포를 조정하는 수단을 구비한 이온 주입 장치에 관한 것이다.

이온 주입 장치로서, 리본형의 이온 빔을 처리실 내에 도입하고, 도입된 이온 빔의 단변(短邊) 방향과 교차하는 방향으로 상기 이온 빔을 가로지르도록 기판(실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판)을 이동시켜, 기판에의 이온 주입을 실시하는 하이브리드형의 이온 주입 장치가 알려져 있다.

이 종류의 이온 주입 장치에서는, 기판에 주입되는 이온의 조사량(도즈량)이 기판 면내에서 균일해지도록, 리본형의 이온 빔의 장변(長邊) 방향에 있어서의 이온 빔의 전류 분포의 균일성을 조정하는 수단이 마련되어 있다.

구체적인 구성으로서는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 질량 분석 전자석의 자극 부분에 리본형의 이온 빔의 장변 방향을 따라 복수의 폴 부재를 늘어세우고, 각 폴 부재의 전자석 내부로 돌출시키는 길이를 조정함으로써, 리본형의 이온 빔의 길이 방향에 있어서의 자장 분포를 변화시켜, 리본형의 이온 빔의 길이 방향에 있어서의 전류 분포의 균일성을 조정하는 방법이 이용되고 있었다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성06-342639호 공보

특허문헌 1에 기재된 균일화 조정 수단은, 리본형의 이온 빔의 장변 방향에서, 이온 빔에 포함되는 이온의 진행 방향을 자장으로 국소적으로 변화시켜, 같은 방향에 있어서의 이온 빔의 전류 분포의 균일성을 조정하는 방법이었다. 이러한 조정 방법을 이용하면, 장변 방향에 있어서의 이온 빔의 전류 분포를 균일하게 조정할 수는 있지만, 이온의 진행 방향을 자장으로 국소적으로 변화시키고 있기 때문에, 균일성의 조정에 따라, 이온 빔의 장변 방향에 걸쳐 이온 빔에 포함되는 이온의 진행 방향에 큰 변동이 발생한다. 이 변동은, 자장 분포의 변화에 따라, 이온의 진행 방향과 자장의 방향에 직교하는 방향으로 작용하는 로렌츠력의 크기가, 이온 빔의 장변 방향에 걸쳐 국소적으로 변화하는 것에 기인하고 있다.

최근, 반도체 디바이스 구조의 미세화는 진행되고 있으며, 그 구조는 복잡화의 일로를 걷고 있다. 이러한 반도체 디바이스 구조를 갖는 기판에 대하여 원하는 이온 주입을 실현하기 위해서는, 전술한 변동이 허용되는 범위는 대단히 작아진다. 이 변동의 허용 범위는 미세화가 진행될수록 작아지기 때문에, 특허문헌 1에 예시되는 이온의 진행 방향을 국소적으로 변화시켜, 이온 빔의 장변 방향에 있어서의 전류 분포의 균일성을 조정하는 방법으로는, 미세화에의 대응이 불충분하였다.

그래서, 본 발명에서는 이온 빔의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 균일하게 할 뿐만 아니라, 균일 조정에 따라 상기 방향에 있어서의 각 장소에서의 이온 빔에 포함되는 이온의 진행 방향에 큰 변동을 발생시키는 일이 없는 이온 주입 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 이온 주입 장치는, 처리실 내에서 리본형의 이온 빔의 단변 방향과 교차하는 방향으로 기판을 이동시켜, 상기 기판의 전체면에 이온 빔을 조사하는 이온 주입 장치로서, 상기 기판에 상기 이온 빔이 조사되기 전에, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 양단부를 정형(整形)하는 정형 마스크와, 상기 정형 마스크에 의해 정형된 상기 이온 빔의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 계측하는 프로파일러와, 상기 정형 마스크보다 상류측에서, 상기 이온 빔의 장변 방향의 전역에 걸쳐, 상기 이온 빔에 대하여 전자 빔을 공급하는 전자 빔 공급 유닛을 구비하고, 상기 전자 빔 공급 유닛은, 상기 프로파일러에서의 계측 결과에 따라, 상기 이온 빔의 장변 방향의 장소마다 전자 빔의 공급량을 변화시키는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로는, 상기 전자 빔 공급 유닛은, 전자 빔을 발생시키는 전자 빔 발생 장치와, 상기 전자 빔 발생 장치에서 발생된 전자 빔을 일방향을 따라 주사하는 전자 빔 주사 장치나, 상기 전자 빔 발생 장치에서 발생된 전자 빔의 전류 분포를 조정하는 전류 분포 조정 장치 중 어느 한쪽을 구비하고 있다.

이러한 구성이면, 이온 빔의 장변 방향의 장소마다 전자 빔의 공급량을 변화시켜, 이온 빔의 전류 분포의 조정을 행할 수 있다. 이러한 방법을 이용하면, 전류 분포의 조정에 따라 이온 빔에 포함되는 이온의 진행 방향이 과도하게 변화하지 않는다. 이에 의해, 종래의 방법과 비교하면, 이온 빔의 장변 방향에 있어서의 장소마다의 이온의 진행 방향의 변동을 작게 할 수 있기 때문에, 반도체 디바이스의 미세화에도 충분히 대응할 수 있다.

또한, 상기 전자 빔 발생 장치는, 고주파형의 플라즈마원과, 상기 플라즈마원으로부터 전자 빔을 인출하기 위한 인출 전극을 구비하고 있는 것이어도 좋다.

이러한 구성이면, 필라멘트의 스퍼터링에 의한 소모나 단선에 의한 장치의 메인터넌스를 고려할 필요가 없다. 이 때문에, 전자 빔 발생 장치를 비교적 장시간 안정적으로 가동시킬 수 있다. 또한, 필라멘트로부터 발생한 금속의 파티클이 기판에 유입되는 일이 없기 때문에, 금속 오염의 문제도 발생하지 않는다.

전자 빔을 효율적으로 이온 빔의 발산 억제에 기여시키기 위해서는, 상기 이온 빔이 수송되는 빔 경로에는, 상기 이온 빔의 진행 방향을 따라 대략 평행한 자장을 발생시키는 적어도 하나의 솔레노이드 코일이 배치되어 있는 구성이 바람직하다.

