(57)【要約】イオン注入システムのイオンビーム走査装置を較正するための方法であって、この方法は、走査方向に沿った複数の位置において複数の初期電流密度値を測定する段階と、測定された初期電流密度値及び初期走査時間値に基づいて線形方程式系を作成する段階と、電流密度プロファイルの偏差を低減する線形方程式系の解に対応する１組の走査時間値を決定する段階とを含み、複数の初期電圧走査区間の各々は、複数の初期電圧走査区間のうちの１つ及び対応する複数の初期走査時間値のうちの１つに対応する。線量測定システムと制御システムとを含む、イオン注入システムのイオンビームを較正するための較正システムも提供される。
2008527638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入システムのイオンビーム走査装置を較正するための方法であって、
走査方向に沿った複数の位置において、複数の初期電圧走査区間のうちの１つ及び対応する複数の初期走査時間値のうちの１つに、各々が対応する複数の初期電流密度値を測定する段階と、
測定された前記初期電流密度値及び前記初期走査時間値に基づいて線形方程式系を作成する段階と、
電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する、前記電圧走査区間に対する１組の走査時間値を決定する段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記初期電流密度値は、整数ｍ個の位置において測定され、各々の前記初期電流密度値は、整数ｎ個の記初期電圧走査区間の１つに対応するとともに、ｍはｎよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｍ個の位置と前記ｎ個の初期電圧走査間隔は、互いに対応しないことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記線形方程式系を作成する段階は、
前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個の初期電圧走査区間に対応するｎ列とを備えた、前記測定された初期電流密度値の行列Ａを形成するステップと、
前記ｎ個の初期走査時間値からなる初期時間ベクトルＴ0を形成するステップと、
ｍ個の初期電流密度プロファイル値からなり、Ｐ0＝Ａ＊Ｔ0である初期プロファイルベクトルＰ0を計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記１組の走査時間値を決定する段階は、
前記ｍ個の初期プロファイル値の平均として、
ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ03）により、ＰAVGを計算するステップと、
ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（但し、ｊ＝１，２，．．．，ｍ）により、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰを計算するステップと、
逆行列Ａ-1を計算するステップと、
前記逆行列Ａ-1と前記プロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算して、
ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰにより、ｎ個の走査時間偏差値を含む時間偏差解ベクトル
ΔＴSOLUTIONを得るステップと、
前記時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと前記初期時間ベクトルＴ0の和として、
ＴSOLUTION＝ΔＴSOLUTION＋Ｔ0により、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する前記１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトル
ＴSOLUTIONを計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記逆行列Ａ-1は、特異値分解（ＳＶＤ）を使用して計算されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ゼロではない成分を有さない１つ又は複数の列を消去することにより、前記行列Ａを選択的に切り詰めて、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個よりも少ないｎ’個の残った前記初期電圧走査区間及び時間値に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡTを形成するステップと、
前記初期電圧ベクトルＴ0を選択的に切り詰めて、ｎ’個の初期走査時間値からなる切り詰めされた初期時間ベクトルＴ0を形成するステップと、を更に含んでおり、
前記初期プロファイルベクトルＰ0は、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算され、
前記１組の走査時間値を決定する段階は、
前記ｍ個の初期プロファイル値の平均として、
ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ03）により、ＰAVGを計算するステップと、
ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（但し、ｊ＝１，２，．．．，ｍ）により、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰを計算するステップと、
