JP2008047525A - イオン注入中にウエハ温度を一時的に低下させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単一基板のイオン注入システムにおいて、イオンビームを有効に利用するために最適な方法を目的とする。
【解決手段】一時的な温度操作パラメータは、２次元の機械的スキャニングで固定されたビームスキャンの間でウエハの１８０度の機械的回転に基づいて制御される。固定されたイオンビームスキャンの間でのワークピースの回転は、より一様なイオン注入処理を進めるのに十分な、一時的な温度の放散を可能にする。
【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、概して、イオン注入システム、特に改良されたシステムに関し、イオン注入工程中に一時的にワークピースの温度を低下させることによって、ワークピースを横断するイオンビームのスキャンを一定にするための方法に関する。

半導体装置や他の製品の製造において、イオン注入は、半導体ウエハ、ディスプレイパネル、又は他のワークピースに、不純物をドープするために使用される。イオン注入機又はイオン注入システムは、ワークピース内にｎ型又はｐ型のドープ領域を生成するため、又は保護層を形成するために、ワークピースをイオンビームで処理する。半導体をイオン注入するために使用される時、イオン注入システムは、所望の付帯的な材料を製造するために選択されたイオン種を注入する。そこでは、アンチモン、ヒ素、又はりんのようなソース材料から生成されるイオンを注入すると、ｎ型に付帯される材料のウエハを生じ、また、ホウ素、ガリウム、又はインジウムのような材料を注入すると、半導体ウエハ内にｐ型に付帯される材料部分を創り出す。

半導体産業において、基板（例 半導体ウエハ）上に種々の結果を達成するために、通常、種々の製造工程が基板上に実行される。例えば、イオン注入のような工程は、イオンの特別な型を注入することによって、基板上に誘電体層の拡散率を制限するような、基板上又は基板内に、特別な特性を得るためになされる。従来、イオン注入工程は、多数の基板が同時に処理されるバッチ処理か、ただ一つの基板が個別に処理されるシリアル処理のいずれかで実行される。従来の高エネルギー又は大電流のバッチイオン注入機は、例えば、短いイオンビームラインを達成するように操作され、多数のウエハは、ホイール又は円盤上に置かれる。そして上記ホイールは、同時に高速で回転し、イオンビーム中で径方向に移動され、その結果、基板表面領域の全てを、上記処理中に多数回、ビームに曝す。そのような方法での基板のバッチ処理は、しかしながら、実質的にイオン注入機の大きさを大きくする。

他方、典型的なシリアル処理では、イオンビームは、静止したウエハを横切って単一軸線方向にスキャンされるか、又はウエハは、一方向の扇形状に広がって、走査されるイオンビームに対して、一方向に平行移動させるか、あるいは、固定のイオンビーム”スポットビーム”に対してほぼ直交する軸線に沿ってウエハを一方向に平行移動させて走査されるかのいずれか一方である。しかしながら、一様なイオンビームをスキャンする又は形成する工程は、概して、複雑な及び／又は長いビームラインを要求し、それは、概して、低エネルギーで望ましくない。

しかし、一般的に直交軸内のウエハの平行移動は、概して、一様な平行移動及び／又はウエハを横切る一様なイオン注入を供給するために、イオンビーム又はウエハの何れか一方の回転を要求する。さらに、そのような回転は、イオン注入工程で好ましいウエハ処理量を供給するために、便宜的な方法で起こるだろう。しかし、そのような一様な平行移動及び／又は回転は、少なくとも一部分において、従来の装置及びスキャン機構を処理中に動かすことと関連する実質的な慣性力により、達成することが困難になる。

従来のイオン注入システムにおいて、ウエハは固定されたスポットビームに対して移動され、ウエハは、ほぼ、スキャニングすなわち”高速スキャン”方向及びより遅いほぼ直交する”低速スキャン”方向と呼ばれる方向に概して平行移動され、低速スキャン方向のウエハの速度は制御され、その結果、高速スキャンでのスポットビーム中のウエハの各スキャンは、少なくとも部分的に、概して一様なイオン注入を供給するために前のスキャンに重なる。典型的には、高速スキャン方向での基板の速度は固定され、低速スキャン速度は、ウエハを横切って一様なイオン注入を供給するために調整される。しかし、そのような固定された高速スキャン速度は、次善のイオンビームの使用及び／又は基板の処理量を供給することができる。

