特開 2022-134898 イオン注入装置およびイオン注入方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022134898

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】イオン注入装置およびイオン注入方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20220908BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20220908BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20220908BHJP

   H01J 37/05 20060101ALI20220908BHJP

   G21K 5/04 20060101ALI20220908BHJP

   H05H 9/00 20060101ALI20220908BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 Z

H01J37/317 C

H01J37/317 B

H01J37/09 A

H01J37/05

G21K5/04 A

H05H9/00 A

H05H9/00 C

H01L21/265 603A

H01L21/265 603B

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021034380

(22)【出願日】2021-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】000183196

【氏名又は名称】住友重機械イオンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】月原 光国

【テーマコード（参考）】

2G085

5C101

【Ｆターム（参考）】

2G085AA03

2G085AA18

2G085BA02

2G085BA12

2G085CA06

2G085CA21

2G085CA26

2G085EA08

5C101EE04

5C101EE16

5C101EE19

5C101EE22

5C101EE28

5C101EE43

5C101EE44

(57)【要約】

【課題】線形加速装置を備えるイオン注入装置において、ビームエネルギーの調整を迅速化する。
【解決手段】イオン注入装置１００は、イオンを生成するイオン源１０と、イオン源１０からイオンを引き出して加速することによりイオンビームを生成する引出部１０ａと、引出部１０ａにより引き出されるイオンビームを加速する線形加速装置２２ａ～２２ｃと、線形加速装置２２ａ～２２ｃから出力されるイオンビームを加速または減速する静電加減速装置５２と、静電加減速装置５２から出力されるイオンビームをウェハＷに照射する注入処理がなされる注入処理室４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオンを生成するイオン源と、
前記イオン源から前記イオンを引き出して加速することによりイオンビームを生成する引出部と、
前記引出部により引き出される前記イオンビームを加速する線形加速装置と、
前記線形加速装置から出力される前記イオンビームを加速または減速する静電加減速装置と、
前記静電加減速装置から出力される前記イオンビームをウェハに照射する注入処理がなされる注入処理室と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。

【請求項2】

前記静電加減速装置は、前記線形加速装置が含まれる第１筐体に印加される第１電位と、前記注入処理室が含まれる第２筐体に印加される第２電位の間の電位差を利用して前記イオンビームを加速または減速することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。

【請求項3】

前記静電加減速装置は、前記線形加速装置が含まれる第１筐体および前記注入処理室が含まれる第２筐体の少なくとも一方に直流電圧を印加する直流電源を有することを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置。

【請求項4】

前記線形加速装置の動作パラメータを固定したまま、前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することにより、前記ウェハに照射される前記イオンビームのビームエネルギーを変更する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項5】

前記注入処理室は、前記イオンビームが照射される位置においてウェハを保持するウェハ保持部と、前記イオンビームが照射されない位置においてウェハを収容するウェハ収容部と、前記ウェハ保持部と前記ウェハ収容部の間でウェハを搬送するウェハ搬送機構と、を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項6】

前記静電加減速装置よりも上流側に設けられ、前記ウェハに照射される前記イオンビームのビーム電流量を調整する可変スリットをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項7】

前記静電加減速装置よりも下流側に設けられ、前記ウェハに照射される前記イオンビームのビーム電流量を調整する可変スリットをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項8】

前記線形加速装置と前記静電加減速装置の間に設けられ、ビーム進行方向と直交する平面内で前記イオンビームを発散させることによりリボンビームを生成する、または、前記イオンビームを往復スキャンさせることによりリボン状ビーム束を生成するリボンビーム生成器をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項9】

前記リボンビーム生成器と前記静電加減速装置の間に設けられ、前記リボンビームの進行方向、または、前記リボン状ビーム束を構成する各ビームの進行方向を平行化するビーム平行化器をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のイオン注入装置。

【請求項10】

前記静電加減速装置の下流側に設けられるエネルギー分析装置をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項11】

前記イオン源と前記線形加速装置の間に設けられる質量分析装置をさらに備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のイオン注入装置。

【請求項12】

イオンビームを線形加速装置により加速することと、
前記線形加速装置から出力される前記イオンビームを静電加減速装置により加速または減速することと、
前記静電加減速装置から出力される前記イオンビームをウェハに照射することと、を備えることを特徴とするイオン注入方法。

【請求項13】

前記線形加速装置の動作パラメータを固定したまま、前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することにより、前記ウェハに照射される前記イオンビームのビームエネルギーを変更することをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入方法。

【請求項14】

前記線形加速装置の動作パラメータを固定したまま、前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することにより、互いに異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを生成し、前記複数のイオンビームを前記ウェハに順次照射して多段注入することを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入方法。

【請求項15】

前記線形加速装置の動作パラメータおよび前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することにより、互いに異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを生成し、前記複数のイオンビームを前記ウェハに順次照射して多段注入することを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入方法。

【請求項16】

前記複数のイオンビームの少なくとも一つは、前記静電加減速装置により加速および減速されないことを特徴とする請求項１４または１５に記載のイオン注入方法。

【請求項17】

前記イオンビームの少なくとも一つのビーム特性を調整することと、
前記調整をした後に前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することと、を備え、
前記変更をした後に前記イオンビームの少なくとも一つのビーム特性を調整せずに、前記静電加減速装置から出力される前記イオンビームを前記ウェハに照射することを特徴とする請求項１２から１６のいずれか一項に記載のイオン注入方法。

【請求項18】

前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することと、
前記変更をした後に前記イオンビームの少なくとも一つのビーム特性を調整することと、を備え、
前記調整をした後に前記静電加減速装置から出力される前記イオンビームを前記ウェハに照射することを特徴とする請求項１２から１６のいずれか一項に記載のイオン注入方法。

【請求項19】

前記イオンビームの少なくとも一つのビーム特性を調整することは、前記静電加減速装置よりも上流側または下流側に設けられる可変スリットのスリット幅を調整することにより、前記ウェハに照射される前記イオンビームのビーム電流量を調整することを含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載のイオン注入方法。

【請求項20】

前記線形加速装置と前記静電加減速装置の間に設けられるビーム走査器により前記イオンビームを往復スキャンすることをさらに備え、
前記イオンビームの少なくとも一つのビーム特性を調整することは、前記ビーム走査器の動作を制御するスキャン波形を調整することにより、前記ウェハに照射される前記イオンビームのビームスキャン方向のビーム電流密度分布を調整することを含むことを特徴とする請求項１７から１９のいずれか一項に記載のイオン注入方法。

