TWI688995B - 離子植入裝置、射束能量測定裝置以及射束能量測定方法 - Google Patents

離子植入裝置、射束能量測定裝置以及射束能量測定方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種離子植入裝置、射束能量測定裝置以及射束能量測定方法。在離子植入裝置中測定離子束的能量。離子植入裝置(100)中的射束能量測定裝置(200)具備：平行度測定部(202)，在離子植入裝置(100)的射束平行化器(36)的下游測定離子束的平行度；及能量運算部(204)，由測定出之平行度運算離子束的能量。離子植入裝置(100)還可以具備控制部，該控制部依據運算出之離子束的能量控制高能量多段直線加速單元(14)，以使離子束具有目標能量。

Description

離子植入裝置、射束能量測定裝置以及射束能量測定方法
本發明係關於離子植入裝置、射束能量測定裝置以及射束能量測定方法。
離子植入裝置中有時設有測定離子束的能量之裝置。例如，在一能量測定裝置中，測定規定距離中的離子的飛行時間，由該距離和測定飛行時間求出離子的速度，利用該速度運算離子的能量。並且，在其他測定裝置中，由離子束與靶接觸時所產生之特性X射線測定離子束的能量。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2000-100372號公報
專利文獻2：日本特開平8-148112號公報
上述測定裝置中另外需要用於測定能量之專用的構 成。例如，測定離子的飛行時間時，使用隔著規定的距離配置之2個感測器。用各感測器檢測離子的通過，其時間差被視為離子的飛行時間。並且，檢測特性X射線時，需要產生特性X射線之專用靶及X射線檢測器。通常，在離子植入裝置中附加新的構成時，會導致離子植入裝置的製造成本增加。
本發明的一方式所例示之目的之一為，在離子植入裝置中，無需大幅增加成本就能夠測定離子束的能量。
依本發明的一方式，提供一種離子植入裝置，其具備：射束平行化器，在射束基準軌道上具有焦點，其中，使前述複數個射束軌道分別按照入射角度以不同之偏向角度偏向，以便在包含前述射束基準軌道之平面，使從前述焦點至前述射束平行化器分別提供不同之入射角度的方向之複數個射束軌道在目標射束能量下與前述射束基準軌道平行；平行度測定部，對於通過前述射束平行化器之離子束，在前述射束平行化器的下游測定射束平行度，該射束平行度表示前述平面內與前述射束基準軌道垂直的方向相關的射束角度的誤差；及能量運算部，依據前述射束平行度運算前述離子束的能量相對於前述目標射束能量之偏離量。
依本發明的一方式，提供一種離子植入裝置中的射束能量測定裝置，其具備：平行度測定部，在前述離子植入 裝置的射束平行化器的下游測定射束平行度；及能量運算部，依據利用前述目標射束能量定義之已知的關係，由前述射束平行度運算離子束的能量相對於目標射束能量之偏離量。
依本發明的一方式，提供一種射束能量測定方法，其具備如下：在離子植入裝置中，在射束平行化器的下游測定射束平行度；及依據利用前述目標射束能量定義之已知的關係，由前述射束平行度運算離子束的能量相對於目標射束能量之偏離量。
另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件和表現形式，作為本發明的方式同樣有效。
依本發明，在離子植入裝置中，無需大幅增加成本就能夠測定離子束的能量。
14‧‧‧高能量多段直線加速單元
14a‧‧‧高頻諧振器
34‧‧‧射束掃描器
36‧‧‧射束平行化器
84‧‧‧電場平行化透鏡
100‧‧‧離子植入裝置
120‧‧‧控制部
200‧‧‧射束能量測定裝置
202‧‧‧平行度測定部
204‧‧‧能量運算部
206‧‧‧第1射束部分
208‧‧‧第2射束部分
210‧‧‧第3射束部分
第1圖係概略表示本發明的一實施形態之離子植入裝置之頂視圖。
第2圖係表示包括第1圖所示之高能量多段直線加速單元的概略構成之整體佈局之俯視圖。
第3圖係用於說明第1圖所示之高能量多段直線加速單元的控制部的功能以及構成之方塊圖。
第4圖係表示第1圖所示之射束輸送線單元的一部分的概略構成之俯視圖。
第5圖(a)、第5圖(b)及第5圖(c)係用於說明本發明的一實施形態之射束平行度的測定之圖。
第6圖係用於說明本發明的一實施形態之射束平行度的測定之圖。
第7圖(a)及第7圖(b)係用於說明本發明的一實施形態之射束平行度的測定之圖。
第8圖係例示本發明的一實施形態之射束測定方法之流程圖。
第9圖係概略表示本發明的一實施形態之射束能量測定裝置的一例。
第10圖係概略表示第9圖所示之平行度測定部之圖。
第11圖係在遮罩的y方向中央切斷第10圖所示之平行度測定部而從y方向觀察之圖。
第12圖係在遮罩的y狹縫的x方向位置切斷第10圖所示之平行度測定部而從x方向觀察之圖。
第13圖係在遮罩的x狹縫的x方向位置切斷第10圖所示之平行度測定部而從x方向觀察之圖。
第14圖係用於說明利用第9圖所示之平行度測定部之平行度測定處理的一例之流程圖。
以下，參閱附圖對用於實施本發明之形態進行詳細說明。另外，在附圖說明中，對於相同的要件附加相同的元件符號，並適當省略重複說明。並且，以下所述構成係為例示，並非對本發明的範圍做任何限定者。
第1圖係概略表示本發明的一實施形態之離子植入裝置100之頂視圖。離子植入裝置100適用於所謂的高能量離子植入裝置。高能量離子植入裝置係具有高頻線形加速方式的離子加速器和高能量離子輸送用射束線之離子植入裝置，使在離子源10產生之離子加速，將這樣得到之離子束B沿著射束線輸送至被處理物(例如基板或晶圓40)，並向被處理物植入離子。
第1圖中示出離子植入裝置100的射束線部的構成要件的佈局。離子植入裝置100的射束線部構成為，具備離子源10、及用於對被處理物進行離子植入處理之處理室21，並從離子源10朝向被處理物輸送離子束B。
如第1圖所示，高能量離子植入裝置100具備：離子束生成單元12，生成離子並進行質量分析；高能量多段直線加速單元14，對離子束進行加速而使其成為高能量離子束；射束偏向單元16，進行高能量離子束的能量分析、基準軌道補正及能量分散的控制；射束輸送線單元18，將已分析之高能量離子束輸送到晶圓40；及基板處理供給單元20，將輸送到之高能量離子束均一地植入到半導體晶圓中。
離子束生成單元12具有離子源10、引出電極11及 質量分析裝置22。離子束生成單元12中，射束從離子源10通過引出電極11而被引出之同時被加速，被引出加速之射束藉由質量分析裝置22進行質量分析。質量分析裝置22具有質量分析磁鐵22a及質量分析狹縫22b。質量分析狹縫22b有時會配置在質量分析磁鐵22a的正後方，而在實施例中則配置在其下一個構成亦即高能量多段直線加速單元14的入口部內。由質量分析裝置22進行質量分析的結果，僅挑選出植入所需要的離子種類，挑選出之離子種類的離子束被導入到下一個高能量多段直線加速單元14。
