イオン注入装置
【課題】 基板に対する注入位置での長手方向（Ｙ方向）のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させる。
【解決手段】 このイオン注入装置は、イオンビーム５０を発生するイオン源１００と、Ｙ方向に走査される電子ビーム１３８を放出してプラズマ１２４を生成する電子ビーム源Ｇｎと、それ用の電源１１４と、注入位置近傍におけるイオンビーム５０のＹ方向のビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタ８０と、制御装置９０とを備えている。制御装置９０は、モニタ８０からの測定データに基づいて電源１１４を制御することによって、モニタ８０で測定したビーム電流密度が大きいモニタ点に対応する位置での電子ビーム１３８の走査速度を大きくし、測定したビーム電流密度が小さいモニタ点に対応する位置での電子ビーム１３８の走査速度を小さくして、モニタ８０で測定されるＹ方向のビーム電流密度分布を均一化する機能を有している。
【解決手段】 このイオン注入装置は、イオンビーム５０を発生するイオン源１００と、Ｙ方向に走査される電子ビーム１３８を放出してプラズマ１２４を生成する電子ビーム源Ｇｎと、それ用の電源１１４と、注入位置近傍におけるイオンビーム５０のＹ方向のビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタ８０と、制御装置９０とを備えている。制御装置９０は、モニタ８０からの測定データに基づいて電源１１４を制御することによって、モニタ８０で測定したビーム電流密度が大きいモニタ点に対応する位置での電子ビーム１３８の走査速度を大きくし、測定したビーム電流密度が小さいモニタ点に対応する位置での電子ビーム１３８の走査速度を小さくして、モニタ８０で測定されるＹ方向のビーム電流密度分布を均一化する機能を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リボン状のイオンビームを基板に入射させることと、基板をイオンビームの主面と交差する方向に移動させることとを併用して、基板にイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のイオン注入装置においては、基板に対するイオン注入の均一性を高めるために、リボン状（これはシート状または帯状と呼ばれることもある。以下同様）のイオンビームの長手方向（この明細書においてはＹ方向）のイオンビーム電流密度分布の均一性が良いことが重要である。
【０００３】
リボン状のイオンビームの長手方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させる技術として、例えば特許文献１には、１次元で走査される電子ビームをイオン源のプラズマ生成容器内に入射して、この電子ビームによってガスを電離させてプラズマを生成させることによって、イオン源から引き出すイオンビームのビーム電流密度分布を向上させる技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３８６８９号公報（段落０００６−０００８、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、イオン源から引き出すイオンビームの均一性を向上させることができたとしても、イオンビームの輸送途中で均一性が悪化する場合があるので、注入位置でのイオンビーム電流密度分布の均一性が良いという保証はない。
【０００６】
そこでこの発明は、基板に対する注入位置での長手方向（Ｙ方向）のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができるイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る第１のイオン注入装置は、イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの量を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えている。
【０００８】
この第１のイオン注入装置においては、イオンビームモニタによって、注入位置またはその近傍におけるＹ方向のイオンビーム電流密度分布が測定される。そして、制御装置は、イオンビームモニタからの測定データに基づいて電子ビーム用電源を制御して、イオン源のプラズマ生成容器内における電子ビームの走査速度を制御して、当該電子ビームによって生成するプラズマの密度を制御する。具体的には、各電子ビーム源から発生させる電子ビームの量を実質的に一定に保ちつつ、イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御を行う。これによって、注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。
【０００９】
（ａ）前記制御装置を、前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して減少させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、前記整形後の走査信号のデータを保存する機能とを有しているものとし、（ｂ）前記各電子ビーム用電源を、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有しているものとしても良い。
【００１０】
この発明に係る第２のイオン注入装置は、イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの走査速度を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えている。
【００１１】
この第２のイオン注入装置においては、イオンビームモニタによって、注入位置またはその近傍におけるＹ方向のイオンビーム電流密度分布が測定される。そして、制御装置は、イオンビームモニタからの測定データに基づいて電子ビーム用電源を制御して、電子ビーム源からの電子ビームの発生量を制御して、当該電子ビームによってプラズマ生成容器内で生成するプラズマの密度を制御する。具体的には、各電子ビーム源から発生させる電子ビームのＹ方向における走査速度を実質的に一定に保ちつつ、イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御を行う。これによって、注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。
【００１２】
（ａ）前記制御装置を、前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、前記整形後の引出し信号のデータを保存する機能とを有しているものとし、（ｂ）前記各電子ビーム用電源を、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有しているものとしても良い。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜６に記載の発明によれば、上記のような構成を有しているので、基板に対する注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、基板に対するイオン注入の均一性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略側面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム５０の進行方向を常にＺ方向とし、このＺ方向に実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向としている。例えば、Ｘ方向およびＺ方向は水平方向であり、Ｙ方向は垂直方向である。なお、Ｙ方向は一定の方向であるが、Ｘ方向は絶対的な方向ではない。イオンビーム輸送系１７０はＸＺ平面内で曲がっている場合があり、その場合のＸ方向はイオンビーム５０の経路上の位置によって変化する。またこの明細書において、イオンビーム５０を構成するイオンは正イオンの場合を例に説明している。
【００１５】
このイオン注入装置は、イオン源１００からリボン状のイオンビーム５０を発生させてそれを基板６０まで輸送して基板６０に照射して、基板６０にイオン注入を施すよう構成されている。イオン源１００から基板６０までのイオンビーム５０の経路は、図示しない真空容器内にあって、真空雰囲気に保たれる。
【００１６】
イオン源１００から発生させて基板６０まで輸送するイオンビーム５０は、例えば図２に示すように、Ｘ方向の寸法ＷX よりもＹ方向の寸法ＷY が大きいリボン状をしている。即ちＷY ＞ＷX である。イオンビーム５０は、リボン状と言ってもＸ方向の寸法ＷX が紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム５０のＸ方向の寸法ＷX は３０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、Ｙ方向の寸法ＷY は、基板６０の寸法にも依るが、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。このイオンビーム５０の大きい方の面、即ちＹＺ面に沿う面が主面５２である。
【００１７】
イオン源１００から基板６０までのイオンビーム輸送系１７０は、直線状でも良いし、曲がっていても良い。イオンビーム輸送系１７０は、例えば、イオンビーム５０の運動量分析（例えば質量分析）を行う分析電磁石を有していても良く、その場合のイオンビーム輸送系１７０はＸＺ平面内で曲がっている。イオンビーム輸送系１７０は、分析電磁石以外の要素、例えば分析スリット、イオンビーム５０の加減速器等を有していても良い。
【００１８】
このイオン注入装置は、基板６０を保持するホルダ５０２を有していて、イオンビーム５０を基板６０に入射させる注入位置で、基板６０をイオンビーム５０の主面５２（図２参照）と交差する方向に移動させる基板駆動装置５００を備えている。この移動は、例えば、往復直線移動である。その移動方向の一例を図１中に矢印Ｃで示す。この移動方向は、Ｘ方向に平行な方向に限られるものではなく、Ｘ方向から所定の角度（注入角度に相当する角度）を持っていても良い。
【００１９】
イオン源１００は、Ｙ方向の寸法ＷY が基板６０のＹ方向の寸法ＴY よりも大きいリボン状のイオンビーム５０を発生させる。例えば、寸法ＴY が３００ｍｍ〜４００ｍｍであれば、寸法ＷY は４００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。このような寸法関係と、基板６０を上記のように移動させることとによって、基板６０の全面にイオンビーム５０を照射してイオン注入を行うことができる。
【００２０】
基板６０は、例えば、半導体基板、ガラス基板、その他の基板である。その平面形状は円形でも良いし四角形でも良い。
【００２１】
イオン源１００は、プラズマ１２４を生成するためのプラズマ生成容器１１８と、プラズマ生成容器１１８内へＹ方向に走査される電子ビーム１３８を放出する１以上（この実施形態では三つ）の電子ビーム源Ｇｎと、プラズマ生成容器１１８内で生成されたプラズマ１２４からイオンビーム５０を引き出す引出し電極系１２６とを有している。
【００２２】
プラズマ生成容器１１８は、ガス導入口１１９から所望のガス（蒸気の場合を含む）１２０が導入され、それを電子ビーム１３８による衝撃によって電離させてプラズマ１２４を生成するための容器である。ガス１２０は、所望の元素（例えば、Ｂ、Ｐ、Ａs 等のドーパント）を含むガスである。より具体例を挙げれば、ＢＦ3 、ＰＨ3 、ＡsＨ3 、Ｂ2Ｈ6 等の原料ガスを含むガスである。
