(57)【要約】【課題】目標とする不均一な２次元イオン注入量分布を実現する。【解決手段】イオン注入装置１０は、スキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナ２６と、メカニカルスキャン方向にウェハＷを往復運動させるメカニカルスキャナと、目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるようビームスキャナ２６及びメカニカルスキャナを制御する制御装置６０と、を備える。制御装置６０は、目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定するスキャン周波数調整部と、スキャン周波数調整部が決定した周波数を持つスキャン波形を用いてビームスキャナを駆動するビームスキャナ駆動部と、を備える。【選択図】図２
2018041595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、
メカニカルスキャン方向にウェハを往復運動させるメカニカルスキャナと、
目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるよう前記ビームスキャナ及び前記メカニカルスキャナを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記目標２次元ドーズ量分布に応じて前記スキャン波形の周波数を決定するスキャン周波数調整部と、
前記スキャン周波数調整部が決定した周波数を持つスキャン波形を用いて前記ビームスキャナを駆動するビームスキャナ駆動部と、を備えることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記ビームスキャナ駆動部には、駆動可能なスキャン波形の時間変化の上限値である上限変化速度が定められており、
前記スキャン周波数調整部は、前記目標２次元ドーズ量分布を与えるためのスキャン波形の最大変化速度が前記上限変化速度と一致するよう調整された場合のスキャン波形の周波数である上限スキャン周波数以下となるよう前記スキャン波形の周波数を決定することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記スキャン周波数調整部は、ビーム照射によりウェハに与えられるダメージ量と往復ビームスキャンの周波数との関係性に基づいて定められる下限スキャン周波数以上となるよう前記スキャン波形の周波数を決定することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記スキャン周波数調整部は、ビーム照射によりウェハに与えられるドーズ量分布の前記目標２次元ドーズ量分布からのずれ量と往復ビームスキャンの周波数との関係性に基づいて定められる下限スキャン周波数以上となるよう前記スキャン波形の周波数を決定することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記目標２次元ドーズ量分布に基づいて、前記ビームスキャン方向のドーズ量分布でありメカニカルスキャン方向の異なる位置のそれぞれに対応する複数の目標ドーズ量分布を設定する目標設定部をさらに備え、
前記ビームスキャナ駆動部は、前記スキャン周波数調整部が決定した周波数のスキャン波形であり前記複数の目標ドーズ量分布のそれぞれに対応する複数のスキャン波形のいずれかをメカニカルスキャン方向のウェハ位置に応じて選択し、選択したスキャン波形を用いて前記ビームスキャナを駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記ビームスキャナ駆動部には、駆動可能なスキャン波形の時間変化の上限値である上限変化速度が定められており、
前記スキャン周波数調整部は、前記複数のスキャン波形のそれぞれの最大変化速度が前記上限変化速度を超えないようスキャン波形の周波数を決定することを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記スキャン周波数調整部は、前記複数のスキャン波形のそれぞれが共通のスキャン周波数となるようスキャン波形の周波数を決定することを特徴とする請求項６に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記ビームスキャナの下流で前記ビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部をさらに備え、
前記制御装置は、前記ビーム電流測定部による測定に基づいて所望のビーム電流強度分布を得るためのスキャン波形を生成するスキャン波形生成部をさらに備え、
前記スキャン波形生成部は、前記ビームスキャン方向に均一なビーム電流強度分布を得るための基準スキャン波形を前記ビーム電流測定部の測定結果を用いて生成し、生成した基準スキャン波形に所定の演算処理を施すことにより目標ドーズ量分布を与えるためのスキャン波形を生成することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記ビームスキャナの下流で前記ビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部をさらに備え、
前記制御装置は、前記ビーム電流測定部による測定に基づいて所望のビーム電流強度分布を得るためのスキャン波形を生成するスキャン波形生成部をさらに備え、
前記スキャン波形生成部は、前記ビーム電流測定部による測定ビーム電流強度分布が目標ドーズ量分布に適合するようスキャン波形を調整することにより目標ドーズ量分布を与えるためのスキャン波形を生成することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記複数の目標ドーズ量分布の少なくとも一つは、第１目標ドーズ量に設定される第１精密注入領域と、前記第１精密注入領域と前記ビームスキャン方向に隣接して第２目標ドーズ量に設定される第２精密注入領域と、前記第１精密注入領域と前記第２精密注入領域の間に設定される遷移領域とを含む目標不均一ドーズ量分布であり、
前記スキャン波形生成部は、前記ビーム電流測定部による測定ビーム電流強度分布が前記遷移領域を除外した範囲で前記目標不均一ドーズ量分布に適合するようスキャン波形を生成することを特徴とする請求項９に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記複数のスキャン波形の少なくとも一つは、前記ビームスキャン方向のスキャン範囲が他のスキャン波形と異なるよう構成されることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記複数のスキャン波形の少なくとも一つは、前記ビームスキャン方向のスキャン範囲がウェハが位置する注入領域より狭いことを特徴とする請求項５から１１のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記ビームスキャナは、ウェハが位置する注入領域と、前記注入領域外の非注入領域とを含む範囲にわたって往復ビームスキャンを提供するよう構成され、
当該イオン注入装置は、ウェハ注入中に前記非注入領域にてビーム電流量をモニタするよう構成されるビーム電流モニタ部をさらに備え、
前記複数のスキャン波形の少なくとも一つは、ウェハ注入中にビーム電流量のモニタが可能となるよう前記ビームスキャン方向のスキャン範囲が前記非注入領域を含むよう構成されることを特徴とする請求項９または１０に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記複数のスキャン波形のそれぞれは、前記ビームスキャン方向のスキャン範囲が同じとなるよう構成されることを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
前記目標２次元ドーズ量分布は、注入対象外とすべき領域を含み、
前記複数のスキャン波形の少なくとも一つは、前記ビームスキャン方向のスキャン範囲が前記注入領域を含まないよう構成されることを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、
ウェハ注入中に前記非注入領域にてモニタされるビーム電流量に基づいて、メカニカルスキャン方向のウェハ速度の調整に用いるウェハ速度係数を算出するウェハ速度調整部と、
前記ウェハ速度調整部が算出したウェハ速度係数にしたがって前記メカニカルスキャナを駆動させるメカニカルスキャナ駆動部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、
前記複数のスキャン波形に基づいて、メカニカルスキャン方向のウェハ速度の調整に用いる係数であり前記複数の目標ドーズ量分布のそれぞれに対応する複数のウェハ速度係数を算出するウェハ速度調整部と、
前記ウェハ速度調整部が算出した複数のウェハ速度係数のいずれかをメカニカルスキャン方向のウェハ位置に応じて選択し、選択したウェハ速度係数にしたがって前記メカニカルスキャナを駆動させるメカニカルスキャナ駆動部と、をさらに備えることを特徴とする請求項５から１５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１８】
前記目標２次元ドーズ量分布は、注入対象外とすべき領域を含み、
前記制御装置は、メカニカルスキャン方向のスキャン範囲がウェハ直径よりも狭い範囲となるよう前記メカニカルスキャナを駆動させるメカニカルスキャナ駆動部をさらに備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項１９】
前記ビームスキャナ駆動部は、前記スキャン周波数調整部による周波数の調整を要しない場合、あらかじめ設定される固定スキャン周波数のスキャン波形を用いて前記ビームスキャナを駆動することを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
【請求項２０】
イオン注入装置を用いたイオン注入方法であって、
前記イオン注入装置は、スキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、メカニカルスキャン方向にウェハを往復運動させるメカニカルスキャナと、を備え、
