离子注入方法及离子注入装置

技术领域

本申请主张基于2021年1月27日申请的日本专利申请第2021-011479号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及离子注入方法及离子注入装置。

背景技术

在半导体制造工序中，为了改变半导体的导电性的目的、改变半导体的晶体结构的目的等，标准地实施对半导体晶片注入离子的工序(也称为离子注入工序)。在离子注入工序中使用的装置被称为离子注入装置。根据注入于晶片的表面附近的离子的所期望的注入深度来决定离子的注入能量。注入到比较深的区域时，使用高能量(例如，1MeV以上)的离子束。

在能够输出高能量的离子束的离子注入装置中，利用多级式的高频线性加速器(LINAC)使离子束加速。在高频线性加速器中，调整各级的电压振幅、频率及相位这样的高频参数，以便获得所期望的射束能量。

专利文献1：日本特开2018-085179号公报

最近，为了注入到更深的区域，要求超高能量(例如，4MeV以上)的离子束。为了实现超高能量的离子束的输出，与以往相比需要增加高频线性加速器的级数。若高频线性加速器的级数增加，则相应地高频参数的调整所耗费的时间变长，这导致离子注入装置的生产率下降。

发明内容

本发明的一个实施方式的示例性目的之一在于，提供一种加速射束能量的调整的技术。

本发明的一个实施方式为一种使用具备高能量多级线性加速单元的离子注入装置的离子注入方法。高能量多级线性加速单元具有多级的高频加速部，且构成为根据确定各级的高频加速部的电压振幅、频率及相位的数据集进行动作。该离子注入方法具备如下工序：获取用于将从高能量多级线性加速单元输出的离子束的射束能量设为第1输出值的第1数据集；根据第1数据集来决定用于将从高能量多级线性加速单元输出的离子束的射束能量设为与第1输出值不同的第2输出值的第2数据集；及将从根据第2数据集进行动作的高能量多级线性加速单元输出的离子束照射到晶片来进行离子注入。各级的高频加速部的加速相位在多级的高频加速部的全部中在第1数据集与第2数据集之间相同，各级的高频加速部的电压振幅在多级中的至少一级的高频加速部中在第1数据集与第2数据集之间不同。

本发明的另一个实施方式为一种离子注入装置。该装置具备：高能量多级线性加速单元，具有多级的高频加速部；及控制装置，根据确定各级的高频加速部的电压振幅、频率及相位的数据集来控制高能量多级线性加速单元的动作。控制装置构成为：获取用于将从高能量多级线性加速单元输出的离子束的射束能量设为第1输出值的第1数据集；根据第1数据集来决定用于将从高能量多级线性加速单元输出的离子束的射束能量设为与第1输出值不同的第2输出值的第2数据集；根据所决定的第2数据集来使高能量多级线性加速单元进行动作。控制装置以如下方式决定第2数据集：各级的高频加速部的加速相位在多级的高频加速部的全部中在第1数据集与第2数据集之间相同，并且各级的高频加速部的电压振幅在多级中的至少一级的高频加速部中在第1数据集与第2数据集之间不同。

另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件、表述的方式，作为本发明的实施方式同样有效。

发明的效果

根据本发明，能够加速射束能量的调整，且容易实现使用具有各种射束能量的离子束的离子注入处理。

附图说明

图1为表示实施方式所涉及的离子注入装置的概略结构的俯视图。

图2的(a)～(c)为表示线性加速装置的结构的剖视图。

图3的(a)、(b)为表示静电四极透镜装置的概略结构的主视图。

图4为表示高频加速部的概略结构的剖视图。

图5为示意地表示高频电压的时间波形与离子粒子所受到的加减速能量的一例的图表。

图6为示意地表示高频电压的时间波形与离子粒子所受到的加减速能量的一例的图表。

图7为示意地表示高频电压的时间波形与离子粒子所受到的加减速能量的一例的图表。

图8的(a)、(b)为示意地表示聚束的离子粒子组所受到的加减速能量的一例的图表。

图9为表示第1调整方法的流程的流程图。

图10为表示第2调整方法的流程的流程图。

图11为表示通过第2数据集获得的离子束的能量的误差的一例的图表。

图12为表示通过第2数据集获得的离子束的射束电流的变化的图表。

图中：12-射束生成单元，14-射束加速单元，16-射束偏转单元，18-射束输送单元，20-基板传送处理单元，22a、22b、22c-线性加速装置，23-射束测定部，24-能量分析电磁铁，26-横向会聚四极透镜，30-偏转电磁铁，32-射束整形器，34-射束扫描器，36-射束平行化器，38-最终能量过滤器，41-射束监视器，42-射束分析器，52a、52b-静电四极透镜装置，70-高频加速部，72-高频电极，74-高频共振器，78-高频电源，100-离子注入装置。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，在附图说明中对相同要件标注相同符号并省略重复说明。并且，以下描述的结构为示例，并不对本发明的范围作任何限定。