이러한 구성이면, 이온 빔의 진행 방향을 따라 전자를 수송할 수 있기 때문에, 이온 빔의 발산을 충분히 억제할 수 있다. 또한, 전자의 이용 효율이 향상되기 때문에, 전자의 공급량을 적게 하여, 전자 빔 발생 장치의 출력을 낮출 수 있다. 나아가서는, 장치의 소비 전력을 저감시키는 효과나 전자 발생원인 캐소드의 소모를 억제하는 효과도 기대할 수 있다.

또한, 상기 이온 빔이 수송되는 빔 경로는 진공 챔버 내에 있어, 상기 진공 챔버의 벽면에는, 상기 전자 빔의 전류 분포를 계측하기 위한 프로파일러가 지지되어 있도록 해 두어도 좋다.

이러한 구성이면, 이온 빔에의 공급 전에, 전자 빔의 전류 분포를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 전자 빔의 전류 분포의 조정을 행할 수 있기 때문에, 전자 빔의 전류 분포의 조정을 정확하게 행할 수 있다.

또한, 상기 기판에의 이온 주입 처리 전에는, 상기 이온 빔의 전류 분포의 계측을 행하는 상기 프로파일러는, 이온 주입 처리 시에 상기 기판에 상기 이온 빔이 조사되는 주입 위치에 배치되어 있는 구성을 이용하여도 좋다.

이러한 구성이면, 기판에 조사되는 이온 빔의 전류 분포를 보다 정확하게 조정할 수 있다.

또한, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 구성이어도 좋다.

취급되는 이온종이나 에너지에 따라, 공간 전하 효과에 의한 이온 빔의 확대 정도는 변화한다. 마스크 폭을 가변으로 변경시키는 장치를 마련해 두면, 이러한 이온 빔의 변화에 따라, 마스크 폭을 적당한 폭으로 변경시켜, 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 양단부를 확실하게 정형할 수 있다.

본 발명의 이온 주입 장치는, 이온 빔의 장변 방향의 장소마다 전자 빔의 공급량을 변화시켜, 이온 빔의 전류 분포의 조정을 행하고 있기 때문에, 전류 분포의 조정에 따라 이온 빔 중의 이온의 진행 방향이 과도하게 변화하지 않는다. 이에 의해, 종래의 방법과 비교하면, 이온 빔의 장변 방향에 있어서의 장소마다의 이온의 진행 방향의 변동을 작게 할 수 있기 때문에, 반도체 디바이스의 미세화에도 충분히 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 평면도이다. (A)는 YZ 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 XZ 평면에서의 모습을 나타내고 있다.
도 2는 이온 빔의 진행 방향과 전자 빔의 조사 각도의 관계를 나타내는 설명도이다. (A)는 이온 빔에 대하여 전자 빔이 조사되고 있는 모습을 나타내는 사시도이다. (B)는 (A)의 구성을 XZ 평면에서 보았을 때의 모습을 나타내는 평면도이다. (C)는 Z 방향과 반대측을 향하여, 이온 빔(IB)에 대하여 비스듬하게 전자 빔을 조사하는 구성을 XZ 평면에서 보았을 때의 모습을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 기재된 이온 주입 장치의 예이며, 기판에 조사되는 이온 빔의 모습을 나타내는 평면도이다. (A)는 XZ 평면에서의 모습을 나타내는 평면도이다. (B)는 XY 평면에서의 모습을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 1, 도 3에 기재된 프로파일러의 예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 3에 기재된 예에서 계측된 이온 빔의 전류 분포를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 전자 빔 공급 유닛의 구성을 나타내는 개략도이다. (A)는 전장(電場)에 의한 빔 주사 장치를 구비한 전자 빔 공급 유닛의 예이다. (B)는 자장에 의한 빔 주사 장치를 구비한 전자 빔 공급 유닛의 예이다.
도 7은 본 발명에 따른 전자 빔 공급 유닛의 다른 구성을 나타내는 개략도이다. (A)는 전장에 의한 전류 분포 조정 장치를 구비한 전자 빔 공급 유닛의 예이다. (B)는 자장에 의한 전류 분포 조정 장치를 구비한 전자 빔 공급 유닛의 예이다. (C)는 전자원이 전류 분포 조정 장치를 겸하는 전자 빔 공급 유닛의 예이다.
도 8은 본 발명에 따른 전자 빔 공급 유닛에 이용되는 전자 빔 발생 장치의 그 외의 예를 나타내는 개략도이다. (A)는 단일의 필라멘트를 구비한 플라즈마원을 갖는 전자 빔 발생 장치의 예이다. (B)는 복수의 필라멘트를 구비한 플라즈마원을 갖는 전자 빔 발생 장치의 예이다. 그리고, (C)는 고주파형의 플라즈마원을 갖는 전자 빔 발생 장치의 예이다.
도 9는 본 발명에 따른 다른 이온 주입 장치의 평면도이다. (A)는 YZ 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 XZ 평면에서의 모습을 나타내고 있다.
도 10은 도 1, 도 9에 기재된 프로파일러의 다른 예를 나타내는 평면도이다. (A)는 XZ 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 YZ 평면에서의 모습을 나타낸다.
도 11은 전자 빔 공급 유닛으로부터의 전자 빔을 모니터하는 프로파일러의 예를 나타내는 평면도이다.

도 1의 (A), 도 1의 (B)는 본 발명에 따른 이온 주입 장치의 평면도이다. (A)는 YZ 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 XZ 평면에서의 모습을 나타내고 있다. 이하의 설명에 있어서, Z축의 방향(Z 방향)은 리본형의 이온 빔의 진행 방향이며, Y축의 방향(Y 방향)은 리본형의 이온 빔의 장변 방향이다. 또한, X축의 방향(X 방향)은 리본형의 이온 빔의 단변 방향이다. 또한, 본 발명에서 기술하는 이온은 플러스의 전하를 갖는 이온이다.

이온 빔(IB)은 이온원(1)에서 생성되어, 질량 분석 전자석(2)과 그 하류측에 배치된 분석 슬릿(3)을 통과한다. 질량 분석 전자석(2)과 분석 슬릿(3)은, 이온 빔(IB)을 질량 분석하여, 원하는 질량의 이온을 포함한 이온 빔(IB)을 분석 슬릿(3)의 하류측에 통과시킨다.

