JP5074480B2 - イオンビーム走査制御方法、及びイオンを均一に注入するためのシステム - Google Patents

イオンビーム走査制御方法、及びイオンを均一に注入するためのシステム Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
〔技術分野〕
本発明は、概してイオン注入システムに関し、より詳細には、被加工品の全域にわたってイオンビームを均一に走査することができるように構成されたシステム及び方法に関する。
〔背景〕
半導体装置や他の製品の製造において、不純物を、半導体ウエハ、表示パネル、あるいは他の被加工品にドーピングするために、イオン注入が用いられる。イオン注入手段あるいはイオン注入システムは、イオンビームを被加工品に照射して被加工品内に、ｎまたはｐ型ドープ領域を形成したり、あるいは、保護層（passivation layers）を形成したりする。半導体のドーピングに用いる場合には、イオン注入システムは所望の外部材料（extrinsic material）を形成するために、選択されたイオン種を注入する。具体的には、アンチモン、ヒ素、あるいはリンから生成されたイオンを注入すると、半導体ウエハの領域内にｎ型外部材料を形成することができ、一方、ホウ素、ガリウム、あるいはインジウムから生成されたイオンを注入すると、ｐ型外部材料を形成することができる。
一般的には、被加工品に対して均一にイオンを注入することができるとされている。そのため、従前のシステムは、較正オペレーションを受け、ビームスキャナの電圧波形の調整が行なわれる。これにより、走査方向に沿ってビームの焦光変化の防止、及び／または、他のビームのゆらぎに対する補償が可能となる。これは一般に、２地点法（point-to-point fashion）にて行なわれ、プロファイル領域及び電圧範囲を、プロファイルを等間隔にした一連の離散点に再分割することによっておこなわれる。各離散点に関しては、その位置に測定センサが設けられており、走査ビームフラックスがその位置で測定される。各測定が完了すると、測定センサは次の位置に移動して停止し、次の測定を実行する。このような測定は、各位置にて繰り返され、ポイントビームもしくはビームプロファイルが走査を通して一定であると仮定することによって、プロファイルの非均一性を補償するために最後の走査波形が調整される。
しかしながら、イオンビームの幅が、狭く、且つ、標的領域全域に対して比較的一定である場合では従前の２地点走査較正技術が適切である一方で、そのような技術は、イオンビームの幅が広く、及び／または走査方向に沿って幅が変化するような場合には、好ましくないと言える。具体的には、仮にビームの幅が広く、及び／または標的領域全域で幅が変化するような場合であれば、上記の２地点走査較正技術は上手くいかず、ビームセンターから離れたビームによって生成される被加工品ドース（dose）の原因となる。これは、空間電荷拡張（space charge expansion）（例えば、走査またはＸ方向におけるラテラル相違）となる低エネルギーイオンビームにとって特に問題である。
加えて、従前の２地点走査較正技術は、十分なデータをえるためにかなりの時間を要する。従前のシステムにおいて一般的には、上記のような２地点走査較正技術は、Ｘ方向に複数のビーム経路が合わさる。各ビーム経路に対して数秒必要であるため、従前のシステムは、１つの較正を行なうために数分かかってしまう。プロタイプや試用体などの限られた数のウエハの後で、イオン注入手段が再較正される場合には、スループットに著しい影響を与えることになる。
従って、較正時間が短く、均一なイオン注入を可能にするイオンビーム走査構成技術の改良が求められている。
〔要約〕
ここでは、本発明について要約し、本発明の基本的な特徴についての理解を促すものである。尚、ここでの記載が、本発明の範囲を限定するものにはならないことを付言する。更に言えば、要約の目的は、本発明のいくつかの概念を簡易に示すものであり、詳細な説明については後述する。
本発明の一実施形態としては、帯状のイオンビームのイオンフラックスを調整するための調整方法に関する。この方法においては、帯状イオンビームを形成する（得る）ために、或るイオンビームが或る走査速度にて走査され、且つ、複数のダイナミックビームプロファイルがイオンビームが走査されるにつれて測定される。修正された走査速度は、走査されたイオンビームの測定された複数のダイナミックビームプロファイルに基づいて算出される。イオンビームは、修正された走査速度にて走査され、修正された帯状イオンビームを得ることができる。
以下に、本発明の詳細及び実施形態について説明し、図面を示す。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲内において様々な変形例を含むものとする。
〔図面の簡単な説明〕
図１Ａは、スキャナと、並列化手段（parallelizer）と、線量測定システムとを有するイオン注入システムの一実施形態を示す。
図１Ｂは、図１Ａに示したスキャナと、走査イオンビームとの一実施形態を示す。
図１Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示したスキャナにおける三角形の走査電極電圧波形を示したものである。
図１Ｄは、図１Ａに示したシステムを用いて、複数の離散点に同時に１つのイオンビームが照射されている状態を示した斜視図である。
図２Ａは、被加工品全域にイオンビームの走査がおこなわれている状態を示した端面図である。
図２Ｂ〜図２Ｆは、図１Ａ及び図１Ｂに示したシステムを用いて、被加工品に対して異なる幅のイオンビームを照射した状態を示した部分前面図である。
