JPH03241651A - イオン注入装置における高効率走査のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は概してイオンビーム走査のための方法及び装置
に関し、とりわ（′）ターゲット被加工物の過渡走査が
最小であり、一方、高い吸収線量精度が維持される高効
率イオンビーム走査のための新規な装置及び技術に関す
る。

１−従来の技術］ Ｗ来技術のイオンビーム注入器のうちには、ビーノ、を
一方向に平行に走査するために、２つの磁石偏向体を用
いたものがあった。例えば、米国特許節４，２７６．４
７７号を参照。この装置の不利な点は、走査速度が遅い
（代表的には、僅力弓Ｈｚの程度）ことである。更に、
この種の従来装置はイオンビームの加速後に走査をする
ので、比較的大きな偏向場を必要とする。このようなイ
オンビーム注入器で−様にビームを拡大すること、即ち
、半導体ウェファ又は他の目標物あるいは被加工物上に
空間的に−様なドーズ量をもたらずことには問題があっ
た。

従来技術には、電界偏向体によるイオンビームの２次元
走査を利用する中電流イオン注入器もある。しかし、こ
のようなシステムは平行走査ビ１１− １＼を作ることができず、加速後に走査をさせ、また、
制御されない揺らぎの影響を受ける強度のビームを生じ
させる。

更に、半導体の精密正確なイオンドーズ量は正確なＩＣ
性能に関して重要であることが、半導体ウェファのイオ
ンビーム注入による集積回路の製造業者には知られてい
る。典型的には、不完全なイオン注入は修正するには遅
すぎるまで検知されない。それゆえに、ウェファあるい
は少なくともウェファの一部を費用のかかる処理の後に
使い物にならない物にしてしまう。半導体製造における
商業上の第１の目的は、単位時間当たりのウェファ生産
量を上（ヂることである。イオン注入器の生産量に影響
を与える要素には注入時間、ウェファを交換する時間及
び装置の故障による稼動休止時間がある。与えられたイ
オンドーズ量を達成するための注入時間はイオンビーム
電流を増加することにより、短縮される。しかし２、イ
オンビーム電流は活発なイオンから生じる熱によって、
制限される。走査における非能率なことは、イオンビー
ム２ がターゲラ１〜の半導体ウェファに対して、注入時間の
うち一時的にのみ向けられることからくる。

注入時間のその他の時間中は、イオンビーム＼がイオン
ビーム電流検知器又はビームストップに向けられてもよ
い。更に、機械式走査装置においては、ターゲットウェ
ファ上のイオンビームの走査は通常、速度の変化により
生じる揺らぎの変化を避けるために機械式駆動装置が加
速されあるいは減速されるときに妨げられる。概して、
イオンビームは組法入時間の３０％〜６０％だ＋−７タ
ーゲツトウエフアに向けられるであろう。それによって
、与えられたドーズ量及びそれに反する生産高を達成す
るためにイＸｊ加時間を必要とする。１９８６年１２月
３０日にｒＯｋｉＨｕｃｌ＋ｉその他に与えられ米国特
許節４，６３３，１３８号は、イオン注入器を開示して
おり、その中でビーム走査の幅は幅センサーに応答して
ウェファの形状の幅に近付くように制御されている。ウ
ェファの速度は異なる掃引幅から生じるドーズ量の変化
を補正するように制御される。１９８１年４月７日にＤ
ａｋｋｅｒその他に与えられた米国特許節４，２６０，
８９７号は、イオン注入のための技術を開示しており、
その中でビーム掃引はターゲットの形状と一致するよう
に制御されている。ターゲットの各側部上にある湾曲し
たセンサーがイオンビームを検知し、掃引の反転を始め
る。１９８３年１２月２０ＥＩにＲｏｂｅｒＬｓ。

Ｉ＋その他に与えられた米国特許箱４，４２１，９８８
号はイオンビーム走査のための技術について開示してお
り、その中で、走査幅は予め定められた走査時間の連続
によってターゲットウェファの幅との一致を実現されて
いる。

従って、本発明の全体的な目的は改善されたイオン注入
の方法及び装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、半導体ウェファの比較的精
密精確なイオン注入量を比較的高い生産量をもって達成
するための方法及び装置を提供することである。

更に本発明の目的は、高効率ビーム走査によるイオン注
入のための方法及び装置を提供することである。

更に本発明の目的は、イオンビーム走査効率に不都合な
影響を与えずにイオンビーム強度を測定するためにビー
ム検知器が用いられる、イオン注入のための方法及び装
置を提供することである。

更に本発明の目的は、高効率イオンビーム走査を提供す
るように被加工物の機械的加速及び減速の間に注入が行
われる、イオン注入のための方法及び装置を提供するこ
とである。

本発明にしたがって、上記及びその他の目的及び利点が
イオン注入のための方法及び装置の上に達成される。

［課題を解決するための手段］ 本発明の１つの見地に従うと、イオン注入装置は、イオ
ンビームを発生させるための手段、被加工物に関して第
１の方向にイオンビームを走査するための第１走査手段
、該第１の走査手段とともに被加工物上にイオンビーム
が分配されるように被加工物に関して第２の方向にイオ
ンビームを走査するための第２走査手段、並びに、イオ
ンビームを検知し、イオンビームの強度に相当する信号
を発信させるために被加工物に近接して置かれた１５ 検知手段から成り、１１１１記第１走査手段が第１走査
インターバルの間、前記被加工物及び前記検知手段を横
切るビームを走査するための手段と第２走査インターバ
ルの間、被加工物の最大の大きさよりも実質的に大きく
ない領域を横断するイオンビームを走査するための手段
とを有しているところの装置である。

本発明の好適実施例において、第１及び第２の方向は直
角をなす。第１走査手段は概してランプ形走査信号に応
答して第１の方向にイオンビームを偏向さぜ、第２走査
手段が第２の方向に被加工物の機械的移動をさせる。一
つの好適実施例に従うと、第１走査手段は第１走査イン
ターバルの間には第１走査信号を含み、第２走査信号イ
ンター・パルの間には第２走査信号を含む走査信号を発
生させるための手段を含む。イオンビームが被加工物上
のみで走査される第２走査インターバルは、好適には第
１走査インターバルよりも長い。第２走査信号は好適に
は第１走査信号よりも遅い走査速度を用いる。また別に
、第２走査信号は第１走６ 査信号の走査速度とほぼ同じ走査速度にすることもでき
る。この場合は、被加工物は好適には第２走査インター
バルの間複数回走査される。

一つの好適実施例においては、走査信号を発生させるた
めの手段は第１走査インターバルの間、被加工物と検知
手段とを横切る単一の速い走査をもたらし、第２走査イ
ンターバルの間、被加工物を横切る単一の遅い走査をも
たらすための手段を有する。第２走査インターバルの間
、イオンビームは該イオンビームの断面のうち予め定め
られた部分（典型的にはイオンビームの直径の半分の大
きさ。）によって被加工物の端を越えて走査される。検
知手段は第１走査インターバルの間のみに走査されるの
で、イオンビームは注入時間のより長い時間被加工物に
供給され、ビーム使用効率が増加される。

本発明の別の見地に従うと、イオン注入装置であって、
イオンビームを発生させる装置、被加工物に関して第１
の方向にイオンビームを走査するための第１走査手段、
該第１の走査手段とともに被加工物上ににイオンビーム
＼が分配されるように被加工物に関して第２の方向にイ
オンビームを走査するなめの第２走査手段、第２の方向
に沿ったイオンビームに関する液加］ニ１勿の位置を監
視するための装置、並びに、被加工物が第２の方向にお
いて予め定められた距離でイオンビームに関して動く都
度、前記監視手段に応答して１つまたはそれ以」二の走
査をもたらすための手段、とから成る装置が提供される
。

一つの好適実施例において、第２走査手段は第２の方向
のイオンビームに関する被加工物の機械的移動のための
手段から成る。前記機械移動手段は被加工物に対し、イ
オンビームに関する往復運動を与える。本発明は機械移
動の大きさを減少することを可能にし、それによってビ
ーム使用効率を改善する。走査は各機械移動の端部にお
ける加速及び減速の間、ドーズ量の均一性に不都合な影
響をノｊえることなく進む。その結果、イオンビームは
機械走査サイクルのより大きな部分にわたって、より幼
児的に利用される。一つの実施例においては、第１の方
向における走査信号番ｊ、被加工物が予め定められたｆ
（１：　ｍｌｃて第２の方向に移動さぜられるたびに発
ぜられる。それ故、走査線は第２の方向の速度変化に拘
わりなく被加工物上に均一に分配される。

［、実施例］ 図面、特に第１図を参照すると、本発明にＵ（ｌいイオ
ン飛翔経路の電界及び磁界偏向の双方を用いるイオンビ
ーム走査装置１０の要素が示されている。

イオン源（図示せず）からのイオンビーム１２は初めに
電界偏向板１４及び１６を通る。該偏向板には振動電圧
波形１８が比較的高い周波数（典型的には１゜０００　
Ｈｚ　）で供給されている。この電界偏向場は偏向板１
４及び１６からのイオン飛翔経路の発生角度を、第１図
に示したように経路１２ＥＩ、１２１Ｊ、及び１２ｃの
ように変える。これらの経路は各々時間０、”Ｉ”／４
、及び′「／２に対応する。ここで、１゛は波形１８の
周期である。飛翔経路１２２し及び１２１：＋もまた各
）ｚ時間］゛及び３Ｔ／４に対応している。走査された
ビーム中のイオンは次に模型の一定で均一な界磁石９ ２０に入る。該界磁石の形状はそこから出るイオンが該
磁石２０への初期入射角度に拘わりなく、全て平行な飛
翔経路１２ａ′、１２ｂ’及び１２ｃ“に従うように作
られている。しかし、前記磁石から出るイオンの位ｉσ
は、偏向板１４及び１６に供給される振動電圧波形１８
の周波数で急速に変化している。

第１図は更に偏向磁石２０を示しており、該磁石は典型
的には扇型磁極片にまいた巻線を有する電磁石であり、
その一つが示されている。該電磁石は先端を切り欠いた
模型であり、幅の狭い切り欠き先端部２０ａ、幅の広い
遠端部２０１〕、偏向器に面した入射面２０ｃ及びそれ
と反対側の出射面２０ｄを有する。ビーノ＼１２の初期
軸線２２は走査偏向が無いので、入射面２０ｃと出射面
２０（１を延長した交点２４と同一空間を占めるように
図示されている。

第１Ａ図には第１図に略示された磁石２０に対応する偏
向磁石２６が詳しく図示されている。図示された偏向磁
石２６は一対の先端切り欠き模型をした扇型磁極片２８
及び３０を有し、それらの間に均一の間隙を取って正確
に重ねられている。各磁極片は０ 幅の狭い切り欠き端部２８ａ、３０ａと、図示されてい
るように前記切り欠き端部と平行な幅の広い遠端部２８
ｂ　、３０１）を有している。更に、各磁極片は切り欠
き端部と遠端部との間の一方の側部に伸び、イオン源に
面し、出射面２８　ｄ　、３０　ｄと斜めに向かい合っ
た入射面２８ｃ、３０ｃ：を有する。

