JP5999967B2 - 照射方法、処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、照射方法、処理装置に関する。

従来のイオン注入装置では、例えば下記特許文献１に開示されているように、イオンビームの経路上に偏向マグネットが配置されており、イオンビームを電磁的に偏向させることにより、照射対象物を基準面に対して静止させながら、イオンビームの照射領域を基準面に対して移動させ、照射面上を二次元的に走査させていた。

また、下記特許文献２では、イオンビームを電磁的に一方向に偏向させながら、それに直交する方向に照射対象物を機械的に移動させることにより、照射領域を照射面上で二次元的に移動させる構成が開示されている。

しかしながら、イオンビームを電磁的に移動させる上述のビーム・スキャン方式では、イオンビームの経路長を長く延ばして偏向マグネットを設置する必要があり、装置ボリュウムが大型化するという不都合があった。

そこで近年では、照射領域を基準面に対して静止させながら、照射対象物を照射領域に対して機械的に移動させるメカニカル・スキャン方式が提案され、装置の小型化に寄与することが確認されている。

さて、ビーム・スキャン方式では従来、ラスター状のスキャン方法が用いられてきた。ラスター状のスキャン方法とは、図１５を参照し、水平方向にスキャンし、鉛直方向に１ピッチ分移動し、次段を水平方向にスキャンする工程を順に繰り返す方法である。符号１４２は照射領域の中心の移動経路を示している。

ビーム・スキャン方式で用いられてきたラスター状のスキャン方法を、メカニカル・スキャン方式に転用したときには、慣性の影響を考慮する必要があった。
つまり、イオンの注入密度を均一化するために、照射対象物１１２の照射面１１７内を等速(一定値の速度)でスキャンするには、照射領域が完全に照射面１１７の外側に外れてしまう加速区間１５０を必要とし、タクトタイムが長くかかるという不都合があった。

また、加速区間１５０を短くするには加速区間１５０における加速度を大きくする必要があり、大きな駆動力を必要とし、結果、装置が大型化して高コストであった。また急加減速はエネルギー損失が大きいという不都合があった。さらに、急加減速の際には、照射対象物に振動が発生するおそれがあった。

特開２００７−２２０５５０号公報 特開平１１−３５４０６４号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、照射線を照射面の外側にはみ出させることが不要になり、かつ照射対象物の駆動動力を低減できる照射方法、処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、所定の基準面上に配置された照射装置から照射線を射出し、照射対象物の照射面に含まれ、前記照射面よりも狭い範囲の照射領域内に、ビーム状の前記照射線を照射して前記照射線が照射されている照射点を形成し、前記照射対象物と前記照射領域とを相対的に移動させ、前記照射面に前記照射線を照射する照射方法であって、前記照射領域を前記基準面に対して静止した状態で、前記照射領域の中心が、前記基準面に設定された第一の渦巻上を移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させる第一の移動工程を有する照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記第一の移動工程では、前記第一の渦巻の中心と前記照射領域の中心とを結ぶ線分である第一渦巻半径の長さを前記照射領域の移動に伴って変化させる照射方法であって、移動に伴って前記第一渦巻半径の長さが変化する変化量の絶対値を、移動に伴って前記第一渦巻半径が回転した回転角度の絶対値に比例させる照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記照射領域を前記基準面に対して静止した状態で、前記照射領域の中心が、前記基準面に設定された第二の渦巻上を移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させる第二の移動工程を有し、前記第二の移動工程では、前記第二の渦巻の中心と前記照射領域の中心とを結ぶ線分である第二渦巻半径の長さを前記照射領域の移動に伴って変化させる照射方法であって、移動に伴って前記第二渦巻半径の長さが変化する変化量の絶対値を、移動に伴って前記第二渦巻半径が回転した回転角度の絶対値に比例させる照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記第一の移動工程では、前記照射領域の中心が、前記第一の渦巻上を外周から内周に向けて移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させ、前記第二の移動工程では、前記照射領域の中心が、前記第二の渦巻上を内周から外周に向けて移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させる照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記第一の移動工程で移動した前記照射領域の中心の移動軌跡と、前記第二の工程で移動した前記照射領域の中心の移動軌跡とは、交差しないようにする照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記照射線は、荷電粒子線である照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記照射点を、前記照射領域内で、前記照射領域に対して移動させる照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記照射点は振動移動させる照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記振動移動の方向は、前記照射対象物の移動方向と垂直にする照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記第一の移動工程では、前記照射領域の中心を前記第一の渦巻上で等速で移動させる照射方法である。
本発明は照射方法であって、前記照射対象物を、前記照射線のビーム軸に対して直角な第一の移動方向に沿って往復移動させる第一の移動装置と、前記ビーム軸に対して直角で前記第一の移動方向と交差する第二の移動方向に沿って往復移動させる第二の移動装置とを用いて、前記照射対象物を移動させる照射方法である。
本発明は、前記照射領域内に前記照射線を照射して前記照射点を形成する照射装置と、前記照射対象物を、前記照射線のビーム軸に対して直角な第一の移動方向に沿って往復移動させる第一の移動装置と、前記ビーム軸に対して直角で前記第一の移動方向と交差する第二の移動方向に沿って往復移動させる第二の移動装置と、前記第一、第二の移動装置を制御して、前記照射対象物を移動させる制御装置と、を有し、前記いずれかの照射方法によって、前記照射対象物に前記照射線を照射する処理装置である。
本発明は処理装置であって、前記制御装置は、前記照射領域の中心が前記照射面内で移動する経路を記憶する記憶装置を有する処理装置である。
本発明は、基準面上に配置され、照射対象物の照射線が照射される照射面のうち、前記照射面よりも狭い照射領域内に前記照射線を照射して照射点を形成する照射装置と、前記照射対象物と前記照射領域とを相対的に移動させ、前記照射面に前記照射線を照射させる移動装置と、を有する処理装置であって、前記移動装置は、前記照射領域を前記基準面に対して静止させた状態で前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させるように構成され、前記移動装置を動作させ、前記照射領域の中心が、前記照射面に設定された渦巻上を移動するように、前記照射対象物を移動させる制御装置が設けられた処理装置である。
本発明は処理装置であって、前記制御装置は、前記渦巻の中心と前記照射領域の中心とを結ぶ線分である渦巻半径の長さを前記照射領域の移動に伴って変化させるように構成された処理装置であって、前記制御装置は、移動に伴う前記渦巻半径の長さの変化量の絶対値が、移動に伴う前記渦巻半径の回転角度の絶対値に比例させるように構成された処理装置である。
本発明は処理装置であって、前記移動装置は、前記照射対象物を、前記照射線のビーム軸に対して直角な第一の移動方向に沿って往復移動させる第一の移動装置と、前記ビーム軸に対して直角で前記第一の方向と交差する第二の移動方向に沿って往復移動させる第二の移動装置とを備える処理装置である。
本発明は処理装置であって、前記照射線は、荷電粒子線である処理装置である。
本発明は処理装置であって、前記制御装置は、前記移動装置を動作させ、前記照射領域の中心が前記渦巻上で等速で移動するように、前記処理対象物を移動させるように構成された処理装置である。