ウェハ表面に与えるべき目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定することと、
決定した周波数のスキャン波形にしたがって前記ビームスキャナを駆動することと、を備えることを特徴とするイオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置及びイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、導電性を変化させる目的、半導体ウェハの結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウェハにイオンを注入する工程が標準的に実施されている。この工程で使用される装置は、一般にイオン注入装置と呼ばれる。多くの場合、ウェハ面内に均一な２次元イオン注入量分布を実現することが求められる。しかし、意図的に不均一な２次元イオン注入量分布が望まれる場合もある。不均一注入を実現するため、イオンビームのビームスキャン速度とウェハのメカニカルスキャン速度が注入領域ごとに変更制御される。例えば、高注入領域ではスキャン速度が低くなるよう制御され、低注入領域ではスキャン速度が高くなるよう制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０４３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ビームスキャンとメカニカルスキャンを組み合わせたハイブリッドスキャン型のイオン注入装置において、重要な制御パラメータの一つとしてビームスキャン周波数がある。ビームスキャン周波数が変わると、イオンビーム照射によってウェハに与えられるダメージ量が変化したり、目標とするイオン注入量分布からのずれが大きくなったりするおそれがある。一方、スキャン周波数の変更による影響を考慮してスキャン周波数を一律固定にしてしまうと、ビームスキャナにて実現可能な最大スキャン速度の制約等により、ウェハ面内に目標とする注入量差を与えることができないかもしれない。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、スキャン周波数の変更による影響を考慮しつつ、目標とする不均一な２次元イオン注入量分布を実現するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、イオン注入装置は、スキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、メカニカルスキャン方向にウェハを往復運動させるメカニカルスキャナと、目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるようビームスキャナ及びメカニカルスキャナを制御する制御装置と、を備える。制御装置は、目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定するスキャン周波数調整部と、スキャン周波数調整部が決定した周波数を持つスキャン波形を用いてビームスキャナを駆動するビームスキャナ駆動部と、を備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、イオン注入装置を用いたイオン注入方法である。イオン注入装置は、スキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、メカニカルスキャン方向にウェハを往復運動させるメカニカルスキャナと、を備える。この方法は、ウェハ表面に与えるべき目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定することと、決定した周波数のスキャン波形にしたがってビームスキャナを駆動することと、を備える。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スキャン周波数の変更による影響を考慮しつつ、目標とする不均一な２次元イオン注入量分布を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）ハイブリッドスキャン方式の注入処理におけるスキャン周波数と注入ムラの関係を模式的に示す。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図、図２（ｂ）は、実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】往復運動されるウェハと往復走査されるビームとの関係を示す正面図である。
【図４】イオンビームの走査範囲を示す上面図である。
【図５】ウェハ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する図である。
【図６】ウェハ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する図である。
【図７】ウェハ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、ビームスキャナを制御するためのスキャン波形を例示する図である。
【図９】実施の形態に係る制御装置を概略的に示すブロック図である。
【図１０】実施の形態に係るスキャン周波数調整方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のスキャン波形生成処理の例を詳細に示すフローチャートである。
【図１２】繰り返し手法によりスキャン波形を修正する様子を模式的に示す図である。
【図１３】目標２次元ドーズ量分布の一例を模式的に示す図である。
【図１４】図１３の目標２次元ドーズ量分布に対応する目標１次元ドーズ量分布の一例を模式的に示す図である。
【図１５】図１４の目標１次元ドーズ量分布に対応するスキャン速度分布の一例を模式的に示す図である。
【図１６】目標２次元ドーズ量分布の別の例を模式的に示す図である。
【図１７】図１６の目標２次元ドーズ量分布に対応する目標１次元ドーズ量分布の一例を模式的に示す図である。
【図１８】図１７の目標１次元ドーズ量分布に対応するスキャン速度分布の一例を模式的に示す図である。
【図１９】目標２次元ドーズ量分布のさらに別の例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態を詳述する前に、本発明の概要を述べる。本発明のある態様によれば、イオン注入装置は、スキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、メカニカルスキャン方向にウェハを往復運動させるメカニカルスキャナと、目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるようビームスキャナ及びメカニカルスキャナを制御する制御装置と、を備える。
【００１２】
制御装置は、イオンビームのビームスキャン速度とウェハのメカニカルスキャン速度をウェハの注入領域ごとに変更制御することにより目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるようにする。例えば、高注入領域ではスキャン速度が低くなり、低注入領域ではスキャン速度が高くなるようスキャン波形が制御される。本実施の形態では、目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定し、決定した周波数を持つスキャン波形を用いるようにする。これにより、面内ドーズ量比が高く設定される不均一注入であっても、スキャン周波数の変更による副作用を抑えつつ、目標とする不均一注入が精度よく実現されるようにする。
【００１３】
以下、スキャン周波数の変更により生じる影響について述べる。制御装置は、ウェハ位置に応じてスキャン速度が可変となるスキャン波形を生成し、生成したスキャン波形にしたがってビームスキャナを駆動する。イオン注入装置では、通常ウェハ面内で均一なドーズ量分布が求められる。この場合、ビームスキャン方向のビーム電流強度分布が測定され、その測定に基づいてスキャン波形が補正される。こうしたスキャン波形の補正は、ビーム電流強度分布の実測値が目標とする範囲内に収まるまで繰り返され、均一なビーム電流強度分布に対応するスキャン波形が生成される。
【００１４】
面内ドーズ量が不均一分布となる不均一注入を行う場合、均一注入用のスキャン波形に所定の演算処理を施すことで、目標とする不均一ドーズ量分布に対応したスキャン波形が生成される。このとき、均一注入用のスキャン波形と同じスキャン周波数となるよう演算されることが通常である。スキャン周波数は、ビームスキャン方向に一往復ビームスキャンさせるのにかかる時間周期に対応し、スキャン周波数が同じであれば往復スキャンにかかる時間も同じである。したがって、スキャン周波数を共通にすると、スキャン前のビーム電流量が一定であれば、単位時間あたりにウェハに与えられるドーズ量が一定となる。単位時間あたりのドーズ量は、ウェハに与えられるダメージ量に関連することから、スキャン周波数を固定すればウェハへのダメージ量を均一化できる。一方、注入領域ごとにスキャン周波数が異なるとすると、注入領域ごとに与えられるウェハダメージ量にばらつきが生じ、問題となるかもしれない。
【００１５】
また、スキャン周波数は、ウェハ表面に与えるドーズ量分布の注入精度にも関連する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ハイブリッドスキャン方式の注入処理におけるスキャン周波数と注入ムラの関係を模式的に示す。本図は、ウェハＷがＹ方向にメカニカルスキャンされ、Ｘ方向にビームスキャンされる場合のウェハ表面上でのイオンビームの軌跡を示している。図１（ａ）は、ビームスキャン周波数が相対的に低い場合のイオンビームの軌跡Ｔ１を示し、イオンビームが一往復する間にウェハＷがＹ方向に移動する距離がビーム径ｄの２倍以上となる場合を示す。図１（ｂ）は、ビームスキャン周波数が相対的に高い場合のイオンビームの軌跡Ｔ２を示し、イオンビームが一往復する間にウェハＷがＹ方向に移動する距離がビーム径ｄの２倍以下となる場合を示す。図示されるように、ビームスキャン周波数が低い方が各スキャンの間隔が大きくなり、注入ムラが生じやすい傾向となることが理解されよう。したがって、注入ムラを抑制して目標とするドーズ量分布を精度よくウェハ表面に与えるためには、ビームスキャン周波数がある程度高い方が好ましい。
