イオンビームの進行角修正方法およびイオン注入装置
【課題】 イオンビームのｙ方向における進行角を修正する。
【解決手段】 前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８の複数の検出器をそれぞれ電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、この工程で測定した進行角を小さくする方向に、イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う。
【解決手段】 前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８の複数の検出器をそれぞれ電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、この工程で測定した進行角を小さくする方向に、イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法が当該ｘ方向と実質的に直交するｙ方向の寸法よりも大きいリボン状（これは、シート状または帯状と呼ぶこともできる）のイオンビームをターゲットに照射する構成のイオン注入装置において、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を修正する進行角修正方法および当該修正方法を実施することができるイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの高性能化、高微細化等に伴い、より具体例を挙げれば急峻な注入境界を持つイオン注入等を実現することができるように、イオン注入技術には、より高精度の注入角制御を可能にすることが求められる傾向にある。例えば、上記のようなリボン状のイオンビームを用いてターゲットにイオン注入を行う場合、従来は殆ど問題にされていなかった、ｙ方向におけるイオンビームの注入角（換言すれば、ターゲットへのイオンビームの入射角）をも精度良く制御することが重要になってきている。
【０００３】
このｙ方向における注入角と、イオンビームのｙ方向における進行角とは大いに関係している。ターゲットのｙ方向における傾きに、上記進行角を加味したものが、注入角となるからである。従って、高精度の注入角制御を行うためには、イオンビームのｙ方向における進行角も重要である。
【０００４】
このｙ方向における進行角については、ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、リボン状のイオンビームのｙ方向における進行角を測定する測定方法およびイオン注入装置が、特許文献１および２に記載されている。この進行角は、両特許文献では、ｙ方向における角度偏差と呼ばれているが、両者は実質的に同じものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５７７９号公報（段落００３１−００３３、００４２、図７）
【特許文献２】特開２００５−１９５４１７号公報（段落００２８−００３０、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２に記載の技術は、イオンビームのｙ方向における進行角を測定するまでのものである。しかし、実際のイオン注入装置においては、測定から更に進んで、当該進行角を所定のものに修正することが重要であるけれども、その修正の具体的な手段については、上記特許文献１、２には記載されていない。
【０００７】
そこでこの発明は、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる進行角修正方法およびイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るイオンビームの進行角修正方法の一つは、イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、当該進行角測定工程で測定した進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行うことを特徴としている。
【０００９】
この進行角測定方法によれば、進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる。
【００１０】
進行角測定工程においては、各多点ファラデーの複数の検出器をそれぞれ電気的に並列接続する代わりに、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いても良い。
【００１１】
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定工程と、当該進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定する進行角分布判定工程とを更に行っても良い。
【００１２】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、前記イオン源の引出し電極系の少なくともｙ方向における傾き角度を変化させる機能を有する電極駆動装置を備えており、更に、（ａ）前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定制御と、（ｂ）当該進行角測定制御で測定した進行角に基づいて前記電極駆動装置を制御して、当該進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正制御とを、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している制御装置を備えている。
【００１３】
進行角測定制御においては、各多点ファラデーの複数の検出器をそれぞれ電気的に並列接続する代わりに、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いても良い。
【００１４】
前記制御装置は、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、（ａ）前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定制御と、（ｂ）当該進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定してその結果を表す信号を出力する進行角分布判定制御とを行う機能を更に有していても良い。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、２に記載の発明によれば、進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる。その結果、ターゲットに対するイオン注入において、より高精度の注入角制御が可能になる。また、輸送途中のイオンビームが構造物に衝突する可能性を小さくして、イオンビームの輸送効率を向上させることもできる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、次のような更なる効果を奏する。即ち、進行角が第１の許容範囲内に入った後に、更に、進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角の内にその大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定するので、進行角分布の悪いイオンビームによるターゲットへのイオン注入を防止することができる。
【００１７】
請求項４、５に記載の発明によれば、進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる。その結果、ターゲットに対するイオン注入において、より高精度の注入角制御が可能になる。また、輸送途中のイオンビームが構造物に衝突する可能性を小さくして、イオンビームの輸送効率を向上させることもできる。しかも上記測定および制御を、制御装置および電極駆動装置を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、次のような更なる効果を奏する。即ち、進行角が第１の許容範囲内に入った後に、更に、進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角の内にその大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定してその結果を表す信号を出力するので、進行角分布の悪いイオンビームによるターゲットへのイオン注入を防止することができる。しかも上記測定および制御を、制御装置を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）イオン注入装置の構成について
図１は、イオン注入装置の一例を示す概略平面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム４の設計上の進行方向を常にｚ方向とし、このｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向としている。例えば、ｘ方向およびｚ方向は水平方向であり、ｙ方向は垂直方向である。「設計上の進行方向」というのは、換言すれば、所定の進行方向、即ち本来進むべき進行方向のことである。
【００２０】
このイオン注入装置は、リボン状イオンビームの元になる小さな断面形状のイオンビーム４を射出する（引き出す）イオン源２と、このイオン源２からのイオンビームが入射され当該イオンビーム４から所望質量のイオンビーム４を分離して取り出す質量分離器６と、この質量分離器６からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４を加速または減速する加減速器８と、この加減速器８からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４から所望エネルギーのイオンビーム４を分離して取り出すエネルギー分離器１０と、このエネルギー分離器１０からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４をｘ方向に走査するビーム走査器１２と、このビーム走査器１２からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４を曲げてビーム走査器１２と協働してイオンビーム４を平行ビーム化するビーム平行化器１４と、このビーム平行化器１４からのイオンビーム４の照射領域内でターゲット（例えば半導体基板）１６を、イオンビーム４の主面４ｂ（図３参照）と交差する方向に、例えばｙ方向に機械的に往復走査（往復駆動）する（図６中の矢印２２参照）ターゲット駆動装置２０とを備えている。
【００２１】
このイオン注入装置は、更に、図６に示す前段多点ファラデー２４、後段多点ファラデー２８、制御装置５０等の測定装置および制御装置を備えている。この図６は後で詳述するが、ターゲット１６は、図６に示すように、ターゲット駆動装置２０のホルダ１８に保持される。
【００２２】
イオン源２は、図２に示す例のように、プラズマ７２を生成するプラズマ生成部７０と、このプラズマ生成部７０内のプラズマ７２から電界の作用でイオンビーム４を引き出す引出し電極系７４と、この引出し電極系７４を矢印Ｂで示すようにｙ方向から左右に傾けて、引出し電極系７４の少なくともｙ方向における傾き角度（より厳密に言えば、ｙ−ｚ平面内におけるｙ方向からの傾き角度）βy を変化させる機能を有する電極駆動装置７６とを備えている。
【００２３】
引出し電極系７４は、図２に示す例では、図示の簡略化等のために１枚の電極で示しているが、それに限られるものではなく、引出し電極系７４を構成する電極の数は１枚以上で任意である。
【００２４】
傾き角度βy は、チルト角とも呼ばれる。この傾き角度βy の正負の取り方は任意であるが、ここでは、図２中に二点鎖線で示す例のように、引出し電極系７４がｙ方向の下向きに傾いている場合を負（マイナス）とする。
【００２５】
図１に示すビーム平行化器１４から導出されてターゲット１６に照射されるイオンビーム４は、上記例では、ｘ方向の高速の（例えば数十ｋＨｚ程度の）走査（より具体的には平行走査）を経て、図３に示す例のように、ｘ方向の寸法Ｗx がｙ方向の寸法Ｗy よりも大きい（より詳しく言えば、十分に大きい）形状をしている。このようなイオンビーム４も、この明細書ではリボン状のイオンビームと呼んでいる。走査前のイオンビーム４の断面形状は、例えば、図３中に符号４ａで示すような小さな長方形をしている。
【００２６】
このようなリボン状のイオンビーム４を用いると共に、ターゲット１６を上記のように機械的に走査することによって、ターゲット１６の全面にイオンビーム４を照射して均一性の良いイオン注入を行うことができる。
【００２７】