（発明の要約）
下記の事項は、本発明のいくつかの態様の基本的理解を提供するために、本発明の簡単な要約を提示するものである。この要約は、本発明の広範囲の概観ではなく、また、本発明の主要な又は限定的な要素を特定するものでも、あるいは本発明の範囲を線引きするものでもない。むしろ、この要約の目的は、後に提示される、より詳細な記述の前置きとして単純な形式で本発明のいくつかの概念を示すことである。

本発明は、ワークピース端部での操作温度を低下させて、ワークピースにイオン注入を達成するためのイオン注入システム及び方法に関するものである。本発明は、固定されたビームでのイオン注入操作の有用性を見つけ、ワークピースを横断するイオン注入の一様性を改善するために、スキャン方向に沿って起こりがちな温度の変化を軽減するのに、有利に使用される。

本発明の一態様にしたがえば、単一のワークピースのイオン注入方法は、ワークピースの表面に及ぶ最大温度を減少するため提供され、従来のシステムよりスキャン軸に沿って、より一様な温度の連続をもたらす。本発明の１以上の態様において、ワークピースは、低速スキャン方向の第１パス後、そして、スキャン軸に沿って通過後、端部（エッジ）で局部的に過度に上昇する温度を和らげるために、第２パスより前に１８０度回転される。

本発明の一態様にしたがって、単一のワークピースのイオン注入方法は、実質的に一様な温度を確実にするために、二つの低速スキャン間でワークピースの機械的回転によって挟まれる、固定されたイオンビーム及び／又はリボン状ビームを介して、ワークピースを少なくとも二つの低速スキャンで単一のワークピースをイオン注入することを含む。

本発明の１以上の一態様にしたがって、イオン注入システムは、イオン源、質量分析器、及びエンドステーションを含むものを備えている。上記システムは、さらに固定されたイオンビームを過ぎるワークピースの各低速スキャンパス間で、ワークピースを１８０度回転させるための手段をさらに含み、その結果、同じリーディングエッジ（前縁）は、上記ビームの続くパス上にある。

以下の記述及び添付の図面は、本発明のある態様と実施形態を詳細に説明している。それらは、本発明の原理が使用される種々の方法のほんの数例を示している。

本発明は、図面を参照して記載され、同じ参照番号は初めから終わりまで同じ要素に対して使用され、また、説明される構造は、必ずしも縮尺で描かれていない。本発明は、固定されたイオンビーム及び／又はリボン状イオンビームを、ワークピースに提供するばかりでなく、半導体ワークピース上へのネガティブな熱的条件を補償するためのイオン注入システムを提供する。例示的な低エネルギーイオン注入との関連で以下に説明され、記載されているけれども、代わりに本発明は、高又は中エネルギーのイオン注入機で使用されてもよく、それは加速要素を含んでもよい。

従来の高電流及び／又は高エネルギーイオン注入の適用は、一様でないイオン注入を起こす前のスキャンに比べて、次のスキャンに対して表面端部温度の増加をもたらす。ワークピースの表面温度は、イオンビーム出力及びイオンビームスキャニング及び／又はウエハスキャニングに使用される技術の関数である。それゆえ、イオン注入中、一時的にウエハ温度を低下させる方法が必要である。

イオン注入システムでの生産性は、一般的にいくつかの要素の関数である。例えば、生産性は、イオンビーム電流の特定量を生成するためのシステムの能力、ワークピース（例 シリコンウエハ）内に実際に注入される、システムによって生成された多くのイオン間の比、または、イオン注入のためにワークピースを配置するための時間と、ワークピースがイオン注入される時間との間の比によって、定量化することができる。生成されるイオンと、実際にワークピースに注入されるイオンとの比は、例えば、後述されるように、一般的に”イオンビーム利用（ion beam utilization）”と呼ばれる。

