KR20210053206A - 이온주입장치 및 빔프로파일러 - Google Patents

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에드워드 폿킨스 데이비드
토마스 재클 필립
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스미도모쥬기가이 이온 테크놀로지 가부시키가이샤
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Abstract

이온빔의 빔전류분포를 양호한 정밀도로 측정한다.
빔프로파일러(50)는, 제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)를 구비하는 애퍼처어레이와, 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이(120)와, 복수의 마그넷(140)을 구비한다. 제2 애퍼처(112)는, 이온빔의 진행방향에서 보아 제1 애퍼처(111)와는 다른 형상을 갖는다. 컵전극어레이(120)는, 제1 빔 부분(IB1)이 제1 애퍼처(111)로부터 제1 공동(131)을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극(121)과, 제2 빔 부분(IB2)이 제2 애퍼처(112)로부터 제2 공동(132)을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극(122)을 구비한다. 복수의 마그넷(140)은, 이온빔의 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 자장을 인가한다.

Description

이온주입장치 및 빔프로파일러{ION IMPLANTER AND BEAM PROFILER}
본 발명은, 2019년 11월 1일에 출원된 일본 특허출원 제2019-200052호에 근거한 우선권을 주장한다. 그 출원의 모든 내용은 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되어 있다.
본 발명은, 이온주입장치 및 빔프로파일러에 관한 것이다.
반도체제조공정에서는, 반도체의 도전성을 변화시킬 목적, 반도체의 결정구조를 변화시킬 목적 등을 위하여, 반도체웨이퍼에 이온을 주입하는 공정이 표준적으로 실시되고 있다. 이온빔의 빔전류분포를 측정하기 위하여, 복수의 패러데이컵을 나열하여 배치한 빔전류계측기가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2018-49809호
이온빔이 패러데이컵의 전극에 입사할 때, 전극 표면으로부터 이차전자나 이차이온 등의 하전입자가 방출될 수 있다. 만약, 방출된 하전입자가 다시 전극에 포착되지 않고 패러데이컵의 외부로 손실되면, 이 패러데이컵의 측정결과는, 입사하는 이온빔의 빔전류량을 정확하게 나타내지 않는다. 게다가, 패러데이컵으로부터 탈출한 하전입자가, 가까이에 있는 다른 패러데이컵으로 흘러들어갈지도 모른다. 그러면, 이 다른 패러데이컵에서 측정되는 빔전류량도 부정확해진다.
본 발명의 일 양태의 예시적인 목적의 하나는, 이온빔의 빔전류분포를 양호한 정밀도로 측정하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 이온주입장치는, 이온빔에서의 그 진행방향에 직교하는 주사방향으로의 주사를 실시하는 빔스캐너와, 빔스캐너보다 하류에 배치되며, 빔스캐너에 의한 주사를 실시할 때의 이온빔의 빔전류분포를 계측하는 빔프로파일러를 구비한다. 빔프로파일러는, 애퍼처어레이와, 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이와, 복수의 마그넷을 구비한다. 애퍼처어레이는, 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하는 제1 애퍼처와, 상기 진행방향에 있어서, 상류측에서 보아 제1 애퍼처와는 다른 형상을 갖고, 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하는 제2 애퍼처를 구비한다. 컵전극어레이는, 제1 공동(空洞)을 정함과 함께, 제1 빔 부분이 제1 애퍼처로부터 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극과, 제2 공동을 정함과 함께, 제2 빔 부분이 제2 애퍼처로부터 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극을 구비한다. 복수의 마그넷은, 상기 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 제1 공동과 제2 공동에 자장을 인가한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 빔프로파일러는, 애퍼처어레이와, 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이와, 복수의 마그넷을 구비한다. 애퍼처어레이는, 제1 애퍼처와, 이온빔의 진행방향에 있어서, 상류측에서 보아 제1 애퍼처와는 다른 형상을 갖는 제2 애퍼처를 구비한다. 제1 애퍼처가 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하고, 제2 애퍼처가 이온빔의 제2 빔 부분을 규정한다. 컵전극어레이는, 제1 공동을 정함과 함께, 제1 빔 부분이 제1 애퍼처로부터 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극과, 제2 공동을 정함과 함께, 제2 빔 부분이 제2 애퍼처로부터 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극을 구비한다. 복수의 마그넷은, 상기 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 제1 공동과 제2 공동에 자장을 인가한다.
다만, 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 빔전류분포를 양호한 정밀도로 측정할 수 있다.
도 1은 실시형태에 관한 이온주입장치를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 2는 실시형태에 관한 기판반송처리유닛의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이다.
도 3은 실시형태에 관한 빔프로파일러의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타나는 빔프로파일러의 A-A 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타나는 빔프로파일러의 B-B 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 3에 나타나는 빔프로파일러의 C-C 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 3에 나타나는 빔프로파일러에 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 8은 도 3에 나타나는 빔프로파일러에 적용될 수 있는 제1 애퍼처의 배열의 규칙을 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 설명 및 도면에 있어서 동일 또는 동등의 구성요소, 부재, 처리에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다. 도시되는 각부(各部)의 축척이나 형상은, 설명을 용이하게 하기 위하여 편의적으로 설정되어 있고, 특별히 언급이 없는 한 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 실시형태는 예시이며, 본 발명의 범위를 조금도 한정하는 것은 아니다. 실시형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 한정하지 않는다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 이온주입장치(1)를 개략적으로 나타내는 상면도이다. 이온주입장치(1)는, 이른바 고에너지 이온주입장치이다. 고에너지 이온주입장치는, 고주파 선형가속 방식의 이온가속기와 고에너지 이온수송용 빔라인을 갖는 이온주입장치이며, 이온원(10)에서 발생한 이온을 가속하고, 그렇게 하여 얻어진 이온빔(IB)을 빔라인을 따라 피처리물(예를 들면 기판 또는 웨이퍼(W))까지 수송하여, 피처리물에 이온을 주입한다.
고에너지 이온주입장치(1)는, 이온을 생성하여 질량분리하는 이온빔생성유닛(12)과, 이온빔을 가속하여 고에너지 이온빔으로 하는 고에너지 다단 선형가속유닛(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 웨이퍼(W)에 주입하는 기판반송처리유닛(20)을 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 바로 뒤에 배치하는 경우도 있지만, 실시예에서는, 그 다음의 구성인 고에너지 다단 선형가속유닛(14)의 입구부 내에 배치된다. 질량분석장치(22)에 의한 질량분석의 결과, 주입에 필요한 이온종만이 선별되고, 선별된 이온종의 이온빔은, 다음의 고에너지 다단 선형가속유닛(14)으로 유도된다.
고에너지 다단 선형가속유닛(14)은, 이온빔의 가속을 행하는 복수의 선형가속장치, 즉, 하나 이상의 고주파공진기를 사이에 두는 가속갭을 구비하고 있다. 고에너지 다단 선형가속유닛(14)은, 고주파(RF)전장의 작용에 의하여, 이온을 가속할 수 있다. 고에너지 다단 선형가속유닛(14)은, 고에너지 이온주입용의 기본적인 복수 단의 고주파공진기를 구비하는 제1 선형가속기(15a)를 구비한다. 고에너지 다단 선형가속유닛(14)은, 초고에너지 이온주입용의 추가의 복수 단의 고주파공진기를 구비하는 제2 선형가속기(15b)를 추가적으로 구비해도 된다.
이온빔을 고에너지까지 가속하는 고주파 방식의 고에너지 다단 선형가속유닛(14)을 나온 고에너지 이온빔은, 소정 범위의 에너지분포를 갖고 있다. 이 때문에, 고에너지 다단 선형가속유닛(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 고정밀도 편향전자석과, 적어도 하나의 에너지폭 제한슬릿과, 적어도 하나의 에너지분석슬릿과, 적어도 하나의 횡수렴기기를 구비한다. 복수의 편향전자석은, 고에너지 이온빔의 에너지분석과, 이온주입각도의 정밀한 보정과, 에너지분산의 억제를 행하도록 구성되어 있다.
빔편향유닛(16)은, 에너지분석전자석(24)과, 에너지분산을 억제하는 횡수렴 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 다단 선형가속유닛(14)에 의하여 가속된 고에너지 이온빔은, 빔편향유닛(16)에 의하여 방향전환되어, 웨이퍼(W)의 방향을 향한다.
빔수송라인유닛(18)은, 빔편향유닛(16)으로부터 나온 이온빔(IB)을 수송하는 빔라인장치이며, 수렴/발산렌즈군으로 구성되는 빔정형기(32)와, 빔스캐너(34)와, 빔평행화기(36)와, 최종에너지필터(38)(최종에너지분리슬릿을 포함함)를 갖는다. 빔수송라인유닛(18)의 길이는, 이온빔생성유닛(12)과 고에너지 다단 선형가속유닛(14)을 합계한 길이에 맞추어 설계되어 있으며, 빔편향유닛(16)으로 연결되어, 전체적으로 U자형상의 레이아웃을 형성한다.
