JP2007520885A - 半導体処理におけるウエハの結晶切断誤差のための補正方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、イオン注入システムにおける結晶切断誤差を計算することにある。これにより、正確なイオン注入をより容易にする。また、本発明の１つ以上の構成では、ドーピングされるウエハの表面に形成される特徴部から生じる可能なシャドーイングを考慮する。本発明の１つ以上の構成によれば、結晶切断誤差データ及び選択的な特徴部のデータが、１つ以上のイオン注入ステージまたは注入システムに周期的に供給され、加工物に対するイオンビームの再度方向付ける方法を確認して、所望の注入結果を達成する。

Description

本発明は、一般的にイオン注入システム、特に、半導体製造において、イオン注入に影響を与えるウエハカット誤差を計算することに関する。

イオン注入システムは、集積回路製造において、ドーパント即ち不純物を半導体基板にドーピングするために利用される機構である。このようなシステムにおいて、ドーパント材料はイオン化され、そこからイオンビームが生成される。イオンビームは、半導体ウエハの表面に向かい、ドーパント要素によってウエハをイオン注入する。イオンビームのイオンは、ウエハの表面を貫き、所望の導電率の領域を形成し、ウエハ内に多数のドランジス素子を製造する。一般的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるイオン源、磁界を用いてイオンビーム内のイオンを方向付けおよび／またはフィルタ処理（たとえば、質量分析）するための質量分析器を含むビームラインアセンブリ、及びイオンビームによって注入される１つ以上の半導体ウエハ又は加工物を有するターゲットチャンバを含んでいる。

イオン注入装置は、シリコン内のドーパントの量及び配置の両方に関して正確に与えるので利点がある。所定の利用に対して所望のイオン注入を達成するために、注入されるイオンの線量及びエネルギーを変えることができる。イオン線量は、所定の半導体材料に対する所望の注入濃度を制御する。一般的に、高電流イオン注入機は、高い線量の注入に用いられ、一方、中電流イオン注入機は、低い線量の利用のために用いられる。イオンエネルギーは、半導体素子の接合深さを制御するために用いられる。ビームイオンのエネルギーレベルは、イオンが注入され、あるいは注入されたイオンの深さの程度を決定する。

１つの商業的に利用可能なイオン注入システムは、１つ以上の加工物がイオン源からのイオンによって処理される注入チャンバーから分離したソースチャンバを含んでいる。ソースチャンバ内の出口開口はイオンを排出させて、イオンビームを形成するために、イオンが、形作られ、分析され、そして、加速される。イオンビームは、脱気されたビーム径路に沿ってイオン注入室に向かう。この注入室では、イオンビームが１つ以上の一般的に円形状のウエハである加工物に衝突する。イオンビームのエネルギーは、注入室内でイオンがウエハに衝突してこのウエハを貫通させるのに十分である。このように選択的な注入は、集積回路を製造することを可能にする。

しかし、ウエハに対するイオンビームの方向付け（たとえば、チルトおよび／またはツイスト等）に対して、多くの考え及び考察が与えられているが、イオン注入システムは、ウエハの機械的表面に対してイオンビームを方向つける。ウエハの内部格子構造及びその機械的表面との間の変化についてほとんど考察されていない。更に、ウエハは、機械的表面に対して基準の格子構造を有するものが購入されている。特にウエハは、[1,0,0]等のミラーインデックスデータを用いて設計されており、このデータは、ウエハの切断表面に対する格子構造の相対的方向を示す。しかし、ウエハの製造処理に関連した不正確さは、格子構造の実際の方向を、この基準値から所定の偏差値まで相違させる（たとえば、[1,1,0]±Δ、[1,1,1]±Δ）。

ウエハの格子構造に対するイオンビームの実際の方向は、チャネリングに影響を与え、更に、特に、他のものとの間のチャネリングの反復性に影響を与えるので、重要である。たとえば、いくつかの状況下で格子構造とイオンビームが整列することが望ましい。その結果、僅かなイオンが格子構造に遭遇し、そのイオンが基板内に比較的深く注入される。この代わりに、いくつかのイオンがいくつかの格子構造に遭遇し、或いはブロックされて速度を弱め又は反射するように、イオンビームと格子構造とが幾分整合されていないことが望ましい。いずれの場合も、不適正な制御は、チャネリングの不都合な状態（あまりに少ないかあまりに大きすぎる）を導く。更に、基準の格子方向からの偏差及びウエハ上に形成される寸法特性は、シャドーイング(shadowing)に影響を与え、または、逆に注入処理とその結果の素子に影響を与える。

本発明の基本的ないくつかの構成を理解するために、本発明の単純化した要約を以下に示す。この要約は、本発明の拡張された全体の概要を示すものではない。また、本発明のキー、即ち、重要な部分を識別するためのものでもなく、本発明の範囲を正確に概説するためのものでもない。むしろ、第１の目的は、後で説明する詳細な説明の序文として単純化した形式で本発明の１つまたはそれ以上の概念を単に示すことである。

本発明は、イオン注入システムにおける結晶切断誤差の計算に関係し、これにより、より正確なイオン注入を容易にする。本発明の１つ以上の構成によれば、ドープされるウエハの表面に形成される特徴部から生じる、可能なシャドーイング作用を考慮することである。本発明の１つ以上の構成によれば、結晶切断誤差データ及び選択的な特徴部データを、１つ以上のイオン注入ステージ又はシステムに周期的に供給して、所望の注入結果を達成するために、加工物に対するイオンビームの再方向付けを行う方法を確実にする。

本発明の１つ以上の構成によれば、イオン注入システムにおける結晶切断誤差を計算する方法が開示される。この方法は、イオンを選択した位置に注入するためにウエハの表面に向けられたイオンビームに対するウエハの機械的表面の方向に関連するデータを得ることを含む。また、この方法は、ウエハの表面上に形成した特徴部に関するデータを得ること、およびこの特徴部の間に存在するそれぞれの間隔(spacing)を含むデータを得ることを含んでいる。イオンビームの方向を与えるイオン注入中におそらく生じるシェーデング(shading)の度合い及び前記特徴部データが決定される。適当に軽減された大きさのシャドーイングに対するイオンビームの方向付けのために、どのような調整をすべきか決定される。ウエハの実際の格子構造に対する、ウエハの機械的表面の方向に関する結晶切断誤差データが得られる。この結晶切断誤差は、ウエハの表面に対するイオンビームの方向を与えるイオン注入により生じそうなチャネリングの大きさを決定するのに用いられる。所望のチャネリングを達成するためにイオンビームの方向付けをどのように調整するかが決定される。シャドーイングを軽減するために提案された調整と、チャネリングの提案された調整が一致するかどうかが決定される。これらの提案された調整が一致しない場合、そのとき、受け入れ可能なイオンビームの再方向付けが決定される。ウエハの機械的表面に対するイオンビームの方向付けは、必要とされる最終調整がなされ、そして、この処理が更なる製造のために続けられる。

本発明の１つ以上の他の構成によれば、１つ以上のイオン注入システムにおける結晶切断誤差を計算する方法が開示される。この方法は、１つ以上のイオン注入システムの１つ以上のステージに対して、ウエハに関連したフォワード結晶切断誤差データを周期的に供給することを含み、このステージを介して、ウエハが正規に受け入れられる。ここでは、結晶切断誤差データが基準の結晶格子構造、実際の結晶格子構造、及びウエハの機械的表面との間の変化に関連する。また、この方法は、結晶切断誤差データに照らして所望のイオン注入を達成するために、ウエハの表面に対してイオンビームを調整する仕方を決定する。