【００２３】
ガス導入口１１９は、必要に応じて、Ｙ方向に複数個設けても良い。そのようにすれば、プラズマ生成容器１１８内におけるガス濃度分布を均一化して、プラズマ密度分布を均一化することが容易になる。
【００２４】
プラズマ生成容器１１８は、その前面部に、図３にも示すように、Ｙ方向に伸びたスリット状のイオン引出し孔１２２を有している。但し、イオン引出し孔１２２を小孔として、それをＹ方向に複数（多数）個配列しても良い。このイオン引出し孔１２２の形状、配列等は、引き出すイオンビーム５０の断面形状等に応じたものにすれば良い。後述する引出し電極系１２６のイオン引出し孔１２８も同様である。
【００２５】
引出し電極系１２６は、上記イオン引出し孔１２２の下流側近傍に設けられていて、１枚以上（図示例では２枚）の電極を有している。各電極は、上記イオン引出し孔１２２に対応した形状、配置のイオン引出し孔１２８をそれぞれ有している。この引出し電極系１２６を構成する電極の枚数は図示例のものに限られるものではなく、１枚以上で任意である。
【００２６】
プラズマ生成容器１１８は、この例では、イオン引出し孔１２２と反対側の面に、各電子ビーム源Ｇｎから放出された電子ビーム１３８をプラズマ生成容器１１８内へそれぞれ入射させる電子ビーム入射口１２１を有している。電子ビーム入射口１２１の数は、電子ビーム源Ｇｎの数と同数にすれば良い。
【００２７】
各電子ビーム源Ｇｎは、電子ビーム１３８を発生させてそれをプラズマ生成容器１１８内へ放出して、当該電子ビーム１３８による衝撃によってガス１２０を電離させてプラズマ１２４を生成するものであり、しかも、電子ビーム１３８をプラズマ生成容器１１８内においてＹ方向に１次元で走査するものである。
【００２８】
各電子ビーム源Ｇｎは、その一部または全部がプラズマ生成容器１１８内に位置していても良いけれども、この実施形態のように、プラズマ生成容器１１８の外側近傍に配置しておく方が、各電子ビーム源Ｇｎとプラズマ１２４との相互干渉を避ける観点から好ましい。更にこの実施形態のように、各電子ビーム源Ｇｎを、矢印Ｑに示すように、プラズマ生成容器１１８内とは別に真空排気される差動真空排気室１３０内に配置しておくのが好ましい。そのようにすると、各電子ビーム源Ｇｎ内の真空度を良くすることができるので、プラズマ生成容器１１８内に導入された上記ガス１２０によって各電子ビーム源Ｇｎの機能が低下するのを防止することができる。
【００２９】
各電子ビーム源Ｇｎには、それに対応する電子ビーム用電源１１４から、電子ビーム１３８の発生量を制御する引出し電圧およびＹ方向走査用の走査電圧がそれぞれ供給される。電子ビーム源Ｇｎおよびそれ用の電子ビーム用電源１１４の数は、この実施形態ではそれぞれ三つであるが、それに限られるものではなく、それぞれ一つでも良いし、三つ以外の複数でも良い。即ちどちらの数も１以上で任意であり、必要とするイオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY 等に応じて適宜選定すれば良い。
【００３０】
プラズマ生成容器１１８の周りに、プラズマ１２４の生成・維持のための多極磁場（マルチカスプ磁場）形成用の磁石を配置しておいても良い。そのような構造のイオン源は、バケット型イオン源（または多極磁場型イオン源）とも呼ばれる。
【００３１】
各電子ビーム源Ｇｎおよび各電子ビーム用電源１１４の構成の一例を図５に示す。
【００３２】
各電子ビーム源Ｇｎは、この実施形態では、電子（熱電子）を放出するフィラメント１４０と、当該電子を電子ビーム１３８として引き出す陽極１４４と、両者１４０、１４４間に配置されていて電子ビーム１３８のエネルギーを変えずに電子ビーム発生量を制御する引出し電極１４２と、外部に取り出す電子ビーム１３８をＹ方向に走査する一対の走査電極１４６とを有している。これらは金属製で筒状のケース１４８内に収納されている。このケース１４８および陽極１４４は、それらの電位を固定するために、この実施形態では、端子１６８を経由して、プラズマ生成容器１１８に電気的に接続されている。
【００３３】
このような構成によって、各電子ビーム源Ｇｎは、電子ビーム１３８を発生させてそれをイオン源１００のプラズマ生成容器１１８内へ放出して、当該電子ビーム１３８によってガス１２０を電離させてプラズマ１２４を生成することができる。かつ、当該電子ビーム１３８をプラズマ生成容器１１８内においてＹ方向に１次元で走査することができる。
【００３４】
また、この例のように電子ビーム源Ｇｎの構成要素（フィラメント１４０、引出し電極１４２、陽極１４４、走査電極１４６）をケース１４８内に収納して一体化しておくと、電子ビーム源Ｇｎの数を増減することや、電子ビーム源Ｇｎの交換等が容易になる。
【００３５】
各電子ビーム用電源１１４は、フィラメント１４０を加熱するフィラメント電源１５０と、フィラメント１４０と引出し電極１４２との間に電子ビーム１３８の発生量を制御する直流の引出し電圧Ｖｅを印加する引出し電源１５２と、フィラメント１４０と陽極１４４との間に直流の陽極電圧Ｖａを印加するエネルギー制御電源１５４と、一対の走査電極１４６間にＹ方向走査用の走査電圧Ｖｙを印加する増幅器１５６とを有している。フィラメント電源１５０は、この実施形態では直流電源であるが、交流電源でも良い。
【００３６】
増幅器１５６は、後述する制御装置９０から供給される走査信号Ｓｙを増幅（電圧増幅）して、上記走査電圧Ｖｙを作る（出力する）。走査電圧Ｖｙは、この例では、陽極１４４の電位を基準にして、±方向に振られる。このような構成によって、各電子ビーム用電源１１４は、それに対応する各電子ビーム源Ｇｎに、電子ビーム１３８の発生量を制御する引出し電圧Ｖｅ、Ｙ方向走査用の走査電圧Ｖｙ等をそれぞれ供給することができる。
【００３７】
電子ビーム源Ｇｎから取り出される電子ビーム１３８のエネルギーは、簡単に言えば、上記陽極電圧Ｖａの大きさによって決まり、当該エネルギーはＶａ［ｅＶ］となる。この電子ビーム１３８のエネルギーは、プラズマ生成容器１１８内において電子衝撃によって前記ガス１２０を電離させることができる大きさにしておく。例えば、ガス１２０が前述したような種類のガスである場合、５００ｅＶ〜３ｋｅＶ程度に、より具体的には１ｋｅＶ程度にすれば良い。
【００３８】
再び図１を参照して、このイオン注入装置は、イオンビーム５０を基板６０に入射させる注入位置またはその近傍において、かつＹ方向における複数のモニタ点において、イオンビーム５０のＹ方向のビーム電流密度分布を測定して当該ビーム電流密度分布を表す測定データＤ1 を出力するイオンビームモニタ８０と、このイオンビームモニタ８０から与えられる測定データＤ1 に基づいて各電子ビーム用電源１１４を制御する制御装置９０とを備えている。制御装置９０は、この例では、走査電圧Ｖｙの元になる上記走査信号Ｓｙを供給する機能を有している。
【００３９】
イオンビームモニタ８０は、例えば図１に示す例のように、注入位置の後方（換言すれば下流側）近傍に設けても良いし、注入位置の前方（換言すれば上流側）近傍に設けても良いし、注入位置へ移動させるようにしても良い。このイオンビームモニタ８０と基板６０およびホルダ５０２とは、相互に邪魔にならないようにすれば良い。例えば、イオンビームモニタ８０を注入位置の後方近傍に設ける場合は、測定時には基板６０およびホルダ５０２を測定の邪魔にならない位置に移動させれば良い。イオンビームモニタ８０を注入位置の前方近傍に設ける場合は、注入時にはイオンビームモニタ８０を注入の邪魔にならない位置に移動させれば良い。
【００４０】
イオンビームモニタ８０は、Ｙ方向における複数のモニタ点においてイオンビーム５０のＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するものである。このイオンビームモニタ８０は、例えば図４に示す例のように、Ｙ方向に配列された複数（多数）のビーム電流測定器（例えばファラデーカップ）８２を有している。この複数のビーム電流測定器８２は、この例のように、Ｙ方向に、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY よりも幾分長く配列しておいても良い。そのようにすれば、イオンビーム５０のＹ方向の全体を測定することができる。各ビーム電流測定器８２が各モニタ点に相当する。
【００４１】
各ビーム電流測定器８２は、この例では、Ｘ方向に伸びた短冊状の形状をしている。その場合、各ビーム電流測定器８２は、この例のように、そのＸ方向の寸法を、それに入射するイオンビーム５０のＸ方向の寸法ＷX よりも大きくしておいて、Ｘ方向においてはイオンビーム５０の全体を受けることができるようにしておいても良い。そのようにすれば、イオンビーム５０のＸ方向におけるイオンビーム電流密度分布の影響を排除することができる。換言すれば、Ｘ方向においては平均のイオンビーム電流密度を測定することができる。前述したように基板６０はＸ方向に沿って（Ｘ方向に平行とは限らない）移動させられるので、各ビーム電流測定器８２を上記のようにしておくと、基板６０に対する実際のイオン注入により近い状態で、イオンビーム５０のイオンビーム電流密度分布を測定することができる。
【００４２】
但し、ビーム電流測定器８２の個数、形状、配列等は、図４に示すものに限られない。例えば、円形のビーム電流測定器８２を複数個、Ｙ方向に配列しても良い。
【００４３】
また、イオンビームモニタ８０は、一つのビーム電流測定器８２を移動機構によってＹ方向に移動させる構造のものでも良い。
【００４４】
なお、モニタ点は、この明細書においては、数学上の面積を有しない点のことではなく、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY に比べてＹ方向の寸法が十分に小さい、所定の面積を有する小さな測定箇所のことである。
【００４５】
各モニタ点の面積は予め分かっているから、各モニタ点でイオンビーム５０のビーム電流をそれぞれ測定することと、各モニタ点でビーム電流密度を測定することとは、実質的に同じである。これは、各モニタ点で測定したビーム電流を上記面積で割ることによって、各モニタ点におけるビーム電流密度を得ることができるからである。
【００４６】
制御装置９０は、この実施形態では、ＣＰＵ、記憶装置、入力用のＡＤ変換器、出力用のＤＡ変換器等を有するコンピュータから成る。この制御装置９０は、次の（Ａ）または（Ｂ）の制御を行う機能を有している。（Ａ）、（Ｂ）両方の制御を同時に行うことはない。
【００４７】
（Ａ）電子ビームの走査速度制御
この場合の制御装置９０は、イオンビームモニタ８０からの測定データＤ1 に基づいて各電子ビーム用電源１１４を制御することによって、各電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８の量を実質的に一定に保ちつつ、（ａ）イオンビームモニタ８０で測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内（より具体的にはそのプラズマ生成容器１１８内。以下同様）位置での電子ビーム１３８の走査速度を相対的に大きくすることと、（ｂ）測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム１３８の走査速度を相対的に小さくすることの両方を行って、イオンビームモニタ８０で測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している。
【００４８】
（Ｂ）電子ビーム量の制御