빔수송라인유닛(18)의 하류측의 종단에는, 기판반송처리유닛(20)이 마련된다. 기판반송처리유닛(20)에는, 이온주입 중인 웨이퍼(W)를 지지하여, 웨이퍼(W)를 빔주사방향과 직각방향으로 움직이게 하는 플래튼구동장치(40)가 마련된다. 또, 기판반송처리유닛(20)에는, 빔프로파일러(50)가 마련된다. 빔프로파일러(50)의 구성은, 별도로 상세하게 설명한다.
이온주입장치(1)의 빔라인부는, 대향하는 2개의 긴 직선부를 갖는 수평의 U자형상의 접힘형 빔라인으로 구성되어 있다. 상류의 긴 직선부는, 이온빔생성유닛(12)에서 생성된 이온빔(IB)을 가속하는 복수의 유닛으로 구성된다. 하류의 긴 직선부는, 상류의 긴 직선부에 대하여 방향전환된 이온빔(IB)을 조정하여 웨이퍼(W)에 주입하는 복수의 유닛으로 구성된다. 2개의 긴 직선부는 거의 동일한 길이로 구성되어 있다. 2개의 긴 직선부의 사이에는, 메인터넌스작업을 위하여 충분한 넓이의 작업스페이스(R1)가 마련되어 있다.
도 2는, 기판반송처리유닛(20)의 구성을 상세하게 나타내는 측면도이며, 최종에너지필터(38)로부터 하류측의 구성을 나타낸다. 이온빔(IB)은, 최종에너지필터(38)의 각도에너지필터(AEF; Angular Energy Filter)전극(64)에 의하여 하방으로 편향되어 기판반송처리유닛(20)에 입사한다. 기판반송처리유닛(20)은, 웨이퍼(W)로의 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 개재하여 연결된다.
주입처리실(60)은, 1매 또는 복수 매의 웨이퍼(W)를 지지하는 플래튼구동장치(40)를 구비한다. 플래튼구동장치(40)는, 웨이퍼지지장치(42)와, 왕복운동기구(44)와, 트위스트각조정기구(46)와, 틸트각조정기구(48)를 포함한다. 웨이퍼지지장치(42)는, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 정전척 등을 포함한다. 왕복운동기구(44)는, 빔주사방향(x방향)과 직교하는 왕복운동방향(y방향)으로 웨이퍼지지장치(42)를 왕복운동시킴으로써, 웨이퍼지지장치(42)에 지지되는 웨이퍼(W)를 y방향으로 왕복운동시킨다. 도 2에 있어서, 화살표 Y1에 의하여 웨이퍼(W)의 왕복운동을 예시한다.
이 실시형태에서는, 빔주사방향(x방향)은 수평방향에 해당한다. 주입처리실(60)에서의 이온빔(IB)의 진행방향(z방향)은, AEF전극(64)에 의한 편향에 의하여, 도시되는 바와 같이, 수평면에 대하여 약간 비스듬히 하향이 된다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 메커니컬스캔의 방향(y방향)은, 연직선에 대하여 빔라인의 하류측을 향하여 약간 비스듬하게 경사져 있다. 본 서에서는, y방향을 빔폭방향이라고 칭하는 경우도 있다. x방향 및 y방향은, z방향에 직교한다.
트위스트각조정기구(46)는, 웨이퍼(W)의 회전각을 조정하는 기구이며, 웨이퍼처리면의 법선을 축으로 하여 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 웨이퍼의 외주부에 마련되는 얼라인먼트마크와 기준위치의 사이의 트위스트각을 조정한다. 여기에서, 웨이퍼의 얼라인먼트마크란, 웨이퍼의 외주부에 마련되는 노치나 오리엔테이션 플랫을 말하며, 웨이퍼의 결정축방향이나 웨이퍼의 둘레방향의 각도위치의 기준이 되는 마크를 말한다. 트위스트각조정기구(46)는, 웨이퍼지지장치(42)와 왕복운동기구(44)의 사이에 마련되며, 웨이퍼지지장치(42)와 함께 왕복운동된다.
틸트각조정기구(48)는, 웨이퍼(W)의 기울기를 조정하는 기구이며, 웨이퍼처리면을 향하는 이온빔(IB)의 진행방향(z방향)과 웨이퍼처리면의 법선의 사이의 틸트각을 조정한다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 경사각 중, x방향의 축을 회전의 중심축으로 하는 각도를 틸트각으로 하여 조정한다. 틸트각조정기구(48)는, 왕복운동기구(44)와 주입처리실(60)의 벽면의 사이에 마련되어 있고, 왕복운동기구(44)를 포함하는 플래튼구동장치(40) 전체를 R방향으로 회전시킴으로써 웨이퍼(W)의 틸트각을 조정하도록 구성된다.
주입처리실(60)에는, 이온빔(IB)의 궤도를 따라 상류측으로부터 하류측을 향하여, 마스크플레이트(56), 에너지슬릿(66), 플라즈마샤워장치(68)가 마련되어 있다. 이들은 플래튼구동장치(40)보다 상류측에 배치되어 있다. 또, 주입처리실(60)에는, 이온주입 중인 웨이퍼(W)가 배치되는 "주입위치"에 삽입 가능해지도록 구성되는 빔전류측정부(70)가 마련된다.
마스크플레이트(56)는, 복수의 애퍼처를 갖는 빔차폐체이며, 애퍼처를 통과하는 빔의 일부가 하류측의 빔프로파일러(50)나 빔전류측정부(70)에서 측정된다. 마스크플레이트(56) 상의 애퍼처는, 예를 들면 y방향으로 가늘고 긴 세로슬릿과 x방향으로 가늘고 긴 가로슬릿과 같이, 서로 다른 방향으로 뻗는 적어도 2종의 슬릿을 포함할 수 있다. 마스크플레이트(56)는, 마스크구동기구(58)에 장착되어 이동 가능하게 되고, 측정을 위하여 빔궤도 상에 배치되며, 주입 시에는 빔궤도로부터 퇴피된다. 마스크구동기구(58)는, 마스크플레이트(56)를 예를 들면 y방향으로 이동시키도록 구성된다. 마스크플레이트(56)는, 측정 시에 y방향으로 이동함으로써, 마스크플레이트(56)에 마련되는 슬릿이 잘라내는 빔 부분의 빔단면 내에 있어서의 위치를 변화시켜도 된다.
에너지슬릿(66)은, AEF 전극(64)의 하류측에 마련되며, AEF 전극(64)과 함께 웨이퍼(W)에 입사하는 이온빔(IB)의 에너지분석을 한다. 에너지슬릿(66)은, 빔주사방향(x방향)으로 가로로 긴 슬릿으로 구성되는 에너지제한슬릿(EDS; Energy Defining Slit)이다. 에너지슬릿(66)은, 원하는 에너지값 또는 에너지범위의 이온빔(IB)을 웨이퍼(W)를 향하여 통과시키고, 그 이외의 이온빔을 차폐한다.
플라즈마샤워장치(68)는, 에너지슬릿(66)의 하류측에 위치한다. 플라즈마샤워장치(68)는, 이온빔(IB)의 빔전류량에 따라 이온빔 및 웨이퍼처리면에 저에너지전자를 공급하여, 이온주입으로 발생하는 웨이퍼처리면의 정전하의 차지업을 억제한다. 플라즈마샤워장치(68)는, 예를 들면, 이온빔(IB)이 통과하는 샤워튜브와, 샤워튜브 내에 전자를 공급하는 플라즈마발생장치를 포함한다.
빔프로파일러(50)는, 빔궤도의 최하류에 마련되며, 예를 들면, 기판반송구(61)의 하방에 고정된다. 빔궤도 상에 웨이퍼(W)나 빔전류측정부(70)가 존재하지 않을 때, 이온빔(IB)은 빔프로파일러(50)에 입사한다. 빔프로파일러(50)는, 빔스캐너(34)에 의하여 주사되는 이온빔(IB)의 빔전류분포를 계측하도록 구성된다. 빔프로파일러(50)에 의한 측정 중, 마스크플레이트(56)는 빔궤도로부터 퇴피되어도 된다. 빔프로파일러(50)는, 마스크플레이트(56)와 함께 이온빔(IB)의 y방향의 각도분포를 측정 가능해도 된다. 빔프로파일러(50)를 마스크플레이트(56)로부터 떨어진 최하류에 마련함으로써, 각도분해능을 높일 수 있다.
빔전류측정부(70)는, 웨이퍼(W)의 표면(웨이퍼처리면)에 있어서의 빔전류를 측정하기 위한 것이다. 빔전류측정부(70)는, 가동식으로 되어 있어, 주입 시에는 웨이퍼위치로부터 퇴피되고, 웨이퍼(W)가 주입위치에 없을 때에 웨이퍼위치에 삽입된다. 빔전류측정부(70)는, 예를 들면, x방향으로 이동하면서 빔전류량을 측정하여, 빔주사방향(x방향)의 빔전류분포를 측정한다. 빔전류측정부(70)는, 마스크플레이트(56)와 함께 이온빔(IB)의 x방향 및 y방향 중 적어도 일방의 각도분포를 측정 가능해지도록 구성되어도 된다.