低線量のイオン注入（例 約1×10¹⁴以下の線量を有するイオン注入）に対して、イオンビーム電流は、イオン注入システムの能力のたぶん制限以下で変動し、イオンビーム電流は、能力的に低いイオンビーム利用からなるために増加することができる。しかしながら、本発明で企図されるように高線量のイオン注入（例 約1×10¹⁵以上の線量を有するイオン注入）に対して、典型的にはイオンビーム電流は、イオン注入システムの最大能力かそれに近く、イオンビーム利用は、最適なイオン注入に対してシステムの生産性にかなり意義がある。そのようなイオン注入は、”制限されたビーム電流（beam current limited）”のイオン注入と呼ばれ、イオンビームの利用は、イオン注入システムの種々のタイプの最も有利な利用を決定するのに重要な要素である。

例えば、複数の基板のイオン注入、あるいはバッチイオン注入機は、伝統的に単一基板のシステムよりも、意義のある、より高いイオンビーム利用性があり、そのため、高線量のイオン注入のために選択される従来のツールが、複数の基板システムを構成する。しかしながら、単一基板イオン注入システム又はシリアルシステムは、汚染の制御、プロセスのロットサイズの柔軟性、いくつかの配置における入射ビーム角度制御のような、他の種々の利点を有する。そのため、本発明によって企図されるように、生産性の損失を最小にする方法で使用される単一基板システムで大変望ましい。

したがって、本発明は、単一ワークピースのイオン注入システムにおいて、熱的一様性の増進を目指すものであり、ワークピースの一時的な温度操作パラメータは、固定されたビームスキャン間のワークピースの回転によって制御される。スキャン間でワークピースを回転させることは、スキャン軸に沿って進む、より一様なイオン注入処理のため、ワークピース表面の温度を一時的に十分に減衰させることを可能にする。

本発明の一実施形態において、典型的な単一ワークピース又は単一ウエハイオン注入システムを使用する従来の方法を越えるいくつかの利点が、提供される。例えば、従来の単一ワークピースイオン注入システム又はシリアルイオン注入機は、１以上の軸で（例 低速スキャン軸で）、一般的に固定されたリニアスキャン速度及び加速度を有し、典型的には、固定されたイオンビームで、一様な熱的連続性を最大限に活用していない。イオン注入中の、一時的な熱的パラメータの制御は、ワークピース温度を低下させる。

図を参照すると、本発明の一例示的な態様にしたがえば、図１は単一ワークピースを、例示的には二次元で機械的にスキャンするイオン注入システム１００を説明するものであり、上記システムは、イオンビーム１１０中でワークピース１０５を機械的にスキャンするように操作される。上述のように、本発明の種々の態様は、図１の例示的システムに限らず、いずれのタイプのイオン注入装置と関連して実施されてもよい。例示的なイオン注入システム１００は、ターミナル１１２、ビームラインアッセンブリ１１４、及びイオンビーム１１０がワークピースの位置に向けられる処理室を形成するエンドステーション１１６を含む。ターミナル１１２のイオン源１２０は、ビームラインアッセンブリ１１４へ引き出されたイオンビーム１１０を供給するために、電源１２２によって電源供給される。イオン源１２０は、イオン源室からイオンを引き出すために（図示されない）１以上の引き出し電極を含み、それによってビームラインアッセンブリ１１４の方へ引き出されたイオンビーム１１０を向ける。

ビームラインアッセンブリ１１４は、例えば、イオン源１２０近くに入口と、分解開口１３４を備える出口を持つビームガイド１３０ばかりでなく、エンドステーション１１６に付随するワークピーススキャニングシステム１３６上のワークピース１０５への分解開口１３２を介して、引き出されたイオンビーム１１０を受け、適切なエネルギー対質量比又は範囲のイオンのみ（例 所定の質量範囲イオンを有する質量分析されたイオンビーム１１０）を通過させる双極子磁場を創り出す質量分析器１３４を含む。ビームラインアッセンブリ１１４に付随する（図示されない）種々のビーム整形及び形成構造が、イオンビームがワークピーススキャニングシステム１３６上に支持されるワークピース１０５へのビーム経路に沿って移送される時、イオンビーム１１０を維持し、拘束するために、さらに提供されてもよい。

図１に描かれているエンドステーション１１６は、例えば、排気された処理室を備える”シリアル”タイプのエンドステーションであり、単一のワークピース１０５（例 半導体ウエハ、ディスプレイパネル、あるいは他のワークピース）は、イオンが注入されるようにビーム経路に沿って支持されている。

