离子注入装置及离子注入方法与流程

1.本技术主张基于2021年3月4日申请的日本专利申请第2021-034380号的优先权。该日本技术的全部内容通过参考援用于本说明书中。
2.本发明涉及离子注入装置及离子注入方法。


背景技术：

3.在半导体制造工序中，为了改变半导体的导电性的目的、改变半导体的晶体结构的目的等，标准地实施对半导体晶片注入离子的工序(也称为离子注入工序)。在离子注入工序中使用的装置被称为离子注入装置。根据注入于晶片的表面附近的离子的所期望的注入深度来决定离子的注入能量。注入到比较深的区域时，使用高能量(例如，1mev以上)的离子束。
4.在能够输出高能量的离子束的离子注入装置中，利用多级式高频线性加速装置(linac)使离子束加速。在高频线性加速装置中，调整各级的电压振幅、频率及相位之类的高频参数，以便获得所期望的射束能量。
5.专利文献1：日本特开2018-085179号公报
6.最近，为了注入到更深的区域，有时要求超高能量(例如，4mev以上)的离子束。为了实现超高能量的离子束的输出，与以往相比需要增加高频线性加速装置的级数。若高频线性加速装置的级数增加，则相应地高频参数的调整所耗费的时间变长。根据半导体制造工序，有时也需要将具有互不相同的射束能量的多个离子束照射到同一个晶片的多级注入。在该情况下，必须生成与多个射束能量相对应的多个数据集，进而高频参数的调整所耗费的时间变长，这导致离子注入装置的生产率下降。


技术实现要素：

7.本发明的一种实施方式的示例性目的之一在于，提供一种在具备线性加速装置的离子注入装置中，可加速射束能量的调整的技术。
8.本发明的一种实施方式的离子注入装置具备：离子源，生成离子；引出部，通过从离子源引出离子并使其加速来生成离子束；线性加速装置，使通过引出部引出的离子束加速；静电加减速装置，使从线性加速装置输出的离子束加速或减速；及注入处理室，进行将从静电加减速装置输出的离子束照射到晶片的注入处理。
9.本发明的另一种实施方式为离子注入方法。该方法具备如下工序：通过线性加速装置使离子束加速；通过静电加减速装置使从线性加速装置输出的离子束加速或减速；及将从静电加减速装置输出的离子束照射到晶片。
10.另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表述的方式，作为本发明的实施方式同样有效。
11.发明的效果
12.根据本发明的一种实施方式，能够加速射束能量的调整，且容易实现使用具有各
种射束能量的离子束的离子注入处理。
附图说明
13.图1为表示实施方式所涉及的离子注入装置的概略结构的俯视图。
14.图2为示意地表示用于多级注入的多个离子束的能量调整方法的图。
15.图3为表示离子束的第1调整方法的一例的流程图。
16.图4为表示离子束的第2调整方法的一例的流程图。
17.图5为表示变形例所涉及的离子注入装置的概略结构的俯视图。
18.图6为表示另一变形例所涉及的离子注入装置的概略结构的俯视图。
19.符号的说明
20.10-离子源，10a-引出部，11-质谱分析装置，12-射束生成单元，14-射束加速单元，16-射束偏转单元，18-射束输送单元，20-基板传送处理单元，22a、22b、22c-线性加速装置，24-能量分析电磁体，26-横向会聚四极透镜，30-偏转电磁体，32-射束整形器，34-射束扫描器，36-射束平行化器，38-最终能量过滤器，40-注入处理室，44-晶片保持部，45-晶片容纳部，50-中央控制装置，52、62、72-静电加减速装置，54、64、74-第1框体，56、66、76-第2框体，60、70、80-直流电源，100、110、120-离子注入装置。
具体实施方式
21.以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，在附图说明中对相同要件标注相同符号并省略重复说明。并且，以下描述的结构为示例，并不对本发明的范围进行任何限定。
22.对实施方式进行详述之前，说明一下概要。本实施方式涉及一种高能量用离子注入装置。离子注入装置通过高频线性加速装置使在离子源生成的离子束进行加速，并将经过加速而获得的高能量的离子束沿射束线输送至被处理物(例如基板或晶片)来对被处理物注入离子。
23.本实施方式中的“高能量”是指，具有1mev以上、4mev以上或10mev以上的射束能量的离子束。根据高能量的离子注入，所期望的杂质离子以比较高的能量被打入晶片表面，因此能够在晶片表面的更深的区域(例如深度5μm以上)注入所期望的杂质。高能量离子注入的用途例如为形成最新影像传感器等半导体器件制造中的p型区域和/或n型区域。
