(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースへのイオン注入の際のグリッチに対処するための方法であって、
イオンビームを供給する工程と、
イオンビームに対する上記ワークピースの平行移動の回数、平行移動の速度、イオンビームのサイズの内の１以上に少なくとも部分的に基づくイオンビームグリッチ継続期間閾値を決定する工程と、
少なくとも低速走査路に沿って上記イオンビームに対して上記ワークピースを平行移動させ、上記ワークピースへイオンを注入する工程と、
上記ワークピースの平行移動の間、複数の所定の間隔で反復的に上記イオンビームの電流を決定する工程と、
上記決定されたイオンビームの電流が所定の値より大きい場合にカウンターをゼロにセットする工程と、
上記カウンターがゼロであり上記決定されたイオンビームの電流が上記所定の値未満である場合に上記ワークピースの位置を記憶し、グリッチの開始を規定する工程と、
上記決定されたイオンビームの電流が上記所定の値未満であり上記ワークピースの位置を記憶する毎に上記カウンターをインクリメントする工程と、
上記カウンターが上記イオンビームグリッチ継続期間閾値を超えた場合に上記イオンビームを抑制する工程と、
上記記憶した位置に上記ワークピースを再配置し、上記イオンビームを再開し、少なくとも上記低速走査路に沿って上記イオンビームに対して上記ワークピースを再度平行移動することにより、上記ワークピースの上記グリッチに関連付けられた部分に注入を行う工程と、を含み、
上記イオンビームを抑制後、上記イオンビームグリッチ継続期間閾値を再計算する工程をさらに含み、上記再計算は上記低速走査路に沿った上記イオンビームに対する上記ワークピースの１回少ない平行移動に少なくとも部分的に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記イオンビームグリッチ継続期間が上記所定の最小値未満である場合に上記イオン注入を停止する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記イオンビームの電流の所定の値は通常のイオン注入動作電流の１０％であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記イオンビームを供給する工程は、上記低速走査路に略垂直な高速走査路に沿ってペンシルビームを走査することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記反復的に上記イオンビームの電流を決定する工程は、上記イオンビームが高速走査路に沿って上記ワークピースに交わらない時に上記イオンビームの電流を測定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記イオンビームの電流を決定する工程は、ファラデーカップを介し上記イオンビームの電流を測定することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
上記イオンビームの電流を決定する工程は、イオンビーム源に関連する１以上の特性を測定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
イオン注入異常に対処するための方法であって、
所定のグリッチ継続期間閾値を設ける工程と、
イオンビームを供給する工程と、
上記イオンビームに対してワークピースを平行移動する工程と、
上記平行移動と同時に上記イオンビームの電流を反復的に測定する工程と、
上記イオンビームの測定した電流が所定のイオンビーム異常電流未満である場合に上記ワークピースの位置を記憶しグリッチの開始を規定する工程と、
上記所定のグリッチ継続期間閾値よりも長い時間、上記イオンビームの測定した電流が上記所定のイオンビーム異常電流より低い場合にのみイオン注入を停止しグリッチに関連付けられたイオン注入を修復する工程と、を含み、
上記イオン注入が停止され修復される毎に上記所定のグリッチ継続期間閾値を所定の量だけ低減する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
上記イオン注入が停止された後上記ワークピースを再配置する工程をさらに含み、上記ワークピースは上記イオン注入の修復が開始したときに上記記憶された位置にあることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記イオンビームに対してワークピースを平行移動する工程は、高速走査路に沿って上記ワークピースを往復運動させることと低速走査路に沿って上記ワークピースを平行移動させることを含み、上記低速走査路は上記高速走査路に略垂直であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