对实施方式进行详述之前，说明一下概要。本实施方式为涉及一种高能量用离子注入装置。离子注入装置通过高频线性加速器使由离子源产生的离子束进行加速，并将经过加速而获得的高能量的离子束沿射束线输送至被处理物(例如基板或晶片)来对被处理物注入离子。

本实施方式中的“高能量”是指，具有1MeV以上、4MeV以上或10MeV以上的射束能量的离子束。根据高能量的离子注入，所期望的杂质离子以比较高的能量被打入晶片表面，因此能够在晶片表面的更深的区域(例如深度5μm以上)注入所期望的杂质。高能量离子注入的用途例如为形成最新图像传感器等半导体器件制造中的P型区域和/或N型区域。

为了在离子注入装置中实现所期望的射束条件，需要适当地设定构成离子注入装置的各种设备的动作参数。为了获得具有所期望的射束能量的离子束，需要适当地设定多级的高频加速部的动作参数。并且，在各级的高频加速部的上游侧及下游侧存在用于适当地输送离子束的透镜装置，为了获得具有所期望的射束电流量的离子束，需要适当地设定多级的透镜装置的动作参数。此外，为了调整照射到晶片的离子束的平行度、角度分布这样的射束品质，需要适当地设定比线性加速器更靠下游侧的各种设备的动作参数。这些动作参数的集合作为用于实现所期望的射束条件的“数据集”而生成。

为了生成更高能量的离子束，需要增加高频加速部的级数的线性加速器。若高频加速部的级数增加，则应调整的动作参数的数量增加，因此用于生成适当的数据集所需的时间变长。根据半导体制造工序，有时也需要将具有互不相同的射束能量的多个离子束照射到同一个晶片的多级注入。在该情况下，必须生成与多个射束能量相对应的多个数据集。在从一开始就生成多个数据集时，导致到生成多个数据集全部为止耗费相当长的时间。如此一来，导致离子注入装置的生产率下降。

在本实施方式中，根据现有的第1数据集便能够迅速生成第2数据集，该第2数据集用于获得具有与第1数据集不同的射束能量的离子束。具体而言，通过在固定了多级的高频加速部的加速相位的状态下，改变多级的高频加速部中的至少一级的电压振幅，来使射束能量的调整省力化。并且，通过在一定的条件下改变线性加速器中所包含的多级的透镜装置的动作参数，来使实现与第1数据集等同的射束输送的第2数据集的生成省力化。此外，通过对于比线性加速器更靠下游侧的各种设备的动作参数也在一定的条件下进行变更，来使实现与第1数据集等同的射束品质的第2数据集的生成省力化。

图1为概略表示实施方式所涉及的离子注入装置100的俯视图。离子注入装置100具备射束生成单元12、射束加速单元14、射束偏转单元16、射束输送单元18及基板传送处理单元20。

射束生成单元12具有离子源10及质谱分析装置11。在射束生成单元12中，离子束从离子源10引出，所引出的离子束通过质谱分析装置11进行质谱分析。质谱分析装置11具有质谱分析磁铁11a及质谱分析狭缝11b。质谱分析狭缝11b配置于质谱分析磁铁11a的下游侧。经过质谱分析装置11的质谱分析的结果，仅筛选出注入所需的离子种类，被筛选的离子种类的离子束被引导至下一个射束加速单元14。

射束加速单元14具有进行离子束的加速的多个线性加速装置22a、22b、22c及射束测定部23，且构成射束线BL中直线状延伸的部分。多个线性加速装置22a～22c各自都具备一级以上的高频加速部，且将高频(RF)电场施加到离子束来使其加速。射束测定部23设置于射束加速单元14的最下游，并测定通过多个线性加速装置22a～22c加速的高能量离子束的至少一种射束特性。射束测定部23作为离子束的射束特性而测定射束能量、射束电流量、射束分布等。在本说明书中，将射束加速单元14也称为“高能量多级线性加速单元”。

在本实施方式中，设置有三个线性加速装置22a～22c。第1线性加速装置22a设置于射束加速单元14的上级，且具备多级(例如5级～15级)的高频加速部。第1线性加速装置22a进行将从射束生成单元12输出的连续射束(DC射束)对准到特定的加速相位的“聚束(bunching)”，例如，使离子束加速至1MeV左右的能量。第2线性加速装置22b设置于射束加速单元14的中级，且具备多级(例如5级～15级)的高频加速部。第2线性加速装置22b使从第1线性加速装置22a输出的离子束加速至例如2～3MeV左右的能量。第3线性加速装置22c设置于射束加速单元14的下级，且具备多级(例如5级～15级)的高频加速部。第3线性加速装置22c使从第2线性加速装置22b输出的离子束加速至例如4MeV以上的高能量。

从射束加速单元14输出的高能量离子束具有一定范围的能量分布。因此，为了在射束加速单元14的下游使高能量的离子束往复扫描以及平行化而照射到晶片，需要预先实施高精度的能量分析、能量分散的控制、轨道校正及射束会聚发散的调整。