24.为了在离子注入装置中实现所期望的射束条件，需要适当地设定构成离子注入装置的各种设备的动作参数。为了获得具有所期望的射束能量的离子束，需要适当地设定多级高频加速部的动作参数。并且，在各级高频加速部的上游侧及下游侧存在用于适当地输送离子束的透镜装置，为了获得具有所期望的射束电流量的离子束，需要适当地设定多级透镜装置的动作参数。此外，为了调整照射到晶片的离子束的平行度或角度分布之类的射束品质，需要适当地设定比线性加速装置更靠下游侧的各种设备的动作参数。这些动作参数集作为用于实现所期望的射束条件的“数据集”而生成。
25.为了生成更高能量的离子束，需要增加高频加速部的级数的线性加速装置。若高频加速部的级数增加，则应调整的动作参数的数量增加，用于生成适当的数据集所需的时间变长。根据半导体制造工序，有时也需要将具有互不相同的射束能量的多个离子束照射
到同一个晶片的多级注入。在该情况下，必须生成与多个射束能量相对应的多个数据集。将多个数据集从一开始生成时，导致生成多个数据集全部为止耗费相当长的时间。如此一来，导致离子注入装置的生产率下降。
26.在本实施方式中，在线性加速装置的后级设置辅助性静电加减速装置。本实施方式所涉及的离子注入装置具备：离子源，生成离子；引出部，通过从离子源引出离子并使其加速来生成离子束；线性加速装置，使通过引出部引出的离子束加速；静电加减速装置，使从线性加速装置输出的离子束加速或减速；及注入处理室，进行将从静电加减速装置输出的离子束照射到晶片的注入处理。根据本实施方式，通过在线性加速装置的后级设置静电加减速装置，能够在固定线性加速装置的动作参数的状态下，在一定的范围内调整照射到晶片的离子束的射束能量。
27.图1为概略表示实施方式所涉及的离子注入装置100的俯视图。离子注入装置100具备射束生成单元12、射束加速单元14、射束偏转单元16、射束输送单元18及基板传送处理单元20。
28.射束生成单元12具有离子源10及质谱分析装置11。在射束生成单元12中，通过离子源10生成的离子通过引出部10a被引出。引出部10a通过从离子源10引出离子并使其加速来生成离子束。通过引出部10a引出的离子束通过质谱分析装置11进行质谱分析。质谱分析装置11具有质谱分析磁铁11a及质谱分析狭缝11b。质谱分析狭缝11b配置于质谱分析磁铁11a的下游侧。经过质谱分析装置11的质谱分析，仅筛选出注入所需的离子种类，被筛选的离子种类的离子束被引导至下一个射束加速单元14。
29.射束加速单元14具有进行离子束的加速的多个线性加速装置22a、22b、22c及射束测定部23，且构成射束线bl中直线状延伸的部分。多个线性加速装置22a～22c各自具备一级以上的高频加速部，且将高频(rf)电场施加到离子束来使其加速。射束测定部23设置于射束加速单元14的最下游，并测定通过多个线性加速装置22a～22c加速的高能量离子束的至少一种射束特性。射束测定部23也可以为测定射束能量、射束电流、射束分布等射束特性的测定装置。
30.在本实施方式中，设置有三个线性加速装置22a～22c。第1线性加速装置22a设置于射束加速单元14的上级，且具备多级(例如5级～15级)高频加速部。第1线性加速装置22a进行将从射束生成单元12输出的连续射束(dc射束)对准到特定的加速相位的“聚束(bunching)”，例如，使离子束加速至1mev左右的能量。第2线性加速装置22b设置于射束加速单元14的中级，且具备多级(例如5级～15级)高频加速部。第2线性加速装置22b使从第1线性加速装置22a输出的离子束加速至例如2～3mev左右的能量。第3线性加速装置22c设置于射束加速单元14的下级，且具备多级(例如5级～15级)高频加速部。第3线性加速装置22c使从第2线性加速装置22b输出的离子束加速至例如4mev以上的高能量。
31.从射束加速单元14输出的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了在射束加速单元14的下游往复扫描高能量的离子束并将其平行化来照射到晶片，需要预先实施高精度的能量分析、能量分散的控制、轨道校正及射束会聚发散的调整。
32.射束偏转单元16进行从射束加速单元14输出的高能量离子束的能量分析、能量分散的控制、轨道校正。射束偏转单元16构成射束线bl中圆弧状延伸的部分。高能量离子束的方向通过射束偏转单元16被转换而朝向射束输送单元18。
