(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電源と、前記高電圧電源の出力電圧を制御する指令信号を生成する制御装置と、前記出力電圧が印加される電極装置と、前記電極装置に印加される実電圧を計測する測定装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記高電圧電源に目標電圧を出力させるための第１指令信号を生成する第１生成部と、
前記測定装置により計測される実電圧が前記目標電圧または前記目標電圧に近い電圧となるように前記第１指令信号を補完する第２指令信号を生成する第２生成部と、
前記高電圧電源に、前記第１指令信号および前記第２指令信号を合成して得られる合成指令信号を出力する指令部と、を含むことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記第１生成部および前記第２生成部のそれぞれは、デジタルの指令値をアナログの指令信号に変換するＤ／Ａ（Digital to Analog）コンバータを含み、
前記指令部は、前記高電圧電源に、前記目標電圧の値を表す第１指令値をＤ／Ａ変換して得られる第１指令信号と、前記実電圧を前記目標電圧または前記目標電圧に近い電圧に補完するための電圧の値を表す第２指令値をＤ／Ａ変換して得られる第２指令信号とを合成した前記合成指令信号を出力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】
前記第１指令値の単位量変化に対応する前記出力電圧の変化値である第１ステップ電圧よりも、前記第２指令値の単位量変化に対応する前記出力電圧の変化値である第２ステップ電圧が小さいことを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記第２ステップ電圧は、前記第１ステップ電圧の１／１０〜１／１０００となるように構成されることを特徴とする請求項３に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記第２生成部は、前記第１生成部が生成可能な前記第１ステップ電圧きざみの電圧値についての中間値を実現するために前記第２指令信号を生成することを特徴とする請求項３または４に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記第１指令値の変更により調整可能な前記出力電圧の変化幅よりも、前記第２指令値の変更により調整可能な前記出力電圧の変化幅が小さいことを特徴とする請求項２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】
前記第２生成部は、前記指令信号の変化に起因しない前記出力電圧の電圧変動を補正するために前記第２指令信号を生成す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】
前記第２生成部は、前記高電圧電源の温度変化に起因する前記電圧変動を補正するために前記第２指令信号を生成することを特徴とする請求項７に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記制御装置は、所定の更新期間内に計測される前記実電圧と前記目標電圧の差である目標補正電圧に基づいて、前記更新期間の経過ごとに前記第２指令信号の出力値を前記第２生成部に更新させる管理部をさらに含み、
前記管理部は、前記第２指令信号の更新による前記出力電圧の電圧変動が第１閾値電圧以内となるように前記第２指令信号の更新を制限する出力電圧補正モードを提供することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記管理部は、前記目標補正電圧が前記第１閾値電圧よりも小さい第２閾値電圧以内となった場合、それ以降の更新期間において、前記第２指令信号の更新による前記出力電圧の電圧変動が前記第２閾値電圧以内となるように前記第２指令信号の更新を制限する出力電圧安定化モードを提供することを特徴とする請求項９に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記測定装置は、前記電極装置に印加される実電圧を分圧して計測するための分圧器を含み、
前記分圧器は、抵抗の温度係数が正である正温度係数抵抗器と、抵抗の温度係数が負である負温度係数抵抗器とが組み合わされてい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】
前記分圧器は、前記高電圧電源の出力に接続される測定端子と、基準電圧に接続される基準端子と、前記測定端子と前記基準端子の間に設けられる分圧端子と、を有し、
前記測定端子と前記分圧端子の間には、一つ以上の正温度係数抵抗器と一つ以上の負温度係数抵抗器が直列に接続され、
前記分圧端子と前記基準端子の間には、一つ以上の正温度係数抵抗器と一つ以上の負温度係数抵抗器が直列に接続され、
前記分圧端子の電圧を計測することにより前記実電圧を導出することを特徴とする請求項１１に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記測定端子と前記分圧端子の間には、正温度係数抵抗器および負温度係数抵抗器がそれぞれ同数設けられることを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記分圧端子と前記基準端子の間には、正温度係数抵抗器および負温度係数抵抗器がそれぞれ同数設けられることを特徴とする請求項１２または１３に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
前記分圧器は、前記正温度係数抵抗器および前記負温度係数抵抗器を冷却するための冷却機構をさらに有することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
イオン注入のためのイオンビームを所定の走査方向に往復走査させるビーム走査器と、
前記ビーム走査器により往復走査されるイオンビームを平行化する平行化レンズ電極装置と、をさらに備え、
前記高電圧電源は、前記平行化レンズ電極装置に直流高電圧を出力することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
イオン注入のためのイオンビームの進行方向を変化させる角度エネルギーフィルタ電極装置をさらに備え、
前記高電圧電源は、前記角度エネルギーフィルタ電極装置に直流高電圧を出力することを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１８】
イオン注入のためのイオンビームを生成するイオン源と、前記イオン源からイオンを引き出すための引出電極と、をさらに備え、
前記高電圧電源は、前記引出電極に直流高電圧を出力することを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１９】
高電圧電源と、前記高電圧電源の出力電圧を制御する指令信号を生成する制御装置と、前記出力電圧が印加される電極装置と、前記電極装置に印加される実電圧を計測する測定装置と、を備えるイオン注入装置の制御方法であって、
前記高電圧電源に目標電圧を出力させるための第１指令信号を生成することと、
前記測定装置により計測される実電圧が前記目標電圧または前記目標電圧に近い電圧となるように前記第１指令信号を補完する第２指令信号を生成することと、
前記高電圧電源に、前記第１指令信号および前記第２指令信号を合成して得られる合成指令信号を出力することと、を含むことを特徴とするイオン注入装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、導電性を変化させる目的、半導体ウエハの結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウエハにイオンを注入する工程（以下、「イオン注入工程」と称する場合がある）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、イオン源によってイオンを生成し、生成したイオンを加速してイオンビームを形成する機能と、そのイオンビームを真空処理室まで輸送し、処理室内のウエハにイオンビームを照射する機能を有する。
【０００３】
イオン注入装置は、例えば、イオン源、引出電極、質量分析磁石装置、ビーム走査装置、ビーム平行化装置、角度エネルギーフィルタ装置、ウエハ処理室等が、ビームラインに沿って配置されており、半導体用基板であるウエハにイオンを注入するように構成されている。ビームラインを構成するこれらの装置は、電圧を印加した電極間に生じる電界や、磁石装置が発生する磁界を用いてイオンビームを制御する。例えば、ビームラインを構成する装置の電極間へ印加される電圧を制御するために、高出力専用電源と低出力専用電源とが組み合わせて用いられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１２２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ビームラインを構成する装置の電極に印加される電圧が変化すると、ビームラインにより輸送されるイオンビームの軌道やウェハへの入射角度が変化しうる。イオンビームの軌道やウェハへの入射角度が変化すると、イオンビームとウェハとの相互作用の態様が変化し、イオン注入の処理結果に影響を与えるかもしれない。