분석 슬릿(3)을 통과한 이온 빔(IB)에는, 그 장변 방향의 전역에 걸쳐 전자 빔 공급 유닛(9)으로부터 전자 빔(EB)이 공급된다. 본 발명에서는, 이 전자 빔(EB)에 의해, 이온 빔(IB)의 장변 방향의 장소에 따라 공간 전하 효과에 의한 발산의 정도를 조정함으로써, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 조정하고 있지만, 구체적인 구성에 대해서는 뒤에 상세하게 설명한다.

전자 빔(EB)이 공급되는 영역을 통과한 후, 이온 빔(IB)은 정형 마스크(4)를 통과한다. 공간 전하 효과의 영향을 받아, 이온 빔(IB)은 Z 방향으로 진행하면서, 서서히 발산된다. 여기서는, 정형 마스크(4)를 이용하여, 이 발산된 이온 빔(IB)의 단변 방향에 있어서의 폭이 소정의 폭이 되도록 정형하고 있다.

정형 마스크(4)를 통과한 이온 빔(IB)은 처리실(6)에 도입된다. 처리실(6)에는 기판(7)이 배치되어 있고, 도시되지 않은 지지 기구와 이것을 구동시키는 구동 수단에 의해, 기판(7)은 X 방향을 따라 이동한다. 기판(7)의 치수는, Y 방향에서의 이온 빔(IB)의 치수보다 짧고, X 방향에서의 이온 빔(IB)의 치수보다 길다. 기판(7)이 X 방향을 따라 이동하여, 이온 빔(IB)과 적어도 1회 교차함으로써, 기판(7)의 전체면에 이온 빔(IB)이 조사된다.

처리실(6)의 벽면에는, 프로파일러(8)가 배치되어 있다. 기판(7)에의 이온 주입 처리 전에는, 기판(7)은 이온 빔(IB)이 조사되고 있지 않은 위치로 이동하고 있거나, 처리실(6) 내에 반입되어 있지 않다. 이때에, 프로파일러(8)에 이온 빔(IB)이 조사됨으로써, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포의 계측이 행해진다.

또한, 이온 빔(IB)의 수송 경로(이하, 빔 경로)는, 진공 챔버(5)에 의해 덮어져 있고, 진공 챔버(5) 안은 도시되지 않은 진공 펌프에 의해 진공 배기되고 있다. 또한, 도 1의 (B)에 기재된 X축, Y축, Z축은 질량 분석 전자석(2)을 통과한 후의 이온 빔(IB)에 관한 좌표축이며, XZ 평면에서 보았을 때에, X축과 Z축의 방향은 이온 빔(IB)의 비행 경로의 장소에 따라 변화한다. 이것은 이온 빔(IB)이 질량 분석 전자석(2)에 의해 편향되어, 이온 빔(IB)의 진행 방향이 변화하기 때문이다.

도 2의 (A)∼(C)는 이온 빔(IB)의 진행 방향과 전자 빔(EB)의 조사 각도의 관계를 나타내는 설명도이다. (A)는 이온 빔(IB)에 대하여 전자 빔(EB)이 조사되고 있는 모습을 나타내는 사시도이다. (B)는 (A)를 XZ 평면에서 보았을 때의 모습을 나타낸다. (C)는 Z 방향과 반대측을 향하여, 이온 빔(IB)에 대하여 비스듬하게 전자 빔(EB)을 조사하는 구성을 XZ 평면에서 보았을 때의 모습을 나타내는 평면도이다.

도 2의 (A)에 묘사되어 있는 바와 같이, 전자 빔 공급 유닛(9)으로부터 공급되는 전자 빔(EB)의 공급 폭(EW)은 이온 빔(IB)의 장변 방향의 폭(IW)보다 크다. 이에 의해, 이온 빔(IB)의 장변 방향의 전역에 걸쳐, 공간 전하 효과에 의한 이온 빔(IB)의 발산을 억제할 수 있다.

또한, 전자 빔(EB)은 이온 빔(IB)의 진행 방향에 대하여 소정 각도(α) 경사진 상태로 조사되고 있다. 전자 빔(EB)에 의한 발산 억제의 효율을 고려하면, 이 각도(α)는 대략 30도 이내인 것이 바람직하다. 전자 빔(EB)의 에너지에도 따르지만, 이것보다 큰 각도, 예컨대 90도이면, 전자 빔(EB) 중의 전자는 이온 빔(IB)의 발산 억제에 일시적으로는 기여하지만, 곧 이온 빔(IB)을 뚫고 나가, 진공 챔버(5)의 벽면에 충돌하여, 소멸해 버릴 가능성이 높다. 이렇게 되면, 이온 빔(IB)의 발산 억제에 전자가 효율적으로 기여하지 않기 때문에, 전자 빔 공급 유닛(9)으로부터 대량의 전자를 공급할 필요가 생겨 버린다.

도 2의 (A), 도 2의 (B)에 기재된 구성은 빔 경로의 하류측을 향하여 전자 빔(EB)이 조사되는 예였지만, 이것과는 반대로 빔 경로의 상류측을 향하여 전자 빔(EB)의 조사가 행해지도록 해 두어도 좋다. 또한, 상류측이란 Z 방향과 반대측을 의미하며, 하류측이란 Z 방향측을 의미한다.

도 2의 (C)에는, Z 방향과 반대측을 향하여, 이온 빔(IB)에 대하여 비스듬하게 전자 빔(EB)이 공급되고 있는 예가 묘사되어 있다. 예컨대, 전자 빔 공급 유닛(9)에서 후술하는 전자의 발생원인 전자원이 필라멘트를 구비한 타입의 것일 때, 도 2의 (C)에 묘사되어 있는 것과 같은 구성을 채용함으로써, 기판(7)측에 필라멘트로부터의 금속 파티클이 유입되는 것을 억제할 수 있다고 하는 메리트가 있다.

도 3의 (A), (B)에는, 도 1에 기재된 이온 주입 장치의 예에서, 기판(7)에 조사되는 이온 빔(IB)의 모습을 나타내는 평면도가 묘사되어 있다. 또한, 이 예에 있어서, 이온 빔(IB)에 대하여 전자 빔(EB)은 공급되고 있지 않다.