【請求項21】

注入処理室内で複数のウェハに第１イオンビームを順次照射することと、
前記第１イオンビームが照射された前記複数のウェハを前記注入処理室内のウェハ収容部に収容することと、
前記静電加減速装置の加減速電圧を変更することにより、前記第１イオンビームとはビームエネルギーの異なる第２イオンビームを生成することと、
前記ウェハ収容部に収容される前記複数のウェハに前記第２イオンビームを順次照射することと、を備えることを特徴とする請求項１２から２０のいずれか一項に記載のイオン注入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン注入装置およびイオン注入方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、半導体の導電性を変化させる目的、半導体の結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウェハにイオンを注入する工程（イオン注入工程ともいう）が標準的に実施されている。イオン注入工程で使用される装置は、イオン注入装置と呼ばれる。ウェハの表面近傍に注入されるイオンの所望の注入深さに応じて、イオンの注入エネルギーが決定される。比較的深い領域への注入には高エネルギー（例えば、１ＭｅＶ以上）のイオンビームが使用される。

【0003】

高エネルギーのイオンビームを出力可能なイオン注入装置では、多段式の高周波線形加速装置（ＬＩＮＡＣ）を用いてイオンビームが加速される。高周波線形加速装置では、所望のビームエネルギーが得られるように各段の電圧振幅、周波数および位相といった高周波パラメータが調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－０８５１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

最近では、さらに深い領域への注入のために、超高エネルギー（例えば、４ＭｅＶ以上）のイオンビームが求められることがある。超高エネルギーのイオンビームを出力可能とするには、従来に比べて高周波線形加速装置の段数を増やす必要がある。高周波線形加速装置の段数が増えると、その分だけ高周波パラメータの調整にかかる時間が長くなる。半導体製造工程によっては、互いに異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを同一ウェハに照射する多段注入が必要な場合もある。この場合、複数のビームエネルギーに対応する複数のデータセットを生成しなければならず、さらに高周波パラメータの調整にかかる時間が長くなり、イオン注入装置の生産性の低下につながる。

【0006】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、線形加速装置を備えるイオン注入装置において、ビームエネルギーの調整を迅速化する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様のイオン注入装置は、イオンを生成するイオン源と、イオン源からイオンを引き出して加速することによりイオンビームを生成する引出部と、引出部により引き出されるイオンビームを加速する線形加速装置と、線形加速装置から出力されるイオンビームを加速または減速する静電加減速装置と、静電加減速装置から出力されるイオンビームをウェハに照射する注入処理がなされる注入処理室と、を備える。

【0008】

本発明の別の態様は、イオン注入方法である。この方法は、イオンビームを線形加速装置により加速することと、線形加速装置から出力されるイオンビームを静電加減速装置により加速または減速することと、静電加減速装置から出力されるイオンビームをウェハに照射することと、を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明のある態様によれば、ビームエネルギーの調整を迅速化し、様々なビームエネルギーを有するイオンビームを用いたイオン注入処理を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。

【図2】多段注入に用いる複数のイオンビームのエネルギー調整方法を模式的に示す図である。

【図3】イオンビームの第１調整方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】イオンビームの第２調整方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】変形例に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。

【図6】別の変形例に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

【0013】

実施の形態を詳述する前に概要を説明する。本実施の形態は、高エネルギー用のイオン注入装置に関する。イオン注入装置は、イオン源で生成したイオンビームを高周波線形加速装置により加速させ、加速して得られた高エネルギーのイオンビームをビームラインに沿って被処理物（例えば基板またはウェハ）まで輸送し、被処理物にイオンを注入する。

【0014】

本実施の形態における「高エネルギー」とは、１ＭｅＶ以上、４ＭｅＶ以上または１０ＭｅＶ以上のビームエネルギーを有するイオンビームのことをいう。高エネルギーのイオン注入によれば、比較的高いエネルギーで所望の不純物イオンがウェハ表面に打ち込まれるので、ウェハ表面のより深い領域（例えば深さ５μｍ以上）に所望の不純物を注入することができる。高エネルギーイオン注入の用途は、例えば、最新のイメージセンサ等の半導体デバイス製造におけるＰ型領域および／またはＮ型領域を形成することである。

【0015】

イオン注入装置にて所望のビーム条件を実現するためには、イオン注入装置を構成する各種機器の動作パラメータを適切に設定する必要がある。所望のビームエネルギーを有するイオンビームを得るには複数段の高周波加速部の動作パラメータを適切に設定する必要がある。また、各段の高周波加速部の上流側および下流側にはイオンビームを適切に輸送するためのレンズ装置があり、所望のビーム電流量を有するイオンビームを得るには複数段のレンズ装置の動作パラメータを適切に設定する必要がある。さらに、ウェハに照射されるイオンビームの平行度や角度分布といったビーム品質を調整するために、線形加速装置よりも下流側の各種機器の動作パラメータを適切に設定する必要がある。これらの動作パラメータのセットは、所望のビーム条件を実現するための「データセット」として生成される。

【0016】

より高エネルギーのイオンビームを生成するためには、高周波加速部の段数をより多くした線形加速装置が必要となる。高周波加速部の段数が増えると、調整すべき動作パラメータの数が増えるため、適切なデータセットを生成するために必要な時間が長くなる。半導体製造工程によっては、互いに異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを同一ウェハに照射する多段注入が必要な場合もある。この場合、複数のビームエネルギーに対応する複数のデータセットを生成しなければならない。複数のデータセットを一から生成した場合、複数のデータセットの全てを生成するまでに非常に長い時間がかかってしまう。そうすると、イオン注入装置の生産性の低下につながってしまう。

【0017】

本実施の形態では、線形加速装置の後段に補助的な静電加減速装置を設ける。本実施の形態に係るイオン注入装置は、イオンを生成するイオン源と、イオン源からイオンを引き出して加速することによりイオンビームを生成する引出部と、引出部により引き出されるイオンビームを加速する線形加速装置と、線形加速装置から出力されるイオンビームを加速または減速する静電加減速装置と、静電加減速装置から出力されるイオンビームをウェハに照射する注入処理がなされる注入処理室と、を備える。本実施の形態によれば、線形加速装置の後段に静電加減速装置を設けることで、線形加速装置の動作パラメータを固定したままウェハに照射されるイオンビームのビームエネルギーを一定の範囲で調整できる。

【0018】

図１は、実施の形態に係るイオン注入装置１００を概略的に示す上面図である。イオン注入装置１００は、ビーム生成ユニット１２と、ビーム加速ユニット１４と、ビーム偏向ユニット１６と、ビーム輸送ユニット１８と、基板搬送処理ユニット２０とを備える。

