イオンビーム計測方法およびイオン注入装置
【課題】 イオンビームのy方向の角度偏差、発散角及びビーム寸法の内の少なくとも一つを簡単な構成によって計測する。
【解決手段】 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、シャッター32の一辺34の外側を通過して前段多点ファラデー24に入射するイオンビーム4のビーム電流の変化を計測して、シャッター32の位置でのイオンビーム4のy方向のビーム電流密度分布を計測する。後段シャッター駆動装置46によって後段ビーム制限シャッター42をy方向に駆動しつつ、シャッター42の一辺44の外側を通過して後段多点ファラデー28に入射するイオンビーム4のビーム電流の変化を計測して、シャッター42の位置でのイオンビーム4のy方向のビーム電流密度分布を計測する。これらの計測結果を用いて、イオンビーム4のy方向の角度偏差、発散角及びビーム寸法の内の少なくとも一つを計測する。
【解決手段】 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、シャッター32の一辺34の外側を通過して前段多点ファラデー24に入射するイオンビーム4のビーム電流の変化を計測して、シャッター32の位置でのイオンビーム4のy方向のビーム電流密度分布を計測する。後段シャッター駆動装置46によって後段ビーム制限シャッター42をy方向に駆動しつつ、シャッター42の一辺44の外側を通過して後段多点ファラデー28に入射するイオンビーム4のビーム電流の変化を計測して、シャッター42の位置でのイオンビーム4のy方向のビーム電流密度分布を計測する。これらの計測結果を用いて、イオンビーム4のy方向の角度偏差、発散角及びビーム寸法の内の少なくとも一つを計測する。
【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)の形をしているイオンビームをターゲットに照射する方式のイオン注入装置において、前記y方向のイオンビームの角度偏差、発散角およびビーム寸法を計測するイオンビーム計測方法ならびに当該計測方法を制御装置を用いて行うことができるイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【0002】
イオン注入技術は、昨今の半導体製造プロセス等においては、重要な位置を占めている。
【0003】
ターゲット、例えば半導体基板へのイオン注入においては、半導体基板の結晶軸に対する注入角(入射角)によって、注入深さ方向に特異な注入特性を示すことが知られており、これを防ぐ、またはこれを積極的に利用するような条件でのイオン注入処理を可能にすることが、通常、イオン注入技術に求められている。
【0004】
チャネリングと呼ばれる上記現象は、イオンの入射角が0度付近において特に入射角依存性が高いので、入射角が0度付近においてより高精度の入射角制御が要求されるけれども、その他の入射角においても、通常、高精度の入射角制御が要求される。
【0005】
このような要求にある程度応えることのできるイオン注入装置の一例が特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されているイオン注入装置と同様のイオン注入装置を図1に示す。
【0006】
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(例えば水平方向)に走査する走査器12と、この走査器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を曲げ戻して後述するz軸に実質的に平行になるように平行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の広い方の面(xz平面に沿う面)と交差する方向に、例えば前記x方向と実質的に直交するy方向(例えば垂直方向)に機械的に往復走査(往復駆動)するターゲット駆動装置20(図7も参照)とを備えている。
【0007】
ここで、前記x方向(換言すればx軸)およびy方向(換言すればy軸)と実質的に直交する方向であって、ターゲット16に入射するイオンビーム4の設計上の軌道方向に前記z軸を取っている。なお、この明細書において、「実質的に平行」または「実質的に直交」は、それぞれ、平行または直交の状態を含む。
【0008】
質量分離器6は、例えば、磁界によってイオンビーム4の質量分離を行う質量分離電磁石である。加減速器8は、例えば、複数枚の電極を有していて静電界によってイオンビーム4の加減速を行う加減速管である。エネルギー分離器10は、例えば、磁界によってイオンビーム4のエネルギー分離を行うエネルギー分離電磁石である。走査器12は、例えば、磁界によってイオンビーム4の走査を行う走査電磁石または電界によってイオンビーム4の走査を行う走査電極である。ビーム平行化器14は、例えば、磁界によってイオンビーム4の平行化を行うビーム平行化電磁石である。ターゲット駆動装置20は、例えば、図7も参照して、ターゲット16を保持するホルダ18を有しており、このホルダ18に保持されたターゲット16を、矢印22に示すように前記y方向に往復走査する。
【0009】
上記構成によって、所望の質量および所望のエネルギーのイオンビーム4をx方向に平行走査しながらターゲット16に照射すると共に、このイオンビーム4に対して所定の角度で保持したターゲット16をy方向に機械的に往復走査して、ターゲット16の全面に均一にイオンビーム4を照射して均一にイオン注入を行うことができる。このように、イオンビーム4の電磁的な走査とターゲット16の機械的な走査とを併用する方式は、ハイブリッドスキャン方式と呼ばれる。
【0010】
この場合、イオンビーム4のビームライン上の各機器は、例えば質量分離器6、エネルギー分離器10、走査器12およびビーム平行化器14は、理想的には、x方向にのみ一次元でイオンビームを偏向し、y方向にはイオンビーム4を偏向しないように設計されている。従って、イオンビーム4のx方向の平行度を精度良く制御することによって、ターゲット16の表面には一定の入射角でイオンビーム4が照射されることになる。
【0011】
ここで、ターゲット16に対するイオンビーム4の入射角とは、ターゲット16とイオンビーム4との相対的な角度のことであり、具体的には、ターゲット16の表面に立てた垂線とイオンビーム4との成す角をいう。この入射角には、より詳しく言えば、図10Aに示す例のようなx方向の(即ちx−z平面内における)入射角φx と、図10Bに示す例のようなy方向の(即ちy−z平面内における)入射角φy とがある。17は前記垂線である。例えば、図7に示すターゲット16は、図10Bの例と同様に、y方向の入射角φy が0度よりも大きくなるように保持されている場合の例である。
【0012】
イオンビーム4のx方向の平行度とは、図2に示す例のように、走査かつ平行化されたイオンビーム4がx−z平面内において実際に辿る軌道と前記z軸方向との成す角θx をいう。従って、例えば、走査かつ平行化されたイオンビーム4がz軸に完全に平行な軌道を辿る理想的な場合はθx =0°である。また、このx方向の平行度θx と前記x方向の入射角φx とは大いに関係している。
【0013】
また、図3に示す例のように、走査かつ平行化されたイオンビーム4がy−z平面内において実際に辿る軌道とz軸方向との成す角をθy とし、これをこの明細書ではイオンビーム4のy方向の角度偏差と呼ぶ。従って、例えば、走査かつ平行化されたイオンビーム4がz軸に完全に平行な軌道を辿る理想的な場合はθy =0°である。また、このy方向の角度偏差θy と前記y方向の入射角φy とは大いに関係している。
【0014】
一般的に、荷電粒子ビーム、ここではイオンビーム4を特徴づける量として、全ビーム電流の他に、(a)ビーム電流密度分布を持ったイオンビーム4の中心が辿る中心軌道、(b)中心軌道に垂直な面内におけるビーム電流密度分布の広がりを示すビーム寸法、(c)イオンビーム4の中心軌道方向に対する各構成イオンの運動方向のずれを表す発散角、等がある。これらのより具体的な定義については、図4〜図6を参照して後述する。
【0015】
イオンビーム4をターゲット16に照射してイオン注入を行う場合、イオンビーム4の入射角として最も重要な要素が、上記(a)の中心軌道のターゲット16への入射角である。この入射角を所望の値に設定することにより、イオンビーム4を構成する大部分のイオンが平均として所望の入射角でターゲット16に入射することになる。但し、実際には、イオンビーム4を構成する各イオンがそれぞれ発散角を有しているので、各イオンの入射角は、上記中心軌道の入射角の周りに幾らかの幅をもって存在することになる。
【0016】
従って、イオンビーム4のより高精度の入射角制御が要求される場合、まずは、イオンビーム4の中心軌道の入射角の高精度な制御を可能にすることが重要であり、次いで、高精度の発散角制御が可能であることが望ましい、と言える。
【0017】
このような要求に一部応えることができる技術として、特許文献2には、イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器がイオンビームの走査方向(例えば前記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、ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ設けておき、両多点ファラデーにおいて、走査中のイオンビームが同一時刻においてビーム走査方向のどの位置にあるかを測定し、その結果から、両多点ファラデーの間の空間におけるイオンビームのビーム走査方向の平行度(即ち、前記x方向の平行度θx )を測定する技術が記載されている。
【0018】
図7に記載している前段多点ファラデー24が前記前段多点ファラデーに相当し、後段多点ファラデー28が前記後段多点ファラデーに相当する。両多点ファラデー24、28は、それぞれ、前記複数の検出器(例えばファラデーカップ。図示省略)を有している。各検出器の前方には、図7の例では、スリット状の入口26、30がそれぞれ設けられている。
【0019】
このような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、特許文献2に記載された前記技術に従って、イオンビーム4のx方向の平行度θx を測定することができる。更に、その測定情報に基づいて、特許文献2に記載された技術に従って、ビーム平行化器14の駆動電流または駆動電圧を制御することによって、イオンビーム4のx方向の平行度θx の高精度な制御も可能である。それによって、x−z平面内におけるイオンビーム4の中心軌道をz軸方向に精度良く揃えて、イオンビーム4のx方向の入射角φx を精度良く制御することができる。
【0020】
【特許文献1】特許第3358336号公報(段落0002、0003、図1)
【特許文献2】特許第2969788号公報(第6欄−第11欄、図1−図9)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
例えば半導体デバイスの更なる高性能化、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、更なる高精度の入射角制御を可能にすることが求められる傾向にある。そのためには、従来は問題にされていなかった、イオンビームの走査方向(x方向)に垂直なy方向のイオンビーム4の入射角をも精度良く制御することが重要である。
【0022】
特に、半導体製造プロセスの微細化に伴って、イオン注入深さを浅くするために、低エネルギーのイオンビーム4を輸送してターゲット16に照射することが今後ますます重要になるけれども、イオンビーム4のエネルギーが低くなると、イオンビーム4を構成するイオン同士の電気的な反発(これを空間電荷効果という)によって、イオンビーム4が強く発散角を持つ傾向になる。
【0023】
それゆえに、高精度の入射角制御を行うには、まずは、イオンビーム4の走査方向と垂直なy方向の角度偏差θy および発散角の一方、好ましくは両方を計測してそれを監視することが重要である。
【0024】
また、例えば前述したようなハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置の場合、通常、イオンビーム4のx方向の走査に比べてターゲット16のy方向の走査が低速度であるが、生産性を向上するためにy方向の走査速度を高速にしてゆくと、ターゲット16に対する注入の均一性は、イオンビーム4のy方向の分布幅(ビーム寸法)によって影響を受ける可能性が高い。特に、イオンビーム4のy方向のビーム寸法が極端に小さくなると、注入の均一性を低下させるので、高い注入均一性を確保するためには、ターゲット16上でのイオンビーム4のy方向のビーム寸法を計測して当該ビーム寸法を監視することも望ましいことである。
【0025】
しかしながら、上記イオンビーム4のy方向の角度偏差θy 、発散角、ビーム寸法を計測するために、イオンビーム4のx方向の平行度等を計測するために従来から設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーとは全く別個のファラデー計測系を新たに設けると、(a)計測系が増えて構造が複雑になりコストも大幅に上昇すると共に、(b)計測時に、イオンビーム4のビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業を行わなければならず、この入れ換え作業に要する時間が余分な時間となり、生産性を低下させることになる。
【0026】
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、前記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11に示す例のように、x方向の寸法Wx が当該x方向と直交する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形をしている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11中に符号4aで示すような小さな長方形をしている。
【0027】
一方、イオンビーム4には、図12に示す例のように、x方向の走査を経ることなく、即ちイオン源から引き出した形状自体が、x方向の寸法Wx が当該x方向と直交する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)形をしているものもある。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形をしているイオンビームと呼んでいる。
