CN100583376C - 衬底注入方法以及实施该方法的离子注入器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种衬底注入方法以及实施该方法的离子注入器。注入器相对于注入射束提供对衬底的二维扫描，使得射束在衬底上画出扫描线的栅格。在离开衬底的转折点对射束电流进行测量，并且电流值被用来控制随后的快速扫描速度，以补偿射束电流的任何变化对慢速扫描方向上的剂量均匀性的影响。该扫描可以产生不相交的、均匀间隔的平行的扫描线的栅格，并且线之间的间距被选择以确保适当的剂量均匀性。

Description

衬底注入方法以及实施该方法的离子注入器

技术领域

本发明涉及对衬底进行注入的方法，其中衬底与注入射束之间的相对移动被控制，以在衬底表面上将所注入的核素维持在理想的且均匀的剂量。本发明还涉及适合于实施该方法的离子注入器。

背景技术

在通常的离子注入器中，横截面较小的包含所希望的核素的离子束相对于对要被注入的衬底而扫描，衬底通常是半导体晶片。

射束可以相对于静止的晶片在两维中横向扫描，或晶片可以相对于静止的射束在两维中横向扫描。也存在混合扫描技术，即射束在一维中扫描，而晶片在通常正交的第二方向上机械扫描。

各种技术都有优缺点。对于半导体晶片的批量处理，一批晶片可以被安装在转轮上，轮的转轴然后可以来回扫描，以提供晶片穿过静止射束的二维机械扫描。在美国专利No.5,389,793中描述了这种批量注入器的例子。

单晶片注入器能够使用上面概述的混合机械和静电或电磁射束的扫描。在我们共同受让的美国专利No.5,898,179中描述了这样的机构。这里，离子束在垂直于离子注入器射束轴的第一方向上电磁扫描，而晶片在通常正交的第二方向上机械地移动。

在注入操作中重要的是要确保被注入到半导体晶片或其他衬底中的所希望的核素总的剂量具有在整个衬底表面上理想水平的剂量均匀性。在上述批量类型的注入器中，这可以通过高速旋转注入转轮并且来回扫描轮轴，使得被安装在轮上的晶片在注入过程中多次穿过射束。同样在上面提到的混合单晶片注入器中，与要被注入的晶片的机械移动相比，通过以较高速度进行静电或电磁射束扫描，保持了剂量均匀性。通过控制该机械运动的速度，保证在晶片机械运动的方向中晶片表面上的剂量均匀性，但是机械运动总是比射束扫描速度慢得多。

这里对WO 03/088299进行引用，它公开了在应用二维机械扫描的注入器中获得良好的剂量均匀性的机构。本发明的实施例构成了对这一较早公开中所描述的注入器和注入方法的改进。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供新的扫描算法，该算法能够提供特定的优点，这将从以下说明中变得清楚。

相应地，本发明提供了一种对衬底注入的方法，包括：a)产生具有预定射束方向的注入射束，b)绕横过衬底平面的轴线，将衬底定向到相对注入射束的第一朝向，c)在所述第一朝向上，在衬底与射束之间进行如下两者的第一相对移动：(i)平行横过射束方向的第一方向，以产生射束在衬底上的至少一次通过，以及(ii)平行横过射束方向和所述第一方向的第二方向，以在每次所述通过期间，产生射束在衬底上的多次扫描，由此，所述扫描在衬底上画出中点在所述第一方向上具有预定间隔的线的第一栅格，d)绕所述轴线与所述第一朝向成180度，将衬底定向到第二朝向，以及e)在所述第二朝向上，在衬底与射束之间进行第二所述相对移动，以在衬底上画出与所述第一栅格的线相交错的线的第二栅格。

在上述方法中，衬底绕横轴的朝向在交错的扫描之间被反转。由于组合后的交错扫描的有效线间距减小了，所以这一过程确保了在所述第一方向上被输送到衬底的剂量有好的均匀性。同时，在注入阶段之间反转朝向使得射束中的离子注入角度分布中的任何非均匀性被均匀化。

而且，衬底的热负载得以减小。在衬底与射束之间的相对移动的所述第一方向是慢速扫描方向，并且在该方向上的移动通常在性质上是互逆的。在反转的慢速扫描通过之间将衬底的朝向旋转180度使得每次通过都从衬底的相同的边缘点开始穿过衬底，使得暴露于离子束的热效应得以均匀化。

可以使用在慢速扫描方向上的衬底与射束之间的连续相对移动，在衬底上产生折线或锯齿状扫描图案，来应用本发明。但是，如果在衬底上画出不相交的均匀间隔的基本平行的线的栅格，则能够获得更好的结果。

即使在所述第一方向上射束在衬底上的单次通过，也能够在衬底上获良好的剂量均匀性。

同样重要的是，即使在所述第二方向上射束的快速扫描本身与使用电磁/静电射束扫描系统所能获得的扫描速率相比相对较慢，也可以获得良好的剂量均匀性。于是，该方法在单晶片机械扫描系统中有着特别的应用，其中晶片相对于射束的快速扫描是通过晶片夹具上的晶片往复机械移动获得的。使用往复机械扫描系统，晶片能够往复通过注入射束的最高速率受到限制。于是，使用具有预定通量的希望要注入的原子核素的注入射束，随着射束单次横向通过衬底每单位面积，在扫描路径中被输送到该面积的剂量要高得多。所以，相继的快速扫描之间的间隔，特别是由扫描系统形成的栅格线间的间隔，趋于变大。

优选地，在所述第二方向上衬底与射束之间的所述相对移动是通过平行于所述第二向方将衬底机械往复运动而产生的，并且在所述第一方向上的所述相对移动是通过在扫描之间以均匀距离平行于所述第一方向将所述衬底机械平移而产生的。

这种二维机械扫描过程使得能够使用相对简单的射束线对晶片单个地(即，不是在批量处理中)注入，而不用比如上面所讨论的混合扫描单晶片注入器中所用的射束扫描系统。因为晶片的往复机械扫描可能与电学射束扫描相比相对较慢，所以射束对衬底的相对少的扫描被要求将所需要的由工艺配方规定的原子核素的剂量输送到衬底。这暗含着由扫描过程所产生的单个的栅格的线可以以离子束宽度的主要部分被间隔开。同样，完整的注入可以仅需要射束在衬底上的少量次数的通过(在上述横过机械往复方向(第二方向)的第一方向上)。