上記イオンビームの電流を反復的に測定する工程は、上記高速走査路に沿った上記ワークピースの方向の反転に関連付けられる変曲位置において上記電流を測定することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記イオンビームに対してワークピースを平行移動する工程は、高速走査路に沿って上記イオンビームを往復運動させることと低速走査路に沿って上記ワークピースを平行移動させることとを含み、上記低速走査路は上記高速走査路に略垂直であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
上記イオンビームの電流を反復的に測定する工程は、上記高速走査路に沿った上記イオンビームの方向の反転に関連付けられる変曲位置において上記電流を測定することを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記所定の量は、上記イオン注入の間、低速走査路に沿って上記ワークピースを平行移動するのにかかる時間に関連していることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
上記所定のグリッチ継続期間閾値が所定の最小値未満になると上記イオン注入を修復しないことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
上記イオンビーム異常電流は通常のイオン注入動作電流の１０％であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
上記グリッチ継続期間閾値は、上記イオンビームに対する低速走査路に沿った上記ワークピースの平行移動の回数、上記低速走査路に沿った平行移動の速度、上記イオンビームのサイズの内の１以上に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してイオン注入システム及び方法に関し、特にイオン注入の際のイオンビームの不均一に対処する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入システムは、半導体基板やウエハー等のワークピースにドーパント成分として知られる不純物を付与するのに用いられる。一般的なイオン注入システムにおいては、イオン源が所望のドーパント成分をイオン化し、そのイオン化された不純物をイオンのビームとしてイオン源から抽出する。該イオンビームは各ワークピースに向けられ（例えば掃射、走査させ）、該ワークピース中にイオン化されたドーパントを注入する。ドーパントイオンは該ワークピースの組成を変化させ所望の電気的特性を持たせる。これは基板上にトランジスタ等の特定の半導体装置を形成するのに有用となる。
【０００３】
電子装置の小型化へのトレンドが続いており、より小型よりパワフルでよりエネルギー効率が良い半導体装置を個々のワークピース上により多く形成するニーズが高まっている。よって、イオン注入等の半導体製造プロセスに対する入念な制御、特にワークピースへ注入されるイオンの均一性が必要とされている。また、製品収量を高めるため半導体装置はより大型のワークピースに形成されるようになってきており、例えば、より多くの装置を１つのウエハー上に形成するために、直径３００ｍｍ以上のウエハーが使用されている。そのようなウエハーは高価であり、不均一なイオン注入によりウエハー全体を廃棄しなければならないような無駄を少なくすることが非常に望ましい。しかし、ウエハーが大きくなり密度が高くなると、イオンビームがウエハーの周囲に届くようにより大きな角度・距離を走査しかつ周囲に囲まれた領域全てに渡って注入を行うため、均一なイオン注入は難しいものとなる。
【０００４】
加えて、イオン源を設けるのに通常必要な高電圧は、様々な引き出し電極・抑制電極と他の関連する部材間でアーク放電が時折発生する。このアーク放電への傾向は多くの場合、アークがずっと低い電源電圧で自然に自己消滅するまで、１つ以上の影響を受けた高電圧源を完全に放電させる。アーク放電中、電源電圧が回復するまでビーム電流は不安定になるか中断され、その間イオン注入は断続的なものとなる。このようなアーク放電及びその後の断続的なイオン注入は一般的に「グリッチ」と呼ばれる。連続的なウエハー処理の際、イオンビームの経路に沿ってグリッチが検出されると、従来は該グリッチの間に注入され損なったビーム経路の領域または一部を、イオンビームでその経路をたどる様々な技術を使って特異的に「修復」し、注入されなかった領域を「埋め」ていた。このような修復は時間がかかる上、特に非常に短いグリッチが起こる場合には、グリッチ領域におけるイオンビームの開始・停止によりさらなる望ましくない影響が引き起こされる場合もある。よって、グリッチまたはイオンビームの不均一が検出された際に取るべき適切な対応を動的に決定することが求められている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は上記先行技術の制約を克服し、ワークピースへのイオン注入の際のイオンビームの不均一に対処するための独創的な方法を提供する。以下に、本発明のいくつかの側面の基本的な理解を提供するため本発明の簡単な概要を提示する。本概要は本発明の全体を概観するものではなく、本発明のキーとなるまたは重要な要素を同定するものでもなければ、本発明の範囲を画定するものでもない。本概要の目的は、後述されるより詳細な記載の前置きとして簡単に本発明のいくつかの概念を提示することにある。