但し、上記のようにｘ方向の走査を経たリボン状のイオンビーム４の代わりに、図４に示す例のように、ｘ方向の走査を経ることなく（例えばイオン源２から引き出したイオンビーム４自体が）、ｘ方向の寸法Ｗx がｙ方向の寸法Ｗy よりも大きくて（より詳しく言えば、十分に大きくて）リボン状をしているイオンビーム４をターゲット１６に照射するようにしても良い。以下に説明する進行角θy の測定、制御等においては、断わりがない限り、図３のイオンビーム４と図４のイオンビーム４とを区別する必要はない。その測定、制御等の技術を、どちらのイオンビーム４にも適用することができるからである。
【００２８】
イオンビーム４のｙ方向における進行角θy は、要約して言えば、図５に示す例のように、イオンビーム４の設計上の進行方向ｚに対する、現実のイオンビーム４のｙ方向における角度（より厳密に言えば、イオンビーム４の中心軌道の、ｙ−ｚ平面内におけるｚ方向からの角度）のことである。従って、イオンビーム４がｚ方向に完全に平行な軌道を辿る理想的な場合はθy ＝０°である。この進行角θy の正負の取り方は任意であるが、ここでは、図５に示す例のように、イオンビーム４がｙ方向の上向きに傾いている場合を正（プラス）とする。この進行角θy のより詳しい定義は後述する。
【００２９】
図６を参照して、このイオン注入装置は、ターゲット１６付近におけるイオンビーム４の進行方向ｚの相対的に上流側および下流側に、前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８を有している。より具体的にはこの実施形態では、イオンビーム４の進行方向ｚ上の位置に関して、ターゲット１６の上流側の位置ｚffに前段多点ファラデー２４を有しており、ターゲット１６の下流側の位置ｚfbに後段多点ファラデー２８を有している。ターゲット１６のｚ方向上の位置をｚt とする。ターゲット１６が図６に示す例のように傾いている場合は、ターゲット１６の中心のｚ方向上の位置をｚt とする。
【００３０】
両多点ファラデー２４、２８は、それぞれ、イオンビーム４のビーム電流を測定するものであってｘ方向に並設された複数の検出器（図に表れていない）を有している。両多点ファラデー２４、２８を構成する複数の検出器の数を、それぞれｍ個、ｎ個（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）とする。ｍ、ｎは、例えば、１０〜２０である。各検出器の前方には、スリット状の入口２６、３０がそれぞれ設けられている。各検出器は、例えばファラデーカップである。
【００３１】
なお、両多点ファラデー２４、２８は、この実施形態のように、ターゲット１６を挟んで上流側および下流側にそれぞれ設けておくのが、ターゲット１６付近における進行角θy の測定をより高精度で行うことができるので好ましいけれども、それに限られるものではなく、両多点ファラデー２４、２８を、ターゲット１６付近の上流側に、または下流側に設けても良い。
【００３２】
（２）イオンビームの進行角θy の測定について
上記前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８を用いて、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向ｚの上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｙ方向における進行角θy を測定する。この測定方法を以下に詳述する。
【００３３】
図６を参照して、前段多点ファラデー２４の上流側近傍の位置ｚf に、ｘ方向に幅の広いイオンビーム４を遮ることができる前段ビーム制限シャッター３２が設けられている。この前段ビーム制限シャッター３２は、ｘ方向に実質的に平行な一辺３４を有している。この一辺３４は、ｘ方向とできるだけ精密に平行に保つのが好ましい。前段ビーム制限シャッター３２は、この例ではｘ方向に長い長方形をしているが、それに限らない。また、前記一辺３４は、この例では前段ビーム制限シャッター３２の下辺であるが、上辺でも良い。
【００３４】
前段ビーム制限シャッター３２を保持してそれを、矢印３８に示すように、ｙ方向に往復駆動する前段シャッター駆動装置３６が設けられている。この前段シャッター駆動装置３６は、この例では、前段ビーム制限シャッター３２のｙ方向の位置を精密に制御する制御回路および前記一辺３４のｙ方向の位置ｙ1 を精密に測定して出力する位置センサー（いずれも図示省略）を有している。
【００３５】
更に、後段多点ファラデー２８の上流側近傍の位置ｚb に、より具体的にはターゲット１６よりも下流側であって後段多点ファラデー２８の上流側近傍の位置ｚb に、ｘ方向に幅の広いイオンビーム４を遮ることができる後段ビーム制限シャッター４２が設けられている。この後段ビーム制限シャッター４２は、ｘ方向に実質的に平行な一辺４４を有している。この一辺４４は、ｘ方向とできるだけ精密に平行に保つのが好ましい。後段ビーム制限シャッター４２は、この例ではｘ方向に長い長方形をしているが、それに限らない。また、前記一辺４４は、この例では後段ビーム制限シャッター４２の下辺であるが、上辺でも良い。
【００３６】
後段ビーム制限シャッター４２を保持してそれを、矢印４８に示すように、ｙ方向に往復駆動する後段シャッター駆動装置４６が設けられている。この後段シャッター駆動装置４６は、この例では、後段ビーム制限シャッター４２のｙ方向の位置を精密に制御する制御回路および前記一辺４４のｙ方向の位置ｙ1 を精密に測定して出力する位置センサー（いずれも図示省略）を有している。
【００３７】
図８も参照して、ｚ方向における前段ビーム制限シャッター３２と後段ビーム制限シャッター４２との間の距離、即ち位置ｚf と位置ｚb との間の距離をＬとする。
【００３８】
このイオン注入装置は、更に、後述する各種の処理や制御を行う制御装置５０を備えている。この制御装置５０は、前段シャッター駆動装置３６、後段シャッター駆動装置４６をそれぞれ制御して前段ビーム制限シャッター３２、後段ビーム制限シャッター４２を前記のようにそれぞれ駆動させると共に、前段シャッター駆動装置３６、後段シャッター駆動装置４６から前記位置ｙ1 の情報をそれぞれ取り込む。更に、前段多点ファラデー２４、後段多点ファラデー２８から、後述するビーム電流Ｓf,i（ｙ）、Ｓb,i（ｙ）の情報をそれぞれ取り込む。更に制御装置５０には、上記距離Ｌの情報が与えられる（例えば設定される）。
【００３９】
ここで、この明細書における、イオンビーム４のｙ方向の中心軌道およびｙ方向における進行角θy の定義について説明する。
【００４０】
図７に、イオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度ｊの分布ｊ（ｙ）の一例を示す。ビーム電流密度分布ｊ（ｙ）は、ガウス分布に近い形状をしている場合が多いけれども、必ずしもそのような形状をしているとは限らないので、ここでは一例として、図７に示されているような形状を取り上げる。このとき、ビーム電流密度分布ｊ（ｙ）の積分の中心位置（換言すれば重心位置）を中心位置ｙc とする。即ち、図７中にハッチングを付した上半分の面積Ｓa と下半分の面積Ｓb とが互いに等しくなる位置が中心位置ｙc である。但し、上記のようにビーム電流密度分布ｊ（ｙ）がガウス分布に近い形状をしている場合は、そのピーク位置を中心位置ｙC としても良い。このようなイオンビーム４の中心位置ｙc の軌道が、イオンビーム４のｙ方向の中心軌道である。
【００４１】
上記中心位置ｙc が、ｚ方向において所定の距離だけ離れた２点間で異なっている場合、具体的には距離Ｌだけ離れた前段ビーム制限シャッター３２の位置ｚf と後段ビーム制限シャッター４２の位置ｚb （図８参照）との間で異なっている場合、イオンビーム４の中心軌道はｙ方向に進行角θy を持っていることになる。この場合、前段ビーム制限シャッター３２の位置ｚf および後段ビーム制限シャッター４２の位置ｚb におけるイオンビーム４の中心位置ｙc をそれぞれｙcf、ｙcbとすると、進行角θy は次式で表される。
【００４２】
［数１］
θy ＝ｔａｎ-1｛（ｙcb−ｙcf）／Ｌ｝
【００４３】
次に、上記のように表される進行角θy の測定方法について説明する。
【００４４】
測定に際しては、図９に示すように、前段多点ファラデー２４を駆動装置（例えば、図１１に示す前段ファラデー駆動装置５６）によってイオンビーム４の経路上に位置させておいて、前段シャッター駆動装置３６によって前段ビーム制限シャッター３２をｙ方向に駆動しつつ、前段多点ファラデー２４に入射するイオンビーム４のビーム電流を前段多点ファラデー２４によって測定する。この前段ビーム制限シャッター３２の駆動は、前段ビーム制限シャッター３２がイオンビーム４を全く遮っていない状態から遮る状態への駆動でも良いけれども、ここでは、前段ビーム制限シャッター３２がイオンビーム４を完全に遮っている状態から遮らない状態への駆動を例に説明する。その前段ビーム制限シャッター３２の駆動方向を矢印３９で示す。この場合、初めはイオンビーム４は前段ビーム制限シャッター３２によって完全に遮られているため、前段多点ファラデー２４にはイオンビーム４は全く入射しない。このときの前段ビーム制限シャッター３２の前記一辺３４のｙ座標位置をｙ0 とする。
【００４５】
そして、前段ビーム制限シャッター３２が、矢印３９で示すようにｙ方向に駆動されると、駆動が進むにつれて、前段ビーム制限シャッター３２によって遮られていたイオンビーム４の一部が前記一辺３４の外側を通過して徐々に前段多点ファラデー２４に入射するようになる。ここで、イオンビーム４の少なくとも一部が前段多点ファラデー２４に入射しているときの前段ビーム制限シャッター３２の前記一辺３４のｙ座標位置をｙ1 とする。
【００４６】
今、前段多点ファラデー２４のｘ方向におけるｉ番目の検出器に着目し、その中心のｘ座標位置をｘi とする。このとき、前段ビーム制限シャッター３２の位置ｚf において、ｘ方向の座標ｘi でのｙ方向の前記ビーム電流密度分布ｊf（ｙ）を表す関数をｊf,i（ｙ）とする。このとき、ｉ番目の検出器で測定されるビーム電流Ｓf,i（ｙ1 ）は、次式で表される。これを図示したのが図１０である。ここでは、ビーム電流密度ｊf,i は、ｙ0 以下ではゼロであるとしている。
【００４７】
【数２】
【００４８】
従って、前段シャッター駆動装置３６によって前段ビーム制限シャッター３２をｙ方向に駆動しつつ、前段多点ファラデー２４でビーム電流Ｓf,i（ｙ）を測定し、かつその次式で表される変化率から、即ちビーム電流Ｓf,i（ｙ）を距離ｙで微分することによって、位置ｚf 、ｘi でのイオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を求めることができるのでそれを行う。これを前段ビーム電流密度分布測定工程と呼ぶ。
【００４９】
［数３］
ｄＳf,i（ｙ）／ｄｙ＝ｊf,i（ｙ）
【００５０】
上記と同様の方法によって、後段多点ファラデー２８、後段ビーム制限シャッター４２および後段シャッター駆動装置４６を用いて、位置ｚb 、ｘi でのイオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度分布ｊb,i（ｙ）を求めることができるのでそれを行う。これを後段ビーム電流密度分布測定工程と呼ぶ。なお、この後段での測定時は、その測定の妨げにならないように、前段ビーム制限シャッター３２、前段多点ファラデー２４およびターゲット１６をイオンビーム４の経路から外しておく。この制御を制御装置５０に行わせても良い。この場合、前段多点ファラデー２４は駆動装置（例えば、図１１に示す前段ファラデー駆動装置５６）を用いてイオンビーム４の経路から外すようにすれば良い。
【００５１】
更に、上記のようにして求めたビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）、ｊb,i（ｙ）から、前段ビーム制限シャッター３２、後段ビーム制限シャッター４２のそれぞれの位置ｚf 、ｚb でのイオンビーム４の前述したｙ方向の中心位置ｙcf、ｙcbをそれぞれ求める。これらを、それぞれ前段中心位置算出工程および後段中心位置算出工程と呼ぶ。
【００５２】
更に、上記のようにして求めた中心位置ｙcf、ｙcbおよび前記距離Ｌを用いて、前記数１またはそれと数学的に等価な式に基づいて、イオンビーム４のｙ方向における進行角θy を求める。これを進行角算出工程と呼ぶ。
【００５３】
なお、前段側においては、前記実施形態（図６等に示した実施形態。以下同様）のように、前段ビーム制限シャッター３２およびそれをｙ方向に駆動する前段シャッター駆動装置３６を設ける代わりに、図１１に示す実施形態のように、イオンビーム４が通過する開口５４を有するマスク５２を前段多点ファラデー２４の上流側近傍に設けておき、前段多点ファラデー２４を前段ファラデー駆動装置５６によってｙ方向に駆動するようにしても良い。この場合の実施形態を以下に説明する。
【００５４】