【0019】

ビーム生成ユニット１２は、イオン源１０と、質量分析装置１１とを有する。ビーム生成ユニット１２では、イオン源１０にて生成されるイオンが引出部１０ａにより引き出される。引出部１０ａは、イオン源１０からイオンを引き出して加速することによりイオンビームを生成する。引出部１０ａにより引き出されるイオンビームは、質量分析装置１１により質量分析される。質量分析装置１１は、質量分析磁石１１ａと、質量分析スリット１１ｂとを有する。質量分析スリット１１ｂは、質量分析磁石１１ａの下流側に配置される。質量分析装置１１による質量分析の結果、注入に必要なイオン種だけが選別され、選別されたイオン種のイオンビームは、次のビーム加速ユニット１４に導かれる。

【0020】

ビーム加速ユニット１４は、イオンビームの加速を行う複数の線形加速装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、ビーム測定部２３とを有し、ビームラインＢＬのうち直線状に延びる部分を構成する。複数の線形加速装置２２ａ～２２ｃのそれぞれは、一段以上の高周波加速部を備え、高周波（ＲＦ）電場をイオンビームに作用させて加速させる。ビーム測定部２３は、ビーム加速ユニット１４の最下流に設けられ、複数の線形加速装置２２ａ～２２ｃにより加速された高エネルギーイオンビームの少なくとも一つのビーム特性を測定する。ビーム測定部２３は、ビームエネルギー、ビーム電流、ビームプロファイルなどのビーム特性を測定する測定装置であってもよい。

【0021】

本実施の形態では、三つの線形加速装置２２ａ～２２ｃが設けられる。第１線形加速装置２２ａは、ビーム加速ユニット１４の上段に設けられ、複数段（例えば５段～１５段）の高周波加速部を備える。第１線形加速装置２２ａは、ビーム生成ユニット１２から出力される連続ビーム（ＤＣビーム）を特定の加速位相に合わせる「バンチング（bunching）」を行い、例えば、１ＭｅＶ程度のエネルギーまでイオンビームを加速させる。第２線形加速装置２２ｂは、ビーム加速ユニット１４の中段に設けられ、複数段（例えば５段～１５段）の高周波加速部を備える。第２線形加速装置２２ｂは、第１線形加速装置２２ａから出力されるイオンビームを例えば２～３ＭｅＶ程度のエネルギーまで加速させる。第３線形加速装置２２ｃは、ビーム加速ユニット１４の下段に設けられ、複数段（例えば５段～１５段）の高周波加速部を備える。第３線形加速装置２２ｃは、第２線形加速装置２２ｂから出力されるイオンビームを例えば４ＭｅＶ以上の高エネルギーまで加速させる。

【0022】

ビーム加速ユニット１４から出力される高エネルギーイオンビームは、ある範囲のエネルギー分布を持っている。このため、ビーム加速ユニット１４の下流で高エネルギーのイオンビームを往復走査および平行化させてウェハに照射するためには、事前に高い精度のエネルギー分析、エネルギー分散の制御、軌道補正及びビーム収束発散の調整を実施しておくことが必要となる。

【0023】

ビーム偏向ユニット１６は、ビーム加速ユニット１４から出力される高エネルギーイオンビームのエネルギー分析、エネルギー分散の制御、軌道補正を行う。ビーム偏向ユニット１６は、ビームラインＢＬのうち円弧状に延びる部分を構成する。高エネルギーイオンビームは、ビーム偏向ユニット１６によって方向転換され、ビーム輸送ユニット１８に向かう。

【0024】

ビーム偏向ユニット１６は、エネルギー分析電磁石２４と、エネルギー分散を抑制する横収束四重極レンズ２６と、エネルギー分析スリット２７と、第１ファラデーカップ２８と、ステアリング（軌道補正）を提供する偏向電磁石３０と、第２ファラデーカップ３１とを有する。エネルギー分析電磁石２４は、エネルギーフィルタ電磁石（ＥＦＭ）とも呼ばれる。また、エネルギー分析電磁石２４、横収束四重極レンズ２６、エネルギー分析スリット２７および第１ファラデーカップ２８で構成される装置群は、総称して「エネルギー分析装置」とも呼ばれる。

【0025】

エネルギー分析スリット２７は、エネルギー分析の分解能を調整するためにスリット幅が可変となるよう構成されてもよい。エネルギー分析スリット２７は、例えば、スリット幅方向に移動可能な二枚の遮蔽体により構成され、二枚の遮蔽体の間隔を変化させることによりスリット幅が調整可能となるように構成されてもよい。エネルギー分析スリット２７は、スリット幅の異なる複数のスリットのいずれか一つを選択することによりスリット幅が可変となるよう構成されてもよい。

【0026】

第１ファラデーカップ２８は、エネルギー分析スリット２７の直後に配置され、エネルギー分析用のビーム電流測定に用いられる。第２ファラデーカップ３１は、偏向電磁石３０の直後に配置され、軌道補正されてビーム輸送ユニット１８に入るイオンビームのビーム電流測定用に設けられる。第１ファラデーカップ２８および第２ファラデーカップ３１のそれぞれは、ファラデーカップ駆動部（不図示）の動作によりビームラインＢＬに出し入れ可能となるよう構成される。第１ファラデーカップ２８および第２ファラデーカップ３１のそれぞれは、ビーム電流やビームプロファイルなどのビーム特性を測定する測定装置であってもよい。

【0027】

ビーム輸送ユニット１８は、ビームラインＢＬのうちもう一つの直線状に延びる部分を構成し、装置中央のメンテナンス領域ＭＡを挟んでビーム加速ユニット１４と並行する。ビーム輸送ユニット１８の長さは、ビーム加速ユニット１４の長さと同程度となるように設計される。その結果、ビーム加速ユニット１４、ビーム偏向ユニット１６およびビーム輸送ユニット１８で構成されるビームラインＢＬは、全体でＵ字状のレイアウトを形成する。本明細書において、ビーム輸送ユニット１８を「ビームライン装置」ともいう。

【0028】

ビーム輸送ユニット１８は、ビーム整形器３２と、ビーム走査器３４と、ビームダンプ３５と、ビーム平行化器３６と、最終エネルギーフィルタ３８と、左右ファラデーカップ３９Ｌ，３９Ｒとを有する。

【0029】

ビーム整形器３２は、四重極レンズ装置（Ｑレンズ）などの収束／発散レンズを備えており、ビーム偏向ユニット１６を通過したイオンビームを所望の断面形状に整形するよう構成されている。ビーム整形器３２は、例えば、電場式の三段四重極レンズ（トリプレットＱレンズともいう）で構成され、三つの静電四重極レンズ装置を有する。ビーム整形器３２は、三つのレンズ装置を用いることにより、イオンビームの収束または発散を水平方向（ｘ方向）および鉛直方向（ｙ方向）のそれぞれについて独立に調整しうる。ビーム整形器３２は、磁場式のレンズ装置を含んでもよく、電場と磁場の双方を利用してビームを整形するレンズ装置を含んでもよい。

