JP5560036B2 - イオン注入装置におけるビーム角調節 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔本発明の分野〕
本発明は、概して、イオン注入装置に関するものであり、より具体的には、イオン注入装置におけるビーム角の調節に関するものである。

〔本発明の背景技術〕
イオン注入装置とは、集積回路製造において、半導体基板に不純物をドープすることに利用される装置である。このような装置では、ドーパント材料がイオン化されて、当該装置からイオンビームが発生する。イオンビームは、半導体ウエハまたはワークピースの表面に当てられ、当該ウエハにイオンを注入する。例えば、トランジスタ製造などにおいて、イオンビームはウエハの表面に侵入して、そこに所望の伝導性を有する領域を形成する。典型的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるためのイオン源、ビーム内にイオンを誘導および／または選別（例えば質量分析）するための質量分析器を備えるビームラインアセンブリ、ならびに、処理される１つ以上のウエハまたはワークピースを収容する標的チェンバを備えている。

イオン注入装置は、ワークピース内のドーパントの量および配置の両方について、正確性を有するという利点を有する。具体的には、イオン注入装置は、注入されるイオンの線量およびエネルギーを、所定の用途に応じて変更することが可能である。イオン線量は、注入されるイオンの濃度を制御する。ここで、高電流注入装置は、一般に、高線量注入のために用いられ、一方、中電流注入装置は中線量注入のために用いられる。イオンエネルギーは、例えば半導体装置における接合深さを制御するのに用いられる。すなわち、イオンエネルギーは、イオンがワークピース内にどの深さまで注入されるかを決定する。

より小さくとも、よりパワフルな装置（例えば、携帯電話、デジタルカメラ等）を製造するために電子デバイスを小型化する電子産業界の流行を考えると、これらのデバイスに用いられる半導体および集積回路（例えばトランジスタ等）は、継続的にサイズ縮小されることが好まれている。１つの半導体基板上またはその部位（ダイ）上に、これらのデバイスをより多く「パック」する能力は、製造効率および収率をも改善する。イオン注入の制御がパッキング密度を首尾よく向上させるための重要な役割を果たすということが理解されている。例えば、ワークピースの機械表面および／または結晶格子構造に対するイオンビームの方向性（例えば角度）に関する誤差に起因して、より小さい余白部が存在する場合がある。そこで、イオン注入全体の制御をより容易にする構造および技術が望まれている。

〔本発明の要約〕
以下では、本発明のいくつかの様態の基本的な理解を提供するために、本発明の簡単な要約について記載する。この要約は本発明の広範囲な概説ではない。本発明の要所や重大な要素を特定することも、本発明の範囲を線引きすることも意図していない。むしろ、主要な目的は、後述されるより詳しい説明の前触れとして、単に簡単に本発明の１つ以上のコンセプトを提供することにある。

イオン注入装置は、当該注入装置のスキャン要素のスキャン頂点にイオンビームを方向付けるためのステアリング要素を備えている。ここで、スキャン要素のスキャン頂点は、スキャン要素の下流にある平行化要素の焦点と一致する。これは、ビームが期待された角度で平行化要素から出現することを可能にする。これによって、イオンを平行化要素の下流に配置されたワークピース中に望まれた形で注入することができる。

上述の関連した終局を達成するために、以下の説明および添付の図面は、本発明の詳細な実施様態および実施例に記載されている。これらは、本発明の１つ以上の様態がとり得る様々な様式のうち、ほんの数例を示している。本発明の他の様態、利点、および新規な点は、添付の図面とともに本発明の以下の詳細な説明を考慮することによって明らかとなるだろう。

〔図面の簡単な説明〕
図１は、結晶格子構造の一部の例を示す斜視図であり、イオンビームが上記格子構造の面に対して略平行なように上記格子構造に向けられることを示す図である。

図２は、図１に描かれているように、結晶格子構造の一部の例を示す斜視図であり、イオンビームが上記格子構造の平面と略平行ではない方向で上記格子構造に向けられていることを示す図である。