第2圖係表示包括高能量多段直線加速單元14的概略構成之整體佈局之俯視圖。高能量多段直線加速單元14具備進行離子束的加速之複數個線形加速裝置、亦即隔著1個以上的高頻諧振器14a之加速間隙。高能量多段直線加速單元14能夠藉由高頻(RF)電場的作用而使離子加速。
高能量多段直線加速單元14具備第1線形加速器15a，該第1線形加速器15a具備高能量離子植入用的基本的複數段的高頻諧振器14a。高能量多段直線加速單元14亦可以具備第2線形加速器15b，該第2線形加速器15b具備超高能量離子植入用的追加的複數段的高頻諧振器14a。藉由高能量多段直線加速單元14，進一步被加速之離子束的方向藉由射束偏向單元16而發生變化。
在使用高頻(RF)加速之離子植入裝置中，作為高頻參 數必須考慮電壓的振幅V[kV]、頻率f[Hz]。而且，當進行複數段的高頻加速時，將彼此的高頻相位
Figure 104106308-A0202-12-0007-17
[deg]作為參數加進去。此外，需要用於藉由收斂/發散效應來控制離子束在加速中途和加速後向上下左右擴散之磁場透鏡(例如四極電磁鐵)或電場透鏡(例如電場四極電極)，它們的運行參數的最佳值藉由離子通過該處之時刻的離子能量而發生改變，而且加速電場的強度會影響到收斂和發散，因此，在確定高頻參數之後再確定它們的值。
第3圖係表示直線狀排列有複數個高頻諧振器前端的加速電場(間隙)之高能量多段直線加速單元及收斂發散透鏡的控制部120的構成之方塊圖。
高能量多段直線加速單元14中包括1個以上的高頻諧振器14a。作為控制高能量多段直線加速單元14所需的構成要件需要：輸入裝置52，用於操作員輸入所需要的條件；控制運算裝置54，用於由所輸入之條件數值計算各種參數，並進一步對各構成要件進行控制；振幅控制裝置56，用於調整高頻電壓振幅；相位控制裝置58，用於調整高頻相位；頻率控制裝置60，用於控制高頻頻率；高頻電源62；收斂發散透鏡電源66，用於收斂發散透鏡64；顯示裝置68，用於顯示運行參數；及記憶裝置70，用於記憶已被確定之參數。並且，控制運算裝置54中內置有用於預先對各種參數進行數值計算之數值計算碼(程序)。
在高頻線形加速器的控制運算裝置54中，藉由內置 之數值計算碼，以所輸入之條件為基礎對離子束的加速及收斂和發散進行模擬來計算出高頻參數(電壓振幅、頻率、相位)，以獲得最佳的輸送效率。並且，同時還計算出用於有效地輸送離子束之收斂發散透鏡64的參數(Q線圈電流、或者Q電極電壓)。在顯示裝置68中顯示計算出之各種參數。對於超過高能量多段直線加速單元14的能力之加速條件，表示無解之顯示內容顯示於顯示裝置68。
電壓振幅參數由控制運算裝置54被送至振幅控制裝置56，振幅控制裝置56調整高頻電源62的振幅。相位參數被送至相位控制裝置58，相位控制裝置58調整高頻電源62的相位。頻率參數被送至頻率控制裝置60。頻率控制裝置60對高頻電源62的輸出頻率進行控制，並且對高能量多段直線加速單元14的高頻諧振器14a的諧振頻率進行控制。控制運算裝置54還藉由計算出之收斂發散透鏡參數對收斂發散透鏡電源66進行控制。
在高頻線形加速器的內部或其前後配置所需數量的用於有效地輸送離子束之收斂發散透鏡64。亦即，在複數段的高頻諧振器14a的前端的加速間隙的前後交替地具備有發散透鏡或收斂透鏡。並且，在第2線形加速器15b的末端的橫向收斂透鏡64a的後方配置追加的縱向收斂透鏡64b，對通過高能量多段直線加速單元14之高能量加速離子束的收斂和發散進行調整，以使最佳的二維射束分佈的離子束入射至後段的射束偏向單元16。
如第1圖及第2圖所示，射束偏向單元16具有能量分析電磁鐵24、抑制能量分散之橫向收斂的四極透鏡26、能量分析狹縫28、及提供轉向(軌道補正)之偏向電磁鐵30。另外，能量分析電磁鐵24有時還被稱為能量過濾電磁鐵(EFM)。高能量離子束藉由射束偏向單元16進行方向轉換，並朝向晶圓40的方向。
射束輸送線單元18係輸送從射束偏向單元16出來之離子束B者，並具有由收斂/發散透鏡組構成之射束整形器32、射束掃描器34、射束平行化器36及最終能量過濾器38(包括最終能量分析狹縫)。射束輸送線單元18的長度根據離子束生成單元12和高能量多段直線加速單元14的長度而設計，在射束偏向單元16處連結而形成整體為U字狀的佈局。
在射束輸送線單元18的下游側的末端設置有基板處理供給單元20，處理室21中收納有：射束監測器，計測離子束B的射束電流、位置、植入角度、收斂發散角、上下左右方向的離子分佈等；防靜電裝置，防止基於離子束B使得晶圓40帶電；晶圓搬送機構，搬入和搬出晶圓40並設置到適當的位置/角度；ESC(Electro Static Chuck)，在離子植入時保持晶圓40；及晶圓掃描機構，在植入時以與射束電流的變動相應之速度使晶圓40向射束掃描方向和直角方向移動。
這樣，離子植入裝置100的射束線部構成為具有相對向之2條長直線部之水平U字狀的折返型射束線。上游的 長直線部由使在離子源10生成之離子束B加速之複數個單元構成。下游的長直線部由與上游的長直線部相對並調整已轉換方向之離子束B而向晶圓40植入之複數個單元構成。2條長直線部構成為大致相同的長度。在2條長直線部之間，為了進行維護作業而設置有充份廣的作業空間R1。
如此將各單元配置成U字狀之高能量離子植入裝置100減少了設置面積且能夠確保良好的作業性。並且，在高能量離子植入裝置100中，藉由將各單元和各裝置設為模組構成，可根據射束線基準位置而進行裝卸、組裝。
並且，由於高能量多段直線加速單元14及射束輸送線單元18被折返配置，因此能夠抑制高能量離子植入裝置100的總長。現有裝置中它們大致被配置成直線狀。並且，構成射束偏向單元16之複數個偏向電磁鐵的曲率半徑以使裝置寬度最小之方式被最適化。藉由該等，使裝置的設置面積最小化，並且在被夾在高能量多段直線加速單元14與射束輸送線單元18之間之作業空間R1中，能夠進行針對高能量多段直線加速單元14和射束輸送線單元18的各裝置之作業。並且，由於維護間隔較短的離子源10與基板的供給和取出所需要的基板處理供給單元20相鄰配置，因此操作人員的移動較少亦沒有問題。