33.射束偏转单元16具有能量分析电磁体24、抑制能量分散的横向会聚四极透镜26、能量分析狭缝27、第1法拉第杯28、提供转向(轨道校正)的偏转电磁体30及第2法拉第杯31。能量分析电磁体24也被称为能量过滤电磁体(efm)。并且，由能量分析电磁体24、横向会聚四极透镜26、能量分析狭缝27及第1法拉第杯28构成的装置组也统称为“能量分析装置”。
34.能量分析狭缝27可以构成为狭缝宽度可变，以便调整能量分析的分辨率。能量分析狭缝27例如由能够在狭缝宽度方向上移动的两片屏蔽体构成，且可以构成为通过改变两片屏蔽体的间隔，使狭缝宽度可调。能量分析狭缝27可以构成为通过选择狭缝宽度不同的多个狭缝中的任一个，使狭缝宽度可变。
35.第1法拉第杯28配置于能量分析狭缝27的紧后方，且用于能量分析用射束电流测定。第2法拉第杯31配置于偏转电磁体30的紧后方，且以对经过轨道校正而进入射束输送单元18的离子束进行射束电流测定的用途设置。第1法拉第杯28及第2法拉第杯31各自构成为通过法拉第杯驱动部(未图示)的动作而能够在射束线bl上进出。第1法拉第杯28及第2法拉第杯31各自也可以为测定射束电流或射束分布等射束特性的测定装置。
36.射束输送单元18构成射束线bl中另一个直线状延伸的部分，且隔着装置中央的维护区域ma与射束加速单元14并行。射束输送单元18的长度被设计成与射束加速单元14的长度大致相同。其结果，由射束加速单元14、射束偏转单元16及射束输送单元18构成的射束线bl整体形成u字形的布局。在本说明书中，也将射束输送单元18称为“射束线装置”。
37.射束输送单元18具有射束整形器32、射束扫描器34、射束收集器35、射束平行化器36、最终能量过滤器38、左右法拉第杯39l、39r。
38.射束整形器32具备四极透镜装置(q透镜)等会聚/发散透镜，且构成为将通过射束偏转单元16的离子束整形为所期望的截面形状。射束整形器32例如由电场式三级四极透镜(也称为三极q透镜)构成，且具有三个静电四极透镜装置。射束整形器32通过使用三个透镜装置，能够在水平方向(x方向)及铅垂方向(y方向)各自独立地调整离子束的会聚或发散。射束整形器32可以包括磁场式透镜装置，也可以包括利用电场和磁场这两者来对射束进行整形的透镜装置。
39.射束扫描器34是构成为提供射束的往复扫描且在x方向上扫描经过整形的离子束的射束偏转装置。射束扫描器34具有在射束扫描方向(x方向)上对置的扫描电极对。扫描电极对连接于可变电压电源(未图示)，通过周期性地改变施加于扫描电极对之间的电压，改变在电极之间产生的电场来使离子束向各个角度偏转。其结果，离子束遍及用箭头x表示的扫描范围进行扫描。在图1中，用细实线表示扫描范围内的离子束的多个轨迹。另外，射束扫描器34可以替换成其他射束扫描装置，射束扫描装置也可以作为利用磁场的磁铁装置而构成。
40.射束扫描器34通过使射束超出用箭头x表示的扫描范围偏转来将离子束入射到设置于远离射束线bl的位置的射束收集器35。射束扫描器34通过使离子束朝向射束收集器35暂时从射束线bl避开来阻断离子束，以免离子束到达下游的基板传送处理单元20。
41.射束扫描器34通过在与射束行进方向正交的平面内往复扫描离子束，例如生成向x方向扩展的带状射束。也可以设置带射束生成器来代替射束扫描器34，该带射束生成器通过在与射束行进方向正交的平面内发散离子束来生成带射束。带射束生成器例如可以由磁场式或电场式射束发散装置构成。另外，在本说明书中，将生成带状射束的射束扫描器34和
生成带射束的装置也统称为“带射束生成器”。
42.射束平行化器36构成为使经过扫描的离子束的行进方向与设计上的射束线bl的轨道平行。射束平行化器36具有在中央部设置有离子束的通过狭缝的圆弧形状的多个平行化透镜电极。平行化透镜电极连接于高压电源(未图示)，且将通过电压施加而产生的电场施加于离子束来使离子束的行进方向实现平行。另外，射束平行化器36可以替换成其他射束平行化装置，射束平行化装置也可以作为利用磁场的磁铁装置而构成。射束平行化器36可以构成为将带状射束的行进方向平行化，也可以构成为将带射束的行进方向平行化。
43.最终能量过滤器38为分析离子束的能量的能量分析装置。最终能量过滤器38构成为使所需能量的离子向下方(-y方向)偏转而引导至基板传送处理单元20。最终能量过滤器38有时被称为角度能量过滤器(aef)。最终能量过滤器38具有电场偏转用aef电极对。aef电极对连接于高压电源(未图示)。通过对上侧的aef电极施加正电压，且对下侧的aef电极施加负电压，使离子束向下方偏转。另外，最终能量过滤器38可以由磁场偏转用磁铁装置构成，也可以由电场偏转用aef电极对与磁场偏转用磁铁装置的组合构成。