前段多点ファラデー２４は、軸５７を介して、前段ファラデー駆動装置５６によって、矢印５８に示す上昇方向またはその逆の下降方向に駆動され、前述したようにイオンビーム４の経路に出し入れされるよう構成されている。前段多点ファラデー２４と軸５７とは、前段多点ファラデー２４によるビーム電流測定に支障を来さないように、図示しない絶縁物によって電気的に絶縁されている。
【００５５】
この前段多点ファラデー２４を用いてのイオンビーム４の測定は、前段多点ファラデー２４の上昇時に行っても良いし、前段多点ファラデー２４の下降時に行っても良いけれども、ここでは、矢印５８に示すように上昇時に行う例を説明する。
【００５６】
前段多点ファラデー２４は、前述したように（例えば図６参照）、複数の検出器の前方に入口２６をそれぞれ有している。この実施形態では、その複数の入口２６の上端６０を結ぶ線が前記ｘ方向に実質的に平行になるようにしておく。そのようにしておくと、ｘ方向での測定のバランスが良くなるからである。
【００５７】
前段ファラデー駆動装置５６は、上記上端６０のｙ方向の位置ｙ1 を精密に測定して出力する位置センサー（図示省略）を有している。
【００５８】
制御装置５０は、この実施形態では、前記実施形態のように前段シャッター駆動装置３６を駆動してそれからの前記位置ｙ1 の情報を取り込む代わりに、前段ファラデー駆動装置５６を上記のように駆動すると共にそれからの位置ｙ1 の情報を取り込む。
【００５９】
更に、この実施形態では、前段多点ファラデー２４の入口２６の位置をｚf とし、ｚ方向における入口２６と後段ビーム制限シャッター４２との間の距離、即ち位置ｚf と位置ｚb との間の距離をＬとする。
【００６０】
マスク５２の開口５４の正面形状は、この例では、ｘ方向に長い長方形をしている。この開口５４のｙ方向の寸法Ｗm は、前段多点ファラデー２４の入口２６のｙ方向の寸法Ｗf 以下にしておく方が測定が簡単であり好ましい。この実施形態ではＷm ＜Ｗf にしており、その場合の例を主体に説明する。
【００６１】
初めは、前段多点ファラデー２４の上端６０がマスク５２の開口５４よりも下にあるものとする。この場合は、イオンビーム４は、マスク５２によって遮られて、前段多点ファラデー２４には全く入射しない。このときの前段多点ファラデー２４の上端６０のｙ座標位置をｙ0 とする。
【００６２】
そして、前段多点ファラデー２４が、矢印５８で示すようにｙ方向に駆動されると、その駆動が進むにつれて、マスク５２によって遮られていたイオンビーム４の一部が開口５４を通過して徐々に前段多点ファラデー２４に入射するようになる。ここで、イオンビーム４の少なくとも一部が前段多点ファラデー２４に入射しているときの前段多点ファラデー２４の入口２６の上端６０のｙ座標位置をｙ1 とする。
【００６３】
前記実施形態の場合と同様に、前段多点ファラデー２４のｘ方向におけるｉ番目の検出器に着目し、その中心のｘ座標位置をｘi とする。このとき、前段多点ファラデー２４の入口２６の位置ｚf において、ｘ座標ｘi でのｙ方向の前記ビーム電流密度分布ｊf（ｙ）を表す関数をｊf,i（ｙ）とする。このとき、ｉ番目の検出器で測定されるビーム電流Ｓf,i（ｙ1 ）は、前記数２で表される。これを図示すると前記図１０と同様になる。
【００６４】
従って、前段ファラデー駆動装置５６によって前段多点ファラデー２４をｙ方向に駆動しつつ、当該前段多点ファラデー２４でビーム電流Ｓf,i（ｙ）を測定し、かつその前記数３で表される変化率から、即ちビーム電流Ｓf,i（ｙ）を距離ｙで微分することによって、位置ｚf 、ｘi でのイオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を求めることができる。
【００６５】
上記例とは反対に、前段多点ファラデー２４を上から下降させてイオンビーム４のビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を求めても良い。その場合は、上端６０の代わりに、前段多点ファラデー２４の入口２６の下端６２に着目すれば良い。そして、複数の入口２６の下端６２を結ぶ線がｘ方向に実質的に平行になるようにしておけば良い。
【００６６】
マスク５２の開口５４の寸法Ｗm が前段多点ファラデー２４の入口２６の寸法Ｗf よりも大きい場合は、前段多点ファラデー２４の駆動の途中でビーム電流の増減が互いに相殺されることが起こる可能性があるが、これの影響を避けることは可能である。例えば、イオンビーム４のｙ方向の中心過ぎまで前段多点ファラデー２４を下から上昇させて行う測定と、前段多点ファラデー２４を上から下降させて行う測定とに分けて測定すれば良い。
【００６７】
マスク５２の位置において、イオンビーム４のｙ方向の寸法Ｗy が開口５４の寸法Ｗm よりも小さい場合は、寸法Ｗm の代わりにこの寸法Ｗy と前段多点ファラデー２４の寸法Ｗf との関係を、上記と同様に考えれば良い。
【００６８】
また、以上二つの段落に記載の内容を総合すれば分かるように、マスク５２の開口５４の寸法Ｗm は、前段多点ファラデー２４の入口２６の寸法Ｗf やイオンビーム４のｙ方向の寸法Ｗy よりも大きくても良く、これは言い換えれば、マスク５２は必ずしも設けなくても良いということである。
【００６９】
上記のようにして求めたビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を用いて、前記実施形態の場合と同様にして、イオンビーム４のｙ方向の中心位置ｙcfを求め、更にイオンビーム４のｙ方向における進行角θy を求めることができる。
【００７０】
前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８は、前述したように、それぞれｍ個、ｎ個の検出器をｘ方向に有しているので、上記ｉは、それぞれ１〜ｍ、１〜ｎまでの任意の値を取ることができる。従って、１〜ｍ、１〜ｎの内の任意のｉ番目の検出器を用いて、ｘ方向の任意の位置において、イオンビーム４の進行角θy を測定することができる。その場合、前後の多点ファラデー２４、２８の検出器は、ｘ方向の位置が互いに実質的に同じかまたは近い検出器を用いるのが、進行角θy をより正確に測定する観点から好ましい。
【００７１】
また、着目する（測定に用いる）ｉ番目の位置を上記範囲内で変えることによって、上記進行角θy をｘ方向の複数位置において測定して、進行角θy のｘ方向における分布を測定することができる。これが進行角分布測定工程である。この進行角分布測定工程は、上記前段ビーム電流密度分布測定工程、後段ビーム電流密度分布測定工程、前段中心位置算出工程、後段中心位置算出工程および進行角算出工程を総合したものである。
【００７２】
進行角θy のｘ方向における分布は、実際のイオン注入装置においては、一様でない場合は、例えば図１２中に示す進行角分布Ｐ1 のように、斜めに傾いている場合の多いことが経験によって分かっている。この傾きは、この進行角分布Ｐ1 とは逆の場合もある。
【００７３】
そこで、以下に述べる進行角修正に用いるために、上記のような進行角分布Ｐ1 をしている進行角θy の平均的な進行角θya、またはｘ方向における中央付近の進行角θycを測定する。これが進行角測定工程である。両進行角θya、θycは、それぞれ一つの値であるので、後の進行角修正工程や進行角修正制御に用いるのに都合が良い。両進行角θya、θycは、実際のイオン注入装置における上記のような傾向から、通常は互いに近い値になる場合が多い。従ってどちらを用いても良い。この進行角測定工程も、上記前段ビーム電流密度分布測定工程、後段ビーム電流密度分布測定工程、前段中心位置算出工程、後段中心位置算出工程および進行角算出工程を総合したものである。
【００７４】
上記平均的な進行角θyaを測定するには、前段多点ファラデー２４の複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデー２８の複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、上に詳述したように、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向ｚの上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｙ方向における進行角θyaを測定する。複数の検出器を互いに電気的に並列接続するには、例えば、制御装置５０内に引き込まれている複数の検出器からの複数の信号ラインを、制御装置５０内においてスイッチで並列接続すれば良い。
【００７５】
上記中央付近の進行角θycを測定するには、前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８のｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いて、上に詳述したように、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向ｚの上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビームのｙ方向における進行角θycを測定する。中央付近の検出器を用いるには、例えば、制御装置５０内に引き込まれている複数の検出器からの複数の信号ラインの内で、ｘ方向の中央付近の検出器からの信号ラインをスイッチで選択すれば良い。
【００７６】
制御装置５０は、上記前段ビーム電流密度分布測定工程と実質的に同じ内容の前段ビーム電流密度分布測定処理、上記後段ビーム電流密度分布測定工程と実質的に同じ内容の後段ビーム電流密度分布測定処理、上記前段中心位置算出工程と実質的に同じ内容の前段中心位置算出処理、上記後段中心位置算出工程と実質的に同じ内容の後段中心位置算出処理、上記進行角算出工程と実質的に同じ内容の進行角算出処理を行うことができる。即ち、上記進行角測定工程と実質的に同じ内容の進行角測定制御および上記進行角分布測定工程と実質的に同じ内容の進行角分布測定制御を行うことができる。
【００７７】
（３）イオンビームの進行角θy の修正について
イオンビームの進行角θy の修正を行うには、上記進行角測定工程に加えて、当該進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycを用いて、当該進行角θyaまたはθycを小さくする方向に（即ち、進行角θyaまたはθycを０度に近づける方向に）、イオン源２の引出し電極系７４の傾き角度βy （図２参照）を変化させて、イオン源２から引き出すイオンビーム４のｙ方向における角度を変化させる。これが進行角修正工程である。より具体的には、進行角θyaまたはθycのｙ方向における向きと反対方向に、引出し電極系７４のｙ方向における傾き角度βy を変化させる。
【００７８】
例えば、進行角分布が図１２中に示す進行角分布Ｐ1 のようにｙ方向のプラス側にある場合は、上記進行角θyaまたはθycはプラス側（簡単に言えば上向き）になり（これは図５に示す状態と同様である）、この場合は引出し電極系７４をより下に向くように傾ける。例えば、傾き角度βy をよりマイナス側にする。元々傾き角度βy がプラス側であった場合は、傾き角度βy が０度に近づく、またはマイナス側になるように引出し電極系７４の傾き角度βy を変化させる。これによって、イオン源２から引き出すイオンビーム４の向きはより下向きになるので、上記進行角θyaまたはθycを小さくして０度に近づけることができる。進行角θyaまたはθycがマイナス側（簡単に言えば下向き）の場合は、引出し電極系７４の傾き角度βy を上記とは反対方向に変化させる。
【００７９】
この実施形態の進行角修正方法は、上記進行角測定工程と進行角修正工程とを、進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 （図１２参照）内に入るまで１回ずつ以上行う。この許容範囲Ｒ1 は、例えば±０．１度程度の０度に近い範囲にしておく。
【００８０】
その結果、例えば図１２中に示す進行角分布Ｐ1 は、その元の形をほぼ保った状態で全体が下がって、二点鎖線で示す進行角分布Ｐ2 のように、０度付近を中心にしたものとなる。上記進行角分布Ｐ1 とは反対に、進行角分布がマイナス側に大きい場合は、全体が上がって０度付近を中心にしたものとなる。
【００８１】
従ってこの進行角修正方法によれば、進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入るまで、イオンビーム４のｙ方向における進行角θy を修正することができる。
【００８２】
その結果、ターゲット１６に対するイオン注入において、より高精度の注入角制御が可能になる。その結果、例えば、ターゲット１６の一例である半導体基板の表層部に半導体デバイスを製造する工程にイオン注入を用いる場合に、一つの半導体基板内におけるデバイス特性のばらつき低減、デバイス製造の歩留まり向上等を図ることができる。また、異なるロット間におけるデバイス特性のばらつき低減等にも効果がある。
【００８３】