【0030】

ビーム走査器３４は、ビームの往復走査を提供するよう構成され、整形されたイオンビームをｘ方向に走査するビーム偏向装置である。ビーム走査器３４は、ビーム走査方向（ｘ方向）に対向する走査電極対を有する。走査電極対は可変電圧電源（不図示）に接続されており、走査電極対の間に印加される電圧を周期的に変化させることにより、電極間に生じる電場を変化させてイオンビームをさまざまな角度に偏向させる。その結果、イオンビームが矢印Ｘで示される走査範囲にわたって走査される。図１において、走査範囲でのイオンビームの複数の軌跡を細実線で示している。なお、ビーム走査器３４は、他のビーム走査装置で置き換えられてもよく、ビーム走査装置は磁場を利用する磁石装置として構成されてもよい。

【0031】

ビーム走査器３４は、矢印Ｘで示される走査範囲を超えてビームを偏向させることにより、ビームラインＢＬから離れた位置に設けられるビームダンプ３５にイオンビームを入射させる。ビーム走査器３４は、ビームダンプ３５に向けてビームラインＢＬからイオンビームを一時的に待避させることにより、下流の基板搬送処理ユニット２０にイオンビームが到達しないようにイオンビームを遮断する。

【0032】

ビーム走査器３４は、ビーム進行方向と直交する平面内でイオンビームを往復スキャンさせることにより、例えばｘ方向に拡がるリボン状ビーム束を生成する。ビーム走査器３４の代わりに、ビーム進行方向と直交する平面内でイオンビームを発散させることによりリボンビームを生成するリボンビーム生成器が設けられてもよい。リボンビーム生成器は、例えば、磁場式または電場式のビーム発散装置によって構成されてもよい。なお、本明細書では、リボン状ビーム束を生成するビーム走査器３４と、リボンビームを生成する装置とを総称して「リボンビーム生成器」ともいう。

【0033】

ビーム平行化器３６は、走査されたイオンビームの進行方向を設計上のビームラインＢＬの軌道と平行にするよう構成される。ビーム平行化器３６は、中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状の複数の平行化レンズ電極を有する。平行化レンズ電極は、高圧電源（不図示）に接続されており、電圧印加により生じる電場をイオンビームに作用させて、イオンビームの進行方向を平行に揃える。なお、ビーム平行化器３６は他のビーム平行化装置で置き換えられてもよく、ビーム平行化装置は磁場を利用する磁石装置として構成されてもよい。ビーム平行化器３６は、リボン状ビーム束の進行方向を平行化するよう構成されてもよいし、リボンビームの進行方向を平行化するよう構成されてもよい。

【0034】

最終エネルギーフィルタ３８は、イオンビームのエネルギーを分析するエネルギー分析装置である。最終エネルギーフィルタ３８は、必要なエネルギーのイオンを下方（－ｙ方向）に偏向して基板搬送処理ユニット２０に導くよう構成されている。最終エネルギーフィルタ３８は、角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）と呼ばれることがある。最終エネルギーフィルタ３８は、電場偏向用のＡＥＦ電極対を有する。ＡＥＦ電極対は、高圧電源（不図示）に接続される。上側のＡＥＦ電極に正電圧、下側のＡＥＦ電極に負電圧を印加させることにより、イオンビームを下方に偏向させる。なお、最終エネルギーフィルタ３８は、磁場偏向用の磁石装置で構成されてもよく、電場偏向用のＡＥＦ電極対と磁場偏向用の磁石装置の組み合わせで構成されてもよい。

【0035】

最終エネルギーフィルタ３８は、ＡＥＦ電極対の下流側に設けられるエネルギースリット（不図示）をさらに有する。エネルギースリットは、最終エネルギーフィルタ３８の分解能を調整するためにスリット幅が可変となるよう構成されてもよい。エネルギースリットは、例えば、スリット幅方向に移動可能な二枚の遮蔽体により構成され、二枚の遮蔽体の間隔を変化させることによりスリット幅が調整可能となるように構成されてもよい。エネルギースリットは、スリット幅を変化させることにより、ウェハＷに照射されるイオンビームのビーム電流量を調整するために用いられてもよい。

【0036】

左右ファラデーカップ３９Ｌ，３９Ｒは、最終エネルギーフィルタ３８の下流側に設けられ、矢印Ｘで示される走査範囲の左端および右端のビームが入射しうる位置に配置される。左右ファラデーカップ３９Ｌ，３９Ｒは、ウェハＷに向かうビームを遮らない位置に設けられ、ウェハＷへのイオン注入時にビーム電流を測定する。

【0037】

ビーム輸送ユニット１８の下流側、つまり、ビームラインＢＬの最下流には基板搬送処理ユニット２０が設けられる。基板搬送処理ユニット２０は、注入処理室４０と、ビームモニタ４１と、ビームプロファイラ４２と、プロファイラ駆動装置４３と、ウェハ保持部４４と、ウェハ収容部４５と、基板搬送装置４６と、ロードポート４７とを有する。

【0038】

ビームモニタ４１は、注入処理室４０の内部のビームラインＢＬの最下流に設けられる。ビームモニタ４１は、ビームラインＢＬ上にウェハＷが存在しない場合にイオンビームが入射しうる位置に設けられており、イオン注入工程の事前または工程間においてビーム特性を測定するよう構成される。ビームモニタ４１は、ビーム電流、ビーム電流密度分布、ビーム角度、ビーム平行度などのビーム特性を測定する測定装置であってもよい。ビームモニタ４１は、例えば、注入処理室４０と基板搬送装置４６との間を接続する搬送口（不図示）の近くに位置し、搬送口よりも鉛直下方の位置に設けられる。

【0039】

ビームプロファイラ４２は、ウェハＷの表面の位置におけるビーム電流を測定するよう構成される。ビームプロファイラ４２は、プロファイラ駆動装置４３の動作によりｘ方向に可動となるよう構成され、イオン注入時にウェハＷが位置する注入位置から待避され、ウェハＷが注入位置にないときに注入位置に挿入される。ビームプロファイラ４２は、ｘ方向に移動しながらビーム電流を測定することにより、ｘ方向のビーム走査範囲の全体にわたってビーム電流を測定できる。ビームプロファイラ４２は、ビーム走査方向（ｘ方向）の複数の位置におけるビーム電流を同時に計測可能となるように、ｘ方向にアレイ状に並んだ複数のファラデーカップを有してもよい。ビームプロファイラ４２は、ｘ方向のビーム電流密度分布を測定する測定装置であってもよい。