この場合の制御装置９０は、イオンビームモニタ８０からの測定データＤ1 に基づいて各電子ビーム用電源１１４を制御することによって、各電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８のＹ方向における走査速度を実質的に一定に保ちつつ、（ａ）イオンビームモニタ８０で測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム１３８の発生量を相対的に少なくすることと、（ｂ）測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム１３８の発生量を相対的に多くすることの両方を行って、イオンビームモニタ８０で測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している。
【００４９】
上記（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、制御装置９０は、上記（ａ）、（ｂ）の制御の内の少なくとも一方を行うものでも良いけれども、両方を行う方が、イオンビーム電流密度分布を均一化する制御は速くなるので好ましい。なお、上記「機能」は「手段」と言い換えることもできる。後述する他の機能についても同様である。
【００５０】
上記（Ａ）、（Ｂ）の制御のより具体例を以下に説明する。
【００５１】
（Ａ）電子ビームの走査速度制御
この場合は、電子ビーム用電源１１４には図５に示したものを用いる。そしてこの例では、引出し電源１５２から出力する引出し電圧Ｖｅを一定にしておいて、電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム量は一定にしておく。エネルギー制御電源１５４から出力する陽極電圧Ｖａも一定にしておいて、電子ビーム１３８のエネルギーも一定にしておくのが好ましいので、この実施形態ではそれらを一定にしておく。この場合に、制御装置９０を用いて行う制御のフローチャートを図６、図７に示す。
【００５２】
制御に先立ち、イオンビームモニタ８０上のモニタ点Ｐｙと、そのモニタ点Ｐｙのイオンビーム電流密度を増減させるのを分担する電子ビーム源Ｇｎおよびその電子ビーム源Ｇｎに供給する走査電圧Ｖｙとの対応関係を予め調べてそれを制御装置９０内に保存しておく。但し、電子ビーム源Ｇｎが１個の場合は、電子ビーム源Ｇｎは一義的に決まっているので、分担する電子ビーム源Ｇｎを調べて保存しておく必要はない。下記の対応関係に電子ビーム源Ｇｎを含める必要もない。
【００５３】
この対応関係は、イオンビームモニタ８０上の任意のモニタ点Ｐｙに着目すれば、そのモニタ点Ｐｙのイオンビーム電流密度を増減させる電子ビーム源Ｇｎはどれか、かつその電子ビーム源Ｇｎに供給する走査電圧Ｖｙはどんな値か、という関係であり、次の数１で表すことができる。添字のｉ，ｊ，ｋは、より具体的な位置を表しており、それぞれ整数である。この対応関係は、例えば、どの電子ビーム源Ｇｎのどんな走査電圧Ｖｙのときに、どのモニタ点Ｐｙのイオンビーム電流密度が増減するかを調べることによって決定することができる。この対応関係は、装置構成によって一義的に決まるので、装置構成に変更がない限り、一度決めれば良い。そして、この対応関係を表すデータを制御装置９０（より具体的にはその記憶装置）内に格納しておけば良い。
【００５４】
［数１］
Ｐｙi ←→（Ｇｎj ，Ｖｙk ）
【００５５】
それ以降を図６等を参照して説明する。基板６０に照射するイオンビーム５０の所望のイオンビーム電流密度Ｉｓｅｔおよびその許容誤差εを制御装置９０に設定する（ステップ６００）。この設定したイオンビーム電流密度Ｉｓｅｔを設定イオンビーム電流密度と呼ぶ。許容誤差εは、設定イオンビーム電流密度Ｉｓｅｔに対して、実際のイオンビーム電流密度、具体的にはイオンビームモニタ８０で測定するイオンビーム電流密度Ｉｍｏｎがどの程度までずれるのを許容するかというものである。
【００５６】
次に、制御装置９０から各電子ビーム用電源１１４（より具体的にはその増幅器１５６）に、初期波形の走査信号Ｓｙを供給して、同波形の走査電圧Ｖｙを出力させる（ステップ６０１）。この初期波形は、例えば、三角波である。周波数は、例えば１０ｋＨｚであるが、これに限られるものではない。
【００５７】
各電子ビーム源Ｇｎは、上記初期波形でＹ方向に走査される電子ビーム１３８を発生させる。この電子ビーム１３８でガス１２０を電離させて、イオン源１００内でプラズマ１２４を生成させて、イオンビーム５０を引き出す（ステップ６０２）。そして、このイオンビーム５０をイオンビームモニタ８０で受けて、イオンビーム電流密度Ｉｍｏｎを測定する（ステップ６０３）。この測定結果の概略例を図８Ａに示す。大まかに言えば、ＡＧ1 〜ＡＧ3 は、それぞれ、第１〜第３の電子ビーム源Ｇｎ1 〜Ｇｎ3 の寄与領域である。但し、この図はあくまでも概略図である。
【００５８】
次に、上記Ｙ方向分布の測定イオンビーム電流密度Ｉｍｏｎと設定イオンビーム電流密度Ｉｓｅｔの差であるＹ方向分布の誤差Ｉｅｒｒを、例えば次式に従って算出する（ステップ６０４）。
【００５９】
［数２］
Ｉｅｒｒ＝Ｉｍｏｎ−Ｉｓｅｔ
【００６０】
次に、イオンビーム５０が入射する全てのモニタ点Ｐｙで、上記誤差の大きさ（絶対値）｜Ｉｅｒｒ｜が上記許容誤差ε以下であるか否かを判定し（ステップ６０５）、以下でない点が一つでもあればステップ６０６に進み、そうでなければステップ６０７に進む。
【００６１】
但し、この実施形態のようにイオンビーム５０が入射する全てのモニタ点Ｐｙについて判定するのが好ましいけれども、重要でない幾つかのモニタ点Ｐｙについての判定を除外しても構わない。また、イオンビーム５０が入射しないモニタ点Ｐｙについて判定する必要はない。即ち、イオンビーム５０が入射する実質的に全てのモニタ点について判定すれば良い。
【００６２】
ステップ６０６は、電子ビーム走査速度制御サブルーチンであり、その中身を図７に示す。ここでは、まず、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜が許容誤差εより大きいモニタ点Ｐｙの決定（換言すれば、特定。以下同様）と、その大きいモニタ点Ｐｙでの誤差Ｉｅｒｒの正負とを決定する（ステップ６２０）。上記数２から分かるように、この例では、測定イオンビーム電流密度Ｉｍｏｎが設定イオンビーム電流密度Ｉｓｅｔより大の場合が正であり、小の場合が負である。図８Ａも参照。上記のようにして決定されるモニタ点Ｐｙの数は、制御の初期では通常は多く、制御が進むにつれて少なくなる。
【００６３】
次に、上記決定した各モニタ点Ｐｙに対応する電子ビーム源Ｇｎおよびその走査電圧Ｖｙを決定する（ステップ６２１）。これは、前述した対応関係（数１およびその説明参照）を用いて行うことができる。但し、電子ビーム源Ｇｎが１個の場合は、電子ビーム源Ｇｎは一義的に決まっているので、電子ビーム源Ｇｎを決定する必要はない。
【００６４】
次に、誤差Ｉｅｒｒが正の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの電子ビーム１３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増大させ、かつ、誤差Ｉｅｒｒが負の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの電子ビーム１３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して減少させるように、上記走査信号Ｓｙの波形を整形する（ステップ６２２）。これによって、走査信号Ｓｙの波形は、初期の三角波から幾らか変形したものとなる。簡単に言えば、走査速度を増減させる位置での傾きが、初期波形の三角波から増減したような波形となる。
【００６５】
より精密な制御を行うためには、走査速度が異なる２点間の走査速度は、両点の走査速度を補間した走査速度にするのが好ましい。
【００６６】
電子ビーム１３８の走査速度を増大させると、増大させた位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は少なく（薄く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は小さくなる。電子ビーム１３８の走査速度を減少させると、減少させた位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は多く（濃く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は大きくなる。
【００６７】
なお、電子ビーム１３８の走査速度を増大させるということは、走査信号Ｓｙの時間変化率ｄＳｙ／ｄｔひいては走査電圧Ｖｙの時間変化率ｄＶｙ／ｄｔを増大させ、走査速度を減少させるということは、同時間変化率ｄＳｙ／ｄｔひいてはｄＶｙ／ｄｔを減少させるということである。
【００６８】
電子ビーム１３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増減させるときの比例定数は、適宜決めれば良い。この比例定数を大きくすれば、制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。
【００６９】
そして、上記のようにして波形整形した後の走査信号Ｓｙを用いて、各電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８を走査する（ステップ６２３）。即ち、波形整形後の走査信号Ｓｙを増幅器１５６で増幅して得られる走査信号Ｖｙを用いて電子ビーム１３８を走査する。これによって、上記誤差Ｉｅｒｒは小さくなり、それが許容誤差εよりも大きいモニタ点Ｐｙの数も減る。
【００７０】
ステップ６０６の電子ビーム走査速度制御サブルーチン後は、ステップ６０５に戻っても良いけれども、上記波形整形の影響を受けてＹ方向分布の誤差Ｉｅｒｒが変化する場合があることを考慮するならば、より正確な制御を期するために、この例のように、ステップ６０４に戻るのが好ましい。そして、ステップ６０５でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、イオンビーム５０が入射する全ての（または実質的に全ての）モニタ点Ｐｙで誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜が許容誤差ε以下となる。その状態の概略例を図８Ｂに示す。
【００７１】
ステップ６０５でＹＥＳと判定されれば、上記波形整形後の走査信号Ｓｙのデータを、更に必要に応じてその他のデータを、制御装置９０（より具体的にはその記憶装置）内に保存する（ステップ６０７）。これによって、制御装置９０を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御は終了する。
【００７２】
上記均一化制御の終了後は、必要に応じて、上記保存データを用いてイオン源１００からイオンビーム５０を引き出して、基板６０に対するイオン注入を行えば良い。
【００７３】
以上のようにこのイオン注入装置によれば、基板６０に対する注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、基板６０に対すにイオン注入の均一性を高めることができる。
【００７４】
（Ｂ）電子ビーム量の制御
この場合の例を、主として図９〜図１１を参照して説明する。これらの図において、上記（Ａ）の制御と同一または相当する部分には同一符号を付しており、以下においては上記（Ａ）の制御との相違点を主体に説明する。
【００７５】
