WO2007114120A1 - イオン注入装置 - Google Patents

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WO2007114120A1
WO2007114120A1 PCT/JP2007/056474 JP2007056474W WO2007114120A1 WO 2007114120 A1 WO2007114120 A1 WO 2007114120A1 JP 2007056474 W JP2007056474 W JP 2007056474W WO 2007114120 A1 WO2007114120 A1 WO 2007114120A1
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ion
ion beam
slit
mass separation
separation
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PCT/JP2007/056474
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Ichiro Nakamoto
Hiroshi Horai
Tatsuya Sodekoda
Masahiro Yoshida
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Ihi Corporation
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Publication date
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Definitions

  • the present invention is a mass separation type ion implantation in which an ion beam containing a desired ion species extracted from an ion source is mass-separated by passing it through a magnetic field, and ion implantation is performed by irradiating a substrate with the ion beam subjected to mass separation It relates to the device.
  • an ion implantation apparatus is used to perform ion implantation for implanting impurities into silicon or a silicon thin film.
  • Phosphorus (P), boron (B), etc. are ion species implanted into the substrate, and a ribbon with a rectangular cross section that is accelerated by supplying a source gas containing these to the ion source and turning it into plasma, which is extracted from the plasma and accelerated.
  • Ion implantation is performed by irradiating the substrate with a shaped ion beam.
  • the source gas is a phosphine (PH) or diborane (B H) diluted with hydrogen.
  • the ion beam extracted from the ion source is directly injected into the substrate, hydrogen ions and other unnecessary ions are required in addition to the P ion species (PHx) and B ion species (B Hx) to be injected.
  • Necessary ion species are implanted.
  • a mass separation type ion implantation apparatus in which a desired ion species is selected by mass separation of an ion beam extracted from an ion source and irradiated onto a substrate.
  • This type of mass separation type ion implantation apparatus includes a mass separation electromagnet that allows an ion beam extracted from an ion source to pass therethrough and a slit that receives the ion beam that has passed through the electromagnet.
  • the slit disclosed in Patent Document 1 is obtained by forming a hole 63 in a slit plate 62 as shown in FIG. 1A.
  • the slits disclosed in Patent Document 2 are arranged opposite to both sides in the ion beam thickness direction (short direction of the beam cross section), and a pair of slits whose distance can be adjusted.
  • Boards 64, 64 are arranged opposite to both sides in the ion beam thickness direction (short direction of the beam cross section), and a pair of slits whose distance can be adjusted.
  • ions move in a uniform magnetic field, they rotate with a radius of curvature that depends on their charge and mass. Since the rolling motion is performed, the ion species can be separated by passing the ion beam through the mass separation electromagnet and arranging a slit on the trajectory where a desired ion species is expected to reach after the passage.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11 339711
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-327713
  • the substrate size is about 300 mm at most, so the size of the ion beam may be about the same if the substrate is implanted without scanning.
  • the dimension in the width direction of the ion beam is required to be about 800 mm.
  • the magnetic poles of the mass separation electromagnet that performs mass separation are arranged opposite to both sides of the ion beam in the width direction, when mass separation is performed for an ion beam having a beam width of about 800 mm as described above, The distance between the magnetic poles of the separated magnet is also 800mm or more.
  • the output ion beam has uneven current density distribution, or the beam cross sectional shape is distorted by a rectangular force.
  • the beam cross-sectional shape tends to be distorted from a rectangular shape to a “ ⁇ ” shape as shown in FIG.
  • This is the Lorentz force received by ions that have passed through a strong magnetic field.
  • the distortion shape of the beam varies depending on the shape and specifications of the electromagnet used, the method of applying the magnetic field, etc., and it does not necessarily change to the shape of the “ ⁇ ”, but the reverse “ ⁇ ” shape or other shapes. May be deformed.
  • the " ⁇ "-shaped ion beam as described above passes through the slit formed in the slit plate as shown in FIG. 1A. If it does, the part that protrudes from the slit is shielded and cannot pass through, causing a problem of current loss.
  • using a pair of slit plates with adjustable spacing, as shown in Fig. 1B, to reduce current loss (in other words, to increase the amount of beam current) and increase the slit spacing There is a problem that the mass separation resolution of ions is lowered.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus capable of reducing current loss while maintaining high mass separation resolution during ion mass separation. It is another object of the present invention to provide an ion implantation apparatus that can reduce the uniformity of the current density distribution of the ion beam and make it uniform.
  • an ion implantation apparatus employs the following means.
  • An ion implantation apparatus has an ion source for generating a plasma containing a desired ion species to be implanted into a substrate, and a rectangular cross section containing the desired ion species from the plasma of the ion source.
  • An extraction electrode system for extracting an ion beam a mass separation electromagnet for deriving an ion beam containing a desired ion species by bending the extracted ion beam toward its thickness direction to perform mass separation, and ions from the mass separation electromagnet
  • a separation slit that receives the beam and selectively passes the desired ions, and is applied to an ion implantation apparatus that performs ion implantation by irradiating the substrate with the ion beam that has passed through the separation slit.
  • the separation slit is characterized in that the shape of the gap through which the ion beam passes is variably configured.
  • the separation slit is configured such that the gap shape through which the ion beam passes is variable, so the gap shape changes according to the distorted beam shape of the ion beam that has passed through the mass separation electromagnet.
  • the gap shape changes according to the distorted beam shape of the ion beam that has passed through the mass separation electromagnet.
  • the same “ ⁇ ” shape can be formed. For this reason, current loss can be reduced while maintaining high mass separation resolution.
  • An ion implantation apparatus includes an ion source that generates a plasma containing a desired ion species to be implanted into a substrate, and the desired ion species from the plasma of the ion source.
  • a separation slit that receives an ion beam from a separation electromagnet and selects and passes the desired ions, and is applied to an ion implantation apparatus that performs ion implantation by irradiating the substrate with the ion beam that has passed through the separation slit.
  • the gap is disposed between the extraction electrode system and the mass separation electromagnet to form a gap through which the ion beam passes, and is extracted from the ion source. It is characterized by comprising a variable slit in which the gap shape is variably configured so as to shield a part of the ion beam.
  • variable slit is configured so that the gap shape is variably configured so as to shield a part of the ion beam extracted from the ion beam
  • the current density is relatively reduced after passing through the mass separation electromagnet.
  • An ion implantation apparatus comprises an ion source for generating a plasma containing a desired ion species to be implanted into a substrate, and the desired ion species from the plasma of the ion source.
  • An extraction electrode system for extracting an ion beam having a rectangular cross section, a mass separation electromagnet for bending the extracted ion beam toward the thickness direction thereof to perform mass separation and deriving an ion beam containing a desired ion species, and the mass Before receiving an ion beam from a separation electromagnet A separation slit for selecting and passing desired ions; and an ion implantation apparatus that performs ion implantation by irradiating a substrate with an ion beam that has passed through the separation slit.
  • the gap shape through which the beam passes is variably configured, and is further disposed between the extraction electrode system and the mass separation electromagnet to form a gap through which the ion beam passes. It is characterized by comprising a variable slit in which the gap shape is variably configured so as to shield a part of the ion beam drawn from the source.
  • the separation slit is configured such that the gap shape through which the ion beam passes is variable, so that the gap shape changes according to the distorted beam shape of the ion beam that has passed through the mass separation electromagnet. Can be made. For this reason, current loss can be reduced while maintaining high mass separation resolution.
  • the gap shape is variably configured so as to shield a part of the ion beam extracted from the ion beam, the current density is expected to be relatively high after passing through the mass separation electromagnet. By shielding and removing in advance, unevenness of the current density distribution of the ion beam after passing through the mass separation electromagnet can be reduced and uniformized.
  • the separation slit and the first slit arranged opposite to each other at both sides in the thickness direction of the ion beam are the same as the first slit.
  • the first slit and the second slit are composed of a plurality of small slits divided in the width direction of the ion beam, and each small slit is an ion between the small slits adjacent in the width direction.
  • the small slits are arranged so as not to form a gap through which the beam passes, and are configured to be movable independently from each other in the thickness direction.
  • the first slit and the second slit which are arranged to face each other with a gap on both sides in the thickness direction of the ion beam, are each divided into a plurality of small slits divided in the width direction of the ion beam.
  • each small slit is configured to be movable independently from each other in the thickness direction of the ion beam.
  • the ion implantation apparatus is disposed downstream of the mass separation electromagnet in the ion beam traveling direction, and receives the ion beam and measures the cross-sectional shape of the ion beam.
  • an ion monitor that is disposed on the downstream side of the separation slit in the ion beam traveling direction and receives the ion beam that has passed through the separation slit and measures the type and ratio of ion species contained in the ion beam.
  • Each of the plurality of small slits can be controlled independently, and each small slit is controlled so as to obtain a desired mass separation resolution based on measurement information from the beam profile monitor and the ion monitor.
  • a control device for controlling for controlling.
  • each small slit of the separation slit is feedback controlled to obtain a desired mass separation resolution. Loss can be reduced by automatic control.
  • variable slit and the first slit disposed opposite to each other in the thickness direction of the ion beam and the first slit are arranged.
  • the first slit and the second slit are composed of a plurality of small slits divided in the width direction of the ion beam, and each small slit is configured to be movable independently from each other in the thickness direction. It is characterized by that.
  • the first slit and the second slit which are opposed to each other at both sides in the thickness direction of the ion beam, are each divided into a plurality of small slits divided into a plurality of portions in the width direction of the ion beam.
  • each small slit is configured to be movable independently from each other in the thickness direction of the ion beam. By adjusting the position of each small slit, the ion beam extracted from the ion source can be adjusted. The gap shape can be easily changed so as to shield a part.
