(57)【要約】  精確に平行な被走査イオンビームを加工品に打ち込むシステムでは、平行度軸の指定された軸からの被走査イオンビームの逸れ（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を減じ、それによりそのコリメーションを改良するために精密制御コリメーター構造体が使われる。該形状の該精密制御コリメーターはリボン形のビームにマッチし、２つの直交方向の平行度の修正が可能である。非平行度の測定は、該被走査ビームを２つの平面内でサンプリングし、タイミング情報を比較することにより達成され、この様な測定値はイオン打ち込みが行われる平面内での該加工品の配向に対し校正される。ドーピングプロフアイルの不均一度の測定は同じ手段を使って達成され、該走査波形は該ドーピングプロフアイル内の何等かの不均一度を実質的に除去するよう調整される。
2007531219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームとしての荷電粒子の発生用ソースと、被走査リボンビームを生ずるよう変化する角度により該イオンビームを偏向させる走査器と、そして該被走査ビームを通るよう動かされる加工品内へ該被走査イオンビームの荷電粒子の打ち込み用平面表面とを有するイオン打ち込み装置における、被走査ビームの精確なコリメーションと整合用の改善された精密制御コリメーター／ステアラーに於いて、前記精密制御コリメーター／ステアラーが、
該被走査リボンビームの幅を対称的に囲む第１及び第２多デフレクターシーケンス配列から成り、各前記多デフレクターシーケンス配列は、
（１）強磁性材料を含み、固定した長さ及び胴回りを有する直線形支持バーと、そして
（２）前記支持バー上の予め選ばれたサイトに独立に捲かれ隣接して位置付けられた少なくとも２つのコイルデフレクターと、を備えており、該コイルデフレクターの各々は電導性ワイヤで形成され、前記支持バーに直交して横たわるよう捲かれており、そして該多デフレクターシーケンス配列は又、
（３）独立して捲かれ、前記支持バーの各端部に個別に位置付けられた少なくとも１対のステアリングコイルを備えており、前記精密制御コリメーター／ステアラーは又、
可変電流の電気エネルギーを、前記第１及び第２多デフレクターシーケンス配列の前記支持バーの各々上に各隣接して位置付けられたコイルデフレクターを通るよう独立にそして同時に通すための第１オンデマンド制御部から成り、それにより
ａ．各隣接して位置付けられたコイルデフレクターはエネルギーを与えられ、
ｂ．各エネルギーを与えられたコイルデフレクターは限られた幅の調整可能な局所的磁気的ポテンシャル勾配と、前記直線形支持バー間に直交して延びる磁場と、を独立に発生しており、
ｃ．複数の前記限られた幅の磁気的ポテンシャル勾配は前記第１及び第２多デフレクターシーケンス配列間に直交して延びる隣接する磁場を同時にそして集合的に形成し、そして
ｄ．前記隣接する磁場内の各調整可能な局所的磁気的ポテンシャル勾配は、前記支持バーの直線的長さ上に延びる予め選択された磁場勾配プロフアイルを生ずるために個別に、同時に、随意に変えられ得て、前記精密制御コリメーター／ステアラーは更に、
各前記支持バーの端部に位置付けられる各前記ステアリングコイルを通るよう可変電流の電気エネルギーを独立にそして同時に通すための第２オンデマンド制御部から成り、それにより前記ステアリングコイルはエネルギーを与えられ、限られた幅の直交して延びる磁場と、前記直線形支持バーの各端部の調節可能な局所的磁気的ポテンシャル勾配と、を発生しており、そして前記精密制御コリメーター／ステアラーは又更に、
隣接する磁場と、予め選択された磁場勾配プロフアイルをそれを通って進行する被走査イオンビームに印加するために前記多デフレクターシーケンス配列により境界を画された空間的チャンネルから成り、被走査イオンビームの平行度が精密に制御され、より精確になることを特徴とする該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項２】
該イオン打ち込み装置が粗いコリメーターを有することを特徴とする請求項１の該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項３】
前記支持バー上の前記独立に捲かれ、隣接して位置付けられたコイルデフレクターが数で４と３０の間にあることを特徴とする請求項１の該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項４】
更に、
前記第１多デフレクターシーケンス配列上の各コイルデフレクターにプログラム可能な電流を独立に供給する電気装置と、そして
前記第２多デフレクターシーケンス配列上の各コイルデフレクターに等しいが反対の電流を独立に供給する電気装置と、を具備することを特徴とする請求項１の該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項５】
更に、被走査イオンビームを測定可能な程度に偏向させるに充分な一定電流を全部の前記コイルデフレクターに同じ方向で重ね合わす電気装置を具備することを特徴とする請求項１の該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項６】
更に、
各前記支持バーの該直線的長さ上に捲かれた薄層のワイヤ巻きと、
各支持バーの該直線的長さ上に一定磁場を発生し、被走査イオンビームを測定可能な程度で偏向させるのに有効な同一電流を各前記薄層のワイヤ巻きに同じ配向で印加する手段と、を具備することを特徴とする請求項１の該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項７】
更に、複数の点に於いて基準軸に対するイオンビームの瞬時角度的偏差を測定するのに好適な装置を具備しており、この様な測定が該基準軸に直交する少なくとも１つの方向で行われ、該装置により前記コイルデフレクター内の電流が該測定された角度に応じて調整され、該基準軸からの該イオンビームの該偏差を減じることを特徴とする請求項１の該精密制御コリメーター／ステアラー。
【請求項８】
ハイブリッド−走査イオン打ち込みシステム内のイオンビームコリメーションの改良方法であるが、イオンソースと、アナライザー磁石と、平面内で該ビームを走査するビーム走査器と、該被走査ビームを近似的に平行な被走査リボンビームに変換する粗いコリメーションデバイスと、そして該ビームが走査される方向に概ね直交する方向にターゲット平面で該被走査リボンビームを通るよう加工品を送り、そして実質的に均一な線量のイオンをその平面で保持された該加工品内に打ち込む機構と、を有する該ハイブリッド−走査イオン打ち込みシステム内の該イオンビームコリメーションを該改良する方法であり、前記改良されるコリメーション方法は、
該加工品が線量のイオンを打ち込まれるべき該平面に対し既知の配向で平行度の基準軸を規定する過程と、
該ビームが走査される該平面内で前記基準軸に対するビームセントロイドの方向の誤差を測定する過程と、
該ビームが走査される該平面に実質的に直交する方向に磁場の制御可能な領域と調整可能な磁場勾配プロフアイルとを発生する過程と、そして
ビームセントロイド方向の前記誤差測定値に応答して該磁場勾配プロフアイルを調整する過程と、そして
該ビームセントロイド方向の前記誤差が該加工品が打ち込まれるべき該平面に対して実質的に除去されるように前記調整された磁場勾配プロフアイルを該ビームの幅に亘り印加する過程と、を具備することを特徴とする該方法。
【請求項９】
更に、
該ビームが中で走査される該平面に直交する該ベームセントロイドの運動成分を測定する過程と、
該ビームを横断する磁場の均一成分が中にあり、その大きさと方向が制御される走査の平面内に横たわる領域を提供する過程と、を具備しており、それにより該ｙ軸方向の該ビームセントロイドの運動の該測定された成分が実質的に除去されることを特徴とする請求項８の該方法。
【請求項１０】
更に、
該イオンビームにより提供される線量レートの該ビームが中で走査される方向の該プロフアイルを測定する過程と、
該ビーム走査速度を調整するために該走査波形を変型する過程と、を具備しており、それにより該ビーム内の該イオンを用いた該加工品の線量決定の均一度が改良されることを特徴とする請求項８又は９の該方法。
【請求項１１】
該粗いコリメーションデバイスが、該ビームセントロイドの回りの角度の拡がりの変動を、その走査される包絡面内のビーム位置の関数として引き起こすそのイオン光学収差を実質的に除去する仕方で形作られる極ピースを有する双極子磁石であることを特徴とする請求項８又は９の該方法。
【請求項１２】
更に上流の場所に追加の制御可能な磁場の領域を提供する過程を具備しており、それにより該磁場の勾配が、残留の高次収差を減じる仕方で、位置の関数として変化させられることを特徴とする請求項８又は９の該方法。
【請求項１３】
前記制御可能な磁場の領域は、ビームが中で走査され、該ビームに直交して延び、そして該ビームが走査される方向に平行に横たわる、該平面の各側上の１つとして、コイルデフレクターの２つのシーケンシャル配列により創られることを特徴とする請求項８の該方法。
【請求項１４】
前記制御可能な磁場の領域は該被走査イオンビームをコリメートするため使われる双極子磁石内の可動の極ピースにより創られることを特徴とする請求項８の該方法。
【請求項１５】
前記制御可能な磁場領域は精密制御コリメーター／ステアラーを使うことにより創られることを特徴とする請求項８又は９の該方法。
【請求項１６】
ハイブリッド−走査イオン打ち込み器内のビームのコリメーションと均一度を改良する方法であるが、イオンソースと、アナライザー磁石と、平面内で該ビームを走査するビーム走査器と、該被走査ビームを近似的に平行な被走査リボンビームに変換する粗いコリメーションデバイスと、そして該ビームが走査される方向に概ね直交する方向に該被走査リボンビームを通るよう平面加工品を送り、それにより実質的に均一な線量のイオンを該加工品内に打ち込むための機構と、を有する該ハイブリッド−走査イオン打ち込み器内の該ビームのコリメーションと均一度を改良する該方法に於いて、前記方法が、
打ち込まれる加工品に対し既知の配向の軸を規定する過程と、
該ビームが走査される該平面内で、かつ該平面に直交して、前記軸に対するビームセントロイドの方向の誤差を測定する過程と、
該ビームが中で走査される該平面に実質的に直交する磁場の制御可能な領域を提供する過程と、
前記平面内の及び前記平面に直交する、該ビームセントロイドの方向の誤差を実質的に除去するために該測定に応答して該ビーム包絡面の長い次元に沿って変わるよう該場を調整する過程と、
該イオンビームにより提供される線量レートの該ビームが走査される該次元でのプロフアイルを測定する過程と、そして
前記線量レートプロフアイルを変型し、前記線量レートプロフアイルを望まれるプロフアイルにもっと近く適合させるために、該走査器が該イオンビームを走査する波形を変型する過程と、を具備することを特徴とする該方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権請求】
【０００１】
本発明の主題（ｓｕｂｊｅｃｔ  ｍａｔｔｅｒ）は２００３年１０月１５日出願の、”被走査ビームの精確なコリメーション及び整合用の多極レンズと方法（Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  Ｌｅｎｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｂｅａｍｓ）”の米国特許仮出願第６０／５１１，４１７号（特許文献１）として最初に提出された。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的に平行リボン型荷電粒子ビーム（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｒｉｂｂｏｎ−ｓｈａｐｅｄ  ｃｈａｒｇｅｄ−ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｂｅａｍｓ）の製作に関し、加工品（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓ）をイオン（ｉｏｎｓ）で処理するため使われる被走査リボン型イオンビーム（ｓｃａｎｎｅｄ  ｒｉｂｂｏｎ−ｓｈａｐｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍｓ）の平行度（ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ）の改良に向けられており、そして特に単一ウエーハハイブリッド走査イオン打ち込みシステム（ｓｉｎｇｌｅ  ｗａｆｅｒ  ｈｙｂｒｉｄ  ｓｃａｎ  ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ）に関するが、そこでは半導体ウエーハ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｗａｆｅｒ）又は他の基盤（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）がより高い周波数で直交方向（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に印加される被走査イオンビームを通るよう１方向に機械的に送られている。
【背景技術】
【０００３】
意図する応用（Ｉｎｔｅｎｄｅｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）
トランジスター製作用の半導体のイオン打ち込みの分野では、典型的に平方センチメートル当たり２×１０11から１×１０14イオンの範囲のイオンドーズ量を使う、’パラメトリック（ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ）’として知られる打ち込み（ｉｍｐｌａｎｔｓ）のクラスがある。これらの打ち込みは、―トランジスターのしきい値電圧を制御するため、或いは種々のカウンター−ドーピング（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｄｏｐｉｎｇ）の目的で、或いは精密にドーピングの勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｏｆ  ｄｏｐｉｎｇ）を制御するため、の様な、トランジスターのパラメーターの制御で精密調整を行うため、使われるのが一般的である。
【０００４】
用語’パラメトリック’はトランジスターの動作パラメーターの制御に於けるこれらの打ち込みの役割を説明しており、比較では、用語’メディアム電流（ｍｅｄｉｕｍ  ｃｕｒｒｅｎｔ）’はこれらの打ち込みが比較的低いドーズ量ビーム電流を使って高い商業的スループットで行われ得る事実を反映するが、該ビーム電流は空間電荷力（ｓｐａｃｅ−ｃｈａｒｇｅ  ｆｏｒｃｅｓ）が該打ち込み器（ｉｍｐｌａｎｔｅｒ）システムのイオン光学（ｉｏｎ  ｏｐｔｉｃｓ）を特徴付ける力を支配する電流レベルの下にあるのが典型的である。メディアム電流打ち込みは典型的に被走査イオンビームを行われる。該走査技術は該打ち込みの均一度（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を制御する便利な手段を提供する。
【０００５】
該イオンがシリコン基盤上に衝突（ｉｍｐｉｎｇｅ）する入射角（ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ａｎｇｌｅ）は、下記を含む、多くの理由で非常に重要である。
【０００６】
ａ）’チャンネリング（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ）’として知られる現象があり、それに依れば、該打ち込まれたイオンは、もしそれらが結晶軸又は面と整合するなら基盤の表面により深く貫入する。これが起こるのは、遭遇する基盤原子の第１面で核散乱イベント（ｎｕｃｌｅａｒ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｅｖｅｎｔ）を始動するのにミスしたイオンの部分は、原子のより深い面が頂部の層の下では殆ど完全に整合した状態にあるので、多数の次の原子の面もミスするからであり、そして該イオンが該基盤内の原子の整合した面の間のチャンネルの下へ導かれる可能性が非常に高い。又、或る状況では、入射イオン毎に始動される核散乱イベントの数は１°より遙かに少ない入射角の変化に応答して３０％より多く変わり得ることが見出された。