更に、輸送途中のイオンビーム４が構造物に衝突する可能性を小さくして、イオンビーム４の輸送効率を向上させることもできる。その結果、例えば、ターゲット１６の処理能力（スループット）を高めること等に効果がある。
【００８４】
図１３に、引出し電極系７４の傾き角度βy とイオンビーム４の進行角θy との関係を表す特性の一例を示す。これは、傾き角度βy を変化させると、ターゲット１６付近での進行角θy がどの方向にどの位変化するかを表したものであり、各イオン注入装置に固有のものである。この特性から、進行角θy を０度に近づけるための修正に最適な傾き角度βy の大きさおよび方向（正負）を知ることができる。修正のためには、傾き角度βy の正負は、図の特性とは逆に見る。例えば、進行角θy がθy1のときは、傾き角度βy を−βy1にすれば良い。
【００８５】
従って当該イオン注入装置におけるこのような特性を予め調べておいて、それを上記進行角修正工程において用いても良い。そのようにすれば、進行角θy の修正をより速やかに行うことができる。
【００８６】
上記進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入った後に、進行角θy のｘ方向における分布を測定する上記進行角分布測定工程と、この進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角θy の内に、その大きさが第２の許容範囲Ｒ2 （図１４参照）内から外れている進行角θy があるか否かを判定する進行角分布判定工程とを更に行っても良い。第２の許容範囲Ｒ2 は、上記第１の許容範囲Ｒ1 よりも広くしておく。例えば±０．３度程度にしておく。
【００８７】
上記進行角分布測定工程では、一つの進行角θyaまたはθycを測定する上記進行角測定工程と違って、多点ファラデー２４、２８の複数の検出器を並列接続したり、ｘ方向の中央付近の検出器を用いたりするのではなく、それぞれ複数の検出器を用いて、ｘ方向の複数位置における進行角θy を測定する。測定した進行角分布Ｐ2 の一例を図１４に示す。この進行角分布Ｐ2 は、図１２中の進行角分布のＰ2 と同じものである。この図１４の進行角分布Ｐ2 の場合は、許容範囲Ｒ2 から外れている進行角θy はない。
【００８８】
上記のような判定を行うことによって、進行角分布の悪いイオンビーム４によるターゲット１６へのイオン注入を防止することができる。その結果、例えば、ターゲット１６の一例である半導体基板内に特性の悪い半導体デバイスが多く形成されて歩留まりが悪化したり、不良注入による半導体基板の損失や時間の損失等が発生することを防止することができる。
【００８９】
制御装置５０は、この実施形態では、（ａ）上記進行角測定工程と実質的に同じ内容の測定を行って、上記平均的な進行角θyaまたは中央付近の進行角θycを測定する進行角測定制御と、（ｂ）この進行角測定制御で測定した進行角θyaまたはθycに基づいて上記電極駆動装置７６を制御して、上記進行角修正工程と実質的に同じ内容の制御を行う進行角修正制御とを、進行角測定制御で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している。従って、上記進行角測定工程および進行角修正工程と実質的に同じ内容の測定および制御を、制御装置５０および電極駆動装置７６を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。
【００９０】
制御装置５０において図１３に示したような特性を用いる場合は、例えば、その特性を制御装置５０内に格納しておけば良い。
【００９１】
制御装置５０は、この実施形態では更に、上記進行角測定制御で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入った後に、（ａ）上記進行角分布測定工程と実質的に同じ内容の進行角分布測定制御と、（ｂ）この進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角θy の内に、その大きさが第２の許容範囲Ｒ2 内から外れている進行角θy があるか否かを判定してその結果を表す信号Ｓa を出力する進行角分布判定制御とを行う機能を有している。信号Ｓa は、例えば、許容範囲Ｒ2 から外れている進行角θy が一つでもあれば「１」になり、一つもなければ「０」になる。もちろん、この論理値と逆にしても良い。
【００９２】
従って、上記進行角分布測定工程および進行角分布判定工程と実質的に同じ内容の測定および判定を、制御装置５０を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。また、制御装置５０から出力される信号Ｓa を、警報出力や、イオン注入を止めるインターロック等に用いることができる。
【００９３】
（４）イオンビームのｘ方向における進行角θx について
上記ｙ方向における進行角θy に加えて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｘ方向における進行角θx （図１５参照）についても、上記前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８を用いて測定し、更にそれを修正するようにしても良い。
【００９４】
例えば、図１に示したイオン注入装置におけるように、ターゲット１６付近におけるイオンビーム４がｘ方向の走査を経てリボン状をしている場合は（図３参照）、例えば特許第２９６９７８８号公報に記載されている技術と同様に、両多点ファラデー２４、２８を用いて、互いに対応する時刻におけるイオンビーム４のｘ方向における走査位置を上流側および下流側の２箇所で測定し、当該測定した走査位置間のｘ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離に基づいて、ターゲット１６付近でのイオンビームのｘ方向における進行角θx を測定する。
【００９５】
そして、進行角θx が例えば図１５に示すような場合（この方向のθx を便宜上マイナスとする）、ビーム平行化器１４に供給する電流または電圧を増加させて、ビーム平行化器１４におけるイオンビーム４の曲げを強くする。進行角θx が上記とは逆のプラスの場合は、上記電流または電圧を減少させて、ビーム平行化器１４におけるイオンビーム４の曲げを弱くする。これによって、進行角θx を０度に近づけることができる。
【００９６】
ターゲット１６付近におけるイオンビーム４が図４に示した例のようにｘ方向の走査を経ずにリボン状をしている場合は、両多点ファラデー２４、２８の複数の検出器をそれぞれ用いて、イオンビーム４のｘ方向におけるビーム電流分布およびその中心位置（重心位置またはピーク位置）を上流側および下流側の２箇所で測定し、当該測定した中心位置間のｘ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離に基づいて、イオンビーム４のｘ方向における進行角θx を測定する。
【００９７】
そして、例えば上記ビーム平行化器１４に相当するビーム偏向器を用いて、当該ビーム偏向器に供給する電流または電圧を上記と同様に増減させて、進行角θx を０度に近づける。
【００９８】
上記のようにして、ｙ方向における進行角θy に加えて、ｘ方向における進行角θx も０度に近づける修正を行うことによって、ｘ、ｙ両方向の２次元において、より高精度の注入角制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】イオン注入装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】イオン源の一例を示す概略図である。
【図３】ｘ方向の走査を経て、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図４】ｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図５】イオンビームのｙ方向における進行角θy の一例を示す図である。
【図６】ターゲット付近におけるイオンビームの測定装置および制御装置の一例を示す図である。
【図７】イオンビームのｙ方向のビーム電流密度分布ｊ（ｙ）の一例を示す図である。
【図８】イオンビームのｙ方向における進行角θy のより詳しい定義を説明するための図である。
【図９】前段ビーム制限シャッターの位置でのｙ方向のビーム電流密度分布を測定する方法の一例を示す図である。
【図１０】前段ビーム制限シャッターの位置でのｙ方向のビーム電流密度分布の一例を示す図である。
【図１１】前段多点ファラデー周りの他の例を示す図である。
【図１２】イオンビームの進行角θy のｘ方向における分布の一例を示す図である。
【図１３】引出し電極系の傾き角度βy とイオンビームの進行角θy との関係を表す特性の一例を示す図である。
【図１４】イオンビームの進行角θy のｘ方向における分布の他の例を示す図である。
【図１５】イオンビームのｘ方向における進行角θx の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
２ イオン源
４ イオンビーム
１６ ターゲット
２４ 前段多点ファラデー
２８ 後段多点ファラデー
５０ 制御装置
７４ 引出し電極系
７６ 電極駆動装置
θx 、θy 、θya、θyc 進行角
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法が当該ｘ方向と実質的に直交するｙ方向の寸法よりも大きいリボン状（これは、シート状または帯状と呼ぶこともできる）のイオンビームをターゲットに照射する構成のイオン注入装置において、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を修正する進行角修正方法および当該修正方法を実施することができるイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの高性能化、高微細化等に伴い、より具体例を挙げれば急峻な注入境界を持つイオン注入等を実現することができるように、イオン注入技術には、より高精度の注入角制御を可能にすることが求められる傾向にある。例えば、上記のようなリボン状のイオンビームを用いてターゲットにイオン注入を行う場合、従来は殆ど問題にされていなかった、ｙ方向におけるイオンビームの注入角（換言すれば、ターゲットへのイオンビームの入射角）をも精度良く制御することが重要になってきている。
【０００３】
このｙ方向における注入角と、イオンビームのｙ方向における進行角とは大いに関係している。ターゲットのｙ方向における傾きに、上記進行角を加味したものが、注入角となるからである。従って、高精度の注入角制御を行うためには、イオンビームのｙ方向における進行角も重要である。
【０００４】
このｙ方向における進行角については、ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、リボン状のイオンビームのｙ方向における進行角を測定する測定方法およびイオン注入装置が、特許文献１および２に記載されている。この進行角は、両特許文献では、ｙ方向における角度偏差と呼ばれているが、両者は実質的に同じものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５７７９号公報（段落００３１−００３３、００４２、図７）
【特許文献２】特開２００５−１９５４１７号公報（段落００２８−００３０、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２に記載の技術は、イオンビームのｙ方向における進行角を測定するまでのものである。しかし、実際のイオン注入装置においては、測定から更に進んで、当該進行角を所定のものに修正することが重要であるけれども、その修正の具体的な手段については、上記特許文献１、２には記載されていない。
【０００７】
そこでこの発明は、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる進行角修正方法およびイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るイオンビームの進行角修正方法の一つは、イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、当該進行角測定工程で測定した進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行うことを特徴としている。
【０００９】
この進行角測定方法によれば、進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる。
【００１０】
進行角測定工程においては、各多点ファラデーの複数の検出器をそれぞれ電気的に並列接続する代わりに、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いても良い。
【００１１】
