TWI786261B - 離子植入裝置及離子植入方法 - Google Patents

Abstract

本發明實現離子束的角度分佈的評價的高速化。射束線裝置包括對離子束(B)施加電場或磁場中的至少一種而使其向與射束行進方向正交之第1方向偏轉之偏轉裝置。狹縫(52)配置成第1方向與狹縫寬度方向一致。射束電流測定裝置(54)構成為能夠在第1方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流。控制裝置(50)一邊藉由偏轉裝置改變離子束的第1方向的偏轉量，一邊獲取藉由射束電流測定裝置(54)在第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算離子束的第1方向的角度資訊。

Description

離子植入裝置及離子植入方法

本申請主張基於2018年2月8日申請之日本專利申請第2018-020945號的優先權。該申請的所有內容藉由參閱援用於本說明書中。 本發明係有關一種離子植入裝置及離子植入方法。

半導體製造步驟中，出於改變半導體的導電性之目的、改變半導體的晶體結構之目的等，標準性地實施向半導體晶圓植入離子之步驟(亦稱為離子植入步驟)。已知依據照射至晶圓之離子束的角度，離子束與晶圓的相互作用的態樣發生變化，並影響離子植入的處理結果，因此在離子植入前測定離子束的角度分佈。例如，利用沿狹縫寬度方向排列之複數個電極來測定通過狹縫之射束的電流值，藉此能夠獲得狹縫寬度方向的角度分佈(例如，參閱專利文獻1)。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：日本特開2016-4614號公報

(本發明所欲解決之課題) 為了準確掌握離子束的角度資訊，不僅獲得射束截面內的特定位置的角度分佈，還獲得射束捆束整體的角度分佈為較佳。然而，為了測定射束捆束整體的角度分佈，需要一邊使狹縫沿橫切射束之方向移動一邊在射束截面內的複數個位置測定角度，因此至測定結束為止需要時間。為了提高半導體製造步驟的生產量，能夠在更短的時間內評價射束的角度分佈為較佳。 本發明的一態樣的例示性目的之一為，提供一種高速評價離子束的角度分佈之技術。 (用以解決課題之手段) 本發明的一態樣的離子植入裝置具備：射束線裝置，輸送照射於晶圓之離子束；狹縫，設置於射束線裝置的下游；射束電流測定裝置，設置於從狹縫沿射束行進方向分離之位置；及控制裝置。射束線裝置包括對離子束施加電場或磁場中的至少一種而使其向與射束行進方向正交之第1方向偏轉之偏轉裝置。狹縫配置成第1方向與狹縫寬度方向一致，射束電流測定裝置構成為能夠在第1方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流，控制裝置一邊藉由偏轉裝置改變離子束的第1方向的偏轉量，一邊獲取藉由射束電流測定裝置在第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算離子束的第1方向的角度資訊。 本發明的另一態樣為使用離子植入裝置之離子植入方法。離子植入裝置具備：射束線裝置，輸送照射於晶圓之離子束；狹縫，設置於射束線裝置的下游；及射束電流測定裝置，設置於從狹縫沿射束行進方向分離之位置。射束線裝置包括對離子束施加電場或磁場中的至少一種而使其向與射束行進方向正交之第1方向偏轉之偏轉裝置。狹縫配置成第1方向與狹縫寬度方向一致，且狹縫寬度構成為可變，射束電流測定裝置構成為能夠在第1方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流。該方法具備：一邊藉由偏轉裝置改變離子束的第1方向的偏轉量，一邊獲取藉由射束電流測定裝置在第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算離子束的第1方向的角度資訊；及依據所計算之第1方向的角度資訊調整照射於晶圓之離子束的植入角度，並以所調整之植入角度向晶圓照射離子束。 另外，在方法、裝置、系統等之間相互置換以上的構成要件的任意組合、本發明的構成要件和表現形式者，作為本發明的態樣亦有效。 (發明之效果) 依本發明，能夠實現離子束的角度分佈的評價的高速化。