本発明の１つ以上の他の構成によれば、イオンビームを用いてウエハ内にイオンを注入する方法が開示される。この方法は、基準の結晶格子構造、実際の結晶格子構造、及びウエハの機械的表面との間の変化に関する結晶切断誤差データを得ることを含んでいる。また、この方法は、ウエハの表面上に形成した特徴部に関するデータを得ること、およびこの特徴部の間に存在するそれぞれの間隔を含むデータを得ることを含んでいる。この方法は、最後に、適当にシャドーイングを軽減するためにウエハの表面に対してイオンビームの方向を調整し、結晶切断誤差データ及び特徴部データに照らして所望のチャネリングを達成する。

上記および関連する目的を達成するために、以下の記載及び添付の図面により、本発明の詳細な例示的な構成及び本発明を実現するために説明される。これらは、本発明の１つ以上の構成を用いる種々の方法を例示している。
本発明の例示的な実施形態の上記および他の目的、利点、および特徴が、添付する図面にとともに詳細に説明される。

本発明の１つ以上の構成が図面を参照して説明される。ここで、同等の参照番号は、同等の要素を指すために用いられるが、種々の構造が必ずしも寸法を同じにするものではない。説明の目的で、以下の記載では、本発明の１つ以上の構成を理解するために、多くの特定の構成例が説明されている。しかし、本発明の1つ以上の構成は、これらの特定の詳細をより少ない程度で示されていることが、当業者には明らかであろう。他の例において、良く知られた構造及び装置は、本発明の構成における説明を容易にするためにブロック図の形式で示されている。

本発明は、イオン注入システムにおける結晶切断誤差データを計算することに向けられている。これによって、より正確なイオン注入を容易にする。本発明の１つ以上の構成は、ドープされるウエハの表面に形成される特徴部から生じる可能なシャドーイング作用を考慮している。本発明の１つ以上の構成によれば、結晶切断誤差データ及び選択的な特徴部データは、1つ以上のイオン注入ステージ又はシステムに周期的に供給され、所望の注入結果を達成するために、加工物に対してイオンビームを再度方向付ける方法を確かめる。

上述したように、半導体製造処理において、半導体ウエハは、荷電された粒子またはイオンを用いて注入される。これらのイオンは正味の正電荷または負電荷による所望の電気的特徴を示す。半導体処理に関連して用いられるとき、このようなイオン化された材料は、ドーピング用、またはイオン注入されるベースまたは他の層の電気的特徴を変えるためのドーパントと呼ばれ、所望の及び予想できる電気的振る舞いを有する層を生じさせる。

これらのベース層または基板は、その結晶構造のために一般的にシリコンで作られている。これらの材料は、原子が、結晶格子として知られるように、３次元で正規の形に配置されているとき、結晶構造を有すると言われる。例として、図１は、一般的に立方体構造を有する基本的な格子構造１００の一部分を示す。特に、図示された例では、格子構造１００は、ほぼ立方形状の２７個の（たとえば、３×３×３）セル１０２を有する。しかし、理解できるように、格子構造は、種々異なる構造とすることができ、セルの数も、たとえば、ダイヤモンド形、ピラミッド形、六角形等の多数の異なる形状がある。

半導体製造に用いられるシリコンのベース層は、ウエハまたは基板と呼ばれ、少なくとも部分的に、シリコンの塊から切断される。特に、シリコンの単一結晶の特定形式は、長く成長させたシリコンのブール（boule）として知られ、このブールを薄く切断してスライス（たとえば、ウエハ）となる。ウエハの結晶構造は、素子の電気特性の制御を容易にするので、電気素子として優れ、さらに、全体の材料を通じて均一な電気的性能を示す。
更に、下位の素子性能による不純物は、材料の原子構造において、より不規則性をもたらすが、結晶構造の規則性は、非常に適切な素子性能および歩留まりを与える。

半導体のドーピング処理の重要なパラメータは、基板内および半導体材料の内部結晶構造にドーパントイオンを注入するのに用いるイオンビーム間の入射角度である。この入射角度は、他のものの間のチャネリングとして知られる現象において、重要な役割を有する。特に、図１に示すように、ドーパントイオン１０４の方向は、図示された格子構造の平面に対してほぼ垂直であり、このイオンビームは、格子構造の部分がいくつかあるとしても、衝突することなくそこを通過できる。異なる形式の格子構造に対して、入射ビーム角度は、チャネリングを抑える傾向を有することが理解できよう。

このように、イオンは、他のものの間で、基板内に深く注入されるので、不要な電気的性能を導くことになる。他の構成、たとえば、基板の非定形の程度、基板の原子量、及び、イオンビーム１０４内のイオンの質量および／またはエネルギー等が、チャネリングに影響を与えるものであることが理解できる。たとえば、イオンビーム１０４内のイオンの質量および／またはエネルギーが大きくなればなるほど、イオンの多くが、基板内により深く注入される。

図２において、たとえば、ビーム１０４の方向は、格子構造１００の平面に対してほぼ垂直ではない。このように、イオンビーム１０４のいくつかのイオンは、格子構造の部分１０６におそらく衝突し、エネルギーを失うか又は減速し、これによって、矢印１０８に示すように、反射または偏向して、これらの部分から離れる。そして、注入される材料の浅い部分に残るようになる。このように、主たるチャネリングおよび／または他のイオン注入に反する結果を避けるために、格子構造１００に対して９０°以外のわずかな角度でイオンビームを向かわせることが望ましい。

それにもかかわらず、イオンビームは、ウエハの機械的表面に対して、さらに基準からの変動よりもむしろ、ウエハ表面に対する格子表面の基準方向に対して、較正又は方向付けされる。そして、ウエハの表面は、ブールからウエハをスライスすることに関連した不正確さにより格子構造に適切に整合する場合または整合しない場合がある。

一例として、図３は、ウエハの機械的表面１１２が、格子構造１００の平面にほぼ一致するようにスライスされた状況を示している。この配置では、ビーム１０４とウエハの表面１１２との間の関係（たとえば、注入角度）が、格子構造１００と相関し、所望のドーピング、集中、位置等を達成するために、比較的注意深く制御または調整される。上述の方法において、半導体製造業者は、一般的に、シリコン初期材料として、特定の格子の方向性（たとえば、[110]または[111]初期材料）を有する材料を注文する。

図４は、ブールからスライスされたウエハの機械的表面１１２が、格子構造１００の平面と同一平面ではない。このように、結晶切断誤差は、ウエハの結晶格子構造１００と機械的表面１１２との間の変化として定められるいくつかの結晶切断誤差があると言える。代わりに、または付加的に、結晶切断誤差は、ウエハ供給者によって提供されるような基準の格子構造（たとえば、[110]または[111]）間の偏差、およびウエハの機械的表面に対する格子構造の実際の方向を含んでいる。このような偏差（たとえば、[110]±Δ、[111]±Δ）は、たとえば、約±１°〜２°の範囲で変化できる。このように、結晶切断誤差が大きくなるほど、イオンビーム１０４と格子構造１００との間の予測ができかつ所望の方向（オリエンテーション）を定めることが難しくなる。このように、信頼性を有し、予測可能で所望の電気的性能を達成することがますます難しくなる。

更に、上記機構において、結晶切断誤差は、回転要素を含んでいる。たとえば、ウエハは、そのエッジ部分に識別用の特徴部（たとえば、小さいノッチまたはフラット）を有し、回転に基づく結晶のＸ−Ｙ方向を識別する。これらの誤差の組み合せの補正は、ウエハの傾斜、ねじれ、またはその両方を調整することを必要とし、以下で詳細に説明する。

