JP2001229873A - ウェハの角度及びファラデーのアラインメント検査機構を有するイオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン注入に先立って、イオンビームを調整
するために用いられる、ホルダ上のイオン注入されるウ
ェハの角度と、注入室内の移動ファラデーのアラインメ
ントとを検査するための装置を提供する。 【解決手段】 ビーム／ウェハアラインメント装置は、
走査マグネットに取付けられているレーザとセンサとを
有する。走査マグネットに対するウェハ１９の直接アラ
インメントを、ウェハホルダ２０上の鏡面状の表面でビ
ームが反射してセンサに戻ることにより判定する。ウェ
ハ移動方向の正しいアラインメントについても、ウェハ
ホルダ２０を上下に移動させる際の、センサ上の反射光
スポットのいずれかの動きにより確認する。移動ファラ
デー２４の位置を検査するために、ビームストップ２３
に更にセンサを取付けて、コリメータマグネットに対す
る処理室のいずれのミスアラインメントについても監視
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
関し、特に、イオン注入に先立ってイオンビームを調整
するために用いられる、ホルダ上のイオン注入されるウ
ェハの角度と注入室内の移動ファラデーのアラインメン
トとを検査するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、長年にわたり、半導
体ウェハの処理に使用されてきた。典型的には、必要と
するイオン種のビームを生成して、ウェハもしくは他の
半導体基板に向けることで、イオンがウェハの表面下に
注入される。概して、イオン注入は、ウェハ内に必要と
するドーパントイオンを注入することにより、半導体ウ
ェハ内に変性した導電率を有する状態の領域を生成する
ために用いられる。

【０００３】周知のイオン注入装置には、バッチ式の注
入装置と枚葉式の注入装置とがある。枚葉式の注入装置
では、通常、イオンビームを比較的速い速度で、ある垂
直方向に横切るように走査して、そして、注入される一
枚のウェハを、基本的に第二の垂直方向にイオンビーム
の横方向に往復して、機械的に移動する。イオンビーム
は、静電的に又は電磁的に走査することができ、スキャ
ンビームを平行にすることは通例のことであるので、走
査中は、ウェハに衝突するビームが所望のビーム方向に
対して平行のままである。

【０００４】イオン注入工程の間に、イオンビームがウ
ェハに衝突する角度は重要である。多くのイオン注入
は、イオンビームがウェハ表面に対して正確に垂直な状
態で、即ち、イオンビームが、ウェハ表面の法線に対し
て零度の角度で行われる。例えば、イオンがウェハの結
晶構造を透過する際のチャネリング作用を最小限にした
い、その他には、トレンチ壁面又は前の工程で用意され
たウェハ表面上の他の物理的構造にイオン注入したい、
あるいは、これらの構造によるシャドウイングを回避し
たい、と所望するというような他の工程においては、ウ
ェハ表面の法線がイオンビームに対して所定の角度で、
イオン注入が行われることもある。

【０００５】イオン注入の角度を綿密に制御すること
は、大抵の場合重要で、特に、特定の工程で、零度のイ
オン注入角度を確保するために重要である。

【０００６】イオン注入角度を調整するために、ホルダ
上のウェハ平面に平行な軸線周囲で調整可能なウェハホ
ルダが、枚葉式イオン注入装置において周知である。例
えば、ＷＯ ９９／１３４８８には、枚葉式イオン注入
装置用の注入室が開示されており、この注入室では、ウ
ェハをホルダに取付けて、ホルダを、注入室に入射する
走査イオンビームの平面を通って往復して移動させるこ
とができる。イオンビームに対するウェハの角度を調整
するだけでなく、ウェハが機械的に往復移動する方向に
ついても変更するように、走査機構自体をウェハ平面を
基本的に通る軸線周囲で回転させることができるので、
ウェハホルダがウェハ平面上で常に往復することにな
る。

【０００７】また、上述で引用の国際特許出願には、移
動ファラデーについても開示されている。この装置は、
ビーム走査範囲に渡って、別々の地点でドーズ注入量を
調べるために、ビームを走査する方向の別の位置に移動
させることができる。

【０００８】ビームの平行性と走査の均一性とを確認す
るために、ビームの方向の手前に設けられた別の移動フ
ァラデーと共に、上述の国際特許出願の移動ファラデー
も用いられている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、イオン
注入が正しい注入角度で行われるように、ウェハホルダ
上のウェハのビームに対する角度を正確に確認するため
の、イオン注入装置における装置を提供することであ
る。本発明のもう一つの目的は、注入室内で使用される
移動ファラデーのアラインメントを確認するための装置
を提供することで、これにより、移動ファラデーで測定
する際に、注入室内での基準アラインメントを正しく基
準とすることができる。

【００１０】従って、一態様において本発明は、排気可
能な注入室と、イオン注入の間、半導体ウェハを選択さ
れたウェハ角度で保持するための注入室内部に配置され
ているホルダであって、前記ウェハの角度を変更するた
めに、ホルダ上のウェハ平面に対して平行な、少なくと
も一つの軸線の周囲で調整可能である前記ホルダと、前
記注入室に向けて取付けられて、前記ホルダ上に保持さ
れているウェハ表面で反射させる又は前記ホルダに保持
された時のウェハの平面に対して平行か、もしくは既知
の角度であるホルダ表面上で反射させるために前記放射
を向けるように構成されている集束電磁放射源と、前記
注入室に向けて取付けられて、ウェハ表面又は前記ホル
ダ表面により鏡面反射された前記放射源からの放射を受
容するセンサであって、反射した放射に応答して、所定
のウェハの角度を表示する信号を供給する前記センサと
を有するイオン注入装置を提供する。上述で開示の装置
は、センサからの信号を監視することにより、ウェハの
角度を所定の角度に設定することができる。

【００１１】好ましくは、前記電磁放射源と前記センサ
とを注入室の外側に取付けて、注入室が前記放射を透過
する窓を少なくとも一つ有し、窓を介して前記放射源か
らの集束した放射を注入室に向けて、反射した放射が注
入室を離れて前記センサで受容される。次に、注入室内
にある別の感知装置を回避する。これは、イオン注入工
程中のコンタミネーションを最小限にするために重要
で、角度感知装置の有用性に対しても重要である。

【００１２】好適な実施形態においては、前記反射した
放射の照射スポットを前記センサ上に生成するように、
放射源を構成する。典型的には、この放射源は、前記放
射の実質的に平行なビームを供給するために構成された
レーザである。

【００１３】このセンサは、感知領域を有することもで
き、この感知領域が、少なくともウェハホルダの調整可
能な軸線に対して垂直な方向に、前記領域上の照射スポ
ットの位置を表示する信号を与える。このように、セン
サは、ウェハの所望の所定角度に対応する所望の基準値
で、制御装置により比較される値の範囲を有する出力信
号を供給することができる。

【００１４】好適な実施形態の一つにおいては、イオン
注入装置は、前記軸線の周囲でホルダの回転位置を調整
する駆動ユニットと、前記センサからの信号に応答し
て、前記駆動装置を制御して、前記ホルダの位置を調整
して、所定のウェハ角度に対応して前記照射スポットを
センサの感知領域上の所望の位置にする制御装置とを含
む。

【００１５】概して、イオン注入装置は、注入されるイ
オン源と、前記ホルダ上のウェハにイオン注入を行うた
めに、前記注入室内で前記イオンの平行な走査ビームを
生成する走査装置とコリメータとの組み合わせ装置とを
有している。そして好ましくは、前記走査装置とコリメ
ータとの組み合わせ装置が、前記平行な走査ビーム用の
理想のビーム方向を形成する。走査装置とコリメータと
の組み合わせ装置により形成された前記理想のビーム方
向を基準とするように、前記放射源と前記センサとを取
付け、それにより、前記所定のウェハ角度が、前記理想
のビーム方向を基準にする。

【００１６】一実施形態においては、前記走査装置とコ
リメータとの組み合わせ装置が、ビーム走査平面上のビ
ーム方向に対して垂直な走査方向に、ビームを走査す
る。イオン注入装置はさらに、前記走査方向を含み、且
つ、ビーム走査平面の垂線に対して移動角度を有する移
動平面上のビーム走査平面を通ってウェハホルダを移動
するためのアクチュエータと、前記移動角度を調整し
て、前記ウェハ角度を対応するように調整を行う第一の
回転駆動ユニットと、前記走査方向に対して平行な軸線
周囲でアクチュエータに対してウェハホルダの角度を変
更して、前記移動角度に対してホルダ上のウェハの角度
を調整する第二の回転駆動ユニットと、前記センサから
の信号に応答して、前記第一の回転駆動ユニットを制御
して、前記移動角度と前記ウェハ角度とを調整して、所
定のウェハ角度に対応して前記照射スポットをセンサの
感知領域上の所望の位置にして、且つ、前記アクチュエ
ータがウェハを移動して、ウェハ表面への前記放射の反
射地点を動かす場合には、前記第二の回転駆動ユニット
を制御して、移動角度に対してウェハ角度を調整して、
前記センサ上での前記スポットのいずれの動きも最小限
にする制御装置とを含む。