도 3은, 실시형태에 관한 빔프로파일러(50)의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 4는, 도 3에 나타나는 빔프로파일러(50)의 A-A 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5는, 도 3에 나타나는 빔프로파일러(50)의 B-B 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 6은, 도 3에 나타나는 빔프로파일러(50)의 C-C 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 7은, 도 3에 나타나는 빔프로파일러(50)에 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 빔프로파일러(50)는, 대략적으로는, 2개의 서브유닛, 즉 제1 서브유닛(50a)과 제2 서브유닛(50b)으로 구성된다. 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)에 대하여 바라보고 왼쪽에 제1 서브유닛(50a), 바라보고 오른쪽에 제2 서브유닛(50b)이 배치된다. 2개의 서브유닛은 x방향으로 나란히 배치되어 있다. 제1 서브유닛(50a)과 제2 서브유닛(50b)은 기본적으로 좌우대칭이며, 유사한 구성을 갖는다. 이하, 설명을 간결하게 하기 위하여, 양자의 공통점에 대해서는 제1 서브유닛(50a)을 예로 들어 설명한다.
빔프로파일러(50)는, 프런트플레이트(100), 냉각플레이트(102), 냉각블록(104), 요크(106)를 구비하고, 이들은 이온빔(IB)의 진행방향으로 상류측으로부터 순서대로 배치되어, 조립되어 있다. 프런트플레이트(100)와 냉각플레이트(102)는 각각 단일부품으로서 마련되고, 이들 2개의 플레이트의 좌측의 부분이 제1 서브유닛(50a)의 일부를 형성하고, 우측의 부분이 제2 서브유닛(50b)의 일부를 형성한다. 냉각블록(104), 요크(106), 및 빔프로파일러(50)의 내부에 수용되는 다양한 구성부품은, 서브유닛마다 마련된다. 예를 들어, 2개의 요크(106)가 빔프로파일러(50)에는 마련되어, 제1 서브유닛(50a)이 일방의 요크(106)를 구비하고, 제2 서브유닛(50b)이 타방의 요크(106)를 구비한다.
프런트플레이트(100)는, 이온빔(IB)이 조사되는 빔프로파일러(50)의 전면(前面)에 배치되어, 애퍼처어레이(110)를 형성한다. 상술한 바와 같이, 빔프로파일러(50)에 입사하는 이온빔(IB)은 x방향으로 주사되고 있기 때문에, xy평면에서 이온빔(IB)이 조사될 수 있는 영역은 x방향을 따라 가늘고 길다. 이 가로로 긴 이온빔영역(108)이 프런트플레이트(100)의 전면에 들어가도록 프런트플레이트(100)의 x방향과 y방향의 치수가 정해져 있다. 따라서, 이온빔(IB)은 빔프로파일러(50)에 입사할 때 프런트플레이트(100)의 외측으로는 조사되지 않는다. 프런트플레이트(100)는, 예를 들면 그래파이트로 형성된다. 혹은, 프런트플레이트(100)는, 고융점금속 등의 금속 또는 그 외의 적합한 도체로 형성되어도 된다.
애퍼처어레이(110)는, 복수의 제1 애퍼처(111)와 복수의 제2 애퍼처(112)를 포함한다. 이온빔(IB)의 진행방향(즉 z방향)에서 보아, 제1 애퍼처(111)는 동일한 형상을 갖고, 또 제2 애퍼처(112)도 동일한 형상을 갖지만, 제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)는 서로 다른 형상을 갖는다.
이 실시형태에서는, 제1 애퍼처(111)는, x방향으로 가늘고 길며, 제2 애퍼처(112)는, y방향으로 가늘고 길다. 제1 애퍼처(111)는, x방향으로 뻗는 가로로 긴 슬릿으로서 프런트플레이트(100)에 형성되고, 제2 애퍼처(112)는, y방향으로 뻗는 세로로 긴 슬릿으로서 프런트플레이트(100)에 형성되어 있다.
제2 애퍼처(112)의 슬릿길이(y방향길이)는, 이온빔(IB)의 y방향길이에 상당하고, 또는 이것보다 약간 긴 것이 바람직하다. 제2 애퍼처(112)는, 이온빔(IB)의 y방향의 폭전체를 수용할 수 있다. 제1 애퍼처(111)의 슬릿길이(x방향길이)는, 비교적 짧다(예를 들면 제2 애퍼처(112)의 슬릿길이보다 짧다). 그 때문에, 빔프로파일러(50)에 있어서 제1 애퍼처(111)를 x방향으로 복수 나열해도, 나머지의 스페이스에 여유가 생기기 쉬워, 복수의 제2 애퍼처(112)를 x방향으로 배치하는 것이 용이하다. 슬릿폭(슬릿길이에 직교하는 방향의 치수)은, 제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)에서 동일해도 되고, 혹은 달라도 된다.
제1 애퍼처(111)는, y방향으로 나열되고, 제2 애퍼처(112)는, x방향으로 나열되어 있다. 이 실시형태에서는, 서브유닛마다 복수의 제1 애퍼처(111)와 복수의 제2 애퍼처(112)가 마련되어 있다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 제1 서브유닛(50a)에는, 2개의 제2 애퍼처(112)가 마련되고, x방향에 있어서 이들 제2 애퍼처(112)의 사이에 일군의 제1 애퍼처(111)가 배치된다. 제1 애퍼처(111)는, y방향으로 2열로 지그재그상으로 배치된다. 일방의 열에는 6개의 제1 애퍼처(111)가 나열되고, 타방의 열에는 5개의 제1 애퍼처(111)가 나열된다. 합계하면, 빔프로파일러(50)에는, 22개의 제1 애퍼처(111)와 4개의 제2 애퍼처(112)가 형성되어 있다.
프런트플레이트(100)의 전면에는 복수의 제1 오목부가 형성되고, 제1 애퍼처(111)는, 제1 오목부의 각각에 1개씩 형성되어, 프런트플레이트(100)를 z방향으로 관통하고 있다. 동일하게, 프런트플레이트(100)의 전면에는 복수의 제2 오목부가 형성되고, 제2 애퍼처(112)는, 제2 오목부의 각각에 1개씩 형성되어, 프런트플레이트(100)를 z방향으로 관통하고 있다. z방향에서 볼 때, 제1 애퍼처(111), 제2 애퍼처(112)는 각각, 제1 오목부, 제2 오목부의 중심에 위치한다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 복수의 제1 애퍼처(111)는, 각각이, 이온빔(IB)의 제1 빔 부분(IB1)을 규정한다. 복수의 제2 애퍼처(112)는, 각각이, 이온빔(IB)의 제2 빔 부분(IB2)을 규정한다. 바꾸어 말하면, 이온빔(IB) 중, 제1 애퍼처(111)에 의하여 이온빔(IB)으로부터 잘려져 제1 애퍼처(111)를 통과하는 부분이 제1 빔 부분(IB1)이며, 제2 애퍼처(112)에 의하여 이온빔(IB)으로부터 잘려져 제2 애퍼처(112)를 통과하는 부분이 제2 빔 부분(IB2)이다. 제1 빔 부분(IB1)과 제2 빔 부분(IB2)을 제외한 이온빔(IB)의 다른 부분은, 프런트플레이트(100)에 조사되어 차폐된다.
제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)는, z방향으로 하류측을 향하여(도 4에서는 상방을 향하여) 테이퍼상으로 확대되어 있어도 된다. 이와 같이 하면, 애퍼처의 테이퍼상의 측면으로의 이온입사와 그 결과 발생할 수 있는 이차이온, 이차전자의 방출을 억제할 수 있다.
빔프로파일러(50)는, 애퍼처어레이(110)에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이(120)를 더 구비한다. 애퍼처어레이(110)와 컵전극어레이(120)에 의하여, 빔프로파일러(50)에는 다수의 패러데이컵이 xy평면에 이차원적으로 나열되는 패러데이컵의 어레이가 구성된다.
컵전극어레이(120)는, 복수의 제1 컵전극(121)과 복수의 제2 컵전극(122)을 포함한다. 복수의 제1 컵전극(121)은, 복수의 제1 애퍼처(111)에 대응하여 y방향으로 나열되고, 복수의 제2 컵전극(122)은, 복수의 제2 애퍼처(112)에 대응하여 x방향으로 나열되어 있다. 빔프로파일러(50)에는, 제1 애퍼처(111)와 동일한 수의 제1 컵전극(121)이 마련되며, 제2 애퍼처(112)와 동일한 수의 제2 컵전극(122)이 마련된다. 1개의 애퍼처와 이것에 대응하는 1개의 컵전극의 조합에 의하여 1개의 패러데이컵이 구성된다. 컵전극은, 프런트플레이트(100)와 동일하게, 예를 들면 그래파이트로 형성되지만, 금속 또는 그 외의 적합한 도체로 형성되어도 된다.