【０００６】
本発明に従って、ワークピースへのイオン注入の際のイオンビームの電流または電圧の不均一（「グリッチ」とも呼ばれる）に対処するための方法を提供する。上記方法は例えば、スポットビーム、ペンシルビーム等のイオンビームを供給する工程を備え、イオンビーム及びワークピースのうちの１つ以上を互いに対し第１方向（例えば第１走査路または第１軸に沿って）（「高速走査」軸、路、方向とも称す）及び第２方向（例えば第２走査路または第２軸に沿って）（「低速走査」軸、路、方向とも称す）に走査する。上記イオンビームは例えばリボンビームを含んでいてもよい。一例では、ワークピースは、第１方向に静電的に走査されるイオンビームに対して、第２方向に（例えば第２軸に沿って）機械的に走査される。ここで第２方向（例えばワークピースの進行方向）は第１方向（例えばイオンビームの走査方向）に略垂直である。
【０００７】
本発明の１つの側面に従って、イオンビームのグリッチを無視する期間がまず設定され、イオンビームグリッチ継続期間閾値が定められる。イオンビームグリッチ継続期間閾値は、例えば、ワークピースへの所望の最終ドーズ均一性、イオンビームへのワークピースの通過または平行移動の回数、イオンビームへのワークピースの平行移動の速度、及びイオンビームのサイズの内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいている。イオンビームのサイズは例えば、直接の測定及び所定のシステム入力に基づくビームサイズの知識の内の１つ以上に基づいて決定される。
【０００８】
ワークピースへのイオン注入の間、イオンビームの電流等の１つ以上の特性がイオンビームへのワークピースの平行移動と同時に繰り返し計測される。一例では、イオンビームの電流が所定の異常電流（例えば通常の注入動作電流の約１０％）を超えた場合にはカウンターをリセットする（例えばゼロにセットする）。イオンビームの測定電流が最初に上記所定のイオンビーム異常電流よりも低い場合、ワークピースの位置を記憶し、グリッチの開始を規定する。例えば、カウンターがゼロでイオンビームの決定された電流が上記所定の異常電流より低い場合、第２方向におけるワークピースの位置を記憶する。カウンターは、例えばその後イオンビームの電流が上記所定のイオンビーム異常電流よりも低いと続けて決定される毎にインクリメントされる。
【０００９】
本発明に従って、上記所定のグリッチ継続期間閾値よりも大きい時間量の間、イオンビームの測定電流が上記所定のイオンビーム異常電流よりも低い（例えば、グリッチが発生する期間が上記所定のグリッチ継続期間閾値を超える）場合においてのみ、イオン注入を停止する。例えば、カウンターがイオンビームグリッチ継続期間閾値を超えると、イオンビームは抑制されイオン注入は停止される。その後、例えば、ワークピースを記憶された位置に再配置し、イオンビームを再開し、イオンビームに対して再度ワークピースを平行移動させ、グリッチに関連付けられたワークピースの部分に注入を行うことによってグリッチに関連付けられたイオン注入の部分を修復する。
【００１０】
上記の目的及びそれに関連する目的を達成するため、本発明は以下十分に記載され請求項において特に指摘される特徴を備える。以下の記載及び添付の図面は本発明の実施形態を詳細に例示するものである。しかしながらこれらの実施形態は本発明の原理が適用される様々なもののうちの一部である。本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のある例示的な側面に係るイオン注入システムを簡単に示すブロック図である。
【図２】ある例示的な側面に係るブロードビームまたはリボンイオンビーム注入の方式を示す図である。
【図３Ａ】別の例示的な側面に係る走査注入またはハイブリッド注入の方式を示す図である。
【図３Ｂ】別の例示的な側面に係る走査注入またはハイブリッド注入の方式を示す図である。
【図４】さらに別の例示的な側面に係るワークピースの中心線に沿ったドーズ蓄積を示す図である。
【図５Ａ】さらに別の例示的な側面に係るグリッチのワークピースに対する影響を示す図である。
【図５Ｂ】さらに別の例示的な側面に係るグリッチのワークピースに対する影響を示す図である。
【図５Ｃ】さらに別の例示的な側面に係るグリッチのワークピースに対する影響を示す図である。
【図６Ａ】さらに別の例示的な側面に係る別のグリッチの別のワークピースに対する別の影響を示す図である。
