JP2001516946A

JP2001516946A - イオン注入装置のスキャン効率を高める装置及び方法

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Publication number: JP2001516946A
Application number: JP2000512231A
Authority: JP
Inventors: ピーターエドワーズ，; クリストファーライト，; ピーターキンダースリー，; リチャードクック，; ステファンチャンバーリン，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2001-10-02
Also published as: WO1999014786A1; EP1016118A1; DE69804117D1; US5981961A; EP1016118B1; DE69804117T2

Abstract

(57)【要約】イオンを基板に注入するためのイオン注入装置は、イオンビームを発生させるためのイオンビーム発生部と、ビームイオンが注入される基板１枚又は２枚以上を支持するための支持手段と、基板とイオンビームの少なくとも一方を他方に対してスキャンすることにより、ビームが所定の経路に従って基板を移動するようにするスキャン手段とを備えている。イオンビームが基板の縁部を横切って移動し、イオンビームが基板に入射しているスキャンの位置からイオンビームが一部も基板に入射しない位置にまで来た時に、イオンビームの基板に入射している断面積の割合が変化することをモニタするよう、モニタ手段が配置される。本発明は、モニタ手段にしたがい、イオンビームが基板の縁部を横切って移動する時に、基板に入射する断面積の大きさがゼロに達する瞬間を検出するための検出器と、かかる瞬間を検出する検出手段にしたがい、イオン注入装置の後続の操作を行うための操作手段とを更に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、ターゲット基板にイオンを注入するためのイオン注入装置に関し
、より詳細には、イオン注入中に、イオンビームとターゲット基板の少なくとも
一方をその他方に対して相対的にスキャン（走査）するイオン注入装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】

イオン注入装置は、半導体製品又はメタル製品の製造において、半導体基板
やメタル基板にイオンを注入して材料の導電率を所定の領域で変化させるために
、広く使用される。イオン注入装置は、イオンビームを発生させるイオンビーム
発生部と、イオンビーム中の特定のイオン種を選別する質量分析部と、イオンビ
ームをターゲット基板上に向ける手段とを備えているのが一般的である。イオン
ビームの断面積は、ビームラインの形態、イオンビームに適用される集束角、ビ
ームラインに沿ったガスの圧力、イオンビームのエネルギ及びイオンの質量とい
った因子に依存する。ターゲット基板におけるイオンビームの断面積は基板の表
面積よりも小さく、ビームが基板全体に及ぶよう、１次元又は２次元スキャンで
基板全体にわたってビームが通ることが必要とされることが多い。イオン注入に
一般的に使用される２次元スキャン技術が３つあり、それは、(i)静止した基板に対し、静電力と磁力の一方又は両方によりイオンビームを偏向させる静電力／
磁力偏向技術、(ii)静止したイオンビームに対してターゲット基板を機械的にス
キャンさせる機械スキャン技術、(iii)一の方向にイオンビームを静電力又は磁力により偏向させ、且つ、この一の方向に直交した他の方向にターゲット基板を
機械的にスキャンさせるハイブリッド技術、である。

【０００３】半導体ウエハの製造における重要な目的は、処理時間を最小にし且つウエハ
のスループットを最大にすることである。イオン注入処理における一般的な目的
は、選別されたイオン種が正確なイオンのドーズ量でウエハに打ち込まれること
と、ウエハ中のドーズ量が一様になることを確実にすることである。現在、半導
体産業では、約１％以上のドーズ量均一性が要求される場合が多い。

【０００４】ウエハ１枚の処理にかかる全時間におけるかなりの割合が、このスキャンに
費やされているのが一般的であり、したがって、スキャン処理中にイオンビーム
を効率的に使用することを確実にすることが重要である。このため、スキャン効
率を改善するための多くの技術が提案されている。

【０００５】 Robertson et al. の米国特許４，４２１，９８８号には、互いに直交した２対の電極を用いて静電力によりビームを偏向させることで、静止した単一のウ
エハの表面中をイオンビームを２次元でスキャンするための装置が開示されてい
る。イオンビームがウエハの縁部をオーバスキャン(overscan)してしまう程度を
最小にするよう、垂直方向すなわちｙ方向のスキャンの任意の位置において、水
平方向すなわちｘ方向のスキャンにおけるスキャンの長さがウエハの寸法にほぼ
一致するよう制御される。ｘ方向のスキャンは三角波形を有する電圧を電極に印
加することにより作り出され、その三角波形の周波数がスキャンの長さを決める
。ｙ方向のスキャンはステップ状に進み、ビームが一連のパラレルスキャンでウ
エハを横断するよう、ｙ方向のスキャンは各ｘ方向のスキャンの終わりに初期化
される。このスキャンパターンは、三角波形の周波数を制御するＲＯＭに記憶さ
れている。ＲＯＭは、種々のウエハの大きさに適した多くのスキャンパターンを
もってプログラムされうるようになっている。

【０００６】 Mironの米国特許４，７３６，１０７号及び米国特許４，７６１，５５９号には、イオンビームをｘ方向及びｙ方向同時に同じ速さで静電力によりスキャン
して、４５゜に配向したスキャンラインを作り出すイオン注入装置用のイオンビ
ームスキャン装置が開示されている。スキャンパターンは、米国特許４，４２１
，９８８号に開示されたものと同様であり、ウエハの大きさに応じた所定のスキ
ャンパターンが、書き換え可能な読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）に記憶されて
いる。スキャン電極制御電圧(scanning electrode control voltages)をＣＲＴの水平走査線（ホリゾンタルスウィープ）に印加し、ウエハに入射するイオンビ
ーム電流を測定するファラデーカップセンサ(Faraday cup sensor)からの信号を
垂直走査線（バーティカルスウィープ）に印加することにより、イオンビーム電
流をビーム位置に関してモニタすることができる。イオンビームがスキャン電極
からウエハまで飛行する時間を考慮し、スキャン電極からの信号に遅れを導入す
る。このＣＲＴディスプレイにより、オペレータがイオンビームの焦点合わせと
センタリングを行うことが可能になり、また、オーバスキャンの程度を最小にす
るようオペレータがスキャン長さを調節することが可能になる。

【０００７】さらに、Bakkerの米国特許４，２６０，８９７号には、ウエハ１枚の全表面
にわたってイオンビームを静電力により偏向させるイオン注入装置用のスキャン
装置が記載されており、そこでは、上記参考文献に開示されるように、スキャン
パターンが、互いに一定の距離だけ離れた一連のパラレルスキャンラインを描い
ている。円形状のウエハの縁部を越えてイオンビームがスキャンする量を制御す
るために、ウエハの縁部に近接して電気伝導性の弓状の帯状体が２つ配置されて
ビーム電流を検知している。イオンビームが弓状の帯状体の１つに衝突すれば、
電圧パルスが発生してセットリセットフリップフロップに送られて状態を変化さ
せ、ｙ方向のスキャンを増加又は減少させ、また、ｘ方向のスキャンの向きも反
転させる。同様に、直径方向に対向したセンサが、ウエハの最上縁部及び最下縁
部に近接して配置され、さらに、ビーム電流を検出してｙ方向のスキャンの向き
を制御している。

【０００８】 Tokiguchi et al. の米国特許４，６３３，１３８号や Berrian et al. の米国特許４，７６１，５５９号には、ハイブリッド型のスキャン装置が開示され
ており、この場合、イオンビームが磁気的な偏向によりウエハを水平方向に通っ
てスキャンされ、また、ウエハは機械的にスキャンされて垂直方向にイオンビー
ムが通っている。前者の参考文献では、機械的なスキャン装置は、複数のウエハ
が載置され、直線に沿ってイオンビーム内に連続的に導入される支持体を備えて
いる。イオンビームの位置における円形状のウエハの幅は、ウエハの側部に配置
されたＬＥＤやフォトダイオードのアレイを使用して、対応する垂直方向の位置
の直上のウエハの幅をモニタすることによりモニタされる。機械的スキャンにお
ける任意の垂直方向の位置では、ビームの掃引の幅が制御されて、上記光検出器
によって発生した信号を読み取る信号変換器により、ウエハとほぼ同一の幅にな
る。機械的なスキャン装置は、ウエハの検出された幅に反比例して支持体の速度
を変える支持体速度コントローラを備えている。

【０００９】後者の参考文献では、単一のウエハが垂直方向に機械的にスキャンされ、水
平方向には磁力によりスキャンされるスキャン装置が記載されている。イオンド
ーズ量をモニタするために、ファラデー検出器(Faraday detector)がウエハを保
持するキャリアの一縁部に近接して配置されているが、これを用いて、ウエハに
対して均一なドーズ量を得るよう機械によるスキャン速度を制御している。水平
方向の高速スキャンでは、ターゲットウエハの縁部近くのドーズの正確性を確保
するため、ターゲットウエハの縁部をビーム直径のおよそ半分の距離だけ越えて
スキャンされる。イオンビームがファラデー検出器までオーバスキャンする頻度
を水平方向のスキャン回数よりも少なくすることにより、イオン注入中のドーズ
量のモニタにおけるビーム利用効率の低下を緩和している。機械的なスキャンが
方向を反転するときの加速及び減速中に注入を行うことにより、機械的なスキャ
ンにおけるスキャン効率が増しオーバスキャンが減じられる。これは、垂直方向
のスキャンにおけるウエハの位置に応じて水平方向のスキャン速度を変えること
により達成される。

【００１０】 Hirokawa et al. の欧州特許公開第０６８６９９５号には、静止したイオン
ビームに対しウエハ基板を機械的に２次元でスキャンするスキャン装置が開示さ
れている。このスキャン装置にはディスクが備えられているが、このディスクの
上には複数のターゲットウエハがその周縁部に近接して載置され、またこのディ
スクは、ウエハが弓状のスキャン経路方向により連続的且つ周期的にイオンビー
ムによってスキャンされるよう、高速で回転される。このディスクは支持アセン
ブリに取り付けられているが、ウエハが径方向にゆっくりとスキャンするよう、
この支持アセンブリはディスクを垂直方向に移動させる。ディスクのウエハとウ
エハの間の領域が取り除かれ、ディスクの下流に設置されたファラデーカップに
よりイオンビームが検出されるようにしている。ビームのドーズ量は、イオン注
入中にファラデー検出器によりモニタされ、垂直方向のスピードはビーム電流に
応じて変化し、ウエハの端から端までのイオンのドーズ量の均一性が確保される
。

【００１１】 Armstrong et al. の米国特許４，６７２，２１０号には、回転ディスクを有する機械的なスキャン装置が開示されており、そこでは、オーバスキャンを減
じると同時にストライピングを防止するため、断面が長方形のイオンビームが径
方向のスキャン方向に対して斜めに向いている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本発明の目的は、スキャン効率を改善したスキャン装置を提供することであ
る。