図３は、従来技術におけるビーム走査較正方法のフローチャートである。
図４は、従来技術におけるビーム走査較正方法に関する種々のパラメーターを示したグラフである。
図５は、本発明に係るビーム走査較正方法の一つにおけるフローチャートである。
図６Ａ〜図６Ｃは、図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。
図７Ａ〜図７Ｄは、図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。
図８Ａ〜図８Ｂは、図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。
図９は、一組の修正因子を算出するための修正アルゴリズムの１つを示したチャートである。
〔実施形態の詳細な説明〕
本発明について、以下に説明する。使用する図面には、構成を示すための部材番号を付している。尚、図面の縮尺は、必ずしも正確ではない。
図１Ａは、一例としてのイオン注入システム１０を示している。このイオン注入システム１０は、ターミナル１２と、ビームライン・アセンブリ１４と、末端ステーション１６とを備えている。
ターミナル１２は、イオン源２０を有している。イオン源２０は、高電圧電源２２によって電力供給を受けることによって、イオンビーム２４を生成するとともに、当該ビームをビームライン・アセンブリ１４へ向ける。イオン源２０は、荷電イオンを生成し、イオン源２０から引き出されて、イオンビーム２４となる。イオンビーム２４は、ビームライン・アセンブリ１４内のビーム経路に沿って、末端ステーション１６へと向かう。
ビームライン・アセンブリ１４は、ビームガイド３２と、質量分析器２６と、走査システム３５と、並列化手段３８とを有している。質量分析器２６は、分解アパーチャー３４を通して、電荷−質量の比が適切な比となるイオンのみを通過させるような双極子磁場を形成している。イオン注入システム１０は、イオン源２０と末端ステーション１６との間に広がるビームを生成したり形づくったりする様々な構成を有してもよい。この構成によって、イオンビーム２４は維持され、且つ、末端ステーション１６に支持された被加工品３０に向けてイオンビーム２４を送る経路となる伸長された内部空間または通路と連結している。このイオンビーム移動経路は、一般的に、空気分子との衝突によってビームがビーム経路から外れるというようなことを回避することができる。
イオン注入手段は、多種の走査システムを有することができる。例えば、走査プレートに提供される高電圧電源と組み合わした静電システムがある。プレートに提供される電圧は、ビームを走査することができるように調整される。磁気系において、高電流源は、電磁石のコイルに連結されている。磁場は、ビームを走査するために調整される。本発明の目的によれば、あらゆるタイプの走査システムが同等であり、ここでは図示するために静電システムを用いている。
走査システム３５は、スキャナ３６及び電源５０を有している。電源５０は、スキャナプレートまたは電極３６ａ及び３６ｂにつながっている。スキャナ３６は、質量分析器２６からのビーム経路に沿って質量分析イオンビーム２４を受け取ることができ、並列化手段３８へのビーム経路に沿って走査ビーム２４を提供することができるように構成されている。並列化手段３８は、その後、走査ビーム２４を末端ステーション１６に向けて送ることによって、ビーム２４が、概して一定の入射角度にて線量測定システム５２の測定センサに当たる。
スキャナ３６は、（例えばイオン注入システム１０内の‘ペンシル’ビームのような）比較的狭いプロファイルを有する質量分析されたイオンビーム２４を受け取る。また、電源５０からスキャナプレート３６ａ及び３６ｂに供給された電圧波形によって、ビーム２４をＸ方向（走査方向）を前後に走査して、ビーム２４の幅を‘帯状（リボン状）’ビームとなるように拡げて、被加工品と同じ幅かそれよりも広くさせた有効Ｘ方向幅を有するようにする。走査ビーム２４は、その後、並列化手段３８を通り、並列化手段３８がビームを末端ステーション１６に向けてＺ方向（すなわち、被加工品の表面に対して概して垂直方向）に対して概して平行にする。
イオン注入システム１０は、多種の末端ステーション１６を有していてもよい。例えば、‘一括（バッチ）’タイプの末端ステーションであれば、同時に多種の被加工品を回転支持構造体に支持することができる。これによれば、被加工品３０の全てに注入が終わるまで、イオンビームの経路において被加工品３０が回転する。一方、‘連続’タイプの末端ステーションであれば、注入のためのビーム経路に沿って被加工品３０を支持し、複数の被加工品３０は１つずつ注入されてるため、１つの被加工品３０の注入が終了した後に、次の被加工品３０の注入が始まる。
図示した末端ステーション１６は、‘連続’タイプ の末端ステーションである。１つの被加工品３０が注入のためのビーム経路（例えば、半導体ウエハ、表示パネル、あるいは他の被加工品がビーム２４からイオンを注入される）に沿って支持される。そして、線量測定システム５２が、注入動作に先立って、較正測定を行なうために被加工品の近傍に位置している。較正の間、ビーム２４は、線量測定システム５２を通る。線量測定システム５２は、１つまたは複数のプロファイラー５６を有している。プロファイラー５６は、プロファイラー経路５８を横断するように構成されている。これにより、走査ビームのプロファイルを測定することができる。図示した線量測定システム５２においては、プロファイラー５６は、ファラデーカップ（Faraday cup）のような電流密度センサを有していて、走査ビームの電流密度を測定することができる。電流密度センサは、走査ビームに対して概して直交するように移動し、よって、帯状ビームの幅を横断するかたちになる。線量測定システム５２は、制御システム５４と動作的に連結していて、制御システム５４からコマンド信号を受け取り、制御システム５４へ測定値を提供して、後述するような本発明に係る較正方法の測定を実行する。