  • the ion implantation apparatus is disposed downstream of the mass separation electromagnet in the ion beam traveling direction, receives the ion beam, and has a cross-sectional shape and current of the ion beam.
  • the beam profile monitor for measuring the density distribution and the operations of each of the plurality of small slits can be controlled independently, and the ion beam received by the variable slit based on the measurement information from the beam profile monitor. A portion where the current density is relatively high after passing through the mass separation electromagnet is predicted, and each small slit is shielded by each small slit arranged at a position corresponding to the predicted portion.
  • a control device for controlling.
  • each small slit of the variable slit is feedback-controlled to predict a portion where the current density becomes relatively high after passing through the mass separation electromagnet, and the predicted portion Since each small slit is controlled so that a part of the ion beam is shielded by each small slit arranged at the position corresponding to, the current density distribution of the ion beam after passing through the mass separation magnet is made uniform Can be realized by automatic control.
  • FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a separation slit in the prior art.
  • FIG. 1B is a diagram showing a configuration of another separation slit in the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining deformation of an ion beam cross-sectional shape.
  • FIG. 3 is a plan view showing a configuration of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a separation slit in an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a variable slit in the ion implantation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a configuration of an ion implantation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view showing the configuration of an ion implantation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the configuration of the ion implantation apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view and
  • FIG. 4 is a side view.
  • a substrate 3 to be processed is a semiconductor substrate 3, a glass substrate for a liquid crystal panel, or the like.
  • the substrate 3 has a rectangular shape.
  • the short piece dimension W1 is 730 mm
  • the long side dimension W2 is 920 mm.
  • the substrate shape is not limited to a rectangle, and may be a square or a circle.
  • the ion implantation apparatus 10 mass-separates the ion beam 1 containing the desired ion species extracted from the ion source 12 by the mass separation electromagnet 17 and selects and passes the desired ion species by the separation slit 20.
  • the ion beam 1 is irradiated to the substrate 3 in the processing chamber 19 to perform ion implantation. That is, the ion implantation apparatus 10 is a mass separation type ion implantation apparatus.
  • the path of the ion beam 1 between the ion source 12 and the processing chamber 19 is surrounded by a vacuum vessel 16.
  • the ion source 12 and the vacuum vessel 16, and the vacuum vessel 16 and the processing chamber 19 are hermetically connected to each other, and the inside is evacuated by a vacuum pump (not shown).
  • the ion source 12 is a device that generates a plasma 13 containing a desired ion species to be implanted into the substrate 3.
  • ion species to be implanted into the substrate 3 include P ions and B ions.
  • These source gases as raw materials are supplied to the ion source 12 from a raw material gas supply device (not shown).
  • the source gas is, for example, phosphine (PH) when the ion species to be injected is P ion, and is diborane (B H), for example, when it is B ion, and these are water.
  • thermoelectrons are generated by a filament (not shown), and molecules of a supplied source gas are ionized to generate a plasma 13 containing a desired ion species.
  • the plasma 13 containing the desired ion species generated in the ion source 12 is output from the ion source 12.
  • the extraction electrode system 15 By the extraction electrode system 15 arranged on the side, it is extracted as a ribbon-shaped ion beam 1 having a rectangular cross section (see FIG. 6).
  • the extraction electrode system 15 includes a plurality (three in this example) of electrodes having a plurality of holes. However, the extraction electrode system 15 may be a grid-like or net-like electrode, or a slit-like electrode.
  • the dimension in the longitudinal direction of the cross section perpendicular to the ion beam traveling direction is larger than the short side dimension W1 of the substrate 3.
  • the above dimension in the longitudinal direction is 800mm (about) or more.
  • a cross section perpendicular to the ion beam traveling direction is referred to as an “ion beam cross section” or simply a “beam cross section”.
  • the longitudinal dimension of the beam cross section is called the “ion beam width”.
  • the dimension in the short direction of the beam cross section is called “the thickness of the ion beam”.
  • the cross-sectional rectangular shape is a concept including a shape whose cross section is close to a rectangle or whose cross section is a rectangle, and does not mean only a complete rectangle.
  • the ion beam 1 extracted from the ion source 12 passes through the variable slit 30 and is introduced into the mass separation magnet 17.
  • the mass separation electromagnet 17 has magnetic poles 18 arranged opposite to both sides in the width direction of the ion beam 1 passing through the inside, and the magnetic pole 18 forms a magnetic field perpendicular to the beam traveling direction. ing.
  • a magnetic field is formed in the direction of arrow B in FIG.
  • the magnetic pole spacing is 800 mm or more.
  • the mass separation electromagnet 17 configured in this way includes the desired ion species by mass-bending the ion beam 1 drawn from the ion source 12 by bending it in the thickness direction. Ion beam 1 is derived.
  • each ion species included in the ion beam 1 performs a rotational motion with a radius of curvature depending on its charge and mass.
  • a separation slit 20 that receives the ion beam 1 from the mass separation electromagnet 17 and selects and passes the desired ions is arranged on the orbit where the ion species of the ion is expected to reach. Further, the separation slit 20 is configured such that the gap shape through which the ion beam 1 passes is variable.
  • the magnetic pole interval of the mass separation electromagnet 17 is widened to 800 mm or more, as described above, it is difficult to form a uniform magnetic field in the entire region through which the ion beam passes. Then, when the ion beam 1 having a rectangular cross section is passed through an electromagnet including such a non-uniform magnetic field region, as described above, the beam cross sectional shape is a rectangular force-distorted shape (for example, “ Deforms to
  • the separation slit 20 is configured so that the gap shape for allowing the ion beam 1 to pass through is variably configured! /. Therefore, in accordance with the distorted beam shape of the ion beam 1 that has passed through the mass separation electromagnet 17, The gap shape can be changed. For example, for the above-mentioned “ ⁇ ” shape beam, the same “ ⁇ ” shape can be formed. Therefore, current loss can be reduced while maintaining high mass separation resolution.
  • the shape of the distortion of the beam varies depending on the form and specifications of the electromagnet used, the method of applying the magnetic field, etc., and it does not necessarily transform into the shape of " ⁇ ", but the reverse " ⁇ " It may be deformed to a mold or other shape.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the separation slit 20 in the present embodiment. This figure shows an example in which the ion beam 1 is deformed into a “ ⁇ ” shape by passing through the mass separation electromagnet 17.
  • the separation slit 20 is composed of a first slit 21A and a second slit 21B that are opposed to each other with an interval on both sides in the thickness direction of the ion beam 1.
  • the ion beam 1 passes through the gap formed by the first slit 21A and the second slit 21B.
  • the first slit 21 A and the second slit 21 B are composed of small slits 23, 2 3... Divided into a plurality of portions in the width direction of the ion beam 1.
  • the small slit 23 has a strip shape. Further, each of the first slit 21A and the second slit 21B is divided into 10 parts, and a pair opposing each other in the thickness direction of the beam is used as a pair, and 10 pairs are arranged.
  • Each small slit 23 is arranged so that a gap through which the ion beam 1 passes is not formed between each small slit 23 adjacent in the width direction of the ion beam 1.
  • the arrangement of the small slits 23 so as not to form a gap through which the ion beam 1 passes is not particularly limited.
  • the width direction of the ion beam 1 is not limited.
  • a configuration is possible in which the small slits 23 are shifted so that the small slits 23 adjacent to each other overlap each other.
  • one of the small slit 23 and the other small slit 23 adjacent to each other in the width direction of the ion beam 1 is inserted into the opposite side, and the other is moved relative to the thickness direction of the ion beam 1.
  • a configuration in which the cross-sectional concave portion and the cross-sectional convex portion that allow the cross-section are formed is conceivable.
  • Each small slit 23 is configured to be movable independently from each other in the thickness direction of the ion beam 1.
  • each of the small slits 23 can be moved forward and backward in the thickness direction of the ion beam 1 by means of the actuators 25, 25.
  • Each of the actuators 25 is controlled in response to a control signal S1 from a control device 38 to be described later. According to such a configuration, by adjusting the position of each small slit 23, the gap shape can be easily changed according to the distorted beam shape of the ion beam 1 that has passed through the mass separation electromagnet 17. Can do.
  • each small slit 23 along the outer shape of the beam containing only the desired ion species, the ion species other than the desired ion species are shielded and the desired ion species are removed. Since it can be passed through, it can maintain high mass separation resolution and reduce current loss.
  • the followability to the distortion of the beam shape improves, so that the mass separation resolution of ions is improved and the current loss can be further reduced.
  • each small slit 23 is just in contact with the outer shape of the beam containing only the desired ion species.
  • the position of each small slit 23 may be adjusted so as to completely shield the portion containing other ion species.
  • higher mass separation resolution can be obtained, but the current loss reduction effect is slightly inferior to the example of FIG.
  • a substrate slider 28 is installed that moves the substrate 3 in the direction of arrow C in the figure while holding the substrate 3.
  • the substrate slider 28 is reciprocated by a driving device (not shown).
  • the arrow C is in the same direction as the thickness direction of the ion beam 1 that has passed through the separation slit 20.
  • the ion implantation apparatus 10 further includes a beam profile monitor 40, an ion monitor 29, and a control device 38.
  • the beam profile monitor 40 is disposed downstream of the mass separation electromagnet 17 in the direction of travel of the ion beam 1, receives the ion beam 1, and measures the cross-sectional shape of the ion beam 1.
  • the beam profile monitor 40 is a movable wire collector 40A, and includes a first wire 41 provided so as to be capable of reciprocating in the direction indicated by the arrow X (same as the thickness direction of the ion beam 1), This is a force with the second gear 42 that can be reciprocated in the arrow Y direction.