図３は、半導体基板の上に形成された構造体を有する当該半導体基板の一部を示す断面図であり、上記構造体は、様々な距離によって分けられており、それに応じて、イオン注入の間、度合いの変化に対するシャドーイング効果を受けることを示す図である。

図４は、図１に描かれているように、結晶格子構造の一部の例を示す斜視図であり、上記構造の機械表面が略同一平面上にないことを示す図である。

図５は、模範的なイオン注入装置を示すブロック図であり、ここで説明されているように、イオンビームは上記装置のスキャン要素のスキャン頂点を通ってステアリングされており、スキャン頂点は上記装置の平行化要素の焦点と一致することを示す図である。

図６は、ここで説明されているように、イオンビームがスキャン要素のスキャン頂点を通るように形成されていない場合、注入角度がどのように損なわれる可能性があるかを示す概略図である。

図７は、ここで説明されているように、イオンがイオン注入装置のスキャン要素のスキャン頂点を通ってステアリングされるようにする模範的な手法を示す図である。

〔本発明の詳細な説明〕
本発明の１つ以上の態様は、図面を参照して説明される。本明細書において、同様の参照番号は、通常、同様の要素を参照するのに用いられる。また、様々な構造は、必ずしも原寸に比例して描かれているとは限らない。以下の記載では、説明の目的上、本発明の１つ以上の態様についての十分な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、当業者にとって、本発明についての１つ以上の態様は、これら具体的な詳細よりも少ない度合いによって実行されるだろうことは明らかである。また、本発明の１つ以上の態様についての説明を容易にするために、周知の構造および装置をブロック図の形式で示している。

上述したように、半導体製造プロセスにおいて、半導体ウエハまたはワークピースは、荷電した粒子またはイオンを注入される。イオンは、その正味の正電荷または負電荷に起因して、所望の電気的特性を示す。このようにイオン化された物質は、半導体処理に利用されるとき、ドーパントと称される。なぜならば、それらは、基準層または他の層をドープする、または変化させるためである。すなわち、それらは、基準層または他の層内の電気的特性内に注入されて、層が所望の予測し得る電気的挙動を有するようにする。

基準層または基板は、結晶性形状のシリコンから成る。一般に、物質はその原子が結晶格子として知られる規則的な様態で３次元に配置されるとき、結晶性構造を有すると言われる。一例として、図１は、略立方体配置を有する一般的な格子構造１００の一部を示している。具体的にいうと、図示された例において、格子構造１００は、略立方体の形状であるセル１０２を２７個（例えば３×３×３）有している。結晶の格子構造は複数の平面１１０に存在する。これらの平面１１０は、図示された例（例えばｘ、ｙ、およびｚ方向）において互いに略垂直である。しかしながら、格子構造は、多様な異なる配置のいずれかの配置をとることができ、さらに、例えばひし形、錐体形、六角形等の多様な異なる形状を有するセルを多数有することが分かるだろう。

半導体製造において利用されるシリコン基準層は、バルクシリコンからカットされるため、少なくとも一部分において、ウエハまたは基板と称される。具体的には、ボールとして知られる単結晶シリコンの極めて特有な種類が長い丈にまで成長し、これが薄切り（例えばウエハ）にカットされる。このようなウエハは、一般に、ミラー指数データを用いて設計される。例えば（１００）は、ウエハのカット面についての格子構造の幾何学的配置を示す。ウエハの結晶構造は、電子デバイスの電気的性質の制御を容易にし、かつ物質全体にわたって均一な電気的性能を示すため、電子デバイスにおいて利点を有する。デバイス性能を低下させる不純物は、物質の原子構造において不規則な原子構造の周りに集まる傾向があるため、結晶構造の規則性は、より予測可能なデバイス性能および収率を提供する。

半導体ドーピングプロセスでは、イオンビームと半導体物質内部の格子構造との間の入射角が、重要なパラメータとなる。上記入射角は、特に、チャネリングとして知られる現象において役割を有するために重要となる。具体的には、図１に示すように、ドーパントイオンビーム１０４の方向が、格子構造の（垂直な）平面１１０と略平行である場合、当該ビームは、単位長さ毎に、より少ないエネルギー損失でここを通過する。これは、イオンが上記平面間の空間において、結晶原子との衝突がより少ないように移動するためである。このような時に、イオンは基板内に深く注入される。