【０００６】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、電極装置に印加される電圧の精度を高め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、高電圧電源と、高電圧電源の出力電圧を制御する指令信号を生成する制御装置と、出力電圧が印加される電極装置と、電極装置に印加される実電圧を計測するための測定装置と、を備える。制御装置は、高電圧電源に目標電圧を出力させるための第１指令信号を生成する第１生成部と、測定装置により計測される実電圧が目標電圧または目標電圧に近い電圧となるように第１指令信号を補完する第２指令信号を生成する第２生成部と、高電圧電源に、第１指令信号および第２指令信号を合成して得られる合成指令信号を出力する指令部と、を含む。
【０００８】
本発明の別の態様は、イオン注入装置の制御方法である。この方法は、高電圧電源と、高電圧電源の出力電圧を制御する指令信号を生成する制御装置と、出力電圧が印加される電極装置と、電極装置に印加される実電圧を計測するための測定装置と、を備えるイオン注入装置の制御方法であって、この方法は、高電圧電源に目標電圧を出力させるための第１指令信号を生成することと、測定装置により計測される実電圧が目標電圧または目標電圧に近い電圧となるように第１指令信号を補完する第２指令信号を生成することと、高電圧電源に、第１指令信号および第２指令信号を合成して得られる合成指令信号を出力することと、を含む。
【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】
本発明によれば、電極装置に印加される電圧の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のある実施の形態に係るイオン注入装置を概略的に示す上面図である。
【図２】図１に示すビーム輸送ラインユニットの一部の概略構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す最終エネルギーフィルターの概略構成を示す側面図である。
【図４】制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】指令電圧と出力電圧の関係を模式的に示すグラフである。
【図６】測定装置が有する分圧器の構成を模式的に示す図である。
【図７】単位指令電圧とステップ電圧の関係を模式的に示すグラフである。
【図８】目標電圧と実電圧にずれが生じている様子を示すグラフである。
【図９】目標電圧と実電圧のずれを補正する様子を示すグラフである。
【図１０】目標電圧と実電圧のずれを補正する様子を示すグラフである。
【図１１】出力電圧補正モードで実電圧を補正する様子を示すグラフである。
【図１２】出力電圧安定化モードで実電圧を補正する様子を示すグラフである。
【図１３】制御装置による電圧制御の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明のある実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す平面図である。
【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】
図１は、本発明のある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。図１には、イオン注入装置１００のビームライン部の構成要素のレイアウトが示されている。イオン注入装置１００のビームライン部は、イオン源１０と、被処理物のための処理室と、を備えており、イオン源１０から被処理物（例えば基板またはウェハ４０）に向けてイオンビームＢを輸送するよう構成されている。
【００１４】
本書においては説明の便宜上、ビームライン部における基準軌道に沿う方向をｚ方向とし、ｚ方向に直交する方向をｘ方向と表す。また、ｚ方向及びｘ方向に直交する方向をｙ方向と表す。本実施の形態ではｘ方向は水平方向であり、ｙ方向は鉛直方向である。
【００１５】
イオン注入装置１００は、いわゆる高エネルギーイオン注入装置に適する。高エネルギーイオン注入装置は、高周波線形加速方式のイオン加速器と高エネルギーイオン輸送用ビームラインを有するイオン注入装置である。高エネルギーイオン注入装置は、イオン源１０で発生したイオンを高エネルギーに加速し、そうして得られたイオンビームＢをビームラインに沿って被処理物まで輸送し、被処理物にイオンを注入する。
【００１６】
図１に示すように、イオン注入装置１００は、イオンを生成して質量分離するイオンビーム生成ユニット１２と、イオンビームを加速して高エネルギーイオンビームにする高エネルギー多段直線加速ユニット１４と、高エネルギーイオンビームの軌道をＵ字状に曲げるビーム偏向ユニット１６と、高エネルギーイオンビームをウェハ４０まで輸送するビーム輸送ラインユニット１８と、輸送された高エネルギーイオンビームを均一に半導体ウェハに注入する基板処理供給ユニット２０とを備える。
【００１７】
イオンビーム生成ユニット１２は、イオン源１０と、引出電極１１と、質量分析装置２２と、を有する。イオンビーム生成ユニット１２では、イオン源１０から引出電極１１を通してビームが引き出されると同時に加速され、引出加速されたビームは質量分析装置２２により質量分析される。質量分析装置２２は、質量分析磁石２２ａ、質量分析スリット２２ｂを有している。質量分析スリット２２ｂは、質量分析磁石２２ａの直後に配置する場合もあるが、実施例では、その次の構成である高エネルギー多段直線加速ユニット１４の入り口部内に配置している。
【００１８】
質量分析装置２２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、次の高エネルギー多段直線加速ユニット１４に導かれる。高エネルギー多段直線加速ユニット１４は、高エネルギーイオン注入用の基本的な複数段の高周波共振器を備える第１線形加速器１５ａを備える。高エネルギー多段直線加速ユニット１４は、超高エネルギーイオン注入用の追加の複数段の高周波共振器を備える第２線形加速器１５ｂを備えてもよい。高エネルギー多段直線加速ユニット１４により加速されたイオンビームは、ビーム偏向ユニット１６により方向が変化させられる。
【００１９】
イオンビームを高加速する高周波（交流方式）の高エネルギー多段直線加速ユニット１４を出た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、後段の高エネルギーのイオンビームをビーム走査およびビーム平行化させてメカニカルに走査移動中の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と、中心軌道補正、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。
【００２０】
ビーム偏向ユニット１６は、高エネルギーイオンビームのエネルギー分析、中心軌道補正、エネルギー分散の制御を行う。ビーム偏向ユニット１６は、少なくとも２つの高精度偏向電磁石と少なくとも１つのエネルギー幅制限スリットとエネルギー分析スリット、及び、少なくとも一つの横収束機器とを備える。複数の偏向電磁石は、高エネルギーイオンビームのエネルギー分析とイオン注入角度の精密な補正、及び、エネルギー分散の抑制とを行うよう構成されている。
【００２１】
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２８と、ステアリング（軌道補正）を提供するステアリング電磁石３０とを有する。エネルギー分析電磁石２４は、ビーム偏向ユニット１６の複数の偏向電磁石のうち最上流側の１つである。ステアリング電磁石３０は、ビーム偏向ユニット１６の複数の偏向電磁石のうち最下流側の１つである。なお、エネルギー分析電磁石２４は、エネルギーフィルター電磁石（ＥＦＭ）と呼ばれることもある。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、ウェハ４０の方向へ向かう。
【００２２】
ビーム偏向ユニット１６の各偏向電磁石を通過中のイオンには、遠心力とローレンツ力が働いており、それらが釣り合って、円弧状の軌跡が描かれる。この釣合いを式で表すとｍｖ＝ｑＢｒとなる。ｍはイオンの質量、ｖは速度、ｑはイオン価数、Ｂは偏向電磁石の磁束密度、ｒは軌跡の曲率半径である。この軌跡の曲率半径ｒが、偏向電磁石の磁極中心の曲率半径と一致したイオンのみが、偏向電磁石を通過できる。言い換えると、イオンの価数が同じ場合、一定の磁場Ｂがかかっている偏向電磁石を通過できるのは、特定の運動量ｍｖを持ったイオンのみである。ＥＦＭは、エネルギー分析電磁石と呼ばれているが、実際は、イオンの運動量を分析する装置である。ＢＭや、イオン生成ユニットの質量分析電磁石も、全て運動量フィルターである。
【００２３】
また、ビーム偏向ユニット１６は、複数の磁石を用いることで、イオンビームを１８０°偏向させることができる。これにより、ビームラインがＵ字状の高エネルギーイオン注入装置を簡易な構成で実現できる。
【００２４】