도 3의 (A), (B)에 묘사되어 있는 바와 같이, 정형 마스크(4)는 바람직하게는 X 방향을 따라 이동 가능하게 되도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 정형 마스크(4)의 단부에 막대 형상의 지지 부재가 고정되어 있고, 모터(M)를 회전시킴으로써 지지 부재를 X 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다.

이러한 구성을 채용하면, 정형 마스크(4)의 X 방향의 폭[정형 마스크(4) 사이의 거리]을 조정할 수 있다. 본 발명에서는 정형 마스크(4)로 공간 전하 효과에 의해 넓어진 이온 빔(IB)의 단변 방향의 양단부를 정형하고, 정형된 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 프로파일러(8)로 계측하도록 구성하고 있다. 공간 전하 효과에 의해 이온 빔(IB)이 어느 정도 확대를 갖는 것인지는, 이온 빔(IB)의 이온종이나 에너지에 따라 변화한다.

마스크 폭이 고정인 경우, 마스크 폭의 설정은 다음과 같이 해 둔다. 이온 주입 장치의 사양으로 정해져 있는 이온 빔(IB)의 이온종이나 에너지 중, 가장 공간 전하 효과에 의한 확대가 작은 조합을 고려해 두고, 이러한 경우라도, 이온 빔(IB)의 단변 방향에 있어서의 양단부를 정형할 수 있는 것 같은 마스크 폭으로 설정해 두는 것이 고려된다.

한편, 이온 주입 장치의 개량 등에 의해 장치의 사양을 변경하는 경우가 있다. 또한, 정형 마스크(4)의 제조 오차나 정형 마스크(4)의 설치 장소의 어긋남에 의해, 원하는 바와 같은 정형을 할 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우라도, 정형 마스크(4)의 마스크 폭을 가변으로 해 두면, 여러 문제에 대응할 수 있다.

도 3의 (B)에서는, 정형 마스크(4)의 하류측에 위치하는 기판(7)을 이점쇄선으로 묘사하고 있으며, 기판(7)의 더 하류측에 위치하는 프로파일러(8)를 일점쇄선으로 묘사하고 있다. Y 방향에 있어서, 프로파일러(8)의 치수는 적어도 기판(7)의 치수보다 크다. 이것은 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서, 기판(7)에 조사되는 이온 빔(IB)의 전부를 계측 대상으로 하여, 이 전류 분포를 조정할 필요가 있기 때문이다. 또한, Y 방향에 있어서, 프로파일러(8)의 치수는 이온 빔(IB)의 전역을 계측할 필요는 없다. 이 이유는, Y 방향에 있어서 이온 빔(IB)의 단부는 기판(7)에 조사되지 않기 때문이다.

도 4에 묘사되어 있는 바와 같이, 프로파일러(8)로서는, Y 방향을 따라 복수의 계측부(도시되는 사선부)를 갖는 다점 패러데이 컵을 이용하는 것이 고려된다. 복수의 패러데이 컵을 이용함으로써, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 장소마다의 빔 전류의 계측이 가능해진다. 또한, 이러한 다점 패러데이 컵 대신에, 1개의 패러데이 컵을 Y 방향을 따라 이동시켜, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 장소마다의 빔 전류의 계측을 행하도록 하여도 좋다.

도 3의 (A), (B)에 기재된 구성으로 계측된 빔 전류의 분포가 도 5에 묘사되어 있다. 도 5의 횡축에 묘사되어 있는 패러데이 컵의 위치는, 예컨대 도 4에 묘사되어 있는 프로파일러(8)를 구성하는 각 패러데이 컵의 위치에 대응하고 있다. 또한, 도 5의 종축에 묘사되어 있는 빔 전류의 값은, 예컨대 도 4에 묘사되어 있는 프로파일러(8)를 구성하는 각 패러데이 컵으로 계측된 빔 전류의 값이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 전류 분포는 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서 일단부로부터 타단부를 향하여 증가 혹은 감소하도록 분포하고 있다.

본 발명에서는, 빔 전류의 분포가 균일해지도록 전자 빔(EB)을 공급한다. 정형 마스크(4)를 통과하는 이온 빔(IB)의 양이 많은 경우, 프로파일러(8)로 계측되는 빔 전류의 값은 커진다. 반대로, 정형 마스크(4)를 통과하는 이온 빔(IB)의 양이 적은 경우, 프로파일러(8)로 계측되는 빔 전류의 값은 작아진다. 바꾸어 말하면, 이온 빔(IB)의 발산의 정도가 작으면, 정형 마스크(4)를 통과하는 이온 빔(IB)의 양이 많아지기 때문에, 프로파일러(8)로 계측되는 빔 전류의 값은 커진다. 또한, 이온 빔(IB)의 발산의 정도가 크면, 정형 마스크(4)를 통과하는 이온 빔(IB)의 양이 적어지기 때문에, 프로파일러(8)로 계측되는 빔 전류의 값은 작아진다.

이 현상을 이용하여, 본 발명에서는 이온 빔(IB)의 장변 방향의 전역에 걸쳐, 전자 빔(EB)을 공급하며, 전자 빔(EB)의 공급량을 국소적으로 변화시켜, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포의 조정을 행하고 있다. 전자 빔(EB)의 공급량의 변화는 다음과 같이 하여 행한다.

전자 빔(EB)이 스폿형인 경우, 전자 빔(EB)을 자장 혹은 전장에 의해 일방향을 따라 주사한다. 전자 빔(EB)을 주사할 때, 이온 빔(IB)의 장변 방향의 장소마다 주사 속도를 적절하게 변화시킴으로써, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서 전자 빔(EB)의 공급량을 국소적으로 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 기준이 되는 주사 속도를 마련해 둔다. 그리고, 이 주사 속도로 전자 빔(EB)을 주사하였을 때에 얻어지는 전자 빔(EB)의 공급량에 대하여, 전자 빔(EB)의 공급량을 증가시키는 경우에는, 전자 빔(EB)의 주사 속도를 기준이 되는 속도에 비해서 느리게 한다. 반대로, 전자 빔(EB)의 공급량을 감소시키는 경우에는, 전자 빔(EB)의 주사 속도를 기준이 되는 속도에 비해서 빠르게 한다.