【０００７】
ｂ）トランジスター寸法は絶えずもっと小さくなり続ける。ｈｔｔｐ：／／ｐｕｂｌｉｃ．ｉｔｒｓ．ｎｅｔでインターナショナルセマテック（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍａｔｅｃｈ）により刊行された半導体用国際技術ロードマップ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｒｏａｄｍａｐ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）は、トランジスターの重要寸法が収縮（ｓｈｒｉｎｋ）し続けるレート（ｒａｔｅ）を予測している。この寸法収縮の結果として、フォトリゾグラフィー用マスク（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  ｍａｓｋ）の開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）はより大きくなる。又、該マスク内開口部の壁によりドープされるべき領域の範囲の制御不足の陰り（ｐｏｏｒｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）を避けるために、全打ち込みの益々多くの部分がウエーハ表面への法線に対しゼロの角度のイオンビームで行われる。かくして、該入射ビーム角度の変化は処理パラメーターでの陰り及びドーパント配置（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｏｐａｎｔ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）の多くの望まない変動を引き起こし、その重要性と大きさはトランジスターサイズの絶えず収縮する寸法により増大する。
【０００８】
ｃ）或るプロセスは基盤上のもう１つのフィーチャー（ａｎｏｔｈｅｒ  ｆｅａｔｕｒｅ）の下に（開口部を通して）埋め込みドーパント（ｂｕｒｉｅｄ  ｄｏｐａｎｔ）としてイオンを打ち込むために、基盤へのイオンの入射角度を変える打ち込み機器の能力を開発する。しかしながら、入射角度の小さな変動は埋め込みドーパントの整合の重要な変動を引き起こし得る。
【０００９】
従って、これらの理由（そして多くの他の理由）で、ウエーハからウエーハでの、そして特に同じウエーハ上の異なるサイト間の入射イオン角度（ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）の変動を出来るだけ多く除去するのみならず、約０．１度より良い精度でこれらの入射角を制御することが今日非常に重要である。
【００１０】
現世代のイオン打ち込み器では、ウエーハに到達する前に、該イオンビームは典型的に焦点合わせレンズ又は類似のデバイス｛通常は双極子磁石（ｄｉｐｏｌｅ  ｍａｇｎｅｔ）｝を通過するが、その焦点はビーム走査デバイスの中心と一致し、それにより該ビーム軌跡（ｂｅａｍ  ｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓ）を近似的に平行にする。多くのこの様なデバイスは従来公知であり、これらはここでは普通にそして纏めて’粗いコリメーター（Ｃｏａｒｓｅ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒｓ）’と呼ばれる。
【００１１】
直列打ち込みシステム（Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）
従来公知の直列打ち込みシステムでは、ウエーハ（又は他の基盤）は機械的に、一定速度で多数回、被走査リボンビームを通過する。各通過時、該ウエーハの各エッジが該リボンビーム全体を実質的にクリアするまで一定速度が保たれる。次に、該ウエーハ速度はゼロ（完全停止）まで急速に減速され、そして次いで該リボンビームを通る該ウエーハのもう１つの完全な通過用に反対方向で一定速度まで加速される。この仕方で、該ウエーハはイオンの望まれる充分なドーズ量（ｄｅｓｉｒｅｄ  ｆｕｌｌ  ｄｏｓｅ  ｏｆ  ｉｏｎｓ）が該ウエーハの物質内に打ち込まれるまで、繰り返し多数回該ビームを通過する。
【００１２】
この様な直列打ち込みシステム内では、該打ち込み角度の変動は、絶えずより厳しい制御を要する可変プロセスパラメーターを残し、そして或る打ち込み装置及びシステムは従って、該ウエーハ表面に対するビームの平均角度と方向を調整する或るモードを使うデバイスを組み込んでいる。しかしながら、この努力は平均ビーム方向をカバーする１つの調整となる傾向があり、これらのシステム内の被走査ビームのローカス（ｌｏｃｕｓ）に亘りビーム方向の実質的残留個別軌跡変動（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）をなお残っている。又、該調整は該システムの平均した変動をビームセットアップ条件での日毎のランダムな変化と組み合わせるのが典型的である。これらの著しく異なり、似てない状況を考慮して、該ウエーハ用の打ち込み領域の全幅に亘りこれらの変動を測定し、補償することが望ましい。
【００１３】
従来使用されたツール（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ  Ｕｓｅｄ  Ｔｏｏｌｓ）
基盤材料をイオンビームで処理する分野では、イオンビームを走査し、次いで該ビームをより平行にするために該被走査ビームを修正デバイス（ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）を通過させる種々の技術が開発されて来た。例えば、イオンビームの平行走査用の技術を説明する特許文献２，３，４，及び５、そして該ビームを走査するため使われる波形の形状を変型することにより打ち込みの均一度を制御するための技術を説明する特許文献６を参照されたい。該特許文献２，３、４、６及び５の全体はここに引用により明示的に個別に組み込まれる。
【００１４】
大きな、ほぼ平行な、イオンビームを作るのみならず、これらのビームの均一度（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を制御する技術が開発されて来た。これらの技術は非特許文献１に抄録されている。
【００１５】
ここで使われる時、句（ｐｈｒａｓｅ）’均一度を制御する（ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｔｈｅ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）’はビームの長い幅寸法（ｘ軸）に沿う荷電粒子の電流密度（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が望まれるプロフアイルを所有させられ、そしてその中に存在させられることを意味する。該密度プロフアイル自身は均一で（ｕｎｉｆｏｒｍ）｛調和的で（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ）又は均質で（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）｝あってもよく、或いは選ばれたパターン内で又は予め決められた仕方で｛左から右への直線的ランプ（ｌｅｆｔ−ｔｏ−ｒｉｇｈｔ  ｌｉｎｅａｒ  ｒａｍｐ）の様に｝変化してもよい。
【００１６】
対照的に、句’平行度を制御する（ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ）’は概して該イオンビームを構成する荷電粒子の個別軌跡が共通の方向角度を有し、それらが進む時それら間で実質的に同様な空間間隔を保持することを意味する。従って、イオンビーム用の’均一度’のパラメーターは、進行するイオンビーム用の’平行度’のパラメーターと機能的に又は規定上で等価であるか又はそれと類似であるか、何れかとして、混同（ｃｏｎｆｕｓｅｄ）されたり、誤解（ｍｉｓｕｎｄｅｒｓｔｏｏｄ）されたり、誤り解釈（ｍｉｓｃｏｎｓｔｒｕｅｄ）されたりすべきでない。
【００１７】
更に、１つの打ち込みシステムが進行するイオンビームの両パラメーター―均一度と平行度―を同時（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙ）に制御しよう企てることは通常的でない。例えば、特許文献７により開示されたイオン打ち込みシステムは、ビームのイオン軌跡を解析し、形作り、より平行にするための磁石の使用を開示し、そして同時に、しかし、分離して、該ビーム内のイオンの荷電粒子均一度（電流密度）を制御するために特定的多極要素（ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）（一体化された又は個別の）の使用を示している。
【００１８】
もう１つの従来公知のアプローチの、アルゴリズムの使用も又、それが真に何用であるか（ｆｏｒ  ｗｈａｔ  ｉｔ  ｔｒｕｌｙ  ｉｓ）を適切に認識、理解されるべきである。より高いイオンビーム均一度を達成するために多極を調整するアルゴリズムは開発されて来ており｛ダイアモンドセミコンダクターグループ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｇｒｏｕｐ  Ｉｎｃ．）のそれらにより例示される様に｝、この様なアルゴリズムは種々の商業的に製造されたイオン打ち込み製品で使われて来た。三井造船（Ｍｉｔｓｕｉ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｈｉｂｕｉｌｄｉｎｇ）により販売された１つの商業版では、ヨーク（ｙｏｋｅ）上に設置された鉄極ピース（ｉｒｏｎ  ｐｏｌｅ  ｐｉｅｃｅｓ）の長方形配列として形成され、中央の長方形アパーチャーを介して連続イオンビームを囲む個別多極構造体（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）がある。各極ピースはその周りに巻かれた別々のワイヤコイルを有する。エネルギーを与えられると、該中央長方形アパーチャー（それを通して連続イオンビームが通過する）内の最終磁場は空間的に変化する双極子場を含み、それを通過する荷電粒子用の軌跡の局所的偏向（ｌｏｃａｌ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を引き起こす。続いて、該システムの更に下流の処理段階｛又は原子の面（ｐｌａｎｅ  ｏｆ  ａｔｏｍｓ）｝で、これらの軌跡逸れは電流密度の良く認識され、特徴的な変動を生じ、―そこでは該進行するイオンビームの１つのゾーン又は領域は電流密度の低下（すなわち、均一度）を示し、一方該ビームの隣接ゾーン又は領域は逆の結果、すなわち電流密度の増加を示す。例えば、特許文献８及び上記引用の非特許文献１により説明されるシステムを参照されたい。
【００１９】
非走査（すなわち、連続的）リボンビーム用の方法と装置を使う上記説明の出願では、該イオンビームの平行度は、荷電粒子のより良い均一度を達成するために、故意に劣化させられる（約±０．５度だけ）。トレードオフを逆転させ（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｔｈｅ  ｔｒａｄｅｏｆｆ）、均一電流密度を犠牲にして非常に高度のビーム平行度を達成することは理論的に可能であるが、ビーム平行度と電流均一度の個別パラメーターは一般には同時には最適化され得ない。これは、高度の粒子軌跡平行度と電流密度の優れた均一度の両者を要する多くのイオン打ち込み応用には著しい欠点と障害である。
【００２０】
普通に入手可能な科学的及び特許の文献が、１つのパラメーターにもう１つ以上の好意を持って、平行度と均一度の間の著しい差に関する豊富な情報のみならず、それら間で行われねばならないトレードオフ適合も提供していることも又評価されるであろう。下記、すなわち特許文献４，６，２、３，９，７，８，１０、１１そして１２は、単にこれらの印刷刊行物を図解し、代表するが、それらの各々はここで引用により明示的に組み入れられる。
【００２１】
これらの理由で、もし被走査イオンビーム用に平行度と均一度のパラメーターが同時に最適化されることを可能にする新開発が行われるなら、それは長く認識されて来た問題を解くとして、そして今日該技術分野で働く実務家への大きな利点として見られるであろう。更に、もしこの様な新開発が又被走査イオンビームの平行度が該ビームの電流均一度と分離して、独立に制御されることを可能にする、２つの完全に独立した制御を提供するなら、この改良は、期待されなかった前進であるとして、そして総合的にイオン打ち込みデバイス及びシステムのユーザーにとってユニークな利益と利点であるとして、認められるであろう。
【特許文献１】米国特許仮出願公開第６０／５１１，４１７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２７６，４７７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７４５，２８１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９２２，１０６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０９１，６５５号明細書
【特許文献６】米国特許第４，９８０，５６２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３５０，９２６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８３４，７８６号明細書
【特許文献９】米国特許第５，１２５，５７５号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，３１３，４７４号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，１６０，２６２号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，１８０，９１８号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，６９６，６８８号明細書
【非特許文献１】Ｗｈｉｔｅ  ｅｔ  ａｌ．：Ｔｈｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｉｎ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｒｉｂｂｏｎ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍｓ  ｕｐ  ｔｏ  ２４  ｉｎｃｈｅｓ  ｉｎ  Ｓｉｚｅ、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ  ｉｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、ＡＩＰ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ｖｏｌ．４７５、１９９８、ｐ．８３０
【非特許文献２】Ｂｒｏｗｎ、Ｒｏｔｈａｃｋｅｒ、Ｃａｒｅｙ  ａｎｄ  Ｉｓｅｌｉｎ、ａｐｐｅｎｄｉｘ  ｔｏ  ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ
【非特許文献３】ＣＥＲＮ  ｒｅｐｏｒｔ  ８０−０４
【非特許文献４】ＳＬＡＣ  ８０−４０
