離子束照射裝置和離子束電流均勻化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種向晶片等照射離子束的離子束照射裝置等。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如在液晶顯示器和半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，為了向液晶玻璃基板和半導(dǎo)體基 板這種被處理物中注入磷（P)或硼（B)等不純物質(zhì)，使用離子束照射裝置。
[0003] 這種離子束照射裝置使用的離子源包括在內(nèi)部產(chǎn)生等離子體的等離子體生成容 器和設(shè)置在該等離子體生成容器的內(nèi)部的多個(gè)燈絲，通過(guò)使電流流過(guò)上述各燈絲來(lái)進(jìn)行加 熱而釋放熱電子，并與等尚子體生成容器內(nèi)的材料氣體分子碰撞而產(chǎn)生等尚子體，并且利 用引出電極系統(tǒng)引出該等離子體并加速成離子束。
[0004] 這樣被加速到規(guī)定能量的離子束向被處理物的表面照射，為了使相對(duì)于上述被處 理物的各部位的離子注入量均勻化，在以往的離子束照射裝置中在與離子束交叉的平面內(nèi) 的多個(gè)位置上設(shè)置有測(cè)量離子束電流的束電流傳感器（例如法拉第杯）。并且，由操作員觀 察從利用上述束電流傳感器分別測(cè)量出的各束電流中得到的離子束的束輪廓，并調(diào)整向各 燈絲流動(dòng)的電流，從而可以使離子束均勻化。
[0005] 此外，近年來(lái)，如專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所示，為了使離子注入量均勻化，可以考 慮設(shè)置自動(dòng)控制向各燈絲流動(dòng)的電流的控制裝置。在任意一個(gè)上述控制裝置中，束電流傳 感器按照燈絲的數(shù)量進(jìn)行分組，確定與各燈絲對(duì)應(yīng)的多個(gè)束電流傳感器（即組）。
[0006] 并且，在專利文獻(xiàn)1中，測(cè)量每組束電流傳感器的平均電流、即以組為單位測(cè)量束 電流的平均，以組為單位使其平均束電流與目標(biāo)電流一致的方式，控制對(duì)應(yīng)的燈絲的電流 來(lái)實(shí)現(xiàn)束電流的均勻化。
[0007] 在專利文獻(xiàn)2中，測(cè)量每組束電流傳感器的平均電流，以使上述平均電流與目標(biāo) 電流一致的方式控制各燈絲的電流，當(dāng)進(jìn)行上述控制時(shí)，預(yù)先得出各燈絲電流對(duì)各組的平 均電流的影響度、即重要度，按照上述重要度來(lái)控制各燈絲的電流，從而實(shí)現(xiàn)束電流的均勻 化。
[0008] 但是，由于上述任意一個(gè)控制裝置都僅基于每組束電流傳感器的平均電流來(lái)控制 燈絲電流，所以在組內(nèi)的各束電流傳感器的測(cè)量電流、即離子束的各位置上的束電流中產(chǎn) 生偏差，或者為了消除上述偏差需要反復(fù)進(jìn)行束電流的均勻化步驟。
[0009] 即，由于從各燈絲射出的離子束理想上呈高斯分布狀，在各束電流傳感器中原本 成為分別不同的電流值，所以按照對(duì)束電流傳感器進(jìn)行分組并僅根據(jù)上述平均值進(jìn)行控制 這樣的所述專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2的方式，使束電流均勻化上存在限度。
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2000-315473號(hào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2008-293724號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供離子束照射裝置和離子束電流均勻化方 法，能夠在短時(shí)間內(nèi)可靠地使束電流均勻化。
[0013] 即，本發(fā)明提供一種離子束照射裝置，其包括：離子源，具有能夠使電流獨(dú)立流動(dòng) 的多個(gè)燈絲；束電流傳感器，所述燈絲的數(shù)量以上的數(shù)量的所述束電流傳感器在與從所述 離子源引出的離子束交叉的平面內(nèi)的多個(gè)位置上，測(cè)量所述離子束的束電流；以及控制裝 置，控制在所述各燈絲中流動(dòng)的燈絲電流。
