KR102573022B1 - 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법 - Google Patents

이온 주입 장치 및 이온 주입 방법 Download PDF

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Abstract

이온빔의 각도분포의 평가를 고속화한다.
빔라인장치는, 이온빔(B)에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함한다. 슬릿(52)은, 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치된다. 빔전류측정장치(54)는, 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성된다. 제어장치(50)는, 편향장치에 의하여 이온빔의 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 빔전류측정장치(54)에 의하여 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 이온빔의 제1 방향의 각도정보를 산출한다.

Description

이온 주입 장치 및 이온 주입 방법{ION IMPLANTING APPARATUS AND ION IMPLANTING METHOD}
본 발명은, 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 02월 08일에 출원된 일본 특허출원 제2018-020945호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
반도체 제조공정에서는, 반도체의 도전성을 변화시킬 목적, 반도체의 결정구조를 변화시킬 목적 등을 위하여, 반도체웨이퍼에 이온을 주입하는 공정(이온주입공정이라고도 함)이 표준적으로 실시되고 있다. 웨이퍼에 조사되는 이온빔의 각도에 따라 이온빔과 웨이퍼와의 상호작용의 양태가 변화되어, 이온주입의 처리결과에 영향을 주는 것이 알려져 있으며, 이온주입 전에 이온빔의 각도분포가 측정된다. 예를 들면, 슬릿을 통과한 빔의 전류값을 슬릿폭방향으로 나열된 복수의 전극에서 측정함으로써, 슬릿폭방향의 각도분포를 얻을 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2016-4614호
이온빔의 각도정보를 적절히 파악하기 위해서는, 빔단면 내의 특정위치의 각도분포뿐만 아니라, 빔속 전체에 걸쳐 각도분포를 얻는 것이 바람직하다. 그러나, 빔속 전체에 걸쳐 각도분포를 측정하기 위해서는, 빔을 횡단하는 방향으로 슬릿을 이동시키면서 빔단면 내의 복수의 위치에서 각도를 측정할 필요가 있어, 측정완료까지 시간이 걸린다. 반도체 제조공정의 스루풋 향상을 위해서는, 보다 짧은 시간에 빔의 각도분포를 평가할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태의 예시적인 목적의 하나는, 이온빔의 각도분포를 고속으로 평가하는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태의 이온 주입 장치는, 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비한다. 빔라인장치는, 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함한다. 슬릿은, 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며, 빔전류측정장치는, 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고, 제어장치는, 편향장치에 의하여 이온빔의 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 빔전류측정장치에 의하여 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 이온빔의 제1 방향의 각도정보를 산출한다.
본 발명의 다른 양태는, 이온 주입 장치를 이용하는 이온 주입 방법이다. 이온 주입 장치는, 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치를 구비한다. 빔라인장치는, 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함한다. 슬릿은, 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며, 슬릿폭이 변화 가능하도록 구성되고, 빔전류측정장치는, 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성된다. 이 방법은, 편향장치에 의하여 이온빔의 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 빔전류측정장치에 의하여 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 이온빔의 제1 방향의 각도정보를 산출하는 것과, 산출된 제1 방향의 각도정보에 근거하여 웨이퍼에 조사하는 이온빔의 주입각도를 조정하고, 조정된 주입각도로 웨이퍼에 이온빔을 조사하는 것을 포함한다.
또한, 이상의 구성요소의 임의의 조합이나 본 발명의 구성요소나 표현을, 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 이온빔의 각도분포의 평가를 고속화할 수 있다.
도 1은 실시형태에 관한 이온 주입 장치를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 2는 기판반송처리유닛의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이다.
도 3의 (a), (b)는, 주입 시 및 측정 시의 슬릿의 동작을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 4의 (a), (b)는, 측정 시에 이온빔의 편향량을 변화시키는 모습을 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 5의 (a), (b)는, 이온빔의 편향량에 따른 각도분포의 보정을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 6은 빔속 전체의 위상공간 프로파일을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 7은 빔속의 부분적인 위상공간 프로파일을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 8은 빔편향량과 실효위상공간 프로파일의 관계를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 9는 웨이퍼의 틸트각과 실효위상공간 프로파일의 관계를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 10은 실시형태에 관한 이온 주입 방법의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 11은 변형예에 관한 빔전류측정장치에 의한 빔의 각도분포의 측정예를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 적절히 생략한다. 또, 이하에 설명하는 구성은 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 이온 주입 장치(100)를 개략적으로 나타내는 상면도이다. 이온 주입 장치(100)는, 이른바 고에너지 이온 주입 장치이다. 고에너지 이온 주입 장치는, 고주파선형가속방식의 이온가속기와 고에너지 이온수송용 빔라인을 갖는 이온 주입 장치이며, 이온원(10)에서 발생한 이온을 가속하고, 그렇게 하여 얻어진 이온빔(B)을 빔라인을 따라 피처리물(예를 들면 기판 또는 웨이퍼(W))까지 수송하여, 피처리물에 이온을 주입한다.
고에너지 이온 주입 장치(100)는, 이온을 생성하여 질량분석하는 이온빔생성유닛(12)과, 이온빔을 가속하여 고에너지 이온빔으로 하는 고에너지 다단선형가속유닛(14)과, 고에너지 이온빔의 에너지분석, 궤도보정, 에너지분산의 제어를 행하는 빔편향유닛(16)과, 분석된 고에너지 이온빔을 웨이퍼(W)까지 수송하는 빔수송라인유닛(18)과, 수송된 고에너지 이온빔을 반도체웨이퍼에 주입하는 기판반송처리유닛(20)과, 제어장치(50)를 구비한다.
이온빔생성유닛(12)은, 이온원(10)과, 인출전극(11)과, 질량분석장치(22)를 갖는다. 이온빔생성유닛(12)에서는, 이온원(10)으로부터 인출전극(11)을 통하여 빔이 인출됨과 동시에 가속되고, 인출가속된 빔은 질량분석장치(22)에 의하여 질량분석된다. 질량분석장치(22)는, 질량분석자석(22a), 질량분석슬릿(22b)을 갖는다. 질량분석슬릿(22b)은, 질량분석자석(22a)의 직후에 배치하는 경우도 있지만, 실시예에서는, 그 다음의 구성인 고에너지 다단선형가속유닛(14)의 입구부 내에 배치된다. 질량분석장치(22)에 의한 질량분석의 결과, 주입에 필요한 이온종만이 선별되고, 선별된 이온종의 이온빔은, 다음의 고에너지 다단선형가속유닛(14)에 유도된다.