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は多数の側面と要素を有する。イオンビームとしての荷電粒子（ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）の発生用ソースと、被走査リボンビーム（ｓｃａｎｎｅｄ  ｒｉｂｂｏｎ  ｂｅａｍ）を作るために該イオンビームを可変角だけ偏向させる走査器と、該被走査ビームを通るよう動かされる加工品内に該被走査イオンビームの荷電粒子を打ち込むための平面表面（ｐｌａｎｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）と、を有するイオン打ち込み装置（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）の第１の側面は、被走査ビームの精確なコリメーションと整合用の改良精密制御コリメーター（ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｆｉｎｅ−ｃｏｎｔｒｏｌ  ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）であり、前記精密制御コリメーターは、
該被走査リボンビームの幅を対称的に囲む（ｓｙｍｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ  ｅｎｃｏｍｐａｓｓｉｎｇ）第１及び第２多デフレクターシーケンス配列（ｆｉｒｓｔ  ａｎｄ  ｓｅｃｏｎｄ  ｍｕｌｔｉｄｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）から成り、各前記多デフレクターシーケンス配列は
（１）強磁性材料（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を含み、固定した長さと周囲寸法（ｆｉｘｅｄ  ｌｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  ｇｉｒｔｈ）を有する直線形支持バー（ｌｉｎｅａｒ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｂａｒ）と、そして
（２）前記支持バー上の予め選ばれたサイト（ｐｒｅ−ｃｈｏｓｅｎ  ｓｉｔｅｓ）に独立して捲かれ、隣接して位置付けられた少なくとも２つのコイルデフレクター（ｃｏｉｌ  ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）と、を備えており、前記コイルデフレクターの各々は電導性ワイヤ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｗｉｒｅ）で形成され、前記支持バーに直交して横たわるよう捲かれて（ｗｏｕｎｄ  ｔｏ  ｌｉｅ  ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｌｙ  ｔｏ  ｓａｉｄ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｂａｒ）おり、そして該多デフレクターシーケンス配列は又
（３）独立に捲かれ、前記支持バーの各端部に個別に位置付けられた少なくとも１対のステアリングコイル（ａ  ｐａｉｒ  ｏｆ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｃｏｉｌｓ）を備えており、前記精密制御コリメーターは又
可変電流の電気エネルギーを、前記第１及び第２多デフレクターシーケンス配列の前記支持バーの各々上の各隣接して位置付けられたコイルデフレクターを通して独立にそして同時に（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙ）送るための第１オンデマンド制御部（ｆｉｒｓｔ  ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌｓ）から成り、それにより
（ａ）各隣接して位置付けられるコイルデフレクターはエネルギーを与えられ、
（ｂ）各エネルギーを与えられたコイルデフレクターは、前記直線形支持バー間に直交的に延びる磁場を生じさせる、該直線形支持バーの長い軸と整合された限られた幅の磁気ポテンシャル勾配（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）を発生しており、該磁場は誘導線（ｌｉｎｅｓ  ｏｆ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）が該デフレクターコイルと交叉（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔ）する勾配を有しており、そして該支持バー間の空間の残りでは実質的に均一であり、
（ｃ）複数の前記磁場は集まって、前記第１及び第２多デフレクターシーケンス配列間に直交して延びる隣接する磁場を形成し、そして
（ｄ）前記隣接する磁場内の各調整可能な局所的磁気ポテンシャル勾配は、前記支持バーの直線的長さ上に延びる予め選択された磁場勾配プロフアイルを生じるよう個別にそして同時に、随意に変えられ得るのであり、前記精密制御コリメーターは更に、
各前記支持バーの端部に位置付けられる各前記ステアリングコイルを通して可変電流の電気エネルギーを独立にそして同時に送るための第２オンデマンド制御部から成り、それにより前記ステアリングコイルがエネルギーを与えられ、該支持バー間に直交的に延びる磁場と各ステアリングコイルの長さに沿って調整可能な局所的磁気ポテンシャル勾配とを発生しており、前記精密制御コリメーターは又更に、
隣接する磁場と予め選択された磁場勾配プロフアイルとをそれを通って進む被走査イオンビームに印加するために前記多デフレクターシーケンス配列により境界を画される空間的チャンネルから成り、そこでは被走査イオンビームについての平行度は精密に制御され、より精確になる。
【００２３】
本発明の第２の側面はハイブリッド−走査イオン打ち込みシステム内のイオンビームコリメーションを改良する方法であるが、イオンソースと、アナライザー磁石と、平面内で該ビームを走査するビーム走査器と、該被走査ビームを近似的に平行な被走査リボンビームに変換する粗いコリメーションデバイスと、該ビームが走査される方向に概ね直交する方向で該被走査リボンビームを通るよう加工品を送りそして実質的に均一なドーズ量のイオンをその面に保持された該加工品内に打ち込む平面機構（ｐｌａｎｅ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と、を有する該ハイブリッド−走査イオン打ち込みシステム内の該イオンビームコリメーションを改良する方法であり、前記改良されたコリメーション方法は、
該加工品がドーズ量のイオンを打ち込まれるべき平面に対し既知の配向（ｋｎｏｗｎ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）での平行度の基準軸（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｘｉｓ）を規定する過程と、
該ビームが走査される該平面内で前記基準軸に対しビームセントロイドの方向の誤差を測定する過程と、
該ビームが走査される平面に実質的に直交する方向に磁場の制御可能な領域と調整可能な磁場勾配プロフアイルとを発生する過程と、そして
ビームセントロイド方向の前記誤差測定値に応じて該磁場勾配プロフアイルを調整する過程と、そして
該ビームセントロイドの方向の前記誤差が該加工品が打ち込まれるべき平面に対して実質的に除去されるように前記調整された磁場勾配プロフアイルを該ビームの幅に亘り印加する過程と、を具備する。
【００２４】
本発明の第３の側面はハイブリッド−走査イオン打ち込みシステム内の被走査ビームのコリメーションと均一度との両者を同時に改良する方法であるが、イオンソースと、アナライザー磁石と、平面内で該ビームを走査するよう波形が印加されるビーム走査器と、該被走査ビームを近似的に平行な被走査リボンビームに変換する粗いコリメーションデバイスと、そして該ビームが走査される方向に概ね直交する方向で該被走査リボンビームを通るよう加工品を送り、そして実質的に均一なドーズ量のイオンをその平面に保持された該加工品内に打ち込む平面機構と、を有する該ハイブリッド−走査イオン打ち込みシステム内の該被走査ビームのコリメーションと均一度との両者を同時に改良する方法であり、前記コリメーションと均一度を改良する方法は上記で概説した過程にプラスして、
該ビームセントロイドの方向の前記誤差が該加工品が打ち込まれるべき該平面に対して実質的に除去されるように前記調整された磁場勾配プロフアイルを該ビームの幅に亘り印加する過程の後に、該被走査ビームの幅に亘り単位長さ当たりの平均ドーズ量レート（ａｖｅｒａｇｅ  ｄｏｓｅ  ｒａｔｅ）を測定する過程と、
予め規定された望ましいドーズ量プロフアイルに対するドーズ量レートの誤差が実質的に減じられるよう該測定されたドーズ量レートに応じて該ビーム走査器に印加される波形を変型する過程と、の追加過程を具備する。
【実施例１】
【００２５】
本発明は被走査イオンビームの精確なコリメーションと平行整合の方法を具備し、そして被走査イオンビーム内の荷電粒子の軌跡の平行度を精確に調整し、制御するためのユニークな精密機器、精密制御コリメーターを提供する。
【００２６】
従来公知であり以前存在したハイブリッド平行走査イオン打ち込み装置とシステムは典型的に、粗いコリメーターとして機能し、被走査ビーム内の荷電粒子用の概略平行なイオン軌跡を発生するデバイスを有する。本発明はこの様なイオン打ち込み器及びシステム内の被走査ビームの平行度を改良するために精度改良（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｓ）及び精密制御（ｆｉｎｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｓ）を提供するが、そこでは
（ｉ）シリコンウエーハ（又は他の基盤）用打ち込み平面に対するそれの配向及び整合が精確に知られる平行度の基準軸が規定され、
（ｉｉ）近似的に平行な被走査イオンビームの進行の角度方向が、その各々がビーム進行方向に直交して横たわる２つの異なる方向で、その走査位置の関数として、平行度のこの基準軸に対し測定される。
（ｉｉｉ）別々で独立した個別デバイスか、又は現在の粗いコリメーターの構造体内に組み入れられた一体化したフィーチャー（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｆｅａｔｕｒｅ）か、何れかを使い空間的に変化する磁場と調整可能な磁場勾配プロフアイルを有する磁場とがセットアップされるが、該磁場はビームセントロイド（ｂｅａｍ  ｃｅｎｔｒｏｉｄ）が前に可能だったより実質的に高い精確さと精度で望ましい方向に進行するよう荷電粒子の軌跡を修正する。
（ｉｖ）該ビームの角的拡がりの変動（それが走査された時の）は該粗いコリメーターデバイスの適切な設計により大きな程度除去され、そしてこれらの変動の更に進んだ削減を達成するために現在の粗いコリメーター及び該第１精密制御コリメーターと組み合わせて第２の精密制御デバイスがオプションとして使用されてもよい。
（ｖ）予め選ばれたレートで該被走査ビームによりターゲット平面へ供給されるイオンドーズ量の空間的プロフアイルが評価され、そして該ビームを走査するよう創られる波形は、望ましいプロフアイル（均一か又は不均一か何れかのパターンとすることが出来る）からの偏差を最小化するよう変型される。
【００２７】
本発明の１つの特定的側面である、方法、はハイブリッドの走査されるイオン打ち込み器内のイオン打ち込みプロセスパラメーターの精確さ及び制御を改良するため使われ得る。特に、本方法論（ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）はウエーハ（又は他の基盤）の表面に亘る種々の場所に於けるイオンの入射角の制御とイオンドーズ量の一貫性を改良する。要するに、該方法はイオン打ち込みの意図した角度方向に対する走査イオンビームの方向の誤差をｘ軸の関数として測定する過程と、該ビームの角度方向の該測定誤差を修正する過程と、そして望ましいドーピングプロフアイル（均一か又は不均一かいずれかのパターンとして）を達成するために該走査波形を変型する過程を具備する。
【００２８】
該方法の１つの操作過程―該ビーム方向の測定誤差を修正する―は実務家に精密機器と空間的に変化する磁場の精密制御とを有するよう要求し、該磁場は該ビームが粗くコリメートされた後に被走査イオンビームに印加されるのが好ましいことは注目され、評価されるだろう。要求される磁場は下記特性を有する。
ｉ）磁場成分Ｂyがｘ座標と共に変化する。しかしそれは本質的に該ｙ座標から独立している。この場成分はｘ’の誤差を修正するため使われ得る。
ｉｉ）磁場成分Ｂxは大きさと符号が制御されるが、ｘ方向に沿って均一である。この場成分はｙ’の全体的誤差を修正するため使われる。
【００２９】
Ｊについてのマックスウエルの方程式は我々に、真空中では、下記と告げており
ｄＢy／ｄｘ−ｄＢx／ｄｙ＝μ0Ｊz
そしてＪzは（イオン軌跡の方向の何等かの変化を検出可能に引き起こすに必要な電流に関して）無視可能に小さいので、それをゼロで近似出来る。従って、Ｂyの変動はＢxの望ましくない変動を引き起こす。
【００３０】
加えて、該Ｂy場を創るため使われるデバイスが面ｙ＝０内で鏡像対称であることを保証することによりＢxが、少なくとも中間面（ｍｉｄｐｌａｎｅ）上で、一定であるよう配置出来る。しかしながら、該均一Ｂx成分を創るデバイスはこの対称性を破らねばならない。
【００３１】
この空間的に変化する磁場は、（ｉ）少なくとも２つの従来既知の’多極レンズ（ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  ｌｅｎｓ）’デバイスの特定的適合と変型（しかしながら、それは全ての場成分を完全に独立的には制御出来ない）、そして（ｉｉ）ここで’精密コリメーター／ステアラー（Ｆｉｎｅ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ／Ｓｔｅｅｒｅｒ）’と呼ばれ、その詳細が下記で与えられる、新規でユニークな精密制御精密機器、を含む幾つかのデバイスのいずれかにより有効にそして精密に制御され得る。
【００３２】
該’精密コリメーター’は、被走査イオンビームを使う種々の範囲と種類の、しかし従来既知の、イオン打ち込み装置及びシステムの中で使われるよう意図された精密機器であり、そして該ビームの荷電粒子の平行度を増すことにより被走査ビームの望まれた方向と角度からの軌跡偏差を減ずるため使われる構造的組立体である。
【００３３】
本発明の精密機器により提供される特徴と能力の中に下記がある。
ａ．該精密コリメーターは被走査イオンビームの非平行度の減少を達成する。
ｂ．該精密コリメーターを使う方法は精確に平行にされた被走査イオンビームの走査波形を変型する（平均電流密度を制御するために）。
ｃ．該精密コリメーターは被走査イオンビームの平行度と密度均一度との実質的に独立の制御を達成し、それにより大きな（３００ｍｍ）シリコンウエーハ及び他の基盤上で半導体デバイスのイオン打ち込みによる製造で極度に精確なプロセス制御を可能にする。
ｄ．該精密コリメーターは、被走査イオンビームがその意図された通路と方向（すなわち、ｚ軸）で進行する時２つの直交する方向（すなわち、ｘ及びｙ軸）で被走査イオンビームの平行度の制御を達成する。
ｅ．該精密制御コリメーターはビームのｘ軸座標の関数としての角度Δｙ’での拡がり（ｓｐｒｅａｄ）の変動の制御を提供する。
【００３４】
Ｉ．定義
用語法（ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）の不一貫性を避け、表示し含意する意味の曖昧さを除き、そして判断と理解の明確さと完全さを増すために、注意深く詳述した定義のセットを下記で示す。下記で示すこれらの用語（ｔｅｒｍ）、専門語（ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ）及び職業語（ｊａｒｇｏｎ）は、本発明が何であるかそしてそれが如何に作られ使われるかを表明するのみならず、本発明の主題がそれでないものから区別し際だてる仕方で本発明を説明し請求するため、ここで一貫し、繰り返し使われる。