【0040】

ビームプロファイラ４２は、ビーム電流を測定するための単一のファラデーカップを備えてもよいし、ビームの角度情報を測定するための角度計測器を備えてもよい。角度計測器は、例えば、スリットと、スリットからビーム進行方向（ｚ方向）に離れて設けられる複数の電流検出部とを備える。角度計測器は、例えば、スリットを通過したビームをスリット幅方向に並べられる複数の電流検出部で計測することにより、スリット幅方向のビームの角度成分を測定できる。ビームプロファイラ４２は、ｘ方向の角度情報を測定可能な第１角度測定器と、ｙ方向の角度情報を測定可能な第２角度測定器とを備えてもよい。ビームプロファイラ４２は、ｘ方向のビーム角度およびｙ方向のビーム角度を測定する測定装置であってもよい。ビームプロファイラ４２は、ビームの角度情報として、角度重心や収束／発散角度などを測定してもよい。

【0041】

ウェハ保持部４４は、イオン注入時にイオンビームが照射される位置においてウェハＷを保持する。ウェハ保持部４４は、イオン注入時にウェハＷをビーム走査方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）に移動させるよう構成される。イオン注入時にウェハＷをｙ方向に移動させることにより、ウェハＷの被処理面全体にイオンビームを照射できる。ウェハ保持部４４は、ウェハＷをｙ方向に駆動させる機構を含めてプラテン駆動装置とも呼ばれる。

【0042】

ウェハ収容部４５は、イオン注入時にイオンビームが照射されない位置においてウェハを収容する。ウェハ収容部４５は、例えば、同一の注入条件が適用される複数枚のウェハを注入処理室４０にて一時的に収容するよう構成される。注入処理室４０には、ウェハ保持部４４とウェハ収容部４５の間でウェハを搬送するウェハ搬送機構（不図示）が設けられる。ウェハ収容部４５は、異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを順次照射する多段注入がなされるウェハＷを収容してもよい。例えば、複数のウェハに第１エネルギーを有する第１イオンビームが順次照射され、第１イオンビームが照射された複数のウェハがウェハ収容部４５に収容される。次に、ウェハ収容部４５に収容されている複数のウェハを順次取り出し、取り出したウェハに第２エネルギーを有する第２イオンビームを照射する。これにより、多段注入の途中で、複数のウェハを注入処理室４０の外部に搬出し、注入処理室４０の外部から再搬入する手間を省略でき、多段注入の生産性を高めることができる。

【0043】

基板搬送装置４６は、ウェハ容器４８が載置されるロードポート４７と、注入処理室４０との間でウェハＷを搬送するよう構成される。ロードポート４７は、複数のウェハ容器４８が同時に載置可能となるよう構成されており、例えば、ｘ方向に並べられる４台の載置台を有する。ロードポート４７の鉛直上方にはウェハ容器搬送口（不図示）が設けられており、ウェハ容器４８が鉛直方向に通過可能となるよう構成される。ウェハ容器４８は、例えば、イオン注入装置１００が設置される半導体製造工場内の天井等に設置される搬送ロボットによりウェハ容器搬送口を通じてロードポート４７に自動的に搬入され、ロードポート４７から自動的に搬出される。

【0044】

イオン注入装置１００は、さらに中央制御装置５０を備える。中央制御装置５０は、イオン注入装置１００の動作全般を制御する。中央制御装置５０は、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現され、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。中央制御装置５０により提供される各種機能は、ハードウェアおよびソフトウェアの連携によって実現されうる。

【0045】

中央制御装置５０の近傍には、イオン注入装置１００の動作パラメータを設定するための表示装置や入力装置を有する操作盤４９が設けられる。操作盤４９および中央制御装置５０の位置は特に限られないが、例えば、ビーム生成ユニット１２と基板搬送処理ユニット２０の間のメンテナンス領域ＭＡの出入口に隣接して操作盤４９および中央制御装置５０を配置できる。イオン注入装置１００を管理する作業員による作業頻度の高いイオン源１０、ロードポート４７、操作盤４９および中央制御装置５０の場所を隣接させることで、作業効率を高めることができる。

【0046】

イオン注入装置１００は、静電加減速装置５２をさらに備える。静電加減速装置５２は、ビーム加速ユニット１４よりも下流側に設けられる。静電加減速装置５２は、第１筐体５４に印加される第１電位と、第２筐体５６に印加される第２電位の間の電位差を利用してイオンビームを加速または減速するよう構成される。図１の例では、ビーム平行化器３６と最終エネルギーフィルタ３８の間に静電加減速装置５２が設けられる。

【0047】

第１筐体５４は、静電加減速装置５２よりも上流側の機器が含まれる筐体である。第１筐体５４には、ビーム生成ユニット１２と、ビーム加速ユニット１４と、ビーム偏向ユニット１６と、ビーム輸送ユニット１８の上流側の一部（ビーム整形器３２、ビーム走査器３４、ビームダンプ３５およびビーム平行化器３６）とが含まれる。第２筐体５６は、静電加減速装置５２よりも下流側の機器が含まれる筐体である。第２筐体５６には、ビーム輸送ユニット１８の下流側の一部（最終エネルギーフィルタ３８）と、基板搬送処理ユニット２０とが含まれる。第１筐体５４と第２筐体５６の間は、絶縁構造５８によって電気的に絶縁される。

【0048】

静電加減速装置５２は、第１筐体５４および第２筐体５６の少なくとも一方に直流電圧を印加する直流電源６０を有する。直流電源６０は、第１筐体５４と第２筐体５６の間の電位差を生成し、第１筐体５４と第２筐体５６の間の電位差を可変にする。図１の例において、直流電源６０は、第１筐体５４に接続され、第１筐体５４に印加する第１電位を生成する。図１の例において、第２筐体５６は、グランドに接続されており、第２筐体５６に印加される第２電位はグランド電位である。別の例では、第１筐体５４にグランドが接続され、第２筐体５６に直流電源６０が接続されてもよい。さらに別の例では、第１筐体５４に第１直流電源が接続され、第２筐体５６に第２直流電源が接続されてもよく、第１電位と第２電位の双方が可変であってもよい。第１筐体５４と第２筐体５６の間に電位差が生成されるのであれば、第１電位および第２電位のそれぞれは、正、負、グランドのいずれに設定されてもよい。

【0049】

静電加減速装置５２は、第２電位を基準として第１電位を正にすることにより、静電加減速装置５２を通過するイオンビームを加速する。例えば、第２筐体５６をグランド電位とし、第１筐体を正電位とすることにより、第１筐体５４と第２筐体５６の間のギャップにおいてイオンビームを加速できる。静電加減速装置５２は、第２電位を基準として第１電位を負にすることにより、静電加減速装置５２を通過するイオンビームを減速する。例えば、第２筐体５６をグランド電位とし、第１筐体を負電位とすることで、第１筐体５４と第２筐体５６の間のギャップにおいてイオンビームを減速できる。