고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 이온빔의 가속을 행하는 복수의 선형가속장치, 즉, 1개 이상의 고주파공진기를 사이에 두는 가속갭을 구비하고 있다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 고주파(RF) 전기장의 작용에 의하여, 이온을 가속할 수 있다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 고에너지 이온주입용의 기본적인 복수 단(段)의 고주파공진기를 구비하는 제1 선형가속기(15a)를 구비한다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)은, 초고에너지 이온주입용의 추가의 복수 단의 고주파공진기를 구비하는 제2 선형가속기(15b)를 추가적으로 구비해도 된다. 고에너지 다단선형가속유닛(14)에 의하여, 더 가속된 이온빔은, 빔편향유닛(16)에 의하여 방향이 변화된다.
이온빔을 고에너지까지 가속하는 고주파방식의 고에너지 다단선형가속유닛(14)에서 나온 고에너지 이온빔은, 소정범위의 에너지분포를 갖고 있다. 이로 인하여, 고에너지 다단선형가속유닛(14)의 하류에서 고에너지의 이온빔을 빔주사 및 빔평행화시켜 웨이퍼에 조사하기 위해서는, 사전에 높은 정밀도의 에너지분석과, 궤도보정 및 빔수렴발산의 조정을 실시해 두는 것이 필요해진다.
빔편향유닛(16)은, 고에너지 이온빔의 에너지분석, 궤도보정, 에너지분산의 제어를 행한다. 빔편향유닛(16)은, 적어도 2개의 고정밀도편향전자석과, 적어도 하나의 에너지폭 제한슬릿과, 적어도 하나의 에너지분석슬릿과, 적어도 하나의 가로수렴기기를 구비한다. 복수의 편향전자석은, 고에너지 이온빔의 에너지분석과, 이온주입각도의 정밀한 보정과, 에너지분산의 억제를 행하도록 구성되어 있다.
빔편향유닛(16)은, 에너지분석전자석(24)과, 에너지분산을 억제하는 가로수렴 사중극렌즈(26)와, 에너지분석슬릿(28)과, 스티어링(궤도보정)을 제공하는 편향전자석(30)을 갖는다. 다만, 에너지분석전자석(24)은, 에너지필터전자석(EFM)이라고 불리는 경우도 있다. 고에너지 이온빔은, 빔편향유닛(16)에 의하여 방향전환되어, 웨이퍼(W)의 방향을 향한다.
빔수송라인유닛(18)은, 빔편향유닛(16)으로부터 나온 이온빔(B)을 수송하는 빔라인장치이며, 수렴/발산렌즈군으로 구성되는 빔정형기(32)와, 빔주사기(34)와, 빔평행화기(36)와, 최종 에너지필터(38)(최종 에너지분리슬릿을 포함함)를 갖는다. 빔수송라인유닛(18)의 길이는, 이온빔생성유닛(12)과 고에너지 다단선형가속유닛(14)을 합계한 길이에 맞추어 설계되어 있으며, 빔편향유닛(16)에 의하여 연결되어, 전체로 U자형상의 레이아웃을 형성한다.
빔수송라인유닛(18)의 하류측의 종단(終端)에는, 기판반송처리유닛(20)이 마련된다. 기판반송처리유닛(20)에는, 이온주입 중인 웨이퍼(W)를 유지하여, 웨이퍼(W)를 빔주사방향과 직각방향으로 움직이는 플래튼구동장치(40)가 마련된다. 또, 기판반송처리유닛(20)에는, 슬릿(52)과, 슬릿(52)을 통과한 빔을 측정하는 빔전류측정장치(54)가 마련된다. 슬릿(52) 및 빔전류측정장치(54)의 구성은, 별도 후술한다.
이온 주입 장치(100)의 빔라인부는, 대향하는 2개의 장직선부(長直線部)를 갖는 수평의 U자형상의 반환형 빔라인으로 구성되어 있다. 상류의 장직선부는, 이온빔생성유닛(12)에서 생성된 이온빔(B)을 가속하는 복수의 유닛으로 구성된다. 하류의 장직선부는, 상류의 장직선부에 대하여 방향전환된 이온빔(B)을 조정하여 웨이퍼(W)에 주입하는 복수의 유닛으로 구성된다. 2개의 장직선부는 대략 동일한 길이로 구성되어 있다. 2개의 장직선부의 사이에는, 메인터넌스작업을 위하여 충분한 넓이의 작업스페이스(R1)가 마련되어 있다.
도 2는, 기판반송처리유닛(20)의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이며, 최종 에너지필터(38)로부터 하류측의 구성을 나타낸다. 이온빔(B)은, 최종 에너지필터(38)에 의하여 하방으로 편향되어 기판반송처리유닛(20)에 입사한다. 최종 에너지필터(38)는, 전기장식의 편향장치이며, 한 쌍의 각도 에너지필터(AEF; Angular Energy Filter)전극(64a, 64b)(총칭하여 AEF전극(64)이라고도 함)의 사이에 인가되는 전기장에 의하여 이온빔(B)을 하방(-y방향)으로 편향한다. 최종 에너지필터(38)에 있어서의 빔편향량은, AEF전극(64)에 접속되는 AEF전원(66)의 인가전압의 값에 의하여 조정된다.
기판반송처리유닛(20)은, 이온주입공정이 실행되는 주입처리실(60)과, 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송기구가 마련되는 기판반송부(62)를 포함한다. 주입처리실(60) 및 기판반송부(62)는, 기판반송구(61)를 개재시켜 연결된다.
주입처리실(60)은, 1매 또는 복수 매의 웨이퍼(W)를 유지하는 플래튼구동장치(40)를 구비한다. 플래튼구동장치(40)는, 웨이퍼유지장치(42)와, 왕복운동기구(44)와, 트위스트각 조정기구(46)와, 틸트각 조정기구(48)를 포함한다. 웨이퍼유지장치(42)는, 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 정전척 등을 포함한다. 왕복운동기구(44)는, 빔주사방향(x방향)과 직교하는 왕복운동방향(y방향)으로 웨이퍼유지장치(42)를 왕복운동시킴으로써, 웨이퍼유지장치(42)에 유지되는 웨이퍼를 y방향으로 왕복운동시킨다. 도 2에 있어서, 화살표 Y1에 의하여 웨이퍼(W)의 왕복운동을 예시한다.
트위스트각 조정기구(46)는, 웨이퍼(W)의 회전각을 조정하는 기구이며, 웨이퍼처리면의 법선을 축으로 하여 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 웨이퍼의 외주부에 마련되는 얼라인먼트마크와 기준위치의 사이의 트위스트각을 조정한다. 여기서, 웨이퍼의 얼라인먼트마크란, 웨이퍼의 외주부에 마련되는 노치나 오리엔테이션 플랫을 말하며, 웨이퍼의 결정축방향이나 웨이퍼의 둘레방향의 각도위치의 기준이 되는 마크를 말한다. 트위스트각 조정기구(46)는, 웨이퍼유지장치(42)와 왕복운동기구(44)의 사이에 마련되어, 웨이퍼유지장치(42)와 함께 왕복운동된다.