射束偏转单元16进行从射束加速单元14输出的高能量离子束的能量分析、能量分散的控制、轨道校正。射束偏转单元16构成射束线BL中圆弧状延伸的部分。高能量离子束的方向通过射束偏转单元16被转换而朝向射束输送单元18。

射束偏转单元16具有能量分析电磁铁24、抑制能量分散的横向会聚四极透镜26、能量分析狭缝27、第1法拉第杯28、提供转向(轨道校正)的偏转电磁铁30及第2法拉第杯31。能量分析电磁铁24也被称为能量过滤电磁铁(EFM)。并且，由能量分析电磁铁24、横向会聚四极透镜26、能量分析狭缝27及第1法拉第杯28构成的装置组也统称为“能量分析装置”。

能量分析狭缝27可以构成为狭缝宽度可变，以便调整能量分析的分辨率。能量分析狭缝27例如由能够在狭缝宽度方向上移动的两片屏蔽体构成，且可以构成为通过改变两片屏蔽体的间隔而使狭缝宽度可调。能量分析狭缝27可以构成为通过选择狭缝宽度不同的多个狭缝中的任一个而使狭缝宽度可变。

第1法拉第杯28配置于能量分析狭缝27的紧后方，且用于能量分析用的射束电流测定。第2法拉第杯31配置于偏转电磁铁30的紧后方，且以对经过轨道校正而进入射束输送单元18的离子束进行射束电流测定的用途设置。第1法拉第杯28及第2法拉第杯31各自构成为通过法拉第杯驱动部(未图示)的动作而能够相对于射束线BL上进出。

射束输送单元18构成射束线BL中另一个直线状延伸的部分，其隔着装置中央的维护区域MA与射束加速单元14并行。射束输送单元18的长度被设计成与射束加速单元14的长度大致相同。其结果，由射束加速单元14、射束偏转单元16及射束输送单元18构成的射束线BL整体形成U字形的布局。

射束输送单元18具有射束整形器32、射束扫描器34、射束收集器35、射束平行化器36、最终能量过滤器38、左右法拉第杯39L、39R。

射束整形器32具备四极透镜装置(Q透镜)等会聚/发散透镜，且构成为将通过了射束偏转单元16的离子束整形为所期望的截面形状。射束整形器32例如由电场式的三级四极透镜(也称为三极Q透镜)构成，其具有三个静电四极透镜装置。射束整形器32通过使用三个透镜装置，能够在水平方向(x方向)及铅垂方向(y方向)上分别独立地调整离子束的会聚或发散。射束整形部32可以包括磁场式透镜装置，也可以包括利用电场和磁场这两者来对射束进行整形的透镜装置。

射束扫描器34是构成为提供射束的往复扫描且在x方向上扫描经过整形的离子束的射束偏转装置。射束扫描器34具有在射束扫描方向(x方向)上对置的扫描电极对。扫描电极对连接于可变电压电源(未图示)，通过周期性地改变施加于扫描电极对之间的电压，改变在电极之间产生的电场来使离子束向各个角度偏转。其结果，离子束遍及用箭头X表示的扫描范围进行扫描。在图1中，用细实线表示扫描范围内的离子束的多个轨迹。另外，射束扫描器34可以替换成其他射束扫描装置，射束扫描装置也可以作为利用磁场的磁铁装置而构成。

射束扫描器34通过使射束超出用箭头X表示的扫描范围偏转来将离子束入射到设置于远离射束线BL的位置的射束收集器35。射束扫描器34通过使离子束朝向射束收集器35暂时从射束线BL避开来阻断离子束，以免离子束到达下游的基板传送处理单元20。

射束平行化器36构成为使经过扫描的离子束的行进方向与设计上的射束线BL的轨道平行。射束平行化器36具有在中央部设置有离子束的通过狭缝的圆弧形状的多个平行化透镜电极。平行化透镜电极连接于高压电源(未图示)，且将通过电压施加而产生的电场施加于离子束来使离子束的行进方向实现平行。另外，射束平行化器36可以替换成其他射束平行化装置，射束平行化装置也可以作为利用磁场的磁铁装置而构成。

最终能量过滤器38构成为分析离子束的能量并使所需能量的离子向下方(-y方向)偏转而导入到基板传送处理单元20。最终能量过滤器38有时被称为角度能量过滤器(AEF)，且具有电场偏转用的AEF电极对。AEF电极对连接于高压电源(未图示)。通过对上侧的AEF电极施加正电压，且对下侧的AEF电极施加负电压，使离子束向下方偏转。另外，最终能量过滤器38可以由磁场偏转用磁铁装置构成，也可以由电场偏转用AEF电极对与磁铁装置的组合构成。

左右法拉第杯39L、39R设置于最终能量过滤器38的下游侧，且配置于用箭头X表示的扫描范围的左端及右端的射束所能入射的位置。左右法拉第杯39L、39R设置于不阻挡朝向晶片W的射束的位置，并测定对晶片W进行离子注入时的射束电流。

