CN101510506A - 离子注入方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种离子注入方法及设备。使用离子束的束电流、到基板的剂量、以及被设置为1的基板的扫描次数的初始值，计算基板的扫描速度。如果扫描速度处于范围之内，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度。如果扫描速度高于范围的上限，则中断计算处理。如果扫描速度低于范围的下限，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数。通过使用校正的扫描次数等等计算校正的扫描速度。重复以上步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内。

Description

离子注入方法及设备
技术领域
[0001]
本公开涉及一种离子注入方法及设备，用于使用带状(这也被称为片状或者条状)离子束和在与离子束的主面交叉的方向中的基板的机械扫描将离子注入基板，其中，在离子束中，在执行或者没有执行X方向电扫描(sweep)的情况下，X方向上的尺寸大于与X方向正交的Y方向上的尺寸。在本申请中，为了更加容易地与离子束电扫描区分，机械地扫描基板的操作被称作扫描(scan)。
背景技术
[0002]
图9示出此种离子注入设备的现有技术的示例。离子注入设备具有下述构造：使用带状离子束4和在与离子束4的主面4b(参见图11)交叉的方向中机械地扫描基板2的操作，通过基板驱动装置10将离子注入基板(例如，半导体基板)2(的例如，整个表面)。
[0003]
参考图11，例如，离子束4在X方向(例如，水平方向)上执行电扫描处理，该处理基于由束扫描器(未示出)产生的电场或者磁场，并且离子束4具有带状截面形状，在截面形状中X方向中的尺寸大于与X方向正交的Y方向(例如，竖直方向)中的尺寸。例如，电扫描操作之前的离子束4具有诸如如图11中的附图标记所表示的小的圆或者环的截面形状。或者，在没有在X方向中执行此种电扫描处理的情况下，离子束4(例如，离子束本身从离子源中衍生)可以具有带状截面形状，其中，X方向中的尺寸大于Y方向中的尺寸。
[0004]
在该示例中，基板驱动装置10具有：固定器12，该固定器12固定基板2；马达14，该马达14如箭头A所指示地(或者在相反的方向)围绕基板2的中心部分2a将固定器12与基板2一起旋转(该马达被称作为扭转马达，以便于与将会在后面描述的马达16区分)；以及马达16，该马达16如箭头B所指示地将固定器12和基板2以及扭转马达14一起驱动(彼此地摆动)，以改变固定器12和基板2的倾斜角θ(该马达被称作为倾斜马达，以便于与扭转马达14区分)。例如，能够在从0度(即，固定器12是竖直的状态)至90度的竖直(即，固定器12处于水平的状态)范围内改变倾斜角θ。
[0005]
基板驱动装置10进一步包括扫描装置18，该扫描装置18机械地扫描固定器12、基板2等等，以致如箭头C所指示地在扫描的一端(例如，下端)20和另一端(例如，上端)22之间往复，从而在与离子束4的主面4b交叉的方向中(例如，Y方向)机械地扫描的基板2。基板2的扫描方向不限于箭头C的方向(Y方向)。在某些情况下，可以平行于基板2的表面执行扫描。在本申请中，基板2的一次扫描意味着单向扫描。
[0006]
基板驱动装置具有与专利文献1中公开的基板驱动装置10的构造基本相同的构造。
[0007]
如图10中所示，例如，在扫描的一端20将固定器12设置为基本上水平的状态的同时，执行相对于固定器12的基板2的更换(例如，在离子注入之前用基板2代替离子注入的基板2)。
[0008]
在到基板2的离子注入中，根据表达式1或者是在数学上与其等价的表达式，例如，通过使用离子束4的束电流、到基板2的剂量、以及被用作用于计算基板2的扫描次数的基准的基准扫描速度计算基板2的扫描次数。通常，计算的扫描次数是带有小数点之后的数字的混合小数。因此，计算其中小数点之后的数字被截掉的扫描次数，或者其为整数的扫描次数，并且计算的次数被设置为实际使用的扫描次数。在计算的扫描次数是3.472的情况下，例如，3被设置为实际使用的扫描次数。根据表达式2或者在数学上与其等价的表达式，例如，通过实际使用的扫描次数来计算实际使用的扫描速度。在现有技术中，根据以此种方式计算的扫描次数和扫描速度对基板2执行离子注入。
[0009]
[表达式1]
Figure A200910004114D00091
[0010]
[表达式2]
Figure A200910004114D00092
[0011]
在上述表达式1和2中，基本电荷是1.602×10-19[C]，并且系数是对离子注入设备来说特定的系数。这也适用于将会在后面加以描述的表达式4。
[0012]
图12示出在使用现有技术离子注入方法(设备)的情况下基板2的扫描次数和扫描速度的示例。图12是示出在固定剂量和减少束电流的情况下扫描次数和扫描速度的变化的图。基准扫描速度是320mm/秒。为了使剂量恒定，根据束电流的减少来增加扫描次数。在大量地减少束电流的情况下，大量地增加扫描次数。同样在固定束电流和增加剂量的情况下，获得类似的趋势。
[0013]
[专利文献1]JP-A-2004-95434(段落[0010]至[0017]，图6)
[0014]