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定工程と、当該進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定する進行角分布判定工程とを更に行っても良い。
【００１２】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、前記イオン源の引出し電極系の少なくともｙ方向における傾き角度を変化させる機能を有する電極駆動装置を備えており、更に、（ａ）前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定制御と、（ｂ）当該進行角測定制御で測定した進行角に基づいて前記電極駆動装置を制御して、当該進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正制御とを、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している制御装置を備えている。
【００１３】
進行角測定制御においては、各多点ファラデーの複数の検出器をそれぞれ電気的に並列接続する代わりに、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いても良い。
【００１４】
前記制御装置は、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、（ａ）前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定制御と、（ｂ）当該進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定してその結果を表す信号を出力する進行角分布判定制御とを行う機能を更に有していても良い。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、２に記載の発明によれば、進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる。その結果、ターゲットに対するイオン注入において、より高精度の注入角制御が可能になる。また、輸送途中のイオンビームが構造物に衝突する可能性を小さくして、イオンビームの輸送効率を向上させることもできる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、次のような更なる効果を奏する。即ち、進行角が第１の許容範囲内に入った後に、更に、進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角の内にその大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定するので、進行角分布の悪いイオンビームによるターゲットへのイオン注入を防止することができる。
【００１７】
請求項４、５に記載の発明によれば、進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで、イオンビームのｙ方向における進行角を修正することができる。その結果、ターゲットに対するイオン注入において、より高精度の注入角制御が可能になる。また、輸送途中のイオンビームが構造物に衝突する可能性を小さくして、イオンビームの輸送効率を向上させることもできる。しかも上記測定および制御を、制御装置および電極駆動装置を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、次のような更なる効果を奏する。即ち、進行角が第１の許容範囲内に入った後に、更に、進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角の内にその大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定してその結果を表す信号を出力するので、進行角分布の悪いイオンビームによるターゲットへのイオン注入を防止することができる。しかも上記測定および制御を、制御装置を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）イオン注入装置の構成について
図１は、イオン注入装置の一例を示す概略平面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム４の設計上の進行方向を常にｚ方向とし、このｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向としている。例えば、ｘ方向およびｚ方向は水平方向であり、ｙ方向は垂直方向である。「設計上の進行方向」というのは、換言すれば、所定の進行方向、即ち本来進むべき進行方向のことである。
【００２０】
このイオン注入装置は、リボン状イオンビームの元になる小さな断面形状のイオンビーム４を射出する（引き出す）イオン源２と、このイオン源２からのイオンビームが入射され当該イオンビーム４から所望質量のイオンビーム４を分離して取り出す質量分離器６と、この質量分離器６からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４を加速または減速する加減速器８と、この加減速器８からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４から所望エネルギーのイオンビーム４を分離して取り出すエネルギー分離器１０と、このエネルギー分離器１０からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４をｘ方向に走査するビーム走査器１２と、このビーム走査器１２からのイオンビーム４が入射され当該イオンビーム４を曲げてビーム走査器１２と協働してイオンビーム４を平行ビーム化するビーム平行化器１４と、このビーム平行化器１４からのイオンビーム４の照射領域内でターゲット（例えば半導体基板）１６を、イオンビーム４の主面４ｂ（図３参照）と交差する方向に、例えばｙ方向に機械的に往復走査（往復駆動）する（図６中の矢印２２参照）ターゲット駆動装置２０とを備えている。
【００２１】
このイオン注入装置は、更に、図６に示す前段多点ファラデー２４、後段多点ファラデー２８、制御装置５０等の測定装置および制御装置を備えている。この図６は後で詳述するが、ターゲット１６は、図６に示すように、ターゲット駆動装置２０のホルダ１８に保持される。
【００２２】
イオン源２は、図２に示す例のように、プラズマ７２を生成するプラズマ生成部７０と、このプラズマ生成部７０内のプラズマ７２から電界の作用でイオンビーム４を引き出す引出し電極系７４と、この引出し電極系７４を矢印Ｂで示すようにｙ方向から左右に傾けて、引出し電極系７４の少なくともｙ方向における傾き角度（より厳密に言えば、ｙ−ｚ平面内におけるｙ方向からの傾き角度）βy を変化させる機能を有する電極駆動装置７６とを備えている。
【００２３】
引出し電極系７４は、図２に示す例では、図示の簡略化等のために１枚の電極で示しているが、それに限られるものではなく、引出し電極系７４を構成する電極の数は１枚以上で任意である。
【００２４】
傾き角度βy は、チルト角とも呼ばれる。この傾き角度βy の正負の取り方は任意であるが、ここでは、図２中に二点鎖線で示す例のように、引出し電極系７４がｙ方向の下向きに傾いている場合を負（マイナス）とする。
【００２５】
図１に示すビーム平行化器１４から導出されてターゲット１６に照射されるイオンビーム４は、上記例では、ｘ方向の高速の（例えば数十ｋＨｚ程度の）走査（より具体的には平行走査）を経て、図３に示す例のように、ｘ方向の寸法Ｗx がｙ方向の寸法Ｗy よりも大きい（より詳しく言えば、十分に大きい）形状をしている。このようなイオンビーム４も、この明細書ではリボン状のイオンビームと呼んでいる。走査前のイオンビーム４の断面形状は、例えば、図３中に符号４ａで示すような小さな長方形をしている。
【００２６】
このようなリボン状のイオンビーム４を用いると共に、ターゲット１６を上記のように機械的に走査することによって、ターゲット１６の全面にイオンビーム４を照射して均一性の良いイオン注入を行うことができる。
【００２７】
但し、上記のようにｘ方向の走査を経たリボン状のイオンビーム４の代わりに、図４に示す例のように、ｘ方向の走査を経ることなく（例えばイオン源２から引き出したイオンビーム４自体が）、ｘ方向の寸法Ｗx がｙ方向の寸法Ｗy よりも大きくて（より詳しく言えば、十分に大きくて）リボン状をしているイオンビーム４をターゲット１６に照射するようにしても良い。以下に説明する進行角θy の測定、制御等においては、断わりがない限り、図３のイオンビーム４と図４のイオンビーム４とを区別する必要はない。その測定、制御等の技術を、どちらのイオンビーム４にも適用することができるからである。
【００２８】
イオンビーム４のｙ方向における進行角θy は、要約して言えば、図５に示す例のように、イオンビーム４の設計上の進行方向ｚに対する、現実のイオンビーム４のｙ方向における角度（より厳密に言えば、イオンビーム４の中心軌道の、ｙ−ｚ平面内におけるｚ方向からの角度）のことである。従って、イオンビーム４がｚ方向に完全に平行な軌道を辿る理想的な場合はθy ＝０°である。この進行角θy の正負の取り方は任意であるが、ここでは、図５に示す例のように、イオンビーム４がｙ方向の上向きに傾いている場合を正（プラス）とする。この進行角θy のより詳しい定義は後述する。
【００２９】
図６を参照して、このイオン注入装置は、ターゲット１６付近におけるイオンビーム４の進行方向ｚの相対的に上流側および下流側に、前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８を有している。より具体的にはこの実施形態では、イオンビーム４の進行方向ｚ上の位置に関して、ターゲット１６の上流側の位置ｚffに前段多点ファラデー２４を有しており、ターゲット１６の下流側の位置ｚfbに後段多点ファラデー２８を有している。ターゲット１６のｚ方向上の位置をｚt とする。ターゲット１６が図６に示す例のように傾いている場合は、ターゲット１６の中心のｚ方向上の位置をｚt とする。
【００３０】
両多点ファラデー２４、２８は、それぞれ、イオンビーム４のビーム電流を測定するものであってｘ方向に並設された複数の検出器（図に表れていない）を有している。両多点ファラデー２４、２８を構成する複数の検出器の数を、それぞれｍ個、ｎ個（ｍ、ｎはそれぞれ２以上の整数）とする。ｍ、ｎは、例えば、１０〜２０である。各検出器の前方には、スリット状の入口２６、３０がそれぞれ設けられている。各検出器は、例えばファラデーカップである。
【００３１】
なお、両多点ファラデー２４、２８は、この実施形態のように、ターゲット１６を挟んで上流側および下流側にそれぞれ設けておくのが、ターゲット１６付近における進行角θy の測定をより高精度で行うことができるので好ましいけれども、それに限られるものではなく、両多点ファラデー２４、２８を、ターゲット１６付近の上流側に、または下流側に設けても良い。
【００３２】
（２）イオンビームの進行角θy の測定について
上記前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８を用いて、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向ｚの上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｙ方向における進行角θy を測定する。この測定方法を以下に詳述する。
【００３３】
図６を参照して、前段多点ファラデー２４の上流側近傍の位置ｚf に、ｘ方向に幅の広いイオンビーム４を遮ることができる前段ビーム制限シャッター３２が設けられている。この前段ビーム制限シャッター３２は、ｘ方向に実質的に平行な一辺３４を有している。この一辺３４は、ｘ方向とできるだけ精密に平行に保つのが好ましい。前段ビーム制限シャッター３２は、この例ではｘ方向に長い長方形をしているが、それに限らない。また、前記一辺３４は、この例では前段ビーム制限シャッター３２の下辺であるが、上辺でも良い。
【００３４】
前段ビーム制限シャッター３２を保持してそれを、矢印３８に示すように、ｙ方向に往復駆動する前段シャッター駆動装置３６が設けられている。この前段シャッター駆動装置３６は、この例では、前段ビーム制限シャッター３２のｙ方向の位置を精密に制御する制御回路および前記一辺３４のｙ方向の位置ｙ1 を精密に測定して出力する位置センサー（いずれも図示省略）を有している。
【００３５】
更に、後段多点ファラデー２８の上流側近傍の位置ｚb に、より具体的にはターゲット１６よりも下流側であって後段多点ファラデー２８の上流側近傍の位置ｚb に、ｘ方向に幅の広いイオンビーム４を遮ることができる後段ビーム制限シャッター４２が設けられている。この後段ビーム制限シャッター４２は、ｘ方向に実質的に平行な一辺４４を有している。この一辺４４は、ｘ方向とできるだけ精密に平行に保つのが好ましい。後段ビーム制限シャッター４２は、この例ではｘ方向に長い長方形をしているが、それに限らない。また、前記一辺４４は、この例では後段ビーム制限シャッター４２の下辺であるが、上辺でも良い。