이 실시형태에서는, 제1 서브유닛(50a)에는 일군의 제1 애퍼처(111)가 y방향으로 2열로 지그재그상으로 배치되기 때문에, 이들 제 1 애퍼처(111)의 하류측에 일군의 제1 컵전극(121)이 배치되고, 제1 애퍼처(111)의 배열과 동일하게, y방향으로 2열로 지그재그상으로 배치된다. 더하여, x방향에 있어서 이 일군의 제1 컵전극(121)의 양측에는 제2 컵전극(122)이 배치되고, 이들 제 2 컵전극(122)은 제1 서브유닛(50a)의 2개의 제2 애퍼처(112)의 하류측에 배치된다.
제1 컵전극(121)은, 제1 공동(131)을 정하고, 제2 컵전극(122)은, 제2 공동(132)을 정한다. 복수의 제1 컵전극(121)은, 각각이, 제1 빔 부분(IB1)이 제1 애퍼처(111)로부터 제1 공동(131)을 통하여 입사하도록 배치된다. 복수의 제2 컵전극(122)은, 각각이, 제2 빔 부분(IB2)이 제2 애퍼처(112)로부터 제2 공동(132)을 통하여 입사하도록 배치된다. 제1 컵전극(121) 및 제1 공동(131)은, 제1 애퍼처(111)에 대응하여, x방향으로 가늘고 긴 형상을 갖는다. 제2 컵전극(122) 및 제2 공동(132)은, 제2 애퍼처(112)에 대응하여, y방향으로 가늘고 긴 형상을 갖는다.
제1 공동(131)의 형상은, 제1 빔 부분(IB1)이 제1 애퍼처(111)와 대향하는 제1 컵전극(121)의 바닥면(123)에만 입사하도록 정해져 있다. 따라서, 제1 빔 부분(IB1)은, 제1 컵전극(121)의 측면으로 입사하지 않는다. 이것을 보다 확실하게 하기 위하여, 제1 공동(131)은, 제1 애퍼처(111)로부터 z방향으로 멀어짐에 따라 z방향과 직교하는 방향으로 확대되어 있어도 된다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 제1 공동(131)은, 제1 애퍼처(111)로부터 z방향으로 멀어짐에 따라 x방향으로 확대되어 있다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 제1 공동(131)은, 제1 애퍼처(111)로부터 z방향으로 멀어짐에 따라 y방향으로도 확대되어 있다. 제1 컵전극(121)의 바닥면(123)에 대한 측면의 각도 α1, α2는, 예를 들면 80도보다 크고, 90도보다 작아도 된다. 각도 α1, α2는, 85도보다 커도 된다. 바꾸어 말하면, 제1 빔 부분(IB1)이 제1 컵전극(121)의 입구에서 제1 컵전극(121)의 측면과 이루는 각도는, 예를 들면, 10도 미만, 또는 5도 미만이어도 된다.
동일하게, 제2 공동(132)의 형상은, 제2 빔 부분(IB2)이 제2 애퍼처(112)와 대향하는 제2 컵전극(122)의 바닥면(124)에만 입사하도록 정해져 있다. 제2 빔 부분(IB2)은, 제2 컵전극(122)의 측면에 입사하지 않는다. 제2 공동(132)은, 제2 애퍼처(112)로부터 z방향으로 멀어짐에 따라 z방향과 직교하는 방향으로 확대되어 있어도 된다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 제2 공동(132)은, 제2 애퍼처(112)로부터 z방향으로 멀어짐에 따라 x방향으로 확대되어 있다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 제2 공동(132)은, 제2 애퍼처(112)로부터 z방향으로 멀어짐에 따라 y방향으로도 확대되어 있다. 제2 컵전극(122)의 바닥면(124)에 대한 측면의 각도도, 예를 들면, 80도(또는 85도)보다 크고, 90도보다 작아도 된다. 제2 빔 부분(IB2)이 제2 컵전극(122)의 입구에서 제2 컵전극(122)의 측면과 이루는 각도는, 예를 들면, 10도 미만, 또는 5도 미만이어도 된다.
이와 같이, 빔프로파일러(50)에 입사하는 이온을 컵전극의 측면에 입사시키지 않고 바닥면에만 입사시키는 것은, 컵전극으로부터 발생할 수 있는 이차이온, 이차전자의 외부에 대한 방출을 방지하는 서프레션자장(Bs)(후술)을 저감함에 있어서, 유리하다.
또, 제1 애퍼처(111)의 슬릿폭(y방향의 폭)은, 제1 공동(131)의 y방향의 폭보다 작다. 제2 애퍼처(112)의 슬릿폭(x방향의 폭)은, 제2 공동(132)의 x방향의 폭보다 작다. 애퍼처를 컵전극의 공동보다 좁게 함으로써, 입사하는 이온이 공동 내에서 전극에 반사되어 공동 밖으로 빠져나가거나, 이차전자나 이차이온이 공동 밖으로 빠져나가는 리스크가 저감된다.
또한, 빔프로파일러(50)는, xy평면의 면내방향을 따라 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 자장을 인가하는 복수의 마그넷(140)을 구비한다. 이 자장은, 컵전극으로부터 발생할 수 있는 이차이온, 이차전자의 외부로의 방출을 억제하는 효과를 갖는다.
이 실시형태에서는, 복수의 마그넷(140)은, x방향으로 제1 컵전극(121) 및 제2 컵전극(122)과 나란히 배치된다. 마그넷(140)을 x방향으로 배열하는 것은, 빔프로파일러(50)의 사이즈를 컴팩트하게 하는 것에 도움이 된다. 제1 컵전극(121)과 제2 컵전극(122)이 x방향으로 간격을 두고 나열되어 있으므로, 이것을 마그넷(140)의 수납스페이스로서 이용할 수 있기 때문이다.
복수의 마그넷(140)은, x방향으로 제1 컵전극(121) 및 제2 컵전극(122)과 교대로 배치된다. 이와 같이 하면, 필요한 자장을 비교적 소형의 마그넷(140)으로 생성할 수 있다. 예를 들면, 제1 컵전극(121)과 제2 컵전극(122)이 나열되는 컵전극의 열의 양단에만 마그넷(140)이 배치되는 경우에 비하여, 이 컵전극의 열의 중앙부에서 보다 강한 자장을 발생시키는 것이 용이해진다.
또, 복수의 마그넷(140)은, 각 마그넷(140)이, 제1 컵전극(121)과, 또는 제2 컵전극(122)과, 또는 그들 양방과, x방향으로 인접하여 배치된다. 이와 같이 하면, 마그넷(140)을 제1 컵전극(121)과 제2 컵전극(122)의 가까이에 배치할 수 있어, 필요한 자장을 비교적 소형의 마그넷(140)으로 생성할 수 있다. 특히, 컵전극의 양측에 마그넷이 배치되는 경우에는, 컵전극의 공동에 강한 자장을 발생시키는 것이 용이해진다.
이 실시형태에서는, 도 4에 나타나는 바와 같이, x방향으로, 제2 컵전극(122), 제1 컵전극(121), 제1 컵전극(121), 제2 컵전극(122)의 순서대로 나열되어 있다. 그래서, 이러한 컵전극의 배열과 교대로 5개의 마그넷(140)이 배치된다. 또, 어느 컵전극에 대해서도, 그 양측에 마그넷(140)이 배치된다. 다만, 필요해지는 자장이 생성되는 한, 이들 5개의 마그넷(140) 중 1개 또는 복수의 마그넷이 생략되어도 된다.
제1 컵전극(121), 제2 컵전극(122), 및 복수의 마그넷(140)이 x방향으로 나열된 컵전극/마그넷열은, 프런트플레이트(100)보다 하류에 배치되며, 냉각플레이트(102)가, 이 컵전극/마그넷열과 프런트플레이트(100)의 사이에 배치된다. 냉각플레이트(102)는, xy치수가 프런트플레이트(100)보다 약간 크며, 냉각플레이트(102)의 전면에 프런트플레이트(100)가 고정된다. 냉각블록(104)은, 컵전극/마그넷열을 포위한다. 냉각블록(104)은, 냉각플레이트(102)의 하류에 배치되며, 냉각플레이트(102)와 함께 컵전극/마그넷열을 둘러싸서, 열접촉하고 있다. 제1 컵전극(121), 제2 컵전극(122), 및 마그넷(140)은, 냉각플레이트(102) 및/또는 냉각블록(104)에 고정된다. 컵전극/마그넷열 및 냉각블록(104)은, 요크(106)의 내측에 배치된다. 요크(106)는, 냉각블록(104)의 외표면을 따라 ㄷ자형상(C자형상)으로 뻗어 있다.
