JPH04502534A - イオン注入に関する方法および装置 - 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】 イオン注入に関する方法および装置 この発明は、イオン注入についての方法および装置に関するものである。更に詳 しくは、この発明は、イオン注入用イオンビームにターゲットを当てるための方 法と装置に関するものである。また、あるターゲットの元素にイオンを注入する ための総合的な方法と装置に関するものでもある。

この発明は、予め選択された種（ｓｐｅｃｉｅｓ）のイオンを、あるターゲット となる元素内に注入（例えば、別の材料の表層の中への導入等）に特に関するも のである。この技術は、半導体技術において、特に、半導体材料内に化学不純物 を導入し、この半導体材料の導電率を変えて集積回路や他のデバイスを製造する 場合に重要なものである。ＬＳＩ（大規模集積回路）チップの製造にイオン注入 を採用することについての全体的な背景説明は、この出願と同じ発明者による、 既に刊行されている米国時［０，４５７８５８９に述べられている。

イオン注入装置は、イオン源、イオン源内の注出スロットからのイオンを加速さ せる注出電極を育する注出システム、必要なイオン種の選択用分析磁石、この分 析磁石の前または後の加速ステージ、およびビームを走査するか、あるいは、タ ーゲットを移動させるかのいずれかにより、ビームとターゲットとの間で相対走 査運動を作り出す手段を有するターゲット領域から、通常、成る。

半導体に高度に注入を行うには解決すべき課題が数多くある。例えば、高電流の 必要性は、空間電荷という問題があるため、静電ビーム走査を困難なものにして いる。高エネルギー、且つ、高質量のビームの磁気走査には大型の磁石が必要で あり、走査周波数は、ヒステリシスと渦電流の問題により制限される傾向にある 。（注入時間を長くしても高出力が維持できるようにするためには）大量のつ工 −ハにわたって大きな熱負荷を拡散させる必要があるため、単一のウェーハ注入 が不可能になる。なお、この大きな熱負荷は、高度注入の直接的な結果によるも のである。ハイブリッド走査（一方向でのビーム走査と、反対方向でのターゲッ トの機械的走査）は、この問題の部分的な解決策ではあるが、ビーム走査におけ る問題は小さくはなるものの、依然として残る。また、機械的走査では、論理的 に二つの走査周波数の低い方の周波数になるので、熱負荷拡散要件は、部分的に 解決されるにすぎない。理想的には、ビームは、一区切り内の全てのウェーハに わたって、次の走査の開始前に、高速走査方向に通過すべきである。ハイブリッ ド走査では、一般にこれを実現することはできない。

従って、機械的走査がこの問題に対する最善の解決策であると、一般に考えられ ている。平行ビーム走査が容易にできないため、平行走査が要求される場合は、 特にそうである。

様々な種類の機械的走査が数多く用いられている。その例として、線形機械的走 査（ｌｉｎｅａｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　５ｃａｎ）、円筒型回転ラック（ｃ ｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ　ｃａｒｏｕｓｅｌ）、フエリス・ホイール（Ｆｅｒｒｉ ｓ　ｗｈｅｅｌ）、レーストラック回転ラック（ｒａｃｅｔｒａｃｋ　ｃａｒｏ ｕｓｅｌ）およびスピニング・ディスク（ｓｐｉｎｎｉｎｇ　ｄｉｓｃ）として 知られている技術がある。これらの技術には全て、様々な欠点がある。

線形機械的走査は、大型基板用のコンパクトな技術である。この技術の問題点は 、本質的に速度が遅いという点である。問題なのは走査の速度ではなく、方向転 換に掛かる時間である。高速とは、方向転換を行うのに有意な時間と機械的力が 必要であることを意味する。方向転換中はビームは使用されていないため、この 技術は、高速走査時には非効率的なものとなる。

解決すべき一つの特定の課題は、大型基板に注入する最善の方法である。平らな コンピュータスクリーンやテレビのスクリーンへの注入は特別な問題ではあるが 、一般に広範囲の注入は今後重要なものとなりそうである。現在、利用できる機 械的走査技術は、あまりうまくこの要請に適合していない。本発明の目的は、大 きなターゲットと一緒に使用するために、イオン注入の目的で複数のターゲット をイオンビームに当てる方法とそのための装置を、少なくともその好ましい実施 例の形で、提供することである。

本発明によれば、複数のターゲットをイオンビームに当てる方法が提供されてお り、イオンビームを介して往復運動により複数のターゲットを前後させ、イオン ビームの外信にある間は、これらのターゲットの移動方向を逆転させ、且つ、別 のターゲット（単数または複数）がこのビームを通過している間に、係るターゲ ットの方向転換の少なくともその一部を実施できるようになっている。　本発明 の一つの簡単な形態においては、イオンビームを通って往復するターゲットの数 は二つであり、そのシーケンスは、この二つのターゲットが一方向にイオンビー ムを通って互いに後に続き、その後、反対方向にビームを通って互いにその後を 追うと共に、各ターゲットの方向は、他方のターゲットがビームを通過している 間に、逆転するようになっている。