＜原理＞
照射面よりも小面積の照射領域の中心(又は中心点)が渦巻(又は螺旋)上を移動するときの基本原理を説明する。

先ず、渦巻の線間ピッチが一定である、いわゆるアルキメデス・スパイラルを定義する。
一平面上に半直線である基準線が位置しているものとし、基準線の始点を中心点とすると、その一平面内で移動点が渦巻曲線に含まれる中心点を中心とした渦巻曲線上を移動する場合を考える。

移動点と中心点を結ぶ線分を渦巻半径、その長さを半径距離Ｒとし、移動点が中心点に位置する状態では、半径距離Ｒはゼロである。
その状態から、半径距離Ｒが漸増するように、移動点が渦巻上を外周に向けて移動したとき渦巻半径は移動に伴って回転する。

基準線を含む直線によって一平面を二個の半平面に分けた場合、移動点が中心点から移動を開始するとき、移動点はどちらの半平面に向かっても進行できるが、渦巻半径が回転した角度を移動角度θとし、移動開始直後に、一方の半平面の内部に移動点が位置するときを０≦移動角度θ、他方の半平面の内部に位置するときを移動角度θ≦０と定義すると、どちらの場合でも、移動角度θと半径距離Ｒとが、下記数式（１）を満足すると、その渦巻曲線は、アルキメデス・スパイラルと呼ばれる(０≦半径距離Ｒ)、

同じ半直線を基準線とする場合は、０≦移動角度θのアルキメデス・スパイラルと、移動角度θ≦０のアルキメデス・スパイラルとは、基準線を含む直線に対して対称になる。

いずれのアルキメデス・スパイラルについても、中心点を通る直線は、アルキメデス・スパイラルと交差して交点を形成するが、中心点も交点に含むものとすると、一つのアルキメデス・スパイラルの交点のうち、隣接する交点間の距離は互いに等しくなる。これを「等ピッチ」と呼び、アルキメデス・スパイラルの特徴の一つである。

基準線の位置やａの値が予め定められたアルキメデス・スパイラル上を移動点が移動する場合は、外周方向に移動するときは移動角度θの絶対値が増加し、内周方向に移動するときは絶対値は減少する。

同一のアルキメデス・スパイラル上の始点と終点の二点間を移動点が移動するとき、半径距離Ｒの変化量のΔＲは、移動角度θの変化量の絶対値｜Δθ｜に比例する。逆に、移動点が移動してその関係が成り立つ渦巻曲線は、アルキメデス・スパイラルになる。

次に、アルキメデス・スパイラルの線上を、移動点が速度ｖ（ｔ）で移動する場合の、半径方向速度と角速度を求める。ここでは、０≦θの場合を考えるが、移動方向については、移動角度θが増加する場合と、減少する場合の両方が含まれる。
数式（１）を展開すると、半径方向速度は下記数式（２）、角速度は下記数式（３）で表される。

ここで、半径距離Ｒ（ｔ）は、下記数式（４）より、下記数式（５）として算出すればよい。

また、移動角度θ（ｔ）も同様に、下記数式（６）より、下記数式（７）として算出すればよい。

なお、各々の初期値は任意に定めることができる。
以上によって算出された極座標形軌道を直交座標系に展開すれば、２直動軸で駆動することができる。例えば、下記数式（８）、（９）として各直動軸に分配する。

２直動軸で駆動する駆動機構の負荷の大きさを検討する。
渦巻経路上を等速（ｖ_sp）で移動させる場合を、一方軸について検討する。なお、直交軸はπ／２だけ位相が異なるのみである。

移動装置によって照射対象物が一定値の半径Ｒ₀の円周上を回転移動をすることで、照射領域が照射対象物上を半径Ｒ₀の円周上を回転移動をしているものとすると、渦巻経路の小径部分における回転移動の水平方向成分は下記数式（１０）で示される。

ここでωは小径部分での角速度であり、下記数式（１１）で示される。

上記数式（１０）、（１１）より、小径部分における水平方向速度、水平方向加速度はそれぞれ下記数式（１２）、（１３）で示すことができる。

よって、最大速度はｖ_spで与えられ、最大加速度はｖ_sp ²／Ｒ₀で与えられる。

照射領域の中心が、渦巻上を渦巻に沿って移動することにより、照射線を照射面の外側にはみ出させることが不要になり、タクトタイムが短縮される。
軽負荷容量の駆動装置を用いることができるので安価に構成することができる。

ラスタースキャンに比べて、照射対象物の加減速が緩やかであり、大きな駆動力が不要になる。移動装置の負荷が軽減することにより、装置寿命が延長される。
照射領域を基準面に対して静止させておくので、照射線が荷電粒子線の場合には、照射線の経路長を長く延ばして偏向マグネットを設置することが不要となり、装置ボリュウムを削減することができ、コスト低減になる。

本発明の処理装置の内部構成図 移動装置の概略正面図 （ａ）（ｂ）：照射面の法線をビーム軸に対して傾斜させた構成を説明するための図 第一、第四例の照射方法での照射面の拡大図 第一例の照射方法を説明するための図 第二例の照射方法での照射面の拡大図 第二例の照射方法を説明するための図（その１） 第二例の照射方法を説明するための図（その２） 第三例の照射方法での照射面の拡大図 第三例の照射方法を説明するための図（その１） 第三例の照射方法を説明するための図（その２） 第三例の照射方法を説明するための図（その３） 第三例の照射方法の説明するための図（その４） 第四例の照射方法を説明するための図 従来のラスタースキャン方式を説明するための図

＜処理装置の構造＞
本発明の処理装置の構造を説明する。
図１は本発明の処理装置１０の内部構成図である。

本発明の処理装置１０は、真空槽１６と、照射装置２０とを有している。
照射装置２０は、荷電粒子や電磁波を真空槽１６内に射出する照射装置であり、ここでは、照射装置２０は、荷電粒子線(イオンビーム)を照射線として射出するイオン照射装置であり、照射装置２０は、イオンを発生するイオン源２１と、イオン源２１からイオンを引き出す引出電極２７と、引出電極２７で引き出されたイオンの中から所望の種類のイオンを取り出す質量分析部２２と、質量分析部２２で取り出されたイオンをビーム状に整形するレンズ部２６とを有している。

質量分析部２２は、互いに対向して配置された第一、第二の電磁石２２ａ、２２ｂと、第一の電磁石２２ａと第二の電磁石２２ｂとの間に配置された真空配管２２ｃとを有してる。
真空配管２２ｃの中心軸線は第一、第二の電磁石２２ａ、２２ｂの表面と平行な一の平面内で弓なりに曲げられており、一端と他端には第一、第二の補助真空配管２３、２５がそれぞれ接続されている。
第一の補助真空配管２３はイオン源２１に接続され、引出電極２７は第一の補助真空配管２３の内側に配置されている。レンズ部２６は第二の補助真空配管２５の内側に配置されている。

イオン源２１には不図示のガス導入部が接続されている。真空槽１６内と照射装置２０内とが、真空槽１６に接続された真空排気部１５によって所定圧力に真空排気された後、ガス導入部からイオン源２１内に原料ガスが導入され、不図示の電源からイオン源２１内に電力が供給されると、導入された原料ガスは電離されてプラズマが生成される。