従って、他のもの、結晶切断誤差を考慮に入れながら、チャネリング作用を緩和するために僅かな角度でイオンを注入することが望ましいという点が理解できよう。それでもやはり、電子産業における引き続く趨勢は、より小さく、さらに、少ない消費電力で、増大する複雑な機能を実行できる、よりパワーのある素子（たとえば、携帯電話、デジタルカメラ等）を製造するために電子素子の寸法を小型化することである。これを達成するために、これらの素子に用いられる半導体及び集積回路（たとえば、トランジスタ等）は、絶えずその寸法が縮小化される。単一の半導体基板またはその一部（ダイとして知られる）の上に、これらの多くの素子を収納できるように、製造効率及び生産量が改善されている。

収納密度を高めるために、半導体製造過程の一部として、ウエハ内または表面に形成される特徴部が密接して形成され、そして、このような特徴部の間に形成される間隔は、それに対応して益々狭く作られる。しかし、いくつかの特徴部のそれぞれの高さは、変更することができない。それは、これらの特徴部がフォトリソグラフック工程の一部として使用されるレジスト材料から一般的に形成されるからである。

特に、フォトリソグラフィーは、半導体製造に一般的に用いられる処理であり、基板上に複数の層に１つ以上のパターンを写し、また、基板および／または１つ以上の他の層へのドーピングを容易にする。しかし、レジスト特徴部の間にある収縮した間隔と結合したレジスト特徴部の固定の高さは、増加したシャドーイング作用（角度付けされた注入が用いられるとき）を生じさせ、これにより、ウエハの一部分は、ドーパントイオンをほどんど受け入れないでドープされる。このようなシャドーイングは、イオン注入角度が増加すると、より強調され、たとえば、チャネリングを減少させる。したがって、チャネリングとシャドーイングの両作用を軽減するためのせめぎ合いの中でバランスをとる必要がある。

図５を参照すると、半導体基板またはウエハ５００の一部分の断面図では、基板上に複数の特徴部５０２,５０４,５０６,５０８を有する。また、それぞれの間隔５１０,５１２,５１４が、その間に形成される。特徴部５０２,５０４,５０６,５０８は、レジスト材料から作られる。それらは、ほぼ同一の高さである。レジスト特徴部５０２,５０４,５０６,５０８のいくつかは、他のものと密接して形成され、その間にある対応する間隔５１０,５１２,５１４は、異なる幅を有する。

基板５００の領域５２０,５２２，５２４は、間隔５１０,５１２,５１４によって露出され、イオン注入を介してドープされる。従って、１つ以上のイオンビーム５３０が、ドーピングを実行するために基板５００に向けられている。これらのビーム５３０は、基板５００の表面５４０に対して所定の角度に方向付けられており、たとえば、チャネリング作用を軽減する。ビーム５３０のいくつかは、特徴部５０２,５０４,５０６,
５０８の部分（たとえば、コーナー部）によってブロックされるいくつかのイオンを有する。このように、基板領域５２０,５２２，５２４内の領域５５０,５５２,５５４は、ドーパントイオンの意図した量より少ない量を受け取る。特徴部５０２,５０４,５０６,
５０８が密接して配置され、それぞれの間隔５１０,５１２,５１４が狭く作られているので、少なくドープされて領域５５０,５５２,５５４が基板領域５２０,５２２，５２４の部分の中でより多くなる。したがって、シャドーイングに関連した逆の作用が、誇張され、チャネリング作用を考慮に入れながら、収納密度を増加させる。

こうして、イオンビームが、ウエハの機械的表面に対して補正されあるいは方向付けられるので、イオンビームは、ウエハの結晶切断誤差、またはウエハの機械的表面とウエハの格子構造との間の関係を考慮に入れる必要がない。従って、チャネリング作用は、それ自体、予測できるものではなく、逆に、素子の性能及び製品寿命に影響を与える。さらに、ある場合のイオン注入機では、角度付けされた注入を用いることを、ある程度制限している。それは、このような角度付けされた注入は、チャネリングを減少させるために使用されるが、一方で、この角度付け注入によって、シャドーイングを増大させることになる。

図６において、イオン注入システム１００は、ブロック図の形で示されており、このシスム１００は、本発明の１つ以上の構成に従って、ウエハの結晶切断誤差およびシャドーイング作用を考慮するのに適している。システム６００は、ビーム径路に沿ってイオンビーム６０４を生じさせるイオン源６０２を含んでいる。このイオン源６０２は、たとえば、関連する電源６０８と共にプラズマ源６０６を含んでいる。プラズマ源６０６は、たとえば、イオンビームが引き出される比較的長いプラズマ閉じ込め室を含んでいる。

ビームラインアセンブリ６１０は、イオンビーム６０４を受け入れるために、イオン源６０２の下流に設けられている。このビームラインアセンブリ６１０は、加速器／減速器６１４と共に質量分析器６１２を含む。ビームラインアセンブリ６１０は、イオンビーム６０４を受け入れる経路に沿って配置されている。質量分析器６１２は、磁石(図示略)等の磁界発生要素を含み、ビーム径路を横切る磁界を与えて、イオンビーム６０４からのイオンが、質量（たとえば、電荷質量比）に従って軌道を変えて偏向するように作動する。磁界を通るイオンの移動は、ビーム径路に沿って所望の質量の各イオンを方向付ける力を受け、そして、不必要な質量のイオンをビーム径路から離れるように偏向させる。

加速器／減速器要素６１４は、イオンビーム内のイオンを加速および／または減速させるためのギャップを有して、加工物またはウエハ内に所望の注入深さを達成し、さらに、イオンビームを曲げることによってイオンビームの汚染を除くとともに、イオンビームから汚染された中性粒子を分離する。ギャップは、イオンビーム６０４の焦点合わせ又は操作ができるようにする。さらに、このようなギャップは、質量分析器６１２によって磁気的な分析の前後で適用される。

エンドステーション６１６は、ビームラインアセンブリ６１０から質量分析されて浄化されたイオンビーム６０４を受け入れるためにシステム６００内に設けられる。このエンドステーション６１６は、質量分析された浄化したイオンビーム６０４を用いてイオン注入のために、ビーム径路に沿って、半導体基板(図示略)等の１つ以上の加工物（単一ウエハまたはバッチシステム）を支持する。エンドステーション６１６は、また、１つ以上の目標加工物とイオンビームを相対的に移動又はスキャンするための目標スキャンシステム６１８を含む。この目標スキャンシステム６１８は、たとえば、一定の環境下で動作パラメータおよび／または対象物に対応して、バッチ又はシリアル式のイオン注入を行うことができる。この書類に関して用いられる基板または半導体基板は、ベースの半導体ウエハ（たとえば、シリコン、SiGe、又はSOIのウエハ）及びエピタキシャル層又はその上に形成された、あるいはそれと関連した他の形式の半導体層、さらに、イオン注入のために適した他の形式の加工物を含むものと理解すべきである。

本発明の1つ以上の構成によれば、結晶切断誤差データ６２０は、基準の結晶格子構造、実際の結晶格子、及びウエハの機械的表面との間のそれぞれの変化に関しており、システム６００内に供給され、さらに、例示した実例のエンドステーション６１６内に供給される。同様に、特徴部の寸法（たとえば、高さ、厚さ等）および／または対応する間隔の幅データ６２２が、エンドステーション６１６に供給される。エンドステーション６１６、更に、目標スキャンシステム６１８のプロセッサ(図示略)が、このデータを用いて、イオンビーム６０４に対して１つ以上の加工物を操作、方向付け、および／または整合させて、所望のドーピング（たとえば、チャネリング及びシャドーイングの軽減が同時に起こる）を達成する。

しかし、結晶切断に関するデータ６２０および／または特徴部及び間隔寸法に関するデータ６２２は、システム６００の１つ以上の構成要素に分け与えられ、所望のドーピングを容易にする。たとえば、ビームラインアセンブリ６１０の加速器／減速器要素６１４は、このデータを受け取り、更に、その中にあるプロセッサ(図示略)がデータに対応してビーム６０４を選択的に操作、あるいは操縦して、所望のドーピングを達成する。

