(57)【要約】【課題】注入処理の間に基板に照射されるイオンビームの状態を確認しつつ、基板の注入処理に要するトータルの時間を短縮することを主たる目的とする。【解決手段】イオンビーム３を照射するイオン注入処理工程を複数回実施して基板５へのイオン注入処理を完了するイオン注入装置で、イオン注入処理工程は、基板５がイオンビーム３の非照射位置に配置されるときに、支持部材６によって部分的に遮蔽されたイオンビーム３が測定器７に照射される第一のイオン注入処理工程と、基板５がイオンビーム３の非照射位置に配置されるときに、支持部材６による遮蔽なしにイオンビーム３が測定器７に照射される第二のイオン注入処理工程からなり、基板５へのイオン注入処理が完了するまでの間に、第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するように基板５を搬送制御する制御装置９を備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の搬送方向において前記基板の外形寸法よりも大きい寸法を有し、同方向において前記基板をその内側領域で支持せしめ、前記基板とともに搬送される支持部材と、
処理室内で前記基板が搬送される場所よりもイオンビームの進行方向側に配置され、前記基板が前記イオンビームの非照射位置にあるときに前記イオンビームの少なくとも一部が照射される測定器を備え、
前記処理室内で前記イオンビームの進行方向と交差する方向に前記基板を搬送して前記基板に前記イオンビームを照射するイオン注入処理工程を複数回実施して前記基板へのイオン注入処理を完了するイオン注入装置であって、
前記イオン注入処理工程は、
前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材によって部分的に遮蔽された前記イオンビームが前記測定器に照射される第一のイオン注入処理工程と、
前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材による遮蔽なしに前記イオンビームが前記測定器に照射される第二のイオン注入処理工程からなり、
前記基板へのイオン注入処理が完了するまでの間に、前記第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するように前記基板を搬送制御する制御装置を備えたイオン注入装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記イオンビームのビーム電流の変動に応じて前記基板を搬送制御して、前記第一のイオン注入処理工程と前記第二のイオン注入処理工程とを切り替える請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記請求項１または２記載のイオン注入装置は、複数枚の電極群からなる引出電極系を有するイオン源を備えているとともに、
前記引出電極系を構成する電極に流れる電流を測定し、当該測定結果を用いて前記引出電極系より引き出される前記イオンビームのビーム電流を算出するビーム電流算出システムを備えているとともに、
前記ビーム電流算出システムでの算出結果に応じて、前記制御装置が前記第一のイオン注入処理工程と前記第二のイオン注入処理工程を切り替えるイオン注入装置。
【請求項４】
前記第二のイオン注入処理工程は少なくとも２回実施されるとともに、前記第二のイオン注入処理工程が実施される間に前記第一のイオン注入処理工程が少なくとも１回実施されるように、前記制御装置は前記基板を搬送制御する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記基板へのイオン注入処理の開始から所定期間が経過するまでの間、前記第二のイオン注入処理工程の実施回数が前記第一のイオン注入処理工程の実施回数よりも多くなるように、前記制御装置は前記基板を搬送制御する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
基板の搬送方向において前記基板の外形寸法よりも大きい寸法を有し、同方向において前記基板をその内側領域で支持せしめ、前記基板とともに搬送される支持部材と、
処理室内で前記基板が搬送される場所よりもイオンビームの進行方向側に配置され、前記基板が前記イオンビームの非照射位置にあるときに前記イオンビームの少なくとも一部が照射される測定器を備え、
前記処理室内で前記イオンビームの進行方向と交差する方向に前記基板を搬送して前記基板に前記イオンビームを照射するイオン注入処理工程を複数回実施して前記基板へのイオン注入処理を完了するイオン注入方法であって、
前記イオン注入処理工程は、
前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材によって部分的に遮蔽された前記イオンビームが前記測定器に照射される第一のイオン注入処理工程と、
前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材による遮蔽なしに前記イオンビームが前記測定器に照射される第二のイオン注入処理工程からなり、