틸트각 조정기구(48)는, 웨이퍼(W)의 기울기를 조정하는 기구이며, 웨이퍼처리면을 향하는 이온빔(B)의 진행방향(z방향)과 웨이퍼처리면의 법선의 사이의 틸트각을 조정한다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 경사각 중, x방향의 축을 회전의 중심축으로 하는 각도를 틸트각으로서 조정한다. 틸트각 조정기구(48)는, 왕복운동기구(44)와 주입처리실(60)의 벽면의 사이에 마련되어 있으며, 왕복운동기구(44)를 포함하는 플래튼구동장치(40) 전체를 R방향으로 회전시킴으로써 웨이퍼(W)의 틸트각을 조정하도록 구성된다.
주입처리실(60)에는, 이온빔(B)의 궤도를 따라 상류측으로부터 하류측을 향하여, 슬릿(52), 플라스마샤워장치(68), 빔전류측정장치(54)(제1 빔전류측정장치(54)라고도 함)가 마련되어 있다. 주입처리실(60)에는, 이온주입 중인 웨이퍼(W)가 배치되는 "주입위치"에 삽입 가능하도록 구성되는 제2 빔전류측정장치(70)가 마련된다.
슬릿(52)은, 슬릿폭방향이 y방향인 가로슬릿이며, y방향의 슬릿폭(d)이 변화 가능한 가변슬릿이다. 슬릿(52)은, 2개의 차폐체(56a, 56b)(총칭하여 차폐체(56)라고도 함)와, 구동기구(58)를 구비한다. 상측 차폐체(56a) 및 하측 차폐체(56b)는, y방향으로 떨어져 배치되어 있으며, 각각이 독립적으로 y방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 따라서, 슬릿(52)은, 상측 차폐체(56a)와 하측 차폐체(56b)의 사이의 간극으로서 구성된다. 구동기구(58)는, 상측 차폐체(56a) 및 하측 차폐체(56b)를 지지하고, 각각을 독립적으로 y방향으로 이동시키도록 구성된다.
슬릿(52)은, 이온빔(B)의 각도분포를 측정하기 위한 측정 시와, 웨이퍼(W)에 이온빔(B)을 조사하는 주입 시에서 슬릿폭(d)이 다른 값으로 설정된다. 측정 시에는 상대적으로 좁은 슬릿폭이 설정되고, 슬릿(52)을 통과한 빔의 적어도 일부가 하류측의 제1 빔전류측정장치(54)나 제2 빔전류측정장치(70)에서 측정된다. 주입 시에는, 상대적으로 넓은 슬릿폭이 설정되고, 슬릿(52)이 에너지제한슬릿(EDS; Energy Defining Slit)으로서 기능한다. 주입 시의 슬릿(52)은, AEF전극(64)과 함께 웨이퍼(W)에 입사하는 이온빔(B)의 에너지분석을 하고, 원하는 에너지값 또는 에너지범위의 이온빔(B)을 웨이퍼(W)를 향하여 통과시키고, 그 이외의 이온빔을 차폐한다.
플라스마샤워장치(68)는, 슬릿(52)의 하류측에 위치한다. 플라스마샤워장치(68)는, 이온빔(B)의 빔전류량에 따라 이온빔 및 웨이퍼처리면에 저(低)에너지전자를 공급하고, 이온주입에서 발생하는 웨이퍼처리면의 정전하의 차지업을 억제한다. 플라스마샤워장치(68)는, 예를 들면, 이온빔(B)이 통과하는 샤워튜브와, 샤워튜브 내에 전자를 공급하는 플라스마발생장치를 포함한다.
제1 빔전류측정장치(54)는, 빔궤도의 최하류에 마련되며, 예를 들면, 기판반송구(61)의 하방에 장착된다. 따라서, 빔궤도 상에 웨이퍼(W)나 제2 빔전류측정장치(70)가 존재하지 않는 경우, 이온빔(B)은 빔전류측정장치(54)에 입사한다. 빔전류측정장치(54)는, 슬릿(52)과 함께 이온빔(B)의 y방향의 각도분포를 측정 가능하도록 구성된다. 빔전류측정장치(54)는, y방향으로 일렬로 나열되어 배치되는 복수의 전극을 구비하고, y방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정하도록 구성된다. 빔전류측정장치(54)를 슬릿(52)으로부터 떨어진 최하류에 배치함으로써, 각도분해능을 높일 수 있다.
제2 빔전류측정장치(70)는, 웨이퍼(W)의 표면(웨이퍼처리면)에 있어서의 빔전류를 측정하기 위한 것이다. 제2 빔전류측정장치(70)는, 가동식으로 되어 있으며, 주입 시에는 웨이퍼위치로부터 퇴피되고, 웨이퍼(W)가 주입위치에 없을 때에 웨이퍼위치에 삽입된다. 제2 빔전류측정장치(70)는, 예를 들면, x방향으로 이동하면서 빔전류량을 측정하여, 빔주사방향(x방향)의 빔전류밀도분포를 측정한다. 제2 빔전류측정장치(70)는, 이온빔(B)의 x방향 및 y방향 중 적어도 일방의 각도분포를 측정 가능하도록 구성되어도 된다.
제어장치(50)는, 이온 주입 장치(100)의 동작전반을 제어한다. 제어장치(50)는, 주입 시 및 측정 시의 슬릿(52)의 슬릿폭(d)을 제어한다. 제어장치(50)는, 주입 시 및 측정 시의 최종 에너지필터(38)에 의한 이온빔(B)의 편향각 θ를 제어한다. 이온빔(B)의 편향각 θ는, AEF전극(64)의 가상편향점(64c)을 기준으로 하여 정의된다. 제어장치(50)는, 빔전류측정장치(54)로부터 빔전류의 측정결과를 취득하여, 이온빔(B)의 y방향의 각도정보를 산출한다.
도 3의 (a), (b)는, 주입 시 및 측정 시의 슬릿(52)의 동작을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 3의 (a)는, 웨이퍼(W)에 이온빔(B)을 조사하는 주입 시 상태를 나타낸다. AEF전극(64a, 64b)에는 기준전압(+V0, -V0)이 인가되어 있으며, 이온빔(B)은, AEF전극(64a, 64b) 사이의 전기장에 의하여 소정의 편향각(기준각이라고도 함) θ0의 방향으로 편향된다. 기준각 θ0은, 예를 들면, 10도~20도 정도이며, 일례를 들면 15도이다.