不図示の電源から引出電極２７に電圧が印加され、イオン源２１と引出電極２７との間に電界が形成されると、プラズマ中のイオンはイオン源２１から引出電極２７に向かって加速されて、第一の補助真空配管２３内に引き出され、引出電極２７を通過して、質量分析部２２に入射する。

不図示の電源から質量分析部２２の第一、第二の電磁石２２ａ、２２ｂに電流が流されると、第一の電磁石２２ａと第二の電磁石２２ｂとの間に磁界が形成され、真空配管２２ｃ内を飛行するイオンはローレンツ力を受けて軌道が曲げられる。第一、第二の電磁石２２ａ、２２ｂに流す電流量を調整すると、磁界の大きさが調整され、所望のイオンだけが真空配管２２ｃを通過して、第二の補助真空配管２５内に放出される。

レンズ部２６は四重極電磁石であり、不図示の電源からレンズ部２６に電流が流されると、レンズ部２６の内側に磁界が形成され、質量分析部２２から放出されたイオンはレンズ部２６が形成する磁界により収束され、ビーム状に整形され、第二の補助真空配管２５の端部である放出口２８から外側に放出される。

放出口２８は真空槽１６に接続されており、真空排気部１５は継続して動作されており、真空槽１６内は真空排気され、真空雰囲気が形成されている。
放出口２８から放出された照射線(イオンビーム)は、真空排気された真空槽１６内を、ここでは集束されながら直進する。符号１９は照射線の中心軸線であるビーム軸を示している。

真空槽１６の内部には、基板保持装置４０が配置されている。
例えば処理装置１０が配置された建築物の床面等、基準となる平面を基準面１１とすると、照射装置２０と真空槽１６とは、基準面１１に対して静止されている。基板保持装置４０の一部は基準面１１に対して静止され、他の部分は、基準面１１に対して移動するように構成されている。なお、基準面１１は、ここでは照射装置２０の底面が位置する一の平面であるが、照射装置２０に対して静止した一の平面であれば、これに限定されない。

真空槽１６内には移動装置３０が配置されており、移動装置３０には、腕部材１４の一端が取り付けられている。腕部材１４の他端には、チャック１３が取り付けられており、チャック１３は、その表面に、照射線の照射対象である照射対象物が配置されるように構成されている。

チャック１３の内部には、吸着電極が配置されており、照射対象物が配置された状態で、吸着電源から吸着電極に電圧が印加されると、チャック１３の表面に電界が形成され、照射対象物はチャック１３の表面に吸着される。例えば静電吸着である。符号１２は、チャック１３に保持された照射対象物を示している。

照射対象物１２の表面のうち、照射線が照射される面を照射面１７とすると、照射面１７は放出口２８に向けられており、照射線は照射面１７に照射される。照射線が照射される際に、照射線が同時に照射対象物１２に照射される範囲を照射点と呼ぶと、照射点は照射面１７に形成されるが、ここでは、照射線は広がった状態から集束され、焦点が照射面１７上に結ばれるようになっているので、焦点の大きさが照射点の大きさになっている。

真空槽１６の内部には、予め決められた位置に、照射位置４９が設定されている。
照射位置４９は、基準面１１に対して静止した位置であり、移動装置３０が照射対象物１２を移動させる際に、移動装置３０は、照射位置４９が照射面１７に位置するように照射対象物１２を移動させる。

照射線の照射面１７に対する入射角は、ゼロ度に限定されるものではないが、ゼロ度でも、照射線が傾いて照射面１７に入射する場合であっても、移動装置３０が照射対象物１２を移動させる際には、入射角が変化せず、また、照射位置４９が照射面１７に位置するように照射対象物１２を移動させる。

ビーム軸１９は、基準面１１に対して静止している場合と、移動する場合の両方がある。
照射線のビーム軸１９が基準面１１に対して静止している場合は、照射点の中心を照射位置４９と一致させるために、ビーム軸が照射位置４９を通るように照射線が照射される。

レンズ部２６が磁界を変化させる等の方法により、ビーム軸１９が基準面１１に対して移動し、照射点が照射面１７内を移動する場合は、照射点は、照射点よりも大きく、照射面１７よりも狭い一定範囲の照射領域内で移動するようにされている。

ここでは、照射対象物１２が基準面１１に対して移動される際に、照射面１７は、照射位置４９を含む一の平面内で移動するようにされている。照射領域は、基準面１７内の照射位置４９を中心とする照射面１７内の領域であり、照射領域は基準面１１に対して静止していることになる。

照射点が移動する場合、例えば、後述する照射対象物１２の移動速度よりも速い速度で照射位置４９を中心に振動されており、照射点の直径に振動の振幅が加算された範囲に照射線がほぼ同時に照射されるので、照射領域の振動方向の長さは、照射点の直径に照射点の中心の振動の振幅が加算された大きさになり、振動領域は照射点よりも広い面積になる。

なお、振動の方向は変化させることができ、照射位置を中心として、例えば、照射対象物１２の移動方向に対して垂直方向に照射点を振動させることができる。移動方向に対して垂直に振動させる場合は、渦巻と振動方向とが交差する点に於いて、振動方向は渦巻に対して直角になる。

照射点が振動する場合と照射点が基準面１１に対して静止する場合のどちらでも、照射領域は、照射面１７上で照射位置４９を中心とした一定面積の範囲内に形成されており、移動装置３０は、基準面１１や照射位置４９に対して照射対象物１２を移動させることで、照射領域と照射面１７とを相対的に移動させる。本実施例では、移動装置３０により、照射領域が、照射面１７の照射線が照射されるべき有効領域内を隈無く移動するようにされている。

図２は基板保持装置４０の概略正面図である。
本実施形態では、基板保持装置４０に設けられた移動装置３０は、照射対象物１２を、照射線（イオンビーム）のビーム軸１９に対して直角な第一の移動方向４５に沿って往復移動させる第一の移動装置３１と、ビーム軸１９に対して直角で第一の移動方向４５と交差する第二の移動方向４６に沿って往復移動させる第二の移動装置３２とを有している。
ここでは第二の移動方向４６は第一の移動方向４５に対して直角に向けられており、第二の移動方向４６は鉛直の向きにされている。

第一、第二の移動装置３１、３２は、ここではリニアモータであり、直線状の第一、第二のレール３１ａ、３２ａと、第一、第二のレール３１ａ、３２ａに沿って移動する第一、第二の可動部材３１ｂ、３２ｂとを有している。
第一、第二のレール３１ａ、３２ａには、長手方向に沿って複数の電磁石（不図示）が並んで設けられており、第一、第二の可動部材３１ｂ、３２ｂには固定磁石（不図示）が設けられている。

第一のレール３１ａは、長手方向を第一の移動方向４５と平行になるように向けられ、基準面１１に対して静止して配置されており、第一の可動部材３１ｂは第一のレール３１ａ上に配置されている。第二のレール３２ａは長手方向を第二の移動方向４６と平行に向けられて、第一の可動部材３１ｂに固定され、第二の可動部材３２ｂは第二のレール３２ａ上に配置されている。

第一、第二のレール３１ａ、３２ａに設けられた電磁石の磁極を長手方向に沿って交互に変化させると、電磁石と固定磁石との間に発生する磁力により、第一、第二の可動部材３１ｂ、３２ｂは第一、第二のレール３１ａ、３２ａ上を第一、第二の移動方向４５、４６に沿ってそれぞれ往復移動する。