기준이 되는 전자 빔(EB)의 주사 속도로 얻어지는 전자 빔(EB)의 공급량에 대하여, 전자 빔(EB)의 공급량이 많아지면, 이온 빔(IB)의 발산을 억제하는 효과가 커진다. 반대로, 전자 빔(EB)의 공급량이 적어지면, 이온 빔(IB)의 발산을 억제하는 효과가 작아진다. 이러한 사상에 기초하여, 프로파일러(8)로 계측된 이온 빔(IB)의 전류 분포에 따라, 전자 빔(EB)의 주사 속도를 이온 빔의 장변 방향에 있어서 국소적으로 변화시키고 있다.

전자 빔(EB)이 리본형의 전자 빔인 경우에는, 주사 속도를 변화시키는 것 대신에, 전자 빔(EB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 변화시키면 좋다. 전자 빔(EB)의 전류량이 부분적으로 많아지면, 그 부분이 조사되는 이온 빔(IB)에서의 발산 억제 효과는 커진다. 반대로, 전자 빔(EB)의 전류량이 부분적으로 적어지면, 그 부분이 조사되는 이온 빔(IB)에서의 발산 억제 효과는 작아진다. 이 분포를 변화시키는 수단으로서는, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 멀티 폴을 이용한 조정 수단을 이용하여도 좋다.

도 6∼도 8을 이용하여, 본 발명에서 이용되는 전자 빔 공급 유닛(9)의 구성예에 대해서, 구체적으로 설명한다.

도 6의 (A), (B)에는 스폿형의 전자 빔(EB)을 공급하는 전자 빔 공급 유닛(9)이 묘사되어 있다. 이 예에서는, 전자 빔 공급 유닛(9)은, 전자 빔(EB)을 생성하는 전자 빔 발생 장치(91)와 전자 빔(EB)을 일방향을 따라 주사하는 빔 주사 장치(92)로 구성되어 있다.

도 6의 (A), (B)에 묘사되어 있는 전자 빔 발생 장치(91)에 대해서 설명한다. 전자 빔 발생 장치(91)는, 전자를 생성하는 전자원(910)과 전자원(910)에서 생성된 전자를 빔으로서 인출하는 인출 전극(912)으로 구성되어 있다.

전자원(910)의 필라멘트(F)는 챔버 내에 지지되어 있고, 양단자 사이에는, 전류 도입 단자(12)를 통하여 전압이 인가되고 있다. 이 전압의 인가에 의해, 필라멘트(F)에 전류가 흘러, 필라멘트(F)가 가열된다. 필라멘트(F)의 온도가 소정의 온도에 달하면, 필라멘트(F)로부터 전자가 방출된다. 이 전자가, 절연물(11)을 개재하여 챔버에 부착된 인출 전극(912)에 의해 전자 빔(EB)으로서 인출된다. 인출 전극(912)에는 전자 빔(EB)을 인출하기 위한 핀 홀이 마련되어 있고, 이곳을 통하여, 전자 빔(EB)의 인출이 행해지기 때문에, 인출되는 전자 빔(EB)의 단면은 스폿형이 된다.

인출 전극(912)으로 인출된 후, 전자 빔(EB)은 일방향을 따라 주사된다. 이 주사의 방향은, 예컨대 이온 빔(IB)의 장변 방향과 일치하고 있다. 또한, 주사 폭은 이온 빔(IB)의 장변보다 길다. 한편으로, 주사의 방향을 이온 빔(IB)의 장변 방향과 교차하는 방향으로 하고, 주사 폭이 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서 이온 빔(IB)을 걸치는 정도의 길이를 갖도록 해 두어도 좋다. 이러한 구성이어도, 이온 빔(IB)의 장변 방향의 전역에 걸쳐, 전자 빔(EB)을 공급할 수 있다.

도 6의 (A)에는, 한쌍의 전극 사이에 발생하는 전계의 강도를 가변으로 조정하여, 이곳을 통과하는 전자 빔(EB)의 주사를 행하는 전장을 이용한 빔 주사 장치(92)가 묘사되어 있다. 도 6의 (B)에는, 지면(紙面) 안쪽측을 향하여 자장(B)을 발생시키며, 이 자장(B)의 자속 밀도를 가변으로 조정하여, 이곳을 통과하는 전자 빔(EB)의 주사를 행하는 자장을 이용한 빔 주사 장치(92)가 묘사되어 있다. 이들 도면에 묘사되어 있는 것과 같은 구성을 이용하여, 전자 빔(EB)의 주사 속도를 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서 국소적으로 변화시킴으로써, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 조정하도록 하여도 좋다.

도 7의 (A), (B)에는 리본형의 전자 빔(EB)을 공급하는 전자 빔 공급 유닛(9)의 예가 묘사되어 있다. 도 7의 (A), (B)에 묘사되어 있는 전자원(910)은 도 6의 (A)와 (B)에서 설명한 전자원(910)에 복수의 필라멘트(F)를 추가한 것이다. 구성이 유사하기 때문에, 이미 설명한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도 7의 (A)나 (B)의 예에서는, 전자원(910)에 마련된 복수의 필라멘트(F)로부터 발생된 전자를, 복수의 슬릿이나 둥근 구멍이 마련된 인출 전극(912)을 이용하여 인출함으로써 리본형의 전자 빔(EB)을 발생시키고 있다. 또한, 인출 전극(912)의 형상은, 전자 빔(EB)이 인출되는 방향에서 보았을 때, 직사각형 형상을 하고 있다. 즉, 도 7의 (A), (B)의 예에 있어서, 지면 안쪽 앞쪽 방향보다 지면 상하 방향이 길다.

앞서 설명한 도 6의 (A), (B)에서는, 인출 전극(912)에의 인가 전압의 값은 고정되어 있지만, 도 7의 (A), (B)에 기재되어 있는 바와 같이 이 값을 가변으로 설정할 수 있도록 해 두어도 좋다. 이러한 가변 전원을 이용함으로써, 인출되는 전자 빔(EB)의 에너지를 조정하는 것이 가능해진다. 전자 빔(EB)의 에너지, 이온 빔(IB)의 공간 전하 효과에 의한 확대를 효율적으로 억제할 수 있는 에너지로, 구체적으로는 1 eV∼수 eV의 것이 사용된다.