【００１７】また、本発明は、排気可能な注入室と、注
入されるイオン源と、半導体ウェハにイオン注入を行う
ために、前記注入室内で前記イオンの平行な走査ビーム
を生成する走査装置とコリメータとの組み合わせ装置
と、前記ビームの走査方向に平行な線に沿って前記注入
室内で移動可能で、且つ、走査ビームのアラインメント
の検査に使用できる移動ビーム検出装置と、前記注入室
に向けて取付けられている電磁放射の点源と、前記注入
室に向けて取付けられて、移動ビーム検出装置の前記移
動線を横断する伝送線に沿って受容した、前記点源から
の放射に応答するインラインセンサとを有し、移動ビー
ム検出装置が、センサで受容した前記放射を少なくとも
部分的に遮る構造を有する移動ビーム検出装置であっ
て、これにより、前記インラインセンサが、移動ビーム
検出装置の所定の位置を少なくとも一つ表示する信号を
与えることを特徴とするイオン注入装置についても提供
する。係る装置により、ビーム走査方向への移動線上に
ある移動ビーム検出装置（ファラデーであっても良い）
の基準位置を少なくとも一つ、正確に確認することがで
きるので、ビームのアラインメントを検査するために移
動ビーム検出装置を続いて使用する際に、既知の基準位
置を基準とすることができる。

【００１８】好ましくは、ウェハ角度を確認するため
に、前述の装置と組み合わせて、移動ビーム検出装置の
基準点を検査するための上述の装置を用いることができ
る。次に、上述の電磁放射の点源を、同様にウェハ角度
のチェックに用いることができる集束放射源により構成
することもできる。イオン注入装置にはさらに、ウェハ
ホルダを走査ビーム平面を横切って移動させるためのア
クチュエータを含むべきである。このように、点源から
の電磁放射と交差するようにウェハホルダを配置して、
この放射を反射して、ウェハ角度の確認に使用すること
ができるし、また、点源からの放射を避けるように移動
させることもできるので、放射を上述の伝送線に沿って
伝送して、移動ビーム検出装置の位置を確認するために
用いることができる。

【００１９】ある好適な実施形態においては、前記走査
装置とコリメータとの組み合わせ装置が、注入室内に前
記平行な走査イオンビームの理想中心線を形成する。そ
して、前記放射点源が、前記伝送線に沿って前記放射ビ
ームを向けるが、これは、前記理想のビーム中心線を基
準とするように取付けられているので、前記伝送線と移
動ビーム検出装置の前記所定の位置とが、前記理想のビ
ーム中心線を基準とする。次に、イオン注入装置は好ま
しくは、走査ビームを受容するビームストップを含み、
前記ビームストップが、ビームストップの固定ビーム検
出装置を走査するイオンビームのタイミングを表示する
タイミング信号を供給する固定ビーム検出装置を少なく
とも一つ含み、前記放射点源が、前記インラインセンサ
上に放射の照射スポットを供給し、前記インラインセン
サが、前記ビームストップと前記固定ビーム検出装置の
位置とを基準にするように取付けられていて、前記イン
ラインセンサが、少なくとも前記ビーム走査方向に平行
な方向に前記領域上の前記照射スポットの位置を示す信
号を与える感知領域を有し、それにより、伝送線を基準
とする前記固定ビーム検出装置の位置を判定することが
できる。

【００２０】好ましくは、前記伝送線が、移動ビーム検
出装置の前記移動線に対して基本的にに垂直である。前
記伝送線は、前記理想中心線を含み、且つ、前記移動線
に対して垂直な平面上にあっても良い。

【００２１】好ましくは、移動ビームストップの前記構
造はフラッグであって、前記移動ビームセンサが、ビー
ムが検出装置を走査する際にビームイオンを受容するた
めの前記ビーム走査方向に対して垂直に位置合わせされ
ているスリット開口部を有し、前記フラッグは、前記ス
リット開口部を含むビーム方向に対して垂直な平面上に
ある。

【００２２】好ましくは、前記インラインセンサも、注
入室外部に取付けられている。注入室がさらに窓を有
し、この窓を介して、前記放射が前記伝送線に沿って注
入室を離れることができる。

【００２３】本発明はまた、排気可能な注入室と、注入
されるイオン源と、半導体ウェハにイオン注入するため
に、前記注入室内で前記イオンの平行な走査ビームを生
成する走査装置とコリメータとの組み合わせ装置であっ
て、注入室内に前記平行な走査イオンビームの理想中心
線を形成する前記走査装置とコリメータとの組み合わせ
装置と、伝送線に沿って前記放射ビームを向ける電磁放
射源であって、前記理想のビーム中心線を基準とするよ
うに取付けられているので前記伝送線が前記理想中心線
を基準とする電磁放射源と、走査ビームを受容するビー
ムストップであって、ビームストップの固定ビーム検出
装置を走査するイオンビームのタイミングを表示するタ
イミング信号を供給する固定ビーム検出装置を少なくと
も一つ含む前記ビームストップと、前記ビームストップ
と前記固定ビーム検出装置の位置とを基準にするように
前記伝送線上に取付けられているインラインセンサとを
有し、前記放射ビーム源が、前記インラインセンサ上に
放射の照射スポットを供給し、前記インラインセンサ
が、少なくとも前記ビーム走査方向に平行な方向に感知
領域上の前記照射スポットの位置を示す信号を供給する
感知領域を有し、これにより、前記固定ビーム検出装置
の位置を、前記伝送線と前記理想中心線を基準として判
定することができるイオン注入装置についても提供す
る。

【００２４】以下、本発明の好適な実施形態について、
例示により説明する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、イオン源１０
により注入用のイオンビームを生成する。イオン源から
のイオンは、分析マグネット１１を通過するので、所望
の質量／エネルギー割合のイオンのみが、分析マグネッ
ト１１の出口にある質量選択スリット１２を通過する。
次に、所望の質量／エネルギー割合のイオンのビーム１
３が、ビーム走査装置１４に入射して、ビーム経路を横
切る方向に図１の用紙の平面上を往復して、ビームを偏
向する。典型的には１００乃至２００Ｈｚといった、比
較的速い繰り返し速度で、このビームをビーム走査装置
１４で走査することもできる。

【００２６】ビーム走査装置１４から出射した走査ビー
ム１５は次に、コリメータ１６に入射する。コリメータ
は、ビームの走査位置に応じて異なる分量で被走査ビー
ム１５を屈曲するよう構成されているので、コリメータ
１６から出射した走査ビーム１７は、ビームを往復して
走査する際に、所望のビーム経路に対して基本的に平行
のままである。

【００２７】コリメータ１６から出射した平行な走査ビ
ーム１７は、処理室１８に入射して、ウェハホルダ２０
に取付けられているウェハ１９にビームが衝突すること
になる。ビーム走査装置１４及びコリメータ１６は、走
査ビーム１７がホルダ２０上のウェハ１９の幅を丁度横
切るように拡がって、ビームを往復して走査する際に、
ウェハを横切るストライプを有効に引き出すように設計
されている。

【００２８】ウェハホルダ２０自体は、アクチュエータ
２２により保持されている往復走査アーム２１に取付け
られていて、アクチュエータ２２が、ウェハホルダ２０
とその上のウェハ１９とに走査ビーム１７の平面を通る
往復運動をさせるので、ウェハのすべての部分にビーム
のイオンを注入することができる。概して、ウェハホル
ダ２０の往復走査運動は、典型的には１Ｈｚというオー
ダーの、比較的遅い繰り返し速度で行われる。

【００２９】これまで説明したイオン注入装置の構成要
素を、周知のイオン注入装置のように構成することもで
きる。特に、一度に一枚のウェハにイオン注入するため
のイオン注入装置であって、ハイブリッド走査システム
を用いるイオン注入装置では、イオンビームをある方向
に横切るように走査して、同時に、ウェハを垂直方向に
機械的に往復させる。前述のように、この形式のイオン
注入装置については、ＷＯ ９９／１３４８８に記載さ
れている。図１に図示されている、本発明の例示の、イ
オン源、質量分析、走査及びコリメート用の装置につい
ては、同業者に周知の種類とすることもできる。例え
ば、ビーム走査装置１４が、電磁走査もしくは静電走査
のいずれかを用いても良いし、同様に、コリメータ１６
が、磁場又は静電場を用いても良い。