本発明の例示的な一態様によれば、単一ワークピースイオン注入システム１００は、一般的に、静止イオンビーム１１０（例 ”スポットビーム”又は”ペンシルビーム”と呼ばれる）を供給し、ワークピーススキャニングシステム１３６は、一般的に、静止イオンビームに対して一般的に二つの直交軸にワークピース１０５を平行移動する。

図２は、イオンビーム１１０の軌跡から見た時の、例示的なワークピースのスキャニングシステムの平面図である。ワークピーススキャニングシステム１３６は、例えば、ワークピース１０５がある可動ステージ１４０を含み、上記ステージは高速スキャン軸１４２、及びイオンビーム１１０に対して、概して直交する低速スキャン軸１４４に沿って、ワークピースを平行移動させるように操作される。本発明の一実施形態において、前記ワークピースはスキャンされ、描かれているように、高速スキャン軸１４２でのスキャンに続き低速スキャン軸１４４に沿って少し移動する。代わりに、スキャンシステムは、同時に、両軸に沿ってワークピースをスキャンするように操作可能であり、それによって、ジグザグスキャン形を生じる。一連の動作基準は、例えば、ワークピース１０５を横断する１以上の所望の最大の非一様性のイオン注入、望ましい基板処理量、最低イオンビーム電流、及び一時的な温度のような１以上の望ましい基板条件からなる。

図１のイオン注入システム１００の一目的は、”線量”と呼ばれる、ワークピースの表面１４５を横断するイオンの一様な分布を提供するばかりでなく、イオンビーム１１０（例 ペンシル又はスポットビーム）からワークピース又はウエハ１０５内のイオンの正しい数双方を提供することである。図３は低速軸１４４に沿って、固定されたイオンビーム３１４中のワークピースを二次元的にスキャンする従来の方法を示している。各低速スキャン後、方位１０５a（−ｙ方向での低速スキャン）で、ワークピースのリーディングエッジ（leading edge 先行縁）（例 ノッチ３１２で）は、同じ方位１０５ｂでワークピースへの次のスイープ（＋ｙ方向へ）に対して、ラギングエッジ（lagging edge後行縁）になる。したがって、先行するノッチ（切り込み）の縁３１２の最初のスキャンパスから次のスキャンパスへのワークピースの一時的な（過渡的な）温度は、スキャン間のノッチの縁３１２と反対のラギングエッジ３１３で大きな一時的な（過渡的な）温度に対して小さい。さらに、先行するノッチの縁３１２でのスキャン間の大きな時間と、反対のラギングエッジ３１３でのスキャン間の小さな時間は、ワークピースのイオン注入に対するリーディングエッジで、一様な温度の連続性をより少なくする。

図４Ａ及び４Ｂは、本発明の方法により、図３に示される方位１０５ｂとは異なる方位１０４ｃでのワークピース１０５を示している。低速スキャン軸１４４に沿うワークピース１０５の最初の機械的スキャンの後、ワークピース１０５は、次のスキャンより前に回転手段１８０によって回転４１２される。それゆえ、本発明の態様に従えば、ノッチの縁３１２は、各スキャンのリーディングエッジであり、各エッジでの温度が一様に放散されるのに十分な時間があり、一様なイオン注入が可能である。

図５は、所定の第１スキャン経路５０４に沿って、ワークピース５０２を往復して平行移動又は振動させるために操作可能な、例示的な往復駆動装置５００の簡単な斜視図を示している。図５の往復駆動装置５００は、本発明の上位の理解をするために描かれており、必ずしも同じ縮尺ではないことに、注意すべきである。したがって、種々の要素が、目的を明りょうにするために、描かれてもよく、また、描かれなくてもよい。当然のことながら、描かれている種々の特徴が、種々の形状と大きさであり、又は共に除かれてよく、そして、そのような全ての形状、大きさ及び排除は、本発明の範囲内にあるものと意図されている。

一例において、”往復駆動装置”の用語の使用が示すように、本発明の上記駆動装置は、第１スキャン経路５０４に沿っての可逆運動で、ワークピース５０２を往復して平行移動又は振動するように操作可能であり、その結果、ワークピースは、概して静止イオンビーム５０５に対して交互に行ったり来たりして平行移動し、上記装置は、イオン注入工程で使用できる。代わりに、往復駆動装置５００は、種々の他の処理システムとともに使用されてもよく、その処理システムは、例えば、ステップ−アンド−リピートのリソグラフィシステムのような、他の半導体製造工程を含んでもよい。