第１Ａ図は更に、磁界偏向器２６であって、偏向されて
いないビーム３２の初期軸線が切り欠き１は極片端部２
８ａ、３０ａの基部を通るようにイオン源に向けられた
磁界偏向器か図示されている。偏向器３６によるビーム
の偏向は、偏向されていない源ビームを走査ビーノ＼に
形成する。走査ビームの外側の飛翔経路３２ａ、３２ｃ
は、第１位置３８と第２位置４０との間であって、図示
したように磁極片端部２８ａ、３０ａ及び２８ｂ、３０
ｂとの間の磁石間隙を通る。

偏向磁石の形状は第１Ａ図で初期ビーム軸線３４が第１
図の装置よりも走査ビームの飛翔経路３２ａにより近付
けて示されており、（そこでは初期軸線２２は磁極片の
外部で、ＵＪＪり欠き端部２０ａを越えて平面交点２４
に向かう方向）＼と通っている。）ビ−ムを初期軸線３
４から所望の走査飛翔経路にシフトするのに物理的にコ
ンバクｌ−であり、低い偏向電圧（例えばＤＣバイアス
）の点で有利であると当えへれる。

更に、第１及びＩＡ図の磁石の形状は、図示されている
ように均一な間隙幅をもって作られるときは、切り欠き
端部２８ａ、３０ａ及び遠端部２８ｂ、３０ｂとのあい
だの間隙に沿って均一性の高い磁場をもならず。このこ
とは特に磁極片が図示されたように切り欠かれておらず
に１点または同様な入射面と出射面との間の同様な狭い
幅まで伸びる扇型磁石であると、磁石のより狭い端部に
不均一な磁場を作ってしまうことで対照的である。

第２図を参照すると、第１図の偏向磁石２０から出る低
エネルギー走査されたイオンビームに後段加速を導入す
るために、本発明に従ったスロットの付けられた加速電
極４２．４４が示されている。正のスロットのイ」けら
れた電極４４と設置された電極４２とが、それらの間に
軸線方向の加速電場を確立し、該電場は飛翔経路１２ａ
　、１２ｂ”及び１２ｃ”上の走査されたイオンビーム
のエネルギーを急に増加させる。走査場を通過した後の
イオンの加速は、低エネルギーイオンに働く電界及び磁
界偏向場の強度が加速後に偏向させるのに必要とされる
のもよりも用例的に小さいので、有利である。

更に第２図を参照すると、各電極４２．４４は各々、第
１図のビーノ＼１２の走査方向４３を横切るように測ら
れた−様な幅のスロワ１ｉ２ａ、４４ａが付けられてい
る。ビーム走査方向４３に沿って計られた各スロットの
長さは、平行走査ビームに用いられるので等しい。各電
極に円形アパーチャが付けられた従来技術のイオンビー
ム加速器とは対照的に、本発明が提供するスロワ）−（
−１き電極は、走査ビームを周辺電界収束場に任せ、そ
れは走査ビーム全体の幅に沿った、即ちスロワ１−の長
さに沿った同じ値を有し、また、同じ収束方向、即ち図
示した各電極の平面内で走査方向４３に直角な方向を有
する。

走査ビームの各飛翔経路のための、加速器におけるこの
均一なフリンジ場の達成は、精密正確なビーム飛翔経路
を実現する手段において有利である。

３ 更に、加速電極にスロワＩ−の付いたビーム通路の提供
は、円形電極通路を有する等価の加速器よりもずっとコ
ンパクトな構成の加速器を可能にする。

第１及び２図に図示したようなイオンビーム走査装置の
一実施例においては、イオンビームは第１図に図示した
ような偏向器部分で３５キロボルトの大きさのエネルギ
ーを有し、第２図の加速器によって２００キロボルトの
レベルに加速される。該イオンビームは第２図の加速器
中で１７４インチ（約０．６４ｃ＋ｎ）の高゛さであり
、走査幅は１０インチ（約２．５４ｃ＋ａ）である。こ
の実施例のための加速器電極スロットは１．６インチ（
約４．０６ｃｍ＞のスロワ１〜幅と１４インチ（約３５
．５６ｃｎ＋）のスロット長を有する。このように各加
速器電極のスロットは約ＩＯの縦横比、即ちこの実施例
では８．７５の縦横比を有する。更に一般に本発明は、
３を超える縦横比の加速器電極スロワＩ・が実施される
。

第２Ａ及び２Ｂ図は更に、平行走査イオンビームのため
の加速器のｉｌ’Ｆ　３ｔｌな構成を示している。従来
のように加速器は抵抗器内で軸線方向に一列に４− 並べられ、平行ビームが通過する全く同一のスロット４
９ａ、４９ｂ　、４９ｃ　、４９ｄ　、４９ｅ及び４９
ｆが設けられた一連の電極４６ａ、４６ｂ　、４６ｃ　
、４６ｄ　、４６ｅ及び４６ｆを有する。外部加速器電
源４８が入口電極４６ｆに接続され、該電極を高い正電
位に維持しており、抵抗器５１が図示のように電極間に
接続され、その結果、連続する電極の電位が入口電極４
６ｆから出口型１４６ａへと進むにつれて抵抗器に比例
して下がる。電気的に絶縁された物質５０ａ、５０ｂ。

５０ｃ　、５０ｄ及び５０ｅの連続するフランジ付きハ
ウジングが、図示のように間に電極を挟んで軸線方向に
連続して組立てられており、走査ビームの入口及び出口
のために軸線方向の端部にのみ開口のある加速カラムを
形成している。加速器は従って、別のイオン注入装置の
要素が組込まれているときは、従来のようにその中に所
望の真空状態を確立し、維持するために外部真空装置に
よって排気され得る。

第３図を参照すると、数多くの有利な特徴を持つイオン
ビームを作るために本発明に従った各種の要素からなる
イオンビーム光学部５０が示されている。質量分解能は
８０よりも大きい。装置５０はＪ−次元内で１．．００
０ヘルツを超える率でビームを走査する能力を有する。

走査の振幅及び波形は容易に制御できる。物理的レイア
ラＩ・はコンパクトである。ターゲット」二のビームの
大きさ及び形状は比較的容易に制御し得る。

適切なイオン源５２からのイオンの質量選択は、分析磁
石５４及びイメージスリッＩ・５６によって達成される
。分析されたビーム５８ａはターゲット６４上の走査さ
れたビーム５８の大きさ及び形状の制御が可能な四極磁
石レンズ６２及び６４によって収束される。収束された
ビームは走査のために偏向板６６に入り、次に第１及び
ＪＡ図を参照して上述したように偏向器７２へ方向を変
え、その後、第２．２人及び２Ｂ図を参照して記載した
ようにスロットの付いた電極を含む加速カラム６８を通
過する。高電圧ケージ７０がイオン源５２、分析磁石５
４及びイメージスリット５６、収束磁石６２及び６４、
偏向板６６並びに磁石鋼内器７２を取巻いている。更に
、この種の装置においては一般的であるように、真空チ
ェンバ及び真空ポンプ系がイオン源５２からターゲラ１
−６４を含むビーム５８の全経路を選ばれた高真空状態
に維持する。

第３Ａ図は第３図の系と類似したもう一つのイオンビー
ム注入器系５０′を示し、イオンビーム５８のイオン源
５２゛を有している。イオン源５２“からのビーム５８
゛は分析磁石５４′、分解スリット５６′、磁気四極二
重収束ザブシスアム６２”−６４’、電界偏向器６６゛
及び典型的には双極磁石構造体を用いる磁界偏向器７２
′を通過する。偏向器７２′は第１及びＩＡ図の構造体
が使用でき、又、同時係属で一般譲渡されている、１９
８６年８月２５日に出願された米国特許出願第８９９，
９６６号に開示されたｍ遺体を用いることもでき、その
開示は本明細書中に組入れられている。系５０“の前記
要素は高電圧ゲージ７０′内に有り、該ゲージは高圧電
源７４が数酊キロボルト以上で、典型的にはにｔ、ｌＦ
、持する静電位状態にある。

その系はまた真空ポンプ７６及び真空エンクロージャ７
８を有し、真空密閉チェンバであってその中をビ７ −ム５８がイオン源５２′から真空密閉端部ステーショ
ン８０内のターゲット６４′ｌ＼と進むチェンバを提供
する。

更に第３Ａ図を参１（（（すると、図示された系５０゛
には第２．２人及び２Ｂ図を参照して上述したタイプの
加速カラム６８°が含まれており、そこから走査ビーム
５８（が端部ステーション８０に入る。該端部ステーシ
ョンでは半導体ウェファや他のターゲラ１〜６４′がビ
ーノ＼による照射にさらされ得る。

図示された分析磁石５４゛は、イオン源５２′から出た
ビームの経路に９０°を僅かに超える変化を与える。更
に、この経路の屈曲は同じ方向、例えばスキャナー６６
゛が与えるビーム偏向のような第３Ａ図にお（”］る時
計回り方向である。偏向器７２′によるより一層の偏向
は、走査ビームに平行な飛翔経路を持たせ、例えば半時
計回りのような反対方向になる。この配置によって走査
ビームは第３図の手段による場きのように系５０の一方
の側に位置させられるたりてなく、第３Ａ図の右側に示
されているように系の中央にも位置させられる。

８ 実際の手段に対応する第３及び３Ａ図によ（いて注入器
から出てターゲラ１〜ｌ＼進むこの走査ビームの相対位
置の指示と第３Ａ図に示された配置は有利であり、好ま
しいと考えられる。第３Ａ図の配置及び幾何学的関係の
一つの利点は、ターゲット６４が置かれている端部ステ
ーション８０が、高電圧エンクロージャ７０′の中央即
ち、第３図に示されたようなｍ−）の先端部よりも第３
Ａ図に示された平面図レイアウトの上部及び低部の間の
中はどに置かれ得る。第３Ａ図の系５０゛は、イオンビ
ームの経路を９０°よりも僅かに大きく変える分析磁石
５４゛を用いることにより、幾何学的なコンパクトさと
、ある程度の対称性を達成する。図示した一例において
は、第３図の分析磁石５４はビーム経路をほぼ９０°変
えているが、それに対して第３Ａ図の磁石５４′は１０
０°の変化を与えている。分析磁石５４゜に関する走査
（扁向器６６°による偏向の付加的角度は、例えばどち
らも時計回りの偏向であり、第３Ａ図に明らかなように
さらに系５０゛の物理的コンパクトさと対称的な形状を
達成する要素である。

更に、偏向の付加的角度は、第３図の偏向板６６に関し
て、第３Ａ図の偏＋ｈＪ板６６′の走査電圧に求められ
るＤＣバイアスを直接に減少させる。

第４図を参照すると、ビーム強度を制御するのに有用な
信号をもたらすためのゆっくりと並進運動するファラデ
ー検出器が図式的に表されている。

ファラデー検出器又は他のイオンビーム測定装置８２は
、第１図のように作られ、第４図のようにスロット型加
速コラム６８によって加速された走査イオンビーム１２
を通るように低速並進運動する。ファラデー検出器８２
は、ビーム走査と同一の方向に低速並進運動し、ファラ
デー検出器８２の位置の関数として累積されたビーム電
流又はドーズ量が測定され、位置の関数としてのイオン
ビーム強度の信号表現をもならず。この信号は第１図の
電界偏向板１４−１６Ｊ二の振動電圧の波形１８（第１
図）を調節する。それによって、累積ビーム強度が走査
の全長にわたり、−様となる。電圧波形がターゲット平
面上の任意の点においてイオンビーム走査速度５（Ｘ）
を生じさせると仮定する。ここで（に）は走査方向であ
る。もしくｘ）ににおける測定電流が１（ｘ）ならば、
所望の電流が（ｉ、）　（ある所望の一様ドーズ量（ｄ
ｏ）に対応する）であり、必要な走査速度は以下のよう
になる。