上述のように、ビーム偏向ユニット１６は、イオン源で発生したイオンを加速してウェハまで輸送して打ち込むイオン注入装置において、高エネルギー多段直線加速ユニット１４とビーム輸送ラインユニット１８との間において、イオンビームの１８０°の偏向を複数の電磁石で行っている。エネルギー分析電磁石２４およびステアリング電磁石３０は、それぞれ偏向角度が９０度となるように構成されており、その結果、合計の偏向角度が１８０度となるように構成されている。なお、一つの磁石で行う偏向量は９０°に限られず、以下の組合せでもよい。
（１）偏向量が９０°の磁石が１つ＋偏向量が４５°の磁石が２つ
（２）偏向量が６０°の磁石が３つ
（３）偏向量が４５°の磁石が４つ
（４）偏向量が３０°の磁石が６つ
（５）偏向量が６０°の磁石が１つ＋偏向量が１２０°の磁石が１つ
（６）偏向量が３０°の磁石が１つ＋偏向量が１５０°の磁石が１つ
【００２５】
エネルギー分析電磁石２４には高い磁場精度が必要であるので、精密な磁場測定を行う高精度な磁場測定器８６が、取り付けられている。磁場測定器８６は、ＭＲＰ（磁気共鳴プローブ)とも呼ばれるＮＭＲ(核磁気共鳴)プローブとホールプローブとを適宜組み合わせたもので、ＭＲＰはホールプローブの校正に、ホールプローブは磁場一定のフィードバック制御にそれぞれ使用される。また、エネルギー分析電磁石２４は、磁場の不均一性が０．０１％未満になるように、厳しい精度で製作されている。ステアリング電磁石３０にも同様に、磁場測定器８６が設けられている。なおステアリング電磁石３０の磁場測定器８６には、ホールプローブのみ取り付けられていてもよい。さらに、エネルギー分析電磁石２４及びステアリング電磁石３０の各々には、電流設定精度と電流安定度とが１×１０−４以内の電源とその制御機器が接続されている。
【００２６】
ビーム輸送ラインユニット１８は、ビーム偏向ユニット１６から出たイオンビームＢを輸送するものであり、収束／発散レンズ群から構成されるビーム整形器３２と、ビーム走査器３４と、ビーム平行化器３６と、静電式の最終エネルギーフィルター３８（最終エネルギー分離スリットを含む）とを有する。ビーム輸送ラインユニット１８の長さは、イオンビーム生成ユニット１２と高エネルギー多段直線加速ユニット１４との長さに合わせて設計されている。ビーム輸送ラインユニット１８は、高エネルギー多段直線加速ユニット１４とビーム偏向ユニット１６により連結されて、全体でＵ字状のレイアウトを形成する。
【００２７】
図２は、ビーム輸送ラインユニット１８の一部の概略構成を示す平面図である。ビーム偏向ユニット１６（図１参照）によって必要なイオン種のみが分離され、必要なエネルギー値のイオンのみとなったビームは、ビーム整形器３２により所望の断面形状に整形される。図示されるように、ビーム整形器３２は、Ｑ（四重極）レンズ等（電場式若しくは磁場式）の収束／発散レンズ群により構成される。整形された断面形状を持つビームは、ビーム走査器３４により図２の紙面に平行な方向に走査される。例えば、横収束（縦発散）レンズＱＦ／横発散（縦収束）レンズＱＤ／横収束（縦発散）レンズＱＦからなるトリプレットＱレンズ群として構成される。ビーム整形器３２は、必要に応じて、横収束レンズＱＦ、横発散レンズＱＤをそれぞれ単独で、あるいは複数組み合わせて構成することができる。
【００２８】
ビーム走査器３４は、周期的に変化する偏向角度で走査原点Ｓにてイオンビームをｘ方向に偏向することによりイオンビームを走査するよう構成されている。走査原点Ｓは、ビーム走査器３４への入射ビーム軌道の延長線Ｌ１（３７ｂ）とビーム走査器３４からの出射ビーム軌道３７ａ、３７ｃの延長線との交点である。
【００２９】
ビーム走査器３４は、周期変動する電場により、イオンビームの進行方向と直交する水平方向にイオンビームを周期的に往復走査させる偏向走査装置である。図２に示されるように、ビーム走査器３４は、ビーム進行方向に関して、イオンビームの通過域を挟むようにして対向配置された一対（２枚）の走査電極３４ａ、３４ｂ（二極式偏向走査電極）を備え、０．５Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲の一定の周波数で正負に変動する三角波に近似する走査電圧が、２枚の走査電極３４ａ、３４ｂにそれぞれ逆符号で印加される。この走査電圧は、２枚の走査電極３４ａ、３４ｂのギャップ内において、そこを通過するビームを偏向させる変動する電場を生成する。そして、走査電圧の周期的な変動により、ギャップを通過するビームが水平方向に走査される。
【００３０】
ビーム走査器３４の下流側には、イオンビームの通過域に開口を有するサプレッション電極７４が２つのグランド電極７８ａ、７８ｂの間に配置されている。上流側には、走査電極の前方にグランド電極７６ａを配置しているが、必要に応じて下流側と同じ構成のサプレッション電極を配置することができる。サプレッション電極は、正電極への電子の侵入を抑制する。
【００３１】
スキャンハウジング内において、ビーム走査器３４の下流側には、ビーム走査空間部３４ｃが長い区間において設けられ、ビーム走査角度が狭い場合でも十分な走査幅を得られるように構成されている。ビーム走査空間部３４ｃの下流にあるスキャンハウジングの後方には、偏向されたイオンビームを、ビーム走査偏向前のイオンビームの方向になるように調整する、つまり、ビームラインＬ１に平行となるように曲げ戻すビーム平行化器３６が設けられている。
【００３２】
ビーム平行化器３６で発生する収差（ビーム平行化器の中心部と左右端部の焦点距離の差）は、ビーム走査器３４の偏向角の２乗に比例するので、ビーム走査空間部３４ｃを長くして偏向角を小さくすることは、ビーム平行化器３６の収差を抑えることに大きく寄与する。収差が大きいと、半導体ウェハにイオンビームを注入する際に、ウェハの中心部と左右端部とでビームサイズとビーム発散角が異なるため、製品の品質にバラツキが生じることがある。
【００３３】
また、このビーム走査空間部３４ｃの長さを調整することによって、ビーム輸送ラインユニットの長さを、高エネルギー多段直線加速ユニット１４の長さに合わせることができる。
【００３４】
ビーム平行化器３６は、ビーム走査器３４から入射するイオンビームを平行化するよう構成されており、ｘ方向（水平方向）に沿って広がるビーム通過領域をビーム平行化器３６の下流に形成する。ビーム平行化器３６は、例えば、静電式のビーム平行化器である。
【００３５】
ビーム平行化器３６には、電場式の平行化レンズ８４が配置されている。図２に示すように、平行化レンズ８４は、略双曲線形状の複数の加速電極対と減速電極対で構成されている。各電極対は、放電が起きない程度の広さの加速・減速ギャップを介して向き合っており、加速減速ギャップには、イオンビームの加減速を引き起こす軸方向の成分と、基準軸からの距離に比例して強くなって、イオンビームに横方向の収束作用を及ぼす横成分とを併せ持つ電界が形成される。
【００３６】
加速ギャップを挟む電極対のうち下流側の電極と、減速ギャップの上流側の電極、及び、減速ギャップの下流側の電極と次の加速ギャップの上流側の電極とは、同一電位になるように、それぞれ一体の構造体を形成している。
【００３７】
平行化レンズ８４を上流側から見たときの最初の電極である入射電極８４ａと最後の電極である出射電極８４ｇとは、接地電位に保たれている。これによって、平行化レンズ８４の通過前後で、ビームのエネルギーは変化しない。
【００３８】
平行化レンズ８４の中間の電極構造体において、加速ギャップの出口側電極と減速ギャップの入口側電極を構成する第１電極組体８４ｂ、８４ｄ、８４ｆには、可変式定電圧を印加するための平行化レンズ用負電源９１ａが接続される。また、減速ギャップの出口側電極と加速ギャップの入口側電極を構成する第２電極組体８４ｃ、８４ｅには、可変式定電圧を印加するための平行化レンズ用正電源９１ｂが接続されている。これによって、イオンビームは加速・減速を繰り返しながら、ビームラインの基準軌道と平行な方向に段階的に向いていく。そして、最終的に偏向走査前のイオンビーム進行方向（ビームライン軌道方向）に平行な軌道に乗る。
【００３９】
図２に示されるように、ビーム平行化器３６は、基準軌道（例えば、図２に示すビームラインＬ１）上に焦点Ｆ０を有する。ビーム平行化器３６に入射する複数のビーム軌道３７ａ、３７ｂ、３７ｃはそれぞれ基準軌道に対し異なる角度を有する。ビーム平行化器３６は、複数のビーム軌道３７ａ、３７ｂ、３７ｃのそれぞれを入射角度に応じて異なる偏向角度で偏向し、それにより複数のビーム軌道３７ａ、３７ｂ、３７ｃが基準軌道と平行化されるように、設計されている。ビーム平行化器３６は、所与のイオン注入条件（例えば目標ビームエネルギーを含む）に応じて予め定められた電気的入力（例えば電圧）を受けて作動する。
【００４０】
複数のビーム軌道３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、基準軌道を含む一平面上にあり、この平面において焦点Ｆ０からビーム平行化器３６へとそれぞれ異なる入射角度に方向付けられている。本実施の形態においては複数のビーム軌道３７ａ、３７ｂ、３７ｃはビーム走査器３４による走査の結果であるから、この平面は、ビーム走査器３４の走査面（ｘｚ面）に相当する。これらビーム軌道のいずれか（図２においてはビーム軌道３７ｂ）が基準軌道に一致していてもよい。図２に示す実施の形態においては基準軌道はビーム平行化器３６において偏向されずにビーム平行化器３６を直進する。
【００４１】