通常，注入射束在所述第一方向上具有对称的强度分布。于是，优选地，所述第一和第二栅格以共同的线间距被画出，并且所述第二相对移动画出所述第二栅格使得相对所述第一栅格具有不同于50％的空间相移，其中100％的相移等于所述共同的线间距。空间相移可以被选择来改善所述第一方向上的剂量均匀性。所出现的剂量均匀性的改善将在后面进行解释。

本发明还提供了一种离子注入器，包括：产生含有所希望原子核素的预定射束通量的注入射束的离子束发生器，用于夹持要被注入的衬底的衬底夹具，所述夹具被安装以绕横过夹具上的衬底晶片平面的扭转轴线进行旋转，扭转驱动器，所述扭转驱动器使所述夹具绕扭转轴线旋转到相对于注入射束的选定的朝向，扫描装置，所述扫描装置可操作以影响夹具上的衬底晶片与射束之间的如下两者的相对移动：(i)平行于横过射束方向的第一方向，以产生射束在衬底上的至少一次通过，(ii)平行于横过射束方向和所述第一方向的第二方向，以在每次所述通过期间，产生射束在衬底上的多次扫描，由此，所述扫描在衬底上画出中点在所述第一方向上具有预定间隔的线的第一栅格，以及控制器，所述控制器被设置以在注入期间控制所述扭转驱动器和所述扫描装置a)绕所述轴线，将夹具上的衬底定向到相对于注入射束的第一朝向，b)在所述第一朝向上，在衬底与射束之间进行第一相对移动，以在衬底上画出线的第一所述栅格，c)绕所述轴线与所述第一朝向成180度，将夹具上的衬底定向到第二所述朝向，以及d)在所述第二朝向上，在衬底与射束之间进行第二所述相对移动，以在衬底上画出与所述第一栅格的线相交错的线的第二栅格。

在上面的概述以及随后的详细说明中，术语“栅格”被用来指代在被注入的衬底上由离子束画出的一组扫描线。单个栅格的扫描线可以在射束单次通过晶片中被画出(在慢速扫描方向中)，或者可以由两次或多次连续的通过画出。应该注意到，栅格的单个扫描线可以由射束对衬底的多次重叠的扫描画出(在快速扫描方向上)。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的示例，其中：

图1是图示了本发明实施例的离子注入器的示意图；

图2是图示了由图1的注入器执行来产生理想的栅格的机械扫描图案的示意图；

图3图示了可以被执行的另一种扫描图案；

图4图示了另一种扫描图案；

图5是表示在一维中的随机离子束强度分布的函数的图形；

图6是要被注入的半导体晶片的示图，示出了衬底上的扫描栅格，并图示了随机射束形状；

图7是表示通过快速傅立叶变换(FFT)计算的在衬底晶片上的相对于扫描栅格线空间频率的剂量均匀性的图形；

图8是表示相对于空间频率的剂量均匀性的类似的图形，示出了通过使用傅立叶变换的扩展性质(scaling property)绘出的另外的点；

图9是另一幅更加精确计算的表示相对于栅格线空间频率的剂量均匀性的图形；

图10是表示具有高斯函数形式的理想的射束分布的图形；

图11是表示对于图10的高斯分布，经计算的相对于扫描栅格线空间频率的剂量均匀性的图形；

图12图示了另一种扫描图案；

图13a到图13d图示了用于四重注入(quad implant)并用于图示本发明的交错扫描栅格；

图14图示了提高产率的异型栅格；

图15是离子束的横截面离子电流分布的图表；

图16是扫描线的交错栅格的注入均匀性相对扫描线间距的图表；以及

图17是类似于图16的图表，示出了优化交错栅格之间的位移的优点。

具体实施方式

参考图1，所图示的离子注入器包括离子源10，通过引出电极12从该离子源10引出离子束11。离子束11然后通过质量分析器磁体13，通过质量分解狭缝14，将具有理想质量的从质量分析器磁体13射出的离子从射束中挑选出来，其对应于含有要被注入的原子核素的离子。众所周知，被选择用于进行注入的射束离子可以是仅包含需要被注入的原子核素的原子离子、包括需要的原子核素的分子离子，或者包括多个所希望的核素的原子或多个分子的团簇离子。

离子注入器的这些部件是标准的，并且对于离子注入领域的工作人员来说是公知的。这些部件一起构成了离子束发生器，该离子束发生器产生离子的射束，这些离子包含用于注入到半导体晶片中的所希望的原子核素。

上述来自射束发生器的经质量选择的离子束进入到具有室壁的真空处理室，该室壁的一部分示出在15。在16被总地图示的晶片扫描机构被安装在处理室的壁15上，并且可操作以在与横过经质量选择的离子束19的两个方向上扫描被夹持在晶片夹具18中的晶片17。晶片夹具18被安装在扫描臂21的末端20，扫描臂21从处理室内部通过真空密封22延伸到处理室外部。真空密封22形成在滑板23中，在旋转承板24上，滑板23被安装用于沿扫描臂21的纵轴横向直线运动，旋转承板24又被安装用于相对于处理室壁15在横过扫描臂21的平面上旋转运动。

扫描臂21被安装来在滑板23上纵向移动，并且能够通过电机25在纵向来回被驱动。承载扫描臂22的滑板23自身能够通过驱动电机26与扫描臂21相横断地被驱动。驱动电机25和26的适当操作产生了晶片夹具18及其上的任何半导体晶片在穿过离子束19的二维扫描图案中的组合扫描移动。

在一个适宜的例子中，扫描系统的旋转支撑板24通过空气轴承和真空密封组合被安装在处理室壁15上，例如美国专利No.5,898,179和GB-A-2360332中所公开的。类似地，再次通过上述美国专利说明书中公开的空气轴承和真空密封组合的方式将滑板23安装在旋转支撑板24上，以作直线运动。扫描臂21优选地被安装来由线性电机驱动，以纵向移动通过滑板23中的真空密封22，并且与空气轴承真空密封机构相适应，所述空气轴承真空密封机构被公开在我们的国际专利申请WO 03/088303中，这里将该申请说明书的内容全文引用以结合于此。

