离子注入装置及离子注入装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2014年7月9日申请的日本专利申请第2014-141481号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种离子注入装置。
【背景技术】
[0003]半导体制造工序中，出于改变导电性以及半导体晶片的晶体结构的目的等而规范地实施向半导体晶片注入离子的工序(以下有时称为“离子注入工序”)。在离子注入工序使用的装置被称为离子注入装置，该装置具有通过离子源生成离子，并使生成的离子加速以形成离子束的功能；及将该离子束传输至真空处理室，并向处理室内的晶片照射离子束的功能。
[0004]离子注入装置例如构成为，沿着射束线配置有离子源、引出电极、质谱分析磁铁装置、射束扫描装置、射束平行化装置、角能量过滤器装置、晶片处理室等，并向半导体用基板即晶片注入离子。构成射束线的这些装置利用在施加有电压的电极之间产生的电场和磁铁装置所产生的磁场来控制离子束。例如，为了控制施加于构成射束线的装置的电极之间的电压，组合利用高输出专用电源与低输出专用电源(参考专利文献1)。
[0005]专利文献1:日本特开平10-112277号公报
[0006]若施加于构成射束线的装置的电极的电压发生变化，则通过射束线传输的离子束的轨道和对晶片的入射角度也会发生变化。若离子束的轨道和对晶片的入射角度发生变化，则离子束与晶片之间的相互作用的方式也发生变化，可能会影响到离子注入的处理结果Ο
【发明内容】
[0007]本发明的一种方式的例示目的之一在于提供一种提高施加于电极装置的电压的精度的技术。
[0008]本发明的一种方式的离子注入装置具备:高电压电源；控制装置，生成控制高电压电源的输出电压的指令信号；电极装置，施加有输出电压；及测定装置，用于测量施加于电极装置的实际电压。控制装置包括:第1生成部，生成用于使高电压电源输出目标电压的第1指令信号；第2生成部，生成第2指令信号，该第2指令信号用于对第1指令信号进行补偿，以使由测定装置测量的实际电压成为目标电压或接近目标电压的电压；及指令部，向高电压电源输出合成第1指令信号及第2指令信号而获得的合成指令信号。
[0009]本发明另一方式为一种离子注入装置的控制方法。该方法为如下离子注入装置的控制方法，该离子注入装置具备:高电压电源；控制装置，生成控制高电压电源的输出电压的指令信号；电极装置，施加有输出电压；及测定装置，用于测量施加于电极装置的实际电压，该方法包括下列工序:生成用于使高电压电源输出目标电压的第1指令信号；生成第2指令信号，该第2指令信号对第1指令信号进行补偿，以使由测定装置测量的实际电压成为目标电压或接近目标电压的电压；及向高电压电源输出合成第1指令信号及第2指令信号而获得的合成指令信号。
[0010]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现形式的发明，作为本发明的方式同样有效。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，能够提高施加于电极装置的电压的精度。
【附图说明】
[0013]图1为概略表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的顶视图。
[0014]图2为表示图1所示的射束传输线单元的一部分的概略结构的俯视图。
[0015]图3为表示图1所示的最终能量过滤器的概略结构的侧视图。
[0016]图4为表示控制装置的功能结构的框图。
[0017]图5为示意地表示指令电压与输出电压之间的关系的曲线图。
[0018]图6为示意地表示测定装置所具有的分压器的结构的图。
[0019]图7为示意地表示单位指令电压与步阶电压之间的关系的曲线图。
[0020]图8为表示目标电压与实际电压之间产生偏差的情形的曲线图。
[0021]图9为表示补正目标电压与实际电压之间的偏差的情形的曲线图。
[0022]图10为表示补正目标电压与实际电压之间的偏差的情形的曲线图。
[0023]图11为表示在输出电压补正模式下补正实际电压的情形的曲线图。
[0024]图12为表示在输出电压稳定化模式下补正实际电压的情形的曲线图。
[0025]图13为表示由控制装置进行的电压控制的动作的流程图。
[0026]图14为表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置的概略结构的俯视图。
[0027]图中:10_离子源，11-引出电极，34-射束扫描器，80-电极装置，90-高电压电源，100-离子注入装置，104-控制装置，106-管理部，110-第1生成部，112-第2生成部，114-指令部，120-测定装置，125-分压器，126-测定端子，127-分压端子，128-基准端子，132-冷却机构，200-离子注入装置，HV。-输出电压，HVT-目标电压，HVR-实际电压，Δ HV-目标补正电压，SA-第1指令值，SB-第2指令值，Vn-第1阈值电压，VT2-第2阈值电压。