この発明による二つのターゲットのイオンビームへの提示方法は、次の運動より 構成されている場合がある。即ち、 四番目のターゲットをイオンビームを通って移動させる。

・２番目のターゲットを１番目のターゲットと同一方向にビームを通って移動さ せる。

・この２番目のターゲットが、イオンビームを通過している間に１番目のターゲ ットの移動方向を逆転させる。

・２番目のターゲットがイオンビームを通過し終わった後に、２番目のターゲッ トによる前の横断方向と反対の方向にて１番目のターゲットを移動させ、イオン ビームを通過させる。

４番目のターゲットがビームを通過している間に、２番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。

・１番目のターゲットと同一方向にビームを通って、２番目のターゲットを移動 させる。

・２番目のターゲットがビームを通過している間に、１番目のターゲットの移動 方向を逆転させる。

・２番目のターゲットがビームを通過し終わった後に、２番目のターゲットによ る最後の横断方向と反対の方向に１番目のターゲットを移動させてビームを通過 させる。

・１番目のターゲットがビームを通過している間に、２番目のターゲットの移動 方向を逆転させる。

この発明は、二つ以上のターゲットを（ビームに）当てる方法にも関するもので ある。例えば、幾つかの好適な形態においてはターゲットの数が二つ以上の奇数 となる場合があり、また、そのシーケンスは、その後に続くターゲットが常に反 対方向にてビームを通過するようになっている。偶数のターゲットの場合、各区 切りにおいて、互いにその後に続いてビームを通過する。

一つの形態として、次の運動より構成される二つ以上の複数のターゲットをイオ ンビームに当てる方法が、この発明に基づき提供される場合がある。即ち、・１ 番目のターゲットを移動させて、イオンビームを通過させる。

・この１番目のターゲットがビームを通過した後、追加ビームを移動させて、ビ ーム内を通過させる。

・当該追加ターゲットがビームを通過している間に、１番目のターゲットの移動 方向を逆転させる。

・当該追加ターゲットがビームを通過した後、最初の上記横断方向と反対の方向 にて、１番目のターゲットを元に戻してビームを通過させる。

・当該追加ターゲットの横断シーケンスを繰り返す。

二つまたはそれ以上のターゲットをビームに当てる際に適用可能なこの発明の一 般的に好ましい特徴を検討した場合、最初の方向にてほぼ均一な速度にて移動す る段階、減速して停止する段階、最初の方向と反対となる２番目の方向における 加速段階、この２番目の方向にてほぼ均一な速度で移動する段階、減速して停止 する段階および最初の当該のほぼ均一な速度までの最初の当該方向での加速段階 とから構成される機構内で各ターゲットを移動させることが好ましい。また、均 一な速度での動きをする段階が、ターゲットがビームを通過するのに十分長い時 間だけ継続し、且つ、このターゲットがビームから離れると、はとんどすぐに減 速するのが好ましい。同様に、ターゲットがイオン注入ビームの中に移動して入 る直前に所要の速度までターゲットが加速段階により上昇することが好ましい。

このような構造の装置は、ビーム内に入っていないターゲットの方向転換に対し 、最大限の時間をもたらす。しかしながら、別の構造の装置においては、均一な 速度の移動段階が、ターゲットがビームを横切っている途中にこの時間を超過す る場合がある。

ターゲットが、その直前の横断方向とは反対の移動方向にイオンビーム内に入る 場合は、別のターゲットがビームから出るほぼ直後にビームの中にターゲ、ソト が入ることが好ましい。また、その直前の横断方向と同一の移動方向にてターゲ ットがイオンビーム内に入る場合は、直ちにターゲットが互いに後に続いてビー ム内を通過することが好ましい。このような場合、ビームは両方のターゲットに 対し同時に突き当たることができる。各ターゲットがビームを通過する際、均一 な速度にて常に移動していることが好ましい。また、ターゲットの移動方向を逆 転させるために掛かる時間は、ターゲットの移動シーケンスの全繰返し期間の半 分の時間からイオンビームをターゲットが通過するのに要する時間を差し引いた 時間にほぼ匹敵するようにすることが好ましい。好ましくは、それぞれの方向転 換の際、ターゲットの速度が単純な調和運動の半サイクルに従って時間と共に変 化する。

ターゲットは、イオンビームの方向にて一定の間隔をおいて離した少なくとも二 つの平面内のイオンビームを通って移動するように、通常、配置される。できれ ば、それぞれのターゲットがそれに対し独立した平面で、且つ、他のそれぞれの ターゲットの移動平面から一定の間隔をおいて設けられた平面内で移動すること が好ましい。

ターゲットを横切ってビームのラスター走査を行うためには、イオンビームを通 ってターゲットが移動するよりも十分遅い速度にて、ビームを通って横切る方向 とほぼ直角の方向にターゲットがほぼ連続して移動するように、通常、される。

この代わりの方法として、ビーム走査により低速走査を行うことができる。

この発明による方法に関し、前述した、あるいは、後述する特徴は、この発明に よる装置に関しても提供されている場合があり、その逆の場合もある。

特に複数のターゲットをイオンビームに当てる装置がこの発明に基づき提供され ており、この装置は、ターゲットをそれぞれ支持するための複数のサポートと、 ターゲットサポートがターゲットの領域外にある間に、移動方向が逆転するよう 、また、別のサポート（単数または複数）がターゲットの領域を通過している間 にターゲットサポートの逆転動作の少なくともその一部が行われるよう、一連の 動きにおいてイオンビーム　ターゲットの領域を通って往復運動にてターゲット サポートを前後させるための駆動手段とから構成されている。