냉각플레이트(102)는, 냉각블록(104)과 함께, 빔프로파일러(50)를 냉각하는 냉각계를 구성한다. 냉각계는, 이온빔(IB)의 조사에 따르는 빔프로파일러(50)로의 입열(入熱)에 의한 과잉의 온도상승을 억제하여, 빔프로파일러(50)를 적절한 온도로 제어하도록 구성되어 있다. 프런트플레이트(100)는, 냉각플레이트(102)에 의하여 냉각된다. 또, 냉각블록(104)은 주로, 컵전극으로의 이온입사에 따라 컵전극에서 발생하는 열을 효율적으로 제거할 수 있다.
냉각플레이트(102)와 냉각블록(104)은, 예를 들면 알루미늄재로 형성되지만, 그 외의 적합한 금속 또는 고열전도재료로 형성되어도 된다. 도 4 내지 도 6에 나타나는 바와 같이, 냉각플레이트(102)와 냉각블록(104)에는, 냉매(예를 들면 냉각수)를 흐르게 하기 위한 냉매유로(150)가 각처에 형성되어 있다. 예시적인 구성에 있어서는, 냉각플레이트(102)의 측면에 냉매유입구가 마련되며, 그곳으로부터 냉각플레이트(102)의 냉매유로(150)에 냉매가 공급된다. 냉매는, 제1 서브유닛(50a)의 냉각블록(104)의 냉매유로(150)로 흐르고, 냉각플레이트(102)를 경유하여 제2 서브유닛(50b)의 냉각블록(104)의 냉매유로(150)로 흐르며, 냉각플레이트(102)로 다시 되돌려진다. 냉매는, 냉각플레이트(102)의 다른 측면에 마련된 냉매유출구로부터 배출된다.
냉각플레이트(102)는 프런트플레이트(100)와 컵전극/마그넷열의 사이에 배치되어 있기 때문에, 냉각플레이트(102)에는, 도 4에 나타나는 바와 같이, 제1 애퍼처(111)를 제1 컵전극(121)의 제1 공동(131)에 연결하도록 냉각플레이트(102)를 z방향으로 관통하는 제1 관통공(151)이 형성되어 있다. 제1 빔 부분(IB1)은, 제1 애퍼처(111)로부터 제1 관통공(151)을 통과하여 제1 공동(131)으로 들어간다. 동일하게, 냉각플레이트(102)에는 제2 관통공(152)이 형성되며, 제2 빔 부분(IB2)은, 제2 애퍼처(112)로부터 제2 관통공(152)을 통과하여 제2 공동(132)으로 들어간다.
또, 제1 컵전극(121)과 제2 컵전극(122)을 주위의 도체로부터 전기적으로 절연하기 위한 인슐레이터부재가 마련되어 있다. 예를 들면, 제1 프런트인슐레이터(161)는, 제1 컵전극(121)의 제1 공동(131)으로의 입구를 둘러싸도록 배치되며, 냉각플레이트(102)와 제1 컵전극(121)의 전면의 사이에 끼워져 있다. 제2 프런트인슐레이터(162)는, 제2 컵전극(122)의 제2 공동(132)으로의 입구를 둘러싸도록 배치되며, 냉각플레이트(102)와 제2 컵전극(122)의 전면의 사이에 끼워져 있다. 제1 백인슐레이터(163), 제2 백인슐레이터(164)는 각각, 제1 컵전극(121), 제2 컵전극(122)의 배면(背面)과 냉각블록(104)의 사이에 끼워져 있다. 이러한 인슐레이터부재는, 예를 들면 질화 알루미늄 등의 세라믹스, 또는 그 외 적절한 절연재료로 형성된다.
제1 백인슐레이터(163)의 근방에, 예를 들면 제1 백인슐레이터(163)의 배면에 인접하여, 제1 컵전극(121)에 입사하는 제1 빔 부분(IB1)의 빔전류량을 측정하는 계측회로기판이 배치되어도 된다. 동일하게, 제2 백인슐레이터(164)의 근방에, 예를 들면 제2 백인슐레이터(164)의 배면에 인접하여, 제2 컵전극(122)에 입사하는 제2 빔 부분(IB2)의 빔전류량을 측정하는 계측회로기판이 배치되어도 된다.
제1 애퍼처(111) 및 제2 애퍼처(112)는, 빔스캐너(34)에 의하여 주사되고 있지 않은 이온빔(IB)(정지이온빔이라고도 함)이 조사되는 애퍼처어레이(110) 상의 장소를 피하여 배치되어도 된다. 이 실시형태에 있어서는, 정지이온빔은, 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)에 조사된다.
따라서, 도 3에 나타나는 바와 같이, 제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)는, 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)를 피하여 배치된다. 정지이온빔은, 제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)에 조사되지 않는다. 이와 같이 하여, 정지이온빔의 조사위치로서 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)가 이용되어, 프런트플레이트(100)는, 빔댐퍼의 역할을 할 수 있다.
가령, 정지이온빔의 조사위치에 애퍼처가 있었다고 하면, 빔의 대기 중, 조사를 받는 애퍼처로부터 대응하는 컵전극으로 빔이 계속적으로 입사하여, 컵전극이 과잉으로 가열될지도 모른다. 그러나, 상술한 바와 같이, 정지이온빔의 조사위치를 피하여 애퍼처가 배치되므로, 그와 같은 문제는 피할 수 있다.
또, 도 3을 참조하면, 프런트플레이트(100) 상에서 양단(즉 좌우의 외측)에 위치하는 2개의 제2 애퍼처(112)는 각각, 프런트플레이트(100) 상에서 이온빔(IB)이 입사하는 영역의 주사방향 단부에 위치한다. 빔프로파일러(50)는, 이들 양단의 제2 애퍼처(112) 중 적어도 일방이 주입처리실(60) 내에서 주입위치에 위치하는 웨이퍼(W)의 외주보다 외측에 위치하도록 구성되어도 된다. 그와 같이 하면, 이온주입 중에 웨이퍼(W)의 외측을 이온빔(IB)이 통과하여, 이것을 빔프로파일러(50)가 제2 애퍼처(112)로 받아, 빔전류를 측정할 수 있다. 이 측정결과는, 예를 들면 이온주입 중에, 또는 다음 회의 이온주입에서, 이온빔(IB)을 제어하기 위하여 사용되어도 된다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 빔프로파일러(50)에 형성되는 자기회로를 설명한다. 빔프로파일러(50)의 제1 서브유닛(50a)은, 상술한 바와 같이, 제1 컵전극(121)과 제2 컵전극(122)을 포함하는 제1 컵전극어레이(120)와, 제1 복수의 마그넷(140)을 구비한다. 동일하게, 제2 서브유닛(50b)은, 제1 컵전극(121)과 제2 컵전극(122)을 포함하는 제2 컵전극어레이(120)와, 제2 복수의 마그넷(140)을 구비한다. 제1 및 제2 컵전극어레이(120)는, x방향으로 나란히 배치된다.
복수의 마그넷(140)은, x방향을 따라 각 마그넷(140)의 상반되는 자극(즉, N극과 S극)이 교대로 나열되도록 배치된다. 마그넷(140)은, 영구자석이다. 요크(106)는, 복수의 마그넷(140) 중 x방향 양단의 마그넷(140)을 자기적으로 결합하는 리턴요크이다. 요크(106)는, 예를 들면 순철 또는 그 외의 연자성재료로 형성된다. 이와 같은 자기회로에 의하여, 마그넷(140)은, 도 7에 나타나는 바와 같이, x방향을 따라 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 서프레션자장(Bs)을 인가한다. 서프레션자장(Bs)은, 주로, 프런트플레이트(100)보다 하류측에 인가된다.
이 실시형태에서는, 제1 복수의 마그넷(140)은, 제1 컵전극어레이(120)에 있어서 x방향을 따라 제1 방향에서 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 자장을 인가한다. 제2 복수의 마그넷(140)은, 제2 컵전극어레이(120)에 있어서 x방향을 따라 제1 방향과 반대의 제2 방향에서 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 자장을 인가한다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 제1 서브유닛(50a)에 있어서는, 모든 마그넷(140)이 좌측에 N극, 우측에 S극을 향하게 하여 배치된다. 반대로, 제2 서브유닛(50b)에 있어서는, 모든 마그넷(140)이 좌측에 S극, 우측에 N극을 향하게 하여 배치된다.
이와 같이, 좌우의 서브유닛에서 자성을 역방향으로 하면, 좌우의 서브유닛의 마그넷(140)이 발생시키는 자장을 면대칭으로 할 수 있고, 그 결과, 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)에서의 누설자장을 억제할 수 있다. 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)에서 이온빔(IB)의 빔전류를 검출하려고 할 때(특히, 주사되고 있지 않은 이온빔(IB)이 빔프로파일러(50)의 중앙부(52)에 조사되는 경우에 있어서), 누설자장은 이온빔(IB)에 영향을 줄 수 있다. 누설자장을 억제함으로써, 이온빔(IB)의 빔전류를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
서프레션자장(Bs)의 크기를 설계하기 위한 예시적인 방법을 설명한다. 이 실시형태에서는, 입사하는 이온은 모두 컵전극의 바닥면에 조사된다. 이차이온이 발생한다고 하면, 그것은 컵전극의 바닥면으로부터 발생하게 된다. 컵전극의 측면에 이온은 닿지 않기 때문에, 그곳으로부터 이차이온은 발생하지 않는다.