在基板2的扫描的末端的附近，为了执行扫描返回操作必须减速和加速基板，并且由减速和加速引起时间损失。将会参考图13对此进行详细地描述。该时间损失是在用于一次扫描的期间除了注入基板2的时间(该时间每次扫描出现两次)之外总共浪费的时间。时间损失的大部分由扫描返回之前的减速时间和扫描返回之后的加速时间组成。时间损失是这些减速和加速时间以及用于基板2的过扫描(稍微超出地过扫描基板2从而确保基板2位于离子束4之外的操作)的过扫描时间(该时间每次扫描也出现两次)的总和。例如，时间损失在基准扫描速度是320mm/秒的情况下每次扫描大约是0.4秒并且在基准扫描速度是200mm/秒的情况下每次扫描大约是0.5秒。
[0015]
在本申请中，术语“扫描速度”意味着在注入时间和过扫描时间中的扫描速度。
[0016]
当增加扫描次数时，同样增加了扫描末端附近的基板的减速和加速的次数，因此积累了许多的时间损失，并且减少了吞吐量。
发明内容
[0017]
本发明的示例性实施例提供了离子注入方法及其设备，其中，抑制了主要由扫描末端附近的减速和加速时间组成的时间损失的积累，从而提高了吞吐量。
[0018]
根据本发明的第一方面的离子注入方法的特征在于该方法包括：扫描速度计算步骤：将基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过使用离子束的束电流、到基板的剂量以及基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度；
扫描速度确定步骤：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度位于容许的扫描速度范围内，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数；
校正的扫描速度计算步骤：当计算校正的扫描次数时，通过使用校正的扫描次数、束电流以及剂量计算校正的扫描速度；
重复步骤：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行扫描速度确定步骤的处理，并且重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围内；以及
离子注入步骤：根据实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
[0019]
根据本发明的第二方面的离子注入设备的特征在于该设备包括具有执行如下处理的功能的控制装置：(a)扫描速度计算处理：将基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过使用离子束的束电流、到基板的剂量、以及基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度；(b)扫描速度确定处理：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度位于容许的扫描速度范围之内，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数；(c)校正的扫描速度计算处理：当计算校正的扫描次数时，通过使用校正的扫描次数、束电流以及剂量计算校正的扫描速度；(d)重复处理：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行扫描速度确定步骤的处理，并且重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内；以及(e)离子注入处理：根据实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
[0020]
在离子注入方法或者设备中，在基板的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，可以在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由在扫描末端附近的基板的减速和加速时间组成的时间损失的积累。
[0021]
在根据本发明的第三方面的离子注入方法及设备中，扫描速度确定步骤可以包括扫描次数确定步骤：如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则确定当前的扫描次数是偶数还是奇数；如果当前的扫描次数是偶数，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果当前的扫描次数是奇数，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数，并且重复步骤可以重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内并且校正的扫描次数变为偶数。
在根据本发明的第四方面的离子注入方法及设备中，执行(b)扫描速度确定处理的功能可以包括扫描次数确定处理：如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则确定当前的扫描次数是偶数还是奇数；如果当前的扫描次数是偶数，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果当前的扫描次数是奇数，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数，并且执行(d)重复步骤的功能可以重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内并且校正的扫描次数变为偶数。