【００３５】
イオンビーム（Ｉｏｎ  ｂｅａｍ）：電子、正及び負イオン、分子、クラスター（ｃｌｕｓｔｅｒｓ）、又は原子構成粒子（ｓｕｂａｔｏｍｉｃ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を含む何等かの荷電粒子のビーム。
【００３６】
リボンビーム（Ｒｉｂｂｏｎ  ｂｅａｍ）：長い次元と短い次元により特徴付けられる断面を有するイオンビーム、該長い次元（ｌｏｎｇ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は該短い次元（ｓｈｏｒｔ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の少なくとも２倍であり、通常少なくとも該短い次元の５倍である。該長い次元は通常、該ビームで処理されるべき加工品の面の次元より大きい。
【００３７】
被走査リボンビーム（Ｓｃａｎｎｅｄ  ｒｉｂｂｏｎ  ｂｅａｍ）：リボン形の包絡面（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）内の平面の中でそして該包絡面内の何等かの１点で走査されるビーム（典型的には円形又は楕円形の）、該ビームは各走査で２回中断される｛対照的に、区別すると、連続リボンビーム（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｒｉｂｂｏｎ  ｂｅａｍ）は電流は少なくとも１つの加工品を処理するに要する時間の間、どの点でも中断されない｝。
【００３８】
ｘ、ｙ、及びｚ座標（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）｛又は軸（ａｘｅｓ）｝：該ｚ座標（又は軸）はイオンビームの意図された進行方向である。ｘ座標（又は軸）は該意図されたビーム（ｉｎｔｅｎｄｅｄ  ｂｅａｍ）のより大きい又はより幅広い（ｌａｒｇｅｒ  ｏｒ  ｗｉｄｅｒ）断面次元（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）と整合されている。ｙ座標（又は軸）は該意図されたビームのより小さい又はより狭い（ｓｍａｌｌｅｒ  ｏｒ  ｎａｒｒｏｗｅｒ）断面次元と整合されている。
【００３９】
ｘ’：ｘ−ｚ平面上へ投射されたｚ方向から測定された角度。この角度はビームセントロイドの方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｅａｍ  ｃｅｎｔｒｏｉｄ）を呼ぶため使われる。
【００４０】
ｙ’：ｙ−ｚ面上へ投射されたｚ方向から測定された角度。この角度はビーム質量中心の方向を呼ぶため使われる。
【００４１】
Δｘ’：ｘ−ｚ面上に投射された、そのセントロイドの周りの該ビーム内の角度の分布の半値幅（ｈａｌｆ−ｗｉｄｔｈ）
【００４２】
Δｙ’：ｙ−ｚ面上に投射された、そのセントロイドの周りの該ビーム内の角度の分布の半値幅
【００４３】
下流（Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）：イオンビームの進行通路又はターゲットとする角度と方向
【００４４】
上流（Ｕｐｓｔｒｅａｍ）：イオンビームの進行通路の反対又はターゲットとする角度及び方向から１８０度
【００４５】
被走査イオンビームの均一度の制御：被走査ビームの長い横断次元に沿う望まれる電流密度を望まれるプロフアイルに忠実に保持すること。
【００４６】
被走査イオンビームの平行度の制御：被走査ビームの荷電粒子の個別軌跡を、それらが相互から実質的に空間的に等距離になるよう調整し、整合すること。
【００４７】
粗い（Ｃｏａｒｓｅ）コリメーター：イオンビーム内の荷電粒子の軌跡を近似的に平行にするその技術分野で従来公知の構造体又はデバイス。
【００４８】
精密（Ｆｉｎｅ）コリメーター：被走査ビームのコリメーションの誤差を走査の位置の関数として精密制御することを提供出来て、該ビームをより精確に平行にすることが出来る構造体（従来公知の構造体の変型を含む）。
【００４９】
ＩＩ．ビーム平行度を改良出来る変型されたデバイス（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ａｂｌｅ  Ｔｏ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  Ｂｅａｍ  Ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ）
当該技術で従来公知のデバイスの変型（Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ  Ｋｎｏｗｎ  Ｉｎ  Ｔｈｅ  Ａｒｔ）
上記で与えられた定義と用語法を使って、近似的に平行な被走査ビームの意図された進行方向はｚ軸方向にあり、該イオンビームは面ｙ＝０内のそのセントロイドを有して横たわるよう意図されている。全ての上流イオン光学部品が該面ｙ＝０内で対称である（それは典型的であるが）と仮定すると、ｙ’のどんな誤差もｘの関数として変化はしない筈である（該対称を破る回転的誤整合がもし該上流部品にあれば、この様な変動は起こり得るが、これは修理され得る異常な静的欠陥であると考えられる）。しかしながら、ｘ’の誤差は、それらが粗いコリメーターデバイスの製造又は設計欠陥により引き起こされ得るので、ｘの関数として変化するであろう。
【００５０】
更に、もし打ち込みシステムで使われる粗いコリメーターデバイスが双極子磁石の形式であれば、該量Δｙ’はｘの関数として変化することがあり得て、実際これは現在の存在するハイブリッド走査イオン打ち込み器に起こる場合であると知られている。これはテキストブックの２次収差（ｓｅｃｏｎｄ−ｏｒｄｅｒ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）である。この収差及び対称性の議論の充分な説明は、エスエルエイシー（ＳＬＡＣ）、セルン（ＣＥＲＮ）そして他の機関により種々に刊行された非特許文献２を含み、非特許文献３により例示される多くの権威ある原文で見出される。この２次収差は修正され得るが、イオン光学設計段階に於いてのみであり、単に後付けデバイス（ａｄｄ−ｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）に依ってではない。該プログラムＴＲＡＳＰＯＲＴ（非特許文献２）も又この収差が制御されるシステムを設計するために使われる。
【００５１】
第１の変型された構造（Ａ  ｆｉｒｓｔ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）
’精密コリメーター（ｆｉｎｅ  ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）’として構造的に変型され得る第１候補は図Ａにより示される従来技術のデバイスである。このデバイスは鏡像対称的な仕方（ｔｈｅ  ｍａｎｎｅｒ  ｔｈａｔ  ｉｓ  ｍｉｒｒｏｒ−ｓｙｍｍｍｅｔｒｉｃ）で電気的に励磁され得て、空間的に変化するＢy成分を発生出来る。図Ａに示す様に、該デバイスは、周囲の強磁性ヨークに設置され、該ビームの上及び下にセットされた、ワイヤ巻き強磁性極の１列（ｒｏｗ  ｏｆ  ｗｉｒｅ−ｗｏｕｎｄ  ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｏｌｅｓ）として示された簡単な電磁石の対称対セット（ｓｙｍｍｍｅｔｒｙ  ｐａｉｒｅｄ  ｓｅｔ）を有する。その多極のピッチにより決まる解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を有して、このデバイスはｙ軸方向に任意の空間的に変化する磁場を創り得る。しかしながら、図Ａのデバイスは磁場の均一なｘ軸成分を本質的には発生しない。
【００５２】
しかしながら、この望まれる特徴と能力は、磁気ビームステアリング装置（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂｅａｍ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）の付加により別に発生されるか、或いは、代わりに、この目的に好適な追加の電気コイル化した巻き線（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｉｌｅｄ  ｗｉｎｄｉｎｇｓ）を組み入れるよう該従来構造を変型することにより、発生され得る。
【００５３】
第２の変型された構造（Ａ  ｓｅｃｏｎｄ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）
’精密コリメーター’として機能し、変化する磁場の該ｙ軸成分を発生するよう構造的に変型され得るもう１つの従来公知のデバイスが図Ｂで示される。該イオン打ち込み器システムが該被走査イオンビーム用の粗いコリメーションを達成するために双極子磁石（ｄｉｐｏｌｅ  ｍａｇｎｅｔ）を使うと仮定すると、必要な変型は、可動ロッドの１つ以上のセットが１つの極又は両極内に設置され、それにより静的Ｂｙ成分に可変Ｂｙ成分が重ねられ、該イオンビームを（典型的には）３０度と９０度の間の合計角度で偏向させる空間帯（ｓｐａｔｉａｌ  ｚｏｎｅ）を創ることである。この空間帯はｘ軸方向の平行度と精密コリメーションの望ましい改良を達成出来る。対称配列はＢｘの欲しない変動を最小化するが、特定の場合、非対称配列が受け入れ可能である。しかしながら、全ての非対称構造体ではｙ’誤差を除去する別のデバイスも又要求される。
【００５４】
従って、図Ａ及びＢにより図解される構造体及びデバイスはそれぞれ従来公知であり、普通使われているが、ここで説明される構造的変型と該変型された構造の適合と使用は前には想像される、又は考慮される、又は機能的に使われることはなかった。
【００５５】
ＩＩＩ．好ましい精密制御高精度機器（Ａ  Ｐｒｅｆｅｒｅｄ  Ｆｉｎｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）
本発明の重要な側面はそれぞれ図１Ａ及び１Ｂで図解される、精密制御コリメーターの新規でユニークな精密機器及び好ましい実施例である。該精密コリメーター／ステアラーは、ターゲット平面ＴＰＩでビームイオンを打ち込まれるべき加工品（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）ＷＰから上流に位置する。そこで見られる様に、該精密コリメーター／ステアラー１０は２つの実質的に類似の部分組立体（ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ）４０及び１４０として見え、その各々は予め選ばれたギャップ距離で相互から隔てられている。該２つの部分組立体４０及び１４０内には２つの強磁性バー２０及び１２０があり、その各々は該被走査イオンビーム７１のｘ軸又は幅寸法より幾分大きくなるよう直線的に寸法付けされており、各バー２０及び１２０は相互に平行で、予め選ばれた間隔４４で横たわるよう配向されている。
【００５６】
各強磁性バー２０と１２０は直線形支持部として役立ち、その周りには複数の個別ワイヤ巻き線が、コイルデフレクター２２と１２２として、多数の予め決められた、種々の場所に、直交式に置かれる。各強磁性バーとその多数ワイヤ巻き線はかくして独立した、別々の、そして隣り合って配置されたコイルデフレクターの軸方向に整合されたシリーズ２２及び１２２を形成し、これらのデフレクターのカスケードはシーケンスで纏まってそれぞれ第１多デフレクターシーケンス配列３０と第２多デフレクターシーケンス配列１３０を形成することに帰着する。該コリメーター構造体１０はかくして第１及び第２多デフレクターシーケンス配列３０及び１３０の両者を具備し、それらは平行に横たわるよう位置付けられ、共通に共有するｘ軸方向に沿って配向され、面ｙ＝０の周りで鏡像対称に横たわる。
【００５７】
強磁性バー上にシリーズで配置され、各多デフレクターシーケンスを構成するコイルデフレクターの合計数は実質的に変化出来て、期待される周囲状況又は該被走査イオンビームの周囲寸法に依るのが典型的であることを注意されたい。それにも拘わらず、各多デフレクターシーケンスは少なくとも２つの隣接して配置されたコイルデフレクターを有すべきで、屡々真っ直ぐな強磁性バー上にシーケンスで位置付けられた４と３０の間の隣接して配置されたコイルデフレクターを有する。
【００５８】
各コイルデフレクター２２は、その直接相対して位置付けられ、対応する相手方コイルデフレクター１２２と共通に電気的に接続されるのが典型的である。相対し、対応するデフレクターの各セットはかくしてマッチした対として電気接続され、該対の１つのデフレクターは該空間的通路４５の各側に横たわり、該電流は該対の各ワイヤ巻き線の周りで反対の角度方向に流れる（恰も該対称面で反射される様に）。
【００５９】
空間通路４５の幅寸法４２に亘る該コイルデフレクターのピッチは最適制御用に”ｇ”より小さくあるべきだが、該ピッチが減じられると独立電源の数が典型的に増加するので、デフレクターの合計数の決定時全体コスト及び配線の複雑度は強力に考慮されることが好ましい。更に、もし平行度の誤差変動が特定の構造体又は実施例用には充分小さいなら、個別コイルデフレクター用に比較的大きなピッチが受け入れ可能になることは実験的経験（ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）により決められてよい。
【００６０】
発生される磁場（Ｔｈｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄｓ）
該支持バー２０及び１２０の直線的長さに沿って直交式に配置された各々が個別的で隣接して位置付けられたコイルデフレクター２２及び１２２を通して可変アンペア数の電気エネルギーを独立的に導入、通過させるために、該全体的精密コリメーター／ステアラー組立体の１部分としてオンデマンド電気制御部（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）も含まれている。適切な或いは望ましいアンペア数の電気エネルギーが提供されると、各隣接して位置付けられエネルギーを与えられたコイルデフレクター２２及び１２２は独立して限られた幅の磁気ポテンシャル差（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｂｒｅａｄｔｈ）と、各強磁性バーから直交して延びて個別に調整可能な磁場（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ  ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）と、を発生するが、該場は限られた幅の領域内で制御可能な勾配（ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有する。該磁場は図２で図解され、該磁場勾配は図３で示される。
【００６１】
各エネルギーを与えられたデフレクターはそのコイル幅上の局所的磁気ポテンシャル差、該ｘ方向に沿い該巻き線に直交する限られた幅の勾配を発生するが、該２つの強磁性バー上の往復シリースで配置されエネルギーを与えられたデフレクターの相対して位置する対は、該構造体のｘ軸次元に沿って相対する方向で限られた幅の複数の局所的磁気ポテンシャル差を創ることが意図されている。この結果は累積して、纏まって、全部の相対して位置する対のデフレクター間に、固定した空間帯を創り、そこでは該Ｂy場成分は変化し―それは次いで該構造体内の該支持バーの各端部に存在する実質的に一定の場の２つの終端領域内に合流する。
【００６２】
この仕方で、隣接して配置された対の相対するデフレクターにより発生された該複数の磁場と調整可能な磁場勾配は、隣接する磁場と空間的に変化する磁場勾配プロフアイルとを形成するよう集合的に加算される。該固定空間帯内の全体的磁場勾配プロフアイルに貢献する限られた幅の各磁気ポテンシャル差の強さは、予め選択された勾配プロフアイルを有し、該イオンビームの全体幅上に有効に延びる、調整され、制御された広い磁場を生ずるよう、（該電気アンペア数を変えることにより）随意に個別に変更可能である。