この場合は、電子ビーム用電源１１４には図９に示すものを用いる。この電子ビーム用電源１１４は、前記直流の引出し電源１５２の代わりに、フィラメント１４０と引出し電極１４２との間に電子ビーム１３８の発生量を制御する引出し電圧Ｖｅを印加する増幅器１６２を有している。制御装置９０は、この例の場合は、引出し電圧Ｖｅの元になる引出し信号Ｓｅを供給する機能を有しており、増幅器１６２は、制御装置９０から供給される引出し信号Ｓｅを増幅（電圧増幅）して引出し電圧Ｖｅを作る（出力する）。また、前記増幅器１５６の代わりに、単純に三角波の走査電圧Ｖｙを出力する走査電源１６６を有している。
【００７６】
つまり、この例では、走査電圧Ｖｙの波形および大きさを一定にしておいて、電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８の走査速度を一定にしておく。エネルギー制御電源１５４から出力する陽極電圧Ｖａも一定にしておいて、電子ビーム１３８のエネルギーも一定にしておくのが好ましいので、この実施形態ではそれらを一定にしておく。走査電圧Ｖｙの周波数は、例えば１０ｋＨｚであるが、これに限られるものではない。
【００７７】
この場合に制御装置９０を用いて行う制御のフローチャートを図１０、図１１に示す。図１０では、図６に示したステップ６０１をステップ６０８で置き換えており、ステップ６０６をステップ６０９で置き換えている。
【００７８】
ステップ６０８では、制御装置９０から各電子ビーム用電源１１４（より具体的にはその増幅器１６２）に、初期波形の引出し信号Ｓｅを供給して、同波形の引出し電圧Ｖｅを出力させる。この初期波形は、例えば、電圧値一定の直流電圧である。
【００７９】
ステップ６０９は、電子ビーム量制御サブルーチンであり、その中身を図１１に示す。ステップ６２０、６２１は図７のものと同じであるので重複説明を省略する。
【００８０】
ステップ６２１に続くステップ６２４では、上記誤差Ｉｅｒｒが正の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの引出し電圧Ｖｅを、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して減少させ、かつ、誤差Ｉｅｒｒが負の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの引出し電圧Ｖｅを、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増大させるように、上記引出し信号Ｓｅの波形を整形する。これによって、引出し信号Ｓｅの波形は、初期の一定値から幾らか変形したものとなる。簡単に言えば、電子ビーム量を増減させる位置での電圧値が、初期波形の一定値から増減したような波形となる。
【００８１】
引出し信号Ｓｅひいては引出し電圧Ｖｅを増大させると、増大させた位置での電子ビーム量が増大し、その位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は多く（濃く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は大きくなる。引出し信号Ｓｅひいては引出し電圧Ｖｅを減少させると、減少させた位置での電子ビーム量が減少し、その位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は少なく（薄く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は小さくなる。
【００８２】
引出し電圧Ｖｅを誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増減させるときの比例定数は、適宜決めれば良い。この比例定数を大きくすれば、制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。
【００８３】
そして、上記のようにして波形整形した後の引出し信号Ｓｅを用いて、各電子ビーム源Ｇｎから電子ビーム１３８を発生させる（ステップ６２５）。これによって、上記誤差Ｉｅｒｒは小さくなり、それが許容誤差εよりも大きいモニタ点Ｐｙの数も減る。
【００８４】
ステップ６０９の電子ビーム量制御サブルーチン後は、ステップ６０５に戻っても良いけれども、上記波形整形の影響を受けてＹ方向分布の誤差Ｉｅｒｒが変化する場合があることを考慮するならば、より正確な制御を期するために、この例のように、ステップ６０４に戻るのが好ましい。そして、ステップ６０５でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、イオンビーム５０が入射する全ての（または実質的に全ての）モニタ点Ｐｙで誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜が許容誤差ε以下となる。その状態の概略例は、図８Ｂに示したのと同様である。
【００８５】
ステップ６０５でＹＥＳと判定されれば、上記波形整形後の引出し信号Ｓｅのデータを、更に必要に応じてその他のデータを、制御装置９０（より具体的にはその記憶装置）内に保存する（ステップ６０７）。これによって、制御装置９０を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御は終了する。
【００８６】
この実施形態によっても、基板６０に対する注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、基板６０に対するイオン注入の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略側面図である。
【図２】リボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図３】プラズマ生成容器のイオン引出し孔の一例を、イオンビーム引出し方向に見て示す正面図である。
【図４】図１に示したイオンビームモニタの構成の一例を示す概略正面図である。
【図５】図１に示した電子ビーム源および電子ビーム用電源の構成の一例を示す図である。
【図６】図１に示した制御装置を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御内容のより具体例を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した電子ビーム走査速度制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】図６に示した電子ビーム走査速度制御を経ることによって、Ｙ方向におけるイオンビーム電流密度分布が均一化される過程を示す概略図である。
【図９】図１に示した電子ビーム源および電子ビーム用電源の構成の他の例を示す図である。
【図１０】図１に示した制御装置を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御内容の他の具体例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示した電子ビーム量制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
５０ イオンビーム
６０ 基板
８０ イオンビームモニタ
９０ 制御装置
１００ イオン源
１１４ 電子ビーム用電源
１１８ プラズマ生成容器
１２０ ガス
１２４ プラズマ
１２６ 引出し電極系
Ｇｎ 電子ビーム源
１３８ 電子ビーム
１５６、１６２ 増幅器
５００ 基板駆動装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リボン状のイオンビームを基板に入射させることと、基板をイオンビームの主面と交差する方向に移動させることとを併用して、基板にイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のイオン注入装置においては、基板に対するイオン注入の均一性を高めるために、リボン状（これはシート状または帯状と呼ばれることもある。以下同様）のイオンビームの長手方向（この明細書においてはＹ方向）のイオンビーム電流密度分布の均一性が良いことが重要である。
【０００３】
リボン状のイオンビームの長手方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させる技術として、例えば特許文献１には、１次元で走査される電子ビームをイオン源のプラズマ生成容器内に入射して、この電子ビームによってガスを電離させてプラズマを生成させることによって、イオン源から引き出すイオンビームのビーム電流密度分布を向上させる技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３８６８９号公報（段落０００６−０００８、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、イオン源から引き出すイオンビームの均一性を向上させることができたとしても、イオンビームの輸送途中で均一性が悪化する場合があるので、注入位置でのイオンビーム電流密度分布の均一性が良いという保証はない。
【０００６】
そこでこの発明は、基板に対する注入位置での長手方向（Ｙ方向）のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができるイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る第１のイオン注入装置は、イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの量を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えている。
【０００８】
この第１のイオン注入装置においては、イオンビームモニタによって、注入位置またはその近傍におけるＹ方向のイオンビーム電流密度分布が測定される。そして、制御装置は、イオンビームモニタからの測定データに基づいて電子ビーム用電源を制御して、イオン源のプラズマ生成容器内における電子ビームの走査速度を制御して、当該電子ビームによって生成するプラズマの密度を制御する。具体的には、各電子ビーム源から発生させる電子ビームの量を実質的に一定に保ちつつ、イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御を行う。これによって、注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。
【０００９】
（ａ）前記制御装置を、前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して減少させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、前記整形後の走査信号のデータを保存する機能とを有しているものとし、（ｂ）前記各電子ビーム用電源を、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有しているものとしても良い。
【００１０】
この発明に係る第２のイオン注入装置は、イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの走査速度を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えている。
【００１１】