[0022]
根据本发明的第五和第六方面的离子注入方法及设备中，在扫描速度计算步骤或者扫描速度计算处理中，可以将基板的扫描次数的初始值设置为2而不是1。
[0023]
根据本发明的第七和第八方面的离子注入方法及设备中，在扫描速度计算步骤或者扫描速度计算处理中，可以将基板的扫描次数的初始值设置为2而不是1，并且，在扫描速度确定步骤或者扫描速度确定处理中，以2而不是1递增扫描次数以计算校正的扫描次数。
[0024]
根据本发明的第九方面的离子注入方法：使用带状离子束、与离子束的主面交叉的方向上的基板的机械扫描以及下述离子注入的执行来将离子注入基板，其中在所述离子束中，在执行或者不执行x方向上的电扫描的情况下，X方向上的尺寸大于与X方向正交的Y方向上的尺寸，并且在当离子束没有在基板上发生碰撞时的期间，使基板围绕基板的中心部分以360/m度的步进值旋转，并且将基板的一个旋转划分为m个注入步骤的同时执行所述离子注入，其中m个是复数个，所述方法包括：
扫描速度计算步骤：将每注入步骤的基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过使用离子束的束电流、到基板的剂量、注入步骤数以及基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度，和；
扫描速度确定步骤：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将每注入步骤的当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得每注入步骤的扫描次数和实际的扫描速度的处理，并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增每注入步骤的扫描次数以计算校正的每注入步骤的扫描次数；
校正的扫描速度计算步骤：当计算校正的每注入步骤的扫描次数时，通过使用校正的每注入步骤的扫描次数，束电流、剂量以及注入步骤数计算校正的扫描速度；
重复步骤：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行扫描速度确定步骤的处理，并且重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内；以及
离子注入步骤：根据每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
[0025]
根据本发明的第十方面的离子注入设备是下述设备：用于使用带状离子束、在与离子束的主面交叉的方向上的基板的机械扫描以及下述离子注入的执行来将离子注入基板，其中在所述离子束中，在执行或者不进X方向上的电扫描的情况下，X方向上的尺寸大于与X方向正交的Y方向上的尺寸，并且在当离子束没有在基板上发生碰撞时的期间，使基板围绕基板的中心部分以360/m度的步进值旋转，并且将基板的一个旋转划分为m个注入步骤的同时执行所述离子注入，其中m个是复数个，所述设备包括：
控制装置，所述控制装置具有执行以下处理的功能：(a)扫描速度计算处理：将每注入步骤的基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过使用离子束的束电流、到基板的剂量、注入步骤数以及每注入步骤的基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度；(b)扫描速度确定处理：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将每注入步骤的当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增每注入步骤的扫描次数以计算校正的每注入步骤的扫描次字；(c)校正的扫描速度计算处理：当计算校正的每注入步骤的扫描次数时，通过使用校正的每注入步骤的扫描次数、束电流、剂量以及注入步骤数计算校正的扫描速度；(d)重复处理：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行所述扫描速度确定步骤的处理，并且重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围内；以及(e)离子注入处理：根据每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
[0026]
在离子注入方法或者设备中，在基板的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的每注入步骤的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由在扫描末端附近的基板的减速和加速时间组成的时间损失的积累。
[0027]
根据本发明的第十一和十二方面的离子注入方法及设备中，注入步骤数可以是偶数。
[0028]
根据在第一、第二、第五和第六方面提出的发明内容，在基板的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由在扫描末端附近的减速和加速时间组成的时间损失的积累，并且可以提高吞吐量。