前記基板へのイオン注入処理が完了するまでの間に、前記第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するように前記基板を搬送するイオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板（ウェーハやガラス基板等）にイオンビームを照射して、基板へのイオン注入を行うイオン注入装置と当該イオン注入装置を用いたイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンビームと交差するように基板を往復搬送させて基板へのイオン注入処理を行うイオン注入装置では、基板の処理中にビーム電流を測定しておき、ビーム電流に変動が生じた場合には後続するイオン注入処理に影響がでないようにイオン注入装置の各種パラメーターの調整が行われる。
【０００３】
この種のイオン注入装置の例としては、特許文献１に記載のイオン注入装置がある。特許文献１に記載のイオン注入装置は、イオンビームと交差するようにウェーハを往復搬送してウェーハの全面にイオン注入処理を施す装置で、エンドステーション内でウェーハが搬送される位置よりもイオンビームの進行方向側で、かつ、イオンビームが照射される位置にドーズファラデーを配置している。このような構成の下、ウェーハがイオンビームの非照射位置に搬送されたときに、ドーズファラデーでウェーハに照射されるイオンビームのビーム電流が測定される。ビーム電流を測定した結果、ビーム電流の変動がウェーハ面内での均一なドーズ分布の形成に支障を来すような場合には、ドーズ分布が均一となるように次の搬送時にウェーハの搬送速度が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３０５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
注入処理によっては基板の搬送回数は多くなる。例えば、基板（シリコン等のウェーハやガラス基板）に注入されるイオンの注入量が多い場合や基板からの脱ガスを減らすことを目的として意図的に小さいビーム電流のイオンビームを用いて基板への注入処理を実施する場合には、基板の搬送回数は多くなる。
【０００６】
基板の搬送回数が多くなると、基板の注入処理に要する時間は長くなる。特許文献１ではウェーハを搬送する度にウェーハに照射されるイオンビームのビーム電流を測定しているので搬送回数に応じて測定回数も増加する為、注入処理に要する時間は一層長くなる。
【０００７】
本発明では、注入処理の間に基板に照射されるイオンビームの状態を確認しつつ、基板の注入処理に要するトータルの時間を短縮することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のイオン注入装置は、基板の搬送方向において前記基板の外形寸法よりも大きい寸法を有し、同方向において前記基板をその内側領域で支持せしめ、前記基板とともに搬送される支持部材と、処理室内で前記基板が搬送される場所よりもイオンビームの進行方向側に配置され、前記基板が前記イオンビームの非照射位置にあるときに前記イオンビームの少なくとも一部が照射される測定器を備え、前記処理室内で前記イオンビームの進行方向と交差する方向に前記基板を搬送して前記基板に前記イオンビームを照射するイオン注入処理工程を複数回実施して前記基板へのイオン注入処理を完了するイオン注入装置であって、前記イオン注入処理工程は、前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材によって部分的に遮蔽された前記イオンビームが前記測定器に照射される第一のイオン注入処理工程と、前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材による遮蔽なしに前記イオンビームが前記測定器に照射される第二のイオン注入処理工程からなり、前記基板へのイオン注入処理が完了するまでの間に、前記第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するように前記基板を搬送制御する制御装置を備えている。
【０００９】
放電発生時や装置の立ち上げ時、イオンビームのビーム電流は短期的に大きく変動する。しかしながら、イオンビームの源となるプラズマを生成するフィラメント等の部材の消耗が要因となる場合には、ビーム電流の変動は長期的にしか発生しない。このような点を考慮し、本発明では基板へのイオン注入処理が完了するまでに複数回実施されるイオン注入処理工程において、第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するようにした。
【００１０】
第一のイオン注入処理工程では第二のイオン注入処理工程に比べて基板の搬送距離が短くなる。上記構成であれば、全てのイオン注入処理工程で第二のイオン注入処理工程を実施する場合に比べてイオン注入処理に要するトータルの時間を短縮することができる。また、各注入処理工程では少なくともイオンビームの一部が測定器に照射されるように構成されているので、イオン注入処理中にイオンビームの状態を常に確認することもできる。
【００１１】
前記制御装置は、前記イオンビームのビーム電流の変動に応じて前記基板を搬送制御して、前記第一のイオン注入処理工程と前記第二のイオン注入処理工程とを切り替えるようにしてもよい。
【００１２】