このようなシリコン結晶切断６２０及び特徴部６２２のデータは、種々のソースから供給される。たとえば、基準格子の方向が、ウエハ供給業者から得ることができる。同様に、個別の、または、独立型のツール、または、同一あるいは異なるイオン注入システムが、１つ以上の測定を行い、ウエハの機械的表面に対するシリコン結晶格子の方向（たとえば、ラザフォード（Rutherford）のバックスキャタリング、Ｘ光線の回折、結晶学等を介して）を用いて、システム６００に結晶切断データ６２０を供給するために利用することができる。実際の格子方向を確かめるために、ラザフォードのバックスキャタリングの例示的な実現が、ルビン（Rubin）等に付与された米国特許第６，２５５，６７２号明細書に記載されており、その全体は、ここに参考文献として包含される。同様に、寸法データ６２２は、設計仕様、設計規則等に従ってシステム６００に供給することができ、１つ以上の半導体素子が、ウエハ上に製造される。

このような格子データは、多数のウエハのためにシステム６００にアップロードされ、これらのウエハが同等である場合に、単一ブールから同時に方向／角度で切断され、同一でない場合、それぞれの機械的表面に対する格子構造で切断される。このようなウエハの整合性の精度は、周期的に検証され、或いは、処理されるウエハの各組毎のインクリメントで、システム６００に新しい格子データをアップロードすることによって改善される。これは、たとえば、単一のブールによって得られるゆがみや他の変形から生じる格子変化を考慮に入れて行われる。

周期的な格子データのアップデートは、ブールからウエハを切断するのに利用される器具のドリフトに帰する格子変化を説明するのに役立つ。このようなシナリオにおいて、ウエハの格子構造及びそれぞれの機械的表面との間の角度は、次第に変化し、最後には、イオン注入への、かなりあるいは測定可能な影響を与える。更に、格子構造は、ブールからブールで次第に異なるので、新しい結晶格子データ６２０は、新しいウエハが、異なるブールから発生するものを所有する時はいつでも、新しいシステムに対してアップロードされるべきである。同様に、アップデートされたデータは、ウエハが同一のブールから切断された時はいつでも、システム６００に供給すべきであり、本質的に異なる角度又は方向（たとえば、異なる寸法のウエハを得るために）に対して供給される。

図７において、本発明の１つ以上の構成を実現するために適した、例示的な低エネルギーイオン注入システム７００が、幾分詳細に図示されている。このシステム７００は、イオン源７０２、ビームラインアセンブリ７０４、及び目標即ちエンドステーション７０６を含む。ビームラインアセンブリ７０４に関してエンドステーション７０８の動きを可能にする拡張可能なステンレス鋼のベローズアセンブリ７０８が、エンドステーション７０６とビームラインアセンブリ７０４に接続されている。

イオン源７０２は、プラズマ室７１０とイオン引出アセンブリ７１２とを含む。イオン化可能なドーパントガスにエネルギーを与えて、プラズマ室７１０内にイオンを発生させる。一般的に、正イオンが発生するが、本発明は、負イオンがイオン源７０２によって発生するシステムにも利用できる。正のイオンは、プラズマ室７１０内のスリットを介して、複数の電極を含むイオン引出アセンブリ７１２によって引き出される。したがって、イオン引出アセンブリ７１２は、プラズマ室７１０から正イオンのビーム７１６を引き出し、そして、ビームラインアセンブリ７０４、および特に、このビームラインアセンブリ７０４内の質量分析磁石７１８内に引き出されたイオンを加速する機能を有する。

質量分析磁石７１８は、側壁７２４を有する金属（たとえば、アルミニウム）のビームガイドによって形成される通路７２２内に湾曲したビーム径路７２０を含み、このビーム径路の脱気は、真空ポンプ７２６によって与えられる。このビーム径路７２０に沿って伝搬するイオンビーム７１６は、質量分析磁石７１８によって発生した磁界によって影響され、不適当な電荷質量比のイオンを排除する。この双極子磁界の強さと方向は、制御電子機器７２８によって制御され、磁石コネクタ７３０を介して磁石７１８に界磁巻線を介して流れる電流を調整する。

双極子磁界は、イオン源７０２の近くにある第１の、即ち、入口軌道７３２から通路７２２の出口端近くにある第２の、即ち、出口軌道７３４へ、湾曲したビーム径路７２０に沿ってイオンビーム７１６を移動させる。不適切な電荷質量比を有するイオンからなるイオンビーム７１６の部分７３６，７３８は、湾曲した軌道から離れて偏向し、ビームガイドの側壁７２４内に進む。このように、磁石７１８は、ビーム７２０内の、所望の電荷質量比を有するイオンのみを、通路７２２を介して移動させる。

ビームラインアセンブリ７０４は、複数の電極７４２を有する加速器７４０を含み、電極は、イオンを加速および／または減速するように配置されかつバイアスされており、さらにイオンビームを集束、曲げ、そして、浄化する。ファラデーフラグ７４４等のドーズ量測定器は、イオンビームのサンプル電流を検出することを含んでいる。また、プラズマ源７４６は、プラズマシャワー７４８を設けて、正に荷電されたイオンビーム７１６によって注入される結果として、目標加工物上に蓄積される正の電荷を中性化する。真空ポンプ７５０は、さらに、加速器７４０を脱気することを含んでいる。

加速器７４０の下流には、エンドステーション７０６があり、このエンドステーションは、１つ以上のウエハ７５４又は処理されるべき他の加工物が取り付けられる支持体７５２を含む。このウエハ支持体７５２は、注入ビームの方向にほぼ垂直に向いたターゲット平面上に配置され、その方向は、ここで与えられるように結晶切断および／または特徴部の寸法データに従って調整される。また、ウエハ支持体は、たとえば、ビームを通ってウエハを移動させ、又は回転ディスクを移動させる機械的アームの形式とすることができる。図示する例では、ディスク形状のウエハ支持体７５２が描かれており、この支持体は、エンドステーション７０６において、モータ７５６によって回転する。イオンビームは、円形経路内を移動するように、支持体に取り付けられたウエハに衝突する。エンドステーション７０６は、イオンビームの経路７６０とウエハ７５４との交点７５８の回りを旋回し、このターゲット平面は、この点７５８回りで調整可能である。

例として、イオンビームを調整するために、検出されたウエハの格子方向に応答して、レジスト特徴部及びその間の間隔の寸法（たとえば、幅、高さ等）が、イオン注入の提案された角度に対して考慮することができる。また、シャドーイングをどの程度とするかを決定することができる。このシャドーイングが過度であるかどうかに関しての決定もなされる。こうして、注入角度をどの程度にするか、もし必要であれば、これに応答して変化させるべきである。注入角度は、たとえば、シャドーイングの程度を、性能使用及び受け入れ可能な故障率で製造される半導体素子による予め定義された許容差または範囲内に入るように調整することができる。

この提案された注入角度は、それが受け入れ可能である場合、結晶切断誤差に対してチェックすることができる。たとえば、注入角度がウエハの機械的表面に対して測定されると、注入システムに、ウエハの格子構造とウエハの機械的表面との間の変化を与えることができ、それによって（たとえば、ラザフォードのバックスキャタリングを介して）確認することができ、また、結晶格子構造に対するイオンビームの方向を見つけることを考慮できる。その結果から生じるチャネリングがどのレベルにあり、そして、それが受け入れ可能かまたはできないかどうかの決定をすることができる。チャネリングの程度があまりに大きいと、チャネリングの大きさを受け入れ可能なレベル内にもってくるために、ウエハとイオンビームを、互いに対してどのように再度方向付けすべきか確認する計算を行う必要がある。この新しいビームのウエハに対する「アンチ-チャネリング」の方向付けが、提案された「アンチ-シャドーイング」の角度に対してチェックされ、この２つが十分一致しているかどうかを見ることができる。