[0014] 并且，所述離子束照射裝置的特征在于，所述控制裝置在執(zhí)行完平均束電流控制 步驟之后，執(zhí)行均勻控制步驟，所述平均束電流控制步驟計(jì)算由全部或一部分束電流傳感 器得到的束電流的平均值、并以使所述平均值進(jìn)入規(guī)定的目標(biāo)范圍內(nèi)的方式控制各燈絲電 流，所述均勻控制步驟分別計(jì)算并輸出用于使各束電流均勻化的燈絲理論電流，在所述均 勻控制步驟中，所述控制裝置執(zhí)行：權(quán)重系數(shù)計(jì)算步驟，計(jì)算作為各燈絲電流的變化對(duì)各束 電流的變化的影響程度的權(quán)重系數(shù)；以及燈絲理論電流計(jì)算步驟，根據(jù)在所述權(quán)重系數(shù)計(jì) 算步驟中得到的權(quán)重系數(shù)，分別計(jì)算用于使各束電流的值盡可能接近規(guī)定的目標(biāo)電流值的 各燈絲的理論電流值。
[0015] 作為用于在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出有效的權(quán)重系數(shù)的【具體實(shí)施方式】可以例舉的構(gòu)成如 下：在所述權(quán)重系數(shù)計(jì)算步驟中，控制裝置將在所述平均束電流控制步驟中設(shè)定的各燈絲 電流作為初始值，使各燈絲的電流依次僅變化規(guī)定值，根據(jù)由此產(chǎn)生的各束電流的變化量， 計(jì)算所述權(quán)重系數(shù)。
[0016] 僅使燈絲理論電流實(shí)際在燈絲中流動(dòng)，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)束電流的均勻性，但作為束 電流整體有可能過(guò)大或過(guò)小。為了消除上述現(xiàn)象，例如，所述控制裝置可以在執(zhí)行完所述均 勻控制步驟之后，再次執(zhí)行所述平均束電流控制步驟。
[0017] 如果過(guò)度追求束電流的均勻性，則控制性變差、或在各燈絲電流中產(chǎn)生不均勻而 向特定的燈絲施加負(fù)載，從而有可能使產(chǎn)品壽命和維護(hù)期間變短。
[0018] 為了解決上述課題，優(yōu)選的是，在所述均勻控制步驟中，所述控制裝置進(jìn)一步執(zhí)行 燈絲理論電流修正步驟，對(duì)在所述燈絲理論電流計(jì)算步驟中得到的各燈絲的理論電流值進(jìn) 行修正，在所述燈絲理論電流計(jì)算步驟中，所述控制裝置根據(jù)所述燈絲理論電流，計(jì)算離子 束的理論上的均勻性，直到所述理論上的束均勻性滿足進(jìn)入包含所述目標(biāo)電流值的規(guī)定的 范圍內(nèi)的條件為止，朝向各燈絲理論電流的值的偏差減少的方向，進(jìn)行使一部分燈絲理論 電流僅變化規(guī)定值的修正。
[0019] 在以上內(nèi)容中，控制裝置根據(jù)各離子束電流均勻化的步驟，執(zhí)行各控制步驟，但是 可以不由被步驟化的控制裝置、而由操作者對(duì)束電流進(jìn)行采樣，并確定作為各燈絲電流的 變化對(duì)束電流的變化的影響程度的權(quán)重系數(shù)。
[0020] 本發(fā)明還提供一種離子束電流均勻化方法，離子束照射裝置包括：離子源，具有能 夠使電流獨(dú)立流動(dòng)的多個(gè)燈絲；束電流傳感器，所述燈絲的數(shù)量以上的數(shù)量的所述束電流 傳感器在與從所述離子源引出的離子束交叉的平面內(nèi)的多個(gè)位置上，測(cè)量所述離子束的束 電流，所述離子束電流均勻化方法在所述離子束照射裝置中執(zhí)行，平均束電流控制步驟，計(jì) 算由全部或一部分束電流傳感器得到的束電流的平均值，以使所述平均值進(jìn)入規(guī)定的目標(biāo) 范圍內(nèi)的方式控制各燈絲電流；以及均勻控制步驟，在執(zhí)行所述平均束電流控制步驟之后， 分別計(jì)算能夠使各束電流均勻化的燈絲理論電流，在所述均勻控制步驟中執(zhí)行，權(quán)重系數(shù) 計(jì)算步驟，將在所述平均束電流控制步驟中設(shè)定的各燈絲電流作為初始值，使各燈絲的電 流依次僅變化規(guī)定值，根據(jù)由此產(chǎn)生的各束電流的變化量，計(jì)算作為各燈絲電流的變化對(duì) 各束電流的變化的影響程度的權(quán)重系數(shù)；以及燈絲理論電流計(jì)算步驟，根據(jù)在所述權(quán)重系 數(shù)計(jì)算步驟中得到的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算用于使各束電流的值盡可能接近規(guī)定的目標(biāo)電流值的 各燈絲的理論電流值。