在注入器的处理室中，法拉第器件(Faraday)位于晶片夹具18的下游位置，以在晶片夹具18被定位使得射束19不会撞击到夹具18上的晶片17或撞击到扫描臂21上的任何时候，吸收全部离子束19。法拉第器件30从离子束所吸收的总电荷提供了对含有要被注入的原子核素的离子束19的通量测量，并因此提供了对所希望的原子核素的通量测量。控制器31接收线路32上来自法拉第器件30的信号，并且可操作以从该信号中得到所希望的核素的总射束通量的值。控制器31也可操作以控制驱动电机25和26的操作，从而控制扫描臂21的扫描移动。

在优选的机构中，控制器31可操作以在图1的纸平面上以一系列的线性运动移动晶片夹具18穿过射束19，每次线性移动通过与纸平面垂直的分步移动被分开。所得到的扫描图案如图2所示，其中虚线35是随着晶片17在X坐标方向上通过扫描臂21来回往复移动，并且在每次往复行程的末端平行于Y坐标方向向下变位时，晶片17的中心36的轨迹。

在图2中，离子束19被图示为具有基本上为圆形的横截面，其直径基本上小于晶片17的直径。实践中，晶片17的直径可以为300mm，而离子束的直径通常为50mm。如所能够看到的那样，晶片17的往复扫描动作确保了晶片17所有的部分能暴露于离子束19。晶片17的移动使得射束19通过各个平行且等间隔的扫描对晶片17重复扫描，直到射束通过了整个晶片。

虽然图2的线35表示夹具18上的晶片17相对于静止的射束19的移动，但是线35也可以是对离子束通过晶片的扫描的直观表示。为此，在所图示的扫描图案中心的虚线轮廓17a表示晶片17，离子束以19a表示。显然，离子束19a相对于晶片17a的移动是在晶片17相对于离子束19实际移动相反的方向上的。

在该例子中，控制器31对晶片17进行扫描，使得离子束19a在衬底上以不相交且均匀间隔开的平行线绘出栅格。每条线37对应于离子束在衬底上的单次扫描。如图所示，这些离子束扫描到超出了晶片17的边缘，到达了位置38，在这里射束的横截面完全脱离了晶片17a，使得晶片没有吸收到射束通量。在这些位置，射束19a的全部通量到达了位于晶片夹具18下游的法拉第器件30，然后使得所希望核素的全部射束电流可以被控制器31从线路32上的信号确定。应该理解的是，在图2中射束19a在晶片17a上扫描的直观表示中，法拉第器件30有效地随着射束19a移动。当然，在实践中，射束19和法拉第器件30是固定的，而晶片17被移动。

假设要注入的原子核素的射束通量在时间上是恒定的，通过维持晶片17沿栅格线的移动速度恒定，使得被输送到晶片17a的所希望核素的剂量在栅格线37的X坐标方向上保持恒定。同样，通过保证各个栅格线37之间的间隔均匀，沿Y坐标方向上的剂量分布也基本保持恒定。

但是在实践中，在晶片17完全穿过整个离子束19，即完成如图2所示的全部栅格线37的所用的时间期间，射束通量中可以有一些累积的变化。

为了减少射束通量在扫描栅格期间的这种变化的影响，控制器被安排以在位置38测量当整个射束通量都被法拉第器件30吸收时的射束通量，然后使用所测量的通量来调节晶片夹具18在下一次扫描或下一个栅格线37上移动的速度。如果在位置38的射束通量测量显示出射束通量已经变少，那么控制器保证晶片夹具以较低的速度沿着下一扫描线37被驱动，以维持在晶片夹具18沿扫描线移动的每单位距离上所希望的原子核素的注入率。以这种方式，在晶片上形成完整的扫描线栅格期间，射束电流的任何变化都不会导致被输送到衬底的剂量在扫描线间隔方向上变化。

在上述例子中，为了完成注入，在扫描操作期间晶片被保持在与离子束垂直的平面中。这是零度注入。也可以进行倾斜的注入，其中晶片(更具体地，晶片的晶体结构)被保持在相对注入射束的所希望的倾角和扭转方向。通过绕在晶片夹具18上晶片17所在平面中与扫描臂21平行并与离子束路径19相交的轴线，在旋转支撑板24上旋转整个扫描机构16，来调节晶片倾角。图1是示意图，并没有确切地示出板24的旋转轴线的几何形态。利用位于扫描臂21末端20的扭转电机56，通过绕着经过晶片中心的垂直轴旋转晶片夹具18，来调节晶片扭转方向。由于晶片的倾角是通过旋转整个扫描机构16被调节的，所以晶片随后被扫描的平面也相对于离子束以相同的角度与平面(X，Y¹)倾斜。然后在扫描栅格期间，倾斜的晶片在与晶片平面平行的平面中在X和Y¹两个方向上被平移。

至此在上述例子中，半导体衬底或晶片与离子束之间的相对运动是通过在横过离子束的两个方向上对半导体晶片的机械扫描而提供的。这避免了使用离子束偏转系统来扫描离子束本身。但是，在不同的例子中，可以通过射束偏转器在两个横向方向中的至少一个方向上扫描射束，提供晶片和射束之间的二维相对扫描。但是，在所有情形中，扫描系统在一次或多次通过的每一次中对晶片产生了多重射束扫描，因此这些扫描在衬底上画出了具有不相交且均匀间隔的平行线的栅格。同样，在这些扫描超出晶片边缘的位置处，射束通量被测量，并且下一次扫描的速度被调整以将每单位扫描长度的剂量维持在理想的值。

在上述参考图1和图2的机械扫描系统中，晶片17在每次单独的扫描(即，扫描臂21沿其轴的往复运动的每次单独行程)之间平移均匀的距离，以产生如图2所示曲折图案。但是，可以控制扫描机构，使得能够沿相同的栅格线多次进行扫描。例如，每条栅格线可以表示扫描臂21的两次行程或往复移动，并且晶片夹具18然后仅在每两次行程之间平移均匀的距离。所得到的扫描图案如图3所示。

同样，图2图示了射束平行于Y坐标方向在晶片上的单次通过，但是，完整的注入过程可包括多次通过。注入过程的每次这样的通过都可以被布置为绘出具有均匀间隔的线的各自独立的栅格。但是，多次通过的扫描线可以被组合起来，形成由多次通过的扫描有效地绘出的复合栅格。例如，可以在第一次通过的扫描之间的正好中间的位置绘出第二次通过的扫描，来产生具有均匀栅格线间隔的复合栅格，该间隔是每次通过的相继的扫描之间间隔的一半。