図１Ｂ−図２Ｆに関して、スキャナ３６の静電態様を図１Ｂに示す。スキャナ３６は、ビーム経路のラテラル側に走査プレートまたは電極３６ａ及び３６ｂの対と、電極３６ａ及び３６ｂに交流電圧を提供する電源５０とを有している。この波形６０を、図１Ｃに示している。走査電極３６ａと走査電極３６ｂとの間の、時間の関数である電位は、これらの間のビーム経路全域に、時間の関数である電界を生じさせる。このとき、ビーム２４は、走査方向（図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ｂ〜図２ＦのＸ方向）に沿って傾斜もしくは屈折（例えば、走査）する。スキャナ電界が走査電極３６ａ及び３６ｂからの方向である場合（すなわち、走査電極３６ａの電位が走査電極３６ｂの電位よりもより正である、図１Ｃの「ａ」及び「ｃ」のとき）は、プラスに帯電した、ビーム２４のイオンは、負のＸ方向（すなわち、走査電極３６ｂの方向）の横力（lateral force）を受ける。走査電極３６ａと走査電極３６ｂとの電位が等しい場合（すなわち、スキャナ３６においてゼロ電界である、図１Ｃの「ｄ」のとき）は、ビーム２４がスキャナ３６に非均一に通る。電界が走査電極３６ｂから走査電極３６ａに向いている場合（すなわち、図１Ｃの「ｅ」及び「ｇ」のとき）は、プラスに帯電した、ビーム２４のイオンは、正のＸ方向（すなわち、走査電極３６ａの方向）の横力を受ける。
図１Ｂには、走査中に並列化手段３８への入射に先駆けて複数の離散点にて質量分析器２６を通るイオンビーム２４の屈折を示したものである。図１Ｄは、走査され且つ並列化（平行化）されたビーム２４が、図１Ｃに示す時点において被加工品３０に衝突している状態を示している。図１Ｄにおける走査され且つ並列化されたイオンビーム２４は、図１Ｃの「ａ」時点における電極電圧に関連しており、続いて、該して単一に水平に被加工品３０全域をＸ方向に走査する図１Ｃの「ｂ」〜「ｇ」時点での走査電圧に対応するビーム２４ｂ〜２４ｇが図１Ｄに示されている。図２Ａは、被加工品３０全域にわたるビーム２４のまっすぐな（直接的）走査について示しており、スキャナ３６によるＸ（高速走査）方向の間、機械的作動（不図示）が正Ｙ（低速度走査）方向に被加工品３０を平行移動させる。これにより、ビーム２４が被加工品３０の露出面全域に与えられる。
スキャナ３６への入射に先駆けて、イオンビーム２４は概して、非ゼロのＸ寸法及びＹ寸法がそれぞれ、幅及び高さプロファイルを有している。ここで、ビームのＸ寸法及びＹ寸法の一方または双方は、大体は、空間電荷及び他の要素による移動の間に変化する。例えば、ビーム２４が被加工品３０に向かってビーム経路に沿って移動する場合は、ビーム２４は、ビームの幅及び／または高さであったりその比率を変えるような様々な電界及び／または磁界や装置に遭遇する。加えて、プラスに帯電したビームイオンの相互反発も含めて空間電界効果は、ビームをそらせる（例えば、Ｘ寸法及びＹ寸法を大きくする）傾向にあり、これに対する対策が無い。
また、スキャナ３６のジオメトリー及び動作電圧は、被加工品３０に対して提供されるビーム２４に関する特定の集光特性を提供する。従って、完璧な対称ビームがスキャナ３６に入射するとしても、スキャナ３６によるビーム２４の曲げがビーム集光を変える。ここで、入射ビームは概して、Ｘ方向においてラテラルエッジよりもより集光されており（例えば、図１Ｄの２４ａ及び２４ｇ）、ラテラルエッジとラテラルエッジとの間のポイント（例えば、図１Ｄの２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ）に対してはＸ方向の集光はわずかである（より広いか、もしくはより発散する）。
低エネルギー注入手段は概して数千電子ボルト（keV）から最大およそ８０〜１００keVのイオンビームを提供することができるように構成されている。一方、高エネルギー注入手段の場合は、質量分析器２６と末端ステーション１６との間にＲＦ直線加速（リニアック）装置（不図示）を配設することができ、質量分析されたビーム２４を加速させて、直流加速も可能であるおおよそ数百keVという高エネルギーにすることができる。高エネルギーイオン注入手段は一般に、被加工品３０の深部に注入する際に用いられる。反対に、高電流である低エネルギー（低パービアンス）イオンビーム２４は概して、高用量（high dose）で浅い深さのイオン注入の際に用いられ、この場合、イオンビームの高パービアンスは一般にイオンビーム２４の均一なメンテナンスを困難にする。
