JP5364041B2 - ウエハーに対する均一イオン注入の方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明はイオン注入に関し、より詳しくは、ウエハーに均一に注入するための、ウエハーとイオンビーム間の相対運動及び相対幾何学関係に関する。

ウエハーに注入するために、イオン注入の工程は通常均一かつ整合するイオン投与量を必要とし、安定かつ均一なイオンビームも必要である。通常、イオン投与量は、イオンビームの電流密度と、ウエハーがイオンビームによってスキャンされる時間の関数である。

ウエハーのサイズはどんどん大きくなっているので、半導体製造は徐々に一度に一つだけのウエハーを加工する、つまり単ウエハーシステムと呼ばれるものに移っていく傾向がある。
通常、単ウエハーのイオン注入工程には帯状イオンビーム（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｗｉｔｈ ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｓｈａｐｅ）と呼ばれるものが応用される。
ウエハーのサイズが徐々に大きくなっているにもかかわらず、帯状イオンビームの長さは増加していないため、イオンビーム電流強度分布とイオンビーム角度分布が均一、標準化されたイオンビームを形成するのはさらに困難である。
このため、より好ましい方法と装置が必要であり、単ウエハーイオン注入機は均一注入を達成し、過度な電子ビーム均一調整を必要としない。

従来の技術では通常、イオンビームよりも同時移動と回転直径が大きいウエハーが必要であり、異なるウエハーの部分は均一な投与量以上を受け取っていた。
はじめに、図１Ａに示されているように、二つの独立した軸に沿った長さと幅を有する帯状イオンビーム１０と、直径がイオンビーム１０の長さと幅より大きい直径を有するウエハー１１が形成される。
さらに、図１Ｂに示されているように、ウエハー１１がイオンビーム１０を通過するとき、ウエハー１１は同時に移動及び回転される。明らかに、イオンビーム１０がウエハー１１の直径より小さい状況下では、ウエハー１１の各部分が全てイオンビーム１０によって注入されるためには、ウエハー１１を回転させる必要がある。
これ以外に、図１Ｃに示されているように、イオンビーム１０がウエハー１１の投影領域１２の単位距離△dを移動するとき、ウエハー上の異なる参考点Ａ、Ｂ、及びＣでは、異なる回転軌跡が見られる。注目すべきは、図１Ｃに示されているように、異なる回転軌跡では、異なる点ごとに全く異なる注入結果が起こりうる。
このため、ウエハー上の異なる点で略相同の注入結果を確保するためには、イオンビーム１０が単位距離△dを移動する時間内に、全ての点でウエハー中心の周りを少なくとも一回、時には数回回転させる必要がある。言い換えるならば、回転速度は必ず移動速度より速くなければいけない。
これ以外に、図１Ｄに示されているように、参考点Ｄ、Ｅ、及びＦに投影されているイオンビーム１０の回転軌跡の状況を比較することによって、回転軌跡のイオンビーム１０によって投影されている部分のこの全長の参考点に占める投影比（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｒａｔｉｏ）は対応する参考点とウエハーの中心の間の距離が増加するにつれ、徐々に減少するということが判明される。
このため、略相同の注入結果を達成させるためには、比較的低い投影比（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｒａｔｉｏｎ）を有する部分では投影される時間を比較的長くし、比較的高い投影比（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｒａｔｉｏｎ）を有する部分では投影される時間を比較的短くする必要がある。
言い換えるならば、図１Ｅに示されているように、イオンビームがウエハー１１の中心に接近するとき、ウエハー１１がイオンビーム１０を通過する移動速度は必ずより速くなければいけなく、イオンビーム１０がウエハー１１の縁に接近するとき（イオンビーム１０がスキャン経路に沿って、ウエハー１１の中心から離れていく時）、ウエハー１１がイオンビーム１０を通過する移動速度は必ずより遅くなければならない。

別の従来の技術は、ウエハーを複数の回転角度で順々に回転させ、同時に、ある移動速度でイオンビームがスキャンされ、ウエハーの異なる部分は略相同均一な投与量を受け取る。
まず、図２Ａに示されているように、イオンビーム２０の二つの独立した軸に沿った長さと幅を有する帯状イオンビーム２０と、直径がイオンビーム２０の長さと幅とは無関係の直径を有するウエハー２１が形成される。
本説明例と上述の説明例の差異を強調するために、対応する図で示されているウエハー２１の直径はイオンビーム１０の長さと幅より長く示されている。
そして、図２Ｂに示されているように、ウエハー２１はイオンビーム２０の左側に位置し、ウエハー２１は少なくとも数個のそれぞれ離れた参考点Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを有する。
そして、図２Ｃに示されているように、ウエハー２１はイオンビーム２０を通過し、イオンビーム２０の右側に到達し、このウエハー２１が移動している間、ウエハー２１は回転させない。
そして、図２Ｄに示されているように、ウエハー２１を回転させ、参考点Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤとイオンビーム２０との相対幾何学関係を変化させる。
そして、図２Ｅに示されているように、ウエハー２１はイオンビーム２０を通過し、イオンビーム２０の左側に到達し、このウエハー２１が移動している間、ウエハー２１は回転させない。
この後、上記の“移動−回転−移動−回転”の工程を繰り返し、ウエハー２１が略相同均一に注入されるまで繰り返す。重複回数が十分な時、ウエハーは順々に複数の回転角度によって回転され、ある移動速度でイオンビームをスキャンする従来技術によって、注入投与量とおおよそ同じ量が参考点Ａ−Ｄに蓄積される。
言い換えるならば、最終注入結果と注入開始時は図２Ｄに示されている点Ａ−Ｄの位置とは無関係である。