図１と対照的に、図２におけるビーム１０４の方向は、格子構造１００の（垂直な）平面１１０と略平行ではない。このような時、イオンビーム１０４内の一部のイオンは、格子構造の一部分１０６に衝突し、格子構造を変化（損傷）させることがある。その際、上記イオンは、エネルギーを損失し、かつ減速し、かつ／または矢印１０８によって示されるように、その元の軌道から散乱し、その結果、ワークピースのより浅い部分で停止する。したがって、チャネリングの所望のレベルおよび／またはドーピングの局在性を実現するためには、格子構造に対して特定の方向にイオンビームを方向付けることが望まれる。注入プロセス中、ビームとウエハとの間の相対的な方向性が変更される一方、ビームと結晶性格子構造との間の相対的な方向性が保持されることが望ましいということが理解されるだろう。

ビームとウエハの格子構造との間の方向性に加えて、ウエハの機械表面に対するビームの角度もまた、例えば特にシャドーイングの制御のために重要である。シャドーイングとは、ウエハ上の近傍にある１つかそれ以上の構造体によりビームが遮断されることによって、ウエハが、ある部分において皆無またはそれに近いドーパントしか受けなくなる状況を意味する。一般に、ますます複雑化する機能をより少ないパワーでより多く実行し得る、より小さくよりパワフルなデバイス（例えば形態、デジタルカメラ等）を製造するような、構造体を小型化する電子産業の継続的な流行において、シャドーイングの重大さは増加している。

スケーリング（小型化）は、一般に、半導体製造プロセスの一環として、ウエハ上およびウエハ内に形成される構造体をより緊密に一体的に形成すること、ならびに、このような構造体間に設けられる隙間をより狭くすることを要求する。ただし、一部の構造体の高さは、（例えばフォトリソグラフィーの制約に起因するなどして）減少されないだろう。構造体間の隙間の縮小に加えて、固定構造体の高さは、シャドーイングを増加させる結果となり、それによって、ウエハのある部分では所望のドーパント量よりもドーパント量が少なくなってしまう。例えばチャネリングを減少させるためにイオン注入角度を大きくする場合には、このようなシャドーイングはより増大する可能性がある。

例えば図３を参照すると、図３は半導体基板またはウエハ３００の部分的な断面図であり、半導体基板またはウエハ３００は、その上に形成された複数の構造体３０２、３０４、３０６、３０８、および、それらの間に定義された各隙間３１０、３１２、３１４を有している。構造体３０２、３０４、３０６、３０８は、レジスト材料またはポリシラン材料から形成され得るものであり、これら全ては実質的に同じ高さである。しかしながら、構造体３０２、３０４、３０６、３０８の一部は、他よりも互いにより近くに形成され、このため、それらの間に対応する間隙３１０、３１２、３１４は、異なる幅を有する。

間隙３１０、３１２、３１４によって露出された、基板３００の区域３２０、３２２、３２４は、イオン注入を介してドープされる。したがって、１つ以上のイオンビーム３３０がドーピングを行うために基板３００に向けられる。しかしながら、ビーム３３０は、例えばチャネリングを軽減するために、基板３００の表面３４０に対してある角度をなして方向付けられている。よって、ビーム３３０の一部では、その一部のイオンが、構造体３０２、３０４、３０６、３０８の一部分（例えば角部）によって遮断される。このような時、基板区域３２０、３２２、３２４内の領域３５０、３５２、３５４の受けるドーパントイオンの量は、意図された量よりも少ない。構造体３０２、３０４、３０６、３０８が互いにより近い状態にされ、それによって各間隙３１０、３１２、３１４がより狭くなったとき、不十分なドープ領域３５０、３５２、３５４は、基板区域３２０、３２２、３２４において、より広い領域となる。