図２Ｂ〜図２Ｆは、被加工品３０を走査する未較正の入射ビーム２４を示したものである。図２Ｂ〜図２Ｆは、それぞれビーム２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｇの走査事例に対応している。未較正ビームが被加工品３０をＸ方向に走査すると、スキャナ３６のＸ方向の集光が変化し、入射ビーム２４が中央に移動するとともに、入射ビーム２４のラテラル方向のデフォーカスを強めるようにして、異なるラテラルエッジにビーム２４を再度到達することができるように集光が改善される。スキャンしていない場合に関しては、図２ＤにおいてＸ方向幅がＷＣであるビーム２４ｄは被加工品３０の中央まで直ぐに進む。しかし、ビーム２４が被加工品３０の中央から離れるほうにラテラル移動して走査する場合は、スキャナ３６の時変（time varying）集光特性は、入射ビームが強いラテラル集光するように導く。例えば、被加工品３０の最も外側のエッジにおいては、図２Ｂに示す入射ビーム２４ａは、第１の左側幅ＷＬ１を有しており、右側では、図２Ｆに示す入射ビーム２４ｇが第１の右側幅ＷＲ１を有している。図２Ｃ及び図２Ｅは、被加工品３０のエッジと中央との間でＸ方向焦点変化を示す２つの中間ビーム２４ｃ及び２４ｅを示しており、それぞれ、入射ビーム幅ＷＬ２及びＷＲ２を有している。これらのビームは、被加工品に対して異なるドーピングを行なうことから、ビームの較正方法も考慮されている。走査ビームのプロファイルを調整する調整方法のフローチャートは、U.S. Pat. 6,710,359に記載されており、図３に示している。工程３００においては、スキャン方向に走査されていないイオンビームの空間分布Ｕ（ｘ）が、測定される。この工程では、固定電圧がスキャンプレートの組に対して供給され、これにより、走査されていないイオンビームが標的平面に届くことになる。好ましくは、走査されていないイオンビームは標的平面の中央に位置していていることが好ましく、一般に０ボルトに対応していることが好ましい。走査されていないイオンビームの空間分布Ｕ（ｘ）の一例を図４に示す。
工程３０２においては、イオンビームを初期走査速度Ｗ０（ｘ）にて走査する。図４に示すように、初期走査速度Ｗ０（ｘ）は、一定の走査速度であり、線形ランプ電圧波形に対応する。
工程３０４においては、初期走査ビームプロファイルＳ０（ｘ）が初期走査速度Ｗ０（ｘ）にて走査されたイオンビームを用いて測定される。ビームプロファイラーは、ｘ方向にウエハ平面にわたって変換され、よって、１つの走査ビームプロファイルが提供される。図４に示す初期走査ビームプロファイルＳ０（ｘ）は、走査の末端近くにおいて、中央よりも高いビーム電流を示している。これは、ウエハの中央よりも外側のエッジに近い位置においてイオン線量が上がるという不都合な結果を生じさせることになる。
工程３０６においては、初期走査ビームプロファイルＳ０（ｘ）が均一仕様に直面するかどうかということの決定（測定）がなされる。もし、仕様に均一性があれば、初期走査速度Ｗ０（ｘ）が、工程３０８において注入を行なうために用いられる。もし工程３０６において仕様が均一性でないと決定されると、その走査波形の調整が必要となる。
工程３１０においては、所望のプロファイル修正を生じる走査速度修正Ｃ（ｘ）が決定される。走査速度修正Ｃ（ｘ）の決定は、走査されていないイオンビームの空間分布Ｕ（ｘ）に基づいて行なわれる。走査速度修正Ｃ（ｘ）は、初期走査速度Ｗ０（ｘ）を修正し、所望の走査ビームプロファイル（通常は均一な走査幅）を提供する。走査速度修正Ｃ（ｘ）の一例を、図４に示す。対応する修正された走査速度Ｗｃ（ｘ）は、Ｗ０（ｘ）／Ｃ（ｘ）として求められ、図４に示している。
工程３１２においては、修正走査速度Ｗｃ（ｘ）にてビームが走査される。工程３１４においては、修正ビームプロファイルＳｃ（ｘ）が測定される。修正ビームプロファイルは、初期のビームプロファイルとして同手法にて測定することができる。図４には、修正ビームプロファイルＳｃ（ｘ）の一例を挙げている。プロセスは、続いて工程３０６に戻って、修正ビームプロファイルＳｃ（ｘ）の均一性が仕様の範囲内にあるかどうかが決定される。均一性が仕様の範囲内にあれば、工程３０８において注入が行なわれる。一方、もし未だ均一性が仕様の範囲外にあれば、工程３０６、３１０、３１２、３１４が所望の均一性を有するようになるまで繰り返される。
帯状ビームのフラックスプロファイルを調整するための方法の一例のフローチャートを図５に示す。工程５００においては、ビームが初速度にて走査され、イオンビームのダイナミックビームプロファイルがイオンピームが走査されている間に測定される。図６Ａ〜図６Ｃ及び図７〜図７Ｂには、詳細は後述するが、この測定ステップの動作に関する一実施形態を示している。工程５０４においては、追加ダイナミックビームプロファイルが測定されたダイナミックビームプロファイルに基づいて挿入されている。工程５０６においては、修正アルゴリズムが修正走査速度の算出に用いられる。図８には、詳細は後述するが、修正走査速度の算出に用いることができる或るアルゴリズムを示す。工程５０８においては、修正走査速度にて走査される。この修正ビームは、不都合なフラックス変化を抑制するために設計されている。しかしながら、これに限定されるものではない。
ダイナミックビームプロファイルの測定方法の一形態を示すグラフが、図６Ａ〜図６Ｃ、図７、図８Ａ〜図８Ｂである。図６Ａ〜図６Ｃは、ビーム経路６０２をわたるビーム２４の単一パスを示しており、ビームの単一パスに対応するビーム電流信号６０６をプロファイラー５６がどのようにして測定するのかを示している。図示したイオンビーム２４は、被加工品３０の幅に相当する走査経路幅６００を有する走査経路６０２を走査速度にて走査される。このときの走査速度は、電圧波形６０によって決定されている。併せて、プロファイラー５６がプロファイラー経路５８（図１Ａ参照）をプロファイリング速度にて連続移動し、走査されたイオンビーム２４の電流密度を連続測定する。概して、ビームの走査速度は、プロファイラー５６のプロファイリング速度よりも十分に早く、よって、プロファイラーは、図７Ａに示すように、プロファイラーをわたるビームスィープ（beam sweeps）に対応する複数のビーム電流信号６０６を測定することができる。これらのビーム電流信号６０６は、その後、加工され、一連のダイナミックビームプロファイルを作成するために用いられる。これらのダイナミックビームプロファイルは、その後、修正走査速度を算出するために用いられる。