【００１３】本発明に従って、イオンを基板に注入するためのイオン注入装置が提供され
るが、これは、イオンビームを発生させるためのイオンビーム発生部と、ビーム
イオンが注入される基板１枚又は２枚以上を支持するための支持手段と、基板と
イオンビームの少なくとも一方を他方に対してスキャンすることにより、ビーム
が所定の経路に従って基板を移動するようにするスキャン手段とを備えている。
イオンビームが基板の縁部を横切って移動し、イオンビームが基板に入射してい
るスキャンの位置からイオンビームが一部も基板に入射しない位置にまで来た時
に、イオンビームの基板に入射している断面積の割合が変化することをモニタす
るよう、モニタ手段が配置される。本発明は、モニタ手段にしたがい、イオンビ
ームが基板の縁部を横切って移動する時に、基板に入射する断面積の大きさがゼ
ロに達する瞬間を検出するための検出器と、かかる瞬間を検出する検出手段にし
たがい、イオン注入装置の後続の操作を行うための操作手段とを備える。

【００１４】好適な実施形態では、モニタ手段は、ファラデーカップ等イオンビームをモ
ニタする手段を備える。

【００１５】操作手段が、スキャン方向の変化を制御するためのコントローラを備えても
よい。この代替として、又はこれに加えて、操作手段が、ビーム電流又はドーズ
量といったイオンビームのパラメータの測定値を電子記憶装置に記憶させるため
の処理装置を備えてもよい。

【００１６】このように、本発明の一態様で与えられるスキャンの構成では、イオンビー
ムが基板の縁部を横切ってイオンビームがターゲット基板から正に離れる瞬間に
信号が発生し、その結果、スキャンの反転といったイオン注入装置の次の処理が
開始されるようになる。この装置の利点は、従来技術の構成では必要であるビー
ムの幅、ウエハの寸法又はウエハの位置についての仮定をおく必要性なしに、イ
オンビームが正に十分にウエハから離れる実際の瞬間を正確に決定するようにす
ることができる点にある。従って、ウエハの寸法や位置や、ビームの幅について
の不正確な仮定から得るしかなかった基板縁部におけるイオンドーズ量について
、この構成を用いることにより、不正確さがないように確保することができ、ま
た、この構成を用いることにより、イオンビームがウエハから離れる時間を最小
にし、ビームの利用効率を実質的に増すことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

【００１８】図１を参照すれば、全体に符号１を付したイオン注入装置は、イオンビームを
発生させるためのイオンビーム発生部３と、注入用の特定のイオン種を選別する
ための質量分析部５（例えば、磁石）と、イオンビームコントローラ７とを備え
ており、このイオンビームコントローラ７は、不要なイオン種を取り除く空間フ
ィルタと、イオンビームのフォーカシングを行うための手段と、イオンビームの
エネルギを制御する手段とを有していてもよい。図１及び図３を参照すると、イ
オン注入装置１は更に、複数のターゲット基板１４、例えば半導体ウエハを支持
するための、ターゲット基板支持アセンブリ９を有している。支持アセンブリ９
は、回転ホイール１１を備えており、複数の基板支持体１３が、各アーム部すな
わちスポーク部１７によって、中央ハブ部１５から径方向に間隔を置いて配置さ
れ且つ中央ハブ部１５に接続されている。スポーク付きホイール(spoked wheel)
１１は、回転自在にスキャンアーム１９の一端部に取り付けられ、重心軸２１の
周りで自由に回転することができる。スキャンアーム１９はほぼ直立し、その他
端部がスキャン駆動アセンブリ２３に回転可能に取り付けられ、スキャンアーム
が軸２５の周りで回転するようになっている。

【００１９】ファラデーカップ(Faraday cup)又はファラデー容器(Faraday bucket)２７が、回転ホイールの下流側に配置され、スポークホイール１１を越えて通る全ての
イオンビームを受容するようになっている。ビーム電流モニタ２９がファラデー
カップに接続されて、ビーム電流をモニタし、出力時にビーム電流振幅を指示す
る信号を発生するようになっている。スキャンコントローラ３１がビーム電流モ
ニタ２９の信号を受容し、以下より詳細に述べるように、スキャン駆動部２３を
制御している。

【００２０】イオン注入中は、ホイールを、例えば１２００ｒｐｍといった比較的高速で回
転させ、各ウエハを弓状経路３３に沿って連続的に且つサイクル的にイオンビー
ムに導入する。同時に、スキャンアーム１９をスキャン駆動部２３によって駆動
軸２５の周りで回転させ、中心が軸２５である弧３５に沿ってホイール１１を駆
動してターゲット基板１４をスキャンし、径方向３７にイオンビームが通るよう
にしている。１回の注入中、ウエハが端から端までスキャンされてビームが径方
向３７に１０〜２００回又はそれ以上通るようにしている。注入の終わりには、
処理されたウエハをホイールから取り除き、新しいウエハをつぎの注入処理のた
めに供給する。

【００２１】イオン注入中には、注入累積ドーズ量をモニタし、注入処理中に適切な測定
をして、イオンが正確な最終ドーズ量まで打ち込まれるのが確保されることが重
要である。累積ドーズ量は、各外向きスキャンの終わりに（すなわち、ホイール
１１が動いてビームから外れている）、ホイール１１及び基板１４がビームライ
ンから完全に離れてからファラデーカップによって集められた全ビーム電流を測
定することによってモニタすることができる。従来から、スキャンアームがいっ
たん初期のスキャン位置に戻るとすぐに全ビーム電流が測定されて、この場合、
ビームが考えられる最大の幅になっていても、ホイールがビームラインから十分
に離れていることが確信をもって言われている。この方法では、ビーム電流を測
定する前に、ホイールがビームから十分に離れてドーズ量が正確に測定されるの
が確保され、ビームエネルギ、ビームラインのガス圧力、ビーム中の特定のイオ
ン種及び集束角といった因子に依存するビームの幅を測定する困難性が無視され
るようになる。光学的又は他の位置検出器が、初期のスキャン位置にスキャンア
ームが戻ってスキャン駆動を止めるときを検出するために用いられる。このとき
、ビーム電流を測定し、同時に、スキャンアームが初期のスキャン位置で静止し
てつぎの内向きスキャンが始まる前にビーム電流又は累積ドーズ量を記録する。

【００２２】さらに、図１及び図３に示される機械的なスキャン装置では、ウエハ基板の全
幅にわたって、径方向のスキャン速度を正確に維持することが重要である。スキ
ャンの方向を逆にするとき、ホイール及びスキャンアームの慣性により、有限の
時間間隔(a finite interval of time)が必要とされる。したがって、スキャンの方向を逆にする前にホイールがイオンビームから完全に離れていることが確保
されているのが重要である。もし、スキャンが予定よりとても早く反転した場合
、すなわち、イオンビームがウエハの縁部にまだ当たっている場合、アームが減
速するにつれて径方向のスキャン速度が正しいスキャン速度以下にまでに減じら
れ、ウエハの後ろ部分が本来より多くの時間をイオンビームに費やし、より多く
のドーズ量を受容する。また、ビーム縁部の正確な位置を知るのは困難であるの
で、あらかじめ、考えられるビームの最大の幅だけ、ホイールがイオンビームか
ら完全に離れているのが確信をもって言われている極限位置まで、ホイールを移
動させる。しかしながら、上述したように、ビームの幅は、多くの異なるパラメ
ータに依存し、基本的には１ｍｍ〜１０ｃｍまで変化することができる。したが
って、最大値以外の全てのビーム幅の値について、各スキャンの終わりにはウエ
ハが必要以上に多くの時間を費やしてビームから外れるようになる。本発明の一
態様は、イオンビームの有効に使用するためにスキャンの反転時間を減じている
ことに関する。

【００２３】本発明の一態様においては、イオンビームが基板縁部を横切って通るとき、基
板に入射するイオンビームの断面積の大きさの変化をモニタするためのモニタと
、モニタにしたがい、基板に入射するイオンビームの断面積の大きさがゼロに達
する瞬間、すなわち、ウエハがビームとの当たりを正にさける瞬間又はその逆の
瞬間を検出するための検出器とが使用されている。したがって、このような瞬間
を検出器が検出することを用いて、イオン注入装置のその後の操作が開始され、
特に都合の良いことには、例えば、スキャンの反転が開始され、又は、ドーズ量
測定やビーム安定性測定のためのビーム電流測定といったイオンビームのパラメ
ータの記録が開始される。

【００２４】本発明の他の一態様では、検出器が配置されて基板に入射するビームの断面積
の大きさが最大値に達した瞬間を検出するようになっており、かかる状況では、
イオンビームが基板の縁部に入射して基板の縁部にある瞬間の指示が与えられる
。モニタはビーム電流を測定するための手段を備えているのが好適である。モニ
タは、基板に入射しないビームの電流を測定するように配置され、基板に入射す
るイオンビームの断面積の大きさの変化をモニタする主とした機能を果たしてい
るだけでなく、ビーム電流を直接測定してドーズ量の計測・計算をするようにな
っているのが都合がよい。或いは、モニタが基板に入射するビームの電流をモニ
タするために配置されてもよい。他の実施形態では、モニタがイオンビームの存
在に感応する手段、及び、イオンビーム断面積の変化に感応する手段を備えても
よい。

【００２５】図２には、イオンビームがターゲット基板から十分に且つ正に離れた瞬間を検
出するための装置の実施形態が示されている。この装置には、ビームが基板の縁
部を横切って通るとき、ターゲット基板に入射するビームの断面積の大きさが変
化するのをモニタするモニタ２９が備えられている。このようなモニタは２９は
、例えば、イオンビームを測定するために配置されてもよく、ターゲット基板に
入射するイオンビーム又はターゲット基板に入射しないイオンビームを測定する
ために配置されてもよい。モニタ２９は、検知されたビーム電流の大きさ示す出
力信号を発生することができる。検出器３９はモニタ２９の出力部と結合し、ビ
ームが基板の縁部を横切って通るときに、基板に入射するイオンビームの断面積
がゼロに達する瞬間が検出されるようになっている。モニタ２９は、ターゲット
基板に入射しないビームの電流をモニタするために配置されている場合、基板に
入射するビームの断面積の大きさがゼロに達する瞬間が、モニタされたビーム電
流が最大値に達することを意味している。したがって、検出器は、モニタされた
ビーム電流が最大値に達する瞬間を検出するように配置されている。

【００２６】或いは、モニタ２９がターゲット基板に入射するビームの電流をモニタするた
めに配置されている場合、基板に入射するビームの電流の大きさがゼロに達する
ならば、その瞬間は、モニタされたビーム電流がゼロ又は最小値に達しているこ
とを意味している。この場合、検出器３９は、モニタされたビーム電流が上述の
値に達した瞬間を検出するように配置されている。

【００２７】ターゲット基板に入射するビームの電流がゼロに達する瞬間を検出すれば、検
出器３９は、イオン注入装置のその後の処理を制御したり又は開始したりするこ
とができる出力信号を発生させる。図２に示される詳細な実施形態では、コント
ローラ４１が検出器３９の出力部に接続され、ビーム電流やビーム安定性といっ
た種々のイオンパラメータの記録とスキャンとを制御している。したがって、ス
キャン駆動部４３及びレコーダ４５が動作可能にコントローラ４１に結合してい
る。レコーダ４５は一以上の検出器４７からの測定値を受け取り、イオン注入装
置におけるパラメータを測定するようになっている。

【００２８】図２に示された装置で具体化された原理は、スキャンを用いるあらゆるイオン
注入装置に適用され、それには、静止した又は動いているターゲット基板に対し
て、イオンビームを偏向することによりスキャンするイオン注入装置、又は、静
止したイオンビームに対して基板をスキャンするものが含まれている。