【００１６】
以上の観点から、ウェハダメージおよび注入ムラを考慮すると、スキャン周波数をある程度高くするとともに、そのスキャン周波数を一律固定にすることが好ましいと言える。このような背景から、従来のイオン注入装置では、ウェハダメージおよび注入ムラを考慮して予め決定される固定スキャン周波数が一律に使用される。しかしながら、スキャン周波数を固定しながら面内ドーズ量比の高い不均一注入を実行することが不可能となる場合がある。面内ドーズ量比を高くするには、注入領域ごとのビームスキャン速度差を大きくする必要があり、場合によっては必要とされる最大スキャン速度がビームスキャナの動作上限を超えてしまう。そうすると、必要とするビームスキャン速度差が得られず、求める面内ドーズ量比が実現不可能となる。その結果、実現可能な面内ドーズ量比に制約が生じてしまう。
【００１７】
そこで、本実施の形態では、目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定し、決定した周波数を持つスキャン波形を用いるようにする。面内ドーズ量比が高く設定される不均一注入において、目標２次元ドーズ量分布を与えるためのスキャン波形の最大変化速度がビームスキャナの上限変化速度と一致するよう調整された場合のスキャン波形の周波数を上限スキャン周波数として算出する。また、ウェハダメージおよび注入ムラを考慮して定められる下限スキャン周波数を参照し、下限スキャン周波数以上、上限スキャン周波数以下となる範囲でスキャン波形の周波数を決定する。これにより、面内ドーズ量比が高く設定される不均一注入であっても、スキャン周波数の変更による副作用を抑えつつ、目標とする不均一注入が精度よく実現されるようにする。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１９】
図２は、実施の形態に係るイオン注入装置１０を概略的に示す図である。図２（ａ）は、イオン注入装置１０の概略構成を示す上面図であり、図２（ｂ）は、イオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。
【００２０】
イオン注入装置１０は、被処理物の表面にイオン注入処理をするよう構成されている。被処理物は、例えば基板であり、例えば半導体ウェハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物をウェハＷと呼ぶことがあるが、これは注入処理の対象を特定の物体に限定することを意図していない。
【００２１】
イオン注入装置１０は、ビームの往復走査及びウェハＷの往復運動の少なくとも一方によりウェハＷの全体にわたってイオンビームＢを照射するよう構成されている。本書では説明の便宜上、設計上のイオンビームＢの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な面をＸＹ面と定義する。イオンビームＢを被処理物Ｗに対し走査する場合において、ビームスキャン方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向（以下、メカニカルスキャン方向ともいう）とする。
【００２２】
イオン注入装置１０は、イオン源１２と、ビームライン装置１４と、注入処理室１６と、を備える。イオン源１２は、イオンビームＢをビームライン装置１４に与えるよう構成されている。ビームライン装置１４は、イオン源１２から注入処理室１６へとイオンを輸送するよう構成されている。また、イオン注入装置１０は、イオン源１２、ビームライン装置１４、及び注入処理室１６に所望の真空環境を提供するための真空排気系（図示せず）を備える。
【００２３】
図示されるように、ビームライン装置１４は例えば、上流から順に、質量分析部１８、可変アパチャ２０、ビーム整形部２２、第１ビーム計測部２４、ビームスキャナ２６、パラレルレンズ３０又はビーム平行化装置、及び、角度エネルギーフィルター（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３４を備える。なお、ビームライン装置１４の上流とは、イオン源１２に近い側を指し、下流とは注入処理室１６（またはビームストッパ３８）に近い側を指す。
【００２４】
質量分析部１８は、イオン源１２の下流に設けられており、イオン源１２から引き出されたイオンビームＢから必要なイオン種を質量分析により選択するよう構成されている。
【００２５】
可変アパチャ２０は、開口幅が調整可能なアパチャであり、開口幅を変えることでアパチャを通過するイオンビームＢのビーム電流量を調整する。可変アパチャ２０は、例えば、ビームラインを挟んで上下に配置されるアパチャプレートを有し、アパチャプレートの間隔を変化させることによりビーム電流量を調整してもよい。
【００２６】
ビーム整形部２２は、四重極収束装置（Ｑレンズ）などの収束レンズを備えており、可変アパチャ２０を通過したイオンビームＢを所望の断面形状に整形するよう構成されている。
【００２７】
第１ビーム計測部２４は、ビームライン上に出し入れ可能に配置され、イオンビームの電流を測定するインジェクタフラグファラデーカップである。第１ビーム計測部２４は、ビーム電流を計測するファラデーカップ２４ｂと、ファラデーカップ２４ｂを上下に移動させる駆動部２４ａを有する。図２（ｂ）の破線で示すように、ビームライン上にファラデーカップ２４ｂを配置した場合、イオンビームＢはファラデーカップ２４ｂにより遮断される。一方、図２（ｂ）の実線で示すように、ファラデーカップ２４ｂをビームライン上から外した場合、イオンビームＢの遮断が解除される。
【００２８】
ビームスキャナ２６は、スキャン波形に従ってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するよう構成されている。ビームスキャナ２６は、整形されたイオンビームＢをＸ方向に走査する偏向手段である。ビームスキャナ２６は、Ｘ方向に離れて設けられるスキャナ電極２８を有する。スキャナ電極２８は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、スキャナ電極２８に印加される電圧を変化させることにより、電極間に生じる電場を変化させてイオンビームＢを偏向させる。こうして、イオンビームＢは、Ｘ方向に往復走査される。なお、図２（ａ）において矢印Ｘにより往復ビームスキャンを例示し、イオンビームＢの複数の軌跡を一点鎖線で示している。
【００２９】
ビームスキャナ２６は電場式であるが、磁場式のビームスキャナが用いられてもよい。あるいは、電場と磁場の両方を利用するビームスキャナが用いられてもよい。
【００３０】
パラレルレンズ３０は、走査されたイオンビームＢの進行方向を平行にするよう構成されている。パラレルレンズ３０は、中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状のＰレンズ電極３２を有する。Ｐレンズ電極３２は、高圧電源（図示せず）に接続されており、電圧印加により生じる電場をイオンビームＢに作用させて、イオンビームＢの進行方向を平行に整える。
【００３１】
角度エネルギーフィルタ３４は、イオンビームＢのエネルギーを分析し必要なエネルギーのイオンを下方に偏向して注入処理室１６に導くよう構成されている。角度エネルギーフィルタ３４は、磁場偏向用の磁石装置（図示せず）、または、電場偏向用のＡＥＦ電極３６、または、その両方を有する。ＡＥＦ電極３６には、高圧電源（図示せず）に接続される。図２（ｂ）において、上側のＡＥＦ電極３６に正電圧、下側のＡＥＦ電極３６に負電圧を印加させることにより、イオンビームＢを下方に偏向させる。
【００３２】
このようにして、ビームライン装置１４は、ビームスキャナ２６の上流または下流に配設され、ウェハ表面でのビームスキャン方向のビーム幅を調整可能であるビームライン構成要素を備える。
【００３３】
ビームライン装置１４は、ウェハＷに照射されるべきイオンビームＢを注入処理室１６に供給する。
【００３４】
注入処理室１６は、１枚又は複数枚のウェハＷを保持し、イオンビームＢに対する相対移動（例えば、Ｙ方向）を必要に応じてウェハＷに提供するよう構成されるメカニカルスキャナ４４（図３参照）を備える。図２において、矢印ＹによりウェハＷの往復運動を例示する。また、注入処理室１６は、ビームストッパ３８を備える。ビーム軌道上にウェハＷが存在しない場合には、イオンビームＢはビームストッパ３８に入射する。
【００３５】
注入処理室１６には、第２ビーム計測部５０が設けられる。第２ビーム計測部５０は、ビームスキャナ２６の下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するよう構成されている。第２ビーム計測部５０は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌと、センターカップ４２を有する。
【００３６】
サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌは、ウェハＷに対してＸ方向にずれて配置されており、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。イオンビームＢは、ウェハＷが位置する範囲を超えてオーバースキャンされるため、イオン注入時においても走査されるビームの一部がサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌに入射する。サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌは、イオン注入処理中のビーム電流量をモニタするためのビーム電流モニタ部として機能する。サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌの計測値は、第２ビーム計測部５０に送られる。
【００３７】