図４は、図１および図２と同様のものであるが、ウエハの機械表面１１２が例えば結晶カット誤差に起因してウエハの結晶格子構造と同一平面ではないという、よく起こる状況を示している。それ故に、例えばチャネリングおよびシャドーイング間の所望のバランスを維持するために、ウエハの機械表面１１２とイオンビーム１０４との間の相対的な方向性を保持するように、さらには／または、ウエハの結晶格子構造とイオンビーム１０４との間の相対的な方向性を保持するように、ビームおよび／またはウエハが注入プロセスの間中移動することを必要とするだろうことが理解される。

図５は、ここに記載されるように、ビーム角が調整され得る模範的なイオン注入装置５１０を示している。装置５１０は、ターミナル５１２、ビームラインアセンブリ５１４、およびエンドステーション５１６を備えている。ターミナル５１２は、高圧電源５２２によって電力を供給され、イオンビーム５２４を形成し、ビームラインアセンブリ５１４に方向付ける。イオン源５２０は荷電イオンを発生させ、当該荷電イオンは引き出されてイオンビーム２４に成形され、イオンビーム２４はビームラインアセンブリ５１４中のビーム経路に沿ってエンドステーション５１６に向かって方向付けられる。イオンを発生させるために、イオン化されたドーパント物質（図示しない）のガスが、イオン源５２０の発生チャンバ５２１内に配置されている。ドーパントガスは、例えばガス源（図示しない）からチャンバ５２１内に供給され得る。電源５２２に加えて、任意の数の適切な装置（図示されていない）が、イオン発生チャンバ５２１内に自由電子を励起するために用いられてもよい。例えば、ＲＦまたはマイクロ波励起源、電子ビーム入射源、電磁気源、および／またはチャンバ内にアーク放電を引き起こすカソード等が挙げられる。励起された電子がドーパントガス分子と衝突し、それによってイオンが発生する。一般には、陰イオンが発生するが、本明細書における開示は陰イオンが発生するシステムに対しても同様に適用できる。

ビームラインアセンブリ５１４は、ビームガイド５３２、質量分析器５２６、スキャンシステム５３５、および平行化器５３９を備えている。質量分析器５２６は約９０度角に形成されており、その内に（双極子）磁場を設ける役割をする１つ以上の磁石（図示しない）を備えている。ビーム５２４が質量分析器５２６に入った際、ビーム５２４は磁場に対応して曲げられて、不適切な電荷質量比のイオンが退けられる。より具体的には、大きすぎるか小さすぎる電荷質量比を有するイオンは、偏向されて、質量分析器５２６の側壁５２７にぶつかる。このように、質量分析器５２６は、単に、ビーム５２４中のイオンが当該質量分析器５２６を通過して所望の電荷質量比を有し、その後、分割開口５３４を介して出ることを可能にするものである。装置５１０における他の粒子とイオンビームとの衝突は、ビームの完全性を低下させる。このため、少なくとも１つ以上のポンプ（図示しない）が、ビームガイド５３２および質量分析器５２６から気体を抜くために組み込まれていてもよい。

スキャン系５３５は、スキャン要素５３６、ならびに、集束要素および／またはステアリング要素５３８を備えている。電源５４９、５５０の各々は、スキャン要素５３６ならびに集束要素および／またはステアリング要素５３８と操作可能に連結している。より具体的には、そこに配置された各電極５３６ａ、５３６ｂ、および５３８ａ、５３８ｂと連結している。集束要素および／またはステアリング要素５３８は、比較的狭い外形を有する質量分析されたイオンビーム５２４（例えば、図示された装置５１０中のペンシルビーム）を受ける。さらに、電源５５０によってプレート５３８ａおよび５３８ｂに加えられる電圧は、スキャン要素５３６のスキャン頂点５５１にビームを集束するよう方向付ける。そのとき、スキャナプレート５３６ａおよび５３６ｂに対して電源５４９（理論上は５５０と同じ電源であってもよい）によって加えられた電圧波形は、ビーム５２４をＸ方向（スキャン方向）における前後にスキャンし、ビーム５２４を引き伸ばされた「リボン」ビーム（例えばスキャンされたビーム５２４）に広げる。「リボン」ビームは、対象のワークピースと少なくとも同じ幅またはそれよりも広い幅である、Ｘ方向の有効幅を有する。スキャン頂点５５１は、光学経路における点であって、リボンビームの各ビームレットまたはスキャンされた一部がスキャン要素５３６によってスキャンされた後に源を発して現れる点として、定義されるのが好ましいことが分かるだろう。その後、スキャンされたビーム５２４は、コリメータ５３９を通過する。コリメータ５３９は、スキャン頂点５５１に対応した、またはスキャン頂点５５１と位置合わせされた焦点を有するレンズであって、スキャン頂点を通過するビームの焦点を無限遠に合わせ、ひいては、Ｚ方向に略平行（例えば、ワークピース表面に対して略平行）であるエンドステーション５１６に対してビームを方向付ける。