【図６Ｂ】さらに別の例示的な側面に係る別のグリッチの別のワークピースに対する別の影響を示す図である。
【図６Ｃ】さらに別の例示的な側面に係る別のグリッチの別のワークピースに対する別の影響を示す図である。
【図７】別の側面に係る多数の通過に対するグリッチの影響の減少を示す図である。
【図８】さらに別の側面に係るグリッチ継続期間に対する欠損ドーズの深さを示す図である。
【図９】本発明のある例示的な側面に係るワークピースにイオンを注入し、起こり得るイオンビームグリッチに対処するための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は概してイオン注入システム及び断続的イオンビームに対処するための方法に関し、適切な修復作業に関する決定をその場で行う。本発明を以下に図面を参照して説明する。なお同様の構成要素には同様の符号が用いられる。これらの側面の記載は単に例示的なものであり、これらに限定して解釈されるものではない。以下の記載では、説明のため本発明の完全な理解を提供するため多数の具体的な詳細が述べられているが、本発明がこれらの具体的な詳細なしでも実施できることは当業者には明らかである。
【００１３】
半導体ウエハーや基板等のワークピースへのイオン注入においては、該ワークピースの上流の様々な構成部材間で一時的なアーク放電が起こり、イオンビームパワーまたはビーム電流の損失のような一時的な損失が起こることが一般的である。従来の連続イオン注入器では、そのようなイオンビームパワーまたは電流の損失（「グリッチ」とも呼ばれる）が起こると通常、加工中のワークピースを修復することになる。しかしながらそのような修復はワークピースにより重大な問題を引き起こす可能性があり、さらに貴重な時間をその処理に費やすことになる。今までほぼすべてのグリッチが修復を必要とするものと見なされていたため、修復の必要性についての決定は従来なされてこなかった。本発明は例えば顧客や統計データによって提供される品質閾値を利用し、グリッチに対する修復がなされるべきか否かを決定するという利点がある。
【００１４】
図１に、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４およびエンドステーション１６を備える例示的なイオン注入システム１０を示す。ターミナル１２は、例えば、高電圧源２０によって駆動されるイオン源１８を備え、該イオン源はイオンビーム２２を生成し、ビームラインアセンブリ１４を介し最終的にエンドステーション１６までイオンビーム２２を出射する。イオンビーム２２は、例えば、スポットビーム、ペンシルビーム、リボンビーム等どのような形態のビームであってよい。ビームラインアセンブリ１４はさらにビームガイド２４及び質量分析器２６を備え、適切な電荷‐質量比のイオンのみビームガイド２４の出口端の開口部２８を通って、エンドステーション１６に位置するワークピース３０（例えば、半導体ウエハー、表示パネル等）まで供給されるように双極子磁場が形成される。
【００１５】
一例に従い、静電走査器や電磁走査器等のイオンビーム走査機構３２が、ワークピース３０に対して少なくとも第１方向３３（例えば、＋／−ｙ方向）（第１走査路または「高速走査」軸、路、方向とも呼ばれる）にイオンビーム２２を走査するよう構成され、それにより走査イオンビーム３４を規定する。さらに本例においては、ワークピース走査機構３６が設けられ、該ワークピース走査機構は、少なくとも第２方向３５（例えば、＋／−ｘ方向）（第２走査路または「低速走査」軸、路、方向とも呼ばれる）において、イオンビーム２２にワークピース３０を選択的に走査するように構成される。イオンビーム走査システム３２及びワークピース走査システム３６は、例えば、イオンビーム２２に対するワークピースの所望の走査を行うため、別々に設けられてもよいし、一体的に設けられてもよい。例えば、イオンビーム２２をおおむね固定し（例えば、イオンビーム走査機構３２によって静電的に走査されないようにし）、ワークピース走査機構３６を第１方向３３および第２方向３５の両方においてイオンビームに対してワークピース３０を走査するよう構成し、それによりイオンビームに対するワークピースの２次元機械的走査をもたらす。別の例においては、イオンビーム２２を第１方向３３に静電的に走査し、それにより走査イオンビーム３４を生成する。そして、ワークピース３０を走査イオンビーム３４に対して第２方向３５に機械的に走査する。このようなイオンビーム２２の静電的走査とワークピース３０の機械的走査の組み合わせは、「ハイブリッド走査」と呼ばれる。本発明は、イオンビーム２２に対するワークピース３０の走査またはその逆のあらゆる組み合わせに適用可能である。
【００１６】