上記構成を用いると、次のような処理をすることが可能となる。注入処理に使用されるイオンビームのビーム電流に大きな変動が生じた場合、その後に続くイオン注入処理工程がエラーとなることが考えられる。そこでビーム電流が大きく変動したときには、次のイオン注入処理工程を第二のイオン注入処理工程で行うように構成しておく。このような構成であれば、現在のイオンビームの状態を正確に把握し、後続するイオン注入処理工程で適切な補正を行うことが可能となる。また、イオンビームのビーム電流の変動がほとんど生じていないのであれば、基板に照射されるイオンビームの状態を正確に把握する必要はない。このような場合には、後続するイオン注入処理工程を第一のイオン注入処理工程で行うようにしておけばよい。
【００１３】
具体的な注入処理工程の切り替えは、次のようにしてもよい。イオン注入装置は、複数枚の電極群からなる引出電極系を有するイオン源を備えているとともに、前記引出電極系を構成する電極に流れる電流を測定し、当該測定結果を用いて前記引出電極系より引き出される前記イオンビームのビーム電流を算出するビーム電流算出システムを備えているとともに、前記ビーム電流算出システムでの算出結果に応じて、前記制御装置が前記第一のイオン注入処理工程と前記第二のイオン注入処理工程を切り替えるようにしてもよい。
【００１４】
第一のイオン注入処理工程では、基板がイオンビームの非照射位置に配置されているときに、イオンビームが支持部材によって一部遮蔽される。支持部材によって遮蔽されたイオンビームの一部でビーム電流が大きく変動している場合、測定器にはこの部分のイオンビームは照射されないので、測定器を用いてビーム電流の変動を検出することはできない。しかしながら、引出電極系より引き出されるイオンビームのビーム電流を算出することで、基板に照射されるイオンビーム全体のビーム電流の変動を知ることが可能となる。よって、上記構成を用いることで、第一のイオン注入処理工程と前記第二のイオン注入処理工程を適切に切り替えることが可能となる。
【００１５】
また、前記第二のイオン注入処理工程は少なくとも２回実施されるとともに、前記第二のイオン注入処理工程が実施される間に前記第一のイオン注入処理工程が少なくとも１回実施されるように、前記制御装置は前記基板を搬送制御するようにしてもよい。
【００１６】
連続する２つのイオン注入処理工程が実施される間に、イオンビームの状態が急激に変化する可能性は低い。第二のイオン注入処理工程でイオンビームの状態を正確に確認した後に実施されるイオン注入処理工程では、特別な事情がない限り、イオンビームの状態を改めて正確に確認する必要はない。この点を考慮して、第二のイオン注入処理工程が実施された後、第一のイオン注入処理工程を１回又は複数回実施してから、再び第二のイオン注入処理工程を実施するように構成したので、イオン注入処理を効率的に行うことが可能となる。
【００１７】
さらに、前記基板へのイオン注入処理の開始から所定期間が経過するまでの間、前記第二のイオン注入処理工程の実施回数が前記第一のイオン注入処理工程の実施回数よりも多くなるように、前記制御装置は前記基板を搬送制御するようにしてもよい。
【００１８】
イオン注入処理条件が変更された直後や停止中の装置を稼働させた直後は、装置の稼働状態が不安定となり、イオンビームのビーム電流は大きく変動し易い。よって、装置が安定稼働するまでの間、つまり、基板に対するイオン注入処理の開始から所定期間が経過するまでの間は、第二のイオン注入処理工程の実施回数を第一のイオン注入処理工程よりも多くしておき、基板に照射されるイオンビームの状態を正確に確認できるように構成しておく。
【００１９】
本発明の注入方法は、基板の搬送方向において前記基板の外形寸法よりも大きい寸法を有し、同方向において前記基板をその内側領域で支持せしめ、前記基板とともに搬送される支持部材と、処理室内で前記基板が搬送される場所よりもイオンビームの進行方向側に配置され、前記イオンビームのビーム電流を測定する測定器を備え、前記処理室内で前記イオンビームの進行方向と交差する方向に前記基板を搬送して前記基板に前記イオンビームを照射するイオン注入処理工程を複数回実施して前記基板へのイオン注入処理を完成させるイオン注入方法であって、前記イオン注入処理工程は、前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材によって部分的に遮蔽された前記イオンビームの一部が前記測定器に照射される第一のイオン注入処理工程と、前記基板が前記イオンビームの非照射位置に配置されるときに、前記支持部材による遮蔽なしに前記イオンビームが前記測定器に照射される第二のイオン注入処理工程とからなり、前記基板へのイオン注入処理が完了するまでの間に、前記第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施する。
【発明の効果】
【００２０】
放電発生時や装置の立ち上げ時、イオンビームのビーム電流は短期的に大きく変動する。しかしながら、イオンビームの源となるプラズマを生成するフィラメント等の部材の消耗が要因となる場合には、ビーム電流の変動は長期的にしか発生しない。このような点を考慮し、基板へのイオン注入処理が完了するまでに複数回実施されるイオン注入処理工程において、第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するようにしたので、全てのイオン注入処理工程で第二のイオン注入処理工程を実施する場合に比べて、イオン注入処理に要するトータルの時間を短縮することができる。また、各注入処理工程では少なくともイオンビームの一部が測定器に照射されるように構成されているので、イオン注入処理中にイオンビームの状態を常に確認することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】イオン注入装置の一構成例を示す概略図である。