本実施の形態に係るイオン注入装置１００は、ビーム平行化器３６の焦点Ｆ０がビーム走査器３４の走査原点Ｓに一致するよう構成されている。よって、走査原点Ｓにおいてビーム走査器３４により走査されたビームは、電場平行化レンズ等を含むビーム平行化器３６により収束され、走査前のイオンビーム進行方向（ビームライン軌道方向）に平行な偏向角０度の軸（基準軸）に対して平行になる。このとき、走査領域は、基準軸に関して左右対称になる。
【００４２】
このようにして、ビーム輸送ラインユニット１８は、高エネルギーのイオンビームのビーム走査およびビーム平行化を行う。平行化されたイオンビームは、最終エネルギーフィルター３８を通じて基板処理供給ユニット２０に供給される。平行化されたイオンビームは、メカニカルに走査移動中のウェハ４０に高精度に照射され、ウェハ４０にイオンが注入される。
【００４３】
図３は、図１に示す最終エネルギーフィルター３８の概略構成を示す側面図である。ビーム平行化器３６から出たイオンビームは、角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）である最終エネルギーフィルター３８に送られる。最終エネルギーフィルター３８では、ウェハに注入する直前のイオンビームのエネルギーに関する最終的な分析が行われ、必要なエネルギー値のイオン種のみが選択されるとともに、中性化した価数のない中性粒子やイオン価数の異なるイオンの除去が行われる。最終エネルギーフィルター３８は、ビームライン軌道方向の上下方向に対向する少なくとも一対の平面若しくは曲面からなる板状の偏向電極であるＡＥＦ電極９４により構成される。ＡＥＦ電極９４は、ビームライン軌道方向の上下方向において最終エネルギーフィルター３８自身の偏向作用により下方に曲がっていくイオンビーム軌道に合わせて屈曲している。
【００４４】
図３に示すように、電界偏向用電極は、少なくとも一対のＡＥＦ電極９４から構成され、イオンビームを上下方向より挟み込むように配置されている。少なくとも一対のＡＥＦ電極９４のうち、上側のＡＥＦ電極９４ａには正電圧を印加するためのＡＥＦ電極用正電源９２ａが接続され、下側のＡＥＦ電極９４ｂには負電圧を印加するためのＡＥＦ電極用負電源９２ｂが接続されている。電界による偏向時には、少なくとも一対のＡＥＦ電極９４間で発生する電界の作用によって、イオンビームを下方に約１０〜２０度の角度θで偏向させ、目的エネルギーのイオンビームのみが選択されることとなる。また、最終エネルギーフィルター３８においては選択された価数のイオンビームのみが設定した軌道角度θで下方に偏向される。このようにして選択されたイオン種により構成されるイオンビームが正確な角度で一様に被照射物であるウェハ４０に照射される。
【００４５】
実際に高エネルギービームを偏向する場合、上下方向に対向する少なくとも一対の板状のＡＥＦ電極９４は、図３に示すように、イオンビーム軌道に合わせて屈曲させるときに、偏向角と曲率半径に合わせて、前後にｎ分割（ｎは２以上の整数）し、それぞれの上部電極および下部電極が各々同電位に保たれた板状の電極とした方が、製作精度や経済性の点で優れている。例えば、ＡＥＦ電極９４は、図示されるように３分割される。なお、前後にｎ分割された板状の偏向電極は、上部電極および下部電極を各々同電位に保つ構成のほか、ｎ分割の上下に対をなす板状電極として、それぞれ別の電位設定とすることも可能である。
【００４６】
このような構造を取ることによって、電場式のエネルギーフィルターを高エネルギーのスキャンビーム輸送ラインに搭載することが可能になっている。電場によって、ビームスキャン面と直交する方向にビームを偏向するため、ビームスキャン方向の注入イオン密度分布（均一性）に影響を与えず、エネルギー分析を行うことができるようになっている。
【００４７】
さらに、最終エネルギーフィルター３８の搭載によって、本ビームラインには、高エネルギー多段直線加速ユニット１４の高周波線形加速装置、ビーム偏向ユニット１６のエネルギー分析電磁石２４およびステアリング電磁石３０と合わせて、３種類のビームフィルターが搭載されることになる。前述のように、高エネルギー多段直線加速ユニット１４は速度（ｖ）フィルターであり、ビーム偏向ユニット１６は運動量（ｍｖ）フィルターであり、最終エネルギーフィルター３８はその名の通りエネルギー（ｍｖ２／２）フィルターである。このように、方式の異なる三重のフィルターをかけることにより、従来と比べてエネルギー純度が高いだけでなく、パーティクルやメタルコンタミネーションも少ない非常に純粋なイオンビームをウェハに供給できるようになっている。
【００４８】
なお、機能的には、エネルギー分析電磁石２４は高分解能で、高エネルギー多段直線加速ユニット１４をすり抜けたエネルギーコンタミネーションの除去やエネルギー幅の制限を行ってもよい。また、最終エネルギーフィルター３８は比較的低分解能で、エネルギー分析電磁石２４によるエネルギー分析後のビーム輸送ラインユニットで、主にレジストアウトガスによって価数が変化したイオンを除去する役割を担ってもよい。
【００４９】
最終エネルギーフィルター３８は、ＡＥＦ電極９４の上流側に設けられるグランド電極９６と、下流側に設けられるサプレッション電極装置９８を備える。サプレッション電極装置９８は、二枚のグランド電極の間に１枚のサプレッション電極が設けられる構成を有し、正電圧が印加される上側ＡＥＦ電極９４ａへの電子の侵入を抑制する。
【００５０】
図１に示されるように、ビーム輸送ラインユニット１８の下流側の終端には、基板処理供給ユニット２０が設けられており、注入処理室の中に、イオンビームＢのビーム電流、位置、注入角度、収束発散角、上下左右方向のイオン分布等を計測するビームモニタ１０２、イオンビームＢによるウェハ４０の帯電を防止する帯電防止装置、ウェハ４０を搬入搬出し適正な位置・角度に設置するウェハ搬送機構、イオン注入中ウェハ４０を保持するＥＳＣ（Electro Static Chuck）、注入中ビーム電流の変動に応じた速度でウェハ４０をビーム走査方向と直角方向に動かすウェハスキャン機構が収納されている。基板処理供給ユニット２０は、ウェハ４０のメカニカルスキャンを提供するよう構成されている。
【００５１】
ビームモニタ１０２は、被処理物へのイオンビームＢのｘ方向注入角度を測定するよう構成されている。ビームモニタ１０２は、例えば０．１°以下の測定誤差でビーム角度を測定する高精度の角度モニタである。また、ビームモニタ１０２は、被処理物へのイオンビームＢのｘ方向注入位置を測定するよう構成されている。よって、ビームモニタ１０２はイオンビームの位置モニタでもある。ビームモニタ１０２は、被処理物の位置またはその近傍の測定位置でイオンビームＢを事前に測定し、注入処理中は測定位置から待避し測定を停止するか又は測定位置の近傍でビームをモニタする。
【００５２】
ビームモニタ１０２は、既知の位置を有するスリットと、スリットの下流に配置されたビーム検出器と、を備えてもよい。ビーム検出器は例えば、一次元または二次元に配列されたビーム検出素子を有する。ビーム検出器により検出されたビーム受光点とスリットとの相対位置からイオンビームＢの進行方向を取得することができる。ビームモニタ１０２は、基準軌道に垂直な面内で（例えばビーム走査方向に）移動可能であってもよく、当該面内の任意の位置でビーム角度を測定してもよい。
【００５３】
なお、ビームモニタ１０２は、ビーム平行化器３６と被処理物との間に配置され、被処理物の上流でイオンビームＢを測定してもよい。あるいは、ビームモニタ１０２は、被処理物の背後に配置され、被処理物の下流でイオンビームＢを測定してもよい。
【００５４】
また、イオン注入装置１００は、イオン注入装置１００の全体又はその一部（例えばビームライン部の全体又はその一部）を制御するための制御装置１０４を備える。制御装置１０４は、ビームモニタ１０２の測定結果に基づいてステアリング電磁石３０における偏向磁場を補正したり、ビーム走査器３４における走査電圧を制御したりするよう構成されている。
【００５５】
また、制御装置１０４は、ビーム輸送ラインユニット１８に設けられる電極装置に可変式定電圧を印加するための高電圧電源の動作を制御する。ここで、ビーム輸送ラインユニット１８に設けられる電極装置は、ビーム平行化器３６における平行化レンズ８４や、最終エネルギーフィルター３８におけるＡＥＦ電極９４などである。また、これらの電極装置に定電圧を印加する高電圧電源は、ビーム平行化器３６における平行化レンズ用電源９１ａ、９１ｂや、最終エネルギーフィルター３８におけるＡＥＦ電極用電源９２ａ、９２ｂなどである。本実施例では、これらの電極装置に印加される電圧を精度良く制御することにより、ウェハ４０に入射するイオンビームの平行度や入射角度の精度を高め、イオン注入処理の品質を高める。
【００５６】
図４は、制御装置１０４の機能構成を示すブロック図である。制御装置１０４は、電極装置８０に定電圧ＨＶＯを印加するための高電圧電源９０と、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを計測するための測定装置１２０に接続されている。制御装置１０４は、測定装置１２０により計測される実電圧ＨＶＲが目標電圧または目標電圧に近い電圧となるように、高電圧電源９０の出力電圧を制御する指令信号を送信する。
【００５７】