別の例によれば、１以上のファラデーカップ等の１以上のセンサ３８が、イオンビームの１以上の特性（例えば、イオンビーム電流）を計測するためにイオンビーム２２の経路に沿ってさらに設けられる。上記１以上のセンサ３８はワークピース３０の上流、下流のどちらに設けられてもよく、イオンビームがワークピースと交わっていない時にイオンビーム２２の１以上の特性を検知するように構成される。別の例においては、上記１以上のセンサ３８は電源２０と関連しており、電源に関連する電流または電圧を決定する。コントローラ４０がさらに設けられ、該コントローラは上記イオン源１８、高電圧源２０、ビームガイド２４、質量分析器２６、イオンビーム走査機構３２、ワークピース走査機構３６および１以上のセンサ３８の内の少なくとも１つ以上を制御するように構成される。
【００１７】
上記イオン注入システム１０の様々な構成部材中に利用される高電圧に（少なくとも部分的には）より、予期しないタイミングで高電圧アークやスパークが発生する。そのようなアークやスパークは多くの場合、一般的にイオンビーム「グリッチ」と呼ばれるイオンビーム電流の損失を短期間引き起こす。イオンビームグリッチの継続期間は、例えば、高電圧スパークを引き起こす特定の構成部材、特定の高電圧の状態、電圧負荷および電流負荷の内の１つ以上に応じて、数十マイクロ秒から数十ミリ秒の範囲であることが多い。イオンビームグリッチが発生すると、ワークピース３０はグリッチの継続期間の間、イオンビーム２２の所望の注入量を受け取らず、結果としてイオンビームグリッチはワークピースにおける最終ドーズ均一性に影響を与える。
【００１８】
一般的にワークピース３０はイオンビーム２２の断面サイズよりはるかに大きい。本発明はワークピース３０の表面全体に均一な量のイオンを供給するための様々な方式を考える。ある方式では、図２に示すように、第２方向３５（例えば、＋／−ｘ方向）におけるワークピース３０のイオンビーム２２に対する１次元走査が採用される。このイオンビームはブロードリボンビーム４２を含む。１次元走査では、図１のワークピース走査機構３６が、ほぼ均一なリボンビームに対してワークピースを機械的に走査する。ここでリボンビームの幅４４はワークピースより広いが、リボンビームの厚さ４６は該幅よりも略小さい。
【００１９】
図３Ａに、２つの方向におけるワークピース３０及びイオンビーム２２の互いに対する走査が採用される２次元走査方式を示す。例えば、図３Ａに示す２次元走査は、上述したハイブリッド走査により実現でき、比較的高速の周波数（例えば、約１ＫＨｚ）で第１方向３３（例えば、＋／−ｙ方向）におけるペンシルまたはスポットイオンビーム２２の「高速走査」により一般的に図１の走査イオンビーム３４が規定され、第２方向３５（例えば、走査イオンビームの第１方向３３にほぼ直交する方向）におけるワークピース３０の比較的低速な機械的走査（例えば、１Ｈｚ未満）によりワークピース全体がスポットイオンビームに露出する。このような図３Ａに示すハイブリッド走査では、例えば、図３Ｂに示すように、ワークピース３０にラスター走査パターン４８が一般的に形成され、走査ピッチ５０（例えば、約０．１ｍｍ）または２つの高速走査跡間の距離はスポットイオンビーム２２（例えば、約１０ｍｍより大きい）のサイズよりはるかに小さい。
【００２０】
図４を参照すると、図３Ｂのワークピース３０の中央線５４に沿ったドーズ蓄積または分布５２が示されており、ドーズ蓄積は図１のイオンビーム２２へのワークピース３０の露出量に通常関連している。図３Ａの第２方向３５（例えば、低速走査またはｘ方向）へのワークピース３０の機械的走査により、例えば、第１方向３３へのワークピースに対するイオンビーム２２の走査毎に、イオンビーム中心位置は第２方向（例えば図３Ｂの走査ピッチ５０に関連）に短い距離シフトする。図４に示すように、結果としてドーズ分布５２は、全ビームプロファイルパス５５の重ね合わせとなる。十分なドーズ均一性を実現し、図１のワークピース３０への十分な最終イオン注入量を確立するため、例えば、低速走査（例えば、第２方向３５への低速機械的走査）を一回以上繰り返す。通常は、ワークピースをイオンビーム２２に対し最低二回通過させる（例えば、ｘ軸に沿った前方及び後方への通過）。
【００２１】
イオンビームグリッチ（例えば、イオンビーム２２の異常）が発生すると、最終的なドーズ分布に対するグリッチの影響は、イオンビームに対するワークピース３０の通過の総数を含むいくつかに要因によって決定される。本発明者らは、例えば注入が走査イオンビーム３４に対するワークピース３０の第２方向３５への通過が１００回あり、その１００回の通過の内１回だけがグリッチを含んでいる場合、そのグリッチの最終的なドーズへの最大影響はワークピース全体の１％以下であり、これは注入の均一性に関して容認できるレベルのものであると考える。
【００２２】
しかし、ある注入に関して第２方向３５への通過の総数が少ない（例えば、低速走査路に沿った前後の通過丸々一回）場合、グリッチからのドーズ分布は非常に重要となり得る。例えば、グリッチからのドーズ分布はイオンビームドロップアウトの単純な形のものではなく、むしろシフトしたイオンビームプロファイルとビームドロップアウト長さの重ね合わせ（または、畳み込み）として与えられ、ビームドロップアウト長さはビームドロップアウト期間と低速走査速度によって与えられる。図５Ａは、例えば、イオンビームの電流が短期間ドロップアウトする（グリッチ５６として示す）シナリオを示す。図５Ｂは、図４と同様のビームプロファイル５７の重なりを示すが、図５Ｂにおいては、グリッチ５６のドロップアウトの間いくつかのビームプロファイルが欠けている。