２つの電極５３６ａ、５３６ｂおよび５３８ａ、５３８ｂは、模範的なスキャン要素５３６、ならびに集束要素およびステアリング要素５３８にそれぞれ描かれていることが分かるだろう。例えば、Ｒａｔｈｍｅｌｌらによる米国特許番号６，７７７，６９６（この全ては参照することにより本書に含まれる）に記載されているようにイオンビーム５２６を集束、屈曲、および／または浄化するのと同様に、これらの要素５３６、５３８は、イオンを加速および／または減速するようにアレンジおよびバイアスされた、任意の適切な数の電極を備えていてもよい。さらに、集束要素およびステアリング要素５３８は、イオンビームを集束するアインツェルレンズ、四極子レンズ、および／または他の集束要素だけでなく、静電偏向板（例えばその１つ以上のペア）を備えていてもよい。必須ではないが、要素５３８内の偏向板に電圧をその平均が０になるように加えることが望ましい。それによって、アインツェルレンズを導入せずともよいという効果、および要素５３８の集束面を最小化するという効果を奏する。ビームの方向がステアリング電圧および上記プレートの長さに比例し、かつ、ビームエネルギーに反比例するように、イオンビームを「ステアリング」することは、特に、プレート５３８ａ、５３８ｂの寸法、およびそこに加えられるステアリング電圧に係る機能であることが理解されるだろう。

注入装置５１０には、様々な種類のエンドステーション５１６が採用されてもよいことが理解されるだろう。例えば、「バッチ」型エンドステーションは、回転支持構造において、複数のワークピース５３０を同時に支持することができる。ここで、ワークピース５３０は、全てのワークピース５３０が完全に注入されるまで、イオンビームの通過の間中、回転される。一方、「連続」型のエンドステーションは、注入のためのビーム経路に沿ってただ１個のワークピース５３０を支持しており、複数のワークピース５３０は、各ワークピース５３０が次のワークピース５３０の注入が始まる前に完全に注入されることによって連続的に注入される。複合系では、ワークピース５３０が第１（Ｙまたは低速スキャン）方向において機械的に平行移動され、一方、ビームが全てのワークピース５３０一面にビーム５２４を与えるように第２（Ｘまたは高速スキャン）の方向においてスキャンされてもよい。