逆行列ＡT-1を計算するステップと、
前記逆行列ＡT-1と前記プロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算して、
ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰにより、ｎ’個の走査時間偏差値を含む時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONを得るステップと、
前記時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと前記初期時間ベクトルＴ0Tの和として、
ＴSOLUTION＝ΔＴSOLUTION＋Ｔ0Tにより、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する前記１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトル
ＴSOLUTIONを計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ゼロではない成分を有さない１つ又は複数の列を消去することにより、前記行列Ａを選択的に切り詰めて、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個よりも少ないｎ’個の残った前記初期電圧走査区間及び時間値に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡTを形成するステップと、
前記初期電圧ベクトルＴ0を選択的に切り詰めて、ｎ’個の初期走査時間値からなる切り詰めされた初期時間ベクトルＴ0を形成するステップと、を更に含んでおり、
前記初期プロファイルベクトルＰ0は、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算される、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記線形方程式系を作成する段階は、
前記走査方向に沿った整数ｍ個の位置に対応するｍ行と、整数ｎ個の初期電圧走査区間に対応するｎ列とを備えた、前記測定された初期電流密度値の行列Ａを形成するステップと、
前記ｎ個の初期走査時間値からなる初期時間ベクトルＴ0を形成するステップと、
前記ｍ個の初期電流密度プロファイル値からなり、Ｐ0＝Ａ＊Ｔ0である初期プロファイルベクトルＰ0を計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記１組の走査時間値を決定する段階は、
前記ｍ個の初期プロファイル値の平均として、
ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ03）により、ＰAVGを計算するステップと、
ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（但し、ｊ＝１，２，．．．，ｍ）により、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰを計算するステップと、
逆行列Ａ-1を計算するステップと、
前記逆行列Ａ-1と前記プロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算して、
ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰにより、ｎ個の走査時間偏差値を含む時間偏差解ベクトル
ΔＴSOLUTIONを得るステップと、
前記時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと前記初期時間ベクトルＴ0の和として、
ＴSOLUTION＝ΔＴSOLUTION＋Ｔ0により、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する前記１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトル
ＴSOLUTIONを計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記逆行列Ａ-1は、特異値分解（ＳＶＤ）を使用して計算されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ゼロではない成分を有さない１つ又は複数の列を消去することにより、前記行列Ａを選択的に切り詰めて、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個よりも少ないｎ’個の残った前記初期電圧走査区間及び時間値に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡTを形成するステップと、
前記初期電圧ベクトルＴ0を選択的に切り詰めて、ｎ’個の初期走査時間値からなる切り詰めされた初期時間ベクトルＴ0を形成するステップと、を更に含んでおり、
前記初期プロファイルベクトルＰ0は、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算され、
前記１組の走査時間値を決定する段階は、
前記ｍ個の初期プロファイル値の平均として、
ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ03）により、ＰAVGを計算するステップと、
ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（但し、ｊ＝１，２，．．．，ｍ）により、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰを計算するステップと、