44.最终能量过滤器38还具有设置于aef电极对的下游侧的能量狭缝(未图示)。能量狭缝可以构成为狭缝宽度可变，以便调整最终能量过滤器38的分辨率。能量狭缝例如由能够在狭缝宽度方向上移动的两片屏蔽体构成，且可以构成为通过改变两片屏蔽体的间隔，使狭缝宽度可调。能量狭缝可以用于通过改变狭缝宽度来调整照射到晶片w的离子束的射束电流量。
45.左右法拉第杯39l、39r设置于最终能量过滤器38的下游侧，且配置于用箭头x表示的扫描范围的左端及右端的射束所能入射的位置。左右法拉第杯39l、39r设置于不阻挡朝向晶片w的射束的位置，并在对晶片w进行离子注入时测定射束电流。
46.在射束输送单元18的下游侧即射束线bl的最下游设置有基板传送处理单元20。基板传送处理单元20具有注入处理室40、射束监视器41、射束分析器42、分析器驱动装置43、晶片保持部44、晶片容纳部45、基板传送装置46及装载端口47。
47.射束监视器41设置于注入处理室40的内部的射束线bl的最下游。射束监视器41设置于射束线bl上不存在晶片w时离子束所能入射的位置，且构成为在离子注入工序之前或工序期间测定射束特性。射束监视器41也可以为测定射束电流、射束电流密度分布、射束角度、射束平行度等射束特性的测定装置。射束监视器41例如位于连接注入处理室40与基板传送装置46之间的传送口(未图示)的附近，且设置于比传送口更靠铅垂下方的位置。
48.射束分析器42构成为测定晶片w的表面的位置上的射束电流。射束分析器42构成为通过分析器驱动装置43的动作能够在x方向上移动，离子注入时则从晶片w所在的注入位置避开，晶片w不在注入位置时则插入于注入位置。射束分析器42通过一边在x方向上移动，一边测定射束电流，能够遍及x方向的射束扫描范围整体而测定射束电流。射束分析器42可以具有在x方向上阵列状排列的多个法拉第杯，以便能够同时测量射束扫描方向(x方向)的多个位置上的射束电流。射束分析器42也可以为测定x方向的射束电流密度分布的测定装置。
49.射束分析器42可以具备用于测定射束电流的单个法拉第杯，也可以具备用于测定射束的角度信息的角度测量器。角度测量器例如具备狭缝及在射束行进方向(z方向)上远离狭缝而设置的多个电流检测部。角度测量器例如通过利用在狭缝宽度方向上排列的多个
电流检测部来测量通过狭缝的射束，能够测定狭缝宽度方向的射束的角度成分。射束分析器42可以具备能够测定x方向的角度信息的第1角度测定器及能够测定y方向的角度信息的第2角度测定器。射束分析器42也以为测定x方向的射束角度及y方向的射束角度的测定装置。射束分析器42作为射束的角度信息也可以测定角度重心或会聚/发散角度等。
50.晶片保持部44在进行离子注入时照射离子束的位置保持晶片w。晶片保持部44构成为在进行离子注入时使晶片w在与射束扫描方向(x方向)正交的方向(y方向)上移动。通过在进行离子注入时使晶片w在y方向上移动，能够对晶片w的被处理面整体照射离子束。晶片保持部44包括驱动晶片w在y方向上移动的机构在内也称为平台驱动装置。
51.晶片容纳部45在进行离子注入时离子束照射不到的位置容纳晶片。晶片容纳部45例如构成为将适用相同的注入条件的多片晶片暂时容纳到注入处理室40中。注入处理室40中设置有在晶片保持部44与晶片容纳部45之间传送晶片的晶片传送机构(未图示)。晶片容纳部45可以容纳进行依次照射具有不同的射束能量的多个离子束的多级注入的晶片w。例如，对多个晶片依次照射具有第1能量的第1离子束，被照射第1离子束的多个晶片容纳于晶片容纳部45。接着，依次取出容纳于晶片容纳部45的多个晶片，并对所取出的晶片照射具有第2能量的第2离子束。由此，在多级注入的中途，将多个晶片搬出到注入处理室40的外部，而能够省去从注入处理室40的外部重新搬入的麻烦，从而能够提高多级注入的生产率。
52.基板传送装置46构成为在载置晶片容器48的装载端口47与注入处理室40之间传送晶片w。装载端口47构成为能够同时载置多个晶片容器48，例如具有在x方向上排列的4台载置台。在装载端口47的铅垂上方设置有晶片容器传送口(未图示)，且构成为能够使晶片容器48在铅垂方向上通过。晶片容器48例如通过在设置离子注入装置100的半导体制造工厂内的顶棚等上设置的传送机器人，通过晶片容器传送口而自动搬入到装载端口47，并从装载端口47自动搬出。