【0028】
上記いずれのイオンビーム4の場合にも、そのy方向の角度偏差、発散角、ビーム寸法に関して、上記のような課題が存在する。
【0029】
そこでこの発明は、リボン状イオンビームのy方向の角度偏差、発散角およびビーム寸法の内の少なくとも一つを、好ましくは前の二つを、より好ましくは三つを、簡単な構成によって計測することができるイオンビーム計測方法を提供することを一つの目的としている。
【0030】
また、上記イオンビーム計測方法を、制御装置を用いて行うことができるイオン注入装置を提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0031】
この発明に係るイオンビーム計測方法およびイオン注入装置の一つでは、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る。更に、前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、この前段ビーム制限シャッターを前記x方向と実質的に直交するy方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておく。
【0032】
そして、この発明に係る第1のイオンビーム計測方法では、前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次の数1またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行う。
【0033】
[数1]
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【0034】
この発明に係る第2のイオンビーム計測方法では、前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次の数2またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行う。
【0035】
[数2]
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【0036】
この発明に係る第3のイオンビーム計測方法では、前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次の数3またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行う。
【0037】
[数3]
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【0038】
また、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程および前記発散角算出工程を行っても良い。
【0039】
更に、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程、前記発散角算出工程および前記ビーム寸法算出工程を行っても良い。
【0040】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、前記工程に相当する処理の内の所定のものを行う制御装置を備えている。
【0041】
前段側においては、前段ビーム制限シャッターを前段シャッター駆動装置によってy方向に駆動する代わりに、前段多点ファラデーを前段ファラデー駆動装置によってy方向に駆動するようにしても良い。即ち、この発明に係るイオンビーム計測方法およびイオン注入装置の他のものは、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る。更に、前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておく。
【0042】
そして、この発明に係る第4のイオンビーム計測方法では、前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離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、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行う。
【0043】
この発明に係る第5のイオンビーム計測方法では、前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、前記数2またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行う。
【0044】
この発明に係る第6のイオンビーム計測方法では、前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、前記数3またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行う。
【0045】
また、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程および前記発散角算出工程を行っても良い。
【0046】
更に、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程、前記発散角算出工程および前記ビーム寸法算出工程を行っても良い。
【0047】
この発明に係るイオン注入装置の他のものは、前記工程に相当する処理の内の所定のものを行う制御装置を備えている。
【発明の効果】
【0048】
請求項1、6、11、14、19、22に記載の発明によれば、リボン状イオンビームのy方向の角度偏差θy を計測することができる。しかもこの計測を、イオンビームのx方向の平行度等を計測するために設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを利用して行うので、新たにファラデー計測系を設ける必要がない。従って、簡素な構成によって上記計測を行うことができる。また、ビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業が不要であるので、その分、余分な時間が減り、生産性が向上する。
【0049】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記角度偏差θy のx方向の分布を計測することも可能である。
【0050】
更に、請求項11、14、19、22に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0051】
請求項2、7、12、15、20、23に記載の発明によれば、リボン状イオンビームのy方向の発散角αmax を計測することができる。しかもこの計測を、イオンビームのx方向の平行度等を計測するために設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを利用して行うので、新たにファラデー計測系を設ける必要がない。従って、簡素な構成によって上記計測を行うことができる。また、ビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業が不要であるので、その分、余分な時間が減り、生産性が向上する。
【0052】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記発散角αmax のx方向の分布を計測することも可能である。
【0053】
更に、請求項12、15、20、23に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0054】
請求項3、8、13、16、21、24に記載の発明によれば、ターゲット上でのリボン状イオンビームのy方向におけるビーム寸法dytを計測することができる。しかもこの計測を、イオンビームのx方向の平行度等を計測するために設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを利用して行うので、新たにファラデー計測系を設ける必要がない。従って、簡素な構成によって上記計測を行うことができる。また、ビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業が不要であるので、その分、余分な時間が減り、生産性が向上する。
【0055】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記ビーム寸法dytのx方向の分布を計測することも可能である。
【0056】
更に、請求項13、16、21、24に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0057】
請求項4、9、17、25に記載の発明によれば、前記y方向の角度偏差θy および前記y方向の発散角αmax を、簡素な構成によって計測することができる。また、上記と同様の理由によって、生産性も向上する。
【0058】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記角度偏差θy 等のx方向の分布を計測することも可能である。
【0059】
更に、請求項17、25に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0060】
請求項5、10、18、26に記載の発明によれば、前記y方向の角度偏差θy 、前記y方向の発散角αmax および前記ターゲット上でのy方向のビーム寸法dytを、簡素な構成によって計測することができる。また、上記と同様の理由によって、生産性も向上する。
【0061】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記角度偏差θy 等のx方向の分布を計測することも可能である。
【0062】
更に、請求項18、26に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素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】
【0063】
図7は、この発明に係るイオンビーム計測方法を実施するイオン注入装置の一実施形態の要部を示す図である。イオン注入装置全体の構成は、例えば、図1およびそれに関する前記説明を参照するものとする。また、図1に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該例との相違点を主に説明する。
【0064】
イオンビーム4は、前述したように、x方向の走査を経てリボン状の形をしたイオンビームでも良いし、x方向の走査を経ることなくリボン状の形をしたイオンビームでも良い。いずれも、簡単に言えば、x方向の幅が広い。
【0065】
このイオン注入装置は、イオンビーム4の進行方向であるz軸上の位置に関して、ターゲット16の上流側の位置zffに前記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に前記後段多点ファラデー28を有している。ターゲット16のz軸上の位置をzt とする。ターゲット16が図7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軸上の位置をzt とする。
【0066】
前段多点ファラデー24の上流側の近傍の位置zf に、前記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、前記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、前記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。
【0067】
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、前記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 を精密に計測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。
【0068】
このイオン注入装置は、更に、後段多点ファラデー28の上流側の近傍の位置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、前記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、前記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、前記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。
【0069】
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、前記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 を精密に計測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。
【0070】
図6も参照して、z軸に沿う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、前段ビーム制限シャッター32とターゲット16との間の距離、即ち位置zf と位置zt との間の距離をL1 、ターゲット16と後段ビーム制限シャッター42との間の距離、即ち位置zt と位置zb との間の距離をL2 とする。従って、L=L1 +L2 である。
【0071】
この実施形態では、更に、後述する各処理を行う制御装置50を備えている。
【0072】
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。
【0073】
更に、制御装置50には、上記距離L、L1 およびL2 の情報が与えられる(例えば設定される)。但し、距離Lの情報を与えずに、制御装置50内でL=L1 +L2 の演算を行わせても良い。
【0074】
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、ビーム寸法および発散角の定義について説明する。
【0075】
