與z方向垂直的面定義為xy面。對被處理物W掃描離子束B時，將射束的掃描方向設(shè)為X方向，將與z方向及X方向垂直的方向設(shè)為y方向。由此，沿X方向進行射束的往復(fù)掃描，沿I方向進行晶片W的往復(fù)運動。
[0039]離子注入裝置10具備離子源12、射束線裝置14及注入處理室16。離子源12構(gòu)成為將離子束B提供給射束線裝置14。射束線裝置14構(gòu)成為從離子源12向注入處理室16傳輸離子。并且，離子注入裝置10具備真空排氣系統(tǒng)(未圖示)，該真空排氣系統(tǒng)用于向離子源12、射束線裝置14及注入處理室16提供所期望的真空環(huán)境。
[0040]如圖所示，射束線裝置14例如從上游依次具備質(zhì)量分析部18、可變孔徑20、射束整形部22、第I射束測量部24、射束掃描器26、平行透鏡30或射束平行化裝置、及角能量過濾器(AEF:Angular Energy Filter) 34。另外，射束線裝置14的上游是指靠近離子源12的一側(cè)，下游是指靠近注入處理室16 (或射束阻擋器(beam stopper) 38)的一側(cè)。
[0041]質(zhì)量分析部18構(gòu)成為，設(shè)置于離子源12的下游，并通過質(zhì)量分析從離子束B選擇所需要的離子種類，離子束B是從離子源12引出的離子束。
[0042]可變孔徑20是可調(diào)整開口寬度的孔徑，通過改變開口寬度來調(diào)整通過孔徑的離子束B的射束電流量?？勺兛讖?0例如具有隔著射束線而上下配置的孔徑板，可通過改變孔徑板的間隔來調(diào)整射束電流量。
[0043]射束整形部22構(gòu)成為，具備四極聚焦裝置(Q透鏡)等會聚透鏡，并將通過可變孔徑20的離子束B整形為所期望的剖面形狀。
[0044]第I射束測量部24為在射束線上能夠以取出和放入的方式進行配置并測定離子束的電流的注入器旗標法拉第杯(Injector flag Faraday cup)。第I射束測量部24具有:測量射束電流的法拉第杯24b ;及使法拉第杯24b上下移動的驅(qū)動部24a。如圖1 (b)的虛線所示，射束線上配置有法拉第杯24b時，離子束B被法拉第杯24b切斷。另一方面，如圖1(b)的實線所示，從射束線上取下法拉第杯24b時，解除離子束B的切斷。
[0045]射束掃描器26構(gòu)成為提供射束的往復(fù)掃描，是沿X方向掃描經(jīng)整形的離子束B的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)。射束掃描器26具有遠離X方向而設(shè)置的掃描電極28。掃描電極28與可變電圧電源(未圖示)連接，通過改變施加于掃描電極28的電圧來改變在電極之間產(chǎn)生的電場，從而使離子束B偏轉(zhuǎn)。這樣，離子束B遍及X方向的掃描范圍而進行掃描。另外，在圖1(a)中用箭頭X例示出射束的掃描方向及掃描范圍，并且用單點劃線示出離子束B在掃描范圍內(nèi)的多個軌跡。
[0046]平行透鏡30構(gòu)成為使經(jīng)掃描的離子束B的行進方向平行。平行透鏡30具有在中央部設(shè)有離子束的通過狹縫的圓弧形狀的P透鏡電極32。P透鏡電極32與高圧電源(未圖示)連接，并將通過施加電圧產(chǎn)生的電場作用于離子束B，從而將離子束B的行進方向調(diào)整為平行。
[0047]角能量過濾器34構(gòu)成為，分析離子束B的能量并使所需能量的離子向下方偏轉(zhuǎn)，從而引入注入處理室16。角能量過濾器34具有磁場偏轉(zhuǎn)用磁鐵裝置(未圖示)及電場偏轉(zhuǎn)用AEF電極36。AEF電極36與高圧電源(未圖示)連接。在圖1 (b)中，通過對上側(cè)的AEF電極36施加正電圧，對下側(cè)的AEF電極36施加負電圧，從而使離子束B向下方偏轉(zhuǎn)。
[0048]這樣，射束線裝置14將應(yīng)照射到晶片W的離子束B供給到注入處理室16。