슬릿(52)의 상측 차폐체(56a) 및 하측 차폐체(56b)는, 기준각 θ0의 방향으로 진행하는 이온빔(B)의 적어도 일부의 빔성분을 통과시키도록 배치된다. 주입 시의 상측 차폐체(56a) 및 하측 차폐체(56b)의 간격(슬릿폭)(d1)은, 상대적으로 큰 값으로 설정되며, 예를 들면, 이온빔(B)의 y방향의 빔직경(Dy)보다 큰 값으로 설정된다. 주입 시의 슬릿폭(d1)은, 예를 들면, 이온빔(B)의 빔직경(Dy)의 1.1배~2배 정도로 설정된다. 일례를 들면, 빔직경(Dy)이 10mm~30mm 정도이면, 주입 시의 슬릿폭(d1)은, 11mm~60mm 정도로 설정되며, 예를 들면, 13mm~30mm 정도로 설정된다.
도 3의 (b)는, 이온빔(B)의 y방향의 각도정보를 측정하는 측정 시의 상태를 나타낸다. 측정 시에는, 슬릿(52)과 빔전류측정장치(54)의 사이의 빔궤도 상으로부터 웨이퍼(W)가 분리되고, 슬릿(52)을 통과하는 빔의 적어도 일부가 빔전류측정장치(54)에 입사한다. 측정 시의 상측 차폐체(56a) 및 하측 차폐체(56b)의 간격(슬릿폭)(d2)은, 상대적으로 작은 값으로 설정되며, 이온빔(B)의 y방향의 빔직경(Dy)보다 충분히 작은 값으로 설정된다. 측정 시의 슬릿폭(d2)은, 이온빔(B)의 빔직경(Dy)의 20% 이하로 설정되며, 예를 들면, 빔직경(Dy)의 10% 이하 또는 5% 이하로 설정된다. 일례를 들면, 빔직경(Dy)이 10mm~30mm 정도이면, 측정 시의 슬릿폭(d2)은, 1mm~6mm 정도로 설정되며, 예를 들면, 2mm~5mm 정도로 설정된다.
도 4의 (a), (b)는, 측정 시에 이온빔(B)의 편향량을 변화시키는 모습을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 4의 (a)는, 이온빔(B)의 편향량을 크게 한 경우이며, 기준각 θ0으로부터 Δθ만큼 크게 한 편향각 θ0+Δθ이 되고 있다. 이온빔(B)의 편향각 θ의 크기는, AEF전극(64a, 64b)의 인가전압 V의 크기에 대체로 비례하기 때문에, AEF전극(64a, 64b)의 인가전압의 절대값을 기준전압 V0으로부터 ΔV만큼 크게 함으로써, 편향각을 ΔV에 비례하는 Δθ만큼 크게 할 수 있다. 도 4의 (b)는, 이온빔(B)의 편향량을 작게 한 경우이며, 기준각 θ0으로부터 Δθ만큼 작게 한 편향각 θ0-Δθ이 되고 있다. 이온빔(B)의 편향량을 작게 하기 위해서는, AEF전극(64a, 64b)의 인가전압의 절대값을 작게 하면 되고, 예를 들면, AEF전극(64a, 64b)의 인가전압의 절대값을 기준전압 V0으로부터 ΔV만큼 작게 함으로써, 편향각을 Δθ만큼 작게 할 수 있다.
슬릿(52)의 개구위치를 고정한 채로 이온빔(B)의 편향량을 변경하면, 슬릿(52)의 개구위치에 대하여 이온빔(B)의 빔속 전체가 y방향으로 변위한다. 그 결과, 이온빔(B)의 빔속의 단면 내의 중심으로부터 y방향으로 어긋난 위치의 빔성분이 슬릿(52)을 통과하게 되어, 빔전류측정장치(54)에 의한 측정대상이 되는 빔성분의 빔단면 내에 있어서의 위치가 변화한다. 편향량을 크게 하면, 상대적으로 상측에 위치하는 빔성분이 측정대상이 되고, 편향량을 작게 하면, 상대적으로 하측에 위치하는 빔성분이 측정대상이 된다. 따라서, 이온빔(B)의 편향량을 연속적 또는 단계적으로 변화시킴으로써, 빔속 전체에 걸쳐 각도정보를 측정할 수 있다.
다만, 이온빔(B)의 편향량을 변화시키면서 각 빔성분을 측정하는 경우, 빔전류측정장치(54)에서 측정되는 각도정보는, 편향각의 변화량 Δθ만큼 이온빔(B)의 실제의 각도분포로부터 어긋나 버린다. 따라서, 본 실시형태에서는, 빔전류측정장치(54)의 측정결과에 대하여, 편향각의 변화량 Δθ에 따른 각도분포의 어긋남을 보정하는 보정처리를 실시함으로써, 이온빔(B)에 대하여 적절한 각도정보가 산출되도록 한다.
도 5의 (a), (b)는, 이온빔(B)의 편향량에 따른 각도분포의 보정을 모식적으로 나타내는 도이다. 도 5의 (a)는, 이온빔(B)의 편향각의 변화량 Δθ와, 측정대상이 되는 빔성분의 y위치와, 빔전류측정장치(54)에 있어서의 y방향의 측정위치의 어긋남량 Δy와의 관계를 나타낸다. 여기서, 측정대상으로 하는 빔성분의 y위치는, 슬릿(52)에 설정되는 y방향의 축 yS로 정의되고, 측정위치에 있어서의 y방향의 측정위치의 어긋남량 Δy는, 빔전류측정장치(54)에 설정되는 y방향의 축 yM으로 정의된다. 도시되는 기하학적인 배치로부터, 슬릿(52)을 통과하는 빔성분의 y방향의 위치(y)는, y=L1·tan(Δθ)로 기술할 수 있다. 여기서, L1은, AEF전극(64a, 64b)의 가상편향점(64c)으로부터 슬릿(52)까지의 빔진행방향(z방향)의 거리이다. 또, 빔전류측정장치(54)에 있어서의 y방향의 측정위치의 어긋남량 Δy는, 빔의 발산 및 수렴을 무시하면, Δy=L2·tan(Δθ)로 기술할 수 있다. 여기서, L2는, 슬릿(52)으로부터 빔전류측정장치(54)까지의 빔진행방향(z방향)의 거리이다. 다만, 편향각의 변화량 Δθ는, AEF전극(64a, 64b)의 인가전압 V0+ΔV로부터 구할 수 있고, Δθ=arctan[{(V0+ΔV)/V0}·tan(θ0)]-θ0으로 기술할 수 있다.