도 7의 (A)와 (B)에서 인출된 전자 빔(EB)은, 전류 분포 조정 장치(93)에 입사된다. 도 7의 (A)의 예에서는 한쌍의 전극(D)을 리본형의 전자 빔(EB)의 길이 방향을 따라 복수쌍 배치하고 있다. 이 도면에서는 전극(D)이 전자 빔(EB)의 진행 방향을 따라 어긋나게 배치되어 있는 것 같이 묘사되어 있지만, 이것은 전극(D)이 전자 빔(EB)의 비행 경로를 사이에 두고 지면 안쪽측에도 배치되어 있는 것을 알기 쉽게 하기 위해, 일부러 옮겨 묘사되어 있는 것으로, 실제로는 한쌍의 전극(D)은 지면 안쪽 앞쪽 방향에 배치되어 있고, 이 사이를 전자 빔(EB)이 통과하고 있다.

전극쌍에는 동일한 전압이 인가되고 있고, 각 전극쌍에 인가하는 전압값을 다르게 함으로써 각 전극쌍 사이에 전계가 발생한다. 이 전계의 작용에 의해, 전자 빔(EB)의 진행 방향을 국소적으로 변화시켜, 전자 빔(EB)의 전류 분포를 조정하고 있다.

한편, 도 7의 (B)에는, 전류 분포 조정 장치(93)로서, 자장을 이용한 구성이 기재되어 있다. 구체적으로는, 도시되지 않는 ㅁ자형의 개구를 갖는 요크에, 요크 내측을 향하여 돌출한 한쌍의 자극쌍이 형성되어 있다. 이 자극쌍은 전자 빔(EB)의 장변 방향을 따라, 복수쌍 마련되어 있고, 각 자극에는 코일(C)이 권취되어 있다. 도 7의 (B)에 있어서, 자극쌍을 구성하는 자극의 위치는, 전자 빔(EB)의 진행 방향으로 어긋나 배치되어 있는 것 같이 묘사되어 있지만, 도 7의 (A)에서 설명한 전극쌍의 예와 같이, 실제로는 지면 안쪽 앞쪽 방향에 배치되어 있다.

각 자극쌍에서는 자극의 돌출하는 방향을 향하여 자계가 발생하고 있고, 코일(C)에 흐르게 하는 전류량이나 전류의 방향을 조정함으로써, 자계의 방향이나 강도를 소정의 것으로 변경시킬 수 있다. 이 자계의 작용에 의해, 전자 빔(EB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 조정하고 있다.

도 7의 (C)에는, 도 7의 (A)나 (B)에 기재된 전장이나 자장의 작용에 의해 전자 빔(EB)의 전류 분포를 조정하는 전류 분포 조정 장치(93)가 마련되어 있지 않다. 그 대신에, 전자원(910) 자체가 이 역할을 담당하고 있다. 이 예에서는, 전자원(910)에 마련된 복수의 필라멘트(F)의 양단에는 가변 전원이 접속되어 있다. 이 가변 전원에 의해, 필라멘트(F)로부터 방출되는 전자량의 조정이 행해진다. 이에 의해, 전자 빔(EB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포의 조정을 행하고 있다.

도 8의 (A)∼(C)에는 도 6이나 도 7의 예에서 설명한 전자원(910) 대신에, 플라즈마원(911)을 이용한 예가 기재되어 있다. 또한, 도 8의 (A)∼(C)의 예에서는 빔 주사 장치(92)나 전류 분포 조정 장치(93)가 묘사되어 있지 않지만, 도 8의 (A)∼(C)의 플라즈마원(911)과 도 6이나 도 7에서 설명한 빔 주사 장치(92)나 전류 분포 조정 장치(93)를 조합하여, 본 발명의 전자 빔 공급 유닛(9)을 구성하도록 하여도 좋다.

도 8의 (A)에서는, 챔버 내에 가스 도입구(13)가 마련되어 있어, 이곳을 통하여 가스의 도입이 행해진다. 필라멘트(F)로부터 방출된 전자가 가스에 충돌하여, 용기 내부에 플라즈마(P)가 생성된다. 이 플라즈마(P)로부터 전자 빔(EB)을 인출하기 때문에 인출 전극(912)에 플러스의 전압이 인가되고 있다. 이러한 구성의 전자 빔 발생 장치(91)를 이용하여도 좋다. 또한, 접지 전극(913)은 전위를 고정하기 위한 것이며, 이 전극은 필수적이지 않다.

도 8의 (B)는 도 8의 (A)의 구성으로부터 필라멘트(F)의 개수를 늘린 것이다. 이 예에서는, 도 7의 (B)의 전자 빔 발생 장치(91)와 마찬가지로, 리본형의 전자 빔(EB)의 발생이 가능해진다. 또한, 도 8의 (B)의 플라즈마원(911)은 전류 분포 조정 장치(93)를 겸하고 있다. 도 7의 (C)의 구성과 같이, 각 필라멘트(F)의 양단부에는 가변 전원이 접속되어 있다. 이에 의해, 각 필라멘트(F)에의 인가 전압을 독립 조정하여, 전자 빔(EB)의 길이 방향에 걸쳐 전류 분포를 조정할 수 있다. 또한, 각 필라멘트(F)에 대응하여 마련된 가스 도입관(13)으로부터의 가스 유량을 개별적으로 조정함으로써, 전자 빔(EB)의 길이 방향에 걸쳐 전류 분포를 조정하도록 하여도 좋다. 또한, 도 8의 (B)의 인출 전극(912)과 접지 전극(913)은, 도 7의 (B)의 인출 전극(912)의 예와 같이, 지면 상하 방향의 치수가 지면 안쪽 앞쪽 방향의 치수보다 긴 전극이며, 전극면에는 다수의 슬릿이나 둥근 구멍이 형성되어 있다. 전극의 구성에 대해서는, 후술하는 도 8의 (C)도 동일하다.

도 8의 (C)에 묘사되어 있는 플라즈마원(911)은 고주파형의 플라즈마원이라고 불리는 것이다. 이 종류의 플라즈마원(911)에서는, 환형으로 권취된 안테나(AN)에 고주파 전류를 흐르게 하고, 가스 도입구(13)로부터 챔버 내부에 도입된 가스를 전리하여, 플라즈마(P)를 발생시킨다. 그 후, 인출 전극(912)에서 플라즈마(P)로부터 전자 빔(EB)을 인출한다. 지금까지 설명한 필라멘트를 구비한 플라즈마원(911) 대신에 이러한 고주파형의 것을 이용하여도 좋다.