好ましくは、ターゲットサポートを移動させるための駆動手段は、一連の所要動 作を行うための運動発生装置、所要の一連の動きによりターゲットサポートを移 動させるためにターゲットサポートが、設けられたキャリア手段および運動発生 装置に応答してキャリア手段を駆動するためにキャリア手段に運動発生装置を連 結するカップリング手段とからなる。例えば、運動発生装置は、一対の間隔をお いて平行に設けられたプーリーの周囲を通過するベルト上で支えられる駆動ピン の動きの成分から構成される動きを作る手段からなる場合があり、この成分は、 プーリーの中心を結ぶ線に沿った動きの成分である。カップリング手段は、駆動 ビンの動きの線形成分に相当する往復回転運動にて駆動される１本のロータリー ・シャフトからなる場合がある。キャリア手段は、カップリング・シャフトの回 転運動に相当し、且つ、イオンビームを通過するための当該ターゲットサポート を移動させる線形運動にて駆動されるシャーシーからなる場合がある。好ましく は、キャリア手段は、真空排気されたエンクロージャー内に収納されており、且 つ、真空シールを貫通する回転式カップリング・シャフトにより、真空排気済み エンクロージャーの外にて運動発生装置に連結されている。また、好ましくは、 ターゲットの所要低速走査は、キャリア手段全体、シャーシーおよびターゲット サポートが主走査運動に垂直な方向にて移動できるよう、当該ロータリー・シャ フトをスライドさせてシールを通過させることにより行われる場合もある。低速 走査を行う後者の方法は、利用可能な多くの技術の一つである。

特に好ましい特徴によれば、この装置には駆動手段により駆動される釣り合い負 荷を与えるための釣り合い手段が含まれている場合がある。この釣り合い手段は 、ターゲットサポートにより生じる負荷の逆転に相当する駆動手段への変動負荷 を作り出すために設けられている。

好ましくは、稼動中のターゲットサポート上にあるターゲットを横切るビームの ダスター走査を行うためにビームを通過する横断方向とほぼ直角の方向にてター ゲットサポートをほぼ連続的に移動させるための追加駆動手段も設けられている 。

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図面の簡単な説明 図１は、この発明を実施できるイオン注入装置の概略平面図である。

図２ａは、図１における矢印（Ｉ［）に沿って見た概略端部図であり、二つのタ ーゲットをイオンビームに当てるために、この発明を実施した装置を概略に示し たものである。

図２ｂと２ｃは、図２８と同じ図を示したものであるが、一連の動きの後半部に おけるものである。

図３ａ、３ｂおよび３Ｃは、３つの状態図であり、それぞれ図２ａ、２ｂおよび ２Ｃにてターゲットの動きを示している。

図４は、状態図であり、一つのイオンビームに５つのターゲットを当てるために 、この発明を実施した装置における一連の動きを示したものである。

図５ａは、図２ａ、２ｂおよび２Ｃに示した動きを作るための機構の一例をより 詳細に示したものであり、この発明を実施した装置が示されている。

図５ｂは、図５８の方向Ｖから見た概略側面図である。

図６ａは、図２ａに示したターゲットサポートの動きにより作り出される時間に 関する負荷の変動を示すグラフであり、図６ｂは、この発明の好ましい実施例に 基づき提供される負荷補償装置により作り出される対応補償負荷のグラフである 。

図７は、図２ａに示した駆動機構を駆動させるモーターに釣り合い負荷をかける ための補償装置を図で示したものである。

図１においてイオン注入装置は、真空室（２の内の注出電極（１８）と位置合わ せされたイオン源（２９）から成る。注入用イオンビーム（２１）は、注入のた めに必要なイオン種を選択するための分析磁石（２４）まで通している出口通路 に沿ってサイドボート（２３）を通って出てくる。この分析磁石（２４）から出 て来るイオンビームは、一般に（２５）で示した様々な加速段階を通って、ター ゲツト室（２７）内のターゲットエレメント（２６）　（半導体のウェーハなど ）に衝突する。真空室（２の内の部品を除いて、図１に示した他の部品は既知の ものであり、例えば、前述の米国特ｔＦＮｏ、　４５７８５８９の中で、より詳 細に説明されている。

図２ａ、２ｂおよび２Ｃは、ターゲットにイオン注入するための二つのターゲッ トをイオンビームに当てるための装置を図で示したものである。イオンビームが ターゲットに衝突するターゲット領域は、（３ので示されており、ターゲット用 の二つのサポートは、（３１）と（３２）で示されている。図２ａの図はイオン ビーム（２１）方向において、且つ、図１の矢印（Ｉ［）の方向に見たものであ る。図２ａにおいては、ターゲット自体はターゲットサボー）（３１）の遠い方 の側面にあるため、示されていない。図２ａではターゲットサポート（３２）は 、図２８を見た方向からターゲットサポート（３１）の後部にある。即ち、ター ゲットサポート（３２）は、イオンビーム（２１）の発生源に更に近付いている 。ターゲットサポート（３１）と（３２）は、イオンビーム（２１）の方向に互 いに一定間隔離して設けられた平面内で、互いに平行な動きが得られるようトラ ック（図示せず）内に設けられている。