Ｓ’　（ｘ）＝　Ｓ　（ｘ）Ｘ　ｉ　（ｘ）／　ｉ　ｏ
　　　　（Ｅｑ、　１　）走査速度は、電圧波形の勾配
（ｄＶ／ｄｖ）に直接に関係する。従ってｄＶ　／ｄｔ
を走査長にわたり、点ごとに補正してゆくことによって
、全ての値（ｘ）について同一の均一なドーズＭ　（Ｄ
　ｏ）　ｇ　ａ維持される。

本発明は、広範囲なイオン種やイオンエネルギーにわた
って半導体イオン注入を行うために均一なドーズ量が必
要な場合に、特に有用である。ある特定の動作パラメー
タに要求される走査速度５（ｘ）は、イオン直径の変化
や、理論的には容易に予測できない磁気及び電界偏向器
の非線形性などに従って変化しうる。第４図に示したよ
うに、これらの急速な変動に対して測定及び補償をなし
得る能力は、著しい利点である。これらの技術を組入れ
る装置は当技術分野において周知であるので、１ ここでは詳述しない。

第５図参照すると、イオンビームの高速走査の方向に対
して横方向にゆっくりと機械的にターゲットを走査する
ためのａｔｗ的並進装置が示されている。これによって
、２次元のターゲット表面上において均一な照射が達成
される。ターゲット８４は、イオンビーム走査方向に直
角の方向において速度（Ｖ）で機械的に並進する。幅（
ｓ）の入口スロットを有する固定ファラデー検出器８６
によって、ビームが走査領域の一端においてサンプルさ
れる。もし、全ターゲット表面にわたって経路毎の均一
ドーズ量ｄ０が望まれるならば、機械走査の速度は以下
のようになる。

ｖ　（ｙ）＝　ｉ　Ｆ（Ｆ）／　Ｓ　ｄ　ｏ　　　　　
（Ｅｑ、２　）ここで１Ｆ（ｙ）は、ファラデー検出器
８６内の測定平均電流値である。走査速度が適切な制御
機構によって連続的に最新化される。かくして、ビーム
電流値の緩やかな変動にも拘わらず、均一なドーズ量が
保証される。走査速度を最新化するための制御ｍｔｍは
当技術分野において周知であるので、ここ２ では詳述しない。

第６図は走査ビームイオンビーム注入装置９０を示して
おり、該装置はタータフ１〜表面にわたって均一な又は
他の選ばれたドーズプロファイルを達成するために、注
入処理中、少なくとも選ばれた時間又は位置で（好まし
くは時間及び位置の双方とも実質的に連続して）ターゲ
ラ１〜物体をビームにさらすことを制御する。図示した
装置９０がこの機能を提供する。少なくとも部分的には
ビームがターゲット上に照射される時間の変更によって
、イオンビーム電流の変化を補正する。

図示した装置９０において、イオン源９Ｚはイオンビー
ム９４を偏向要素９６に向けている。該要素はタータフ
１〜表面１００を横断する走査経路９８に沿ってイオン
ビームが前後に横断するようにビームを偏向させる。前
記偏向要素は好適には電界走査及び磁気偏向を用いてお
り、平行な飛翔経路の３Ｆ面走査ビーム１０２を作る。

図示した走査飛翔経路は一つの端の位置、即ち初期位１
ｉ１０２ａから別の端の位置１０２ｄの範囲である。前
記位置１０２ａは図示したように（４’４　ｆｉｌ　’
ｒｌｆ、　（＋γＶＯに対応し、し−ｈは走査経路９８
の一端のビームストップで遮断される。後者の飛翔経路
はもう一方の一端で走査経路９８と交差し、Ｊ二た限定
する。それはタータフ１〜面１００を越え、ファラデー
カップ検知器１０６を越える。図示された検知器］０６
はタータフ１〜表面１００に近接配置され、走査経路９
８に沿って測定される幅（ｓ）のスリッＩ・を有する。

かくして、偏向要素９６の偏向板を横切って電圧（Ｖ。

）（出来る限り０ボルト）がある。前記偏向要素９６は
、ヒーノ＼ス１ヘツブ１０４上にあり、タータフ１〜表
面１００に当たるビームイオンの無い走査されたビーム
飛翔経路１０２ａを作る。（■１）と（■３）との間の
偏向電圧に応答して偏向要素９６は、ターゲツト面全体
９８に沿ってターゲット面１００上を次第に走査し、フ
ァラデー検知器１０６のアパーチャを横断して掃引する
ためにタータフ１〜表面を越えて伸びる飛翔経路を持つ
ビーノ＼１０２を作る。

イオンビーム１０２の各掃引に応答して、検知器１０６
は電）ＡＬパルスを作る。該電流パルスはその走査にお
けるイオン電流密度に比例する時間累積により特徴づけ
られる。検知された電流のこの時間累積は、偏向要素９
６の作動を制御するためにドース制御器１１８に供給さ
れるフィードバック信号として用いられる。

第６図の装置９０は更に、シャフトによりターゲット運
搬器１１０に連結された並進駆動器１０８を有している
。前記ターゲット運搬器１１０上には半導体ウェファの
ようなターゲット物体１１２が取付けられる。並進駆動
器１０８はターゲット運搬器１１０を走査経＃Ｉ９８を
横断する方向、即ち、矢１１４で示された方向で、ター
ゲツト面全体が走査経路９８から外れる位置（図示せず
）、例えばその下、からターゲット表面が完全にもう一
方の側に、例えば走査経路９８の上方に繰る位置まで動
かずことが可能である。

位置検知器１１６は矢印１１４の移動軸に沿ったターゲ
ット物体１１２に対応して、ターゲット運搬器１１０に
連結されている。センサーは時間の関数としてターゲッ
ト位置信号を作り出す。該信号は更にターゲラ１〜物体
上のイオン注入供与量を制御するために、５ ドーズ制御器１１８に供給される。図示されたドーズ制
御器１１８もまた並進駆動器に接続されている。

第７Ａ乃至７１−図は、様々な走査電圧波形のグラフで
あり、時間の関数として表されている。それらは照射ビ
ーム９４を偏向して平坦走査ビーム１０Ｚを形成するた
めに、第６図の装置９０の偏向要素９６の電界偏向板に
供給される。各々の偏向波形の周波数は、好適実施例に
は経路９８を横断するビームを走査するために充分高く
、例えば１，０００Ｈｚである６前記ビームは比較的早
い第１走査速度で、第２走査速度よりも充分に早い走査
速度をもち、並進駆動器１０８は機械的にターゲット運
搬器１１０を並進させる。このことは、図示された装置
９０における第２走査運動が第６図に示されるように走
査ビーノ＼１０２の飛翔経路と直角をなし、イオンビー
ムが沿って走査する経路９８と直交している。

第７Ａ図に示した偏向波形は、走査ビーム１０２をター
タフ１〜表面１００を横断するように一方向に均一に走
査させ、次に反対方向にタイムインターバル（１）で走
査させる。走査ビームは次に飛翔経６ 路１０２ａに止どまり、更に時間（Ｔ）までビーノ＼ス
１〜ツブに向りられる。かようにして、時間（１）と（
Ｔ）とのタイムインターバルの間、偏向電圧は（ＶＯ）
に維持され、走査ビーノ＼１０２はターグツｌ−面１０
０上を窯口・１ぜずにビームスｌ−ツブ１０４上を照射
する。この中純な前後走査によってターゲット表面１０
０に照射されるリニアイオン密度（ｈ）は、以下の方程
式で与えられる。

１】＝ｋｉＬ　　　　　　　　　　　（Ｅｑ、３）ここ
で、 （ｉ）は経路９８に沿った単一走査の経路内でファラデ
ー電圧検知器で測定されたビーム電流である。

（ｋ）は装置のジオメＩ・リーに依存する定数である。

走査に対する所望のドーズが（ｔｌｏ）であり、ドーズ
制御器１１８が電流検知器１０６から受ける電流応答信
号が、より大きい又はより小さいドーズＪｉ（ｈ）が導
入されるようなビーム電流であることを示すとき、ドー
ズ制御器は所望のドーズからの外れを完全に補正すると
まではいかずとも、外れを小さくするように応答する。

特に、制御器は偏向要素９６によってもたらされた走査
偏向率を増減させる。ビー１１の次の走査の走査時間は
（ピ）であり、Ｌ’＝ＬＩ＋。／　Ｉｔ　　　　　　　
　　（Ｅ　ｑ　、　４　）である。

従って第６図の装置（９０はこの方法で各ビーム走査に
関し、あるいは１つ又はそれ以上の走査の選ばれた組み
の各々に関し、第１走査時間を変えて、ターゲラＩ・面
を横断するビームの遅い走査の過程の間、即ち、矢印１
１４の方向におけるターゲットの並進の間にビーム電流
に起こる変化を補正する。

更に第６及び７Ａ図を参照すると、ターゲット物体が一
定の速度で並進する連続走査の間、ターゲット物体上を
覆うイオンビームの与えられた増加量を維持するために
、好適に各ビーム走査を開始するための時間（Ｔ）は変
化しない。機械的並進方向に沿ったターゲット運搬器１
１０の機械的運動の速度が一定で、（Ｖｏ）に等しいと
ころでは、方程式４に示された早いビーム走査時間の修
正は一定の繰り返し時間（Ｔ　Ｏ）で表される。該時間
（Ｔｏ）は矢印１１４に沿ったターゲット物体１１２の
繰り返し間隔に相当し、 ｖ、’「。　　　　　　　　　　　　　　（Ｅｑ、５）
に等しい。

装置９０はまた、以下に示す走査持続時間を確立するこ
とによって、機械走査速度における変化の補正をするこ
とができる。

ｔ　＝　ｔ　ｄ６ｖ　／　ｄｖ　ｏ　　　　　（Ｅｑ、
６　）ここで、 （Ｖ）は矢印１１４の方向におけるターゲット運搬器１
１０の測定された並進速度である。

ｖｏは所望の一定の並進速度である。

代わりに、ドーズ制御器１１８は並進速度（Ｖ）の変化
を補正するために、繰り返し速度（Ｔ）を変えることが
出来る。これは、ターゲット運搬器１１０が一定の間隔
■。Ｔｏにわたる増加した並進運動を完了するたびにイ
オンビームの各走査の開始をさせる、即ち、トリガーす
ることで達成できる。