第4圖係表示射束輸送線單元18的一部分的概略構成之俯視圖。藉由射束偏向單元16(參閱第1圖)僅有所需要的離子種類被分離，成為僅有所需能量值的離子之射束 藉由射束整形器32整形為所希望的截面形狀。如圖所示，射束整形器32由Q(四極)透鏡等(電場式或磁場式)收斂/發散透鏡組構成。具有經整形之截面形狀之射束藉由射束掃描器34沿著與第4圖的紙面平行的方向被掃描。例如，構成為由橫向收斂(縱向發散)透鏡QF/橫向發散(縱向收斂)透鏡QD/橫向收斂(縱向發散)透鏡QF構成之3極Q透鏡組。射束整形器32可以視需要，分別由橫向收斂透鏡QF、橫向發散透鏡QD單獨構成，或者組合複數個而構成。
射束掃描器34係藉由週期變動之電場，以沿著與離子束的行進方向正交之水平方向對離子束週期性地進行往復掃描之偏向掃描裝置(還被稱為射束掃描儀)。
射束掃描器34具備在射束行進方向上以隔著離子束的通過區域之方式對向配置之一對(2片)對向電極34a、34b(雙極偏向掃描電極)，近似於以0.5Hz~4000Hz範圍的恆定頻率正負變動之三角波之掃描電壓，分別以相反符號被施加到2片對向電極34a、34b。該掃描電壓在2片對向電極34a、34b的間隙內生成使通過該處之射束偏向之變動電場。而且，藉由掃描電壓的週期性變動，通過間隙之射束沿水平方向被掃描。
在射束掃描器34的下游側，在離子束的通過區域具有開口之抑制電極74配置在2個接地電極78a、78b之間。在上游側，在掃描電極的前方配置有接地電極76a，但可以視需要配置與下游側相同構成的抑制電極。抑制電 極抑制電子侵入正電極。
掃描室內部構成為，在射束掃描器34的下游側的較長區間上設有射束掃描空間部34c，即使射束掃描角度較窄，亦可以得到充份的掃描寬度。位於射束掃描空間部34c的下游之掃描室的後方設有射束平行化器36，該射束平行化器36調整為使已偏向之離子束與射束掃描偏向前的離子束的方向一致，亦即，使已偏向之離子束彎曲返回成與射束線L1平行。
射束平行化器36產生之像差(射束平行化器的中心部與左右端部的焦點距離之差)，係與射束掃描器34的偏向角的平方成比例，因此延長射束掃描空間部34c而減小偏向角，這非常有助於抑制射束平行化器36的像差。若像差較大，則向半導體晶圓植入離子束時，在晶圓的中心部和左右端部，射束尺寸和射束發散角不同，因此有時會在產品的品質上產生偏差。
並且，藉由調整該射束掃描空間部34c的長度，能夠使射束輸送線單元的長度與高能量多段直線加速單元14的長度一致。
在射束平行化器36配置有電場平行化透鏡84。如第4圖所示，電場平行化透鏡84由大致雙曲線形狀的複數個加速電極對和減速電極對構成。各電極對隔著不產生放電程度的寬度的加速/減速間隙相對向，並在加減速間隙形成電場，該電場一併具有引起離子束的加減速之軸方向成分、及與距基準軸的距離成比例加強而對離子束起到橫 向收斂作用之橫向成分。
在隔著加速間隙之電極對之中，下游側的電極和減速間隙的上游側的電極、及減速間隙的下游側的電極和下一個加速間隙的上游側的電極分別形成一體的構造體，以便前述兩對電極成為相同電位。
從電場平行化透鏡84的上游側起，最初的電極(入射電極)和最後的電極(出射電極)被保持為接地電位。藉此，在通過平行化透鏡84的前後，射束的能量不發生變化。
在中間的電極構造體中，在加速間隙的出口側電極和減速間隙的入口側電極上連接有可變式定電壓的負電源90，在減速間隙的出口側電極和加速間隙的入口側電極上連接有可變式定電壓的正電源(n段時為負正負正負......)。藉此，離子束重複加速和減速並階段性地朝向與射束線的基準軌道平行的方向。而且，最終跟上與偏向掃描前的離子束的行進方向(射束線軌道方向)平行的軌道。
如第4圖所示，射束平行化器36具有設計上的射束基準軌道(例如第4圖所示之射束線L1)上的焦點F。入射於射束平行化器36之複數個射束軌道37a、37b、37c分別相對射束基準軌道具有不同之角度。射束平行化器36被設計成，使複數個射束軌道37a、37b、37c分別按照入射角度以不同之偏向角度偏向，藉此使複數個射束軌道37a、37b、37c與射束基準軌道平行。射束平行化器36接收按照給定的離子植入條件(例如包含目標射束能量)預先設定之電輸入(例如電壓)而動作。
複數個射束軌道37a、37b、37c位於包含射束基準軌道之同一平面內，在該平面內，從焦點F至射束平行化器36分別提供不同之入射角度的方向。本實施形態中，複數個射束軌道37a、37b、37c係由射束掃描器34進行掃描之結果，因此該平面相當於射束掃描器34的掃描平面(xz面)。該等射束軌道中的任意一個(第4圖中係射束軌道37b)可以與射束基準軌道一致。本實施形態中，射束基準軌道在射束平行化器36中不偏向而直線通過射束平行化器36。
本實施形態之離子植入裝置100構成為，射束平行化器36的焦點F與射束掃描器34的掃描原點一致。藉此，在掃描原點，被射束掃描器34掃描之射束藉由包含電場平行化透鏡等之射束平行化器36收斂，並且相對於與掃描前的離子束行進方向(射束線軌道方向)平行的偏向角為0度的軸(基準軸)平行。此時，掃描區域關於基準軸左右對稱。
如上所述，射束平行化器36構成為，使從射束掃描器34入射之離子束平行化，在與射束輸送方向垂直的平面，於射束平行化器36的下游形成沿著與射束輸送方向垂直的x方向(水平方向)擴大之射束通過區域。射束平行化器36例如為靜電式的射束平行化器。
如第1圖所示，離子植入裝置100中設有射束能量測定裝置200。射束能量測定裝置200具備平行度測定部202及能量運算部204。平行度測定部202構成為，對於 通過射束平行化器36之離子束，在射束平行化器36的下游測定離子束的平行度(以下，還稱為“射束平行度”或“平行度”)。平行度測定部202例如被設置在用於對被處理物進行離子植入處理之處理室21。
射束平行度係表示離子束中的射束角度誤差之指標，詳細內容後述。例如，亦可以用如下指標作為射束平行度，前述指標係表示在由通過射束平行化器36之複數個射束軌道37a、37b、37c決定之上述平面內，在與射束線L1垂直的方向(x方向)上的射束角度的誤差的指標。就本實施形態之射束平行度而言，與其說是表示相對於設計上的射束基準軌道之離子束整體的角度誤差，不如說是表示離子束的局部之間的相對的角度誤差。
平行度測定部202例如具備：具有複數個狹縫之發散遮罩；及測定射束電流之輪廓儀杯(Profiler cup)。發散遮罩藉由狹縫限制被射束平行化器36平行化之掃描射束。從發散遮罩僅隔開規定距離L而配置輪廓杯。現有的離子植入裝置100的處理室21中一般設有如輪廓杯那樣的射束電流檢測器。藉由沿用這樣的現有檢測器，能夠以低成本構成射束能量測定裝置200。
平行度測定部202沿著掃描方向(x方向)測定射束電流作為位置的函數。通過射束掃描器34及射束平行化器36之離子束的中心與射束線L1一致之理想情況下，平行度測定部202例如亦可以由射束電流成為最大之位置與預計設計上電流成為最大之位置之差δx及規定距離L計算 出平行度。有關用於測定這樣的平行度之構成的詳細內容進行後述。