本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、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が、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。
【００５８】
電極装置８０は、高電圧電源９０からの出力電圧ＨＶＯが印加される電極体を備える装置であり、例えば、上述した平行化レンズ８４を含む平行化レンズ電極装置や、上述したＡＥＦ電極９４を含む角度エネルギーフィルタ電極装置などである。電極装置８０は、上述したイオン源１０からイオンを引き出すための引出電極１１であってもよく、イオン注入装置１００に設けられる静電式の電極構造を有する装置であれば、いかなる装置であってもよい。電極装置８０は、例えば、ビーム走査器３４に設けられるサプレッション電極７４や、最終エネルギーフィルター３８に設けられるサプレッション電極装置９８であってもよい。
【００５９】
高電圧電源９０は、制御装置１０４から指令される指令信号の電圧値ＶＣ（以下、指令電圧ＶＣともいう）に応じた出力電圧ＨＶＯを出力する可変式定電圧電源である。高電圧電源９０は、制御装置１０４からの指令信号を受信するための制御端子と、所望の高電圧を出力する高電圧出力端子とを有する。高電圧電源９０の制御端子は、制御装置１０４に接続され、高電圧電源９０の高電圧出力端子は、電極装置８０の電極体に接続される。
【００６０】
図５は、指令電圧ＶＣと出力電圧ＨＶＯの関係を模式的に示すグラフである。高電圧電源９０は、グラフに示される関係にしたがい、制御装置１０４から指令される指令電圧ＶＣに対応する値の高電圧ＨＶＯを出力する。図５では、例示として、指令電圧ＶＣおよび出力電圧ＨＶＯが比例関係（ＨＶＯ＝αＶＣ、αは比例係数）にあり、高電圧電源９０の出力可能な最大電圧が６０ｋＶである場合を示している。また、１０Ｖの指令電圧ＶＣに対して６０ｋＶの出力電圧ＨＶＯが得られる場合を示しており、比例係数α＝６０００となる。例えば、指令電圧ＶＣ＝５Ｖにすれば、出力電圧ＨＶＯ＝３０ｋＶが得られる。なお、高電圧電源９０における出力電圧ＨＶＯと指令電圧ＶＣの関係は、必ずしも比例する必要はなく、任意の関数ｆによりＨＶＯ＝ｆ（ＶＣ）と表される関係を有してもよい。
【００６１】
図４に戻り、測定装置１２０について述べる。測定装置１２０は、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを測定するための計測器である。測定装置１２０は、高電圧である実電圧ＨＶＲを測定するための分圧器を有し、分圧された測定電圧ＶＤを制御装置１０４に出力する。
【００６２】
図６は、測定装置１２０が有する分圧器１２５の構成を模式的に示す図である。分圧器１２５は、第１抵抗１２１ａ−ｃと、第２抵抗１２２ａ−ｃと、第３抵抗１２３と、第４抵抗１２４と、測定端子１２６と、分圧端子１２７と、基準端子１２８とを有する。
【００６３】
測定端子１２６と分圧端子１２７の間には、複数の抵抗体として、一以上の第１抵抗１２１ａ−ｃおよび一以上の第２抵抗１２２ａ−ｃが直列接続される。第１抵抗１２１ａ−ｃは、抵抗の温度係数が正（＋）である正温度係数抵抗器で構成され、第２抵抗１２２ａ−ｃは、抵抗の温度係数が負（−）である負温度係数抵抗器で構成される。正温度係数抵抗器と負温度係数抵抗器を組み合わせることによって、測定端子１２６と分圧端子１２７の間の合計の抵抗値である第１抵抗値Ｒ１が温度によって変化してしまう影響を低減できる。なお、抵抗値変化の影響を小さくするには、正温度係数である第１抵抗１２１ａ−ｃと負温度係数である第２抵抗１２２ａ−ｃのそれぞれの数が同数であることが望ましい。より好ましくは、正温度係数である第１抵抗１２１ａ−ｃによる抵抗の合計値と、負温度係数である第２抵抗１２２ａ−ｃによる抵抗の合計値が等しいことが望ましい。
【００６４】
分圧端子１２７と基準端子１２８の間には、複数の抵抗体として、一以上の第３抵抗１２３と一以上の第４抵抗１２４が直列接続される。第３抵抗１２３は、正温度係数抵抗器で構成され、第４抵抗１２４は、負温度係数抵抗器で構成される。上述した第１抵抗値Ｒ１と同様に、正温度係数抵抗器と負温度係数抵抗器を組み合わせることによって、分圧端子１２７と基準端子１２８の間の合計の抵抗値である第２抵抗値Ｒ２が温度により変化する影響を低減できる。また、抵抗値変化の影響を小さくするには、正温度係数である第３抵抗１２３と負温度係数である第４抵抗１２４のそれぞれの数が同数であることが望ましく、第３抵抗１２３による抵抗の合計値と、第４抵抗１２４による抵抗の合計値が等しいことがより好ましい。
【００６５】
測定端子１２６は、電極装置８０の電極体に接続され、電極装置８０にかかる実電圧ＨＶＲが印加される。基準端子１２８は、基準電圧が印加される端子であり、例えば、グランド電位が印加されるグランド端子である。分圧端子１２７は、分圧された測定電圧ＶＤが取り出し可能な端子であり、制御装置１０４に接続される。測定電圧ＶＤの電圧値は、分圧器１２５の第１抵抗値Ｒ１および第２抵抗値Ｒ２により定められ、ＶＤ＝ＨＶＲ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）と表される。例えば、５００ＭΩの抵抗値を有する第１抵抗および第２抵抗を三つずつ用いるとともに、１５０ｋΩの抵抗値を有する第３抵抗および第４抵抗を一つずつ用いる場合、Ｒ１＝３０００ＭΩ、Ｒ２＝３００ｋΩとなり、分圧比は約１：１００００となる。したがって、分圧端子１２７に出力される測定電圧ＶＤと分圧比を用いることにより、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを得ることができる。また、分圧比を決める複数の抵抗体として、正温度係数抵抗器と負温度係数抵抗器を組み合わせることにより、抵抗体の温度による分圧比の変化を低減し、実電圧ＨＶＲの値を精度良く導出することができる。
【００６６】
分圧器１２５は、複数の抵抗体を格納するための筐体１３０と、冷却機構１３２を有する。冷却機構１３２は、筐体１３０の内部に設けられる抵抗体を冷却するためのものであり、例えば、通気口１３３と、冷却ファン１３４により構成される。冷却機構１３２は、冷却ファン１３４を駆動させて通気口１３３から空気を取り込み、筐体１３０の内部に空気の流れ（例えば、Ｗ方向）を作ることにより、抵抗体を空冷する。これにより、高電圧が印加されることによる抵抗体の温度上昇を抑制し、分圧比の温度変化を低減させ、精度の高い実電圧ＨＶＲの値が得られるようにする。なお、冷却機構１３２は、空冷式に限られず、水冷式のものを用いてもよい。また、抵抗体にヒートシンクやペルチェ素子などを取り付けて冷却効率を高めることとしてもよい。
【００６７】
なお、図４では、例示的に電極装置８０を一つだけ示しているが、電極装置８０は複数設けられてもよく、複数の電極装置８０のそれぞれに異なる直流高電圧を印加するために、高電圧電源９０が複数設けられていてもよい。また、それぞれの電極装置８０に印加される実電圧を測定可能となるように、測定装置１２０も複数設けられていてもよい。例えば、平行化レンズ用負電源９１ａ、平行化レンズ用正電源９１ｂ、ＡＥＦ電極用正電源９２ａ、ＡＥＦ電極用負電源９２ｂのそれぞれに対応する４台の高電圧電源９０が設けられてもよい。なお、高電圧電源９０は、複数の高電圧出力端子を有し、それぞれが独立した高電圧を出力可能となるように構成されていてもよい。この場合、１台の高電圧電源９０が複数の電極装置のそれぞれに所望の高電圧を供給する役割を有してもよい。また、測定装置１２０は、分圧器を有しない構成であってもよく、実電圧ＨＶＲを測定するとともに、実電圧ＨＶＲを表す測定値を制御装置１０４に出力可能な他の構成を有してもよい。
【００６８】
つづいて、制御装置１０４の機能構成について述べる。制御装置１０４は、管理部１０６と、第１生成部１１０と、第２生成部１１２と、指令部１１４を含む。第１生成部１１０は、管理部１０６からの第１指令値ＳＡに基づき第１指令信号を生成し、第２生成部１１２は、管理部１０６からの第２指令値ＳＢに基づき第２指令信号を生成する。指令部１１４は、第１指令信号と第２指令信号を合成して得られる合成指令信号を生成し、生成した合成指令信号を高電圧電源９０に送信する。
【００６９】
第１生成部１１０および第２生成部１１２のそれぞれは、管理部１０６から受信するデジタルの指令値ＳＡ、ＳＢをアナログの指令電圧ＶＡ、ＶＢを有する指令信号に変換するＤ／Ａ（Digital to Analog）コンバータを含む。第１生成部１１０に含まれる第１Ｄ／Ａコンバータは、第１指令値ＳＡに基づいて第１指令電圧ＶＡの第１指令信号を生成し、第２生成部１１２に含まれる第２Ｄ／Ａコンバータは、第２指令値ＳＢに基づいて第２指令電圧ＶＢの第２指令信号を生成する。
【００７０】
第１Ｄ／Ａコンバータおよび第２Ｄ／Ａコンバータは、それぞれ出力可能な電圧範囲が異なり、第２Ｄ／Ａコンバータよりも第１Ｄ／Ａコンバータの方が出力可能な電圧範囲が広くなるように設定される。例えば、第１Ｄ／Ａコンバータは、第１指令電圧ＶＡが０Ｖ〜１０Ｖの範囲内となる第１指令信号を出力し、第２Ｄ／Ａコンバータは、第２指令電圧ＶＢが−０．０５Ｖ〜０．０５Ｖの範囲内となる第２指令信号を出力する。したがって、第１指令電圧ＶＡの変更により調整可能な出力電圧ＨＶＯの変化幅は０〜６０ｋＶとなり、第２指令電圧ＶＢの変更により調整可能な出力電圧ＨＶＯの変化幅は−３００Ｖ〜＋３００Ｖとなる。つまり、第１指令電圧ＶＡの変更により調整可能な範囲よりも、第２指令電圧ＶＢの変更により調整可能な範囲が小さく設定される。