シャドーイングを軽減するための注入角度が、チャネリングを軽減するための注入角度からあまりにかけ離れている場合、ウエハへの方向付けのために、チャネリングとシャドーイングの両方を考慮に入れて、受け入れ可能な、あるいは最適なビームが到達するまでプロセスが繰り返される。チャネリング及びシャドーイングのそれぞれの重要性は、形成される素子の形式、信頼性及び故障率の受け入れ可能なレベル、性能要求条件等の製造方法に関連した多くのファクターにより異なることを理解すべきである。

従って、結晶切断誤差データおよび特徴部データの構成は、提案された注入角度における差を軽減するために、これらまたは他の１つ以上のファクターに従って重み付けされる。これは、過度の計算で動きが取れなくなったり、あるいはループ内に留まるという状態を軽減する。

たとえば、満足する注入角度に到達するときに、補間(interpolation)が１つ以上のデータ保存に関連して用いられることが理解できよう。これらのデータは、特定の製品の性能パラメータ、故障率の許容差等を与えるチャネリングおよび/またはシャドーイングの受け入れ可能/不可能なレベル、更に、結晶切断データ、スペーシング、及び特徴部データ、注入角度データ等の相関関係としてのチャネリングおよび/またはシャドーイングの種々の大きさとともに、他のものと関連する１つ以上のデータである。

さらに、自由に実施できる最適化に関連した技術「たとえば、バック プロパゲーション(back-propagation)、ベイジアン(Bayesian)、ファジー集合、非線形回帰、または、エキスパートシステムを含むその他のニューラルネットワーク パラディグム、小脳モデル演算コンピュータ（CMACS）、ラジアル ベイシス ファンクション、方向付けされたサーチネットワーク、及び機能リンク ネッツ」が、所望の注入角度で到達する場合において使用することができる。

ウエハの方向にビームを調整するために最も良い方法（たとえば、最小の費用、最小の複雑さ、最高の効率）が決定されることが理解できるであろう。例示にのみ制限されるものではないが、単一のウエハがドーピングするためのウエハ支持体７５２上に取り付けられる場合、ビームラインアセンブリ７０４内で１つ以上の構成要素が、注入角度を調整するために選択的に制御される。他方、多数のウエハがウエハ支持体７５２に取り付けられた場合、そのとき、ビームラインアセンブリ７０４及びエンドステーション７０６の両方の１つ以上の構成要素が、たとえば、所望の注入結果を達成するために調整される。代わりに、エンドステーション７０６のみの１つ以上の構成要素が、たとえば、ビーム７１６に対して加工物を再度方向付けるために選択的に調整される。

図８は、本発明の１つ以上の局面を実施するために適した、別の中エネルギーイオン注入システム８００を示している。この注入システム８００は、モジュラーガスボックス８０４、補助ガスボックス８０６、及びガスボックスから離れたパージ制御パネル８１０を含む。ガスボックス８０４，８０６は、他のものの間に、１つ以上のガス状のドーパント物質を含み、更に、ガスボックス８０４，８０６は、注入システム８００内の超寿命イオン源８１２内に１つ以上のガスを選択的に配給することが容易である。ここで、注入システム８００内に選択的に持ち込んだウエハまたは加工物を注入するのに最適なイオンを発生するために、複数のガスをイオン化することができる。ガスボックスから離れた制御パネル８１０は、必要とされるまたは所望の主成分となるガスまたは注入システム８００から出る他の物質を通気しあるいはパージすることを容易にする。

高電圧の終端電力分配器８１６及び高電圧の絶縁変圧器８１８が、他のものの間に配置され、電気的に励起し、かつガスからイオンを発生させるために、ドーパントガスにエネルギーを分与する。イオンビーム引出アセンブリ８２０は、イオン源８１２からイオンを引出し、ビームラインアセンブリ８２４内でそのイオンを加速する。このビームラインアセンブリは、質量分析磁石８２６を含んでいる。質量分析磁石８２６は、不適当な電荷質量比のイオンを選び出して取り除くように作動する。特に、質量分析磁石８２６は、不要な電荷質量比のイオンが衝突する湾曲した側壁を有するビームガイド８２８を含んでおり、質量分析磁石の磁石によって発生する１つ以上の磁界によって、イオンがビームガイド８２８を介して伝搬する。

本発明の１つ以上の構成によれば、走査されるイオンビームの角度を制御するのを助けるための構成部品が設けられている。この構成部品は、他のものの間に配置されるスキャン角度補正レンズ８３０を含んでいる。さらに、加速／減速コラム８３２が、イオンビーム内の複数のイオンの速度および／または焦点合わせを制御及び調整するために設けられている。最終エネルギーフィルタ等の汚染粒子を取り出すように作動する構成部品８３４を、注入システム８００内に包含することができる。

ウエハまたは加工物８４０は、イオンを用いて選択的な注入を行うためのエンドステーション室８４２内に載置される。機械的なスキャン駆動部８４４がエンドステーション室８４２内のウエハを操作し、ビームに選択的に遭遇することを容易にする。スキャン駆動部は、たとえば、１つ以上の軸線の回りに１つ以上のウエハ８４０（たとえば、シリアル注入に対して）を保持する加工物ホルダ８４６を操縦し、制限されない多数の注入角度を得ることを容易にする。ウエハ又は加工物８４０は、ウエハハンドリングシステム８４８によってエンドステーション室８４２内を移動でき、このウエハハンドリングシステムは、たとえば、１つ以上のまたは機械的なロボットアーム８５０を含んでいる。

オペレータ操作盤８５２は、注入システム８００の１つ以上の構成要素を選択的に制御することにより、オペレータが注入処理を調整することができる。最後に、電力分配ボックス８５４は、全体のシステム８００に電力を供給することを含んでいる。ライ(Ray)に付与された米国特許第４，９７５，５８６号明細書には、例示的なエンドステーション８４２およびその構成要素をより詳細に示しており、エンドステーションは、複数の軸線回りに操縦可能なウエハ支持体又はホルダを有する。この特許の全体は、ここに参考文献として包含される。

ウエハの各機械的表面に対するウエハの格子構造の角度または方向に関係した結晶切断データ８６０は、たとえば、オペレータ操作盤８５２を介して注入システム８００に入力される。代わりに、このようなデータ８６０は、中央又はローカルのコンピュータ内にあり、そして、そこからツールにダウンロードされる。同様に、特徴部の寸法および対応する間隔データ８６２、及び他の関連するデータは、オペレータ操作盤を介して注入システム８００に入力される。操作盤８５２は、たとえば、データを利用できるコンピュータ又は他の処理型構成要素を有し、また、これに応答して、注入システム８００の１つ以上の構成要素を調整する。

特に、このような調整は、イオンビームとウエハの表面との間の所望の注入角度を達成するためになされるものであり、所望のドーピングレベルを達成するために、ウエハの機械的表面に対してウエハの格子構造のそれぞれの方向、および特徴部の寸法とその間の間隔が考慮される。チャネリング作用とシャドーイング作用に対するそれぞれの許容差の利益は、注入処理を適切に調整する方法を決定することによって解決することができる。考慮すべき点は、ビームの方向に対してウエハを調整する場合において、イオンのエネルギー、速度、質量、種等であることが理解できよう。たとえば、機械的スキャン駆動部８４４、ビームラインアセンブリ８２４の１つ以上の構成要素、加速／減速用コラム８３２、および／または補正レンズ８３０が、単独又は組み合わせて選択的に制御され、イオンビームに対する１つ以上のウエハ８４０の相対的な方向を調整する。