【００６３】
図１Ａと１Ｂの特定の構造は長方形の形状の空間的通路内に磁場を発生し、該磁場の成分Ｂｙはスムーズに―突然の差無しに―変化する。特定の対の相対して位置するデフレクターの励磁はＢｙの変化が該特定の対のデフレクター間の空間に亘り発生されさせ、他の仕方で一定の場Ｂｙの変化がこのデフレクター対の両側上の空間領域内に確立されさせる。図３は個別デフレクターにより引き起こされる電磁的効果を図解する。
【００６４】
イオンビームが通って通過する取り囲み空間的通路（Ｔｈｅ  Ｅｎｃｏｍｐａｓｓｉｎｇ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｐａｓｓａｇｅｗａｙ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｗｈｉｃｈ  Ｔｈｅ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｔｒａｖｅｌｓ）
図１Ａと１Ｂで図解される様に、独立に隣接して置かれたコイルデフレクター２２と１２２の整合されたシリーズ（直線的強磁性バー２０と１２０上に位置付けられ、第１及び第２多デフレクターシーケンス配列３０と１３０を形成している）は被走査イオンビーム７１が原位置で通過する空間的通路４５の幅寸法４２に適合し（すなわち、重ね合わされると丁度一致する）、それを取り囲んでいる。該多デフレクターシーケンス配列３０と１３０は、相対して位置するコイルデフレクター２２と１２２の各対間に予めセットされた分離間隔（”ｈ”）が存在し、保持されるように、平行のそして整合した対応で横たわるよう非磁性支持部（図１Ａと１Ｂでは示されてない）により位置付けられるのが典型的である。該予めセットされた分離間隔（”ｈ”）は典型的に、長方形の形状の、固定された空間通路４５の側部の２つを規定し、寸法付け（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）しており、該通路内へ望ましい磁場が発生され、該進行するイオンビームに印加される。
【００６５】
該２つの部分組立体４０と１４０間にある予め選ばれたギャップ間隔４４の寸法は適切に理解、評価されるべきことは必須である。各強磁性バー２０と１２０は磁場線（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｌｉｎｅｓ）が直交性であるよう限定される強磁性限界と固定境界線（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｉｍｉｔ  ａｎｄ  ｆｉｘｅｄ  ｂｏｕｎｄａｒｙ）を提供する。該バー２０と１２０は固定空間間隔”２ｇ”だけ分離されている。しかしながら、該多デフレクターシーケンス配列３０と１３０はこの間隔の１部を占め、かくしてそれらの予めセットされた分離間隔は”ｈ”である。”ｈ”が常に該固定空間間隔”２ｇ”より量的に小さいことは認識されるだろう。従って、該構造体１０用に予め選ばれたギャップ間隔４４の寸法はかくして該固定空間間隔”ｈ”より決して大きくなく、或る場合（真空壁が介入する状況）は、”ｈ”より著しく小さい。この仕方で、該被走査イオンビームの荷電粒子が通って進む（ｚ軸方向））空間容積は該空間通路４５の幅間隔４２（ｘ軸又は広い方の次元を表す）と予め選ばれたギャップ間隔４４（ｙ軸又は狭い方の次元を表す）内に含まれ、画定（ｄｅｍａｒｃａｔｅｄ）される。
【００６６】
Ｘ軸ステアリング制御（Ｘ−Ａｘｉｓ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ）
ステアリングコイル９０と１９０を形成する２つの追加的対のワイヤ巻き線が図１Ａと１Ｂにより示される組立体の各強磁性バーの個別の端部に近く個々に配置される。これらの追加的対のステアリングコイルはコイルデフレクター２２と１２２のそれと同様な仕方で電流源に独立的に接続されるが、該ステアリングコイル対９０と１９０の機能は該組立体に全体的ｘ軸操向制御（ｏｖｅｒａｌｌ  ｘ−ａｘｉｓ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を提供することである。該バー２０の端部に於ける該対のステアリングコイル９０は、該２つのコイル９０を通る正味のアンペアターンが値で常にゼロとなるように、共通に―しかし反対向きに―電気接続される。同様に、バー１２０の端部に配置される対のステアリングコイルは面ｙ＝０に沿い共通に電気接続される。これらのセットのステアリングコイル９０と１９０の機能はｘ軸方向で該被走査イオンビーム用の全体的直線形ステアリング制御（ｏｖｅｒａｌｌ  ｌｉｎｅａｒ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を提供することである。従って、ステアリングコイル９０と１９０はここでは”ｘ軸ステアリングコイル（ｘ−ａｘｉｓ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｃｏｉｌｓ）”と呼ばれる。
【００６７】
Ｙ軸ステアリング制御（Ｙ−Ａｘｉｓ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ）
或る実施例では、該精密制御コリメーターはオプションで図１Ｂのみに示される２つの薄層ワイヤ巻き部（ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ  ｗｉｒｅ  ｗｒａｐｐｉｎｇｓ）９１と１９１を有する。これらの薄層ワイヤ巻き部９１と１９１は実質的に各バー２０と１２０の全体的直線長さに沿いその周りに均一に捲かれ、該多デフレクターシーケンス配列を形成する隣接して置かれたコイルデフレクターのカスケードの中か、又は上か何れかに配置される。しかしながら、全該コイルデフレクターと異なり、これらの２つの直線形ワイヤ巻き部９１と１９１は、その電流流れ（ａｍｐｅｒａｇｅ  ｆｌｏｗ）が面ｙ＝０内で非対称であるよう独立的に電流源に接続される。従って、これらの薄層直線形ワイヤ巻き部の意図された機能はｙ軸方向で進行イオンビームを制御、操向する能力を該構造体に提供することであり、かくしてここでは適切に’ｙ軸ステアリングコイル（ｙ−ａｘｉｓ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｃｏｉｌｓ）’と呼ばれる。
【００６８】
該精密制御コリメーターにｙ軸ステアリング能力を提供するが、該薄層直線形ワイヤ巻き部９１と１９１を創らない又は使わない、もう１つの代わりの、オプションの手段は全該デフレクターを通るよう―共通に共有する偏向電流に加えて―非対称電流を通すことである。これは図４に示す構造的配置により達成され得る。
【００６９】
そこに示される様に、複数の電源６０ａ，ｂ，ｃは、各電源が、特定のマッチしたデフレクター対２２と１２２に平行に横たわる流れ通路を経由して電流を提供するが、全デフレクター２２から第１の共通に共有する電流戻りライン６４と全デフレクター１２２から第２の共通に共有する戻りライン６６を有するが、該両戻りラインは双極性センタータップ付き電源６１のターミナルに個別に繋げられるように、接続される。該電源６１により、小さな追加ポテンシャル差が並列に接続されたデフレクターの各対間に挿入され、このポテンシャル差は各デフレクター対内を流れる電流を不平衡にさせる。個別デフレクターの抵抗により決まる許容差内でこの配列は該構造体にｙ軸ステアリング制御を提供出来る均一なｘ軸方向の場成分を発生する。該ｙ軸ステアリング機能と能力の使用は下記でより充分に説明される。
【００７０】
精密制御コリメーターの使用法（Ｕｓｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｆｉｎｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）
図１Ａと１Ｂにより図解される精密コリメーター／ステアラーを使って、既知のアンペア数の電流が相対して位置するデフレクター（該第１及び第２多数デフレクターシーケンス配置上に配置されている）の各電気的に接続された対に流され、このアンペア数は各相対して位置する対のコイルデフレクター用に独立に調整、制御される。
【００７１】
加えて、該強磁性支持ロッドの端部に最も近く配置された相対して位置するｘ軸ステアリングコイルの該個別対は該被走査イオンビーム幅の制限を僅か超えて横たわるよう位置付けられたもよく、そして各支持バーの端部部分は、該強磁性バー端部が（該デフレクターにより発生され、該被走査イオンビームに印加される）隣接磁場の分布に及ぼす電磁的影響が重要でないことを保証するのに充分な直線延長だけ該コイルデフレクターの最後を超えて長さを増やされることが可能である。この様なバー端部延長の長さは、該第１及び第２多デフレクターシーケンス配列を分離する予め選ばれたギャップ間隔の寸法の少なくとも２倍であるのが典型的である。又該支持バー自身が該強磁性材料に明白に接合されてはならないこと、或いは該空間的通路内に印加された該発生磁場がその意図された分布から甚だしく変えられないことは必須である。
【００７２】
加えて、もし完全な磁気的ヨークを形成するため該強磁性支持バーをそれらの個別端部で結合するため強磁性材料が使われるなら（或る従来公知のデバイスに於ける様に）、各多デフレクターシーケンス配列内の電流の代数和に等しいが、反対向きの電流を運ぶ、１つ以上追加の大きなワイヤ巻き線（デフレクター）をこれらの短い端部上に付加することが必須である。好ましい実施例では、該強磁性材料とその端部をリンクするその特別コイルは省略され、そして該直線形支持バーが該進行するイオンビームの幅を充分超えて延びると仮定すると、該中央磁場プロフアイルへの最終影響は重要でない。該配置された構造体から或る距離にある漏洩磁場（ｓｔｒａｙ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）は結果的に幾分大きいが、この欠陥は磁気遮蔽で制御され得て、その議論は本発明の範囲外と言えよう。
【００７３】
該バーの端部近くで、該磁場勾配はゼロに降下し、次いで逆になり、この理由で、該支持バーの端部は、望ましい磁場プロフアイルが保持されるべき領域を超えて配置されねばならない。この前提と方策（ａｐｐｒｏａｃｈ）は、この材料が磁気的に飽和しないよう該支持バーの残る２つの端部内に充分な強磁性材料（例えば、鉄、又は鋼）があると仮定しており、この要因は該精密制御高精度コリメーター構造の最大ｘ軸次元長さと励磁レベルを決定する。
【００７４】
電気的要求（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）
該精密制御コリメーター構造体の電気的要求は下記の仕方で計算される。半径ρを有する軌跡上で質量Ｍ，電荷ｑそして運動エネルギーＵのイオンを偏向させるに要する磁場は下記で与えられる。
Ｂρ＝（２ｍＵ）1/2／ｑ
該精密コリメーター構造体のｚ長さが該デフレクターの全体的ｚ長さにより規定されると仮定する―真実にはこれは僅かにもっと小さく、そして精確なためには有限要素コンピュータコードを用いてモデル化され得る。この寸法はＬmと名付けられ、きつく（ｔｉｇｈｔｌｙ）は制限されず、実際的理由でそれに１００ｍｍの値を割り当てる。従って、与えられた場Ｂが有効長さＬmのデバイスを通過する質量Ｍのイオンを偏向させる角度は下記である。
【００７５】
【数１】
2007531219.tif 000003
【００７６】
人は、該ビーム内の角度誤差のありそうな大きさと、これらの誤差が変わる特性距離（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）の或る従来の知識と、を有するに違いない。現在の目的では、５０ｍｍの距離上で０．４５度（０．０１ラディアン）の変動が起こると仮定出来て、我々は各デフレクターの幅ｗを５０ｍｍに等しくするよう選ぶ。その結果各バー上の６つのデフレクターは３００ｍｍシリコンウエーハ用打ち込み器に充分である。
【００７７】
更にイオンの電荷は一定で、該イオンは合計直流ポテンシャルＶを通して加速されると仮定する。各デフレクターから要求されるＢy内の最大変化は下記で与えられる。
｜Ｂy｜＜（０．０１／Ｌm）｛（２ＭＶ）／ｑ｝1/2
【００７８】
該強磁性バー間の合計ギャップは２ｇである。各コイル内のアンペアターンの数ｎＩは下記で与えられる。
ｎＩ＜（０．０１ｇ／μ0Ｌm）｛（２ＭＶ）／ｑ｝1/2
【００７９】
ＩＶ．該精密コリメーターの意図された現場と目的（Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｎｄｅｄ  Ｌｏｃａｌｅ  Ｆｏｒ  Ａｎｄ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｆｉｎｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）
意図された現場（Ｉｎｔｅｎｄｅｄ  Ｌｏｃａｌｅ）
本発明用の適切な設定と意図された環境はハイブリッド走査イオン打ち込み装置とシステム内である。規定と構造により、この様なデバイスは典型的に、イオンビーム（”ＩＢ”）として進む荷電粒子のソース（”Ｓ”）と、不純物種（ｉｍｐｕｒｉｔｙ  ｓｐｅｃｉｅｓ）から望ましいイオン種（ｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｐｅｃｉｅｓ  ｏｆ  ｉｏｎｓ）を分離するための少なくとも１つの双極子磁石（示されてない）と、該荷電粒子を走査し、被走査イオンビーム（”ＳＩＢ”）を発生する走査デバイス（”ＳＤ”）と、該被走査ビームを概略平行に又は約＋／−１度内にするための粗いコリメーター（”ＣＣ”）デバイス（それは双極子磁石として形成されてもよく、そうでなくてもよい）と、１つの、大きなファラデイカップ（Ｆａｒａｄａｙ  ｃｕｐ）（”ＦＣ”）と、そして被走査イオンビームを通るよう直交して―すなわちｙ軸方向に―送られるシリコンウエーハの様な、用意された加工品（”ＷＰ”）内に該被走査イオンビームの荷電粒子を導入するのに好適な打ち込み用にターゲット化された平面（ｔａｒｇｅｔｅｄ  ｐｌａｎｅ  ｆｏｒ  ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）（”ＴＰＩ”）と、を具備する。
【００８０】
全ての場合、本発明の１部を有する精密制御コリメーターはそれらのコリメーションを改良するために被走査イオンビームの荷電粒子だけと、かつ排他的に、使用されるよう意図されている。これはそれぞれ図５と６で示される。
【００８１】
図５は以前の公知のハイブリッド走査打ち込みシステム内での双極子磁石の形の粗いコリメーターデバイスの従来的使用を図解するが、今これは出口の双極子磁石の点に設置された精密制御コリメーター部分５１（可動の極ピースから形成される）を有する。この改良された配置はｘ’のコリメーションの誤差を修正出来るシステムに帰着するが、ｙ’の誤差を正す（ｒｅｃｔｉｆｙ）ために追加的デバイス又は他の修正手段を要する。
【００８２】
図６は、打ち込みシステム用の精密コリメーションを提供する―すなわちｘ’とｙ’の両者で残る誤差を実質的に除去する、ために該粗いコリメーター（双極子磁石）に隣接して配置された個別の、独立の構造体としての精密制御コリメーター／ステアラーの代替え的配置と使用を図解する。
【００８３】
目的とゴール（Ｐｕｒｐｏｓｅ  ａｎｄ  ｇｏａｌｓ）
本発明の１部を有する該ユニークな精密コリメーター構造体の目的とゴールは上記で識別された座標システム枠組み（ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）を参照してより容易に理解され、より良く評価されるが、それらは下記の様である。
【００８４】
（ｉ）ｘ軸方向の単位長さ当たりの時間平均電流は、通常均一であるが、或る状況では意識して不均一であるよう、きつく制御されたイオン密度プロフアイル（ｔｉｇｈｔｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｉｏｎ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｒｏｆｉｌｅｓ）を有するのが望ましいことが典型的である。