【００３６】
後段ビーム制限シャッター４２を保持してそれを、矢印４８に示すように、ｙ方向に往復駆動する後段シャッター駆動装置４６が設けられている。この後段シャッター駆動装置４６は、この例では、後段ビーム制限シャッター４２のｙ方向の位置を精密に制御する制御回路および前記一辺４４のｙ方向の位置ｙ1 を精密に測定して出力する位置センサー（いずれも図示省略）を有している。
【００３７】
図８も参照して、ｚ方向における前段ビーム制限シャッター３２と後段ビーム制限シャッター４２との間の距離、即ち位置ｚf と位置ｚb との間の距離をＬとする。
【００３８】
このイオン注入装置は、更に、後述する各種の処理や制御を行う制御装置５０を備えている。この制御装置５０は、前段シャッター駆動装置３６、後段シャッター駆動装置４６をそれぞれ制御して前段ビーム制限シャッター３２、後段ビーム制限シャッター４２を前記のようにそれぞれ駆動させると共に、前段シャッター駆動装置３６、後段シャッター駆動装置４６から前記位置ｙ1 の情報をそれぞれ取り込む。更に、前段多点ファラデー２４、後段多点ファラデー２８から、後述するビーム電流Ｓf,i（ｙ）、Ｓb,i（ｙ）の情報をそれぞれ取り込む。更に制御装置５０には、上記距離Ｌの情報が与えられる（例えば設定される）。
【００３９】
ここで、この明細書における、イオンビーム４のｙ方向の中心軌道およびｙ方向における進行角θy の定義について説明する。
【００４０】
図７に、イオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度ｊの分布ｊ（ｙ）の一例を示す。ビーム電流密度分布ｊ（ｙ）は、ガウス分布に近い形状をしている場合が多いけれども、必ずしもそのような形状をしているとは限らないので、ここでは一例として、図７に示されているような形状を取り上げる。このとき、ビーム電流密度分布ｊ（ｙ）の積分の中心位置（換言すれば重心位置）を中心位置ｙc とする。即ち、図７中にハッチングを付した上半分の面積Ｓa と下半分の面積Ｓb とが互いに等しくなる位置が中心位置ｙc である。但し、上記のようにビーム電流密度分布ｊ（ｙ）がガウス分布に近い形状をしている場合は、そのピーク位置を中心位置ｙC としても良い。このようなイオンビーム４の中心位置ｙc の軌道が、イオンビーム４のｙ方向の中心軌道である。
【００４１】
上記中心位置ｙc が、ｚ方向において所定の距離だけ離れた２点間で異なっている場合、具体的には距離Ｌだけ離れた前段ビーム制限シャッター３２の位置ｚf と後段ビーム制限シャッター４２の位置ｚb （図８参照）との間で異なっている場合、イオンビーム４の中心軌道はｙ方向に進行角θy を持っていることになる。この場合、前段ビーム制限シャッター３２の位置ｚf および後段ビーム制限シャッター４２の位置ｚb におけるイオンビーム４の中心位置ｙc をそれぞれｙcf、ｙcbとすると、進行角θy は次式で表される。
【００４２】
［数１］
θy ＝ｔａｎ-1｛（ｙcb−ｙcf）／Ｌ｝
【００４３】
次に、上記のように表される進行角θy の測定方法について説明する。
【００４４】
測定に際しては、図９に示すように、前段多点ファラデー２４を駆動装置（例えば、図１１に示す前段ファラデー駆動装置５６）によってイオンビーム４の経路上に位置させておいて、前段シャッター駆動装置３６によって前段ビーム制限シャッター３２をｙ方向に駆動しつつ、前段多点ファラデー２４に入射するイオンビーム４のビーム電流を前段多点ファラデー２４によって測定する。この前段ビーム制限シャッター３２の駆動は、前段ビーム制限シャッター３２がイオンビーム４を全く遮っていない状態から遮る状態への駆動でも良いけれども、ここでは、前段ビーム制限シャッター３２がイオンビーム４を完全に遮っている状態から遮らない状態への駆動を例に説明する。その前段ビーム制限シャッター３２の駆動方向を矢印３９で示す。この場合、初めはイオンビーム４は前段ビーム制限シャッター３２によって完全に遮られているため、前段多点ファラデー２４にはイオンビーム４は全く入射しない。このときの前段ビーム制限シャッター３２の前記一辺３４のｙ座標位置をｙ0 とする。
【００４５】
そして、前段ビーム制限シャッター３２が、矢印３９で示すようにｙ方向に駆動されると、駆動が進むにつれて、前段ビーム制限シャッター３２によって遮られていたイオンビーム４の一部が前記一辺３４の外側を通過して徐々に前段多点ファラデー２４に入射するようになる。ここで、イオンビーム４の少なくとも一部が前段多点ファラデー２４に入射しているときの前段ビーム制限シャッター３２の前記一辺３４のｙ座標位置をｙ1 とする。
【００４６】
今、前段多点ファラデー２４のｘ方向におけるｉ番目の検出器に着目し、その中心のｘ座標位置をｘi とする。このとき、前段ビーム制限シャッター３２の位置ｚf において、ｘ方向の座標ｘi でのｙ方向の前記ビーム電流密度分布ｊf（ｙ）を表す関数をｊf,i（ｙ）とする。このとき、ｉ番目の検出器で測定されるビーム電流Ｓf,i（ｙ1 ）は、次式で表される。これを図示したのが図１０である。ここでは、ビーム電流密度ｊf,i は、ｙ0 以下ではゼロであるとしている。
【００４７】
【数２】
【００４８】
従って、前段シャッター駆動装置３６によって前段ビーム制限シャッター３２をｙ方向に駆動しつつ、前段多点ファラデー２４でビーム電流Ｓf,i（ｙ）を測定し、かつその次式で表される変化率から、即ちビーム電流Ｓf,i（ｙ）を距離ｙで微分することによって、位置ｚf 、ｘi でのイオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を求めることができるのでそれを行う。これを前段ビーム電流密度分布測定工程と呼ぶ。
【００４９】
［数３］
ｄＳf,i（ｙ）／ｄｙ＝ｊf,i（ｙ）
【００５０】
上記と同様の方法によって、後段多点ファラデー２８、後段ビーム制限シャッター４２および後段シャッター駆動装置４６を用いて、位置ｚb 、ｘi でのイオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度分布ｊb,i（ｙ）を求めることができるのでそれを行う。これを後段ビーム電流密度分布測定工程と呼ぶ。なお、この後段での測定時は、その測定の妨げにならないように、前段ビーム制限シャッター３２、前段多点ファラデー２４およびターゲット１６をイオンビーム４の経路から外しておく。この制御を制御装置５０に行わせても良い。この場合、前段多点ファラデー２４は駆動装置（例えば、図１１に示す前段ファラデー駆動装置５６）を用いてイオンビーム４の経路から外すようにすれば良い。
【００５１】
更に、上記のようにして求めたビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）、ｊb,i（ｙ）から、前段ビーム制限シャッター３２、後段ビーム制限シャッター４２のそれぞれの位置ｚf 、ｚb でのイオンビーム４の前述したｙ方向の中心位置ｙcf、ｙcbをそれぞれ求める。これらを、それぞれ前段中心位置算出工程および後段中心位置算出工程と呼ぶ。
【００５２】
更に、上記のようにして求めた中心位置ｙcf、ｙcbおよび前記距離Ｌを用いて、前記数１またはそれと数学的に等価な式に基づいて、イオンビーム４のｙ方向における進行角θy を求める。これを進行角算出工程と呼ぶ。
【００５３】
なお、前段側においては、前記実施形態（図６等に示した実施形態。以下同様）のように、前段ビーム制限シャッター３２およびそれをｙ方向に駆動する前段シャッター駆動装置３６を設ける代わりに、図１１に示す実施形態のように、イオンビーム４が通過する開口５４を有するマスク５２を前段多点ファラデー２４の上流側近傍に設けておき、前段多点ファラデー２４を前段ファラデー駆動装置５６によってｙ方向に駆動するようにしても良い。この場合の実施形態を以下に説明する。
【００５４】
前段多点ファラデー２４は、軸５７を介して、前段ファラデー駆動装置５６によって、矢印５８に示す上昇方向またはその逆の下降方向に駆動され、前述したようにイオンビーム４の経路に出し入れされるよう構成されている。前段多点ファラデー２４と軸５７とは、前段多点ファラデー２４によるビーム電流測定に支障を来さないように、図示しない絶縁物によって電気的に絶縁されている。
【００５５】
この前段多点ファラデー２４を用いてのイオンビーム４の測定は、前段多点ファラデー２４の上昇時に行っても良いし、前段多点ファラデー２４の下降時に行っても良いけれども、ここでは、矢印５８に示すように上昇時に行う例を説明する。
【００５６】
前段多点ファラデー２４は、前述したように（例えば図６参照）、複数の検出器の前方に入口２６をそれぞれ有している。この実施形態では、その複数の入口２６の上端６０を結ぶ線が前記ｘ方向に実質的に平行になるようにしておく。そのようにしておくと、ｘ方向での測定のバランスが良くなるからである。
【００５７】
前段ファラデー駆動装置５６は、上記上端６０のｙ方向の位置ｙ1 を精密に測定して出力する位置センサー（図示省略）を有している。
【００５８】
制御装置５０は、この実施形態では、前記実施形態のように前段シャッター駆動装置３６を駆動してそれからの前記位置ｙ1 の情報を取り込む代わりに、前段ファラデー駆動装置５６を上記のように駆動すると共にそれからの位置ｙ1 の情報を取り込む。
【００５９】
更に、この実施形態では、前段多点ファラデー２４の入口２６の位置をｚf とし、ｚ方向における入口２６と後段ビーム制限シャッター４２との間の距離、即ち位置ｚf と位置ｚb との間の距離をＬとする。
【００６０】
マスク５２の開口５４の正面形状は、この例では、ｘ方向に長い長方形をしている。この開口５４のｙ方向の寸法Ｗm は、前段多点ファラデー２４の入口２６のｙ方向の寸法Ｗf 以下にしておく方が測定が簡単であり好ましい。この実施形態ではＷm ＜Ｗf にしており、その場合の例を主体に説明する。
【００６１】
初めは、前段多点ファラデー２４の上端６０がマスク５２の開口５４よりも下にあるものとする。この場合は、イオンビーム４は、マスク５２によって遮られて、前段多点ファラデー２４には全く入射しない。このときの前段多点ファラデー２４の上端６０のｙ座標位置をｙ0 とする。
【００６２】
そして、前段多点ファラデー２４が、矢印５８で示すようにｙ方向に駆動されると、その駆動が進むにつれて、マスク５２によって遮られていたイオンビーム４の一部が開口５４を通過して徐々に前段多点ファラデー２４に入射するようになる。ここで、イオンビーム４の少なくとも一部が前段多点ファラデー２４に入射しているときの前段多点ファラデー２４の入口２６の上端６０のｙ座標位置をｙ1 とする。
【００６３】
前記実施形態の場合と同様に、前段多点ファラデー２４のｘ方向におけるｉ番目の検出器に着目し、その中心のｘ座標位置をｘi とする。このとき、前段多点ファラデー２４の入口２６の位置ｚf において、ｘ座標ｘi でのｙ方向の前記ビーム電流密度分布ｊf（ｙ）を表す関数をｊf,i（ｙ）とする。このとき、ｉ番目の検出器で測定されるビーム電流Ｓf,i（ｙ1 ）は、前記数２で表される。これを図示すると前記図１０と同様になる。
【００６４】
従って、前段ファラデー駆動装置５６によって前段多点ファラデー２４をｙ方向に駆動しつつ、当該前段多点ファラデー２４でビーム電流Ｓf,i（ｙ）を測定し、かつその前記数３で表される変化率から、即ちビーム電流Ｓf,i（ｙ）を距離ｙで微分することによって、位置ｚf 、ｘi でのイオンビーム４のｙ方向のビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を求めることができる。
【００６５】
上記例とは反対に、前段多点ファラデー２４を上から下降させてイオンビーム４のビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を求めても良い。その場合は、上端６０の代わりに、前段多点ファラデー２４の入口２６の下端６２に着目すれば良い。そして、複数の入口２６の下端６２を結ぶ線がｘ方向に実質的に平行になるようにしておけば良い。
【００６６】
マスク５２の開口５４の寸法Ｗm が前段多点ファラデー２４の入口２６の寸法Ｗf よりも大きい場合は、前段多点ファラデー２４の駆動の途中でビーム電流の増減が互いに相殺されることが起こる可能性があるが、これの影響を避けることは可能である。例えば、イオンビーム４のｙ方向の中心過ぎまで前段多点ファラデー２４を下から上昇させて行う測定と、前段多点ファラデー２４を上から下降させて行う測定とに分けて測定すれば良い。
【００６７】
マスク５２の位置において、イオンビーム４のｙ方向の寸法Ｗy が開口５４の寸法Ｗm よりも小さい場合は、寸法Ｗm の代わりにこの寸法Ｗy と前段多点ファラデー２４の寸法Ｗf との関係を、上記と同様に考えれば良い。