腕部材１４は、細長で、第一の移動方向４５に沿って伸ばされており、一端が第二の可動部材３２ｂに取り付けられている。
腕部材１４の他端に取り付けられたチャック１３はここでは静電チャックであり、内部に不図示の吸着用電極が埋設されている。チャック１３上に照射対象物１２が配置された状態で、吸着用電極に電圧が印加されると、チャック１３と照射対象物１２との間に静電力が発生して、照射対象物１２はチャック１３に静電吸着され、保持される。
照射対象物１２をチャック１３に静電吸着させた状態で、第一、第二の移動装置３１、３２をそれぞれ動作させると、照射対象物１２は第一、第二の移動方向４５、４６に沿って往復移動する。

なお、第一、第二の移動装置３１、３２は、照射対象物１２を第一、第二の移動方向４５、４６に沿って往復移動できるならば、上述のリニアモータに限定されず、例えばラック・アンド・ピニオン、又はボールネジであってもよい。

図１を参照し、チャック１３上の照射対象物１２の照射面１７を放出口２８と対向させると、放出口２８から放出された照射線は、照射面１７のうち、照射面１７よりも狭い照射領域内に照射される。図２の符号４１は照射領域を示しており、照射点や照射位置４９については省略してある。

照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で、移動装置３０を動作させると、照射対象物１２は照射領域４１に対して移動する。そのため、照射領域４１を基準面１１に対して移動させるために照射線の経路長を長く延ばして偏向マグネットを設置することが不要となり、処理装置１０を小型化することが可能となる。

本実施形態では、チャック１３には不図示のヒーターが設けられている。ヒーターに電流が流されると、ヒーターは発熱して、チャック１３に保持された照射対象物１２は加熱される。
なお、チャック１３をチャック１３の表面に対して直角な回転軸線を中心に回転させる回転移動手段は設けられていない。そのため、チャック１３には回転体に給電するための回転給電手段（スリップリング）が不要であり、吸着用電極とヒーターとに十分な電力を供給することが容易になっている。また、チャック１３の重量が軽減し、移動装置３０にかかる負荷が低減している。

移動装置３０は、制御装置１８に接続されている。
制御装置１８には、記憶装置が設けられており、記憶装置内には、チャック１３の移動方向、移動速度及び、照射線に対する傾きが記憶されている。この傾きは、後述する入射角度φに等しい。

制御装置１８は、記憶内容に基づいて、移動装置３０に制御信号を出力し、移動装置３０を制御して、第一、第二の移動装置３１、３２に、照射領域４１が、照射対象物１２の照射面１７上で、記憶された渦巻４２に沿って移動させる。この移動中も、照射位置４９は照射面１７に位置するようになっている。

渦巻４２の中心と渦巻き４２上の点との間の結ぶ線分である半径線４３の長さを半径距離Ｒとすると、半径距離Ｒは、渦巻４２の中心を通る基準線と線分４３との間の角度である移動角度θに比例し、Ｒ＝ａθ（ａはゼロ以外の定数、０≦Ｒ）の式で示される関係にある。

本発明で「基準線」とは、渦巻４２の中心における接線のうち、渦巻４２の中心を始点する半直線であり、移動角度θが３６０°×ｎ(ｎは自然数)の値のときに渦巻４２と交差する半直線である。

渦巻には、左回りと右回り、又は、時計回りと反時計回りがあり、一方を０≦θ、他方をθ≦０とする。どちらの場合も、移動角度θの絶対値が増加すると、半径距離Ｒは増加し、移動角度θの絶対値が減少すると、半径距離Ｒは減少する。渦巻４２上の二点間を、照射領域４１の中心が相対的に移動するとき、半径距離Ｒの変化量が移動角度θの変化量に比例するとき、照射領域４１の中心が移動する渦巻４２の形状は、線間ピッチが一定なアルキメデス・スパイラルになる。「線間ピッチ」とは、渦巻４２の中心を始点として放射方向に延びる半直線と渦巻４２とが交差する交点のうち、半直線上で隣り合う二つの交点の間の距離をいう。

照射領域４１の直径を渦巻４２の線間ピッチと同じ長さにすると、照射領域４１の中心が渦巻４２上を、渦巻４２に沿って移動することにより、照射面１７内に隙間無く一様に照射線が照射される。
照射領域４１の中心が、渦巻４２上を渦巻き４２に沿って移動させられることにより、照射線を照射面１７の外側にはみ出させることが不要になり、タクトタイムが短縮される。

また、第一、第二の移動装置３１、３２を動作させて、照射領域４１を渦巻４２に沿って移動させることにより、ラスタースキャン方式に比べて、照射対象物１２の第一、第二の移動方向４５、４６に沿った最大加速度が低減され、第一、第二の移動装置３１、３２にかかる負荷が低減する。そのため、第一、第二の移動装置３１、３２の発熱量が減少し、第一、第二の移動装置３１、３２を真空槽１６内に配置することが可能となる。また、第一、第二の移動装置３１、３２に必要な駆動力が低減し、第一、第二の移動装置３１、３２には小型で低コストのものを使用できる。

なお、移動装置３０は、照射領域４１を、照射対象物１２上に設定された渦巻４２に沿って移動させるように構成されていればよく、第一、第二の移動装置３１、３２を備える構成に限定されるものではない。例えば、渦巻４２と同じ形状の案内溝が形成された静止部材と、案内溝に挿入された移動部材とを真空槽１６内に配置し、静止部材は基準面１１に対して静止させ、チャック１３は移動部材に固定して、チャック１３を案内溝に沿って移動させる間、チャック１３に保持された照射対象物１２の照射面１７に照射位置４９が位置するようにすると、チャック１３を案内溝に沿って移動させると、照射領域４１が、照射面１７上を渦巻４２に沿って相対的に移動する。
ただし、第一、第二の移動装置３１、３２を備える構成の方が、イオンの種類や照射面１７の大きさに応じて渦巻４２の形状を変更することが容易であり、好ましい。

本実施形態では、制御装置１８は、記憶内容に基づいて、移動装置３０に制御信号を送信し、照射領域４１が、記憶された渦巻４２に沿って等速で移動させるように構成されている。ここでは照射線はイオンビームであるから、照射対象物１２に対する照射線の照射合計量は、照射対象物１２に流れた電流の合計量によって検出することができ、単位時間当たりの電流の合計量(以下、電流量とする)を一定に維持すると、照射領域４１が渦巻４２に沿って等速で移動することにより、照射面１７内でのイオン注入密度のムラが低減する。

この例では、照射線の照射による電流量を一定値にし、照射領域４１を照射面１７上で等速で移動させ、密度が均一になるようにしたが、制御装置１８は、照射対象物１２の移動速度を変化させ、照射領域４１の照射面１７上での移動速度を変更するように構成されているので、制御装置１８が照射線の電流量を測定し、測定値に応じて照射領域４１の移動速度を変化させて照射面１７内で照射線の単位面積当たりの合計照射量(照射密度)が均一になるようにしてもよい。

例えば、照射線の電流量が増加すると、増加量に応じた増加速度を照射領域４１の移動速度に加算し、照射線の電流量が減少すると、減少量に応じた減少速度を照射領域４１の移動速度から減じればよい。