如上所述，单纯使用机械扫描系统通常将导致离子束在半导体晶片上的最大行进速度受制于晶片夹具的最大机械扫描速度。在图1所示类型以及在上述国际专利申请WO 03/088303中更详细描述的机械扫描系统中，扫描臂21沿其纵轴的最大往复速率可以是1Hz的量级。对于给定的离子束电流或所希望注入的原子核素的通量，在离子注入过程期间，半导体晶片能够被暴露给离子束期间中的时间由要被注入的原子核素的配方剂量规定。假设晶片相对离子束的过扫描被限制在确保剂量在晶片上的平均分布所必需的量，即，比如图2所示的正方形栅格图案，可以看出，假设每次扫描都画出单独的线，被限制的总注入时间结合被限制的机械扫描速度，规定了在晶片表面上的扫描所画出的栅格线的间隔。

很清楚，为了确保在栅格线间隔的方向上被输送到晶片的剂量适当均匀，该间隔或线间距必须小于离子束在线间隔方向(图1中的Y坐标方向)的横截面尺寸。在实践中，利用较小的栅格线间距，可以改善剂量均匀性。

通过进行单次通过，配方剂量能够被输送给晶片，以被射束电流、扫描机构的机械往复速率以及所需的配方剂量所规定的线间距，所述单次通过画出了扫描线的栅格。但是，优选的可以是以晶片多次通过离子束的方式，将相同的配方剂量输送给晶片，以减少由于与离子束碰撞所造成的热负载。然后，为了最大化剂量均匀性，在每次通过期间所画出的扫描线优选地被布置为与前次通过的扫描线相交错，以产生线间距较小的复合栅格。

例如，如果由上面所解释的配方剂量需求所规定的线间距为T，那么四次通过中的每一次都可以由间隔4T的扫描得到。每次通过都被布置为将该次通过的扫描以量T在空间上相移，使得由四次通过所画出的复合栅格具有间距为T的线。这样，晶片的热负载得到降低，同时确保了栅格线间距被维持在理想的值T。图4图示了如上所述的四条相交错的扫描模式的一部分。

图13a、13b、13c和13d图示了体现本发明的交错扫描的改进形式。在已知的注入程序中，所希望的注入剂量被等分为多个部分，并且每个部分以不同的扭转方向被输送到晶片上。在晶片名义上垂直于离子束的零度注入的情形中，所需要的配方剂量可以分为四个相等的部分被输送，这些部分在晶片分别位于绕垂直于晶片平面(平行于离子束)的轴线被相等地间隔开的朝向上时被输送。于是，在这个例子中，注入剂量的四个不同部分的不同朝向以90度间隔开。所得到的注入程序有时被称为“四重”注入。这样的四重注入的一个目的是消除在射束中离子注入角度的分布中任何非均匀的效应。

在任何这样的注入程序中，即其中注入剂量的不同部分在晶片方向扭转180度时被输送，剂量的每一部分可以由被扫描的晶片单独地通过射束而被输送，在晶片上产生了被扫描的离子的独自的栅格。然后，可以交错在晶片扭转180度时所产生的栅格，以改善剂量均匀性。

图13a图示了扫描间距为2T的扫描线50的第一栅格。该第一栅格是在晶片51位于由箭头部分52所指示的第一朝向上时进行的。在进行扫描线的第二栅格之前，晶片被180度重新定向到图13b所示出的位置。然后进行扫描线的第二栅格，其中第二栅格的线53在第一栅格的线50之间的中间位置插入。所得到的两个栅格的复合总体上具有为T的线间距，使得在垂直于扫描线50和53的方向上的剂量均匀性可以得到提高。

为了完成四重注入，如图13c和13d所示，还进行扫描线54和55的两个栅格，其中晶片相对于图13a的朝向以90度和270度被定向。同样，第四栅格的扫描线55被布置为在第三栅格的扫描线54之间的中间位置插入。

这类四重注入可以如此进行，即通过对图1中的控制器31适当编程以使晶片四次单独通过射束，并且在每次通过之间操作旋转驱动电机56来根据要求重新定向晶片夹具18。

在上述例子中，在零注入角度时进行四重注入，使得晶片的法线平行于离子束。但是，如果例如为了提供如上所述的倾斜注入，在晶片倾斜时进行注入，则有时可能希望对于注入的不同时段调节晶片的朝向，不是围绕垂直于晶片的轴线而是围绕平行于离子束的轴线。这样，射束相对于晶片的晶轴的角度在注入的不同时段保持相同。

虽然在上述例子中对“四重”注入进行了描述，但是与晶片旋转180度时同样的栅格交错也可以在更高阶的注入中进行，其中晶片可以以60度的角度间隔(“六重”注入)、45度的间隔(“八重”注入)或者是360度的偶数因子的任何其他角度间隔被重新定向。

在上面所说明和在图13a到13d所图示的例子中，假设在图13a到13d中所示的扫描线表示射束中心的轨迹，那么交错的栅格之间的空间相移是每个独立的栅格的间距的50％。这对于在Y方向或扫描线间隔方向上具有对称分布的射束是很好的。但是，注入射束通常是有些不对称的。当射束在Y方向上不对称时，并且假设射束在Y方向上的中心是射束的中点，那么在被重新定向或扭转180度的晶片上相移为间距的50％的被交错的栅格在Y方向上得到非均匀的剂量，这明显要比在被保持在恒定方向的晶片上进行两个交错的栅格时所获得的结果要差。

对此的原因可以从下面的分析中理解。在射束(Y方向上)对称的情形中，在交错的栅格之间180度重新定向晶片在两个栅格的扫描线之间没有造成射束通量在晶片Y方向上的分布(或“印记(footprint)”)的差别。所以，由交错的栅格所得到的射束在晶片上的Y分布的对称印记以有效间距T/2被相等地重复，有效间距T/2等于每个栅格间距T的一半(如图13b所示)。

但是，对于在Y方向上具有非对称分布的射束，射束在晶片上的Y分布的相应的非对称印记在第二栅格期间被反转过来了。于是，射束在晶片上Y分布的等同印记在交错栅格中被重复，其中有效间隔仅等于每个栅格的间距T。Y分布的非对称特征具有有效间隔T，而对称特征将具有有效间隔T/2。由于均匀性与有效间隔强相关，所以对于在Y方向上非对称的射束所得到的均匀性较差。