53.离子注入装置100还具备中央控制装置50。中央控制装置50控制离子注入装置100的整体动作。中央控制装置50在硬件上通过以计算机的cpu和存储器为代表的元件和机械装置来实现，在软件上通过计算机程序等来实现。通过中央控制装置50提供的各种功能可通过硬件及软件的协作而实现。
54.在中央控制装置50的附近设置有操作盘49，该操作盘49具有用于设定离子注入装置100的动作参数的显示装置和输入装置。操作盘49及中央控制装置50的位置并无特别限定，例如能够和射束生成单元12与基板传送处理单元20之间的维护区域ma的出入口相邻地配置操作盘49及中央控制装置50。通过使管理离子注入装置100的作业人员所进行的作业频率高的离子源10、装载端口47、操作盘49及中央控制装置50的部位相邻，能够提高作业效率。
55.离子注入装置100还具备静电加减速装置52。静电加减速装置52比射束加速单元14更靠下游侧设置。静电加减速装置52构成为利用施加于第1框体54的第1电位与施加于第2框体56的第2电位之间的电位差使离子束加速或减速。在图1的例子中，在射束平行化器36与最终能量过滤器38之间设置有静电加减速装置52。
56.第1框体54为包括比静电加减速装置52更靠上游侧的设备的框体。第1框体54中包括射束生成单元12、射束加速单元14、射束偏转单元16、射束输送单元18的上游侧的一部分(射束整形器32、射束扫描器34、射束收集器35及射束平行化器36)。第2框体56为包括比静
电加减速装置52更靠下游侧的设备的框体。第2框体56中包括射束输送单元18的下游侧的一部分(最终能量过滤器38)及基板传送处理单元20。第1框体54与第2框体56之间，通过绝缘结构58被电绝缘。
57.静电加减速装置52具有对第1框体54及第2框体56中的至少一者施加直流电压的直流电源60。直流电源60产生第1框体54与第2框体56之间的电位差，并使第1框体54与第2框体56之间的电位差可变。在图1的例子中，直流电源60连接于第1框体54，并产生施加于第1框体54的第1电位。在图1的例子中，第2框体56连接于地线，施加于第2框体56的第2电位为接地电位。在另一例子中，可以是在第1框体54连接地线，在第2框体56连接直流电源60。在又一例子中，可以是在第1框体54连接第1直流电源，在第2框体56连接第2直流电源，也可以是第1电位与第2电位均可变。只要在第1框体54与第2框体56之间产生电位差，则第1电位及第2电位各自可以设定为正、负、接地中的任一种。
58.静电加减速装置52通过以第2电位为基准将第1电位设为正，使通过静电加减速装置52的离子束加速。例如，通过将第2框体56设为接地电位，并将第1框体设为正电位，能够使离子束在第1框体54与第2框体56之间的间隙中加速。静电加减速装置52通过以第2电位为基准将第1电位设为负，使通过静电加减速装置52的离子束减速。例如，通过将第2框体56设为接地电位，并将第1框体设为负电位，能够使离子束在第1框体54与第2框体56之间的间隙中减速。
59.基于静电加减速装置52的射束能量的调整范围根据离子束的价数q与直流电源60所能施加的电压v之积q
·
v来决定。例如，只要离子束的价数为3价，且直流电源60的最大加速电压为250kv，则能够在0～750kv的范围内调整射束能量。例如，只要离子束的价数为3价，且直流电源60的最大减速电压为-250kv，则能够在0～-750kv的范围内调整射束能量。静电加减速装置52能够用于辅助性地调整从射束加速单元14输出的离子束的射束能量。基于射束加速单元14的加速能量的调整范围例如为0～10mev。
60.射束加速单元14的加速能量的调整范围较大，也能够生成超高能量的离子束。然而，为了调整射束加速单元14的加速能量，需要独立调整射束加速单元14中所包含的多级高频加速部的动作参数，因此耗费调整相应级数的时间。另一方面，静电加减速装置52的射束能量的调整范围与射束加速单元14相比更小，但仅变更通过直流电源60施加的加减速电压便能够调整射束能量，因此调整所耗费的时间很少。根据本实施方式，通过组合射束加速单元14与静电加减速装置52，能够使射束能量的调整变得容易。例如，能够加速用于多级注入的多个离子束的射束能量的调整。