図4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)の例を示す。ビーム電流密度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4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)の積分の中心位置をyc とする。即ち、図4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。このイオンビーム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。
【0076】
上記中心位置yc が、z軸に沿っ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だけ離れた前記前段ビーム制限シャッター32の位置zf と前記後段ビーム制限シャッター42の位置zb (図6、図7参照)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方向に角度偏差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、角度偏差θy は前記数1で表される。
【0077】
次に、イオンビーム4のy方向のビーム寸法について説明する。図5に示す例において、ビーム電流密度分布j(y)中のビーム電流jの最大値をjp とし、この最大値jp に対して十分に小さい割合、例えば10%の値をjd とする。そして、ビーム電流密度分布j(y)中のy方向における上下の最も外側に位置していてビーム電流jの値が上記値jd を横切る2点間の距離をdy とし、これをイオンビーム4のy方向のビーム寸法とする。
【0078】
次に、イオンビーム4のy方向の発散角について説明する。図6には、前記前段ビーム制限シャッター32の位置zf におけるビーム電流密度分布jf(y)の例と、前記後段ビーム制限シャッター42の位置zb におけるビーム電流密度分布jb(y)の例が示されている。一般的に言って、ビーム電流密度分布j(y)はイオンビーム4の進行方向であるz軸上の位置によって異なっており、従って上記ビーム寸法dy も異なっている。これは、イオンビーム4を構成する個々のイオンの運動方向がイオンビーム4の中心軌道の方向と必ずしも一致していないことによる。ここでは、前段ビーム制限シャッター32の位置zf での前記ビーム寸法をdyfとし、後段ビーム制限シャッター42の位置zb での前記ビーム寸法をdybとする。従って、dyf<dybであればイオンビーム4は両位置zf 、zb 間でy方向に発散しており、dyf>dybであれば集束していることになる。この両位置zf 、zb 間でのイオンビーム4のy方向の発散角をαmax とすると、この発散角αmax は前記数2で表される。
【0079】
また、ターゲット16上でのy方向のビーム寸法dytは、前記数3で表される。
【0080】
次に、上記のように表される角度偏差θy 、発散角αmax およびビーム寸法dytの計測方法について説明する。
【0081】
イオンビーム4は、この計測に先立って、例えば前記特許文献2に記載の技術またはそれと同様の技術に従って、x方向の平行度θx を所望の値に、例えばθx ≒0°に調整しておくのが好ましい。
【0082】
計測に際しては、図8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13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によって計測する。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。
【0083】
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。
【0084】
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(例えばファラデーカップ)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番目の検出器で計測されるビーム電流Sf,i(y1 )は、次の数4で表される。これを図示したのが図9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。
【0085】
【数4】
【0086】
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)を計測し、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。これが、前段ビーム電流密度分布計測工程であり、これを行う。
【0087】
[数5]
dSf,i(y)/dy=jf,i(y)
【0088】
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。これが、後段ビーム電流密度分布計測工程であり、これを行う。なお、この後段での計測時は、その計測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13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。
【0089】
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y方向の中心位置ycf、ycbをそれぞれ求める。イオンビーム4のy方向の中心位置の定義は、図4を参照して先に説明した。これが、前段中心位置算出工程および後段中心位置算出工程である。
【0090】
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方向の角度偏差θy を求める。これが、角度偏差算出工程である。これによって、イオンビーム4のy方向における中心軌道の状況を知ることができる。
【0091】
また、この実施形態では、制御装置50は、前記前段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の前段ビーム電流密度分布計測処理、前記後段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の後段ビーム電流密度分布計測処理、前記前段中心位置算出工程と同じ内容の前段中心位置算出処理、前記後段中心位置算出工程と同じ内容の後段中心位置算出処理および前記角度偏差算出工程と同じ内容の角度偏差算出処理を行うことができる。
【0092】
更に、必要に応じて、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y方向のビーム寸法dyf、dybをそれぞれ求める。イオンビーム4のy方向のビーム寸法の定義は、図5および図6を参照して先に説明した。これが、前段ビーム寸法算出工程および後段ビーム寸法算出工程である。
【0093】
更に、必要に応じて、上記のようにして求めたビーム寸法dyf、dybおよび前記距離Lを用いて、前記数2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方向における発散角αmax を求める。この発散角αmax の定義は、先に図6を参照して説明した。これが、発散角算出工程である。
【0094】
更に、必要に応じて、上記のようにして求めたビーム寸法dyf、dyb、前記距離L、L1 およびL2 を用いて、前記数3またはそれと数学的に等価な式に基づいて、ターゲット16上でのイオンビーム4のy方向におけるビーム寸法dyt(図6も参照)を求める。これが、ビーム寸法算出工程である。
【0095】
上記制御装置50に、必要に応じて更に、前記前段ビーム寸法算出工程と同じ内容の前段ビーム寸法算出処理、前記後段ビーム寸法算出工程と同じ内容の後段ビーム寸法算出処理、前記発散角算出工程と同じ内容の発散角算出処理および前記ビーム寸法算出工程と同じ内容のビーム寸法算出処理を行わせても良く、この実施形態では、制御装置50はこれらの処理をも行うことができる。
【0096】
なお、前段多点ファラデー24がn個(nは2以上の整数)の検出器をx方向に有する場合、前記iは1からnまでの任意のものである。後段多点ファラデー28においても同様である。従って、x方向における1からnまでの内の任意の番目の検出器を用いて、x方向の複数の位置において、上記と同様の計測を行うことができる。それによって、イオンビーム4のy方向の角度偏差θy 、発散角αmax およびビーム寸法dytのx方向の分布を計測することもできる。特に、x方向の走査を経ることなくリボン状の形をしているイオンビーム4の場合は、x方向の走査を経てリボン状の形をしているイオンビーム4の場合に比べて、上記y方向の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytのx方向における分布が不均一になりやすいので、それらのx方向の分布を計測してそれを把握しておく意義は大きい。これは、以下に述べる実施形態においても同様である。
【0097】
ところで、前段側においては、前記実施形態(図7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13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。
【0098】
この図13に示す実施形態を詳述する。この図13は、前記図8に対応している。
【0099】
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によるビーム電流計測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。
【0100】
この前段多点ファラデー24を用いてのイオンビーム4の計測は、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。
【0101】
前段多点ファラデー24は、前述したように(例えば図7参照)、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方向での計測のバランスが良くなるからである。
【0102】
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 を精密に計測して出力する位置センサー(図示省略)を有している。
【0103】
前記制御装置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。
【0104】
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軸に沿う方向における入口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、入口26とターゲット16との間の距離、即ち位置zf と位置zt との間の距離をL1 としている。距離L2 は、前記実施形態の場合と同じである。
【0105】
制御装置50には、上記距離L、L1 およびL2 の情報が与えられる(例えば設定される)。但し、距離Lの情報を与えずに、制御装置50内でL=L1 +L2 の演算を行わせても良い。
【0106】
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計測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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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(例えばファラデーカップ)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番目の検出器で計測されるビーム電流Sf,i(y1 )は、前記数4で表される。これを図示すると前記図9と同様になる。
【0110】
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)を計測し、かつその前記数5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。これが、前段ビーム電流密度分布計測工程であり、これを行う。
【0111】
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。
【0112】
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計測と、前段多点ファラデー24を上から下降させて行う計測とに分けて計測すれば良い。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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)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を求める前段中心位置算出工程、イオンビーム4のy方向の角度偏差θy を求める角度偏差算出工程、前段多点ファラデー24の入口26の位置でのイオンビーム4のy方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程、イオンビーム4のy方向における発散角αmax を求める発散角算出工程、ターゲット16上でのイオンビーム4のy方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程を行うことができる。
【0116】
また、この実施形態でも、制御装置50は、前記前段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の前段ビーム電流密度分布計測処理、前記後段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の後段ビーム電流密度分布計測処理、前記前段中心位置算出工程と同じ内容の前段中心位置算出処理、前記後段中心位置算出工程と同じ内容の後段中心位置算出処理および前記角度偏差算出工程と同じ内容の角度偏差算出処理を行うことができる。更に必要に応じて、前記前段ビーム寸法算出工程と同じ内容の前段ビーム寸法算出処理、前記後段ビーム寸法算出工程と同じ内容の後段ビーム寸法算出処理、前記発散角算出工程と同じ内容の発散角算出処理および前記ビーム寸法算出工程と同じ内容のビーム寸法算出処理をも行うことができる。
【0117】
前段多点ファラデー24をイオンビーム4の経路に出し入れする前段ファラデー駆動装置56は、前記実施形態の場合も通常は設けられており、この実施形態では当該前段ファラデー駆動装置56を、イオンビーム4の上記計測に兼用して、前記前段シャッター駆動装置36を省略することができるので、前記実施形態の場合よりも構成のより簡素化を図ることができる。