【００２３】
図５Ｃは一般的に図５Ｂのビームプロファイル５７の重なりとしての最終ドーズ分布５８を示し、グリッチ５６またはビームドロップアウトの間の最終ドーズ分布への総影響がずっと少ないことを示す。ドーズ分布５８へのグリッチの影響、すなわち低減されたドーズの深さ及び幅は通常３つの要因に依存する。すなわち、ビームドロップアウト（グリッチ継続期間）の長さ、図３Ａの第２方向３５（例えば低速走査方向）におけるビームサイズ、第２方向におけるワークピースの移動速度（例えば低速走査速度）である。本発明は、イオンビーム２２の電流が短期間完全にゼロに落ちたとしても、（例えば図５Ｃに示すような）結果的に通過による最終ドーズが完全に消滅することはほとんどない。例えば、図３Ａの第２方向３５において幅広ビームサイズで比較的低速な走査速度で短いビームドロップアウト（例えば短いグリッチ継続期間）が起こる場合、上記影響は最小限である。しかし、例えば、図６Ａ〜図６Ｃに裏付けられるように、図３Ａの第２方向３５において幅狭ビームサイズで比較的高速な走査速度で長いビームドロップアウト（例えば比較的長いグリッチ継続期間）が起こる場合、図６Ｃに示すように全体の最終ドーズはワークピースの一部ではゼロになり得る。
【００２４】
しかし、図７に示すように、グリッチなしの通過がより多く行われれば、ドーズ分布５８におけるグリッチの影響は弱まる。ある注入では、イオンビーム２２のサイズ及び形だけでなく図３Ａの第２方向３５における通過の総数、第１方向３３及び第２方向における走査速度に関しても推定を行う。よって、本発明によると、グリッチによるドーズ均一性の低下の度合いはグリッチの継続期間によって推測され得る。
【００２５】
図８は、図３Ａの第２方向３５における１回の走査通過に関する異なる２つの走査速度におけるグリッチ継続期間に対するグリッチ間の損失注入量の深さの一例をさらに示すグラフ６０である。第２方向３５において２回以上の通過を行う注入では、均一性の総低下量は、第２方向における通過の総数で割ることによって得られる。図８のグラフ６０は、例えば、第２方向における秒速１０ｃｍの速さの単一通過の注入（single-pass implant）に関して最大許容損失ドーズが２％であれば、グリッチは５ミリ秒より短くなければならないことを示す。同じ基準で５ミリ秒よりもグリッチが長くなれば、ドーズ均一性が許容できないレベルになる（例えば図６Ｃのドーズ分布５８）。２回通過の注入（two-pass implant）では、図８のグラフ６０から分かるように、追加の通過によりグリッチの影響が「弱まる」またはおよそ半分になるため、グリッチ継続期間は最大で１０ミリ秒にすることができる。例えば、グラフ６０によると、単一通過の注入における１０ミリ秒のグリッチ継続期間は４％の不均一を引き起こす。第２の通過を行うことにより、図７と同様に不均一性はおよそ半分、約２％になる。
【００２６】
従来の連続イオン注入器のほとんどでは、グリッチが記録されると、グリッチの発生時における低速走査の位置を記録し、ビームドロップアウトを人工的に一定の長さまたは低速走査の終了まで引き延ばし（すなわちビームを意図的に抑制し）、欠損部分を後で正確に埋められるようにする（「リペインティング」ともいう）。一般的には、このリペインティングは、グリッチの継続期間が短くても長くてもグリッチが記録されれば行われていた。リペインティングは、通例、あるグリッチによって形成されたギャップを埋める特別な「非日常的な」処理である。一般的に、この非日常的な処理は、短いグリッチが多い場合には特に、処理に余分な時間を費やしてしまうという問題がある。
【００２７】
しかし本発明では、上記で明らかにしたように、グリッチにより引き起こされるダメージは、グリッチの継続期間、総走査数、走査速度、イオンビームのサイズ等の要因に一般的に依存していることが認められている。イオンビームへのワークピースの通過の総数、走査速度、ビームのサイズ・形は特定の注入では一般的に知られている。本発明は、以下にさらに述べるように、グリッチを通常無視することができるグリッチ継続期間閾値を設けている。例えば、本発明によると、経験したグリッチ継続期間がグリッチ継続期間閾値よりも長ければ、均一性に対するダメージは無視できないほど大きいと判断され、修復処理が開始される。一方、本発明によると、経験したグリッチ継続期間がグリッチ継続期間閾値よりも短ければ、均一性へのダメージは許容範囲と見なされ、修復またはワークピースのリペインティングは行われず、従来の方法に比較して、貴重な処理時間を節約することができる。よって本発明は、ワークピースへのイオン注入の間グリッチが発生した際、どのように処理が進行するのか決定する方法を提供する。