【００７１】
第１Ｄ／Ａコンバータおよび第２Ｄ／Ａコンバータは、高電圧電源９０に送信する指令電圧を微調整可能となるように、分解能が高いことが望ましい。本実施例では、第１Ｄ／Ａコンバータおよび第２Ｄ／Ａコンバータとして、１６ビットのＤ／Ａコンバータを用いる。１６ビットのＤ／Ａコンバータを用いると、指令値を２バイトの情報量で扱えるため、制御装置１０４において扱いやすい。１６ビットの場合、第１Ｄ／Ａコンバータにおいて、第１指令値の単位量（１ビット）変化に対応する第１指令電圧ＶＡの変化（以下、第１単位指令電圧ΔＶＡともいう）は、ΔＶＡ＝１０Ｖ／２１６＝１．５３×１０−４Ｖである。一方、第２Ｄ／Ａコンバータの入力において、第２指令値の単位量変化に対応する第２指令電圧ＶＢの変化（以下、第２単位指令電圧ΔＶＢともいう）は、ΔＶＢ＝０．１Ｖ／２１６＝１．５３×１０−６Ｖである。なお、Ｄ／Ａコンバータの分解能は１６ビットに限られず、１６ビットよりも高い分解能のものを用いてもよいし、低い分解能のものを用いてもよい。
【００７２】
指令部１１４は、第１生成部１１０が生成する第１指令信号と第２生成部１１２が生成する第２指令信号とを合成して合成指令信号を生成する。指令部１１４は、第１Ｄ／Ａコンバータの出力に接続される第１入力端子と、第２Ｄ／Ａコンバータの出力に接続される第２入力端子と、出力端子とを有する加算器を含む。加算器は、第１指令信号の第１指令電圧ＶＡと第２指令信号の第２指令電圧ＶＢを加算して、合成指令電圧ＶＣ＝ＶＡ＋ＶＢである合成指令信号を生成する。指令部１１４は、加算器により得られる合成指令信号を高電圧電源９０に出力する。
【００７３】
図７は、単位指令電圧とステップ電圧の関係を模式的に示すグラフであり、図５に示す領域Ａの拡大図である。図７では、合成指令電圧ＶＣと出力電圧ＨＶＯの対応関係を示しており、第１単位指令電圧ΔＶＡに対応する出力電圧ＨＶＯの変化量である第１ステップ電圧ΔＨＶＡと、第２単位指令電圧ΔＶＢに対応する出力電圧の変化量である第２ステップ電圧ΔＨＶＢを模式的に示している。例えば、１０Ｖの指令電圧ＶＣに対して６０ｋＶの出力電圧ＨＶＯが得られる高電圧電源９０の場合、ΔＶＡ＝１．５３×１０−４Ｖに対応する第１ステップ電圧ΔＨＶＡは約９．２Ｖとなり、ΔＶＢ＝１．５３×１０−６Ｖに対応する第２ステップ電圧ΔＨＶＢは、約０．０９Ｖとなる。
【００７４】
このようにして、本実施例では、第１指令信号の変化に対応する第１ステップ電圧ΔＨＶＡよりも、第２指令信号の変化に対応する第２ステップ電圧ΔＨＶＢを小さくしており、その比率は、ΔＨＶＢ／ΔＨＶＡ＝１／１００である。ステップ電圧の大きさに差を設けることで、第１指令信号により出力電圧を大まかに制御するとともに、第２指令信号により出力電圧を微調整することができる。なお、ステップ電圧の比率は１／１００に限られず、例えば、ΔＨＶＢ／ΔＨＶＡ＝１／１０〜１／１０００程度となるように制御装置１０４を構成してもよい。
【００７５】
管理部１０６は、電極装置８０に印加すべき目標電圧ＨＶＴを設定し、高電圧電源９０に目標電圧ＨＶＴを出力させるための第１指令値ＳＡを第１生成部１１０に送信する。第１指令値ＳＡは、例えば、１６ビットのＤ／Ａコンバータに対応して１６ビットの指令値を含む。管理部１０６は、ビームモニタ１０２により計測される値や、受付部（不図示）を介してユーザから受け付ける入力値に基づいて目標電圧ＨＶＴを設定する。
【００７６】
管理部１０６は、測定装置１２０から測定電圧ＶＤを取得して電極装置８０に印加されている実電圧ＨＶＲを算出する。管理部１０６は、実電圧ＨＶＲの計測精度を高めるために、所定の計測期間にわたって計測される測定電圧ＶＤを用いて平均値を算出したり、測定電圧ＶＤに対して統計処理を施したりすることにより、算出される実電圧ＨＶＲの精度を高めてもよい。また、管理部１０６は、測定電圧ＶＤをデジタル値に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータを含み、Ａ／Ｄコンバータにより得られるデジタル値を用いて実電圧ＨＶＲの値を算出してもよい。
【００７７】
管理部１０６は、実電圧ＨＶＲと目標電圧ＨＶＴを比較して目標補正電圧ΔＨＶ＝ＨＶＴ−ＨＶＲを求める。管理部１０６は、実電圧ＨＶＲが目標電圧ＨＶＴまたは目標電圧ＨＶＴに近い電圧となるように、目標補正電圧ΔＨＶを補完するための第２指令値ＳＢを指令部１１４に送信する。目標補正電圧ΔＨＶの算出は、所定の更新期間ごとになされ、その更新期間の経過ごとに目標補正電圧ΔＨＶを補完するための第２指令値ＳＢが指令部１１４に送信される。第２指令値ＳＢは、第１指令値ＳＡと同様に、例えば、１６ビットのＤ／Ａコンバータに対応して１６ビットの指令値を含む。
【００７８】
つづいて、第２指令信号を用いた補完処理の必要性について述べる。図４に示す電源制御システムを用いる場合、目標電圧ＨＶＴに対応した指令電圧ＶＣの指令信号を制御装置１０４から高電圧電源９０に送信すれば、目標電圧ＨＶＴがそのまま電極装置８０に印加されるはずである。例えば、目標電圧ＨＶＴ＝３０ｋＶであれば、指令電圧ＶＣ＝５Ｖにすればよく、第１指令電圧ＶＡ＝５Ｖ、第２指令電圧ＶＢ＝０Ｖとすればよいかもしれない。しかしながら、図５に示される指令電圧ＶＣと出力電圧ＨＶＯの関係は、特定の条件下で成立するものであり、高電圧電源９０の置かれる環境によっては、図５に示す関係にしたがった電圧が電極装置８０に印加されないかもしれない。例えば、高電圧電源９０の出力が温度依存性を有する場合、通電により高電圧電源９０の温度が上昇すると、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲが変化しうる。また、高電圧電源９０の高電圧出力端子には電極装置８０や測定装置１２０が接続されるため、制御システム全体としてのインピーダンスが影響し、高電圧電源９０の出力電圧ＨＶＯと電極装置８０に実際に印加される実電圧ＨＶＲとが一致しないかもしれない。そうすると、電極装置８０がイオンビームに対して与える静電的な作用量が変化し、イオンビームの品質が低下するかもしれない。そこで、本実施例では、このような指令信号の変更に起因しない印加電圧のずれを補完するために第２指令信号を用いる。
【００７９】
図８は、目標電圧ＨＶＴと実電圧ＨＶＲ１にずれが生じている様子を示すグラフである。本図は、図５に示す比例係数αを用いてＨＶＴ＝αＶＡの関係を満たす第１指令電圧ＶＡが高電圧電源９０に送信されているにもかかわらず、測定装置１２０により測定される実電圧ＨＶＲ１が目標電圧ＨＶＴと異なっている状態を示している。仮に、ある条件下における実電圧ＨＶＲと指令電圧ＶＣの関係性がＨＶＲ＝βＶＣと表わせたとすると、ここで定義する比例係数βは、出力電圧ＨＶＯとの比例係数αと異なるかもしれない。そのため、目標電圧ＨＶＴを出力させるための第１指令電圧ＶＡを送信したとしても、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲ１が目標電圧ＨＶＴと異なり、差分電圧ΔＨＶ１が生じるかもしれない。
【００８０】
図９は、目標電圧ＨＶＴと実電圧ＨＶＲ１のずれを補正する様子を示すグラフであり、目標補正電圧ΔＨＶ１を補完するための補正指令電圧ΔＶＣ１を示している。補正指令電圧ΔＶＣ１は、出力電圧ＨＶＯを目標補正電圧ΔＨＶ１だけ変化させるのに必要な電圧値に相当し、ΔＨＶ１＝αΔＶＣ１の関係を満たす。本実施例では、補正指令電圧ΔＶＣ１と同じ第２指令電圧ＶＢ１を有する第２指令信号を用いることで、目標補正電圧ΔＨＶ１のずれを補正する。その一方で、第１指令電圧ＶＡは、目標電圧ＨＶＴに対応する値のままとする。したがって、本補正により、高電圧電源９０に送信される合成指令電圧ＶＣ１は、ＶＣ１＝ＶＡ−ＶＢ１（＝ＶＡ−ΔＶＣ１）となる。このように、第２指令信号により補完された合成指令信号を送信することで、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを目標電圧ＨＶＴに近づけることができる。
【００８１】
図１０は、目標電圧ＨＶＴと実電圧ＨＶＲ２のずれを補正する様子を示すグラフであり、図９に示す合成指令電圧ＶＣ１を用いることにより生じた第２の目標補正電圧ΔＨＶ２を補正する様子を示す。例えば、ある条件下において、実電圧ＨＶＲと指令電圧ＶＣとの関係がＨＶＲ＝βＶＣであるとすると、図９に示す状態において比例係数αによるΔＨＶ１＝αΔＶＣ１の関係を用いて補正をしても、第２の差分電圧ΔＨＶ２が残ってしまうおそれがある。そこで、第２の差分電圧ΔＨＶ２のずれを補正するために、ΔＨＶ２＝αΔＶＣ２の関係を用いてさらなる補正を行う。なお、第２指令電圧ＶＢ１には、すでに第１の目標補正電圧ΔＨＶ１を補正するための第１の補正電圧ΔＶＣ１が含まれているため、本補正がなされた後の第２指令電圧ＶＢ２を、ＶＢ２＝ΔＶＣ１−ΔＶＣ２とする。その一方で、第１指令電圧ＶＡは、目標電圧ＨＶＴに対応する値のままとする。したがって、高電圧電源９０に送信される合成指令電圧ＶＣ２は、ＶＣ２＝ＶＡ−ＶＢ２（＝ＶＡ−（ΔＶＣ１−ΔＶＣ２）となる。このようにして第２指令電圧ＶＢ２を更新することにより、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを目標電圧ＨＶＴにより近づけることができる。
【００８２】