【0050】

静電加減速装置５２によるビームエネルギーの調整範囲は、イオンビームの価数ｑと、直流電源６０が印加可能な電圧Ｖの積ｑ・Ｖによって決まる。例えば、イオンビームの価数が３価であり、直流電源６０の最大加速電圧が２５０ｋＶであれば、０～７５０ｋＶの範囲でビームエネルギーを調整できる。例えば、イオンビームの価数が３価であり、直流電源６０の最大減速電圧が－２５０ｋＶであれば、０～－７５０ｋＶの範囲でビームエネルギーを調整できる。静電加減速装置５２は、ビーム加速ユニット１４から出力されるイオンビームのビームエネルギーを補助的に調整するために用いることができる。ビーム加速ユニット１４による加速エネルギーの調整範囲は、例えば、０～１０ＭｅＶである。

【0051】

ビーム加速ユニット１４は、加速エネルギーの調整範囲が大きく、超高エネルギーのイオンビームを生成することもできる。しかしながら、ビーム加速ユニット１４の加速エネルギーを調整するためには、ビーム加速ユニット１４に含まれる複数段の高周波加速部の動作パラメータを個別に調整する必要があり、段数の分だけ調整に時間がかかる。一方、静電加減速装置５２のビームエネルギーの調整範囲はビーム加速ユニット１４に比べて小さいが、直流電源６０により印加される加減速電圧を変更するだけでビームエネルギーを調整できるため、調整にかかる時間はわずかである。本実施の形態によれば、ビーム加速ユニット１４と静電加減速装置５２を組み合わせることで、ビームエネルギーの調整を容易化できる。例えば、多段注入に用いる複数のイオンビームのビームエネルギーの調整を迅速化できる。

【0052】

図２は、多段注入に用いる複数のイオンビームのエネルギー調整方法を模式的に示す図である。図２では、ウェハＷに照射されるイオンビームのビームエネルギーを７００ｋｅＶ～４，０００ｋｅＶの範囲で３００ｋｅＶ刻みで変化させた１２種類のイオンビームを生成する場合について示す。静電加減速装置５２を用いない従来例では、線形加速装置（ビーム加速ユニット１４）の動作パラメータを個別に調整して１２種類のイオンビームを生成しなければならないため、線形加速装置の動作パラメータの調整を１２回実行しなければならない。一方、静電加減速装置５２を用いる実施例では、静電加減速装置５２を用いてビームエネルギーを調整できる。イオンビームの価数が３価であり、静電加減速装置５２の最大電圧が２５０ｋＶであるとすると、静電加減速装置５２により０～７５０ｋｅＶの範囲でビームエネルギーを調整できる。そのため、７５０ｋｅＶ以下の範囲でビームエネルギーを調整する場合には、線形加速装置から出力されるビームエネルギーを固定したまま、静電加減速装置５２の加減速電圧のみを調整すればよい。例えば、線形加速装置から出力されるビームエネルギーを７００ｋｅＶに固定したまま、静電加減速装置５２の加減速電圧を０Ｖ、＋１００ｋＶおよび＋２００ｋＶに設定し、静電加減速装置５２のエネルギー調整量を＋０ｋｅＶ、＋３００ｋｅＶおよび＋６００ｋｅＶにすることにより、７００ｋｅＶ、１，０００ｋｅＶおよび１，３００ｋｅＶのイオンビームを生成できる。本実施例によれば、１２種類のイオンビームを生成する場合であっても、線形加速装置の動作パラメータの調整を４回に減らすことができる。図２では、静電加減速装置５２によるイオンビームの加速を利用してビームエネルギーを調整する場合が示されているが、静電加減速装置５２によるイオンビームの減速を利用してもよいし、静電加減速装置５２によるイオンビームの加速と減速を組み合わせて利用してもよい。

【0053】

つづいて、イオンビームの調整工程の流れについて説明する。図３は、イオンビームの第１調整方法の一例を示すフローチャートである。第１調整方法は、線形加速装置（ビーム加速ユニット１４）の動作パラメータの調整が含まれる調整方法である。図３に示されるフローは、中央制御装置５０が実行する自動調整プログラムによって実行される。なお、自動調整プログラムによる調整によって所望の目標値が得られない場合、イオン注入装置１００の操作者によるマニュアル調整がなされてもよい。

【0054】

まず、各種機器の動作パラメータの初期値（初期パラメータともいう）を設定する（Ｓ１０）。つづいて、イオンビームが有する複数のビーム特性を調整する（Ｓ１２～Ｓ２０）。図３の例では、ビームエネルギー（Ｓ１２）、ビーム電流（Ｓ１４）、ビーム角度（Ｓ１６）、ビーム平行度（Ｓ１８）、および、ビーム電流密度分布（Ｓ２０）が順に調整される。なお、Ｓ１２～Ｓ２０の調整の順序は問わず、調整の順序を適宜入れ替えてもよい。また、特定のビーム特性の調整が複数回実行されてもよい。例えば、第１ビーム特性を調整した後に第２ビーム特性を調整し、その後に第１ビーム特性を再度調整してもよい。

【0055】

Ｓ１０では、例えば、目標とするビーム特性に応じた初期パラメータが決定される。Ｓ１０では、例えば、所定のアルゴリズムを用いたシミュレーションによって初期パラメータが決定される。Ｓ１０では、過去に使用実績のあるデータセットに基づいて初期パラメータが決定されてもよい。例えば、目標とするビーム特性に一致または近似するビーム特性を有するイオンビームが得られた過去のデータセットがあれば、そのデータセットに含まれる動作パラメータの設定値を初期パラメータとしてもよい。

【0056】

Ｓ１２のビームエネルギーの調整では、ビーム生成ユニット１２およびビーム加速ユニット１４の動作パラメータが調整される。具体的には、イオン源１０の引出電圧、ビーム加速ユニット１４に含まれる複数段の高周波加速部のそれぞれに印加される高周波電圧Ｖ_ＲＦの振幅、周波数および位相といった動作パラメータを調整して、ビームエネルギーを調整する。ビームエネルギーは、例えば、ビーム測定部２３によって測定される。

【0057】

Ｓ１４のビーム電流の調整では、ビーム生成ユニット１２、ビーム加速ユニット１４およびビーム偏向ユニット１６の動作パラメータが調整される。具体的には、イオン源１０のソースガス流量、アーク電流、アーク電圧およびソースマグネット電流、質量分析スリット１１ｂおよびエネルギー分析スリット２７のスリット開口幅といった動作パラメータを調整して、ビーム電流を調整する。ビーム電流は、例えば、ビーム測定部２３、第１ファラデーカップ２８、第２ファラデーカップ３１、ビームモニタ４１またはビームプロファイラ４２によって測定される。