【００３０】上述の先行技術の明細書には、処理室１８
内でウェハホルダ２０の往復運動を行うための特定の機
械的システムが開示されているが、適した機械的装置な
らばいずれものでも代替として用いることができる。し
かしながら、明らかに重要なことは、機械的な走査シス
テムが、ホルダ２０上のウェハ１９の平面に対して平行
な軸線２６等の、回転軸線周囲でウェハホルダ２０を調
整することができる。ウェハ角度を軸線２６周囲で回転
して調節できることは、矢印２７により、図１に示され
ている。軸線２６は、ウェハ１９に平行であるばかりで
なく、イオンビームの走査平面に対しても平行である。
即ち、図１の用紙平面に対して平行である。

【００３１】処理室１８においては、ビームストップ２
３が、ウェハ１９の後ろに配置されていて、ウェハホル
ダ２０がビームと交差しない位置にある場合に、走査ビ
ームを受容する。また、移動ファラデー２４が、ウェハ
ホルダ２０のすぐ後ろに設けられている。移動ファラデ
ーは、移動ファラデーを走査するイオンビームに応答し
て、電流パルスを与えるように設計されている。移動フ
ァラデー２４を、イオンビーム走査全体の各種地点のイ
オンビームにより与えられるイオンドーズ量率の測定値
を得るために用いることもできる。この目的のために、
走査ビームの走査範囲に渡る様々な地点に対して、矢印
２５の方向に、移動ファラデー２４をイオンビームの方
向を横切って移動させることができる。

【００３２】ホルダ２０上のウェハ１９にイオン注入す
る間、イオン注入の間のイオンビームのドーズ注入量率
を表示する信号を与えるように、ウェハホルダ２０の端
をわずかによけて、移動ファラデー２４を、イオンビー
ムの走査範囲の一方の端部近くに配置することもでき
る。

【００３３】これまで、この応用について説明してきた
が、走査ファラデー２４は、上述の先行技術明細書ＷＯ
９９／１３４８８に記載されているイオン注入装置に
開示されているファラデーと同じ機能を提供するもので
ある。

【００３４】これから図２を参照すると、注入室内のウ
ェハホルダを往復させるための機械的装置の詳細がより
詳しく図示されている。ウェハ３２を保持して、走査ア
ーム３３の内側端部に取付けられているウェハホルダ３
１を示すために、注入室３０は、角部分を破断して図示
されている。走査イオンビーム３４は、開口部３５を通
って注入室３０に入射する。完全なイオン注入装置内
で、開口部３５が、例えば、図１に図示されているよう
なコリメータ１６等の、注入室３０手前の別の排気室と
連通することが理解されるであろう。

【００３５】走査アーム３３は、全体が３６として示さ
れている走査装置により、注入室３０内部に取付けられ
ている。走査装置は、図２では直接図示されていない側
壁を貫通する円形アパーチャを閉鎖するために、回転真
空シール３８により注入室３０の側壁に取付けられてい
る回転ディスク３７を備えている。

【００３６】回転ディスク３７は、３９として点線で示
されている長いアパーチャを有しており、アパーチャ自
体は摺動プレート４０により覆われる。摺動プレート４
０は、回転ディスク３７の長いアパーチャ３９を通って
延長している走査アーム３３を保持している。線形真空
シールが、摺動プレート４０と回転ディスク３７の間に
設けられていて、注入室３０の内部を閉鎖する。

【００３７】走査ビーム３４を通るウェハホルダ３０の
往復運動は、アクチュエータ４１により行われる。アク
チュエータ４１は、摺動プレート４０を矢印４２の方向
に往復駆動させ、走査アーム３３のこの運動は、回転デ
ィスク３７を貫通する長い開口部３９内で行われる。ア
クチュエータ４１自体は、マウント４３により回転ディ
スク３７に取付けられている。

【００３８】図２に図示されている走査機構の動作で
は、矢印４４の方向に回転ディスク３７の回転位置を調
整することにより、ホルダ３１上のウェハ３２をイオン
ビーム３４に向ける角度を調整する。ウェハとイオンビ
ームとの間の角度を調整するとともに、回転ディスク３
７の回転を調整することによっても、摺動プレート４０
が走査アーム３３に加える往復運動の方向を調整するの
で、往復運動は常に、ホルダ３１に保持されたウェハ３
２の平面上にある。

【００３９】また、ここではウェハホルダ３１の一方の
側に配置されている移動ファラデー５０についても図２
に図示されているが、走査ビーム３４の走査範囲内に存
在する。ホルダ３１上のウェハ３２にイオン注入する
間、走査ビームは、ビームの走査毎に移動ファラデー５
０をさっと通るので、ビーム３４が各々通過する間に走
査ファラデー５０が受容した電荷が、ビームの走査毎の
ウェハに対するドーパントイオンの注入量率の表示す
る。走査ファラデー５０からの電流信号を、積分器５２
へのライン５１に供給し、積分器５２が、各ビーム走査
毎のファラデーに移送された電荷量を示す信号を生成し
て、ライン５３及び走査制御装置５４に供給する。注入
されるウェハ３２の表面全体に必要なドーズ量のドーパ
ントイオンを均一に注入するように、走査制御装置５４
を用いて、ファラデー５０からの測定されたドーズ率に
応答して、イオンビームを介して、ウェハホルダ３１の
機械的走査速度を制御する。

【００４０】イオン注入中に、ドーズ量に関連して走査
機構３６及びファラデー５０を走査制御に利用すること
については、上述で引用した国際特許出願に、より詳細
に記載されている。

【００４１】移動ファラデー５０はまた、走査ビーム３
４の走査範囲全体に渡るビーム電流の均一性を調べるた
めにも用いられる。この目的のために、走査範囲の選択
された地点の走査ビームと交差するように、ファラデー
５０を、ビームの方向に垂直で且つ走査ビームの平面に
平行な方向５５に移動することができる。図２に図示さ
れている装置で走査ファラデー５０を走査ビームを横切
るように移動させるためには、アクチュエータ４０を操
作して走査アーム３３を一番上又は一番下の位置に動か
すことにより、まずウェハホルダ３１をビームの進路か
ら外れるように移動させることが必要である。しかしな
がら、走査ファラデー５０は実際のところ、ウェハホル
ダ３１の平面とは若干異なる平面上に配置することもで
きることが理解されるであろう。例えば、図１に図示さ
れているように、ウェハホルダ３１のわずかに後ろに配
置することもできる。そして、ウェハホルダ３１を妨げ
ることなく、移動ファラデー５０を走査ビーム全体に移
動することもできる。

【００４２】ビームの走査範囲に渡るビーム電流の均一
性を監視するために移動ファラデー５０を用いることに
ついても、上述で引用の国際特許出願に、より詳細に記
載されている。

【００４３】しかしながら、移動ファラデー５０でビー
ムの均一性を監視するためには、走査ファラデー５０の
位置を知ることが必要であることを理解されたい。

【００４４】走査ファラデー５０を用いて、走査ビーム
のアラインメント、特に、走査ビームの平行性について
検査することもできる。即ち、走査範囲全体に渡って、
意図するビーム方向に対してビームが正確に平行である
か、検査することもできる。本願では、移動ファラデー
の位置を正確に知ることが必要である。

【００４５】上述で引用の国際特許出願においては、ビ
ームアラインメントとビームの平行性とを監視する目的
で、更にビームの手前にある追加の移動ファラデーと共
に、移動ファラデー５０を用いる。しかしながら、我々
の、１９９９年１０月１２日付英国特許庁出願の同時係
属出願第＿＿＿号には、特別に設計されたビームストッ
プを組み合わせた単一移動ファラデーを用いて、ビーム
アラインメントとビームの平行性とを検査するための別
の装置が開示されている。