이차이온으로서, 설계상 상정되는 가장 무거운 1가 이온(예를 들면, 이온주입장치(1)에 있어서의 주입이온종으로서 붕소, 인, 아르곤, 비소를 사용 가능하게 하는 경우에는, 비소의 1가 이온)이 고려된다. 이 이온이 컵전극의 바닥면으로부터 출발하여 공동으로부터 탈출할 수 있는 궤적 중, 최소의 굽힘반경을 갖는 궤적은, 기하학적으로 구해진다.
이 최소굽힘반경의 궤적은, 서프레션자장(Bs)이 x방향인 경우, 도 5에 파선의 화살표 171로 나타나는 바와 같이, 제1 컵전극(121)의 바닥면(123)의 하단으로부터 출발하여 제1 컵전극(121)의 입구 하단에 이르는 원호가 된다. 이 원호는, 제1 컵전극(121)의 상측의 측면에 접한다. 제2 컵전극(122)에 대해서는, 도 6에 파선의 화살표 172로 나타나는 바와 같이, 제2 컵전극(122)의 바닥면(124)으로부터 출발하여 제2 컵전극(122)의 입구에 이르는 반원이 된다.
상정되는 이차이온에 화살표 171, 172로 나타나는 원운동을 행하게 하는 최소의 자장을 구할 수 있다. 따라서, 컵전극의 공동에 이 최소의 자장을 상회하는 서프레션자장(Bs)을 인가하도록 마그넷(140)이 설계된다. 그렇게 하면, 그 이차이온은, 보다 작은 반경의 원운동을 하므로, 공동으로부터의 탈출은 방지된다. 가장 무거운 이온을 고려하고 있으므로, 보다 가벼운 이차이온, 이차전자의 탈출도 방지된다.
따라서, 마그넷(140)이 생성하는 서프레션자장(Bs)에 의하여, 컵전극 내에서 발생할 수 있는 이차이온, 이차전자를 공동 내에 봉입할 수 있다. 다만, 이온빔(IB)으로서 입사하는 이온은, 이차이온에 비하여 현저하게 높은 에너지(예를 들면 수백 내지 수천 배 이상)를 가지므로, 이온빔(IB)은 서프레션자장(Bs)으로부터 실질적으로 영향을 받지 않는다.
도 8은, 도 3에 나타나는 빔프로파일러(50)에 적용될 수 있는 제1 애퍼처(111)의 배열의 규칙을 나타내는 모식도이다. 복수의 제1 애퍼처(111)는, 소정 열의 제1 애퍼처(111)가 다른 열의 제1 애퍼처(111)로부터 y방향으로 위치를 어긋나도록 하여, 적어도 2열로 배치된다. x방향에서 볼 때, 적어도 2열의 제1 애퍼처(111)가, y방향으로 간극 없이 나열되어 있다.
상술한 바와 같이, 제1 서브유닛(50a)의 제1 애퍼처(111)는, y방향으로 2열로 지그재그상으로 배치된다. 좌측의 열(181)에는 6개의 제1 애퍼처(111)가 나열되고, 우측의 열(182)에는 5개의 제1 애퍼처(111)가 나열된다. 동일하게, 제2 서브유닛(50b)의 제1 애퍼처(111)는, y방향으로 2열로 지그재그상으로 배치된다. 좌측의 열(183)에는 5개의 제1 애퍼처(111)가 나열되고, 우측의 열(184)에는 6개의 제1 애퍼처(111)가 나열된다. 제2 서브유닛(50b)의 제1 애퍼처(111)는, 제1 서브유닛(50a)의 제1 애퍼처(111)에 대하여 y방향으로 위치를 어긋나도록 하여 배치된다. 이와 같이 하여, 4열(181~184)의 제1 애퍼처(111)는, 서로 y방향의 위치가 다르다.
x방향에서 볼 때, 이들 4열의 제1 애퍼처(111)는, y방향으로 간극 없이 나열되어 있다. 제1 애퍼처(111)는, 위에서 아래로, 열(181), 열(184), 열(182), 열(183)의 순서로 나열되어 있다.
이와 같이 하여, y방향으로 밀집하여 배열된 제1 애퍼처(111)의 일차원 어레이(185)를 가상적으로 만들 수 있다. 이러한 어레이를 현실적으로 y방향으로 일렬로 제작하려고 하면, 이웃하는 제1 애퍼처(111)가 일체화되고, 또, 제1 애퍼처(111)의 배후에서 이웃하는 제1 컵전극(121)이 물리적으로 간섭하게 되므로, 곤란하다. 그러나, 이 실시형태에 의하면, 각각의 제1 애퍼처(111)를 통하여 제1 컵전극(121)에서 검출되는 빔전류를 y방향의 위치에 대응시켜 통합함으로써, y방향으로 밀집하여 배열된 패러데이컵의 어레이를 가상적으로 구축할 수 있어, 고해상도의 빔전류분포를 얻을 수 있다.
다만, 각 열의 제1 애퍼처(111)는, y방향으로 서로 부분적으로 중첩되어 나열되어도 된다. 혹은, 각 열의 제1 애퍼처(111)는, y방향으로 서로 약간의 간극을 두고 나열되어도 된다. 어쨌든, 단일의 열(예를 들면 열(181))에 의해서만 얻어지는 패러데이컵의 어레이보다 밀집한 패러데이컵의 어레이를 가상적으로 구축할 수 있어, 고해상도의 빔전류분포를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 실시형태에 관한 빔프로파일러(50)는, z방향에서 보아 제1 애퍼처(111)와 제2 애퍼처(112)가 다른 형상을 갖는다. 그 때문에, 이온빔(IB)의 빔전류분포에 관하여, 다른 개구형상에 의존하여 다른 정보를 취득할 수 있다.
제1 애퍼처(111)는, 각각이 x방향으로 가늘고 긴 형상을 가지므로, 대응하는 제1 컵전극(121)과의 조합에 의하여 가로로 긴 패러데이컵이 형성되고, 그로써, 제1 애퍼처(111)의 y방향 위치에서의 빔전류를 측정할 수 있다. 복수의 제1 애퍼처(111)와 제1 컵전극(121)의 세트, 즉 복수의 가로로 긴 패러데이컵이 y방향으로 배열되어 있으므로, 빔프로파일러(50)는, 이온빔(IB)의 y방향 빔전류분포를 측정할 수 있다. 특히, 상술한 바와 같이, 복수의 제1 애퍼처(111)의 열(181~184)은, 고도로 밀집한 가로로 긴 패러데이컵의 일차원 어레이(185)를 가상적으로 구축하므로, 빔프로파일러(50)는, 고해상도의 빔전류분포를 얻을 수 있다.
제2 애퍼처(112)는, 각각이 y방향으로 가늘고 긴 형상을 가지므로, 대응하는 제2 컵전극(122)과의 조합에 의하여 세로로 긴 패러데이컵이 형성되고, 그로써, 제2 애퍼처(112)의 x방향 위치에서의 빔전류를 측정할 수 있다. 복수의 제2 애퍼처(112)와 제2 컵전극(122)의 세트, 즉 복수의 세로로 긴 패러데이컵이 x방향으로 배열되어 있으므로, 빔프로파일러(50)는, 이온빔(IB)의 x방향 빔전류분포를 측정할 수 있다.
빔프로파일러(50)는, z방향에 직교하는 방향(예를 들면 x방향)을 따라 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 서프레션자장(Bs)을 인가하도록 구성된다. 서프레션자장(Bs)은, 컵전극의 공동에 입사하는 이온에 의하여 발생할 수 있는 이차이온, 이차전자의 공동으로부터의 방출을 억제하고, 그로써 다른 컵전극의 공동으로의 이차이온, 이차전자의 유입을 억제할 수 있다. 따라서, 이러한 이차적인 하전입자에 기인하는 개개의 패러데이컵에서의 빔전류의 측정오차를 방지 또는 저감할 수 있다. 빔프로파일러(50)는, 이온빔(IB)의 빔전류분포를 양호한 정밀도로 측정할 수 있다.
이러한 측정오차가 저감되는 결과, 복수의 패러데이컵(애퍼처/컵전극의 세트)을 가까이에 배치할 수 있어, 이것은 빔프로파일러(50)를 컴팩트하게 설계하는 것에 도움이 된다. 또, 복수의 패러데이컵의 근접배치는, 빔전류분포를 보다 고해상도로 측정하는 것에도 도움이 된다.