61.图2为示意地表示用于多级注入的多个离子束的能量调整方法的图。在图2中示出生成在700kev～4,000kev的范围内以300kev的变量改变照射到晶片w的离子束的射束能量的12种离子束的情况。在不使用静电加减速装置52的以往例中，必须独立调整线性加速装置(射束加速单元14)的动作参数来生成12种离子束，因此必须执行12次线性加速装置的动作参数的调整。另一方面，在使用静电加减速装置52的实施例中，能够利用静电加减速装置52来调整射束能量。假设离子束的价数为3价，且静电加减速装置52的最大电压为250kv，则能够通过静电加减速装置52在0～750kev的范围内调整射束能量。因此，在750kev以下的范围内调整射束能量的情况下，只要在固定从线性加速装置输出的射束能量的状态下，仅调整静电加减速装置52的加减速电压即可。例如，在将从线性加速装置输出的射束能量固定
在700kev的状态下，通过将静电加减速装置52的加减速电压设定为0v、+100kv及+200kv，并将静电加减速装置52的能量调整量设为+0kev、+300kev及+600kev，能够生成700kev、1,000kev及1,300kev的离子束。根据本实施例，即使在生成12种离子束的情况下，也能够将线性加速装置的动作参数的调整减少至4次。在图2中示出利用基于静电加减速装置52的离子束的加速来调整射束能量的情况，但也可以利用基于静电加减速装置52的离子束的减速，还可以组合利用基于静电加减速装置52的离子束的加速与减速。
62.接着，对离子束的调整工序的流程进行说明。图3为表示离子束的第1调整方法的一例的流程图。第1调整方法为包括线性加速装置(射束加速单元14)的动作参数的调整的调整方法。图3所示的流程通过中央控制装置50所执行的自动调整程序来执行。另外，在通过基于自动调整程序的调整无法获得所期望的目标值时，也可以由离子注入装置100的操作者进行手动调整。
63.首先，设定各种设备的动作参数的初始值(也称为初始参数)(s10)。接着，调整离子束所具有的多个射束特性(s12～s20)。在图3的例子中，依次调整射束能量(s12)、射束电流(s14)、射束角度(s16)、射束平行度(s18)及射束电流密度分布(s20)。另外，s12～s20的调整顺序不限，可以适当调换调整的顺序。并且，也可以执行多次特定射束特性的调整。例如，也可以在调整第1射束特性之后调整第2射束特性，之后重新调整第1射束特性。
64.在s10中，例如决定与作为目标的射束特性相应的初始参数。在s10中，例如通过利用规定的演算法的模拟试验来决定初始参数。在s10中，可以根据以往具有使用实例的数据集来决定初始参数。例如，只要存在可获得具有与作为目标的射束特性一致或近似的射束特性的离子束的以往的数据集，则可以将该数据集中所包含的动作参数的设定值作为初始参数。
65.在s12的射束能量的调整中，调整射束生成单元12及射束加速单元14的动作参数。具体而言，调整离子源10的引出电压、施加于射束加速单元14中所包含的多级高频加速部各自的高频电压v
rf
的振幅、频率及相位之类的动作参数以调整射束能量。射束能量例如通过射束测定部23来测定。
66.在s14的射束电流的调整中，调整射束生成单元12、射束加速单元14及射束偏转单元16的动作参数。具体而言，调整离子源10的源气流量、电弧电流、电弧电压及源磁电流、质谱分析狭缝11b及能量分析狭缝27的狭缝开口宽度之类的动作参数以调整射束电流。射束电流例如通过射束测定部23、第1法拉第杯28、第2法拉第杯31、射束监视器41或射束分析器42来测定。
67.在s16的射束角度的调整中，调整射束偏转单元16及射束输送单元18的动作参数。例如，x方向的射束角度重心通过偏转电磁体30的磁电流来调整。y方向的射束角度重心通过最终能量过滤器38的施加电压来调整。x方向及y方向的会聚/发散角度通过射束整形器32中所包含的q透镜的施加电压来调整。也可以通过调整射束整形器32中所包含的q透镜的施加电压来调整射束尺寸。射束角度及射束尺寸例如通过射束监视器41或射束分析器42来测定。
68.在s18的射束平行度的调整中，调整射束输送单元18的动作参数。具体而言，调整射束平行化器36中所包含的平行化透镜电极的施加电压以调整射束平行度。射束平行度例如通过射束监视器41或射束分析器42来测定。
69.在s20的射束电流密度分布的调整中，调整射束输送单元18的动作参数。具体而言，调整施加于射束扫描器34中所包含的扫描电极对的电压波形(扫描波形)以调整x方向的射束电流密度分布。射束电流密度分布例如通过射束监视器41或射束分析器42来测定。