도 5의 (b)는, 빔전류측정장치(54)의 보정 전의 각도분포의 측정결과(80) 및 보정 후의 각도분포(82)를 모식적으로 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축 y'는, 빔전류측정장치(54)에 의하여 측정되는 y방향의 각도이며, y'=dy/dz로 나타낼 수 있다. 그래프의 세로축 I는, 빔전류측정장치(54)에서 측정되는 빔전류값이다. 도시되는 바와 같이, 상술한 편향각의 변화량 Δθ를 상쇄하도록 하여 빔전류측정장치(54)의 측정결과(80)의 y' 좌표를 Δθ의 만큼 평행이동시킴으로써, 보정 후의 각도분포(82)를 얻을 수 있다. 이로써, 위치(y)의 빔성분의 각도분포정보를 얻을 수 있다.
도 6은, 빔속 전체의 위상공간분포를 모식적으로 나타내는 도이다. 그래프의 가로축 y는, 각 빔성분의 y위치이며, 세로축 y'는 y방향의 각도이다. 지면(紙面)에 직교하는 축은, 전류값(I)이다. 도 6의 그래프는, 복수의 위치(y)의 빔성분에 대하여 얻어진 보정 후의 각도분포(82)를 하나의 그래프로 정리함으로써 작성할 수 있다. 제어장치(50)는, 이와 같은 3차원의 그래프를 생성함으로써, 이온빔(B)의 빔속 전체의 y방향의 각도분포(위상공간분포)를 산출한다.
제어장치(50)는, 빔전류값(I)이 소정값 이상이 되는 영역의 바깥둘레를 둘러쌈으로써, 빔의 위상공간 상의 분포형상(위상공간 프로파일(E)이라고도 함)을 산출해도 된다. 제어장치(50)는, 도 6에 나타나는 데이터를 가로축 y로 적분함으로써, y방향의 각도(y')와 전류값(I)의 2축으로 나타나는 빔속 전체의 y방향의 각도분포를 산출해도 된다. 제어장치(50)는, 도 6에 나타나는 데이터를 세로축 y'로 적분함으로써, 위치(y)와 전류값(I)의 2축으로 나타나는 빔속 전체의 y방향의 빔프로파일을 산출해도 된다.
제어장치(50)는, 도 6에 나타내는 위상공간분포의 산출에 걸리는 시간을 단축화하기 위하여, 빔전류측정장치(54)에 마련되는 복수의 전극의 일부로부터만 빔전류값을 취득해도 된다. 예를 들면, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 빔편향량을 크게 하는 경우, 슬릿(52)을 통과하는 빔성분이 하측의 측정위치에 입사하기 때문에, 상측의 측정위치의 측정결과를 취득할 필요성은 낮다. 마찬가지로, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 빔편향량을 작게 하는 경우, 슬릿(52)을 통과하는 빔성분이 상측의 측정위치에 입사하기 때문에, 하측의 측정위치의 측정결과를 취득할 필요성은 낮다. 또, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이 빔편향량을 기준각 θ0인 채로 하는 경우, 슬릿(52)을 통과하는 빔성분이 대략 중앙의 측정위치에 입사하기 때문에, y방향의 양단부(상단 및 하단)의 측정위치의 측정결과를 취득할 필요성은 낮다. 따라서, 빔편향량에 따라 빔전류측정장치(54)에 마련되는 복수의 전극 중 측정대상으로 하는 전극을 변경함과 함께, 측정대상 외의 전극의 측정결과를 취득하지 않도록 하고, 데이터취득에 걸리는 시간을 단축화해도 된다.
제어장치(50)는, 빔전류측정장치(54)의 일부의 전극에서 측정되는 전류값에 근거하여, 그 측정이 정상적으로 행해지고 있는지 여부를 검증해도 된다. 예를 들면, 상술한 측정대상 외로 한 전극에서 측정되는 전류값이 소정의 임계값 이상이 되는 경우에 측정에 이상이 있다고 간주하고, 경보를 출력해도 된다. 그 외, y방향의 양단(상단 및 하단)의 각각에 위치하는 제1 단부측정위치 및 제2 측정단부위치 중 적어도 일방에서 측정되는 전류값이 소정의 임계값 이상이 되는 경우에는, 빔전류측정장치(54)의 측정영역 이외에 빔이 도달하고 있기 때문에 측정에 이상이 있다고 간주하고, 경보를 출력해도 된다.
제어장치(50)는, 복수의 측정모드를 실행하도록 구성되고, 제1 모드 및 제2 모드 중 어느 하나로 동작해도 된다. 제1 모드는, 빔속 전체에 걸쳐 각도분포를 측정하는 동작모드이며, 제2 모드는, 빔속의 일부의 각도분포만을 측정하는 동작모드이다. 제1 모드에서는, 도 6에 나타내는 바와 같은 위상공간 프로파일(E)이 플롯된다. 한편, 제2 모드에서는, 도 6보다 적은 데이터 수에 근거하여 위상공간 프로파일(E')이 플롯된다. 예를 들면, 제1 모드에서는, y방향의 빔폭(Dy)의 전체를 커버할 수 있는 제1 범위 내의 편향량에 걸쳐 빔이 편향되는 것에 반해, 제2 모드에서는, 빔의 편향량이 고정되거나, 제1 범위보다 작은 제2 범위 내의 편향량에 걸쳐 빔이 편향된다. 제2 모드에서는, 데이터 수가 적은 만큼 측정정밀도가 저하되지만, 측정시간이 짧기 때문에, 개산에 의한 각도분포정보를 단시간에 얻을 수 있다.
도 7은, 빔속의 부분적인 위상공간분포를 모식적으로 나타내는 도이며, 제2 모드에서의 측정예를 나타낸다. 도 7에 나타내는 위상공간분포는, y위치가 다른 3개의 보정 후의 각도분포(82)만으로 구성된다. 그로 인하여, 도 6에 나타내는 바와 같은 전체적인 위상공간분포를 산출하는 것보다 짧은 시간으로 측정할 수 있다. 또, y방향으로 이격하는 3개의 각도분포(82)를 측정함으로써, 이들 3개의 정보만으로도 개략적(부분적)인 위상공간 프로파일(E')을 플롯하는 것이 가능하다. 예를 들면, 이온주입처리의 개시 전에 제1 모드에서 전체적인 위상공간 프로파일(E)을 플롯해 두고, 이온주입처리 도중에 제2 모드에서 개략적인 위상공간 프로파일(E')을 플롯하여 사전에 플롯해 둔 고정밀도의 위상공간 프로파일(E)과 비교함으로써, 빔품질을 간이적으로 확인하는 것이 가능하다. 제2 모드에 의한 측정시간은 상대적으로 짧기 때문에, 예를 들면, 웨이퍼(W)의 교환 중에 측정을 완료시키는 것도 가능하다. 또, 임의의 복수의 타이밍에 빔조정하는 경우에, 1회차의 빔조정에서는 제1 모드에서 위상공간 프로파일(E)의 플롯을 취득하고, 2회차 이후의 임의의 타이밍에서의 빔조정에서는 제2 모드에서 개략적인 위상공간 프로파일(E')의 플롯을 취득하여 1회차의 위상공간 프로파일(E)의 플롯과 비교함으로써, 빔품질을 간이적으로 확인해도 된다. 이와 같은 제2 모드를 이용함으로써, 주입처리의 스루풋에 현저한 영향을 주지 않고 빔품질을 간이적으로 확인할 수 있다.