万一並進速度が異なる値Ｖに変化したときは、ドーズ制
御器１１８は自動的に次のビーム走査をトリガーして、
以下のような繰り返し速度（Ｔ）が現れ９ るようにする。

ｖＴ＝ｖｏＴｏ　　　　　　　（Ｅｑ、７）第７Ｂ図乃
至第７Ｆ図は、偏向要素９６によるイオンビーム走査の
ための別の波形である。第７Ｂ図には３つの前後走査が
３つの全ての走査の後で、第７Ａ図を参照して記述した
ように補正操作を行う前に現れる積分とともに示されて
いる。第７Ｃ図には操作経路９８を横断する一つの方向
においてのみ現れるリニア走査が示されており、その後
に急速に、殆ど瞬間的に開始電圧（■。）に戻り、各々
の一方的なリニア走査の後に現れる積分を伴っている。

第７Ｄ図には本質的には第７Ｃ図の波形が示されており
、ターゲットから外れた位置、例えば飛翔経路１０２ａ
からターゲット表面１００の縁へビーム１０２を急速に
進ませるために付加的にステップが重ねられている。第
７Ｅ図には本質的に第７Ａ図と逆の波形が示されており
、ビームストップ１０４はターゲット表面の端部にあり
、電圧（ＶＯ）は走査要素９６に供給される最大走査電
圧である。第７０ Ｆ図はイオン光学系における他の非線形性、例えば偏向
要素９６内の電界偏向板の電圧７４８向角度特性、を補
正するのに都合良く用いられる非線形走査波形を示して
いる。

第８Ａ及び８Ｂ図はともに、ターゲット物体上の総イオ
ンドーズ量を補正するための、本発明の更に有利な実施
例を示しており、それはターゲット物体に第６図の装置
９０のビーム走査経路を多数回（Ｎ）横切らせることに
よりなされる。本発明のこの実施は、好適には注入操作
中の時間の関数としての並進位置の測定が含まれる。

上記の装置９０は操作時間（１）をイオンビーム電流中
の小さな変化の補正に適合させることができる。しかし
、ビーム電流（ｉ）の減少が例えば、方程式４の継続時
間（ｔｏ）が繰り返し時間（Ｔ）よりも大きく、（Ｔ）
が対応して大きく成らないときは、ビーム電流減少の補
正は不充分であろう。しかし、本発明に従った第６図に
示されるドーズ制御装置は、適切な補正をなし得る。第
８Ａ図はターゲラ）・表面１００を示し、第８Ｂ図はビ
ーム経路９８を横１１１１する、即ち第６図の並進軸線
１１４の方向の、位１反ｙの関数としてのイオンドーズ
のグラフである。

ドースが生しさぜられる毎に、ターデフ１〜表面１００
は位置ｙ＝ｙ＋にあり、例えばターゲット物体の並進走
査（Ｎ）の各々の間、ビーム検知器１０６で測定され、
それに先立って同じターゲラ１〜物体が同じ並進位置に
いた全ての時間に蓄積されたドーズに加えられる。この
蓄積されたドーズ情報はドーズ景制御器１１８（第６図
）のコンピュータメモリーに記憶される。ドーズ情報は
、ステップの大きさ即ち、連続する測定と（■。′ｌ″
。）に等しい位置との間のｙの増分とともに、異なるｙ
の値に対応して異なるメモリー位置に蓄積され、記憶さ
れ得る。

次に並進運搬器１０８はターゲット面１００を同じ位置
ｙｌに運び、第８図のようにそのときの並進の終わりで
要求されるドーズと位置（ｙ＞で測定された蓄積された
ドーズ（ｂ）との間の差が等しくなるように、急速電界
走査時間りが調節される。この差が大きずぎて引き続く
ビーム走査の繰返し時間（１゛）内では補正されないと
きは、ドーズ制御要素１１８が次のターゲラ１への並進
の過程で、即ち、次にターゲラ１〜物体１１２が位置（
ｙ、）に入るときに、連続して補正することができる。

注入走査のために始めに特徴づ（′）られた（Ｎｏ）の
並進の終わりで、更に続く並進走査が幾つかのターゲラ
１−位置、即ち、さらなるイオン１〜−スが要求されな
い位置についてＬ＝Ｏで、そして、それらの並進位置の
みに即ち軸線１１４に沿った位置のみに現れる照射で実
行されても良い。前記位置では蓄積された全ドーズが特
徴づけられた最終ドーズＤ。よりも小さい。この処理は
何れもドーズの均一性を改善し、均一性が実際に記憶さ
れ、表示されることが可能である。

第９図は、第６図の装置９０と本発明に従ったドーズ制
御器１１８を組ぎわぜなブロック図表現である。図示し
たようなドーズ制御器１１８はコンピュータメモリー１
２２とデイスプレィターミナルあるい４Ｊ同様の出力要
素１２４を協えた均一性制御コンピュータ１．２０を用
いている。第９図は、分離偏向電圧波形発生器９６ａに
接続されたｊｐ−走査イオン３ ビーム源９２．９６として、第６図のイオン源９２と偏
向要素９６を図示している。

位置センサー１１６は、ウェファ表面１００のｙ位置即
ち、矢印１１．４に沿った並進位置を表す電気信号を発
生させる。この信号は均一性制御コンピュータに供給さ
れ、また、図示したように直接あるいはコンピュータ１
２０を通してコンピュータ、メモリー１２２に供給され
る。図示されたデイスプレィターミナル１２４は（本装
置では工学的なものである。

）コンピュータ１２０とメモリー１２２に接続されてお
り、並進位置（ｙ）の関数としての蓄積されたイオン注
入ドーズの表示を提供する。

更に第９図を参照すると、典型的には電流積分器を含む
イオンビーム検知器１０６が積分されたビーム電流に応
答する信号を発生させ、該信号を制御コンピュータ１２
０に供給する。図示された配置においては、コンピュー
タ１．２０はまた偏向器ゼネレータ９６ａから走査継続
時間ｔを表す信号を受信する。制御＝１ンピュータ】２
０ζＪ蓄積されたドーズ爪信号、即ち、Ｄ＝ｋｉｔに対
応する信号を発生さ伺 ゼる。コンピュータメモリー１２２は各並進位置に関す
るこの信号の記憶をすることができ、ディスプレイユニ
ッ１〜１２４は前記のようにその信号を並進位置の関数
として表示できる。

均一性制御コンピュータ１２０はまた方程式６に従って
調節された継続信号（ｔ“）を発生さぜ、」二記（特に
第７Ａ図参照。）のように走査速度を変えるために前記
継続信号を偏向器ゼネレータ９６に供給し、注入操作中
の前記時間における実際の注入ドーズと所望のドーズと
の間の差を減少させる。

このようにして、第９図の装置は上記（特に第７Ａ図、
第８Ａ及び８Ｂ図に関する記載〉のようにドーズ制御操
作を実行し、処理する。

更に第９図を参照すると、図示したドーズ制御器１１８
はまた、第４図において検知器８２ヲ参照して記述した
ように、駆動及び位置感知ユニット１２６と連結した進
行ビーム検知器１２４を含んでいる。

前記感知ユニットは、イオンビーム上の走査に比べて遅
い速度でビーム経路９８に沿って進行検知器を動かず。

駆動及び感知ユニット１２６は、進行検知器１２４を経
路９８の外に配置させ、ターゲラ１〜運搬器１１０がタ
ーゲット物体を走査経路９８を横断させるために配置さ
れるとき、ターゲット運搬器から離される。ターゲット
運搬器１１０が走査経路から完全に離れているときにの
み、例えばターゲット運搬器が、完成した被加工物を外
し、あるいは新しい被加工物を載せるための着脱ステー
ションに動かされるときにのみ、図示された駆動及び位
置決めユニット１２６は走査経路に沿って進行検知器１
２４を動かず。

第９図の装置は進行検知器１２６及び走査の端部検知器
１０６の双方のために単一イオンビーム検知器の使用が
可能なことが解る。しかし、理解を助りるために第９図
では２−）のビーム検知器を用いる装置が示されている
。典型的にはファラデー型検知器の進行検知器１２４は
、走査ビーム１０２がターゲット経路９８をゆっくりと
横切るように検知器１２４を横切って掃引するときに作
られる電流パルスの数の時間積分に応答する信号（ｉ）
を検知する。

駆動及び位置決めユニット１２６は進行検知器１２４の
動きの制御に加えて、走査経路９８に沿った検知器１２
４の位置を認定する信号（ｘ）を時間の関数として展開
する。この位置信号は進行器が走査経路に沿ってゆっく
りと動くとき殆ど瞬間毎に進行器１２４の位置を認定し
、従って、信号はその都度検知器が経路に沿ったどこで
ビーム電流を測定しているのかを認定する。

偏向器電圧波形ゼネレータ９６ａは検知器１２４から電
流信号（ｉ）を受け、位置信号（Ｘ）を駆動及び位置感
知ユニツｌ−１２６から受ける。これらの信号に応答し
、概して均一性制御コンピュータ１２４と協働して、波
形ゼネレータ９６ａは偏向電圧波形を発生させる。それ
に応答して、走査イオンビーム源９２．９６がイオンビ
ームを走査する。偏向ゼネレータはビーｌ＼走査をもた
らずために波形を計算する。そのビーム走査はターゲッ
ト表面上の各ポイントにイオン電流の均一なレベルをも
たらず。あるいは又、経路を横切るイオンビームの各速
い走査の上に走査経路９８に沿った電流のもう一つの選
ばれた空間分布をもならず。このコンピュータ偏７− 白波形は以下の方程式によって表現される。

ｄＶ／ｄｔ　＝ｄＶ／ｄｔ。×工。／■。　　　（Ｅｑ
、８）ここで、■。は所望の理想ビーム電流であり、■
。

は偏向波形の勾配がｄＶ／ｄｔｏのときに進行検知器１
２４に測定された点（ｘ）でのビーム電流であり、ｄＶ
／ｄｔはＩ８とＩｏとの間の差を補正するために要求さ
れる波形に関する計算された勾配である。

即ち、第９図に示された本発明のドーズ均一性制御装置
は、ターゲット経路上の速い走査に沿った各ポイントで
均一な、あるいは、他の選ばれたビーム電流を達成する
ためにイオンビーム走査を制御する偏向波形を調整し、
修正することができる。前記装置は更に継続時間を調整
でき、それに対応して速い走査の速度の各々を調整でき
る。それは選択されたイオンドーズを各走査で、ターゲ
ット物体上のビーム走査の位置に従い更に選択された、
即ぢイオンビーム走査方向を横断する方向に沿って選択
された走査で、ターゲット物体に導入するための継続時
間（１）の調節によりなされる。

前記装置は更に、各ビーム走査が横断走査即ち走８ 査経路に関するターゲット物体の並進に対応して開始す
るときの対応する時間（Ｔ）を調節することができる。

前記装置は更にまた、横断走査の速度即ち並進の速度を
制御でき、また、ターゲット物体が横断走査される、即
ち走査経路９８を並進通過する回数を選択することがで
きる。このようにして、装置はターゲット物体上の各選
択された横断（即ち並進）位置で選択され、蓄積された
イオンドーズを提供する。これらの目的を達成するため
に、第６図のドーズコンピュータ１１８は、第９図に関
して記載したようにコンピュータメモリーとデイスプレ
ィターミナルとともにプログラム可能なデジタルコンピ
ュータを備えている。前記装置は、図示されたファラデ
ー検知器１０６及び１２４のようなイオンビーム電流感
知のための装置であって駆動及び位置センサー１２６並
びに位置センサー１１Ｂによって示されたような駆動及
び位置センサーを有する装置を備え、更に、走査イオン
ビーム源と連係して動作する偏向波形ゼネレータ９６ａ
を備えている。