センターカップ４２は、ウェハＷの表面におけるビーム電流強度分布を計測するためのビーム電流測定部である。センターカップ４２は、可動式となっており、イオン注入時にはウェハ位置から待避され、ウェハＷが照射位置にないときにウェハ位置に挿入される。センターカップ４２は、Ｘ方向に移動されながらビーム電流強度を計測して、ビーム走査方向のビーム電流強度分布を計測する。センターカップ４２の計測値は、第２ビーム計測部５０に送られる。なお、センターカップ４２は、ビーム走査方向の複数の位置におけるビーム電流強度を同時に計測可能となるように、複数のファラデーカップがＸ方向に並んだアレイ状に形成されていてもよい。
【００３８】
このようにして、第２ビーム計測部５０は、ウェハ表面とＺ方向に同じ位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定することができる。また、第２ビーム計測部５０は、ウェハ表面に対し上流の位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するよう構成されていてもよい。あるいは、後述のように、第２ビーム計測部５０は、ウェハ表面に対し下流の位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するよう構成されていてもよい。
【００３９】
注入処理室１６には、防護板４６Ｒ、４６Ｌが設けられる。防護板４６Ｒ、４６Ｌは、ウェハＷに対してＸ方向にずれて配置され、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームや、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。防護板４６Ｒ、４６Ｌは、ウェハＷが位置する範囲を超えてオーバースキャンされたイオンビームが、注入処理室１６の内壁や、注入処理室１６の内部に設けられる機器等に照射されてしまうことを防ぐ。防護板４６Ｒ、４６Ｌは、グラファイト等で構成される。なお、防護板４６Ｒ、４６Ｌは、ビームスキャナ２６の下流に設けられていればよく、ビームライン装置１４に設けられてもよい。
【００４０】
制御装置６０は、イオン注入装置１０を構成する各機器の動作を制御する。例えば、制御装置６０は、所望の目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるようビームスキャナ２６及びメカニカルスキャナ４４を制御する。
【００４１】
制御装置６０は、スキャン波形（例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるスキャン波形）に従ってビームスキャナ２６にスキャン電場（または、磁場式の場合にはスキャン磁場）が印加されるようビームスキャナ２６を制御するためのビームスキャナ制御信号を生成し、これをビームスキャナ２６へ出力する。ビームスキャナ制御信号は、スキャン波形を実現する限り、どのような態様であってもよい。同様に、制御装置６０は、ビームスキャナ２６による往復ビームスキャンと適正に同期してウェハＷが往復運動するようメカニカルスキャナ４４を制御するためのメカニカルスキャナ制御信号を生成し、これをメカニカルスキャナ４４へ出力する。メカニカルスキャナ制御信号も、適正なメカニカルスキャンを実現する限り、どのような態様であってもよい。
【００４２】
図３は、往復運動されるウェハＷと往復走査されるイオンビームＢとの関係を示す正面図である。図３において、イオンビームＢは横方向（Ｘ方向）に往復走査され、ウェハＷはメカニカルスキャナ４４に保持されて縦方向（Ｙ方向）に往復運動される。こうしたビームスキャンとメカニカルスキャンとの組合せはハイブリッドスキャンとも呼ばれる。図３では、最上位置のウェハＷ１と最下位置のウェハＷ２を図示することで、メカニカルスキャナ４４の動作範囲を示している。
【００４３】
また、ビームスキャナによって走査されるイオンビームＢについて、走査端位置のイオンビームＢ４を図示することでイオンビームＢの走査可能範囲を示している。イオンビームＢは、メカニカルスキャナ４４の左右に配置されるサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌや、Ｘ方向に移動可能なセンターカップ４２が配置される位置を超えてオーバースキャンが可能となるように構成される。なお、図３では、横長のイオンビームＢが走査される様子を示しているが、イオンビームＢの形状は、縦長であってもよく、円形に近い形状であってもよい。
【００４４】
図４は、イオンビームＢの走査可能範囲Ｃを示す図であり、図３の上面図に対応する。走査可能範囲Ｃは、大きく注入領域Ｃ１と非注入領域Ｃ２の２領域に区分けすることができる。注入領域Ｃ１は、ウェハＷが位置する範囲であり、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌが設けられる位置よりも内側の範囲ということもできる。したがって、注入領域Ｃ１に向かうイオンビームＢ１は、メカニカルスキャナ４４により往復運動されるウェハＷに入射し、イオン注入に寄与する。
【００４５】
一方、非注入領域Ｃ２は、注入領域Ｃ１の外に位置する領域であり、ウェハＷが位置する範囲の外に対応する領域である。したがって、非注入領域Ｃ２に向かうイオンビームＢ３、Ｂ４は、メカニカルスキャナ４４により往復運動されるウェハＷに入射せず、イオン注入に寄与しない。
【００４６】
また、非注入領域Ｃ２には、サイド測定位置Ｃ３と走査端位置Ｃ４が含まれる。サイド測定位置Ｃ３は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌが設けられる位置に対応する。サイド測定位置Ｃ３に向かうイオンビームＢ３は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌへ入射するため、サイド測定位置Ｃ３までイオンビームを走査させることで、イオン注入処理中であってもビーム電流強度をモニタできる。走査端位置Ｃ４は、防護板４６Ｒ、４６Ｌが設けられる位置に対応する。したがって、走査端位置Ｃ４に向かうイオンビームＢ４は、防護板４６Ｒ、４６Ｌに入射する。そのため、走査端位置Ｃ４までイオンビームを走査させた場合であっても、注入処理室１６内の意図しない箇所にイオンビームが照射されることを防ぐことができる。
【００４７】
図４に示されるように、センターカップ４２は、可動式のビーム電流検出器であるから、注入領域Ｃ１及び非注入領域Ｃ２の一部範囲（例えば、走査端位置Ｃ４を除く範囲）において、ウェハ表面に対応する位置Ａにおけるビーム電流強度分布を測定可能である。位置Ａは、イオンビームＢの進行方向であるＺ方向について、ウェハ表面と同じＺ方向の位置に相当する。注入領域Ｃ１を１０００程度の微小区間に分割し、センターカップ４２をＸ方向に移動させながら各微小区間ごとにビーム電流強度を計測することにより、ウェハ表面におけるビーム走査方向（Ｘ方向）のビーム電流強度分布を得ることができる。
【００４８】
あるいは、第２ビーム計測部５０は、複数のビーム電流検出器４１をウェハＷの下流に備えてもよい。ビーム電流検出器４１は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌと同様に固定式である。ビーム電流検出器４１は、Ｘ方向に配列されており、それぞれのＸ位置でビーム電流強度分布を測定可能である。ビーム電流検出器４１は、遷移領域（詳細を後述）にあたるＸ位置で密に配列され、他の領域では疎に配列されていてもよい。ビーム電流検出器４１は、Ｘ方向に３０ｍｍ以下の測定位置精度を有することが望ましい。
【００４９】
ここで、遷移領域とは、目標２次元ドーズ量分布においてドーズ量の正確性に対する要求が相対的に低い領域のことをいう。均一注入ではウェハ全面に対して精密な注入精度が必ず求められる。一方、不均一注入では、（１）ウェハ全面に対して精密な注入精度が求められることもあれば、（２）ウェハ内で限定された領域の注入精度のみが求められることもある。例えばウェハ中心から１００ｍｍ以内を基準ドーズ量で、ウェハ中心から１２０ｍｍより外側を基準ドーズ量より１０％増しで注入するなどの要請が考えられる。この場合、ウェハ中心から１００ｍｍ〜１２０ｍｍの領域のドーズ量は遷移領域として考えられ、そのドーズ量に特に正確さが求められず、基準ドーズ量から基準ドーズ量の１１０％の間であればよい。したがって、不均一注入での合否判定は、（１）の場合は通常注入と同様の手法を用いる必要があるが、（２）の場合は予め定められた遷移領域を除いて行えばよいことになる。ここで遷移領域長としては典型的には５ｍｍ〜３０ｍｍが設定される。この遷移領域長は上記ビーム電流測定の位置精度（３０ｍｍ以下）とも整合する。
【００５０】
図５、図６、及び図７は、ウェハＷ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する。図５には、目標２次元均一ドーズ量分布８０を示す。図６には、目標２次元不均一ドーズ量分布８２を示し、図７には、他の目標２次元不均一ドーズ量分布８４を示す。上述のように、Ｘ方向はビームスキャン方向を表し、Ｙ方向はメカニカルスキャン方向を表す。
【００５１】
また、図５、図６、及び図７にはそれぞれ、３つのＹ位置Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３におけるＸ方向の目標１次元ドーズ量分布を併せて示す。加えて、図７には、Ｙ位置Ｙ４、Ｙ５におけるＸ方向の目標１次元ドーズ量分布を示す。Ｙ位置Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５のそれぞれにおけるウェハ両端のＸ位置を（Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ）、（Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ）、（Ｘ３ａ，Ｘ３ｂ）、（Ｘ４ａ，Ｘ４ｂ）、（Ｘ５ａ，Ｘ５ｂ）と表記している。Ｙ位置Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５のそれぞれにおけるスキャン範囲ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＹ３、ＣＹ４、ＣＹ５がウェハ両端のＸ位置により規定されている。