（ｉｉ）ビーム方向は一定であるよう望まれるのが典型的である。かくして、該イオンビームは”平行走査され（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｓｃａｎｎｅｄ）”、そしてｚ軸方向の荷電粒子軌跡の平行度と整合をきつく制御することが望まれる。
（ｉｉｉ）該ビームの瞬時形状はそのそのセントロイド（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）のｘ軸座標から独立していることが望ましい。
【００８５】
Ｖ．平行度を増大、制御するモードと仕方（Ｔｈｅ  Ｍｏｄｅ  ａｎｄ  Ｍａｎｎｅｒ  Ｏｆ  Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ）
被走査イオンビームの平行度を増大、制御するモードと仕方の下記議論はｚ軸に対するビーム軌跡の局所的セントロイドの方向の誤差変動について主に述べ、これが明らかに指定された時該ビーム内の合計の含まれた角度的拡がりのみに関心を持ち、取り組む。
【００８６】
或る状況では、該被走査ビームセントロイドの残留角度誤差、ｘ’とｙ’は該イオン打ち込みプロセスに影響するのに充分な程大きく、これらの角度誤差の更に進んだ減少と積極的制御が望ましい。典型的にこれらの誤差の大きさは１度より小さく、それらを０．１度以下に減ずることが望ましいことが多い。ｘ軸及びｙ軸方向の平面の両者での制御が望ましい。
【００８７】
好ましい精密制御コリメーター構造体がその両側でビームの幅に亘り、そして近似的に面ｚ＝０内に、設置される２つの強磁性バーを有することが思い出される。個別の分離したデフレクターの規則的シーケンスが各直線形強磁性バーの周りに配置され、該第１バー上に配置された各個別デフレクターは第２バー上の対応するデフレクターの相対し、そして真向かいに（ａｃｒｏｓｓ  ｆｒｏｍ）横たわる。多デフレクターシーケンスを形成し相対して位置するデフレクターの対応する対はオプションで直列か又は並列か何れかで電気接続されてもよい。
【００８８】
各バー上に配置されるコイルデフレクターの数は関心のある被走査ビームの寸法的比率のみならず、該被走査イオンビーム内にその時ある相対的非平行度の予想される程度に依る。１つの好ましい実施例では、各強磁性支持バー上のコイルデフレクターの数は６である。該支持バーの端部に隣接して置かれるｘ軸ステアリングコイルの追加の対はここで前に説明した理由で提供されるのが望ましい。代わりに、これらの特徴が有用か又は必要か何れかと考えられるなら、或いは考えられる時は、前にここで説明した様に、ｘ軸とｙ軸のステアリング制御用の追加のワイヤ巻き線が存在してもよい。
【００８９】
又、別々の電源が該精密制御構造体内の相対して位置するデフレクターの各対応する対を励磁することは好ましい。オプションでは、そして代替えでは、下記に詳述する理由で、別々の独立した電源がコイルデフレクターの該直線形シーケンスカスケード内のシーケンスの各個別デフレクターを励磁する。
【００９０】
デフレクターを形成するワイヤ巻き数（ｗｉｒｅ  ｔｕｒｎｓ）の合計数は期待される誤差の大きさと遭遇するイオン種の磁気的剛性（ｍｇｎｅｔｉｃ  ｒｉｄｉｄｉｔｙ）に依る。この量は該イオンの質量とエネルギーの積の平方根に比例する。コイルデフレクター用のワイヤ巻き数の典型的カウント（ｔｙｐｉｃａｌ  ｃｏｕｎｔ）は数で１００である。
【００９１】
磁場勾配調整（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓ）
一般に、該被走査イオンビームは該精密制御コリメーターの下流の設定距離（Ｚ）の選ばれたターゲットに衝突するよう導かれる。面ｚ＝Ｚ内でそのｘ次元に沿う該イオンビームの平行度を制御することが好ましい。該イオンビームの予め存在する非平行度の測定から、該進行するビームに横断的に印加されるべきであり、かつ、該ビーム用として該非平行度の適切な修正に帰着する、特定的磁場プロフアイル、Ｂy（ｘ）を計算することは可能である。
【００９２】
好ましい精密制御コリメーター用には、該望ましい磁場プロフアイル内の微分（ｆｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を計算し、磁場勾配レポート（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｒｅｐｏｒｔ）、ｄＢｙ／ｄｘ、を得ることが有用であるが、それから該多デフレクターシーケンス配列のコイルデフレクターの各々内に個別的に導入されるべき電流の望ましい設定（アンペア数）がより直接的に計算される。該多デフレクターシーケンス配列内の相対して位置するデフレクターの各対内に通される電流と、コイルデフレクターの各対間を通るビーム包絡面の中間平面（ｍｉｄ−ｐｌａｎｅ）上の磁場勾配、ｄＢｙ／ｄｘと、の間には簡単な対応がある。
【００９３】
全体的ビームのｘ’方向は１つの更に進んだ調整を要し、該調整は該進行ビームにより占められる空間帯のその部分を超えた変化を引き起こすため上記説明の該ｘ軸ステアリングコイルにより提供され、かつ、該調整は従って全体ビーム上に該ｙ軸方向の均一双極子場を重ね合わす効果を有する。代わりに、同じ効果はそこで１つが使われる変型される粗いコリメーター（又は変型された双極子磁石）内の場の大きさへの小さな調整により達成されてもよい。
【００９４】
従って、もしψ対の相対して位置するデフレクターがあれば、平行度の現在の誤差は該ビーム内のψ個の別点で修正され、これはψ個の独立した調整を要する。しかしながら、現実の慣行では、人はψＥΘ点で該平行度を修正する必要がある様に見える。修正点の数のこの表面的食い違い（ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ）は、平行度調整用の基準的標準として該ビームの中心軌跡｛ビームセントロイド（ｔｈｅ  ｂｅａｍ  ｃｅｎｔｒｏｉｄ）｝を選択することにより、次いで全ての他の荷電粒子軌跡を該中心軌跡に平行に横たわるよう修正することにより、そして次いで該中心軌跡がｘ’でゼロ誤差を有するよう概して該ｘ軸ステアリングコイル（又は代わりのステアリング制御手段）を使って該ビームの進行方向を別々に修正することにより、容易に解決される。全てのψ＋１点が修正されると、該点間の場所での残留誤差は小さいのみならず、該デフレクターコイルの幅の平方に比例すると期待され得る。該デフレクターコイルの有限の幅は、それでｄＢy／ｄｘが理想的プロフアイルに適合するよう作られ得る精度を決定する。この仕方で、達成可能な非平行度の縮小は１／ψ2に比例している。
【００９５】
全体的な影響と結果（Ｏｖｅｒａｌｌ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  Ａｎｄ  Ｒｅｓｕｌｔｓ）
該精密制御コリメーターの種々の実施例により達成され得るビーム平行度の向上が被走査ビームのドーピングの集積濃度（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ  ｏｆ  ｄｏｐｉｎｇ）を実質的に修正すること、そして一般に、該被走査ビームの精確なコリメーションの後、荷電粒子密度の均一度（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ）がより良いか又はより悪いかを注目することは重要である。現在のコリメーター構造体を使う平行度修正のこのモードと仕方は、かくして、そのあからさまな、意図された目的が、単に、そして排他的に、イオンビーム均一度を改良する従来公知のデバイスと顕著に異なり、特異である。
【００９６】
加えて、平行度を高めるために本発明を使う時、該ビーム均一度も又走査波形の形状を変型することにより（良く知られている様に）同時に修正されてもよい。しかしながら、この様な均一度調整は被走査イオンビーム内のイオン軌跡の平行度には影響を有しないことは注目され、評価されるであろう。従って、均一度及び平行度パラメーターの長く待たれた同時であるが、独立の、調整と修正がこれにより達成される。
【００９７】
ＶＩ．被走査イオンビームの初期非平行度の測定（Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｉｎｉｔｉａｌ  Ｎｏｎ−Ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ  ｏｆ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍｓ）
非平行度の発生元（Ｔｈｅ  Ｏｒｉｇｉｎｓ  Ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ）
従来公知の走査イオン打ち込みシステム内では、イオンビームが作られ走査器（磁気的か又は静電的か、何れかのデバイス）を通過するが、該走査器は、ウエーハ（又は他の基盤）を完全に横断するために、変化する角度で該イオンビームを偏向させ、該角度は＋／−５から１０度以上だけ変わる。該走査周波数は静電的走査器では１０００Ｈｚ以上まで、磁気的走査器では１００Ｈｚまでである。しかしながら、この議論の目的には、該走査周波数は重要には思われない。
【００９８】
該走査は偏向されないビーム軸の周りで近似的に対称であるか、又は’単極性（ｍｏｎｏｐｏｌａｒ）’であってもよく―すなわち該偏向されないビーム軸の１つの側のみで変化する角度で走査する。しかしながら、該走査波形は近似的に３角形であり、それはシリコンウエーハの様な加工品を、直交方向にゆっくり動かしながら、該加工品を横切って均一横断速度でビームを走査し、それにより均一打ち込みを達成することが望ましいからである［例えば、特許文献６参照］。
【００９９】
ビーム通路内に適切に形作られた双極子磁石又は他のデバイスを置くことにより、該走査器により初期に作られた大抵の角度的変動（誤差）は実質的に的に除去され、近似的に平行なビームが生じる［例えば、特許文献２，４、そして５参照］。かくして、該特定の構造的フオーマットが何であろうと、この様なデバイスは近似的に平行なビームのみを作り、ここでは纏めて”粗いコリメーター”と呼ばれる。
【０１００】
好ましくは、粗いコリメーターは該被走査ビームセントロイドを近似的に平行にするのみならず、該ビームセントロイド付近の角度的広がりの変動を引き起こす他の収差をも抑制する。双極子磁石形の粗いコリメーターについては、これは典型的にカーブした極面（ｐｏｌｅ  ｆａｃｅｓ）とカーブした（インデックスされた）極表面（ｐｏｌｅ  ｓｕｒｆａｃｅｓ）との組み合わせ、非特許文献３で引用された理論に基づく設計、により達成される。
【０１０１】
公知の測定方法（Ｋｎｏｗｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）
被走査ビームの非平行度の程度を測定する方法の１例は特許文献１２内で開示される。要するに、そして現に、小さなファラデイカップの２つの配列が得られ、該ビームの方向に直交する種々の平面でビーム通路内に挿入される。被走査ビームが各ファラデイカップを過ぎる時刻の差がその平行度について情報を与える。
【０１０２】
測定方法の第２例は特許文献１０，及び１３により提供されるが、それらは如何に類似の機器が走査波形を変型し、均一な打ち込みを達成するため使われるかについて情報を与える。
【０１０３】
将来の明確さ（ｃｌａｒｉｔｙ）と完全さ（ｃｏｍｐｌｅｔｅｎｅｓｓ）の目的で、特許文献１２，１０，及び１３の原文がここに引用により明示的に組み入れられる。
【０１０４】
被走査イオンビームの非平行度はこれら及び他の従来公知の方法により測定される。しかしながら、好ましくは、適切なビーム軸を確立するための特定の方法は、非平行度を測定する従来の技術の何れかに生み出させる（ｂｒｉｎｇｉｎｇ  ａｎｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｎｏｎ−ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ  ｔｏ  ｂｅａｒ）前に行われるべきである。従って、この様な手順が下記で詳細に説明される。
【０１０５】
適当なビーム軸を確立するプロセス（Ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｏｒ  Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｐｒｏｐｅｒ  Ｂｅａｍ  Ａｘｉｓ）
打ち込み中のｚ軸は該イオンビーム用の意図された進行方向である。該ｚ軸は１対の基準マークにより該システムの装置内で規定されるが、好ましくはコリメートされた光源と該光の方向の検査手段を含む光学デバイス用の固定された設置部を提供することにより規定されるのがよい。この様な光学デバイスは自動コリメート用望遠鏡（ａｕｔｏｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ  ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）又はレーザー又はこれらの組み合わせであってもよい。
【０１０６】
打ち込み用加工品基盤をきつく制御された角度で該イオンビームを通過させるのが望ましい。むき出し（ｂａｒｅ）のシリコンウエーハは高度に反射性であることに注目すると、シリコンウエーハが該打ち込み平面に設置される角度を、それがその初期通路上へ戻るよう基準光ビームを反射するまで、調整出来て―その点で該ウエーハは該平面で該ｚ軸に対し精密に法線方向に設置される。この手順は”平行度の軸（ａｘｉｓ  ｏｆ  ｐａｔａｌｌｅｌｉｓｍ）”を提供し、規定する。自動コリメート用望遠鏡は商業的入手可能で、軸に対し法線方向に反射表面を整合させることはそれらの意図された機能と使用法である。
【０１０７】
かくして、それがｚ軸に対し精密に法線方向に基準ウエーハを保持出来るまで、平行度の軸を規定するのみならずシリコンウエーハの向けられ設置されたホルダーを整合すると、今度はこの平行度軸に対するイオンビームの方向を測定する。この目的で、図７に図解する、２枚の整合プレート２４と２６は異なるｚ軸座標に配置される。各整合プレートは該粗いコリメーター及び精密制御コリメーターの下流のそれ自身の精密位置で該ビーム通路内に挿入される。好ましくは、１つの整合プレートはターゲット平面で挿入されるのがよいが、機械的軋轢がこの配置を妨げるかも知れない。
【０１０８】
図７に示される様に、各プレート２４と２６は既知の位置にセットされた整合された孔の行を有し、これらは多数スロット孔と１つの中央円形孔として見える。該中央円形孔は精密にｚ軸上に位置付けられるよう意図され、これは該ｚ軸を識別、規定するため使われる自動コリメート用望遠鏡又はレーザー（ｌａｓｅｒ）により検証｛そして、もし必要なら、誤差は調整排除される（ｅｒｒｏｒ  ａｄｊｕｓｔｅｄ  ｏｕｔ）｝されてもよい。
【０１０９】
該残りのスロット孔は異なるが精確に既知の、ｘ軸座標でｙ＝０平面内に配置される。これらのスロット孔は好ましくは規則的直線形配列であるのよく、図解目的で、図７で図解される様に、２枚のプレートの各々が７つの孔の同一直線形配列を有すると考えることが出来る。
【０１１０】
各整合プレート２４と２６は、今度は、イオンビームの通路内に置かれ、一方該ビームは適当な振幅で、そして適当な波形で、典型的には鋸歯状パターン波形（ｓａｗｔｏｏｔｈ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）で走査される。かくして、該被走査イオンビームは今度は該整合プレートの各孔上をそしてそれらを通るよう送られる。次いで、該被走査ビームは該２枚の整合プレートの各個別孔を通って透過する時、各透過イオンビームは電流パルスに見え、該パルスは続いてファラデイカップ（又はカップ）内に集められ、その電流は測定され、そして該異なる電流パルスの収集の瞬間は走査サイクル内の時刻の関数として記録される。選択用に、１つのファラデイカップ（それぞれ図１Ａ、５，そして６の”ＦＣ”）が使われ、それはターゲット平面ＴＰＩの背後に恒久的に設置される。
【０１１１】