逆行列ＡT-1を計算するステップと、
前記逆行列ＡT-1と前記プロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算して、
ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰにより、ｎ’個の走査時間偏差値を含む時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONを得るステップと、
前記時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと前記初期時間ベクトルＴ0Tの和として、
ＴSOLUTION＝ΔＴSOLUTION＋Ｔ0Tにより、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する前記１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトル
ＴSOLUTIONを計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ゼロではない成分を有さない１つ又は複数の列を消去することにより、前記行列Ａを選択的に切り詰めて、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個よりも少ないｎ’個の残った前記初期電圧走査区間及び時間値に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡTを形成するステップと、
前記初期電圧ベクトルＴ0を選択的に切り詰めて、ｎ’個の初期走査時間値からなる切り詰めされた初期時間ベクトルＴ0を形成するステップと、を更に含んでおり、
前記初期プロファイルベクトルＰ0は、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算される、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記走査方向に沿った前記複数の位置は、プロファイル区間の距離分だけ互いに間隔をおいて配置され、該プロファイル区間の距離は、イオンビームの横寸法よりも小さいことをを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
イオン注入システムのイオンビームを較正するための較正システムであって、
イオン注入システム内の加工物の位置における、走査方向に沿った対応する複数の位置において、複数の初期電流密度値を測定するように動作可能な線量測定システムと、
前記線量測定システム及び前記イオン注入システムのビーム走査装置に関連する電源に動作可能に結合され、前記線量測定システムが、前記イオン注入システムの前記加工物の位置における、前記走査方向に沿った前記複数の位置において、前記複数の初期電流密度値が測定できるように、前記走査装置を、イオンビームが、複数の初期電圧走査区間及び対応する複数の初期電圧走査時間値に従って、前記イオン注入システムの前記加工物の位置に渡って前記走査方向に１回または複数回走査するように動作させる、ように動作可能である制御システムと、を含み、
前記初期電流密度値の各々は、前記複数の初期電圧走査区間の１つ及び対応する複数の初期走査時間値の１つに対応し、
前記制御システムは、更に、前記測定された初期電流密度値及び前記初期走査時間値に基いて線形方程式系を作成し、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する、前記電圧走査区間に対する１組の走査時間値を決定するように動作可能である、ことを特徴と較正システム。
【請求項１６】
前記制御システムは、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個の初期電圧走査区間に対応するｎ列とを備えた、前記測定された初期電流密度値の行列Ａを形成し、前記ｎ個の初期走査時間値からなる初期時間ベクトルＴ0を形成し、かつ、ｍ個の初期プロファイル値からなり、Ｐ0＝Ａ＊Ｔ0である初期プロファイルベクトルＰ0を計算するように動作可能である、ことを特徴とする請求項１５に記載の較正システム。
【請求項１７】
前記制御システムは、前記ｍ個の初期プロファイル値の平均として、
ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ03）により、ＰAVGを計算し、
ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（但し、ｊ＝１，２，．．．，ｍ）により、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰを計算し、逆行列Ａ-1を計算し、前記逆行列
Ａ-1と前記プロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算して、
ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰにより、ｎ個の走査時間偏差値を含む時間偏差解ベクトル
ΔＴSOLUTIONを求め、前記時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと前記初期時間ベクトルＴ0の和として、ＴSOLUTION＝ΔＴSOLUTION＋Ｔ0により、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する前記１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトルＴSOLUTIONを計算するように動作可能である、ことを特徴とする請求項１７に記載の較正システム。