【００４６】再び図１を参照すると、６０として図２に
部分的に図示されているビームストップ２３は、走査ビ
ーム３４全体を収容するのに十分な開口部を有してい
る。ビームストップ２３は、走査ビームを受容する水冷
式ビームストッププレート２８を含む。ビームストップ
プレート２８の前面には、３本のスリット２９が設けら
れていて、スリット２９は、ビームの走査平面を横切る
ように延長していて、スリット２９とそろえられている
プレート２８内の孔４５と連通している。各孔４５に
は、各々、それ自体がビームストッププレート２８から
絶縁されている集電ロッド４６が収容されている。いつ
ビームが各スリット２９を走査するかを示すタイミング
信号として、ビームストッププレート２８内のこれらの
集電ロッド４６の電流信号を用いることができる。走査
ビームを横切る対応する位置にある移動ファラデー５０
からの電流信号のタイミングと組み合わせて、これらの
タイミング信号を用いることにより、ビームアラインメ
ントとビームの平行性とを検査して、確認することがで
きる。

【００４７】この技術についてのより詳細な説明は、上
述の同時継続出願を参照されたい。

【００４８】上述のように、半導体ウェハにイオン注入
する間、注入角度を整えること、即ち、ウェハの法線と
イオンビームとの間の角度を正確に制御することは、重
要である。

【００４９】これから図３及び図４を参照すると、図示
されている装置では、注入室内のウェハホルダに取付け
られているウェハの角度を、所望の所定角度に対して正
確に設定することができるので、注入角度を実質的に正
確に制御できる。

【００５０】図２、図３及び図４では、対応する部品に
同じ参照番号が付けられている。従って、図３のウェハ
ホルダ３１は、アパーチャ３５を通って注入室３０に入
射する走査イオンビーム３４よりも完全に上の位置でウ
ェハ３２を保持している状態で、図示されている。

【００５１】アクチュエータ４１（図２）を操作して、
摺動部材４０をこのストロークの上部端に駆動すること
により、図３のウェハホルダ３１を、ビームの上のこの
位置に移動させることができる。摺動部材４０の往復運
動が、ウェハホルダ３１を図３の矢印６１の方向に上下
に動かす。回転ディスク３７（図２）の回転位置を調整
することにより、ウェハホルダ３１の直線運動の角度を
調整する。即ち、矢印６２で示されているような新しく
角度付された方向に調整することができる。回転ディス
ク３７を設定して、ウェハホルダ３１を矢印６２の方向
へ移動する場合、ウェハホルダ３１上のウェハ３２自体
が、イオンビーム３４の方向に対してもはや垂直ではな
い、対応する角度に保持される。図３においては、図示
のように、ホルダがその往復動程の最上端に位置する時
にウェハホルダ３１上のウェハ３２に衝突するように、
注入室３０の外側に取付けられているレーザ源６３が、
レーザビーム６４を窓６５を介して注入室３０内に向け
る。ウェハホルダ３１がウェハ３２を保持している間
は、ウェハの法線は、注入室３０の基準ビーム方向に対
して正確に平行であるので、レーザからの光線を、窓６
５を介してライン６６に沿ってウェハ表面から反射して
戻し、レーザ源６３に隣接しているセンサ６７を照射す
る。

【００５２】レーザビーム６４がセンサ６７に鏡面反射
されるように、この角度チェックに用いられるウェハ３
２を研磨しなければならないことが理解されるであろ
う。

【００５３】センサ６７は、好ましくは、軸線が垂直な
一次元位置感応検出器である。この軸線は、注入室を通
る公称ビーム方向に対して垂直であって、且つ、ウェハ
ホルダ３１の回転調整軸線に対しても垂直である。

【００５４】ウェハ３２の反射に続いて、小さな光のス
ポットをセンサ６７の表面に投げかけるように、レーザ
源６３を構成する。次に、注入室３０内の公称ビーム方
向に対して所定の角度であるウェハホルダ３１上のウェ
ハ３２の法線に対応して、センサ上の光のスポットがセ
ンサ上の位置にあるか、センサ６７からの信号を用いて
確認する。ここで説明の実施形態においては、この所定
の角度はゼロなので、レーザ源６３とセンサ６７とを備
えるシステムを用いて、ゼロ角度注入を行うように注入
室を設定することができ、そして、ウェハホルダ３１を
回転調整する駆動装置がこの所定の角度を基準とするこ
とができる。ウェハホルダ３１が零度以外の注入角度を
とるように、レーザ源６３とセンサ６７とを設定するこ
とができることが理解されるであろう。一旦、回転ディ
スク３７の駆動ユニットが、既知の基準角度を取ったな
らば、他のいずれの角度に対しても、機械的走査装置３
６の回転ディスク３７を正確に駆動できると仮定するこ
ともできる。

【００５５】図１を参照すると、図面の７０の位置に、
センサ６７が概略で図示されている。センサ７０からの
信号を、ライン７１を介して制御装置７２に供給する。
ウェハホルダ２０の回転位置を調整するための駆動ユニ
ットは、図１の２２に示されていて、制御装置７２から
のライン７３の駆動信号により制御される。従って、制
御装置７２をプログラムして、センサ７０からのライン
７１の信号に自動的に応答して、駆動ユニット２２を駆
動して、センサ７０からの信号が、ウェハが所定の基準
角度であることを表示するまで、ウェハホルダ２０を回
転させることができる。駆動装置２２は、制御装置７２
に位置するフィードバックをするレゾルバを有する。セ
ンサ７１の信号により表示されるような、ウェハのゼロ
角度注入位置に対応するレゾルバの読出しを記録するよ
うに、制御装置を構成する。次に、ウェハホルダ２０が
零度以外の角度でイオン注入されるよう回転する時に、
このゼロ角度レゾルバ読出しを、基準位置読出しとして
用いる。

【００５６】他の実施形態においては、レーザ源６３
を、別の電磁放射源と置換することもできる。例えば、
ウェハ３２で反射する時に、センサ６７を照射する小さ
なスポットに光を集束するよう構成した、集束光源を用
いることもできる。

【００５７】一つの一次元位置センサをセンサ６７に用
いる場合には、センサからの出力を、センサ上の光のス
ポットの位置を表す大きさを有する信号に変換する。次
に、センサ６７からの位置信号が所定の大きさを有する
まで、制御装置７２がウェハの角度を調整する。センサ
６７としての使用に適した位置感応検出器（ＰＳＤ：Ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏ
ｒ）の形式は、浜松ホトニクス株式会社のＳ３９７９／
Ｓ３９３１／Ｓ３９３２である。

【００５８】位置感応検出器の代わりに、センサ６７は
単純な光センサであっても良く、この場合、反射光ビー
ム６６が直接センサ上にある時に、センサ６７からの信
号の大きさが最大となる。

【００５９】選択された周波数で光ビーム６４を調光す
るようにレーザ源６３を構成すると、制御装置７２は、
センサ６７からの信号の対応する周波数変動の振幅に応
答する。この装置により、周辺光の影響を低減する。

【００６０】再び図３及び図４を参照すると、走査ビー
ム３４の走査方向にファラデーを様々な位置に移動させ
ることができる伸縮自在アーム８０に取付けられてい
る、移動ファラデー５０が図示されている。

【００６１】図３に点線で示されている８１の位置に、
ウェハホルダ３１を直線駆動装置４１により移動する場
合には、ウェハ３２がレーザビーム６４を妨げず、レー
ザビームが伝送線８２に沿って続いて、注入室の後部壁
８４にあるもう一つの窓８３を通って注入室３０から出
射する。窓８３を通過するレーザビームにより照射され
るように、追加の光センサ８５を注入室の外側に取付け
る。

【００６２】図４に図示されているように、注入室の中
心線に沿って、注入室の基準ビーム方向に平行な方向
に、レーザビーム６４を向ける。

【００６３】ファラデー５０は、ファラデーから後ろの
方向に延長していて、後部端にフラグ８７を保持してい
るアーム８６を有している。正確に注入室の中心線上に
なるように、伸縮自在アーム８０により、ファラデー５
０を配置する時に、フラグ８７が、伝送線８２に沿って
センサ８５へ進むレーザビームを受容する。好ましく
は、フラグ８７は、フラッグ８７に衝突するレーザビー
ムの集束スポットの直径と同じ寸法の細いスリット又は
小さな孔を含む。従って、ファラデー５０が中心線に近
い時には、レーザビームのスポットが孔又はスリットを
照射して、レーザー光がスリット又は孔を通過して、セ
ンサ８５を照射する。光センサからの信号が最大の時
に、ファラデー５０の正確なアラインメントを判定す
る。

【００６４】再び図１を参照すると、センサ８５が、ビ
ームストップ２３の後ろに概略で図示されている。セン
サ８５からの信号を、ライン８９に沿って制御装置７２
に供給する。ライン８９からアクチュエータ９０、そし
て移動ファラデーの伸縮自在アーム８０に送られる制御
信号により、制御装置７２が、移動ファラデー２４の位
置の調整を制御する。