【具体实施方式】
[0028]以下，参考附图对用于实施本发明的形态进行详细说明。另外，【附图说明】中对相同的要件标注相同的符号，并适当省略重复说明。并且，以下所述构成为例示，并不对本发明的范围做任何限定。
[0029]图1为概略表示本发明的一种实施方式所涉及的离子注入装置100的顶视图。图1中示出离子注入装置100的射束线部的构成要件的布局。离子注入装置100的射束线部具备离子源10及被处理物用处理室，且构成为从离子源10向被处理物(例如基板或晶片40)传输离子束B。
[0030]本说明书中为便于说明，将沿射束线部的基准轨道的方向表示为z方向，将与z方向正交的方向表示为X方向。并且，将与z方向及X方向正交的方向表示为y方向。本实施方式中X方向为水平方向，y方向为铅垂方向。
[0031]离子注入装置100适于所谓的高能量离子注入装置。高能量离子注入装置为具有高频线性加速方式的离子加速器和高能量离子传输用射束线的离子注入装置。高能量离子注入装置将在离子源10产生的离子加速为高能量，并沿着射束线将由此获得的离子束B传输至被处理物，并向被处理物注入离子。
[0032]如图1所示，离子注入装置100具备:离子束生成单元12，通过生成离子来进行质量分离；高能量多段直线加速单元14，使离子束加速以成为高能量离子束；射束偏转单元16，将高能量离子束的轨道弯曲成U字形；射束传输线单元18，将高能量离子束传输至晶片40 ;及基板处理供给单元20，将所传输的高能量离子束均匀地注入到半导体晶片。
[0033]离子束生成单元12具有离子源10、引出电极11及质谱分析装置22。离子束生成单元12中，射束从离子源10通过引出电极11引出同时被加速，被引出加速的射束通过质谱分析装置22进行质谱分析。质谱分析装置22具有质谱分析磁铁22a及质谱分析狭缝22b。质谱分析狭缝22b有配置于质谱分析磁铁22a的刚刚后方的情况，而实施例中则配置于其后一结构即高能量多段直线加速单元14的入口部内。
[0034]经质谱分析装置22进行质谱分析的结果，仅筛选出注入所需的离子种类，所选离子种类的离子束被导入到接下来的高能量多段直线加速单元14。高能量多段直线加速单元14具备第1线性加速器15a，该第1线性加速器具备高能量离子注入用的基本的多段高频谐振器。高能量多段直线加速单元14也可具备第2线性加速器15b，该第2线性加速器具备超高能量离子注入用附加的多段高频谐振器。经高能量多段直线加速单元14加速的离子束的方向通过射束偏转单元16发生变化。
[0035]从使离子束高加速的高频(交流方式)的高能量多段直线加速单元14出来的高能量离子束具有某一范围的能量分布。因此，为了使后段的高能量离子束进行射束扫描并且射束平行化而照射到机械地扫描移动中的晶片中，需要事先实施高精度的能量分析、中心轨道补正及射束会聚发散的调整。
[0036]射束偏转单元16进行高能量离子束的能量分析、中心轨道补正及能量分散的控制。射束偏转单元16具备至少2个高精度偏转电磁铁、至少1个能量宽度限制狭缝和能量分析狭缝、及至少一个横向会聚设备。多个偏转电磁铁构成为，进行高能量离子束的能量分析、离子注入角度的精密的补正、及能量分散的抑制。
[0037]射束偏转单元16具有:能量分析电磁铁24 ;抑制能量分散的横向会聚四极透镜26 ;能量分析狭缝28 ;及提供转向(轨道补正)的转向电磁铁30。能量分析电磁铁24为射束偏转单元16的多个偏转电磁铁中最上游侧的1个。转向电磁铁30为射束偏转单元16的多个偏转电磁铁中最下游侧的1个。另外，能量分析电磁铁24有时被称为能量过滤器电磁铁(EFM)。高能量离子束通过射束偏转单元16转换方向，并朝向晶片40的方向。
[0038]通过射束偏转单元16的各偏转电磁铁时的离子上有离心力和洛仑磁力作用，通过它们的平衡描绘圆弧形轨迹。若以公式表示该平衡，则为mv = qBr。m为离子的质量，V为速度，q为离子价，B为偏转电磁铁的磁通量密度，r为轨迹的曲率半径。只有该轨迹的曲率半径r与偏转电磁铁的磁极中心的曲率半径一致的离子才能通过偏转电磁铁。换言之，离子价相同时，能够通过施加有恒定磁场B的偏转电磁铁的只有具有特定动量mv的离子。EFM被称为能量分析电磁铁，而实际上为分析离子的动量的装置。BM和离子生成单元的质谱分析电磁铁也均为动量过滤器。
[0039]并且，射束偏转单元16通过使用多个磁铁能够使离子束偏转180°。由此，能够以简单结构实现射束线为U字形的高能量离子注入装置。
[0040]如上所述，使在离子源产生的离子加速而传输并打入到晶片的离子注入装置中，射束偏转单元16在高能量多段直线加速单元14与射束传输线单元18之间，通过多个电磁铁进行离子束的180°偏转。能量分析电磁铁24及转向电磁铁30的偏转角度分别为90度，其结果，合计偏转角度为180度。另外，用一个磁铁进行的偏转量不限于90°，也可以是下列组合。
[0041](1)1个偏转量为90°的磁铁+2个偏转量为45°的磁铁
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