【0118】
なお、上記のようにして計測したイオンビーム4の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytの計測結果に基づいて、ターゲット16に対するイオン注入の可否を判断しても良い。その場合、上記のようなイオンビーム4の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytの計測は、ターゲット16へのイオン注入前に行っても良いし、イオン注入後に行っても良い。通常は、予めイオンビーム4の状態を知るために、イオン注入前に計測を行うのが好ましいけれども、イオン注入後に計測を行って、その直前のイオン注入結果を事後に確認しても良い。
【0119】
また、上記のようなイオンビーム4の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytの計測結果に基づいて、イオンビーム4の調整を行っても良い。例えば、イオンビーム4を引き出すイオン源の調整や、イオンビーム4のビームラインに存在する走査器等の調整を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【0120】
【図1】従来のイオン注入装置の一例を示す概略図である。
【図2】イオンビームの平行度θx の例を示す図である。
【図3】イオンビームのy方向の角度偏差θy の例を示す図である。
【図4】イオンビームのy方向のビーム電流密度分布j(y)の例を示す図である。
【図5】イオンビームのy方向のビーム寸法dy の例を示す図である。
【図6】イオンビームのy方向の発散角αmax の例を示す図である。
【図7】この発明に係るイオンビーム計測方法を実施するイオン注入装置の一実施形態の要部を示す図である。
【図8】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計測する方法の一例を示す図である。
【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の一例を示す図である。
【図10】ターゲットへのイオンビームの入射角の例を示す図であり、(A)はx方向の入射角φx を示し、(B)はy方向の入射角φy を示す。
【図11】x方向の走査を経て、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の形をしているイオンビームの例を部分的に示す概略斜視図である。
【図12】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の形をしているイオンビームの例を部分的に示す概略斜視図である。
【図13】この発明に係るイオンビーム計測方法を実施するイオン注入装置の他の実施形態の、前段多点ファラデー周りを部分的に示す図である。
【符号の説明】
【0121】
4 イオンビーム
16 ターゲット
20 ターゲット駆動装置
24 前段多点ファラデー
28 後段多点ファラデー
32 前段ビーム制限シャッター
34 一辺
36 前段シャッター駆動装置
42 後段ビーム制限シャッター
44 一辺
46 後段シャッター駆動装置
50 制御装置
52 マスク
56 前段ファラデー駆動装置
【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)の形をしているイオンビームをターゲットに照射する方式のイオン注入装置において、前記y方向のイオンビームの角度偏差、発散角およびビーム寸法を計測するイオンビーム計測方法ならびに当該計測方法を制御装置を用いて行うことができるイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【0002】
イオン注入技術は、昨今の半導体製造プロセス等においては、重要な位置を占めている。
【0003】
ターゲット、例えば半導体基板へのイオン注入においては、半導体基板の結晶軸に対する注入角(入射角)によって、注入深さ方向に特異な注入特性を示すことが知られており、これを防ぐ、またはこれを積極的に利用するような条件でのイオン注入処理を可能にすることが、通常、イオン注入技術に求められている。
【0004】
チャネリングと呼ばれる上記現象は、イオンの入射角が0度付近において特に入射角依存性が高いので、入射角が0度付近においてより高精度の入射角制御が要求されるけれども、その他の入射角においても、通常、高精度の入射角制御が要求される。
【0005】
このような要求にある程度応えることのできるイオン注入装置の一例が特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されているイオン注入装置と同様のイオン注入装置を図1に示す。
【0006】
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(例えば水平方向)に走査する走査器12と、この走査器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を曲げ戻して後述するz軸に実質的に平行になるように平行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の広い方の面(xz平面に沿う面)と交差する方向に、例えば前記x方向と実質的に直交するy方向(例えば垂直方向)に機械的に往復走査(往復駆動)するターゲット駆動装置20(図7も参照)とを備えている。
【0007】
ここで、前記x方向(換言すればx軸)およびy方向(換言すればy軸)と実質的に直交する方向であって、ターゲット16に入射するイオンビーム4の設計上の軌道方向に前記z軸を取っている。なお、この明細書において、「実質的に平行」または「実質的に直交」は、それぞれ、平行または直交の状態を含む。
【0008】
質量分離器6は、例えば、磁界によってイオンビーム4の質量分離を行う質量分離電磁石である。加減速器8は、例えば、複数枚の電極を有していて静電界によってイオンビーム4の加減速を行う加減速管である。エネルギー分離器10は、例えば、磁界によってイオンビーム4のエネルギー分離を行うエネルギー分離電磁石である。走査器12は、例えば、磁界によってイオンビーム4の走査を行う走査電磁石または電界によってイオンビーム4の走査を行う走査電極である。ビーム平行化器14は、例えば、磁界によってイオンビーム4の平行化を行うビーム平行化電磁石である。ターゲット駆動装置20は、例えば、図7も参照して、ターゲット16を保持するホルダ18を有しており、このホルダ18に保持されたターゲット16を、矢印22に示すように前記y方向に往復走査する。
【0009】
上記構成によって、所望の質量および所望のエネルギーのイオンビーム4をx方向に平行走査しながらターゲット16に照射すると共に、このイオンビーム4に対して所定の角度で保持したターゲット16をy方向に機械的に往復走査して、ターゲット16の全面に均一にイオンビーム4を照射して均一にイオン注入を行うことができる。このように、イオンビーム4の電磁的な走査とターゲット16の機械的な走査とを併用する方式は、ハイブリッドスキャン方式と呼ばれる。
【0010】
この場合、イオンビーム4のビームライン上の各機器は、例えば質量分離器6、エネルギー分離器10、走査器12およびビーム平行化器14は、理想的には、x方向にのみ一次元でイオンビームを偏向し、y方向にはイオンビーム4を偏向しないように設計されている。従って、イオンビーム4のx方向の平行度を精度良く制御することによって、ターゲット16の表面には一定の入射角でイオンビーム4が照射されることになる。
【0011】
ここで、ターゲット16に対するイオンビーム4の入射角とは、ターゲット16とイオンビーム4との相対的な角度のことであり、具体的には、ターゲット16の表面に立てた垂線とイオンビーム4との成す角をいう。この入射角には、より詳しく言えば、図10Aに示す例のようなx方向の(即ちx−z平面内における)入射角φx と、図10Bに示す例のようなy方向の(即ちy−z平面内における)入射角φy とがある。17は前記垂線である。例えば、図7に示すターゲット16は、図10Bの例と同様に、y方向の入射角φy が0度よりも大きくなるように保持されている場合の例である。
【0012】
イオンビーム4のx方向の平行度とは、図2に示す例のように、走査かつ平行化されたイオンビーム4がx−z平面内において実際に辿る軌道と前記z軸方向との成す角θx をいう。従って、例えば、走査かつ平行化されたイオンビーム4がz軸に完全に平行な軌道を辿る理想的な場合はθx =0°である。また、このx方向の平行度θx と前記x方向の入射角φx とは大いに関係している。
【0013】
また、図3に示す例のように、走査かつ平行化されたイオンビーム4がy−z平面内において実際に辿る軌道とz軸方向との成す角をθy とし、これをこの明細書ではイオンビーム4のy方向の角度偏差と呼ぶ。従って、例えば、走査かつ平行化されたイオンビーム4がz軸に完全に平行な軌道を辿る理想的な場合はθy =0°である。また、このy方向の角度偏差θy と前記y方向の入射角φy とは大いに関係している。
【0014】
一般的に、荷電粒子ビーム、ここではイオンビーム4を特徴づける量として、全ビーム電流の他に、(a)ビーム電流密度分布を持ったイオンビーム4の中心が辿る中心軌道、(b)中心軌道に垂直な面内におけるビーム電流密度分布の広がりを示すビーム寸法、(c)イオンビーム4の中心軌道方向に対する各構成イオンの運動方向のずれを表す発散角、等がある。これらのより具体的な定義については、図4〜図6を参照して後述する。
【0015】
イオンビーム4をターゲット16に照射してイオン注入を行う場合、イオンビーム4の入射角として最も重要な要素が、上記(a)の中心軌道のターゲット16への入射角である。この入射角を所望の値に設定することにより、イオンビーム4を構成する大部分のイオンが平均として所望の入射角でターゲット16に入射することになる。但し、実際には、イオンビーム4を構成する各イオンがそれぞれ発散角を有しているので、各イオンの入射角は、上記中心軌道の入射角の周りに幾らかの幅をもって存在することになる。
【0016】
従って、イオンビーム4のより高精度の入射角制御が要求される場合、まずは、イオンビーム4の中心軌道の入射角の高精度な制御を可能にすることが重要であり、次いで、高精度の発散角制御が可能であることが望ましい、と言える。
【0017】
このような要求に一部応えることができる技術として、特許文献2には、イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器がイオンビームの走査方向(例えば前記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、ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ設けておき、両多点ファラデーにおいて、走査中のイオンビームが同一時刻においてビーム走査方向のどの位置にあるかを測定し、その結果から、両多点ファラデーの間の空間におけるイオンビームのビーム走査方向の平行度(即ち、前記x方向の平行度θx )を測定する技術が記載されている。
【0018】
図7に記載している前段多点ファラデー24が前記前段多点ファラデーに相当し、後段多点ファラデー28が前記後段多点ファラデーに相当する。両多点ファラデー24、28は、それぞれ、前記複数の検出器(例えばファラデーカップ。図示省略)を有している。各検出器の前方には、図7の例では、スリット状の入口26、30がそれぞれ設けられている。
【0019】
このような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、特許文献2に記載された前記技術に従って、イオンビーム4のx方向の平行度θx を測定することができる。更に、その測定情報に基づいて、特許文献2に記載された技術に従って、ビーム平行化器14の駆動電流または駆動電圧を制御することによって、イオンビーム4のx方向の平行度θx の高精度な制御も可能である。それによって、x−z平面内におけるイオンビーム4の中心軌道をz軸方向に精度良く揃えて、イオンビーム4のx方向の入射角φx を精度良く制御することができる。
【0020】
【特許文献1】特許第3358336号公報(段落0002、0003、図1)
【特許文献2】特許第2969788号公報(第6欄−第11欄、図1−図9)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
例えば半導体デバイスの更なる高性能化、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、更なる高精度の入射角制御を可能にすることが求められる傾向にある。そのためには、従来は問題にされていなかった、イオンビームの走査方向(x方向)に垂直なy方向のイオンビーム4の入射角をも精度良く制御することが重要である。
【0022】
特に、半導体製造プロセスの微細化に伴って、イオン注入深さを浅くするために、低エネルギーのイオンビーム4を輸送してターゲット16に照射することが今後ますます重要になるけれども、イオンビーム4のエネルギーが低くなると、イオンビーム4を構成するイオン同士の電気的な反発(これを空間電荷効果という)によって、イオンビーム4が強く発散角を持つ傾向になる。
【0023】
それゆえに、高精度の入射角制御を行うには、まずは、イオンビーム4の走査方向と垂直なy方向の角度偏差θy および発散角の一方、好ましくは両方を計測してそれを監視することが重要である。
【0024】
また、例えば前述したようなハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置の場合、通常、イオンビーム4のx方向の走査に比べてターゲット16のy方向の走査が低速度であるが、生産性を向上するためにy方向の走査速度を高速にしてゆくと、ターゲット16に対する注入の均一性は、イオンビーム4のy方向の分布幅(ビーム寸法)によって影響を受ける可能性が高い。特に、イオンビーム4のy方向のビーム寸法が極端に小さくなると、注入の均一性を低下させるので、高い注入均一性を確保するためには、ターゲット16上でのイオンビーム4のy方向のビーム寸法を計測して当該ビーム寸法を監視することも望ましいことである。
【0025】