【００６８】
また、以上二つの段落に記載の内容を総合すれば分かるように、マスク５２の開口５４の寸法Ｗm は、前段多点ファラデー２４の入口２６の寸法Ｗf やイオンビーム４のｙ方向の寸法Ｗy よりも大きくても良く、これは言い換えれば、マスク５２は必ずしも設けなくても良いということである。
【００６９】
上記のようにして求めたビーム電流密度分布ｊf,i（ｙ）を用いて、前記実施形態の場合と同様にして、イオンビーム４のｙ方向の中心位置ｙcfを求め、更にイオンビーム４のｙ方向における進行角θy を求めることができる。
【００７０】
前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８は、前述したように、それぞれｍ個、ｎ個の検出器をｘ方向に有しているので、上記ｉは、それぞれ１〜ｍ、１〜ｎまでの任意の値を取ることができる。従って、１〜ｍ、１〜ｎの内の任意のｉ番目の検出器を用いて、ｘ方向の任意の位置において、イオンビーム４の進行角θy を測定することができる。その場合、前後の多点ファラデー２４、２８の検出器は、ｘ方向の位置が互いに実質的に同じかまたは近い検出器を用いるのが、進行角θy をより正確に測定する観点から好ましい。
【００７１】
また、着目する（測定に用いる）ｉ番目の位置を上記範囲内で変えることによって、上記進行角θy をｘ方向の複数位置において測定して、進行角θy のｘ方向における分布を測定することができる。これが進行角分布測定工程である。この進行角分布測定工程は、上記前段ビーム電流密度分布測定工程、後段ビーム電流密度分布測定工程、前段中心位置算出工程、後段中心位置算出工程および進行角算出工程を総合したものである。
【００７２】
進行角θy のｘ方向における分布は、実際のイオン注入装置においては、一様でない場合は、例えば図１２中に示す進行角分布Ｐ1 のように、斜めに傾いている場合の多いことが経験によって分かっている。この傾きは、この進行角分布Ｐ1 とは逆の場合もある。
【００７３】
そこで、以下に述べる進行角修正に用いるために、上記のような進行角分布Ｐ1 をしている進行角θy の平均的な進行角θya、またはｘ方向における中央付近の進行角θycを測定する。これが進行角測定工程である。両進行角θya、θycは、それぞれ一つの値であるので、後の進行角修正工程や進行角修正制御に用いるのに都合が良い。両進行角θya、θycは、実際のイオン注入装置における上記のような傾向から、通常は互いに近い値になる場合が多い。従ってどちらを用いても良い。この進行角測定工程も、上記前段ビーム電流密度分布測定工程、後段ビーム電流密度分布測定工程、前段中心位置算出工程、後段中心位置算出工程および進行角算出工程を総合したものである。
【００７４】
上記平均的な進行角θyaを測定するには、前段多点ファラデー２４の複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデー２８の複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、上に詳述したように、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向ｚの上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｙ方向における進行角θyaを測定する。複数の検出器を互いに電気的に並列接続するには、例えば、制御装置５０内に引き込まれている複数の検出器からの複数の信号ラインを、制御装置５０内においてスイッチで並列接続すれば良い。
【００７５】
上記中央付近の進行角θycを測定するには、前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８のｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いて、上に詳述したように、各多点ファラデー２４、２８にｙ方向においてイオンビーム４が徐々に入射するようにして、イオンビーム４のｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向ｚの上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット１６付近でのイオンビームのｙ方向における進行角θycを測定する。中央付近の検出器を用いるには、例えば、制御装置５０内に引き込まれている複数の検出器からの複数の信号ラインの内で、ｘ方向の中央付近の検出器からの信号ラインをスイッチで選択すれば良い。
【００７６】
制御装置５０は、上記前段ビーム電流密度分布測定工程と実質的に同じ内容の前段ビーム電流密度分布測定処理、上記後段ビーム電流密度分布測定工程と実質的に同じ内容の後段ビーム電流密度分布測定処理、上記前段中心位置算出工程と実質的に同じ内容の前段中心位置算出処理、上記後段中心位置算出工程と実質的に同じ内容の後段中心位置算出処理、上記進行角算出工程と実質的に同じ内容の進行角算出処理を行うことができる。即ち、上記進行角測定工程と実質的に同じ内容の進行角測定制御および上記進行角分布測定工程と実質的に同じ内容の進行角分布測定制御を行うことができる。
【００７７】
（３）イオンビームの進行角θy の修正について
イオンビームの進行角θy の修正を行うには、上記進行角測定工程に加えて、当該進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycを用いて、当該進行角θyaまたはθycを小さくする方向に（即ち、進行角θyaまたはθycを０度に近づける方向に）、イオン源２の引出し電極系７４の傾き角度βy （図２参照）を変化させて、イオン源２から引き出すイオンビーム４のｙ方向における角度を変化させる。これが進行角修正工程である。より具体的には、進行角θyaまたはθycのｙ方向における向きと反対方向に、引出し電極系７４のｙ方向における傾き角度βy を変化させる。
【００７８】
例えば、進行角分布が図１２中に示す進行角分布Ｐ1 のようにｙ方向のプラス側にある場合は、上記進行角θyaまたはθycはプラス側（簡単に言えば上向き）になり（これは図５に示す状態と同様である）、この場合は引出し電極系７４をより下に向くように傾ける。例えば、傾き角度βy をよりマイナス側にする。元々傾き角度βy がプラス側であった場合は、傾き角度βy が０度に近づく、またはマイナス側になるように引出し電極系７４の傾き角度βy を変化させる。これによって、イオン源２から引き出すイオンビーム４の向きはより下向きになるので、上記進行角θyaまたはθycを小さくして０度に近づけることができる。進行角θyaまたはθycがマイナス側（簡単に言えば下向き）の場合は、引出し電極系７４の傾き角度βy を上記とは反対方向に変化させる。
【００７９】
この実施形態の進行角修正方法は、上記進行角測定工程と進行角修正工程とを、進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 （図１２参照）内に入るまで１回ずつ以上行う。この許容範囲Ｒ1 は、例えば±０．１度程度の０度に近い範囲にしておく。
【００８０】
その結果、例えば図１２中に示す進行角分布Ｐ1 は、その元の形をほぼ保った状態で全体が下がって、二点鎖線で示す進行角分布Ｐ2 のように、０度付近を中心にしたものとなる。上記進行角分布Ｐ1 とは反対に、進行角分布がマイナス側に大きい場合は、全体が上がって０度付近を中心にしたものとなる。
【００８１】
従ってこの進行角修正方法によれば、進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入るまで、イオンビーム４のｙ方向における進行角θy を修正することができる。
【００８２】
その結果、ターゲット１６に対するイオン注入において、より高精度の注入角制御が可能になる。その結果、例えば、ターゲット１６の一例である半導体基板の表層部に半導体デバイスを製造する工程にイオン注入を用いる場合に、一つの半導体基板内におけるデバイス特性のばらつき低減、デバイス製造の歩留まり向上等を図ることができる。また、異なるロット間におけるデバイス特性のばらつき低減等にも効果がある。
【００８３】
更に、輸送途中のイオンビーム４が構造物に衝突する可能性を小さくして、イオンビーム４の輸送効率を向上させることもできる。その結果、例えば、ターゲット１６の処理能力（スループット）を高めること等に効果がある。
【００８４】
図１３に、引出し電極系７４の傾き角度βy とイオンビーム４の進行角θy との関係を表す特性の一例を示す。これは、傾き角度βy を変化させると、ターゲット１６付近での進行角θy がどの方向にどの位変化するかを表したものであり、各イオン注入装置に固有のものである。この特性から、進行角θy を０度に近づけるための修正に最適な傾き角度βy の大きさおよび方向（正負）を知ることができる。修正のためには、傾き角度βy の正負は、図の特性とは逆に見る。例えば、進行角θy がθy1のときは、傾き角度βy を−βy1にすれば良い。
【００８５】
従って当該イオン注入装置におけるこのような特性を予め調べておいて、それを上記進行角修正工程において用いても良い。そのようにすれば、進行角θy の修正をより速やかに行うことができる。
【００８６】
上記進行角測定工程で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入った後に、進行角θy のｘ方向における分布を測定する上記進行角分布測定工程と、この進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角θy の内に、その大きさが第２の許容範囲Ｒ2 （図１４参照）内から外れている進行角θy があるか否かを判定する進行角分布判定工程とを更に行っても良い。第２の許容範囲Ｒ2 は、上記第１の許容範囲Ｒ1 よりも広くしておく。例えば±０．３度程度にしておく。
【００８７】
上記進行角分布測定工程では、一つの進行角θyaまたはθycを測定する上記進行角測定工程と違って、多点ファラデー２４、２８の複数の検出器を並列接続したり、ｘ方向の中央付近の検出器を用いたりするのではなく、それぞれ複数の検出器を用いて、ｘ方向の複数位置における進行角θy を測定する。測定した進行角分布Ｐ2 の一例を図１４に示す。この進行角分布Ｐ2 は、図１２中の進行角分布のＰ2 と同じものである。この図１４の進行角分布Ｐ2 の場合は、許容範囲Ｒ2 から外れている進行角θy はない。
【００８８】
上記のような判定を行うことによって、進行角分布の悪いイオンビーム４によるターゲット１６へのイオン注入を防止することができる。その結果、例えば、ターゲット１６の一例である半導体基板内に特性の悪い半導体デバイスが多く形成されて歩留まりが悪化したり、不良注入による半導体基板の損失や時間の損失等が発生することを防止することができる。
【００８９】
制御装置５０は、この実施形態では、（ａ）上記進行角測定工程と実質的に同じ内容の測定を行って、上記平均的な進行角θyaまたは中央付近の進行角θycを測定する進行角測定制御と、（ｂ）この進行角測定制御で測定した進行角θyaまたはθycに基づいて上記電極駆動装置７６を制御して、上記進行角修正工程と実質的に同じ内容の制御を行う進行角修正制御とを、進行角測定制御で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している。従って、上記進行角測定工程および進行角修正工程と実質的に同じ内容の測定および制御を、制御装置５０および電極駆動装置７６を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。
【００９０】
制御装置５０において図１３に示したような特性を用いる場合は、例えば、その特性を制御装置５０内に格納しておけば良い。
【００９１】
制御装置５０は、この実施形態では更に、上記進行角測定制御で測定した進行角θyaまたはθycが第１の許容範囲Ｒ1 内に入った後に、（ａ）上記進行角分布測定工程と実質的に同じ内容の進行角分布測定制御と、（ｂ）この進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角θy の内に、その大きさが第２の許容範囲Ｒ2 内から外れている進行角θy があるか否かを判定してその結果を表す信号Ｓa を出力する進行角分布判定制御とを行う機能を有している。信号Ｓa は、例えば、許容範囲Ｒ2 から外れている進行角θy が一つでもあれば「１」になり、一つもなければ「０」になる。もちろん、この論理値と逆にしても良い。
【００９２】
従って、上記進行角分布測定工程および進行角分布判定工程と実質的に同じ内容の測定および判定を、制御装置５０を用いて行うことができるので、省力化を図ることができる。また、制御装置５０から出力される信号Ｓa を、警報出力や、イオン注入を止めるインターロック等に用いることができる。
【００９３】
（４）イオンビームのｘ方向における進行角θx について