図示された実施例におけるエンドステーション５１６は、注入のためのビーム経路に沿ってただ１個のワークピース５３０を支持する「連続」型エンドステーションである。注入操作に先立つ較正測定のために、ワークピース配置の近くのエンドステーション５１６中には、線量測定系５５２が備えられている。較正の間、ビーム５２４は、線量測定系５５２を通過する。線量測定系５５２は、１つ以上の観測記録器５５６を備える。観測記録器５５６は観察記録経路５５８を連続的に行き来することによって、スキャンされたビームのプロファイルを測定する。観測記録器５５６は、例えばファラデーカップ等、スキャンされたビームの電流密度を測定する電流密度センサを備えていてもよい。ここで、電流密度は、注入角度の関数（例えば、ビームとワークピースの機械表面との間の相対的な方向性、および、ビームとワークピースの結晶格子構造との間の相対的な方向性）である。電流密度センサは、スキャンされたビームに対して略直交する方向に移動して、リボンビームの幅を主として横切る。一実施例において、線量測定系は、ビーム密度分布および角度分布の両方を測定する。ビーム角の測定には、R.D.Rathmell, D.E.Kamenisa, M.I.King, およびA.M.RayによるIEEE Proc. of Intl. Conf. on Ion Implantation Tech., Kyoto,Japan 392-305(1998)、Rathmellらによる米国特許番号11/288,908「ION IMPLANTATION BEAM ANGLE CALIBRATION」、ならびに、Rathmellらによる米国特許番号11/290,344「MEANS TO ESTABLISH ORIENTATION OF ION BEAM TO WAFER AND CORRECT ANGLE ERRORS」（これら全ては参照することにより本書に含まれる）に記載されているように、スロットを有するマスクの背後の電流を感じる移動観測記録器を用いることができる。短いドリフト後のスロット配置からの個々のビームレットの変位は、ビーム角を計算するために用いられ得る。この変位は、上記線量測定系におけるビーム診断の較正基準として引用されてもよいことが理解されるだろう。

線量測定系５５２は、制御系５５４と操作可能に連結しており、制御系５５４から指令シグナルを受け、かつ、制御系５５４へ測定値を提供する。制御系５５４は、例えばコンピュータ、マイクロプロセッサなどを備えていてもよく、線量測定系５５２から測定値を取り込む働きをし、ワークピースを横切ってスキャンされたリボンビームの角分布平均を計算し、さらに、所望の注入角度を達成するためのステアリング要素５３８に適用される電圧を調整する。制御系５５４は、図示された実施例におけるビームラインアセンブリ５１４とも連結している。さらに具体的には、制御系５５４は、質量分析器５２６と動作可能なように連結しており、例えば、質量分析器５２６の１つ以上の磁石による場の屈曲（図示しない）を通る電流量を調整することによって、そこに発生した磁場の強さおよび方向を調節することができる。

図６は、イオンビームがイオン注入装置のスキャン要素のスキャン頂点を通過しない場合、角制御がどのよう障害をきたすかについて示している。具体的には、イオン注入装置６１０の集束要素６３８に入るときのイオンビーム６２４が示されている。ここで、集束要素６３８は、集束要素６３８の下流にあるスキャン要素６３６のスキャン頂点にビーム６２４を方向付けるステアリング要素を備えていない。このようなとき、ビーム６２４は集束要素６３８によって細いペンシルビームに集束されるが、ビーム６２４はスキャン要素６３６のスキャン頂点６５１以外の配置に到達する。スキャン要素６３６がこの誤差をコリメータ６３０に伝播することで、コリメータ６３９から出力されたビームは、望ましくなくかつ予測できない角度θ６６１でワークピース６３０に伝わることが考えられえる。

イオン注入装置におけるスキャン要素のスキャン頂点を通過しないイオンビームの入射は、デバイスのスケーリングを容易にするための現在の取り組みに起因して増加していることが理解されるだろう。より具体的には、同じ領域またはより小さい領域内により多くのデバイスをパッキングするための取り組みにおいて、例えば接合深さおよび／または他の特性の深さ等、デバイスの構造はより浅くなるように作られている。これまで用いられていたものと同じ程には深く注入されない領域を作るため、高電流、低いエネルギー（高いパービアンス）の注入が、基板の浅い領域に多数のドーパント原子を配置することに用いられる。しかしながら、これらのビームの高いパービアンスは、ビーム軌道を保つことを困難にする。上記注入プロセスの他の様態もまた、結果的に、ビームがスキャン要素の理想的なスキャン頂点を通らなくなる。例えば、空間電荷および他の影響に加えて、ビームがワークピースに向かうビーム経路に沿って進むとき、当該ビームは、当該ビームの軌道を変更し得る様々な電場および／または磁場ならびにデバイスと衝突する可能性がある。一例として、低いエネルギーの注入装置は、概して、数千エレクトロンボルト（ｋｅＶ）のイオンビームを約８０〜１００ｋeＶまで提供するように設計されている。これに対して、高いエネルギーの注入装置は、質量分析器とエンドステーションとの間にＲＦ線形加速器（図示しない）、またはＤＣ加速を用いることができ、質量分析されたビームを高いエネルギー、すなわち模範的には数百ｋｅＶにまで加速する。