[0021] 按照以上方式構(gòu)成的本發(fā)明，由于不是根據(jù)以往那樣的分組后的一個(gè)集合的束電 流的平均來(lái)控制燈絲電流，而是根據(jù)各測(cè)量位置的束電流的值來(lái)控制各燈絲電流，所以能 夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的束電流的均勻化。
[0022] 另一方面，基于這種各束電流的值進(jìn)行的控制為多值、多參數(shù)，因此如果僅以反饋 控制，則直到穩(wěn)定為止，需要花費(fèi)時(shí)間或產(chǎn)生不穩(wěn)定，但是在此通過(guò)理論計(jì)算并以前饋控制 方式得出能夠?qū)崿F(xiàn)各束電流的均勻性的燈絲電流，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性良好的 各束電流的均勻化。
[0023] 此外，由于在理論計(jì)算之前執(zhí)行平均束電流控制步驟，并根據(jù)上述執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行 理論計(jì)算，所以能夠進(jìn)一步提高該理論計(jì)算的精度，并且能夠避免僅通過(guò)燈絲理論電流不 能補(bǔ)償?shù)臒艚z電流的過(guò)大或過(guò)小。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是表示本發(fā)明一種實(shí)施方式的離子束照射裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025] 圖2是表示同一實(shí)施方式的控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0026] 圖3是表示同一實(shí)施方式的控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0027] 圖4是表示同一實(shí)施方式的控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0028] 圖5是表示同一實(shí)施方式的控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0029] 圖6是表示本發(fā)明其他實(shí)施方式的控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0030] 圖7是表示同一實(shí)施方式的控制部的動(dòng)作的流程圖。
[0031] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0032] 100離子束照射裝置
[0033] 2 離子源
[0034] 22 燈絲
[0035] 3 束電流傳感器
[0036] 4 控制裝置
[0037] IB束電流
[0038] IF燈絲電流
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0040] 〈第一實(shí)施方式〉
[0041] 上述離子束照射裝置100例如用于非質(zhì)量分離型離子注入裝置，如圖1所示，從離 子源2借助引出電極機(jī)構(gòu)10引出的大面積的離子束B(niǎo)，不經(jīng)過(guò)質(zhì)量分離器，而直接照射被照 射體W，進(jìn)行離子注入。進(jìn)行離子注入時(shí)，可以根據(jù)需要，在離子束B(niǎo)的照射區(qū)域內(nèi)，例如沿 紙面的里外方向以機(jī)械方式對(duì)被照射體W進(jìn)行掃描。被照射體W例如是玻璃基板、