上記ｙ方向における進行角θy に加えて、ターゲット１６付近でのイオンビーム４のｘ方向における進行角θx （図１５参照）についても、上記前段多点ファラデー２４および後段多点ファラデー２８を用いて測定し、更にそれを修正するようにしても良い。
【００９４】
例えば、図１に示したイオン注入装置におけるように、ターゲット１６付近におけるイオンビーム４がｘ方向の走査を経てリボン状をしている場合は（図３参照）、例えば特許第２９６９７８８号公報に記載されている技術と同様に、両多点ファラデー２４、２８を用いて、互いに対応する時刻におけるイオンビーム４のｘ方向における走査位置を上流側および下流側の２箇所で測定し、当該測定した走査位置間のｘ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離に基づいて、ターゲット１６付近でのイオンビームのｘ方向における進行角θx を測定する。
【００９５】
そして、進行角θx が例えば図１５に示すような場合（この方向のθx を便宜上マイナスとする）、ビーム平行化器１４に供給する電流または電圧を増加させて、ビーム平行化器１４におけるイオンビーム４の曲げを強くする。進行角θx が上記とは逆のプラスの場合は、上記電流または電圧を減少させて、ビーム平行化器１４におけるイオンビーム４の曲げを弱くする。これによって、進行角θx を０度に近づけることができる。
【００９６】
ターゲット１６付近におけるイオンビーム４が図４に示した例のようにｘ方向の走査を経ずにリボン状をしている場合は、両多点ファラデー２４、２８の複数の検出器をそれぞれ用いて、イオンビーム４のｘ方向におけるビーム電流分布およびその中心位置（重心位置またはピーク位置）を上流側および下流側の２箇所で測定し、当該測定した中心位置間のｘ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離に基づいて、イオンビーム４のｘ方向における進行角θx を測定する。
【００９７】
そして、例えば上記ビーム平行化器１４に相当するビーム偏向器を用いて、当該ビーム偏向器に供給する電流または電圧を上記と同様に増減させて、進行角θx を０度に近づける。
【００９８】
上記のようにして、ｙ方向における進行角θy に加えて、ｘ方向における進行角θx も０度に近づける修正を行うことによって、ｘ、ｙ両方向の２次元において、より高精度の注入角制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】イオン注入装置の一例を示す概略平面図である。
【図２】イオン源の一例を示す概略図である。
【図３】ｘ方向の走査を経て、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図４】ｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図５】イオンビームのｙ方向における進行角θy の一例を示す図である。
【図６】ターゲット付近におけるイオンビームの測定装置および制御装置の一例を示す図である。
【図７】イオンビームのｙ方向のビーム電流密度分布ｊ（ｙ）の一例を示す図である。
【図８】イオンビームのｙ方向における進行角θy のより詳しい定義を説明するための図である。
【図９】前段ビーム制限シャッターの位置でのｙ方向のビーム電流密度分布を測定する方法の一例を示す図である。
【図１０】前段ビーム制限シャッターの位置でのｙ方向のビーム電流密度分布の一例を示す図である。
【図１１】前段多点ファラデー周りの他の例を示す図である。
【図１２】イオンビームの進行角θy のｘ方向における分布の一例を示す図である。
【図１３】引出し電極系の傾き角度βy とイオンビームの進行角θy との関係を表す特性の一例を示す図である。
【図１４】イオンビームの進行角θy のｘ方向における分布の他の例を示す図である。
【図１５】イオンビームのｘ方向における進行角θx の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
２ イオン源
４ イオンビーム
１６ ターゲット
２４ 前段多点ファラデー
２８ 後段多点ファラデー
５０ 制御装置
７４ 引出し電極系
７６ 電極駆動装置
θx 、θy 、θya、θyc 進行角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、
当該進行角測定工程で測定した進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行うことを特徴とするイオンビームの進行角修正方法。
【請求項２】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、
当該進行角測定工程で測定した進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行うことを特徴とするイオンビームの進行角修正方法。
【請求項３】
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、
前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定工程と、
当該進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定する進行角分布判定工程とを更に行う請求項１または２記載のイオンビームの進行角修正方法。
【請求項４】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記イオン源の引出し電極系の少なくともｙ方向における傾き角度を変化させる機能を有する電極駆動装置を備えており、
更に、（ａ）前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定制御と、（ｂ）当該進行角測定制御で測定した進行角に基づいて前記電極駆動装置を制御して、当該進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正制御とを、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記イオン源の引出し電極系の少なくともｙ方向における傾き角度を変化させる機能を有する電極駆動装置を備えており、
更に、（ａ）前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定制御と、（ｂ）当該進行角測定制御で測定した進行角に基づいて前記電極駆動装置を制御して、当該進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正制御とを、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、（ａ）前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定制御と、（ｂ）当該進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定してその結果を表す信号を出力する進行角分布判定制御とを行う機能を更に有している請求項４または５記載のイオン注入装置。
【請求項１】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、
当該進行角測定工程で測定した進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行うことを特徴とするイオンビームの進行角修正方法。
【請求項２】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定工程と、
当該進行角測定工程で測定した進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正工程とを、
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行うことを特徴とするイオンビームの進行角修正方法。
【請求項３】
前記進行角測定工程で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、
前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定工程と、
当該進行角分布測定工程で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定する進行角分布判定工程とを更に行う請求項１または２記載のイオンビームの進行角修正方法。
【請求項４】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記イオン源の引出し電極系の少なくともｙ方向における傾き角度を変化させる機能を有する電極駆動装置を備えており、
更に、（ａ）前記前段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続し、かつ後段多点ファラデーの複数の検出器を互いに電気的に並列接続した状態で、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定制御と、（ｂ）当該進行角測定制御で測定した進行角に基づいて前記電極駆動装置を制御して、当該進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正制御とを、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
イオンビームの設計上の進行方向をｚ方向とし、ｚ方向と実質的に直交する平面内において互いに実質的に直交する２方向をｘ方向およびｙ方向とすると、引出し電極系を有するイオン源から引き出したイオンビームであって、ｘ方向の走査を経て、またはｘ方向の走査を経ることなく、ｘ方向の寸法がｙ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームをターゲットに照射する構成の装置であって、ターゲット付近におけるイオンビーム進行方向の相対的に上流側および下流側に設けられていて、イオンビームのビーム電流を測定する複数の検出器がｘ方向にそれぞれ並設されて成る前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを有しているイオン注入装置において、
前記イオン源の引出し電極系の少なくともｙ方向における傾き角度を変化させる機能を有する電極駆動装置を備えており、
更に、（ａ）前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーのｘ方向における中央付近の検出器をそれぞれ用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定する進行角測定制御と、（ｂ）当該進行角測定制御で測定した進行角に基づいて前記電極駆動装置を制御して、当該進行角を小さくする方向に、前記イオン源の引出し電極系のｙ方向における傾き角度を変化させて、前記イオン源から引き出すイオンビームのｙ方向における角度を変化させる進行角修正制御とを、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入るまで１回ずつ以上行う機能を有している制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記進行角測定制御で測定した進行角が第１の許容範囲内に入った後に、（ａ）前記前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを用いて、各多点ファラデーにｙ方向においてイオンビームが徐々に入射するようにして、イオンビームのｙ方向における中心位置をイオンビーム進行方向の上流側および下流側の２箇所で求めて、当該中心位置間のｙ方向における距離および前記２箇所間のｚ方向における距離を用いて、ターゲット付近でのイオンビームのｙ方向における進行角を測定し、しかもこのような測定をｘ方向の複数位置において行う進行角分布測定制御と、（ｂ）当該進行角分布測定制御で測定した複数位置の進行角の内に、その大きさが第２の許容範囲内から外れている進行角があるか否かを判定してその結果を表す信号を出力する進行角分布判定制御とを行う機能を更に有している請求項４または５記載のイオン注入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２３５００６（Ｐ２００８−２３５００６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７２８９５（Ｐ２００７−７２８９５）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
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