図６Ａにおいては、スキャナが電極３６ａ及び３６ｂを介してビーム２４に対してスキャナを提供することができるように、電流波形のかたちで１つの走査波形６０を示していているが、他の波形であってもよい。例えば、磁性波形（magnetic waveforms）、機械的動作波形、あるいはビームを移動させるための他の波形であってもよい。さらには、そのような波形は多様な機能によって特徴づけられ、例えば、線形波形、非線形波形、正弦波形などがあるが、これらに限定されるものではない。
図６Ｂは、図１Ａの線量測定システム５２の特徴を示した断面図であり、切断線６０４にて切断した状態を示す。図６Ｂに示すように、ビームは走査経路６０２を横断する。ここで走査経路６０２はビームによってスキャンされるように分解されるとともに、関連する走査経路幅６００を有している。ビーム２４が走査経路６０２を横断する場合には、ビーム２４の部分はプロファイラー５６を通過する。このときプロファイラー５６は、較正の間、走査経路６０２の適切な場所に位置している。図６Ｂはまた、単一（一回）の走査におけるいくつかの走査されたイオンビームも示している（例えば、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、及び２４ｇ、また、２４ｃと２４ｄとの間のいくつかの走査された中間ビーム）。加えて、走査されたイオンビーム２４はまた、較正が完了する前に、被加工品内において非均一なドーピングを導くことができるビームバリエーションを示してもよい（不図示）。一般的な形態においては、プロファイラー５６は、ビーム２４が走査経路６０２を横断している間は、連続的にプロファイラー経路５８（図１Ａ参照）を横断する。図示しているプロファイラーは各ビームの領域よりも狭い領域となっているが、本発明はプロファイラーの領域がビームの領域よりも狭い場合であっても、広い場合であっても、等しい場合であっても包含する。
図６Ｂ〜図６Ｃに示すように、単一走査スィープにおいて、図示したプロファイラー５６が、一連の離散測定点（例えば６０８）に代表されるビーム電流信号６０６の形態で電流密度（Ｊ）分布を測定する。図示するように、ビーム電流信号６０６の電流密度は、プロファイラー５６（例えば、「２４ａ」「２４ｂ」「２４ｃ」「２４ｅ」「２４ｇ」）を通過するビームの箇所がない場合に、無視できる。しかしながら、ビーム電流信号６０６の電流密度は、プロファイラー５６（例えば、「２４ｄ」、及び「２４ｃ」と「２４ｅ」との間の走査された中間ビームに対応する一連の「ｘ」印）を通過するビームの箇所がある場合には、無視できない。尚、当業者であれば、図示したビーム電流信号６０６の電流密度が本発明の範囲を限定するものではないことを理解することができるだろう、すなわち、他のビーム電流信号によって特徴付けられる他のビームであってもよい。
各較正に関して、概してイオン注入システム１０が、ユーザーがビーム電流信号６０６にとっての独自のｘレゾルーションを選択することができるように構成されている。このｘレゾルーションは、ユニット測定毎の離散測定点６０８の数である。ユーザーは、メモリの考慮、帯域幅関係、スループット関係、較正速度、較正の的確性、及び／または較正精度などの因子に基づいて特定のｘレゾルーションを選択することができる。
図７Ａ〜図７Ｄに示すように、プロファイラーがプロファイル経路を移動すると、複数のビーム電流信号６０６が１つまたは複数のダイナミックビームプロファイルを提供するために用いられる。具体的には、図７Ｃ及び図７Ｄには、２つのダイナミックビームプロファイル７０２及び７０４が示されており、それぞれ、対時間及び対位置にプロットされている。
図７Ａには、ビーム電流信号６０６（プロファイラー５６によって測定されている）対時間が示されている。「＊」印を付している点は、「ｏ」印（図７Ｂ参照）を付している点と同様に、走査電圧と等しい箇所である。尚、図示したピークとピークとの間における、時間差（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）は、時間が経つに従って増えている。時間は、プロファイラー５６がプロファイラー経路６０２の中央に向けて移動するに従って、増加する。典型例においては、ピーク間の時間差は、プロファイラー５６がプロファイラー経路６０２の中央に位置するときに最大となると考えられ、この時間差がシーケンシャルピーク（sequential peaks）の均等割り付けとなるだろう。プロファイラー５６がプロファイラー経路６０２の中央を越えて進むと、プロファイラーがプロファイラー経路の末端に達するまで、時間差は短くなっていく。
図７Ｃは、対時間でプロットされた２つのダイナミックビームプロファイル７０２及び７０４を示している。図示するように、各ダイナミックビームプロファイルは、特定の走査電圧での走査されたビームの電流密度に関する情報を含んでいる。図７Ｄに示すように、ダイナミックビームプロファイルは、プロファイルの位置が時間の関数として知られているため、対ｘでプロットすることができる。
図８Ａには、与えられた走査ビームにとっての一連のダイナミックビームプロファイル（例えば７０２及び７０４）を示している。これには、ビームを完全にオーバースキャンしている走査電圧に関するプロファイルを含んでいる。ダイナミックビームプロファイルは、プロファイルマトリクスＭに格納することができる。プロファイルマトリクスＭとは、Ｍの縦列は、単一走査電圧でのダイナミックビームプロファイルを示し、Ｍの横列は、各走査電圧にとっての与えられた位置Ｘでの電流を示している。図８Ｂに示す帯状プロファイル８０２は、Ｍの縦列を加算することによって算出することができる。帯状フラックスプロファイルは、より一層正確な算出方法によって算出され、具体的には、多数のビーム信号をビニング（binning）するとともに、時間をＸに変換することにより行なう。