【００２９】再び図２を参照すると、その装置は、モニタ２９からの出力信号をゲートで制
御するゲート手段４９を任意に備え、検出器３９がモニタ２９からの信号出力を
より小さい連続ベース(continuous basis)で受け取るようにしている。ゲートの
周波数は、イオン注入装置の他のパラメータが制御してもよい。

【００３０】一の実施形態では、ゲート手段４９は、参照位置に対してターゲット基板の位
置を検知するための位置検出器５１と、位置検出器５１からの出力信号にしたが
って、モニタ２９の出力をサンプリングするサンプリング回路５３とを備え、タ
ーゲット基板が所定の位置にあるか又は所定の位置に達したかが示されるように
なっている。都合の良いことに、本実施形態は、ターゲット基板が機械的にスキ
ャンされてイオンビームが通るイオン注入装置に組み込まれてもよく、詳細には
、ターゲット基板が機械的にスキャンされて、イオンビームが比較的高速で第１
の所定の経路に沿って通り、且つ、比較的低速で第２の所定の経路に沿って通る
イオン注入装置、例えば、図１に示される、径方向にスキャンされる回転ホイー
ル又はディスクの装置に組み込まれてもよい。図２の装置が使用される上述のよ
うなイオン注入装置に使用される方法を、図３〜図１５を参照して、以下述べる
。

【００３１】詳細な実施形態において、スキャン装置には重心軸２１の周りで比較的高速で
回転するホイール１１が備えられ、比較的低速で弧を通ってホイール１１を並進
運動させるスキャンアーム１９に取り付けられている。円形状の複数の半導体ウ
エハ１４がホイール１１の周囲に取り付けられ、ホイールの回転のときにイオン
ビームに連続的且つ繰り返して導入される。同時に、半導体ウエハ１４は、弧に
沿って端から端までホイール１１を動かすスキャンアーム１９によって径方向に
スキャンされてイオンビームが通っている。

【００３２】注入処理の始まりには、スキャンアーム１９をホイール１１が十分にイオンビ
ーム４から離れた位置にし、ホイール１１を加速して、例えば、所要の注入ドー
ズ量に応じて選択された正しい回転速度に達するようにする。つぎに、スキャン
アーム１９を加速して、ウエハ１４の外側縁部１６にイオンビームを正に注入す
るときに必要とされる内向き径方向の初期スキャン速度までにする。ウエハ全体
に対して均一な注入ドーズ量が得られるよう、イオンビームとホイール１１の回
転軸２１との間の距離の逆数(inverse distance)に比例する分だけ、径方向のス
キャン速度を増加させ、イオンビームが通る任意の径方向のスキャンのイオンド
ーズ量がその径方向のスキャンにおけるホイールの位置に無関係となるようにす
る必要があることが理解されるだろう。

【００３３】ウエハ１４を完全に通過させてイオンビーム４が他側まで通った後は、スキ
ャンアーム１９を減速して方向を逆にし、そして、スキャンアーム１９を加速し
て、ウエハ１４の内側縁部１８に衝突するイオンビームに適した外向き径方向の
初期スキャン速度までにする。注入ドーズ量がウエハ１４中で一様になるように
変化する速度で、すなわち減速する速度でウエハ１４をスキャンして、その内側
縁部１４から外側縁部１６まで再び完全にビームを通す。ホイール１１がイオン
ビーム４から全く離れた後は、径方向のスキャンにおいてホイール１１を減速し
て方向を逆にし、そして、ホイール１１を再び加速して、正しい内向きの径方向
初期スキャン速度にし、ビーム４が通る３回目の通過を行う。所望の注入ドーズ
量に達するまで、径方向のスキャンを上述したように端から端まで行う。

【００３４】図３及び図４を参照すると、ウエハ１４の下流側にファラデー容器２７が配置
され、ターゲットウエハ１４によって遮断されない全ビームの電流を集めるよう
にしている。

【００３５】図３〜図６には、ホイール１１がイオンビーム４との当たりをさける前に、図
２の装置を使用して全ビーム電流を測定して記録する方法の一例が示されている
。図３及び図４には、イオンビーム４が隣り合う２つのウエハ基板Ａ，Ｂ間の中
間位置の付近にある回転スキャン中のホイールの位置が示されている。回転スキ
ャン中でのホイールは、ウエハ基板Ａ，Ｂが回転スキャンを通じて中間位置の付
近にあるように位置している。隣り合う基板Ａ，Ｂは、イオンビーム４が横切っ
て通る最大寸法以下である最小距離だけ離れて配置され、最小寸法と同じ方向に
測定され、その結果、このようなスキャン位置では、イオンビームの一部が隣り
合う基板Ａ，Ｂの両方に当たり、同時に、図３にハッチングされた領域２０，２
２で示されるように、イオンビーム４は上側ウエハＡの下側部分と、下側ウエハ
のＢの上側部分に当たるようになる。隣り合うウエハＡ，Ｂ間の間隙を通って流
れ、ファラデー容器２７の背面部２８（ビームストップ部）に当たるイオンビー
ムの断面積の大きさは、図４のハッチングされた領域３０として示されている。
ファラデー容器２７は、ターゲット基板に入射しないビームの電流の大きさを示
す電流を出力する。回転スキャン中にターゲット基板Ａ，Ｂが同じ位置にある場
合、イオンビームが流れる隣接基板間の間隙の形状は、ホイールが回転スキャン
中に並進運動するにつれて変化し、したがって、ファラデー容器２７の背面部３
０に当たるビームの電流も変化する。ホイール１１が径方向のスキャン中に移動
してイオンビームから外れた場合、例えば、図４の矢印３２で示されるように右
側に外れた場合には、回転スキャン中の位置が同じとき、ホイール１１は、結果
として、イオンビーム４が隣り合う２つのウエハＡ，Ｂの縁部２４から正に離れ
た径方向のスキャン時の位置に達し、全イオンビーム電流はファラデー容器２７
に集められる。

【００３６】図２を参照すると、検出器３９を配置して、隣り合う２つの基板Ａ，Ｂに同時
に入射するビームの断面積の大きさがゼロに達した瞬間を検出することができる
ようになっており、それから、コントローラ４１がレコーダ４５を制御してファ
ラデー容器２７によって集められるビーム電流を記録するようになっている。一
の実施形態では、ファラデー容器２７によってモニタされるビーム電流が、ウエ
ハ基板１４が位置検出器５１によってモニタされながら、回転スキャン中におい
て特定の位置にあるときのみ、サンプリングされてもよい。詳細には、図３〜図
６に示されるように、検出器３９に供給されるビーム電流信号は、選択された２
つのターゲットが隣接し且つイオンビームの中心からほぼ等距離になっている回
転スキャンの位置と同期している。モニタからのビーム電流信号は、ホイールの
回転毎に１回以上、又は、ホイールが数回回転する毎に１回、サンプリングされ
る。

【００３７】都合のよいことには、たとえホイールが依然としてイオンビーム内にあるとし
ても、イオンビームがターゲット基板に入射しない時間又は回数を検出すること
により、ホイールがビームから離れる前に、全ビーム電流が記録されてドーズ量
が測定されるようになる。さらに、全てのイオンビームがファラデー容器によっ
て「認識されうる」瞬間とホイールがイオンビームとの当たりを正にさける瞬間
との間に、十分な時間間隔がある場合、全ビーム電流を複数回測定して、イオン
ビーム安定性の測定をすることができる。例えば、全ビーム電流を回転スキャン
中の他の位置、例えば、ホイールが１回転するときに他の基板間でサンプリング
してもよく、ビーム電流を幾つか又は全ての基板間でサンプリングしてもよい。
したがって、イオンドーズ量やイオンビーム安定性といったビームパラメータを
、各スキャンの終わりまでに測定することができ、その結果、そのような測定を
行うのに必要とされる時間を、スキャンの反転中にホイールがビームから離れる
期間から取り除くことができ、スキャンの反転時間が短縮され、ビームの利用効
率が増す。

【００３８】図３〜図６に示されるように、ビームの断面積及びウエハが円形状になってい
る特定の幾何学的配置の場合、選択された回転スキャンの位置は、ホイールが径
方向のスキャンにしたがって動くつれ、全ビーム電流がファラデー容器２７によ
って最初に検出されるところである。言い換えると、この回転スキャンでは、径
方向のスキャン中に全ビーム電流を測定し記録する最先の機会が与えられる。基
本的に、ビーム電流がモニタされる回転スキャンの位置は、径方向のスキャン中
に全ビーム電流が最先の機会に受け入れられるように選択されるべきであるのが
好適であるが、最適な回転位置は、種々のビーム及び基板の幾何学的配置に対し
て異なる場合がある。

【００３９】図７及び図８には、図２の装置を用いて、ホイールが外向きの径方向スキャン
の終わりに、ビームとの当たりを正にさける瞬間を検出することができる方法が
示されている。図７及び図８には、径方向のスキャン中のイオンビームに対し、
ホイールの異なる３つの位置が示され、回転スキャンについては２つの異なる位
置がある。図７には、図３〜図６に示すように、隣り合う２つのウエハＡ，Ｂが
ビームの両側部に存在し、ビームの中心線から等間隔離れて配置されている回転
スキャンの位置が示され、また、図８にも、単一のウエハがビームラインの軸線
に最も近接している回転スキャンの位置が示されている。このような例では、ビ
ームの断面はウエハの寸法よりも大きいが、実際には、ビームの断面はウエハの
寸法よりも小さいのが基本的である。

【００４０】図７を参照すると、ホイール１１が矢印３２で示されるように右に移動すると
き、ホイール１１は、径方向のスキャンにしたがって並進運動して、イオンビー
ムが隣り合う２つのウエハに同時に当たる位置５３から、隣り合う２つのウエハ
Ａ，Ｂがイオンビームから正に外れる中間位置５５まで達し、これは、図５及び
図６に示される位置に相当し、このとき、全ビーム電流を測定して記録すること
ができる。

【００４１】図８を参照すると、ホイール１１が径方向のスキャン中に右に並進運動すると
き、ビームの軸線に最も近接したウエハＡが動いて、イオンビーム４が実質的に
ウエハＡに当たる位置５３から、図７に示される径方向のスキャンの中間位置５
５に相当する中間位置５５（このとき、全ビーム電流がファラデーカップにより
検出されうる）を通って、イオンビーム４に最も近接したウエハＡがビームから
正に離れる位置５７まで達する。