在射束输送单元18的下游侧即射束线BL的最下游设置有基板传送处理单元20。基板传送处理单元20具有注入处理室40、射束监视器41、射束分析器42、分析器驱动装置43、基板传送装置44及装载端口46。注入处理室40中设置有保持离子注入时的晶片W，并使晶片W向与射束扫描方向(x方向)正交的方向(y方向)移动的平台驱动装置(未图示)。

射束监视器41设置于注入处理室40内部的射束线BL的最下游。射束监视器41设置于射束线BL上不存在晶片W时离子束所能入射的位置，且构成为在离子注入工序之前或工序期间测定射束特性。射束监视器41作为射束特性而测定射束电流量、射束平行度等。射束监视器41例如位于连接注入处理室40与基板传送装置44之间的传送口(未图示)的附近，且设置于比传送口更靠铅垂下方的位置。

射束分析器42构成为测定晶片W的表面的位置上的射束电流。射束分析器42构成为通过分析器驱动装置43的动作能够在x方向上移动，在离子注入时从晶片W所在的注入位置避开，在晶片W不在注入位置时插入于注入位置。射束分析器42通过一边在x方向上移动一边测定射束电流，能够遍及x方向的射束扫描范围整体而测定射束电流。射束分析器42可以具有在x方向上阵列状排列的多个法拉第杯，以便同时测量射束扫描方向(x方向)的多个位置上的射束电流。

射束分析器42可以具备用于测定射束电流量的单个法拉第杯，也可以具备用于测定射束的角度信息的角度测量器。角度测量器例如具备狭缝及在射束行进方向(z方向)上远离狭缝而设置的多个电流检测部。角度测量器例如通过利用在狭缝宽度方向上排列的多个电流检测部来测量通过狭缝的射束，由此能够测定狭缝宽度方向的射束的角度成分。射束分析器42可以具备能够测定x方向的角度信息的第1角度测定器及能够测定y方向的角度信息的第2角度测定器。

基板传送装置44构成为在载置晶片容器45的装载端口46与注入处理室40之间传送晶片W。装载端口46构成为能够同时载置多个晶片容器45，例如具有在x方向上排列的4台载置台。在装载端口46的铅垂上方设置有晶片容器传送口(未图示)，且构成为能够使晶片容器45在铅垂方向上通过。晶片容器45例如通过在设置离子注入装置100的半导体制造工厂内的顶棚等上设置的传送机器人，通过晶片容器传送口而自动搬入到装载端口46，并从装载端口46自动搬出。

离子注入装置100还具备中央控制装置50。中央控制装置50控制离子注入装置100的整体动作。中央控制装置50在硬件上通过以计算机的CPU、存储器为代表的元件、机械装置来实现，在软件上通过计算机程序等来实现，通过中央控制装置50提供的各种功能可通过硬件及软件的协作而实现。

在中央控制装置50的附近设置有操作盘49，该操作盘49具有用于设定离子注入装置100的动作参数的显示装置、输入装置。操作盘49及中央控制装置50的位置并无特别限定，例如能够在射束生成单元12与基板传送处理单元20之间的维护区域MA的出入口48相邻地配置操作盘49及中央控制装置50。通过使管理离子注入装置100的作业人员的作业频率较高的离子源10、装载端口46、操作盘49及中央控制装置50的部位相邻，能够提高作业效率。

接着，对射束加速单元14的详细结构进行说明。图2的(a)～(c)为表示线性加速装置22a～22c的结构的剖视图。图2的(a)为表示第1线性加速装置22a的结构，图2的(b)为表示第2线性加速装置22b的结构，图2的(c)为第3线性加速装置22c的结构。线性加速装置22a～22c包括多级的高频加速部101～115及多级的静电四极透镜装置120a、120b、120c、121～135，各级的高频加速部及静电四极透镜装置沿射束线BL交替配置。

高频加速部通过对离子束IB所通过的高频电极施加高频电压V

静电四极透镜装置包括用于对离子束IB施加静电场来会聚或发散离子束IB的透镜电极、和设置于透镜电极的上游侧及下游侧的接地电极。静电四极透镜装置通过切换施加于透镜电极的电压的正负，发挥在x方向上会聚射束的横向会聚(纵向发散)透镜或在y方向上会聚射束的纵向会聚(横向发散)透镜的作用。

在图2的(a)～(c)中，图示出在y方向上对置的透镜电极，并省略了在x方向上对置的透镜电极。若对在y方向上对置的透镜电极施加负电压，则发挥横向会聚(纵向发散)透镜的作用。相反地，若对在y方向上对置的透镜电极施加正电压，则发挥纵向会聚(横向发散)透镜的作用。关于透镜电极的结构，将参考图3的(a)、图3的(b)在后面另行叙述。