[0029]
根据在第三、第四、第七和第八方面提出的发明内容，在基板的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由在扫描末端附近中的基板的减速和加速时间组成的时间损失的积累，并且能够提高吞吐量。
[0030]
此外，基板的实际的扫描次数确保是偶数。结果，能够消除在扫描次数是奇数的情况下由于用于一个额外扫描的移动时间导致的时间损失。同样从这点，从而，能够提高吞吐量。
[0031]
根据在第九和第十方面提出的发明内容，在基板的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的每注入步骤的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由在扫描末端附近中的基板的减速和加速时间组成的时间损失的积累，并且能够提高吞吐量。
[0032]
根据在第十一和第十二方面提出的发明内容，注入步骤数是偶数，并因此不管每注入步骤的扫描次数是奇数还是偶数，总的扫描次数一定是偶数。结果，能够消除在总的扫描次数是奇数的情况下由于一个额外的扫描的移动时间导致的时间损失。同样从这点，因此，能够提高吞吐量。
从下面详细的描述、附图和权利要求中其它的特征和优点是显而易见的。
附图说明
[0033]
图1是示出用于实施本发明的离子注入方法的离子注入设备的实施例的侧视图。
图2是示出本发明的离子注入方法的实施例的流程图。
图3是示出本发明的离子注入方法的另一实施例的流程图。
图4是示出本发明的离子注入方法的又一实施例的流程图。
图5是示出本发明的离子注入方法的再一实施例的流程图。
图6是示出在采用本发明的离子注入方法的情况下的基板的扫描次数和扫描速度的示例的视图。
图7是示出分步注入的示例的图表。
图8是示出本发明的离子注入方法的又一实施例的流程图。
图9是示出用于实施现有技术的离子注入方法的离子注入设备的示例的侧视图。
图10是示出基板更换时的基板驱动装置的状态的示例的视图。
图11是示出带状离子束的示例的透视图。
图12是示出在采用现有技术的离子注入方法的情况下的基板的扫描次数和扫描速度的示例的视图。
图13是示出在基板的一次扫描中的速度的变化的示例的视图。
具体实施方式
[0034]
图1是示出用于实施本发明的离子注入方法的离子注入设备的实施例的侧视图。用相同的附图标记表示与图9至图11中所示的现有技术的示例的部分相同或者相对应的部分，并且，在下面的描述中，重点放在与相关技术的示例的不同上。
除了上述现有技术的离子注入设备的构造之外，离子注入设备还包括，控制装置30，该控制装置30具有将会在后面进行描述的执行计算控制的功能，和束电流测量装置32，该束电流测量装置32测量离子束4的束电流。
[0035]
离子束4的束电流和基板2的剂量被给到控制装置30。在实施例中，更具体地说，给出通过束电流测量装置32测量的测量值作为离子束4的束电流。给出剂量作为预设值。
[0036]
例如，束电流测量装置32是法拉第杯，并且在设备没有干扰离子注入到基板2的位置处(例如，在带状离子束4的X方向中的一端的附近)束电流测量装置32接收引导到基板2的离子注入的离子束4，并且测量离子束的束电流。
[0037]
控制装置30具有控制基板驱动装置10的功能，具体地说，控制组成基板驱动装置的扫描装置18、扭转马达14、以及倾斜马达16。更具体地说，控制装置30执行将会在下面进行描述的计算控制，以实施将会在下面进行描述的离子注入方法。将参考图2描述示例。
[0038]
如上所述，离子束4的束电流，和基板2的剂量被给到控制装置30(步骤100)。此外，给出1作为扫描次数的初始值(例如，设置1，步骤101)。根据上述表达式2或者在数学上与其等价的表达式，例如，通过使用这些值计算基板2的扫描的速度(步骤102)，通过基板驱动装置10(更具体地说，扫描装置18)执行基板2的扫描的速度以实现剂量。步骤100至102组成扫描速度计算步骤。
[0039]
接下来，确定基板2的扫描速度，更具体地说，上面计算的扫描速度或者将会在后面进行描述的校正的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内(步骤103)。例如，容许的扫描速度范围是能够通过扫描装置18实现的速度范围，诸如从100mm/sec.至320mm/sec.的范围。
[0040]
如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数(即，实际被使用的扫描次数，在下文中与此相同)和实际的扫描速度(步骤104)。如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理(步骤105)，因为，即使在后来增加扫描次数，只出现增加扫描速度的情况，并因此不能使扫描速度处于容许的扫描速度范围之内。在这样的情况下，例如，注入条件(束电流和剂量)被改变，并且从步骤100开始再次执行处理。如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增扫描速度以计算校正的扫描次数(步骤106)。步骤103至106组成扫描速度确定步骤。
[0041]
在计算校正的扫描次数的情况下，根据上述的表达式2或者在数学上等价的表达式，例如，通过使用校正的扫描次数、束电流以及剂量计算用于实现剂量的基板2的校正的扫描速度(步骤107)。该步骤是校正的扫描速度计算步骤。