【００５２】
これらの目標ドーズ量分布は理解のための単なる例示であり、示される特定の分布に限定することを意図したものではない。
【００５３】
図５に示されるように、目標２次元均一ドーズ量分布８０はウェハ表面の全域にわたり均一目標ドーズ量Ｄｔを有する。このように、目標２次元均一ドーズ量分布８０は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元均一ドーズ量分布８１から成る。各目標１次元均一ドーズ量分布８１は、Ｘ方向のドーズ量分布である。一般に、均一注入における目標ドーズ量Ｄｔは正確に実現されるべきである。その意味で、目標１次元均一ドーズ量分布８１はその全体が精密注入領域であり、遷移領域を有しない。
【００５４】
図６に示される目標２次元不均一ドーズ量分布８２は、第１目標ドーズ量Ｄｔ１を中央領域８２ａに有し、第１目標ドーズ量Ｄｔ１と異なる第２目標ドーズ量Ｄｔ２を外側領域８２ｂに有する。第１目標ドーズ量Ｄｔ１が第２目標ドーズ量Ｄｔ２より大きい。目標２次元不均一ドーズ量分布８２は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元不均一ドーズ量分布８３から成る。各目標１次元不均一ドーズ量分布８３は、Ｘ方向のドーズ量分布である。
【００５５】
ここで留意すべきは、目標１次元不均一ドーズ量分布８３は、第１精密注入領域８３ａ、第２精密注入領域８３ｂ、及び遷移領域８３ｃを有することである。第１精密注入領域８３ａは第１目標ドーズ量Ｄｔ１に設定され、第２精密注入領域８３ｂは第２目標ドーズ量Ｄｔ２に設定されている。第１精密注入領域８３ａと第２精密注入領域８３ｂは、両者の間に遷移領域８３ｃを挟んでＸ方向に隣接する。
【００５６】
目標２次元不均一ドーズ量分布８２は、各々が遷移領域８３ｃを有しＹ方向に並ぶ一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８３を含む。中央領域８２ａはＹ方向に並ぶ３つの矩形部分で形成されている。よって、これら一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８３にわたり遷移領域８３ｃが折れ線状に連なっている。
【００５７】
図７に示される別の目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、第３目標ドーズ量Ｄｔ３を中心領域８４ａに有し、第３目標ドーズ量Ｄｔ３と異なる第４目標ドーズ量Ｄｔ４を外周領域８４ｂに有する。第３目標ドーズ量Ｄｔ３が第４目標ドーズ量Ｄｔ４より大きい。目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元不均一ドーズ量分布８５を含む。
【００５８】
目標１次元不均一ドーズ量分布８５は、第３精密注入領域８５ａ、第４精密注入領域８５ｂ、及び遷移領域８５ｃを有する。第３精密注入領域８５ａは第３目標ドーズ量Ｄｔ３に設定され、第４精密注入領域８５ｂは第４目標ドーズ量Ｄｔ４に設定されている。第３精密注入領域８５ａと第４精密注入領域８５ｂは、両者の間に遷移領域８５ｃを挟んでＸ方向に隣接する。
【００５９】
目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、各々が遷移領域８５ｃを有しＹ方向に並ぶ一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８５を含む。中心領域８４ａは円形である。よって、これら一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８５にわたり遷移領域８５ｃが円弧状に連なっている。
【００６０】
遷移領域８３ｃ、８５ｃは２つの精密注入領域の境界にあたるので、精密注入領域に比べて低い注入精度が許容されうる。遷移領域８３ｃ、８５ｃのＸ方向の長さは、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
【００６１】
また、目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元均一ドーズ量分布８６を含む。目標１次元均一ドーズ量分布８６は第４目標ドーズ量Ｄｔ４を有する。このように、目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、不均一の１次元ドーズ量分布と均一の１次元ドーズ量分布の両方を含んでもよい。目標２次元不均一ドーズ量分布の形状によっては、少なくとも一つの目標１次元不均一ドーズ量分布と、少なくとも一つの目標１次元均一ドーズ量分布とを含んでもよい。
【００６２】
なお本書では、目標１次元（均一または不均一）ドーズ量分布を簡単のため、目標ドーズ量分布と呼ぶことがある。同様に、後述する１次元ビーム電流強度分布についても単にビーム電流強度分布と呼ぶことがある。
【００６３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、ビームスキャナ２６を制御するためのスキャン波形を例示する。スキャン波形は、往復ビームスキャンのスキャン速度分布及びスキャン周期を定義する。ビームスキャナ２６は電場式であるから、スキャン波形は、ビームスキャナ２６に印加されるスキャン電圧波形、すなわち、スキャナ電極２８の両電極間の電位差の時間変化を示す波形に相当する。
【００６４】
図８（ａ）に示されるスキャン波形は、時間に対し直線的に変化する三角波である。こうしたスキャン波形は、しばしば初期値として使用されうる。スキャン電圧が時間に対し直線的に変化するので、スキャン速度はスキャン範囲にわたり一定となる。
【００６５】
一見すると、直線的な三角波のスキャン波形を用いれば、目標２次元均一ドーズ量分布８０を直ちに得られると考えられる。しかしながら、実際には種々の要因により、それほど簡単ではない。そこで、たいていの場合、目標２次元均一ドーズ量分布８０を得るようスキャン波形が修正される。
【００６６】
ウェハＷ上でのビーム電流強度分布を時間的に積分することでそのウェハＷ上でのドーズ量分布が得られる。このようにビーム電流強度分布はドーズ量分布と関連をもつ。また、ある場所でのスキャン速度が速ければその場所のビーム電流強度は小さくなり、逆にスキャン速度が遅ければビーム電流強度は大きくなる。
【００６７】
よって、スキャン波形を修正することによって、測定ビーム電流強度分布を目標ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布に近づけることができる。測定ビーム電流強度が目標ビーム電流強度より大きい領域ではスキャン速度を速くするようにスキャン波形が修正される。逆に、測定ビーム電流強度が目標ビーム電流強度より小さい領域ではスキャン速度を遅くするようにスキャン波形が修正される。スキャン波形の修正とビーム電流強度分布の測定とを繰り返すことによって、測定ビーム電流強度分布を目標ビーム電流強度分布に十分に近づけ（理想的には一致させ）ることができる。このようにして、測定ビーム電流強度分布を目標ドーズ量分布に適合させることができる。
【００６８】
図８（ｂ）には、修正されたスキャン波形を例示する。図８（ａ）の初期スキャン波形とは異なり、図８（ｂ）のスキャン波形では、一周期のある部分と他の部分とでスキャン電圧の傾き（すなわちスキャン速度）が異なることが理解される。
【００６９】
図９は、実施の形態に係る制御装置６０を概略的に示すブロック図である。本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路、機械装置で実現でき、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。
【００７０】
制御装置６０は、目標設定部６２、遷移領域設定部６４、ビーム幅調整部６６、スキャン波形生成部６８、スキャン周波数調整部７０、注入用スキャン波形データベース７２、ビームスキャナ駆動部７４、ウェハ速度調整部７６、及びメカニカルスキャナ駆動部７８を備える。
【００７１】
目標設定部６２は、目標２次元不均一ドーズ量分布を、各々がビームスキャン方向のドーズ量分布でありメカニカルスキャン方向に異なる位置に形成される複数の目標ドーズ量分布へと変換するよう構成されている。遷移領域設定部６４は、目標ドーズ量分布に遷移領域を設定するよう構成されている。ビーム幅調整部６６は、ビーム幅が遷移領域のビームスキャン方向の長さより短くなるように少なくとも一つのビームライン構成要素を制御するよう構成されている。
【００７２】
スキャン波形生成部６８は、目標ドーズ量分布に適合する注入用のスキャン波形を第２ビーム計測部５０の測定結果に基づいて生成するよう構成されている。スキャン波形生成部６８は、所定の手順でスキャン波形を生成または修正し、そのスキャン波形のもとで第２ビーム計測部５０により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを、適合する測定ビーム電流強度分布が見出されるまで繰り返す。生成されたスキャン波形は、注入用スキャン波形データベース７２に格納される。
【００７３】
スキャン波形生成部６８は、注入用スキャン波形データベース７２に格納されるスキャン波形に所定の演算処理を施すことによってもスキャン波形を生成する。例えば、均一注入用のスキャン波形に対して目標不均一ドーズ量分布に応じた演算処理を施すことで不均一注入用のスキャン波形を生成する。具体的には、目標不均一ドーズ量分布とビームスキャン速度分布とが反比例の関係性となることを利用した演算処理がなされる。
【００７４】
スキャン波形生成部６８は、後述するスキャン周波数調整部７０が決定した周波数持つスキャン波形を生成する。スキャン波形生成部６８は、スキャン波形を時間軸方向に伸縮させることでスキャン周波数調整部７０が決定した周波数となるようにする。つまり、あるスキャン波形に対応するビームスキャン速度の分布形状は変えずに、ビームスキャンの平均速度のみが変わるようにして周波数の異なるスキャン波形を生成する。
【００７５】