제어장치(50)는, 제2 모드에서 산출한 개략적인 위상공간 프로파일(E')이 소정조건을 충족시키지 않는 경우, 제1 모드에서 이온빔(B)의 각도정보를 재측정해도 된다. 제1 모드에서 상세한 각도정보를 취득함으로써, 보다 정확하게 빔품질을 평가할 수 있다. 또, 간이평가를 위한 제2 모드에서 조건을 충족시키지 않는 경우에만 제1 모드의 측정을 실행함으로써, 주입처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 다만, 제1 모드에 의한 재측정결과가 소정조건을 충족시키지 않는 경우, 제1 모드의 재측정결과에 근거하여 빔라인장치의 동작파라미터를 조정함으로써, 소정조건을 충족시키는 각도분포를 갖는 이온빔(B)이 생성되도록 해도 된다.
제어장치(50)는, 산출한 이온빔(B)의 각도정보에 근거하여, 주입 시의 이온빔(B)의 편향각 및 웨이퍼(W)의 틸트각 중 적어도 일방을 조정해도 된다. 예를 들면, 측정한 이온빔(B)의 위상공간 프로파일(E)의 중심좌표가 위상공간분포 상의 바람직한 좌표(예를 들면, 원점(y=0, y'=0))로부터 어긋나 있는 경우, 그 어긋남이 완화되도록 주입 시의 이온빔(B)의 편향각 및 웨이퍼(W)의 틸트각 중 적어도 일방을 조정해도 된다.
도 8은, 빔편향량과 실효위상공간 프로파일과의 관계를 모식적으로 나타내는 도이다. 여기서 "실효위상공간 프로파일"이란, 웨이퍼(W)의 피조사면에 대한 이온의 주입각도를 기준으로 한 위상공간 프로파일을 말하며, 이상적인 빔진행방향(예를 들면 z방향)을 기준으로 한 통상의 위상공간 프로파일과는 다른 개념이다. 도 8에서 실선으로 나타나는 위상공간 프로파일(E)은, 웨이퍼(W)의 피조사면 상에서의 위상공간분포를 나타내는 yW-yW'평면 상에서 우상측에 위치하고 있으며, 위상공간 프로파일(E)의 중심좌표(P)가 원점(O)으로부터 어긋나 있다. 이와 같은 위상공간 프로파일(E)을 갖는 빔을 웨이퍼(W)에 조사하면, 원하는 깊이 프로파일을 얻을 수 없을 우려가 있다. 빔이 조사된 웨이퍼(W)의 피조사면에서의 깊이 프로파일은, 이온빔(B)의 입사각도에 크게 의존하고, 웨이퍼(W)에 대하여 비스듬하게 빔을 조사한 경우에는 깊은 위치까지 빔을 도달시키는 것이 어려운 경우가 있다. 필요한 빔의 중심각도의 정밀도나 각도분포의 확대의 크기(반값폭 등)는, 예를 들면 1도 이하이며, 조사대상인 웨이퍼(W)의 용도에 따라서는 0.5도 이하 또는 0.1도 이하의 정밀도가 요구된다.
도 8에서 파선 및 점선으로 나타나는 위상공간 프로파일(E1, E2)은, 빔편향량을 변경했을 때에 웨이퍼(W)에서 보았을 때의 실효적인 위상공간 프로파일이다. 파선으로 나타나는 실효위상공간 프로파일(E1)은, 빔편향량을 작게 한 경우에 상당하고, 실효위상공간 프로파일(E1)의 중심좌표(P1)가 yW-yW'평면 상에서 우상측으로 어긋난다. 즉, 웨이퍼(W)의 피조사면으로부터 보았을 때의 빔 위치가 +yW방향으로 어긋남과 함께, 빔의 각도분포가 +yW'방향으로 어긋난다. 한편, 점선으로 나타나는 실효위상공간 프로파일(E2)은, 빔편향량을 크게 한 경우에 상당하고, 실효위상공간 프로파일(E2)의 중심좌표(P2)가 yW-yW'평면 상에서 좌하측으로 어긋난다. 즉, 웨이퍼(W)의 피조사면으로부터 보았을 때의 빔 위치가 -yW방향으로 어긋남과 함께, 빔의 각도분포가 -yW'방향으로 어긋난다. 이와 같이 빔편향량을 조정함으로써, 웨이퍼(W)에서 보았을 때의 빔의 실효적인 위상공간분포의 중심각도가 원하는 각도값에 가까워지도록 조정할 수 있다.
도 9는, 웨이퍼(W)의 틸트각과 실효위상공간 프로파일의 관계를 모식적으로 나타내는 도이다. 웨이퍼(W)의 틸트각만을 조정하고, 빔편향량을 조정하지 않는 경우, 웨이퍼(W)의 피조사면에서 본 빔의 y방향의 좌표위치(yW)는 변함이 없고, 빔이 입사하는 각도 yW'만이 변한다. 파선으로 나타나는 실효위상공간 프로파일(E3)은, 도 2에 나타내는 웨이퍼(W)의 틸트각을 -R방향으로 변화시킨 경우에 상당하고, 실효위상공간 프로파일(E3)의 중심좌표(P3)가 yW-yW'평면 상에서 상측으로 어긋난다. 한편, 점선으로 나타나는 실효위상공간 프로파일(E4)은, 도 2에 나타내는 웨이퍼(W)의 틸트각을 +R방향으로 변화시킨 경우에 상당하고, 실효위상공간 프로파일(E4)의 중심좌표(P4)가 yW-yW'평면 상에서 하측으로 어긋난다. 이와 같이 웨이퍼(W)의 틸트각을 조정함으로써, 웨이퍼(W)에서 보았을 때의 빔의 실효적인 위상공간분포의 중심각도가 원하는 각도값에 가까워지도록 조정할 수 있다.
또한, 빔편향량의 조정과 웨이퍼(W)의 틸트각의 조정을 조합함으로써, 실효위상공간 프로파일의 중심의 yW좌표 및 yW'좌표를 각각 독립적으로 조정할 수 있다.