【００４２】図２に示される装置を配置して、ホイールがイオンビームとの当たりを正にさ
ける離れる瞬間を、例えば、ファラデー容器２７に当たるビームの電流をモニタ
することにより検出してもよく、また、イオンビーム電流が回転スキャンによら
ずに最大値に達する瞬間を検出してもよい。或いは、ゲート回路４９を用いて、
ファラデー容器２７からのビーム電流を、単一のウエハがイオンビームに最も近
接する回転スキャンの位置で、好適には、図８に示されるように、ウエハＡの外
側縁部１６上の極大点４０が、ホイールの軸線２１からイオンビームの縁部上の
最近接点４４まで延びたホイール１１の径方向４２上にある回転スキャンの位置
でサンプリングし、ビーム電流が最大値に達するとすぐに、ウエハがビームから
十分に離れるのを確保するようにしてもよい。このため、ホイールがビームとの
当たりを正にさけるのを示す検出器３９からの信号にしたがって、コントローラ
４１がスキャンの反転を開始する。したがって、この装置は、イオンビームの断
面の形状又は幅に関わりなく、ホイールがビームから実際に離れた瞬間を積極的
に検出し、スキャンの方向が反転した瞬間を正確に決定することができ、スキャ
ンの反転時間が最小化される。或いは、図１３及び図１５を参照すると、図７及
び図８に示される２つの回転スキャン位置を用いて、以下述べるように、ホイー
ルがビームを離れる瞬間を検出することができるようになっている。

【００４３】図９及び図１０には、複数の基板を支持するホイールの他の実施形態が示され
ており、外向きの径方向のスキャンの終わりにホイールがビームから正に離れる
瞬間を検出するのに役立つよう、また、内向きの径方向のスキャン中に、ウエハ
の内側縁部がビームから離れる瞬間の検出を許容するよう、本実施形態は修正さ
れている。本実施形態では、隣り合う２つのスポーク６０，６２間に配置されて
マスク５９がホイールに含まれ、ホイールが回転軸２１の周りで回転していると
き、ウエハ１４の外側縁部１６上の極大点４０で描かれた軌跡上に存在している
外縁部６１が備えられている。同様に、マスクには、ホイールが回転軸２１の周
りで回転しているとき、最も内側の点４６によって描かれる軌跡上に存在してい
る内縁部６３が備えられている。

【００４４】図９には、隣り合う２つのウエハＡ，Ｂがイオンビームの両側部にある回転ス
キャン中の位置に対して、径方向のスキャンのホイールの２つの位置が示されて
いる。ホイール１１が外向きの径方向のスキャンにしたがって動くとき、ホイー
ルは依然としてビームの内部にあるが、全イオンビームが隣り合う２つのウエハ
Ａ，Ｂ間を通る第１の位置５３に、ホイール１１が達している。この位置５３は
、全ビーム電流が最初に測定可能となる図５及び図６に示される位置に相当する
。

【００４５】さらに、図１０には、ホイールの軸線２１に最も近接したイオンビーム４の縁
部上の点４４と隣接しているホイールの径方向４２上に、マスク５９が存在して
いる回転スキャン中の位置以外で、径方向のスキャンのホイールの２つの位置が
示されている。イオンビームに最も近接しすなわちイオンビーム４の縁部と隣接
した最も短いホイールの径方向４２上に、マスク５９が存在する回転スキャンの
一以上の位置で、ビーム電流がモニタされることにより、ホイール１１がビーム
から正に離れる瞬間を、図２の装置は検出することができる。マスク５９は、ホ
イールが回転するときにウエハによって描かれる円形状の経路にしたがって、ウ
エハの最外縁部の長さを効率的に増すのに役立ち、その結果、マスクが動いてビ
ームが通るときにイオンビーム電流がモニタされる回転位置は、あまり重要では
なくなり、ファラデーカップによって集められるイオンビームの電流は、長期間
にわたって一定に保たれ、ウエハが回転しているときに、明確に認識される鋭い
ビーム電流の最小値が与えられる。さらに、図１に示されるように、ウエハの縁
部は突出して各支持体の縁部を越えているのが好適であるが、支持体は、把持装
置(clamping arrangement)や簡単な緩衝体を、ホイールの径方向の先端部におい
てウエハの縁部を越えて配置してもよく、それによって、ホイールによって描か
れる円状の経路のうちの最外縁部が、ウエハの縁部によってではなく、把持装置
又は緩衝装置によって画成されるようになる。かかる場合、マスクがウエハの実
際の外側縁部を画成するとき、ウエハがビームとの当たりを正にさける瞬間は、
「ウエハ」の位置よりむしろ、「マスク」の位置におけるビーム電流を正確にモ
ニタすることにより（すなわち、この場合、ウエハよりもマスクがイオンビーム
に近接している）、一層正確に決定することができる。

【００４６】一以上の他のマスクが他のスポーク１９間に付け足され、ビーム電流を他の回
転位置においてもモニタし、ホイールがイオンビームから完全に離れる瞬間を検
出することができるようになる。図９及び図１０に示される実施形態では、付加
的なマスク６５が、第１のマスク５９と径方向で対向してさらに付け足され、ホ
イール１１をバランスさせるのにも役立っている。しかしながら、ホイールに対
するマスクの領域は最小に維持し、イオンビームがマスク材料を汚染させるのを
回避するのが好ましい。したがって、マスクを１つだけ使用して、ウエハに近接
したホイールの表面積を増加させることなく、ホイールを修正することにより、
ホイールのつり合いをとるようにするのが好適である。

【００４７】図１１及び図１２には、径方向のスキャンの種々の位置にあるホイール１１が
示され、この場合、ホイール１１の回転軸２１が矢印３４に示されるように左側
に移動してイオンビーム４の方に向かうとき、ホイール１１が内向きに移動して
イオンビームが通っている。図１１及び図１２に示される装置では、ビームの断
面積は十分に小さく、また、隣り合う２つのスポーク間の間隔は大きくなって、
全イオンビームの領域が収容されるようになっている。ホイールが径方向のスキ
ャン中に左に移動するとき、位置６７に達しており、この場合、図１１に示され
るように、イオンビームが実質的に２つのウエハＡ，Ｂ間の中間位置にある回転
スキャン時の位置において、イオンビームが２つのウエハＡ，Ｂの縁部から正に
離れて、全ビーム電流がファラデー容器２７に当たるようになる、図２の検出装
置は、図１１に示される回転スキャンの位置に対して、隣り合う２つのウエハＡ
，Ｂに同時に入射するビームの断面積の大きさがゼロに達する瞬間を検出するこ
とができ、その結果、ウエハ１４の内側縁部１８がビームから完全に離れる前に
、全ビーム電流を測定し且つ記録することができる。もちろん、イオンビームの
断面がとても大きく、スポーク間を通ることができない場合には、全ビーム電流
を同時に検出することは不可能となる。

【００４８】図１２には、マスク５９を使用して、ウエハ１４の内側縁部１８がビームとの
当たりを正にさける瞬間を検出する方法が示されている。ホイール１１が動き続
けて、イオンビームが内向き径方向のスキャンにしたがって通るとき、ホイール
は位置６９に達しており、この場合、マスク５９の内縁部６３がイオンビームか
ら正に離れ、全イオンビームが隣り合う２つのスポーク間を通っている。ウエハ
に入射するイオンビームの断面積の大きさがゼロに達した瞬間は、ファラデー容
器２７で測定されたビーム電流が最大値に達することを意味する。例えば図１２
に示されるように、マスク５９がイオンビーム４に最も近接しすなわちビームの
縁部上の最外点７０に隣接したホイールの径方向４２上に存在している回転スキ
ャンの位置において、図２の検出装置は、ファラデー検出器でビーム電流をサン
プリングすることができる。

【００４９】或いは、内向きの径方向のスキャン時に、ウエハ１４の内側縁部１８がビーム
４から離れる位置にホイール１１が達した瞬間は、イオンビームの外縁部７２が
マスク５９の外縁部６１と一致している瞬間を検出することによって、すなわち
、ファラデー容器２７に入射するビームの電流がゼロに達する瞬間を検出するこ
とによって測定することができる。ホイール１１が内向きの径方向のスキャンに
したがって、ウエハの幅に等しい距離だけ動くのに必要とされる時間が、径方向
のスキャン時のホイールの運動学から計算されるとき、ウエハの内側縁部がビー
ムの縁部から正に離れる瞬間を予測することができる。しかしながら、この方法
の正確さは、径方向のスキャンにしたがったホイールの速度及び加速度を記述す
るウエハの直径及び運動パラメータに関し、一定の仮定にしたがっており、この
ことにより誤差が導入される。したがって、上述した直接検出する方法が好まし
い。

【００５０】図１３、図１４及び図１５には、複数の基板を保持するためのホイールの別の
具体例が示されるが、これは、内向き径方向のスキャンを行う間に、ウエハの最
内縁部がビームから正に離れる瞬間を検出することを助けるように修正されてい
る。この具体例では、ホイールは中央ハブ１５に近接して配置されるマスク８０
を有している。具体的には、マスク８０は、２つの隣接するスポーク６０と６２
の間に配置され、外側縁部８１を有しており、この外側縁部８１は、ホイールが
その回転軸２１の周りに回転する際に、ウエハ１４の内側縁部１８の最内側点４
６によって描かれる包絡線ないし軌跡の線上にある。マスク８０の外側縁部が、
ウエハの内側縁部１８上のそれぞれの最内側点４６から伸びて、外側縁部に沿っ
たあらゆる地点が中央ハブ１５の中心（即ち回転軸２１）から等しい距離となる
ようになっていてもよい。換言すれば、マスク８０の外側縁部８１は、最も短い
ホイール半径４２に沿って配置されていることになる。マスク８０は、中央ハブ
１５により描かれる軌跡上に配置される内側縁部８２を有している。マスクの内
側縁部は、ホイールがその回転軸２１の周りを回転する際に、隣り合う２本のス
ポーク６０と６２の上に配置されてもよい。マスク８０をホイールの回転軸の近
くに配置すれば、プロセスホイールの慣性モーメントが小さくなるので、スピン
アップ／ダウンの回数を高速にする事が可能になり、よって処理のスループット
を上げることができる。更に、マスク８０をウエハの内側縁部の半径と中央ハブ
１５との間に配置することにより、イオンビームがマスクに入射する時間を短く
することができ、よって、処理中にマスクのスパッタリングによる基板の汚染を
低減することができる。

【００５１】図１６は、図１５のスポーク付きホイールの構成のＭ−Ｍ線に沿った、マスク
８８の断面図である。図１６は、分割構造９０を有するマスク８８の特徴を示す
。分割構造９０を有するマスク８８は、スポーク６０に固定された第１のマスク
部分９１と、その隣のスポーク６２に固定された第２のマスク部分９２とを有し
ていてもよい。第１マスク部分９１の第２マスク部分９２に対する配向について
は、マスク部分９１と９２のオーバーラップ部分９４とアンダーラップ部分９２
の間に分割部９３が形成されるように配向される。図１６に描かれるように、マ
スク８８の分割構造の配向が、第１マスク部分９１の第１のオーバーラップ部分
９４が、第２マスク部分９２のアンダーラップ部分９５のイオンビーム４に対す
るスクリーンとなるように与えられる。この具体例では、オーバーラップ部分と
アンダーラップ部分の間に形成される分割部が、この分割マスクの構造でのマス
ク８８の内側縁部８２から外側縁部８１へ、隣り合うスポーク同士に対して真ん
中且つスポーク同士の間を、径方向に伸びる。マスク８８の分割構造を選択する
ことにより、スポーク、ハブやマスクといったホイールの部品同士の間に生じる
熱膨張由来の応力を低減する。