개개의 컵전극을 2개의 마그넷(140)의 사이에 두는 샌드위치구조도, 빔프로파일러(50)를 컴팩트하게 설계하는 것에 도움이 된다.
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.
빔프로파일러(50)는, 3 이상의 서브유닛을 가져도 된다. 복수의 서브유닛으로 구성하는 것 대신에, 빔프로파일러(50)는, 단일의 유닛으로 구성되어도 된다.
애퍼처의 형상, 방향, 배열, 수는, 다양하게 있을 수 있다. 예를 들면, 애퍼처의 형상이 가늘고 긴 것은 필수는 아니다. 제1 애퍼처(111)(및/또는 제2 애퍼처(112))는, 원형, 직사각형, 또는 그 외의 형상을 가져도 된다. 또, 제1 애퍼처(111)(및/또는 제2 애퍼처(112))는, 경사방향으로 뻗어 있어도 된다. 애퍼처어레이(110)는, 제1 애퍼처(111)를 1개만 구비해도 되고, 및/또는, 제2 애퍼처(112)를 1개만 구비해도 된다. 애퍼처어레이(110)는, 제1 애퍼처(111) 및 제2 애퍼처(112)와 다른 제3 애퍼처를 구비해도 된다.
상술한 실시형태에서는, 서프레션자장(Bs)은 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에서 x방향을 향하고 있다. 그러나, 빔프로파일러(50)는, xy평면에 있어서의 다른 면내방향(예를 들면 y방향)을 따라 제1 공동(131)과 제2 공동(132)에 서프레션자장(Bs)을 인가하는 복수의 마그넷을 구비해도 된다. 이 경우, 복수의 마그넷은, 제1 컵전극(121)(및/또는 제2 컵전극(122))을 y방향으로 사이에 두도록 배치되어도 된다.
상술한 실시형태에서는, 빔프로파일러(50)는, 이온주입장치(1)의 빔라인의 최하류에 배치되지만, 빔프로파일러(50)의 배치장소는 이것에 한정되지 않는다. 빔프로파일러(50)는, 주입처리실(60) 내의 다른 장소, 또는 이온주입장치(1) 내의 다른 장소에 배치되어도 된다. 마스크플레이트(56)나 빔전류측정부(70)와 같이, 빔프로파일러(50)는, 측정 시에 빔궤도 상에 배치되고, 이온주입 시에 빔궤도로부터 퇴피하도록 이동 가능하게 구성되어도 된다.
상술한 실시형태에서는, 이온주입장치(1)는, 이른바 하이브리드스캔 방식(이온빔(IB)의 x방향 주사와 웨이퍼(W)의 y방향 왕복이동에 의하여 웨이퍼(W)의 피조사역 전체에 이온주입을 하는 방식)으로 구성되어 있다. 빔프로파일러(50)는, 이러한 방식의 이온주입장치(1)로의 적용에는 한정되지 않는다. 빔프로파일러(50)는, 다른 형식의 이온주입장치에도 적용 가능하다.
본 발명의 실시형태는 이하와 같이 표현할 수도 있다.
1. 이온빔에서의 그 진행방향에 직교하는 주사방향으로의 주사를 실시하는 빔스캐너와,
상기 빔스캐너보다 하류에 배치되며, 상기 빔스캐너에 의한 주사를 실시할 때의 상기 이온빔의 빔전류분포를 계측하는 빔프로파일러를 구비하고,
상기 빔프로파일러는,
상기 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하는 제1 애퍼처와, 상기 진행방향에 있어서, 상류측에서 보아 상기 제1 애퍼처와는 다른 형상을 갖고, 상기 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하는 제2 애퍼처를 구비하는 애퍼처어레이와,
상기 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이로서,
제1 공동을 정함과 함께, 상기 제1 빔 부분이 상기 제1 애퍼처로부터 상기 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극과,
제2 공동을 정함과 함께, 상기 제2 빔 부분이 상기 제2 애퍼처로부터 상기 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극을 구비하는 컵전극어레이와,
상기 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 복수의 마그넷을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
2. 상기 복수의 마그넷은, 상기 주사방향으로 상기 제1 컵전극 및 상기 제2 컵전극과 나란히 배치되고, 상기 주사방향을 따라 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 것을 특징으로 하는 실시형태 1에 기재된 이온주입장치.
3. 상기 복수의 마그넷은, 상기 주사방향을 따라 각 마그넷의 상반되는 자극이 교대로 나열되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 또는 2에 기재된 이온주입장치.
4. 상기 복수의 마그넷은, 상기 주사방향으로 상기 제1 컵전극 및 상기 제2 컵전극과 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
5. 상기 복수의 마그넷은, 각 마그넷이, 상기 제1 컵전극과, 상기 제2 컵전극과, 또는 그들 양방과, 상기 주사방향으로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
6. 상기 빔프로파일러는, 상기 복수의 마그넷 중 주사방향 양단에 배치되는 상기 복수의 마그넷 중 2개를 자기적으로 결합하는 요크를 구비하는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
7. 상기 빔프로파일러는, 제1 컵전극어레이와, 제2 컵전극어레이와, 제1 복수의 마그넷과, 제2 복수의 마그넷을 구비하고,
상기 제1 컵전극어레이와 상기 제2 컵전극어레이는, 상기 주사방향으로 서로 나란히 배치되며,
상기 제1 복수의 마그넷은, 상기 제1 컵전극어레이에 있어서 상기 주사방향을 따라 제1 방향에서 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하고,
상기 제2 복수의 마그넷은, 상기 제2 컵전극어레이에 있어서 상기 주사방향을 따라 상기 제1 방향과 반대의 제2 방향에서 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
8. 상기 애퍼처어레이는, 상기 주사방향 및 상기 진행방향에 직교하는 상기 이온빔의 빔폭방향으로 나열되는 복수의 제1 애퍼처를 구비하고,
상기 컵전극어레이는, 상기 복수의 제1 애퍼처에 대응하도록 상기 빔폭방향으로 나열되는 복수의 제1 컵전극을 구비하며,
상기 복수의 제1 애퍼처는, 각각이, 상기 복수의 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하고,
상기 복수의 제1 컵전극은, 각각이, 복수의 상기 제1 공동을 규정하며,
상기 복수의 제1 컵전극은, 각각이, 상기 복수의 제1 빔 부분이 상기 복수의 제1 애퍼처로부터 상기 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
9. 상기 복수의 제1 애퍼처는, 소정 열의 제1 애퍼처가 다른 열의 제1 애퍼처로부터 상기 빔폭방향으로 각각의 위치를 어긋나도록 하여 적어도 2열로 배치되고,
상기 주사방향에서 볼 때, 상기 적어도 2열에 있어서 상기 복수의 제1 애퍼처가, 상기 빔폭방향으로 서로 간극 없이 또는 서로 부분적으로 중첩되어 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 실시형태 8에 기재된 이온주입장치.
10. 상기 제1 애퍼처는, 상기 주사방향으로 가늘고 길며,
상기 제2 애퍼처는, 상기 주사방향 및 상기 진행방향에 직교하는 상기 이온빔의 빔폭방향으로 가늘고 긴 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
11. 상기 애퍼처어레이는, 상기 주사방향으로 나열되는 복수의 제2 애퍼처를 구비하고,
상기 컵전극어레이는, 상기 복수의 제2 애퍼처에 대응하도록 상기 주사방향으로 나열되는 복수의 제2 컵전극을 구비하며,
상기 복수의 제2 애퍼처는, 각각이, 상기 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하고,
상기 복수의 제2 컵전극은, 각각이, 복수의 상기 제2 공동을 규정하며,
상기 복수의 제2 컵전극은, 각각이, 상기 복수의 제2 빔 부분이 상기 복수의 제2 애퍼처로부터 복수의 상기 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 10 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
12. 상기 제1 애퍼처 및 상기 제2 애퍼처는, 상기 빔스캐너에 의하여 주사가 실시되고 있지 않을 때에 상기 이온빔이 조사되는 장소를 피하여 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
13. 상기 제1 공동은, 상기 제1 애퍼처로부터 상기 진행방향으로 멀어짐에 따라 상기 진행방향과 직교하는 방향으로 확대되고, 및/또는, 상기 제2 공동은, 상기 제2 애퍼처로부터 상기 진행방향으로 멀어짐에 따라 상기 진행방향과 직교하는 방향으로 확대되어 있는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 12 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
14. 상기 빔프로파일러는, 상기 이온빔이 조사되는 상기 빔프로파일러의 전면에 배치되는 프런트플레이트를 구비하고, 상기 제1 애퍼처 및 상기 제2 애퍼처는, 상기 프런트플레이트에 형성되며,
상기 제1 컵전극, 상기 제2 컵전극, 상기 복수의 마그넷이 상기 주사방향으로 나열된 컵전극/마그넷열은, 상기 프런트플레이트보다 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 13 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
15. 상기 빔프로파일러는, 상기 프런트플레이트와 상기 컵전극/마그넷열의 사이에 배치되는 냉각플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 실시형태 14에 기재된 이온주입장치.