この第２のイオン注入装置においては、イオンビームモニタによって、注入位置またはその近傍におけるＹ方向のイオンビーム電流密度分布が測定される。そして、制御装置は、イオンビームモニタからの測定データに基づいて電子ビーム用電源を制御して、電子ビーム源からの電子ビームの発生量を制御して、当該電子ビームによってプラズマ生成容器内で生成するプラズマの密度を制御する。具体的には、各電子ビーム源から発生させる電子ビームのＹ方向における走査速度を実質的に一定に保ちつつ、イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御を行う。これによって、注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。
【００１２】
（ａ）前記制御装置を、前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、前記整形後の引出し信号のデータを保存する機能とを有しているものとし、（ｂ）前記各電子ビーム用電源を、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有しているものとしても良い。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜６に記載の発明によれば、上記のような構成を有しているので、基板に対する注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、基板に対するイオン注入の均一性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略側面図である。この明細書および図面においては、イオンビーム５０の進行方向を常にＺ方向とし、このＺ方向に実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向としている。例えば、Ｘ方向およびＺ方向は水平方向であり、Ｙ方向は垂直方向である。なお、Ｙ方向は一定の方向であるが、Ｘ方向は絶対的な方向ではない。イオンビーム輸送系１７０はＸＺ平面内で曲がっている場合があり、その場合のＸ方向はイオンビーム５０の経路上の位置によって変化する。またこの明細書において、イオンビーム５０を構成するイオンは正イオンの場合を例に説明している。
【００１５】
このイオン注入装置は、イオン源１００からリボン状のイオンビーム５０を発生させてそれを基板６０まで輸送して基板６０に照射して、基板６０にイオン注入を施すよう構成されている。イオン源１００から基板６０までのイオンビーム５０の経路は、図示しない真空容器内にあって、真空雰囲気に保たれる。
【００１６】
イオン源１００から発生させて基板６０まで輸送するイオンビーム５０は、例えば図２に示すように、Ｘ方向の寸法ＷX よりもＹ方向の寸法ＷY が大きいリボン状をしている。即ちＷY ＞ＷX である。イオンビーム５０は、リボン状と言ってもＸ方向の寸法ＷX が紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム５０のＸ方向の寸法ＷX は３０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、Ｙ方向の寸法ＷY は、基板６０の寸法にも依るが、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。このイオンビーム５０の大きい方の面、即ちＹＺ面に沿う面が主面５２である。
【００１７】
イオン源１００から基板６０までのイオンビーム輸送系１７０は、直線状でも良いし、曲がっていても良い。イオンビーム輸送系１７０は、例えば、イオンビーム５０の運動量分析（例えば質量分析）を行う分析電磁石を有していても良く、その場合のイオンビーム輸送系１７０はＸＺ平面内で曲がっている。イオンビーム輸送系１７０は、分析電磁石以外の要素、例えば分析スリット、イオンビーム５０の加減速器等を有していても良い。
【００１８】
このイオン注入装置は、基板６０を保持するホルダ５０２を有していて、イオンビーム５０を基板６０に入射させる注入位置で、基板６０をイオンビーム５０の主面５２（図２参照）と交差する方向に移動させる基板駆動装置５００を備えている。この移動は、例えば、往復直線移動である。その移動方向の一例を図１中に矢印Ｃで示す。この移動方向は、Ｘ方向に平行な方向に限られるものではなく、Ｘ方向から所定の角度（注入角度に相当する角度）を持っていても良い。
【００１９】
イオン源１００は、Ｙ方向の寸法ＷY が基板６０のＹ方向の寸法ＴY よりも大きいリボン状のイオンビーム５０を発生させる。例えば、寸法ＴY が３００ｍｍ〜４００ｍｍであれば、寸法ＷY は４００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。このような寸法関係と、基板６０を上記のように移動させることとによって、基板６０の全面にイオンビーム５０を照射してイオン注入を行うことができる。
【００２０】
基板６０は、例えば、半導体基板、ガラス基板、その他の基板である。その平面形状は円形でも良いし四角形でも良い。
【００２１】
イオン源１００は、プラズマ１２４を生成するためのプラズマ生成容器１１８と、プラズマ生成容器１１８内へＹ方向に走査される電子ビーム１３８を放出する１以上（この実施形態では三つ）の電子ビーム源Ｇｎと、プラズマ生成容器１１８内で生成されたプラズマ１２４からイオンビーム５０を引き出す引出し電極系１２６とを有している。
【００２２】
プラズマ生成容器１１８は、ガス導入口１１９から所望のガス（蒸気の場合を含む）１２０が導入され、それを電子ビーム１３８による衝撃によって電離させてプラズマ１２４を生成するための容器である。ガス１２０は、所望の元素（例えば、Ｂ、Ｐ、Ａs 等のドーパント）を含むガスである。より具体例を挙げれば、ＢＦ3 、ＰＨ3 、ＡsＨ3 、Ｂ2Ｈ6 等の原料ガスを含むガスである。
【００２３】
ガス導入口１１９は、必要に応じて、Ｙ方向に複数個設けても良い。そのようにすれば、プラズマ生成容器１１８内におけるガス濃度分布を均一化して、プラズマ密度分布を均一化することが容易になる。
【００２４】
プラズマ生成容器１１８は、その前面部に、図３にも示すように、Ｙ方向に伸びたスリット状のイオン引出し孔１２２を有している。但し、イオン引出し孔１２２を小孔として、それをＹ方向に複数（多数）個配列しても良い。このイオン引出し孔１２２の形状、配列等は、引き出すイオンビーム５０の断面形状等に応じたものにすれば良い。後述する引出し電極系１２６のイオン引出し孔１２８も同様である。
【００２５】
引出し電極系１２６は、上記イオン引出し孔１２２の下流側近傍に設けられていて、１枚以上（図示例では２枚）の電極を有している。各電極は、上記イオン引出し孔１２２に対応した形状、配置のイオン引出し孔１２８をそれぞれ有している。この引出し電極系１２６を構成する電極の枚数は図示例のものに限られるものではなく、１枚以上で任意である。
【００２６】
プラズマ生成容器１１８は、この例では、イオン引出し孔１２２と反対側の面に、各電子ビーム源Ｇｎから放出された電子ビーム１３８をプラズマ生成容器１１８内へそれぞれ入射させる電子ビーム入射口１２１を有している。電子ビーム入射口１２１の数は、電子ビーム源Ｇｎの数と同数にすれば良い。
【００２７】
各電子ビーム源Ｇｎは、電子ビーム１３８を発生させてそれをプラズマ生成容器１１８内へ放出して、当該電子ビーム１３８による衝撃によってガス１２０を電離させてプラズマ１２４を生成するものであり、しかも、電子ビーム１３８をプラズマ生成容器１１８内においてＹ方向に１次元で走査するものである。
【００２８】
各電子ビーム源Ｇｎは、その一部または全部がプラズマ生成容器１１８内に位置していても良いけれども、この実施形態のように、プラズマ生成容器１１８の外側近傍に配置しておく方が、各電子ビーム源Ｇｎとプラズマ１２４との相互干渉を避ける観点から好ましい。更にこの実施形態のように、各電子ビーム源Ｇｎを、矢印Ｑに示すように、プラズマ生成容器１１８内とは別に真空排気される差動真空排気室１３０内に配置しておくのが好ましい。そのようにすると、各電子ビーム源Ｇｎ内の真空度を良くすることができるので、プラズマ生成容器１１８内に導入された上記ガス１２０によって各電子ビーム源Ｇｎの機能が低下するのを防止することができる。
【００２９】
各電子ビーム源Ｇｎには、それに対応する電子ビーム用電源１１４から、電子ビーム１３８の発生量を制御する引出し電圧およびＹ方向走査用の走査電圧がそれぞれ供給される。電子ビーム源Ｇｎおよびそれ用の電子ビーム用電源１１４の数は、この実施形態ではそれぞれ三つであるが、それに限られるものではなく、それぞれ一つでも良いし、三つ以外の複数でも良い。即ちどちらの数も１以上で任意であり、必要とするイオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY 等に応じて適宜選定すれば良い。
【００３０】
プラズマ生成容器１１８の周りに、プラズマ１２４の生成・維持のための多極磁場（マルチカスプ磁場）形成用の磁石を配置しておいても良い。そのような構造のイオン源は、バケット型イオン源（または多極磁場型イオン源）とも呼ばれる。
【００３１】
各電子ビーム源Ｇｎおよび各電子ビーム用電源１１４の構成の一例を図５に示す。
【００３２】
各電子ビーム源Ｇｎは、この実施形態では、電子（熱電子）を放出するフィラメント１４０と、当該電子を電子ビーム１３８として引き出す陽極１４４と、両者１４０、１４４間に配置されていて電子ビーム１３８のエネルギーを変えずに電子ビーム発生量を制御する引出し電極１４２と、外部に取り出す電子ビーム１３８をＹ方向に走査する一対の走査電極１４６とを有している。これらは金属製で筒状のケース１４８内に収納されている。このケース１４８および陽極１４４は、それらの電位を固定するために、この実施形態では、端子１６８を経由して、プラズマ生成容器１１８に電気的に接続されている。
【００３３】
このような構成によって、各電子ビーム源Ｇｎは、電子ビーム１３８を発生させてそれをイオン源１００のプラズマ生成容器１１８内へ放出して、当該電子ビーム１３８によってガス１２０を電離させてプラズマ１２４を生成することができる。かつ、当該電子ビーム１３８をプラズマ生成容器１１８内においてＹ方向に１次元で走査することができる。
【００３４】
また、この例のように電子ビーム源Ｇｎの構成要素（フィラメント１４０、引出し電極１４２、陽極１４４、走査電極１４６）をケース１４８内に収納して一体化しておくと、電子ビーム源Ｇｎの数を増減することや、電子ビーム源Ｇｎの交換等が容易になる。
【００３５】
各電子ビーム用電源１１４は、フィラメント１４０を加熱するフィラメント電源１５０と、フィラメント１４０と引出し電極１４２との間に電子ビーム１３８の発生量を制御する直流の引出し電圧Ｖｅを印加する引出し電源１５２と、フィラメント１４０と陽極１４４との間に直流の陽極電圧Ｖａを印加するエネルギー制御電源１５４と、一対の走査電極１４６間にＹ方向走査用の走査電圧Ｖｙを印加する増幅器１５６とを有している。フィラメント電源１５０は、この実施形態では直流電源であるが、交流電源でも良い。
【００３６】
増幅器１５６は、後述する制御装置９０から供給される走査信号Ｓｙを増幅（電圧増幅）して、上記走査電圧Ｖｙを作る（出力する）。走査電圧Ｖｙは、この例では、陽極１４４の電位を基準にして、±方向に振られる。このような構成によって、各電子ビーム用電源１１４は、それに対応する各電子ビーム源Ｇｎに、電子ビーム１３８の発生量を制御する引出し電圧Ｖｅ、Ｙ方向走査用の走査電圧Ｖｙ等をそれぞれ供給することができる。
【００３７】
電子ビーム源Ｇｎから取り出される電子ビーム１３８のエネルギーは、簡単に言えば、上記陽極電圧Ｖａの大きさによって決まり、当該エネルギーはＶａ［ｅＶ］となる。この電子ビーム１３８のエネルギーは、プラズマ生成容器１１８内において電子衝撃によって前記ガス１２０を電離させることができる大きさにしておく。例えば、ガス１２０が前述したような種類のガスである場合、５００ｅＶ〜３ｋｅＶ程度に、より具体的には１ｋｅＶ程度にすれば良い。