70.在s12～s20的调整工序中，例如测定成为调整对象的射束特性，并根据所测定的射束特性的测定值来调整至少一个动作参数。若射束特性的测定值满足所期望的条件，则结束成为调整对象的射束特性的调整。若射束特性的测定值不满足所期望的条件，则调整动作参数以使射束特性满足所期望的条件。
71.第1调整方法中的调整工序可以在不存在基于静电加减速装置52的加速及减速的状态下实施，也可以在存在基于静电加减速装置52的加速或减速的状态下实施。
72.图4为表示离子束的第2调整方法的一例的流程图。第2调整方法为不包括线性加速装置(射束加速单元14)的动作参数的调整的调整方法。图4所示的流程也通过中央控制装置50所执行的自动调整程序来执行。另外，在通过基于自动调整程序的调整无法获得所期望的目标值时，也可以由离子注入装置100的操作者进行手动调整。
73.首先，变更静电加减速装置52的加减速电压(s30)。静电加减速装置52的加减速电压的变更可以为任意变更。例如，也可以从不存在基于静电加减速装置52的加速及减速的状态变更为存在基于静电加减速装置52的加速或减速的状态。具体而言，可以将静电加减速装置52的加减速电压从0v变更为+100kv(或-100kv)。此外，也可以从存在基于静电加减速装置52的加速或减速的状态变更为不存在基于静电加减速装置52的加速及减速的状态。具体而言，可以将静电加减速装置52的加减速电压从+200kv(或-200kv)变更为0v。并且，可以在保持存在基于静电加减速装置52的加速或减速的状态的状态下，变更加减速电压的大小。具体而言，可以将静电加减速装置52的加减速电压从+100kv变更为+200kv(或从-100kv变更为-200kv)。此外，也可以从存在基于静电加减速装置52的加速(或减速)的状态变更为存在基于静电加减速装置52的减速(或加速)的状态。具体而言，可以将静电加减速装置52的加减速电压从+100kv变更为-200kv(或从-100kv变更为+200kv)。
74.接着，变更比静电加减速装置52更靠下游侧的设备的动作参数(s32)。例如，在图1的装置结构中，在变更静电加减速装置52的加减速电压的情况下，需要变更最终能量过滤器38所应通过的射束能量。因此，变更最终能量过滤器38的动作参数，以使具有变更后的射束能量的离子束朝向晶片w。
75.接着，若需要额外的调整(s34的“是”)，则调整至少一种射束特性(s36)。作为至少一种射束特性，可以调整射束电流、射束角度、射束平行度或射束电流密度分布。在调整射束电流的情况下，可以调整设置于静电加减速装置52的上游侧的质谱分析狭缝11b或能量分析狭缝27的狭缝宽度。在调整射束电流的情况下，可以调整设置于静电加减速装置52的下游侧的最终能量过滤器38的能量狭缝的狭缝宽度。在调整射束角度、射束平行度或射束电流密度分布的情况下，也可以进行与图3的s16～s20的工序相同的调整。通过执行s36的额外的调整，能够进一步提高射束品质。
76.另外，若需要额外的调整(s34的“否”)，则省略s36的处理。在第2调整方法中，仅变更基于静电加减速装置52的加减速能量，因此除了射束电流、射束角度、射束平行度及射束电流密度分布之类的射束能量以外的射束特性的变化很小。例如，只要在执行第2调整方法之前通过第1调整方法适当地调整射束特性，则即使在变更静电加减速装置52的加减速电
压之后，也能够实现与变更前等同的射束特性。在这种情况下，通过省略s36的处理，能够防止射束品质下降，并且迅速完成射束能量的调整。
77.根据本实施方式，通过在第1调整方法中变更射束加速单元14的动作参数，能够在较大的范围内调整照射到晶片w的离子束的射束能量。其结果，能够在较大的范围(例如，700kev～4000kev)内生成具有不同的射束能量的多个离子束，从而能够实现对深度方向上不同的多个位置注入离子的多级注入。
78.根据本实施方式，通过在第2调整方法中在固定了射束加速单元14的动作参数的状态下，变更静电加减速装置52的加减速电压，能够在一定范围内迅速调整照射到晶片w的离子束的射束能量。其结果，能够生成具有变量(例如，300kev的变量)差异小的射束能量的多个离子束，从而能够容易实现能够在深度方向上形成高精度地设计的注入分布的多级注入。
79.根据本实施方式，通过组合第1调整方法与第2调整方法，即使在较大的范围内以小变量调整照射到晶片w的离子束的射束能量的情况下，也能够缩短射束能量的调整所耗费的时间。其结果，能够容易实现能够至极其深的范围为止形成高精度地设计的注入分布的多级注入。