对于晶片扭转180度的交错扫描的这种均匀性降级可以通过选择在交错栅格之间的不同于T/2(每个栅格间距的50％)的相移而几乎完全被消除。不同于T/2的最佳相移可以从所测量的射束Y分布以及每个栅格所设想的间距T来确定。

从间距T的扫描线的单个栅格，使用计算机进行数字分析，以计算Y方向上的剂量分布。然后，为了找到对于特定间距值T的在Y方向上提供最小剂量变化的最佳相移，该剂量分布以二者之间不同的空间相移被数字叠加到它的镜像图像上，并对于不同相移计算得到的组合剂量分布。

对于典型的非对称射束分布，在单个栅格间距值T的范围上计算最佳空间相移值表明可以得到这样的剂量均匀性，即该剂量均匀性不但匹配在交错50％且晶片没有扭转180度时的非对称射束的值(与间距为T/2的单个栅格相同)，而且可以在T的一些值处提供显然更好的均匀性。这图示在图15、16和17中。

图15是在Y方向上略微不对称的射束分布的图形表示。图16示出了使用图15的射束分布时，剂量的非均匀性的点(y轴)相对晶片上平行扫描栅格的扫描线的间距(x轴)的图。在图16中，线70是对于零度注入的在不同间距从单个栅格得到非均匀性。线71是两个叠加的栅格的非均匀性，每一个栅格具有与线70的单个栅格相同的间距并且空间相移50％，而晶片在栅格之间没有任何重新定向。所以，线71的点对应于在x轴上通过将间距值加倍而向右平移后的线70的点。

图16中图线72是空间相移50％的两个相叠加的栅格的非均匀性，但是其中第二个栅格在180度扭转之后被施加到晶片上。50％的栅格移动被应用于Y方向上的非对称射束的中心的扫描线轨迹。

相比较，图17的图线73是以180度扭转而叠加并对每个间距值优化了栅格移动的栅格的非均匀性。如可以看出的，在某些低的间距值获得的均匀性实际上比没有扭转180度时可获得的均匀性更好。这种改善是违反直觉的。但是，可以理解下面的实现情况，即将非对称分布与它在最佳间距移动的镜像图像进行组合可以产生组合分布，该组合分布是对称的并且也比原始的对称分布要宽。对于具有所选择的间距的扫描线，可获得的剂量均匀性与在扫描线间隔方向上的有效射束分布宽度强相关。所以，即使由组合分布形成的栅格具有与射束扫描线每个单独的栅格的实际间距T相等的间距(在晶片上由组合分布所形成的复合线的印记之间)，均匀性也是令人满意的，因为组合分布是对称的并且可以具有比离子束分布的实际宽度大得多的有效宽度。

在上述扫描线栅格的例子中，整个栅格的外形基本上是正方形的，尽管待注入的晶片是圆形的。如果要求提高产率并减少每个栅格期间的射束通过晶片而没有射束通量被吸收的时间量，那么可以调节扫描线的长度以最小化晶片上没有射束通量被吸收的时间量。在图14中图示了经修改的栅格，其中线60图示了射束在晶片上的相对移动，而所绘制的线61则图示了从修改后的扫描图案中被丢掉的矩形栅格的那些部分。于是，产生图14中所图示的栅格的时间被减少了，并且注入器的产率提高了。吞吐量可以提高10～20％。扫描图案可能不完全是如图14所图示的圆形。例如，如果射束分布经测量是不对称的，那么扫描线在一边超出晶片边缘的距离可能大于另一边。另外，如果是进行倾斜注入，那么在垂直于射束方向的平面中，扫描图案的轮廓形状可以相应地被修改，并且可以变成椭圆形。同样，为了剂量测定的原因，可能希望在注入期间的某个时刻或某些时刻，允许整个射束电流绕过晶片和夹具，并进入阻挡射束的法拉第器件持续更长的时段。所以，适当的扫描图案轮廓可以基本上是圆形的，但具有一个完全方形的角。如前，为了方便，图14图示了射束在晶片上扫描的方式，尽管在如图1所示的机械扫描的装置中，事实上是晶片相对于静止的射束被扫描的。

虽然机械扫描系统可使用的栅格线间距由配方剂量和射束电流规定，如上面所解释的那样，然而，重要的是确保线间隔或间距足够小，以在间隔方向上提供理想的剂量均匀性。该均匀性是射束分布形态和栅格线间距的函数。较小的间距产生晶片上更均匀的剂量分布。以下是均匀性如何作为平行线扫描图案的扫描间距的函数而变化数学描述。由于该分析涉及剂量分布的周期性模式，所以使用傅立叶变换作为工具。

在该研究中，假设射束电流和分布在注入期间不改变。不考虑时间相关性，虽然它很有可能。符号τ、t、u、υ以及T被用作空间变量，类似地，ω以及1/T作为空间频率。

在平行线扫描器中，在晶片上的位置t的注入剂量h(t)可以使用周期性δ函数写为：

$h\left(t\right)=\underset{0}{\overset{1}{\∫}}b\left(\mathrm{\τ}\right)\·{\mathrm{\δ}}_T(t-\mathrm{\τ})\mathrm{d\τ},({\mathrm{\δ}}_T(t-\mathrm{\τ})=\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\δ}(t-\mathrm{\τ}-\mathrm{nT}))---1)$

其中b(τ)是在慢速扫描方向(图2中的y)上的射束分布，δ_T(τ)是周期T的周期性δ函数。T对应于复合栅格中的栅格线之间的一次平移步长或间距。图5图示了这些函数，图6图示了栅格扫描图案。晶片17以由恒定距离T间隔开的平行线，在射束19前被扫描。为了简单，b(τ)被定义在范围[0，1]内。换句话说，步长T被标准化为实际射束大小。等式1给出了在一次完整的慢速扫描或以1/T快速扫描的一次完整的栅格之后，在位置t的累积剂量。剂量h(t)也是具有周期T的周期函数。

等式1的函数的傅立叶变换定义如下：

$\mathrm{bt}\stackrel{\mathrm{FT}}{\→}B\left(\mathrm{\ω}\right)$

${\mathrm{\δ}}_T\left(t\right)\stackrel{\mathrm{FT}}{\→}{\mathrm{\Δ}}_{{\mathrm{\ω}}_O}\left(\mathrm{\ω}\right)$