【００６５】アクチュエータ８８はまた、制御装置７２
に位置フィードバック信号を供給し、この位置フィード
バック信号は、この後で移動ファラデーの基準位置とし
て用いるために、制御装置７２により記録される。この
ように、移動ファラデーの次の位置決めを正確に行うこ
とができる。前述で説明したように、イオンビームのア
ラインメントを設定するためと、ビームの平行性を検査
して確認するためとに、この例ではビームストップから
のタイミング信号と共に移動ファラデーを用いることも
できる。上述の例においては、ウェハホルダ３１のウェ
ハの角度を検査するために同じレーザ源６３を用い、移
動ファラデー５０の基準位置を検査するためにもこの同
じレーザ源６３を用いる。別の装置においては、移動フ
ァラデーを検査するために、独立した光源を用いること
もできる。また、移動ファラデー用の光源が集束した光
源である必要はないが、センサ８５上のフラグ８７の正
確な影を包含する、点光源の形状を取ることもできる。

【００６６】図３及び図４に図示されている装置によ
り、移動ファラデーの基準位置を注入室の中心線に合わ
せることができるし、別の基準位置が注入室内で正確に
判っているならば、別の基準位置を選択することもでき
る。

【００６７】本発明の別の実施形態においては、ファラ
デーの入射スリットと同じ平面上になるように、フラグ
８７を直接ファラデー５０に取付ける。これにより、フ
ラグ８７とファラデー５０とのミスアラインメントによ
るエラー、即ち、フラグ８７のスロットとファラデー５
０の入射スリットとが、注入室の基準中心線に対して正
確に平行に位置合わせされていないというようなエラー
が発生する、いずれの可能性も回避する。

【００６８】更に別の実施形態においては、光源６３に
比較して、センサ８５を走査ビーム３４の平面の反対側
に配置するので、図３のページの上から下まで、光源が
斜めに横切る。次に、イオンビーム方向に対して垂直以
外のウェハホルダ３１の基準ウェハ角度を設定するため
に、レーザ源６３からのビーム６４を用いることもでき
る。例えば、ウェハ法線の基準角度を、ビーム方向に対
して２０°に設定することもできる。ゼロ注入角度を含
む、ウェハホルダ３１の必要な注入角度を確立する制御
装置７２により、この基準角度を、ある基準として更に
用いることができる。

【００６９】図３及び図４においては、レーザビーム６
４を、ウェハホルダ３１上のウェハ３２の中心で基本的
に反射する。矢印６１の方向にウェハホルダ３１を移動
させることにより、ウェハ３２の反射点を、ウェハを横
切って走査することができる。また、ウェハホルダ自体
が、走査アーム３３上でウェハ３２の法線周囲を回転で
きるように、即ち、図２に図示されている矢印９０の方
向に回転できるようにすることもできる。走査アーム３
３上でウェハホルダ３１の回転位置を変更することによ
り、そして、走査アームの移動位置についても変更する
ことにより、ウェハ３２上にある地点すべての角度を検
査することができる。従って、ウェハホルダ３１の平面
からのいずれの偏りについても検査するために、本シス
テムを用いることもでき、本システムではウェハ３２の
反射表面の平坦性の対応する偏りを記録する。

【００７０】図５及び図６を参照して、本発明のもう一
つの実施形態について、これから詳細に説明する。図５
では、図３に図示されている構成要素と本質的に同じ構
成要素には、同じ参照番号が付けられている。

【００７１】図５を参照すると、図３の装置と比較し
て、レーザ源６３が、走査イオンビーム３４のラインに
近い位置で、注入室３０の外側に取付けられている。そ
れにもかかわらず、図３で図示のように、ウェハホルダ
３１上のきれいな未処理のウェハで反射して戻るよう
に、レーザ源６３からのビーム６４を向ける。ウェハホ
ルダ３１が所定の角度になっている時、反射したビーム
６６がセンサ６７を照射する。ウェハホルダ３１の回転
調整軸線に対して垂直の、図５中で縦になっている一次
元位置感応検出器であるセンサ６７を監視することによ
り、ウェハホルダ３１上のウェハの正しい角度を判定す
る。窓９１を注入室３０の正面壁に設けて、レーザビー
ム６４と反射ビーム６６とが注入室に入射して出射する
ようにさせる。

【００７２】図５の例では、レーザ源６３からのレーザ
ビーム６４を、イオンビーム３４の平面に対して平行
に、基本的に水平に向ける。その結果、反射ビーム６６
に基準位置のセンサ６７を照射させるウェハホルダ３１
の所定の角度は、イオンビームに対してもはや垂直では
なく、垂直（ゼロ注入角度）位置に対して約１°といっ
た小さな角度である。前述のように、この設定角度が正
確に判っているならば、センサ６７からの信号に応答し
て、制御装置は、この値に対してホルダの回転調整を行
うために、エンコーダ読出しを参照する。これにより、
制御装置は、他のいずれの所望の角度でも、ウェハホル
ダ３１の角度位置を正確に制御できる。

【００７３】レーザビーム６４から外れるようにウェハ
ホルダ３１を移動させる時に、このビームが、注入室３
０の後部壁８４の外側に取付けられているインラインセ
ンサ８５を照射する。小型の窓９２を設けて、レーザビ
ームが後部壁を通過してセンサ８５を照射するようにす
る。

【００７４】図３及び図４の装置により、この構成で、
移動ファラデー５０の基準位置を設定するためにレーザ
ビーム６４を用いる。図５に図示されているように、移
動ファラデーが基準位置にある場合以外では、レーザビ
ーム６４の障害物となるフラグ９３を、移動ファラデー
５０に取付ける。この実施形態においては、フラグ９３
は、移動ファラデーの入射スリットと基本的に平行に並
べらていて、入射スリットに対するフラグのミスアライ
ンメントに起因するエラーを最小限にする。

【００７５】図５に図示されている例で重要なことは、
レーザ源６３と反射センサ６７とを、どちらもブラケッ
ト９４により取付ける。ブラケット９４自体は、（図１
の１４及び１６に概略で図示されている）走査装置とコ
リメータとの組み合わせ装置のコリメータ部分のハウジ
ング９５に直接取付けられている。また、インラインセ
ンサ８５自体が、ビームストップ６０のケーシング９７
のフランジ９６に堅固に取付けられている。

【００７６】コリメータ部９５から出射する平行な走査
ビームの理想中心線とビーム方向とを形成するように、
走査装置とコリメータとの組み合わせ装置を設計するこ
とが、イオンビームの静電又は電磁走査及びコリメート
技術の当業者ならば理解されるであろう。実際面では、
走査装置とコリメータとの組み合わせ装置が設計された
ように、コリメータから出射する走査ビームが実際に、
理想中心線に中心を合わせて位置合わせされるように走
査装置とコリメータとの組み合わせ装置の各種の制御可
能なパラメータが調整されている時だけ、走査装置とコ
リメータとの組み合わせ装置がその仕様に従って作動す
る。

【００７７】従って、コリメータのハウジング９５から
直接レーザ源６３と反射センサ６７とを監視することに
より、レーザ源と反射ソースとを、コリメータに対して
正確に幾何学的に基準とすることができ、よって、コリ
メータにより形成された理想のビームと方向とを基準と
することができる。このように、レーザ源６３と反射セ
ンサ６７とを用いて注入室３０内のウェハ角度を設定す
る。この角度はまた、理想のビーム中心線を正しく基準
とするようになる。

【００７８】ウェハホルダ３１は、イオンビームに対し
て基本的に垂直で、且つ、走査ビームの平面に対して平
行である軸線の周囲のみを回転調整するようになってい
ることに留意されたい。良好な注入性能にとって、ホル
ダ３１が、ビームの平面に対して垂直な軸線周囲のビー
ムの理想中心線に対してウェハを正確に予測可能な角度
で維持するようにすることも、望ましいことである。こ
れを達成するためには、コリメータのハウジング９５を
基準として、レーザ源６３と反射センサ６７とを、まず
正確に位置決めする。次に、イオン注入装置の構成中
に、注入室３０を組み立てて、コリメータと結合させる
時に、ホルダ３１に取付けられている未処理のウェハか
らの反射ビーム６６が、センサ６７に正確に反射して戻
るまで、ビーム走査平面に対して基本的に垂直な軸線周
囲を回転させて、注入室３０全体を調整することもでき
る。この手順の間、反射ビーム６６をセンサ６７上で垂
直方向に保つように、即ち、図５の用紙平面上に保つよ
うに、走査平面に対して平行な調整軸線周囲でウェハホ
ルダ３１の回転位置を維持するようにすることは、当然
必要なことである。しかしながら、水平平面上で、用紙
の平面に対して垂直に、反射ビーム６６がセンサ６７に
衝突するようにするために、注入室３０全体を正しい位
置に調整する。組立工程中にシム等を挿入することによ
り、この調整を得ることができる。コリメータハウジン
グ９５の出射面とウェハホルダ３１のウェハ支持表面と
の間にある各種の部品の構成における許容差が蓄積する
ことで、結果的にウェハホルダ上のウェハがビームの走
査平面上でイオンビームに対して若干鋭角になってしま
うこともあるので、この調整には、垂直軸線周囲でウェ
ハホルダ３１の正確な方向づけを確実に行うことが必要
である。