【００５２】典型的には、マスクの具体例８０と５９のいずれかのマスクの材料は、アルミ
ニウム等のメタルにシリコン等のコーティングを施したものである。同様に、他
のマスク５９の構成について説明したように、他のスポーク１９同士の間に１つ
以上のマスク８８を付け加えて、他のロータリーの位置においてビーム電流をモ
ニタできるようにすることで、ホイールがイオンビームから完全に離れた瞬間を
検出できるようにしてもよい。図１３、１４及び１５に示される具体例では、随
意、別のマスク８８を１つ、第１のマスク８０とは直径方向の反対側に配置して
、ホイール１１のバランスももたせるようにしている。この別のマスク８８の配
置を決める因子には、イオンビームがマスク材料で汚染される可能性を取り除く
ためにマスクのホイールの上にある面積を最小にする点と、ウエハの近くのホイ
ールの表面積を大きくしないでホイールを改良することによりホイールのバラン
スをとる点とが含まれる。

【００５３】更に、図１に示されるように各ウエハの縁部はそれぞれのキャリアの縁部より
も出っ張っていることが好ましいのであるが、キャリアは、ホイールの半径方向
の先端に、ウエハの縁部を越えるように配置されるクランピング構造や単純なバ
ッファを有し、ホイールによって描かれる円形軌跡の最外側縁部が、ウエハの縁
部によってではなくクランピング構造やバッファ構造によって画されるようにし
てもよい。この場合、マスクがウエハの実際の外側縁部を画するので、ビーム電
流を「ウエハ」の位置ではなく「マスク」の位置でモニタする（即ち、イオンビ
ームに最も近いのはウエハではなくマスクの方である）ことにより、ウエハがビ
ームから正に離れる瞬間を正確に測定することが可能である。図１３、１４及び１５は、ホイール１１がホイール１１の回転軸２１に対して
内側に向けてイオンビームの中を移動し、イオンビーム４に向かって矢印３４で
示されるように左側へ移動する際の、半径方向スキャンにおける様々なポジショ
ンにあるホイールを例示する。図１３、１４及び１５に示される構成では、ビー
ムの断面積は十分に小さく、また、マスク８０が固定されない２つの隣り合うス
ポークの間のスペース（例えば隣り合うスポーク８４の間や６０の間）は、フル
サイズのイオンビームの断面積が収容できるに十分大きい。ホイールが半径方向
のスキャンにおいて左側へと移動する際、ポジション８５が回転スキャンにおけ
る或るポジションに達し、そこでは、イオンビームは図１３に示されるように２
枚のウエハＡとＢのほぼ中間にあり、イオンビームはウエハＡとＢの縁部から離
れており、ビーム電流の全量がファラデー容器２７に入射する。図２の検出装置
は、図１３に示されるような回転スキャンのポジションに対して、ビームの断面
積の中で隣り合う２枚のウエハＡとＢに同時に入射する断面積の割合がゼロに到
達する時間を測定することにより、ウエハ１４の内側縁部１８がビームから完全
に離れる前に、イオンビーム電流の全量を測定しこれを記録することができる。
無論、イオンビーム断面が、スポーク同士の間を通過するには大きすぎる場合は
、ビーム電流全量を同時に検出することは不可能であるだろう。

【００５４】図１４は、どのようにマスク８０を用いて、ウエハ１４の内側縁部１８がビー
ムから正に離れる瞬間を検出するかを例示する。ホイール１１がイオンビームの
中を内向き半径スキャンに沿って移動し続ければ、ホイール１１はポジション８
６に達し、そのポジションでは、イオンビームはマスク８０の外側縁部８１から
完全に離れているので、マスクはイオンビーム４の全量を受けることになる。更
に具体的には、イオンビーム４の断面の縁部の最も外側の点７０がマスクの外側
縁部８１に入射する瞬間が、マスクに入射する断面積が最大になる瞬間である。
この瞬間は、マスクに入射するイオンビーム断面積が最大になるときに、ファラ
デー容器２７で測定されるビーム電流がゼロに達することにより示される。ホイ
ール１１がイオンビームの中を内向き径方向のスキャンに沿って移動し続ければ
、ホイールはポジション８７に達し、そのポジションでは、図１５に示されるよ
うに、ビーム断面積のうちマスクに入射する割合はゼロに達し、ビーム断面積の
うちマスクのない隣り合うスポークとスポークの間を通過する割合は最大になる
。図２の検出装置が、回転スキャンにおけるポジション８７でファラデー容器上
のビーム電流を収集するが、そのポジションでは、ホイールがその回転軸２１の
周りを回転する際に、ビームの縁部の最外側点７０が内側縁部１４の内側縁部１
８の最内側点４６から完全に離れている。ファラデー容器２７へ入射するビーム
電流が、ポジション８６等でゼロに達する瞬間や、ポジション８７等で最大にな
る瞬間を検出することにより、内向き径方向のスキャンが完了し、最大スキャン
での反転が開始される。

【００５５】マスクのいずれの具体例においても、イオンビームが内側縁部の最内側縁部か
ら正に離れようとする瞬間の測定は、ビームのサイズに関係なく行うことができ
、これはイオンビームが隣り合う１対のスポークの間を通過するには大きすぎる
場合においても当てはまる。これは、回転スキャンにおける２つの異なるポジシ
ョン、即ち一方はマスクがビームに最も近いポジション、他方は下記に説明する
ような隣り合うウエハ間のギャップがビーム線に最も近いポジション、に対して
ビームモニタ出力信号を比較することにより、実現できる。

【００５６】図１７には、図２の検出装置の実施形態が示され、詳細には、上述した機械的
スキャン装置について設計されたものが示されている。装置１０１には、ビーム
電流をモニタするためのモニタ１０３が備えられており、モニタ１０３にはファ
ラデー容器１０５が含まれ、ファラデー容器１０５からの電流出力を変換して電
圧出力ににするための電流変換器１０７に接続されている。固定された参照点（
例えば、イオンビーム断面上の点）に対するホイール１１上の点の位置を検出す
るための位置検出器１０９には、ホイールエンコーダ（図示せず）が備えられて
、ホイール１１の角位置に対応する出力信号を発生するようにしている。ホイー
ルエンコーダは、例えば、光学的な位置検出器又はレゾルバ(resolver)が備えら
れ、ホイールの角位置を示すアナログ又はディジタル信号を発生させている。一
実施形態では、ホイールエンコーダには、光源からの光を検出するための、例え
ばＬＥＤといった光源のアレイ、対向した光検出器のアレイ及び対向した光検出
器のアレイが備えられて、ホイールに対して静止位置で固定されている。光学的
に符号化されたディスクが、ホイールの回転時にホイールと共に回転して光源ア
レイ間や光検出器のアレイ間を通るように配置されている。ホイール１１が回転
するとき、選択された光検出器が、光学的に符号化されたディスクの位置にした
がう光を受け入れて、ディジタルコード、例えば交番２進コードを発生させる。
そのようなコードは２進変換器(binary converter)へ送られ、交番２進コード又
は他のコードが例えば１２ビットから１６ビットまでの２進コードに変換され、
スキャンアーム１９に対するホイールの位置が示される。なお、２進変換器１１
１は、２進コードをオフセットし、コードが特定のホイールの位置に較正される
ようにしてもよい。

【００５７】ホイール１１が径方向のスキャン中にスキャン位置間を端から端まで動くとき
、スキャンアームは、基本的には約２０゜の弧を通って掃引され、イオンビーム
といった固定された参照点に対するホイールの位置は、スキャンアームに対する
ホイールの角位置に依存するだけでなく、スキャンアームの位置自身にも依存す
る。したがって、固定された参照点に対するホイール上の点の位置を正確に決定
する際には、スキャンアームの位置を考慮しなければならない。位置検出器がス
キャンアームの位置を測定して、固定された参照点に対するアームの位置を示す
信号を発生させる。位置検出器１０９にはＥＰＲＯＭ１１２が備えられ、径方向
のスキャン中の一連のスキャンアームの位置に対して、ホイールの位置のデータ
を参照表（ルックアップテーブル）の形で記憶している。さらに、スキャンアー
ムの位置検出器によって生じた信号はＥＰＲＯＭ１１２に送られ、任意のスキャ
ンアームの位置に対する適当な固定テーブルが選択される。ＥＰＲＯＭ１１２は
プログラムされて、固定された点に対する任意のホイールの位置に対する信号を
発生させるようになっている。

【００５８】本実施形態では、ホイールが径方向のスキャン中に動く際にビーム電流をサン
プリングし、イオンビームに対して、回転スキャン時のウエハの位置が識別され
るようになっている。ホイール回転スキャン装置では、ビーム電流が隣り合う２
つのウエハに同時に入射するイオンビームの電流が、径方向のスキャン時にゼロ
に達して、全ビーム電流を径方向のスキャンの終わる前に測定することができる
瞬間を検出するため、図３〜図６に示されるように、隣り合う２つのウエハ間の
中間位置にビームの軸線がある回転スキャン中の位置において、ビーム電流をサ
ンプリングしている。ウエハの最外縁部がビームとの当たりを正にさけて、スキ
ャンの反転を開始する瞬間が決定されるよう、図８に示されるように、単一のウ
エハがイオンビームに最も近接した回転スキャン時の位置において、すなわち、
単一のウエハの最外縁部が、ホイールの回転軸線２１に最も近接したイオンビー
ムの縁部の点を横切るホイールの径方向上にある回転スキャン時の位置において
、最外縁部ビーム電流をモニタしてもよい。或いは、図１０に示されるように、
隣り合うスポーク間に設置されたマスクがホイールに含まれて、ウエハの最外縁
部及び最内縁部が画成されている実施形態では、マスク５９がイオンビームに最
も近接する回転スキャン時の位置において、すなわち、ビームの縁部に近接した
最も短い径方向をマスク５９が横切る回転スキャン時の位置において、ビーム電
流をモニタしてもよい。また、回転スキャン時のマスクに関する後者の位置を用
いて、図１２に示されるように、ウエハの最内縁部がビームから正に離れる瞬間
が決定されるようになる。

【００５９】図１７に戻ると、ＥＰＲＯＭ１１２はプログラムされて、ビームに最も接近し
た任意の２つの隣り合うウエハがほぼ等距離だけ離れてビームラインの両側部上
にある回転スキャン時の位置において、出力信号が発生するようになっており、
「半同期(half sync.)」と呼ばれている。