$h\left(t\right)\stackrel{\mathrm{FT}}{\→}H\left(\mathrm{\ω}\right)$

周期性δ函数的傅立叶变换同样是周期性δ函数。

${\mathrm{\Δ}}_{{\mathrm{\ω}}_O}\left(\mathrm{\ω}\right)={\mathrm{\ω}}_o\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\δ}(\mathrm{\ω}-n{\mathrm{\ω}}_o),{\mathrm{\ω}}_0=2\mathrm{\π}/T---2)$

使用上述卷积定理和符号，等式1可以如下变换：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=B\left(\mathrm{\ω}\right){\mathrm{\Δ}}_{{\mathrm{\ω}}_o}\left(\mathrm{\ω}\right)={\mathrm{\ω}}_o\·B\left(\mathrm{\ω}\right)\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\δ}(\mathrm{\ω}-{\mathrm{n\ω}}_o)$

$={\mathrm{\ω}}_o\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}B\left({\mathrm{n\ω}}_o\right)\·\mathrm{\δ}(\mathrm{\ω}-{\mathrm{n\ω}}_o)---3)$

这是一个重要的结果。等式3示出剂量h(t)的傅立叶变换由一系列具有恒定间距ω₀＝2π/T的脉冲构成，并且每个脉冲在ω＝n ω₀的幅度等于ω₀B(nω₀)，即在ω＝nω₀时，为射束分布的谱密度的ω₀倍。

注入的方差σ²如下定义：

${\mathrm{\σ}}^2-1/T\·\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{(h\left(t\right)-\stackrel{\‾}{h\left(t\right)})}^2\mathrm{dt}---4)$

其中，h(t)是平均剂量。由于h(t)是周期为T的周期性函数，因此在范围[0，T]内积分。

$\stackrel{\‾}{h\left(t\right)}=1/T\·\underset{0}{\overset{T}{\∫}}h\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}H\left(0\right)=\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2\mathrm{\π}}\·B\left(0\right)---5)$

如果剂量偏差被写作f(t)＝h(t)-h(t)，并且 $f\left(t\right)\stackrel{\mathrm{FT}}{\→}F\left(\mathrm{\ω}\right)$ ，那么根据等式4，

${\mathrm{\σ}}^2=1/T\·\underset{0}{\overset{T}{\∫}}f{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}$

这是f(t)的幂的定义。使用帕萨瓦尔(Parseval)定理，这能够被表示为：

${\mathrm{\σ}}^2=\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\left|F_n\right|}^2$

其中|f_n|是傅立叶级数的第n项的幅度。

根据等式3和等式5，

$F\left(\mathrm{\ω}\right)=H\left(\mathrm{\ω}\right)-H\left(0\right)={\mathrm{\ω}}_o\·\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}B\left({\mathrm{n\ω}}_o\right)\·\mathrm{\δ}(\mathrm{\ω}-{\mathrm{n\ω}}_o)-{\mathrm{\ω}}_0\·B\left(0\right)\·\mathrm{\δ}\left(\mathrm{\ω}\right)$

$={\mathrm{\ω}}_o\·\underset{n=-\∞}{\overset{-1}{\mathrm{\Σ}}}B\left(n{\mathrm{\ω}}_o\right)\·\mathrm{\δ}(\mathrm{\ω}-{\mathrm{n\ω}}_o)+{\mathrm{\ω}}_o\·\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}B\left({\mathrm{n\ω}}_o\right)\·\mathrm{\δ}(\mathrm{\ω}-{\mathrm{n\ω}}_o)$

由于b(t)是实数，|B(nω₀)|＝|B(-nω₀)|。

因此，

${\mathrm{\σ}}^2=2\·\frac{{{\mathrm{\ω}}_0}^2}{{4\mathrm{\π}}^2}\·\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\left|B\left({\mathrm{n\ω}}_0\right)\right|}^2$

标准差σ是

$\mathrm{\σ}=\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2\mathrm{\π}}\·\sqrt{2\·\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\left|B\left({\mathrm{n\ω}}_0\right)\right|}^2}---6)$

被标准化为平均剂量h(t)(见等式5)的相对标准差σ_r是

${\mathrm{\σ}}_r=\mathrm{\σ}/\stackrel{\‾}{n\left(t\right)}=\sqrt{2\·\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\left|B\left({\mathrm{n\ω}}_0\right)\right|}^2}/B\left(0\right)---7)$

等式6和等式7说明了剂量的非均匀性如何依赖于ω₀，并且由此如何依赖于慢速扫描步长T。以频率1/T注入的剂量的标准差由射束函数的谱密度中的B(nω₀)(ω₀＝2π/T，n＝1，2，...)的幅度构成。σ不包含ω≠nω₀或ω＝0的幅度B(ω)。等式6和等式7只有在进行无限求和时在数学上才是准确的。但是，B(ω)通常是ω的快速递减函数，通过仅仅加总级数中的几个较低的谐波项就可以得到σ和σ_r的相当好的近似。

在连续的频域中计算B(ω)是费时的。代替地，人们可以使用快速傅立叶变换(FFT)导出对离散频率的B(ω_n)值，ω_n＝2nπ(n＝0，1，2，...)。对包含有2^I个数据点的射束分布进行FFT，仅仅产生直到ω_I-1＝2π·2^I-1的B(ω)。例如，如果对射束分布函数进行测量，并得知其每个元素与b(Δτ·m)(m＝1，2...，2⁷)相对应的矢量，则人们能够获得直到频率为2^7-1＝64Hz的B(ω)。然后，等式6和等式7分别提供频率直到2^7-2＝32Hz的相当精确的σ和σ_r值。通过使用傅立叶变换的扩展性质，能够在非整数频率得到B(ω)。使用α＞1作为扩展因子，函数b(αt)的傅立叶变换产生对于一系列频率ω_n＝2nπ/α(n＝0，1，2...)的B(ω)/α。

图7示出了对于图5所示的随机射束分布函数，作为频率(1/T)的函数所计算的σ_r值。对于b(Δτ·m)进行FFT，直到长度为2⁷。对于σ_r一个通常的要求是，在注入后要小于0.5％。

从图形中，人们可以选择1/T＞8作为注入扫描空间频率。于是慢速扫描步长或标准化的扫描栅格线间隔T应该比间隔方向(Y)的射束尺度的1/8小，以满足剂量均匀性σ_r＜0.5％的要求。