能量運算部204構成為，由測定出之平行度運算離子束的能量。能量運算部204依據射束平行度運算離子束的能量相對於目標射束能量之偏離量。能量運算部204可以是上述控制部120的一部分，亦可以與前述控制部分開設置。或者，能量運算部204可以是構成為控制離子植入裝置100之控制裝置的一部分，亦可以與前述控制裝置分開設置。
另外，射束平行化器36藉由離子束的偏向或收斂使離子束平行化，因此為了這樣的平行化所需要的偏向力或收斂力依賴於離子束所具有之能量。亦即，能量越大，所需要的偏向力或收斂力亦越大。射束平行化器36的偏向力或收斂力按照對射束平行化器36的電輸入(例如電場平行化透鏡84時為電壓)而發生變化。
因此，在離子植入裝置100中，設定離子束的目標射束能量與該離子束的平行化所需要的對射束平行化器36的電輸入之間的關聯對應而預先進行射束平行化器36的設定。在給定的離子植入條件(包含目標射束能量)下，將依據該設定而決定之電輸入賦予射束平行化器36，並使射束平行化器36動作。藉此，若向射束平行化器36入射之離子束的能量與目標射束能量一致，則如第5圖(a)所示，射束平行化器36能夠使該離子束完全平行化。第5圖(a)中，將射束平行化器36的焦點距離記為F0。
然而，若離子束的能量與目標射束能量不同，則在與該目標射束能量相應之設定下，無法藉由射束平行化器36使離子束完全平行化。
例如，離子束的能量小於目標射束能量時，藉由射束平行化器36，離子束將過於收斂或偏向，導致射束平行度偏離完全的平行。如第5圖(b)所示，這相當於使射束平行化器36的焦點F靠近射束平行化器36而將焦點距離設為較小之情況(F1<F0)。並且，離子束的能量大於目標射束能量時，由射束平行化器36產生之離子束的收斂或偏向不足(射束發散)，導致射束平行度偏離完全的平行。如第5圖(c)所示，這相當於使射束平行化器36的焦點F遠離射束平行化器36而將焦點距離設為較大之情況(F2>F0)。
藉由平行化透鏡84周邊的電場計算及離子束的軌道計算，能夠求出該能量偏離與平行度偏離之間的關係。能量成為α倍時，焦點距離成為β倍。對於某一α的值，能夠計算從分別與射束掃描器34的掃描範圍內的若干掃描角度對應之平行化透鏡84出射之出射角。由該等掃描角度(亦即對平行化透鏡84的入射角)及從平行化透鏡84出射之出射角，求出與該能量比α對應之焦點距離比β。藉由求出分別與多數的能量比α的值對應之焦點距離比β，能夠得到能量比α與焦點距離比β之間的關係。依本發明人的分析，能量比α與焦點距離比β具有直線關係，亦即表示為，α=A．β+B(A、B為常數)。另外，該關係不依賴 於掃描角度。焦點距離比β相當於平行度的偏離，因此能夠藉由測定平行度來計算能量比α。
例如，將目標射束能量E0的離子束通過平行化透鏡84時的偏向角度(亦即入射角與出射角之差)設為Φ時，將實際偏向之角度設為Φ+δΦ。若作為理想的情況使離子束的中心與射束線L1一致，則能夠將角度偏離δΦ用作射束平行度。角度偏離δΦ與能量偏離δE成比例。亦即，δE=E0×(δΦ/Φ)。能量運算部204依據該種已知的關係，將測定出之射束平行度(亦即角度偏離δΦ)換算成能量偏離量δE。
平行化透鏡84預先精確地設計為，實現用於使目標能量E0的離子束平行化之偏向角度Φ。並且，平行度係植入處理中的主要參數之一，因此平行度測定部202構成為準確地測定平行度(亦即δΦ)。目標能量E0被確定為所進行之植入處理的規格。因此，射束能量測定裝置200能夠精確地求出能量的偏離量δE、亦即離子束的能量E0+δE。
有關射束平行度的測定，參閱第5圖(b)及第5圖(c)對具體例進行說明。平行度測定部202中，對於離子束的複數個射束部分，測定在與射束基準軌道垂直的方向(x方向)上的射束角度。利用複數個射束部分中第1射束部分206的射束角度δΦ1與第2射束部分208的射束角度δΦ2之差來定義射束平行度δΦ。例如定義為，δΦ=(δΦ1-δΦ2)/2。
第1射束部分206位於x方向上的離子束的外緣部，第2射束部分208位於x方向上的與第1射束部分206相反一側的離子束的外緣部。第2射束部分208與第1射束部分206關於射束線L1對稱。測定點的間隔係在x方向上儘可能較大者為較佳。這是因為，離子束在射束平行化器36中收斂或發散時，測定點彼此相隔時之角度差變大。藉此，測定的靈敏度得到提高。
第5圖(b)及第5圖(c)中圖示出離子束的中心與射束線L1一致，但離子束的能量與目標射束能量不同之情況。如第5圖(b)中所例示，δΦ1=-δΦ2=ξ時，δΦ=(ξ-(-ξ))/2=ξ。並且，如第5圖(c)所例示，δΦ2=-δΦ1=ξ時，δΦ=(-ξ-ξ)/2=-ξ。將這樣得到之射束平行度δΦ換算成能量偏離δE，能夠用此求出離子束的能量。
相對於此，第6圖中圖示出離子束的能量與目標射束能量一致，但離子束的中心偏離射束線L1之情況。如第6圖所例示，δΦ1=δΦ2=ξ時，δΦ=(ξ-ξ)/2=0。由於射束平行度δΦ為零，因此能量偏離δE亦為零。亦即，在第1射束部分206及第2射束部分208沒有能量偏離，離子束的能量與目標射束能量一致。
由於射束平行度δΦ為零，因此第1射束部分206及第2射束部分208藉由射束平行化器36被平行化。然而，如第6圖可知，在射束平行化器36的上游，離子束從射束線L1偏離，因此在射束平行化器36的下游，第1射束部分206及第2射束部分208亦分別從設計上的射束 軌道偏離(傾斜)。
亦可以利用藉由某一測定點上的射束角度定義之量來作為射束平行度。然而，此時，如第6圖所示，若離子束偏離射束線L1，則由該種軌道偏離引起之誤差包含於測定射束角度。其結果，得到不準確的射束平行度。如此一來，藉此得到之能量偏離亦變得不準確。
相對於此，如第5圖(b)及第5圖(c)所例示，若將藉由2個測定點上的射束角度差定義之量用作射束平行度，則能夠排除由上述軌道偏離產生之誤差。由軌道偏離產生之誤差在離子束的局部之間相同。換言之，由於射束平行化器36的上游之軌道偏離，在射束平行化器36的下游的任何射束部分，均產生相同的角度偏離。因此，藉由取得測定射束角度之差，可以得知包含於一方的測定射束角度的誤差與包含於另一方的測定射束角度之誤差。這樣，能夠準確得知射束部分之間的相對的角度偏離。
射束角度的測定點亦可以為3個以上。平行度測定部202亦可以測定第1射束部分206、第2射束部分208及第3射束部分210。如第7圖(a)所例示，如上所述，第1射束部分206及第2射束部分208位於x方向上的彼此相反的一側，第3射束部分210亦可以位於離子束的中心附近。將基於平行度測定部202之第1射束部分206、第2射束部分208及第3射束部分210的x方向測定位置分別設為X1、X2、X3。