次に、照射線の中心軸線(光であれば光軸)と、照射面１７への入射角について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）を参照し、符号１９は、照射線の中心軸線であるビーム軸であり、移動装置３０に、チャック１３の向きを制御し、チャック１３上の照射対象物１２の照射面１７の法線２９のうち、照射領域の中心を通る法線とビーム軸１９とが成す入射角度φを変更できるように構成してもよい。この場合、照射線がイオンビームであり、イオンビーム中のイオンが照射面１７から照射対象物１２内に注入される場合は、入射角度φを変更すると、イオンの注入深さが変更される。

ビーム軸１９に対して垂直で照射領域の中心を含む平面を移動平面とし、照射面１７の法線のうち、照射領域の中心を通る法線とビーム軸１９とを含む平面を傾き平面とし、入射角度φがゼロでは無い場合には、移動平面と傾き平面とは異なる平面になる。そして、照射対象物１２が移動平面内で移動するものとすると、照射領域の基準面１１に対する位置は、ビーム軸１９に沿って移動する。

照射対象物１２の移動量は、移動平面内で、移動平面と傾き平面の交線が伸びる方向の移動成分と、それと直角な方向の移動成分とに分解することができ、照射領域は、照射対象物１２の移動に伴って、基準面１１及び照射位置４９に対してビーム軸１９と平行な方向に移動する。その移動は、交線が伸びる方向の移動成分の量×ｔａｎ(入射角度φ)の大きさである。

それでは、照射対象物１２の移動前には照射位置４９が照射面１７に位置していても、照射対象物１２が移動すると照射位置４９は照射面１７から離間し、焦点位置に照射面１７が位置しないことになってしまう。

移動装置３０には、照射対象物１２をビーム軸１９と平行な方向に移動(往動と復動)させる補助移動装置が設けられており、照射対象物１２を基準面１１に対して、ビーム軸１９と平行な方向に往動、復動させるように構成されており、制御装置は、照射対象物１２を傾ける際に、傾き方向や入射角度φを求め、照射対象物１２の交線に沿った方向の移動量を求め、その値にｔａｎφを乗算し、照射位置４９が照射面１７に位置するように、照射対象物１２を、ビーム軸１９に沿って移動させるようになっている。

ここでは照射対象物１２の傾き方向は、移動平面と傾き平面の交線が鉛直になるようにされており、従って、交線は、第二の移動方向４６と平行であるから、補助移動装置は、照射対象物１２を、第二の移動方向４６の移動量Δにｔａｎφを乗算した移動量を打ち消すように移動させれば、照射位置４９が照射面１７に位置した状態は維持される。

照射位置４９を照射面１７に位置させた状態で、照射対象物１２を第一、第二の移動方向４５、４６に移動させながら、照射対象物１２をビーム軸１９と平行な方向にｔａｎφの割合で移動させると、照射線の焦点は照射面１７上に維持され、イオンの注入効率の低下や、注入分布の不均一を防ぐことができる。
なお、照射線の径が一定であり、照射位置４９が照射面１７から離間しても、照射領域の面積が変化しない場合は、補助移動装置を動作させなくてもよい。

本実施形態では、制御装置１８は、移動装置３０に制御信号を送信して、後述する照射方法の移動工程のうち、いずれか一つ又は二つ以上の工程を行うように構成されている。

＜第一例の照射方法＞
本発明の第一例の照射方法を、上述の処理装置１０を用いて説明する。
（準備工程）
図１を参照し、真空排気部１５を動作させ、真空槽１６内を真空排気し、真空雰囲気を形成する。このとき、照射装置２０内も放出口２８から真空排気され、真空雰囲気が形成される。以後、真空排気部１５の動作を継続して、真空槽１６内と照射装置２０内の真空雰囲気を維持する。

真空槽１６内の真空雰囲気を維持しながら真空槽１６内に照射対象物１２を搬入し、チャック１３上に配置する。照射対象物１２はここでは円盤状のＳｉＣ基板又はＳｉ基板である。
チャック１３に設けられた吸着用電極に電圧を印加して、照射対象物１２をチャック１３に静電吸着させる。チャック１３に設けられたヒーターを発熱させて、照射対象物１２を加熱する。

第一、第二の移動装置３１、３２を動作させて、チャック１３に静電吸着された照射対象物１２を基準面１１に対して移動させ、照射対象物１２の照射面１７を照射装置２０の放出口２８と対向させる。

照射装置２０を動作させ、放出口２８から真空槽１６内に照射線を放出させる。放出された照射線は真空槽１６内を直線状に飛行して、図２を参照し、照射対象物１２の照射面１７のうち、照射面１７よりも狭い照射領域４１内に入射する。

（移動工程）
図４は照射対象物１２の照射面１７の拡大図であり、符号４２₁は照射対象物１２上に設定された第一の渦巻を示している。本実施形態では第一の渦巻４２₁は、線間ピッチが一定なアルキメデス・スパイラルである。第一の渦巻４２₁上の一点と第一の渦巻４２₁の中心とを結ぶ線分の長さＲと、その線分と第一の渦巻４２₁の中心を通る基準線４４₁との間の移動角度θとは、上述したように、Ｒ＝ａθ（ａはゼロ以外の定数）の式で示される関係にある。
ここでは、照射領域４１の直径と第一の渦巻４２₁の線間ピッチとを等しくしておく。第一の渦巻４２₁の線間ピッチを、照射領域４１の直径よりも狭くしてもよい。

照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で照射対象物１２を照射領域４１に対して移動させることで、照射領域４１を、照射対象物１２上に設定された第一の渦巻４２₁に沿って移動させる（第一の移動工程）。

本実施形態では、図５を参照し、第一の渦巻４２₁の中心と照射領域４１の中心とを結ぶ第一の線分４３₁の長さである第一の半径距離Ｒ₁の変化量を、第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁と、第一の線分４３₁との間の角度である第一の移動角度θ₁の変化量に比例させ、第一の移動角度θ₁の変化量が増加すると減少させる。符号４５は、照射領域４１の移動方向を示している。

第一の移動角度θ₁の変化量が増加するに従って、照射領域４１の中心の移動軌跡が長くなり、照射面１７のうち照射線が照射された部分の面積が増加する。
照射領域４１の直径と第一の渦巻４２₁の線間ピッチとは等しくされており、照射面１７には隙間無く一様に照射線が照射される。

第一の移動工程を終了するときの第一の半径距離Ｒ₁の値（ゼロを含む）を予め決めておき、第一の半径距離Ｒ₁が予め決めておいた値になるまで、照射領域４１の第一の渦巻４２₁に沿った移動を継続する。
第一の半径距離Ｒ₁が予め決めておいた値になったら、移動装置３０の動作を停止し、照射装置２０を停止して、照射面１７に対する照射線の照射を終了する。

（終了工程）
チャック１３のヒーターの発熱を停止し、吸着用電極への電圧印加を停止する。チャック１３と照射対象物１２との間の静電吸着力が解消したら、真空槽１６内の真空雰囲気を維持しながら、照射対象物１２を真空槽１６から搬出する。