【００６０】サンプリング回路１１３には、２つのサンプルホールド装置１１５，１１７が
備えられていている。電流変換器１０７の出力部は、ビーム電流信号からの望ま
しくない高周波成分を弱めたり又は取り除いたりするスルーレート制限器(slew
rate limiter)１１９及び低域通過フィルタ１２１を介して、各サンプルホールド装置１１５，１１７の入力部に接続されている。一方のサンプルホールド装置
１１５は、ＥＰＲＯＭ１１２の半同期信号の信号出力に接続され、他方のサンプ
ルホールド装置１１７は、ＥＰＲＯＭ１１２の全同期(full sync.)信号に接続さ
れている。サンプルホールド装置１１５，１１７は、ＥＰＲＯＭ１１２からの半
同期及び全同期の制御信号に応じた電流変換器１０７からのビーム電流信号と、
後述する回転スキャンの位置におけるビーム電流の振幅に相当する各出力信号Ａ
，Ｂとをサンプリングする。アナログ又はディジタルのマルチプレクサ１２３が
、サンプルホールド装置１１５，１１７からの出力信号Ａ，Ｂを受け取り、さら
に、電流変換器１０７から、生の（すなわちフィルタされていない）出力信号を
受け取っている。また、サンプルホールド回路１１５，１１７からのビーム電流
信号Ａ，Ｂは、差動増幅器１２５の入力部に送られ、差信号（Ａ−Ｂ）が発生す
る。差信号及びサンプルホールド回路１１７からの全同期位置における瞬間ビー
ム電流信号Ｂは、アナログ除算器１２７の入力部に供給され、ここでは、差信号
（Ａ−Ｂ）が、全同期信号の位置におけるビーム電流信号Ｂによって正規化され
、演算信号はビーム電流の振幅の絶対値とは無関係になる。したがって、除算器
の出力は、２つのサンプリングされた位置間の差の割合又は比率を表し、ビーム
レベルに無関係である。アナログ除算器１２７からの出力は、低域通過フィルタ
１３１及び例えば８ビットＡ／Ｄ変換器であるＡ／Ｄ変換器１３３を介して、処
理装置１２９を備える検出器１２８に供給される。さらに、生のビーム電流と半
同期及び全同期の位置における信号Ａ，Ｂとが、Ａ／Ｄ変換器１３０を介して、
マルチプレクサから処理装置１２９に送られる。マルチプレクサからの出力は、
処理装置１２９によって制御されている。処理装置１２９はプログラムされて、
以下詳細に述べるように、全ビーム電流が径方向のスキャン時に最初に検知され
る瞬間が検出され、検知される瞬間に応じたイオンビームのパラメータの記録が
制御され、また、ウエハの外側縁部及び内側縁部が、内向き及び外向きの径方向
のスキャンの反転時において、ビームから正に離れる瞬間が検出され、そして、
それに応じたスキャンの反転が制御されるようになっている。処理装置は、径方
向のスキャンの終わりを検出するときにスキャンコントローラ１３７に信号を発
生させて送り出し、スキャン駆動装置１３９がスキャンを反転するように制御さ
れている。また、処理装置１２９は、径方向のスキャンの終点で他の装置を制御
するための他の信号を発生してもよい。電流変換器１０７からの生のビーム電流
信号と、マルチプレクサ１２３を介した、半同期及び全同期の位置における瞬時
ビーム電流信号Ａ，Ｂと、アナログ除算器１２７からの正規化された差信号（Ａ
−Ｂ）／Ｂとが、陰極線オシロスコープ（ＣＲＯ）等の表示装置１３５に供給さ
れ、そのような信号を直接モニタすることができるようになっている。

【００６１】図１８には、半同期の回転スキャンの位置において測定された瞬時ビーム電流
信号Ａについて、オシロスコープの記録（トレース）Ｈが示されている。さらに
、図１８には、同時にモニタされる電流変換器１０７からの生のビーム電流信号
の出力の記録Ｖが示されている。記録Ｈ，Ｖの左側は、イオンビームがウエハの
内側縁部に近接した径方向スキャン時の位置に相当し、記録Ｈ，Ｖの左側は、イ
オンビームがウエハの外側縁部に近接した径方向スキャン時の位置に相当する。
半同期の位置のビーム電流の記録Ｈを参照すると、ホイールが径方向のスキャン
にわたって動くにつれて、イオンビームが通る隣り合う任意の２つウエハ間の間
隙の面積が、最小値に達するとき、ファラデー容器２７に当たるイオンビームの
電流は、最小値まで確実に減少する。そして、イオンビームが通るウエハ間の間
隙の面積が、ホイールがビームから離れるにつれて大きくなるとき、半同期のビ
ーム電流信号が増加し、ビーム電流信号が時刻Ｔ１においては最大値に達してお
り、この時刻Ｔ１は、ホイールがイオンビームから出てくるときに、隣り合うウ
エハ間の間隙を通って、全ビーム電流を最初に認識することができる瞬間に相当
し、例えば、図５や図６に示される位置、及び、図７に示されるような中間位置
５５に相当し、このとき、隣り合う２つのウエハの縁部がイオンビームに最も接
近した状態で、ビームの縁部から正に離れる。

【００６２】記録Ｖには、ウエハ基板が回転及び径方向スキャン中に移動するとき、ファラ
デー容器によって測定されたイオンビーム電流信号が、ウエハ基板によって変調
されたまま変化しているのが表されている。ウエハが回転スキャン中に動くこと
によって高周波の変調が生じており、最大振幅は、径方向スキャン時、すなわち
ビームラインが２つのウエハ間の中間位置にあるときの定められた位置に対する
最大ビーム電流に相当する。したがって、これらの最大振幅は、半同期の位置の
記録上の点に相当する。他方、高周波の最小値は、径方向スキャン時の定められ
た位置に対して、ウエハに当たるビームの断面積の大きさが最小値になる回転ス
キャン時の位置に相当しており、この位置は、任意の基板がイオンビームに最も
接近する、すなわち、任意の基板がイオンビームと整列する位置にほぼ相当する
。ホイールが径方向のスキャンにわたって外向きに移動するとき、変調したビー
ム電流信号が最小値を通って、つぎに、時刻Ｔ２において達する固定された最大
値まで増加する。これは、例えば、図７、図８、図９及び図１０の位置５７で示
されるように、ホイールがイオンビームの縁部から正に離れる瞬間に相当する。

【００６３】図１８に示される特定の例においては、隣り合う２つのウエハ間で、全ビーム
電流が最初に測定される瞬間Ｔ１は、ホイールが完全にイオンビームから離れる
瞬間Ｔ２よりも０．４３秒前に生じる。ビーム電流が最大値に達する瞬間Ｔ１は
、全ビーム電流が瞬間的にファラデー容器に当たっていることを示し、図１３に
示される処理装置１２９によって検出され、ドーズ量の測定のためのビーム電流
の記録が開始されるようになる。Ｔ１とＴ２との間の期間中は、ホイールの回転
毎に１回以上、又は、ホイールが数回回転する毎に１回、複数のビーム電流が測
定され、ビーム安定性を決定するのに用いられる。Ｔ１とＴ２との間の期間には
、種々のビームパラメータ及びイオンドーズ量の記録が行われ、ホイールがビー
ムから離れる前に測定値が記録されるようになり、また、これらの測定値を記録
するのに必要とされる時間は、スキャンの反転に必要とされる時間の一部を形成
しない。

【００６４】図１９には、ホイールが径方向のスキャンによって外向きに動いて、ビームが
ウエハの内側縁部に近接した位置からホイールがビームから離れる位置まで達す
るときにおいて、アナログ除算器１２７からの正規化された差信号（Ａ−Ｂ）／
Ｂの記録が示されている。また、電流変換器１０７の出力部での生のビーム電流
信号が、比較として示されている。ホイールが径方向のスキャンによって動いて
、ビームがウエハの外側縁部を横切るとき、正規化された差信号は、ホイールが
正にビームから離れているのを示している時刻Ｔ２において達せられるゼロまで
確実に減少する。さらに、ホイールがビームから正に離れる瞬間を、連続的にサ
ンプリングされたビーム電流の記録Ｖから、及び、そのとき信号が固定された最
大値に達する電流変換器１０７から認識することができる。正規化された差信号
（Ａ−Ｂ）／Ｂは処理装置１２９に送られ、差信号が１／２％といった所定の値
と比較されるようになる。差信号が、（ホイールが正にビームから離れているこ
とを示す）所定の値に達したり又はこの所定の値まで減少するとすぐに、処理装
置が制御信号を発生してスキャン駆動装置に送り出し、スキャンの反転を開始す
る。スキャン駆動装置は応答して、スキャンアームを直ちに減速し、反転し、そ
して所要の初期速度まで加速し、スキャンの反転時間が最小化される。

【００６５】さらに、スキャンの他の終点において、ウエハの内側縁部がイオンビームから
正に離れる瞬間を、正規化された差信号を用いて測定することができる。この場
合、ビーム電流信号Ａは、例えば図１１に示される半同期の位置でサンプリング
されており、また、ビーム電流信号Ｂは、例えば図１２に示されるように、マス
ク３９がイオンビームと最も接近した状態で、又は、マスク３９がイオンビーム
と整列した状態でホイールが配置されたビーム電流をサンプリングすることによ
って、取り出される。例えば図１１に示される半同期の位置でサンプリングされ
たビーム電流信号Ａは、ビーム電流信号Ｂが例えば図１２に示される全同期の位
置でサンプリングされる前に、最大値に達する傾向にある。しかしながら、マス
ク５９の内縁部がイオンビームを通って内向きに移動して右側に達したとき、２
つの信号Ａ，Ｂ間の差は減少し、そして、マスクの内縁部はウエハの内側縁部か
ら正に離れるようになり、このとき、２つの同期したビーム電流信号Ａ，Ｂは、
等しくなって、その差はゼロになる。一方、ホイールが径方向のスキャンにした
がって、内向きに動くときに差信号がゼロに達する瞬間を、処理装置１２９が検
出し、適当な信号を発生してスキャン駆動装置に送り出し、スキャンを反転させ
ている。あるいは、図１３、１４、１５に示されるようにマスク８０を用いる場
合は、スキャンを反転させるためのスキャンドライブへの適切な信号が、半同期
ビーム電流がゼロになったことをプロセッサが検出したときに送られるが、これ
は具体的には、ウエハの内側縁部がビームから離れたことで、イオンビームがマ
スク８０によって塞がれた瞬間である。

【００６６】図１１及び図１２並びに図１３、図１４、図１５に示されるように、イオンビ
ームの断面積及び隣り合うスポーク間の間隙は、全イオンビーム電流をホイール
を通ってファラデー容器に流れるようにするのに十分であるけれども、差信号を
用いて、ビームの寸法にかかわらず内向きスキャンの終点で、ウエハの内側縁部
がビームから正に離れる瞬間を検出することもできる。例えば、ビームの断面積
が十分に大きくなって、内向きスキャン時に、全ビーム電流がホイールを流れる
ところがない場合は、ビーム電流の一部が一以上のスポークにいつも当たってい
る。しかしながら、イオンビームが通過するスポーク間の間隙の領域が、マスク
の内縁部がイオンビームから正に離れる径方向のスキャン時の位置に対して、異
なる２対のスポーク間と同じであれば、差信号はゼロにまで減少し、このときか
かる条件に達する。

【００６７】上述したように、イオンビームの断面積が十分に小さくなって、スポーク間ウ
エハの内側縁部が、内向きの径方向のスキャン時にイオンビームから十分に離れ
る場合には、外向きスキャン中にビームパラメータを測定することに関して、上
述したような図１７に示される装置によって、内向きスキャンの終点前にビーム
パラメータを測定して記録することができる。

【００６８】他の実施形態では、ビーム電流の最大又は最小をモニタし、最大及び最小の値
を所定の値と比較したり、或いは、連続した最大及び／又は最小の振幅を比較し
て、例えば、振幅が変化しなかったり、所定の限界を越えて変化しなかったりす
ることにより、ビームがターゲット基板から正に離れる瞬間を測定してもよい。