しかしながら、前述した第一の従来の技術では、必要とされる高速回転は異なる方法でウエハーを傷つける可能性がある。
例えば、ウエハー上のマイクロサイズ構造は完全性が十分ではなく、中心に向かっての加速度が受け取られるため、粒子がウエハーの表面にぶつかる時、回転は大幅に運動エネルギーを増加させ、粒子の潜在破壊性が高まってしまう。
これ以外に、特に高速回転させる時、同時にウエハーを移動及び、回転させる仕組みは、別々にウエハーを移動及び回転させるより複雑である。また、前述した第二の従来の技術では、いかに数えれば適切な回数になるかが不明確である。
この時、繰り返す回数を増やせば、注入の均一性は増すが、同時に生産性が低下する。明らかに、イオンビームがウエハーの直径より短い時（あるいは、イオンビームの均一分布部分がウエハーの直径より短い時）、生産性は顕著に減少する。
そのため、ウエハーの異なる部分の均一注入を確保するためには、繰り返しの回数を多くする必要があるといった問題があった。

目下、帯状イオンビームを均一にウエハーに注入する理想の技術がないため、本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。
上記課題解決のため、本発明は、イオンビームを均一にウエハーに注入する方法とその装置を提供することを主目的とする。

本発明によれば、ウエハーの直径より長い第一軸に沿った長さ及び当該ウエハーの直径より狭い第二軸に沿った幅を有する帯形状をなすイオンビームを形成するステップと、前記ウエハーが前記イオンビームを横切る時に当該イオンビームに前記第一軸に沿って完全に覆われるように、前記イオンビームが横切るスキャン経路に沿って或る移動速度で前記ウエハーの中心を移動させると同時に、最大でも前記移動速度の数倍の或る回転速度で前記ウエハーを回転させるステップと、を備えることを特徴とするウエハーに対する注入方法が提供される。

本発明の特徴はウエハーとイオンビームの間の相対幾何学関係にある。
イオンビームの長さはウエハーの直径より短くない。これ以外に、ウエハーがイオンビームを通過するとき、イオンビームの長い軸の方向に平行であり、ウエハーの全ての部分がイオンビームの第一軸に沿って完全に覆われ、このため、ウエハーの異なる部分が同じ注入を得ることを確保するために、ウエハーはチップの直径がイオンビームの長さより長い時の従来技術を必要とせず、チップの直径がイオンビームの長さより長い伝統技術の高速回転を実行する必要がない。
もちろん、例えばイオンビームの長い軸に沿った不均一なイオンビームの電流分布など、他の非均一性を均一化させるために、本発明はウエハーを回転させる必要がある。しかし、必要とされる回転速度は緩慢であり、なぜなら本発明の回転はイオンビームのウエハーの分布上の変動を均一化させるためだけに必要であり、従来の技術を用いて注入される領域及び、注入されない領域の高速回転を平均化させるためではないからである。
このため、一番速い回転速度は移動速度の数倍であり、回転速度は移動速度より遅いことさえもある。

本発明の特徴であるウエハーがイオンビームのスキャン経路に沿ってある移動速度で移動するとき、この移動速度はウエハーがイオンビームを通過する際の位置（あるいは、イオンビームのウエハー上に投影される位置）の移動速度分布関数に相対するものである。移動速度分布の調節は具体的に制限されない。
例えば、ウエハーの中心と縁のスキャン経路に沿った移動速度比率は特別に制限されることはなく、１より大きい、１と同じ、１より小さい、のどれでもよい。注意すべきは、高速ウエハー回転の従来の技術では必要とされる比率はいつも１より大きかった。
イオンビームがウエハーの中心から縁に投影されるとき、イオンビームの注入比率は常に下がるわけではない。相対的に、本発明のイオンビームの長さはウエハーの直径と同じか、より大きいので、注入のイオンはすべてのウエハーに分布され、このため、移動速度分布は柔軟に調整を行い、最終注入結果を正確に調整する。

このため、本発明は明らかな長所を有する。本発明の回転速度は従来の同時移動と回転の技術で必要とされる回転速度より遅い。
そのため、高速回転によって引き起こされていた従来の欠点が改善される。これ以外に、本発明はイオン注入工程において、常に同時にウエハーを移動及び回転させるので、複数の回転角度によって順々にウエハーを回転させるによって引き起こされていた従来技術の欠点を改善することができる。

これ以外に、回転速度はウエハーの縁に位置付けられ、前記スキャン経路に平行する接線方向の速度によって定められる時、回転速度は移動速度より遅い。他にも、注入の全体の均一性を高めるため、ウエハーがスキャン経路に沿って移動する間、回転速度の角度値は３６０Ｐ/Ｑ度であり、このＰは正の整数で、Ｑも正の整数であるという特徴を有する回転速度によって、ウエハーを回転させることを選択することも可能である。例えば、Ｐは１で、Ｑは全てのスキャン回数といったようにである。

本発明の特徴によれば、移動速度及び、回転速度は常数あるいは、ウエハーとイオンビームの相対位置によって変化する速度分布よるものである。このため、チップ上の最終注入結果は移動速度及び/あるいは、回転速度によって調節される。

本発明の特徴によれば、移動速度及び、回転速度は、イオンビーム電流密度分布、特にイオンビームの長さに沿った電流密度分布、ウエハーの最終予期の注入結果、予期スキャン経路の中の一個あるいは複数個の因数によって調整される。

本発明の特徴は、ウエハーが同時に移動及び回転される時の誤差修正の方法にある。例えば、イオンビームのグリッチ（ｇｌｉｔｃｈ）あるいは不安定性などのイオンビームの誤差が検知された時、誤差の位置を記録し、イオンビームを阻止させることにより、この同時移動及び回転ステップをすぐに一時停止させる。そして、イオンビームが阻止されている状況下で、同時移動及び回転ステップの移動及び回転を継続し、ウエハーをスキャン経路の第一末端に到達したところで停止させる。
そして、イオンビームを阻止しない状況下で、移動と回転の方向を逆転させ、誤差位置のところまで到達させ、全ての電流スキャン経路をイオンビームによって適切に注入させる。最後に、再びイオンビームを阻止し、ウエハーがスキャン経路の別の末端に到達したところで停止させ、ウエハーのイオンビーム注入結果の欠損がなく、イオンビームの誤差の影響を受けていない状態にさせる。