【００７９】注入室３０が（走査平面に対して垂直な軸
線周囲で）正しい位置に調整されたならば、イオンビー
ムの理想中心線はもはや、注入室自体の公称中心線と一
致してはいない。このことについては、注入室の平面図
である図４を参照にすることにより、良く理解されるで
あろう。上述のように、レーザ源６３がコリメータハウ
ジングを基準とするので、レーザビーム６４は、イオン
ビームの理想中心線と位置合わせされて続いていなけれ
ばならない。しかしながら、走査平面に対して平行な平
面上にあるウェハホルダ上のウェハに対してレーザビー
ム６４が垂直であるように、一旦、注入室３０が（図４
の用紙に対して垂直な軸線周囲に）調整されたならば、
レーザビーム６４はもはや、ビームストップ６０の中心
と正確に一致してはいない。

【００８０】上述のように、ビームストップ６０は、ビ
ームストッププレート２８のスリットの後ろに取付けら
れている集電ロッド４６を備える固定ビーム検出装置を
少なくとも一つ含む。ビームストップ６０を構成するに
あたっては、ビームストッププレートのスリットを、注
入室の公称中心線上になるように、ビームストップの中
央に配置する。このように、ビームストップのビーム検
出器から得られるタイミングパルスは、走査ビームがビ
ームストップの中央を通過する時間を表示しなければな
らない。上述のように、ウェハホルダ３１を正しく方向
づけるように、注入室３０を正しい位置に調整する場合
には、ビームストップの中央、そして、中央のタイミン
グスリットの位置はもはや、正確には走査ビームの理想
中央線上にはない。前に説明したように、そして、上述
の同時継続出願にも記載されているように、走査ビーム
の理想中心線からのビームストップの中央のタイミング
スリットの距離が判っている限りにおいては、このエラ
ーは、問題ではない。

【００８１】上述のように、正しい位置でビームストッ
プ自体を基準とするように、インラインセンサ８５を取
付ける。従って、走査ビームの理想中心線と、注入室の
公称中心線とビームストップとの間のミスアラインメン
トのいずれもが、中心からずれた位置のセンサ８５に衝
突するレーザビーム６４からのスポットの原因となる。
センサ８５は、軸線が基本的に水平になっている、即
ち、走査平面に対して平行に構成されている、一次元位
置感応検出器である。このように、ビームストップの公
称中心線からのイオンビーム６４の偏り、そして、走査
ビームの理想中心線の偏りを、センサ８５の出力から直
接測定でき、ビームストップのスリット又はスリット群
からのタイミング信号を修正するために、この数字を用
いることができる。

【００８２】好適な実施形態においては、（図５の用紙
の平面上の）縦方向に調整できるように、インラインセ
ンサ８５をビームストップ６０に取付ける。次に、まず
注入室を設定する時に、レーザビーム６４が位置センサ
に衝突するようにセンサ８５の位置をこの縦方向に調整
することができるので、ビームストップの公称中心線か
らの、ビームストップの理想中心線の水平方向の偏りを
測定することができる。重要なことは、このようにセン
サ８５を縦方向に調整しても、ビームストップを基準と
する水平位置にいずれの変更も加えないことである。

【００８３】インラインセンサ８５は、移動ファラデー
５０の中央基準位置を示す信号を供給することができ、
これにより、さらに走査ビームの理想中心線を正しく基
準とすることに留意されたい。移動ファラデー５０のフ
ラグ９３が、レーザビームの直径と基本的に同じか、わ
ずかに小さい縦方向のスリットを有している場合には、
センサ８５からの信号が最大の大きさのセンサ上のレー
ザー照射を表す時に、移動ファラデーの正しい基準位置
を表示する。

【００８４】これまでの説明において、ウェハホルダ３
１が軸線５６周囲についてのみ回転位置が調整可能であ
ると説明してきた。軸線５６は、ウェハホルダの直線移
動機構を調整する軸線であって、ウェハ角度だけでな
く、走査ビームの平面を通る移動角度についても調整す
るための軸線である。概して、ウェハの平面に平行な移
動平面上に常に存在する走査ビームの平面を通って、実
際にウェハを移動させるようにすることは、非常に望ま
しいことである。しかしながら、基本的に支持アーム自
体の軸線周囲で、ウェハホルダ３１を保持する支持アー
ム（図３）を移動機構に対して回転可能にすることもま
た、有益である。この自由度は、図２の矢印９８により
表されており、そして、摺動プレート４０の回転真空ベ
アリングに支持アーム３３を取付けることと、適した電
気モータ駆動機構（明快にするために図２に図示せず）
を設けることとにより、この自由度が与えられる。基本
的にウェハの中心を通る軸線周囲でのウェハホルダ３１
が有する回転調節性について、矢印９９とウェハホルダ
１００の点線像により、図５に図示する。比較として、
移動機構の回転調節性について、矢印１０１により、図
５に示す。例えば、その機械的移動が最も上にある時
に、ローディング及びアンローディングをするために、
ウェハホルダ３１をその軸線周囲で回転させる能力によ
り、ウェハホルダ３１を水平にすることができる。

【００８５】前述のように、走査イオンビームの平面を
通るウェハホルダの移動走査により、ウェハの平面を、
イオン注入角度すべての移動方向に対して正確に平行に
保つようにするために、この形式のハイブリッド走査イ
オン注入装置は望ましいものと考えられる。理想のビー
ム中心線及びビーム方向に対するウェハの基準角度を設
定するための上述の装置はまた、ウェハホルダをホルダ
自体の（矢印９９で表される）軸線周囲で回転させる回
転駆動を調整するようにするためにも用いることができ
るので、ウェハは移動方向に対して平行である。

【００８６】図６を参照すると、理想のビーム中心線
が、１１０に概略で図示されている。注入室内の移動機
構の回転軸線が、１１１に図示されている。注入ホルダ
を完璧に設定するために、レーザ源１１３からのビーム
１１２を、ウェハホルダ上のウェハ１１４から正確に反
射させるので、反射ビーム１１５が、位置感応検出器１
１６の中央に衝突する。お分かりのように、ウェハ１１
４は、移動機構を調整する軸線１１１を通過する平面上
にあるので、ウェハの平面は、移動方向に対して平行で
ある。

【００８７】比較すると、ウェハ１１７が、移動方向１
１９に対して角度１１８である場合には、移動角度１２
０のみを調整することにより行われる初期設定により、
反射ビーム１２１を検出器１１６の中心点に戻してしま
うという結果になるであろう。反射レーザビームをセン
サ１１６の中央に戻すために、ライン１１４に示される
向きと比べて、ウェハ１１７の向きがわずかに異なって
いなければならないことが理解できるであろう。しかし
ながら、次にウェハホルダ３１をライン１１９に沿って
移動機構により移動させる場合には、レーザビーム１１
２の反射点がウェハ表面を上下に移動するので、矢印１
２２に示されているように、この反射点も、レーザビー
ム伝送線に沿って往復して移動するが理解できるであろ
う。検出器の感知長に沿った反射点が対応して移動する
ことにより、位置感応検出器１１６で、この移動を検出
することができる。

【００８８】従って、矢印９９の方向に回転させるウェ
ハアームの駆動ユニットが、ウェハが移動方向に対して
正確に平行になる位置に設定されるようするためにも、
図５に開示されている装置を用いることもできる。操作
においては、図１に図示されている制御装置が追加とし
て、ウェハ支持アームの回転位置をその軸線周囲で調整
する駆動装置を制御するようにすることもできる。次
に、設定サイクルの間、移動機構がウェハを移動方向に
往復駆動する際に、反射スポットが位置感応検出器１１
６の中央で静止するまで、支持アームの駆動装置と、移
動機構の回転位置を制御する駆動ユニットとの両方を共
に制御する。