【図２】基板搬送に係る説明図である。
【図３】各注入処理工程の説明図である。（Ａ）は第一の注入処理工程の説明図である。（Ｂ）は第二の注入処理工程の説明図である。
【図４】引出電極系の一構成例を示す概略図である。
【図５】引出電極系の別の構成例を示す概略図である。
【図６】イオン注入処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】イオン注入処理の別の例を示すフローチャートである。
【図８】ビーム電流の変動とドーズに関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るイオン注入装置に関し、図１、図２を参照して説明する。
【００２３】
図１には、イオン注入装置の構成を示す概略図が記載されている。このイオン注入装置の構成について簡単に説明する。なお、図示されるＸＹＺ軸の方向は互いに直交しており、この関係については後述する別の図においても同様である。
【００２４】
プラズマ生成容器１は図示されるＸ軸方向の寸法に比べてＹ軸方向の寸法が長い直方体の容器で、その内部にはガスボンベ８からプロセスガス（ＢＦ３やＰＨ３等）が供給されている。プラズマ生成容器１の電位は加速電源Ｖaccによって所定の電位に固定されている。また、プラズマ生成容器１の内部にはフィラメントＦが導入されていて、フィラメントＦとプラズマ生成容器１との間にはアーク電源Ｖarcが接続されている。
【００２５】
フィラメントＦの両端にはフィラメント電源Ｖfが接続されていて、この電源によってフィラメントＦが加熱され、フィラメントＦから熱電子が放出される。この熱電子がガスボンベ８から供給されたプロセスガスに衝突し、プロセスガスが電離してプラズマＰが生成される。
【００２６】
プラズマ生成容器１のＺ軸方向側の面には開口が形成されていて、プラズマＰからリボン状のイオンビーム３（この例では、イオンビームの断面がＸ軸方向よりもＹ軸方向の寸法が長いイオンビーム）を引出す為の引出電極系２が当該開口に隣接配置されている。引出電極系２は複数枚の電極から構成されていて、例えば、図１に記載されているように４枚の電極から構成されている。プラズマ生成容器１側から、加速電極２a、引出電極２b、抑制電極２c、接地電極２dが順に並べられていて、各電極は互いに電気的に離間している。また、これらの電極にはイオンビーム３を通過させる為の複数の丸孔や複数のスリット、あるいは、単一のスリットが形成されている。
【００２７】
この例では、加速電極２aとプラズマ生成容器１の間にはバイアス電源Ｖbiasが接続されており、引出電極系２より引き出されるイオンビーム３中に含まれる特定イオン種の割合が大きくなるように、プロセスガスの種類に応じて適切な電圧が印可されるように構成されている。接地電極２dは電気的に接地されていて、抑制電極２cには負電圧を印加する抑制電源Ｖsupが接続されている。また、引出電極２bには、正の電荷を有するイオンビーム３を引出電極系２から引き出す為にプラズマ生成容器１を基準にして負電圧を印可する引出電源Ｖextが接続されている。
【００２８】
引出電極系２より引き出されるイオンビーム３は図示されるＺ軸方向に進行し、処理室４内に照射される。処理室４に照射されるイオンビーム３の外形は、Ｙ軸方向では処理室４に配置される基板５の寸法よりも長く、Ｘ軸方向では基板５の寸法よりも短い。基板５は処理室4内で支持部材６により支持された状態で、図示されない駆動機構によってＸ軸方向に往復搬送される。これにより、基板５の全面にイオンビーム３が照射される。
【００２９】
この例では、イオンビーム３はＹ軸方向に長いリボン状のイオンビームを想定しているが、本発明で使用されるイオンビームはこのようなリボン状のイオンビームに限られない。例えば、スポット状のイオンビームを引出電極系２より引出し、これをＹ軸方向に磁場あるいは電場で走査したものであってもよい。このようなイオンビームであっても、リボン状のイオンビームの例と同様に、基板５をＸ軸方向に沿って往復搬送することで、基板５の全面にイオンビームを照射することができる。
【００３０】
また、図１にはアーク放電型のイオン源ＩＳが図示されているが、本発明で使用されるイオン源ＩＳは高周波型のイオン源であってもよい。さらに、イオン源ＩＳから処理室４までの経路に、質量分析電磁石を配置して、イオンビーム３に含まれる様々なイオンから特定のイオンを質量分析により選別するようにしてもよい。
【００３１】
処理室４には、イオンビーム３が照射される位置に測定器７が配置されている。この測定器７は、例えばＹ軸方向に沿って配置された複数のファラデーカップで構成されている。また、制御装置９は図示されない駆動機構を制御し、基板５の搬送制御を行う機能を有している。制御装置９は、一例として図１に描かれているように、測定器７での測定結果を信号Ｓ１として受信し、これに基づいて基板５の搬送制御を行う制御信号Ｓ２を図示されない駆動機構に送信する。そして、駆動機構による基板５の搬送位置を制御して、後述する第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程との切り替えを行う。