各較正に関しては、概してイオン注入システム１０が、ユーザーがダイナミックビームプロファイル７０２及び７０４にとっての独自のｘレゾルーションを選択することができるように構成されている。ユーザーは、メモリの考慮、帯域幅関係、スループット関係、較正速度、較正の的確性、及び／または較正精度などの因子に基づいて特定のｘレゾルーションを選択することができる。概して、ダイナミックビームプロファイルのｘレゾルーションは、走査速度及びプロファイラー速度によって決定され、以下に関連事項によるプロファイラーのデジタル化速度に関連している。すなわち、ダイナミックビームプロファイルの数が、ビーム走査周波数（beam scanning frequency）によって分割されたデジタル化周波数（digitization frequency）と等しく、ｘレゾルーションまたはダイナミックビームプロファイル毎のポイント数がビーム走査周波数のビームプロファイリング時間倍と等しい。
上述したように、様々な形態において、ビーム２４の走査速度は、プロファイラー５６のプロファイル速度よりも十分に速い。例えば、ビームの走査速度は、プロファイラーのプロファイル速度に比べて、約２０倍から約１０，０００倍ほど速い。或る実施形態においては、走査速度がプロファイル速度よりも約２０００倍ほど速くなっている。尚、当業者であれば、これらの値に限定されるものではないことを理解することができるだろう。
加えて、様々な実施形態においては、複数のビームプロファイリングを測定する工程に、ビームの帯状フラックスを修正する必要がないものもある。例えば、ダイナミックビームプロファイルはまた、様々な診断モードにおいて測定することができたり、あるいは、帯状ビームプロファイルを測定するのに適した他のシナリオにおいて測定することもできる。
加えて、様々な実施形態においては、複数のダイナミックビームプロファイルを測定するための工程が限られた時間のなかで行なわれるものもある。例えば、或る実施形態では、これを９０秒未満で行なう。また、他の実施形態では、６０秒未満であったり、３０秒未満であったりする。更には、別の実施形態では、１５秒未満であったりする。これらの実施形態及び／または他の実施形態においては、上記した限られた時間が、プロファイラー５６がプロファイラー経路５８を移動するのに関する時間よりも短いものもある。例えば、当該限られた時間が、プロファイラーの１０回パス（ten passes）未満である場合や、３回パスである場合もあり、あるいは、１回パスの場合もある。尚、当業者であれば、本発明が、これらの値に限定されるものではないことを理解することができるだろう。すなわち、本発明には、全ての時間的値、及びプロファイラー経路を横断する移動を含む。
図５に示したように、較正方法５００はまた、別ダイナミックビームプロファイル５０４を補間する工程も含むことができる。例えば、１０個のダイナミックビームプロファイルが測定されたとすれば、ユーザーは、修正走査速度のより正確な決定を可能にするために、それらを１００または１５０のプロファイルに補間することができる。典型的な実施形態としては、この工程には、ダイナミックビームプロファイルと補間されたプロファイルとの双方を含むプロファイルマトリクスＭを形成する工程が含まれる。例えば、当該マトリクスの横列のそれぞれは、およそプロファイラー位置でのダイナミックビームプロファイルに関連しており、且つ縦列のそれぞれは、与えられた走査電圧でのダイナミックプロファイルに関連している。別のプロファイルを補間する工程を用いない実施形態においては、プロファイルマトリクスＭはダイナミックビームプロファイルを含むだろう。
修正方法５００はまた、修正走査波形を算出するためにアルゴリズムを使用する工程も含む。或るアルゴリズム９００を図９に示す。他のアルゴリズム（例えば、線形または非線形回帰法）であっても用いることは可能である。
工程９０２においては、帯状フラックスプロファイルと所望の帯状フラックスプロファイルとの差が算出される。その結果はベクターＤに格納される。典型的には、走査経路において、所望の帯状フラックスプロファイルは、一定の電流密度を有するプロファイルに相当する。このような一定の電流密度は、被加工品の均一なドーピングをもたらすようである。スプリット注入（split implants）においては、所望の帯状フラックスプロファイルが、異なる電流密度を有した一定電流密度領域の２つまたはそれ以上のセグメントになることが可能である。
工程９０４においては、ベクターＤは、プロファイルマトリクスＭに瞬間走査速度変化の逆数を乗じたものと比例している（例えば、△dt／dV）。工程９０６においては、プロファイルマトリクスＭが逆数となっている。工程９０８においては、dt／dV＋△dt／dVが積分される。新しいdt／dVが正数で、スキャナの帯域幅よりも小さいため、この積分は制約されることになる。工程９１０においては、修正走査波形が、Ｖ（ｔ）を得るためにｔ（Ｖ）を反転させることによって算出され、スケールが適切に調整される。
工程９１２においては、アルゴリズムが集中している場合に決定される。概して集中は、フラックスの非均一率（percent non-uniformity）として定義される。この非均一はユーザー設定可能であり、例えば１．５％未満とすることができる。他の実施形態においては、非均一は０．５％未満（２分の１パーセント）となるだろう。ビームフラックスプロファイルが集中している場合は、較正が完了し、且つ、ビームが、修正帯状ビーム（図５参照）を形成するための修正走査速度で走査することが可能となる。もしアルゴリズムが集中していない場合は、集中が起きるまでか、もしくは較正時間がタイムアウトとなるまで、工程９０２〜９１２が繰り返される。