도 10은, 실시형태에 관한 이온 주입 방법의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 슬릿(52)의 슬릿폭을 측정 시 슬릿폭(d2)으로 설정하고(S10), 최종 에너지필터(38)의 빔편향량을 변경하며(S12), 슬릿(52)을 통과한 빔성분을 y방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정한다(S14). 제어장치(50)는, 최종 에너지필터(38)의 빔편향량에 근거하여 슬릿(52)을 통과하는 빔성분의 y위치를 결정함과 함께, 빔편향량에 근거하여 결정되는 편향각의 변화량 Δθ이 보정된 각도분포를 산출한다(S16). 측정이 종료되어 있지 않으면(S18의 N), 측정의 종료조건이 충족될 때까지, 빔편향량을 변경하여 슬릿(52)을 통과하는 빔성분의 y위치를 변경하고(S12), S14 및 S16의 처리를 반복한다. 측정의 종료조건이 충족되어 있고(S18의 Y), 측정이 제1 모드이면(S20의 Y), 빔속 전체의 위상공간 프로파일(E)을 산출한다(S22). 한편, 측정모드가 제1 모드가 아니라, 제2 모드인 경우(S20의 N), 빔속의 부분적인 위상공간 프로파일(E')을 산출한다(S24).
산출한 위상공간 프로파일(E 또는 E')이 허용값 내이며 빔의 각도분포가 OK이면(S26의 Y), 빔편향량을 기준값(기준각 θ0)으로 설정하고(S28), 슬릿(52)의 슬릿폭을 주입 시 슬릿폭(d1)으로 설정하며(S32), 이온주입처리를 실행한다(S34). 한편, 산출한 위상공간 프로파일(E 또는 E')이 허용값 밖이고 빔의 각도분포가 NG이면(S26의 N), 웨이퍼(W)의 틸트각 및/또는 빔편향량을 조정하여 실효위상공간 프로파일이 허용값 내가 되도록 조정하고(S30), 슬릿(52)의 슬릿폭을 주입 시 슬릿폭(d1)으로 설정하며(S32), 이온주입처리를 실행한다(S34). 다만, 산출한 위상공간 프로파일(E 또는 E')이 허용값 외인 경우, 제1 모드에서 각도분포를 재측정하고, 재측정결과에 근거하여 빔라인장치의 동작파라미터를 조정하여 빔 자체의 각도분포를 조정해도 된다.
본 실시형태에 의하면, 최종 에너지필터(38)의 빔편향량을 변화시켜 이온빔(B)을 y방향으로 이동시키면서 y방향의 각도분포를 측정함으로써, 이온빔(B)의 빔속 전체에 걸친 각도분포의 평가에 걸리는 시간을 단축화할 수 있다. 예를 들면, 슬릿(52)의 개구위치를 y방향으로 변화시키는 경우, 기계적인 구동방식에 의하여 y방향의 개구위치를 변화시키기 때문에, 빔속 전체에 걸쳐 슬릿위치를 변화시키는 데에 시간이 걸린다. 한편, 빔편향량을 변화시키는 경우에는 AEF전극(64a, 64b)에 인가하는 전압을 변화시키면 되기 때문에, 상대적으로 짧은 시간에 이온빔(B)을 y방향으로 이동할 수 있고, 이온빔(B)의 y방향의 각도분포를 고속이고 또한 양호한 정밀도로 평가할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태에 근거하여 설명했다. 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 설계변경이 가능하며, 다양한 변형예가 가능한 것, 또 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은, 당업자에게 이해되는 바이다.
도 11은, 변형예에 관한 빔전류측정장치(154)에 의한 빔의 각도분포의 측정예를 모식적으로 나타내는 측면도이다. 본 변형예에서는, y방향으로 일렬로 나열되는 복수의 전극을 구비하는 빔전류측정장치(54)를 이용하는 대신에, y방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 전극을 구비하는 패러데이컵(154a)을 이용하여 빔전류를 측정한다. 빔전류측정장치(154)는, 패러데이컵(154a)과, 이동기구(154b)를 포함한다. 이동기구(154b)는, 패러데이컵(154a)을 y방향으로 이동시켜, 패러데이컵(154a)이 y방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에 배치되도록 한다. 패러데이컵(154a)을 배치 가능한 복수의 측정위치는, 상술한 실시형태에 관한 복수의 전극의 위치에 대응한다.
본 변형예에서는, 슬릿(52)의 슬릿폭을 측정 시 슬릿폭(d2)으로 설정하고, 패러데이컵(154a)을 화살표 Y3을 따라 이동시켜, y방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정한다. 그리고, 최종 에너지필터(38)의 빔편향량을 변화시킨 후, 패러데이컵(154a)을 화살표 Y3을 따라 이동시켜, y방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정한다. 이 공정을 반복함으로써, 이온빔(B)의 빔속 전체의 각도분포를 산출할 수 있다.
상술한 실시형태에서는, 최종 에너지필터(38)를 이용하여 이온빔(B)의 편향량을 변화시키는 경우를 나타냈다. 변형예에 있어서는, 최종 에너지필터(38)와는 별개의 편향장치를 이용하여 이온빔(B)의 편향량을 변화시켜도 된다. 별개의 편향장치는, 전기장식, 자기장식, 전기장 및 자기장의 쌍방을 이용하는 하이브리드식 중 어느 것이어도 된다. 자기장식의 경우에는, 인가자기장의 값으로부터 슬릿(52)을 통과하는 빔성분의 y위치 및 편향각의 변화량 Δθ의 값을 결정해도 된다.
상술한 실시형태에서는, 가동식의 2개의 차폐체(56a, 56b)에 의하여 슬릿(52)을 구성하는 경우를 나타냈다. 변형예에 있어서는, y방향의 슬릿폭이 다른 복수의 슬릿을 준비하고, 복수의 슬릿 중 어느 하나로 전환됨으로써 주입 시 슬릿폭(d1)과 측정 시 슬릿폭(d2)을 전환해도 된다. 그 외, 주입 시용 고정식의 제1 슬릿과 측정 시용 가동식의 제2 슬릿이 빔궤도를 따라 직렬로 배치할 수 있도록 구성하고, 주입 시에 제2 슬릿을 빔궤도 상으로부터 퇴피시켜, 측정 시에 제2 슬릿을 빔궤도 상에 배치하도록 구성해도 된다.
상술한 실시형태에서는, 이온빔(B)의 y방향의 각도분포를 측정하도록 구성되는 경우에 대하여 나타냈다. 변형예에 있어서는, 이온빔(B)의 x방향의 각도분포를 측정하도록 구성되어도 되고, 빔진행방향과 직교하는 임의의 방향의 각도분포를 측정하도록 구성되어도 된다.