【００３２】
図２にはＺ軸方向から視た処理室４内の様子が描かれている。基板５は支持部材６により支持された状態で、実線で描かれている矢印の方向に沿って、図２の右側から左側に向けて図示されない駆動機構によって搬送される。この搬送の途中で基板５がイオンビーム３を横切ることで、基板５の全面にイオンビーム３が照射される。破線で描かれているように図２の左側の位置に基板５が搬送されると、今度は図の左側から右側に向けて図示されない駆動機構によって基板５の搬送が行われる。本発明では、基板５へのイオン注入処理が完了するまでの間に、処理室４内で基板５がイオンビーム３を横切って左側から右側に、もしくは右側から左側に搬送されるイオン注入処理工程が複数回実施される。
【００３３】
基板５にイオンビーム３が照射されていないとき、換言すれば、基板５がイオンビーム３の非照射位置にあるとき、イオンビーム３は図２に描かれているように測定器７に照射される。これにより、基板５にイオン注入処理が行われている間に、基板５に照射されるイオンビーム３の状態（具体的には、ビーム電流やイオンビームの形状等）を確認することができる。
【００３４】
本発明は上記したイオン注入処理工程を２種類有している。これらのイオン注入処理工程を組み合わせて、基板５へのイオン注入処理が実施される。各イオン注入処理工程について、図３をもとに説明する。図３には処理室４を上から（図１のＹ軸方向と反対側から）視たときの様子が描かれている。図３（Ａ）は第一のイオン注入処理工程の説明図で、図３（Ｂ）は第二のイオン注入処理工程の説明図である。２種類のイオン注入処理工程の違いは基板５の搬送位置にある。
【００３５】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）には、イオンビーム３の右側から左側に向けて基板５が搬送される様子が描かれている。基板５を支持する支持部材６は、基板５の搬送方向において基板５をその内側領域で支持している。換言すると、基板５の搬送方向において、基板５の寸法よりも支持部材６の寸法の方が大きい。
【００３６】
各イオン注入処理工程において、基板５が実線で描かれる右側の位置から破線で描かれる左側の位置に搬送されるまでの間に、基板５はイオンビーム３が照射される位置と照射されない位置に配置される。図３（Ａ）と図３（Ｂ）において、基板５が実線や破線で描かれている位置に配置されているときには、基板５にはイオンビーム３が照射されていない。本発明ではこの位置のことをイオンビーム３の非照射位置と呼んでいる。反対に、基板５がイオンビーム３と重なる位置に配置されたとき、基板５にはイオンビーム３が照射される。
【００３７】
図３（Ａ）に描かれる第一のイオン注入処理工程において、基板５がイオンビーム３の非照射位置に配置されるとき、基板５を支持している支持部材６によって一部が遮蔽された状態で、イオンビーム３は測定器７に照射される。一方、図３（Ｂ）に描かれる第二のイオン注入処理工程において、基板５がイオンビーム３の非照射位置に配置されるとき、支持部材６による遮蔽なしにイオンビーム３は測定器７に照射される。
【００３８】
放電発生時や装置の立ち上げ時、イオンビーム３のビーム電流は短期的に大きく変動する。しかしながら、イオンビーム３の源となるプラズマＰを生成するフィラメントＦ等の部材の消耗が要因となる場合には、ビーム電流の変動は長期的にしか発生しない。このような点を考慮し、本発明では基板５へのイオン注入処理が完了するまでに複数回実施されるイオン注入処理工程において、第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するようにしている。
【００３９】
第一のイオン注入処理工程は、第二のイオン注入処理工程と比較して基板５の搬送距離が短いので、注入処理工程を行うのに要する時間が短くなる。本発明の構成では第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施するようにしたので、全てのイオン注入処理工程で第二のイオン注入処理工程を実施する特許文献１の構成に比べて、イオン注入処理に要するトータルの時間を短縮することができる。また、各イオン注入処理工程が実施されている間に、少なくともイオンビームの一部が測定器７に照射されるように構成されているので、イオン注入処理中にイオンビームの状態を常に確認することも可能となる。
【００４０】
第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程は、イオンビーム３のビーム電流の変動に応じて切り替えるようにすればいい。ビーム電流の変動を検出する手段としては、一例として測定器７が用いることが考えられる。測定器７には各イオン注入処理工程を実施している間にイオンビーム３の少なくとも一部が照射されるので、これを測定してビーム電流の変動を検出することが可能とおなる。
【００４１】