しかしながら、上記イオンビーム4のy方向の角度偏差θy 、発散角、ビーム寸法を計測するために、イオンビーム4のx方向の平行度等を計測するために従来から設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーとは全く別個のファラデー計測系を新たに設けると、(a)計測系が増えて構造が複雑になりコストも大幅に上昇すると共に、(b)計測時に、イオンビーム4のビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業を行わなければならず、この入れ換え作業に要する時間が余分な時間となり、生産性を低下させることになる。
【0026】
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、前記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11に示す例のように、x方向の寸法Wx が当該x方向と直交する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形をしている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11中に符号4aで示すような小さな長方形をしている。
【0027】
一方、イオンビーム4には、図12に示す例のように、x方向の走査を経ることなく、即ちイオン源から引き出した形状自体が、x方向の寸法Wx が当該x方向と直交する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)形をしているものもある。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形をしているイオンビームと呼んでいる。
【0028】
上記いずれのイオンビーム4の場合にも、そのy方向の角度偏差、発散角、ビーム寸法に関して、上記のような課題が存在する。
【0029】
そこでこの発明は、リボン状イオンビームのy方向の角度偏差、発散角およびビーム寸法の内の少なくとも一つを、好ましくは前の二つを、より好ましくは三つを、簡単な構成によって計測することができるイオンビーム計測方法を提供することを一つの目的としている。
【0030】
また、上記イオンビーム計測方法を、制御装置を用いて行うことができるイオン注入装置を提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0031】
この発明に係るイオンビーム計測方法およびイオン注入装置の一つでは、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る。更に、前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、この前段ビーム制限シャッターを前記x方向と実質的に直交するy方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておく。
【0032】
そして、この発明に係る第1のイオンビーム計測方法では、前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次の数1またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行う。
【0033】
[数1]
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【0034】
この発明に係る第2のイオンビーム計測方法では、前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次の数2またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行う。
【0035】
[数2]
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【0036】
この発明に係る第3のイオンビーム計測方法では、前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次の数3またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行う。
【0037】
[数3]
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【0038】
また、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程および前記発散角算出工程を行っても良い。
【0039】
更に、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程、前記発散角算出工程および前記ビーム寸法算出工程を行っても良い。
【0040】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、前記工程に相当する処理の内の所定のものを行う制御装置を備えている。
【0041】
前段側においては、前段ビーム制限シャッターを前段シャッター駆動装置によってy方向に駆動する代わりに、前段多点ファラデーを前段ファラデー駆動装置によってy方向に駆動するようにしても良い。即ち、この発明に係るイオンビーム計測方法およびイオン注入装置の他のものは、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る。更に、前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておく。
【0042】
そして、この発明に係る第4のイオンビーム計測方法では、前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離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、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行う。
【0043】
この発明に係る第5のイオンビーム計測方法では、前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、前記数2またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行う。
【0044】
この発明に係る第6のイオンビーム計測方法では、前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、前記数3またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行う。
【0045】
また、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程および前記発散角算出工程を行っても良い。
【0046】
更に、前記前段ビーム電流密度分布計測工程、前記前段中心位置算出工程、前記後段ビーム電流密度分布計測工程、前記後段中心位置算出工程、前記角度偏差算出工程、前記前段ビーム寸法算出工程、前記後段ビーム寸法算出工程、前記発散角算出工程および前記ビーム寸法算出工程を行っても良い。
【0047】
この発明に係るイオン注入装置の他のものは、前記工程に相当する処理の内の所定のものを行う制御装置を備えている。
【発明の効果】
【0048】
請求項1、6、11、14、19、22に記載の発明によれば、リボン状イオンビームのy方向の角度偏差θy を計測することができる。しかもこの計測を、イオンビームのx方向の平行度等を計測するために設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを利用して行うので、新たにファラデー計測系を設ける必要がない。従って、簡素な構成によって上記計測を行うことができる。また、ビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業が不要であるので、その分、余分な時間が減り、生産性が向上する。
【0049】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記角度偏差θy のx方向の分布を計測することも可能である。
【0050】
更に、請求項11、14、19、22に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0051】
請求項2、7、12、15、20、23に記載の発明によれば、リボン状イオンビームのy方向の発散角αmax を計測することができる。しかもこの計測を、イオンビームのx方向の平行度等を計測するために設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを利用して行うので、新たにファラデー計測系を設ける必要がない。従って、簡素な構成によって上記計測を行うことができる。また、ビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業が不要であるので、その分、余分な時間が減り、生産性が向上する。
【0052】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記発散角αmax のx方向の分布を計測することも可能である。
【0053】
更に、請求項12、15、20、23に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0054】
請求項3、8、13、16、21、24に記載の発明によれば、ターゲット上でのリボン状イオンビームのy方向におけるビーム寸法dytを計測することができる。しかもこの計測を、イオンビームのx方向の平行度等を計測するために設けられている前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーを利用して行うので、新たにファラデー計測系を設ける必要がない。従って、簡素な構成によって上記計測を行うことができる。また、ビームラインに対して、x方向の計測系とy方向の計測系とを入れ換える作業が不要であるので、その分、余分な時間が減り、生産性が向上する。
【0055】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記ビーム寸法dytのx方向の分布を計測することも可能である。
【0056】
更に、請求項13、16、21、24に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0057】
請求項4、9、17、25に記載の発明によれば、前記y方向の角度偏差θy および前記y方向の発散角αmax を、簡素な構成によって計測することができる。また、上記と同様の理由によって、生産性も向上する。
【0058】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記角度偏差θy 等のx方向の分布を計測することも可能である。
【0059】
更に、請求項17、25に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【0060】
請求項5、10、18、26に記載の発明によれば、前記y方向の角度偏差θy 、前記y方向の発散角αmax および前記ターゲット上でのy方向のビーム寸法dytを、簡素な構成によって計測することができる。また、上記と同様の理由によって、生産性も向上する。
【0061】
また、前段多点ファラデーおよび後段多点ファラデーは共にx方向に多点であるので、上記角度偏差θy 等のx方向の分布を計測することも可能である。
【0062】
更に、請求項18、26に記載の発明によれば、前段多点ファラデーをイオンビームの経路に出し入れするのに用いる前段ファラデー駆動装置を、イオンビームの上記計測に兼用することができるので、構成の簡素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】
【0063】
図7は、この発明に係るイオンビーム計測方法を実施するイオン注入装置の一実施形態の要部を示す図である。イオン注入装置全体の構成は、例えば、図1およびそれに関する前記説明を参照するものとする。また、図1に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該例との相違点を主に説明する。
【0064】
イオンビーム4は、前述したように、x方向の走査を経てリボン状の形をしたイオンビームでも良いし、x方向の走査を経ることなくリボン状の形をしたイオンビームでも良い。いずれも、簡単に言えば、x方向の幅が広い。
【0065】
このイオン注入装置は、イオンビーム4の進行方向であるz軸上の位置に関して、ターゲット16の上流側の位置zffに前記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に前記後段多点ファラデー28を有している。ターゲット16のz軸上の位置をzt とする。ターゲット16が図7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軸上の位置をzt とする。
【0066】
前段多点ファラデー24の上流側の近傍の位置zf に、前記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、前記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、前記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。
【0067】
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、前記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 を精密に計測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。
【0068】
このイオン注入装置は、更に、後段多点ファラデー28の上流側の近傍の位置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、前記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、前記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、前記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。
【0069】