[0042]
在计算校正的扫描速度的情况下，然后，处理返回到步骤103，并且对校正的扫描速度执行扫描速度确定步骤以重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围内。该步骤是重复步骤。因此，从初始值1开始以1的步进值递增扫描次数。
[0043]
结果，获得实际的扫描次数和实际的扫描速度(步骤104)，并因此根据实际的扫描次数和实际的扫描速度对基板2执行离子注入(步骤108)。该步骤是离子注入步骤。
[0044]
优选地，离子束4的束电流不是预设值而是如本实施例中通过束电流测量装置32测量的值。根据该构造，即使当束电流在到单基板2的离子注入期间波动时，也能够执行改变与束电流成正比的扫描速度的控制，从而在没有受到束电流的波动的影响的情况下能够实现在Y方向中的均匀离子注入。例如，在JP-A-3-114128(参见第2页的左上列)和日本专利No.3,692,999(参见[0037]段)中也公开了扫描速度与如上所述的束电流成正比的控制。
[0045]
在步骤108中的离子注入中，存在两种情况：(a)始终以扫描速度执行到单基板2的离子注入；和(b)也使用下述控制执行离子注入，其中，当使用实际的扫描速度作为基准时，在到单基板2的离子注入期间扫描速度与如上所述的束电流成正比。在包括了两种情况(a)和(b)的情况中使用上述步骤108中的术语“根据实际的扫描速度”。这也同样适用于将会在后面进行描述的其它实施例中的离子注入(步骤108，118)。
[0046]
在本实施例中，控制装置30具有执行如下处理的功能：扫描速度计算处理，该扫描速度计算处理与扫描速度计算步骤在内容上相同；扫描速度确定处理，该扫描速度确定处理与扫描速度确定步骤在内容上相同；校正的扫描速度计算处理，该校正的扫描速度计算处理与校正的扫描速度计算步骤在内容上相同；重复处理，该重复处理与重复步骤在内容上相同；以及离子注入处理，该离子注入处理与离子注入步骤在内容上相同。控制装置进一步具有执行下述控制的功能，其中，在到基板2的离子注入期间扫描速度与如上所述的束电流成正比。
[0047]
在本实施例的离子注入方法(设备)中，在基板2的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由扫描末端附近的基板2的加速和减速时间组成的时间损失的积累(例如，每次扫描大约0.4至0.5秒)，并且能够提高吞吐量。
[0048]
当减少扫描次数时，为了实现相同的剂量降低扫描速度(请参见表达式2)，但是没有改变基板2的注入时间。从这点看来，减少了吞吐量。这将借助于示例进行描述。例如，假定用于以某一束电流注入需要的剂量所要求的注入时间是6秒。即使在的六个分开的1秒的注入时间或者三个分开的2秒的注入时间内执行注入时，总的注入时间是6秒或者没有发生改变。
[0049]
将会简要地描述吞吐量的测量的结果的示例。当扫描次数从9减少到3时，吞吐量大约提高了7％，并且，当扫描次数从7减少到3时，吞吐量大约提高了5％。
[0050]
接下来，将会参考图3至5以及8描述另一个实施例。用相同的附图标记表示与图2的部分相同或者相对应的部分，并且，在下面的描述中，将重点放在与图2的不同上。
[0051]
在图3中所示的实施例中，将步骤109添加至图2的流程图。如果在上述步骤103中确定基板2的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内，则确定扫描次数是偶数还是奇数(步骤109)。如果扫描次数是偶数，则控制前进至上述步骤104，并且将扫描次数和扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度。如果扫描次数是奇数，则控制前进至上述步骤106，并且以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数。
[0052]
在图3中所示的实施例中，用包括扫描次数确定步骤的扫描速度确定步骤代替上述扫描速度确定步骤，由上述步骤103至106以及109构造该扫描速度确定步骤。
[0053]
在图3中所示的实施例中，控制装置30具有代替扫描速度确定处理的执行包括扫描次数确定步骤的扫描速度确定步骤的功能，其与包括扫描次数确定步骤的扫描速度确定步骤在内容上相同。
[0054]
在图3中所示的实施例的离子注入方法(设备)中，类似于图2中所示的实施例，在基板2的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由扫描末端附近的基板2的减速和加速时间组成的时间损失的积累，并且能够提高吞吐量。
[0055]
此外，基板2的实际的扫描次数能够确保为偶数。结果，能够消除在扫描次数是奇数的情况由于下一次额外的扫描的移动时间导致的时间损失。同样从这点看来，能够提高吞吐量。
[0056]
将会更加详细地描述由于实际的扫描次数是偶数的构造产生的影响。
[0057]
在基板2的扫描次数是奇数的情况下，如图1中的双点划线所表示的，在到基板2的离子注入的末端的基板2、固定器12等等都位于扫描的另一个末端22。如上所述，相对于固定器12的基板2的更换的位置位于扫描的末端20(同样请参见图10)。在离子注入之后，因此，基板2、固定器12等等必须移动(在该示例中，降低)与一次扫描相对应的距离。用于一次扫描的移动时间是额外的并且变成时间损失。例如，每基板的时间损失大约是1至1.6秒。时间损失导致降低离子注入的吞吐量。