【００８９】本発明の他の実施形態においては、ビーム
ストップ２３は、全ビーム電流を測定するためのファラ
デーではないことに留意されたい。ビームストップの代
わりに、ウェハをバイパスするイオンビームのエネルギ
ーを単に吸収しても良い。また、移動ファラデー２４
が、他のいずれの形式の移動ビーム検出器であっても良
いし、正確な線量測定用に設計される必要はない。

【００９０】ウェハ角度を確認するための上述の装置に
おいては、レーザビームが、ウェハホルダ上のウェハ表
面で反射されるように説明されている。ホルダに保持さ
れた場合にウェハ表面に対して平行であると判っている
ホルダ自体の表面でビームを反射させることにより、ホ
ルダ角度、つまり、ウェハ角度についても確認すること
ができる。例えば、ホルダのウェハ支持表面を用いるこ
ともできる。別の装置においては、ホルダに保持された
場合に、ウェハに対する角度が判っているホルダの表面
を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の態様を実施するイオン注入装置を示す
概略平面図である。

【図２】本発明の実施形態に用いられる、好適な注入室
を示す概略図である。

【図３】本発明を実施する注入室を示す立面断面図であ
る。

【図４】上部を除いて内部の特徴を示している図３の注
入室を示す平面図である。

【図５】本発明のもう一つの実施形態を示す立面断面図
である。

【図６】本発明の一実施形態を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ イオン源 ５４ 走査制御装置 １１ 分析マグネット ６０ ビームストッ
プ １２ 質量選択スリット ６１ 矢印 １３ ビーム ６２ 矢印 １４ ビーム走査装置 ６６ ライン １５ 走査ビーム ６７ センサ １６ コリメータ ８０ 伸縮自在アー
ム １７ 走査ビーム ８２ 伝送線 １８ 処理室 ８３ 窓 １９ ウェハホルダ ８４ 後部壁 ２０ ウェハ ８５ インラインセ
ンサ ２１ 往復走査アーム２１ ８６ アーム ２２ アクチュエータ ８７ フラグ ２３ ビームストップ ８８ アクチュエー
タ ２４ 移動ファラデー ８９ ライン ２５ 矢印 ９０ アクチュエー
タ ２６ 軸線 ９１ 窓 ２７ 矢印 ９２ 小型の窓 ２８ 水冷式ビームストッププレー ９３ フラグト ２９ スリット ９４ ブラケット ３０ 注入室 ９５ ハウジング ３１ ウェハホルダ ９６ フランジ ３２ ウェハ ９７ ケーシング ３３ 走査アーム ９８ 矢印 ３４ 走査イオンビーム ９９ 矢印 ３５ 開口部 １００ ウェハホル
ダ ３６ 走査機構 １０１ 矢印 ３７ 回転ディスク １１０ 理想のビー
ム中心線 ３８ 回転真空シール １１１ 移動機構の
回転軸線 ３９ アパーチャ １１２ ビーム ４０ 摺動プレート １１３ レーザ源 ４１ アクチュエータ １１４ ウェハ ４２ 矢印 １１５ 反射ビーム ４３ マウント １１６ 位置感応検
出器 ４４ 矢印 １１７ ウェハ ４５ 孔 １１８ 角度 ４６ 集電ロッド １１９ 移動方向 ５０ 移動ファラデー １２０ 移動角度 ５１ ライン １２１ 反射ビーム ５２ 積分器 １２２ 矢印 ５３ ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジョン クリフォード ミッチ ェル イギリス， ウエスト サセックス アー ルエイチ20 ２イーイー， プルボラフ, ウエスト チルティングトン ロード, サウスウッド （番地なし)