本発明の一態様によれば、往復駆動装置５００は、スキャンアーム５０８に操作可能に結合されているモータ５０６を含み、前記スキャンアームは、その上にワークピース５０２を支持するように、さらに操作可能である。モータ５０６は、例えば、ロータ５１０及びステータ５１２を含み、上記ロータ及びステータは、第１軸５１４の周囲に個別に回転するように、動的に結合され、操作可能である。ロータ５１０は、さらにシャフト５１６に操作可能に結合され、このシャフトは、概して第１軸５１４に沿って伸びており、スキャンアーム５０８に操作可能に結合されている。

この例において、ロータ５１０、シャフト５１６、及びスキャンアーム５０８は、一般的に互いに結合されており、第１軸５１４の周囲でのロータの回転は、概して、第１軸の周囲で、上記シャフト及びスキャンアームを回転駆動させ、その結果、概して第１スキャン経路５０４に沿って、ワークピース５０２を平行移動する。代わりに、ロータ５１０、シャフト５１６、及びスキャンアーム５０８は、さもなければ、互いに結合されてもよく、上記ロータ及び／又はシャフトの回転は、第１軸５１４に関してスキャンアームの線形平行移動（linear translation）を駆動する。

理解されるように、上記システム５００は、高速スキャン経路を含むスキャン経路５０４に沿って、ワークピース５０２を往復させるように操作可能である。さらに、システム５００全体は、低速スキャン経路を含むスキャン方向５１８に沿って、線形平行移動するように操作可能である。したがって、本発明は、前記軸５１８に沿って反対の方向に戻るより前の方向５１８に沿う１回のスキャン後、ワークピースの軸５２０の周囲にワークピース５０２を約１８０度回転するように操作可能である。上記方法において、ウエハのリーディングエッジは、異なる方向において経路５１８に沿うスキャンに対して同じ位置を保持し、それによってスキャン方向での熱的一様性を改善する。

図６は、本発明の一実施形態による例示的なスキャニング機構６００又はエンドステーションを描いている。スキャニング機構６００は、例えば、本発明のイオン注入工程において使用されるイオンビームと関連していてもよい。注目すべきは、本発明が、種々の半導体処理システムと連結されて使用されてもよく、全てのそのようなシステムは、本発明の範囲内であることが意図されている。スキャニング機構６００は、例えば、回転サブシステム６１０に操作可能に結合される基体部６０５を含む。基体部６０５は、例えば、後述のように、ビームに関して移動するように操作可能である。回転サブシステム６１０は、関連する第１リンク６１５及び第２リンク６２０を含み、例えば、この回転サブシステムは、ワークピース（図示されない）を前記第１リンク及び第２リンクの所定の運動によって基体部６０５に対して平行移動するように操作可能である。

一例によれば、第１リンク６１５は、第１ジョイント６２５によって基体部６０５に回転可能に結合され、前記第１リンクは、第１回転方向６２８（例 前記第１リンクは、前記第１ジョイントに関して時計方向又は反時計方向に回転するように操作可能である）で第１軸６２７の周囲に連続して回転するように操作可能である。第２リンク６２０は、さらに第２ジョイント６３０を経由して第１リンク６１５に回転可能に結合されており、この第２ジョイントは第１ジョイント６２５から所定距離Ｌ離れている。前記第２リンクは、さらに第２回転方向６３３（例 前記第２リンクは、前記第２ジョイントに関して時計方向又は反時計方向に回転するように操作可能である）で第２軸６３２の周囲に連続して回転するように操作可能である。第１リンク６１５及び第２リンク６２０は、例えば、さらにそれぞれ分離して、だが第１及び第２平面（図示されていない）で回転するように操作可能であり、第１及び第２の平面は、概して、それぞれ第１軸６２７及び第２軸６３２に垂直である。さらに、第１リンク６１５及び第２リンク６２０は、それぞれ、第１軸６２５及び第２軸６３０の周囲に、第１回転経路６３４及び第２回転経路６３５で３６０度連続して回転するように操作可能である。