[0058]
相反，在实际的扫描次数确保是偶数的情况下，能够消除由于用于一次扫描的移动时间导致的时间损失，并从而能够提高吞吐量。
[0059]
将简要地示例出如在图3中所示的实施例中使用减少的扫描次数和偶数化的情况下的吞吐量的测量的结果。当扫描次数从9减少到3时，吞吐量提高了10％，并且，当扫描次数从7减少到4时，吞吐量提高了10％。
[0060]
在图4中所示的实施例中，将图2的流程图中的步骤101中的初始值设置为2。
[0061]
同样在实施例的离子注入方法(设备)中，如图2中所示的实施例中描述的，在基板2的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由扫描末端附近的基板2的减速和加速时间组成的时间损失的积累，并且能够提高吞吐量。
[0062]
构造图5中所示的实施例，从而在图4的流程图的步骤106中，当以2递增而不是以1递增扫描次数时，计算校正的扫描次数。
[0063]
同样在实施例的离子注入方法(设备)中，如图4中所示的实施例中所描述的，在基板2的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围之内的情况下，能够在尽可能小的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由扫描末端附近的基板2的减速和加速时间组成的时间损失的积累，并且能够提高吞吐量。
[0064]
此外，实际的扫描次数能够确保是偶数。如图3中所示的实施例中所描述的，因此，能够消除在扫描次数是奇数的情况下由于一次额外的扫描的移动时间导致时间损失，并且能够提高吞吐量。
[0065]
图6示出了在采用图5中所示的实施例的离子注入方法(设备)的情况下基板2的实际扫描次数和实际扫描速度的示例。图6以如图12的类似的方式示出在固定剂量和减少束电流的情况下实际的扫描次数和实际的扫描速度的变化的图。该剂量等于在图12中的情况下的剂量。最大的扫描速度等于在图12中的情况下的基准扫描速度。根据束电流的减少，增加扫描速度。然而，与图12中的情况相比较，看出将增加抑制到非常小的程度，并且扫描次数始终是偶数。同样也在固定束电流和增加剂量的情况下，观察到类似的趋势，并且当保持扫描次数为偶数时扫描次数增加。
[0066]
接下来，将描述执行分步注入的实施例。在分步注入中，在下述时候执行离子注入，即在离子束4没有在基板2上发生碰撞时的期间，基板2围绕着基板2的中心部分2a在例如，箭头A的方向(或者相反的方向)以360/m度的步进值旋转，并且基板的一个旋转被划分为多个(即，2以上的整数)m个的注入步骤。即，m是注入步骤数。注入方法也称为分步旋转注入。在该实施例中，基板驱动装置10的扭转马达14用于基板2的旋转。
[0067]
每注入步骤的扫描次数是1以上的整数。因此，通过下面的表达式表示总的扫描次数N。
[0068]
[表达式3]
N＝mn[次]
[0069]
图7示出注入步骤数m是2的情况下的示例，每注入步骤的扫描次数是2，并且总的扫描次数N是4。在这样的情况下，在第一注入步骤(图7的(A))中对基板2执行两次扫描或者扫描S1和S2，然后基板2被旋转180(＝360/2)度(图7的(B))，并且在第二注入步骤(图7的(C))中对基板2执行两次扫描或者扫描S3和S4。在该实施例中，通过使用基板驱动装置10的扫描装置18执行扫描S1至S4。其细节如上所述。
[0070]
图8示出了在执行分步注入的情况下的流程图。将会描述此流程图而重点放在与图2的不同上。
[0071]
在该实施例中，离子束4的束电流、到基板2的剂量以及注入步骤数被给到控制装置30(步骤110)。此外，给出1作为每注入步骤的扫描次数的初始值(例如，设置1，步骤111)。
[0072]
根据下述表达式4或者在数学上与其等价的表达式，例如，通过使用这些值计算基板2的扫描的速度(步骤112)，由基板驱动装置10(更具体地说，扫描装置18)执行该扫描速度用于实现剂量。步骤110至112组成扫描速度计算步骤。
[0073]
[表达式4]
Figure A200910004114D00261
[0074]
步骤113、115分别与图2的步骤103、105基本上相同。
[0075]
如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将每注入步骤的当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为每注入步骤的实际扫描次数和实际的扫描速度(步骤114)。如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的限度，则以1递增每注入步骤的扫描次数以计算校正的每注入步骤的扫描次数(步骤116)。步骤113至116组成扫描速度确定步骤。
[0076]
在计算校正的每注入步骤的扫描次数的情况下，根据上述表达式4或者在数学上与其等价的表达式，例如，通过使用校正的每注入步骤的扫描次数、束电流以及剂量计算用于实现该剂量的基板2的校正的扫描速度(步骤117)。该步骤是校正的扫描速度计算步骤。
[0077]
在计算校正的扫描速度的情况下，然后，处理返回至步骤113，并且对校正的扫描速度执行扫描速度确定步骤以重复扫描速度确定步骤和校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围内。该步骤是重复步骤。因此，从初始值1开始以1递增每注入步骤的扫描次数。