이러한 구성이면, 필라멘트(F)를 이용하였을 때에 발생하는 금속 파티클이 기판(7)에 유입되어, 기판(7)의 제조 불량을 야기한다고 하는 문제가 생기지 않는다. 또한, 필라멘트(F)를 구비한 플라즈마원(911)에서는, 필라멘트(F)가 플라즈마(P)에 의해 스퍼터링되어, 소모되거나 단선되거나 한다. 이 때문에, 필라멘트(F)를 새로운 것으로 교환하기 위해, 장치를 정지시킬 필요가 있지만, 고주파형의 플라즈마원(911)은 필라멘트(F)를 구비하고 있지 않기 때문에, 이러한 필라멘트(F)의 소모 등에 의한 교환을 고려할 필요는 없다. 따라서, 고주파형의 플라즈마원(911)을 이용하면, 필라멘트(F)를 구비한 플라즈마원(911)에 비해서, 전자 빔 발생 장치(91)를 비교적 장시간 안정적으로 가동시킬 수 있다.

도 9에는, 본 발명에서 이용되는 이온 주입 장치의 다른 예가 묘사되어 있다. 기본적인 구성은, 도 1에 묘사되어 있는 것과 동일하기 때문에, 여기서는 도 1과 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

도 1의 구성과의 차이로서, 도 9에 묘사되어 있는 이온 주입 장치는, 이온 빔(IB)이 수송되는 빔 경로에, 이온 빔(IB)의 진행 방향을 따라 대략 평행한 자장(B)을 발생시키는 제1 솔레노이드 코일(20)과 제2 솔레노이드 코일(21)이 배치되어 있다. 이들 솔레노이드 코일에는, 동일 방향을 향하여 자장이 발생하도록 전류가 흐르고 있다.

전자 빔(EB)의 조사 각도나 전자 빔(EB)의 에너지 등의 조건에 의해 다소의 차이는 있지만, 이러한 자장(B)이 없는 경우, 이온 빔(IB)에 공급되는 전자 빔(EB)은 이온 빔(IB)을 뚫고 나가, 진공 챔버(5)의 벽면에 충돌하여, 소멸되어 버릴 가능성이 높다. 이 때문에, 전자 빔(EB)을 이온 빔(IB)의 발산 억제에 장시간 작용시키는 것이 어렵다.

그래서, 전자 빔(EB)을 이온 빔의 발산 억제에 장시간 작용시키기 위해, 도 9에 묘사되어 있는 구성을 이용한다. 도 9에 기재되어 있는 바와 같이 솔레노이드 코일을 이용하여, 이온 빔(IB)의 진행 방향으로 자장(B)을 발생시킨다. 전자 빔(EB) 중의 전자는 자장(B)에 의해 포착되어, 이온 빔(IB)과 거의 같은 방향으로 진행되게 된다. 이에 의해, 전자 빔 공급 유닛(9)으로부터 공급된 전자 빔(EB) 중의 전자를 이온 빔(IB)의 발산 억제에 장시간 작용시킬 수 있다. 그 결과, 전자의 공급량이 소량으로 해결되기 때문에, 전자 빔 발생 장치(91)의 출력을 낮출 수 있다. 나아가서는, 장치의 소비 전력을 저감시키는 효과나 전자 발생원인 전자원(910)이나 플라즈마원(911)의 소모를 억제하는 효과도 기대할 수 있다.

도 9에는, 제1 솔레노이드 코일(20)과 제2 솔레노이드 코일(21) 사이에 전자 빔(EB)을 공급하는 구성이 묘사되어 있지만, 본 발명의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 제1 솔레노이드 코일(20)의 상류측에서, 제1 솔레노이드 코일(20)로부터의 누설 자장이 존재하고 있는 영역에, 전자 빔(EB)을 공급하도록 해 두어도 좋다. 이러한 구성을 이용하면, 이온 빔(IB)의 발산 억제에 전자가 기여하는 거리가 길어지기 때문에, 발산 억제 효과를 더 향상시키는 것을 기대할 수 있다.

또한, 각 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 방향을 반대 방향으로 하여, 도시되는 자장(B)의 방향과 반대 방향의 자장(B)이 발생하도록 해 두어도 좋다. 전자 빔(EB) 중의 전자는 대략 자장(B)을 따라 이동하기 때문에, 이러한 구성이라도, 이온 빔(IB)의 진행 방향을 따라 전자를 이동시킬 수 있다.

프로파일러(8)의 구성은, 도 10의 (A), (B)에 묘사되어 있는 것이어도 상관없다. 이 예에서는, 도 10의 (A)에 묘사되어 있는 바와 같이, 기판(7)은 X 방향 반대측의 처리실(6)의 벽면을 통하여 모터(12)에 지지되어 있고, 모터(12)를 구동시킴으로써, X 방향을 따라 기판(7)이 이동하도록 구성되어 있다. 한편, 프로파일러(8)는 X 방향측의 처리실(6)의 벽면을 통하여 모터(13)에 지지되어 있고, 모터(13)를 구동시킴으로써, X축 둘레로 프로파일러(8)가 회전하도록 구성되어 있다.

또한, 도 10의 (B)에 묘사되어 있는 바와 같이, Y 방향에 있어서, 기판(7)과 프로파일러(8)의 위치는 이격되어 있다. 기판(7)에의 이온 주입 처리 시에는, 기판(7)과의 간섭을 피하기 위해, 프로파일러(8)의 자세는 도시되어 있는 바와 같이 Z 방향과 평행해진다. 한편, 기판(7)에의 이온 주입 처리 전, 또는 이온 주입 후에는, 프로파일러(8)의 자세는 Y 방향과 평행해진다. 여기서 기술한 프로파일러(8)의 자세 변경은, 모터(13)에 의해 프로파일러(8)를 회전시킴으로써 행해지고 있다. 또한, 프로파일러(8)의 자세가 Y 방향과 평행한 상태에 있을 때, 기판(7)은 X 방향과 반대측의 장소에서, 프로파일러(8)와 간섭하지 않는 위치로 이동하고 있다.

이러한 구성을 이용함으로써, 기판(7)에 이온 빔이 조사되는 주입 위치에서, 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포를 계측하는 것이 가능해진다.