本発明の特徴は、上述誤差修正の工程の第二誤差修正の方法に存在する。逆転移動及び逆転回転の間、例えば、グリッチあるいは不安定性などの第二誤差が検知された時、第二誤差の位置を記録し、すぐにイオンビームを阻止させる。そして、イオンビームが阻止されている状況下で、ウエハーの逆転移動及び逆転回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の別の末端に到達したところで停止させる。
そして、イオンビームが阻止されている状況下で、ウエハーの移動及び回転を行い、ウエハーを誤差位置に到達させる。
この後、イオンビームを阻止せず、ウエハーの移動及び回転を行い、ウエハーを第二誤差位置に到達させ、全ての電流スキャン経路がイオンビームによって適切に注入される。
最後に、すぐに再びイオンビームを阻止し、ウエハーがスキャン経路の別の末端に到達したところで停止させ、ウエハーのイオンビーム注入結果の欠損がなく、イオンビームの誤差の影響を受けていない状態にさせる。

本発明の特徴は、ウエハーが同時に移動及び回転されている時、ウエハーは傾斜がつけられることにある。傾斜角度は固定されているか、あらかじめセットされた角度範囲内で変動する傾斜角度である。
ウエハーが傾斜されている時、ウエハーはイオンビームの方向におおよそ平行に回転させられる。また、ウエハーはチップ表面の方向におおよそ垂直に回転させられることもある。この時、ウエハー上のイオン注入角度は固定あるいは、調整可能である。

本発明の特徴は、上述の発明の特徴を実行することを可能にする、ウエハーに注入するための設備を提供することである。この設備は少なくともイオンビーム装置、ウエハー移動装置、ウエハー回転装置と制御装置を含む。
イオンビーム装置はウエハーに注入するためのイオンビームを提供する。
ウエハー移動装置はウエハーを移動させる。
ウエハー回転装置はウエハーを回転させる。
制御装置はイオンビーム装置、ウエハー移動装置、ウエハー回転装置を操作する。
イオンビーム装置、ウエハー移動装置、及びウエハー回転装置は商業用の商品あるいは、均一物である。
特に重要なのは制御装置であり、制御装置はイオンビーム装置、ウエハー移動装置、及びウエハー回転装置を操作し、上述の発明の特徴のすべてを行う。
この制御装置の詳細は制限を受けず、集積回路、コンピューターにより実行されるプログラム、あるいは、他の均一装置でもよい。
この設備は例えば、阻止板、偏向器とスイッチなどといった、イオンビームを阻止する部材を有し、他にはウエハーを傾斜させるためのウエハー傾斜装置を有する。

従来の注入技術の操作図である。 従来の注入技術の操作図である。 従来の注入技術の操作図である。 従来の注入技術の操作図である。 従来の注入技術の操作図である。 別の従来の注入技術の操作図である。 別の従来の注入技術の操作図である。 別の従来の注入技術の操作図である。 別の従来の注入技術の操作図である。 別の従来の注入技術の操作図である。 本発明の実施例のフローチャートである。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例の操作図である。 本発明の実施例のフローチャートである。 本発明の実施例のフローチャートである。 本発明の実施例のブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係るイオン注入は図３の本発明の実施例のフローチャートに示されている。
まず、ステップ３０１が示しているように、帯状のイオンビームを形成し、このイオンビームは第一軸に沿った長さと第二軸に沿った幅を有し、この長さはウエハーの直径より長く、幅はウエハーの直径より狭い。
そして、ステップ３０２が示しているように、イオンビームが通過するスキャン経路に沿って、ある移動速度でウエハーの中心を移動させ、同時に、特定点においては、ある回転速度でウエハーを回転させ、例えば、ある回転速度でウエハーの中心の周りを回転させる。

例を挙げるならば、ウエハーの直径よりさらに長いイオンビーム、つまり、イオンビームの均一部分がウエハーの直径よりさらに長く見え、あるいは、ウエハーの縁のイオンビーム電流数値が見え、検知可能な時、イオンビームの均一部分がウエハーの直径よりも短い。
相対的に、図１Ａから図１Ｅの従来の技術で示されているように、「イオンビームはウエハーの直径より小さい」という制限は、ウエハーの縁に存在する全てのイオンビームがゼロになる、あるいは、少なくともイオンビーム電流数値はすでに検知できないということを示している。

本実施例の重要な仕組みについて、係る図を用いて、さらに説明を加える。
まず、図４Ａに示されているように、ウエハー４０とイオンビーム４１を提供し、ウエハー４０は参考点Ａ、Ｂ、ＣとＤを有し、イオンビーム４１は例えばウエハー４０の右側といったように、ウエハー４０のそばに位置づけられる。
イオンビーム４１の長さはウエハー４０の直径と同じ、あるいはより長く、イオンビーム４１の幅はウエハー４０の直径より狭い。
そして、図４Ｂに示されているように、ウエハー４０がイオンビーム４１を通過するとき、ウエハー４０を同時に移動及び回転させる。
このとき、移動方向は通常イオンビーム４１の短い軸に対しておおよそ平行である。否応なしに、ウエハー４０がイオンビーム４１を通過するとき、イオンビーム４１の長い軸に沿ったイオンビーム４１によって、ウエハー４０は完全に覆われる。
図４Ｃに示されているように、ウエハー４０はある角度で移動でき、ウエハー４０の参考点がイオンビーム４１の下方にあるとき、ウエハー４０は参考点に沿って通過し、イオンビーム４１の長い軸の線に平行な全ての点は必ずイオンビーム４１の下方になければいけない。
言い換えるならば、本発明の特徴によれば、図４Ｄに示されている状況は受け入れられない。
他には、図４Ｂでは時計回りの回転の例のみが示されているが、本発明は時計回りでも反時計回りのどちらでも構わない。
そして、図４Ｅに示されているように、同時移動及び回転の後、ウエハー４０はイオンビーム４１の別の側面（例えば右側）に位置付けられ、この同時移動及び回転が行われるとき、回転回数は制限を受けない。
そして、図４Ｆに示されているように、再び同時移動及び回転が行われ、この時は逆転された移動方向ではあるが、回転方向は維持し、ウエハー４０はイオンビーム４１の別の側面（例えば左側）へ移動される。
本実施例では、逆転方向移動だけが必ず必要であり、この逆転方向移動されている時、同時に逆転方向回転がされるかどうかは、本発明の選択項である。
図４Ａから図４Ｂ及び、図４Ｅから図４Ｆのステップを繰り返し数回行うことによって、ウエハー４０がイオンビーム４１によって均一注入されることが確保される。