ターゲットサポート（３１）と（３２）の下には、レーストラック駆動装置と呼 ばれる駆動機構（４１）が設けられている。この機構は、ターゲツトサポー）（ ３１）と（３２）の平面に対し垂直に延びる軸（３６）と（３７）に関して回転 するよう駆動される駆動ベルト（３３）からなる。駆動ベルトは二つの間隔を離 して設けられたプーリー（３４）と（３５）の周辺を通過する。ベルト（３３） は、イオンビームから離れて突き出している（即ち、図２ａの面から外側に突き 出している）駆動ビン（３８）と、イオンビーム（２１）方向に向かって反対方 向に突き出しているもう一つの駆動ビン（３９）とを移動させる。ターゲットサ ポート（３１）には、駆動機構（４１）に向かって下方に突き出し、且つ、イオ ンビーム（２１）に関して駆動機構（４１）の遠方側にて通過する駆動アーム（ ４０）が設けられている。ターゲットサポート（３２）にも駆動機構（４１）の 他方の側、即ち、イオンビーム（２１）により近い側にて通過する同じようなア ーム（４２）が設けられている。アーム（４０）と（４２）には、それぞれ細長 いスロット（４３）と（４４）があり、それぞれ駆動ビン（３８）と（３９）と に噛み合っている。

運転時には、駆動機構（４１）の回転により、ビン（３８）が図２ａの左側まで 移動し、且つ、ビン（３９）が反時計回り方向にプーリー（３５）の周囲を移動 する。プーリー（３４）と（３５）の回転により、次の一連の動きが得られる。

ターゲットサポート（３１）は［１ｉｆｆ２ａの位置から開始し、ビン（３８） がプーリー（３５）に到達するまで一定の速度で図２の左側まで移動する。この 間、ビン（３９）は、このビンがプーリー（３５）の下端部に到達するまで図２ ａの右側へ移動し、ターゲットサボー）　（３２）を加速させ、図２ｂに示す位 置までターゲットサボー）（３１）と（３２）を移動させる。次に、ビン（３９ ）は、このビンがプーリー（３４）の周辺部、即ち、図２０に示した位置に到達 するまで一定の速度でターゲットサポート（３２）を図２の右側まで移動させる 。この間、ビン（３８）は、図２ｂのプーリー（３５）の最も左の周辺部に到達 すると、まず最初、休止位置までターゲットサポート（３１）を減速させ、その 後、ビン（３８）がプーリー（３５）の最下部の周辺部、即ち、図２０に示した 位置に到達するまでターゲットサポート（３１）を加速させる。このシーケンス は、ビン（３８）と（３９）か図２ａに示した位置に戻るまで同じように続行さ れる。駆動ビン（３８）と（３９）の相対状態は、状態図３ａ、３ｂおよび３Ｃ に示す通りであり、図２ａ、２ｂおよび２Ｃにそれぞれ示したターゲットサポー ト（３１）と（３２）の位置に相当する。

実際には、共通の電動モーターにより駆動される二つの駆動機構（４１）を設け 、この二つの独立した駆動機構の上にビン（３８）と（３９）を設けることが通 常、必要となる。図２は、アーム（４０）と（４２）が駆動シーケンスの概念を 容易に説明するために、単一のベルト（３３）からビンにより駆動されている状 態を示したものである。

図２０は、概略に表したものであることも理解すべきである。実際には、方向転 換中に各ターゲットが、次のターゲットが入る前に完全にビームから離れるよう にするために、プーリー（３４）と（３５）の中心間距離がビーム・サイズによ り決定される大きさ分、例えば、ビーム幅と追加安全マージン分を加算した分だ 広レーストラックの直線部に沿って移動中の二つのビン（３８）と（３９）間の 距離よりも大きくなるようにすることが重要である。

ターゲット（２６）を支えるターゲットサポート（３１）と（３２）は、前述し た動きの効果によりイオンビーム（２１）を横切って前後に移動するため、ター ゲットがイオン注入用イオンビームにより走査されることになる。同時に、ター ゲットサポート（３■）と（３２）および駆動機構（４１）の組立品全体は、タ ーゲットサボー）（３１）と（３２）の各ターゲットを横切るイオン・ターゲッ ト領域（３０）のラスター走査が行えるよう、図２の矢印（Ｘ）により示された 方向に低速走査で移動させられる。

図示した構造の装置の効果は、一つのターゲットの方向転換が、別のターゲット のイオン注入が行われている間に実施されている点である。方向転換に時間が多 くかかるため、高速走査が可能となる。図２ａ〜２Ｃのツー・ターゲット（二標 的）システムの場合、方向転換時間は走査時間にほぼ匹敵する。

この構造の装置は、９０°位相ずれしたターゲット領域の二つの機械的走査とし て考えることができる。図２のレーストラック駆動装置（４１）は、！サイクル 当たり二つの単純な調和運動の方向転換と二つの線形運動をターゲットサポート に与える。この線形運動は、一定速度でレーストラック周辺を移動する駆動ビン の運動［二つのプーリー（３４）と（３５）の中心を結ぶ線に沿った］成分によ り得られる。