  • this movable wire collector 40A while receiving the ion beam 1, the first wire 41 and the second wire 42 are moved in the X direction and the Y direction, respectively.
  • a current value is obtained, and the cross-sectional shape of the ion beam 1 can be measured based on the current value. Note that when the cross-sectional shape of the ion beam 1 is measured, the slit width of the separation slit 20 needs to be fully opened.
  • the current profile of the ion beam 1 can be measured (estimated) by the beam profile monitor 40.
  • the beam profile monitor 40 is not limited to the movable wire collector 40A, but may be another known one.
  • the beam profile monitor 40 is disposed between the separation slit 20 and the processing chamber 19.
  • the front side of the substrate slider 28 in the processing chamber 19 may be arranged on the back side or between the mass separation electromagnet 17 and the separation slit 20.
  • the ion monitor 29 is disposed downstream of the separation slit 20 in the traveling direction of the ion beam 1.
  • the ion monitor 29 receives the ion beam 1 that has passed through the separation slit 20, and the type of ions included in the ion beam 1 and The ratio is measured.
  • This form of ion monitor 29 is special For example, a known one such as a mass spectrometric method using an electromagnet and one or a plurality of Faraday cups can be employed.
  • the ion monitor 29 in the present embodiment does not move in the X direction (same as the thickness direction of the ion beam 1), but can sufficiently cope with the thickness of the ion beam 1. Further, the ion monitor 29 is configured to be able to reciprocate in the Y direction (same as the width direction of the ion beam 1) by a driving device (not shown).
  • This ion monitor 2 it is possible to measure the types of ion species contained in the ion beam 1 and a ratio thereof in a certain range at an arbitrary position in the width direction.
  • the ion monitor 29 is disposed on the back side of the substrate slider 28. However, if the ion monitor 29 is downstream of the separation slit 20 in the ion beam traveling direction, the ion monitor 29 is disposed on the front side of the substrate slider 28. It will be placed.
  • the control device 38 can independently control the operation of each of the plurality of small slits 23 in the separation slit 20, and based on the measurement information from the beam profile monitor 40 and the ion monitor 29, a desired mass is obtained.
  • Each small slit 23 is controlled so as to obtain a separation resolution.
  • each small slit 23 is adjusted so that the slit width of the first slit 21A and the second slit 21B in the separation slit 20 is maximized.
  • the beam profile monitor 40 measures (estimates) the cross-sectional shape of the ion beam 1 that has passed through the mass separation electromagnet 17 (that is, the shape of the entire beam including ion species other than the desired ion species in FIG. 5). Based on this measurement information, each small slit 23 is moved to a predetermined position.
  • This predetermined position is, for example, a position where a predetermined amount is shielded on both sides in the thickness direction of the beam with respect to the shape of the entire beam including the ion species other than the desired ion, or each small slit 23 has a desired ion. If the outer shape of the beam including only the species is followed, the position can be predicted based on data obtained experimentally in advance.
  • the ion monitor 29 is used to select a range of areas corresponding to one or more pairs of small slits 23. Measure the type and proportion of ion species contained in ion beam 1. From this measurement information, the mass separation resolution is obtained. If the mass separation resolution does not satisfy the desired value, one or both of the pair of small slits 23 are moved so as to narrow the slit width, and again the ion monitor 29 The mass separation resolution is obtained based on the measurement information, and this operation is repeated until the mass separation resolution satisfies the desired value.
  • the ion monitor 29 is moved to a range corresponding to the other pair of small slits 23 and the same operation as described above is performed. In this way, when the mass separation resolution satisfies a desired value for the entire width direction of the ion beam 1, the position adjustment control of the separation slit 20 by the control device 38 is finished.
  • the beam profile monitor 40, the ion monitor 29, and the control device 38 are used to feedback-control each small slit 23 of the separation slit 20 to obtain a desired mass separation resolution. Maintenance of mass separation resolution and reduction of current loss can be realized by automatic control.
  • the ion implantation apparatus 10 includes a variable slit 30 disposed between the extraction electrode system 15 and the mass separation electromagnet 17.
  • the variable slit 30 forms a gap through which the ion beam 1 passes, and the gap shape is variably configured so as to shield a part of the ion beam 1 drawn from the ion source 12.
  • the magnetic pole spacing of the mass separation electromagnet 17 is increased corresponding to the large-area substrate 3, it is difficult to ensure a uniform magnetic field over the entire region through which the ion beam passes. In such a case, the ion beam 1 that has passed through the mass separation electromagnet 17 has uneven current density in the beam cross section due to the non-uniformity of the magnetic field.
  • variable slit 30 is configured so that the gap shape is variable so as to shield a part of the ion beam 1 drawn out from the ion beam 1, so that the current after passing through the mass separation electromagnet 17.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the variable slit 30 in the present embodiment.
  • the variable slit 30 according to the present embodiment has the same configuration as the separation slit 20 described above. That is, the variable slit 30 is composed of a first slit 31A and a second slit 31B that are arranged to face each other with an interval on both sides in the thickness direction of the ion beam 1.
  • the ion beam 1 passes through the gap formed by the first slit 31A and the second slit 31B.
  • the first slit 31A and the second slit 31B are divided into a plurality of / J ⁇ slits 33, 33... In the width direction of the ion beam 1.
  • the small slit 33 has a strip shape.
  • Each of the first slit 31A and the second slit 31B is divided into 10 parts, and a pair that is opposed to each other in the thickness direction of the beam is used as a pair, and 10 pairs are arranged.
  • Each small slit 33 is arranged so that a gap through which the ion beam 1 passes is not formed between the small slits 33 adjacent to each other in the width direction of the ion beam 1.
  • a configuration similar to that of the separation slit 20 described above can be considered as a configuration in which the gap through which the ion beam 1 passes is not formed between the small slits 33.
  • the separation slit 20 mentioned above is a force that shields the ion species other than the desired ion species and prevents the formation of the interval through which the ion beam 1 passes for the purpose of selecting the desired ion species. Therefore, it is only necessary to shield a part of the ion beam 1, so that it is not always necessary to arrange the small slits 33 so that a gap through which the ion beam 1 passes is not formed.
  • Each small slit 33 is configured to be movable independently from each other in the thickness direction of the ion beam 1.
  • each small slit 33 can be moved back and forth in the thickness direction of the ion beam 1 by means of the actuators 35, 35,.
  • Each actuator is controlled by receiving a control signal S2 from the control device 38.
  • a portion where the current density is expected to be relatively high after passing through the mass separation electromagnet 17 can be shielded and removed in advance. More specifically, for example, after passing through the mass separation electromagnet 17, When the current density near the beam side is predicted to be relatively higher than the center of the beam, as shown in Fig. 6, the slit width of each of the small slits 3 3 arranged near the both sides in the beam width direction is narrowed. Then, a part of the beam is shielded and removed in advance.
  • the gap shape can be changed with a small force, so that the effect of reducing the unevenness of the current density distribution of the ion beam 1 after passing through the mass separation electromagnet 17 is improved. , More uniform.
  • the variable slit 30 is controlled in response to a control signal S2 from the control device 38.
  • the control device 38 can independently control the operation of each of the plurality of small slits 33 and passes through the mass separation electromagnet 17 of the ion beam 1 received by the variable slit 30 based on the measurement information from the beam profile monitor 40. After that, a portion where the current density becomes relatively high is predicted, and each small slit 33 is controlled so as to shield a part of the ion beam 1 by each small slit 33 arranged at a position corresponding to the predicted portion.
  • the force that is configured to control the variable slit 30 and the separation slit 20 by the same control device 38 may be controlled by separate control devices 38.
  • each small slit 33 is adjusted so that the slit width of the first slit 31A and the second slit 31B in the variable slit 30 is maximized.
  • the cross-sectional shape and current density distribution of the ion beam 1 are measured (estimated) by the beam profile monitor 40. Since the beam profile monitor 40 is disposed downstream of the mass separation magnet 17 in the beam traveling direction, the beam profile monitor 40 measures the cross-sectional shape and current density distribution of the ion beam 1 after passing through the mass separation electromagnet 17. Can do.
  • the control device 38 predicts a portion of the ion beam 1 received by the variable slit 30 where the current density becomes relatively high after passing through the mass separation electromagnet 17. Based on the prediction result, the control device 38 narrows the slit width of each small slit 33 arranged at the position corresponding to the predicted portion, and shields and removes a part of the beam in advance. For example, the current density near both sides of the beam width direction near the magnetic pole 18 is As shown in Fig. 6, the slit width of each small slit 33 arranged in the vicinity of both sides in the beam width direction is narrowed so that a part of the beam is shielded in advance. And remove.
  • the current density distribution of the ion beam 1 that has passed through the variable slit 30 and the mass separation electromagnet 17 in this state is measured again by the beam profile monitor 40.
  • the controller 38 determines whether the current density distribution is uniform. If the part where the current density is predicted to be relatively high in the first measurement is still high, move each small slit 33 in a direction that further narrows the narrowed slit width. On the contrary, when the current density of the portion where the current density is predicted to be relatively high becomes too low, each small slit 33 is moved in the direction of widening the narrowed slit width.
  • the control device 38 repeats such operations and determines that the current density distribution is uniform, the control device 38 ends the position adjustment control of the variable slit 30.
  • the beam profile monitor 40 and the control device 38 are used to feedback-control each small slit 33 of the variable slit 30 so that a portion where the current density becomes relatively high after passing through the mass separation electromagnet 17 is obtained.