スキャン周波数調整部７０は、目標２次元ドーズ量分布に応じてスキャン波形の周波数を決定する。スキャン周波数調整部７０は、スキャン波形に含まれる最大変化速度が所定の上限変化速度と一致するよう調整された場合のスキャン波形の周波数を「上限スキャン周波数」として算出する。ここでいう、上限変化速度とは、ビームスキャナ駆動部７４が駆動可能なスキャン波形の時間変化の上限値を示し、ビームスキャナ２６により実現可能なビームスキャンの最大スキャン速度に対応する。この上限変化速度を超えるようなスキャン波形は駆動不能であるため、その上限となる周波数を「上限スキャン周波数」として算出する。
【００７６】
スキャン周波数調整部７０は、例えば、目標ドーズ量分布を与えるためのスキャン波形が周波数ｆ及び最大変化速度ｖｍａｘを持つ場合、上述した上限変化速度ｖｔｈから、上限スキャン周波数ｆＢ＝ｆ・ｖｔｈ／ｖｍａｘの式により算出する。目標設定部６２により複数の目標ドーズ量分布が設定される場合、複数の目標ドーズ量分布に対応する複数のスキャン波形のそれぞれの最大変化速度が所定の上限変化速度を超えないようにする。スキャン周波数調整部７０は、例えば、複数のスキャン波形のそれぞれについて個別上限スキャン周波数を算出し、複数の個別上限スキャン周波数のうちの最小値を上限スキャン周波数ｆＢとする。
【００７７】
スキャン周波数調整部７０は、別の手法を用いて上限スキャン周波数ｆＢを算出してもよい。スキャン周波数調整部７０は、目標設定部６２により設定される目標１次元ドーズ量分布α（ｘ）と、スキャン波形にしたがう片道ビームスキャンのスキャン速度分布Ｓ（ｘ）とが反比例の関係性を有することを利用して上限スキャン周波数ｆＢを算出してもよい。往復ビームスキャンの周期Ｔ（＝１／ｆ）は、スキャン速度分布Ｓ（ｘ）を用いて、Ｔ＝２∫ｄｘ／Ｓ（ｘ）と記述できる。積分範囲は、往復ビームスキャンのスキャン範囲である。
【００７８】
ここで比例定数ｋを導入すると、目標１次元ドーズ量分布α（ｘ）とスキャン速度分布Ｓ（ｘ）の関係性は、ｋ・α（ｘ）＝１／Ｓ（ｘ）と記述できる。往復ビームスキャンの周期Ｔは、ドーズ量分布α（ｘ）を用いてＴ＝２ｋ∫α（ｘ）ｄｘと記述できる。この式から、比例定数ｋを調整すれば、周期Ｔ（つまり、スキャン周波数ｆ）が調整できることが理解されよう。
【００７９】
上限スキャン周波数ｆＢとなる場合の比例定数ｋＢについて考える。スキャン速度分布Ｓ（ｘ）においてスキャン速度が最大値Ｓｍａｘとなる位置ｘでは、ドーズ量分布α（ｘ）のドーズ量が最小値αｍｉｎとなり、ｋ・αｍｉｎ＝１／Ｓｍａｘの関係式が成り立つ。ここで、スキャン速度の最大値Ｓｍａｘがビームスキャナ２６により実現可能な最大スキャン速度Ｓｔｈとなる場合にスキャン波形の周波数が上限スキャン周波数ｆＢとなることから、このときの比例定数ｋＢ＝１／（αｍｉｎ・Ｓｔｈ）と記述できる。この比例定数ｋＢを上述の式に代入すれば、上限スキャン周波数ｆＢ＝αｍｉｎ・Ｓｔｈ／２∫α（ｘ）ｄｘと記述できる。この式から、目標１次元ドーズ量分布α（ｘ）と、ビームスキャナ２６の最大スキャン速度Ｓｔｈとから上限スキャン周波数ｆＢを算出することもできる。
【００８０】
スキャン周波数調整部７０は、算出した上限スキャン周波数ｆＢとあらかじめ設定される下限スキャン周波数ｆＡの間の範囲内で不均一注入に用いるスキャン周波数ｆＣを決定する。ここで、あらかじめ設定される下限周波数ｆＡとは、ウェハダメージや注入ムラの観点から設定される周波数であり、これより低いスキャン周波数とした場合にウェハダメージや注入ムラの副作用が生じうる周波数である。下限周波数ｆＡは、ビーム照射によりウェハに与えられるダメージ量と往復ビームスキャンの周波数との関係性に基づいて実験的に定められてもよいし、ビーム照射によりウェハに与えられるドーズ量分布の前記目標２次元ドーズ量分布からのずれ量と往復ビームスキャンの周波数との関係性に基づいて実験的に定められてもよい。
【００８１】
スキャン周波数調整部７０は、算出した上限スキャン周波数ｆＢをスキャン周波数ｆＣとして決定してもよいし、下限スキャン周波数ｆＡと上限スキャン周波数ｆＢの間に段階的に設定される値のいずれかをスキャン周波数ｆＣとして決定してもよい。ウェハダメージや注入ムラの影響を考慮すると、決定されるスキャン周波数ｆＣは、できるだけ高い値、つまり、上限スキャン周波数ｆＢに近い値とすることが好ましいかもしれない。一方で、ウェハダメージ量をある程度大きくしたい場合等には、下限スキャン周波数ｆＡに近い値をスキャン周波数ｆＣとして決定してもよいし、下限スキャン周波数ｆＡをスキャン周波数ｆＣとして決定してもよい。なお、算出した上限スキャン周波数ｆＢが下限スキャン周波数ｆＡを下回る場合、スキャン周波数調整部７０はスキャン周波数ｆＣを決定せず、スキャン周波数ｆＣの決定ができない旨をユーザに通知する。
【００８２】
注入用スキャン波形データベース７２は、スキャン波形生成部６８によって生成された注入用のスキャン波形を格納するよう構成されている。
【００８３】
ビームスキャナ駆動部７４は、複数の目標ドーズ量分布それぞれに対応するスキャン波形を注入用スキャン波形データベース７２から取得するよう構成されている。ビームスキャナ駆動部７４は、取得されたスキャン波形からいずれかをメカニカルスキャン方向の基板位置に応じて選択し、選択されたスキャン波形を用いてビームスキャナ２６を駆動するよう構成されている。ビームスキャナ駆動部７４は、メカニカルスキャン方向の基板位置に応じて選択するスキャン波形を切り替えることにより、ウェハ表面に設定される注入領域ごとに異なりうるドーズ量分布が与えられるようにする。
【００８４】
ウェハ速度調整部７６は、メカニカルスキャン方向のウェハ速度の調整に用いるウェハ速度係数を算出する。ウェハ速度調整部７６は、目標設定部６２により複数の目標ドーズ量分布が設定される場合、複数の目標ドーズ量分布のそれぞれに対応する複数のウェハ速度係数を算出する。複数のウェハ速度係数のそれぞれは、メカニカルスキャン方向の基板位置に応じて選択され、メカニカルスキャン方向のドーズ量分布を制御するために設定される。
【００８５】
ウェハ速度調整部７６は、例えば、メカニカルスキャン方向の異なる位置に目標ドーズ量が同じ複数領域が設定される場合、各領域でのビームスキャン速度とメカニカルスキャン速度の積が一定値となるようウェハ速度係数が算出される。ウェハ表面の微小領域に与えられる単位時間あたりのドーズ量は、その微小領域にイオンビームが入射するときのビームスキャン速度とメカニカルスキャン速度の積に比例する。そのため、ビームスキャン速度とメカニカルスキャン速度の積が一定となるようウェハ速度係数を調整することで、異なる位置の微小領域に与えられるドーズ量を同じにできる。
【００８６】
ウェハ速度調整部７６は、ビーム電流モニタ部であるサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌによりモニタされるビーム電流量に基づいてウェハ速度係数を算出してもよい。ウェハ速度調整部７６は、モニタされるビーム電流量とメカニカルスキャン速度の比が一定となるようにウェハ速度係数を調整してもよい。モニタされるビーム電流量は、スキャン前のビーム電流量が一定であれば、ビームスキャン速度に反比例する。したがって、モニタされるビーム電流量とメカニカルスキャン速度の比を一定にすることで、ビームスキャン速度とメカニカルスキャン速度の積を一定にするのと同等の調整ができる。また、モニタされるビーム電流量に基づくことで、スキャン前のビーム電流量の変動に伴うドーズ量のずれを補正することもできる。
【００８７】
メカニカルスキャナ駆動部７８は、ウェハ速度調整部７６が算出したウェハ速度係数にしたがってメカニカルスキャナ４４を駆動するよう構成される。ウェハ速度調整部７６がメカニカルスキャン方向の基板位置に応じて複数のウェハ速度係数を算出する場合、その位置に応じたウェハ速度係数を選択し、選択されたウェハ速度係数を用いてメカニカルスキャナ４４を駆動する。ウェハ速度調整部７６がビーム電流モニタ部のモニタ結果に基づいてウェハ速度係数を算出する場合、その算出されたウェハ速度係数にしたがってメカニカルスキャナ４４を駆動する。これにより、メカニカルスキャン方向に所望のドーズ量分布が与えられるようにする。こうして、図３に例示されるハイブリッドスキャンが実現される。
【００８８】
図１０は、実施の形態に係るスキャン周波数調整方法を示すフローチャートである。この方法は、イオン注入処理の準備段階において実行される。
【００８９】
まず、スキャン周波数の調整が必要であれば（Ｓ１０のＹ）、制御装置６０は、ユーザから下限スキャン周波数ｆＡの設定を受け付ける（Ｓ１２）。スキャン波形生成部６８は、目標２次元ドーズ量分布にしたがってビームスキャン波形を生成し（Ｓ１４）、スキャン周波数調整部７０は、生成したビームスキャン波形に含まれる最大変化速度ｖｍａｘを算出し（Ｓ１６）、算出された最大変化速度ｖｍａｘからビームスキャナ２６にて駆動可能な上限スキャン周波数ｆＢを算出する（Ｓ１８）。
【００９０】
算出された上限スキャン周波数ｆＢが下限スキャン周波数ｆＡ以上であれば（Ｓ２０のＹ）、スキャン周波数調整部７０は、下限スキャン周波数ｆＡ以上、上限スキャン周波数ｆＢ以下となる範囲内でスキャン周波数ｆＣを決定し（Ｓ２２）、スキャン波形生成部６８は、決定したスキャン周波数ｆＣを持つビームスキャン波形を生成する（Ｓ２４）。目標２次元不均一ドーズ量分布を与えるための複数のビームスキャン波形を生成する必要がある場合、スキャン波形生成部６８は、複数のビームスキャン波形のそれぞれが共通のスキャン周波数ｆＣを持つように複数のスキャン波形を生成する。
【００９１】
一方、算出された上限スキャン周波数ｆＢが下限スキャン周波数ｆＡ未満であれば（Ｓ２０のＮ）、スキャン周波数調整部７０は、スキャン周波数ｆＣを決定できない旨をユーザに通知し、制御装置６０は、注入条件の変更可否をユーザに確認する（Ｓ２６）。注入条件の変更が可能であれば（Ｓ２６のＹ）、変更された注入条件にしたがってＳ１２〜Ｓ２０の処理を繰り返す。注入条件の変更が不可であれば（Ｓ２６のＮ）、制御装置６０は、ビームスキャン波形の生成を中断する（Ｓ２８）。
【００９２】