図１Ｃと図４Ｂを比較することにより、本発明の特徴を簡単に明らかになる。
従来の技術では、もしウエハー１１が回転しなければ、ウエハー１１の一部の部分はイオンビーム１０によって注入されるが、ウエハー１１の他の部分はイオンビーム１０によって注入されない。
このため、回転速度は必ず十分速くなければいけなく、こうすることによって、同時移動及び回転の間、ウエハー４０の一部の部分は交互に注入される、あるいは注入されない。一方、本実施例では、たとえウエハー４０が回転されなくても、ウエハー４０の全ての部分がイオンビーム１０によって注入される。
回転は基本的にイオンビーム電流分布の可能波動を均一化するためだけに用いられる。このため、必要とされる回転速度は従来の技術と比べて、大幅に遅くなる。例えば、一番速い回転速度は移動速度の数倍である。
別の例では、回転速度は移動速度より遅く、あるいはウエハーがイオンビームの側面から別の側面に移動するとき、回転回数は一回でもよい。回転速度と移動速度を比較する簡易方法はウエハーの縁に位置付けられ、スキャン経路に平行する接線方向の速度とスキャン経路のウエハー中心の速度の差値を計算する方法が挙げられる。
一例を挙げるならば、回転速度は前記ウエハーの縁に位置付けられ、前記スキャン経路に平行する接線方向の速度によって定められる時、回転速度は移動速度より遅い。
また、一例を挙げるならば、ウエハーがスキャン経路に沿って移動する間、回転速度の角度値は３６０Ｐ/Ｑ度であり、このＰは正の整数で、Ｑも正の整数である。例えば、Ｐは１であり、Ｑはすべてのスキャンの回数である。

図１Ｄと図４Ｂを比較することにより、本実施例の別の特徴が明確になる。従来の技術では、ウエハー１１の異なる部分は回転過程では、異なる投影比率（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｒａｔｉｏｎ）を有する。ウエハー１１の中心に近い部分、ウエハー１１の最中心部では、回転工程の中で、ほとんどいつも注入され、ウエハー１１の縁に近い部分では、回転の工程では最も多く部分注入される。
このため、ウエハー１１の均一注入を確保するためには、ウエハー１１の中心が注入されるとき、移動速度を必ず最高にし、ウエハー１１の縁だけが注入され、ウエハー１１の中心は完全に注入されていない時、移動速度は必ず最低にしなければいけない。例えば、移動速度はウエハー１１の中心から外へ、次第に減少されながら移動し、ウエハー１１の縁に到達する。一方、本実施例では、ウエハー４０の異なる部分の投影比（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｒａｔｉｏ）は回転工程において、常に同じである。
このため、ウエハー４０の異なる部分の異なる投影比から導き出されるいかなる非均一性を均衡させるために、スキャン経路に沿って、イオンビーム４１を通過するウエハー４０の移動速度は調整を行う必要がない。
例を挙げるならば、同時移動及び回転ステップは
（ａ）イオンビーム４１がウエハー４０の中心を注入する時、比較的速い移動速度でウエハー４０を移動させ、かつ、イオンビーム４１がウエハー４０の縁を注入する時、比較的遅い移動速度でウエハー４０を移動させる、
（ｂ）イオンビーム４１がウエハー４０の中心を注入する時、比較的遅い移動速度でウエハー４０を移動させ、かつ、イオンビーム４１がウエハー４０の縁を注入する時、比較的速い移動速度でウエハー４０を移動させる、
（ｃ）イオンビーム４１がウエハー４０の中心あるいは、縁に注入していようが、略相同の速度でウエハー４０を移動させる、
という選択肢の中から、一つあるいは、複数個のステップを選ぶことができる。

実際、イオンビーム４１を通過するウエハー４０の位置の移動速度分布及び回転速度分布を考慮する場合、平均させ、取り除くことを必要とする、特定の非均一性は存在せず、この時、移動速度分布が図１Ｅの伝統技術に示されている特定分布を有さないだけでなく、回転速度もまたこの特定分布を有さない。
このため、イオンビーム４１によるウエハー４０上のイオン注入を改善させるために、移動速度分布と回転速度分布は機敏に調整あるいは、固定させられる。

最も簡単な移動速度分布は常数移動速度であり、常数移動速度は非常に安定的で均一なイオンビーム４１と非常に均一な図案のウエハー４０に適応される。
しかしながら、現実の世界では、ウエハー４０の異なる部分では、多くの因数が不均一であり、あるいは、同時回転及び移動時には、多くの因数が不安定になる。
このため、移動速度は一つか複数個の因数の関数であり、不均一あるいは、不安定な因数はこの方法によって、均一化され除去される。
一例を挙げると、因数は第一軸のイオンビーム４１の電流密度分布に沿ったものか、第一軸と交差する方向の前記イオンビームの電流密度分布とウエハー上の予期注入分布に沿ったものか、第一軸の予期スキャン経路の電流密度分布に沿ったものか、第一軸と交差する方向の予期スキャン経路の電流密度分布に沿ったものなどでよい。
同様に、回転速度も通常はただの回転速度であるが、回転速度分布も一つあるいは複数の因数の関数でもよい。