【００３８】
再び図１を参照して、このイオン注入装置は、イオンビーム５０を基板６０に入射させる注入位置またはその近傍において、かつＹ方向における複数のモニタ点において、イオンビーム５０のＹ方向のビーム電流密度分布を測定して当該ビーム電流密度分布を表す測定データＤ1 を出力するイオンビームモニタ８０と、このイオンビームモニタ８０から与えられる測定データＤ1 に基づいて各電子ビーム用電源１１４を制御する制御装置９０とを備えている。制御装置９０は、この例では、走査電圧Ｖｙの元になる上記走査信号Ｓｙを供給する機能を有している。
【００３９】
イオンビームモニタ８０は、例えば図１に示す例のように、注入位置の後方（換言すれば下流側）近傍に設けても良いし、注入位置の前方（換言すれば上流側）近傍に設けても良いし、注入位置へ移動させるようにしても良い。このイオンビームモニタ８０と基板６０およびホルダ５０２とは、相互に邪魔にならないようにすれば良い。例えば、イオンビームモニタ８０を注入位置の後方近傍に設ける場合は、測定時には基板６０およびホルダ５０２を測定の邪魔にならない位置に移動させれば良い。イオンビームモニタ８０を注入位置の前方近傍に設ける場合は、注入時にはイオンビームモニタ８０を注入の邪魔にならない位置に移動させれば良い。
【００４０】
イオンビームモニタ８０は、Ｙ方向における複数のモニタ点においてイオンビーム５０のＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するものである。このイオンビームモニタ８０は、例えば図４に示す例のように、Ｙ方向に配列された複数（多数）のビーム電流測定器（例えばファラデーカップ）８２を有している。この複数のビーム電流測定器８２は、この例のように、Ｙ方向に、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY よりも幾分長く配列しておいても良い。そのようにすれば、イオンビーム５０のＹ方向の全体を測定することができる。各ビーム電流測定器８２が各モニタ点に相当する。
【００４１】
各ビーム電流測定器８２は、この例では、Ｘ方向に伸びた短冊状の形状をしている。その場合、各ビーム電流測定器８２は、この例のように、そのＸ方向の寸法を、それに入射するイオンビーム５０のＸ方向の寸法ＷX よりも大きくしておいて、Ｘ方向においてはイオンビーム５０の全体を受けることができるようにしておいても良い。そのようにすれば、イオンビーム５０のＸ方向におけるイオンビーム電流密度分布の影響を排除することができる。換言すれば、Ｘ方向においては平均のイオンビーム電流密度を測定することができる。前述したように基板６０はＸ方向に沿って（Ｘ方向に平行とは限らない）移動させられるので、各ビーム電流測定器８２を上記のようにしておくと、基板６０に対する実際のイオン注入により近い状態で、イオンビーム５０のイオンビーム電流密度分布を測定することができる。
【００４２】
但し、ビーム電流測定器８２の個数、形状、配列等は、図４に示すものに限られない。例えば、円形のビーム電流測定器８２を複数個、Ｙ方向に配列しても良い。
【００４３】
また、イオンビームモニタ８０は、一つのビーム電流測定器８２を移動機構によってＹ方向に移動させる構造のものでも良い。
【００４４】
なお、モニタ点は、この明細書においては、数学上の面積を有しない点のことではなく、イオンビーム５０のＹ方向の寸法ＷY に比べてＹ方向の寸法が十分に小さい、所定の面積を有する小さな測定箇所のことである。
【００４５】
各モニタ点の面積は予め分かっているから、各モニタ点でイオンビーム５０のビーム電流をそれぞれ測定することと、各モニタ点でビーム電流密度を測定することとは、実質的に同じである。これは、各モニタ点で測定したビーム電流を上記面積で割ることによって、各モニタ点におけるビーム電流密度を得ることができるからである。
【００４６】
制御装置９０は、この実施形態では、ＣＰＵ、記憶装置、入力用のＡＤ変換器、出力用のＤＡ変換器等を有するコンピュータから成る。この制御装置９０は、次の（Ａ）または（Ｂ）の制御を行う機能を有している。（Ａ）、（Ｂ）両方の制御を同時に行うことはない。
【００４７】
（Ａ）電子ビームの走査速度制御
この場合の制御装置９０は、イオンビームモニタ８０からの測定データＤ1 に基づいて各電子ビーム用電源１１４を制御することによって、各電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８の量を実質的に一定に保ちつつ、（ａ）イオンビームモニタ８０で測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内（より具体的にはそのプラズマ生成容器１１８内。以下同様）位置での電子ビーム１３８の走査速度を相対的に大きくすることと、（ｂ）測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム１３８の走査速度を相対的に小さくすることの両方を行って、イオンビームモニタ８０で測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している。
【００４８】
（Ｂ）電子ビーム量の制御
この場合の制御装置９０は、イオンビームモニタ８０からの測定データＤ1 に基づいて各電子ビーム用電源１１４を制御することによって、各電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８のＹ方向における走査速度を実質的に一定に保ちつつ、（ａ）イオンビームモニタ８０で測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム１３８の発生量を相対的に少なくすることと、（ｂ）測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での電子ビーム１３８の発生量を相対的に多くすることの両方を行って、イオンビームモニタ８０で測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している。
【００４９】
上記（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合も、制御装置９０は、上記（ａ）、（ｂ）の制御の内の少なくとも一方を行うものでも良いけれども、両方を行う方が、イオンビーム電流密度分布を均一化する制御は速くなるので好ましい。なお、上記「機能」は「手段」と言い換えることもできる。後述する他の機能についても同様である。
【００５０】
上記（Ａ）、（Ｂ）の制御のより具体例を以下に説明する。
【００５１】
（Ａ）電子ビームの走査速度制御
この場合は、電子ビーム用電源１１４には図５に示したものを用いる。そしてこの例では、引出し電源１５２から出力する引出し電圧Ｖｅを一定にしておいて、電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム量は一定にしておく。エネルギー制御電源１５４から出力する陽極電圧Ｖａも一定にしておいて、電子ビーム１３８のエネルギーも一定にしておくのが好ましいので、この実施形態ではそれらを一定にしておく。この場合に、制御装置９０を用いて行う制御のフローチャートを図６、図７に示す。
【００５２】
制御に先立ち、イオンビームモニタ８０上のモニタ点Ｐｙと、そのモニタ点Ｐｙのイオンビーム電流密度を増減させるのを分担する電子ビーム源Ｇｎおよびその電子ビーム源Ｇｎに供給する走査電圧Ｖｙとの対応関係を予め調べてそれを制御装置９０内に保存しておく。但し、電子ビーム源Ｇｎが１個の場合は、電子ビーム源Ｇｎは一義的に決まっているので、分担する電子ビーム源Ｇｎを調べて保存しておく必要はない。下記の対応関係に電子ビーム源Ｇｎを含める必要もない。
【００５３】
この対応関係は、イオンビームモニタ８０上の任意のモニタ点Ｐｙに着目すれば、そのモニタ点Ｐｙのイオンビーム電流密度を増減させる電子ビーム源Ｇｎはどれか、かつその電子ビーム源Ｇｎに供給する走査電圧Ｖｙはどんな値か、という関係であり、次の数１で表すことができる。添字のｉ，ｊ，ｋは、より具体的な位置を表しており、それぞれ整数である。この対応関係は、例えば、どの電子ビーム源Ｇｎのどんな走査電圧Ｖｙのときに、どのモニタ点Ｐｙのイオンビーム電流密度が増減するかを調べることによって決定することができる。この対応関係は、装置構成によって一義的に決まるので、装置構成に変更がない限り、一度決めれば良い。そして、この対応関係を表すデータを制御装置９０（より具体的にはその記憶装置）内に格納しておけば良い。
【００５４】
［数１］
Ｐｙi ←→（Ｇｎj ，Ｖｙk ）
【００５５】
それ以降を図６等を参照して説明する。基板６０に照射するイオンビーム５０の所望のイオンビーム電流密度Ｉｓｅｔおよびその許容誤差εを制御装置９０に設定する（ステップ６００）。この設定したイオンビーム電流密度Ｉｓｅｔを設定イオンビーム電流密度と呼ぶ。許容誤差εは、設定イオンビーム電流密度Ｉｓｅｔに対して、実際のイオンビーム電流密度、具体的にはイオンビームモニタ８０で測定するイオンビーム電流密度Ｉｍｏｎがどの程度までずれるのを許容するかというものである。
【００５６】
次に、制御装置９０から各電子ビーム用電源１１４（より具体的にはその増幅器１５６）に、初期波形の走査信号Ｓｙを供給して、同波形の走査電圧Ｖｙを出力させる（ステップ６０１）。この初期波形は、例えば、三角波である。周波数は、例えば１０ｋＨｚであるが、これに限られるものではない。
【００５７】
各電子ビーム源Ｇｎは、上記初期波形でＹ方向に走査される電子ビーム１３８を発生させる。この電子ビーム１３８でガス１２０を電離させて、イオン源１００内でプラズマ１２４を生成させて、イオンビーム５０を引き出す（ステップ６０２）。そして、このイオンビーム５０をイオンビームモニタ８０で受けて、イオンビーム電流密度Ｉｍｏｎを測定する（ステップ６０３）。この測定結果の概略例を図８Ａに示す。大まかに言えば、ＡＧ1 〜ＡＧ3 は、それぞれ、第１〜第３の電子ビーム源Ｇｎ1 〜Ｇｎ3 の寄与領域である。但し、この図はあくまでも概略図である。
【００５８】
次に、上記Ｙ方向分布の測定イオンビーム電流密度Ｉｍｏｎと設定イオンビーム電流密度Ｉｓｅｔの差であるＹ方向分布の誤差Ｉｅｒｒを、例えば次式に従って算出する（ステップ６０４）。
【００５９】
［数２］
Ｉｅｒｒ＝Ｉｍｏｎ−Ｉｓｅｔ
【００６０】
次に、イオンビーム５０が入射する全てのモニタ点Ｐｙで、上記誤差の大きさ（絶対値）｜Ｉｅｒｒ｜が上記許容誤差ε以下であるか否かを判定し（ステップ６０５）、以下でない点が一つでもあればステップ６０６に進み、そうでなければステップ６０７に進む。
【００６１】
但し、この実施形態のようにイオンビーム５０が入射する全てのモニタ点Ｐｙについて判定するのが好ましいけれども、重要でない幾つかのモニタ点Ｐｙについての判定を除外しても構わない。また、イオンビーム５０が入射しないモニタ点Ｐｙについて判定する必要はない。即ち、イオンビーム５０が入射する実質的に全てのモニタ点について判定すれば良い。
【００６２】
ステップ６０６は、電子ビーム走査速度制御サブルーチンであり、その中身を図７に示す。ここでは、まず、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜が許容誤差εより大きいモニタ点Ｐｙの決定（換言すれば、特定。以下同様）と、その大きいモニタ点Ｐｙでの誤差Ｉｅｒｒの正負とを決定する（ステップ６２０）。上記数２から分かるように、この例では、測定イオンビーム電流密度Ｉｍｏｎが設定イオンビーム電流密度Ｉｓｅｔより大の場合が正であり、小の場合が負である。図８Ａも参照。上記のようにして決定されるモニタ点Ｐｙの数は、制御の初期では通常は多く、制御が進むにつれて少なくなる。