【請求項１８】
前記制御システムは、前記逆行列Ａ-1を、特異値分解（ＳＶＤ）を使用して計算するように動作可能であることを特徴とする請求項１７に記載の較正システム。
【請求項１９】
前記制御システムは、更に、ゼロではない成分を有さない１つ又は複数の列を消去することにより、前記行列Ａを選択的に切り詰めて、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個よりも少ないｎ’個の残った前記初期電圧走査区間及び時間値に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡTを形成し、前記初期電圧ベクトルＴ0を選択的に切り詰めて、ｎ’個の初期走査時間値からなる切り詰めされた初期時間ベクトルＴ0を形成するとともに、
前記制御システムは、前記初期プロファイルベクトルＰ0を、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算し、
又、前記制御システムは、前記ｍ個の初期プロファイル値の平均として、
ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ03）により、ＰAVGを計算し、
ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（但し、ｊ＝１，２，．．．，ｍ）により、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰを計算し、逆行列ＡT-1を計算し、前記逆行列
ＡT-1と前記プロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算して、
ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰにより、ｎ’個の走査時間偏差値を含む時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONを求め、前記時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと前記初期時間ベクトルＴ0Tの和として、ＴSOLUTION＝ΔＴSOLUTION＋Ｔ0Tにより、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する前記１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトルＴSOLUTIONを計算することにより、前記１組の走査時間値を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項１８に記載の較正システム。
【請求項２０】
前記制御システムは、更に、ゼロではない成分を有さない１つ又は複数の列を消去することにより、前記行列Ａを選択的に切り詰めて、前記走査方向に沿った前記ｍ個の位置に対応するｍ行と、前記ｎ個よりも少ないｎ’個の残った前記初期電圧走査区間及び時間値に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡTを形成し、
前記初期電圧ベクトルＴ0を選択的に切り詰めて、ｎ’個の初期走査時間値からなる切り詰めされた初期時間ベクトルＴ0を形成するとともに、
前記制御システムは、前記初期プロファイルベクトルＰ0を、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算するように動作可能である、ことを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、イオン注入システムに関し、より詳しくは、加工物上に渡るイオンビーム走査の均一化のために改善されたシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス及び他の製品の製造において、半導体ウエハ、ディスプレイパネル、又は他の加工物に不純物をドーピングするためにイオン注入装置が使用される。イオン注入装置又はイオン注入システムは、イオンビームを用いて加工物を処理することによって、ｎ型又はｐ型のドープ領域を形成するか、又は、加工物中にパッシベーション層を形成するものである。半導体のドーピングに用いた場合、イオン注入システムは、選択されたイオン種を射出し、所望の不純物半導体を形成する。この場合、注入されるイオンは、例えばアンチモン、ヒ素、リンのような、ｎ型の不純物ウエハを形成するイオン源材料、又は、ホウ素、ガリウム、インジウムのような、半導体ウエハ中にｐ型の不純物材料部分を形成するイオン源材料から生成される。
【０００３】
図１Ａに、イオン注入システム１０の一例を示す。イオン注入システム１０は、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４、及びエンドステーション１６を有する。ターミナル１２は、高圧電源から電力が供給されるイオン源２０を含み、イオン源２０は、イオンビーム２４を生成して、それをビームラインアセンブリ１４に方向付ける。ビームラインアセンブリ１４は、ビームガイド３２及び質量分析装置２６を有し、質量分析装置２６には、適切な電荷対質量比のイオンのみが、ビームガイド３２の出口端にある分解アパーチャ３４を、エンドステーション１６内の加工物３０（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル等）へと通過するように、双極子磁界が設定されている。イオン源２０は、帯電したイオンを生成し、イオンは、イオン源から引き出されてイオンビーム２４が形成される。イオンビーム２４は、ビームラインアセンブリ１４内のビーム経路に沿って、エンドステーション１６に導かれる。イオン注入システム１０は、イオン源とエンドステーション１６との間に延在するビーム形成／整形構造体を含んでいる場合もあり、このビーム形成／整形構造体は、イオンビーム２４を維持するとともに、ビーム２４が、エンドステーション１６内に支持された加工物３０へと輸送される内部空洞又は通路を形成するものである。このイオンビーム輸送通路は、典型的には、イオンビームが空気分子との衝突によってビーム経路から逸れないないように、排気されている。