16. 상기 빔프로파일러는, 상기 컵전극/마그넷열을 적어도 부분적으로 포위하는 냉각블록을 구비하고,
상기 컵전극/마그넷열 및 상기 냉각블록은, 주사방향 양단에 배치되는 상기 복수의 마그넷 중 2개를 자기적으로 결합하는 요크의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 14 또는 15에 기재된 이온주입장치.
17. 상기 빔프로파일러는, 상기 이온주입장치의 빔라인의 최하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 실시형태 1 내지 16 중 어느 하나에 기재된 이온주입장치.
18. 제1 애퍼처와, 이온빔의 진행방향에 있어서, 상류측에서 보아 상기 제1 애퍼처와는 다른 형상을 갖는 제2 애퍼처를 구비하며, 상기 제1 애퍼처가 상기 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하고, 상기 제2 애퍼처가 상기 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하는 애퍼처어레이와,
상기 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이로서,
제1 공동을 정함과 함께, 상기 제1 빔 부분이 상기 제1 애퍼처로부터 상기 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극과,
제2 공동을 정함과 함께, 상기 제2 빔 부분이 상기 제2 애퍼처로부터 상기 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극을 구비하는 컵전극어레이와,
상기 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 복수의 마그넷을 구비하는 것을 특징으로 하는 빔프로파일러.
1 이온주입장치
34 빔스캐너
50 빔프로파일러
100 프런트플레이트
102 냉각플레이트
104 냉각블록
106 요크
110 애퍼처어레이
111 제1 애퍼처
112 제2 애퍼처
120 컵전극어레이
121 제1 컵전극
122 제2 컵전극
131 제1 공동
132 제2 공동
140 마그넷
IB 이온빔

Claims (18)

  1. 이온빔에서의 그 진행방향에 직교하는 주사방향으로의 주사를 실시하는 빔스캐너와,
    상기 빔스캐너보다 하류에 배치되며, 상기 빔스캐너에 의한 주사를 실시할 때의 상기 이온빔의 빔전류분포를 계측하는 빔프로파일러를 구비하고,
    상기 빔프로파일러는,
    상기 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하는 제1 애퍼처와, 상기 진행방향에 있어서, 상류측에서 보아 상기 제1 애퍼처와는 다른 형상을 갖고, 상기 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하는 제2 애퍼처를 구비하는 애퍼처어레이와,
    상기 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이로서,
    제1 공동을 정함과 함께, 상기 제1 빔 부분이 상기 제1 애퍼처로부터 상기 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극과,
    제2 공동을 정함과 함께, 상기 제2 빔 부분이 상기 제2 애퍼처로부터 상기 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극을 구비하는 컵전극어레이와,
    상기 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 복수의 마그넷을 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마그넷은, 상기 주사방향으로 상기 제1 컵전극 및 상기 제2 컵전극과 나란히 배치되고, 상기 주사방향을 따라 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 마그넷은, 상기 주사방향을 따라 각 마그넷의 상반되는 자극이 교대로 나열되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 마그넷은, 상기 주사방향으로 상기 제1 컵전극 및 상기 제2 컵전극과 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 마그넷은, 각 마그넷이, 상기 제1 컵전극과, 상기 제2 컵전극과, 또는 그들 양방과, 상기 주사방향으로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔프로파일러는, 상기 복수의 마그넷 중 주사방향 양단에 배치되는 상기 복수의 마그넷 중 2개를 자기적으로 결합하는 요크를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔프로파일러는, 제1 컵전극어레이와, 제2 컵전극어레이와, 제1 복수의 마그넷과, 제2 복수의 마그넷을 구비하고,
    상기 제1 컵전극어레이와 상기 제2 컵전극어레이는, 상기 주사방향으로 서로 나란히 배치되며,
    상기 제1 복수의 마그넷은, 상기 제1 컵전극어레이에 있어서 상기 주사방향을 따라 제1 방향에서 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하고,
    상기 제2 복수의 마그넷은, 상기 제2 컵전극어레이에 있어서 상기 주사방향을 따라 상기 제1 방향과 반대의 제2 방향에서 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 애퍼처어레이는, 상기 주사방향 및 상기 진행방향에 직교하는 상기 이온빔의 빔폭방향으로 나열되는 복수의 제1 애퍼처를 구비하고,
    상기 컵전극어레이는, 상기 복수의 제1 애퍼처에 대응하도록 상기 빔폭방향으로 나열되는 복수의 제1 컵전극을 구비하며,
    상기 복수의 제1 애퍼처는, 각각이, 상기 복수의 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하고,
    상기 복수의 제1 컵전극은, 각각이, 복수의 상기 제1 공동을 규정하며,
    상기 복수의 제1 컵전극은, 각각이, 상기 복수의 제1 빔 부분이 상기 복수의 제1 애퍼처로부터 상기 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 제1 애퍼처는, 소정 열의 제1 애퍼처가 다른 열의 제1 애퍼처로부터 상기 빔폭방향으로 각각의 위치를 어긋나도록 하여 적어도 2열로 배치되고,
    상기 주사방향에서 볼 때, 상기 적어도 2열에 있어서 상기 복수의 제1 애퍼처가, 상기 빔폭방향으로 서로 간극 없이 또는 서로 부분적으로 중첩되어 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 애퍼처는, 상기 주사방향으로 가늘고 길며,
    상기 제2 애퍼처는, 상기 주사방향 및 상기 진행방향에 직교하는 상기 이온빔의 빔폭방향으로 가늘고 긴 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 애퍼처어레이는, 상기 주사방향으로 나열되는 복수의 제2 애퍼처를 구비하고,
    상기 컵전극어레이는, 상기 복수의 제2 애퍼처에 대응하도록 상기 주사방향으로 나열되는 복수의 제2 컵전극을 구비하며,
    상기 복수의 제2 애퍼처는, 각각이, 상기 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하고,
    상기 복수의 제2 컵전극은, 각각이, 복수의 상기 제2 공동을 규정하며,
    상기 복수의 제2 컵전극은, 각각이, 상기 복수의 제2 빔 부분이 상기 복수의 제2 애퍼처로부터 복수의 상기 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 애퍼처 및 상기 제2 애퍼처는, 상기 빔스캐너에 의하여 주사가 실시되고 있지 않을 때에 상기 이온빔이 조사되는 장소를 피하여 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 공동은, 상기 제1 애퍼처로부터 상기 진행방향으로 멀어짐에 따라 상기 진행방향과 직교하는 방향으로 확대되고, 및/또는, 상기 제2 공동은, 상기 제2 애퍼처로부터 상기 진행방향으로 멀어짐에 따라 상기 진행방향과 직교하는 방향으로 확대되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔프로파일러는, 상기 이온빔이 조사되는 상기 빔프로파일러의 전면에 배치되는 프런트플레이트를 구비하고, 상기 제1 애퍼처 및 상기 제2 애퍼처는, 상기 프런트플레이트에 형성되며,
    상기 제1 컵전극, 상기 제2 컵전극, 상기 복수의 마그넷이 상기 주사방향으로 나열된 컵전극/마그넷열은, 상기 프런트플레이트보다 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  15. 제14에 있어서,
    상기 빔프로파일러는, 상기 프런트플레이트와 상기 컵전극/마그넷열의 사이에 배치되는 냉각플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 빔프로파일러는, 상기 컵전극/마그넷열을 적어도 부분적으로 포위하는 냉각블록을 구비하고,
    상기 컵전극/마그넷열 및 상기 냉각블록은, 주사방향 양단에 배치되는 상기 복수의 마그넷 중 2개를 자기적으로 결합하는 요크의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔프로파일러는, 상기 이온주입장치의 빔라인의 최하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
  18. 제1 애퍼처와, 이온빔의 진행방향에 있어서, 상류측에서 보아 상기 제1 애퍼처와는 다른 형상을 갖는 제2 애퍼처를 구비하며, 상기 제1 애퍼처가 상기 이온빔의 제1 빔 부분을 규정하고, 상기 제2 애퍼처가 상기 이온빔의 제2 빔 부분을 규정하는 애퍼처어레이와,
    상기 애퍼처어레이에 대하여 고정적으로 배치되는 컵전극어레이로서,
    제1 공동을 정함과 함께, 상기 제1 빔 부분이 상기 제1 애퍼처로부터 상기 제1 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제1 컵전극과,
    제2 공동을 정함과 함께, 상기 제2 빔 부분이 상기 제2 애퍼처로부터 상기 제2 공동을 통하여 입사하도록 배치되는 제2 컵전극을 구비하는 컵전극어레이와,
    상기 진행방향에 직교하는 평면에 있어서의 면내방향을 따라 상기 제1 공동과 상기 제2 공동에 자장을 인가하는 복수의 마그넷을 구비하는 것을 특징으로 하는 빔프로파일러.
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