【００６９】他の実施形態では、イオンビームに対してウエハをスキャンするための別の手
段が備えられてもよく、例えば、ウエハが直線状の経路にしたがってイオンビー
ムに導入され、また、イオンビームは静電的又は磁気的な手段によって、直線状
の経路を横断して偏向されてもよい。或いは、２次元のウエハ中至る所でイオン
ビームを、静電的又は磁気的な偏向手段が再びスキャンする場合、個別的にウエ
ハを処理してもよい。

【００７０】基板に入射するイオンビームの断面積の変化を直接測定するとき、あらゆる形
状又は寸法のターゲット基板に対して、例えば円形状、正方形及び長方形等の形
状のターゲット基板に対して、また、あらゆる断面積又は形状、例えば円形状、
楕円状、正方形、長方形等の形状寸法の荷電粒子ビームを用いて、スキャン検出
装置を使用することができる。

【００７１】本明細書で述べた本実施形態に対するそれ以上の修正は、当業者にとって明ら
かである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にしたがったイオン注入装置の概略平面図である。

【図２】スキャン検出装置の実施形態を示すブロック図である。

【図３】スキャン装置の正面図である。

【図４】図３に示されたスキャン装置の概略斜視図である。

【図５】図３に示された装置の正面図であって、イオンビームが隣り合う２つのターゲ
ット基板の縁部に接している。

【図６】図５に示されたスキャン位置の概略斜視図である。

【図７】スポークホイール型のスキャン装置がビームラインに対して異なる３つの水平
方向のスキャン位置を示す正面図である。

【図８】図７に示されたスポークホイール型のスキャン装置の異なる位置を示した正
面図である。

【図９】スポークホイール型のスキャン装置の他の実施形態の正面図である。

【図１０】異なるスキャンの位置に置かれている図９のスポークホイール型のスキャン装
置の正面図である。

【図１１】図９に示されるスポークホイール型がビームラインに対して異なる２つの位置
にあるスキャン装置の正面図である。

【図１２】図１１のスポークホイール型のスキャン装置がビームラインに対して別の位置
で回転しているのを示した正面図である。

【図１３】スポークホイールの構成の別の具体例の図である。

【図１４】図１３のスポークホイールの構成で、スキャンにおいて別のポジションに配向
した様子を示す図である。

【図１５】図１３のスポークホイールの構成で、スキャンにおいて別のポジションに配向
した様子を示す図である。

【図１６】図１５のＭ−Ｍ線に沿ったスポークホイールの構成のマスクの断面図である。

【図１７】モニタ回路の実施形態のブロック回路図である。

【図１８】隣り合う２つのターゲット基板間のビーム電流をサンプリングしたとき、図１
３のモニタ回路の出力の変化を示すグラフ図である。

【図１９】スキャンで２つの異なる位置でサンプリングされたビーム電流に関し、図１３
の回路の異なる出力を示したグラフ図である。

【符号の説明】

１…イオン注入装置、３…イオンビーム発生部、５…質量分析部、７…イオン
ビームコントローラ、９…ターゲット基板支持アセンブリ、１１…スポーク型ホ
イール、１４…ターゲット基板、１９…スキャンアーム、２３…スキャン駆動ア
センブリ、２７…ファラデー容器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ライト，クリストファーイギリス，ウェストサセックスビーエヌ14 ０ユーディー，フィンドン，ホルムクロフトガーデンズ３ (72)発明者キンダースリー，ピーターイギリス，ウェストサセックスアールエイチ14 ０エスイー，ロックスウッド，ギルドフォードロード，ディアーズウッド（番地なし) (72)発明者クック，リチャードイギリス，ウェストサセックスアールエイチ20 ４キューエヌ，ストーリントン，ディーンウェイ 25 (72)発明者チャンバーリン，ステファンイギリス，サウスグロスターシャービーエス12 ０ディーエー，ブラッドレイストーク，クロウズグルーヴ１Ｆターム(参考） 4K029 CA10 DE06 5C034 CC04 CC05 CD04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン注入装置であって、イオンビームを発生させるための
イオンビーム発生部と、複数の基板を支持するに適する支持手段と、前記複数の
基板の少なくとも１枚と前記イオンビームとを相互に所定の第１の経路に従って
走査ないしスキャンさせる走査手段であって、この第１の経路について、前記支
持手段は前記第１の経路とは異なる第２の経路に従って前記複数の基板を前記イ
オンビームへと順次導入するに適している、前記走査手段と、前記第２の経路に
従って移動する基板により描かれる経路上に入射するイオンビームの断面積の割
合の変化をモニタするに適するモニタ手段と、前記イオンビームが、前記経路に
入射する前記走査上の位置から前記経路上を移動する際に、前記割合がゼロに達
する瞬間を検出するに適する検出手段とを備えるイオン注入装置。
【請求項２】前記モニタ手段が、イオンビーム電流をモニタするための手
段を備えている請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】前記モニタ手段が、前記イオンビームの前記経路に入射しな
い断面の少なくとも一部をサンプリングするように配置される請求項１に記載の
イオン注入装置。
【請求項４】前記モニタ手段が、ほぼ全てのイオンビームの断面を前記瞬
間とほぼ同時にサンプリングするように配置されている請求項１に記載のイオン
注入装置。
【請求項５】前記検出手段が、前記イオン注入装置における連続操作を行
うための前記瞬間の検出に対応する、操作手段を、更に備える請求項１に記載の
イオン注入装置。
【請求項６】前記操作手段が、前記瞬間を検出する前記検出手段にしたが
って、前記走査の方向の変化を制御するように配置される制御手段を備えている
請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項７】前記イオンビームをブロックするための、また、前記第２の
所定の経路に従って移動する前記基板によって描かれる経路の２つの縁部のうち
少なくとも一方を画定するための、前記イオンビーム発生部と前記モニタ手段の
間に配置されるマスキング手段を更に備える請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項８】前記マスキング手段が、２枚の隣り合う基板の間に構成され
、また、前記第２の所定の経路に従って、前記基板に同期して運動するように構
成される請求項７に記載のイオン注入装置。
【請求項９】前記支持手段が、中央ハブを有するホィールと、そこから半
径方向に伸びる、間隔を置いて配置される個別的な複数の基板キャリアとを備え
、前記マスキング手段は２つの隣り合う基板キャリアの間のギャップに配置され
る請求項８に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】前記第２の所定の経路上の前記基板の前記位置を検知する
ための位置検知手段を備え、前記第２の所定の経路上の所定の位置に基板が達す
ることを前記検知手段が検知する事に応答して、前記モニタ手段が前記割合をサ
ンプリングするように配置されている請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】前記モニタ手段が、１枚の基板が前記イオンビームに対し
てほぼ最近接であるような位置において前記割合をサンプリングするように配置
される請求項１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】前記第２の所定の経路上における前記マスキング手段の位
置を検知するための位置検知手段を、前記イオン注入装置が更に備え、前記マス
キング手段が前記第２の所定の経路上の位置で前記イオンビームにほぼ最接近す
ることを前記位置検出手段が検出することに応答して、前記割合をサンプリング
するように、前記モニタ手段が配置されている請求項７に記載のイオン注入装置
。
【請求項１３】前記基板に入射しないビームの断面積の割合いを示す信号
を発生させて、前記第２の所定の経路上の単一の基板が前記イオンビームにほぼ
最接近する第１の位置において、及び、隣り合う２つの基板が前記イオンビーム
の対向した側部上に置かれる前記第２の所定の経路上の第２の位置において、前
記割合いをサンプリングするように、前記モニタ手段が配置されており、且つ、前記第１の位置及び前記第２の位置において、前記割合いをモニタする前記モ
ニタ手段によって発生する前記信号が、ほぼ等しくなる瞬間を検出するように、
前記検出手段が配置されている、請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】前記基板又は前記マスキング手段に入射しないビームの断
面積の割合いを示す信号を発生させて、前記マスキング手段が前記イオンビーム
にほぼ最接近する第１の位置において、及び、隣り合う２つの基板が前記イオン
ビームの対向した側部上に置かれる前記第２の所定の経路上の第２の位置におい
て、前記割合いをサンプリングするように、前記モニタ手段が配置されており、
且つ、前記第１の位置及び前記第２の位置において、前記割合いをモニタする
前記モニタ手段によって発生した前記信号がほぼ等しくなる瞬間を検出するよう
に、前記検出手段が配置されている、請求項７に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】前記第２の所定の経路上の２つの位置で発生した２つの信
号を、前記信号のいずれか一つで割り算するための除算手段を備える請求項１３
又は１４に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】前記マスキング手段が、該経路の前記一方の縁部を越えな
いよう前記基板によって前記イオンビームをブロックするように、配置される請
求項７又は８に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】前記マスキング部分が更に、第１のマスク部分と第２のマ
スク部分とを備え、前記第１のマスク部分は前記第２のマスク部分に対して、両
者の間にスリットを形成するような相対的な位置に配置される請求項７、８又は
１６に記載のイオン注入装置。
【請求項１８】前記第１のマスク部分がオーバーラップ部分を有し、前記
第２のマスク部分がアンダーラップ部分を有し、前記オーバーラップ部分は前記
アンダーラップ部分をイオンビームよりスクリーンし、前記スリットは前記オー
バーラップ部分と前記アンダーラップ部分の間に形成される請求項１７に記載の
イオン注入装置。
【請求項１９】前記支持手段が回転ホィールを備え、前記回転ホィールが
、中央ハブと、該ハブから伸びる放射スポークと、前記スポークにより保持され
る個別的で間隔をおく複数の基板キャリアとを備え、前記マスキング手段は前記
スポークと前記スポークの間のギャップの中に配置され、また、前記マスキング
手段は前記基板によって描かれる前記経路の放射内側縁部に沿った放射外側縁部
を有する請求項７、１６又は１８に記載のイオン注入装置。
【請求項２０】前記モニタ手段が、前記ホィールの中をビーム電流が通過
したことをモニタし、前記検出手段が、前記マスク手段がビームに最接近したと
きに、ある回転の位置においてビーム電流モニタ値がゼロに落ちたことに応答し
て、前記基板により描かれる前記経路の放射内側縁部に丁度ビームがあるという
指標を与える請求項１９に記載のイオン注入装置。
【請求項２１】前記イオン注入装置が、前記第２の所定の経路上の前記マ
スク手段の位置を検出するための位置検出手段を備え、前記第２の所定の経路上