以下，參閱圖示對用於實施本發明的形態進行詳細說明。另外，圖示說明中對相同要件標註相同符號，並適當省略重複說明。又，以下所述之結構為示例，並不對本發明的範圍進行任何限定。 圖1係示意地表示本發明的一實施形態之離子植入裝置100之頂視圖。離子植入裝置100為所謂高能量離子植入裝置。高能量離子植入裝置為具有高頻直線加速方式的離子加速器和高能量離子輸送用射束線之離子植入裝置，對在離子源10產生之離子進行加速，且將如此獲得之離子束B沿射束線輸送至被處理物(例如基板或晶圓W)，並在被處理物植入離子。 高能量離子植入裝置100具備：離子束生成單元12，生成離子並進行質譜分析；高能量多段直線加速單元14，對離子束進行加速而使其成為高能量離子束；射束偏轉單元16，進行高能量離子束的能量分析、軌道校正、能量分散的控制；射束輸送線路單元18，將經過分析之高能量離子束輸送至晶圓W；基板搬送處理單元20，將輸送之高能量離子束植入於半導體晶圓；及控制裝置50。 離子束生成單元12具有離子源10、引出電極11及質譜分析裝置22。離子束生成單元12中，射束從離子源10通過引出電極11被引出的同時被加速，被引出加速之射束藉由質譜分析裝置22被質譜分析。質譜分析裝置22具有質譜分析磁鐵22a、質譜分析狹縫22b。質譜分析狹縫22b有時還配置於質譜分析磁鐵22a的正後方，但實施例中，配置於其下一個結構亦即高能量多段直線加速單元14的入口部內。藉由質譜分析裝置22進行之質譜分析的結果，只選出植入所需的離子種，被選之離子種的離子束被導入下一個高能量多段直線加速單元14。 高能量多段直線加速單元14具備進行離子束的加速之複數個直線加速裝置亦即隔著一個以上的高頻共振器之加速間隙。高能量多段直線加速單元14能夠藉由高頻(RF)電場的作用來對離子進行加速。高能量多段直線加速單元14具備具有高能量離子植入用的基本的複數段的高頻共振器之第1直線加速器15a。高能量多段直線加速單元14亦可以額外具備具有超高能量離子植入用的附加的複數段的高頻共振器之第2直線加速器15b。藉由高能量多段直線加速單元14而進一步被加速之離子束的方向藉由射束偏轉單元16而發生變化。 從將離子束加速至高能量之高頻方式的高能量多段直線加速單元14出來之高能量離子束具有一定範圍的能量分佈。因此，為了在高能量多段直線加速單元14的下游對高能量的離子束進行射束掃描及射束平行化而照射至晶圓，需要預先實施高精度的能量分析、軌道校正及射束收斂發散的調整。 射束偏轉單元16進行高能量離子束的能量分析、軌道校正、能量分散的控制。射束偏轉單元16具備至少兩個高精度偏轉電磁鐵、至少一個能量寬度限制狹縫、至少一個能量分析狹縫、至少一個橫向收斂設備。複數個偏轉電磁鐵構成為進行高能量離子束的能量分析、離子植入角度的精密的校正及能量分散的抑制。 射束偏轉單元16具有能量分析電磁鐵24、抑制能量分散之橫向收斂四極透鏡26、能量分析狹縫28及提供轉向(軌道校正)之偏轉電磁鐵30。另外，能量分析電磁鐵24有時亦被稱為能量過濾電磁鐵(EFM)。高能量離子束藉由射束偏轉單元16而轉換方向，並朝向晶圓W的方向。 射束輸送線路單元18為輸送從射束偏轉單元16出來之離子束B之射束線裝置，其具有由收斂/發散透鏡組構成之射束整形器32、射束掃描器34、射束平行化器36及最終能量過濾器38(包括最終能量分離狹縫)。射束輸送線路單元18的長度配合將離子束生成單元12與高能量多段直線加速單元14加在一起之長度而設計，在射束偏轉單元16被連結，整體形成U字形的佈局。 在射束輸送線路單元18的下游側的終端設置有基板搬送處理單元20。在基板搬送處理單元20設置有保持離子植入中的晶圓W並使晶圓W向與射束掃描方向成直角的方向移動之壓板驅動裝置40。又，在基板搬送處理單元20設置有狹縫52及測定通過狹縫52之射束之射束電流測定裝置54。狹縫52及射束電流測定裝置54的結構另行後述。 離子植入裝置100的射束線部構成為具有對置之2條長直線部之水平的U字形的折返型射束線。上游的長直線部由對離子束生成單元12中生成之離子束B進行加速之複數個單元構成。下游的長直線部由對相對於上游的長直線部被轉換方向之離子束B進行調整而植入至晶圓W之複數個單元構成。2條長直線部構成為大致相同的長度。2條長直線部之間為了維護作業而設置有足夠寬的作業空間R1。 圖2係詳細表示基板搬送處理單元20的結構之側視圖，且表示最終能量過濾器38至下游側的結構。離子束B藉由最終能量過濾器38向下方偏轉而入射至基板搬送處理單元20。最終能量過濾器38為電場式的偏轉裝置，藉由施加於一對角度能量過濾(AEF；Angular Energy Filter)電極64a、64b(亦總稱為AEF電極64)之間之電場使離子束B向下方(-y方向)偏轉。最終能量過濾器38中之射束偏轉量藉由與AEF電極64連接之AEF電源66的施加電壓的值來進行調整。 基板搬送處理單元20包括：植入處理室60，執行離子植入步驟；及基板搬送部62，設置有用於搬送晶圓W的搬送機構。植入處理室60及基板搬送部62經由基板搬送口61相連。 植入處理室60具備保持1片或複數片晶圓W之壓板驅動裝置40。