平行度測定部202依據測定出之3個射束角度δΦ1、 δΦ2、δΦ3生成x方向射束角度相對於x方向位置之誤差分佈。誤差分佈可藉由已知的任意方法(例如最小二乗法)求出。在第7圖(b)中例示誤差分佈。可以利用該誤差分佈中的x方向位置的變化量δx、及與其對應之x方向射束角度的變化量δΦ之比來定義射束平行度。例如，射束平行度亦可以定義為比δΦ/δx。亦即，射束平行度係相當於x方向的單位長度平均的角度差，這是誤差分佈的斜率。
若離子束產生軌道偏離，則按照該偏離量，測定出之3個射束角度δΦ1、δΦ2、δΦ3同等增加或減少。這相當於第7圖(b)所示之誤差分佈的平行移動。亦即誤差分佈的斜率不變。藉此，藉由利用比δΦ/δx來定義射束平行度，能夠在射束平行度中排除由軌道偏離產生之誤差。
另外，亦可以在射束角度的測定點為2個時生成該種誤差分佈。此時，可以由2個射束部分的與x方向測定位置對應之x方向射束角度測定值運算出比δΦ/δx。
如參閱第1圖進行的說明，離子植入裝置100具備高能量多段直線加速單元14、能量分析電磁鐵24及能量分析狹縫28。由高能量多段直線加速單元14進行之加速在原理上是賦予離子束能量分佈。離子植入裝置100設計為，高能量多段直線加速單元14以適當的參數動作時，能量分佈的中心與狹縫的中心一致。通過狹縫後的射束能量成為目標射束能量。
另外，高能量多段直線加速單元14以和適當的參數 稍微不同之參數動作時，因該參數的不同，離子束的能量稍有增減。如此一來，由能量分析電磁鐵24引起之離子束的偏向角度發生改變，離子束的能量分佈的中心偏離能量分析狹縫28的中心。若射束中心偏離狹縫中心，則與此相應地，通過狹縫後的射束能量將偏離目標射束能量。
因此，測定出之離子束的能量亦可以被用於控制高能量多段直線加速單元14。例如，控制部120可以依據運算出之離子束的能量控制高能量多段直線加速單元14，以使離子束具有目標能量。
此時，控制部120亦可以控制至少一個高頻諧振器14a中的電壓振幅V[kV]。控制電壓者係相當於直接操作離子束的能量。至少一個高頻諧振器14a包含最終段的高頻諧振器為較佳。藉由這樣在最終段的高頻諧振器中控制電壓，能夠輕鬆地調整離子束的能量。
或者，控制部120亦可以控制至少一個高頻諧振器14a中的高頻相位
Figure 104106308-A0202-12-0022-18
[deg]。藉由調整相位，能夠使射束被加速時所接收之能量比例發生改變。
如此一來，能夠精確地調整射束能量。藉此，例如能夠精確地控制向基板W植入的深度。
控制部120亦可以判定測定出之能量偏離量是否超過預先設定之第1臨限值。當能量偏離量超過第1臨限值時，控制部120能夠以將離子束的能量補正為接近目標射束能量之方式控制高能量多段直線加速單元14。當能量偏離量不超過第1臨限值時，控制部120可以判定為離子 束的能量在允許範圍內。
並且，控制部120亦可以判定測定出之能量偏離量是否超過預先設定之第2臨限值。當能量偏離量超過第2臨限值時，控制部120亦可以中斷離子植入處理。第2臨限值可以大於第1臨限值。第2臨限值亦可以與第1臨限值相等。當測定出之能量偏離量超過預先設定之臨限值時，控制部120亦可以選擇中斷離子植入處理或補正能量偏離。
另外，控制部120亦可以判定由能量偏離量求出之離子束的能量是否在預先設定之允許範圍內，來代替比較能量偏離量與臨限值。並且，亦可以由與離子植入裝置100相關聯的及其以外的控制裝置執行該等判定，來代替控制部120。
第8圖係例示本發明的一實施形態之射束測定方法之流程圖。該射束測定方法具備能量測定步驟(S10)及控制步驟(S20)。例如，在離子植入處理的準備製程中，以規定的頻率重複執行該方法。
在能量測定步驟(S10)中，首先，使用射束能量測定裝置200的平行度測定部202，在離子植入裝置100的射束平行化器36的下游測定離子束的平行度(S11)。接下來，使用射束能量測定裝置200的能量運算部204，由測定出之平行度運算出離子束的能量(S12)。
射束能量測定裝置200或控制部120判定運算出之離子束的能量是否適當(S15)。例如，當運算出之能量與目 標能量一致時，或者運算出之能量在目標能量附近的允許範圍內時，判定為離子束的能量適當。當運算出之能量適當時(S15的Y(是))，不需要調整能量，本方法結束。運算出之能量不適當時(S15的N(否))，執行控制步驟(S20)。
在控制步驟(S20)中，依據運算出之離子束的能量控制離子植入裝置100的高能量多段直線加速單元14，以使離子束具有目標能量。藉由控制部120控制高能量多段直線加速單元14。
首先，依據運算出之離子束的能量計算出補正電壓(S21)。補正電壓係用於向離子束賦予目標能量之最終段的高頻諧振器中的RF加速電壓的補正量。接下來，控制部120確認最終段的高頻諧振器的電壓餘力(S22)。亦即，最終段的高頻諧振器可以判定是否能夠額外產生補正電壓。電壓餘力超過補正電壓時(S22的Y)，以產生補正電壓之方式設定最終段的高頻諧振器(S23)。這樣，適當地調整離子束的能量，本方法結束。另外，亦可以在以產生補正電壓之方式設定最終段的高頻諧振器之後執行能量測定步驟(S10)，並再次判定運算出之離子束的能量是否適當(S15)。
另一方面，最終段的高頻諧振器上的電壓餘力不足於補正電壓時(S22的N)，進行用於向離子束賦予目標能量之代替處理(S24)。例如，在至少一個高頻諧振器14a上進行相位調整。或者，亦可以在最終段的高頻諧振器以外的高頻諧振器中調整RF加速電壓。另外，亦可以藉由 組合這樣的代替處理、及將補正電壓的一部分設定於最終段的高頻諧振器，來向離子束賦予目標能量。這樣，本方法結束。亦可以在經由該些調整之後執行能量測定步驟(S10)，並再次判定運算出之離子束的能量是否適當(S15)。
第9圖中概略示出本發明的一實施形態之射束能量測定裝置200的一例。如上所述，離子植入裝置100構成為對被處理物W的表面進行離子植入處理。被處理物W例如為基板，例如為半導體晶圓。藉此，本說明書中為了便於說明，有時將被處理物W稱為基板W，但這並非要將植入處理的對象限定為特定的物體。
離子植入裝置100構成為，藉由射束掃描及機械掃描中的至少一方，對整個基板W照射離子束B。本說明書中，為了便於說明，將設計上的離子束B的行進方向設為z方向，將與z方向垂直的面定義為xy面。如後述，對被處理物W掃描離子束B時，將掃描方向設為x方向，將與z方向及x方向垂直的方向設為y方向。藉此，沿x方向進行射束掃描，沿y方向進行機械掃描。
處理室21具備物體保持部(未圖示)，該物體保持部構成為，保持1片或複數片基板W，並視需要向基板W提供相對於離子束B之例如y方向的相對移動(所謂的機械掃描)。在第9圖中用箭頭D例示機械掃描。並且，處理室21具備射束擋板92。離子束B上不存在基板W時，離子束B入射到射束擋板92。