今までに述べたシステムは、ツー・ターゲット・システムである。実際には、任 意の数のターゲットを利用することができる。このターゲット数が、増えれば増 えるほど方向転換に利用できる時間がより長くなり、そのため、システムをより 早く駆動することができるようになる。また、熱負荷は、より多くの数のターゲ ットにわたって、より十分に拡散させることができる。二つ以上のターゲットを 用いるシステムの場合で奇数のターゲットの場合、最善の結果が得られることが 分かっている。図４は、ファイブ・ターゲット（五標的）システムの運動に関す る状態図を例として示したものである。このような構造の装置は、５枚のプレー トが、機械的振動という見地から見た場合、十分バランスの取れたシステムを提 供するため、存利である。図４（および、図３ａ、３ｂと３ｃ）においては、破 線（Ａ）と（Ｂ）間の状態図の領域は、ターゲットがターゲット領域を通って一 定の速度で移動している段階を表したものである。線（Ａ）の左側までと線（Ｂ ）の右側までの領域は、ターゲットが加速中および減速中である段階を表してい る。円が線（Ｃ）と交差する状態図の点は、ターゲットが静止状態にある段階を 表している。

図４の状態図に示した５つのターゲット（１〜５）を考えた場合、図示している 位置は、次の如くなる。ターゲット（１）は、均一速度にてターゲット領域を通 過する線形走査を終了しようとしており、ターゲット（３）は、均一速度でのタ ーゲット領域を通過する線形走査を開始しようとしている。ターゲット（２）は 、方向転換の中間位置にて静止しており、ターゲット（５）は、加速中であり、 ターゲット（４）は、減速中である。

図２ａ〜２Ｃに関して説明したツー・ターゲット・システムは、簡略化のための ４つの等しい段階の移動シーケンスを構成するものとして示したものである。

実際には方向転換段階は、通常、１サイクルの半分以下の時間を占めることにな るであろう。また、レーストラック駆動装置上のドライブ　ビン間の距離は、方 向転換のために取って置かれるサイクルの一部、即ち、１サイクルの半分以下に 相当するようにされるであろう。これにより、ターゲットが同一方向に互いにそ の後を追いながらターゲット領域を横切って通過するためこれらのターゲット間 の隙間がほとんど“ゼロ“になるようにしながら、一つのターゲットが方向転換 を開始し、他方のターゲットが方向転換を終えようとする時点で、ビームを通過 させることができるようになる。方向転換中には、一方のターゲットは、他方の ターゲットがその線形走査を開始するためにビーム内に入れるようになる前にビ ームを通過しなければならない。従うて、方向転換のために割り当てられたシー ケンス段階は、一方のターゲットが、他方のターゲットが入る前にビームから完 全に離れるよう、サイクルの全時間の半分より少し小さくする必要がある。ツー ターゲット　システムの場合、二段階のサイクルで、且つ、同一方向に、二つの ターゲットをビーム内を通過させる能力が問題となるが、二つ以上のターゲット が支給された場合には、通常、問題とはならないであろう。奇数のターゲットシ ステムの場合、走査を行おうとする連続的なターゲットは、反対方向にビームを 通過することが、通常、要求される。このような場合、一つのターゲットは、他 方のターゲットの走査がスタートできるようになる前にビームから出なければな らない。

次に図５ａと５ｂを参照する。これらの図は、この発明を実施したツーターゲッ ト　システムをそれぞれその後端および側面より見た配置図である。一般に、前 述の図において既に識別されている部品は、図５ａと５ｂの同じ参照符号により 示されている。図５ａと５ｂには、図２ａ〜２ｃのターゲット（３Ｉ）に相当す る単一ターゲットだ１九また、このターゲット用の駆動機構（４Ｉ）は１台しか 示されていない。実際には、２番目のターゲット（３２）とその駆動システムは 、１番目のターゲットと約９０’位相ずれした状態で同一の電動モーターにより 駆動されるが、（それ以外は）ターゲット（３１）とその駆動システムに単に重 複するにすぎない。

ターゲット（３１）は、図５ａの（ＡＩ）と（Ａ２）で示した位置を通って、両 側の（ＡＩ）と（Ａ２）を越える限界位置まで往復線形運動ができるよう、（５ ０）で図で表したトラック上に取り付けられている。

この運動を行うための駆動は、シャフト（５７）と（５８）により駆動されるプ ーリー（５３）〜（５６）の周囲で巻回されたワイヤー（５Ｉ）と（５２）によ り行われる。ワイヤー（５１）と（５２）は、ファスナー（５９）と（６のによ りターゲット（３１）に固定されている。ターゲット（３１）とその関連駆動エ レメントは、真空室（２７）の中に収納されており、シャフト（５７）と（５８ ）は、シール（６１）と（６２）を貫通して真空室（２７）から出ている。

イオンビーム（２１）は、ゲート　バルブ（６３）と（６４）を通って、真空室 （２７）に入り、ターゲット領域（３０）にて衝突する。真空室は、低温ポンプ （ｃｒｙｏｐｔ＋ｗＰ）（６５）とロータリー　ポンプ（６６）により真空排気 される。