壓板驅動裝置40包括晶圓保持裝置42、往復運動機構44、扭轉角調整機構46及傾斜角調整機構48。晶圓保持裝置42包括用於保持晶圓W的靜電吸盤等。往復運動機構44藉由使晶圓保持裝置42沿與射束掃描方向(x方向)正交之往復運動方向(y方向)進行往復運動來使被晶圓保持裝置42保持之晶圓沿y方向進行往復運動。圖2中，以箭頭Y1例示出晶圓W的往復運動。 扭轉角調整機構46為調整晶圓W的旋轉角之機構，藉由以晶圓處理面的法線為軸而使晶圓W旋轉來調整設置於晶圓的外周部之對準標記與基準位置之間的扭轉角。在此，晶圓的對準標記是指設置於晶圓的外周部之槽口或定向平面，是指成為晶圓的結晶軸方向或晶圓的周方向的角度位置的基準之標記。扭轉角調整機構46設置於晶圓保持裝置42與往復運動機構44之間，且與晶圓保持裝置42一起往復運動。 傾斜角調整機構48為調整晶圓W的斜率之機構，其調整朝向晶圓處理面之離子束B的行進方向(z方向)與晶圓處理面的法線之間的傾斜角。本實施形態中，作為傾斜角對晶圓W的傾斜角中以x方向的軸為旋轉的中心軸之角度進行調整。傾斜角調整機構48設置於往復運動機構44與植入處理室60的壁面之間，且構成為藉由使包括往復運動機構44之壓板驅動裝置40整體沿R方向旋轉來調整晶圓W的傾斜角。 在植入處理室60，沿離子束B的軌道自上游側朝向下游側設置有狹縫52、電漿噴淋裝置68、射束電流測定裝置54(亦稱為第1射束電流測定裝置54)。在植入處理室60設置有第2射束電流測定裝置70，該第2射束電流測定裝置70構成為能夠插入於配置有離子植入中的晶圓W之“植入位置”。 狹縫52係狹縫寬度方向為y方向之橫向狹縫，且係y方向的狹縫寬度d為可變之可變狹縫。狹縫52具備兩個屏蔽體56a、56b(亦總稱為屏蔽體56)及驅動機構58。上側屏蔽體56a及下側屏蔽體56b沿y方向分開配置，且構成為能夠分別獨立地沿y方向移動。因此，狹縫52作為上側屏蔽體56a與下側屏蔽體56b之間的間隙而構成。驅動機構58構成為支撐上側屏蔽體56a及下側屏蔽體56b使其分別獨立地沿y方向移動。 狹縫52在用於測定離子束B的角度分佈的測定時和向晶圓W照射離子束B之植入時，狹縫寬度d被設定為不同的值。測定時設定相對窄的狹縫寬度，通過狹縫52之射束的至少一部份藉由下游側的第1射束電流測定裝置54和第2射束電流測定裝置70來測定。植入時設定相對寬的狹縫寬度，狹縫52作為能量限制狹縫(EDS；Energy Defining Slit)而發揮功能。植入時的狹縫52與AEF電極64一起進行入射於晶圓W之離子束B的能量分析，而使所希望的能量值或能量範圍的離子束B朝向晶圓W通過，並屏蔽其他離子束。 電漿噴淋裝置68位於狹縫52的下游側。電漿噴淋裝置68依據離子束B的射束電流量向離子束及晶圓處理面供給低能量電子，並抑制在離子植入中產生之晶圓處理面的正電荷的充電。電漿噴淋裝置68例如包括離子束B通過之噴淋管及向噴淋管內供給電子之電漿產生裝置。 第1射束電流測定裝置54設置於射束軌道的最下游，例如安裝於搬送基板搬送口61的下方。因此，射束軌道上不存在晶圓W或第2射束電流測定裝置70時，離子束B入射於射束電流測定裝置54。射束電流測定裝置54構成為能夠測定狹縫52及離子束B的y方向的角度分佈。射束電流測定裝置54具備配置成沿y方向排成一列之複數個電極，且構成為能夠在y方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流。將射束電流測定裝置54配置於遠離狹縫52之最下游，藉此能夠提高角度分辨率。 第2射束電流測定裝置70係用於測定晶圓W的表面(晶圓處理面)上之射束電流者。第2射束電流測定裝置70為可動式，植入時從晶圓位置退避，晶圓W不位於植入位置時插入於晶圓位置。第2射束電流測定裝置70例如一邊沿x方向移動一邊測定射束電流量，從而測定射束掃描方向(x方向)的射束電流密度分佈。第2射束電流測定裝置70構成為能夠測定離子束B的x方向及y方向中的至少一個方向上的角度分佈亦可。 控制裝置50控制離子植入裝置100的動作全盤。控制裝置50控制植入時及測定時的狹縫52的狹縫寬度d。控制裝置50控制植入時及測定時基於最終能量過濾器38之離子束B的偏轉角θ。離子束B的偏轉角θ以AEF電極64的虛擬偏轉點64c為基準而定義。控制裝置50從射束電流測定裝置54獲取射束電流的測定結果，並計算離子束B的y方向的角度資訊。 圖3(a)、圖3(b)係模式地表示植入時及測定時的狹縫52的動作之側視圖。圖3(a)表示向晶圓W照射離子束B之植入時的狀態。在AEF電極64a、64b施加有基準電壓+V₀ 、 -V₀ ，離子束B藉由AEF電極64a、64b之間的電場而向規定的偏轉角(亦稱為基準角)θ₀ 的方向偏轉。基準角θ₀ 例如為10度～20度左右，比如為15度。 狹縫52的上側屏蔽體56a及下側屏蔽體56b配置成使沿基準角θ₀ 的方向行進之離子束B的至少一部份的射束成分通過。植入時的上側屏蔽體56a及下側屏蔽體56b的間隔(狹縫寬度)d1設定為相對大的值，例如設定為比離子束B的y方向的射束直徑Dy大的值。植入時的狹縫寬度d1例如被設定為離子束B的射束直徑Dy的1.1倍～2倍左右。