[发明专利]离子注入装置及其控制方法

说明书

本申请主张并基于2012年3月29日提交的日本专利申请第2012-77101号的优先权。上述申请的所有内容通过参考援用于本文中。

技术领域

本发明涉及一种能够将从离子源引出的离子束注入到晶片中的离子注入装置及其控制方法。

背景技术

离子注入装置通常具备将离子源、引出电极、质量分析磁性单元、质量分析狭缝、射束扫描仪、射束平行化装置、加速/减速装置、角能量过滤器（AEF：Angular Energy Filter）装置、晶片处理室、射束测量装置等沿射束线配置的结构。离子注入装置用于将离子注入到晶片中，该晶片是使用从离子源引出的离子束的半导体衬底。

通常，为了测量通过射束扫描仪用离子束往复扫描晶片之后平行化的扫描离子束的射束电流量以及射束的纵向（Y方向）、横向（X方向）的剖面而提出了各种射束测量装置和方法。X方向、Y方向的意思分别与X轴方向、Y轴方向相同。

已知有如下混合式离子注入装置：使离子束通过射束扫描仪在例如水平方向的一轴向上往复扫描（可以称为第一扫描或射束扫描或X扫描），另一方面，使晶片通过机械Y扫描装置在例如垂直方向的与所述一轴向垂直的方向上往复移动（有时称为慢扫描或机械Y扫描）。在这种离子注入装置中，作为射束测量及射束电流控制方法的示例，提出了使用基于可移动式法拉第杯的测量和基于射束偏转装置的射束扫描控制的方法（日本专利No.3153784）。在使用该射束测量及射束扫描控制的射束电流控制方法中，使法拉第杯沿扫描离子束的扫描路径移动的同时测量入射到法拉第杯的扫描离子束的射束电流，之后，在离子注入位置（即，进行离子注入的晶片保持位置）的一侧测量经调节的离子束。在此，离子注入位置的所述一侧是指在晶片的离子注入区域中沿与Y方向平行的晶片的直径分割成两个部分的两个分割的离子注入区域的一侧。

在使用该射束测量及扫描控制的射束电流控制方法中，在开始离子注入前，在射束线上的任意位置使可移动式法拉第杯沿离子束的扫描路径移动的同时测量入射到法拉第杯的扫描离子束的射束电流，之后，通过配置于离子注入位置的一侧的单侧射束电流测量器测量经调节的离子束的射束电流量。射束电流量仅通过单侧射束电流测量器进行测量。另外，可移动式法拉第杯并不进行扫描离子束的横向（X方向）的剖面（以及扫描离子束的纵向（Y方向）的剖面）的测量。

另外，在前述射束电流控制方法中，用可移动式法拉第杯和在离子注入位置的一侧以固定方式配置的单侧射束电流测量器测量扫描离子束。但是，在前述的射束电流控制方法中，由于单侧射束电流测量器是以固定方式配置的，因此在与离子注入位置的一侧的相反侧的位置以及离子注入位置的扫描范围内无法进行射束测量。因此，基于射束测量及扫描控制的射束电流控制受到限制，从而这种限制成为妨碍高精度测量要求的原因。

因此，作为用于提高射束测量和射束电流控制的精确度的射束测量方法的示例，提出了在离子注入位置即晶片支承压板前方（上游侧）的两个扫描侧位置与晶片支承压板后方的射束线的最后方位置之间的射束扫描范围内，通过固定配置的法拉第杯测量入射到该射束扫描范围的离子束的方法（日本专利No.3257205）。

日本专利No.3153784的射束测量方法具有如下配置：通过可移动式法拉第杯和固定配置在离子注入位置的一侧的单侧射束电流测量器测量扫描离子束。但在该射束测量方法中，在与离子注入位置的一侧的相反侧的位置以及离子注入位置的扫描范围内无法进行射束测量。因此，射束测量可以受到限制，从而这种限制成为妨碍基于射束测量及扫描控制的射束电流控制的高精度化要求的原因。

另一方面，日本专利No.3257205公开的是在离子注入位置即晶片支承压板前方的两个扫描侧位置与晶片支承压板后方的射束线的最后方位置之间的射束扫描范围进行射束测量的方法。这种方法不考虑射束线上的离子注入位置及其正前方、正后方通过使用法拉第杯测量入射到法拉第杯的离子束。因此，无法将日本专利No.3257205应用于日本专利No.3153784。

另外，在日本专利No.3257205中公开的方法中，需要合理进行横向离子束密度的均匀度测量、射束电流总量测量、射束的横向（X方向）的剖面（以及射束的纵向（Y方向）的剖面）测量，并进行离子束的调节。因此，需要全面优化的射束控制的方法。

例如，在日本专利No.3153784中，提出了在混合式离子注入装置中使第一扫描方向（横向）上的扫描离子束的横向离子束密度的分布均匀的方法。这些方法假定一定程度的射束的横向斑点尺寸变化，但未假定即使在射束扫描的两端射束也停留在靶上的这种射束尺寸的扩大。