【００６３】
次に、上記決定した各モニタ点Ｐｙに対応する電子ビーム源Ｇｎおよびその走査電圧Ｖｙを決定する（ステップ６２１）。これは、前述した対応関係（数１およびその説明参照）を用いて行うことができる。但し、電子ビーム源Ｇｎが１個の場合は、電子ビーム源Ｇｎは一義的に決まっているので、電子ビーム源Ｇｎを決定する必要はない。
【００６４】
次に、誤差Ｉｅｒｒが正の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの電子ビーム１３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増大させ、かつ、誤差Ｉｅｒｒが負の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの電子ビーム１３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して減少させるように、上記走査信号Ｓｙの波形を整形する（ステップ６２２）。これによって、走査信号Ｓｙの波形は、初期の三角波から幾らか変形したものとなる。簡単に言えば、走査速度を増減させる位置での傾きが、初期波形の三角波から増減したような波形となる。
【００６５】
より精密な制御を行うためには、走査速度が異なる２点間の走査速度は、両点の走査速度を補間した走査速度にするのが好ましい。
【００６６】
電子ビーム１３８の走査速度を増大させると、増大させた位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は少なく（薄く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は小さくなる。電子ビーム１３８の走査速度を減少させると、減少させた位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は多く（濃く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は大きくなる。
【００６７】
なお、電子ビーム１３８の走査速度を増大させるということは、走査信号Ｓｙの時間変化率ｄＳｙ／ｄｔひいては走査電圧Ｖｙの時間変化率ｄＶｙ／ｄｔを増大させ、走査速度を減少させるということは、同時間変化率ｄＳｙ／ｄｔひいてはｄＶｙ／ｄｔを減少させるということである。
【００６８】
電子ビーム１３８の走査速度を誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増減させるときの比例定数は、適宜決めれば良い。この比例定数を大きくすれば、制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。
【００６９】
そして、上記のようにして波形整形した後の走査信号Ｓｙを用いて、各電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８を走査する（ステップ６２３）。即ち、波形整形後の走査信号Ｓｙを増幅器１５６で増幅して得られる走査信号Ｖｙを用いて電子ビーム１３８を走査する。これによって、上記誤差Ｉｅｒｒは小さくなり、それが許容誤差εよりも大きいモニタ点Ｐｙの数も減る。
【００７０】
ステップ６０６の電子ビーム走査速度制御サブルーチン後は、ステップ６０５に戻っても良いけれども、上記波形整形の影響を受けてＹ方向分布の誤差Ｉｅｒｒが変化する場合があることを考慮するならば、より正確な制御を期するために、この例のように、ステップ６０４に戻るのが好ましい。そして、ステップ６０５でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、イオンビーム５０が入射する全ての（または実質的に全ての）モニタ点Ｐｙで誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜が許容誤差ε以下となる。その状態の概略例を図８Ｂに示す。
【００７１】
ステップ６０５でＹＥＳと判定されれば、上記波形整形後の走査信号Ｓｙのデータを、更に必要に応じてその他のデータを、制御装置９０（より具体的にはその記憶装置）内に保存する（ステップ６０７）。これによって、制御装置９０を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御は終了する。
【００７２】
上記均一化制御の終了後は、必要に応じて、上記保存データを用いてイオン源１００からイオンビーム５０を引き出して、基板６０に対するイオン注入を行えば良い。
【００７３】
以上のようにこのイオン注入装置によれば、基板６０に対する注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、基板６０に対すにイオン注入の均一性を高めることができる。
【００７４】
（Ｂ）電子ビーム量の制御
この場合の例を、主として図９〜図１１を参照して説明する。これらの図において、上記（Ａ）の制御と同一または相当する部分には同一符号を付しており、以下においては上記（Ａ）の制御との相違点を主体に説明する。
【００７５】
この場合は、電子ビーム用電源１１４には図９に示すものを用いる。この電子ビーム用電源１１４は、前記直流の引出し電源１５２の代わりに、フィラメント１４０と引出し電極１４２との間に電子ビーム１３８の発生量を制御する引出し電圧Ｖｅを印加する増幅器１６２を有している。制御装置９０は、この例の場合は、引出し電圧Ｖｅの元になる引出し信号Ｓｅを供給する機能を有しており、増幅器１６２は、制御装置９０から供給される引出し信号Ｓｅを増幅（電圧増幅）して引出し電圧Ｖｅを作る（出力する）。また、前記増幅器１５６の代わりに、単純に三角波の走査電圧Ｖｙを出力する走査電源１６６を有している。
【００７６】
つまり、この例では、走査電圧Ｖｙの波形および大きさを一定にしておいて、電子ビーム源Ｇｎから発生させる電子ビーム１３８の走査速度を一定にしておく。エネルギー制御電源１５４から出力する陽極電圧Ｖａも一定にしておいて、電子ビーム１３８のエネルギーも一定にしておくのが好ましいので、この実施形態ではそれらを一定にしておく。走査電圧Ｖｙの周波数は、例えば１０ｋＨｚであるが、これに限られるものではない。
【００７７】
この場合に制御装置９０を用いて行う制御のフローチャートを図１０、図１１に示す。図１０では、図６に示したステップ６０１をステップ６０８で置き換えており、ステップ６０６をステップ６０９で置き換えている。
【００７８】
ステップ６０８では、制御装置９０から各電子ビーム用電源１１４（より具体的にはその増幅器１６２）に、初期波形の引出し信号Ｓｅを供給して、同波形の引出し電圧Ｖｅを出力させる。この初期波形は、例えば、電圧値一定の直流電圧である。
【００７９】
ステップ６０９は、電子ビーム量制御サブルーチンであり、その中身を図１１に示す。ステップ６２０、６２１は図７のものと同じであるので重複説明を省略する。
【００８０】
ステップ６２１に続くステップ６２４では、上記誤差Ｉｅｒｒが正の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの引出し電圧Ｖｅを、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して減少させ、かつ、誤差Ｉｅｒｒが負の各モニタ点Ｐｙに対応する走査電圧Ｖｙのときの引出し電圧Ｖｅを、上記誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増大させるように、上記引出し信号Ｓｅの波形を整形する。これによって、引出し信号Ｓｅの波形は、初期の一定値から幾らか変形したものとなる。簡単に言えば、電子ビーム量を増減させる位置での電圧値が、初期波形の一定値から増減したような波形となる。
【００８１】
引出し信号Ｓｅひいては引出し電圧Ｖｅを増大させると、増大させた位置での電子ビーム量が増大し、その位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は多く（濃く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は大きくなる。引出し信号Ｓｅひいては引出し電圧Ｖｅを減少させると、減少させた位置での電子ビーム量が減少し、その位置での電子ビーム１３８によるプラズマ１２４の生成は少なく（薄く）なり、そこから引き出されるイオンビーム５０のビーム電流密度は小さくなる。
【００８２】
引出し電圧Ｖｅを誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜に比例して増減させるときの比例定数は、適宜決めれば良い。この比例定数を大きくすれば、制御は速くなるが収束しない恐れが高くなり、逆に小さくすれば制御は遅くなるが上記恐れはなくなるので、両者の兼ね合いで決めれば良い。
【００８３】
そして、上記のようにして波形整形した後の引出し信号Ｓｅを用いて、各電子ビーム源Ｇｎから電子ビーム１３８を発生させる（ステップ６２５）。これによって、上記誤差Ｉｅｒｒは小さくなり、それが許容誤差εよりも大きいモニタ点Ｐｙの数も減る。
【００８４】
ステップ６０９の電子ビーム量制御サブルーチン後は、ステップ６０５に戻っても良いけれども、上記波形整形の影響を受けてＹ方向分布の誤差Ｉｅｒｒが変化する場合があることを考慮するならば、より正確な制御を期するために、この例のように、ステップ６０４に戻るのが好ましい。そして、ステップ６０５でＹＥＳと判定されるまで上記制御を繰り返す。これによって、イオンビーム５０が入射する全ての（または実質的に全ての）モニタ点Ｐｙで誤差の大きさ｜Ｉｅｒｒ｜が許容誤差ε以下となる。その状態の概略例は、図８Ｂに示したのと同様である。
【００８５】
ステップ６０５でＹＥＳと判定されれば、上記波形整形後の引出し信号Ｓｅのデータを、更に必要に応じてその他のデータを、制御装置９０（より具体的にはその記憶装置）内に保存する（ステップ６０７）。これによって、制御装置９０を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御は終了する。
【００８６】
この実施形態によっても、基板６０に対する注入位置でのＹ方向のイオンビーム電流密度分布の均一性を向上させることができる。その結果、基板６０に対するイオン注入の均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略側面図である。
【図２】リボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。
【図３】プラズマ生成容器のイオン引出し孔の一例を、イオンビーム引出し方向に見て示す正面図である。
【図４】図１に示したイオンビームモニタの構成の一例を示す概略正面図である。
【図５】図１に示した電子ビーム源および電子ビーム用電源の構成の一例を示す図である。
【図６】図１に示した制御装置を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御内容のより具体例を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した電子ビーム走査速度制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図８】図６に示した電子ビーム走査速度制御を経ることによって、Ｙ方向におけるイオンビーム電流密度分布が均一化される過程を示す概略図である。