本発明の主要な特徴は「予期スキャン経路」及び/あるいは、「予期注入分布」を用いることによって、移動速度分布及び/あるいは回転速度分布の因数を計算することである。
従来の記述では「イオンビーム電流分布」及び、「ウエハー実際注入品質」が速度分布を計算するために普通使用されるが、「予期スキャン経路」及び「予期注入投与量分布」の２つの因数は本発明により提供されるものである。

上述の実施例では、ウエハー４０は直線のスキャン経路に沿って移動するが、これに限られない。実際、従来の二次元スキャン比較では、スキャン経路の形状は直線あるいは曲線である。

これ以外に、本実施例では、ウエハー４０はスキャン経路に沿って移動し、イオンビーム４１はウエハー４０の縁からウエハー４０の中心を通過し、ウエハー４０の逆の縁に到達する。
しかし、本発明ではウエハー４０を他のスキャン経路に沿って移動させることも可能であり、イオンビーム４１はウエハー４０の一部分からウエハー４０の別の一部分へと移動され、ウエハー４０の縁からウエハー４０の逆の縁へと移動されるわけではない。
明らかに、回転速度は十分に高く、同時移動及び回転の重複回数は十分多く、最後の注入結果は十分均一である。

これ以外に、上述の実施例はウエハーを単一スキャン経路に沿って、重複に前後移動させているが、実施例では順々に複数個のスキャン経路を使用することも可能である。
ウエハーがあるスキャン経路に沿った移動/回転を終え、ウエハーが次のスキャン経路に沿った移動/回転を開始する時、次のスキャン経路の両末端は前のスキャン経路の両末端と異なっていてもかまわない。

典型的な実施例によれば、前のスキャン経路の終着点が次のスキャン経路の起点になり、上述の特徴は実施例の実施を制限するものではない。これ以外に、異なるスキャン経路の注入は別々に行うことが可能なため、異なるスキャン経路に対応する移動速度分布と回転速度分布はそれぞれ異なる。
チャネリング効果（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）の数量を減少させるために、ウエハー４０を同時に移動及び回転させる時、ウエハー４０を傾斜させる。もちろん、同じ目的のために、ウエハー４０を同時に移動及び回転させる時、イオンビーム４１を傾斜させることも可能である。

通常の状況下では、図５Ａと図５Ｂに示されているように、ウエハー４０を固定された傾斜角度で傾斜させ、この傾斜角度は通常垂直方向あるいは、イオンビーム４１の方向から数度傾斜される。
しかし、図５Ｃと図５Ｄに示されているように、本発明の傾斜角度はあらかじめセットされた角度の範囲内で変動する傾斜角度である。この異なる傾斜角度範囲に関して、この長所はウエハー４０上のあらゆる注入領域で一つの共通する傾斜角度を具えることであるが（イオンビーム４１の注入は垂直ではないため）、欠点はウエハー４０上のあらゆる注入領域で、同様の方向で、同様の注入領域を具えることを確保するためには、比較的長い回転時間を必要とするということである。

ウエハー４０を傾斜させる時、図５Ｃと図５Ｄに示されているように、ウエハー４０はイオンビーム４１の方向（例えば軸）に対しておおよそ平行に回転させられ、図５Ａと図５Ｂに示されているように、ウエハー４０はチップの表面の方向に対しておおよそ垂直に回転させられることも可能である。前者はウエハー４０の異なる位置を提供し、結晶軸の変化に対して相対し、しかし、ウエハー４０を回転させるために必要とする仕組みは複雑である。後者はウエハー４０の異なる位置に存在し、異なる傾斜角度を引き起こし、しかし、ウエハー４０を回転させるために必要とする仕組みは比較的簡単で安価である。

これ以外に、イオンビームは通常、安定性を維持し続けられない。そのため、例えばイオンビームのグリッチあるいは不安定性など、いくつかの誤差は避けきれない。
例を挙げるならば、イオンビームの横断面上のイオン電流分布にサージ（Ｇｌｉｔｃｈ）が出現する可能性がある。
図２Ａから図２Ｅの従来技術に示されているように、ウエハーが固定回転方向に回転される場合のスキャン経路はすべて一直線であり、ウエハーが固定回転方向に沿って移動する時、ウエハーは回転しない。
注入結果とイオンビームはこのスキャン経路上にあるため、単純でない左から右、あるいは、右から左の移動は無関係である。このため、イオンビームの経路の計算結果、イオンビームが修正され、正常な状況に戻った後、すぐに注入を継続させることが可能である。
図１Ａから図１Ｅの伝統技術で示されているように、同時移動及び回転の連続回転/移動は高い複雑性を有し、イオンビームがすぐに正常な状況へと修正し、ウエハー注入をすぐに継続したとしても、通常、誤差が発生しなかった時の注入結果と同じ結果を達成することは難しい。しかし、この従来の技術では、明らかに回転速度は移動速度より速いため、誤差の時間が短ければ、誤差が引き起こす損害は通常、均一化され、受け入れられるものである。

しかしながら、本発明の上述実施例の一番速い回転速度は移動速度の数倍であり、移動速度より遅いことさえもある。このため、引き起こされる損害は明らかである。このため、本発明の別の実施例ではウエハーを同時に移動及び回転させる間、誤差を修正する方法である。図６に示されているように、本実施例は一個あるいは複数個の以下のステップを含む。