【0058】

Ｓ１６のビーム角度の調整では、ビーム偏向ユニット１６およびビーム輸送ユニット１８の動作パラメータが調整される。例えば、ｘ方向のビーム角度重心は、偏向電磁石３０のマグネット電流によって調整される。ｙ方向のビーム角度重心は、最終エネルギーフィルタ３８の印加電圧によって調整される。ｘ方向およびｙ方向の収束／発散角度は、ビーム整形器３２に含まれるＱレンズの印加電圧によって調整される。ビーム整形器３２に含まれるＱレンズの印加電圧を調整することで、ビームサイズが調整されてもよい。ビーム角度およびビームサイズは、例えば、ビームモニタ４１またはビームプロファイラ４２によって測定される。

【0059】

Ｓ１８のビーム平行度の調整では、ビーム輸送ユニット１８の動作パラメータが調整される。具体的には、ビーム平行化器３６に含まれる平行化レンズ電極の印加電圧を調整して、ビーム平行度を調整する。ビーム平行度は、例えば、ビームモニタ４１またはビームプロファイラ４２によって測定される。

【0060】

Ｓ２０のビーム電流密度分布の調整では、ビーム輸送ユニット１８の動作パラメータが調整される。具体的には、ビーム走査器３４に含まれる走査電極対に印加される電圧波形（スキャン波形）を調整して、ｘ方向のビーム電流密度分布を調整する。ビーム電流密度分布は、例えば、ビームモニタ４１またはビームプロファイラ４２によって測定される。

【0061】

Ｓ１２～Ｓ２０の調整工程では、例えば、調整対象となるビーム特性を測定し、測定したビーム特性の測定値に基づいて少なくとも一つの動作パラメータを調整する。ビーム特性の測定値が所望の条件を満たしていれば、調整対象となるビーム特性の調整を終了する。ビーム特性の測定値が所望の条件を満たしていなければ、ビーム特性が所望の条件を満たすように動作パラメータが調整される。

【0062】

第１調整方法における調整工程は、静電加減速装置５２による加速および減速がない状態で実施されてもよいし、静電加減速装置５２による加速または減速がある状態で実施されてもよい。

【0063】

図４は、イオンビームの第２調整方法の一例を示すフローチャートである。第２調整方法は、線形加速装置（ビーム加速ユニット１４）の動作パラメータの調整が含まれない調整方法である。図４に示されるフローも、中央制御装置５０が実行する自動調整プログラムによって実行される。なお、自動調整プログラムによる調整によって所望の目標値が得られない場合、イオン注入装置１００の操作者によるマニュアル調整がなされてもよい。

【0064】

まず、静電加減速装置５２の加減速電圧を変更する（Ｓ３０）。静電加減速装置５２の加減速電圧の変更は、任意の変更であってよい。例えば、静電加減速装置５２による加速および減速がない状態から、静電加減速装置５２による加速または減速がある状態に変更されてもよい。具体的には、静電加減速装置５２の加減速電圧を０Ｖから＋１００ｋＶ（または－１００ｋＶ）に変更してもよい。その他、静電加減速装置５２による加速または減速がある状態から、静電加減速装置５２による加速および減速がない状態に変更されてもよい。具体的には、静電加減速装置５２の加減速電圧を＋２００ｋＶ（または－２００ｋＶ）から０Ｖに変更してもよい。また、静電加減速装置５２による加速または減速がある状態を維持したまま、加減速電圧の大きさを変更してもよい。具体的には、静電加減速装置５２の加減速電圧を＋１００ｋＶから＋２００ｋＶ（または－１００ｋＶから－２００ｋＶ）に変更してもよい。その他、静電加減速装置５２による加速（または減速）がある状態から、静電加減速装置５２による減速（または加速）がある状態に変更されてもよい。具体的には、静電加減速装置５２の加減速電圧を＋１００ｋＶから－２００ｋＶ（または－１００ｋＶから＋２００ｋＶ）に変更してもよい。

【0065】

次に、静電加減速装置５２よりも下流側の機器の動作パラメータを変更する（Ｓ３２）。例えば、図１の装置構成では、静電加減速装置５２の加減速電圧を変更した場合、最終エネルギーフィルタ３８が通過させるべきビームエネルギーを変更する必要がある。そこで、最終エネルギーフィルタ３８の動作パラメータを変更し、変更後のビームエネルギーを有するイオンビームがウェハＷに向かうようにする。

【0066】

つづいて、追加の調整が必要であれば（Ｓ３４のＹ）、少なくとも一つのビーム特性を調整する（Ｓ３６）。少なくとも一つのビーム特性として、ビーム電流や、ビーム角度、ビーム平行度またはビーム電流密度分布が調整されてもよい。ビーム電流を調整する場合、静電加減速装置５２の上流側に設けられる質量分析スリット１１ｂやエネルギー分析スリット２７のスリット幅を調整してもよい。ビーム電流を調整する場合、静電加減速装置５２の下流側に設けられる最終エネルギーフィルタ３８のエネルギースリットのスリット幅を調整してもよい。ビーム角度、ビーム平行度またはビーム電流密度分布を調整する場合、図３のＳ１６～Ｓ２０の工程と同様の調整がなされてもよい。Ｓ３６の追加の調整を実行することで、ビーム品質をより高めることができる。

【0067】

なお、追加の調整が必要なければ（Ｓ３４のＮ）、Ｓ３６の処理をスキップする。第２調整方法では、静電加減速装置５２による加減速エネルギーのみを変更しているため、ビーム電流、ビーム角度、ビーム平行度およびビーム電流密度分布といったビームエネルギー以外のビーム特性の変化は小さい。例えば、第２調整方法の実行前に第１調整方法によってビーム特性が適切に調整されていれば、静電加減速装置５２の加減速電圧の変更後であっても、変更前と同等のビーム特性を実現できる。このような場合、Ｓ３６の処理をスキップすることで、ビーム品質の低下を防ぎつつ、ビームエネルギーの調整を迅速に完了できる。

【0068】

本実施の形態によれば、第１調整方法においてビーム加速ユニット１４の動作パラメータを変更することで、ウェハＷに照射されるイオンビームのビームエネルギーを広い範囲で調整できる。その結果、幅広い範囲（例えば、７００ｋｅＶ～４０００ｋｅＶ）で異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを生成することができ、深さ方向に異なる複数の位置にイオンを注入する多段注入を実現できる。

【0069】

本実施の形態によれば、第２調整方法においてビーム加速ユニット１４の動作パラメータを固定したまま、静電加減速装置５２の加減速電圧を変更することで、ウェハＷに照射されるイオンビームのビームエネルギーを一定の範囲内で迅速に調整できる。その結果、小刻みに（例えば、３００ｋｅＶ刻みで）異なるビームエネルギーを有する複数のイオンビームを生成することができ、深さ方向において高精度に設計された注入プロファイルが形成可能な多段注入を容易に実現できる。