管理部１０６は、実電圧ＨＶＲを目標電圧ＨＶＴに近づけて一致させるために、第２生成部１１２に送信する第２指令値ＳＢの値を定期的に更新する。更新のタイミングは、例えば、２０秒間隔である。管理部１０６は、更新期間である２０秒間において、２００ミリ秒ごとに測定電圧ＶＤを取得し、計１００回取得した測定電圧ＶＤに基づいて、その更新期間での基準となる実電圧ＨＶＲを算出して目標補正電圧ΔＨＶを求める。管理部１０６は、さらに、目標補正電圧ΔＨＶを補完するための補正指令電圧ΔＶＣを算出し、前回更新時の第２指令電圧ＶＢ１の値に補正指令電圧ΔＶＣを加味した新たな第２指令電圧ＶＢ２を求める。そして、新たな第２指令電圧ＶＢ２の値を表すこととなる第２指令値ＳＢを生成し、第２生成部１１２に送信する。
【００８３】
なお管理部１０６は、１回の更新において変動させる出力電圧の変動幅に上限を設けてもよい。管理部１０６は、実電圧ＨＶＲが目標電圧ＨＶＴに近づくまで、第２指令信号の更新による出力電圧の電圧変動が第１閾値電圧以内となるように第２指令信号の更新を制限する「出力電圧補正モード」を提供してもよい。ここで、第１閾値電圧は、１回の更新における電圧変動の上限値を示し、例えば、第１閾値電圧として２００Ｖが設定される。「出力電圧補正モード」では、目標補正電圧ΔＨＶが２００Ｖを超える場合であっても、１回の更新における電圧変動幅を２００Ｖ以内とする。いいかえれば、出力電圧の電圧変動幅が第１閾値電圧ＶＴ１以内となるように、更新タイミングにおける第２指令電圧ＶＢの変化量を制限する。第１閾値電圧ＶＴ１＝２００Ｖ、比例係数α＝６０００とすると、第２指令電圧ＶＢの変化量は、ＶＴ１／α＝３．３×１０−２Ｖが上限となる。
【００８４】
図１１は、出力電圧補正モードで実電圧ＨＶＲを補完する様子を示すグラフであり、それぞれの更新タイミングｔ１〜ｔ５における電圧変動幅が第１閾値電圧ＶＴ１以内となるように制限される条件下で、実電圧ＨＶＲを目標電圧ＨＶＴに近づけていく様子を示している。仮に、１回の更新タイミングにおける電圧変動幅を制限しないこととすると、更新のたびに目標補正電圧ΔＨＶを超えて出力電圧が変動する可能性がある。そうすると、更新ごとに目標電圧ＨＶＴを上回る電圧と目標電圧ＨＶＴを下回る電圧とが交互に出力され、実電圧ＨＶＲが不安定になるおそれがある。一方、図１１に示すように、１回の更新による電圧変動幅を制限することにより、実電圧ＨＶＲを目標電圧ＨＶＴに徐々に近づけていくことができるため、実電圧ＨＶＲを安定的に目標電圧ＨＶＴに近づけることができる。
【００８５】
管理部１０６は、実電圧ＨＶＲが目標電圧ＨＶＴに近づいた場合、第２指令信号の更新による出力電圧の電圧変動をさらに制限する「出力電圧安定化モード」を提供してもよい。「出力電圧安定化モード」では、目標補正電圧ΔＨＶが第１閾値電圧ＶＴ１よりも小さい第２閾値電圧ＶＴ２以内となった場合、それ以降の更新タイミングにおいて、第２指令信号の更新による出力電圧の電圧変動が第２閾値電圧ＶＴ２以内となるようにする。いいかえれば、出力電圧の電圧変動幅が第２閾値電圧ＶＴ２以内となるように、更新タイミングにおける第２指令電圧ＶＢの変化量を制限する。例えば、第２閾値電圧ＶＴ２＝２Ｖ、比例係数α＝６０００とすると、第２指令電圧ＶＢの変化量は、ＶＴ２／α＝３．３×１０−４Ｖが上限となる。
【００８６】
図１１では、更新タイミングｔ５において実電圧ＨＶＲと目標電圧ＨＶＴの差である目標補正電圧ΔＨＶが第２閾値電圧ＶＴ２以内となっている様子を示している。そこで、管理部１０６は、更新タイミングｔ５以降において、１回の更新タイミングごとの電圧変動幅を第２閾値電圧ＶＴ２以内に制限することとする。
【００８７】
図１２は、出力電圧安定化モードで実電圧ＨＶＲを補完する様子を示すグラフであり、図１１に示す更新タイミングｔ５以降の実電圧ＨＶＲの推移を示している。目標電圧ＨＶＴとの差が第２閾値電圧ＶＴ２以内となった場合、管理部１０６は、出力電圧安定化モードに移行する。実電圧ＨＶＲが目標電圧ＨＶＴの近くに安定化された状態にて一時的な電圧変動が発生する場合に、それに合わせて実電圧ＨＶＲを大きく変化させてしまうと、かえって実電圧ＨＶＲが安定しなくなるおそれがある。そこで、出力電圧安定化モードでは、図１２の更新タイミングｔ８、ｔ９に示されるように、目標補正電圧ΔＨＶが第２閾値電圧ＶＴ２を超える場合であっても、１回の更新による電圧変動幅を第２閾値電圧ＶＴ２以内とする。これにより、イオン注入装置を稼働させている期間にわたって、実電圧ＨＶＲが目標電圧ＨＶＴに一致する値または近い値になるように安定化させることができる。これにより、イオン注入処理の品質を高めることができる。
【００８８】
図１３は、制御装置１０４による電圧制御の動作を示すフローチャートである。制御装置１０４は、電圧制御の動作態様を出力電圧補正モードに設定し（Ｓ１２）、目標電圧ＨＶＴに対応する第１指令電圧ＶＡの第１指令信号を高電圧電源９０に指令し（Ｓ１４）、測定装置１２０を介して電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを測定する（Ｓ１６）。動作態様が出力電圧補正モードであり（Ｓ１８のＹ）、目標補正電圧ΔＨＶが第２閾値電圧ＶＴ２以上である場合（Ｓ２０のＹ）、電圧変動の上限が第１閾値電圧ＶＴ１となるように第２指令信号を生成する（Ｓ２２）。一方、目標補正電圧ΔＨＶが第２閾値電圧ＶＴ２未満である場合（Ｓ２０のＮ）、電圧制御の動作態様を出力電圧安定化モードに設定し（Ｓ２４）、電圧変動の上限が第２閾値電圧ＶＴ２となるように第２指令信号を生成する（Ｓ２６）。
【００８９】
その後、第１指令信号と第２指令信号を合成した合成指令信号を生成し、生成した合成指令信号を高電圧電源９０に指令する（Ｓ２８）。目標電圧が変更されていれば（Ｓ３０のＹ）、本フローを終了する。目標電圧が変更されていなければ（Ｓ３０のＮ）、Ｓ１６〜Ｓ２８の処理を繰り返す。なお、Ｓ１６〜Ｓ２８の処理が繰り返される前に、Ｓ２６において出力電圧安定化モードに設定されていれば（Ｓ１８のＮ）、Ｓ２０〜Ｓ２４の処理をスキップし、電圧変動の上限が第２閾値電圧ＶＴ２となるように第２指令信号を生成し（Ｓ２６）、その第２指令信号が合成された合成指令信号を高電圧電源９０に指令する（Ｓ２８）。
【００９０】
本実施の形態に係るイオン注入装置１００によれば、測定装置１２０を用いて電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを計測し、計測した実電圧ＨＶＲに基づいて出力電圧を補正するため、目標電圧ＨＶＴまたは目標電圧ＨＶＴにより近い値の実電圧ＨＶＲを実現できる。例えば、高電圧電源９０に内蔵されるリードバック出力を基準とする場合、高電圧電源９０が発する熱の影響により温度ドリフトを引き起こし、実電圧ＨＶＲとリードバック出力の間にずれが生じるおそれがある。そうすると、誤った基準電圧に基づいたフィードバック制御がなされてしまい、実電圧ＨＶＲが目標電圧ＨＶＴからずれ、所望の品質を有するイオンビームが出力されなくなるおそれがある。本実施の形態によれば、正負の温度係数を有する抵抗を組み合わせた測定装置１２０を用いて電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを計測するため、温度変化による計測誤差の発生を抑制することができる。これにより、電極装置８０に印加される実電圧ＨＶＲを精度良く目標電圧ＨＶＴに一致させ、または、近づけることができる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、第１指令信号と第２指令信号が合成された指令信号が高電圧電源９０へ送信される。設定可能な電圧範囲が広い第１指令信号と、単位量あたりの設定電圧が細かい第２指令信号とを組み合わせることにより、広い電圧範囲にわたって高い精度で出力電圧を設定できる。特に、イオン注入装置１００が備える平行化レンズ電極装置や角度エネルギーフィルタ電極装置には、ウェハに照射すべきイオンビームのイオン種、価数、エネルギー、電流量などの様々な条件に応じて異なる電圧が印加されうる。その印加電圧の設定範囲は、数百Ｖ程度の低電圧から数十ｋＶ程度の高電圧まで広範にわたり、また、一定のビーム品質を維持するためには、印加電圧の精度を１％以下の精度で決める必要がある。本実施の形態によれば、±２Ｖ程度の精度で印加電圧を安定化させることができるため、数百Ｖ程度の低電圧を印加する場合であっても印加電圧の精度を０．５％程度に高めることができ、また、同じ電源を用いて数十ｋＶの高電圧を印加することもできる。
【００９２】
また、本実施の形態によれば、第１指令信号を目標電圧に対応する値に固定し、第２指令信号のみを用いて出力電圧の補完をするため、双方の指令信号を制御する場合と比べて制御態様を簡素化することができる。
【００９３】
なお、変形例においては、第１指令信号および第２指令信号の双方の電圧値を変化させて、出力電圧を制御することとしてもよい。例えば、第２指令信号により補正可能な電圧範囲を超えた補正が必要な場合には、第１指令信号により大まかな電圧補正を行うとともに、第２指令信号により目標電圧に近づけるための微補正を行ってもよい。また、目標電圧ＨＶＴの値が第１指令信号に対応する第１ステップ電圧ΔＨＶＡ刻みでは実現できない中間的な電圧値であるような場合に、目標電圧ＨＶＴを出力させるための指令信号として、第１指令信号と第２指令信号とを組み合わせた信号を用いてもよい。
【００９４】