まず、ステップ６０１に示されているように、イオンビームに誤差があることを検知した時、この誤差の位置を記録し（全てのスキャン経路上のイオンビームの誤差が検知された、ある地点）、イオンビームを阻止し、すぐに同時移動及び回転のステップを一時停止させる。そして、ステップ６０２に示されているように、イオンビームが阻止されている状況下において、同時移動及び回転ステップの移動及び、回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
そして、ステップ６０３に示されているように、イオンビームを阻止せず、移動及び回転の方向を逆転させる。その後、ステップ６０４に示されているように、誤差の位置においてはすぐに、そして、正確にイオンビームを阻止し、逆転移動及び逆転回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
そして、ステップ６０５に示されているように、イオンビームが阻止されている状況下において、ウエハーを移動及び回転させ、スキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
最後に、ステップ６０６に示されているように、前記イオンビームを阻止せず、ウエハーの同時移動及び回転ステップを回復させる。

これ以外に、ウエハーを同時に移動及び回転させている間、上述ステップの誤差修正をしている時、別の誤差が発生する可能性もある。
このため、例えば、イオンビームのグリッチあるいは不安定性などの第二誤差が上述ステップの誤差を修正時に発生した時、本実施例は下記のステップの一つあるいは数個のステップがさらに行われる。もちろん、もし第二誤差が発生しなかったら、本実施例は誤差修正のステップだけを実行し、イオンビームの監視を継続させる。

図７を参考に、まず、ステップ７０１に示されているように、逆転移動及び逆転回転の間、イオンビームの第二誤差を検知した時、この第二誤差位置を記録し、イオンビームを阻止し、すぐに誤差修正ステップを停止させる。そして、ステップ７０２に示されているように、イオンビームが阻止されている状況下において、ウエハーの逆転移動及び逆転回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の別の末端に到達したところで停止させる。
そして、ステップ７０３に示されているように、イオンビームが阻止されている状況下において、ウエハーが誤差の位置に到達するまで、ウエハーの移動及び回転を継続させる。その後、ステップ７０４に示されているように、イオンビームを阻止せず、ウエハーが第二誤差の位置に到達するまで、ウエハーの移動及び回転を継続させる。
そして、ステップ７０５に示されているように、イオンビームをすぐに阻止し、ウエハーの移動及び回転を継続し、スキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
最後に、ステップ７０６に示されているように、イオンビームを阻止せず、同時移動及び回転のステップを回復させる。

本実施例の仕組みは次に述べられるように簡単に要約され、スキャン経路の固定を維持し、イオンビームの注入を選択実行あるいは停止させる。
誤差が発生した時は、まずイオンビームを阻止し、スキャン経路のスキャンを継続させる。
そして、以前の未完成な注入を補うために、スキャン経路は再びスキャンしなおされる。
その時、グリッチの発生あるいは不安定なイオンビームがウエハーに注入されることを防ぐため、イオンビームの誤差が検知された時、イオンビームはすぐに阻止され、その後、イオンビームはスキャン経路に沿って前後移動を行い、イオンビームがスキャン経路上の注入すべきだが、まだ注入されていない部分に到達した時、全てのスキャン経路の完全な注入を確保するため、イオンビームがウエハーに注入される。

誤差位置とスキャン経路の末端（終点）はイオンビームによって発生した、注入されるべきだが、まだ注入されていない部分の誤差を表示する。
もちろん、この部分に注入している時、別の誤差（つまり、第二誤差）が発生するならば、上述仕組みは第二誤差を修正するために用いられる。
誤差位置と第二誤差位置はイオンビームによって発生した、注入されるべきだが、まだ注入されていない部分の誤差を表示する。もちろん、どれだけ誤差が発生しても、上述の仕組みはこれらの誤差を修正するために重複して用いられる。

均一注入を確保するために、イオンビームはスキャン経路に沿った、相似のイオンビーム電流分布を必ず有する。イオンビームのグリッチあるいは不安定性が持続される時間は通常短いので、上述の実施例ではイオンビームが阻止された後、直接イオンビームを用いて、誤差の影響を取り除く。
しかし、上述の実施例はイオンビームがおおよそ誤差発生前のイオンビームと同じ時だけ、イオンビームが使用される。言い換えるならば、イオンビーム注入の前に、特にまだ阻止されていないイオンビームに対して、イオンビームの監視がなされる。
これ以外に、イオンビームを阻止するための方法は、制限を受けない。この方法は、イオンビームを遮る、イオンビームを偏向させる、あるいは/及び直接イオンビームのオン/オフがある。

本発明の別の実施例はウエハー注入の設備を提供し、ウエハーはある中心とある直径を有する。この設備は上述の実施例を実行するに足りるものである。図８に示されているように、本実施例は少なくともイオンビーム装置（ｉｏｎ ｂｅａｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）８０１、ウエハー移動装置（ｗａｆｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｄｒｉｖｅｒ）８０２、ウエハー回転装置（ｗａｆｅｒ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｄｒｉｖｅｒ）８０３、及び制御装置（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）８０４を含む。イオンビーム装置８０１はウエハーに注入されるイオンビームを提供する。
ウエハーがイオンビームを通過する時、ウエハー移動装置８０２はイオンビームのスキャン経路に沿って通過し、ある移動速度でウエハーの中心を移動させる。
この時、移動速度はウエハーを通過するイオンビームの位置の移動速度分布に相対するものを有する。ウエハーがイオンビームを通過する時、ウエハー回転装置８０３はある回転速度でウエハーを回転させ、回転速度はウエハーを通過するイオンビームの位置の回転速度分布に相対するものを有する。
制御装置８０４はイオンビーム装置８０１、ウエハー移動装置８０２、及びウエハー回転装置８０３を操作し、イオンビームの横断面の輪郭を第一軸に沿った長さと第二軸に沿った幅を有する帯状にし、ウエハーがイオンビームを通過する時、このウエハーが第一軸に沿ったイオンビームによって完全に覆われるようにし、一番速い回転速度は移動速度の数倍にさせる。

イオンビーム装置８０１は通常少なくともイオン源と磁石分析ユニットを有する。例えば、ウエハー移動装置８０２はウエハーを挟んで支えるためのホルダー（ｈｏｌｄｅｒ）を有し、ウエハー移動装置８０２はホルダーを軌道に沿って移動させるためのモーターとローラーチェーンを有する。特定の実施状況下では、ウエハー回転装置８０３はホルダーを支持棒のまわりに回転させるため、モーターと支持棒が使用される。