比如若射束直徑Dy為10mm～30mm左右，植入時的狹縫寬度d1被設定為11mm～60mm左右，例如被設定為13mm～30mm左右。 圖3(b)表示測定離子束B的y方向的角度資訊之測定時的狀態。測定時，晶圓W從狹縫52與射束電流測定裝置54之間的射束軌道上被卸下，使通過狹縫52之射束的至少一部份入射於射束電流測定裝置54。測定時的上側屏蔽體56a與下側屏蔽體56b之間的間隔(狹縫寬度)d2被設定為相對小的值，且被設定為比離子束B的y方向的射束直徑Dy足夠小的值。測定時的狹縫寬度d2被設定為離子束B的射束直徑Dy的20%以下，例如被設定為射束直徑Dy的10%以下或5%以下。比如若射束直徑Dy為10mm～30mm左右，則測定時的狹縫寬度d2被設定為1mm～6mm左右，例如被設定為2mm～5mm左右。 圖4(a)、圖4(b)係模式地表示測定時改變離子束B的偏轉量之狀態之側視圖。圖4(a)為增大離子束B的偏轉量之情況，成為從基準角θ₀ 增大Δθ之偏轉角θ₀ +Δθ。離子束B的偏轉角θ的大小與AEF電極64a、64b的施加電壓V的大小大致成比例，因此將AEF電極64a、64b的施加電壓的絕對值從基準電壓V0增大ΔV，藉此能夠將偏轉角增大與ΔV成比例之Δθ。圖4(b)為減小離子束B的偏轉量之情況，成為從基準角θ₀ 減小Δθ之偏轉角θ₀ -Δθ。為了減小離子束B的偏轉量，只要減小AEF電極64a、64b的施加電壓的絕對值即可，例如將AEF電極64a、64b的施加電壓的絕對值從基準電壓V₀ 減小ΔV，藉此能夠將偏轉角減小Δθ。 若在固定狹縫52的開口位置之狀態下改變離子束B的偏轉量，則相對於狹縫52的開口位置，離子束B的射束捆束整體向y方向位移。其結果，從離子束B的射束捆束的截面內的中心向y方向偏離之位置的射束成分通過狹縫52，基於射束電流測定裝置54之成為測定對象之射束成分的射束截面內之位置發生變化。若增大偏轉量，則相對位於上側之射束成分成為測定對象，若減小偏轉量，則相對位於下側之射束成分成為測定對象。因此，連續或階段性地改變離子束B的偏轉量，藉此能夠測定射束捆束整體的角度資訊。 另外，一邊改變離子束B的偏轉量一邊測定各射束成分時，導致藉由射束電流測定裝置54測定之角度資訊從離子束B的實際角度分佈偏離偏轉角的變化量Δθ。因此，本實施形態中，對於射束電流測定裝置54的測定結果實施校正與偏轉角的變化量Δθ相應之角度分佈的偏離之校正處理，藉此計算有關離子束B之準確的角度資訊。 圖5(a)、圖5(b)係模式地表示與離子束B的偏轉量相應之角度分佈的校正之圖。圖5(a)表示離子束B的偏轉角的變化量Δθ、成為測定對象之射束成分的y位置及射束電流測定裝置54中之y方向的測定位置的偏離量Δy之間的關係。在此，設為測定對象之射束成分的y位置被定義在設定為狹縫52之y方向的軸y_s ，測定位置上之y方向的測定位置的偏離量Δy被定義在設定為射束電流測定裝置54之y方向的軸y_M 。從圖示之幾何學配置來看能夠記述為，通過狹縫52之射束成分的y方向的位置y為y=L₁ •tan(Δθ)。在此，L₁ 為AEF電極64a、64b的虛擬偏轉點64c至狹縫52為止的射束行進方向(z方向)的距離。又，射束電流測定裝置54中之y方向的測定位置的偏離量Δy若不計射束的發散及收斂，則能夠記述為Δy=L₂ •tan(Δθ)。在此，L₂ 為狹縫52至射束電流測定裝置54為止的射束行進方向(z方向)的距離。另外，偏轉角的變化量Δθ能夠依據AEF電極64a、64b的施加電壓V₀ +ΔV求出，且能夠記述為Δθ=arctan[{(V₀ +ΔV)/V₀ }•tan(θ₀ )]-θ₀ 。 圖5(b)係模式地表示射束電流測定裝置54的校正前的角度分佈的測定結果80及校正後的角度分佈82之曲線圖。曲線圖的橫軸y’為藉由射束電流測定裝置54測定之y方向的角度，能夠以y’=dy/dz表示。曲線圖的縱軸I為藉由射束電流測定裝置54測定之射束電流值。如圖所示，以將上述偏轉角的變化量Δθ相抵之方式使射束電流測定裝置54的測定結果80的y’座標平行移動Δθ，藉此獲得校正後的角度分佈82。藉此，能夠獲得位置y的射束成分的角度分佈資訊。 圖6係模式地表示射束捆束整體的相位空間分佈之圖。曲線圖的橫軸y為各射束成分的y位置，縱軸y’為y方向的角度。與紙面正交之軸為電流值I。圖6的曲線圖能夠藉由將關於複數個位置y的射束成分所獲得之校正後的角度分佈82整合為一個曲線圖來製作。控制裝置50藉由生成該種三維曲線圖來計算離子束B的射束捆束整體的y方向的角度分佈(相位空間分佈)。 控制裝置50亦可以藉由包圍射束電流值I成為規定值以上之區域的外緣來計算射束在相位空間上的分佈形狀(亦稱為相位空間輪廓E)。控制裝置50亦可以藉由將圖6所示之資料以橫軸y進行積分來計算以y方向的角度y’和電流值I這兩個軸表示之射束捆束整體的y方向的角度分佈。控制裝置50亦可以藉由將圖6所示之資料以縱軸y’進行積分來計算以位置y和電流值I這兩個軸表示之射束捆束整體的y方向的射束輪廓。 控制裝置50為了縮短計算圖6所示之相位空間分佈所需之時間，亦可以僅依據設置於射束電流測定裝置54之複數個電極的一部份獲取射束電流值。