在图8中，示出了在使用两个不同的α值对B(ω)应用扩展性质之后的σ_r的点。

在图9中，FFT的结果与通过等式4被准确计算的结果进行比较。尽管射束分布b(t)仅仅是在2⁷＝128个点上取样，但是FFT很好地符合准确的曲线。应该注意，除了随频率增加的快速递减趋势之外，σ_r具有周期性的模式。

如果射束分布函数是高斯函数，如图10所示，则随着扫描间距减少，σ_r迅速递减。这是因为高斯函数的傅立叶变换也是高斯函数，如下所示：

$b\left(t\right)=\exp (-{\mathrm{\α}}^2{t}^2)\stackrel{\mathrm{FT}}{\→}B\left(\mathrm{\ω}\right)=(\sqrt{\mathrm{\π}}/\mathrm{\α})\·\exp (-{\mathrm{\ω}}^2/{4\mathrm{\α}}^2)---8)$

能够看出，由于|B(nω₀)|²＝(π/α²)·exp(-nω₀ ²/2α²)项，σ快速地逼进0。等式8中较小的值给出了较宽的分布和更快的σ递减。

图11中所示出的图形图示了α＝5.7的情形。在1/T＝4.3Hz时，σr降低到0.5％以下。这几乎是图5的随机射束分布频率的一半。

综上所述，对于间隔方向上的特定的射束分布函数，可以使用快速傅立叶变换方法来计算在具有栅格线间距的栅格线间隔方向上，晶片上的剂量均匀性的变化。在操作中，上述计算可以通过计算机快速进行，比如用于其他注入器控制功能的计算机。对此，可以使用公知的FFT处理器或软件应用程序。除FFT技术外，也可以用其他方法计算均匀性，比如通过计算机模拟。

当使用上述扫描过程进行注入时，选择扫描的栅格线间隔的值，该值相对于间隔方向中的射束尺寸足够小，以确保在该方向上的剂量均匀性满足要求标准，在上述例子中该标准是小于0.5％。

可以使用许多不同的过程来确定离子束在栅格线间隔方向上的分布函数，来在上述剂量均匀性计算中使用。例如，可以使用在上述国际专利申请WO 03/088303中公开的机构。在该机构中，具有通常为1cm²开口的小法拉第器件被安装在扫描臂21上，使得它能够通过用于在其两个组成方向上驱动扫描臂21的电机25和26的适当操作，被扫描通过离子束。那么在X和Y方向上由射束的横截面分布可以构成完整的二维图谱，并且能够计算Y方向上的有效分布函数。

使用在Y方向上的测得的分布函数，能够计算作为上述能够提供理想的剂量均匀性的栅格线间隔或间距的被概括的上限的最大值。当进行注入时，扫描机构然后被控制，以确保所使用的栅格线间隔不会超过所计算的最大值。

在实践中，经常希望使用这样的用于扫描的栅格线间隔，其根据可得到的射束电流、依照注入配方的晶片每单位面积所要注入的离子剂量以及扫描机构能够完成穿过射束的理想的多次通过的速度(其又依赖于X方向上的最大扫描速度)被计算得到。因此，在进行注入前，已经测量射束横截面分布以及可得到的射束电流后，计算理想的栅格线间隔值。然后，将理想的线间隔与对不同线间隔所获得的经计算得到的剂量均匀性的变化进行比较，以确保计算出的理想间隔值将给出所要求的剂量均匀性。只有在计算的间隔值提供了满意的均匀性时才进行注入。

如果使用理想的间隔值计算的均匀性比理想的均匀性要差，那么可以降低射束通量。降低射束通量导致所计算的线间隔也减小。射束通量被减少到这样的水平，即在该水平，所计算的剂量均匀性满足所要求的标准。可以通过调节离子源的一个或多个工作参数降低射束通量，这些参数包括气体被送入源的电弧室的速率、电弧电源功率、阴极功率、引出电压以及引出电极距离子源的间距。技术人员将知道适当的调整。或者，可以通过改变沿射束路径在选定位置的射束缝隙，来调节射束通量，从而减少通过该缝隙的射束电流。

替代地或者同样地，可以通过修正射束分布来改善所计算的均匀性。如上所证明的那样，如果射束分布较接近高斯形态，那么射束的混合属性可以相当大地被改善，使得以较大的栅格线间隔获得良好的剂量均匀性。以本领域工作人员所熟知的方式重调射束，能够改善射束分布。重调能够在射束从离子源到达处理室时，最小化射束的削波(clipping)，并由此从射束分布中去掉不理想的不对称或峰。例如可以通过调节离子源引出电极相对于该源的电弧室的横向位置来重调射束，以确保沿着注入器射束线的最佳飞行路径居中地引导所引出的射束。也可以通过在射束线中引入单个磁四极来修正射束分布，以产生Y方向上理想的射束散布。

在这一过程中，射束分布被重新测量，并且从满足所要求的均匀性规定的角度，使用理想的线间隔重新计算得到的均匀性。

在本发明上述的例子中，控制扫描机构来提供在相继的快速扫描之间具有均匀步长运动的步进的慢速扫描，以在晶片上产生平行的扫描线。在本发明的其他实施例中，可以连同同时的快速扫描进行连续的慢速扫描动作，以在晶片上产生折线形的扫描图案，例如如图12所示。在慢速扫描方向40上容许的剂量均匀性仍然能够获得，例如，如果相继的扫描的中点41、42在慢速扫描方向上被均匀地间隔。但是，可以看出，在中心线44的两侧，相继的线对之间的间隔逐渐变得不同的地方，朝向晶片43的边缘，剂量均匀性逐渐被损害。但是，如果(线中点之间的)间距与慢速扫描方向上的射束大小相比足够小，则在整个晶片上能够获得适当的均匀性。还很重要的是，控制相对于快速扫描往复速率的慢速扫描，来获得足够小的线中点间隔，从而提供理想的均匀性。慢速扫描方向上的剂量均匀性可以在接近晶片边缘的位置被计算，在这里由折线形扫描图案对均匀性所造成的损害将最大。可以使用与上面针对平行线扫描所讨论的类似的傅立叶变换技术来进行这些计算。或者，可以使用计算机模拟技术。

为了确保在慢速扫描方向上良好的整体均匀性，通过对射束分布形态的了解进行计算来确定(线中点之间的)最小间距大小。随后对晶片的扫描必须保持间距大小不大于这一计算出的最小值。