１つまたは複数の注入に関する本発明について、これまで説明及び図示したが、本発明の請求項に記載の範囲内において置換及び修正が可能である。上述した構成または構造（ブロック、ユニット、エンジン、組立品、装置、回路、システムなど）によって実行される様々な機能や、これらの構成を説明するために用いた用語（「手段」と言及しているものも含め）は、他の指示がない限り、上記では説明していない構造であっても、上述した機能と同じ機能を有するものであれば、あらゆる構成または構造を採用することができる（すなわち、機能的同等性があれば良い）。また、本発明の特徴について、いくつかの注入のうちの１つだけについて説明していたとしても、その特徴は、他の注入の１つまたは複数の特徴を組み合わせたものであってもよい。更には、用語「含まれる」「含む」「有する」「有している」「ともに」あるいは他の用語においては、「備えている」と類似した用語として含まれる。
スキャナと、並列化手段と、線量測定システムとを有するイオン注入システムの一実施形態を示す。 図１Ａに示したスキャナと、走査イオンビームとの一実施形態を示す。 図１Ａ及び図１Ｂに示したスキャナにおける三角形の走査電極電圧波形を示したものである。 図１Ａに示したシステムを用いて、複数の離散点に同時に１つのイオンビームが照射されている状態を示した斜視図である。 被加工品全域にイオンビームの走査がおこなわれている状態を示した端面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示したシステムを用いて、被加工品に対して或る幅のイオンビームを照射した状態を示した部分前面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示したシステムを用いて、被加工品に対して或る幅のイオンビームを照射した状態を示した部分前面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示したシステムを用いて、被加工品に対して或る幅のイオンビームを照射した状態を示した部分前面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示したシステムを用いて、被加工品に対して或る幅のイオンビームを照射した状態を示した部分前面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示したシステムを用いて、被加工品に対して或る幅のイオンビームを照射した状態を示した部分前面図である。 従来技術におけるビーム走査較正方法のフローチャートである。 従来技術におけるビーム走査較正方法に関する種々のパラメーターを示したグラフである。 本発明に係るビーム走査較正方法の一つにおけるフローチャートである 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 図５のビーム走査較正方法において用いられる測定プロセスの一つを示したチャートである。 一組の修正因子を算出するための修正アルゴリズムの１つを示したチャートである。

Claims (14)

  1. 帯状イオンビームのフラックスを測定するための測定方法であって、
    走査経路にわたってイオンビームを所定の走査速度にて走査するための、時変のポテンシャルを有した走査波形を準備する工程ａであって、当該走査経路上の当該イオンビームの或る箇所である第１の箇所に対応する当該時変のポテンシャルの値を第１の値とするとともに、当該走査経路上の当該イオンビームの当該第１の箇所とは異なる箇所である第２の箇所に対応する当該時変のポテンシャルの値を第２の値とする当該工程ａと、
    上記走査経路にわたって上記イオンビームが走査されるにつれて、複数のビーム電流値を含む複数のビーム電流信号を測定する工程ｂと、
    上記ビーム電流信号から、上記第１の値に対応するビーム電流値を、第１のダイナミックビームプロファイルに割り当てる工程ｃであって、当該第１の値に対応するビーム電流値は、一定の電圧、一定の電流、または一定の位置のうちの１つを有した上記走査波形上の複数の点に対応する当該工程ｃと、
    上記ビーム電流信号から、上記第２の値に対応するビーム電流値を、第２のダイナミックビームプロファイルに割り当てる工程ｄであって、当該第２の値に対応するビーム電流値は、一定の電圧、一定の電流、または一定の位置のうちの１つを有した上記走査波形上の複数の点に対応する当該工程ｄと、を含むことを特徴とする測定方法。
  2. 帯状イオンビームのフラックスを調整するための調整方法であって、
    走査経路にわたってイオンビームを初期走査速度にて走査するための、時変のポテンシャルを有した走査波形を準備する工程Ａであって、当該走査経路上の当該イオンビームの或る箇所である第１の箇所に対応する当該時変のポテンシャルの値を第１の値とするとともに、当該走査経路上の当該イオンビームの当該第１の箇所とは異なる箇所である第２の箇所に対応する当該時変のポテンシャルの値を第２の値とする当該工程Ａと、
    所定のプロファイル速度にて、上記走査経路と少なくとも部分的に重なっているプロファイル経路にわたってビームプロファイラーを移動させる工程Ｂと、
    複数のビーム電流値を含む複数のビーム電流信号を、上記ビームプロファイラーを用いて測定する工程Ｃと、