80.图5为表示变形例所涉及的离子注入装置110的概略结构的俯视图。离子注入装置110与上述实施方式同样地具备射束生成单元12、射束加速单元14、射束偏转单元16、射束输送单元18、基板传送处理单元20及中央控制装置50。在本变形例中，静电加减速装置62的位置与上述实施方式不同，在射束偏转单元16与射束输送单元18之间设置有静电加减速装置62。
81.静电加减速装置62构成为利用第1框体64与第2框体66之间的电位差来使离子束加速或减速。第1框体64为包括比静电加减速装置62更靠上游侧的设备的框体。第1框体64中包括射束生成单元12、射束加速单元14及射束偏转单元16。第2框体66为包括比静电加减速装置62更靠下游侧的设备的框体。第2框体66中包括射束输送单元18及基板传送处理单元20。第1框体64与第2框体66之间，通过绝缘结构68被电绝缘。
82.静电加减速装置62具有对第1框体64及第2框体66中的至少一者施加直流电压的直流电源70。直流电源70产生第1框体64与第2框体66之间的电位差，并使第1框体64与第2框体66之间的电位差可变。在图5的例子中，直流电源70连接于第1框体64，并产生施加于第1框体64的第1电位。在图5的例子中，第2框体66连接于地线，施加于第2框体66的第2电位为接地电位。在另一例子中，也可以是在第1框体64连接接地，在第2框体66连接直流电源70。在又一例子中，可以是在第1框体64连接第1直流电源，在第2框体66连接第2直流电源，也可以是第1电位与第2电位均可变。只要在第1框体64与第2框体66之间产生电位差，则第1电位及第2电位各自可以设定为正、负、接地中的任一种。
83.在本变形例中，在执行图4所示的第2调整方法的情况下，在s32的处理中调整位于比静电加减速装置62更靠下游侧的射束输送单元18的动作参数。具体而言，根据从静电加减速装置62输出的离子束的变更后的射束能量，调整射束整形器32、射束扫描器34、射束平行化器36及最终能量过滤器38的动作参数。
84.图6为表示另一变形例所涉及的离子注入装置120的概略结构的俯视图。离子注入装置120与上述实施方式同样地具备射束生成单元12、射束加速单元14、射束偏转单元16、
射束输送单元18、基板传送处理单元20及中央控制装置50。在本变形例中，静电加减速装置72的位置与上述实施方式不同，在射束加速单元14与射束偏转单元16之间设置有静电加减速装置72。
85.静电加减速装置72构成为利用第1框体74与第2框体76之间的电位差来使离子束加速或减速。第1框体74为包括比静电加减速装置72更靠上游侧的设备的框体。第1框体74中包括射束生成单元12及射束加速单元14。第2框体76为包括比静电加减速装置72更靠下游侧的设备的框体。第2框体76中包括射束偏转单元16、射束输送单元18及基板传送处理单元20。第1框体74与第2框体76之间，通过绝缘结构78被电绝缘。
86.静电加减速装置72具有对第1框体74及第2框体76中的至少一者施加直流电压的直流电源80。直流电源80产生第1框体74与第2框体76之间的电位差，并使第1框体74与第2框体76之间的电位差可变。在图6的例子中，直流电源80连接于第1框体74，并产生施加于第1框体74的第1电位。在图6的例子中，第2框体76连接于地线，施加于第2框体76的第2电位为接地电位。在另一例子中，也可以为在第1框体74连接地线，在第2框体76连接直流电源80。在又一例子中，可以是在第1框体74连接第1直流电源，在第2框体76连接第2直流电源，也可以是第1电位与第2电位均可变。只要在第1框体74与第2框体76之间产生电位差，则第1电位及第2电位各自可以设定为正、负、接地中的任一种。
87.在本变形例中，在执行图4所示的第2调整方法的情况下，在s32的处理中调整位于比静电加减速装置72更靠下游侧的射束偏转单元16及射束输送单元18的动作参数。具体而言，根据从静电加减速装置72输出的离子束的变更后的射束能量，调整能量分析电磁体24、横向会聚四极透镜26、偏转电磁体30、射束整形器32、射束扫描器34、射束平行化器36及最终能量过滤器38的动作参数。
88.以上，参考上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式，适当组合或替换各实施方式的结构也包含于本发明。并且，根据本领域技术人员的知识，还能够适当改变各实施方式的组合或处理顺序或者对实施方式加以各种设计变更等变形，且加以这种变形的实施方式也包含于本发明的范围内。