處理室21中設有射束能量測定裝置200。如上所述，射束能量測定裝置200具備平行度測定部202及能量運算部204。平行度測定部202具備：遮罩102，用於將原始的離子束B整形為測定用離子束Bm；及檢測部104，構成為對測定用離子束Bm進行檢測。
如第9圖所例示，向基板W照射離子束B時，遮罩102及檢測部104位於從離子束B偏離之待避位置。此時，不會向遮罩102及檢測部104照射離子束B。進行測定時，遮罩102及檢測部104藉由未圖示的移動機構移動至橫切離子束B之測定位置(參閱第10圖)。此時，遮罩102位於離子束B的路徑上的最終能量過濾器38(參閱第1圖)與檢測部104之間，檢測部104位於在離子植入處理中放置有基板W的表面之z方向位置。
並且，平行度測定部202具備用於執行離子束測定處理之測定控制部106。測定控制部106可以為以控制離子植入裝置100之方式構成之控制裝置的一部分，亦可以與控制裝置分別設置。能量運算部204可以為測定控制部106的一部分，亦可以與測定控制部106分別設置。測定控制部106亦可以構成為支配如上述的遮罩102及檢測部104的待避位置與測定位置之間的移動。在一實施形態中，離子植入裝置100亦可以構成為，依據平行度測定部202之測定結果控制離子植入處理。
測定控制部106具備射束角度運算部108，該射束角度運算部108構成為，依據表示檢測結果之檢測部104的 輸出，運算實際的離子束B的行進方向相對於設計上的行進方向亦即z方向所成之角度。射束角度運算部108構成為，利用通過測定用離子束Bm的y狹縫110y之射束部分的x方向位置運算x方向射束角度，並利用通過測定用離子束Bm的x狹縫110x之射束部分的y方向位置運算y方向射束角度。
第10圖係概略表示第9圖所示之平行度測定部202之圖。第11圖係在遮罩102的y方向中央切斷第10圖所示之平行度測定部202而從y方向觀察之圖。第12圖係在遮罩102的y狹縫110y的x方向位置切斷第10圖所示之平行度測定部202而從x方向觀察之圖。第13圖係在遮罩102的x狹縫110x的x方向位置切斷第10圖所示之平行度測定部202而從x方向觀察之圖。
遮罩102構成為，使從上游供給之離子束B部分透射並生成測定用離子束Bm。測定用離子束Bm具備y射束部分112y及x射束部分112x(參閱第11圖至第13圖)。y射束部分112y在xy面上具有沿y方向細長的截面。x射束部分112x在xy面上具有沿x方向細長的截面。
遮罩102具備板狀構件，該板狀構件具有使離子束B通過之複數個狹縫或開口。遮罩102上的複數個狹縫包含沿y方向細長的y狹縫110y、及沿x方向細長的x狹縫110x。本說明書中，有時將形成有y狹縫110y之遮罩102的部分稱為“第1遮罩部分”，將形成有x狹縫110x之遮罩102的部分稱為“第2遮罩部分”。
第10圖所示之遮罩102在原始的離子束B所入射之遮罩102上的被照射區域具備3個第1遮罩部分及2個第2遮罩部分。該等第1遮罩部分及第2遮罩部分在x方向上配置為彼此不同。各第1遮罩部分具備1條y狹縫110y，各第2遮罩部分具備1條x狹縫110x。
藉此，遮罩102具有3條y狹縫110y及2條x狹縫110x，y狹縫110y及x狹縫110x在x方向上排列成彼此不同。中央的y狹縫110y配置在離子束B所入射之遮罩102上的被照射區域中的x方向中央。其餘的2條y狹縫110y分別配置在遮罩102上的被照射區域中的x方向端部。另一方面，2條x狹縫110x在y方向上位於相同位置，並配置在遮罩102上的被照射區域中的y方向中央。
y狹縫110y係具有與y射束部分112y對應形狀之貫穿孔。因此y狹縫110y沿x方向具有一狹窄的狹縫寬度，沿y方向具有比該狹縫寬度長的狹縫長度。另一方面，x狹縫110x係具有與x射束部分112x對應形狀之貫穿孔。因此x狹縫110x沿y方向具有一狹窄的狹縫寬度，沿x方向具有比該狹縫寬度長的狹縫長度。
y狹縫110y及x狹縫110x的狹縫長度明顯比狹縫寬度長，狹縫長度例如至少為狹縫寬度的10倍。重視測定的精度時，縮小狹縫寬度為較佳，而重視縮短測定時間時，加寬狹縫寬度為較佳。按照離子束B的y方向的寬度確定y狹縫110y的狹縫長度。
並且，遮罩102中相鄰之2個狹縫的間隔已被確定， 以便測定用離子束Bm入射到檢測部104時，相鄰之2個射束部分彼此分離。如第11圖所示，相鄰之y狹縫110y及x狹縫110x的x方向的間隔已被確定，以便不使相鄰之y射束部分112y與x射束部分112x在檢測部104的z方向位置上彼此重疊。如此一來，能夠避免各射束部分從遮罩102到達檢測部104之前，因各射束部分的發散而使得相鄰之射束部分彼此混雜之情況。
離子束B照射到第1遮罩部分並通過y狹縫110y，從而生成y射束部分112y。離子束B照射到第2遮罩部分並通過x狹縫110x，從而生成x射束部分112x。與遮罩102上的y狹縫110y及x狹縫110x的配置對應而生成3條y射束部分112y及2條x射束部分112x在x方向上排列成彼此不同之測定用離子束Bm。
由檢測部104進行檢測期間，遮罩102保持靜止狀態。藉此，y射束部分112y及x射束部分112x相當於從原始的離子束B切出之特定的一部分。因此，y射束部分112y及x射束部分112x保持xy面上離子束B的特定位置上的射束角度。
檢測部104構成為，檢測y射束部分112y的x方向位置，並檢測x射束部分112x的y方向位置。檢測部104具備移動檢測器，該移動檢測器係能夠以橫切測定用離子束Bm之方式沿x方向移動。在第10圖中用箭頭E例示檢測部104向x方向的移動。藉由檢測器的x方向移動，能夠檢測y射束部分112y的x方向位置。並且，檢 測部104具備在y方向上排列之複數個檢測要件114。由檢測部104中的x射束部分112x的到達位置，檢測x射束部分112x的y方向位置。
這樣，檢測部104能夠在移動檢測器橫切1次測定用離子束Bm期間，檢測y射束部分112y的x方向位置及x射束部分112x的y方向位置。
檢測部104或各檢測要件114例如具備按照所入射之離子的量而生成電流之元件，或者亦可以係能夠檢測離子束之任意的構成。檢測部104或各檢測要件114亦可以為例如法拉第杯。並且，如圖所示之檢測部104代表性地例示有5個檢測要件114，但檢測部104亦可以典型地具備比該數量更多數量(例如至少10個)的檢測要件114的排列。