真空室（２７）の外側において、シャフト（５７）と（５８）は、図２８にて既 に説明した部品を有するレーストラック駆動装置からなる駆動機構（一般に（４ １）にて示される）まで延びている。駆動ピン（３８）の運動は、往復線形運動 にてベース（６７）上のトラック内で移動するトラバース・バー（４０Ａ）まで 伝えられる。バー（４０＾）は、それぞれシャフト（５７）と（５８）上に一対 （７０）と（７３）および（７１）と（７２）にて取り付けられたプーリー（７ ０）〜（７３）の周りで巻回された２本のワイヤー（６８）と（６９）に、それ ぞれの端部において固定されている。（あらゆる例において、前述したワイヤー とベルトは、適時、ベルト、ワイヤーまたはチェーンと置き換え可能である）。

レーストラック駆動装置（４１）により得られる運動以外に、ターゲット領域（ ３０）に関してターゲットの低速走査を行うために矢印（Ｙ）方向に駆動される よう、メイン・フレーム（ハ）のトラック（図示せず）上にベース（６７）全体 が取り付けられている。

運転時には、レーストラック駆動装置（４１）の回転により、図２ａ〜２Ｃに関 して説明したように、均一スピード・ステージと、単純調和運動の加速と減速ス テージとからなる所要の線形運動がバー（４０Ａ）内に発生する。この運動は、 ワイヤー（６８）によりシャフト（５７）と（５８）の回転運動に伝えられる。

その後、この回転運動は、ターゲットサポート（３１）に（５９）と（６のにお いて固定されているワイヤー（５１）と（５２）の作用により、線形運動に戻さ れる。このように、ターゲットサポート（３１）は、シャフト（５７）と（５８ ）により得られる中間カップリング手段を介する以外は、図２ａ〜２Ｃのターゲ ットサポート（３１）と同じように移動させられる。その目的は、点線で示した ターゲット位置（ＡＩ）と（Ａ２）からターゲット位置（Ａ３）と（Ａ４）まで の真空室（２７）内でのベース（５０）の対応運動をもたらす低速走査を矢印（ Ｙ）に沿って行うことにある。このように、運動を組み合わせて得られる効果は 、レーストラック駆動装置（４１）によりターゲット領域（３のを通って前後に ターゲット（３１）の走査が行われ、且つ、主往復運動に対し直角にてターゲッ ト領域（３１）を通って低速での走査も行われることである。前述した如く、１ 番目のターゲットサポート（３１）に対し約９０°位相ずれはしているが、同一 の電動モーター（７５）により駆動される２番目のターゲットサポート（３２Ｘ 図５ａおよび５ｂには図示せず）に対しても対応システムが設けられている。

使用される寸法の一例をあげれば、ターゲットサポート（３１）に取り付けられ たターゲット（２６）は、３４（ＪＸ３２ＣＩＩ＋の、ホウ素イオンとリンイオ ンを注入した、水晶上のシリコン基板である。高速走査は、１〜５Ｈｚの範囲で 行うことができる。低速走査は、０．Ｏ１〜０．１Ｈｚのオーダーである。５Ｈ ｚのオーダーの高速走査を容易にするためには、基板ホルダーの重量を最小限に するよう注意しなければならない。真空室のポンプ容積は、急速低真空ポンプダ ウンができるよう非常に小さくなっている。また、高真空（ＩＥ−５〜ＩＥ−６ トールの範囲）を急速に得られるよう大型低温ポンプが設けられている。

ターゲットの低速走査に用いることのできる技術には、（Ｉ）スライド型真空シ ール上で真空室を移動させる運動（駆動機構はその時に真空室と共に移動する） 、 （ＩＩ）−法部動機構が空気中で移動する間、真空室内でターゲットとその中間 駆動機構を移動させる運動（図５ａおよび５ｂに示した構造の装置を参照）、ま たは、ｌ）真空室の外側の一次駆動機構が静止しており、ターゲットサポートと その中間関連駆動エレメントの低速走査運動を行うために、真空室に独立駆動装 置が設けられている以外は（ＩＩ）と同じ構造の装置のもの、が含まれる。

次に、ターゲットサポートの加速中および減速中のモーターの変動負荷を補償す るために、図６ａおよび６ｂと図７に関して説明した駆動機構（４１）と共に駆 動される可変釣り合い負荷をもたらす手段について上記図を参照して説明する。

釣り合い装置の説明を、図２ａ〜３Ｃおよび図５ａと５ｂの装置と共に使用する 場合について行う。これらの図には、二つのターゲットしか走査されない最も簡 単な装置が示されている。しかしながら、この補償装置の原理は、二つ以上のタ ーゲットサポートが使用される場合にも適用できる。

このシステムは、（二つのターゲット走査運動間の位相関係が容易に維持できる よう）単一駆動モーターにより駆動されることが好ましい。そのため、一定した 駆動モーター速度を維持するという問題は、些細なことではない。方向転換を行 おうとするターゲットを減速して停止させた後、他方のターゲットを一定速度で 駆動しながら反対方向に全速力になるまで加速しなければならない。減速ターゲ ットの慣性は、モーター速度を上昇させる傾向にある。また、モーターは、ター ゲットの減速中、速度が上昇する傾向をくい止めるものでなくてはならない。

同様にモーターは、そのターゲットの加速中、減速を阻害するものでなければな らない。

サーボモーターを使用した場合は一定速度にて回転しようとするが、これを行う ことのできる精度には限界がある。大きなハズミ車を用いるのももう一つの方法 ではあるが、極めて良好な均一性を得る必要がある場合は、大きな慣性が要求さ れて不都合である。