第１０１λＩのフローチャー１へは例えば第９図の装置
９０による本′４１Ｌ明に従った集積回路製造の間の、
半導体ウェファのイオンビーム注大のための操作シーケ
ンスを示す１１図示されたシーケンスは、当業者が特定
の実行に関して詳細に変えることグ）できるものである
り、初期設定操作１３０を開始する。

典型的にはこの操作の間にセラ１へされるパラメータは
、半導体ウェファのための所望の総処理ドーズ、操作経
路を横切るウェファの数、１〜リガ一時間（Ｔ）と操作
継続時間（１）の公称値、及びビーノ＼走査方向を横断
する軸線に沿ったウェファ上の各位置に関する所望の走
査光たりのドーズを含む。

シーケンスは次に操作１３２により、（傷内波形、即ち
ゼネｌ／−夕９６ａが走査イオンビーム源に供給する波
形を更新する。この更新走査は典型的には、ターゲラ１
〜経路９８を横切るイオンビームの複数の速い走査を含
む。該走査は、少なくともビーム経路に沿った選択され
た位置でのビーノー電流、そして好適には殆ど連続的に
ビーム経路に沿った位置でのビーム電流を、進行検知器
位置を駆動及び位置センサーにより感知するとともに測
定するために、その経路の外にあるターゲラ１〜運搬器
１１０及び進行イオン検知器１２４を、ビーム経路９８
に沿ってゆっくりと動かずことによりなされる。図示さ
れた操作シーケンスは次に操作１３３に進み、そこでウ
ェファがターゲラ１〜運搬器１１０に載ぜられる。

操作１３４において、シーケンスは並進駆動器１０８に
よってウェファをビーム走査を横切る方向に並進させる
ことを開始する。ウェファが走査ビーム経路を横断する
間、図示したシーケンスには操作１３８による経路９８
を横切るイオンビームを走査するステップ、同時に、操
作１３６による位置センサー１１６で並進位置を感知す
るステップを含む。

図示したシーケンスは操作１３８で、少なくともウェフ
ァの最初に照射される領域がビーム経路９８を通過し始
める時までに、ビーム走査を開始する。

各Ｊｉ（ヤあるいは幾つかのビーム走査の選択された組
のｍ−）の走査の間、操作１４０で第９図のファラデー
検知器１０６によってビーム電流が測定される。

ビーム電流及び並進位置の測定結果に応じて、操１− 作１４２に示されるようにシーケンスはビームＩ・リガ
ー時間（’ｌ”）の１７Ｊ節とビーム走査継続時間（１
，）の調節が可能である。

各操作の４・３わりでシーケンスはビーム経路９８を横
切るウェファの並進が完了したかどうが、判断操作１４
４に示されるように決定される。否定の決定はシーケン
スを別のビーム走査の実行に戻す。

即ち、ウェファ並進及び操作１３４と１３６の位置感知
が続いている間は、操作１３８．１４０及び１４２を繰
り返す。従って、図示したシーケンスはターゲット物体
を横切るイオンビームの走査を繰り返す。それは、連続
したビーノ＼走査の一つあるいはそれ以上の組の全てに
ついて、−度に走査時間と走査開始時間を…ｆＪ節する
ことにより行われる。

図示したシーケンスは同時に、操作１４６で示したよう
にドーズ制御操作をし、並進速度を調節することができ
る。少なくとも一部は、操作１３６で並進位置の感知に
応答する。図示されたシーケンスはまた操作１４８を含
み、その間、第８Ａ図及び第８Ｂ図を参照して記述１−
たように、各走査に関２ するドーズ及び並進位置情報が記憶され、蓄積されたド
ーズが表示される。

操作１４４からの肯定的な判断、即ち全ウェファ表面が
照射されたとの決定、に応答して図示されたシーケンス
は更に判断操作１５０を実行し、ウェファ表面上の全て
の点で蓄積されたドーズが所望のレベルにあるかどうか
の決定、即ち付加的走査並進が必要とされるか否かの決
定をする。肯定的な判断は、走査１５２でシーケンスに
並進走査の数（Ｎ）を調整させ、シーケンスを別のウェ
ファの並進の開始、即ち操作１３４に戻ず。操作１５０
からの否定的判断はシーケンスを操作１５４に進め、そ
の時点でイオン注入処理が完成し、ウェファは運搬器か
ら外される。

本発明の特徴、例えば特に半導体ウェファのイオン注入
による集積回路製造における利点は、全ターゲット表面
」二に高い均一性のドーズ量を得るという特別の目的で
、半導体ウェファがイオンビームにさらされるステーシ
ョンでのイオンビーム照用の検知をし、ビームへの照射
を制御し、夕一ゲッＩ−物体」−の各位置での選択され
たイオンドーズ量を達成するために制御するための方法
及び装置にある。

本発明のドーズｆｌｄｊ御の見地のバックグラウンドと
して、従来技術には３つのタイプのイオン注入器がある
。その内の１つは、静止している半導体ウェファ或いは
イオンビームを照射される別のターゲットを２次元掃引
するイオンビームを用いる。

もう１つのものは、静止状態に維持されるイオンビーム
を採用し、ウェファ或いは他のターゲットが直交座標（
ｘ、ｙ＞または極座標（ｒ、Ｏ）の何れかの２次元内で
移動させられる。第３のタイプは、ウェファが一つの座
標軸方向に沿って動かされ、一方、イオンビームが別の
座標軸方向に沿って動かされる、ハイブリッド装置を用
いる。これらのタイプの各々において、一つの走査速度
は準平行ラインの非重複パターンが、即ち、ターゲット
上のビームの各トレースが他のものから外れているパタ
ーンがウェファ上に作られるような他のタイプよりも充
分に早い。

第１のタイプの注入器は、典型的な中間電流装置におい
て実施される。−度に１つのウェファが、掃引板または
他のビーム偏向器によってイオンビームを静電的に走査
することにより、注入される。

（ｘ）及び（ｙ）走査周波数は通常任意であり、もし、
固定させるならば、それらは、イオンビームパターンが
決まった繰り返しをしないように、例えばリサージュ形
状が作られないように決められる。

イオンドーズ＼の位置はイオン注入操作の間はどんな時
でも、大部分は判らない。

第２のタイプの注入器は、典型的には開口のあるスピニ
ング走査ディスクを用いる高電流装置に用いられる。Ｒ
ｏｂｅｒｔｉの米国特許節３，７７８，６２６号には、
角速度の幾何学的変化（１／Ｒに比例する。

ここでＲはディスク軸線とビーム遮断のとの距離である
。）を補正するためにディスクの半径方向速度を変える
ことによって、いかにして均一性がこの装置で得られる
かが記載されている。Ｒｙｄｉｎｇの米国特許節３，２
３４，７２７号は、（Ｒ）の測定を避けるために、走査
ディスクの半径方向に正確な走査５ スロットの位置決めをすることが開示されている。

別の従来の機構においては、走査スロットがゆっくりと
した走査方向にあることが要求される。偽ウェファのよ
うに振る舞う１つまたはそれ以上の走査スロッ１〜を用
いることにより、ディスクの後ろに取り付けられたファ
ラデーカップで測定されたビームパルスは、（Ｒ）の全
ての値でスロットを通して半径方向速度を連続的に調整
するのに用いられる。やはり、何れの時においてもビー
ム位置は殆ど判らない。

注入器の第３のタイプの例では、一方向に静電的に走査
され、スピニングドラムの内側或いは外側に取り付りら
れたターゲットウェファ上に当たるイオンビームを用い
る。代わりに、ゆっくり変化する磁場が開口スピニング
ディスクを半径方向に横切るビームを走査する。

これらの従来技術とは対照に、ウェファ或いは他のター
ゲット上のビームの位置を連続的に、或いは少なくとも
イオン注入の間の複数の選択された時間にモニター又は
決定し、注入過程の間の位＝５６ 置の関数としてのビーム強度のインジエン１−リーを木
質的に維持するための方法及び装置が提供される。その
装置及び技術は更に、ウェファ或いは他のターゲラ１〜
上に注入されているイオンドーズの直接の補正が可能で
ある。ドーズ補正の範囲は本発明に従って、注入中の正
規の過程の変化を十分に補正するには不十分であり、余
分の注入経路が実際上「ホールに満たされている。」状
態に即ち、ドーズ不足が維持されている状態を補正する
ように活性化される。本発明に従った方法及び装置は、
ウェファが注入装置から外され、その後に完全なウェフ
ァの注入或いはそのここの位置を完了させ、調整し或い
は補正するために、装置内で再配置する。

本発明のドーズ均一性制御の特徴は、下記の技術に従っ
て、上記３種類の各イオン注入器に応用される。ここで
記載された好適実施例は特にハイブリッド走査装置、即
ち、上記３タイプ装置に関する。

本発明のドーズ制御の特徴の１つの見地に従うと、その
方法及び装置はイオンビーム源、１つの半導体ウェファ
或いは複数のウェファ或いは別のターゲラ１−Ｔｈ体を
含むターゲット面、及び２つの座標軸に沿ったタータフ
１〜面を横切るイオンビームの相対運動をもならずため
の要素とを用いる。

一方向の相対運動は、第１速度であり、それは他の方向
の第２速度よりも十分に速い。本発明のこの実行は、ま
た、イオンビーム電流を周期的に或いはｊ！！択された
間隔で感知するための要素、電流感知のときにターゲッ
ト表面に関してイオンビームの感知位置を感知するため
の要素並びに、全ターゲット表面上で予め定められた所
望の値から注入されるイオンのドーズの如何なる逸脱も
減少するように第１速度及び／又は第２速度及び／又は
ターゲット表面に関するイオンビームの位置を制御する
ために、感知されたビーム電流及び位置に応答する要素
を用いる。本発明のドーズ景制御特性のための好適実施
例は、ハイブリッドタイプ・イオンビーム走査経路と共
同で記載されている。前記装置内ではイオンビームの高
速平行走査が高速１次元静電スキャナーで達成され、ま
た前記装置は線形機械走査又はターゲラ１〜物体の運搬
と共同で作動する。しかし、当業者には本発明の多くの
見地が他のタイプの注入器及びビーム走査装置に有利に
組み込まれうろことは明らかであろう。

本発明のドーズ景制御特性に従う１つの明白な実行は、
走査ビームが横断するターゲット経路に沿った少なくと
も複数の位置でのイオンビーム電流を感知することを含
む。各位置で感知されたビーム電流に応答する電気信号
は、ターゲット経路に沿った各位置で選択されたイオン
ビーム電流を達成するために、ビーム走査要素に供給さ
れる。

従って、本発明の実行はビーム電流に応答し、ビーム走
査の経路に沿った位置の関数としての電気信号をもたら
し、ビームが走査経路を横切るときに時間の関数として
のビーム走査運動の制御をするためにその信号を供給し
、経路に沿った各点部ら位置で選択されたビーム電流を
達成する。典型的には、所望の分配は高い均一電流であ
り、本発明のこの実施は非常に精密な結果を達成する。