例如，如圖4(a)所示增大射束偏轉量時，通過狹縫52之射束成分入射於下側的測定位置，因此獲取上側的測定位置的測定結果之必要性低。同樣，如圖4(b)所示減小射束偏轉量時，通過狹縫52之射束成分入射於上側的測定位置，因此獲取下側的測定位置的測定結果之必要性低。又，如圖3(b)所示將射束偏轉量保持為基準角θ₀ 時，通過狹縫52之射束成分入射於大致中央的測定位置，因此獲取y方向的兩端部(上端及下端)的測定位置的測定結果之必要性低。因此，亦可以依據射束偏轉量改變設置於射束電流測定裝置54之複數個電極中成為測定對象之電極，並且不獲取測定對象之外的電極的測定結果，從而縮短資料獲取所需之時間。 控制裝置50亦可以依據藉由射束電流測定裝置54的一部份電極測定之電流值來驗證該測定是否正常進行。例如，亦可以在藉由上述測定對象之外之電極測定之電流值成為規定的閾值以上時，視為測定為異常，並輸出警告。此外，亦可以在分別位於y方向的兩端(上端及下端)之第1端部測定位置及第2測定端部位置中的至少一個位置測定之電流值成為規定的閾值以上時，射束到達射束電流測定裝置54的測定區域外，因此視為測定為異常，並輸出警告。 控制裝置50亦可以構成為執行複數個測定模式，並在第1模式及第2模式中任一種模式下動作。第1模式係測定射束捆束整體的角度分佈之動作模式，第2模式係僅測定射束捆束的一部份的角度分佈之動作模式。第1模式中，標繪出如圖6所示的相位空間輪廓E。另一方面，第2模式中依據比圖6少的資料數標繪出相位空間輪廓E’。例如，第1模式中，射束偏轉可覆蓋y方向的射束寬度Dy的整體之第1範圍內的偏轉量，相比之下，第2模式中，射束的偏轉量為固定或射束偏轉比第1範圍小的第2範圍內的偏轉量。第2模式中，資料數變少，相應地使測定精度下降，但測定時間變短，因此能夠在短時間內獲得粗略的角度分佈資訊。 圖7係模式地表示射束捆束的局部相位空間分佈之圖，且表示第2模式下的測定例。圖7所示之相位空間分佈僅由y位置的不同的三個校正後的角度分佈82構成。因此，能夠在比計算如圖6所示的整體相位空間分佈短的時間內進行測定。又，測定沿y方向分開之三個角度分佈82，藉此僅由該等三個資訊亦能夠標繪出概略性(局部性)的相位空間輪廓E’。例如，離子植入處理開始前在第1模式下先標繪整體性的相位空間輪廓E，離子植入處理的中途在第2模式下標繪概略性的相位空間輪廓E’並與事先標繪之高精度的相位空間輪廓E進行比較，藉此能夠簡便地確認射束品質。第2模式下之測定時間相對短，因此例如亦能夠在晶圓W的更換過程中結束測定。又，亦可以在任意的複數個時機進行射束調整時，首次射束調整中在第1模式下獲取相位空間輪廓E的標繪，第2次以後的任意時機的射束調整中在第2模式下獲取概略性的相位空間輪廓E’的標繪並與首次相位空間輪廓E的標繪進行比較，藉此簡便地確認射束品質。藉由採用該種第2模式，不對植入處理的生產量造成顯著影響而能夠簡便地確認射束品質。 控制裝置50亦可以在第2模式下計算之概略性的相位空間輪廓E’不滿足規定條件時在第1模式下重新測定離子束B的角度資訊。在第1模式下獲取詳細的角度資訊，藉此能夠更準確地評價射束品質。又，僅在用於簡便評價的第2模式下不滿足條件時執行第1模式的測定，藉此能夠提高植入處理的生產量。另外，亦可以在基於第1模式之重新測定結果不滿足規定條件時，依據第1模式的重新測定結果調整射束線裝置的動作參數，藉此生成具有滿足規定條件之角度分佈之離子束B。 控制裝置50亦可以依據所計算之離子束B的角度資訊調整植入時的離子束B的偏轉角及晶圓W的傾斜角中的至少一種。例如，亦可以在所測定之離子束B的相位空間輪廓E的中心座標從相位空間分佈上的最佳座標(例如，原點(y=0，y’=0))偏離時，為了緩和該偏離而調整植入時的離子束B的偏轉角及晶圓W的傾斜角中的至少一種。 圖8係模式地表示射束偏轉量與實效相位空間輪廓之間的關係之圖。在此“實效相位空間輪廓”是指以對晶圓W的被照射面的離子的植入角度為基準之相位空間輪廓，且係與以理想的射束行進方向(例如z方向)為基準之通常的相位空間輪廓不同之概念。圖8中以實線表示之相位空間輪廓E在表示晶圓W的被照射面上的相位空間分佈之y_W -y_W ’平面上位於右上側，相位空間輪廓E的中心座標P偏離原點O。若將具有該種相位空間輪廓E之射束照射於晶圓W，則有可能無法獲得所希望的深度輪廓。在照射射束之晶圓W的被照射面上的深度輪廓很大程度上依賴於離子束B的入射角度，對於晶圓W傾斜照射射束時，有時很難使射束到達深處位置。所需之射束的中心角度的精度和角度分佈的寬度的大小(半值寬度等)例如為1度以下，依據照射對象的晶圓W的用途還要求為0.5度以下或0.1度以下的精度。 圖8中以虛線及點線表示之相位空間輪廓E1、E2為改變射束偏轉量時從晶圓W觀察時的實效性的相位空間輪廓。以虛線表示之實效相位空間輪廓E1相當於減少射束偏轉量之情況，實效相位空間輪廓E1的中心座標P1在y_W -y_W ’平面上向右上側偏離。亦即，從晶圓W的被照射面觀察時的射束位置向+yW方向偏離，並且射束的角度分佈向+y_W ’方向偏離。另一方面，以點線表示之實效相位空間輪廓E2相當於增大射束偏轉量之情況，實效相位空間輪廓E2的中心座標P2在y_W -y_W ’平面上向左下側偏離。