従って、負荷補償技術を利用できることが、この発明の好ましい特徴となる。

図６ａは、ターゲットの内の一つが方向転換中に、モーターが経験する変動トル クを示したものである。モーターが対処すべき最大限の減速は、方向転換期間（ ＴＲ）中の１／４０時点で必要となる。半分の段階で、ターゲットの加速は最大 となるが、モーターは、加速方向がレーストラックの半径方向に沿っているため 、この手助けをすることは要求されない。従って、レーストラック上の駆動ビン の移動方向における加速成分は不要である。モーターからの最大加速は、３７４ 段階時に必要となる。方向転換の終了時点および定速時には、レーストラックの 直線部には、加速力または減速力は存在せず、モーターは運動に対する摩擦抵抗 を克服するだけでよい。モーターの回転速度を一定に維持することは極めて重要 であり、これを最も確実に行う方法は、モーターが変動負荷を受けないようにす ることである。従って、図６ｂに示すような追加負荷パターンを図６ａの負荷パ ターンの上に重ねる必要がある。図６ｂの負荷パターンは、図６ａに示すように ターゲットを駆動することによりモーターに課せられた負荷パターンを反転させ たものである。

図６ａの負荷パターンが単純な正弦波変動のものと仮定した場合、その補償は移 相により行うことができるであろう。しかしながら、図６８の負荷パターンは、 単純な正弦波形でないため、図６ａの負荷パターンを正確に反転したものでしか 所要の結果を得ることができない。このような反転パターンを図６ｂに示す。

このような反転パターンは、図７に示す補償機構（８のにより得ることができる 。図に示した幾つかの部品は、図７と共通しており（例えば、図２ａおよび２ｂ ）、また同じ参照符号がこのような部品を示すために用いられている。駆動ビン （３８）は、図２ａに示すようにターゲットサポート（３１）を移動させる駆動 アーム（４０）を駆動する。この駆動ビン（３８）は、補償ビーム（８２）のス ロット（８１）に入っている。同様に、図２ａに関して説明したように駆動アー ム（４２）を駆動して移動させる駆動ビン（３９）は、補償ビーム（８４）のス ロット（８３）に入っている。ビーム（８２）と（８４）は、駆動アーム（４０ ）と（４２）がその長さに対し垂直に移動できるよう取り付けられているのと同 じ方法で、その長さに対し垂直に移動できるようガイド（図示せず）上に取り付 けられている。アーム（８２）は、プーリー（８７）と（８８）の周りにて移動 する駆動ベルト（８６）にカップリング（８５）より接続されている。釣り合い おもり（８９）は、ベルト（８６）上で運ばれる。同じような構造の装置が、対 応部品（９０）〜（９４）により得られる補償ビーム（８４）用に設けられてい る。この釣り合いおもり（８９または９４）を含めた各補償ビーム（８２または ８４）の質量は、ターゲットサポート（３１）と（３２）用の主走査システムの 慣性と釣り合うよう調整されている。釣り合いおもり（８９）と（９４）は、垂 直面にて使用した場合の負荷パターンに対する重力による影響を防ぐために設け られている。

運転中、補償ビーム（８２）と（８４）は、釣り合いおもり（８９）と（９４） と共に、図２ａのターゲットサポート（３Ｉ）と（３２）の加速パターンの反転 したものに相当する加速パターンに従うことが図７より理解できる。ターゲット サポートが加速中は、駆動モーターへの影響に関する限り、反対の意味でその関 連補償ビームが加速していることになる。ターゲットサポートが一定速度にて移 動している時は、その関連補償ビームは静止している。この段階においては、タ ーゲットサポートとその補償ビームのいずれも加速していない。

簡略化のため、補償ビーム（８２）と（８４）は、各ビーム用の単−釣り合いお もりと共に、図７において概略で示されているが、実際には、各ビームの両端部 は、適当なベルトとプーリー構造への接続リンク（８５）または（９０）により 支持されている。（９５）で示されているように、軸リンクがビーム（８２）と （８４）の長さ方向に平行に設けられて補償ビームの方向が正しくなっている。

［プーリー（８７）から、図示のされていない対応プーリーまで延びている］リ ンク（９５）により、主レーストラック機械駆動手段（４１）の二つのプーリー ・ホイールの中心を結ぶ線に対し平行なビーム（８２）の他端においてビームの 軸との方向に、ビーム（８２）が制限されている。