빔 주사 장치(92)나 전류 분포 조정 장치(93)를 이용한 전자 빔(EB)의 전류 분포의 조정은, 미리 실험을 행해 두고, 이 실험 결과에 기초하여 조정 파라미터(각종 전원의 전압의 값이나 코일에 흘리는 전류량 등)의 설정을 행하여, 원하는 전류 분포가 되도록 조정하도록 하여도 좋지만, 이온 빔(IB)에 전자 빔(EB)이 공급되기 전에, 전자 빔(EB)을 미리 계측하면서 조정해 두도록 하여도 좋다.

구체적으로는, 진공 챔버(5)의 내벽면에 전자 빔(EB)의 전류 분포를 계측하기 위한 프로파일러(10)를 볼트 등으로 고정 지지시켜 둔다. 프로파일러(10)는, 빔 경로 중에 이온 빔(IB)이 조사되고 있지 않을 때에, 전자 빔(EB)이 조사되는 진공 챔버(5)의 내벽면 위치에 마련되어 있다. 또한, 프로파일러(10)는, 스폿 상의 전자 빔(EB)이면 그 주사 방향을 따라, 리본형의 전자 빔(EB)이면 그 장변 방향을 따라, 길이를 갖고 있어, 같은 방향에 있어서의 전자 빔(EB)의 전류 분포의 계측을 행한다. 이러한 구성이면, 이온 빔(IB)에의 공급 전에, 전자 빔(EB)의 전류 분포를 계측하여, 계측 결과에 기초하여 전자 빔(EB)의 전류 분포의 조정을 행할 수 있기 때문에, 전류 분포의 조정을 정확하게 행할 수 있다.

전술한 실시형태에 있어서, 필라멘트(F)를 구비한 전자원(910)나 플라즈마원(911)의 예에 대해서 기술하였지만, 이러한 필라멘트(F) 대신에, 방열형 캐소드를 이용하여도 좋다. 또한, 처리실(6)의 이온 빔(IB)이 도입되는 입구 부분을 적당하게 가공해 두어, 이 부분을 정형 마스크(4)로서 사용하도록 해 두어도 좋다.

또한, 기판(7)의 이동 방향은 X 방향을 따른 방향으로 이동하는 취지의 설명을 하였지만, 반도체 디바이스의 구조에 따라서는, 기판(7)에의 이온 빔(IB)의 조사 각도를 90도 이외의 각도로 하는 경우도 있기 때문에, 기판(7)을 X 방향과 비스듬하게 교차하는 방향으로 이동시키도록 하여도 좋다.

또한, 지금까지 기술한 이온 빔(IB)의 장변 방향에 있어서의 전류 분포의 조정은, 이온 주입 장치의 각종 파라미터의 조정을 행하는 제어 장치에 조정용의 프로그램을 기억시켜 두고, 이러한 제어 장치를 이용하여 자동 조정할 수 있도록 구성해 두어도 좋으며, 제어 장치를 이용하는 대신에, 수동으로 조정을 행하도록 하여도 좋다.

그 밖에, 전술한 것 이외에, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종 개량 및 변경을 행하여도 좋은 것은 물론이다.

1 : 이온원 2 : 질량 분석 전자석
3 : 분석 슬릿 4 : 정형 마스크
5 : 진공 챔버 6 : 처리실
7 : 기판 8 : 프로파일러
9 : 전자 빔 공급 유닛 IB : 이온 빔
EB : 전자 빔

Claims

처리실 내에서 리본형의 이온 빔의 단변(短邊) 방향과 교차하는 방향으로 기판을 이동시켜, 상기 기판의 전체면에 이온 빔을 조사하는 이온 주입 장치로서,
상기 기판에 상기 이온 빔이 조사되기 전에, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 양단부를 정형(整形)하는 정형 마스크와,
상기 정형 마스크에 의해 정형된 상기 이온 빔의 장변(長邊) 방향에 있어서의 전류 분포를 계측하는 프로파일러와,
상기 정형 마스크보다 상류측에서, 상기 이온 빔의 장변 방향의 전역에 걸쳐, 상기 이온 빔에 대하여 전자 빔을 공급하는 전자 빔 공급 유닛
을 구비하고, 상기 전자 빔 공급 유닛은, 상기 프로파일러에서의 계측 결과에 따라, 상기 이온 빔의 장변 방향의 장소마다 전자 빔의 공급량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자 빔 공급 유닛은, 전자 빔을 발생시키는 전자 빔 발생 장치와,
상기 전자 빔 발생 장치에서 발생된 전자 빔을 일방향을 따라 주사하는 전자 빔 주사 장치나, 상기 전자 빔 발생 장치에서 발생된 전자 빔의 전류 분포를 조정하는 전류 분포 조정 장치 중 어느 한쪽을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제2항에 있어서, 상기 전자 빔 발생 장치는, 고주파형의 플라즈마원과,
상기 플라즈마원으로부터 전자 빔을 인출하기 위한 인출 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 빔이 수송되는 빔 경로에는, 상기 이온 빔의 진행 방향을 따라 평행한 자장을 발생시키는 적어도 하나의 솔레노이드 코일이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 빔이 수송되는 빔 경로는 진공 챔버로 덮어져 있고, 상기 진공 챔버의 벽면에는, 상기 전자 빔의 전류 분포를 계측하기 위한 프로파일러가 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제4항에 있어서, 상기 이온 빔이 수송되는 빔 경로는 진공 챔버로 덮어져 있고, 상기 진공 챔버의 벽면에는, 상기 전자 빔의 전류 분포를 계측하기 위한 프로파일러가 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판에의 이온 주입 처리 전에는, 상기 이온 빔의 전류 분포의 계측을 행하는 상기 프로파일러는, 이온 주입 처리 시에 상기 기판에 상기 이온 빔이 조사되는 주입 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제4항에 있어서, 상기 기판에의 이온 주입 처리 전에는, 상기 이온 빔의 전류 분포의 계측을 행하는 상기 프로파일러는, 이온 주입 처리 시에 상기 기판에 상기 이온 빔이 조사되는 주입 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제4항에 있어서, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제5항에 있어서, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제6항에 있어서, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제7항에 있어서, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
제8항에 있어서, 상기 정형 마스크는, 상기 이온 빔의 단변 방향에 있어서의 마스크 폭을 가변으로 변경시킬 수 있는 마스크 폭 변경 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.