[0049]注入處理室16具備往復(fù)運動裝置44 (參考圖2)，該往復(fù)運動裝置44構(gòu)成為，保持I片或多片晶片W，并視需要而向晶片W提供相對于離子束B的相對移動(例如y方向)。圖1中，用箭頭Y例示出晶片W的往復(fù)運動。并且，注入處理室16具備射束阻擋器38。當射束軌道上不存在晶片W時，離子束B射入到射束阻擋器38。
[0050]注入處理室16中設(shè)有用于測量離子束的離子照射量的第2射束測量部50。第2射束測量部50具有側(cè)杯(Side cup) 40R、40L及中心杯(Center cup) 42ο
[0051]相對于晶片W沿X方向偏離配置有側(cè)杯40R、40L，并配置于注入離子時不切斷朝向晶片W的離子束的位置。由于離子束B超過晶片W所在的范圍而進行過掃描，因此在注入離子時也會有局部的進行掃描的射束射入到側(cè)杯40R、40L。由此，測量離子注入處理中的離子照射量。側(cè)杯40R、40L的測量值被送至第2射束測量部50。
[0052]中心杯42用于測量晶片W表面的離子照射量分布。中心杯42為可動式，當注入離子時從晶片位置避開，當晶片W不在照射位置時被插入到晶片位置。中心杯42 —邊沿X方向移動一邊測量離子照射量，從而測量射束掃描方向的離子照射量分布。中心杯42的測量值被送至第2射束測量部50。另外，中心杯42可以形成為多個法拉第杯沿X方向排列的陣列形，以便能夠同時測量射束掃描方向的多個位置的離子照射量。
[0053]注入處理室16中設(shè)有防護板46R、46L。相對于晶片W沿X方向偏離配置有防護板46R、46L，并配置于注入離子時不切斷朝向晶片W的離子束和朝向側(cè)杯40R、40L的離子束的位置。防護板46R、46L防止超過晶片W所在的范圍而進行過掃描的離子束被照射到注入處理室16的內(nèi)壁或設(shè)置于注入處理室16內(nèi)部的設(shè)備等。防護板46R、46L由石墨等構(gòu)成。另夕卜，防護板46R、46L可以設(shè)置于射束掃描器26的下游，也可以設(shè)置于射束線裝置14。
[0054]控制部60對構(gòu)成離子注入裝置10的各設(shè)備的動作進行控制。控制部60生成用于往復(fù)掃描離子束的控制波形而輸出到射束掃描器26，并調(diào)整離子束的掃描速度分布和掃描周期。并且，控制部60獲取第2射束測量部50所測量的離子照射量或離子照射量分布的值以調(diào)整控制波形。而且，控制部60對設(shè)置于射束掃描器26的上游的離子源12和可變孔徑20等射束電流調(diào)整機構(gòu)進行控制，以調(diào)整進行往復(fù)掃描之前的離子束的射束電流量。并且，控制部60對往復(fù)運動裝置44的動作進行控制。
[0055]圖2是表示往復(fù)運動的晶片W與往復(fù)掃描的離子束B之間的關(guān)系的主視圖。圖2中，離子束B沿橫向(X方向)進行往復(fù)掃描，晶片W被往復(fù)運動裝置44保持而沿縱向(Y方向)進行往復(fù)運動。圖2中，通過圖示最上方位置的晶片Wl和最下方位置的晶片W2來顯示往復(fù)運動裝置44的動作范圍。
[0056]并且，關(guān)于通過射束掃描器進行掃描的離子束B，通過圖示掃描端位置的離子束B4來顯示離子束的掃描范圍。離子束B構(gòu)成為，能夠超過配置于往復(fù)運動裝置44的左右側(cè)的側(cè)杯40R、40L、或超過可沿X方向移動的中心杯42所配置的位置而進行過掃描。另外，圖2中示出橫長的離子束B進行掃描的狀態(tài)，但離子束B的形狀也可以為縱長，還可以為接近圓形的形狀。