電流パルスが第１整合プレートの第１孔を通る到着時刻と第２整合プレートの第１孔でのその到着と比較時の間の差は、走査サイクルでのこの点に於けるイオンのｘ方向の誤差に比例する。各整合プレートの７つの孔を用いて、走査サイクルの第１の半分で７つの異なる時点（ｓｅｖｅｎ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｔｉｍｅｓ  ｐｏｉｎｔｓ）でのｘ’の７つの異なる値が測定され、そして同じ過程が走査サイクルの第２の半分の間で逆に行われる。
【０１１２】
最初の非平行度を測定した後認識される誤差は、そのｙ軸成分がｘの関数として変わる磁場を提供することにより修正されるが、それは場の成分Ｂyがｘ−ｚ面内のその軌跡を偏向させた責めがあるからである。
【０１１３】
Ｙ’誤差の測定（Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｙ’  Ｅｒｒｏｒ）
精度を達成するためには、均一Ｂx成分にそれを修正するよう要求するｙ’誤差も測定せねばならない。このｙ’誤差は、上記で論じた様に、ｙ＝０面に於けるそのシステムの対称性のために、時間的には殆ど一定であるべきである。好ましい精密制御コリメーターのｙ軸ステアリングコイルを使うことによるか、又は種々のｚ座標での隣接帯で、個別の磁気ステアリングデバイスを使うことによるか、何れかで、均一磁場成分、Ｂxを提供することによりｙ’のどんな静的誤差も補償出来る。
【０１１４】
この様なｙ’誤差の測定と、その修正と、の両者の最も簡単な方法は、好ましくは該ｘ’角度の誤差の修正後がよいが、整合された孔のそれらの範囲を有する両整合プレート２４と２６を該ビーム内に同時に置くことである。合計平均ビーム電流は、もしｙ方向のビーム運動の成分が変わるなら、変化するであろうが、最大透過電流は運動のｙ成分がゼロの時起こるに違いない。
【０１１５】
ｙ’誤差用の最良検出感度を得るために、該ビームは、図７のスロット孔がそれに好適でない寸法だが、小さなｙ寸法を有する２つの孔を備えるプレートを通されるべきである。又該整合プレートの中央孔上に位置するビームを用いての走査を止めることが出来るが、それにより望ましい感度を達成する。他の代替えは、オッシロスコープデイスプレーをモニターするか、又は該スロット孔を通るイオン電流を無視するもう１つのタイミング技術を使うか、何れかにより各整合プレートの中央孔を通る電流のみを観察すること、又は該ビーム内にｘ軸に向けられた狭いスロット（又は複数スロット）を挿入する該整合プレート上の第２位置を提供すること、である。これらの精密化のどちらが使われても、該Ｂｘ磁場成分は該ビーム電流を最大化するよう調整され、その点で誤差ｙ’が本質的にゼロに減じられる。
【０１１６】
ＶＩ．イオンドーズ量決定プロフアイルの測定（Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｉｏｎ  Ｄｏｓｉｎｇ  Ｐｒｏｆｉｌｅ）
もし該被走査イオンビームのターゲット平面に達する部分が１００％であるなら、イオンの精密打ち込み（該ｙ方向に直交式に該ビームを横断するターゲット加工品内への）を行うに今要する全ては、イオンビームの走査速度が一定、すなわち、ビーム対時間の波形が鋸歯状パターンである、ことを保証することであろう。真実には不幸にして、光学システムを通るイオンビームの透過は不完全であり、イオンビーム透過は該走査上のその位置の関数として変化する傾向がある。従って、この様な欠陥を測定、補償する必要がある。被走査ビームにより与えられるｘ軸方向でのドーズ量決定（ｄｏｓｉｎｇ）プロフアイルは幾つかの異なる方法のどれか１つにより決められる。下記では２つの従来公知の方法のみならず全く新しい１つも説明される。
【０１１７】
技術１（Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  １）
同一のファラデイカップの直線形配列がターゲット平面の直ぐ背後に配置される。これらのカップの高さは最大ビーム高さを超えねばならず、これらのカップ開口部の幅は精確に同一でなければならない。各カップ内で受けられるイオン電荷は１つ以上のビーム走査サイクルの間積分され、各カップ内のイオン電荷は同一であるべきである。該測定された電荷の値はドーズ量決定プロフアイル（ｄｏｓｉｎｇ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を表す。
【０１１８】
この方法の異形はここでそれぞれ図５と６により前に説明され図解された変型システム配列を使って行われてもよく、そこでは該第２整合プレートは該ビーム内に挿入され、該長いスロットの各々を通過し、１つの大きいファラデイカップにより受けられるパルスイオン電荷が記録される。この様な技術は、（ｉ）該スロット孔が該ビームより背が高く、（ｉｉ）該スロット孔のピッチが該ビーム幅を超え、そして（ｉｉｉ）スロット孔の幅が精確に同一である、ことを求める。もしこの仕方が使われるなら、該中央孔は好ましくは他の孔と同一であるのがよい。
【０１１９】
技術２（Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ２）
第２の方法は進行するファラデイカップを提供するが、該カップは該ｘ軸方向でターゲット平面で、又はその近くで、該ビームを横切るよう横断させられる。多数の場所でのイオン電荷が１つ以上の走査サイクル間積分される。この技術は、１つのファラデイカップが使われるので、システム的差（それは該プロフアイルを歪ませる）は除かれる利点を有する。該技術は又非常に精密な分解能を可能にするが、しかしながら、ドーズ量決定プロフアイルが非常に突然性の特徴（ｖｅｒｙ  ａｂｒｕｐｔ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含まないことが望ましい。
【０１２０】
技術３（Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ３）
非常に精密な分解能を可能にする第３の好ましい方法は、該イオンビームから該２枚の整合プレートを取り除き、１つの大きいファラデイカップ内のビーム電流を時間の関数として測定することである。このデータを、平均ドーズ量レート（ａｖｅｒａｇｅ  ｄｏｓｅ  ｒａｔｅ）対位置を示すプロフアイルに変換することは或る追加的情報を要し、該情報は既に前に行われた非平行度の初期実験的測定時得られている。
【０１２１】
第１に、該走査サイクル内の時間と該ビームセントロイドのｘ位置との間の関係を識別するデータを有しなければならない。この関係は、該平行度の測定時第２整合プレートを使って各ビーム走査方向の７つの点で測定された。
【０１２２】
第２に、走査位置と操作速度の間の関係を識別するデータを有しなければならないが、何故ならばドーズ量レート、ＪxがＩx／ｖxに比例するからであり、ここでＩxは該ファラデイカップ内の位置ｘ（該位置は内挿法で得られる）で測定された電流であり、ｖxはビーム走査速度である。明らかに、もし７つの精密な時刻に該ビームの位置を知れば、該速度を決定するために該データを内挿することが出来るのであり、或いはより高い精度を得るために、多項式を該データに適合させ、微分し、そして該速度の精確なプロフアイルを得ることが出来る。
【０１２３】
この手順を使って、Ｊxの値は該測定の範囲内のどんな位置ででも決定出来る。
【０１２４】
上記方法の何れかによりイオンドーピングプロフアイル（ｉｏｎ  ｄｏｐｉｎｇ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を得ると、今や該ドーピングプロフアイル内の非適合性（ｎｏｎ−ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）を補償し、それにより打ち込みがそれで行われるプロフアイル均一性を改良する、該走査器に印加される走査波形への望ましく、予め選択される変型を（良く知られた方法を介して）計算することが可能である。
【０１２５】
ＶＩＩ．被走査ビームの平行度を調整、整合し、該イオンビーム内の角度的拡がりの誤差変動を制御する好ましい方法（Ａ  Ｐｒｅｆｅｒｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  Ａｎｄ  Ａｌｉｇｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｐａｒａｌｌｅｌｉｓｍ  Ｏｆ  Ａ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ｂｅａｍ  Ａｎｄ  Ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｅｒｒｏｒ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｗｉｔｈｉｎ  Ｔｈｅ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）
始めに、イオンビームが良く知られた方法で真空システム内に発生される。純度を保証するために質量分析の後、該ビームは種々の構造形式を取り得る走査デバイスを使って走査される。
【０１２６】
１実施例では、該走査器デバイスは、ｚ寸法で１５０ｍｍで、ｘ軸方向にテーパーのあるギャップ（該被走査ビーム用空間を可能にする）を有する１対の概略平坦な電極（それぞれ図５と６の”ＳＤ”）を備える。該デバイスは電気的に接地された１枚のプレートと、負極性電源に接続された第２プレートを有する。これは約３度から１５度の間の単極走査（ｍｏｎｏｐｏｌａｒ  ｓｃａｎ）を有するビームに必要な鋸歯状パターン波形を提供する。該鋸歯状パターンは最初は直線形波形であるが、この波形は後に電流均一度（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を制御するために該システム内で僅かに修正されるだろう。４０ｋｅＶ以下のエネルギーを有するイオンビーム用に、該デフレクターの負のプレート上に要するポテンシャルの最大大きさは約１１ｋＶであり、該ビーム回りに許される隙間に依る。
【０１２７】
従来の粗いコリメーション（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｃｏａｒｓｅ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）
被走査イオンビームは典型的に、双極子磁石により、３０度と９０度の間の角度、好ましくは約７０度、で偏向させられるが、該磁石の極は該ビームセントロイドを概略平行にし、又ｘの関数としてのΔｙ’内の変動を取り除くように、形作られる（当業者に親しまれた方法を使って）。ここで前に説明した様に、これは磁石光学機器（ｍａｇｎｅｔ  ｏｐｔｉｃｓ）の２次収差であり、その制御は非特許文献４で（のみならず他のテキストでも）説明されている。この双極子磁石のコイルを通過する電流は、その磁場を変えるために約１０と１８０Ａの間で調整され得るが、該磁場は約１．０テスラの最大値を有する。該双極子磁石はそれにより、種々の種の何れの１つのイオンをも偏向させるよう、そして少なくとも１から２００ｋｅＶの範囲のエネルギーを有して、該システムのｚ軸に概略平行に進むよう、調整される。加速後の段階（ｐｏｓｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ  ｓｔａｇｅ）は該イオンの最終エネルギーを変えるよう使われてもよい。
【０１２８】
光学的及び機械的整合（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｎｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）
本発明の方法は被走査イオンビームの平行度を高める。この目的を達成するため、自動コリメート用望遠鏡１００は、双極子磁石の様な、粗いコリメーターに堅く取り付けられる（図５，６に於ける様に）。該自動コリメート用望遠鏡は、精密窓を通して真空内を見るように配置されるか、又は、代わりに、該真空システムが換気される時除去可能なフランジの代わりに取り付けられるか、何れかとすることが出来る。
【０１２９】
この自動コリメート用望遠鏡の光軸は該座標システムの該ｚ軸であるよう規定され、機器の全べての他のピース（ｐｉｅｃｅｓ）はこの規定された軸に整合されねばならない。該望遠鏡自身は物理的ビームライン部品（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｂｅａｍｌｉｎｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）の何等かの整合誤差を測定する手段を提供する。特に、該ビームを通るよう該ウエーハを送るため提供される手段上のターゲット面内のその保持器上に設置されたシリコンウエーハを該望遠鏡を通して見てもよい。光源の該ウエーハ表面上の反射は該望遠鏡のアイピース（ｅｙｅｐｉｅｃｅ）を通して観察されてもよく、光源の画像が該望遠鏡のクロスヘア（ｃｒｏｓｓｈａｉｒｓ）内に中心合わせされた時、該ｚ軸に対する法線方向の該ウエーハ表面の正しい整合が確認される。
【０１３０】
イオンビームの該ｚ軸への整合は該望遠鏡によっては直接観察され得なくて、代わりに下記の仕方で測定される。前記説明の様に、２枚の整合プレートが、各々がビーム通路内に個別に挿入又は引き戻されるよう可動機構上に提供される。イオンで３００ｍｍの寸法のシリコンウエーハに打ち込むよう意図された機器について、５０ｍｍのピッチ上の３ｍｍ幅の７つのスロット孔が各プレート用に使われる。該スロット孔の高さは期待される最大ビーム高さより大きく、効率的ビーム利用の理由でビーム高さを基盤高さの２０％より少なく制限することが望ましい。従って、該スロットは６０ｍｍの高さである。該中央孔はここで説明した理由のみならず容易な識別用としても異なっていてよい。各々の場合該機構は、該スロット孔の中心が平面ｙ＝０内に近似的に横たわるよう調整され、該中央の円い孔は該望遠鏡内に見られ、精密にｚ軸上に横たわるよう調整される。この整合に続いて、該打ち込みシステム内に真空が再確立され得る。
【０１３１】
幅４００ｍｍ、背の高さ７０ｍｍの寸法を有する１つのファラデイカップが、該被走査ビームの全て又は殆どを受けるため提供され、該ファラデイカップは遅いイオン及び電子が速いイオン電流の測定を歪ませるのを防止するよう磁気的に抑制されている。該ファラデイカップは好ましくは、他のアパーチャー及び物体により前には遮断されなかった全てのイオンビームを受けるよう打ち込み平面の背後に恒久的に配置されるのがよい。該ビーム通路内に置かれた両整合プレート（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｐｌａｔｅ）を用いて、該ビームが該スロット孔を横断する時１連の電流パルスが測定され得て、該ビームの分数部分は簡潔に該ファラデイカップに到達する。
【０１３２】
又、図５により示される変型されたシステムに依れば、該整合プレートは個別に配置され、１つは該打ち込み平面の前に、もう１つはその背後に位置する。好ましくは、１枚のプレートは該打ち込み平面内に配置されるのがよい。該平面に於ける該プレートは打ち込みの前のみに使われ、現実の打ち込みプロセス中でないので、このプレートは打ち込みプロセス中は引き抜かれ得る（そして引き抜かれねばならない）。それにも拘わらず、変型された従来の配列を用いると、この様な情報は内挿法（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）によって決定され得るのみであるのに、このプレートを該打ち込み平面（ｉｍｐｌａｎｔ  ｐｌａｎｅ）内に置くことにより、該打ち込みプロセスの各ビーム走査サイクル中のビーム位置対時刻（ｂｅａｍ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｖｅｒｓｕｓ  ｔｉｍｅ）は該打ち込み平面内で明示的に決定される。
【０１３３】