＋ｐ＋１，５ｌｉｅ＊ｍＡ１．ｌ１ｃｍｍＮ−ＰＣＴ／Ｇ”９０１Ｏ”５３国際 調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．複数のターゲットをイオンビームを通って往復運動にて前後に移動させ、こ のイオンビームの外側にある間に、これらのターゲットの移動方向を転換させ、 且つ、別のターゲット（単数または複数）がビームを通過している間にターゲッ トの係る方向転換の少なくとも一部を実施することよりなる複数のターゲットを イオンビームに当てる方法。
2. ２．イオンビームを通って往復するターゲットの数が二つで、次の段階よりなる 請求項１に記載の方法。 ・イオンビームを通って１番目のターゲットを移動させる。 ・１番目のターゲットと同じ方向にてビームを通って２番目のターゲットを移動 させる。 ・２番目のターゲットがイオンビームを通過している間に１番目のターゲットの 移動方向を逆転させる。 ・２番目のターゲットがイオンビームを通過し終わった後、２番目のターゲット による前回の横断方向と反対の方向にて、１番目のターゲットを移動させてイオ ンビームを通過させる。 ・１番目のターゲットがビームを通過している間に２番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。 ・１番目のターゲットと同じ方向にて、ビームを通って２番目のターゲットを移 動させる。 ・２番目のターゲットがビームを通過している間に１番目ターゲットの移動方向 を逆転させる。 ・２番目のターゲットがビームを通過し終わった後、２番目のターゲットによる 最後の横断方向と反対の方向にて、ビームを通って１番目のターゲットを移動さ せる。 ・１番目のターゲットがビームを通過している間に２番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。
3. ３．イオンビームを通って往復するターゲットの数が二つ以上で、次の段階より なる請求項１に記載の方法。 ・イオンビームを通って１番目のターゲットを移動させる。 ・１番目のターゲットがビームを通過し終わった後、ビームを通過して、追加の ターゲットを移動させる。 ・当該追加ターゲットがビームを通過している間に１番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。 ・当該追加ターゲットがビームを通過し終わった後、その最初の前述した横断方 向と反対の方向に、ビームを通って１番目のターゲットを移動させて元に戻す。 ・当該追加ターゲットの横断シーケンスを繰り返す。
4. ４．ターゲットの移動方向の転換に要する時間がターゲットの移動シーケンスの 繰り返しの全時間の半分から、ターゲットがイオンビームを通過するのに掛かる 時間を差し引いた時間にほぼ相当するようにした請求項１に記載の方法。
5. ５．イオンビームの方向にて間隔を離して設けた平面内で、ターゲットがイオン ビームを通過し、各ターゲットがそれに対し独立した平面内で移動して、互いの ターゲットの移動平面から間隔をおいて設けられている請求項１に記載の方法。
6. ６．ターゲットをそれぞれ支持するための複数のサポートと、ターゲット領域外 にある間、ターゲットサポートの移動方向が逆転するよう、また、別のサポート （単数または複数）がターゲット領域を通過している間にターゲットサポートの 逆転の少なくともその一部が行われるよう一連の運動にてイオンビーム・ターゲ ット領域を通過して、往復運動にてターゲットサポートを前後させるための駆動 手段とからなるイオンビームに複数のターゲットを当てるための装置。
7. ７．イオンビームの方向にて間隔を離して設けた平面内で、ターゲットサポート がイオンビームを通過でき、且つ、各ターゲットサポートがそれに対し独立した 平面内で移動できて、互いのターゲットの移動平面から間隔をおいて設けられて いる請求項６に記載の装置。
8. ８．駆動手段により駆動される釣り合い負荷を提供するための釣り合い手段を初 めとし、且つ、この釣り合い手段が、ターゲットサポートにより生じる負荷の逆 転に相当する駆動手段への変動負荷となるよう設けられている請求項６に記載の 装置。
9. ９．所要シーケンス運動を作り出すための運動発生装置、所要シーケンス運動に よりサポートを移動させるためにサポートが設けられたキャリア手段および運動 発生装置に応えてキャリア手段を駆動するためにキャリア手段に運動発生装置を 連結するためのカップリング手段とから駆動手段が構成される請求項６に記載の 装置。
10. １０．ターゲットサポート数が２で、駆動手段が次の段階より構成される連動シ ーケンスにてターゲットサポートを移動できるよう設けられた請求項６に記載の 装置。 ・イオンビームを通って１番目のターゲットを移動させる。 ・１番目のターゲットと同じ方向にて、ビームを通って２番目のターゲットを移 動させる。 ・２番目のターゲットがイオンビームを通過している間に１番目のターゲットの 移動方向を逆転させる。 ・２番目のターゲットがイオンビームを通過し終わった後、２番目のターゲット による前回の横断方向と反対の方向にて、イオンビームを通過して１番目のター ゲットを移動させる。 ・１番目のターゲットがビームを通過している間に２番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。 ・１番目のターゲットと同じ方向にて、ビームを通って２番目のターゲットを移 動させる。 ・２番目のターゲットがビームを通過している間に１番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。 ・２番目のターゲットがビームを通過し終わった後、２番目のターゲットによる 最後の横断方向と反対の方向にて、ビームを通過して１番目のターゲットを移動 させる。 ・１番目のターゲットがビームを通過している間に２番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。
11. １１．ターゲットサポート数が二つ以上で、且つ、次の運動よりなるシーケンス でターゲットサポートを移動できるよう、駆動手段を設けた請求項６記載の装置 。 ・１番目のターゲットを移動させて、イオンビームを通過させる。 ・１番目のターゲットがビームを通過し終わった後、追加ターゲットを移動させ てビームを通過させる。 ・当該追加ターゲットがビームを通過している間に１番目のターゲットの移動方 向を逆転させる。 ・当該追加ターゲットがビームを通過し終わった後、その最初の前述した横断方 向と反対の方向にて、ビームを通って１番目のターゲットを移動させ元に戻す。 ・当該追加ターゲットの横断シーケンスを繰り返す。
12. １２．ターゲットサポートを横切るビームのラスター走査を行うために、ビーム を通る横断方向に対しほぼ直角の方向にて、ターゲットサポートをほぼ連続的に 移動させるための追加駆動手段を含む請求項６に記載の装置。