[0057]圖3是表示離子束B的掃描范圍的圖，與圖2的俯視圖相對應(yīng)。圖3中將可由離子束B掃描的范圍整體示作掃描范圍C。掃描范圍C大體可劃分為照射區(qū)域Cl和非照射區(qū)域C2這兩個區(qū)域。照射區(qū)域Cl為晶片W所在的范圍，也可以說是比設(shè)有側(cè)杯40R、40L的位置更靠內(nèi)側(cè)的范圍。因此，朝向照射區(qū)域Cl的離子束BI射入到通過往復(fù)運動裝置44往復(fù)運動的晶片W，參與離子注入。另一方面，非照射區(qū)域C2為位于照射區(qū)域Cl的外側(cè)的區(qū)域，是與晶片W所在的范圍的外側(cè)對應(yīng)的區(qū)域。因此，朝向非照射區(qū)域C2的離子束B3、B4不射入到通過往復(fù)運動裝置44往復(fù)運動的晶片W，不參與離子注入。
[0058]并且，非照射區(qū)域C2包含邊部測定位置C3和掃描端位置C4。邊部測定位置C3對應(yīng)于設(shè)有側(cè)杯40R、40L的位置。由于朝向邊部測定位置C3的離子束B3射入到側(cè)杯40R、40L，因此，通過使離子束掃描至邊部測定位置C3，即使在進行離子注入處理時也能夠測量離子照射量。掃描端位置C4對應(yīng)于設(shè)有防護板46R、46L的位置。因此，朝向掃描端位置C4的離子束B4射入到防護板46R、46L。因此，通過使離子束掃描至掃描端位置C4，能夠防止離子束被照射到注入處理室16內(nèi)的意外的部位。
[0059]如圖3所示，可動式中心杯42能夠在照射區(qū)域Cl及非照射區(qū)域C2的局部范圍(例如，除掃描端位置C4以外的范圍)測定與晶片表面對應(yīng)的位置A上的離子照射量分布。位置A相當于在離子束B的行進方向即z方向上與晶片表面相同的z方向的位置。通過將照射區(qū)域Cl分割為1000個左右的微小區(qū)間，并且一邊沿X方向移動中心杯42 —邊按各微小區(qū)間測量離子照射量，能夠得到晶片表面的射束掃描方向(X方向)的離子照射量分布。
[0060]圖4(a)是示意地表示離子照射量分布的測量方法的圖，圖4(b)是表示所測量的離子照射量分布D(X)的一例的曲線圖。如圖4(a)所示，在與晶片表面對應(yīng)的位置A，與照射區(qū)域Cl對應(yīng)的區(qū)間被分割為η個微小區(qū)間Al?An。該分割數(shù)η還與應(yīng)測量的離子照射量分布的分辨率有關(guān)，例如，η = 1000左右。若將照射區(qū)域Cl的長度設(shè)為L，則各微小區(qū)間的寬度dx成為dx = L/n。另外，圖4(a)中將與照射區(qū)域Cl對應(yīng)的區(qū)間作為離子照射量分布的測量對象，但也可以將位于照射區(qū)域Cl外側(cè)的非照射區(qū)域C2包含在離子照射量分布的測量對象之內(nèi)。
[0061]圖4(a)中示出離子束B射入到η個微小區(qū)間中的第i個微小區(qū)間Ai的狀態(tài)。并且顯示，用變量X表示微小區(qū)間Ai的位置時，射入到位置X的離子束B的每單位時間的離子入射量G (X)、及位置X的離子束B的掃描速度S (X)。由于射束線裝置的光學(xué)設(shè)計等為起因的非線性特性，每單位時間的離子入射量G(X)的值會隨著位置的不同而不同。因此，本實施方式中，作為離子束B的特性，將位置A上的每單位時間的離子入射量G(x)表示為變量X的函數(shù)。在此，每單位時間的離子入射量G(X)相當于不掃描離子束B而使離子束B滯留在特定位置X時射入到位置X的離子入射量的時間平均值。另外，每單位時間的離子入射量G(X)會與射入到射束掃描器26的離子束B的射束電流量Ib的值成比例地増減。
[0062]可以將掃描速度為S(X)的離子束B通過微小區(qū)間dx所需要的時間dt表示為dt=dx/S(x) ο每單位時間的離子入射量為G(x)的離子束單向通過I次微小區(qū)間dx時照射到微小區(qū)間dx的離子照射量D(X)為，D(x) = G(x) dt，可表示為D(X) = dx.G(x)/S(X)。通過分別在各微小區(qū)間Al?An測量這樣的離子照射量D (X)，能夠得到如圖4 (b)所例示的離子照射量分布的曲線圖。
[0063]在此，表示為位置X的函數(shù)的離子照射量分布D (X)確定晶片W在各位置的離子注入量，因此，為了進行預(yù)期的離