  • Each small slit 33 is controlled so that a part of the ion beam 1 is shielded by each small slit 33 arranged at a position corresponding to the predicted portion, so that the ion beam after passing through the mass separation electromagnet
  • the uniform current density distribution can be realized by automatic control.
  • the movable wire collector 40A is used as the beam profile monitor 40, but a Faraday cup array 40B as shown in FIGS. 7 and 8 may be used instead.
  • the Faraday cup array 40B is disposed on the back side of the ion monitor 29.
  • the Faraday cup array 40B has a plurality of (many) Faraday cups arranged in the width direction and the thickness direction of the ion beam 1. A plurality of Faraday cups are provided over a range larger than the cross-sectional shape of the ion beam 1.
  • the ion beam 1 can be received, and the cross-sectional shape and current density distribution of the ion beam 1 can be measured.
  • the substrate slider 28 moves to a position that does not interfere with the irradiation of the ion beam 1 to the Faraday cup array 40B.
  • the Faraday force is measured when measuring with the Faraday cup array 40B.
  • the ion monitor 29 can now be retracted to the position indicated by the broken line so that it does not interfere with the irradiation of the ion beam 1 to the top array 40B!
  • the gap shape is configured to include both the separation slit 20 and the variable slit 30, but V may be configured to include one of the displacements! /.
  • a configuration in which the separation slit 20 having a variable gap shape is provided but the variable slit 30 is not provided is acceptable.
  • the effect of equalizing the current density of the ion beam 1 cannot be obtained. If the current loss can be reduced while maintaining the separation resolution, the effect can be obtained.Although the variable slit 30 is provided, the gap may not have the variable separation slit 20. Although the effect of reducing current loss while maintaining mass separation resolution cannot be obtained, the effect of equalizing the current density of the ion beam 1 can be obtained.
  • the separation slit 20 having a variable gap shape it is necessary to provide some other separation slit as shown in FIGS. 1A and 1B for selecting a desired ion species.

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Description

明 細 書
イオン注入装置
発明の背景
[0001] 発明の技術分野
本発明は、イオン源から引き出した所望のイオン種を含むイオンビームを磁界中を 通過させることにより質量分離し、質量分離したイオンビームを基板に照射してイオン 注入を行なう質量分離型のイオン注入装置に関するものである。
[0002] 関連技術の説明
半導体基板や液晶パネル用ガラス基板に薄膜トランジスタ (TFT)を形成する工程 において、シリコン又はシリコン薄膜に不純物を注入するイオン注入を行なうために、 イオン注入装置が用いられる。基板に注入するイオン種は、リン (P)やボロン (B)など があり、これらを含む原料ガスをイオン源に供給してプラズマ化し、プラズマ中から引 き出して加速した断面長方形状のリボン状のイオンビームを基板に照射してイオン注 入を行なう。
[0003] 上記の原料ガスはホスフィン（PH )ゃジボラン（B H )などを水素で希釈したものを
3 2 6
使用するため、イオン源から引き出したイオンビームをそのまま基板に注入すると、注 入すべき Pイオン種（PHx)や Bイオン種（B Hx)などの他に、水素イオンなどの不必
2
要なイオン種が注入される。このように不必要なイオン種を取り除くため、イオン源か ら引き出したイオンビームを質量分離することによって所望のイオン種を選別して基 板に照射するようにした質量分離型イオン注入装置が知られている（例えば、下記特 許文献 1、 2参照)。
[0004] この種の質量分離型イオン注入装置は、イオン源から引き出されたイオンビームを 通過させる質量分離電磁石と、この電磁石を通過したイオンビームを受けるスリットを 備えている。例えば、特許文献 1に開示されたスリットは、図 1Aに示すように、スリット 板 62に穴 63を形成したものである。特許文献 2に開示されたスリットは、図 1Bに示す ように、イオンビームの厚さ方向（ビーム断面の短手方向）の両側に対向して配置さ れその間隔を調整可能な 1対のスリツト板 64, 64である。
イオンは一様な磁場中を移動するとき、その電荷と質量に依存した曲率半径で回 転運動を行なうので、質量分離電磁石中にイオンビームを通過させ、通過後に所望 のイオン種が到達すると予測される軌道上にスリットを配置することによって、イオン 種の質量分離を行なうことができる。
[0005] 特許文献 1 :特開平 11 339711号公報
特許文献 2：特開 2005 - 327713号公報
[0006] 質量分離型イオン注入装置は、液晶パネル製造用ではなく半導体製造用として以 前から多く製造されていた。半導体製造用では、基板サイズが高々 300mm程度で あるため、基板をスキャンせずに一括注入するのであればイオンビームのサイズも同 程度でよい。しかし、イオン注入工程を必要とする液晶パネル製造用のガラス基板で は、現在、最大で 730mm X 920mmのものがある。このサイズの基板の場合、基板 の長手方向にはスキャンするとしてもイオンビームの幅方向（ビーム断面の長手方向 )の寸法は 800mm程度のものが要求される。質量分離を行なう質量分離電磁石の 磁極は、イオンビームの幅方向の両側に対向して配置されるため、上記のようなビー ム幅が 800mm程度の寸法をもつイオンビームを質量分離する場合、質量分離電磁 石の磁極間隔も 800mm以上必要となる。
[0007] これまで、半導体製造用や加速器用に使用されて ヽる電磁石の磁極間隔は、大き くても数百 mm程度であったことを考えると、イオン注入工程を必要とする液晶パネル 製造用の質量分離電磁石の磁極間隔は非常に大きい。このように大きな磁極間隔 内に磁場を形成した場合、イオンビームが通過する全領域にわたり一様な磁場を形 成することは非常に難しい。このため、磁極間隔を大きくした電磁石内にイオンビー ムを通過させたとき、その磁場均一性の不完全さに起因して、ビームが通過する位置 に依存して、磁極間隔内でイオンが感じる磁場の強さや方向に違いが生じてしまう。
[0008] 磁場均一性が不完全な領域に、断面長方形状のイオンビームを通過させた場合、 出力されるイオンビームは電流密度分布にムラができてしまったり、ビーム断面形状 は長方形力 歪んだ形状に変形したりする傾向がある。例えば、磁極間に形成され る磁場が、磁極に近い位置で強い勾配があるので、図 2に示すように、ビーム断面形 状は長方形から「く」の字型に歪む傾向がある。これは、磁場の強い部分を通過した イオンの受けるローレンツ力力 磁場の弱い部分を通過したイオンの受けるローレン ッ力よりも強くなるカゝらである。なお、ビームの歪み形状は、使用する電磁石の形態、 仕様、磁場の掛け方等によって様々であり、必ずしも「く」の字型に変形するわけでは なぐ逆「く」の字型やその他の形状に変形する場合がある。
[0009] このようにビーム形状が歪んでしまうため、図 1Aに示したような、スリット板に形成し た穴をスリットとするものに上記のような「く」の字型のイオンビームを通過させると、スリ ットからはみ出す部分は遮蔽されて通過できず、電流ロスを生じるという問題がある。 また、図 1Bに示したような、間隔を調整可能な 1対のスリット板を用い、電流ロスを 低減するために (換言すれば、ビーム電流量を増やすために）、スリット間隔を大きく すると、イオンの質量分離分解能が低下するという問題がある。