ビーム電流の変動に応じたイオン注入処理工程の切り替えに関しては、具体的には次のように行うことが考えられる。注入処理に使用されるイオンビーム３のビーム電流に大きな変動が生じた場合、その後に続くイオン注入処理工程がエラーとなることが考えられる。そこでビーム電流が大きく変動したときには、次のイオン注入処理工程を第二のイオン注入処理工程で行うように構成しておく。このようにしておけば、現在のイオンビーム３の状態を正確に把握し、後続するイオン注入処理工程で適切な補正を行うことが可能となる。
【００４２】
また、イオンビーム３のビーム電流の変動がほとんど生じていないのであれば、基板５に照射されるイオンビーム３の状態を正確に把握する必要はない。このような場合には、後続するイオン注入処理工程を第一のイオン注入処理工程で行うようにしておけばよい。なお、ビーム電流に変動が生じているかどうかの判別は、次のようにして行うことが考えられる。先のイオン注入処理工程で測定されたビーム電流値や予め実験等により決定された値、あるいはイオン注入処理の開始前に測定されたビーム電流値等を基準値として、この基準値と実測されたビーム電流値との差に基づいて、ビーム電流の変動の有無を判別する。
【００４３】
ビーム電流の変動を検出する手段は測定器７以外の手段であってもよい。例えば、プラズマの濃さに応じて各イオン注入処理工程を切り替えるようにしてもよい。具体的にはアーク電源Ｖａｒｃを流れるアーク電流をモニターしてきおき、この値と所定の基準値とを比較して、基準値との差が大きい場合には次のイオン注入処理工程で第二のイオン注入処理工程を実施する。
【００４４】
また、アーク電流とは別に引出電極系２から引き出されるイオンビーム３のビーム電流を計算により求め、算出結果に基づいて第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程とを切り替えるようにしてもよい。
【００４５】
この手法に関して図４、図５を用いて説明する。図１においてイオン源ＩＳの構成を説明したが、イオンビーム３を引き出す引出電極系２の構成は図１に記載される構成以外に様々な構成が存在している。図４、図５にはこれらの一例が描かれている。プラズマ生成容器１から引出されるイオンビーム３の一部は引出電極系２を通過する過程で引出電極系２を構成する電極に衝突し、各電極に接続されている電源を通じて大地に流れ出る。
【００４６】
プラズマ生成容器１には大地との間に電源が接続されていて、理想的にはこの電源による印可電圧に応じた電流がイオンビーム３として引出電極系２から引出される。しかしながら、前述したように一部のイオンビーム３は電極に衝突する。これを踏まえて、一部のイオンビーム３が電極に衝突して大地に流出する電流を計測し、この計測値を理想的なビーム電流の値（イオンビーム３が電極に衝突しないと仮定した時のビーム電流値）から差し引くことで引出電極系２から引出されるイオンビーム３のビーム電流を算出する。
【００４７】
本発明では引出電極系２から引出されるイオンビーム３として算出されたビーム電流を引出電流と呼んでいる。引出電流の値と予め定められた基準値とを比較し、比較結果に応じて第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程を切り替えるようにしてもよい。
【００４８】
これらの構成について具体的に説明すると、大地に流出するビーム電流の計測には、図４や図５に記載の第一の電流計１０、第二の電流計１１、第三の電流計１２を使用する。そして、これらの電流計で計測された電流値Ｉｇ、Ｉｓ、Ｉｅと理想的なビーム電流の値であるＩａｃｃから引出電極系２を通じて引き出されるイオンビーム３のビーム電流（引出電流）の算出が行われる。
【００４９】
各図の構成に応じて引出電流の算出式を述べると、図４の構成では、引出電流＝Ｉａｃｃ−（Ｉｇ＋Ｉｓ）となる。また、図５の構成では、引出電流＝Ｉａｃｃ−（Ｉｇ＋Ｉｓ＋Ｉｅ）となる。ここで述べたビーム電流を算出するシステムは、各電極に接続された電流計と図１に記載の制御装置９とで構成されている。また、制御装置９とは別の制御装置を設けておき、この制御装置にビーム電流を算出する機能を持たせるようにしてもよい。
【００５０】
第一のイオン注入処理工程では、基板５がイオンビーム３の非照射位置に配置されているときに、イオンビーム３が支持部材６によって一部遮蔽される。支持部材６によって遮蔽されたイオンビーム３の一部でビーム電流が大きく変動している場合、測定器７ではこの変動を検出することができない。しかしながら、引出電極系２より引き出されるイオンビーム３のビーム電流を算出することで、イオンビーム全体のビーム電流の変動を知ることが可能となり、第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程を適切に切り替えることができる。
【００５１】
また、次のようにして第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程を実施してもよい。基板５へのイオン注入処理で実施される全てのイオン注入処理工程のうち、第二のイオン注入処理工程を少なくとも２回実施する。そして、先に実施された第二のイオン注入処理工程と次に実施される第二のイオン注入処理工程との間に、第一のイオン注入処理工程を少なくとも１回実施する。
【００５２】