第1线性加速装置22a具备5级的高频加速部101、102、103、104、105及6级的静电四极透镜装置120a、121、122、123、124、125。除了设置于第1线性加速装置22a的入口的静电四极透镜装置120a以外的第1级至第5级的静电四极透镜装置121～125分别配置于第1级至第5级的高频加速部101～105所对应的各级的下游侧。

设置于第1线性加速装置22a的6级的静电四极透镜装置120a、121～125配置成横向会聚透镜与纵向会聚透镜沿射束线BL交替。例如，第1线性加速装置22a的入口、第2级及第4级的静电四极透镜装置120a、122、124为横向会聚透镜，第1级、第3级及第5级的静电四极透镜装置121、123、125为纵向会聚透镜。

第2线性加速装置22b具备5级的高频加速部106、107、108、109、110和6级的静电四极透镜装置120b、126、127、128、129、130。除了设置于第2线性加速装置22b的入口的静电四极透镜装置120b以外的第6级至第10级的静电四极透镜装置126～130分别配置于第6级至第10级的高频加速部106～110所对应的各级的下游侧。设置于第2线性加速装置22b的6级的静电四极透镜装置120b、126～130配置成横向会聚透镜与纵向会聚透镜沿射束线BL交替。例如，第2线性加速装置22b的入口、第7级及第9级的静电四极透镜装置120b、127、129为横向会聚透镜，第6级、第8级及第10级的静电四极透镜装置126、128、130为纵向会聚透镜。

第3线性加速装置22c具备5级的高频加速部111、112、113、114、115和6级的静电四极透镜装置120c、131、132、133、134、135。除了设置于第3线性加速装置22c的入口的静电四极透镜装置120c以外的第11级至第15级的静电四极透镜装置131～135分别配置于第11级至第15级的高频加速部111～115所对应的各级的下游侧。设置于第3线性加速装置22c的6级的静电四极透镜装置120c、131～135配置成横向会聚透镜与纵向会聚透镜沿射束线BL交替。例如，第3线性加速装置22c的入口、第12级及第14级静电四极透镜装置120c、132、134为横向会聚透镜，第11级、第13级及第15级静电四极透镜装置131、133、135为纵向会聚透镜。

另外，线性加速装置22a～22c中所包含的高频加速部及静电四极透镜装置的级数并不限于图示的级数，也可以由与图示的例子不同的级数构成。并且，静电四极透镜装置的配置可以与图示的例子不同。例如，至少一级的静电四极透镜装置可以具有一对的横向会聚透镜与纵向会聚透镜，也可以具有多对的横向会聚透镜与纵向会聚透镜。

图3的(a)、(b)为表示从射束线的上游侧观察的静电四极透镜装置52a、52b的概略结构的主视图。图3的(a)的静电四极透镜装置52a为在横向(x方向)上会聚离子束IB的横向会聚透镜，图3的(b)的静电四极透镜装置52b为在纵向(y方向)上会聚离子束IB的纵向会聚透镜。

图3的(a)的静电四极透镜装置52a具有在纵向(y方向)上对置的一组上下透镜电极54a及在横向(x方向)上对置的一组左右透镜电极56a。对上下透镜电极54a施加负电位-Qa，对左右透镜电极56a施加正电位+Qa。静电四极透镜装置52a相对于由具有正电荷的离子粒子构成的离子束IB，在与负电位的上下透镜电极54a之间产生引力，在与正电位的左右透镜电极56a之间产生斥力。由此，静电四极透镜装置52a将射束形状调整为在x方向上会聚离子束IB且在y方向上将其发散。

图3的(b)的静电四极透镜装置52b与图3的(a)相同地具有在纵向(y方向)上对置的一组上下透镜电极54b及在横向(x方向)上对置的一组左右透镜电极56b。在图3的(b)中，所施加的电位的正负与图3的(a)相反，对上下透镜电极54b施加正电位+Qb，对左右透镜电极56b施加负电位-Qb。其结果，静电四极透镜装置52b将射束形状调整为在y方向上会聚离子束IB且在x方向上将其发散。

图4为表示高频加速部70的概略结构的剖视图，且表示相当于线性加速装置22a～22c各自中所包含的一级量的高频加速部的构成。高频加速部70包括高频电极72、高频共振器74、杆(stem)76及高频电源78。高频电极72为中空的圆筒形状的电极体，离子束IB在电极体的内部通过。高频电极72经由杆76连接于高频共振器74。高频电源78对高频共振器74供给高频电压V

在高频加速部70的上游侧及下游侧设置有静电四极透镜装置52a、52b。上游侧的静电四极透镜装置52a具有第1接地电极60a、第2接地电极62a、上下透镜电极54a、左右透镜电极56a及透镜电源58a(参考图3)。上下透镜电极54a及左右透镜电极56a设置于第1接地电极60a与第2接地电极62a之间。下游侧的静电四极透镜装置52b具有第1接地电极60b、第2接地电极62b、上下透镜电极54b、左右透镜电极56b及透镜电源58b(参考图3)。上下透镜电极54b及左右透镜电极56b设置于第1接地电极60b与第2接地电极62b之间。