如第11圖所示，檢測部104為了檢測測定用離子束Bm而向x方向移動時，例如在x方向位置xa上，檢測部104接收來自遮罩102上的x方向端部的y狹縫110y的y射束部分112y。並且，例如在x方向位置xb上，檢測部104接收來自一方的x狹縫110x的x射束部分112x。而且，例如在x方向位置xc上，檢測部104接收來自x方向中央的y狹縫110y的y射束部分112y。同樣地，就檢測部104而言，例如在x方向位置xd上接收來自另一方的x狹縫110x的x射束部分112x，並且例如在x方向位置xe上接收來自x方向端部的y狹縫110y的y射束部分112y。
檢測部104將向x方向移動後所得到之x方向位置與射束電流之間的關係輸出至射束角度運算部108。射束角度運算部108依據x方向位置與射束電流之間的關係，特定y射束部分112y的x方向位置。射束角度運算部108例如將與y射束部分112y對應之射束電流峰值的x方向位置確定為該y射束部分112y的x方向位置。
如第12圖所示，y射束部分112y遍及在y方向上排列之若干檢測要件114而入射。因此，在本實施形態中，將從每個檢測要件114輸出之射束電流進行合計，並將該合計的射束電流使用於特定y射束部分112y的x方向位置。
如已知，依據在z方向上的第1位置與第2位置之間的x方向的射束變位量、及第1位置與第2位置的z方向距離之比，能夠運算x方向射束角度θx。檢測時，遮罩102被保持於規定的部位，因此遮罩102上的各狹縫的z方向位置、及該z方向位置上的各狹縫的xy面內位置是已知的。並且，檢測部104的z方向位置亦是已知的。因此，利用該等已知的位置關係、及檢測出之y射束部分112y的x方向位置，能夠運算x方向射束角度θx。
在此，射束平行度例如亦可以定義為2個測定點之間的角度差δθ=θx1-θx2。測定點的間隔係在掃描平面內儘可能遠者為較佳。這是因為，射束成為收斂軌道或發散軌道時，計測位置盡儘可能遠者，角度差增大，因此靈敏度變高。
如第11圖所示，y射束部分112y的x方向的寬度與y狹縫110y的x方向的寬度對應而變得較細。因此，容易特定與y射束部分112y對應之射束電流峰值的x方向位置。並且，如第12圖所示，y射束部分112y與y狹縫110y對應而在y方向上寬度較寬。因此，和如以往那樣使用具有圓形小孔之遮罩時相比，能夠增大檢測部104所接收之射束電流。
同樣，依據在z方向上的第1位置與第2位置之間的y方向的射束變位量、及第1位置與第2位置在z方向距離之比，能夠運算y方向射束角度θy。如第13圖所示，x射束部分112x的y方向的寬度與x狹縫110x的y方向的寬度對應而變得較細。x射束部分112x到達檢測部104的某一特定的檢測要件114，可以將該檢測要件114的y方向位置視為x射束部分112x的y方向位置。利用這樣檢測出之x射束部分112x的y方向位置、及遮罩102與檢測部104之間的已知的位置關係，能夠運算y方向射束角度θy。如第11圖所示，x射束部分112x與x狹縫110x對應而在x方向上寬度較寬，因此能夠增大檢測部104所接收之射束電流。
如此，藉由在單一的遮罩102上形成x方向狹縫及y方向狹縫，能夠以1個遮罩102同時測定x方向射束角度θx及y方向射束角度θy。
藉由將複數個y狹縫110y分別設置於x方向上的不同位置，能夠求出離子束B的x方向射束角度θx的x方 向分佈。例如，可以將由中央的y射束部分112y得到之x方向射束角度θx用作離子束B的x方向射束角度的代表值。並且，作為表示x方向射束角度θx的均一性之指標，例如亦可以使用該代表值與由端部的y射束部分112y得到之x方向射束角度θx之差。
並且，藉由將複數個x狹縫110x分別設置於x方向上的不同位置，能夠求出離子束B的y方向射束角度θy的x方向分佈。
在上述實施形態中，檢測部104以一定速度向x方向移動。這有檢測部104的動作變得簡單之優點。然而，在一實施形態中，為了增大檢測部104所接收之射束電流量，檢測部104亦可以構成為，在移動檢測器橫切1次測定用離子束Bm期間調整該移動速度。例如，為了接收x射束部分110x，移動檢測器亦可以減速或靜止。具體而言，例如，移動檢測器可以在將要接收x射束部分110x之前減速，並持續減速至通過該x射束部分110x。或者，移動檢測器亦可以在接收x射束部分110x之位置停止規定時間。
第14圖係用於說明利用第9圖所示之平行度測定部202之平行度測定處理的一例之流程圖。首先，在離子束所通過之位置設置遮罩(S31)。機械地進行該操作。如上所述，遮罩上設有y狹縫及x狹縫。之後，直至本方法結束，遮罩被保持在該位置，並在測定期間遮罩保持靜止狀態。
接下來開始照射離子束(S32)。離子束通過遮罩的狹縫，藉此準備測定用離子束。如上所述，測定用離子束具備：y射束部分，在與離子束行進方向垂直之y方向上較長；及x射束部分，在與前述行進方向及y方向垂直之x方向上較長。
接著，測定射束角度(S33)。使用檢測部測定通過遮罩之離子束的到達位置。檢測y射束部分的x方向位置，並檢測x射束部分的y方向位置。此時，檢測部視需要而相對於測定用離子束移動。利用檢測出之x方向位置運算x方向射束角度(亦即平行度)，利用檢測出之y方向位置運算y方向射束角度。之後，離子束的照射結束(S34)，最後解除遮罩的設置(S35)。遮罩返回待避位置。這樣，本方法結束。
以上，依據實施形態對本發明進行了說明。但本發明並不限定於上述實施形態，能夠進行各種設計變更，可以具有多種變形例，並且這樣的變形例亦在本發明的範圍內，這係被本領域技術人員所認同者。
在上述實施形態中，離子植入裝置100具備靜電型的射束平行化器36，但本發明並不限定於此。在一實施形態中，離子植入裝置100亦可以具備磁場型的射束平行化器。此時，藉由將上述說明中的電壓置換為磁場，能夠同樣地測定能量。
並且，在一實施形態中，測定出之離子束的能量亦可以被用於控制高能量多段直線加速單元14以外的離子植 入裝置100的構成要件。
在一實施形態中，離子植入裝置100可構成為向處理室21提供有時還被稱為帶狀射束的、具有在與z方向垂直的一方向上較長的截面之離子束。此時，離子束例如具有比y方向的寬度更長的x方向的寬度。藉此，射束能量測定裝置亦可以具備：平行度測定部，在射束平行化器的下游測定帶狀射束的平行度；及能量運算部，由測定出之平行度運算離子束的能量。
10‧‧‧離子源
11‧‧‧引出電極
12‧‧‧離子束生成單元
14‧‧‧高能量多段直線加速單元
15a‧‧‧第1線形加速器
15b‧‧‧第2線形加速器
16‧‧‧射束偏向單元
18‧‧‧射束輸送線單元
20‧‧‧基板處理供給單元
21‧‧‧處理室
22(22a)‧‧‧質量分析裝置(質量分析磁鐵)
22b‧‧‧質量分析狹縫
24‧‧‧能量分析電磁鐵
26‧‧‧四極透鏡
28‧‧‧能量分析狹縫
30‧‧‧偏向電磁鐵
32‧‧‧射束整形器
34‧‧‧射束掃描器
36‧‧‧射束平行化器
38‧‧‧最終能量過濾器
40‧‧‧晶圓
64a‧‧‧橫向收斂透鏡
64b‧‧‧縱向收斂透鏡