１つ以上のウエハに対するイオンビームの初期の方向は、ほぼ知られているので、調整がなされるベースラインの方向を与えるために、決定を必要としない。さらに、あるいは、代わりに、加工物ホルダ８４６の位置（たとえば、チルト、ツイスト等）は、一般的に知られており（たとえば、スキャン駆動部８４４によって追跡および／または制御される）、また、イオンビームの経路も知られている。ウエハ８４０は、ホルダ８４６に対して平坦にあると、ビームに対するウエハの相対的な方向が、既に知られている。多数のウエハがホルダ８４６の異なる位置にある状況では、ビームに対するウエハのそれぞれの方向は、ホルダ８４６上のウエハのそれぞれの位置を追跡する場合には、既知となる。それにも拘らず、本発明は、ウエハの方向を決定するための機構を考慮する。このような品物は、イオンビームに対してウエハを方向付けるために、たとえば、ラザフォードのバックスキャタリング、Ｘ光線の回折および／または結晶学の手段を用いる。例として、この品物は、ラビン（Rubin）他に付与された上述の米国特許第６,２５５，６６２号明細書に説明されるように、ラザフォードのバックスキャタリングを用いて動作する。

図９を参照すると、結果物の素子性能に有害なチャネリングおよび／またはシャドーイング作用を考慮しながら、半導体基板内にイオンをドーピング即ち注入するための例示的な方法９００が図示されている。この方法は、ウエハの機械的表面とウエハの結晶格子構造との間の変化を説明するのに役立つ。これらの変化は、チャネリングに影響を与え、レジスト特徴部の寸法及び特徴部間の対応する間隔を説明し、さらに、シャドーイングを生じさせる原因ともなる。この方法９００は、一連の動作すなわち現象が以下に説明されるけれども、本発明は、このような動作即ち現象の例示された手順に制限されるものではないことが理解できよう。たとえば、いくつかの動作は、ここで、本発明の１つ以上の構成に従って記載され説明されたものとは別の他の動作即ち現象と異なる順番で、あるいは、同時に起こることができる。さらに、説明されていない動作を、本発明に従う方法を実行するために必要とすることができる。

この方法は、ステップ９０２において、ウエハに対するイオンビームの方向即ち角度が与えられる。上述したように、これは、イオンビームの注入角度が既知であり、またウエハあるいは加工物ホルダの位置、さらに、ホルダ上にある１つ以上のウエハの位置も既知である。ステップ９０４において、基板上に形成されたレジスト特徴部の寸法に関するデータ、特に、フォトリソグラフィー処理の一部として、パターン化されたレジスト材料から形成された特徴部が得られる。このデータは、それぞれのサイズ（たとえば、幅）等の特徴部の間に存在する間隔についての情報を含む。このデータは、たとえば、半導体基板に形成される予定の半導体素子のための設計規則、仕様等から与えられる。

ステップ９０６において、ウエハ上に形成されるレジスト特徴部、この特徴部の寸法及びその間に存在する相対的な間隔に対して、イオンビームの所定の注入角度で起こりそうなシャドーイングの程度が確かめられる。その後、ステップ９０８において、どのような調整、もしあれば、シャドーイングの量を適切に軽減するためにウエハ表面及びその上に形成されたレジスト特徴部に対して、イオンビームの再方向付けを必要とする、調整に関して、ある決定がなされる。
注入角度は、たとえば、製造される半導体素子のタイプ、その素子に対する性能仕様及び受け入れ可能な故障率等に基づいた、いくつかの予め規定された許容差または範囲内に、シャドーイングの程度をもたらすように調整することができる。

ステップ９１０において、結晶切断誤差データが、基準の結晶格子構造、実際の結晶格子構造、およびウエハの機械的表面の間の変化に関して得られる。このデータは、ウエハサプライヤー、あるいは個々の即ち独立のツール、又は、同一あるいは異なる注入システム等の種々のソース源から得ることができ、注入システムは、ウエハの機械的表面に対するシリコン結晶格子の方向付け（たとえば、ラザフォードのバックスキャタリング、Ｘ光線の回折、結晶学等を介して）を示す１つ以上の測定を実行することができる。

単一のブールから同一の方向付け／角度で切断される複数のウエハが、同一ではないが同等のそれぞれの機械的表面に対する格子構造を有するので、この結晶格子データは、製造工程全体を通して周期的に得られるにちがいない。しかし、ウエハからウエハへの変動があるので、このデータをより頻繁に得ることにより、アライメントを改善することができる。たとえば、格子変動は、ブールが曲げられ、又はその代わりに不規則な形状とされ、あるいはブールからウエハを切断するのに用いられる器具の１つ以上の設定がドリフトされる結果をもたらす。新しいウエハが異なるブールから生じるときは、格子構造がブールにより異なるので、新しい結晶格子データを得なければならない。同様に、ウエハが同一のブールから切断され、本質的に異なる注入角度又は方向付け（たとえば、異なる寸法のウエハを得るために）するときはいつでも、システムに対して、アップデートされたデータを与えなければならない。

ステップ９１２において、ウエハの結晶格子構造（ウエハ切断誤差データによって与えられる場合）に対するイオンビームの所定の方向付けが、予想されるチャネリングを決定するのに重要である。そして、ステップ９１４において、所望のチャネリングの量を達成するために、ウエハの結晶格子構造に対するイオンビームの再方向付けを必要とするどのような調整があるかを確認する。

ステップ９１６において、提案されたシャドーイング及びチャネリングの調整が、同時に起こるかどうかを比較する。もし調整が同時に起こらないならば、（たとえば、シャドーイングの軽減調整がチャネリングに大いに影響を与えるかどうか、あるいは、チャネリング調整が、十分に行われないか、またはシャドーイングが過度に過ぎないか）、そのとき、ステップ９１８において、受け入れ可能な調整角度を確かめるために反復的な計算が行われる。

ウエハに対するイオンビームの受け入れ可能なまたは最適な方向付けは、たとえば、チャネリングとシャドーイングの異なる大きさが、製造される素子の信頼性、故障率および／または他の製造基準を有するそれぞれの作用を考慮することによって、到達することができる。これらの作用は、その重要性を決定するために、受け入れ可能なレベルと比較される。このように、チャネリング作用、シャドーイング作用等、製造される素子の所定のタイプ、およびこのような素子の所望の動作を、重み付けして割り当てることができる。さらに、レジスト特徴部のデータは、例えば、ウエハ上に形成された異なる素子を取り扱う複雑な計算を単純化するために、許容可能な補正範囲を含むことができ、ウエハは、異なる感度、ユニークで特異な（たとえば、非対称）寸法、高さ等の異なるレジスト特徴部又は素子を含む構造を有する。

また、補間は、たとえば、１つ以上のデータ保存に関連して案族する注入角度に到達した際に利用され、このデータは、特定の製品性能パラメータ、故障率の許容差等のチャネリングおよび／またはシャドーイングの所定レベルの許容性／非許容性、さらに、結晶切断データ、間隔及び特徴部のデータ、注入角度データ、等に基づくチャネリングおよび／またはシャドーイングの種々の大きさに関係する。自由に実施できる最適化に関連した技術（たとえば、誤差逆伝播法（バックプロパゲーション）、ベイジアン(Bayesian)、ファジー集合、非線形回帰、または、エキスパートシステムを含むその他のニューラルネットワーク 小脳モデル演算コンピュータ（CMACS）、ラジアル ベイシス ファンクション、方向付けされたサーチネットワーク、及び機能リンク ネッツ）が、所望の注入角度で到達する場合において使用することができる。