【０００４】
低エネルギー注入装置は、典型的には、数千電子ボルト（ｋｅＶ）から最大で８０−１００ｋｅＶ程度のイオンビームを供給するように設計されている。一方、高エネルギー注入装置には、質量分析装置２６とエンドステーション１６との間に、質量分析されたビーム２４を高エネルギー、典型的には数百ｋｅＶ、に加速するとともに、直流（ＤＣ）加速も可能となる、線形加速装置（ｌｉｎａｃ）（図示は省略する）を配備することができる。高エネルギーイオン注入装置は、一般的に、加工物３０へ高深度の注入に用いられる。逆に、高電流／低エネルギーイオンビーム２４は、典型的には、高線量かつ低深度のイオン注入に用いられ、この場合、一般的に、イオンのエネルギーが低くなると、イオンビーム２４の集束を維持することが難しくなる。
【０００５】
集積回路、ディスプレイパネル、及び他の製品の製造において、ドーパントとなるイオン種を、加工物３０の表面全体に渡って均一に注入することが望ましい。従来、注入装置には、種々の形式のエンドステーションが使用されている。「バッチ」型のエンドステーションでは、回転する支持構造体上に複数の加工物３０を同時に支持することができ、加工物３０は、すべての加工物３０への注入が完了するまで、イオンビームの通路を横切るように回転する。一方、「逐次」型のエンドステーションは、ビーム経路に沿って単一の加工物３０を支持し、複数の加工物３０への注入は、一度に１つずつ逐次的に行われるものである。各加工物３０への注入は、次の加工物３０の注入が開始される前に完了する。
【０００６】
注入システム１０は、逐次型エンドステーション１６を含み、ビームラインアセンブリ１４は、ビーム走査装置３６を含んでいる。ビーム走査装置３６は、比較的狭いプロファイル（例えば、「ペンシル」形ビーム）を有するイオンビーム２４を受け入れて、ビーム２４をＸ方向の前後に走査し、ビーム２４を、少なくとも加工物３０の幅と同じＸ方向の有効幅を有する「リボン」形のプロファイルに引き伸ばすものである。リボン形ビーム２４は、ついで、平行化装置３８を通過する。平行化装置３８は、リボン形ビームを、Ｚ方向に対して略平行に（例えば、加工物の表面に略直行する方向に）加工物３０へと導くものである。
【０００７】
図１Ｂ−１Ｊも参照すると、ビーム走査装置３６は、図１Ｂに示すように、ビーム経路の両横に一対の走査板又は電極３６ａ、３６ｂを有するとともに、電極３６ａ、３６ｂに対して、図１Ｃの波形図６０に示すような交流電圧を供給する電圧源５０を有している。電極３６ａと電極３６ｂとの間の電位差が時間変動することにより、両電極の間のビーム経路を横切る電界に時間変動が生じ、それによって、ビーム２４は、走査方向（例えば、図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｆ〜１Ｊに示すＸ方向）に沿って曲げられるか、又は逸らされる（すなわち、走査される）。走査電界が、電極３６ａから電極３６ｂに向かう（例えば、図１Ｃの時刻「ａ」、「ｃ」のように、電極３６ａの電位が電極３６ｂの電位よりも高い）場合、ビーム２４の正イオンには、Ｘ軸の負方向（例えば、電極３６ｂに向かう方向）に横向きの力が働く。電極３６ａと電極３６ｂとが同電位である（例えば、図１Ｃの時刻「ｅ」のように、走査装置３６内の電界がゼロの）場合、ビーム２４は、変更されることなく走査装置３６内を通過する。走査電界が、電極３６ｂから電極３６ａに向かう（例えば、図１Ｃの時刻「ｇ」、「ｉ」）場合、ビーム２４の正イオンには、Ｘ軸の正方向（例えば、電極３６ａに向かう方向）に横向きの力が働く。
【０００８】
図１Ｂは、走査ビーム２４が平行化装置３８に入る前の走査中の幾つかの時点において、走査装置３６内を通過するにつれて偏向する様子を示した図である。図１Ｄは、走査され、かつ平行化されたビーム２４が、図１Ｃに示した対応する各時刻において加工物３０に衝突する様子を示した図である。図１Ｄに示す、走査され、かつ平行化されたイオンビーム２４ａは、図１Ｃに示す「ａ」において適用された電極電圧に対応する。続いて、図１Ｄに示すビーム２４ｂ〜２４ｉは、加工物を横切るＸ方向への１回の略水平な走査において、図１Ｃに示す時刻「ｃ」、「ｅ」、「ｇ」、「ｉ」での走査電圧に対応する。図１Ｅは、ビーム２４の加工物３０に渡る走査を単純化して示す図であり、加工物３０は、走査装置３６によるＸ方向（高速走査方向）の走査の間に、機械的駆動機構（図示は省略する）により、Ｙ軸の正方向（低速走査方向）に平行移動され、これによって、ビーム２４は、加工物３０の全露出面上に付与される。
【０００９】
走査装置３６に入る前に、イオンビーム２４は、典型的には、Ｘ方向及びＹ方向それぞれのゼロではない寸法からなる幅及び高さのプロファイルを有しており、Ｘ寸法、Ｙ寸法の１つ又は両方は、典型的には、空間電荷及び他の作用により輸送の間に変動する。例えば、ビーム２４は、ビーム経路に沿って加工物３０に向けて輸送されるにつれて、様々な電界及び／又は磁界、並びに、ビームの幅及び／又は高さ若しくはそれらの比率を変える可能性のある装置に遭遇する。加えて、ビーム中の正イオンの相互斥力を含む空間電荷作用は、対向手段を講じない限り、ビームを発散させる（例えば、Ｘ寸法及びＹ寸法を増大させる）傾向がある。