図７を参照すると、イオン注入装置におけるビーム角の修正について、さらに具体的には、注入装置におけるスキャン要素のスキャン頂点に対するビームのステアリングについて、例となる方法７００が示されている。方法７００については、一連の行為または事象として以下に図示および説明されているが、本発明はこのような行為または事象の示された順序によって制限されないことは明らかである。例えば、いくつかの動作は、異なる順序で起こってもよいし、また、本発明の１つ以上の実施例に従って図示および／または説明されたものとは別の他の動作または事象と同時に起こってもよい。加えて、図示された動作は、本発明に係る方法を実施するために、全て必要とされるわけではない。

方法７００は、ワークピースの全域にスキャンされたイオンビームが、イオン注入装置で発生する７１０を起点としている。ビームは、例えば所望のドーパント種、エネルギー、および／または電流を有するように設計される。その後、方法は７１２に進み、注入角度分布が決定される。７１２は、例えばビームがウエハ全域にスキャンされるとき、ビームの電流密度を決定する線量測定系を用いて行われてもよい。ここで、電流密度は注入角度（例えば、ビームと、ワークピースの機械表面との間の相対的な方向性、および／または、ビームと上記装置におけるビーム診断器の較正基準との間の相対的な方向性）の関数である。注入角度分布は、上述に説明されたように、線量測定系から得られたデータを平均することによって決定され得る。

７１４では、注入角度の平均が許容範囲にあるか否かについての決定がされる。許容範囲にあれば、方法は終了状態に進む。平均角度が許容範囲にない場合、方法は７１６にまで進み、イオン注入装置のステアリング要素に加えられる電圧が調節される。ステアリング要素に加えられる電圧が調節されれば、ビームはイオン注入装置におけるスキャン要素のスキャン頂点に向かって移動する。ステアリング電圧に対して行われる調節は、光学的に一連の注入装置を介した平均角度の屈折を較正することによって決定される。上記較正では、イオン注入装置の加速段階および／または減速段階が利用される。具体的には、角度誤差を有するビームの減速／加速は、因数Ｍ＝（Ｅｉｎ／Ｅｏｕｔ）１／２によって、角度を拡大／縮小する。ここで、Ｅｉｎは、減速／加速前のエネルギーであり、Ｅｏｕｔは、減速／加速後のエネルギーである。光学顕微鏡と同様に、この拡大は屈折として見なされ得る。その結果、ステアリング電圧は、屈折率、およびステアリング電圧に対する角度感受性を所与として調節される。例えば、ステアリング要素による必要な角度補正は、ステアリング要素とウエハとの間に生じる屈折に対して補正されたウエハにおいて測定された角度誤差から較正される。７１６でステアリング電圧が調節された後、方法は７１２に戻り、注入角度が再び決定される。上記工程は、注入角度が許容できるようになるまで繰り返される。

本発明は１つ以上の実施に関して示されて説明されているが、これと同等な変更および改良は、本説明および添付の図面を読んで理解することに基づいて、当業者に想定されるだろう。本発明は、このような変更および改良の全てを含むものであり、本請求項の範囲によって限定されない。具体的には、上述された構成要素（アセンブル、要素、デバイス、回路など）によって実行された様々な機能に関して、このような構成要素を説明するために用いた用語（「手段」への言及を含む）は、本明細書で描かれた本発明の実施例における機能を実施する開示された構造と構造的に同等ではなくとも、他に指示された場合を除き、記載された構成要素の特定の機能を実現する任意の構成要素（すなわち、機能的に同等の構成要素）に相当することを意図している。加えて、本発明の特定の特徴は、いくつかの実施のうちのただ一つについて開示されていてもよいが、このような特徴は、ある用途または特別な用途に対する必要および都合に応じて、他の実施における１つ以上の他の特徴と連結していてもよい。さらには、「含む」「有する」「備える」またはその変形の用語が詳細な説明または請求項のいずれかにおいて用いられる範囲内において、このような用語は、「備える」という用語と同様の形に含まれることを意図している。また、ここで利用された「例となる」は、最良のものよりもむしろ単に実施例を意味する。