[0010] また、電流密度分布のムラやビーム形状の歪みを無くすような比較的一様な磁場を 形成する方法として、電磁石の磁極を可動型の多極磁極として磁極形状を最適化す る方法も考えられる。しかし、通常、磁極は純鉄や低炭素鋼で製作され、重量として は数 100kgから lton近くになるため、そのような磁極に調整機構を付加するとコスト が嵩んでしまう t 、う問題がある。
発明の要約
[0011] 本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、イオンの質量分離に際し、 高い質量分離分解能を維持しつつ電流ロスを低減できるイオン注入装置を提供する ことを目的とする。また、イオンビームの電流密度分布のムラを低減し均一化を図るこ とができるイオン注入装置を提供することを目的とする。
[0012] 上記課題を解決するため、本発明にかかるイオン注入装置は、以下の手段を採用 する。
(1)本発明にかかるイオン注入装置は、基板に注入すべき所望のイオン種を含むプ ラズマを発生させるイオン源と、該イオン源のプラズマ中から前記所望のイオン種を 含む断面長方形状のイオンビームを引き出す引出し電極系と、引き出された前記ィ オンビームをその厚さ方向側に曲げて質量分離し所望のイオン種を含むイオンビー ムを導出する質量分離電磁石と、該質量分離電磁石からのイオンビームを受けて前 記所望のイオンを選別して通過させる分離スリットと、を備え、前記分離スリットを通過 したイオンビームを基板に照射してイオン注入を行なうイオン注入装置にぉ 、て、前 記分離スリットは、イオンビームを通過させる隙間形状が可変に構成されている、こと を特徴とする。
[0013] このように、分離スリットは、イオンビームを通過させる隙間形状が可変に構成され て 、るので、質量分離電磁石を通過したイオンビームの歪んだビーム形状に合わせ て、その隙間形状を変化させることができる。例えば、上述した「く」の字型のビームに 対しては同様の「く」の字型の隙間形状とすることができる。このため、高い質量分離 分解能を維持しつつ電流ロスを低減できる。
[0014] (2)本発明にカゝかるイオン注入装置は、基板に注入すべき所望のイオン種を含むプ ラズマを発生させるイオン源と、該イオン源のプラズマ中から前記所望のイオン種を 含む断面長方形状のイオンビームを引き出す引出し電極系と、引き出された前記ィ オンビームをその厚さ方向側に曲げて質量分離し所望のイオン種を含むイオンビー ムを導出する質量分離電磁石と、該質量分離電磁石からのイオンビームを受けて前 記所望のイオンを選別して通過させる分離スリットと、を備え、前記分離スリットを通過 したイオンビームを基板に照射してイオン注入を行なうイオン注入装置にぉ 、て、前 記引出し電極系と前記質量分離電磁石との間に配置され、前記イオンビームが通過 する隙間を形成するものであって、前記イオン源から引き出されたイオンビームの一 部を遮蔽するように前記隙間形状が可変に構成された可変スリットを備える、ことを特 徴とする。
[0015] このように、イオンビームから引き出されたイオンビームの一部を遮蔽するように隙 間形状が可変に構成された可変スリットを備えるので、質量分離電磁石を通過後に 電流密度が相対的に高くなると予測される部分を遮蔽し、予め除去しておくことにより 、質量分離電磁石を通過した後のイオンビームの電流密度分布のムラを低減し均一 ィ匕を図ることができる。
[0016] (3)本発明にカゝかるイオン注入装置は、基板に注入すべき所望のイオン種を含むプ ラズマを発生させるイオン源と、該イオン源のプラズマ中から前記所望のイオン種を 含む断面長方形状のイオンビームを引き出す引出し電極系と、引き出された前記ィ オンビームをその厚さ方向側に曲げて質量分離し所望のイオン種を含むイオンビー ムを導出する質量分離電磁石と、該質量分離電磁石からのイオンビームを受けて前 記所望のイオンを選別して通過させる分離スリットと、を備え、前記分離スリットを通過 したイオンビームを基板に照射してイオン注入を行なうイオン注入装置にぉ 、て、前 記分離スリットは、イオンビームを通過させる隙間形状が可変に構成されており、さら に、前記引出し電極系と前記質量分離電磁石との間に配置され、前記イオンビーム が通過する隙間を形成するものであって、前記イオン源から引き出されたイオンビー ムの一部を遮蔽するように前記隙間形状が可変に構成された可変スリットを備える、 ことを特徴とする。
[0017] このように、分離スリットは、イオンビームを通過させる隙間形状が可変に構成され て 、るので、質量分離電磁石を通過したイオンビームの歪んだビーム形状に合わせ て、その隙間形状を変化させることができる。このため、高い質量分離分解能を維持 しつつ電流ロスを低減できる。
また、イオンビームから引き出されたイオンビームの一部を遮蔽するように前記隙間 形状が可変に構成された可変スリットを備えるので、質量分離電磁石を通過後に電 流密度が相対的に高くなると予測される部分を遮蔽し、予め除去しておくことにより、 質量分離電磁石を通過した後のイオンビームの電流密度分布のムラを低減し均一化 を図ることができる。
[0018] (4)また、上記（1)又は（3)のイオン注入装置において、前記分離スリットは、前記ィ オンビームの厚さ方向の両側に間隔を置いて対向配置された第 1スリットと第 2スリット と力 なり、第 1スリット及び第 2スリットは前記イオンビームの幅方向に複数に分割さ れた小スリットからなり、各小スリットは前記幅方向に隣接する当該各小スリットの間に イオンビームが通過する隙間が形成されないように配置され、各小スリットは前記厚さ 方向に互いに独立に移動可能に構成されて 、る、ことを特徴とする。
[0019] このように、イオンビームの厚さ方向の両側に間隔を置いて対向して配置された第 1 スリットと第 2スリットが、それぞれ、イオンビームの幅方向に複数に分割された小スリツ トからなり、さらに、各小スリットがイオンビームの厚さ方向に互いに独立に移動可能 に構成されているので、各小スリットの位置を調整することにより、質量分離電磁石を 通過したイオンビームの歪んだビーム形状に合わせて、その隙間形状を容易に変化 させることができる。また、分割数を多くするほど、ビーム形状の歪みに対する追従性 が良くなるので、イオンの質量分離分解能が向上するとともに電流ロスがより低減でき る。
[0020] (5)上記 (4)のイオン注入装置にお 、て、前記質量分離電磁石よりもイオンビーム進 行方向下流側に配置され、前記イオンビームを受けて当該イオンビームの断面形状 を測定するビームプロファイルモニタと、前記分離スリットのイオンビーム進行方向下 流側に配置され、分離スリットを通過したイオンビームを受けて当該イオンビームに含 まれるイオン種の種類及びその割合を測定するイオンモニタと、前記複数の小スリット の各々の動作を独立に制御可能であり、前記ビームプロファイルモニタと前記イオン モニタからの測定情報に基づいて、所望の質量分離分解能が得られるように前記各 小スリットを制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
[0021] このようなビームプロファイルモニタ、イオンモニタ及び制御装置により、分離スリット の各小スリットをフィードバック制御して、所望の質量分離分解能を得るようにしたの で、高い質量分離分解能の維持と電流ロスの低減を自動制御により実現することが できる。
[0022] (6)また、上記（2)又は（3)のイオン注入装置において、前記可変スリットは、前記ィ オンビームの厚さ方向の両側に間隔を置いて対向配置された第 1スリットと第 2スリット と力 なり、第 1スリット及び第 2スリットは前記イオンビームの幅方向に複数に分割さ れた小スリットからなり、各小スリットは前記厚さ方向に互いに独立に移動可能に構成 されている、ことを特徴とする。
[0023] このように、イオンビームの厚さ方向の両側に間隔を置いて対向して配置された第 1 スリットと第 2スリットが、それぞれ、イオンビームの幅方向に複数に分割された小スリツ トからなり、さらに、各小スリットがイオンビームの厚さ方向に互いに独立に移動可能 に構成されているので、各小スリットの位置を調整することにより、イオン源から引き出 されたイオンビームの一部を遮蔽するように隙間形状を容易に変化させることができ る。
また、分割数を多くするほど、隙間形状を細力べ変化させることができるので、質量 分離電磁石を通過した後のイオンビームの電流密度分布のムラを低減する効果が向 上し、より均一化を図ることができる。 [0024] (7)上記（6)のイオン注入装置にお 、て、前記質量分離電磁石よりもイオンビーム進 行方向下流側に配置され、前記イオンビームを受けて当該イオンビームの断面形状 及び電流密度分布を測定するビームプロファイルモニタと、前記複数の小スリットの 各々の動作を独立に制御可能であり、前記ビームプロファイルモニタからの測定情 報に基づいて、前記可変スリットが受けるイオンビームのうち前記質量分離電磁石を 通過した後に電流密度が相対的に高くなる部分を予測し、予測した部分に当たる位 置に配置された各小スリットによりイオンビームの一部を遮蔽するように前記各小スリ ットを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
[0025] このようなビームプロファイルモニタ及び制御装置により、可変スリットの各小スリット をフィードバック制御して、質量分離電磁石を通過した後に電流密度が相対的に高く なる部分を予測し、予測された部分に当たる位置に配置された各小スリットによりィォ ンビームの一部を遮蔽するように各小スリットを制御するようにしたので、質量分離電 磁石を通過した後のイオンビームの電流密度分布の均一化を自動制御により実現す ることがでさる。
[0026] 以上より、本発明によれば、イオンの質量分離に際し、高い質量分離分解能を維持 しつつ電流ロスを低減できる。また、イオンビームの電流密度分布のムラを低減し均 一化を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1A]従来技術における分離スリットの構成を示す図である。
[図 1B]従来技術における別の分離スリットの構成を示す図である。
[図 2]イオンビーム断面形状の変形について説明する図である。
[図 3]本発明の実施形態にカゝかるイオン注入装置の構成を示す平面図である。
[図 4]本発明の実施形態にカゝかるイオン注入装置の構成を示す側面図である。
[図 5]本発明の実施形態にカゝかるイオン注入装置における分離スリットの構成を示す 図である。