＜第二例の照射方法＞
本発明の第二例の照射方法を、上述の処理装置１０を用いて説明する。
第二例の照射方法のうち、準備工程と終了工程とは第一例の照射方法と同じであり、以下では第二例の照射方法の移動工程を説明し、準備工程と終了工程の説明は省略する。

（移動工程）
図６は照射対象物１２の照射面１７の拡大図であり、符号４２₁、４２₂は照射対象物１２上に設定された第一、第二の渦巻を示している。

本実施形態では第一、第二の渦巻４２₁、４２₂はアルキメデス・スパイラルであり、第一の渦巻４２₁の線間ピッチと、第二の渦巻４２₂の線間ピッチとは同一である。
第一の渦巻４２₁上の一点と第一の渦巻４２₁の中心とを結ぶ線分の長さＲと、その線分と第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁との間の角度θとは、Ｒ＝ａθ（ａはゼロ以外の定数）の式で示される関係にある。また、第二の渦巻４２₂上の一点と第二の渦巻４２₂の中心とを結ぶ線分の長さＲと、その線分と第二の渦巻４２₂の中心を通る第二の基準線４４₂との間の角度θとは、Ｒ＝ａθの式で示される関係にある。

第一の渦巻４２₁の中心と第二の渦巻４２₂の中心とは一致され、第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁と第二の渦巻４２₂の中心を通る第二の基準線４４₂とは互いに逆方向に向けて延ばされている。すなわち、第一の基準線４４₁と第二の基準線４４₂との間の角度は１８０°であり、第一の基準線４４₁と第二の基準線４４₂とは同一直線上に位置している。

第一の渦巻４２₁と第二の渦巻４２₂とは互いに交差しておらず、第一、第二の渦巻４２₁、４２₂の中心を始点として放射方向に延びる半直線と、第一、第二の渦巻４２₁、４２₂との交点である第一、第二の交点に関しては、第一の交点が内側に位置するときの第一の交点と第二の交点との間の間隔と、第二の交点が内側に位置するときの第一の交点と第二の交点との間の間隔とが同一になっている。
ここでは、照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁と第二の渦巻４２₂との間の間隔とを等しくしておく。

まず、図７を参照し、照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で照射対象物１２を照射領域４１に対して移動させ、照射領域４１の中心を、照射対象物１２上に設定された第一の渦巻４２₁に沿って移動させる（第一の移動工程）。

本実施形態では、第一の渦巻４２₁の中心と照射領域４１の中心とを結ぶ第一の線分４３₁の長さである第一の半径距離Ｒ₁の変化量を、第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁と、第一の線分４３₁との間の角度である第一の移動角度θ₁の変化量に比例させ、第一の移動角度θ₁の変化量が増加すると減少させる。
第一の移動角度θ₁の変化量が増加するに従って、照射領域４１の中心の移動軌跡が長くなり、照射面１７のうち照射線が照射された部分の面積が増加する。

照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁と第二の渦巻４２₂との間の間隔とは等しくされており、照射面１７のうち照射線が照射された部分には、幅の長さが照射領域４１の直径と等しい渦巻状の隙間が生じる。
第一の移動工程を終了するときの第一の半径距離Ｒ₁の値を予めゼロに決めておき、第一の半径距離Ｒ₁がゼロになるまで、照射領域４１の第一の渦巻４２₁に沿った移動を継続する。

第一の半径距離Ｒ₁がゼロになったら、図８を参照し、照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で照射対象物１２を照射領域４１に対して移動させ、照射領域４１の中心を、照射対象物１２上に設定された第二の渦巻４２₂に沿って移動させる（第二の移動工程）。

本実施形態では、第二の渦巻４２₂の中心と照射領域４１の中心とを結ぶ第二の線分４３₂の長さである第二の半径距離Ｒ₂の変化量を、第二の渦巻４２₂の中心を通る第二の基準線４４₂と、第二の線分４３₂との間の角度である第二の移動角度θ₂の変化量に比例させ、第二の移動角度θ₂の変化量が増加すると増加させる。
第二の移動角度θ₂の変化量が増加するに従って、照射領域４１の中心の移動軌跡が長くなり、照射面１７のうち照射線が照射された部分の面積が増加する。

照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁と第二の渦巻４２₂との間の間隔とは等しくされており、照射面１７のうち第一の移動工程で生じた渦巻状の隙間に照射線が照射される。そのため、第一、第二の移動工程により、照射面１７には隙間無く一様に照射線が照射される。

第二の移動工程を終了するときの第二の半径距離Ｒ₂の値を予め決めておき、第二の半径距離Ｒ₂が予め決めておいた値になるまで、照射領域４１の第二の渦巻４２₂に沿った移動を継続する。
第二の半径距離Ｒ₂が予め決めておいた値になったら、移動装置３０の動作を停止し、照射装置２０を停止して、照射面１７に対する照射線の照射を終了する。

なお、上述の説明では、照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁と第二の渦巻４２₂との間の間隔とを等しくしていたが、照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁（又は第二の渦巻４２₂）の線間ピッチとを等しくしておき、第一の移動工程で照射面１７に隙間無く一様に照射線を照射した後、第二の移動工程では第一の移動工程で照射された上に重ねて、隙間無く一様に照射線を照射してもよい。

＜第三例の照射方法＞
本発明の第三例の照射方法を、上述の処理装置１０を用いて説明する。
第三例の照射方法のうち、準備工程と終了工程とは第一例の照射方法と同じであり、以下では第三例の照射方法の移動工程を説明し、準備工程と終了工程の説明は省略する。

（移動工程）
図９は照射対象物１２の照射面１７の拡大図であり、符号４２₁、４２₂は照射対象物１２上に設定された第一、第二の渦巻４２₁、４２₂を示している。

本実施形態では第一、第二の渦巻４２₁、４２₂はアルキメデス・スパイラルであり、第一の渦巻４２₁の線間ピッチと、第二の渦巻４２₂の線間ピッチとは同一である。
第一の渦巻４２₁上の一点と第一の渦巻４２₁の中心とを結ぶ線分の長さＲと、その線分と第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁との間の角度θとは、Ｒ＝ａθ（ａはゼロ以外の定数）の式で示される関係にある。また、第二の渦巻４２₂上の一点と第二の渦巻４２₂の中心とを結ぶ線分の長さＲと、その線分と第二の渦巻４２₂の中心を通る第二の基準線４４₂との間の移動角度θとは、移動角度θが負なので、Ｒ＝ｂθ（ｂ＝−ａ）の式で示される関係にある。

渦巻には、左巻きと右巻きとがあり、その一方を０≦θ、他方をθ≦０とすると、０≦θ，Ｒ＝ａθの渦巻と、θ≦０，Ｒ＝−ａθの渦巻とは、基準線が同じ渦巻では、その基準線を含む直線に関して線対称になる。
第一の渦巻４２₁の中心と第二の渦巻４２₂の中心とは一致されている。

第一の渦巻４２₁の中心に近い方の第一の端点と、第二の渦巻４２₂の中心に近い方の第二の端点とは、それぞれ第一、第二の渦巻４２₁、４２₂の中心から回転半径ｒだけ離間して位置し、第一の端点と第二の端点との間は回転半径ｒを半径とする円弧４７で接続されている。円弧４７の中心は第一、第二の渦巻４２₁、４２₂の中心と一致されている。
ここでは、照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁（又は第二の渦巻４２₂）の線間ピッチとを等しくしておく。