従って、該第１整合プレートは該ビーム内に挿入され、該第２のそれは引き戻される。次いでファラデイカップ内の電流はデジタルオッシロスコープ上で、電子的電流−電圧変換器（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｕｒｒｅｎｔ−ｔｏ−ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を介して測定される。これは、両プレート内の各孔を横切って該ビームセントロイドが走査される時間を５００ｎｓより良い精度で決定する。図８Ａは期待される典型的波形を示し、図９は、該ビームセントロイドの角度が図７に示す２枚の整合プレートを使って行われた測定値から如何に計算されるかをグラフ図で図解する。
【０１３４】
又、もし該整合プレートの中央孔が小さいなら、この孔を透過した電流は該整合プレートのスロット孔を通る透過電流パルスより著しく小さく、これは該ビーム位置を識別するのに役立ち得る。該ビームは適当なしかし過剰でないマージンだけターゲット幅を超える距離で走査されるべきであり、それはビーム７０の瞬時幅より僅かに大きく、好ましくは幅で６０ｍｍを超えるべきでない。このオーバー走査（ｏｖｅｒｓｃａｎｎｅｄ）されたビームが図１Ａの項目（ｉｔｅｍ）７２として示される。
【０１３５】
精密制御されたコリメーション（Ｆｉｎｅｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）
平行度を高める該方法はここで前に説明され、図１Ａと１Ｂにより示される精密制御コリメーター／ステアラーを使うのが好ましい。その好ましい構造体は等しい、相対するｙ軸座標（＋／−ｇ）で被走査ビームの周りに対称に配置され、その正及び負の方向に該ｘ軸に平行に延びる２つの並列の多デフレクターシーケンス配列を具備する。各多デフレクターシーケンスは、各デフレクターの始めが最も近い整合プレート内のスロットの１つと整合され、各デフレクターの終わりが該プレート内の次のスロット孔と整合されるように配置された、１連の電磁的デフレクター（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）（同一であるのが好ましい）を備える。カスケードとして各支持バー上でシリーズに位置付けられるコイルデフレクターの数は各プレート内の孔の数より１つ少なくすべきである。しかしながら、該整合プレートのスロットを超えて位置付けられるｘ軸ステアリングコイルを提供するのが有利に思われる。
【０１３６】
該整合プレートの最外のスロットは、該ビームの平行度を改良したいと望まれる帯域の限界に於いて、又は該限界の近くで整合され、該カスケード内の各デフレクターのスタートと終わりは該プレートのスロット孔と整合されるのが好ましい。外側ｘ軸ステアリングコイルの位置は重要度はより低い。
【０１３７】
該第１及び第２多デフレクターシーケンス配列間にある分離ギャップ間隔は安全マージンだけ最大期待ビーム高さを超えねばならず、これらは真空室の外部に配置されてもよい。従って、１００ｍｍの分離ギャップが好ましい。効率的水冷却を行うために該支持バー上の個別巻き線用に中空の導体を使うことをアドバイスするが、それはこれがデフレクター厚さを最小化可能にするからである。最大の要求される修正は＋／−０．５度であると期待される。
【０１３８】
操作方法を含む過程（Ｔｈｅ  Ｓｔｅｐｓ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｏｐｒａｔｉｏｎ）
操作方法は図１１と１２により示される流れ線図により図解され、説明される次の過程を含む。
【０１３９】
一旦該システムの機械的整合が正されると、イオンビームが同調（ｔｕｎｅｄ）させられ、アナライズ（ａｎａｌｙｚｅｄ）される。一定偏向ポテンシャルに設定された走査器で、このビームは挿入可能な整合プレート内の中央孔を通して透過させられるが、該ビームを望まれる通路に沿ってコレクター磁石（ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ  ｍａｇｎｅｔ）内へ精確に操向するためには、該プレートは該一定偏向ポテンシャルへの小さな調整を必要とする。該コレクター磁石は該プレートの中央孔を通るファラデイカップ内へのビーム透過を最大化するよう調整される。
【０１４０】
この透過ビーム電流を最大化するために、該精密制御構造体のｘ軸ステアリングコイルは適当な直流電流で適当にエネルギーを与えられる。これらの電流は該透過ビーム電流を最大化するよう調整され、それにより走査されてない（ｕｎｓｃａｎｎｅｄ）ビームセントロイドの正しい整合を保証する。
【０１４１】
今度は該ビームは該走査器プレート（図６の”ＳＤ”）間に印加された鋸歯状波形（ｓａｗｔｏｏｔｈ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）で走査される。１つの整合プレートが該ビーム内に挿入され、もう１つのプレートは取り除かれる。その振幅は、ファラデイカップで受けられる電流が、デジタルオッシロスコープ（示されてない）上で見た時、図８Ｂで示される様に見えるまで、調整されるが、その点になると該走査振幅は充分であるが、過剰ではない。該オッシロスコープ走査は該走査器波形と同期化されるべきである。
【０１４２】
該デジタルオッシロスコープは、該イオンビームセントロイドが第１整合プレート内のスロットの各々を過ぎる時刻を決定するため使われる。この段階で、該第１整合プレートは引き抜かれ、第２整合プレートが挿入され、そして同様なデータが記録される。
【０１４３】
下敷きとなる操作理論（Ｔｈｅ  Ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ  Ｔｈｅｏｒｙ  Ｏｆ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）
数学的には、ビームの第１サンプルプレートの第１孔を通過する時刻を記号ｔ101で、そしてビームの第２整合プレートの第１孔を通過する時刻をｔ201で、以下同様に表すことが出来る。かくして、第１プレートの第７孔は添え字１０７により表される。
【０１４４】
同様に、戻り走査データ点は、データ点８から１４を表すｔ108からｔ114と番号付けされ、点１４は孔１を通るビームの最後の通過を表す。該２枚のサンプルプレート間の間隔は”ｄ”であり、該ビームは速度”ｖ”で進行することが知られている。該孔のピッチは記号”ｐ”で表され、それはこの実施例では５０．０ｍｍの値を有する。
【０１４５】
各プレートの孔１を通過時ビームセントロイドの方向を表すｘ’角度は下記表現で与えられる。
ｘ’1＝（ｔ201−ｔ101−ｖ／ｄ）＊ｖs／ｄ
ここでビーム走査速度ｖsは下記により近似される。
ｖs＝〜ｐ／（ｔ202−ｔ201）
ｘ’1の表現は第１サンプルプレートの平面での時刻（ｔ101＋ｔ201）／２に於いて精確である。ｖsの表現は近似であり、何故ならそれが該ビームは一定速度で走査しつつあると仮定しているからである。確立される時ビーム位置対時刻のデータ（ｄａｔａ  ｏｆ  ｂｅａｍ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｖｓ  ｔｉｍｅ）に多項式関数（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を適合し、走査速度の精確な関数を得るためにそれを微分することは有用である。かくして、もっと精確な値が得られ、置換されてもよい。誤差の修正後、下記でもっと充分に論じられる様に、該走査速度関数（ｓｃａｎ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）はドーピングプロフアイルの計算で役に立つ。
【０１４６】
例えば、各プレートに７つのスロット孔を有して、角度偏差の７つの値が記録される。ビームステアリングコイルは既に調整された筈なので、該中央孔を通るビーム方向はゼロ誤差を有する。該第１プレートの孔の各々について、この場所での偏差を修正するために該デフレクターにより提供されるべき必要磁場が計算出来る。該必要場は磁気的堅さ（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｉｇｉｄｉｔｙ）と必要角度に比例する。
【０１４７】
望まれるなら、比例定数は実験により決定され得て、もし、図解目的で、多極（ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ）の中央（ｘ＝０）で磁場が一定の儘であると仮定（明らかに不正確な）するなら、｜ｘ｜＞０用に必要な場を発生するために要するアンペアターンの数を簡単に計算出来る。この仕方で、各コイルに要する電流が計算出来る。
【０１４８】
該強磁性支持バー間の分離間隔が２ｇと仮定すると、ΔＢy＝μ0ｎＩ／ｇであり、ここでＩは各コイルを流れる合計電流、そしてｎは巻き数である。ΔＢyは各コイル対のｘ寸法間のＢyの変化であるので、もし中央でＢy＝０（仮定されるとして）であるなら、該プレート内の次のスロットとインラインの場が規定される（ｔｈｅ  ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ｌｉｎｅ  ｗｉｔｈ  ｎｅｘｔ  ｓｌｏｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｌａｔｅ  ｉｓ  ｄｅｆｉｎｅｄ）。今度はこの過程を各スロット位置に拡張することは簡単な問題である。
【０１４９】
該ｘ＝０面の各側のアンペターンの分布に依存して、該支持バーの中央での磁気的スカラーポテンシャル（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｃａｌａｒ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）はゼロにはならず、結果として該中央での場Ｂy（０）は仮定された様にゼロではないだろう。これはビーム全体を正か又は負か何れかのｘ方向でシステム的に操向（ｓｔｅｅｒｅｄ）されさせる。この操向効果（ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）は該ｘ軸ステアリングコイルを通して適当な電流を通すことにより補償され得る。この調整は予め計算されてもよく、或いは最初に行われたステアリング修正を繰り返すことによってもよい。
【０１５０】
図１０は、４対のコイルと、各アパーチャープレートの５つのサンプリングスロットと、を使って得られる非平行度の減少を図解する。該減衰は、２ｎの動作コイルがある場合に、１／ｎ2の桁（ｏｒｄｅｒ）であり、従ってｎ＝４とすると減衰は１／１６の桁である。
【０１５１】
ビームコリメーションへの直交的影響（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  Ｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）
一般に、被走査イオンビームの平行度を修正する従来技術のシステムで使われる双極子磁石のイオン光学的特性は、瞬間イオンビームの焦点合わせ、従って角度的拡がりΔｙ’、が走査角の関数である点で望ましくない特性を有する。この影響を、被打ち込みターゲットを横切って該イオンビームが走査される時、該イオンビームの寸法と、特に角度的分布と、が合理的に一定に留まるよう、最小化することが望ましい。
【０１５２】
均一な磁場勾配、ｄＢy／ｄｘ、の真空内の領域は、又等しいそして反対の大きさの対応する項、ｄＢx／ｄｙを有さねばならないことは良く知られている｛マックスウエルのカール（ｃｕｒｌ）方程式｝。この数学系から、ｘ軸方向でビームを焦点合わせするよう構成された不均一場の領域は又同時にｙ軸方向では該ビームを焦点ぼかし（ｄｅｆｏｃｕｓ）せねばならないことになる。この様な効果は四極子レンズの使用法（ｕｓｅ  ｏｆ  ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ  ｌｅｎｓｅｓ）で良く知られており、そこでは頭字語’エフオーデーオー（ＦＯＤＯ）’は、与えられた面内で焦点合わせし次いで焦点ぼかしする１対のレンズを呼び、それらは直交面内で焦点合わせが追随する焦点ぼかしを有することが公知である。
【０１５３】
この一般則は又ここで説明する精密制御コリメーターに局所的に適用される。それは、エネルギーを与えられ、場の勾配が中で確立されている相対して位置するデフレクターのカスケード間に横たわるどんな帯域も、その直交する方向で、ビームの幾らかの焦点合わせ又は焦点ぼかしを引き起こすだろうと言う効果を有する。しかしながら、この様な焦点合わせ（又は焦点ぼかし）が有益であるか又は望ましくないかは特定のビーム条件とシステム設計に依っている。
【０１５４】
従って、或る状況では、該粗いコリメーター（双極子磁石）の上流のビームライン内の第２位置に、位置的に固定か、又は可変か、何れかの第２精密制御コリメーターを組み込むことは望ましい。この第２の精密制御コリメーターは、コレクター磁石の焦点合わせの望ましくない変動を修正し、下流多数極レンズ内に望ましくない直交的効果の制御を提供する、ため使われ得る。
【０１５５】
又これらの場合、使われる粗いコリメーター（双極子磁石）はΔｙ’の変動を引き起こす２次収差を除去するよう設計されることが必須である。この収差を制御するための２つの精密制御コリメーターの使用を通して入手可能な調整量は非常に限定され、Δｙ’内の望ましくない小さな残留変動を補償するのに充分なだけである。この限界内で、第２精密コリメーターの使用は最良の全体的ビームコリメーション用にその光学機器を調整する能力を提供する。
【０１５６】
本発明はここに付属する請求項によるのを除けば、形式で限定されべきでなく、範囲で制限されるべきでない。
【０１５７】
本発明は付随する図面と連携して取り上げられる時より良く評価され、より容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図Ａ】連続リボンビームの均一度を制御するため使われる従来技術のカルテシアン多極レンズ（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ  ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  ｌｅｎｓ  ）を示す。
【図Ｂ】その極が可動強磁性ロッドを有する従来技術のコリメーター磁石の断面図を示す。
【図１Ａ−１Ｂ】本発明の荷電粒子ビームの平行度修正に好適な精密制御コリメーター／ステアラー構造体のビームの方向に見た斜視図及び断面図を示す。
【図２】ワイヤデフレクターの個別対を励磁することにより引き起こされた磁場プロフアイルを示す。
【図３】ワイヤデフレクターの個別対を励磁することにより引き起こされた磁場勾配を示す。
【図４】ｙ軸ステアリング制御を可能にするために図１のコイルデフレクターを接続する方法を示す。
【図５】本発明の精密制御コリメーターを有するよう変型され得る第１の従来公知のイオン打ち込みシステムの走査及び打ち込み部分の総合的レイアウトを示す。
【図６】本発明の精密制御コリメーターを有するよう変型され得る第２の従来公知のイオン打ち込みシステムの走査及び打ち込み部分の総合的レイアウトを示す。
【図７】その２つが本発明の好ましい実施例で使われるビーム整合プレートを示す。
【図８Ａ−８Ｂ】ビームが図７の整合プレートの孔を横切り、それを通るよう走査される時観察され得る電流波形を示す。
【図９】ビーム軌跡の非平行度が如何に図８の波形から得られるタイミング情報から計算されるかを図解する。
【図１０】デフレクターの４対のみを使う非平行イオンビームとその修正の例を示す。
【図１１】被走査イオンビームの平行度及び均一度の同時制御用の本発明の方法の流れ線図を示す。
【図１２】被走査イオンビームの平行度を測定する好ましい方法の流れ線図を示す。
【図Ａ】
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【図Ｂ】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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８Ａ−８Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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