この方法は、ステップ９２０に進み、ここで、イオン注入プロセスが、最適となるように調整される。イオンビームとウエハ表面との間の相対的な方向を調整するための最も良い方法（たとえば、最小の費用、最小の複雑さ、最高の効率）が決定されることが理解できるであろう。例示にのみ制限されるものではないが、単一のウエハがドーピングするためのウエハ支持体上に取り付けられる場合、ビームラインアセンブリ７０４内で１つ以上の構成要素が、注入角度を調整するために選択的に制御される。他方、多数のウエハがウエハ支持体に取り付けられた場合、そのとき、ビームラインアセンブリ及びエンドステーションの両方の１つ以上の構成要素が、たとえば、所望の注入結果を達成するために調整される。代わりに、エンドステーションのみの１つ以上の構成要素が、たとえば、ビームに対して加工物を再度方向付けるために選択的に調整される。

シャドーイングの軽減及びチャネリングの軽減のための調整は、ステップ９１６において一致することが分かる。次にこの方法は、ステップ９２０に進む。この方法は、更なる処理を進行させることもできる。

このように、本発明の１つ以上の構成によれば、結晶切断誤差の測定は、１つ以上の異なる注入ステージに供給される。そして、これにより、注入処理を実効するために利用され、所望のドーピング（たとえば、チャネリングとシャドーイングの同時軽減）を達成する。異なるステージおよび／またはイオン注入装置を調整するために、結晶切断データを取得し、そして、このデータを用いることは、実際の従来の測定よりも結晶切断誤差を計算するためにより効率良くかつ安価な方法で行うことができる。この方法は、多数の注入ステージおよび／または多数のイオン注入装置において実行されなければならない。特に、その場の技術は、付加的なハードウエアおよび／または制御装置を、複数の注入ステージまたはシステムにおいて、存在させなければならないので、イオン注入システムに関連した費用を増大させる。さらに、過剰な測定は、半導体製造中、ウエハがイオン注入装置又は注入ステージを複数回通過するので、その場の技術として考慮に入れる必要がない。結晶格子の方向データを特定のウエハと関連させ、イオン注入システムおよび／またはステージに関連してこのデータを反復して供給することにより、製造工程の中で、過度の測定及びこれに関連する費用及び非効率性を取り除くことができる。

本発明の１つ以上の構成に従うウエハ、特にシリコンウエハの結晶格子構造に対するイオンビームの入射角度を調整するために、このデータを用いると、処理の反復性を容易にする。たとえば、結晶切断誤差に基づいたイオンビームに対するウエハの再位置決めは、シリコンウエハに対するイオンビームのアライメントをより正確に行うことができる。バッチ式イオン注入機の場合、たとえば、個々のウエハの再位置決めはより難しく、ビームのアライメント誤差は、一群のウエハに対して最小化することができる。１つ以上のウエハは、少なくとも部分的に、シャドーイング作用に貢献する特徴部の寸法によって支配されるような、ある制限の範囲内で再方向付けすることができる。チャネリングがイオンビームの関心事ではない状況において、たとえば、シャドーイング作用の減少が主として重要であるように方向付けされる。

本発明を１つ以上の実施例に関して図示しかつ記載してきたが、この明細書と添付された図面とを読んで理解すると他の同業者にも同等の変更や修正ができるものと認識することができる。本発明は、このような修正例及び変形例の全てを含み、また、特許請求の範囲によってのみ制限される。特に上述の構成要素（アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用される用語（「手段」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。

更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施の内のただ一つに対して開示され得てきたようであるが、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。更に、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」及びそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれかで使用されている限り、これらの用語は、用語の『構成されている』と同様に包含されるものであると理解すべきである。

図１は、イオンビームが90°にほぼ等しい角度で、格子構造に向けられる格子構造の一部分を例示する斜視図である。 図２は、図１に示された格子構造の一部を示す斜視図である。 図３は、格子構造の機械的表面がほぼ同一平面にある図１に示された格子構造の一部を示す斜視図である。 図４は、格子構造の機械的表面が同一平面にない場合の、図２に示すような格子構造の一部を示す斜視図である。 図５は、距離を変えることによって分離され、また、イオン注入中の強さを変えてシャドーイング作用を受けるように、形成された特徴部を有する半導体基板またはウエハの一部分を示す断面図である。 図６は、本発明の１つ以上の構成に従って用いるのに適したイオン注入システムの概略ブロック図である。 図７は、本発明の１つ以上の構成を実現するのに適した、別のイオン注入システムを説明する図である。 図８は、本発明の１つ以上の構成に従って使用するのに適した、さらに別のイオン注入システムを示す図である。 図９は、本発明の１つ以上の構成に従う半導体製造において、イオン注入中のウエハの結晶切断誤差を計算するための方法を示す流れ図である。

Claims (32)