９ 二σ）実施の好適な手段には、比較的速い速度でイオン
ビーム＼を走査し、多くの走査の間、走査経路に沿って
ビーム電流を感知することも含まれる。

そのビーム感知はターゲット物体が無いとき、走査速度
に関して低い速度で走査経路を横切る感知要素で達成さ
れることができる。本発明のドーズ制御特徴に従った、
別の特徴的実施は、半導体ウェファ或いは他のターゲッ
ト物体をイオンビーム走査経路に関して横切るように動
かすための方法及び装置を含み、連続するビーム走査が
ターゲット物体上の異なった近接位置で交差する。イオ
ンビームはターゲット物体全体を横切る間、選択された
時間間隔で感知され、ターゲット物体を横切る走査１回
につき１度ぐらいの割６で行われる。

このような感知毎のビーム走査経路に関するターゲット
物体の位置が示されている。このビーム測定及び位置情
報は連続する１つ又はそれ以上の走査のセットを制御す
るために供給され、連続する走査がターゲット物体上の
その位置に関する所望のドーズ景に正確に従うことを確
立する。

０ 更に別の実施は、ビーム走査経路に関するターゲット物
体の横断運動を監視し、ターゲット物体が選択された増
加量によって進められるときのみに１つまたはそれ以上
のビーム走査のセットを開始するための方法及び装置を
提供する。

従って、本発明のドーズ制御特性はビーム走査に沿って
、また連続する走査で両方の走査座標軸に沿ったビーム
位置の監視とともに、ターゲット物体がさらされるイオ
ンビームを感知するための方法及び装置を提供する。従
って本発明はイオンビームの監視のために、本質的にタ
ーゲット物体」二の全ての点での露出を提供し、各測定
点でのターグツｌ−物体」二のビーム位置監視を提供し
、また、ターゲラ１〜物体」二の注入ドーズの選択され
た空間分布を達成するために、各走査座標軸に沿ったビ
ーム運動の制御にこの情報を使用することを提供する。

本発明の実施は更に、選択されたドーズ分布を達成する
ためにターゲット物体上を横切るイオンビームを複数回
走査すること、及び、より高い精度でこの目的を達成す
るために連続する走査の数を調整することを含む。

本発明の前記特徴の実現は、通常コンパクトで与えられ
た最終ビームエネルギーに関して低い出力消費のイオン
ビーム走査装置を提供する。更に、前記走査装置は比較
的競争力のある製品に適している。更に、前記走査装置
は走査される物体上に高い精密正確度のドーズ凰を実現
する。従って半導体製造への本発明の実行は、生産高の
増加及び製造ミスの十分な減少を含む複数の利益をもた
らす。

本発明の他の実施は上記したタイプの各包括イオン注入
器に応用できる。高速走査よりもむしろ低速走査が制御
及び走査に役立つようなヴアージョンでは、応答時間は
同様にゆっくりとしており、効果も含めて応用された技
術がそれらの応答の点で直接下回る。

第１のタイプの静電的に走査されたビームに関しては、
線形ファラデーカップ或いはファラデーカップの線形ア
レーがウェファの横に設けることができる。１つの好適
実施例では１つ又は複数のファラデーカップを高速走査
方向と垂直に並べている。更に、全ての時間においてウ
ェファとイオンビームとの間の空間的関係を知るために
、低速走査が徐々ににウェファを横切って好適にラスタ
ー　（ｒａｓｔｅｒｅｄ）される。この装置において、
第６〜９図を参照して上記したものと実質的に同様の技
術がドーズの均一性を制御し、監視するのに用いられる
。

第２のタイプの機械的に走査される注入器に関しては、
注入の間の何れの時においても、何れの特定のウェファ
上のイオンビームの位置を示す信号を提供するために、
線形成いは回転位置エンコーダが高速走査機構及び低速
走査Ｉ！柵の何れにも組入れることができる。低速走査
速度及び／又はビーム電流強度は上記のような電流測定
に応答して連続的に調整し得る。回転するディスクの場
合、電流はディスクの単一のスロット、ウェファ間のス
ロワｌ−を介して、或いはウェファをディスクのスポー
ク上に間隔を取って置くことにより測定され得る。高速
ビームゲート（好適には静電的なも６３ の。）又はビーム電流パルサーを用いることにより、注
入過程での判ってはいるが完全には補正できないドーズ
異常は、その後に補正できる。これは更に本発明に従っ
て１つ又は２つの付加トランジットを作ることにより達
成される。そのトランジットの中には各ウェファ上のビ
ームの位置についての識別及び高速ビームゲートの使用
が、指定されたウェファ上の所望の領域のみに注入する
ために組合わせられる。

ハイブリッドタイプ注入器の第３のタイプのものについ
ては、ドラム及びベルトを用い、固定ファラデーカップ
がドラム又はベルトの一方の側に設けられ、機械的運動
中の回転成いは線形位置エンコーディング装置と組合わ
さって、静電的或いは磁気的ビーム走査の制御を可能に
する。

ディスク上を静電的に或いは磁気的に走査したビームに
ついては、ディスク内の１つの又は複数のスロットが静
電的或いは磁気的走査波形を制御するために使用され得
る。一方、ディスク上の回転エンコーディング装置と高
速ビームゲートが変６４− 刑な接続のために使用し得るのは既に前述したとおりで
ある。

従って、記載した発明は選択された方向を有し、好適に
はお互いに平行となる走査されたビームにおける個々の
飛翔経路において達成されるように、イオンビーム偏向
のためのセクター磁石に改良を加える。更に本発明はイ
オンビームの通過のためのスロット開口を有する電極を
用いるイオンビーム加速器及び走査イオンビーム装置の
ための新規な楕円イオン光学ジオメトリ−を提供する。

新しいジオメトリ−はアナライザー中でビーム方向を走
査のためのビーム偏向と同一の方向に結合させ、平行或
いは走査ビーム中で別の選択された方向の飛翔経路を得
るためにビーム偏向と反対の方向に結合される。

本発明のさらなる特徴は、高レベルのドーズ均一性のた
めにイオンビーム・ドーズ制御を提供することである。

ドーズ均−性或いは別の選択されたプロファイルはター
ゲット物体を横切るビームの各単一走査及び、ターゲツ
ト面上の座標の完全な組に沿っ／Ｓ各ポインＩ・での指
定されたドーズ・プｔ″７フアイルを達成する個／Ｚに
１−）或いはそれ以」二の走査の連続するセットに沿っ
て達成され得る。

ドーズ制御特性は本質的にターゲ・ソト物体表面」二の
各点でのイオンビームレベルのマツピンクを含み、従っ
て、イオン注入走査を通してターゲット位置の測定及び
記録を含む。

集積回路製造における半導体ウェファのイオンビーム注
入に関する本発明の一つの実行においては、直径が２０
０　ｍ　ｍの大きさの半導体ウェファが、例えば、２０
０キロボルトのエネルギーのイオンビームを受け、２ミ
リアンペアの大きさに等しいビーノ＼電流を受ける。実
施は１パーセント以下の偏差のドーズ均一性を達成し、
典型的にはウェファの全表面にわたって１．５バーセン
１−以下の偏差のドーズ均一性を達成する。装置は、図
示した１０００ヘルツの割合でビーム経路を横切ってビ
ームを走査し、およそ１ヘルツの割合で矢印１１４の方
向でターゲラ１〜を横断し、第９図の検知器１２４のよ
うな運動イオン検知器を一回５秒のオーダーでビーノ＼
経路を横切って動かず。更にこの図示した例では、イオ
ンビームは矢印１１４のＪＩＱ　ＩＩ？方向沿ったおよ
そ１７４インチ（０，６４センチメー１〜ル）の幅を有
し、この方向で１ビーム走査のターグツ１〜物体並進運
動は１．／１００インチ（０，０２５センチメー１〜ル
）である。従って、この図示した実施例におけるイオン
ビーム幅は、ターゲラ１〜物体が並進運動するときの連
続するビーノ＼・１〜レ一ス間の距離の２５倍である。

更に本発明の見地に従うと、イオン注入におけるイオン
ビーム利用効率を増加させるための方法及び装置が提供
される。」二記の走査技術においては、ビームはＸ方向
にビームス１−ツブ１０４とファラデー検知器１０６と
の間で走査される。Ｘ方向においては、並進駆動器１０
８はターゲット・ウェファ１１２をイオンビーム１０２
より十分下の点からイオンビーム、Ｌり十分上の点まで
並進させる。並進の方向は次に反転し、ターゲット・ウ
ェファ１１２はイオンビームより十分下の点に並進させ
られる。Ｘ方向の並進の大きさは、ターゲット・ウェフ
ァ１１２が６フ イオンビーｊ＼１０２を遮り始める前に、機械式並進駆
動器１０８がフルスピードに達するのに十分な時間をも
ならずために増加する。従って、ターゲット・ウェファ
１１２は走査→ノ゛イクルのほんの一時のみ、イオンビ
ーム１０２を遮る。イオンビーム利用効率は、ビームが
走査される有効領域によって分けられる被加工物または
ターゲット・ウェファ１１２、典型的には半導体ウェフ
ァ、のように限定される。

」二記の装置において、有効走査領域はおおよそ鉛直方
向即ちＸ方向の機械的運動の振幅を掛けた水平方向即ち
Ｘ方向の静電走査幅によって与えられる。水平及び鉛直
方向の利用されない走査の大きさを減じることにより走
査の有効領域を減じ、それによってビーム利用効率が改
善される方法及び装置を記載する。

ターゲットウェファ１１２とファラデー検知器のスロッ
ト１０６が第１１図に略示されている。ファラデー検知
器のスロット１０６は機械的拘束によって１７２インチ
（１，２７センチメー１−ル）の大きさでＸ方向に間隔
をＩＩ！つて置かれている。萌記器拘束に８ はターゲットウェファ１１２をその注入位置及びファラ
デー検知器１０６の機構に固定する固定リング（図示ぜ
ず）が含まれる。注入の間、イオンビーム電流を正確に
監視するために、ファラデー検知器１０６」−のイオン
ビーム１０２を走査する必要がある。上記走査技術にお
て、イオンビーノー１０２は第１１図の破線の波形２０
２で示されるようにＸ方向の各走査につき１度ファラデ
ー検知器１０６１で走査される。

本発明に従うと、通常の走査ザイクルにつき１回以下の
頻度でファラデー検知器１０６上でのイオンビーム１０
２の走査をすることにより、ドーズの精度が維持され、
またイオンビーム利用効率が増加されることが分かる。

第１１図に示すように走査についての′ＩＴ′ａな技術
に従うと、Ｘ方向走査はターゲットウェファ１１２とフ
ァラデー検知器１０６を横切るイオンビームを走査する
高速走査信号２０４及びターゲラ１〜ウエフア１１２の
みを横切るイオンビーノ、を走査する低速走査信号２０
６を含む。低速走査信号２０６に関する走査時間は、高
速走査信号２０４に関する走査時間の倍数であることが
知られている１、低速走査信号２０６が１度またはそれ
以上の回数繰り返される。次に、高速走査信号２０４は
イオンビーノー電流を測定するために繰り返される。従
って、完全な走査のより大きな役目はターゲットウェフ
ァ１１２上に投射されたイオンビーム１０２により費や
されることである。イオンビーノー電流はファラデー検
知器１０６により、より少ない頻度で測定されるが、高
いドーズ精度は維持される。高速走査は圧縮されていな
い、或いは正規化されていない走査であり、低速走査は
幅が圧縮されている。