【００１０】
又、走査装置３６は、その幾何学的構成及び作動電圧により、実際に加工物３０に供給されるビーム２４に関して特定の集束特性を有するものである。したがって、完全に対称的なビーム２４（たとえば、ペンシル形ビーム）が走査装置に入るものと仮定したとしても、走査装置３６によるビーム２４の屈曲により、ビームの集束性が変更される。入射ビームは、典型的には、横縁部（例えば、図１Ｄの２４ａ、２４ｉ）において、Ｘ方向に強く集束し、比較して、両横縁部の間の各点（例えば、図１Ｄの２４ｃ、２４ｅ、２４ｇ）では、Ｘ寸法の集束は弱い（例えば、より広い幅を有する。又は、より発散する）。
【００１１】
図１Ｆ〜１Ｊには、走査ビームの例２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｅ、２４ｇ、２４ｉに、それぞれ対応する入射ビーム２４を示す図である。ビーム２４がＸ方向にウエハ３０上を走査される際に、走査装置３６のＸ方向の集束性は変動する。入射ビーム２４が中央部に向かって移動するにつれて横方向の焦点ぼけが増大し、次いで、ビーム２４が再び他の横縁部に到達すると集束性は改善される。ビーム２４ｅは、走査されていないため、加工物３０の中央部に直接進行し、この場合、図１Ｈに示すように、入射ビーム２４ｅは、Ｘ方向の幅ＷCを有している。しかし、ビーム２４が横方向のいずれかの向きに走査されて中央部から離れると、走査装置３６の集束特性の時間変動により、入射ビームの横方向の集束はしだいに強くなっていく。例えば、加工物３０の最外縁部では、図１Ｆに示すように、入射ビーム２４ａは、第１左側幅ＷL1を有しており、右側では、図１Ｊに示すように、入射ビーム２４ｉは、第１右側幅ＷR1を有している。図１Ｇ及び１Ｉは、入射ビーム幅ＷL2及びＷR2をそれぞれ有する２つの中間的なビーム２４ｃ、２４ｇを示すものであり、加工物３０の両縁部と中央部との間におけるＸ方向の焦点（集束性の）変動が示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に、加工物３０の表面へのイオン注入は、ビーム輸送及び走査システムの特定の集束特性によらず、均一であることが望ましい。したがって、従来のシステムでは、ビーム走査装置３６の電圧波形を調整するための較正操作がしばしば実施され、走査方向に沿ったビーム２４の焦点変動の防止策、及び／又は、ビームの他の非均一性に対する補償策とされている。これは、典型的には、加工物の位置又はその近傍における領域において、その領域へのビーム群から生じる現在の密度プロファイルを測定する、ポイントツーポイント方式で実施される。プロファイル領域及び走査電圧範囲は、対応する区間に分割される。所定の走査電圧区間に対して、区間の中央部に対応する位置に測定センサを配置するとともに、ビームを測定領域に導く。続いて、このような測定を、電圧区間に対して繰り返して最終的な走査波形を調整し、プロファイルの非均一性を補償する。
【００１３】
従来のポイントツーポイント方式の走査較正技法は、イオンビーム２４が狭幅であり、かつビーム幅がターゲット領域に渡って比較的一定ある場合には十分なものであるが、図１Ｆ〜図１Ｊに示したような、より広幅のビーム２４の場合、及び／又はビーム幅が走査方向に沿って変動する状況に対しては、適切とは言い難い。特に、ビーム２４が広幅であり、及び／又はターゲット領域に渡って変動する場合、ポイントツーポイント方式では、ビーム中央からある程度離れたビームによって生成される加工物線量を補償することができない。この状況は、特に、空間電荷による膨張（例えば、走査における横方向又はＸ方向の発散）が生じる低エネルギーのイオンビーム２４の場合に問題となる。
【００１４】
又、ビームの過走査（オーバースキャン）の量についても考慮する必要がある。過走査には、図１Ｅに示すように、イオンビーム２４が加工物３０の縁部を越えて走査される範囲が含まれる。大部分の応用例では、加工物の全表面への均一な注入を達成するために、ビーム２４は、その幅に関連する量だけターゲットを越えて走査されなければならない。しかし、走査ビーム２４がターゲット領域の外側で費やす時間は、基本的に無駄なものであり、これによって、システム走査効率が低減する。ここで、システム走査効率は、ビームがターゲット加工物３０上にある時間を、全走査時間で除算することにより定義される。
【００１５】
したがって、イオン注入の均一化を促進し、又、加工物への均一なイオン注入を達成するために必要な最小の過走査を決定することによって、走査効率の改善を促進する、改善されたイオンビーム走査の較正方法に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
次に、本発明の幾つかの態様の基本的な理解に供するために、本発明の簡単な要約を記載する。この要約は、本発明の完全な概要ではなく、又、本発明の重要又は必須の構成要素を同定するものでも、本発明の範囲を規定するものでもない。この要約の目的は、後述する詳細な説明の導入として、本発明の幾つかの概念を簡単に提示することである。
【００１７】