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、前記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 を精密に計測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。
【0070】
図6も参照して、z軸に沿う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、前段ビーム制限シャッター32とターゲット16との間の距離、即ち位置zf と位置zt との間の距離をL1 、ターゲット16と後段ビーム制限シャッター42との間の距離、即ち位置zt と位置zb との間の距離をL2 とする。従って、L=L1 +L2 である。
【0071】
この実施形態では、更に、後述する各処理を行う制御装置50を備えている。
【0072】
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。
【0073】
更に、制御装置50には、上記距離L、L1 およびL2 の情報が与えられる(例えば設定される)。但し、距離Lの情報を与えずに、制御装置50内でL=L1 +L2 の演算を行わせても良い。
【0074】
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、ビーム寸法および発散角の定義について説明する。
【0075】
図4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)の例を示す。ビーム電流密度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4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)の積分の中心位置をyc とする。即ち、図4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。このイオンビーム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。
【0076】
上記中心位置yc が、z軸に沿っ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だけ離れた前記前段ビーム制限シャッター32の位置zf と前記後段ビーム制限シャッター42の位置zb (図6、図7参照)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方向に角度偏差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、角度偏差θy は前記数1で表される。
【0077】
次に、イオンビーム4のy方向のビーム寸法について説明する。図5に示す例において、ビーム電流密度分布j(y)中のビーム電流jの最大値をjp とし、この最大値jp に対して十分に小さい割合、例えば10%の値をjd とする。そして、ビーム電流密度分布j(y)中のy方向における上下の最も外側に位置していてビーム電流jの値が上記値jd を横切る2点間の距離をdy とし、これをイオンビーム4のy方向のビーム寸法とする。
【0078】
次に、イオンビーム4のy方向の発散角について説明する。図6には、前記前段ビーム制限シャッター32の位置zf におけるビーム電流密度分布jf(y)の例と、前記後段ビーム制限シャッター42の位置zb におけるビーム電流密度分布jb(y)の例が示されている。一般的に言って、ビーム電流密度分布j(y)はイオンビーム4の進行方向であるz軸上の位置によって異なっており、従って上記ビーム寸法dy も異なっている。これは、イオンビーム4を構成する個々のイオンの運動方向がイオンビーム4の中心軌道の方向と必ずしも一致していないことによる。ここでは、前段ビーム制限シャッター32の位置zf での前記ビーム寸法をdyfとし、後段ビーム制限シャッター42の位置zb での前記ビーム寸法をdybとする。従って、dyf<dybであればイオンビーム4は両位置zf 、zb 間でy方向に発散しており、dyf>dybであれば集束していることになる。この両位置zf 、zb 間でのイオンビーム4のy方向の発散角をαmax とすると、この発散角αmax は前記数2で表される。
【0079】
また、ターゲット16上でのy方向のビーム寸法dytは、前記数3で表される。
【0080】
次に、上記のように表される角度偏差θy 、発散角αmax およびビーム寸法dytの計測方法について説明する。
【0081】
イオンビーム4は、この計測に先立って、例えば前記特許文献2に記載の技術またはそれと同様の技術に従って、x方向の平行度θx を所望の値に、例えばθx ≒0°に調整しておくのが好ましい。
【0082】
計測に際しては、図8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13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によって計測する。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。
【0083】
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。
【0084】
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(例えばファラデーカップ)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番目の検出器で計測されるビーム電流Sf,i(y1 )は、次の数4で表される。これを図示したのが図9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。
【0085】
【数4】
【0086】
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)を計測し、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。これが、前段ビーム電流密度分布計測工程であり、これを行う。
【0087】
[数5]
dSf,i(y)/dy=jf,i(y)
【0088】
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。これが、後段ビーム電流密度分布計測工程であり、これを行う。なお、この後段での計測時は、その計測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13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。
【0089】
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y方向の中心位置ycf、ycbをそれぞれ求める。イオンビーム4のy方向の中心位置の定義は、図4を参照して先に説明した。これが、前段中心位置算出工程および後段中心位置算出工程である。
【0090】
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方向の角度偏差θy を求める。これが、角度偏差算出工程である。これによって、イオンビーム4のy方向における中心軌道の状況を知ることができる。
【0091】
また、この実施形態では、制御装置50は、前記前段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の前段ビーム電流密度分布計測処理、前記後段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の後段ビーム電流密度分布計測処理、前記前段中心位置算出工程と同じ内容の前段中心位置算出処理、前記後段中心位置算出工程と同じ内容の後段中心位置算出処理および前記角度偏差算出工程と同じ内容の角度偏差算出処理を行うことができる。
【0092】
更に、必要に応じて、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y方向のビーム寸法dyf、dybをそれぞれ求める。イオンビーム4のy方向のビーム寸法の定義は、図5および図6を参照して先に説明した。これが、前段ビーム寸法算出工程および後段ビーム寸法算出工程である。
【0093】
更に、必要に応じて、上記のようにして求めたビーム寸法dyf、dybおよび前記距離Lを用いて、前記数2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方向における発散角αmax を求める。この発散角αmax の定義は、先に図6を参照して説明した。これが、発散角算出工程である。
【0094】
更に、必要に応じて、上記のようにして求めたビーム寸法dyf、dyb、前記距離L、L1 およびL2 を用いて、前記数3またはそれと数学的に等価な式に基づいて、ターゲット16上でのイオンビーム4のy方向におけるビーム寸法dyt(図6も参照)を求める。これが、ビーム寸法算出工程である。
【0095】
上記制御装置50に、必要に応じて更に、前記前段ビーム寸法算出工程と同じ内容の前段ビーム寸法算出処理、前記後段ビーム寸法算出工程と同じ内容の後段ビーム寸法算出処理、前記発散角算出工程と同じ内容の発散角算出処理および前記ビーム寸法算出工程と同じ内容のビーム寸法算出処理を行わせても良く、この実施形態では、制御装置50はこれらの処理をも行うことができる。
【0096】
なお、前段多点ファラデー24がn個(nは2以上の整数)の検出器をx方向に有する場合、前記iは1からnまでの任意のものである。後段多点ファラデー28においても同様である。従って、x方向における1からnまでの内の任意の番目の検出器を用いて、x方向の複数の位置において、上記と同様の計測を行うことができる。それによって、イオンビーム4のy方向の角度偏差θy 、発散角αmax およびビーム寸法dytのx方向の分布を計測することもできる。特に、x方向の走査を経ることなくリボン状の形をしているイオンビーム4の場合は、x方向の走査を経てリボン状の形をしているイオンビーム4の場合に比べて、上記y方向の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytのx方向における分布が不均一になりやすいので、それらのx方向の分布を計測してそれを把握しておく意義は大きい。これは、以下に述べる実施形態においても同様である。
【0097】
ところで、前段側においては、前記実施形態(図7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13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。
【0098】
この図13に示す実施形態を詳述する。この図13は、前記図8に対応している。
【0099】
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によるビーム電流計測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。
【0100】
この前段多点ファラデー24を用いてのイオンビーム4の計測は、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。
【0101】
前段多点ファラデー24は、前述したように(例えば図7参照)、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方向での計測のバランスが良くなるからである。
【0102】
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 を精密に計測して出力する位置センサー(図示省略)を有している。
【0103】
前記制御装置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。
【0104】
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軸に沿う方向における入口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、入口26とターゲット16との間の距離、即ち位置zf と位置zt との間の距離をL1 としている。距離L2 は、前記実施形態の場合と同じである。
【0105】
制御装置50には、上記距離L、L1 およびL2 の情報が与えられる(例えば設定される)。但し、距離Lの情報を与えずに、制御装置50内でL=L1 +L2 の演算を行わせても良い。
【0106】
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計測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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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(例えばファラデーカップ)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番目の検出器で計測されるビーム電流Sf,i(y1 )は、前記数4で表される。これを図示すると前記図9と同様になる。
【0110】
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)を計測し、かつその前記数5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。これが、前段ビーム電流密度分布計測工程であり、これを行う。
【0111】
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。
【0112】
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計測と、前段多点ファラデー24を上から下降させて行う計測とに分けて計測すれば良い。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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)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を求める前段中心位置算出工程、イオンビーム4のy方向の角度偏差θy を求める角度偏差算出工程、前段多点ファラデー24の入口26の位置でのイオンビーム4のy方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程、イオンビーム4のy方向における発散角αmax を求める発散角算出工程、ターゲット16上でのイオンビーム4のy方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程を行うことができる。