[0078]
结果，获得每注入步骤的实际扫描次数和实际的扫描速度(步骤114)，并因此根据次数和速度对基板2执行离子注入(步骤118)。该步骤是离子注入步骤。
[0079]
在该实施例中，控制装置30具有执行如下处理的功能：扫描速度计算处理，该扫描速度计算处理与扫描速度计算步骤在内容上相同；扫描速度确定处理，该扫描速度确定处理与扫描速度确定步骤在内容上相同；校正的扫描速度计算处理，该校正的扫描速度计算处理与校正的扫描速度计算步骤在内容上相同；重复处理，该重复处理与重复步骤在内容上相同；以及离子注入处理，该离子注入处理与离子注入步骤在内容上相同。控制装置进一步具有执行下述控制的功能，其中，在到基板2的离子注入期间扫描速度与如上所述的束电流成正比。
[0080]
在本实施例的离子注入方法(设备)中，在基板的扫描速度处于预定的容许的扫描速度范围内的情况下，能够在尽可能小的每注入步骤的扫描次数中执行离子注入。因此，能够抑制主要由扫描末端附近的基板2的加速和减速时间组成的时间损失的积累，并且能够提高吞吐量。
[0081]
在步骤110中给出的注入步骤数可以是偶数。根据此构造，不管每注入步骤的扫描次数是奇数还是偶数，总的扫描次数确保是偶数。结果，能够消除在总的扫描次数是奇数的情况下由于上述一次额外的扫描的移动时间导致的时间损失。同样从这点可以看出，能够提高吞吐量。扫描处理的细节如图3的实施例中所述。

Claims (12)

1.一种离子注入方法，其利用带状离子束和在与离子束的主面交叉的方向上对基板的机械扫描将离子注入基板，其中在所述离子束中，在执行或者不执行X方向的电扫描的情况下，X方向上的尺寸都大于与X方向正交的Y方向上的尺寸，所述方法包括：
扫描速度计算步骤：将基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过利用离子束的束电流、到基板的剂量以及基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度；
扫描速度确定步骤：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数；
校正的扫描速度计算步骤：当计算校正的扫描次数时，通过利用校正的扫描次数、束电流以及剂量计算校正的扫描速度；
重复步骤：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行所述扫描速度确定步骤的处理，并且重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内；和
离子注入步骤：根据实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
2.一种离子注入设备，用于利用带状离子束和在与离子束的主面交叉的方向上对基板的机械扫描将离子注入基板，其中在所述离子束中，在执行或者不执行X方向的电扫描的情况下，X方向上的尺寸都大于与X方向正交的Y方向上的尺寸，所述设备包括：
控制装置，所述控制装置具有执行以下处理的功能：(a)扫描速度计算处理：将基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过利用离子束的束电流、到基板的剂量、以及基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度；(b)扫描速度确定处理：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数；(c)校正的扫描速度计算处理：当计算校正的扫描次数时，通过利用校正的扫描次数、束电流以及剂量计算校正的扫描速度；(d)重复处理：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行所述扫描速度确定步骤的处理，并且重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内；以及(e)离子注入处理：根据实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
3.根据权利要求1所述的离子注入方法，
其中，扫描速度确定步骤包括下述扫描次数确定步骤：如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则确定当前的扫描次数是偶数还是奇数；如果当前的扫描次数是偶数，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；并且，如果当前的扫描次数是奇数，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数，并且
其中，重复步骤重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内并且校正的扫描次数变为偶数。
4.根据权利要求2所述的离子注入设备，