本発明の一例示的態様によれば、第１回転方向６２８は、概して、第２回転方向６３３と反対であり、第２リンク６２０と関連するエンドエフェクタ６４０は、第１リンク６１５及び前記第２リンクの所定の運動と関連する第１高速スキャン経路６４２に沿って、線形平行移動するように操作可能である。エンドエフェクタ６４０は、例えば、前記第２リンクと関連する第３ジョイント６４５を経由して第２リンク６２０に操作可能に結合されており、前記第３ジョイントは、第２ジョイント６３０と所定距離Ｌ離れている。第３ジョイント６４５は、例えば、第３軸６４８の周囲にエンドエフェクタ６４０を回転６４７するように操作可能である。さらに、他の例によれば、第３ジョイント６４５は、エンドエフェクタ６４０を傾斜する（図示されていない）ように操作可能であり、一例において、前記エンドエフェクタは、前記第２平面（図示されていない）に、概して平行である１以上の軸（図示されていない）の周囲に傾斜するように操作可能である。

エンドエフェクタ６４０は、例えば、それにワークピース（図示されていない）を固定するように操作可能であり、前記エンドエフェクタの運動は、概して、前記ワークピースの運動を定める。エンドエフェクタ６４０は、例えば、静電チャック（ＥＳＣ）を含んでよく、前記ＥＳＣは、エンドエフェクタに関してワークピースの位置を実質的に固定し、又は、維持するように操作可能である。注目すべきは、ＥＳＣはエンドエフェクタの一例として記載されているけれども、前記エンドエフェクタは、荷重（例 ワークピース）のグリップを維持するための、種々の他の装置を含むことであり、全てのそのような装置は、本発明の範囲内に入ることが意図されている。

第１リンク６１５及び第２リンク６２０の所定の運動は、例えば、第１高速スキャン経路６４２に沿ってエンドエフェクタ６４０を線形振動させるために、さらに制御できる。前記ワークピース（図示されていない）は、イオンビーム（例 第１軸６２７とのイオンビームの一致）に関して所定の方法で移動できる。第３ジョイント６４５の回転は、例えば、さらに制御でき、エンドエフェクタ６４０は、第１高速スキャン経路６４２と概して、一定の回転関係に維持される。注目すべきは、第１ジョイント６２５と第２ジョイント６３０の間の所定距離Ｌは、前記第２ジョイントと第３ジョイント６４５と同様に、各ジョイント間で測られる時、通常、リンク長が一致していることである。そのような、第１リンク６１５と第２リンク６２０の長さの一致は、例えば、一般的に種々の運動学的利点を提供する。

図７に描かれているように、スキャニング機構６００は、エンドエフェクタ６４０の最大位置６５５と６６０間で、第１高速スキャン経路６４２に沿ってワークピース６６５を線形振動させるように操作可能である。それゆえ、ワークピース６６５の反対端６６７までの道程の最大スキャン距離１６６は、通常、第１高速スキャン経路６４２（例 第１スキャン経路に沿うワークピースの外周の反対端）に沿って定められ、前記最大スキャン距離は、エンドエフェクタ６４０の最大位置６５５及び６６０と関連している。本発明の一実施態様によれば、最大スキャン距離６６６は、ワークピース６６５の直径Ｄの２倍より大きい。最大スキャン距離６６６が直径Ｄの２倍以上である量は、オーバーシュート６６７として定義される。オーバーシュート６６７は、例えば、第１スキャン経路６４２に沿うワークピース６６５の振動が、方向を変換する時、有利に使用できる。

それゆえ、注目すべきは、回転方向６２８及び６３３が、一定（すなわち、不変）に維持されるが、エンドエフェクタ６４０及びワークピース６６５の運動は、第１スキャン経路６４２に沿って振動することであり、その結果、最大位置６５５及び６６０で方向を変換する。エンドエフェクタ６４０（よって、ワークピース６６５）の方向でのそのような変更は、エンドエフェクタ及びワークピースの速度及び加速度の変化と関連する。イオン注入工程において、例えば、ワークピース６６５が、通常、第１軸６２７に合致するイオンビームのようなイオンビーム（図示されていない）中を通過する時、エンドエフェクタ６４０が、スキャン経路６４２に沿って実質的に一定速度を維持することが、通常、望ましい。

