离子注入装置及离子束的调整方法
【技术领域】
[0001] 本申请主张基于2014年9月11日申请的日本专利申请第2014-184995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] 本发明设及一种离子注入装置及离子束的调整方法。
【背景技术】
[0003] 已知有一种具有高频线性加速器的离子注入装置。运种离子注入装置通常使用于 高能量离子注入。通过高频线性加速器加速或减速的离子束具有某种能量宽度。即从高频 线性加速器离开的离子束不仅包括具有所希望的能量的离子还包括具有比所希望的能量 高的（或低的）能量的离子。因此，可W在高频线性加速器的下游设置能量分析磁铁及能 量分析狭缝。能量分析磁铁能够将被加速或减速的离子之间的能量偏离转换成离子轨道的 偏离。能量分析狭缝配置于具有某种特定能量的离子的轨道上，因此具有该能量的离子通 过能量分析狭缝而导入被处理物。
[0004] 专利文献1 :日本特公平6 - 28146号公报 阳0化]专利文献2 :日本专利第3448731号公报
[0006] 最为理想的是，能量分析狭缝仅供具有所希望的能量的离子通过，并截断具有与 之不同能量的离子。但是，实际上能量分析狭缝具有某种较小的狭缝宽度。因此，能量分析 狭缝不仅供具有所希望的能量的离子通过，还供具有比所希望的能量稍高的（或稍低的） 离子通过。
[0007] 能量分析狭缝的狭缝宽度越窄分解能越高，运有助于提高向被处理物的注入能量 精度。但是，通过狭缝的离子束量变小，因此使得离子注入装置的生产率下降。运样，在现 有的高能量离子注入装置中，有关能量分析狭缝的设计，处于能量精度与生产率之间的权 衡关系。
【发明内容】
[0008] 本发明的一种方式的例示性目的之一在于，避免离子注入装置的生产率的下降的 同时实现能量精度的提高。
[0009] 根据本发明的一种方式提供离子注入装置，其中，所述离子注入装置具备：高频线 性加速器，按照加速参数对所供给的离子进行加速；能量分析磁铁，配设于所述高频线性加 速器的下游；能量分析狭缝组件，配设于所述能量分析磁铁的下游；射束测量部，在所述能 量分析狭缝组件的下游测量射束电流量；及控制器，根据所给注入条件确定所述加速参数， 所述加速参数被确定为，使所述供给的离子的至少一部分加速至目标能量，并且使通过所 述射束测量部测量的射束电流量与目标射束电流量相当，所述能量分析狭缝组件构成为可 切换标准狭缝开口与高精度狭缝开口，所述标准狭缝开口用于在所述所给注入条件下进行 的注入处理；所述高精度狭缝开口具有比所述标准狭缝开口高的能量精度，且为了调整所 述加速参数而使用。
[0010] 根据本发明的一种方式提供离子注入装置，其中，所述离子注入装置具备：高频线 性加速器，按照加速参数对所供给的离子进行加速；能量分析磁铁，配设于所述高频线性加 速器的下游，向与射束行进方向正交的纵向生成离子偏转磁场；能量分析狭缝组件，配设于 所述能量分析磁铁的下游，且构成为可切换标准狭缝开口与高精度狭缝开口，所述标准狭 缝开口在与所述射束行进方向及所述纵向正交的横向具有第1狭缝宽度；所述高精度狭缝 开口在所述横向具有比所述第1狭缝宽度窄的第2狭缝宽度；射束测量部，在所述能量分析 狭缝组件的下游测量射束电流量；及控制器，根据使用所述高精度狭缝开口并通过所述射 束测量部测量的射束电流量确定所述加速参数。
[0011] 根据本发明的一种方式提供离子束的调整方法，其中，该方法为离子注入装置中 的离子束的调整方法，所述离子注入装置具备：高频线性加速器，按照加速参数对所供给的 离子进行加速；能量分析磁铁，配设于所述高频线性加速器的下游；及能量分析狭缝组件， 配设于所述能量分析磁铁的下游，所述能量分析狭缝组件构成为可切换标准狭缝开口与高 精度狭缝开口，所述标准狭缝开口用于在所给注入条件下进行的注入处理；所述高精度狭 缝开口具有比所述标准狭缝开口高的能量精度，且用于确定所述加速参数，所述方法具备 如下步骤：将所述能量分析狭缝组件切换成所述高精度狭缝开口；在所述高精度狭缝开口 的下游测量射束电流量；根据所述所给注入条件确定所述加速参数，W便将所述所供给的 离子的至少一部分加速成目标能量，并且所测量的射束电流量与目标射束电流量相当。
[0012] 另外，将W上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现在方法、装置、系 统、计算机程序、数据结构、存储介质等之间相互置换的方式作为本发明的方式也有效。 阳〇1引发明效果
[0014]根据本发明，能够在避免离子注入装置的生产率的下降的同时实现能量精度的提 局。
【附图说明】
[0015] 图1是概略表示本发明的一种实施方式所设及的离子注入装置的俯视图。
[0016] 图2是概略表示图1所示的离子注入装置的构成要件的配置的图。
[0017]图3是表示图1及图2所示的高能量多级直线加速单元的控制器的概略结构的框 图。
[0018] 图4是本发明的一种实施方式所设及的能量分析狭缝的示意图。
[0019]图5是例示本发明的一种实施方式所设及的离子注入方法的流程图。
[0020] 图6是例示本发明的一种实施方式所设及的离子束的调整方法的流程图。
[0021] 图7是例示本发明的一种实施方式所设及的离子注入方法的流程图。
[0022] 图8例示出本发明的一种实施方式所设及的能量频谱。