其中，执行(b)扫描速度确定处理的功能包括下述扫描次数确定处理：如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则确定当前的扫描次数是偶数还是奇数；如果当前的扫描次数是偶数，则将当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为实际的扫描次数和实际的扫描速度；并且，如果当前的扫描次数是奇数，则以1递增扫描次数以计算校正的扫描次数，并且
其中，执行(d)重复处理的功能重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内并且校正的扫描次数变为偶数。
5.根据权利要求1所述的离子注入方法，其中，在所述扫描速度计算步骤中，将基板的扫描次数的初始值设置为2而不是1。
6.根据权利要求2所述的离子注入设备，其中，在所述控制装置的所述扫描速度计算处理中，将基板的扫描次数的初始值设置为2而不是1。
7.根据权利要求1所述的离子注入方法，其中，在所述扫描速度计算步骤中，将基板的扫描次数的初始值设置为2而不是1，并且，在所述扫描速度确定步骤中，以2而不是1递增扫描次数以计算校正的扫描次数。
8.根据权利要求2所述的离子注入设备，其中，在所述控制装置的所述扫描速度计算处理中，将基板的扫描次数的初始值设置为2而不是1，并且，在所述扫描速度确定处理中，以2而不是1递增扫描次数以计算校正的扫描次数。
9.一种离子注入方法，其利用所有带状离子束、在与离子束的主面交叉的方向上对基板的机械扫描以及执行下述离子注入来将离子注入基板，其中在所述离子束中，在执行或者不执行X方向的电扫描的情况下，X方向上的尺寸都大于与X方向正交的Y方向上的尺寸，并且所述离子注入是在离子束没有在基板上发生碰撞的时间段期间，使基板围绕基板的中心部分以360/m度的步进值旋转，并且将基板的一个旋转划分为m个注入步骤的情况下执行的，其中m个是复数个，所述方法包括：
扫描速度计算步骤：将每注入步骤的基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过利用离子束的束电流、到基板的剂量、注入步骤数以及基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度，和
扫描速度确定步骤：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将每注入步骤的当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，那么中断获得每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增每注入步骤的扫描次数以计算校正的每注入步骤的扫描次数；
校正的扫描速度计算步骤：当计算校正的每注入步骤的扫描次数时，通过利用校正的每注入步骤的扫描次数、束电流、剂量以及注入步骤数计算校正的扫描速度；
重复步骤：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行所述扫描速度确定步骤的处理，并且重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内；以及
离子注入步骤：根据每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
10.一种离子注入设备，用于利用所有带状离子束、在与离子束的主面交叉的方向上对基板的机械扫描以及执行下述离子注入来将离子注入基板，其中在所述离子束中，在执行或者不执行X方向的电扫描的情况下，X方向上的尺寸都大于与X方向正交的Y方向上的尺寸，并且所述离子注入是在离子束没有在基板上发生碰撞的时间段期间，使基板围绕基板的中心部分以360/m度的步进值旋转，并且将基板的一个旋转划分为m个注入步骤的情况下执行的，其中m个是复数个，所述设备包括：
控制装置，所述控制装置具有执行以下处理的功能：(a)扫描速度计算处理：将每注入步骤的基板的扫描次数的初始值设置为1，并且通过利用离子束的束电流、到基板的剂量、注入步骤数以及每注入步骤的基板的扫描次数的初始值计算基板的扫描速度；(b)扫描速度确定处理：确定基板的扫描速度是否处于预定的容许的扫描速度范围之内；如果扫描速度处于容许的扫描速度范围之内，则将每注入步骤的当前的扫描次数和当前的扫描速度分别设置为每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度；如果扫描速度高于容许的扫描速度范围的上限，则中断获得每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度的处理；并且，如果扫描速度低于容许的扫描速度范围的下限，则以1递增每注入步骤的扫描次数以计算校正的每注入步骤的扫描次数；(c)校正的扫描速度计算处理：当计算校正的每注入步骤的扫描次数时，通过利用校正的每注入步骤的扫描次数、束电流、剂量以及注入步骤数计算校正的扫描速度；(d)重复处理：当计算校正的扫描速度时，对校正的扫描速度执行所述扫描速度确定步骤的处理，并且重复所述扫描速度确定步骤和所述校正的扫描速度计算步骤直到校正的扫描速度处于容许的扫描速度范围之内；以及(e)离子注入处理：根据每注入步骤的实际的扫描次数和实际的扫描速度将离子注入基板。
11.根据权利要求9所述的离子注入方法，其中，注入步骤数是偶数。
12.根据权利要求10所述的离子注入设备，其中，注入步骤数是偶数。
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