1. イオン注入システムにおける結晶切断誤差を計算するための方法であって、
   ウエハの選択位置内にイオンを注入するために前記ウエハの表面に向けてイオンビームに対する前記ウエハの機械的表面の方向に関するデータを取得し、
   前記ウエハの表面上に形成される特徴部に関係し、該特徴部間に存在するそれぞれの間隔を含むデータを取得し、
   所定の方向データと前記特徴部のデータに基づき、イオン注入中に生じるシャドーイングのそれぞれの大きさを決定し、
   シャドーイングを十分に軽減するために、イオンビームと前記ウエハの表面との間の相対的方向をどのように調整すべきかを決定し、
   前記ウエハの実際の格子構造に対する前記ウエハの機械的表面の方向に関係する結晶切断誤差データを取得し、
   所定の方向データと切断データに基づき、イオン注入により生じるチャネリングの重要度を決定し、
   所望のチャネリングを達成するために、イオンビームとウエハ表面との間の相対的方向をどのように調整すべきかを決定し、
   シャドーイングを軽減するために提案された調整と、チャネリングの提案された調整とが一致しているかどうかを決定する、各工程を含むことを特徴とする方法。
2. 前記結晶切断誤差データは、ウエハサプライヤー、独立のツール、および同一または異なる注入システムの少なくとも１つから得られることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記結晶切断誤差データは、ラザフォードのバックスキャタリング、Ｘ構成の回折、および結晶学の少なくとも１つを用いて得られることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 製造される半導体素子のタイプ、性能仕様、及び半導体素子に対する受け入れ可能な故障率に基づく、少なくとも１つの予め規定されたシャドーイングの許容差を考慮するシャドーイングの大きさを十分に軽減するために、どのような調整が必要であるかを決定するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
5. シャドーイングの大きさを十分に軽減するために、製造される半導体素子のタイプ、性能仕様、及び半導体素子に対する受け入れ可能な故障率に基づく、少なくとも１つの予め規定されたチャネリングの許容差を考慮して、どのような調整が必要であるかを決定するステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
6. チャネリングとシャドーイングを十分に軽減するための受け入れ可能な再方向付けを決定する工程は、さらに、
   予め規定された性能基準を有する、異なる大きさのチャネリング及びシャドーイングのそれぞれの作用を考慮し、
   前記それぞれの作用を予め規定された受け入れ可能レベルと比較し、さらに、
   前記それぞれの作用及び前記受け入れ可能レベルの重要度に基づいてチャネリング及びシャドーイングを、重み付けされた異なる大きさに割り当てる、各ステップを有することを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 前記特徴部のデータが、前記特徴部の１つ以上の幅を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
8. １つ以上のイオン注入システムにおいて、結晶切断誤差を計算する方法であって、
   基準の結晶格子構造、実際の結晶格子構造、およびウエハの機械的表面の間の変化に関係する、前記ウエハに関連した結晶格子誤差データを、ウエハが配置されている１つ以上のイオン注入システムの各ステージに対して周期的に供給し、
   前記結晶切断誤差データに照らして所望のイオン注入を達成するために、前記ウエハの機械的表面とイオンビームとの間の相対的な方向付けを調整する仕方を決定する、各工程を含んでいることを特徴とする方法。
9. イオンビームからのイオンを用いて、ウエハ又はその一部分をまさに注入しようとするとき、前記結晶切断誤差データが、１つ以上のステージまたはシステムに供給されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記１つ以上のステージまたはシステムを介してそれぞれのウエハの第１通路上に、特定の複数のウエハに関連した各結晶切断誤差データが、前記ステージまたはシステムに対して一回供給され、
    前記１つ以上のステージまたはシステムが、特定のウエハに関連したそれぞれの結晶切断誤差データを保持し、前記ウエハを前記ステージまたはシステムの中に複数回供給し、前記ステージまたはシステムの中に、それぞれのウエハを再度供給するとき、前記ステージまたはシステムは、特定のウエハを再処理する際に、対応するウエハデータを再利用することを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記結晶切断誤差データが、複数のウエハに関連しかつ１つ以上のステージまたはシステムに一回供給されて、複数のウエハを１回以上処理し、前記ステージまたはシステムは、複数のウエハに関連した結晶切断誤差データを保持しており、複数のウエハが、前記ステージまたはシステムの中にそれぞれ供給及び再供給されるとき、前記ステージまたはシステムが、前記結晶切断誤差データを使用及び再使用して、前記複数のウエハをそれぞれ処理及び再処理することを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 単一の結晶切断誤差データが、複数のウエハに関連し、単一のブールから同一の方向にウエハが切断されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. それぞれの結晶切断誤差データが、異なるブールから切断された一群のウエハに関連していることを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. それぞれの結晶切断誤差データが、同一のブールから連続して切断された、異なる群のウエハに関連していることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. イオンビームを用いてウエハ内にイオンを注入する方法であって、
    基準の結晶格子構造、実際の結晶格子構造、およびウエハの機械的表面の間の変化に関する結晶切断誤差データを取得し、
    前記ウエハの表面上に形成された特徴部に関係し、この特徴部間に存在するそれぞれの間隔を含むデータを取得し、
    シャドーイング作用を十分に軽減し、かつ前記結晶切断誤差データと前記特徴部のデータに照らして所望のチャネリングを達成するために、前記イオンビームとウエハの表面との間の相対的方向を調整する、各工程を含むことを特徴とする方法。
16. 単一の結晶切断誤差データが、複数のウエハに関連し、単一のブールから同一の方向にウエハが切断されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. それぞれの結晶切断誤差データが、異なるブールから切断された一群のウエハに関連していることを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. それぞれの結晶切断誤差データが、同一のブールから連続して切断された、異なる群のウエハに関連していることを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 加工物内にイオンを注入する方法であって、
    注入されるべき複数のイオンを含むイオンビームと、イオンが注入される前記加工物の表面との間の相対的方向を決定するのに関係するイオン注入データを取得し、
    前記イオン注入データに基づいて前記イオンビームと前記加工物の表面との相対的方向をどのように調整すべきかを決定し、
    この調整の決定に基づいて、前記イオンビームと加工物の表面との相対的方向を選択的に調整する、各工程を含むことを特徴とするイオン注入方法。
20. 前記イオン注入データは、前記加工物の選択位置内でイオンを注入するために、前記加工物の表面に向けられたイオンビームに対して前記加工物の機械的表面の方向に関係するデータを含んでいることを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 前記イオン注入データは、前記加工物の表面上に形成された１つ以上の特徴部に関するデータと、前記特徴部間に存在するそれぞれの間隔とを含み、
    前記調整の決定が、所定の方向データと特徴部のデータに基づき、イオン注入中に、生じるシャドーイングのそれぞれの大きさを考慮して、シャドーイングを軽減するように前記決定が行われることを特徴とする請求項２０記載の方法。
22. 前記イオン注入データは、前記加工物の表面と前記加工物の格子構造との相対的方向に関係する切断誤差データを含み、
    前記調整の決定が、所定の方向データと切断データに基づき、イオン注入により生じるチャネリングの重要度を考慮して、チャネリングを軽減するように前記決定が行われることを特徴とする請求項２０記載の方法。
23. 前記イオン注入データは、さらに、前記加工物の表面と前記加工物の格子構造との相対的方向に関係する切断誤差データを含み、
    前記調整の決定が、所定の方向データと切断データに基づき、イオン注入により生じるチャネリングの重要度を考慮して、チャネリングを軽減するように前記決定が行われることを特徴とする請求項２１記載の方法。
24. 前記特徴部のデータは、前記特徴部の１つ以上の幅を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
25. イオンを発生させるイオン源と、
    前記イオン源によって発生したイオンからイオンビームを生じさせて、軌道経路に沿ってイオンを向かわせるためのビームラインアセンブリと、
    前記軌道経路に対して加工物を位置決め、イオンビーム内を移動するイオンが、選択された位置にある加工物に衝突するようにするエンドステーションと、
    加工物の表面と、これに衝突するイオンビームとの相対的な方向を決定することに関連するイオン注入データを得るために作動するプロセッサと、
    を含むことを特徴とするイオン注入システム。
26. 前記イオン注入データは、前記加工物の選択位置内でイオンを注入するために、前記加工物の表面に向けられたイオンビームに対して、前記加工物の機械的表面の方向に関するデータを含むことを特徴とする請求項２５記載のイオン注入システム。
27. 前記イオン注入データは、前記加工物の表面上に形成された１つ以上の特徴部に関係し、前記特徴部間に存在するそれぞれの間隔を含んでいるデータを含み、
    前記プロセッサは、所定の方向データと特徴部のデータに基づき、イオン注入中に生じるシャドーイングのそれぞれの大きさを決定し、シャドーイングを十分に軽減するために、イオンビームと前記加工物の表面との間の相対的方向をどのように調整すべきかを決定することを特徴とする請求項２６記載のイオン注入システム。
28. 前記イオン注入データは、前記加工物の表面と前記加工物の格子構造との相対的方向に関係する切断誤差データを含み、
    前記プロセッサは、所定の方向データと切断データに基づき、イオン注入により生じるチャネリングの重要度を決定し、チャネリングを十分に軽減するために、イオンビームと前記加工物の表面との間の相対的方向をどのように調整すべきかを決定することを特徴とする請求項２６記載のイオン注入システム。
29. 前記イオン注入データは、さらに、前記加工物の表面と前記加工物の格子構造との相対的方向に関する切断誤差データを含み、
    前記プロセッサは、所定の方向データと切断データに基づき、イオン注入により生じるチャネリングの重要度を決定し、チャネリングを十分に軽減するために、イオンビームと前記加工物の表面との間の相対的方向をどのように調整すべきかを決定することを特徴とする請求項２７記載のイオン注入システム。
30. 前記イオンビームと前記加工物の表面との間の相対的方向どのように調整すべきかを決定して、シャドーイングとチャネリングを十分に軽減するために、前記プロセッサは、
    予め規定された性能基準を有する、異なる大きさのチャネリング及びシャドーイングのそれぞれの作用を考慮し、
    前記それぞれの作用を予め規定された受け入れ可能レベルと比較し、さらに、
    前記それぞれの作用及び前記受け入れ可能レベルの重要度に基づいてチャネリング及びシャドーイングを、異なる大きさに重み付けして割り当てる、各ステップを有することを特徴とする請求項２９記載のイオン注入システム。
31. 前記特徴部のデータが、前記特徴部の１つ以上の幅を含んでいることを特徴とする請求項２７記載のイオン注入システム。
32. 前記切断誤差データは、ラザフォードのバックスキャタリング、Ｘ構成の回折、および結晶学の少なくとも１つを用いて得られることを特徴とする請求項２８記載のイオン注入システム。
    
    

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