[0023]图9是表示能量宽度为0%、且中屯、能量偏离为0%的射束通过放置于其焦点附近 的1条能量分析狭缝的情况的示意图。 阳024]图10是表示通过偏转单元将最初具有±4%的能量宽度的射束通过一条能量分 析狭缝截断而变成具有±2. 5%的能量宽度的射束的情况的示意图。
[00对图11是用于说明在图10的能量分析电磁铁巧FM)入口（5. 6m附近）及能量分析 狭缝的入口和出口（7. 4m附近）的射束的横向空间分布与所对应的能量分布的图。
[00%] 图12是表示通过具有能量宽度限制狭缝和能量分析狭缝的偏转单元将最初具有 ±4%的能量宽度的射束通过一条能量分析狭缝截断而变成具有±2. 5%的能量宽度的射 束的情况的不意图。
[0027] 图13是用于说明图12的能量分析电磁铁巧FM)入口、能量宽度限制狭缝的入口 和出口及能量分析狭缝的入口和出口的射束的横向空间分布与所对应的能量分布的图。
[0028] 图14是表示能量宽度为0%、且中屯、能量偏离为3%的射束通过能量宽度限制狭 缝和能量分析狭缝的情況的示意图。
[0029] 图15是表示能量宽度为±4%、且中屯、能量偏离为+3%的射束被整形的情况的示 意图。
[0030] 图16是用于说明在图15的能量分析电磁铁巧FM)入口、能量宽度限制狭缝的入 口和出口及能量分析狭缝的入口和出口的射束的横向空间分布与所对应的能量分布的图。
[0031] 图中：10-离子源，12-离子束生成单元，14-高能量多级直线加速单元，14a-高频 谐振器，15a-第1线性加速器，15b-第2线性加速器，16-射束偏转单元，18-射束传输线 单元，20-基板处理供给单元，21-真空处理室，24-能量分析磁铁，26-横向会聚四极透镜， 27-能量宽度限制狭缝，28-能量分析狭缝，38-最终能量过滤器，40-晶片，54-控制运算装 置，70-参数存储装置，80a-第1射束测量器，8化-第2射束测量器，80c-第3射束测量器， 90-晶片输送装置，92-装卸台，100-离子注入装置，110-标准狭缝开口，112-高精度狭缝开 口，114-狭缝板，116-狭缝驱动部，B-离子束，Wl-第1狭缝宽度，W2-第2狭缝宽度。
【具体实施方式】
[0032] W下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。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，W下所述结构为例示，并不对本发明 的范围做任何限定。
[0033] 图1是概略表示本发明的一种实施方式所设及的离子注入装置100的俯视图。图 2是概略表示图1所示的离子注入装置100的构成要件的配置的图。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W此获得的离子束B传输至被处理物（例如基板或 者晶片40)，将离子注入到被处理物。
[0034] 如图1和/或图2所示，离子注入装置100具备：离子束生成单元12,生成离子并 进行质谱分析；高能量多级直线加速单元14,按照加速参数对从离子束生成单元12供给到 的离子进行加速；射束偏转单元16,将离子束B的轨道弯曲成U字形；射束传输线单元18， 将离子束B传输至晶片40 ;及基板处理供给单元20,将所传输的离子束B均匀地注入到半 导体晶片。
[0035] 如图2所示，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被引出的同时被加速，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和 质谱分析狭缝22b。质谱分析狭缝2化配置于质谱分析装置22的下一个构成要件即高能 量多级直线加速单元14的入口部内。另外，质谱分析狭缝2化也可W配置于质谱分析磁铁 22a的紧跟着的后方（即高能量多级直线加速单元14的紧跟着的前方）。
[0036] 高能量多级直线加速单元14的直线加速部壳体内的最前方配置有用于测量离子 束的总射束电流的第1射束测量器80a。第1射束测量器80a构成为可通过驱动机构在射 束线上从上下方向进出。第1射束测量器80a例如为法拉第杯。该法拉第杯也被称为注入 器法拉第杯。注入器法拉第杯构成为在垂直方向偏长的长方形的斗状形状，且使开口部朝 向射束线上游侧。第1射束测量器80a在调整离子源10和/或质谱分析磁铁22a时为了 测量离子束B的总射束电流而使用。并且，第1射束测量器80a也可W根据需要在射束线 上为完全截断到达射束线下游的离子束B而使用。
[0037] 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，所选的 离子种类的离子束B被导入到下一个高能量多级直线加速单元14。高能量多级直线加速单 元14具备用于一般的高能量离子注入的第1线性加速器15a。第1线性加速器15a具备1 个W上的（例如多个）高频谐振器14a。高能量多级直线加速单元14除第1线性加速器 15a之外也可W具备第2线性加速器15b。第2线性加速器巧b为了进行超高能量离子注 入而与第1线性加速器15a-起使用。第2线性加速器巧b具备1个W上的（例如多个） 高频谐振器14a。通过高能量多级直线加速单元14加速的离子束B的方向通过射束偏转单 元16发生变化。
[0038] 第1线性加速器15a具备多个高频谐振器14a和多个会聚发散透镜64。高频谐振 器14a具备筒状的电极