【0116】
また、この実施形態でも、制御装置50は、前記前段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の前段ビーム電流密度分布計測処理、前記後段ビーム電流密度分布計測工程と同じ内容の後段ビーム電流密度分布計測処理、前記前段中心位置算出工程と同じ内容の前段中心位置算出処理、前記後段中心位置算出工程と同じ内容の後段中心位置算出処理および前記角度偏差算出工程と同じ内容の角度偏差算出処理を行うことができる。更に必要に応じて、前記前段ビーム寸法算出工程と同じ内容の前段ビーム寸法算出処理、前記後段ビーム寸法算出工程と同じ内容の後段ビーム寸法算出処理、前記発散角算出工程と同じ内容の発散角算出処理および前記ビーム寸法算出工程と同じ内容のビーム寸法算出処理をも行うことができる。
【0117】
前段多点ファラデー24をイオンビーム4の経路に出し入れする前段ファラデー駆動装置56は、前記実施形態の場合も通常は設けられており、この実施形態では当該前段ファラデー駆動装置56を、イオンビーム4の上記計測に兼用して、前記前段シャッター駆動装置36を省略することができるので、前記実施形態の場合よりも構成のより簡素化を図ることができる。
【0118】
なお、上記のようにして計測したイオンビーム4の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytの計測結果に基づいて、ターゲット16に対するイオン注入の可否を判断しても良い。その場合、上記のようなイオンビーム4の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytの計測は、ターゲット16へのイオン注入前に行っても良いし、イオン注入後に行っても良い。通常は、予めイオンビーム4の状態を知るために、イオン注入前に計測を行うのが好ましいけれども、イオン注入後に計測を行って、その直前のイオン注入結果を事後に確認しても良い。
【0119】
また、上記のようなイオンビーム4の角度偏差θy 、発散角αmax 、ビーム寸法dytの計測結果に基づいて、イオンビーム4の調整を行っても良い。例えば、イオンビーム4を引き出すイオン源の調整や、イオンビーム4のビームラインに存在する走査器等の調整を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【0120】
【図1】従来のイオン注入装置の一例を示す概略図である。
【図2】イオンビームの平行度θx の例を示す図である。
【図3】イオンビームのy方向の角度偏差θy の例を示す図である。
【図4】イオンビームのy方向のビーム電流密度分布j(y)の例を示す図である。
【図5】イオンビームのy方向のビーム寸法dy の例を示す図である。
【図6】イオンビームのy方向の発散角αmax の例を示す図である。
【図7】この発明に係るイオンビーム計測方法を実施するイオン注入装置の一実施形態の要部を示す図である。
【図8】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計測する方法の一例を示す図である。
【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の一例を示す図である。
【図10】ターゲットへのイオンビームの入射角の例を示す図であり、(A)はx方向の入射角φx を示し、(B)はy方向の入射角φy を示す。
【図11】x方向の走査を経て、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の形をしているイオンビームの例を部分的に示す概略斜視図である。
【図12】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の形をしているイオンビームの例を部分的に示す概略斜視図である。
【図13】この発明に係るイオンビーム計測方法を実施するイオン注入装置の他の実施形態の、前段多点ファラデー周りを部分的に示す図である。
【符号の説明】
【0121】
4 イオンビーム
16 ターゲット
20 ターゲット駆動装置
24 前段多点ファラデー
28 後段多点ファラデー
32 前段ビーム制限シャッター
34 一辺
36 前段シャッター駆動装置
42 後段ビーム制限シャッター
44 一辺
46 後段シャッター駆動装置
50 制御装置
52 マスク
56 前段ファラデー駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、
前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項2】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項3】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項4】
前記前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項5】
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項4に記載のイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項6】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測処理と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出処理と、(e)前記前段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出処理とを行う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。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項7】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測処理と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行う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。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項8】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測処理と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理とを行う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。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項9】
前記制御装置が、更に、(a)前記前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(b)前記後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(c)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行うことを特徴とする請求項6に記載のイオン注入装置。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項10】
前記制御装置が、更に、前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理を行うことを特徴とする請求項9に記載のイオン注入装置。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項11】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、
前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項12】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項13】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項14】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、
前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項15】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項16】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項17】
前記前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項11または14に記載のイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項18】
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項17に記載のイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項19】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出処理と、(e)前記前段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出処理とを行う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。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項20】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行う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。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項21】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理とを行う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。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項22】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出処理と、(e)前記前段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出処理とを行う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。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項23】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行う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。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項24】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理とを行う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。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項25】
前記制御装置が、更に、(a)前記前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(b)前記後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(c)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行うことを特徴とする請求項19または22に記載のイオン注入装置。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項26】
前記制御装置が、更に、前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理を行うことを特徴とする請求項25に記載のイオン注入装置。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項1】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、
前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項2】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項3】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項4】
前記前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項5】