本発明は、イオン注入システムのイオンビーム走査装置を較正するためのシステム及び方法に関する。本発明において、複数の走査電圧区間に対する電流密度の寄与の各々は、ビームの走査方向に沿った複数のプロファイルポイントにおいて個別に測定され、線形方程式系が作成される。そして、電流密度プロファイルの偏差を低減する解に対応する、電圧走査区間に対する１組の走査時間値が計算される。従来のポイントツーポイント方式の較正方法とは異なり、本発明は、ビームの中央部からある程度の距離を有するビームによって発生するイオン注入の寄与を補償するものであり、したがって、本発明は、比較的広幅のビームを有し、及び／又は、ビームの横幅が走査方向に沿って変動する、低エネルギーイオン注入装置に対して特に好適に適用されて、加工物の表面への均一なイオン注入を達成するものである。加えて、本発明は、過剰な過走査を低減するために使用することも可能であり、それによって、イオン注入の均一性を犠牲にすることなく、システム走査効率を改善するものである。
【００１８】
本発明の一態様では、イオン注入システムのイオンビーム走査装置を較正するための方法であって、走査方向に沿った複数の位置において、複数の初期電流密度値を測定する段階を含む方法が提供され、この方法では、複数の初期電流密度値の各々は、複数の初期電圧走査区間のうちの１つ及び対応する複数の初期走査時間値のうちの１つに対応している。この方法は、更に、測定された前記初期電流密度値及び前記初期走査時間値に基づいて線形方程式系を作成する段階と、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する、前記電圧走査区間に対する１組の走査時間値を決定する段階と、を含んでいる。
【００１９】
本発明の別の態様では、イオン注入システムのイオンビームを較正するための較正システムが提供される。この較正システムは、線量測定システムと、前記線量測定システム及び前記イオン注入システムのビーム走査装置に関連する電源に動作可能に結合された制御システムとを含んでいる。前記線量測定システムは、イオン注入システム内の加工物の位置における、走査方向に沿った対応する複数の位置において、複数の初期電流密度値を測定するものである。又、前記制御システムは、前記線量測定システムが、前記イオン注入システムの前記加工物の位置における、前記走査方向に沿った前記複数の位置において、前記複数の初期電流密度値が測定できるように、前記走査装置を、イオンビームが、複数の初期電圧走査区間及び対応する複数の初期電圧走査時間値に従って、前記イオン注入システムの前記加工物の位置に渡って前記走査方向に１回または複数回走査するように動作させるものである。ここで、前記初期電流密度値の各々は、前記複数の初期電圧走査区間の１つ及び対応する複数の初期走査時間値の１つに対応する。又、前記制御システムは、更に、前記測定された初期電流密度値及び前記初期走査時間値に基いて線形方程式系を作成し、電流密度プロファイルの偏差を低減する前記線形方程式系の解に対応する、前記電圧走査区間に対する１組の走査時間値を決定するように動作可能である、
【００２０】
添付図面及びその説明は、本発明の特定の実例となる態様及び実施形態を詳細に説明するものであるが、それらは、本発明の原理を使用可能な様々な方法のうちの幾つかのみを示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を説明するが、以下の説明を通じて、同様の要素には同一の参照符号を付して参照する。又、図示された構造は、必ずしも正しい縮尺に従って描かれているわけではない。
本発明は、イオンビーム走査装置を較正するための方法及びシステムを提供するものであり、イオン注入の均一性を改善するとともに、過剰な過走査を低減することによりシステム走査効率を改善するものである。
【００２２】
図２は、本発明の１つ又は複数の態様に従って、ビーム走査装置の較正方法の一例を示す図である。図示されたビーム装置の較正方法２００では、測定値の取得及び計算が実施され、区分的に線形の走査装置電圧波形を構築するために、１組の走査時間が決定される。それによって、イオン注入の均一性が改善されるとともに、イオン注入システムにおける過剰な過走査が低減する。図３Ａ及び図５は、後述するように、方法２００で使用可能な測定手順及び計算手順の例をそれぞれ示す図である。以下の説明において、例示的な方法２００及び例示的な測定手順及び計算手順が、一連の動作又は事象として図示及び説明されていたとしても、本発明は、そのような動作又は事象の図示された順序によって限定されるものではない。例えば、本発明に従って、幾つかの動作を、図示及び／又は説明された順序とは異なる順序で、及び／又は、他の動作又は事象と同時に、実施するものであってもよい。加えて、本発明に従う方法を実施するために、必ずしも図示された全てのステップが必要なわけではない。更に、本発明に従う方法は、図示及び説明されたイオン注入システム及び走査装置の較正システムと関連させて実施できるだけでなく、図示されていない他のシステム及び装置と関連させて実施することも可能である。
【００２３】
図２に示す方法２００は、ステップ２０２から開始する。次いで、ステップ３００において、走査方向に沿った複数の位置で、複数の初期電流密度プロファイルの測定値（初期電流密度値）が取得される。これらの測定値の各々は、複数の初期電圧走査区間の１つ、及び、対応する複数の初期走査時間値の１つと対応する。ステップ３００における測定値は、１つ又は複数の測定センサ（例えば、線量カップ等）を含む任意の適切な線量測定装置又は他の測定システムを使用して取得することができる。複数の測定値は、同時に取得されるものであっても、又は、任意の順序で個別に取得されるものであってもよい。このような実施形態の全ては、本発明および添付請求項の範囲に含まれるものである。本発明に従う測定手順３００の一例は、図３Ａに図示されており、この図に関連して後述する。
【００２４】