結晶格子構造の一部の例を示す斜視図であり、イオンビームが上記格子構造の面に対して略平行なように上記格子構造に向けられることを示す図である。 図１と同様に結晶格子構造の一部の例を示す斜視図であり、イオンビームが上記格子構造の平面と略平行はない方向で上記格子構造に向けられていることを示す図である。 半導体基板の上に形成された構造体を有する当該半導体基板の一部を示す断面図であり、上記構造体は、様々な距離によって分けられており、それに応じて、イオン注入の間、度合いの変化に対するシャドーイング効果を受けることを示す図である。 図１と同様に結晶格子構造の一部の例を示す斜視図であり、上記構造の機械表面が略同一平面上にないことを示す図である。 模範的なイオン注入装置を示すブロック図であり、イオンビームが上記装置のスキャン要素のスキャン頂点を通ってステアリングされており、スキャン頂点が上記装置の平行化要素の焦点と一致することを示す図である。 イオンビームがスキャン要素のスキャン頂点を通るように形成されていない場合、注入角度がどのように損なわれる可能性があるかを示す概略図である。 イオンがイオン注入装置のスキャン要素のスキャン頂点を通ってステアリングされるようにする模範的な手法を示す図である。

Claims (7)

1. イオンビームを発生するための要素、ステアリング要素、スキャン要素、およびエンドステーションを備えるイオン注入装置における注入角度を補正する方法であって、
   イオン注入装置にイオンビームを発生させる工程と、
   上記ビームによってイオンが注入されるワークピースの機械表面に対する上記イオンビーム、および、上記装置において、上記イオンビームの電流密度を測定するために、上記エンドステーションに位置する線量測定系が用いられたビーム診断の較正基準に対する上記イオンビームのうち、少なくとも一方のビームの注入角度分布を決定する工程と、
   上記線量測定系からのフィードバックに基づき、上記角度が許容範囲にあるか否かを決定する工程と、
   上記角度が許容範囲にない場合に、上記スキャン要素のスキャン頂点に上記ビームを方向付けるために、上記ステアリング要素へのステアリング電圧を調節することによって上記ビームの角度を補正する工程とを備えている方法。
2. 上記注入角度分布から平均角度を決定する工程と、
   上記平均角度が許容範囲にあるか否かを決定する工程とを、さらに備えていえることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. イオンビームを発生させる部品と、
   上記イオンビームを質量分析する部品と、
   スキャン要素と、
   上記スキャン要素の下流に配置され、かつ、上記スキャン要素によってスキャンされた上記イオンビームを平行化するよう構成された平行化部品の焦点に、質量分析された上記イオンビームを向けるステアリング部品と、
   上記平行化部品の下流に配置され、かつ、上記イオンビームによってイオンを注入されるワークピースを支持するように構成されたエンドステーションとを備え、
   上記エンドステーションは、制御系と操作可能に連結された線量測定系を備えており、
   上記線量測定系は、上記イオンビームのビームプロファイルを取得するように動作可能であり、
   上記制御系は、上記ビームプロファイルに基づいて、ステアリング要素を制御するように動作可能であることを特徴とするイオン注入装置。
4. 上記ステアリング部品は、少なくとも１対の電極を備えている、請求項３に記載の装置。
5. 上記ステアリング部品は、少なくとも１対の静電偏向板を備えている、請求項３に記載の装置。
6. 上記線量測定系は、上記ワークピースの機械表面に対する上記イオンビーム、および、ビーム診断器の較正基準に対する上記イオンビームのうち、少なくとも一方のビームの注入角度分布を測定するよう構成されていることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 上記制御系は、イオンビームを質量分解するための要素と動作可能なように連結していることによって、当該要素が発生した磁場の強さおよび方向を調節可能であることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載の装置。

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