具体的に言えば、図６に描かれるような構成となる。図６では第二のイオン注入処理工程が実施された後に第一のイオン注入処理工程が２回実施されている。連続する２つのイオン注入処理工程が実施される間に、イオンビーム３の状態が急激に変化する可能性は低い。よって、第二のイオン注入処理工程でイオンビーム３の状態を正確に確認した後に実施されるイオン注入処理工程では、特別な事情がない限り、イオンビーム３の状態を改めて正確に確認する必要はない。この点を考慮して、第二のイオン注入処理工程が実施された後、第一のイオン注入処理工程を１回又は複数回実施してから、再び第二のイオン注入処理工程を実施するように構成しておけば、イオン注入処理を効率的に行うことが可能となる。
【００５３】
さらに、次のようにして第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程を実施してもよい。基板５へのイオン注入処理の開始から所定期間が経過するまでの間、第二のイオン注入処理工程の実施回数が第一のイオン注入処理工程の実施回数を上回るようにする。
【００５４】
具体的に言えば、図７に描かれる構成となる。図７では４回目のイオン注入処理工程が実施されるまでの間（所定期間）、第二のイオン注入処理工程だけを実施している。イオン注入処理条件が変更された直後や停止中の装置を稼働させた直後は、装置の稼働状態が不安定となり、イオンビーム３のビーム電流は大きく変動し易い。よって、装置が安定稼働するまでの間、つまり、基板５に対するイオン注入処理の開始から所定期間が経過するまでの間は、第二のイオン注入処理工程の実施回数を第一のイオン注入処理工程よりも多くしておき、基板に照射されるイオンビーム３の状態を正確に確認できるように構成しておく。なお、所定期間については、過去の実験データ等から求めておくようにすればよい。また、複数の所定期間を制御装置９に記憶させておき、装置の運転状況等に応じて使い分けるようにしてもよい。
【００５５】
上記したイオンビーム３のビーム電流の測定や算出は、第一のイオン注入処理工程では行わずに、第二のイオン注入処理工程だけで行われるようにしておいてもよい。第二のイオン注入処理工程で得られたビーム電流の値に基づいて、基板５に注入されるイオンの注入量（ドーズ）を補償するには、次のような手法を用いることが考えられる。
【００５６】
ここでは、表１に示すイオン注入処理を想定している。
【表１】
2015173052.tif 000003
【００５７】
表１に記載の用語に関して、以下に説明する。
作業：一連の注入処理で実施される作業。
順番：作業が行われる順番。表１には作業が時系列順に並べられている。
ビームチューニング：イオンビームのパラメーターの調整作業。この作業では主にビーム電流の値が調整される。ビームチューニングは、イオン注入処理が開始される前と第二のイオン注入処理工程の実施後に行われる。
注入：第一のイオン注入処理工程と第二のイオン注入処理工程で構成される一連の注入処理工程。
注入（補償なし）：最後のビームチューニング後に行われる一連のイオン注入処理工程。後述する説明では、この注入時にドーズ補償を行う為に各種パラメーターの調整が行われる。なお、表１に記載のスキャン回数ｎ３、スキャン速度ｖ３、平均ビームＩ３、ドーズΦ３はドーズ補償を行わないときのパラメーターである。
ビームチェック：第二のイオン注入処理工程で行われるビーム電流の測定や算出。
スキャン回数：基板がイオンビームを横切る回数。
スキャン速度：基板がイオンビームを横切るときの基板の搬送速度。注入毎にスキャン速度は異なっていてもいいが、各注入がなされている間のスキャン速度は一定である。
注入時間：注入に要する時間。
狙いのドーズ：目標とするドーズ。
実際のドーズ：基板に注入される実際のドーズ。ビーム電流の変動により、狙いのドーズと実際のドーズとの間には差が生じる。
平均ビーム：リボン状のイオンビームの長手方向のビーム電流分布を平均化したもの。
注入時間：注入に要する時間。
【００５８】
表１の例では、ビームチューニングは３回実施され、ビームチェックは２回実施されているが、実際のイオン注入処理ではこれらの回数を必要に応じて変更してもよい。図８には、横軸を時間、縦軸を平均ビーム電流として、イオン注入処理が行われている間にイオンビーム３のビーム電流が変動する様子が描かれている。この図ではビーム電流が時間とともに減少する例が示されているが、時間とともに増加する場合もありうる。例えば、フィラメントＦが消耗した場合、一般にビーム電流は増加する。なお、図８（Ａ）と図８（Ｂ）は同一の図であるが、狙いのドーズと実際のドーズが示す場所が明確となるように２つの図面に分けて描かれている。以下、図８と表１に基づいて、具体的なドーズ補償の手法について説明する。
【００５９】
ドーズは、ビーム電流とスキャン回数に比例し、スキャン速度に反比例して変動する。ここで比例定数をｋとすると、狙いのドーズΦ１とΦ２は次の数１、数２として表すことができる。
【００６０】
＜数１＞
Φ１＝ｋ×Ｉ１×ｎ１／ｖ１
＜数２＞
Φ２＝ｋ×Ｉ２×ｎ２／ｖ２
【００６１】
ビーム電流が変動しない場合、各注入では数１、数２に基づいて基板５にイオンが注入されることになる。しかし、実際にはビーム電流は変動するので、図８（Ａ）と図８（Ｂ）を比較すればわかるように狙いのドーズと実際のドーズは一致していない。
【００６２】