【００２８】
実施例１
最大許容ドーズ量下落は、秒速１０ｃｍの低速走査速度の２回通過の注入で２％であり、イオンビームサイズは、２ｃｍＦＷＨＭガウスと推定される。この場合、図８のグラフ６０によると、２回通過の注入であるため、通過からの４％の注入量の落ち込みは許容範囲であり、１０ミリ秒より長いグリッチはリペインティングが必要になる。
【００２９】
実施例２
最大許容ドーズ量下落は、秒速１０ｃｍの低速走査速度２ｃｍＦＷＨＭガウスビームを用いた１０回通過の注入で２％である。１０回通過の注入であるため、１回の通過において最大２０％までの落ち込みを引き起こすグリッチは許容される。グラフ６０から最大グリッチ継続期間は約５０ミリ秒である。すなわち、この特定の注入では、最大５０ミリ秒までのグリッチは、均一性の要件を満たすためにリペインティングすることなく許容される。しかし、一般的に経験されるグリッチのほとんどは５０ミリ秒より短いため、そのような注入ではリペインティングが必要とされることはほとんどない。
【００３０】
本発明によると、ワークピースの修復またはリペインティングが必要かを判定するため、グリッチが所定のグリッチ継続期間閾値より長いかを判定する。上記所定のグリッチ継続期間閾値は、注入の均一性要件、イオンビームへの通過の総数、走査速度、イオンビームのサイズから算出される。しかし、グリッチの継続期間はグリッチの発生時には予想できないため、グリッチの発生時の第２方向における（例えば低速走査方向３５における機械的走査に沿って）ワークピースの位置をグリッチが検出されると記録する。
【００３１】
ただし、ワークピースの走査は継続し、十分なイオンビームの存在を短い間隔で（例えば１ミリ秒毎に）チェックする。イオンビームが上記所定の継続期間内に十分に回復しない場合にのみ、グリッチは要修復グリッチとして扱われ、修復処置を行うかが決定され、グリッチを経験したワークピースの領域を「リペインティング」または再度注入を行う。上記修復処置は人工的にイオンビームの欠損を所定の位置（例えば上記第２または低速走査方向３５における通過または走査の終わり）まで引き延ばすものである（自動ビーム回復の抑制とも呼ばれる）。
【００３２】
本発明では、イオンビームが上記所定のグリッチ継続期間閾値内に十分に回復する場合、ドーズ均一性への上記グリッチの影響は無視され、特別な処理は行われない。さらに、別の例では、本開示に「グリッチ割当量」が導入される。例えば、第２方向における通過の数が多い注入（例えば第２方向に１０回以上通過を行うような注入）では、第２方向における通過が５回以下の注入よりもグリッチ割当量が大きい。これは通過の回数が多い注入ほど少数のグリッチに対してより耐性があるためである。しかし、グリッチの継続期間が短くそれ単独でリペインティングを必要としないとしても、残りの「グリッチフリー」注入による希釈を考慮すると、あるワークピースが経験する各グリッチにより、グリッチ割当量全体から特定の量だけ差し引かれ、その後生じるグリッチ毎に注入のグリッチへの耐性は弱くなる。例えば、すでにいくつかのグリッチを無視した後でさらにグリッチを経験すると、これ以上のグリッチはワークピースの修復またはリペインティングを必要とするポイントにまでグリッチ割当量が到達する可能性がある。なお本発明は図２及び図３Ａ〜図３Ｂにそれぞれ示すブロードビーム（リボン）型及びハイブリッド走査注入の両方に適用できる。
【００３３】
よって、本開示の別の側面によると、図９はワークピースへのイオン注入の際の不均一に対処するための例示的な方法１００を示す。なお、ここで一連の行為または事象として例示的な方法が示され記載されているが、本発明はそのような行為または事象の順序に限定されるものではなく、ここで示され記載されているものとは異なり、いくつかのステップが異なる順序で、及び／または他のステップと同時に行われてもよい。また示されたステップのすべてが本発明に係る方法論を実行するために必要とされるわけではない。さらに上記方法はここで示され記載されたシステムだけでなく、示されていない他のシステムと関連して実行されてもよい。
【００３４】
図９の方法１００はアクト１０２から始まり、アクト１０２ではイオンビームグリッチ継続期間閾値が決定される。上記イオンビームグリッチ継続期間閾値の決定は、少なくとも部分的には、ワークピース上の所望の最終注入ドーズ均一性、イオンビームへのワークピースの平行移動または通過の数、平行移動の速度、イオンビームのサイズのうち１つ以上に基づいている。例えばイオンビームのサイズは、直接測定、所定のシステム入力に基づくビームサイズの知識、以前のイオンビームサイズのガウス分布及び既知のシステム入力に基づくビームサイズの推定のうち１つ以上に基づいて決定される。
【００３５】