[図 6]本発明の実施形態に力かるイオン注入装置における可変スリットの構成を示す 図である。
[図 7]本発明の別の実施形態に力かるイオン注入装置の構成を示す平面図である。 [図 8]本発明の別の実施形態にカゝかるイオン注入装置の構成を示す側面図である。 好ましい実施例の説明
[0028] 以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、 各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
[0029] 図 3及び図 4は、本発明の実施形態にかかるイオン注入装置 10の構成を示す図で あり、図 3は平面図、図 4は側面図である。
このイオン注入装置 10において、処理対象となる基板 3は、半導体基板 3、液晶パ ネル用のガラス基板等である。本実施形態において、基板 3は長方形状をなし、例え ば、短片寸法 W1は 730mmであり、長辺寸法 W2は 920mmである。だたし、基板形 状は、長方形に限られず、正方形や円形であってもよい。
[0030] このイオン注入装置 10は、イオン源 12から引き出した所望のイオン種を含むイオン ビーム 1を、質量分離電磁石 17によって質量分離し、分離スリット 20により所望のィ オン種を選別して通過させて処理室 19まで導き、このイオンビーム 1を処理室 19内 の基板 3に照射してイオン注入を行なうようになっている。すなわち、このイオン注入 装置 10は、質量分離型イオン注入装置である。
イオン源 12と処理室 19との間のイオンビーム 1の経路は、真空容器 16によって囲 まれている。イオン源 12と真空容器 16、真空容器 16と処理室 19は、それぞれ互い に気密に接続されており、図示しない真空ポンプにより、内部が真空排気されるよう になっている。
[0031] イオン源 12は、基板 3に注入すべき所望のイオン種を含むプラズマ 13を発生させ る装置である。基板 3に注入すべきイオン種としては、 Pイオンや Bイオンなどがある。 これらの原料となる原料ガスが図示しない原料ガス供給装置からイオン源 12に供給 されるようになつている。原料ガスは、注入すべきイオン種が Pイオンの場合、例えば ホスフィン（PH )であり、 Bイオンの場合、例えばジボラン（B H )であり、これらが水
3 2 6
素ガスで希釈されて使用される。
このイオン源 12では、図示しないフィラメントにより熱電子を発生させ、供給された 原料ガスの分子を電離させて所望のイオン種を含むプラズマ 13を発生させる。
[0032] イオン源 12にて発生した所望のイオン種を含むプラズマ 13は、イオン源 12の出口 側に配置された引出し電極系 15によって、断面長方形状のリボン状のイオンビーム 1として引き出される（図 6参照)。この引出し電極系 15は、複数の穴を有する電極を 複数 (この例では 3つ)備えている。ただし、引出し電極系 15は、格子状または網状 の電極、あるいはスリット状の電極であってもよい。
このイオンビーム進行方向に垂直な断面の長手方向の寸法は、基板 3の短辺寸法 W1よりも大きい。短辺寸法が 730mmの場合、上記の長手方向の寸法は 800mm ( 程度)以上となる。
[0033] 以下、本明細書では、イオンビーム進行方向に垂直な断面を「イオンビームの断面 」又は単に「ビーム断面」と呼ぶ。ビーム断面の長手方向の寸法を「イオンビームの幅 」と呼ぶ。ビーム断面の短手方向の寸法を「イオンビームの厚さ」と呼ぶ。
また、本明細書において、断面長方形状とは、断面が長方形に近い、あるいは断 面が長方形のような形状をも含む概念であり、完全な長方形のみを意味するもので はない。
[0034] イオン源 12から引き出されたイオンビーム 1は、可変スリット 30を通過して、質量分 離電磁石 17に導入される。質量分離電磁石 17は、その内部を通過するイオンビー ム 1の幅方向の両側に対向して配置された磁極 18を有し、この磁極 18によってビー ム進行方向と垂直な磁場を形成するようになっている。本実施形態では、図 4の矢印 Bの方向に磁場を形成する。上記のようにイオンビーム 1の幅を 800mm程度とする 場合、磁極間隔は 800mm以上となる。
このように構成された質量分離電磁石 17は、図 3に示すように、イオン源 12から引 き出されたイオンビーム 1をその厚さ方向側に曲げて質量分離し所望のイオン種を含 むイオンビーム 1を導出する。
[0035] イオンビーム 1が質量分離電磁石 17の磁界中を通過するとき、イオンビーム 1に含 まれる各イオン種は、その電荷と質量に依存した曲率半径で回転運動を行うので、 通過後に所望のイオン種が到達すると予測される軌道上に、質量分離電磁石 17か らのイオンビーム 1を受けて所望のイオンを選別して通過させる分離スリット 20が配置 されている。また、この分離スリット 20は、イオンビーム 1を通過させる隙間形状が可 変に構成されている。 [0036] 質量分離電磁石 17の磁極間隔を 800mm以上と広くした場合、上述したように、ィ オンビームが通過する全領域に均一な磁場を形成することは難し 、。そしてこのよう な不均一な磁場領域を含む電磁石中に、断面長方形状のイオンビーム 1を通過させ ると、上述したように、ビーム断面形状は長方形力 歪んだ形状 (例えば「く」の字型） に変形する。
本発明では、分離スリット 20は、イオンビーム 1を通過させる隙間形状が可変に構 成されて!/、るので、質量分離電磁石 17を通過したイオンビーム 1の歪んだビーム形 状に合わせて、その隙間形状を変化させることができる。例えば、上述した「く」の字 型のビームに対しては同様の「く」の字型の隙間形状とすることができる。このため、 高 ヽ質量分離分解能を維持しつつ電流ロスを低減できる。
[0037] なお、ビームの歪み形状は、使用する電磁石の形態、仕様、磁場の掛け方等によ つて様々であり、必ずしも「く」の字型に変形するわけではなぐ逆「く」の字型やその 他の形状に変形する場合がある。
[0038] 本実施形態における分離スリット 20について、より詳しく説明する。図 5は、本実施 形態における分離スリット 20の構成を示す図である。この図では、イオンビーム 1は、 質量分離電磁石 17を通過したことによって、「く」の字型に変形した例を示している。 図 5に示すように、分離スリット 20は、イオンビーム 1の厚さ方向の両側に間隔を置 いて対向配置された第 1スリット 21Aと第 2スリット 21Bとからなる。この第 1スリット 21A と第 2スリット 21Bによって形成された隙間をイオンビーム 1が通過する。第 1スリット 21 A及び第 2スリット 21Bはイオンビーム 1の幅方向に複数に分割された小スリット 23, 2 3 · · ·からなる。
本実施形態では、小スリット 23は短冊状である。また、第 1スリット 21A及び第 2スリ ット 21Bは、ぞれぞれ、 10分割され、ビームの厚さ方向に相対向する組を 1対として、 これが 10対配置された構成となって ヽる。
[0039] 各小スリット 23は、イオンビーム 1幅方向に隣接する当該各小スリット 23の間にィォ ンビーム 1が通過する隙間が形成されないように配置されている。各小スリット 23の間 にイオンビーム 1が通過する隙間が形成されないように配置する構成としては、特に 限定されないが、例えば、ビーム進行方向力 見たときに、イオンビーム 1の幅方向 に隣接する各小スリット 23がー部重なるように、各小スリット 23をずらして配置する構 成が考えられる。あるいは、イオンビーム 1の幅方向に互いに隣接する、一の小スリツ ト 23と他の小スリット 23の互いに対向する辺部に、一方が他方に挿入され且つイオン ビーム 1の厚さ方向の相対移動を許容するような断面凹部と断面凸部を形成する構 成が考えられる。
[0040] また、各小スリット 23はイオンビーム 1の厚さ方向に互いに独立に移動可能に構成 されている。本実施形態では、各小スリット 23は、ぞれぞれ、ァクチユエータ 25, 25 · · ·によってイオンビーム 1の厚さ方向に進退動できるようになつている。なお、各ァク チユエータ 25は、後述する制御装置 38からの制御信号 S1を受けて制御される。 このような構成によれば、各小スリット 23の位置を調整することにより、質量分離電 磁石 17を通過したイオンビーム 1の歪んだビーム形状に合わせて、その隙間形状を 容易〖こ変化させることができる。
したがって、図 5に示すように、所望のイオン種のみを含むビームの外形に沿うよう に各小スリット 23の位置を調整することで、所望以外のイオン種を遮蔽し、所望のィ オン種を選別して通過させることができるので、高 、質量分離分解能を維持できると ともに電流ロスを低減できる。
また、分割数を多くするほど、ビーム形状の歪みに対する追従性が良くなるので、ィ オンの質量分離分解能が向上するとともに電流ロスがより低減できる。
[0041] なお、図 5では、各小スリット 23が所望のイオン種のみを含むビームの外形に丁度 接するように位置が調整されているが、より高い質量分離分解能を得たい場合は、所 望以外のイオン種を含む部分を完全に遮蔽するように各小スリット 23の位置を調整 すればよい。この場合、より高い質量分離分解能が得られるが、電流ロスの低減効果 は図 5の例よりも若干劣る。ただし、この場合でも、依然として従来技術に比して電流 ロスが少ないことは明らかである。
なお、質量分離分解能向上と電流ロス低減のいずれを、どの程度優先させるかは、 対象とする製品や、ユーザによって個別に決定されるべき事項であり、どちらがより優 れているとも言えない。いずれを優先するにしても、高い質量分離分解能を維持でき るとともに電流ロスを低減できるという優れた効果が得られることに変わりは無い。 [0042] 処理室 19内には、基板 3を保持しながら基板 3を図の矢印 Cの方向に移動させる 基板スライダ 28が設置されている。基板スライダ 28は図示しない駆動装置によって 往復駆動される。本実施形態にぉ 、て矢印 Cは分離スリット 20を通過したイオンビー ム 1の厚さ方向と同じ方向である。このように基板 3を移動させながら基板 3の短辺寸 法 W1よりも幅広のイオンビーム 1を照射することにより、基板 3の全面にイオンビーム 1を照射してイオン注入を行なうことができる。
[0043] 図 3及び図 4に示すように、本実施形態にかかるイオン注入装置 10は、さらに、ビー ムプロファイルモニタ 40と、イオンモニタ 29と、制御装置 38とを備えている。