表１に記載の１回目の注入による実際のドーズをΦ１Ｒとし、２回目の注入による実際のドーズをΦ２Ｒとすると、Φ１ＲとΦ２Ｒは次の数３、数４として表すことができる。なお、イオン注入処理の開始から１回目のビームチェックが実施されるまでの間と１回目のビームチェックが実施されてから２回目のビームチェックが実施されるまでの間では、ビーム電流の測定等をしていないので、ビーム電流がどのように変動するのかは不明である。ここではビーム電流を測定等していない間には、ビーム電流は線形的に変化しているものと仮定している。
【００６３】
＜数３＞
Φ１Ｒ＝Φ１×（Ｉ１´×ｔ１＋（Ｉ１−Ｉ１´）×ｔ１／ｔ２）／（Ｉ１×ｔ１）
＝Φ１×（Ｉ１＋Ｉ１´）／（２×Ｉ１）
＜数４＞
Φ２Ｒ＝Φ２×（Ｉ２´×ｔ２＋（Ｉ２−Ｉ２´）×ｔ１／ｔ２）／（Ｉ２×ｔ１）
＝Φ２×（Ｉ２＋Ｉ２´）／（２×Ｉ２）
【００６４】
上記したようにドーズはビーム電流とスキャン回数に比例し、スキャン速度に反比例するので、これらのパラメーターを調整することで、ドーズ補償を実施することが可能となる。
【００６５】
まず、スキャン速度の調整によってドーズ補償を実施する場合を考える。ドーズ補償を行わない場合、ｖ３は次の数５で表される。なお、Φは最終的なターゲットドーズのことで、Φ＝Φ１+Φ２+Φ３で表される。
【００６６】
＜数５＞
ｖ３＝ｋ×Ｉ３×ｎ３／Φ３
＝ｋ×Ｉ３×ｎ３／（Φ−（Φ１＋Φ２））
【００６７】
次に、実際のドーズを考慮してスキャン速度の調整を行う場合、スキャン速度は次の数６で表される。なお、数６に記載のｖ３Ｃは調整後のスキャン速度である。
【００６８】
＜数６＞
ｖ３Ｃ＝ｋ×Ｉ３×ｎ３／（Φ−（Φ１Ｒ+Φ２Ｒ））
【００６９】
このようなスキャン速度ｖ３Ｃを用いて、表１に記載の最後の注入を行えば、ドーズ補償を行うことが可能となる。
【００７０】
次に、ビーム電流の調整によってドーズ補償を実施する場合を考える。ドーズ補償を行わない場合、Ｉ３は次の数７で表される。
【００７１】
＜数７＞
Ｉ３＝ｖ３×Φ３／（ｋ×ｎ３）
＝ｖ３×（Φ−（Φ１+Φ２））／（ｋ×ｎ３）
【００７２】
スキャン速度の調整と同様に実際のドーズを考慮してビーム電流Ｉ３を調整してドーズ補償を行う場合、ビーム電流は次の数８で表される。なお、数８に記載のＩ３Ｃは調整後のビーム電流である。
【００７３】
＜数８＞
Ｉ３Ｃ＝ｖ３×（Φ−（Φ１Ｒ＋Φ２Ｒ））／（ｋ×ｎ３）
【００７４】
このようなビーム電流Ｉ３Ｃを用いて、表１に記載の最後の注入を行えば、ドーズ補償を行うことが可能となる。
【００７５】
スキャン速度やビーム電流の調整により、ドーズ補償を実施する例について述べたが、これらの手法には次に示す問題が内在する。
【００７６】
スキャン速度を調整する場合、駆動機構の機械的な制約からスキャン速度には最大スキャン速度ｖｍａｘと最小スキャン速度ｖｍｉｎが存在している。よって、数６で述べた調整後のスキャン速度ｖ３Ｃを最大スキャン速度ｖｍａｘよりも大きい値にすることは不可能である。同様に、調整後のスキャン速度ｖ３Ｃを最小スキャン速度ｖｍｉｎよりも小さい値にすることも不可能である。
【００７７】
このような場合には、スキャン速度の調整に加えて、スキャン回数を増減させて調整後のスキャン速度ｖ３Ｃが最小スキャン速度ｖｍｉｎと最大スキャン速度ｖｍａｘの間に入るように調整する。このような手法を用いると、所望するドーズ補償を実現することが可能となる。
【００７８】
また、ビーム電流を調整する場合、ビーム電流にも構造的な制約から最大ビーム電流Ｉｍａｘと最小ビーム電流Ｉｍｉｎが存在する。よって、スキャン速度の調整と同様に、数８で述べた調整後のビーム電流Ｉ３Ｃが最大ビーム電流Ｉｍａｘと最小ビーム電流Ｉｍｉｎの間の値にならない場合には、ビーム電流の調整に加えて、スキャン回数を増減させて調整後のビーム電流Ｉ３Ｃが最大ビーム電流Ｉｍａｘと最小ビーム電流Ｉｍｉｎの間に入るように調整する。このような手法を用いると、所望するドーズ補償を実現することが可能となる。
【００７９】
＜その他の変形例＞
基板５の搬送方向は、Ｘ軸方向でなくてもよい。イオンビーム３の進行方向であるＺ軸方向と交差する方向であって、基板５の搬送により基板５の全面にイオンビーム３が照射される方向であればどのような方向であっても構わない。
【００８０】
上記実施例では、支持部材６に支持される基板５の枚数は１枚であったが、基板５の枚数は複数枚であっても構わない。また同様に、支持部材６の個数も１つではなく複数設けられていてもよい。支持部材６を複数設ける場合、各支持部材に１枚あるいは複数枚の基板５を支持させ、各支持部材６を交互に搬送して基板５へのイオン注入を行うことが考えられる。
【００８１】
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・プラズマ生成容器
２・・・引出電極系
３・・・イオンビーム
４・・・処理室
５・・・基板
６・・・支持部材
７・・・測定器
９・・・制御装置
【図１】
2015173052.tif 000004
【図２】
2015173052.tif 000005
【図３】
2015173052.tif 000006
【図４】
2015173052.tif 000007
【図５】
2015173052.tif 000008
【図６】
2015173052.tif 000009
【図７】
2015173052.tif 000010
【図８】
2015173052.tif 000011