アクト１０４では、注入ルーチンが行われ、イオンをワークピースに注入する。例えば注入ルーチンは、イオンビームに対してワークピースを平行移動する工程を含む。イオンビームは、例えば、図１の走査イオンビーム３４を含み、イオンビーム２２を高速走査軸（例えば第１方向３３）に沿って走査する。これによりワークピースは低速走査軸（例えば第２方向）に沿ってイオンビーム中を平行移動し、ワークピースにイオンが注入される。イオンビームの電流が決定され（例えば、測定され）、アクト１０６において上記電流が十分なまたは満足できる注入のための所定の値（イオンビーム異常電流とも呼ばれる）よりも大きいかについての判定が行われる。例えば、所定のノイズレベル（例えば通常の動作電流の１０％）を超えたイオンビームの電流は、ワークピースにイオンを注入するのに十分なものである。アクト１０６において十分なイオンビーム電流があると判定された場合、アクト１１０においてカウンターがゼロに設定され、同時にワークピースにイオンを注入する。アクト１０６におけるイオンビーム電流の判定は、例えば、イオンビームがワークピースに交わらない時にファラデーカップを介してイオンビームの電流を決定する工程を含む。別の例においては、アクト１０６のイオンビーム電流の判定は、高電圧源等のイオンビーム源に関連する１以上の特性を測定する工程を含む。
【００３６】
ビーム電流が十分でない場合（例えば、イオンビーム電流が上記所定のノイズレベルより低い、例えば通常の動作電流の１０％未満の場合）、アクト１１２においてカウンターがゼロであるかの判定が行われる。アクト１１２においてカウンターがゼロであると判定された場合、グリッチが初めて発生したと判断され、第２方向におけるワークピースの位置をアクト１１４において記録する。その後、アクト１１６においてカウンターをインクリメントする。アクト１１２における判定が、カウンターがゼロでないことを示す場合（例えばグリッチが既に発生している場合）、アクト１１８においてカウンターとグリッチ継続期間閾値とを比較する。カウンターがグリッチ継続期間閾値未満である場合、注入ルーチンを続行し、イオンビーム電流をアクト１１６において再度チェックする。
【００３７】
本開示の一例によると、アクト１０６〜１１８は所定の間隔（例えば、１ミリ秒の間隔）で行われ、アクト１０６は、その所定の間隔毎に繰り返される。よってカウンターはアクト１１０においてゼロにセットされるかアクト１１６においてインクリメントされ、所定の間隔（例えば、１ミリ秒の間隔）毎に再度アクト１０６が行われる。よって、本例においては、注入の間に発生するグリッチの継続期間のタイミングはカウンターのインクリメントと関連付けられている。
【００３８】
アクト１１８においてカウンターがグリッチ継続期間閾値より大きいと判定された場合、注入ルーチンは中断され、アクト１２０において修復またはリペインティングルーチンが行われる。ある例では、修復ルーチンはアクト１２２においてイオンビームグリッチ継続期間閾値を再計算することを含み、該再計算は、少なくとも部分的に、ワークピースのイオンビームに対する１回少ない平行移動に基づく。例えば、ワークピースはアクト１１４において以前記録した第２方向における位置に戻され、再びアクト１０４におけるイオンビームの供給から注入ルーチンを再度行う。
【００３９】
本例では、アクト１１８においてカウンターはグリッチ継続期間閾値未満と判定されたが、イオンビーム電流がアクト１０６を再度行う前に許容できるレベルにまで回復した場合、アクト１１０においてカウンターはゼロにリセットされ、アクト１０４において開始した注入を続行する。よって、グリッチは大抵無視される。よって、本発明によると処理の効率化が実現でき、従来のグリッチが発生する度に修復を行っていたのに比べ、上記の方法論に基づいて選択的にグリッチを無視、及び／または修復することにより時間、材料等の節約を実現することができる。
【００４０】
いくつかの好ましい実施形態に関連して本発明を示し、説明してきたが、本明細書および添付図面を読み、理解すると、均等な変更および修正が当業者に生ずることが明白である。特に、上述のコンポーネント（アセンブリ、デバイス、回路など）によって実行されるさまざまな機能に関して、そのようなコンポーネントを説明するために使用される（“手段”に対する参照を含む）用語は、特に示さない限り、ここで説明した本発明の例示的な実施形態において機能を実行する開示した構造に実質的に同等でなくても、記述したコンポーネントの特定の機能を実行する何らかの要素（すなわち、それは機能的に同等である）に対応するように向けられている。さらに、説明したいくつかの実施形態のうちの１つ以上だけに関して、本発明の特定の特徴を上述しているが、任意の所定の、または特定のアプリケーションに対して望まれるように、および有利であるように、そのような特徴を、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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