まず、図１０を参照し、照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で照射対象物１２を照射領域４１に対して移動させ、照射領域４１の中心に、照射対象物１２上に設定された第一の渦巻４２₁上を第一の渦巻４２₁に沿って移動させる（第一の移動工程）。

本実施形態では、第一の渦巻４２₁の中心と照射領域４１の中心とを結ぶ第一の線分４３₁の長さである第一の半径距離Ｒ₁の変化量を、第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁と、第一の線分４３₁との間の角度である第一の移動角度θ₁の変化量に比例させ、第一の移動角度θ₁の変化量が増加すると減少させる。

第一の移動角度θ₁の変化量が増加するに従って、照射領域４１の中心の移動軌跡が長くなり、照射面１７のうち照射線が照射された部分の面積が増加する。
照射領域４１の直径と、第一の渦巻４２₁の線間ピッチとは等しくされており、照射面１７には隙間無く一様に照射線が照射される。

第一の移動工程を終了するときの第一の半径距離Ｒ₁の値を予め円弧４７の半径と同じ値に決めておき、第一の半径距離Ｒ₁が予め決めておいた値になるまで、照射領域４１の中心の第一の渦巻４２₁上の移動を継続する。
第一の半径距離Ｒ₁が予め決めておいた値になったら、図１１を参照し、照射領域４１の中心に、円弧４７上を円弧４７に沿って移動させる。

照射領域４１の中心が第二の渦巻４２₂の第二の端点に到達したら、図１２を参照し、照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で照射対象物１２を照射領域４１に対して移動させ、照射領域４１の中心に、照射対象物１２上に設定された第二の渦巻４２₂上を第二の渦巻４２₂に沿って移動させる（第二の移動工程）。

本実施形態では、第二の渦巻４２₂の中心と照射領域４１の中心とを結ぶ第二の線分４３₂の長さである第二の半径距離Ｒ₂の変化量を、第二の渦巻４２₂の中心を通る第二の基準線４４₂と、第二の線分４３₂との間の角度である第二の移動角度θ₂の変化量に比例させ、第二の移動角度θ₂の変化量が増加すると増加させる。

第二の移動角度θ₂の変化量が増加するに従って、照射領域４１の中心の移動軌跡が長くなり、照射面１７のうち照射線が照射された部分の面積が増加する。
照射領域４１の直径と、第二の渦巻４２₂の線間ピッチとは等しくされており、照射面１７には、第一の移動工程で照射された上に重ねて、隙間無く一様に照射線が照射される。

第二の移動工程を終了するときの第二の半径距離Ｒ₂の値を予め決めておき、第二の半径距離Ｒ₂が予め決めておいた値になるまで、照射領域４１の第二の渦巻４２₂に沿った移動を継続する。
第二の半径距離Ｒ₂が予め決めておいた値になったら、移動装置３０の動作を停止し、照射装置２０を停止して、照射面１７に対する照射線の照射を終了する。

本実施形態では、渦巻４２の中心を回避して照射領域４１を移動させるため、渦巻４２の中心で照射対象物１２に大きな加速度を与える必要がない。
なお、図１３を参照し、第二の半径距離Ｒ₂が予め決めておいた値になった後に、移動装置３０の動作を停止しないで、上述の移動工程を複数サイクル繰り返してもよい。図１３の符号４２’は照射領域４１の中心の移動軌跡を示している。上述の移動工程を複数サイクル繰り返すことにより、イオンの注入密度を照射面１７内で一様に増加できる。

＜第四例の照射方法＞
本発明の第四例の照射方法を、上述の処理装置１０を用いて説明する。
第四例の照射方法のうち、準備工程と終了工程とは第一例の照射方法と同じであり、以下では第四例の照射方法の移動工程を説明し、準備工程と終了工程の説明は省略する。

（移動工程）
図４は照射対象物１２の照射面１７の拡大図であり、符号４２₁は照射対象物１２上に設定された第一の渦巻を示している。本実施形態では第一の渦巻４２₁は、第一例の照射方法と同じ、線間ピッチが一定なアルキメデス・スパイラルである。第一の渦巻４２₁上の一点と第一の渦巻４２₁の中心とを結ぶ線分の長さＲと、その線分と第一の渦巻４２₁の中心を通る基準線４４₁との間の角度θとは、Ｒ＝ａθ（ａはゼロ以外の定数）の式で示される関係にある。
ここでは、照射領域４１の直径と第一の渦巻４２₁の線間ピッチとを等しくしておく。

照射領域４１を基準面１１に対して静止させた状態で照射対象物１２を照射領域４１に対して移動させることで、照射領域４１の中心に、照射対象物１２上に設定された第一の渦巻４２₁上を第一の渦巻４２₁に沿って移動させる（第一の移動工程）。

本実施形態では、図１４を参照し、第一の渦巻４２₁の中心と照射領域４１の中心とを結ぶ第一の線分４３₁の長さである第一の半径距離Ｒ₁の変化量を、第一の渦巻４２₁の中心を通る第一の基準線４４₁と、第一の線分４３₁との間の角度である第一の移動角度θ₁の変化量に比例させ、第一の移動角度θ₁の変化量が増加すると増加させる。

第一の移動角度θ₁の変化量が増加するに従って、照射領域４１の中心の移動軌跡が長くなり、照射面１７のうち照射線が照射された部分の面積が増加する。
照射領域４１の直径と第一の渦巻４２₁の線間ピッチとは等しくされており、照射面１７には隙間無く一様に照射線が照射される。

第一の移動工程を終了するときの第一の半径距離Ｒ₁の値を予め決めておき、第一の半径距離Ｒ₁が予め決めておいた値になるまで、照射領域４１の第一の渦巻４２₁に沿った移動を継続する。
第一の半径距離Ｒ₁が予め決めておいた値になったら、移動装置３０の動作を停止し、照射装置２０を停止して、照射面１７に対する照射線の照射を終了する。

なお、上述の説明では、照射線はイオンビームであったが、荷電粒子線であればイオンビームに限定されず、電子線であってもよい。
更に、照射線は荷電粒子線に限定されず、例えばレーザー光線、紫外線、Ｘ線であってもよい。荷電粒子線の場合には、処理装置１０から偏向マグネットを省略することが可能となり、装置ボリュウムを小型化できるという利点がある。

また、上述の第一、第二の移動装置３１、３２は、リニアモータであったが、第一、第二の移動装置３１、３２に、真空槽１６の外部に配置されたモータを設け、このモータの駆動力によって、第一、第二の可動部材３１ｂ、３２ｂを第一、第二のレール３１ａ、３２ａに沿って往復移動させるように構成してもよい。

また、上記例では、制御装置１８は、渦巻きの式を記憶し、照射領域の中心が渦巻き上を移動するように移動装置３０を制御していたが、渦巻きの各点の位置の座標と移動順序とを記憶し、照射領域の中心が座標間を移動することで、渦巻き上を移動するようにしてもよい。

なお、上記例では、移動装置３０は、照射領域４１の中心が渦巻４２、４２₁、４２₂上で等速移動するように、照射対象物１２を移動させたが、本発明はそれに限定されるものではない。
例えば、照射領域４１の中心に渦巻４２、４２₁、４２₂上を移動させる際に、中心が渦巻４２、４２₁、４２₂の中心に近い位置では遅く、それよりも遠い位置では、近い位置よりも速く移動させることができる。