ビームプロファイルモニタ 40は、質量分離電磁石 17よりもイオンビーム 1進行方向 下流側に配置され、イオンビーム 1を受けて、このイオンビーム 1の断面形状を測定 するものである。本実施形態において、ビームプロファイルモニタ 40は、可動ワイヤコ レクタ 40Aであり、図の矢印 X方向（イオンビーム 1の厚さ方向と同一）に往復移動可 能に設けられた第 1ワイヤ 41と、図の矢印 Y方向に往復移動可能に設けられた第 2ヮ ィャ 42と力 なる。この可動ワイヤコレクタ 40Aでは、イオンビーム 1を受けながら、第 1ワイヤ 41と第 2ワイヤ 42を、それぞれ、 X方向、 Y方向に移動させることにより、ィォ ンビーム 1の X方向電流値と Y方向電流値を得て、この電流値に基づいて、イオンビ ーム 1の断面形状を測定することができる。なお、イオンビーム 1の断面形状を測定す るときは、分離スリット 20のスリット幅を全開にしておく必要がある。
[0044] また、このビームプロファイルモニタ 40によって、イオンビーム 1の電流密度分布を 測定 (推定)することができる。
なお、ビームプロファイルモニタ 40は、可動ワイヤコレクタ 40Aに限られず、他の公 知のものを採用してもよい。本実施形態では、ビームプロファイルモニタ 40は、分離 スリット 20と処理室 19との間に配置されて 、るが、イオンビーム 1を捕捉できる範囲内 で、処理室 19内における基板スライダ 28の前面側又は背面側、あるいは質量分離 電磁石 17と分離スリット 20との間に配置されてもよい。
[0045] イオンモニタ 29は、分離スリット 20のイオンビーム 1進行方向下流側に配置され、 分離スリット 20を通過したイオンビーム 1を受けて、このイオンビーム 1に含まれるィォ ン種の種類及びその割合を測定するものである。このイオンモニタ 29の形態は、特 に限定されず、例えば、電磁石と 1つ又は複数のファラデーカップを用いた質量分析 方式のもの等、公知のものを採用することができる。
本実施形態におけるイオンモニタ 29は、 X方向（イオンビーム 1の厚さ方向と同一） には移動しないが、イオンビーム 1の厚さに十分対応できるようになつている。さらに、 このイオンモニタ 29は、図示しない駆動装置によって、図の Y方向（イオンビーム 1の 幅方向と同一）に往復移動可能に構成されている。
この構成により、イオンビーム 1の幅方向の任意の位置の一定範囲において、そこ に含まれるイオン種の種類及びその割合を測定することができる。このイオンモニタ 2
9は、上述した小スリット 23の 1対ごと又は複数対ごとに対応した範囲のビームに含ま れるイオン種及びその割合を測定できるようになって!/、る。
[0046] なお、本実施形態では、イオンモニタ 29は、基板スライダ 28の背面側に配置されて いるが、分離スリット 20よりもイオンビーム進行方向下流側であれば、基板スライダ 28 の前面側に配置されてもょ 、。
[0047] 制御装置 38は、分離スリット 20における複数の小スリット 23の各々の動作を独立に 制御可能であり、ビームプロファイルモニタ 40とイオンモニタ 29からの測定情報に基 づ 、て、所望の質量分離分解能が得られるように各小スリット 23を制御するものであ る。
[0048] この制御について、図 5を参照して具体的に説明する。まず、分離スリット 20におけ る第 1スリット 21Aと第 2スリット 21Bのスリット幅が最大になるように各小スリット 23の位 置を調整する。この状態で、質量分離電磁石 17を通過してきたイオンビーム 1の断面 形状 (すなわち、図 5における所望以外のイオン種も含むビーム全体の形状)をビー ムプロファイルモニタ 40で測定 (推定)する。この測定情報に基づいて、各小スリット 2 3を所定の位置まで移動させる。この所定の位置は、例えば、所望以外のイオン種も 含むビーム全体の形状に対し、ビームの厚さ方向の両側を所定量ずつ遮蔽する位 置としたり、あるいは、各小スリット 23が所望のイオン種のみを含むビームの外形に沿 うと、予め実験的に得られたデータに基づいて予測される位置としたりすることができ る。
[0049] 次に、イオンモニタ 29により、ある 1対又は複数対の小スリット 23に対応する範囲の イオンビーム 1に含まれるイオン種の種類及びその割合を測定する。この測定情報か ら、質量分離分解能を求め、質量分離分解能が所望値を満足しない場合は、スリット 幅を狭めるように小スリット 23の対の一方又は両方を移動させ、再度、イオンモニタ 2 9の測定情報に基づいて質量分離分解能を求め、質量分離分解能が所望値を満足 するまで、この作業を繰り返す。一方、質量分離分解能が所望値を満足した場合は、 イオンモニタ 29を他の小スリット 23の対に対応する範囲に移動させ、上記と同様の 作業を行なう。このようにして、イオンビーム 1の幅方向全体について質量分離分解 能が所望値を満足したら、制御装置 38による分離スリット 20の位置調整制御は終了 する。
[0050] このように、ビームプロファイルモニタ 40、イオンモニタ 29及び制御装置 38により、 分離スリット 20の各小スリット 23をフィードバック制御して、所望の質量分離分解能を 得るようにしたので、高!、質量分離分解能の維持と電流ロスの低減を自動制御により 実現することができる。
[0051] 本実施形態にかかるイオン注入装置 10は、さら〖こ、引出し電極系 15と質量分離電 磁石 17との間に配置された可変スリット 30を備える。この可変スリット 30は、イオンビ ーム 1が通過する隙間を形成するものであって、イオン源 12から引き出されたイオン ビーム 1の一部を遮蔽するように隙間形状が可変に構成されている。
[0052] 上述したように、大面積の基板 3に対応させて質量分離電磁石 17の磁極間隔を大 きくした場合、イオンビームが通過する全領域にわたり均一な磁場を確保することが 困難となる。このような場合、質量分離電磁石 17を通過したイオンビーム 1は、磁場 の不均一さに起因してビーム断面において電流密度のムラが生じる。
[0053] 本発明では、可変スリット 30は、イオンビーム 1から引き出されたイオンビーム 1の一 部を遮蔽するように隙間形状が可変に構成されているので、質量分離電磁石 17を通 過後に電流密度が相対的に高くなると予測される部分を遮蔽し、予め除去しておくこ とにより、質量分離電磁石 17を通過した後のイオンビーム 1の電流密度分布のムラを 低減し均一化を図ることができる。
[0054] 本実施形態における可変スリット 30について、より詳しく説明する。図 6は、本実施 形態における可変スリット 30の構成を示す図である。 図 6に示すように、本実施形態に力かる可変スリット 30は、上述した分離スリット 20と 同様の構成を有している。すなわち、可変スリット 30は、イオンビーム 1の厚さ方向の 両側に間隔を置いて対向配置された第 1スリット 31Aと第 2スリット 31Bとからなる。こ の第 1スリット 31Aと第 2スリット 31Bによって形成された隙間をイオンビーム 1が通過 する。第 1スリット 31A及び第 2スリット 31Bはイオンビーム 1の幅方向に複数に分割さ れた/ Jヽスリット 33, 33 · · ·力らなる。
本実施形態では、小スリット 33は短冊状である。また、第 1スリット 31A及び第 2スリ ット 31Bは、ぞれぞれ、 10分割され、ビームの厚さ方向に相対向する組を 1対として、 これが 10対配置された構成となって ヽる。
[0055] 各小スリット 33は、イオンビーム 1の幅方向に隣接する当該各小スリット 33の間にィ オンビーム 1が通過する隙間が形成されないように配置されている。各小スリット 33の 間にイオンビーム 1が通過する隙間が形成されないように配置する構成としては、上 述した分離スリット 20の場合と同様の構成が考えられる。
ただし、上記の分離スリット 20では所望以外のイオン種を遮蔽し所望のイオン種を 選別する目的でイオンビーム 1が通過する間隔が形成されないようにした力 この可 変スリット 30では個々の小スリット 33によりイオンビーム 1の一部を遮蔽できれば良い ので、必ずしも各小スリット 33の間にイオンビーム 1が通過する隙間が形成されない ように配置されて 、る必要は無 、。
[0056] 各小スリット 33はイオンビーム 1の厚さ方向に互いに独立に移動可能に構成されて いる。本実施形態では、各小スリット 33は、ぞれぞれ、ァクチユエータ 35, 35 · · ·によ つてイオンビーム 1の厚さ方向に進退動できるようになって!/、る。各ァクチユエータは 、制御装置 38からの制御信号 S2を受信して制御される。
[0057] このような構成によれば、各小スリット 33の位置を調整することにより、イオン源 12か ら引き出されたイオンビーム 1の一部を遮蔽するように隙間形状を容易に変化させる ことができる。
したがって、図 6に示すように、質量分離電磁石 17を通過後に電流密度が相対的 に高くなると予測される部分を遮蔽し、予め除去しておくことができる。具体的に説明 すると、例えば、質量分離電磁石 17の通過後に、磁極 18に近いビーム幅方向の両 側付近における電流密度がビーム中央部よりも相対的に高くなると予測される場合、 図 6に示すように、ビーム幅方向の両側付近に当たる位置に配置された各小スリット 3 3のスリット幅を狭めて、予めビームの一部を遮蔽し除去しておく。こうすると、イオンビ ーム 1が質量分離電磁石 17を通過したした後、一部が除去されたビーム幅方向の両 側付近の電流密度が高くなるのを抑え、結果として、ビーム中央部の電流密度との 電流密度差が緩和され、ビーム全体の電流密度分布が均一化する。
[0058] また、分割数を多くするほど、隙間形状を細力べ変化させることができるので、質量 分離電磁石 17を通過した後のイオンビーム 1の電流密度分布のムラを低減する効果 が向上し、より均一化を図ることができる。
[0059] 可変スリット 30は制御装置 38からの制御信号 S2を受けて制御される。制御装置 38 は、複数の小スリット 33の各々の動作を独立に制御可能であり、ビームプロファイル モニタ 40からの測定情報に基づいて、可変スリット 30が受けるイオンビーム 1のうち 質量分離電磁石 17を通過した後に電流密度が相対的に高くなる部分を予測し、予 測した部分に当たる位置に配置された各小スリット 33によりイオンビーム 1の一部を 遮蔽するように各小スリット 33を制御する。本実施形態では、可変スリット 30と分離ス リット 20を同じ制御装置 38で制御する構成としている力 それぞれ別々の制御装置 3 8により制御するようにしてもょ 、。