ターゲットウェファ１１２の縁部付近のドーズ変化を避
けるために、圧縮された低速走査２０６の状態で予め定
められたイオンビーム幅でターゲットウェファ１１２の
縁部を越えてイオンビーム１０２を走査することが必要
である。好適には、イオンビーム１０２はイオンビーム
直径のおよそ１／２だけターゲットウェファ１１２の縁
部を越えて走査される。

ファラデー検知器１０６により測定されたイオンビーム
電流は、ターゲットウェファ１１２に供給されるイオン
ビーム電流以下であり、イオンビーム電流は圧縮されて
いない走査の間にのみ測定される。ターゲラ１〜ウエフ
ア１１２及びファラデー検知器１０６に加えられたイオ
ンビーム電流が第１１図に波形２１０で示されている。

高速走査時間と低速走査時間との間の割合は分かってい
るので、ターゲットウェファ１１２に加えられた総イオ
ンドーズは、各高速走査の間に測定された電流から計算
できる。

イオンビーム利用効率を改善するための別の技術が第１
２図に略示されている。この実施例においては第１走査
信号２１４がターゲットウェファ１１２とファラデー検
知器１０６を横切ってイオンビームを走査する。次に多
数の第２走査信号２１６がターゲットウェファ１１２と
あらゆる必要なオーバースキャンを走査する。この実施
例においては、第１走査信号２１４と第２走査信号２１
６の走査速度が同じであり、第２走査信号２１６は予め
定められた回数、典型的には５回又はそれ以上の回数繰
り返される。

ビーム利用効率を上げるための更に別の技術が第１２八
図に示されている。走査信号２２０！；ｌ、イオンビー
ム＼１０２がターゲットウェファ１１２を照射する１− ときに低速走査部分２２２を含む。イオンビーム１０２
がターゲットウェファ１１２の縁部に達するとき、ファ
ラデー検知器１０６１でイオンビームが検知される急速
走査部分２２４を提供するために、走査速度が増加され
る。戻りの走査で、イオンビームがターゲットウェファ
１１２を照射するとき、低速走査部分２２６が利用され
る。従って、イオンビーム１０２は走査速度の割には、
ターゲットウェファ１１２上でより多くの時間を費やし
、ファラデー検知器１０６上の走査により少ない時間が
費やされる。かようにして、ビーム利用効率が増加され
る。

上記の各々の高効率走査技術において、ターゲットウェ
ファ１１２の縁部付近のドーズの精度を補償するために
、ビーム直径の１７２の大きさの予め定められた距離で
、イオンビーム１０２がターゲットウェファ１１２の縁
部を越えて走査されることが分かるであろう。高速走査
速度と低速走査速度との間の割合及び／又は圧縮されな
い走査の数と圧縮された走査の数との割合は、ドーズ精
度とイオンビーム利用効率とのバランスをとって選ばれ
る。

２− 上記したように、５或いはそれ以上の割合が好ましい。

第１１．１２及び１２Ａ図に示された走査波形は、典型
的にはデジタル−アナログ変換器が入力に接続された従
来の積分器によって発生させられる。ＤＡＣは走査の速
度及び方向を制御するために、積分器に適切な電圧を提
供する。圧縮された走査信号と圧縮されない走査信号の
どちらも、第７Ａ図に示されるように時間ｔとＴとの間
の走査の間の停止時間を利用する。停止時間はウェファ
１１２の注入の間のドーズ均一性の制御のために要求さ
れる。

鉛直即ちｙ方向の上記機械的走査は、ターゲットウェフ
ァ１１２が機械的にイオンビーム１０２の上下で過度走
査されることを補償する。機械的過渡走査は、第１３図
で点線２３０及び２３２によって示されている。過渡走
査の目的は、イオンビーム１０２がターゲットウェファ
１１２を走査している間、一定の機械的速度を確実にす
ることである。並進駆動器１０８を動かすのに用いられ
るモーターは、減速し、停止し、次に反対方向に加速す
るための適当な時間を必要とする。圧縮されていない機
械的走査が第１２図において破線２３４で示されている
。機械的走査振幅は、過減速の間にイオンビーム１０２
がターゲットウェファ１１２に供給されないことを補償
するのに十分な大きさである。ビームがウェファに供給
されない機械走査の部分は、イオンビーム利用効率を下
げる結果となるように思える。

更に本発明の特徴に従うと、第１３図の線２３６によっ
て示されるように機械的走査が振幅を減じられる。イオ
ンビーム、１０２がターゲットウェファ１１２」二を走
査される時間の部分で、減少した振幅の機械的走査で、
ターゲットウェファ１１２が加速され或いは減速される
。Ｘ方向走査が予め定められた時間間隔で１〜リガーさ
れる従来技術においては、ドーズ誤差がウェファの上部
及び底部で減少した振幅の機械的走査によるクロスハツ
チ（ｃｒｏｓｓｌ＋ａｔｃｂｅｄ）領域２３８及び２４
０に現れるが、それはウェファのこれらの領域が走査さ
れるとき、ウェファが一定の速度で移動しないからであ
る。

本発明に従うと、領域２３８及び２４０のドーズ変化が
、第１４及び１５図に示されるようにウェファ１１２が
予め定められた一定距離でｙ方向に動かされた後にのみ
水平方向ビーム走査をトリガーすることによって、妨げ
られる。第１４図において、走査の端部近くの機械的走
査速度が、概して２４８で図示されている。ターゲラ）
・ウェファ１１２は２５２の部分で、走査部分２５０の
間の一定速度からゼロへと減速される。ターゲットウェ
ファ１１２は次に走査部分２５４の間に反対方向に、走
査部分２５６の間の一定速度まで加速される。２５０及
び２５６の部分の間で、ターゲラ１−ウェファが一定速
度で動かされているとき、水平方向走査はトリガーパル
ス２６０によって一定の間隔でトリガーされる。１キロ
ヘルツの圧縮されていない走査については、■・リガー
パルス２６０が１ミリ秒の間隔で現れる。圧縮された走
査が第１１図に示すような低速走査２０６を利用すると
きは、トリガーパルス２６０は５ミリ秒又はそれ以上の
間隔で現れる。

ターゲットウェファ１１２の鉛直方向運動の機械７５ 的速度が走査の端部付近での過減速により変化するとき
、トリガーパルス２６２．２６４．２６６及び２６８が
ウェファ１１２が予め定められた一定距離ｐ＝ｓｘｄし
くここで、Ｓは瞬間的速度であり、ｄｔはトリガーパル
ス間の時間である。）で動いた後にのみ現れるようにＸ
方向走査トリガーパルス間の時間が増加させられる。距
離ｐは走査ピッチ、即ちターゲットウェファ１１２上の
隣あった走査線間の距離である。トリガーパルス２６２
．２６４等の間の時間ｄしを調整することにより、距離
ｐは鉛直方向でウェファ１１２の機械的速度に依存せず
に一定に保たれる。時間２７０の間で、並進駆動器１０
８のｖｌ械的速度がゼロに近いときは、ビーム１０２は
ウェファ１１２を外れ、トリガーパルスは発生しない。

ウェファ１１２の鉛直位置は位置センサー１１６（第９
図参照）によって並進駆動器１０８の位置を測定するこ
とにより決定される。ターゲットパルス２６０．２６２
．２６４等はターゲットウェファ１１２の位置が距離ｐ
だけ増加するたびに発生ずる。かくして、走査線はター
ゲットウェファ１１２」−で当間隔に配置６ され、機械的走査速度が変化する領域２３８及び２４０
を含み、それによってウェファの全表面上の一定のドー
ズを確実にする。

機械的走査速度２４８には一定速度部分２５０と減速部
分２５２を含み、それらがトリガーパルス２６０．２６
２及び２６４と共に第１５図に示されている。対応する
水平方向走査波形２７０が図示されている。機械的走査
速度が減少するときは速度波形２７０がそれほど頻繁で
なくトリガーされることが分かる。水平方向の圧縮され
た走査波形は、簡単にするために第１５図から省かれて
いる。しかし、水平方向の走査圧縮が利用されるときは
、走査波形２７０は第１１．１２及び１２Ａ図の一つに
図示したように修正されることが理解されよう。

水平方向及び鉛直方向におけるイオンビーム利用効率の
増加のための技術を記述してきた。これらの技術は別々
にでも組合わせてでも利用できることが理解されよう。

増加したビーム利用効率のための技術を組合わせた利用
を示す工程系統図が第１６図に示されておリ、その中で
ターゲットウェファ１１２の１つの完全な走査が図示さ
れている。第１６図に示した走査技術は、多数走査及び
ドーズ補償を含む完全な注入サイクルに関し、第１０図
に示した普通の工程系統図に組込まれることが理解され
よう。鉛直方向の動きは、ターゲットウェファ１１２が
距離ｐだけ動いたかどうかを決定するためにステップ２
７８でチエツクされる。ウェファ１１２が距離ｐを動く
まで手順は単に待ち２８０に止どまる。次に、必要な水
平方向走査がステップ２８２でトリガーされる。

高速走査及び低速走査が第１１図に示し、前記したよう
に交互に用いられるときは、ステップ２８２のトリガー
は高速走査のすぐ後に低速走査を従わせる。第１２図の
ように複数圧縮走査が用いられるときは、各トリガーは
非圧縮走査及び圧縮走査の完全なシーケンスをもたらす
。ビーム電流は走査波形の非圧縮部分の間にステップ２
８６でファラデー検知器１０６により測定される。もし
、ステップ２９０で決定されるように鉛直方向移動が完
了したならば、ターゲットウェファ１１２の１つの走査
が完了したことになる。もし、走査が完了していないな
らば、手順はステップ２７６に戻り、次の走査線のため
に水平方向の非圧縮或いは圧縮走査が選択され、手順が
繰り返される。

ビーム利用効率を増加するために前記した技術は、水平
方向における静電走査と鉛直方向における機械的走査を
用いるイオン注入器に関連して記述されてきた。これら
の技術は別のタイプのイオン注入器に利用できることが
理解されよう。主な要求は水平方向走査をウェファの幅
近くに圧縮し、正規の走査サイクルにつき１回以下の頻
度でイオンビームを測定することである。鉛直方向にお
いて、主な要求は予め定められた時間間隔の後よりもむ
しろ予め定められた距離でターゲットウェファの動きに
基礎をおく水平方向走査をトリガーすることである。ウ
ェファの位置の監視をすることによって、機械走査変動
によって生じたドーズ変化が除去される。

本発明は効果的に前記記載から容易に識別できる前記目
的を達成する。本発明の範囲から離れる一７９＝ 二となく」ユ記手順及び構成にある変化を加えてもよく
、上記記載及び添付の図面に示された全ての事項は例示
であり、限定のためのものではないと理解されたい。