そのような一定の速度は、ワークピース６６５がイオンビーム中の運動を通じて、通常、イオンビームに均一に曝されるようにする。しかし、エンドエフェクタ６４０の振動運動により、エンドエフェクタの加速度及び減速度は、避けられない。すなわち、第３ジョイント６４５（例 上記エンドエフェクタとワークピース６６５と関連する）が、線形振動のいずれかの範囲で最大位置６５５及び６６０に達する時のように。そのような最大位置６５５及び６６０（例 スキャン経路の折り返し中）近くの加速度及び減速度は、スキャニング機構６００の基体部６０５へ伝えられる慣性力及び関連する反力を最小にするために、合理的なレベルで維持されるべきである。イオンビームにワークピース６６５を曝している間のエンドエフェクタ６４０の速度変化は、例えば、ワークピースを横断する一様でないイオン注入を導くことになる。

それゆえ、一般的に一定の速度が、イオンビーム中のワークピース６６５の運動と関連して、所定範囲６６８に対して望まれる。例えば、所定範囲１６８は、ワークピース６６５の物理的大きさ（例 ワークピースの２倍の径）と関連しており、その結果、エンドエフェクタの加速度及び速度は、一般的に、オーバーシュート６６７内に合わせられる。したがって、一度、ワークピース６６５が完全にイオンビーム中を通過すると、エンドエフェクタ６４０の加速度及び減速度は、ワークピースを一様に横断するイオン注入処理又は線量には、実質的には影響しない。

図８は、本発明の他の実施態様を描いており、スキャニング機構６００の基体部６０５は、さらに１以上の方向に平行移動するように操作可能である。例えば、基体部６０５は、平行移動機構６７０に操作可能に結合され、上記平行移動機構は、第２低速スキャン経路６７５に沿って基体部及び回転サブシステムを平行移動ように操作可能であり、上記第２スキャン経路は、実質的に第１スキャン経路６４２に垂直である。本発明の例示的な態様によれば、第１スキャン経路６４２は、ワークピースの低速スキャン経路と関連し、第２低速スキャン経路６７５は、ワークピースの低速スキャンに関連しており、ワークピースは第１高速スキャン経路に沿って最大位置６５５及び６６０間でワークピースの各平行移動に対して第２スキャン経路に沿って、１増分、インデックスされる。

それゆえ、第１スキャン経路６４２に沿うワークピース６６５の全体の振動のため、平行移動機構６７０は第２低速スキャン経路６７５に沿って２増分（インクリメント） ワークピースを平行移動させる。基体部の全平行移動６７６は、例えば、ワークピース６６５の略直径Ｄである。図８の平行移動機構６７０は、例えば、直動関節をさらに含んでもよい。平行移動機構６７０は、ボールスクリュウシステム（図示されていない）をさらに含んでもよく、基体部６０５は、第２スキャン経路６７５に沿って円滑に平行移動できる。そのような平行移動機構６７０は、例えば、エンドエフェクタの振動中、イオンビーム中でワークピースをインクリメンタル（増分の）な方法で通すことによって、エンドエフェクタ６４０上にあるワークピース６６５に”ペイントする”ように操作可能であり、そのようにして、ワークピース全体にイオンを一様に注入する。

本発明は、図８のシステムと併せて使用されてよく、低速スキャン方向で１回のパス後、ワークピースは反対方向に低速スキャン方向に沿って戻るより前に、ワークピースの表面に垂直な軸の周囲に回転される（例 約１８０度）。