在图4的例子中，上游侧的静电四极透镜装置52a为横向会聚(纵向发散)透镜，下游侧的静电四极透镜装置52b为纵向会聚(横向发散)透镜。另外，也可以根据高频加速部70为哪一级，上游侧的静电四极透镜装置52a为纵向会聚(横向发散)，下游侧的静电四极透镜装置52b为横向会聚(纵向发散)透镜。横向会聚和纵向会聚能够通过使透镜电源58a、58b所施加的电压的正负反转而变更。

图4的高频加速部70利用高频电极72和上游侧的第2接地电极62a之间的上游侧间隙80、与高频电极72和下游侧的第1接地电极60b之间的下游侧间隙82中的电位差，使构成离子束IB的离子粒子86加速或减速。例如，通过调整高频电压V

图5为示意地表示高频电压V

图5表示加速相位被设定为φ

图6表示加速相位被设定为φ

图7表示加速相位被设定为φ

通过一级量的高频加速部70赋予的加减速能量ΔE依赖于高频电压V

ΔE≈qV

在此，q为离子粒子86的电荷量，α(E)为依赖于离子粒子86的能量E的系数。相位差Δφ

由上述式(1)可知，通过调整高频加速部70的电压振幅V

图8的(a)、(b)为示意地表示聚束的离子粒子组90所受到的加减速能量的一例的图表。射束加速单元14使聚束到特定的加速相位的离子粒子组90加速。在理想上，离子粒子组90在射束行进方向上不具有空间上的扩展，但实际上具有空间上的扩展。其结果，位于离子粒子组90的中心附近的第1离子粒子91、位于离子粒子组的最前面附近的第2离子粒子92、及位于离子粒子组的最末尾附近的第3离子粒子93中，从高频电压V

图8的(a)表示通过将高频电压V

图8的(b)表示通过将高频电压V

在本实施方式中，作为射束能量的调整方法，采用使加速相位φ

图9为表示第1调整方法的流程的流程图。首先，根据所期望的射束条件，计算构成离子注入装置100的各种设备的动作参数的初始值(初始参数)(S10)。作为初始参数，计算多级的高频加速部101～115的各级的高频参数、确定多级的静电四极透镜装置120a～120c、121～135的各级的施加电压的透镜参数。

高频参数及透镜参数的值通过设定作为目标的射束能量并使用规定的算法的模拟试验而算出。例如，对模拟射束加速单元14的射束光学系统的模拟试验模型设定适当的高频参数，并一边改变高频参数的值，一边运算输出能量的值。由此，计算出用于获得作为目标的射束能量的高频参数。并且，通过一边改变透镜参数的值，一边运算离子束IB的输送状态，计算出用于将输送效率最大化的透镜参数。所谓离子束IB的输送效率最大化的状态是指，将与各级的高频电极72、透镜电极54a、54b、56a、56b碰撞而损失的射束的比例最小化的状态。

接着，将所计算的初始参数设定到构成离子注入装置100的各种设备来生成离子束IB(S12)。接着，测定所生成的离子束IB的射束能量，并根据射束能量的测定值调整高频参数，由此将射束能量调整为目标值(S14)。即使根据通过模拟试验获得的初始参数来使射束加速单元14动作，也未必可获得所期望的射束能量，因此需要S14的调整。认为需要调整的原因有多种，例如可列举高频电极72的制作误差、安装误差、施加于高频电极72的高频电压V

在S14的调整中，例如通过使用与S10相同的算法的模拟试验，计算出调整之后的高频参数。例如，通过将射束能量的测定值与目标值的差量反映到模拟试验模型中，计算出校正差量的高频参数。另外，高频参数的微调并不容易，在大多情况下，必须反复执行射束能量的测定和耗费时间的模拟试验。

在S14中获得了所期望的射束能量时，测定所生成的离子束IB的射束电流量，并根据射束电流量的测定值来调整透镜参数，由此调整射束电流量(S16)。例如，调整各级的静电四极透镜装置的透镜参数以将基于射束加速单元14的离子束IB的输送效率最大化。通过将离子束IB的输送效率最大化，能够将从射束加速单元14输出的离子束IB的射束电流量最大化。另外，对于透镜参数的微调也并不容易，需要一边测定射束电流量，一边反复多级透镜参数的微调。射束电流相对于目标值不足时，或者，相反地射束电流过多时，也可以将离子源10的参数作为调整对象。

在S16中获得了所期望的射束电流量时，在比射束加速单元14更靠下游侧测定射束品质，并根据射束品质的测定值来调整各种设备的动作参数，由此调整为射束品质成为目标值(S18)。在S18中调整的射束品质例如为射束尺寸、射束平行度及射束角度。射束尺寸例如能够通过改变射束整形器32中所包含的会聚/发散透镜的参数来调整。射束平行度例如能够通过改变射束平行化器36中所包含的平行化透镜的参数来调整。x方向的射束角度能够通过改变偏转电磁铁30的参数来调整。