従来の技術でもウエハーを移動及び回転させることは可能だが、上述実施例では特定の移動あるいは回転を必要としない（例えば、高速の回転速度あるいは、非常に複雑な運動経路）。このため、イオンビーム装置８０１、ウエハー移動装置８０２、及びウエハー回転装置８０３の詳細は本実施例のキーポイントではなく、紹介されている実施例の制限を受けない。
実際、既知のいかなる開発中あるいは、これから開発される技術でも、全て使用できる。これ以外に、本発明の技術特徴によれば、本発明のキーポイントは制御装置８０４である。
注目すべきは、制御装置８０４はこの構造あるいは、実行上の機能あるいは対応しない機能の制限を受けるものではなく、制御装置８０４は上述実施例の方法を達成するためのいかなる制限を受けない。
このため、制御装置８０４の詳細は制限を受けず、制御装置８０４は集積回路、コンピューターにより実行されるプログラム、あるいは、他の均一装置でもよい。

短い要約をすると、制御装置８０４は少なくとも下記の機能を達成する。
（ａ）イオンビームの長さを調節するため、イオンビーム装置８０１を制御し、イオンビームの長さをウエハーの直径より大きくさせる。
（ｂ）ウエハーの縁の位置を調節するため、スキャン経路の接線方向の速度を平行にし、ウエハー移動装置８０２とウエハー回転装置８０３を制御し、一番速い接線方向の速度は移動速度の数倍である。例えば、回転速度をウエハーの縁に位置付けることによって、平行スキャン経路の接線方向の速度を定める時、回転速度は移動速度より遅い。例えば、ウエハーがスキャン経路に沿って移動している時、回転速度の角度値は３６０Ｐ/Ｑ度であり、この時、Ｐは正の整数、Ｑも正の整数である。
（ｃ）ウエハー移動装置８０２を制御し、移動速度を柔軟に調節し、例えば、従来技術であれば、ウエハーの中心に近づく時、移動速度は比較的速く、ウエハーの縁に近づく時、移動速度は比較的遅いといったことが要求されるが、本制御装置はこのような従来技術で要求されることに制限されない。
（ｄ）少なくとも移動速度分布と回転速度分布を計算し、それは常数であり、方程式である。方程式は少なくとも、第一軸に沿ったイオンビームの電流密度分布と、第一軸と交差する方向に沿った、イオンビームの電流密度分布と、ウエハー上の予期注入分布と、第一軸に沿った、予期スキャン経路の電流密度分布と、第一軸と交差する方向に沿った、予期スキャン経路の電流密度分布を有する。
（ｅ）複数のスキャン経路が順々にスキャンされる時、それぞれのスキャン経路の移動速度分布及び、回転速度分布を調節する。
（ｆ）ウエハーがイオンビームを通過する時、誤差を修正するために、イオンビーム装置８０１と、ウエハー移動装置８０２とウエハー回転装置８０３を制御し、この誤差修正ステップは図６と関連する段落にて説明されている。
（ｇ）誤差修正ステップを実行している時の第二誤差を修正するために、イオンビーム装置８０１と、ウエハー移動装置８０２と、ウエハー回転装置８０３を制御し、この第二誤差修正ステップは図７と関連する段落にて説明されている。

これ以外に、実施例によれば、ウエハーがイオンビームを通過する時、ウエハーを傾斜させることによって、チャネリング効果（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）を減少させ、注入の均一性を改善させるための、ウエハー傾斜装置（ｗａｆｅｒ ｔｉｔｌｉｎｇ ｄｒｉｖｅｒ）を選択的に備えることが可能である。
ウエハー傾斜装置は少なくとも四種類の操作が可能であり、それらは上述の実施例にて、既に議論されている。あらかじめセットされた角度範囲内において、傾斜角度は固定あるいは、変動的である。回転軸はイオンビームと平行あるいは、回転軸はウエハーと垂直である。

上述の実施例は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。

１０ イオンビーム
１１ ウエハー
１２ 投影
２０ イオンビーム
２１ ウエハー
４０ イオンビーム
４１ ウエハー
３０１ 帯状のイオンビームを形成し、このイオンビームは第一軸に沿った長さと第二軸に沿った幅を有し、この長さはウエハーの直径より長く、幅はウエハーの直径より狭い。
３０２ イオンビームが通過するスキャン経路に沿って、ある移動速度でウエハーの中心を移動させ、同時に、特定点においては、ある回転速度でウエハーを回転させる。
６０１ イオンビームに誤差があることを検知した時、この誤差の位置を記録し、イオンビームを阻止し、すぐに同時移動及び回転のステップを一時停止させる。
６０２ イオンビームが阻止されている状況下において、同時移動及び回転ステップの移動及び、回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
６０３ イオンビームを阻止せず、移動及び回転の方向を逆転させる。
６０４ 誤差の位置においてはすぐにイオンビームを阻止し、逆転移動及び逆転回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
６０５ イオンビームが阻止されている状況下において、ウエハーを移動及び回転させ、スキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
６０６ 前記イオンビームを阻止せず、ウエハーの同時移動及び回転ステップを回復させる。
７０１ 逆転移動及び逆転回転の間、イオンビームの第二誤差を検知した時、この第二誤差位置を記録し、イオンビームを阻止し、すぐに誤差修正ステップを停止させる。
７０２ イオンビームが阻止されている状況下において、ウエハーの逆転移動及び逆転回転を継続し、ウエハーがスキャン経路の別の末端に到達したところで停止させる。
７０３ イオンビームが阻止されている状況下において、ウエハーが誤差の位置に到達するまで、ウエハーの移動及び回転を継続させる。
７０４ イオンビームを阻止せず、ウエハーが第二誤差の位置に到達するまで、ウエハーの移動及び回転を継続させる。
７０５ イオンビームをすぐに阻止し、ウエハーの移動及び回転を継続し、スキャン経路の末端に到達したところで停止させる。
７０６ イオンビームを阻止せず、同時移動及び回転のステップを回復させる。
８０１ イオンビーム装置
８０２ ウエハー移動装置
８０３ ウエハー回転装置
８０４ 制御装置
θ 角度
θ₁ 角度
θ₂ 角度
A-F Ａ−Ｆ
△d 単位距離