W…웨이퍼
18…빔수송라인유닛
38…최종 에너지필터
40…플래튼구동장치
48…틸트각 조정기구
50…제어장치
52…슬릿
54…빔전류측정장치
56…차폐체
60…주입처리실
64…AEF전극
66…AEF전원
100…이온 주입 장치

Claims (22)

  1. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치와, 상기 이온빔을 상기 빔진행방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 왕복주사시키는 스캐너와, 상기 제2 방향으로 왕복주사된 이온빔을 평행화하는 평행화장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 제2 방향으로 왕복주사되는 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  2. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하고,
    상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 제1 범위 내에서 변화시키면서 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하는 제1 모드와, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 고정한 채, 또는, 상기 제1 방향의 편향량을 상기 제1 범위보다 작은 제2 범위 내에서 변화시키면서 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하는 제2 모드를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 모드에서 측정한 상기 이온빔의 각도정보와, 과거에 상기 제1 모드에서 측정한 상기 이온빔의 각도정보를 비교하여, 비교결과가 소정조건을 충족시키는 경우에 상기 이온빔을 웨이퍼에 조사하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 모드에서 측정한 상기 이온빔의 각도정보와, 과거에 상기 제1 모드에서 측정한 상기 이온빔의 각도정보를 비교하여, 비교결과가 소정조건을 충족시키지 않는 경우에 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 모드에서 측정한 상기 이온빔의 각도정보와, 과거에 상기 제1 모드에서 측정한 상기 이온빔의 각도정보를 비교하여, 비교결과가 소정조건을 충족시키지 않는 경우에 상기 제1 모드에서 상기 이온빔의 각도정보를 재측정하고, 상기 제1 모드에서의 재측정결과에 근거하여 상기 빔라인장치의 동작파라미터를 조정하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  6. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하고, 산출한 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보에 근거하여, 상기 웨이퍼에 상기 이온빔을 조사할 때의 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 조정하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  7. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 상기 웨이퍼를 유지하는 플래튼구동장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 플래튼구동장치는, 웨이퍼 주면(主面)의 법선과 상기 빔진행방향의 사이의 상기 제1 방향의 틸트각을 조정하는 틸트각 조정기구를 포함하고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하고, 산출한 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보에 근거하여, 상기 웨이퍼에 상기 이온빔을 조사할 때의 상기 제1 방향의 틸트각을 조정하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  8. 제1항 내지 제3항, 제6항, 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량과, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값에 근거하여, 상기 이온빔의 빔속 전체의 상기 제1 방향의 각도분포를 산출하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  9. 제1항 내지 제3항, 제6항, 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량과, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값에 근거하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 위상공간분포를 산출하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  10. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하고,
    상기 제어장치는, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량과, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값에 근거하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 위상공간분포를 산출하고,
    상기 제1 방향의 위상공간분포는, 상기 이온빔에 포함되는 빔성분의 상기 제1 방향의 위치정보와 상기 제1 방향의 각도정보의 상관을 나타내는 것이며,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치의 인가전기장 또는 인가자기장의 값으로부터 상기 슬릿을 통과하는 빔성분의 상기 제1 방향의 위치정보를 결정하고, 상기 빔전류측정장치에 의한 상기 제1 방향의 측정위치를 상기 편향장치의 인가전기장 또는 인가자기장의 값에 따라 보정함으로써 상기 슬릿을 통과하는 빔성분의 상기 제1 방향의 각도정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  11. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향의 슬릿폭이 변화 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  12. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬릿은, 상기 빔전류측정장치에 의하여 빔전류가 측정될 때의 측정 시 슬릿폭과, 상기 웨이퍼에 상기 이온빔이 조사될 때의 주입 시 슬릿폭이 다르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정 시 슬릿폭은, 상기 주입 시 슬릿폭보다 작은 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  14. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향으로 이동 가능한 2개의 차폐체의 사이의 간극으로서 구성되고, 상기 2개의 차폐체는, 각각 독립적으로 상기 제1 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  15. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 방향의 슬릿폭이 다른 복수의 슬릿을 구비하고, 상기 복수의 슬릿 중 어느 하나로 전환됨으로써 상기 제1 방향의 슬릿폭을 변화시키는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  16. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치 각각에 마련되는 복수의 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  17. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔전류측정장치는, 적어도 하나의 전극과, 상기 적어도 하나의 전극을 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에 이동시키는 이동기구를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  18. 제1항 내지 제3항, 제6항, 제7항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량에 따라, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치 중 측정대상으로 하는 측정위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  19. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하고,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량에 따라, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치 중 측정대상으로 하는 측정위치를 변화시키고,
    상기 제어장치는, 상기 빔전류측정장치의 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치 중 측정대상 외로 한 측정위치에서 측정되는 전류값이 소정의 임계값 이상이 되는 경우에 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  20. 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치와, 제어장치를 구비하며,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되고,
    상기 제어장치는, 상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하고,
    상기 제어장치는, 상기 빔전류측정장치의 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치 중 상기 제1 방향의 양단 각각에 위치하는 제1 단부측정위치 및 제2 단부측정위치 중 적어도 일방에서 측정되는 전류값이 소정의 임계값 이상이 되는 경우에 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치.
  21. 이온 주입 장치를 이용하는 이온 주입 방법이며, 상기 이온 주입 장치는, 웨이퍼에 조사되는 이온빔을 수송하는 빔라인장치와, 상기 빔라인장치의 하류에 마련되는 슬릿과, 상기 슬릿으로부터 빔진행방향으로 떨어진 위치에 마련되는 빔전류측정장치를 구비하고,
    상기 빔라인장치는, 상기 이온빔에 전기장 또는 자기장 중 적어도 일방을 인가하여 빔진행방향과 직교하는 제1 방향으로 편향시키는 편향장치를 포함하고,
    상기 슬릿은, 상기 제1 방향이 슬릿폭방향과 일치하도록 배치되며, 슬릿폭이 변화 가능하도록 구성되고,
    상기 빔전류측정장치는, 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 빔전류를 측정 가능하도록 구성되며,
    당해 이온 주입 방법은,
    상기 편향장치에 의하여 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 편향량을 변화시키면서, 상기 빔전류측정장치에 의하여 상기 제1 방향의 위치가 다른 복수의 측정위치에서 측정되는 복수의 빔전류값을 취득하여, 상기 이온빔의 상기 제1 방향의 각도정보를 산출하는 것과,
    상기 산출된 상기 제1 방향의 각도정보에 근거하여 상기 웨이퍼에 조사하는 이온빔의 주입각도를 조정하고, 조정된 주입각도로 상기 웨이퍼에 이온빔을 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 주입 방법.
  22. 삭제
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