在S18中获得了所期望的射束品质时，将设定于离子注入装置100的各种设备的动作参数集保存为数据集(S20)。由此，完成用于实现所期望的射束条件的第1数据集。

在用于生成第1数据集的第1调整方法中，由于包括S14、S16及S18的调整工序，因此大多情况下为了获得最佳的数据集而耗费很长时间。第1调整方法中的S10～S20的各工序能够通过中央控制装置50所执行的自动调整程序执行，在得不到所期望的目标值时，有时必须借助人工进行手动调整。在该情况下，导致为了获得最佳的数据集而耗费更多的时间。在执行第1调整方法的期间，由于无法执行离子注入处理，因此若在调整中耗费时间，则会使离子注入装置100的生产率下降。

图10为表示第2调整方法的流程的流程图，且表示根据现有的第1数据集生成第2数据集的方法。首先，获取实现接近所期望的射束条件的射束条件的第1数据集(S30)。所获取的第1数据集例如为在图9的第1调整方法中生成的现有的数据集，且为具有注入实际记录的数据集。另外，第1数据集也可以是在图10的第2调整方法中生成的现有的数据集。在第2调整方法中，根据现有的第1数据集，通过计算省力且迅速地决定新的第2数据集。

接着，计算导入于各级的高频加速部101～115的电压振幅V

在S32中，最上级(例如，仅第1级或第1级及第2级)的高频加速部可以从导入电压振幅V

在S32中，关于最下级(例如，第15级)的高频加速部，也可以从导入电压振幅V

在S32中，导入电压振幅V

在S32中，也可以不将各级的电压振幅V

作为一例，15级的高频加速部101～115中，除最上级和最下级以外的第2级至第14级的高频加速部102～114成为电压振幅V

接着，计算导入于各级的高频加速部101～115的相位φ的差异(S34)。在S34中，计算导入于各级的相位φ的差异，以使多级的高频加速部101～115全部的加速相位φ

在S34中，计算根据第1数据集及第2数据集进行动作的射束加速单元14对离子粒子的输送状态。在此，成为计算的对象的离子粒子为位于由最上级的高频加速部聚束的离子粒子组90的中心的第1离子粒子91这样的代表性的离子粒子。作为离子粒子的输送状态，计算通过各级高频加速部(例如，高频电极72的中心84)的时刻和通过各级高频加速部时离子粒子所具有的通过能量。首先，根据第1数据集，计算获得第1输出值E

接着，计算各级静电四极透镜装置120a、120b、120c、121～135的透镜电极的施加电压(S36)。在S36中，计算各级的透镜电极的施加电压，以使由各级静电四极透镜装置120a、120b、120c、121～135对离子束IB赋予的会聚/发散效果在第1数据集与第2数据集之间相同。为了将静电四极透镜装置的会聚/发散效果设为相同，需要改变施加电压以便与入射于静电四极透镜装置的离子束IB的能量变化成比例。

在S36中，与S34相同地计算根据第1数据集及第2数据集进行动作的射束加速单元14对离子粒子的输送状态。首先，根据第1数据集，计算获得第1输出值E

另外，S34及S36中的离子粒子的输送状态的计算可以个别地执行，也可以同时执行。

接着，计算设置于射束加速单元14的下游侧的各种设备的动作参数(S38)。具体而言，计算用于控制对离子束IB施加电场的电场施加装置的施加电压和对离子束IB施加磁场的磁场施加装置的施加磁场的动作参数。作为设置于射束加速单元14的下游侧的电场施加装置，可列举横向会聚四极透镜26、射束整形器32、射束扫描器34、射束平行化器36及最终能量过滤器38。作为设置于射束加速单元14的下游侧的磁场施加装置，可列举能量分析电磁铁24及偏转电磁铁30。

在电场施加装置中，施加电压的值被设定为，对离子束IB赋予的电场的效果在第1数据集与第2数据集之间相同。为了使电场施加装置对离子束IB赋予的磁场的效果相同，需要改变施加电压的值以便与离子束IB的能量成比例。因此，在电场施加装置中，只要以成为与第1输出值E

磁场施加装置中也相同地设定施加磁场的值，以便对离子束IB赋予的磁场的效果在第1数据集与第2数据集之间相同。为了使磁场施加装置对离子束IB赋予的磁场的效果相同，需要改变施加磁场的值以便与离子束IB的能量的平方根成比例。因此，在磁场施加装置中，只要以成为与第1输出值E

最后，在S32～S38中计算的动作参数集被决定并保存为第2数据集(S40)。之后，将根据所决定的第2数据集而生成的离子束IB照射到晶片来进行离子注入处理。在第2调整方法中，不测定离子束IB的射束特性就能够仅通过计算来决定第2数据集，因此与第1调整方法相比能够迅速地决定数据集。在第2调整方法中能够跳过测定的离子束IB的射束特性的一例为射束能量、射束电流量、射束尺寸、射束平行度、射束角度等。