[0060] この制御について、図 6を参照して具体的に説明する。まず、可変スリット 30におけ る第 1スリット 31Aと第 2スリット 31Bのスリット幅が最大になるように各小スリット 33の位 置を調整する。この状態で、イオンビーム 1の断面形状と電流密度分布をビームプロ ファイルモニタ 40で測定 (推定)する。ビームプロファイルモニタ 40は、質量分離電磁 石 17よりもビーム進行方向下流側に配置されて 、るので、質量分離電磁石 17を通 過した後のイオンビーム 1の断面形状と電流密度分布を測定することができる。制御 装置 38は、この測定情報に基づいて、可変スリット 30が受けるイオンビーム 1のうち 質量分離電磁石 17を通過した後に電流密度が相対的に高くなる部分を予測する。 制御装置 38は、この予測結果に基づいて、予測された部分に当たる位置に配置さ れた各小スリット 33のスリット幅を狭めて、予めビームの一部を遮蔽し除去しておく。 例えば、磁極 18に近いビーム幅方向の両側付近における電流密度がビーム中央部 よりも相対的に高くなると予測される場合、図 6に示すように、ビーム幅方向の両側付 近に当たる位置に配置された各小スリット 33のスリット幅を狭めて、予めビームの一部 を遮蔽し除去する。
[0061] この状態の可変スリット 30と質量分離電磁石 17を通過したイオンビーム 1の電流密 度分布を、再びビームプロファイルモニタ 40で測定する。制御装置 38は、電流密度 分布が均一化しているかを判断する。最初の測定において電流密度が相対的に高 いと予測された部分が依然として高い場合、狭めたスリット幅をさらに狭める方向に各 小スリット 33を移動させる。逆に、電流密度が相対的に高いと予測された部分の電流 密度が低くなりすぎた場合は、狭めたスリット幅を広げる方向に各小スリット 33を移動 させる。制御装置 38は、このような作業を繰り返し、電流密度分布が均一化したと判 断したら、可変スリット 30の位置調整制御を終了する。
[0062] このように、ビームプロファイルモニタ 40及び制御装置 38により、可変スリット 30の 各小スリット 33をフィードバック制御して、質量分離電磁石 17を通過した後に電流密 度が相対的に高くなる部分を予測し、予測した部分に当たる位置に配置された各小 スリット 33によりイオンビーム 1の一部を遮蔽するように各小スリット 33を制御するよう にしたので、質量分離電磁石を通過した後のイオンビーム 1の電流密度分布の均一 化を自動制御により実現することができる。
[0063] 上述した実施形態では、ビームプロファイルモニタ 40として可動ワイヤコレクタ 40A を用いたが、これに代えて、図 7及び図 8に示すようなファラデーカップアレイ 40Bを 用いても良い。このファラデーカップアレイ 40Bは、イオンモニタ 29の背面側に配置 されている。ファラデーカップアレイ 40Bは、イオンビーム 1の幅方向及び厚さ方向に 渡って複数 (多数)のファラデーカップを配置したものである。複数のファラデーカツ プはイオンビーム 1の断面形状よりも大きい範囲に渡って併設されている。
[0064] このように構成されたファラデーカップアレイ 40Bにより、イオンビーム 1を受けて、こ のイオンビーム 1の断面形状と電流密度分布を測定することができる。なお、ファラデ 一カップアレイ 40Bによる測定の際は、ファラデーカップアレイ 40Bへのイオンビーム 1の照射の邪魔にならない位置に基板スライダ 28が移動する。
また、図 8では、ファラデーカップアレイ 40Bによる測定を行なう際に、ファラデー力 ップアレイ 40Bへのイオンビーム 1の照射の邪魔にならないよう、イオンモニタ 29が破 線で示す位置まで退避できるようになって!/、る。
[0065] 上述した実施形態では、隙間形状が可変の分離スリット 20と可変スリット 30の両方 を備えた構成としたが、 V、ずれか一方を備えた構成であってもよ!/、。
すなわち、隙間形状が可変の分離スリット 20を備えるが可変スリット 30は備えない 構成であってもよぐこの場合、イオンビーム 1の電流密度の均一化効果は得られな Vヽが、高 ヽ質量分離分解能を維持しつつ電流ロスを低減できると!ヽぅ効果は得られる また、可変スリット 30は備えるが、隙間形状が可変の分離スリット 20は備えない構成 であってもよぐこの場合、高い質量分離分解能を維持しつつ電流ロスを低減できる という効果は得られないが、イオンビーム 1の電流密度の均一化効果は得られる。た だし、隙間形状が可変の分離スリット 20を備えない場合、所望のイオン種を選別する ための、例えば図 1A及び図 1Bに示したような何らかの別の分離スリットを備える必 要がある。
[0066] なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示さ れた本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の 実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示さ れ、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を 含むものである。

Claims

請求の範囲
[1] 基板に注入すべき所望のイオン種を含むプラズマを発生させるイオン源と、該ィォ ン源のプラズマ中から前記所望のイオン種を含む断面長方形状のイオンビームを引 き出す引出し電極系と、引き出された前記イオンビームをその厚さ方向側に曲げて 質量分離し所望のイオン種を含むイオンビームを導出する質量分離電磁石と、該質 量分離電磁石からのイオンビームを受けて前記所望のイオンを選別して通過させる 分離スリットと、を備え、前記分離スリットを通過したイオンビームを基板に照射してィ オン注入を行なうイオン注入装置にぉ 、て、
前記分離スリットは、イオンビームを通過させる隙間形状が可変に構成されている、 ことを特徴とするイオン注入装置。
[2] 基板に注入すべき所望のイオン種を含むプラズマを発生させるイオン源と、該ィォ ン源のプラズマ中から前記所望のイオン種を含む断面長方形状のイオンビームを引 き出す引出し電極系と、引き出された前記イオンビームをその厚さ方向側に曲げて 質量分離し所望のイオン種を含むイオンビームを導出する質量分離電磁石と、該質 量分離電磁石からのイオンビームを受けて前記所望のイオンを選別して通過させる 分離スリットと、を備え、前記分離スリットを通過したイオンビームを基板に照射してィ オン注入を行なうイオン注入装置にぉ 、て、
前記引出し電極系と前記質量分離電磁石との間に配置され、前記イオンビームが 通過する隙間を形成するものであって、前記イオン源から引き出されたイオンビーム の一部を遮蔽するように前記隙間形状が可変に構成された可変スリットを備える、こと を特徴とするイオン注入装置。
[3] 基板に注入すべき所望のイオン種を含むプラズマを発生させるイオン源と、該ィォ ン源のプラズマ中から前記所望のイオン種を含む断面長方形状のイオンビームを引 き出す引出し電極系と、引き出された前記イオンビームをその厚さ方向側に曲げて 質量分離し所望のイオン種を含むイオンビームを導出する質量分離電磁石と、該質 量分離電磁石からのイオンビームを受けて前記所望のイオンを選別して通過させる 分離スリットと、を備え、前記分離スリットを通過したイオンビームを基板に照射してィ オン注入を行なうイオン注入装置にぉ 、て、 前記分離スリットは、イオンビームを通過させる隙間形状が可変に構成されており、 さらに、前記引出し電極系と前記質量分離電磁石との間に配置され、前記イオンビ ームが通過する隙間を形成するものであって、前記イオン源から引き出されたイオン ビームの一部を遮蔽するように前記隙間形状が可変に構成された可変スリットを備え る、ことを特徴とするイオン注入装置。
[4] 前記分離スリットは、前記イオンビームの厚さ方向の両側に間隔を置いて対向配置 された第 1スリットと第 2スリットとからなり、第 1スリット及び第 2スリットは前記イオンビー ムの幅方向に複数に分割された小スリットからなり、各小スリットは前記幅方向に隣接 する当該各小スリットの間にイオンビームが通過する隙間が形成されな!ヽように配置 され、各小スリットは前記厚さ方向に互いに独立に移動可能に構成されている、こと を特徴とする請求項 1又は 3に記載のイオン注入装置。
[5] 前記質量分離電磁石よりもイオンビーム進行方向下流側に配置され、前記イオンビ ームを受けて当該イオンビームの断面形状を測定するビームプロファイルモニタと、 前記分離スリットのイオンビーム進行方向下流側に配置され、分離スリットを通過し たイオンビームを受けて当該イオンビームに含まれるイオン種の種類及びその割合 を測定するイオンモニタと、
前記複数の小スリットの各々の動作を独立に制御可能であり、前記ビームプロファ ィルモニタと前記イオンモニタからの測定情報に基づ 、て、所望の質量分離分解能 が得られるように前記各小スリットを制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする 請求項 4に記載のイオン注入装置。
[6] 前記可変スリットは、前記イオンビームの厚さ方向の両側に間隔を置いて対向配置 された第 1スリットと第 2スリットとからなり、第 1スリット及び第 2スリットは前記イオンビー ムの幅方向に複数に分割された小スリットからなり、各小スリットは前記厚さ方向に互 いに独立に移動可能に構成されている、ことを特徴とする請求項 2又は 3に記載のィ オン注入装置。
[7] 前記質量分離電磁石よりもイオンビーム進行方向下流側に配置され、前記イオンビ ームを受けて当該イオンビームの断面形状及び電流密度分布を測定するビームプロ ファイルモニタと、 前記複数の小スリットの各々の動作を独立に制御可能であり、前記ビームプロファ ィルモニタからの測定情報に基づいて、前記可変スリットが受けるイオンビームのうち 前記質量分離電磁石を通過した後に電流密度が相対的に高くなる部分を予測し、 予測した部分に当たる位置に配置された各小スリットによりイオンビームの一部を遮 蔽するように前記各小スリットを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする請求 項 6に記載のイオン注入装置。
PCT/JP2007/056474 2006-03-31 2007-03-27 イオン注入装置 WO2007114120A1 (ja)

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