【図９】図１に示した電子ビーム源および電子ビーム用電源の構成の他の例を示す図である。
【図１０】図１に示した制御装置を用いてＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する制御内容の他の具体例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示した電子ビーム量制御サブルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
５０ イオンビーム
６０ 基板
８０ イオンビームモニタ
９０ 制御装置
１００ イオン源
１１４ 電子ビーム用電源
１１８ プラズマ生成容器
１２０ ガス
１２４ プラズマ
１２６ 引出し電極系
Ｇｎ 電子ビーム源
１３８ 電子ビーム
１５６、１６２ 増幅器
５００ 基板駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの量を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えているイオン注入装置。
【請求項２】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に一つであり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記電子ビーム用電源から前記電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して減少させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の走査信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有している、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に複数であり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して減少させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の走査信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記各電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有している、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項４】
イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの走査速度を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えているイオン注入装置。
【請求項５】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に一つであり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記電子ビーム用電源から前記電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の引出し信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有している、請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に複数であり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の引出し信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記各電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有している、請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項１】
イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの量を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に大きくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの走査速度を相対的に小さくすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えているイオン注入装置。
【請求項２】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に一つであり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記電子ビーム用電源から前記電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して減少させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の走査信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有している、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に複数であり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記走査電圧の元になる走査信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して増大させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記電子ビームの走査速度を前記誤差の大きさに比例して減少させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記走査信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の走査信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記各電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される走査信号を増幅して前記走査電圧を作る増幅器を有している、請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項４】
イオンビームの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向と実質的に直交する面内において互いに実質的に直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とすると、Ｘ方向の寸法よりもＹ方向の寸法が大きいリボン状のイオンビームを輸送してそれを基板に照射してイオン注入を行うイオン注入装置であって、
（ａ）ガスが導入されるプラズマ生成容器と、電子ビームを発生させてそれを前記プラズマ生成容器内へ放出して当該電子ビームによって前記ガスを電離させてプラズマを生成するものであって、当該電子ビームを前記プラズマ生成容器内においてＹ方向に走査する１以上の電子ビーム源と、前記プラズマ生成容器内で生成されたプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系とを有していて、Ｙ方向の寸法が前記基板のＹ方向の寸法よりも大きい前記リボン状のイオンビームを発生させるイオン源と、
（ｂ）前記イオンビームを前記基板に入射させる注入位置で、前記基板を前記イオンビームの主面と交差する方向に移動させる基板駆動装置と、
（ｃ）前記各電子ビーム源に、前記電子ビームの発生量を制御する引出し電圧および前記走査用の走査電圧をそれぞれ供給する１以上の電子ビーム用電源と、
（ｄ）前記注入位置またはその近傍において、Ｙ方向における複数のモニタ点において前記イオンビームのＹ方向のイオンビーム電流密度分布を測定するイオンビームモニタと、
（ｅ）前記イオンビームモニタからの測定データに基づいて前記電子ビーム用電源を制御することによって、前記各電子ビーム源から発生させる電子ビームの走査速度を実質的に一定に保ちつつ、前記イオンビームモニタで測定したイオンビーム電流密度が相対的に大きいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に少なくすることと、測定したイオンビーム電流密度が相対的に小さいモニタ点に対応するイオン源内位置での前記電子ビームの発生量を相対的に多くすることの少なくとも一方を行って、前記イオンビームモニタで測定されるＹ方向のイオンビーム電流密度分布を均一化する機能を有している制御装置とを備えているイオン注入装置。
【請求項５】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に一つであり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記電子ビーム用電源から前記電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の引出し信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有している、請求項４記載のイオン注入装置。
【請求項６】
（ａ）前記電子ビーム源および前記電子ビーム用電源の数は共に複数であり、
（ｂ）前記制御装置は、
前記各電子ビーム用電源から前記各電子ビーム源に供給する前記引出し電圧の元になる引出し信号を前記各電子ビーム用電源に供給する機能と、
前記イオンビームモニタで測定したＹ方向分布のイオンビーム電流密度と所定の設定イオンビーム電流密度との差であるＹ方向分布の誤差を算出する機能と、
前記算出した誤差が所定の許容誤差より大きいモニタ点およびそのモニタ点での誤差の正負を決定する機能と、
前記決定したモニタ点に対応する前記電子ビーム源およびその走査電圧を決定する機能と、
前記決定した誤差の正負に基づいて、前記測定したイオンビーム電流密度の方が大きいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して減少させ、かつ、前記測定したイオンビーム電流密度の方が小さいモニタ点に対応する走査電圧時の前記引出し電圧を前記誤差の大きさに比例して増大させて、イオンビームが入射する実質的に全てのモニタ点で前記誤差が前記許容誤差以下になるように、前記引出し信号の波形を整形する機能と、
前記整形後の引出し信号のデータを保存する機能とを有しており、
（ｃ）前記各電子ビーム用電源は、前記制御装置から供給される引出し信号を増幅して前記引出し電圧を作る増幅器を有している、請求項４記載のイオン注入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１１２６７３（Ｐ２００８−１１２６７３Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９５８５８（Ｐ２００６−２９５８５８）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【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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