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項4に記載のイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項6】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測処理と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出処理と、(e)前記前段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出処理とを行う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。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項7】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測処理と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行う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。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項8】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ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上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する前段ビーム制限シャッターと、
この前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する前段シャッター駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段シャッター駆動装置によって前記前段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該前段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測処理と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理とを行う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。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項9】
前記制御装置が、更に、(a)前記前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(b)前記後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(c)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行うことを特徴とする請求項6に記載のイオン注入装置。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項10】
前記制御装置が、更に、前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段ビーム制限シャッターと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段ビーム制限シャッターと前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理を行うことを特徴とする請求項9に記載のイオン注入装置。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項11】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、
前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項12】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項13】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項14】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出工程と、
前記前段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出工程で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項15】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項16】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを設けておき、
前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、
この前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測工程と、
この後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを行うことを特徴とするイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項17】
前記前段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出工程と、
前記後段ビーム電流密度分布計測工程で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出工程と、
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項11または14に記載のイオンビーム計測方法。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項18】
前記前段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出工程で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出工程とを更に行うことを特徴とする請求項17に記載のイオンビーム計測方法。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項19】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出処理と、(e)前記前段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出処理とを行う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。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項20】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行う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。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項21】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームが通過する開口を有するマスクと、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記マスクの開口を通過して前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理とを行う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。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項22】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycfを求める前段中心位置算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向の中心位置ycbを求める後段中心位置算出処理と、(e)前記前段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycf、前記後段中心位置算出処理で求めた前記中心位置ycbおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における角度偏差θy を求める角度偏差算出処理とを行う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。
θy =tan-1{(ycb−ycf)/L}
【請求項23】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行う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。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項24】
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の形をしているイオンビームをターゲットに照射する装置であって、当該イオンビームのビーム電流を計測する複数の検出器が前記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ターゲットの上流側および下流側にそれぞれ有しており、かつ前段多点ファラデーの複数の入口の上端を結ぶ線および同下端を結ぶ線の少なくとも一方が前記x方向に実質的に平行であるイオン注入装置において、
前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動する前段ファラデー駆動装置と、
前記後段多点ファラデーの上流側近傍に設けられていて前記イオンビームを遮ることができるものであって前記x方向に実質的に平行な一辺を有する後段ビーム制限シャッターと、
この後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動する後段シャッター駆動装置とを備えており、
更に、(a)前記前段ファラデー駆動装置によって前記前段多点ファラデーを前記y方向に駆動しつつ、前記前段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める前段ビーム電流密度分布計測工程と、(b)この前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(c)前記後段シャッター駆動装置によって前記後段ビーム制限シャッターを前記y方向に駆動しつつ、当該後段ビーム制限シャッターの前記一辺の外側を通過して前記後段多点ファラデーに入射するイオンビームのビーム電流の変化を計測して、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム電流密度分布を求める後段ビーム電流密度分布計測処理と、(d)この後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(e)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理とを行う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。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【請求項25】
前記制御装置が、更に、(a)前記前段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記前段多点ファラデーの入口の位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dyfを求める前段ビーム寸法算出処理と、(b)前記後段ビーム電流密度分布計測処理で求めたビーム電流密度分布から、前記後段ビーム制限シャッターの位置での前記イオンビームの前記y方向のビーム寸法dybを求める後段ビーム寸法算出処理と、(c)前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dybおよび前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離Lを用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記イオンビームの前記y方向における発散角αmax を求める発散角算出処理とを行うことを特徴とする請求項19または22に記載のイオン注入装置。
αmax =tan-1{(dyb−dyf)/2L}
【請求項26】
前記制御装置が、更に、前記前段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyf、前記後段ビーム寸法算出処理で求めた前記ビーム寸法dyb、前記前段多点ファラデーの入口と前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L、前記前段多点ファラデーの入口と前記ターゲットとの間の距離L1 および前記ターゲットと前記後段ビーム制限シャッターとの間の距離L2 を用いて、次式またはそれと数学的に等価な式に基づいて、前記ターゲット上でのイオンビームの前記y方向におけるビーム寸法dytを求めるビーム寸法算出処理を行うことを特徴とする請求項25に記載のイオン注入装置。
dyt=(L2 /L)dyf+(L1 /L)dyb、(但しL=L1 +L2 )
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2007−5779(P2007−5779A)
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−142640(P2006−142640)
【出願日】平成18年5月23日(2006.5.23)
【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19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年5月23日(2006.5.23)
【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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