亦即，從晶圓W的被照射面觀察時的射束位置向-yW方向偏離，並且射束的角度分佈向-y_W ’方向偏離。如此調整射束偏轉量，藉此能夠以從晶圓W觀察時的射束的實效性的相位空間分佈的中心角度接近所希望的角度值的方式進行調整。 圖9係模式地表示晶圓W的傾斜角與實效相位空間輪廓的關係之圖。僅調整晶圓W的傾斜角而不調整射束偏轉量時，從晶圓W的被照射面觀察之射束的y方向的座標位置y_W 不變，僅有射束入射之角度yW’發生變化。以虛線表示之實效相位空間輪廓E3相當於將圖2所示之晶圓W的傾斜角向-R方向改變之情況，實效相位空間輪廓E3的中心座標P3在y_W -y_W ’平面上向上側偏離。另一方面，以點線表示之實效相位空間輪廓E4相當於將圖2所示之晶圓W的傾斜角向+R方向改變之情況，實效相位空間輪廓E4的中心座標P4在y_W -y_W ’平面上向下側偏離。如此調整晶圓W的傾斜角，藉此能夠以從晶圓W觀察時的射束的實效性的相位空間分佈的中心角度接近所希望的角度值的方式進行調整。 此外，組合射束偏轉量的調整與晶圓W的傾斜角的調整，藉此能夠分別獨立地調整實效相位空間輪廓的中心的y_W 座標及y_W ’座標。 圖10係表示實施形態之離子植入方法的流程之流程圖。將狹縫52的狹縫寬度設定為測定時狹縫寬度d2(S10)，變更最終能量過濾器38的射束偏轉量(S12)，在y方向的位置不同的複數個測定位置測定通過狹縫52之射束成分(S14)。控制裝置50依據最終能量過濾器38的射束偏轉量來確定通過狹縫52之射束成分的y位置，並且計算依據射束偏轉量確定之偏轉角的變化量Δθ被校正之角度分佈(S16)。若測定未結束(S18的“否”)，則至滿足測定結束條件為止，變更射束偏轉量來變更通過狹縫52之射束成分的y位置(S12)，並反覆S14及S16的處理。若滿足測定的結束條件(S18的“是”)，測定為第1模式(S20的“是”)，則計算射束捆束整體的相位空間輪廓E(S22)。另一方面，測定模式不是第1模式而是第2模式時(S20的“否”)，計算射束捆束的局部相位空間輪廓E’(S24)。 若所計算之相位空間輪廓E或E’在容許值內且射束的角度分佈良好(S26的“是”)，則將射束偏轉量設定為基準值(基準角θ₀ )(S28)，將狹縫52的狹縫寬度設定為植入時狹縫寬度d1(S32)，並執行離子植入處理(S34)。另一方面，若所計算之相位空間輪廓E或E’在容許值之外且射束的角度分佈出錯(S26的“否”)，則調整晶圓W的傾斜角和/或射束偏轉量來調整為實效相位空間輪廓成為容許值內(S30)，將狹縫52的狹縫寬度設定為植入時狹縫寬度d1(S32)，並執行離子植入處理(S34)。另外，所計算之相位空間輪廓E或E’在容許值之外時，亦可以在第1模式下重新測定角度分佈，並依據重新測定結果調整射束線裝置的動作參數來調整射束本身的角度分佈。 依本實施形態，一邊改變最終能量過濾器38的射束偏轉量而使離子束B沿y方向移動一邊測定y方向的角度分佈，藉此能夠縮短評價離子束B的射束捆束整體的角度分佈所需之時間。例如，將狹縫52的開口位置沿y方向進行改變時，藉由機械性的驅動方式來改變y方向的開口位置，因此改變射束捆束整體的狹縫位置時耗費時間。另一方面，改變射束偏轉量時只要改變施加於AEF電極64a、64b之電壓即可，因此可以在相對短的時間內使離子束B沿y方向移動，從而能夠高速精確地對離子束B的y方向的角度分佈進行評價。 以上，依據實施形態對本發明進行了說明。本發明並不限定於上述實施形態，能夠進行各種設計變更，且能夠存在各種變形例，又該種變形例亦在本發明的範圍內，這亦被本領域技術人員所理解。 圖11係模式地表示基於變形例之射束電流測定裝置154之射束的角度分佈的測定例之側視圖。本變形例中，代替使用具備沿y方向排成一列之複數個電極之射束電流測定裝置54，而使用具備能夠沿y方向移動的至少一個電極之法拉第杯154a來測定射束電流。射束電流測定裝置154包括法拉第杯154a及移動機構154b。移動機構154b使法拉第杯154a沿y方向移動，且法拉第杯154a配置於y方向的位置不同的複數個測定位置。能夠配置法拉第杯154a之複數個測定位置與上述實施形態之複數個電極的位置相對應。 本變形例中，將狹縫52的狹縫寬度設定為測定時狹縫寬度d2，使法拉第杯154a沿箭頭Y3移動，並在y方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流。接著，改變最終能量過濾器38的射束偏轉量之後，使法拉第杯154a沿箭頭Y3移動，並在y方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流。反覆該步驟，藉此能夠計算離子束B的射束捆束整體的角度分佈。 上述實施形態中，示出了使用最終能量過濾器38來改變離子束B的偏轉量之該情況。變形例中，亦可以使用與最終能量過濾器38不同的偏轉裝置來改變離子束B的偏轉量。其他偏轉裝置亦可以是電場式、磁場式、使用電場及磁場這兩者之混合式中的任一種。為磁場式時，亦可以依據施加磁場的值確定通過狹縫52之射束成分的y位置及偏轉角的變化量△θ的值。