なお、イオン注入プロセスの特徴から、スキャン周波数の調整が必要でない場合もありうる（Ｓ１０のＮ）。この場合、設定可能な目標２次元ドーズ量分布を取得するために必要な複数のビームスキャン波形を考え、それらの上限スキャン周波数ｆＢ以下となる固定スキャン周波数ｆＸを設定することで、様々な目標２次元ドーズ量分布を得ることができる。このように、スキャン周波数の調整が不要であれば（Ｓ１０のＮ）、制御装置６０は、ユーザから指定される固定スキャン周波数ｆＸを設定し（Ｓ３０）、スキャン波形生成部６８は、設定された固定スキャン周波数ｆＸを持つビームスキャン波形を生成する（Ｓ３２）。
【００９３】
つづいて、図１０のＳ１４、Ｓ３２のスキャン波形生成処理について述べる。図１１は、図１０のスキャン波形生成処理の例を詳細に示すフローチャートである。図１２は、図１１の繰り返し手法によりスキャン波形を修正する様子を模式的に示す。なお、ビームスキャン波形の生成方法はこれに限られず、その他の手法を用いてもよいことに留意すべきである。
【００９４】
まず、目標２次元不均一ドーズ量分布が制御装置６０に入力され、目標設定部６２は、その目標２次元不均一ドーズ量分布を複数の目標（１次元）ドーズ量分布へと変換する（Ｓ４０）。遷移領域設定部６４は、複数の目標ドーズ量分布それぞれについて、遷移領域を設定する（Ｓ４２）。遷移領域設定部６４は、目標１次元不均一ドーズ量分布について、第１精密注入領域８３ａと第２精密注入領域８３ｂとの間に遷移領域８３ｃを設定する。一方、目標１次元均一ドーズ量分布は遷移領域を有しないから、遷移領域設定部６４は、目標１次元均一ドーズ量分布については遷移領域を設定しない。ビーム幅調整部６６は、必要に応じて、ビーム幅が遷移領域のビームスキャン方向の長さより短くなるように少なくとも一つのビームライン構成要素を制御する（Ｓ４４）。
【００９５】
スキャン波形生成部６８は、スキャン波形を設定する（Ｓ４６）。初回の場合には、スキャン波形生成部６８は、スキャン波形の初期値９０ａをビームスキャナ駆動部７４に与える。スキャン波形の初期値９０ａは例えば、図８（ａ）に示す直線的な三角波のスキャン波形であってもよいし、図８（ｂ）に示す均一注入用に修正されたスキャン波形であってもよい。こうしたスキャン波形が注入用スキャン波形データベース７２にあらかじめ格納され、スキャン波形生成部６８は、それを注入用スキャン波形データベース７２から読み出してもよい。
【００９６】
スキャン波形生成部６８は、上述の図１１および図１２に示したような繰り返し手法を用いることなく、ビームスキャン波形を生成してもよい。例えば、所与の目標ドーズ量分布に基づく数学的な計算によりスキャン波形を決定してもよい。例えば、図８（ｂ）に示す均一注入用に修正されたスキャン波形に対して、目標ドーズ量分布とビームスキャン速度分布とが反比例の関係となることを利用した演算処理を施すことにより、目標ドーズ量分布に対応するスキャン波形を生成してもよい。つまり、目標ドーズ量分布に対応するビームスキャン波形を生成する場合に、ビーム電流強度分布を都度計測することなく、数学的な演算処理に基づいてスキャン波形を決定してもよい。
【００９７】
ビームスキャナ駆動部７４は、スキャン波形生成部６８により設定されたスキャン波形を用いてビームスキャナ２６を駆動する。ビームスキャナ２６は、設定されたスキャン波形にしたがってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供する。第２ビーム計測部５０は、ビームスキャナ２６の下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定する（Ｓ４８）。
【００９８】
スキャン波形生成部６８は、目標不均一ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布９４ａを比較する（Ｓ５０）。スキャン波形生成部６８は、比較結果に基づいて測定ビーム電流強度分布９４ａが目標不均一ドーズ量分布９２に適合するか否かを判定する（Ｓ５２）。
【００９９】
遷移領域が設定されている場合には、スキャン波形生成部６８は、遷移領域を除外して、目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較する。つまり、遷移領域では目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較しない。スキャン波形生成部６８は、精密注入領域のみで目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較する。こうして、スキャン波形生成部６８は、遷移領域を除外して、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定する。
【０１００】
遷移領域が設定されていない場合には、スキャン波形生成部６８は、基板表面へのイオン注入のためのビームスキャナによるスキャン範囲にわたり、目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較する。こうして、スキャン波形生成部６８は、スキャン範囲の全域で、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定する。
【０１０１】
スキャン波形生成部６８は、測定ビーム電流強度分布９４ａが目標不均一ドーズ量分布９２に適合しない場合には（Ｓ５２のＮＧ）、スキャン波形９０ａを別のスキャン波形９０ｂに再設定する（Ｓ４６）。再設定されたスキャン波形９０ｂのもとで、第２ビーム計測部５０によりビーム電流強度分布９４ｂが再測定される（Ｓ４８）。このようにして、スキャン波形生成部６８は、スキャン波形９０ａを別のスキャン波形９０ｂへと修正し、修正されたスキャン波形９０ｂのもとで新たに測定される測定ビーム電流強度分布９４ｂが目標不均一ドーズ量分布９２に適合するか否かを再び判定する（Ｓ５２）。適合する測定ビーム電流強度分布９４ｃが見出されるまで、スキャン波形の設定、ビーム電流強度分布の測定、適合判定が繰り返される。
【０１０２】
スキャン波形生成部６８は、測定ビーム電流強度分布９４ｃが目標不均一ドーズ量分布９２に適合する場合には（Ｓ５２のＯＫ）、適合した時に設定されているスキャン波形９０ｃを目標不均一ドーズ量分布９２の注入用のスキャン波形として採用する。すなわち、スキャン波形生成部６８は、スキャン波形９０ｃを目標不均一ドーズ量分布９２に対応づける。必要であれば、スキャン波形生成部６８は、目標不均一ドーズ量分布９２に対応付けられたスキャン波形９０ｃを注入用スキャン波形データベース７２に格納する（Ｓ５４）。
【０１０３】
こうして、ある一つの目標不均一ドーズ量分布のためのスキャン波形が決定される。他の目標不均一ドーズ量分布についても同様にしてスキャン波形が決定される。すなわち、スキャン波形生成部６８は、複数の目標不均一ドーズ量分布の各々について、所与のスキャン波形のもとで第２ビーム計測部５０により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、所与のスキャン波形を目標不均一ドーズ量分布に対応づけて注入用スキャン波形データベース７２に格納する。
【０１０４】
なお、スキャン波形生成部６８は、測定ビーム電流強度分布と目標不均一ドーズ量分布の比較の代わりに、規格化及び均一性評価を実行してもよい。スキャン波形生成部６８は、目標不均一ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布で測定ビーム電流強度分布を規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価することによって、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定してもよい。
【０１０５】
スキャン波形生成部６８は、規格化として、測定ビーム電流強度分布と目標ビーム電流強度分布との差であるビーム電流強度分布差を演算してもよい。スキャン波形生成部６８は、ビーム電流強度分布差の均一性を評価してもよい。スキャン波形生成部６８は、ビーム電流強度分布差が所定の閾値に収まる場合、ビーム電流強度分布差が均一であると評価し、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合すると判定する。スキャン波形生成部６８は、ビーム電流強度分布差が当該閾値に収まらない場合、ビーム電流強度分布差が不均一であると評価し、不適合と判定する。
【０１０６】
スキャン波形生成部６８は、規格化として、測定ビーム電流強度分布と目標ビーム電流強度分布との比であるビーム電流強度分布比を演算してもよい。スキャン波形生成部６８は、ビーム電流強度分布比の均一性を評価してもよい。スキャン波形生成部６８は、ビーム電流強度分布比が所定の閾値に収まる場合、ビーム電流強度分布比が均一であると評価し、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合すると判定する。スキャン波形生成部６８は、ビーム電流強度分布比が当該閾値に収まらない場合、ビーム電流強度分布比が不均一であると評価し、不適合と判定する。
【０１０７】
また、スキャン波形生成部６８は、基板表面へのイオン注入のためのビームスキャナによるスキャン範囲にわたり、測定ビーム電流強度分布を目標ビーム電流強度分布で規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価してもよい。スキャン波形生成部６８は、予め定められた遷移領域を除外して、測定ビーム電流強度分布を目標ビーム電流強度分布で規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価してもよい。
【０１０８】
以下、目標２次元ドーズ量分布の具体例を挙げながら、ビームスキャンおよびメカニカルスキャンの制御方法について述べる。
【０１０９】
図１３は、目標２次元ドーズ量分布の一例を模式的に示し、ウェハＷの表面にドーナツ型の高ドーズ領域１０１が設定される例を示す。高ドーズ領域１０１の内側および外側には、目標ドーズ量の相対的に低い低ドーズ領域１０２，１０３が設定される。外側の低ドーズ領域１０３は、ウェハＷが位置する注入領域Ｃ１のみならず、非注入領域Ｃ２であるサイド測定位置Ｃ３にわたって設定されている。外側の低ドーズ領域１０３は、走査端位置Ｃ４にわたって設定されてもよい。図１３の例では、外側の低ドーズ領域１０３が設定されるビームスキャン方向（Ｘ方向）のスキャン範囲がメカニカルスキャン方向（Ｙ方向）の異なる位置において同一となるように目標２次元ドーズ量分布が設定されている。図面に明示していないが、目標ドーズ量が変化する箇所に上述の遷移領域が設定されてもよい。