由于使用平行线扫描，所以可能需要减小射束电流或改善射束分布，以在不超过在晶片上所要求的配方剂量的条件下获得所要求的最小间距大小。

为了补偿在通过期间射束电流的任何变化，在相继的快速扫描之间的转折点测量射束电流，并相应地控制随后的快速扫描的速度。快速扫描的往复速率优选地被保持恒定，使得快速扫描速度的变化不会影响扫描线中点之间的间距。例如，这可能需要在每次快速扫描转折时可得到的一些停滞时间，以适应由于快速扫描速度减少所导致的快速扫描时间的增加。

在上述例子中，所公开的机械系统是基于上面所引用的国际专利申请WO 03/088303中所描述的结构。任何其他形式的机械扫描机构也可以被用来提供理想的间隔相等且平行的栅格线。例如，可以使用在2002年6月21日提交的英国申请No.0214384.0中公开的铰接臂扫描机构。

同样，形成平行栅格线的衬底夹具的扫描并不需要是精确的直线，而是例如可以被形成为同心圆的弧。

可以使用许多其他的安排来提供如所附权利要求中所规定的本发明的实质性特征。

Claims (14)

1.一种对衬底注入的方法，包括：

a)产生具有预定射束方向的注入射束，

b)绕穿过衬底平面的轴线，将衬底相对于注入射束定向到第一朝向，

c)在所述第一朝向上，在衬底与射束之间进行如下两者的第一相对移动：(i)平行于穿过射束方向的第一方向，以产生射束在衬底上的至少一次通过，以及(ii)平行于穿过射束方向和所述第一方向的第二方向，以在每次所述通过期间，产生射束在衬底上的多次扫描，由此，所述扫描在衬底上画出中点在所述第一方向上具有预定间隔的线的第一栅格，

d)绕所述轴线与所述第一朝向成180度，将衬底定向到第二朝向，以及

e)在所述第二朝向上，在衬底与射束之间进行第二所述相对移动，以在衬底上画出与所述第一栅格的线相交错的线的第二栅格。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

绕所述轴线与所述第一朝向成90度，将衬底定向到第三朝向；

在所述第三朝向上，进行第三所述相对移动，以画出与所述第一和第二栅格的线成90度的线的第三栅格；

绕所述轴线与所述第三朝向成180度，将衬底定向到第四朝向；以及

在所述第四朝向上，进行第四所述相对移动，以画出与所述第三栅格的线相交错的线的第四栅格。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轴线平行于射束方向。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扫描在衬底上画出不相交的均匀间隔的平行的线的栅格。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述第二方向上衬底与射束之间的所述相对移动是通过平行于所述第二方向将衬底机械往复运动而产生的，并且在所述第一方向上的所述相对移动是通过在扫描之间以均匀距离平行于所述第一方向将所述衬底机械平移而产生的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述衬底是在每次扫描之间以所述均匀距离的步进被平移的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注入射束在所述第一方向上具有对称的强度分布，所述第一和第二栅格是以共同的线间距被画出的，并且所述第二相对移动画出所述第二栅格使得相对所述第一栅格的空间相移不同于T/2，其中T等于所述共同的线间距。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述空间相移被选择以改善所述第一方向上的剂量均匀性。

9.一种离子注入器，包括产生具有含有所希望原子核素的预定射束通量的注入射束的离子束发生器，

用于夹持要被注入的衬底的衬底夹具，

所述夹具被安装以绕穿过夹具上的衬底晶片平面的扭转轴线旋转，

扭转驱动器，所述扭转驱动装置用于使所述夹具绕扭转轴线旋转到相对于注入射束的选定的朝向；

扫描装置，所述扫描装置可操作以影响夹具上的衬底晶片与射束之间的如下两者的相对移动：(i)平行于穿过射束方向的第一方向，以执行射束在衬底上的至少一次通过，以及(ii)平行于穿过射束方向和所述第一方向的第二方向，以在每次所述通过期间，产生射束在衬底上的多次扫描，由此，所述扫描在衬底上画出中点在所述第一方向上具有预定间隔的线的栅格，

和控制器，所述控制器被设置以在注入期间控制所述扭转驱动器和所述扫描装置，

a)绕所述轴线，将夹具上的衬底相对于注入射束定向到第一朝向，

b)在所述第一朝向上，在衬底与射束之间进行第一所述相对移动，以在衬底上画出线的第一所述栅格，

c)绕所述轴线与所述第一朝向成180度，将夹具上的衬底定向到第二所述朝向，以及

d)在所述第二朝向上，在衬底与射束之间进行第二所述相对移动，以在衬底上画出与所述第一栅格的线相交错的线的第二栅格。

10.根据权利要求9所述的离子注入器，其中，所述控制器还被设置以：

绕所述轴线与所述第一朝向成90度，将夹具上的衬底定向到第三所述朝向；

在所述第三朝向上，进行第三所述相对移动，以画出与所述第一和第二栅格的线成90度的线的第三所述栅格；

绕所述轴线与所述第三朝向成180度，将衬底定向到第四朝向；以及

在所述第四朝向上，进行第四所述相对移动，以画出与所述第三栅格的线相交错的线的第四所述栅格。

11.根据权利要求10所述的离子注入器，其中，所述扭转轴线垂直于夹具上的衬底晶片的平面，并且所述夹具还被安装以绕平行于所述平面的倾斜轴线旋转，所述注入器包括倾斜驱动器，用于绕所述倾斜轴线将所述夹具旋转到相对注入射束的选定倾角，并且其中，所述控制器还被设置以控制所述倾斜驱动器，以在衬底与射束之间的所述第一相对移动期间将所述夹具定向在第一倾角，并且在衬底与射束之间的所述第二相对移动期间将所述夹具定向在第二倾角，所述第二倾角与所述第一倾角相等且相反。

12.根据权利要求9所述的离子注入器，其中，所述扫描装置可操作使得所述扫描在所述衬底上画出不相交的均匀间隔的平行的线的栅格。

13.根据权利要求12所述的离子注入器，其中，所述扫描装置可操作使得在所述第二方向上衬底与射束之间的所述相对移动是通过平行于所述第二方向将衬底夹具机械往复运动而产生的，并且在所述第一方向上的所述相对移动是通过在扫描之间以均匀距离平行于所述第一方向将所述衬底机械平移而产生的。

14.根据权利要求13所述的离子注入器，其中，所述扫描装置可操作以在每次扫描之间以所述均匀距离平移所述衬底夹具。

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