上述實施形態中，示出了藉由可動式的兩個屏蔽體56a、56b構成狹縫52之情況。變形例中，亦可以準備y方向的狹縫寬度不同的複數個狹縫，並切換為複數個狹縫中的任一種，藉此切換植入時狹縫寬度d1與測定時狹縫寬度d2。此外，構成為能夠使植入時用的固定式的第1狹縫與測定時用的可動式的第2狹縫沿射束軌道並排配置，且亦可以構成為植入時使第2狹縫從射束軌道上退避且測定時將第2狹縫配置於射束軌道上。

上述實施形態中，示出了構成為測定離子束B的y方向的角度分佈之情況。變形例中，可以構成為測定離子束B的x方向的角度分佈，亦可以構成為測定與射束行進方向正交之任意方向的角度分佈。

W:晶圓

18:射束輸送線路單元

38:最終能量過濾器

40:壓板驅動裝置

48:傾斜角調整機構

50:控制裝置

52:狹縫

54:射束電流測定裝置

56:屏蔽體

60:植入處理室

64:AEF電極

66:AEF電源

100:離子植入裝置

10:離子源

11:引出電極

12:離子束生成單元

14:高能量多段直線加速單元

15a:第1直線加速器

15b:第2直線加速器

16:射束偏轉單元

20:基板搬送處理單元

22:質譜分析裝置

22a:質譜分析磁鐵

22b:質譜分析狹縫

24:能量分析電磁鐵

26:橫向收斂四極透鏡

28:能量分析狹縫

30:偏轉電磁鐵

32:射束整形器

34:射束掃描器

36:射束平行化器

64a、64b:角度能量過濾電極

60:植入處理室

62:基板搬送部

61:基板搬送口

68:電漿噴淋裝置

42:晶圓保持裝置

44:往復運動機構

46:扭轉角調整機構

56a:上側屏蔽體

56b:下側屏蔽體

80:校正前的角度分佈的測定結果

82:校正後的角度分佈

圖1係示意地表示實施形態之離子植入裝置之頂視圖。 圖2係詳細表示搬送基板搬送處理單元的結構之側視圖。 圖3(a)、圖3(b)係模式地表示植入時及測定時的狹縫的動作之側視圖。 圖4(a)、圖4(b)係模式地表示測定時改變離子束的偏轉量之狀態之側視圖。 圖5(a)、圖5(b)係模式地表示與離子束的偏轉量相應之角度分佈的校正之圖。 圖6係模式地表示射束捆束整體的相位空間輪廓之圖。 圖7係模式地表示射束捆束的局部相位空間輪廓之圖。 圖8係模式地表示射束偏轉量與實效相位空間輪廓的關係之圖。 圖9係模式地表示晶圓的傾斜角與實效相位空間輪廓的關係之圖。 圖10係表示實施形態之離子植入方法的流程之流程圖。 圖11係模式地表示基於變形例之射束電流測定裝置之射束的角度分佈的測定例之側視圖。

18‧‧‧射束輸送線路單元

20‧‧‧基板搬送處理單元

38‧‧‧最終能量過濾器

40‧‧‧壓板驅動裝置

42‧‧‧晶圓保持裝置

44‧‧‧往復運動機構

46‧‧‧扭轉角調整機構

48‧‧‧傾斜角調整機構

50‧‧‧控制裝置

52‧‧‧狹縫

54‧‧‧射束電流測定裝置

56a‧‧‧屏蔽體

56b‧‧‧屏蔽體

58‧‧‧驅動機構

60‧‧‧植入處理室

61‧‧‧基板搬送口

62‧‧‧基板搬送部

64a‧‧‧AEF電極

64b‧‧‧AEF電極

64c‧‧‧虛擬偏轉點

66‧‧‧AEF電源

68‧‧‧電漿噴淋裝置

70‧‧‧第2射束電流測定裝置

B‧‧‧離子束

d‧‧‧狹縫寬度

W‧‧‧晶圓

θ‧‧‧離子束B的偏轉角

Claims (25)

1. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：射束線裝置，輸送照射於晶圓之離子束；狹縫，設置於前述射束線裝置的下游；射束電流測定裝置，設置於從前述狹縫沿射束行進方向分離之位置；及控制裝置，前述射束線裝置包括：對前述離子束施加電場或磁場中的至少一種而使其向與射束行進方向正交之第1方向偏轉之偏轉裝置；沿與前述射束行進方向及前述第1方向正交之第2方向往復掃描前述離子束之掃描器；及將沿前述第2方向往復掃離子束進行平行化之平行化裝置；前述狹縫配置成前述第1方向與狹縫寬度方向一致，前述射束電流測定裝置構成為能夠在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流，前述控制裝置一邊藉由前述偏轉裝置改變前述離子束的前述第1方向的偏轉量，一邊獲取藉由前述射束電流測定裝置在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算沿前述第2方向往復掃描之離子束的前述第1方向的角度資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中前述控制裝置依據前述離子束的前述第1方向的偏轉量與在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值來計算前述離子束的射束捆束整體的前 述第1方向的角度分佈。
3. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入裝置，其中前述控制裝置依據前述離子束的前述第1方向的偏轉量與在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值來計算前述離子束的前述第1方向的相位空間分佈。
4. 如申請專利範圍第3項所述之離子植入裝置，其中前述第1方向的相位空間分佈係表示前述離子束中所包括之射束成分的前述第1方向的位置資訊與前述第1方向的角度資訊的相關者，前述控制裝置依據前述偏轉裝置的施加電場或施加磁場的值確定通過前述狹縫之射束成分的前述第1方向的位置資訊，並依據前述偏轉裝置的施加電場或施加磁場的值來校正基於前述射束電流測定裝置之前述第1方向的測定位置，藉此確定通過前述狹縫之射束成分的前述第1方向的角度資訊。
5. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述控制裝置依據所計算之前述離子束的前述第1方向的角度資訊來調整向前述晶圓照射前述離子束時的前述離子束的前述第1方向的偏轉量。
6. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述離子植入裝置還具備保持前述晶圓之壓板驅動裝置，前述壓板驅動裝置包括調整晶圓主表面的法線與前述射束行進方向之間的前述第1方向的傾斜角之傾斜角調整機構，前述控制裝置依據所計算之前述離子束的前述第1方向的角度資訊來調整向前述晶圓照射前述離子束時的前述第1方向的傾斜角。
7. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述狹縫構成為前述第1方向的狹縫寬度為可變。
8. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述狹縫構成為藉由前述射束電流測定裝置測定射束電流時的測定時狹縫寬度與向前述晶圓照射前述離子束時的植入時狹縫寬度不同。
9. 如申請專利範圍第8項所述之離子植入裝置，其中前述測定時狹縫寬度比前述植入時狹縫寬度小。
10. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述狹縫作為能夠沿前述第1方向移動的兩個屏蔽體之間的間隙而構成，前述兩個屏蔽體構成為能夠分別獨立地沿前述第1方向移動。
11. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中具備前述第1方向的狹縫寬度不同的複數個狹縫，藉由切換為前述複數個狹縫中的任一個來改變前述第1方向的狹縫寬度。
12. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其具備如下模式：第1模式，一邊在第1範圍內改變前述離子束的前述第1方向的偏轉量，一邊獲取在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值；及第2模式，一邊保持固定前述離子束的前述第1方向的偏轉量之狀態或在比前述第1範圍小的第2範圍內改變前述第1方向的偏轉量，一邊獲取在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入裝置，其中比較在前述第2模式中測定之前述離子束的角度資訊 與過去在前述第1模式中測定之前述離子束的角度資訊而比較結果滿足規定條件時將前述離子束照射至晶圓。
14. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入裝置，其中比較在前述第2模式中測定之前述離子束的角度資訊與過去在前述第1模式中測定之前述離子束的角度資訊而比較結果不滿足規定條件時輸出警告。
15. 如申請專利範圍第12項所述之離子植入裝置，其中在比較前述第2模式中測定之前述離子束的角度資訊與過去在前述第1模式中測定之前述離子束的角度資訊而比較結果不滿足規定條件時，在前述第1模式中重新測定前述離子束的角度資訊，並依據前述第1模式下的重新測定結果調整前述射束線裝置的動作參數。
16. 一種離子植入裝置，其特徵為，具備：射束線裝置，輸送照射於晶圓之離子束；狹縫，設置於前述射束線裝置的下游；射束電流測定裝置，設置於從前述狹縫沿射束行進方向分離之位置；及控制裝置，前述射束線裝置包括對前述離子束施加電場或磁場中的至少一種而使其向與射束行進方向正交之第1方向偏轉之偏轉裝置，前述狹縫配置成前述第1方向與狹縫寬度方向一致，前述射束電流測定裝置構成為能夠在前述第1方向的 位置不同的複數個測定位置測定射束電流，該離子植入裝置還具備如下模式：第1模式，由前述控制裝置藉由前述偏轉裝置一邊在第1範圍內改變前述離子束的前述第1方向的偏轉量，一邊獲取藉由前述射束電流測定裝置在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算前述離子束的前述第1方向的角度資訊；及第2模式，一邊保持固定前述離子束的前述第1方向的偏轉量之狀態或在比前述第1範圍小的第2範圍內改變前述第1方向的偏轉量，一邊獲取在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算前述離子束的前述第1方向的角度資訊。
17. 如申請專利範圍第16項所述之離子植入裝置，其中比較在前述第2模式中測定之前述離子束的角度資訊與過去在前述第1模式中測定之前述離子束的角度資訊而比較結果滿足規定條件時將前述離子束照射至晶圓。
18. 如申請專利範圍第16或17項所述之離子植入裝置，其中比較在前述第2模式中測定之前述離子束的角度資訊與過去在前述第1模式中測定之前述離子束的角度資訊而比較結果不滿足規定條件時輸出警告。
19. 如申請專利範圍第16或17項所述之離子植入裝置，其中在比較前述第2模式中測定之前述離子束的角度資訊與過去在前述第1模式中測定之前述離子束的角度資訊而比較結果不滿足規定條件時，在前述第1模式中重新測定前述離子束的角度資訊，並依據前述第1模式下的重新測定結果調整前述射束線裝置的動作參數。
20. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述射束電流測定裝置具有分別設置於前述第1方向的位置不同的複數個測定位置之複數個電極。
21. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述射束電流測定裝置具有至少一個電極及使前述至少一個電極移動至前述第1方向的位置不同的複數個測定位置之移動機構。
22. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述射束電流測定裝置依據前述離子束的前述第1方向的偏轉量來改變前述第1方向的位置不同的複數個測定位置中作為測定對象之測定位置。
23. 如申請專利範圍第22項所述之離子植入裝置，其中前述控制裝置在前述射束電流測定裝置的前述第1方向的位置不同的複數個測定位置中作為測定對象外之測定位置測定之電流值成為規定的閾值以上時輸出警告。
24. 如申請專利範圍第1至4中任一項所述之離子植入裝置，其中前述控制裝置在前述射束電流測定裝置的前述第1方向的位置不同的複數個測定位置中分別位於前述第1方向的兩端之第1端部測定位置及第2端部測定位置中的至少一個位置測定之電流值成為規定的閾值以上時輸出警告。
25. 一種離子植入方法，其使用離子植入裝置，該離子植入方法的特徵為，前述離子植入裝置具備：射束線裝置，輸送照射於晶圓之離子束；狹縫，設置於前述射束線裝置的下游；及射束電流測定裝置，設置於從前述狹縫沿射束行進方向分離之位置，前述射束線裝置包括：對前述離子束施加電場或磁場中的至少一種而使其向與射束行進方向正交之第1方向偏轉之偏轉裝置；沿與前述射束行進方向及前述第1方向正交之第2方向往復掃描前述離子束之掃描器；及將沿前述第2方向往復掃離子束進行平行化之平行化裝置；前述狹縫配置成前述第1方向與狹縫寬度方向一致， 且狹縫寬度構成為可變，前述射束電流測定裝置構成為能夠在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定射束電流，該離子植入方法具備：一邊藉由前述偏轉裝置改變沿前述第2方向往復掃描之離子束的前述第1方向的偏轉量，一邊獲取藉由前述射束電流測定裝置在前述第1方向的位置不同的複數個測定位置測定之複數個射束電流值，並計算沿前述第2方向往復掃描之離子束的前述第1方向的角度資訊；及依據前述所計算之前述第1方向的角度資訊調整照射於前述晶圓之離子束的植入角度，並以所調整之植入角度向前述晶圓照射離子束。

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