のある位置に前記マスク手段があることを前記位置検出手段が検出したことに応
答して、前記モニタ手段が前記割合いをサンプリングするように配置されている
請求項２０に記載のイオン注入装置。
【請求項２２】前記マスク手段がアルミニウム製でシリコンがコーティン
グされている請求項３０〜３４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項２３】基板にイオンを打ち込むためのイオン注入装置であって、
イオンのビームを発生させるためのイオンビーム発生部と、ビームのイオンでも
って打ち込まれる基板を支持するための支持手段と、少なくとも１つの前記基板
及び前記イオンビームを相関的に走査させ、所定の経路にしたがって前記ビーム
が前記基板を通るようにするための走査手段と、前記基板に入射する前記イオン
ビームの断面積の割合いが変化するのを、前記割合いが有限の値である前記走査
の位置から前記割合いがゼロである位置まで、前記イオンビームが前記基板の縁
部を通るときに、モニタするように配置されるモニタ手段と、イオンビームと基
板の一方又は両方が前記所定の経路に従って運動する際に、前記モニタ手段にし
たがって、前記割合が所定の値からゼロに達する瞬間を検出するための検出手段
と、前記イオン注入装置の操作を行うため、前記検出手段が前記瞬間を検出する
ことに応答する操作手段を備えるイオン注入装置。
【請求項２４】圧力モニタ手段が、イオンビーム電流をモニタするための
手段を備える請求項２３に記載のイオン注入装置。
【請求項２５】前記モニタ手段が前記イオンビームの断面のうち、少なく
とも、前記基板に入射しない部分を、サンプリングするように構成される請求項
２３に記載のイオン注入装置。
【請求項２６】前記モニタ手段が、ほぼ全てのイオンビームの断面を前記
瞬間とほぼ同時にサンプリングするように配置されている請求項１５に記載のイ
オン注入装置。
【請求項２７】前記イオン注入装置が、前記イオンビームのパラメータの
値を測定するための測定手段を備え、前記操作手段が、前記検知手段が前記瞬間
を検出したことに応答して前記パラメータの前記値を記録するように配置されて
いる記録手段を備えている、請求項２３に記載のイオン注入装置。
【請求項２８】前記操作手段が、前記検出手段が前記瞬間を検出すること
に応答して前記走査の方向の変化を制御するための、制御手段を備える請求項２
３に記載のイオン注入装置。
【請求項２９】前記モニタ手段が、前記基板を流れるイオンビーム電流を
検知するための検知手段を有する請求項２３に記載のイオン注入装置。
【請求項３０】前記イオン注入装置が更に、イオンビームと基板の一方又
は両方が前記所定の経路に従って運動する際に前記割合いが最大値に達する瞬間
を検出するための検出手段を更に備え、前記操作手段が、前記イオン注入装置の
次の操作を行うため前記割合いが最大値又は所定の値に達した瞬間を前記検出手
段が検出することに応答する請求項２３に記載のイオン注入装置。
【請求項３１】前記イオン注入装置が更に、前記割合いがゼロに達すると
きのパラメータの値を、前記割合いが最大値又は所定の他の値に達する瞬間の前
記パラメータの値に基づいて予測するための予測手段と、前記パラメータを検知
するための手段と、を備え、前記操作手段が、予測される前記値を検知する前記
検知手段にしたがって、当該イオン注入装置の以降の操作を行うようにする請求
項３０に記載のイオン注入装置。
【請求項３２】前記パラメータが、(i)前記イオンビームの位置と、(ii) 前記基板の位置と、(iii)前記イオンビームの速度と、(iv)前記基板の速度と、(
v)前記イオンビームの速度の変化率と、(vi)前記基板の速度の変化率と、(vii) 時間とのうちの少なくとも１つを備える請求項３１に記載のイオン注入装置。
【請求項３３】前記操作手段が、予測される前記値を検知する前記検知手
段にしたがって、前記イオンビームのパラメータの値を記録するための記録手段
を備えている請求項３２に記載のイオン注入装置。
【請求項３４】前記操作手段が、予測される前記値を検知する前記検知手
段にしたがって、前記走査の方向の変化を制御するための制御手段を備える請求
項３２に記載のイオン注入装置。
【請求項３５】イオン注入装置であって、イオンビームを発生させるためのイオンビーム発生部と、複数の基板を支持す
るようになっている支持手段と、複数の前記基板の少なくとも１つと前記イオン
ビームとを、第１の所定の経路にしたがって相関的に走査する走査手段と、前記
イオンビームを通って動いている隣り合う２つの基板に同時に入射するイオンビ
ームの断面積の割合いの変化をモニタするようになっているモニタ手段と、前記
ビームが隣り合う２つの基板に同時に入射する前記走査の位置から、前記イオン
ビームが基板を通るときに、前記割合いがゼロに達する瞬間を検出するようにな
っている検出手段とを備え、前記支持手段により支持された複数の基板のうち隣
り合っているもの同士が、同一方向で測定された場合に、前記イオンビームの断
面を通る最大距離以下の最小距離だけ離れており、前記支持手段が、前記第１の
所定の経路とは異なる第２の所定の経路にしたがって、連続的に前記基板を前記
イオンビームに導入するようになっている、イオン注入装置。
【請求項３６】前記モニタ手段が、イオンビーム電流をモニタするための
手段を備えている請求項３５に記載のイオン注入装置。
【請求項３７】前記モニタ手段が、前記基板に入射しない前記イオンビー
ムの断面の少なくとも一部をサンプリングするように配置されている請求項３６
に記載のイオン注入装置。
【請求項３８】前記モニタ手段が、ほぼ全てのイオンビームの断面を前記
瞬間とほぼ同時にサンプリングするように配置されている請求項３７に記載のイ
オン注入装置。
【請求項３９】当該イオン注入装置の以降の操作を行うため、前記検出手
段が前記瞬間を検出するに応答する前記操作手段を備える請求項３５に記載のイ
オン注入装置。
【請求項４０】前記イオンビームのパラメータの値を測定するための測定
手段を備え、且つ、前記操作手段が、前記瞬間を検出する前記検出手段にしたが
って前記パラメータの前記値を記録するように配置されている記録手段を備えて
いる、請求項３９に記載のイオン注入装置。
【請求項４１】イオンビームが一の基板から隣り合う基板までを通って、
前記各基板が前記第２の所定の経路にしたがって動くとき、前記測定手段が、前
記割合いのゼロとなる期間の少なくとも１回、ビームの全断面をサンプリングす
るように配置されている請求項４０に記載のイオン注入装置。
【請求項４２】イオンビームと前記基板の一方又は両方が、前記第１の所
定の経路にしたがって走査されるとき、前記瞬間の後であって、基板前記割合い
の値がゼロに達して前記第２の所定の経路上の基板の位置に無関係となる前に、
前記記録手段が、前記パラメータの値を記録するように配置されている請求項４
０に記載のイオン注入装置。
【請求項４３】前記記録手段が電気的な記憶装置を備えている請求項４０
に記載のイオン注入装置。
【請求項４４】前記イオン注入装置が更に、前記第２の所定の経路上で基
板の位置を検知する検知手段を備え、前記モニタ手段は、前記基板が前記第２の
所定の経路上の所定の位置に達したことを前記位置検出手段が検出するに応答し
て、前記割合をサンプリングするように配置されている請求項３５に記載のイオ
ン注入装置。
【請求項４５】隣り合う２つに基板が前記イオンビームの対向する側部上
に置かれて、前記割合いが、前記第１の所定の経路上の任意の位置に対してほぼ
最小値を有するようになるとき、前記モニタ手段が、前記割合いをサンプリング
するように配置されている請求項４４に記載のイオン注入装置。
【請求項４６】イオン注入装置であって、イオンビームを発生させるため
のイオンビーム発生部と、イオンビームが打ち込まれる基板を支持するための支
持手段と、第１の所定の経路にしたがって前記ビームが前記基板の上を移動する
ように、複数の前記基板と前記イオンビームの少なくとも一方を他方と相対的に
走査する走査手段と、前記基板に入射する前記イオンビームの断面積の割合いが
変化するのを、前記割合いがゼロである前記走査の位置から前記割合いが有限の
値である位置まで、前記イオンビームが前記基板の縁部を通るときに、モニタす
るように配置されるモニタ手段と、前記割合いがゼロから所定の値に達する瞬間
を前記モニタ手段が検出するに応答する検出手段と、前記割合いがゼロに達する
ときのパラメータの値を、前記割合いが前記所定の値に達する瞬間の前記パラメ
ータの値に基づいて予測するための予測手段と、を備えるイオン注入装置。
【請求項４７】前記パラメータを検知するための検知手段と、前記予測
される値を検知する前記検知手段にしたがい、前記イオン注入装置の以降の操作
を行うための操作手段と、を更に備える請求項４６に記載のイオン注入装置。
【請求項４８】イオン注入装置の操作を制御するための装置であって、
前記イオン注入装置が、イオンビームを発生させるためのイオンビーム発生部と
、ビームのイオンが打ち込まれる基板を支持するための支持手段と、前記基板
と前記イオンビームの少なくとも一方を他方に対して相対的に走査させ、所定の
経路にしたがって前記ビームが前記基板を通るようにするための走査手段と、を
備え、前記装置が、前記基板に入射する前記イオンビームの断面積の割合いが変
化するのを、前記割合いが有限な前記走査の位置から前記割合いがゼロである位
置まで、前記基板の縁部をイオンビームが通るときにモニタするように配置され
るモニタ手段と、前記モニタ手段にしたがい、前記イオンビームと前記基板の一
方又は両方が前記所定の経路にしたがって動くときに前記割合いが所定の値から
ゼロに達する瞬間を検出するための検出手段と、前記瞬間を検出する前記検出手
段にしたがい、当該イオン注入装置の以降の操作を行うための操作手段を備える
装置。
【請求項４９】基板にイオンを注入するイオン注入装置であって、イオ
ンのビームを発生させるためのイオンビーム発生部と、ビームのイオンでもって
打ち込まれる基板を支持するための支持手段、前記基板と前記イオンビームの少
なくとも一方を他方に対して相対的に走査させ、所定の経路にしたがって前記ビ
ームが前記基板を通るようにするための走査手段と、前記割合いが有限な前記
走査の位置から前記割合いがゼロである位置まで、前記基板の縁部をイオンビー
ムが通るときに、前記基板に入射する前記イオンビームの断面積の割合いが変化
するのをモニタするように配置されるモニタと、前記モニタ手段にしたがい、
前記イオンビームと前記基板の一方又は両方が前記所定の経路にしたがって動く
とき、前記割合いが所定の値からゼロに達する瞬間を検出するための検出器と、
前記瞬間を検出する前記検出手段にしたがい、当該イオン注入装置の以降の操作
を制御するためのコントローラと、を備えるイオン注入装置。
【請求項５０】イオン注入装置の走査の方法であって、イオンのビームを
発生させる工程と、前記イオンビームを、ビームのイオンでもって打ち込まれる
ターゲット基板に向ける工程と、所定の経路にしたがって前記ビームが前記基板
を通るよう、前記基板と前記イオンビームの少なくとも一方を他方に対して相対
的に走査させる工程と、前記割合いが有限な前記走査の位置から前記割合いがゼ
ロである位置まで、前記基板の縁部をイオンビームが通るときに、前記基板に入
射する前記イオンビームの断面積の割合いが変化するのをモニタする工程と、前
記イオンビームと前記基板の一方又は両方が前記所定の経路にしたがって運動す
る際に、前記割合いが所定の値からゼロに達する瞬間を検出する工程と、前記瞬
間を検出する前記検出手段にしたがって、当該イオン注入装置の操作を制御する
工程とを備える方法。
【請求項５１】操作を制御する前記工程が、走査の方向を変えることを備
えている請求項４２に記載の方法。
【請求項５２】操作を制御する前記工程が、前記イオンビームのパラメー
タの値を記録することを備えている請求項４２に記載の方法。