第2数据集根据现有的第1数据集而决定，因此已经包含高频电极72的制作误差、安装误差、施加于高频电极72的高频电压V

图11为表示通过第2数据集获得的离子束IB的能量的误差的一例的图表。在图11的例子中，根据可获得2MeV的离子束IB的第1数据集来生成第2数据集，并在1MeV～3MeV的范围内改变第2输出值E

另外，并非直接使用仅通过计算决定的第2数据集，而是可以根据射束特性中的至少一个测定值来调整第2数据集中确定的动作参数中的至少一个。例如，也可以测定从根据第2数据集进行动作的射束加速单元14输出的离子束IB的射束能量，并根据射束能量的测定值来调整多级中的至少一级的高频加速部的电压振幅。例如，也可以通过改变最下级的高频加速部115的电压振幅来使射束能量的测定值与目标值之差在容许范围内。其结果，例如能够以±0.1％以内的精度调整射束能量。

图12为表示通过第1数据集获得的离子束IB与通过第2数据集获得的离子束IB之间的射束电流的差异的一例的图表。与图11相同地，根据获得2MeV的离子束IB的第1数据集来生成第2数据集，并在1MeV～3MeV范围内改变第2输出值E

也可以利用上述第2调整方法，根据现有的第1数据集生成多个第2数据集。多个第2数据集为了获得互不相同的多个第2输出值而生成。例如，也可以根据可获得具有2MeV的射束能量的离子束IB的第1数据集来生成用于分别获得具有1.9MeV、1.95MeV、2.05MeV及2.1MeV的射束能量的多个离子束IB的多个第2数据集。多个第2数据集分别可以不进行基于至少一个射束特性的测定值的调整就用于离子注入处理。多个第2数据集分别也可以不进行至少一个射束特性的测定就用于离子注入处理。即，对于多个离子束各自，可以跳过至少一个射束特性的测定而执行多级注入。

多个第2数据集也可以用于将具有互不相同的射束能量的多个离子束照射到同一个晶片的多级注入。例如，也可以通过依次切换多个第2数据集，而使具有互不相同的射束能量的多个离子束依次照射到同一个晶片。并且，也可以通过依次切换第1数据集及多个第2数据集，使具有互不相同的射束能量的多个离子束依次照射到同一个晶片。例如，也可以对同一个晶片以0.05MeV间隔依次照射具有1.9MeV～2.1MeV的射束能量的多个离子束。

为了能够遍及广泛的能量范围而任意地选择射束能量，也可以预先准备用于分别获得具有互不相同的射束能量的多个离子束的多个第1数据集。在需要具有与通过多个第1数据集获得的离子束所具有的特定射束能量不同的射束能量的离子束时，可以根据多个第1数据集中的任一个来生成第2数据集。例如，只要准备用于分别获得具有每次改变10％的射束能量的多个离子束的多个第1数据集，则能够通过在±5％范围内改变射束能量来生成用于获得具有任意射束能量的离子束的第2数据集。此外，只要准备与离子种类、离子的价数及射束电流量这样的条件组合互不相同的多个射束条件相对应的多个第1数据集，则能够迅速生成与任意射束条件相对应的第2数据集。

第2数据集也可以用于根据晶片的个体差来对每个晶片进行照射到晶片的离子束所具有的射束能量的微调。例如，也可以根据多级注入用的多个第1数据集来生成用于分别获得具有稍微变更了的射束能量的多个离子束的多个第2数据集。作为一例，在以0.5MeV间隔将具有1MeV～4MeV范围的射束能量的多个离子束多级注入到同一个晶片时，准备用于分别获得具有1MeV、1.5MeV、2MeV、2.5MeV、3.5MeV及4MeV的射束能量的多个离子束的多个第1数据集。通过多个第1数据集获得的多个离子束依次照射到第1晶片。在与第1晶片不同的第2晶片中，有时需要利用具有相对于第1晶片的射束条件稍微(例如0.05MeV)改变了的射束能量的多个离子束来进行多级注入。在该情况下，根据多个第1数据集，仅通过计算便能够生成用于分别获得具有1.05MeV、1.55MeV、2.05MeV、2.55MeV、3.05MeV、3.55MeV及4.05MeV的射束能量的多个离子束的多个第2数据集。通过所生成的多个第2数据集而获得的多个离子束依次照射到第2晶片。通过在这种多级注入中利用第2数据集，能够大幅缩短生成数据集所需的时间，从而能够提高离子注入装置100的生产率。并且，能够在短时间内执行射束能量的微调，因此不会使生产率大幅下降，而能够以批量单位或晶片单位极其细致地变更射束能量，从而能够提高产品的产率。

根据本实施方式的一例，通过集中改变多级高频加速部的电压振幅V

以上，参考上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式，适当组合或替换各实施方式的结构也包含于本发明。并且，根据本领域技术人员的知识，还能够适当改变各实施方式的组合或处理顺序或者对实施方式加以各种设计变更等变形，且加以这种变形的实施方式也包含于本发明的范围内。