Claims (7)

1. ウエハーの直径より長い第一軸に沿った長さ及び当該ウエハーの直径より狭い第二軸に沿った幅を有する帯形状をなすイオンビームを形成するステップと、
   前記ウエハーが前記イオンビームを横切る時に当該イオンビームに前記第一軸に沿って完全に覆われるように、前記イオンビームが横切るスキャン経路に沿って或る移動速度で前記ウエハーの中心を移動させると同時に、前記ウエハーの回転速度を当該ウエハーの縁における前記スキャン経路に平行な接線方向の速度とする定義に基づいて、最大でも前記移動速度の数倍の或る回転速度で前記ウエハーを回転させるステップと、
   を備えることを特徴とするウエハーに対する注入方法。
2. 前記回転速度は前記移動速度より遅い
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハーに対する注入方法。
3. 前記ウエハーが前記スキャン経路を移動する間、角度値で表わした前記回転速度は、Ｐ及びＱの双方を正の整数且つＱを総スキャン数として、（３６０×Ｐ/Ｑ）度である
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハーに対する注入方法。
4. 前記或る移動速度で前記ウエハーの中心を移動させると同時に前記或る回転速度で前記ウエハーを回転させるステップは、さらに、
   前記イオンビームを前記ウエハーの前記中心に注入する場合は、前記ウエハーをより遅い移動速度で移動させ、前記イオンビームを前記ウエハーの縁に注入する場合は、前記ウエハーをより速い移動速度で移動させるステップと、
   前記イオンビームを前記ウエハーの前記中心又は前記ウエハーの縁の何れに注入するかにかかわらず、前記ウエハーを略同じ速度で移動させるステップと、
   の少なくとも一つのステップを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハーに対する注入方法。
5. 前記移動速度は、前記イオンビームを横切る前記ウエハーの位置に対して移動速度分布を有し、
   前記回転速度は、前記イオンビームを横切る前記ウエハーの位置に対して回転速度分布を有し、
   前記ウエハーに対する注入方法は、さらに、
   常数と、前記第一軸に沿った前記イオンビームの電流密度分布、前記第一軸と交差する方向に沿った前記イオンビームの電流密度分布、前記ウエハー上の予測注入分布、前記第一軸に沿った所定スキャン経路の電流密度分布、及び前記第一軸と交差する方向に沿った所定スキャン経路の電流密度分布の少なくとも一つを要素とする関数と、の少なくとも１つとして、
   前記移動速度分布と、前記回転速度分布と、の少なくとも１つを計算するステップを備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハーに対する注入方法。
6. 前記或る移動速度で前記ウエハーの中心を移動させると同時に前記或る回転速度で前記ウエハーを回転させる同時移動・回転ステップの間に、誤差を修正するステップをさらに備え、
   当該誤差を修正するステップは、さらに、
   前記イオンビームの誤差を検出するとただちに、誤差の位置を記録するとともに、前記イオンビームを阻止することによって前記同時移動・回転ステップを一時停止する第１のステップと、
   前記イオンビームを阻止したままで前記ウエハーが前記スキャン経路の第一端で止まるまで、前記同時移動・回転ステップの移動及び回転を継続する第２のステップと、
   前記第一端での停止後、前記イオンビームを阻止することなく、前記移動及び前記回転を逆方向に継続する第３のステップと、
   前記第１のステップで記録された前記誤差位置において前記イオンビームを阻止するとともに、前記ウエハーが前記スキャン経路の第二端で止まるまで、前記逆方向の移動及び前記逆方向の回転を継続する第４のステップと、
   前記第二端での停止後、前記イオンビームを阻止したままで前記ウエハーが前記スキャン経路の前記第一端で止まるまで、前記ウエハーを移動及び回転させる第５のステップと、
   前記イオンビームを阻止することなく、前記同時移動・回転ステップを再開する第６のステップと、を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のウエハーに対する注入方法。
7. 前記誤差を修正するステップは、さらに、第二誤差を修正するステップを含み、
   当該第二誤差を修正ステップは、さらに、
   前記イオンビームの第二誤差を検出するとただちに、前記第３のステップにおける前記逆方向の移動及び前記逆方向の回転の間の第二誤差の位置を記録するとともに、前記イオンビームを阻止することによって前記誤差を修正するステップにおける前記第３のステップの実行を停止する第７のステップと、
   前記イオンビームを阻止したままで前記ウエハーが前記スキャン経路の前記第二端で止まるまで、前記逆方向の移動及び前記逆方向の回転を継続する第８のステップと、
   前記第二端での一時停止後、前記イオンビームを阻止したままで前記ウエハーが前記第１のステップで記録された前記誤差位置に到達するまで、前記移動及び前記回転の双方を行う第９のステップと、
   前記誤差位置から前記イオンビームを阻止することなく、前記ウエハーが前記第７のステップで記録された前記第二誤差位置に到達するまで、前記移動及び前記回転の双方を行う第１０のステップと、
   前記第二誤差位置から前記イオンビームを阻止したままで前記ウエハーが前記スキャン経路の前記第一端で止まるまで、前記移動及び前記回転の双方を継続する第１１のステップと、
   前記第一端での停止後、前記イオンビームを阻止することなく、前記同時移動・回転ステップを再開する第１２のステップと、を含む
   ことを特徴とする請求項６に記載のウエハーに対する注入方法。

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