本発明は、１以上の実施形態に関して描かれ、記載されているけれども、添付の請求の範囲の精神及び範囲から離れることなしに、変更及び／又は変形が、上記描かれた例になされてもよい。特に、上記記載された構造の要素（ブロック、ユニット、エンジン、アッセンブリ、装置、回路、システム等）によってなされた種々の機能に関して、そのような要素を記載するのに使用される用語（”手段”に関連するものを含む）は、たとえ本発明のここに説明された例示的な実施形態の機能を達成する開示された構造に、構造的に等しくないとしても、他に示されなければ、記載された要素の特定の機能を達成する（例 すなわち機能的に等しい）いかなる要素又は構造にも対応することを意味している。
さらに、本発明の特別な特徴が、いくつかの実施形態の一つに対してのみ開示されたけれども、そのような特徴は、何らかの与えられた又は特別な応用のために、所望の、及び利点がある他の実施形態の１以上の他の特徴と結合されてもよい。さらに、上記詳細な説明及び請求の範囲の何れかで使用されている”含むこと”、含む”、”有すること”、”有する”、”〜といっしょに”又はそれらの変形の用語の範囲内において、そのような用語は、ある意味では、”包含すること”の用語に類似なものを含むことを目的としている。

図１は、本発明の１態様に従う例示的なイオン注入システムの平面図である。 図２は、本発明の他の態様に従う例示的スキャニングシステムと、固定されたイオンビーム経路の平面図である。 図３は、従来の方法に従うスキャニング配列の正面図である。 図４Ａは、本発明の他の態様に従うスキャニング配列の正面図を説明している。 図４Ｂは、本発明の他の態様に従うスキャニング配列と関連する動作フローを説明している。 図５は、本発明の一態様に従う例示的な往復駆動装置の簡単な斜視図である。 図６は、本発明の一態様に従う他の二次元スキャニング装置の簡単な平面図である。 図７は、本発明の一態様に従う他の二次元スキャニング装置の簡単な平面図である。 図８は、本発明の一態様に従う他の二次元スキャニング装置の簡単な平面図である。

符号の説明

１００ イオン注入システム
１０５ ワークピース
１１０ 静止イオンビーム
１１６ エンドステーション
１３６ ワークピーススキャニングシステム
１４０ 可動ステージ
１４２ 高速スキャン軸
１４４ 低速スキャン軸
６００ スキャニング機構
６０５ 基体部
６１０ 回転サブシステム
６１５ 第１リンク
６２０ 第２リンク
６２５ 第１ジョイント
６３０ 第２ジョイント
６４５ 第３ジョイント
６４２ 第１高速スキャン経路
６７０ 平行移動機構
６７５ 第２低速スキャン経路

Claims (9)

1. ビーム経路に沿って質量分析された固定イオンビームを供給し、
   前記イオンビームをワークピースの方に向け、
   前記ワークピースの先行するエッジから後行するエッジへ、低速スキャン軸に沿って第１方向にワークピースをスキャンし、そして、
   前記ワークピースの先行するエッジで次のスキャンを始めるために、前記低速スキャン軸に沿って前記第１方向と反対の第２方向に前記次のスキャンのためにワークピースを回転させることを含む、
   固定されたイオンビームをワークピースに供給する方法。
2. 前記ワークピースの少なくとも二つのスキャンは、最初のスキャンと次のスキャンの間で、前記ワークピースの少なくとも一回転して前記低速スキャン軸に沿って達成される請求項１の方法。
3. 前記ワークピースは、１８０度回転される請求項１の方法。
4. 前記ワークピースは、半導体ウエハ基板である請求項１の方法。
5. イオンビームを作り出すように操作可能なイオン源と、
   前記イオン源からイオンビームを受け、ビームライン軸に沿って所望の質量のイオンを含む質量分析されたイオンビームを供給する質量分析器と、及び
   高速スキャン軸と低速スキャン軸に沿って、イオンビーム中でワークピースをスキャンするように構成され、各低速スキャン間でビームライン軸に平行な軸の周囲に前記ワークピースを１８０度回転するように構成された回転機構を含むエンドステーションと、
   を含むイオン注入システム。
6. 前記イオンビームは、固定されたイオンビームである請求項６にイオン注入システム。
7. ワークピースにイオン注入するためにイオンビームを生成するための手段と、
   イオンビーム中を行ったり来たり横断するために、第２の方向に直交する第１の方向で前記ワークピースを繰り返し往復させる手段と、
   イオンビーム中でウエハの低速スキャン軸に沿って、各連続するスキャン間でビームライン軸の周囲でワークピースを回転させるための手段と、
   を含むワークピースのイオン注入装置。
8. 前記イオンビームは、固定されたイオンビームである請求項９に記載の装置。
9. 前記ワークピースは、１８０度回転される請求項９に記載の装置。

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