上述の実施の形態では高エネルギーイオン注入装置に適するイオン注入装置１００を例に挙げて説明したが、本発明は、ビーム偏向器、ビーム走査器、及びビーム平行化器を有する他のイオン注入装置にも適用することができる。ある実施の形態においては、例えば、図１４に示されるように、高エネルギー多段直線加速ユニット１４を有しないイオン注入装置２００において、イオン注入装置２００が備える電極装置への印加電圧の制御に適用してもよい。
【００９５】
図１４は、本発明のある実施の形態に係るイオン注入装置２００の概略構成を示す平面図である。イオン注入装置２００は、図示されるように複数のビームライン構成要素を備える。イオン注入装置２００のビームライン上流部分は、上流側から順に、イオン源２０１、質量分析装置２０２、ビームダンプ２０３、リゾルビングアパチャー２０４、及び、電流抑制機構２０５を備える。イオン源２０１と質量分析装置２０２との間には、イオン源２０１からイオンを引き出すための引出電極（図示せず）が設けられている。電流抑制機構２０５は、一例としてＣＶＡ（Continuously Variable Aperture）を備える。ＣＶＡは、駆動機構により開口サイズを調整できるアパチャーである。
【００９６】
イオン注入装置２００のビームライン下流部分は、上流側から順に、第１ＸＹ収束レンズ２０６、第２ＸＹ収束レンズ２０８、ビーム走査器２０９、Ｙ収束レンズ２１０、ビーム平行化器２１１、ＡＤ（Accel／Decel）コラム２１２、及びエネルギーフィルター２１３を備える。ビームライン下流部分の最下流部にウェハ２１４が配置されている。イオン源２０１からビーム平行化器２１１までのビームライン構成要素は、ターミナル２１６に収容されている。なお、例えば第１ＸＹ収束レンズ２０６と第２ＸＹ収束レンズ２０８の間に、イオンビームの経路に対して出し入れ可能なビーム電流計測器（図示せず）が設けられていてもよい。
【００９７】
第１ＸＹ収束レンズ２０６、第２ＸＹ収束レンズ２０８、及び、Ｙ収束レンズ２１０は、縦横方向のビーム形状（ＸＹ面内のビーム断面）を調整するためのビーム整形器を構成する。このように、ビーム整形器は、質量分析装置２０２とビーム平行化器２１１との間でビームラインに沿って配設されている複数のレンズを備える。ビーム整形器は、これらのレンズの収束／発散効果によって、広範囲のエネルギー・ビーム電流の条件で下流まで適切にイオンビームを輸送することができる。
【００９８】
第１ＸＹ収束レンズ２０６は例えばＱレンズであり、第２ＸＹ収束レンズ２０８は例えばＸＹ方向アインツェルレンズであり、Ｙ収束レンズ２１０は例えばＹ方向アインツェルレンズまたはＱレンズである。第１ＸＹ収束レンズ２０６、第２ＸＹ収束レンズ２０８、及びＹ収束レンズ２１０は、それぞれ単一のレンズであってもよいし、レンズ群であってもよい。このようにして、ビーム整形装置は、ビームポテンシャルが大きくビームの自己発散が問題となる低エネルギー／高ビーム電流の条件から、ビームポテンシャルが小さくビームの断面形状制御が問題となる高エネルギー／低ビーム電流の条件まで、イオンビームを適切に制御できるように設計されている。
【００９９】
エネルギーフィルター２１３は例えば、偏向電極、偏向電磁石、またはその両方を備えるＡＥＦ（Angular Energy Filter）である。
【０１００】
イオン源２０１で生成されたイオンは、引出電場（図示せず）によって加速される。加速されたイオンは、質量分析装置２０２で偏向される。こうして、所定のエネルギーと質量電荷比を持つイオンのみがリゾルビングアパチャー２０４を通過する。続いて、イオンは、電流抑制機構（ＣＶＡ）２０５、第１ＸＹ収束レンズ２０６、及び第２ＸＹ収束レンズ２０８を経由して、ビーム走査器２０９へと導かれる。
【０１０１】
ビーム走査器２０９は、周期的な電場または磁場（またはその両方）を印加することでイオンビームを横方向（縦方向または斜め方向でもよい）に往復走査する。ビーム走査器２０９によって、イオンビームはウェハ２１４上で横方向に均一な注入ができるように調整される。ビーム走査器２０９で走査されたイオンビーム２１５は、電場または磁場（またはその両方）の印加を利用するビーム平行化器２１１で進行方向を揃えられる。その後、イオンビーム２１５は、電場を印加することによりＡＤコラム２１２で所定のエネルギーまで加速または減速される。ＡＤコラム２１２を出たイオンビーム２１５は最終的な注入エネルギーに達している（低エネルギーモードでは、注入エネルギーよりも高いエネルギーに調整し、エネルギーフィルター内で減速させながら偏向させることも行われる。）。ＡＤコラム２１２の下流のエネルギーフィルター２１３は、偏向電極または偏向電磁石による電場または磁場（またはその両方）の印加によりイオンビーム２１５をウェハ２１４の方へと偏向する。それにより、目的とするエネルギー以外のエネルギーを持つコンタミ成分が排除される。こうして浄化されたイオンビーム２１５がウェハ２１４に注入される。
【０１０２】
このようにして、イオン注入装置２００のビームライン上流部分は、イオン源２０１及び質量分析装置２０２を備え、イオン注入装置２００のビームライン下流部分は、ビーム走査器２０９の上流に配設されイオンビームの収束または発散を調整するビーム整形器と、ビーム走査器２０９と、ビーム平行化器２１１と、を備える。ビーム整形器は、第１ＸＹ収束レンズ２０６であってもよい。
【０１０３】
ウェハ２１４の近傍には、ビームモニタ２１７が設けられている。ビームモニタ２１７は、ビーム平行化器２１１の下流に配設され、イオンビームＢのビーム電流、位置、注入角度、収束発散角、上下左右方向のイオン分布等を計測する。ビームモニタ２１７は、図１を参照して説明したビームモニタ１０２と同様に構成されている。
【０１０４】
また、イオン注入装置２００は、イオン注入装置２００の全体又はその一部（例えばビームライン部の全体又はその一部）を制御するための制御装置２１８を備える。制御装置２１８は、ビームモニタ２１７の測定結果に基づいてビーム整形器や、ビーム走査器を制御するよう構成されている。また、制御装置２１８は、イオン源２０１の引出電極や、ビーム平行化器２１１およびエネルギーフィルター２１３を構成する電極装置に所望の目標電圧が印加されるよう、電極装置に直流高電圧を出力するための高電圧電源の動作を制御するように構成されている。制御装置２１８は、電極装置に接続される測定装置により計測される実電圧を用いて、高電圧電源の動作を制御するための指令信号を生成し送信する。
【０１０５】
制御装置２１８は、高電圧電源に目標電圧を出力させるための第１指令信号を生成する第１生成部と、測定装置により計測される実電圧が目標電圧または目標電圧に近い電圧となるように第１指令信号を補完する第２指令信号を生成する第２生成部と、高電圧電源に、第１指令信号および第２指令信号を合成して得られる合成指令信号を出力する指令部と、を含む。第１指令信号と、第１指令信号を補完する第２指令信号を組み合わせることにより、電極装置に印加される実電圧を目標電圧に精度良く合わせることができる。
【０１０６】
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合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。
【０１０７】
上述した制御装置、電極装置および測定装置に係る構成は、比較的エネルギーの低いイオンビームを出力するための低エネルギーイオン注入装置に適用してもよい。ここで、エネルギーの低いイオンビームとは、０．２ｋｅＶ〜５０ｋｅＶ程度のエネルギーを有するイオンビームのことである。このようなイオンビームを出力するには、イオン源からイオンを引き出すための引出電極の印加電圧を精度良く設定する必要がある。上述した実施の形態に係る制御装置、電極装置および測定装置を用いることにより、引出電圧を精度良く設定することができ、品質の高い低エネルギーイオンビームを生成することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  イオン源、  １１  引出電極、  ３４  ビーム走査器、  ８０  電極装置、  ９０  高電圧電源、  １００  イオン注入装置、  １０４  制御装置、  １０６  管理部、  １１０  第１生成部、  １１２  第２生成部、  １１４  指令部、  １２０  測定装置、  １２５  分圧器、  １２６  測定端子、  １２７  分圧端子、  １２８  基準端子、  １３２  冷却機構、  ２００  イオン注入装置、  ＨＶＯ  出力電圧、  ＨＶＴ  目標電圧、  ＨＶＲ  実電圧、  ΔＨＶ  目標補正電圧、  ＳＡ  第１指令値、  ＳＢ  第２指令値、  ＶＴ１  第１閾値電圧、    ＶＴ２  第２閾値電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006275575.tif 000008
【図８】
0006275575.tif 000009
【図９】
0006275575.tif 000010
【図１０】
0006275575.tif 000011
【図１１】
0006275575.tif 000012
【図１２】
0006275575.tif 000013
【図１３】
0006275575.tif 000014
【図１４】
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