特許請求の範囲は前記したような本発明の全ての包括的
なそして特殊な特徴をカバーするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ったイオンビーム走査装置を線図表
現したものである。 第１Ａ図は、本発明に従った第１図の装置のビーム偏向
のためのセクター磁石である。 第２図は走査の後のイオンビームの加速を容易にする、
スロットの付いた加速電極を示している。 第２Ａ及び２Ｂ図は、本発明に従った走査ビームのため
の加速カラムの構造の一つを示したものである。 第３図は本発明に従ったイオンビーム走査装置を線図表
現したものである。 ８〇− 第３Ａ図は、付加的特徴を付は加えた第３図と同様の装
置を示したものである。 第４図は、走査の全長さにわたってビーム強度を一様に
維持するのに有効な情報をもたらずゆっくり移動するフ
ァラデー検知器を示したものである。 第５図は、２次元ターゲット表面の実質的に均一な放射
を達成するために、低速機械走査機構と連動する１次元
高速走査ビームを用いる装置の要素を示したものである
。 第６図は、本発明の特徴を具体化する走査イオンビーム
注入装置のブロック線図である。 第７Ａ乃至７Ｆ図は、本発明を実施するための高速走査
をもたらず電界偏向板に供給され得る走査波形を示した
ものである。 第８Ａ及び８Ｂ図は、本発明の特徴を示すターゲット物
体に関するビーム位置とイオンビームドーズ量との間の
関係を示したものである。 第９図は本発明に従ったイオン注入装置を組込んだ装置
を示したものである。 第１０図は本発明の特徴の一実施例に従ったイオンビー
ム注入のフローチャーｌ〜である。 第１１図は本発明に従ったイオンビーム走査コンプレッ
ションの略示図である。 第１２図は本発明のもう一つの実施例に従ったイオンビ
ーフ１走査コンプレッションの略示図である。 第１ＺＡ図は、ビーム利用効率を増加させるための別の
走査技術を示ず略示図である。 第１３図はビーム利用効率を改善するための機械走査の
コンプレッションである。 第１４図は機械的加速及び減速の間の走査トリガーを示
したものである。 第１５図は機械的減速の間の波形を示したものである。 第１６図は被加工物の高効率走査を示すフローチャート
である。 よｆｆｌ八ヶへ唄− ５２，５２″、９２・・・イオン源 ８２・・・ファラデー検出器 ８６・・・固定フ・ｒラブ−検出器 １０６・・・ファラデーカップ検知器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、以下の構成要素からなるイオン注入装置：（ａ）イ
   オンビームを発生させるための手段、（ｂ）走査信号に
   応答して、第１方向内で被加工物を横切る前記イオンビ
   ームを走査 するための第１走査手段、 （ｃ）前記第１走査手段と共に前記イオンビームを前記
   被加工物上に分配するように、 第２方向内で前記被加工物に関する前記 イオンビームを走査する第２走査手段、 （ｄ）前記イオンビームを検知し、前記イオンビームの
   強度を表す信号を提供する ために、前記被加工物に近接して配置さ れた検知手段、並びに （ｅ）第１走査インターバルの間に前記被加工物を横切
   る前記イオンビームと前記検 知手段とを走査する第１走査信号及び、 第２走査インターバルの間に発生し、前 記第１方向内に沿つて前記被加工物の最 大の大きさよりも実質的に大きくない範 囲を横切る前記イオンビームを走査する 第２走査信号を含む前記走査信号を発生 させるための手段。 ２、前記第２走査信号が前記第１走査信号よりも遅い走
   査速度を有するところの、請求項１記載のイオン注入装
   置。 ３、前記第２走査信号が前記第１走査信号の走査速度と
   ほぼ同じ走査速度を有するところの、請求項１記載のイ
   オン注入装置。 ４、前記第２走査インターバルが前記第１走査インター
   バルよりも長いところの、請求項１記載のイオン注入装
   置。 ５、前記第２走査インターバルが少なくとも前記第１走
   査インターバルよりも５倍長いところの、請求項４記載
   のイオン注入装置。 ６、前記走査信号を発生させるための前記手段が、前記
   第１走査インターバルの間、前記被加工物と前記検知手
   段を横切る単一の高速走査と、前記第２走査インターバ
   ルの間、前記被加工物を横切る単一の低速走査とを発生
   させるための手段を含むところの、請求項１記載のイオ
   ン注入装置。 ７、前記走査信号を発生させるための前記手段が、前記
   第１走査インターバルの間、前記被加工物と前記検知手
   段を横切る単一の走査と、前記第２走査インターバルの
   間、前記被加工物を横切る予め定められた数の走査とを
   発生させるための手段を含むところの、請求項１記載の
   イオン注入装置。 ８、前記第２走査信号が、前記イオンビームの断面の大
   きさの予め定められた部分によって、前記イオンビーム
   に前記被加工物を過渡走査させるところの請求項１記載
   のイオン注入装置。 ９、前記第２走査手段が、前記第２方向内で前記被加工
   物を並進運動させるための手段を含み、更に、被加工物
   が前記第２方向に沿って並進運動させられるとき、前記
   被加工物の位置を示す位置信号をもたらすための手段及
   び前記被加工物が予め定められた距離だけ前記第２方向
   内で並進運動させられるたびに、前記走査信号を発生さ
   せるための前記位置信号に応答する手段を含むところの
   イオン注入装置。 １０、前記走査信号を発生させるための前記手段が、前
   記第２走査手段による前記被加工物の単一走査の間、繰
   り返し及び二者択一的に前記第１走査信号と前記第２走
   査信号とを発生させるための手段を含むところの請求項
   １記載のイオン注入装置。 １１、以下の構成要素からなるイオン注入装置：（ａ）
   イオンビームを発生させるための手段、（ｂ）走査信号
   に応答して第１方向内で被加工物を横切る前記イオンビ
   ームを走査す るための走査手段、 （ｃ）前記イオンビームが前記被加工物上に分配される
   ように、前記イオンビームに 関して第２方向内で前記被加工物を並進 運動させるための手段、 （ｄ）前記被加工物が前記第２方向に沿って並進運動さ
   せられるときに、前記被加工 物の位置を示す位置信号を提供するため の手段、並びに （ｅ）前記被加工物が予め定められた距離で前記第２方
   向内で並進運動をさせられる たびに、前記走査信号を発生させるため に、前記位置信号に応答する手段。 １２、前記被加工物を第２方向内で並進運動させるため
   の前記手段が、第２方向における前記被加工物の往復運
   動のための機械的手段を含み、該手段が前記往復運動の
   端部付近で前記被加工物に加減速を与え、前記走査信号
   を発生させるための手段が、前記加減速の間に前記被加
   工物上に前記イオンビームの均一な分布をもたらすとこ
   ろの請求項１１記載の装置。 １３、前記走査信号を発生させるための前記手段が、前
   記被加工物が前記予め定められた距離で並進運動される
   とき、前記走査信号をトリガーするための手段を含むと
   ころの請求項１１記載の装置。 １４、被加工物のイオン注入のための方法であって： （ａ）イオンビームを発生させるステップ；（ｂ）走査
   信号に応答して第１方向内で被加工物を横切るイオンビ
   ームを走査するス テップ； （ｃ）イオンビームが被加工物上に分配されるように、
   イオンビームに関して第２方 向内で被加工物を走査するステップ； （ｄ）イオンビームを検知し、イオンビームの強度を示
   す信号を提供するためのステッ プであって、イオンビームを検知するた めの前記ステップが前記被加工物に近接 配置された検知手段によって行われると ころのステップ；並びに （ｅ）第１走査インターバルの間に前記被加工物と前記
   検知手段を横切る前記イオン ビームを走査する第１走査信号及び、第 ２走査インターバルの間に発生させられ、 前記第１方向に沿った前記被加工物の最 大の大きさよりも実質的に大きくない領 域を横切る前記イオンビームを走査する 第２走査信号を含む前記走査信号を発生 させるステップ、 とから成る方法。 １５、被加工物のイオン注入のための方法であって： （ａ）イオンビームを発生させるステップ；（ｂ）走査
   信号に応答して第１方向内で被加工物を横切る前記イオ
   ンビームを走査す るステップ； （ｃ）前記イオンビームが前記被加工物上に分配される
   ように、前記イオンビームに 関して第２方向内で前記被加工物を並進 させるステップ； （ｅ）被加工物が前記第２方向にそって並進させられる
   とき、被加工物の位置を示す 位置信号を供給するステップ；並びに （ｆ）前記被加工物が予め定められた距離で前記第２方
   向内で並進させられるたびに、 前記位置信号に応答して前記走査信号を 発生させるステップ、 とから成る方法。 １６、以下の構成要素からなるイオン注入装置：（ａ）
   イオンビームを発生させるための手段、（ｂ）第１方向
   内で被加工物に関する前記イオンビームを走査するため
   の第１走査手 段、 （ｃ）前記第１走査手段と共に前記イオンビームを前記
   被加工物上に分配するように、 第２方向内で前記被加工物に関する前記 イオンビームを走査する第２走査手段、 並びに （ｄ）前記イオンビームを検知し、該イオンビームの強
   度を示す信号を提供するため に、前記被加工物に近接配置された検知 手段、 とから成り、前記第１走査手段が第１走査インターバル
   の間、前記被加工物と前記検知手段を横切る前記イオン
   ビームを走査するための手段及び、第２走査インターバ
   ルの間、前記第１方向に沿った前記被加工物の最大の大
   きさよりも実質的に大きくない領域を横切る前記イオン
   ビームを走査するための手段を含むところの装置。 １７、以下の構成要素から成るイオン注入装置：（ａ）
   イオンビームを発生させるための手段、（ｂ）第１方向
   内で前記被加工物に関する前記イオンビームを走査する
   ための第１走 査手段、 （ｃ）前記第１走査手段と共に前記イオンビームを前記
   被加工物上に分配するように、 第２方向内で前記被加工物に関する前記 イオンビームを走査する第２走査手段、 （ｄ）前記第２方向に沿った前記イオンビームに関して
   前記被加工物の位置を監視す るための手段、並びに （ｅ）前記被加工物が前記イオンビームに関して前記第
   ２方向内を予め定められた距 離で移動するたびに、前記第１方向内に １つ或いはそれ以上の走査を発生させる ための前記監視手段に応答する手段、 とから成る装置。 １８、以下の構成要素から成るイオン注入装置：（ａ）
   イオンビームを発生させるための手段、（ｂ）第１方向
   内で前記被加工物に関する前記イオンビームを走査する
   ための第１走 査手段、 （ｃ）前記第１走査手段と共に前記イオンビームを前記
   被加工物上に分配するように、 第２方向内で前記被加工物に関する前記 イオンビームを走査する第２走査手段、 並びに （ｄ）前記イオンビームを検知し、該イオンビームの強
   度を示す信号を提供するため に、前記被加工物に近接配置された検知 手段、 とから成り、前記第１走査手段が第１速度で前記被加工
   物上の前記イオンビームを走査するための手段及び、前
   記第１速度よりも大きい速度の第２速度で前記検知手段
   を横切る前記イオンビームを走査するための手段を含む
   ところの装置。