このとき、移動装置３０を制御する制御装置１８の記憶装置に基準となる半径距離Ｒｉを記憶させておき、制御装置１８が現在時刻の半径距離Ｒ(ｔ)を求め、現在時刻の半径距離Ｒ(ｔ)と基準となる半径距離Ｒｉとを比較し、Ｒ(ｔ)≦Ｒｉのときは、Ｒｉ＜Ｒ(ｔ)のときの移動速度Ｖａよりも小さい移動速度Ｖ(ｔ)にすることができる。例えば、移動速度Ｖ(ｔ)は、半径距離Ｒ(ｔ)の大きさに比例した速度にすることができる。

基準となる半径距離Ｒｉについては、照射点が振動しておらず、照射領域と照射点とが等しい場合や、照射点が、移動方向と垂直な方向に一定振幅で振動する場合は、基準の半径距離Ｒｉに、移動方向と垂直な方向の照射領域の長さの１／２の長さを設定し、Ｒ(ｔ)≦Ｒｉのときには、Ｖ(ｔ)＜Ｖａにすることができる。

上記例では、照射点は、レンズ部によって振動させたが、レンズ部では振動させず、真空槽内に振動装置を設け、照射線が通過する位置に形成する磁界又は電界のいずれか一方又は両方によって、照射線に振動力を加えて照射点を振動させるようにしてもよい。

１０……処理装置
１１……基準面
１２……照射対象物
１７……照射面
１８……制御装置
１９……ビーム軸
２０……照射装置
３０……移動装置
３１……第一の移動装置
３２……第二の移動装置
４１……照射領域
４２……渦巻
４２₁、４２₂……第一、第二の渦巻
４３……線分
４３₁、４３₂……第一、第二の線分
４４₁、４４₂……第一、第二の基準線
４５……第一の移動方向
４６……第二の移動方向

Claims (18)

1. 所定の基準面上に配置された照射装置から照射線を射出し、
   照射対象物の照射面に含まれ、前記照射面よりも狭い範囲の照射領域内に、ビーム状の前記照射線を照射して前記照射線が照射されている照射点を形成し、
   前記照射対象物と前記照射領域とを相対的に移動させ、前記照射面に前記照射線を照射する照射方法であって、
   前記照射領域を前記基準面に対して静止した状態で、前記照射領域の中心が、前記基準面に設定された第一の渦巻上を移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させる第一の移動工程を有する照射方法。
2. 前記第一の移動工程では、前記第一の渦巻の中心と前記照射領域の中心とを結ぶ線分である第一渦巻半径の長さを前記照射領域の移動に伴って変化させる照射方法であって、
   移動に伴って前記第一渦巻半径の長さが変化する変化量の絶対値を、移動に伴って前記第一渦巻半径が回転した回転角度の絶対値に比例させる請求項１記載の照射方法。
3. 前記照射領域を前記基準面に対して静止した状態で、前記照射領域の中心が、前記基準面に設定された第二の渦巻上を移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させる第二の移動工程を有し、
   前記第二の移動工程では、前記第二の渦巻の中心と前記照射領域の中心とを結ぶ線分である第二渦巻半径の長さを前記照射領域の移動に伴って変化させる照射方法であって、
   移動に伴って前記第二渦巻半径の長さが変化する変化量の絶対値を、移動に伴って前記第二渦巻半径が回転した回転角度の絶対値に比例させる請求項２記載の照射方法。
4. 前記第一の移動工程では、前記照射領域の中心が、前記第一の渦巻上を外周から内周に向けて移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させ、
   前記第二の移動工程では、前記照射領域の中心が、前記第二の渦巻上を内周から外周に向けて移動するように、前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させる請求項３記載の照射方法。
5. 前記第一の移動工程で移動した前記照射領域の中心の移動軌跡と、前記第二の工程で移動した前記照射領域の中心の移動軌跡とは、交差しないようにする請求項４記載の照射方法。
6. 前記照射線は、荷電粒子線である請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の照射方法。
7. 前記照射点を、前記照射領域内で、前記照射領域に対して移動させる請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の照射方法。
8. 前記照射点は振動移動させる請求項７記載の照射方法。
9. 前記振動移動の方向は、前記照射対象物の移動方向と垂直にする請求項８記載の照射方法。
10. 前記第一の移動工程では、前記照射領域の中心を前記第一の渦巻上で等速で移動させる請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の照射方法。
11. 前記照射対象物を、前記照射線のビーム軸に対して直角な第一の移動方向に沿って往復移動させる第一の移動装置と、前記ビーム軸に対して直角で前記第一の移動方向と交差する第二の移動方向に沿って往復移動させる第二の移動装置とを用いて、前記照射対象物を移動させる請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の照射方法。
12. 前記照射領域内に前記照射線を照射して前記照射点を形成する照射装置と、
    前記照射対象物を、前記照射線のビーム軸に対して直角な第一の移動方向に沿って往復移動させる第一の移動装置と、
    前記ビーム軸に対して直角で前記第一の移動方向と交差する第二の移動方向に沿って往復移動させる第二の移動装置と、
    前記第一、第二の移動装置を制御して、前記照射対象物を移動させる制御装置と、
    を有し、
    請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の照射方法によって、前記照射対象物に前記照射線を照射する処理装置。
13. 前記制御装置は、前記照射領域の中心が前記照射面内で移動する経路を記憶する記憶装置を有する請求項１２記載の処理装置。
14. 基準面上に配置され、照射対象物の照射線が照射される照射面のうち、前記照射面よりも狭い照射領域内に前記照射線を照射して照射点を形成する照射装置と、
    前記照射対象物と前記照射領域とを相対的に移動させ、前記照射面に前記照射線を照射させる移動装置と、
    を有する処理装置であって、
    前記移動装置は、前記照射領域を前記基準面に対して静止させた状態で前記照射対象物を前記照射領域に対して移動させるように構成され、
    前記移動装置を動作させ、前記照射領域の中心が、前記照射面に設定された渦巻上を移動するように、前記照射対象物を移動させる制御装置が設けられた処理装置。
15. 前記制御装置は、前記渦巻の中心と前記照射領域の中心とを結ぶ線分である渦巻半径の長さを前記照射領域の移動に伴って変化させるように構成された処理装置であって、
    前記制御装置は、移動に伴う前記渦巻半径の長さの変化量の絶対値が、移動に伴う前記渦巻半径の回転角度の絶対値に比例させるように構成された請求項１４記載の処理装置。
16. 前記移動装置は、前記照射対象物を、前記照射線のビーム軸に対して直角な第一の移動方向に沿って往復移動させる第一の移動装置と、前記ビーム軸に対して直角で前記第一の方向と交差する第二の移動方向に沿って往復移動させる第二の移動装置とを備える請求項１４又は請求項１５のいずれか１項記載の処理装置。
17. 前記照射線は、荷電粒子線である請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項記載の処理装置。
18. 前記制御装置は、前記移動装置を動作させ、前記照射領域の中心が前記渦巻上で等速で移動するように、前記処理対象物を移動させるように構成された請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項記載の処理装置。

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