【０１１０】
図１４は、図１３の目標２次元ドーズ量分布に対応する目標１次元ドーズ量分布の一例を模式的に示す図であり、図１３の異なるＹ位置Ｙ１〜Ｙ５における目標１次元ドーズ量分布を示す。図１４の上段は、Ｙ位置がＹ１およびＹ５のドーズ量分布を示しており、全体が第５目標ドーズ量Ｄｔ５に設定されている。図１４の中段は、Ｙ位置がＹ２およびＹ４のドーズ量分布を示しており、高ドーズ領域１０１が第６目標ドーズ量Ｄｔ６に設定され、低ドーズ領域１０３が第５目標ドーズ量Ｄｔ５に設定されている。図１４の下段は、Ｙ位置がＹ３のドーズ量分布を示しており、高ドーズ領域１０１が第６目標ドーズ量Ｄｔ６に設定され、低ドーズ領域１０２，１０３が第５目標ドーズ量Ｄｔ５に設定されている。図示されるように、第６目標ドーズ量Ｄｔ６は第５目標ドーズ量Ｄｔ５より大きい。
【０１１１】
図１５は、図１４の目標１次元ドーズ量分布に対応するスキャン速度分布の一例を模式的に示す図である。図１５の上段は、Ｙ位置がＹ１およびＹ５のスキャン速度分布を示しており、全体が第１スキャン速度Ｓ１に設定されている。これは、注入領域Ｃ１の全体において均一なビーム電流強度分布を得ることを目的としている。実際には、ビームスキャン系の光学収差等を補正すること目的とした摂動がスキャン速度分布に加えられるが、本図ではわかりやすさのため、そのような補正項を無視してスキャン速度分布を示している。
【０１１２】
図１５の中段は、Ｙ位置がＹ２およびＹ４のスキャン速度分布を示しており、高ドーズ領域１０１が第２スキャン速度Ｓ２に設定され、低ドーズ領域１０３が第３スキャン速度Ｓ３に設定されている。第２スキャン速度Ｓ２と第３スキャン速度Ｓ３の比は、第５目標ドーズ量Ｄｔ５と第６目標ドーズ量Ｄｔ６の比に等しい。グラフには、スキャン速度分布の平均値を破線で示している。本図の例では、異なるＹ位置におけるビームスキャンのスキャン範囲およびスキャン周波数が同じとなるようにスキャン速度分布が設定されるため、スキャン速度分布の平均値が上述の第１スキャン速度Ｓ１に一致する。その結果、第２スキャン速度Ｓ２は第１スキャン速度より小さく、第３スキャン速度Ｓ３は第１スキャン速度Ｓ１より大きい。第３スキャン速度Ｓ３は、ビームスキャナ２６にて実現可能なスキャン速度の最大値以下となるように設定されている。
【０１１３】
図１５の下段は、Ｙ位置がＹ３のスキャン速度分布を示しており、高ドーズ領域１０１が第４スキャン速度Ｓ４に設定され、低ドーズ領域１０２，１０３が第５スキャン速度Ｓ５に設定されている。第４スキャン速度Ｓ４と第５スキャン速度Ｓ５の比は、第５目標ドーズ量Ｄｔ５と第６目標ドーズ量Ｄｔ６の比に等しい。破線で示されるスキャン速度分布の平均値は、上述と同様の理由から、第１スキャン速度Ｓ１に一致する。一方で、第５目標ドーズ量Ｄｔ５および第６目標ドーズ量Ｄｔ６の設定範囲がＹ位置がＹ２およびＹ４の場合と異なるため、第４スキャン速度Ｓ４および第５スキャン速度Ｓ５の値は、第２スキャン速度Ｓ２および第３スキャン速度Ｓ３と異なりうる。第５スキャン速度Ｓ５は、ビームスキャナ２６にて実現可能なスキャン速度の最大値以下となるように設定されている。
【０１１４】
上述のようにして異なるＹ位置Ｙ１〜Ｙ５のスキャン速度分布が設定される結果、同じ目標ドーズ量（例えば、第５目標ドーズ量Ｄｔ５）を与えるべきウェハ位置でのスキャン速度が異なりうる結果となる。具体的には、外側の低ドーズ領域１０３において、Ｙ位置がＹ１，Ｙ５の場合には第１スキャン速度Ｓ１、Ｙ位置がＹ２，Ｙ４の場合には第３スキャン速度Ｓ３、Ｙ位置がＹ３の場合には第５スキャン速度Ｓ５となる。このようにビームスキャン速度の異なる位置に対して同じ目標ドーズ量を与えるため、メカニカルスキャン方向（Ｙ方向）のウェハ速度が調整される。具体的には、ビームスキャン速度とウェハ速度の積が一定値となるようにそれぞれのＹ位置Ｙ１〜Ｙ５でのウェハ速度が調整される。例えば、Ｙ位置がＹ１およびＹ５でのウェハ速度係数を１とすると、Ｙ位置がＹ２およびＹ４ではウェハ速度係数がＳ１／Ｓ３に調整され、Ｙ位置がＹ３ではウェハ速度係数がＳ１／Ｓ５に調整される。ウェハ速度係数の調整は、異なるＹ位置Ｙ１〜Ｙ５でのビームスキャン速度に基づいてなされてもよいし、サイド測定位置Ｃ３でのビーム電流強度の測定結果に基づいてなされてもよい。
【０１１５】
図１６は、目標２次元ドーズ量分布の別の例を模式的に示す図である。図１６は、ドーナツ型の高ドーズ領域１０４の内側に低ドーズ領域１０５が設定される点で上述の図１３と共通するが、高ドーズ領域１０４の外側にゼロドーズ領域１０６が設定される点で異なる。ゼロドーズ領域１０６は、目標ドーズ量をゼロとする領域であり、ビーム照射がなされない注入対象外領域である。図１６の例では、Ｘ方向のスキャン範囲が注入領域Ｃ１よりも狭く、異なるＹ位置においてビームスキャン範囲が異なるよう目標２次元ドーズ量分布が設定される。
【０１１６】
図１７は、図１６の目標２次元ドーズ量分布に対応する目標１次元ドーズ量分布の一例を模式的に示す図である。図１６の上段は、Ｙ位置がＹ１およびＹ５のドーズ量分布を示しており、注入領域Ｃ１よりも狭い第１範囲Ｃ１１に第８目標ドーズ量Ｄｔ８が設定され、その外側の目標ドーズ量がゼロに設定されている。図１６の中段は、Ｙ位置がＹ２およびＹ４のドーズ量分布を示しており、第１範囲Ｃ１１より広い第２範囲Ｃ１２に第８目標ドーズ量Ｄｔ８が設定され、その外側の目標ドーズ量がゼロに設定されている。図１６の下段は、Ｙ位置がＹ３のドーズ量分布を示しており、第２範囲Ｃ１２より広い第３範囲Ｃ１３に第７目標ドーズ量Ｄｔ７および第８目標ドーズ量Ｄｔ８が設定され、その外側の目標ドーズ量がゼロに設定されている。
【０１１７】
図１８は、図１７の目標１次元ドーズ量分布に対応するスキャン速度分布の一例を模式的に示す図である。図１８の上段は、Ｙ位置がＹ１およびＹ５のスキャン速度分布を示しており、第１範囲Ｃ１１が第６スキャン速度Ｓ６に設定されている。第１範囲Ｃ１１の外側にはスキャン速度が設定されず、第１範囲Ｃ１１の範囲内でビームが往復スキャンされる。図１８の中段は、Ｙ位置がＹ２およびＹ４のスキャン速度分布を示しており、第２範囲Ｃ１２が第７スキャン速度Ｓ７に設定されている。本図の例では、異なるＹ位置におけるビームスキャン周波数が同じとなるようにスキャン速度分布が設定されるため、第７スキャン速度Ｓ７は第６スキャン速度Ｓ６より大きい値に設定される。第７スキャン速度Ｓ７でスキャンされる第２範囲Ｃ１２は、第６スキャン速度Ｓ６でスキャンされる第１範囲Ｃ１１よりも長いためである。
【０１１８】
図１８の下段は、Ｙ位置がＹ３のスキャン速度分布を示し、高ドーズ領域１０４が第８スキャン速度Ｓ８に設定され、低ドーズ領域１０５が第９スキャン速度Ｓ９に設定されている。第８スキャン速度Ｓ８と第９スキャン速度Ｓ９の比は、第７目標ドーズ量Ｄｔ７と第８目標ドーズ量Ｄｔ８の比に等しい。破線で示されるスキャン速度分布の平均値Ｓａは、第７スキャン速度より大きい値に設定される。なお、第９スキャン速度Ｓ９は、ビームスキャナ２６にて実現可能なスキャン速度の最大値以下となるように設定されている。
【０１１９】
複数のＹ位置Ｙ１〜Ｙ５におけるメカニカルスキャン方向のウェハ速度は、それぞれのＹ位置Ｙ１〜Ｙ５におけるスキャン速度分布に応じて異なる値が設定され、ビームスキャン速度とウェハ速度の積が一定値となるようにウェハ速度が調整される。例えば、Ｙ位置がＹ１およびＹ５でのウェハ速度係数を１とすると、Ｙ位置がＹ２およびＹ４ではウェハ速度係数がＳ６／Ｓ７に調整され、Ｙ位置がＹ３ではウェハ速度係数がＳ６／Ｓ８に調整される。本図の例では、往復ビームスキャンの範囲にサイド測定位置Ｃ３が含まれないため、ウェハ注入中にビーム電流強度を測定することができない。そのため、ウェハ速度係数の調整は、異なるＹ位置Ｙ１〜Ｙ５でのビームスキャン速度に基づいて実行される。
【０１２０】
図１９は、目標２次元ドーズ量分布のさらに別の例を模式的に示す図である。図１６は、ドーナツ型の高ドーズ領域１０１の内側に低ドーズ領域１０２が設定される点で上述の図１３と共通するが、高ドーズ領域１０１の外側に低ドーズ領域１０７およびゼロドーズ領域１０８が設定される点で異なる。低ドーズ領域１０７は、Ｙ位置がＹ２〜Ｙ４となる範囲に設定され、ゼロドーズ領域１０８は、Ｙ位置がＹ１，Ｙ５となる範囲に設定されている。本図の例では、ウェハＷの上端および下端に注入対象外領域が設定される。
【０１２１】
図１９に示すドーズ量分布を実現するため、Ｙ位置がＹ１，Ｙ５となる場合にイオンビームが走査端位置Ｃ４に退避される。この場合、時間経過に対して一定値となるビームスキャン波形が設定され、ビームスキャン方向のスキャン範囲が注入領域Ｃ１を含まないように構成される。なお、Ｙ方向のスキャン範囲を制限することにより、ウェハＷの上端および下端領域が注入対象外となるようにしてもよい。つまり、メカニカルスキャン方向のスキャン範囲がウェハ直径よりも狭い範囲となるようにメカニカルスキャナ４４を駆動させてもよい。
【０１２２】
なお、図１９に示すドーズ量分布の変形例として、Ｙ位置がＹ１，Ｙ５となる範囲において、ゼロドーズ領域の代わりに低ドーズ領域を設定してもよい。この低ドーズ領域は、Ｙ位置がＹ２〜Ｙ４となる範囲に設定される低ドーズ領域１０７と目標ドーズ量が同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２３】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…イオン注入装置、２６…ビームスキャナ、４４…メカニカルスキャナ、６０…制御装置、６２…目標設定部、６８…スキャン波形生成部、７０…スキャン周波数調整部、７４…ビームスキャナ駆動部、７６…ウェハ速度調整部、７８…メカニカルスキャナ駆動部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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