100‧‧‧離子植入裝置
200‧‧‧射束能量測定裝置
202‧‧‧平行度測定部
204‧‧‧能量運算部

Claims (19)

  1. 一種離子植入裝置，其特徵為具備：射束平行化器，在射束基準軌道上具有焦點，該射束平行化器將前述複數個射束軌道分別因應入射角度以不同之偏向角度偏向，以便在包含前述射束基準軌道之平面，使從前述焦點朝前述射束平行化器分別提供不同之入射角度的方向之複數個射束軌道在目標射束能量下與前述射束基準軌道平行；平行度測定部，對於通過前述射束平行化器之離子束，在前述射束平行化器的下游測定射束平行度，該射束平行度表示前述平面內在與前述射束基準軌道垂直的方向上的射束角度的誤差；能量運算部，依據前述射束平行度運算前述離子束的能量相對於前述目標射束能量之偏離量；高能量多段直線加速單元，配設於前述射束平行化器的上游，並具備複數段的高頻諧振器；及控制部，依據運算出之前述離子束的能量偏離量控制前述高能量多段直線加速單元，以使前述離子束具有前述目標射束能量。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子植入裝置，其中，前述平行度測定部對於前述離子束的複數個射束部分，測定前述平面內在與前述射束基準軌道垂直的前述方向上的射束角度。
  3. 如申請專利範圍第2項之離子植入裝置，其中， 利用前述複數個射束部分中的第1射束部分的射束角度與第2射束部分的射束角度之差來定義前述射束平行度。
  4. 如申請專利範圍第2項之離子植入裝置，其中，前述複數個射束部分係包含第1射束部分、第2射束部分及第3射束部分之至少3個射束部分，前述平行度測定部依據測定出之至少3個射束角度生成相對於前述方向上的位置之射束角度的誤差分佈，利用前述誤差分佈中的前述位置的差與所對應之前述射束角度的變化量之比來定義前述射束平行度。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之離子植入裝置，其中，前述第1射束部分位於前述方向中前述離子束的外緣部，前述第2射束部分位於前述方向中與前述第1射束部分相反一側的前述離子束的外緣部。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入裝置，其中，前述能量運算部依據利用前述目標射束能量定義之已知的關係，由前述射束平行度運算前述能量偏離量。
  7. 如申請專利範圍第1項之離子植入裝置，其中，前述控制部控制至少一個高頻諧振器中的電壓振幅。
  8. 如申請專利範圍第7項之離子植入裝置，其中，前述至少一個高頻諧振器包含最終段的高頻諧振器。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入裝 置，其中，前述控制部控制至少一個高頻諧振器中的高頻相位。
  10. 一種離子植入裝置，其特徵為具備：射束平行化器，在射束基準軌道上具有焦點，該射束平行化器將前述複數個射束軌道分別因應入射角度以不同之偏向角度偏向，以便在包含前述射束基準軌道之平面，使從前述焦點朝前述射束平行化器分別提供不同之入射角度的方向之複數個射束軌道在目標射束能量下與前述射束基準軌道平行；平行度測定部，對於通過前述射束平行化器之離子束，在前述射束平行化器的下游測定射束平行度，該射束平行度表示前述平面內在與前述射束基準軌道垂直的方向上的射束角度的誤差；及能量運算部，依據前述射束平行度運算前述離子束的能量相對於前述目標射束能量之偏離量；當將前述平面內與前述射束基準軌道垂直的前述方向設為x方向，將與前述射束基準軌道及x方向垂直的方向設為y方向時，前述射束平行化器在前述射束平行化器的下游形成沿著x方向擴大之射束通過區域，前述平行度測定部具備遮罩，該遮罩用於將前述離子束整形為在y方向上具有較長的y射束部分之測定用射束，前述平行度測定部檢測前述y射束部分的x方向位 置，由檢測出之x方向位置測定前述射束平行度。
  11. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入裝置，其中：還具備配設於前述射束平行化器的上游之射束掃描器。
  12. 一種離子植入裝置，其特徵為具備：射束平行化器，在射束基準軌道上具有焦點，該射束平行化器將前述複數個射束軌道分別因應入射角度以不同之偏向角度偏向，以便在包含前述射束基準軌道之平面，使從前述焦點朝前述射束平行化器分別提供不同之入射角度的方向之複數個射束軌道在目標射束能量下與前述射束基準軌道平行；平行度測定部，對於通過前述射束平行化器之離子束，在前述射束平行化器的下游測定射束平行度，該射束平行度表示前述平面內在與前述射束基準軌道垂直的方向上的射束角度的誤差；及能量運算部，依據前述射束平行度運算前述離子束的能量相對於前述目標射束能量之偏離量；前述平行度測定部設置在用於對被處理物進行離子植入處理之處理室。
  13. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入裝置，其中，前述射束平行化器係靜電型的射束平行化器。
  14. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入 裝置，其中，前述射束平行化器係磁場型的射束平行化器。
  15. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置構成為，當前述能量偏離量超過預先設定之臨限值時，中斷離子植入處理。
  16. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之離子植入裝置，其中，前述離子植入裝置構成為，當前述能量偏離量超過預先設定之臨限值時，將前述離子束的能量補正為接近前述目標射束能量。
  17. 一種射束能量測定方法，其特徵為具備：在離子植入裝置中，在射束平行化器的下游測定射束平行度；及依據利用前述目標射束能量定義之已知的關係，由前述射束平行度運算離子束的能量相對於目標射束能量之偏離量；依據運算出之前述離子束的能量偏離量，控制配設於前述射束平行化器的上游且具備複數段高頻諧振器的高能量多段直線加速單元，以使前述離子束具有前述目標射束能量。
  18. 如申請專利範圍第17項之射束能量測定方法，其中，還具備如下製程：當前述能量偏離量超過預先設定之 臨限值時，中斷離子植入處理。
  19. 如申請專利範圍第17項之射束能量測定方法，其中，當前述能量偏離量超過預先設定之臨限值時，將前述離子束的能量補正為接近前述目標射束能量。
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