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン注入装置であって、 排気可能な注入室と、 イオン注入の間、半導体ウェハを選択されたウェハ角度
   で保持するための注入室内に配置されているホルダであ
   って、前記ウェハ角度を変更するためにホルダ上のウェ
   ハの平面に対して平行な少なくとも一つの軸線の周囲で
   調整可能な前記ホルダと、 前記注入室に向けて取付けられて、前記ホルダ上に保持
   されているウェハ表面で反射させる又は前記ホルダに保
   持された時のウェハの平面に対して平行か、もしくは既
   知の角度であるホルダ表面上で反射させるために前記放
   射を向けるように構成されている集束電磁放射源と、 前記注入室に向けて取付けられて、ウェハ表面又は前記
   ホルダ表面により鏡面反射された前記放射源からの放射
   を受容するセンサであって、反射した放射に応答して、
   所定のウェハ角度を表示する信号を供給する前記センサ
   とを備えるイオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記電磁放射源と前記センサとが、前記
   注入室の外側に取付けられて、前記注入室が、前記放射
   を透過する窓を少なくとも一つ有し、この窓を介して前
   記放射源からの集束した放射を注入室に向けて、反射し
   た放射が注入室を離れて前記センサに受容される、請求
   項１に記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 前記放射源と前記センサとが、ウェハホ
   ルダを調節する前記軸線に対して平行な平面の対向する
   側に、互いに隣接して取付けられる、請求項１又は２に
   記載のイオン注入装置。
4. 【請求項４】 前記放射源が、前記センサ上に前記反射
   した放射の照射スポットを生成するように構成される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
5. 【請求項５】 前記放射源が、基本的に平行な前記放射
   ビームを供給するように構成されたレーザである、請求
   項４に記載のイオン注入装置。
6. 【請求項６】 前記センサが、少なくともホルダを調節
   する前記軸線に対して垂直な方向に、感知領域上の前記
   照射スポットの位置を表示する信号を供給する感知領域
   を有する、請求項４又は５に記載のイオン注入装置。
7. 【請求項７】 ホルダの回転位置を前記軸線周囲で調節
   する駆動ユニットと、前記センサからの信号に応答して
   前記駆動ユニットを制御し前記ホルダの位置を調整し
   て、所定のウェハ角度に対応して前記照射スポットをセ
   ンサの感知領域上の所望の位置にする制御装置とを更に
   含む、請求項６に記載のイオン注入装置。
8. 【請求項８】 注入されるイオン源と、前記ホルダ上の
   ウェハにイオン注入するために前記注入室内に前記イオ
   ンの平行な走査ビームを生成する走査装置とコリメータ
   との組み合わせ装置とを有する、請求項１〜７のいずれ
   か１項に記載のイオン注入装置。
9. 【請求項９】 前記走査装置とコリメータとの組み合わ
   せ装置が、前記平行な走査ビームの理想のビーム方向を
   形成し、前記放射源と前記センサとが、走査装置とコリ
   メータとの組み合わせ装置により形成される前記理想の
   ビーム方向を基準とするように取付けられ、これによ
   り、前記所定のウェハ角度が前記理想のビーム方向を基
   準とする、請求項８に記載のイオン注入装置。
10. 【請求項１０】 注入されるイオン源と、前記ホルダ上
    のウェハにイオン注入するために前記注入室内に前記イ
    オンの平行な走査ビームを生成する走査装置とコリメー
    タとの組み合わせ装置とを更に含み、前記走査装置とコ
    リメータとの組み合わせ装置が、ビーム走査平面上のビ
    ーム方向に対して垂直な走査方向にビームを走査し、前
    記走査方向を含み、且つ、ビーム走査平面の垂線に対し
    て移動角度を有する移動平面上のビーム走査平面を通っ
    てウェハホルダを移動するためのアクチュエータと、前
    記移動角度を調整して、前記ウェハ角度を対応するよう
    に調整を行う第一の回転駆動ユニットと、前記走査方向
    に対して平行な軸線周囲でアクチュエータに対してウェ
    ハホルダの角度を変更して、前記移動角度に対してホル
    ダ上のウェハの角度を調整する第二の回転駆動ユニット
    と、前記センサからの信号に応答して、前記第一の回転
    駆動ユニットを制御して、前記移動角度と前記ウェハ角
    度とを調整して、所定のウェハ角度に対応して前記照射
    スポットをセンサの感知領域上の所望の位置にして、且
    つ、前記アクチュエータがウェハを移動して、ウェハ表
    面への前記放射の反射地点を動かす場合には、前記第二
    の回転駆動ユニットを制御して、移動角度に対してウェ
    ハ角度を調整し、前記センサ上での前記スポットのいず
    れの動きも最小限にする制御装置とを更に含む、請求項
    ６に記載のイオン注入装置。
11. 【請求項１１】 前記ビームの走査方向に平行な線に沿
    って前記注入室内で移動可能で、且つ、走査ビームのア
    ラインメントの検査に使用できる移動ビーム検出装置
    と、 前記注入室に向けて取付けられている電磁放射の点源
    と、 前記注入室に向けて取付けられて、移動ビーム検出装置
    の前記移動線を横断する伝送線に沿って受容した、前記
    点源からの放射に応答するインラインセンサとを更に備
    え、移動ビーム検出装置が、センサで受容した前記放射
    を少なくとも部分的に遮る構造を有する移動ビーム検出
    装置であって、これにより、前記インラインセンサが、
    移動ビーム検出装置の所定の位置を少なくとも一つ表示
    する信号を与える、請求項８〜１０のいずれか１項に記
    載のイオン注入装置。
12. 【請求項１２】 前記点源が、前記集束した放射の源に
    より構成され、注入室が更に、走査ビームの平面を横切
    ってウェハホルダを移動させるためのアクチュエータを
    含む、請求項１１に記載のイオン注入装置。
13. 【請求項１３】 イオン注入装置であって、 排気可能な注入室と、 注入されるイオン源と、 半導体ウェハにイオン注入するために、前記注入室内で
    前記イオンの平行な走査ビームを生成する走査装置とコ
    リメータとの組み合わせ装置と、前記ビームの走査方向
    に平行な線に沿って前記注入室内で移動可能で、且つ、
    走査ビームのアラインメントの検査に使用できる移動ビ
    ーム検出装置と、 前記注入室に向けて取付けられている電磁放射の点源
    と、 前記注入室に向けて取付けられて、移動ビーム検出装置
    の前記移動線を横断する伝送線に沿って受容した、前記
    点源からの放射に応答するインラインセンサとを備え、
    前記移動ビーム検出装置が、センサで受容した前記放射
    を少なくとも部分的に遮る構造を有する移動ビーム検出
    装置であって、これにより、前記インラインセンサが、
    移動ビーム検出装置の所定の位置を少なくとも一つ表示
    する信号を与える、イオン注入装置。
14. 【請求項１４】 前記走査装置とコリメータとの組み合
    わせ装置が、注入室内に前記平行な走査イオンビームの
    理想中心線を形成し、前記放射点源が、前記放射のビー
    ムを前記伝送線に沿って向けて、前記放射点源が前記理
    想ビーム中心線を基準とするように取付けられているの
    で、前記伝送線、そして、移動ビーム検出装置の前記所
    定の位置が前記理想のビーム中心線を基準とする、請求
    項１１〜１３のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
15. 【請求項１５】 走査ビームを受容するビームストップ
    を更に含み、前記ビームストップが、ビームストップの
    固定ビーム検出装置を走査するイオンビームのタイミン
    グを表示するタイミング信号を供給する固定ビーム検出
    装置を少なくとも一つ含み、前記放射の点源が、前記イ
    ンラインセンサ上に放射の照射スポットを与えて、前記
    インラインセンサが、前記ビームストップと前記固定ビ
    ーム検出装置の位置とを基準にするように取付けられて
    いて、前記インラインセンサが、少なくとも前記ビーム
    走査方向に平行な方向に感知領域上の前記照射スポット
    の位置を示す信号を供給する感知領域を有し、これによ
    り、伝送線に対する前記固定ビーム検出装置の位置を判
    定することができる、請求項１４に記載のイオン注入装
    置。
16. 【請求項１６】 前記インラインセンサが、前記センサ
    が位置信号を供給する前記方向に対して垂直な方向にビ
    ームストップに対して正しい位置で調整できるように取
    付けられていて、前記伝送線に対して横方向である、請
    求項１５に記載のイオン注入装置。
17. 【請求項１７】 前記伝送線が、移動ビーム検出装置の
    前記移動線に対して基本的に垂直である、請求項１１〜
    １６のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
18. 【請求項１８】 前記伝送線が、前記理想の中心線を含
    み、且つ、前記移動線に対して垂直な平面上にある、請
    求項１４〜１６のいずれか１項に記載のイオン注入装
    置。
19. 【請求項１９】 移動ビームストップの前記構造が、フ
    ラグである、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の
    イオン注入装置。
20. 【請求項２０】 前記フラグが、前記移動線に対して垂
    直に延長するスロットを有し、移動ビームストップが前
    記所定の位置にある時に前記放射にセンサを照射させる
    ようにする、請求項１９に記載のイオン注入装置。
21. 【請求項２１】 前記移動ビームセンサが、ビームが検
    出装置を走査する際に、ビームのイオンを受容するため
    の前記ビーム走査方向に対して垂直に位置合わせされて
    いるスリット開口部を有し、前記フラグが、前記スリッ
    ト開口部を含むビーム方向に対して垂直な平面上にあ
    る、請求項１９又は２０に記載のイオン注入装置。
22. 【請求項２２】 前記点源が、注入室の外側に取付けら
    れて、注入室が、前記放射を透過する窓を有し、窓を介
    して源からの放射が前記伝送線に沿って注入室に入射で
    きる、請求項１１〜２１のいずれか１項に記載のイオン
    注入装置。
23. 【請求項２３】 前記インラインセンサが、注入室の外
    側に取付けられて、注入室が窓を有し、窓を介して前記
    放射が前記伝送線に沿って注入室を離れることができ
    る、請求項１１〜２２のいずれか１項に記載のイオン注
    入装置。
24. 【請求項２４】 イオン注入装置であって、 排気可能な注入室と、 注入されるイオン源と、 半導体ウェハにイオン注入するために、前記注入室内で
    前記イオンの平行な走査ビームを生成する走査装置とコ
    リメータとの組み合わせ装置であって、注入室内に前記
    平行な走査イオンビームの理想中心線を形成する前記走
    査装置とコリメータとの組み合わせ装置と、 伝送線に沿って前記放射ビームを向ける電磁放射源であ
    って、前記理想のビーム中心線を基準とするように取付
    けられているので前記伝送線が前記理想のビーム中心線
    を基準とする電磁放射源と、 走査ビームを受容するビームストップであって、ビーム
    ストップの固定ビーム検出装置を走査するイオンビーム
    のタイミングを表示するタイミング信号を供給する固定
    ビーム検出装置を少なくとも一つ含む前記ビームストッ
    プと、 前記ビームストップと前記固定ビーム検出装置の位置と
    を基準にするように前記伝送線上に取付けられているイ
    ンラインセンサとを備え、前記放射ビーム源が、前記イ
    ンラインセンサ上に放射の照射スポットを供給し、前記
    インラインセンサが、少なくとも前記ビーム走査方向に
    平行な方向に感知領域上の前記照射スポットの位置を示
    す信号を供給する感知領域を有し、これにより、前記固
    定ビーム検出装置の位置を、前記伝送線と前記理想中心
    線を基準として判定することができる、イオン注入装
    置。
25. 【請求項２５】 走査ビーム形式のイオン注入装置にお
    いて移動ビーム検出装置の位置をイオンビームに対して
    基準とする方法であって、 イオン注入装置のビーム線を基準とする基準ビーム中心
    線を判定する工程と、 前記基準中心線を基準として、移動ビーム検出装置の移
    動経路を横切って放射ビームを向ける工程と、 ビームがその移動経路に沿って移動する際に、移動ビー
    ム検出装置により放射ビームの傍受を判定して、前記ビ
    ームにする移動ビーム検出装置の位置を確認する工程と
    を含む方法。
26. 【請求項２６】 イオン注入装置内でウェハホルダをイ
    オンビームに対して位置合わせする方法であって、 イオン注入装置のビーム線を基準とする基準ビーム方向
    を判定する工程と、前記基準ビーム方向を基準とする方
    向に沿ってウェハホルダに向けて放射ビームを向ける工
    程と、ホルダに保持されたウェハ表面又はホルダに保持
    された時のウェハ表面に対して平行か、もしくは既知の
    角度のホルダ表面で反射した放射を監視して、放射ビー
    ムに対するウェハホルダのアラインメントを判定する工
    程とを含む方法。
27. 【請求項２７】 走査ビーム形式のイオン注入装置にお
    いて固定ビーム検出装置の位置をイオンビームに対して
    基準とする方法であって、 イオン注入装置のビーム線を基準とする基準ビーム中心
    線を判定する工程と、 前記基準ビーム中心線を基準として、前記固定ビーム検
    出装置に向けて放射ビームを向ける工程と前記固定ビー
    ム検出装置のところの前記放射ビームの位置を監視し
    て、前記基準ビーム中心線に対する前記固定ビーム検出
    装置の位置を判定する工程とを含む方法。