【0070】

本実施の形態によれば、第１調整方法と第２調整方法を組み合わせることで、ウェハＷに照射されるイオンビームのビームエネルギーを広い範囲で小刻みに調整する場合であっても、ビームエネルギーの調整にかかる時間を短縮化できる。その結果、非常に深い範囲まで高精度に設計された注入プロファイルが形成可能な多段注入を容易に実現できる。

【0071】

図５は、変形例に係るイオン注入装置１１０の概略構成を示す上面図である。イオン注入装置１１０は、上述の実施の形態と同様、ビーム生成ユニット１２、ビーム加速ユニット１４、ビーム偏向ユニット１６、ビーム輸送ユニット１８、基板搬送処理ユニット２０および中央制御装置５０を備える。本変形例では、静電加減速装置６２の位置が上述の実施の形態と異なっており、ビーム偏向ユニット１６とビーム輸送ユニット１８の間に静電加減速装置６２が設けられる。

【0072】

静電加減速装置６２は、第１筐体６４と第２筐体６６の間の電位差を利用してイオンビームを加速または減速するよう構成される。第１筐体６４は、静電加減速装置６２よりも上流側の機器が含まれる筐体である。第１筐体６４には、ビーム生成ユニット１２と、ビーム加速ユニット１４と、ビーム偏向ユニット１６とが含まれる。第２筐体６６は、静電加減速装置６２よりも下流側の機器が含まれる筐体である。第２筐体６６には、ビーム輸送ユニット１８と、基板搬送処理ユニット２０とが含まれる。第１筐体６４と第２筐体６６の間は、絶縁構造６８によって電気的に絶縁される。

【0073】

静電加減速装置６２は、第１筐体６４および第２筐体６６の少なくとも一方に直流電圧を印加する直流電源７０を有する。直流電源７０は、第１筐体６４と第２筐体６６の間の電位差を生成し、第１筐体６４と第２筐体６６の間の電位差を可変にする。図５の例において、直流電源７０は、第１筐体６４に接続され、第１筐体６４に印加する第１電位を生成する。図５の例において、第２筐体６６は、グランドに接続されており、第２筐体６６に印加される第２電位はグランド電位である。別の例では、第１筐体６４にグランドが接続され、第２筐体６６に直流電源７０が接続されてもよい。さらに別の例では、第１筐体６４に第１直流電源が接続され、第２筐体６６に第２直流電源が接続されてもよく、第１電位と第２電位の双方が可変であってもよい。第１筐体６４と第２筐体６６の間に電位差が生成されるのであれば、第１電位および第２電位のそれぞれは、正、負、グランドのいずれに設定されてもよい。

【0074】

本変形例において、図４に示す第２調整方法を実行する場合、Ｓ３２の処理において、静電加減速装置６２よりも下流側にあるビーム輸送ユニット１８の動作パラメータが調整される。具体的には、静電加減速装置６２から出力されるイオンビームの変更後のビームエネルギーに応じて、ビーム整形器３２、ビーム走査器３４、ビーム平行化器３６および最終エネルギーフィルタ３８の動作パラメータが調整される。

【0075】

図６は、別の変形例に係るイオン注入装置１２０の概略構成を示す上面図である。イオン注入装置１２０は、上述の実施の形態と同様、ビーム生成ユニット１２、ビーム加速ユニット１４、ビーム偏向ユニット１６、ビーム輸送ユニット１８、基板搬送処理ユニット２０および中央制御装置５０を備える。本変形例では、静電加減速装置７２の位置が上述の実施の形態と異なっており、ビーム加速ユニット１４とビーム偏向ユニット１６の間に静電加減速装置７２が設けられる。

【0076】

静電加減速装置７２は、第１筐体７４と第２筐体７６の間の電位差を利用してイオンビームを加速または減速するよう構成される。第１筐体７４は、静電加減速装置７２よりも上流側の機器が含まれる筐体である。第１筐体７４には、ビーム生成ユニット１２と、ビーム加速ユニット１４とが含まれる。第２筐体７６は、静電加減速装置７２よりも下流側の機器が含まれる筐体である。第２筐体７６には、ビーム偏向ユニット１６と、ビーム輸送ユニット１８と、基板搬送処理ユニット２０とが含まれる。第１筐体７４と第２筐体７６の間は、絶縁構造７８によって電気的に絶縁される。

【0077】

静電加減速装置７２は、第１筐体７４および第２筐体７６の少なくとも一方に直流電圧を印加する直流電源８０を有する。直流電源８０は、第１筐体７４と第２筐体７６の間の電位差を生成し、第１筐体７４と第２筐体７６の間の電位差を可変にする。図６の例において、直流電源８０は、第１筐体７４に接続され、第１筐体７４に印加する第１電位を生成する。図６の例において、第２筐体７６は、グランドに接続されており、第２筐体７６に印加される第２電位はグランド電位である。別の例では、第１筐体７４にグランドが接続され、第２筐体７６に直流電源８０が接続されてもよい。さらに別の例では、第１筐体７４に第１直流電源が接続され、第２筐体７６に第２直流電源が接続されてもよく、第１電位と第２電位の双方が可変であってもよい。第１筐体７４と第２筐体７６の間に電位差が生成されるのであれば、第１電位および第２電位のそれぞれは、正、負、グランドのいずれに設定されてもよい。

【0078】

本変形例において、図４に示す第２調整方法を実行する場合、Ｓ３２の処理において、静電加減速装置７２よりも下流側にあるビーム偏向ユニット１６およびビーム輸送ユニット１８の動作パラメータが調整される。具体的には、静電加減速装置７２から出力されるイオンビームの変更後のビームエネルギーに応じて、エネルギー分析電磁石２４、横収束四重極レンズ２６、偏向電磁石３０、ビーム整形器３２、ビーム走査器３４、ビーム平行化器３６および最終エネルギーフィルタ３８の動作パラメータが調整される。

【0079】

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組み合わせや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。

【符号の説明】

【0080】

１０…イオン源、１０ａ…引出部、１１…質量分析装置、１２…ビーム生成ユニット、１４…ビーム加速ユニット、１６…ビーム偏向ユニット、１８…ビーム輸送ユニット、２０…基板搬送処理ユニット、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…線形加速装置、２４…エネルギー分析電磁石、２６…横収束四重極レンズ、３０…偏向電磁石、３２…ビーム整形器、３４…ビーム走査器、３６…ビーム平行化器、３８…最終エネルギーフィルタ、４０…注入処理室、４４…ウェハ保持部、４５…ウェハ収容部、５０…中央制御装置、５２，６２，７２…静電加減速装置、５４，６４，７４…第１筐体、５６，６６，７６…第２筐体、６０，７０，８０…直流電源、１００，１１０，１２０…イオン注入装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】