    上記ビーム電流信号から、上記第１の値に対応するビーム電流値を、第１のダイナミックビームプロファイルに割り当てる工程Ｄであって、当該第１の値に対応するビーム電流値は、一定の電圧、一定の電流、または一定の位置のうちの１つを有した上記走査波形上の複数の点に対応する当該工程Ｄと、
    上記ビーム電流信号から、上記第２の値に対応するビーム電流値を、第２のダイナミックビームプロファイルに割り当てる工程Ｅであって、当該第２の値に対応するビーム電流値は、一定の電圧、一定の電流、または一定の位置のうちの１つを有した上記走査波形上の複数の点に対応する当該工程Ｅと、
    走査された上記イオンビームから測定された上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルに基づいて、上記初期走査速度とは異なる修正走査速度を算出する工程Ｆとを含むことを特徴とする調整方法。
  3. 上記修正走査速度にて上記イオンビームを走査して、修正帯状イオンビームを得る工程を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
  4. 上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルを限られた時間内に求めることができるように、上記初期走査速度を上記所定のプロファイル速度よりも十分に速く構成していることを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
  5. 上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルは、限られた時間内で求められるとともに、上記修正走査速度の正確な算出を可能にする十分な情報を有していることを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
  6. 走査された上記イオンビームから測定された上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルに基づいて上記修正走査速度を算出する上記工程Ｆは、
    帯状ビームフラックスプロファイルと所望の帯状ビームフラックスプロファイルとの差を算出する工程Ｆ（ａ）と、
    瞬間走査速度によって上記ダイナミックビームプロファイルと上記差とを関連付ける工程Ｆ（ｂ）と、
    上記修正走査速度を算出する工程Ｆ（ｃ）とを含むことを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
  7. 走査された上記イオンビームから測定された上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルに基づいて上記修正走査速度を算出する上記工程Ｆは、更に、
    上記帯状ビームフラックスプロファイルが要望に沿っているかを判定する工程と、
    上記帯状ビームフラックスプロファイルが要望に沿っていない場合には、要望に沿っていると判断されるまで、上記工程Ｆ（ａ）、上記工程Ｆ（ｂ）、及び上記工程Ｆ（ｃ）を繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の調整方法。
  8. 上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルは、限られた時間内で求めることができることを特徴とする請求項２に記載の調整方法。
  9. 上記限られた時間とは、９０秒未満であることを特徴とする請求項８に記載の調整方法。
  10. 上記限られた時間とは、１５秒未満であることを特徴とする請求項８に記載の調整方法。
  11. 上記限られた時間とは、上記プロファイル経路をわたる上記ビームプロファイラーの３回のパスに相当する時間よりも短いことを特徴とする請求項８に記載の調整方法。
  12. 上記限られた時間とは、プロファイラーの単一パスに相当する時間とほぼ等しいか、それ未満であることを特徴とする請求項８に記載の調整方法。
  13. 上記第１のダイナミックビームプロファイルおよび上記第２のダイナミックビームプロファイルから追加のダイナミックビームプロファイルを補間する工程Ｇを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の調整方法。
  14. イオン注入システムにおいて走査されたイオンビームを較正するための較正システムであって、
    時変の走査波形を用いて、走査経路にわたってイオンビームを走査するスキャナと、
    上記走査経路と少なくとも部分的に重なっているプロファイル経路を横断するように構成されているとともに、走査されたイオンビームのビーム電流を測定するためのビームプロファイラーと、
    コントローラーと、を備えており、
    上記コントローラーは、
    １） 上記ビームプロファイラーによって測定された、上記時変の走査波形の第１の値であるビーム電流測定値を、第１のダイナミックビームプロファイルに割り当てる構成となっており、当該第１の値である当該ビーム電流測定値は、一定の電圧、一定の電流、または一定の位置のうちの１つを有した上記走査波形上の複数の点に対応し、
    ２） 上記ビームプロファイラーによって測定された、上記時変の走査波形の第２の値であるビーム電流測定値を、第２のダイナミックビームプロファイルに割り当てる構成となっており、当該第２の値である当該ビーム電流測定値は、一定の電圧、一定の電流、または一定の位置のうちの１つを有した上記走査波形上の複数の点に対応する、
    ことを特徴とする較正システム。
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