次いで、図２に示すステップ４００において計算が実施され、ステップ３００において測定された電流密度値に対応する１組の走査時間値が決定される。ステップ４０４において、測定された初期電流密度値及び初期走査時間値に基づいて、線形方程式系が作成される。次いで、ステップ４０６において、電圧走査区間に対する１組の走査時間値が決定される。決定された時間値は、線形方程式系の電流密度プロファイルの偏差を低減する解に対応するものである。そして、方法２００は、ステップ２０４で終了する。ステップ４０６で決定された１組の走査時間値は、続いて、図６Ｇに関連して後述するように、加工物の注入に使用するために、ビーム走査装置電圧波形を作成するために使用される。あるいは、ステップ４０６で決定された１組の時間値の精度を高めるために、１回または複数回の反復を行うものであってもよい。その際、電圧走査区間の数、サイズ、又は間隔を再定義してもよいが、必ずしもそれらを行う必要はない。
【００２５】
図３Ａ〜図４Ｄも参照すると、図３Ａには、方法２００で使用可能な測定手順３００の一例が示されており、図４Ａには、本発明に従って、制御システム１５４及び線量測定システム１５２を含む較正システムを備えたイオン注入システム１１０が示されている。図３Ａに示す例示的な測定方法３００をより詳細に説明するために、図４Ｂには、イオン注入システム１１０内の加工物の位置において、ビームの横走査方向に沿った複数のプロファイルポイントの位置の一例が示されている。図４Ｃには、複数の対応する走査時間値が伴う複数の初期電圧走査区間に区分化された、初期的な走査装置電圧三角波形が示されている。図４Ｄには、本発明に従って測定された電流密度値の行列が示されている。
【００２６】
図４Ａに示すように、例示されたイオン注入システム１１０は、線形加速装置（ｌｉｎａｃ）を有しない低エネルギーイオン注入装置である。しかし、本発明は、線形加速装置を含む高エネルギー又は中間エネルギーイオン注入装置に適用することもできる。イオン注入システム１１０は、ターミナル１１２、ビームラインアセンブリ１１４、及びエンドステーション１１６を含んでいる。ターミナル１１２内のイオン源１２０には電源１２２から電力が供給され、引き出されたイオンビーム１２４は、ビームラインアセンブリ１１４に導かれる。イオン源１２０は、イオン源チャンバーからイオンを引き出すための１つまたは複数の引出電極（図示は省略する）を含み、それによって、引き出されたイオンビーム１２４を、ビームラインアセンブリ１１４に導くものである。
【００２７】
ビームラインアセンブリ１１４は、イオン源１２０付近に入口を有し、出口アパーチャ１３４を備えた出口を有するビームガイド１３２と、引き出されたイオンビーム１２４を受け入れる質量分析装置１２６とを含んでいる。質量分析装置１２６は、双極子磁界を生成し、適切な電荷対質量比又はその範囲のイオン（例えば、質量分析されたイオンビーム１２４は、所望の質量範囲のイオンを有する）のみを、分解アパーチャ１３４からエンドステーション１１６内の加工物の位置へと、通過させるものである。様々なビーム形成／整形構造体（図示は省略する）をビームラインアセンブリに設け、それによって、イオンビーム１２４を維持するとともに、ビーム１２４がビーム経路に沿ってエンドステーション１１６へと輸送される細長い内部空洞又は通路を形成するものであってもよい。図示されたエンドステーション１１６は、イオン注入のために、ビーム経路に沿って単一の加工物（例えば、図示は省略する半導体ウエハ、ディスプレイパネル、又はビーム１２４のイオンが注入される他の加工物）を支持する「逐次」型エンドステーションである。線量測定システム１５２は、注入動作の前に較正用の測定を行うために、図４Ａに示す加工物の位置に設置されている。
【００２８】
ビームラインアセンブリ１１４は、更に、走査装置１３６、及び走査板又は電極１３６ａ、１３６ｂに結合された電源１５０を備えた走査システムを含み、走査装置１３６は、質量分析されたイオンビーム１２４を、質量分析装置１２６からビーム経路に沿って受け入れるとともに、ビーム経路に沿って平行化装置１３８へ走査ビーム１２４を供給するものである。次いで、平行化装置１３８は、走査ビーム１２４をエンドステーション１１６へと導き、ビーム１２４は、線量測定システム１５２の１つ又は複数の測定センサに、ほぼ一定の入射角で衝突する。走査装置１３６は、比較的狭いプロファイルを有する質量分析されたイオンビーム１２４（例えば、図示されたシステムにおける「ペンシル」形ビーム）を受け入れ、又、電源１５０から供給される電圧波形により走査板１３６ａ、１３６ｂを作動させて、ビーム１２４をＸ方向（走査方向）に沿って前後に走査し、ビーム１２４のＸ方向の有効幅が、少なくとも目的の加工物の幅と同じか又はそれよりも大きくなるように、ビーム１２４を、引き伸ばされた「リボン」形プロファイル（例えば、走査ビーム１２４）に広げるものである。走査されたビーム１２４は、次いで、ビームを、Ｚ方向に略平行に（例えば、加工物の表面に略直行する方向に）、加工物１３０に向けて導く平行化装置１３８を通過する。
【００２９】
図４Ｂを参照すると、線量測定システム１５２は、１つ又は複数の電流密度センサ（図示は省略する）を含み、電流密度センサは、例えば、走査方向に沿って予め定められた位置に１６０に配置された複数の従来のファラデーカップであってもよい。又は、所定の位置１６０における走査イオンビーム１２によって付与されるイオン量（電流密度）を逐次的に測定するために、様々な位置１６０に配置できる単一のセンサであってもよい。本発明の譲受人に譲り受けられた米国特許第６，６７７，５９８号明細書には、本発明に従う電流密度測定のために使用可能な測定装置が開示されており、その全体は、本明細書に参考として含まれる。線量測定システム１５２は、制御システム１５４と動作上の結合を有しており、制御システム１５４から指令信号を受け取るとともに、測定値を制御システム１５に供給することで、後述するように、本発明に係る較正方法における一態様としての測定を実現するものである。
【００３０】
初期設定の間又はシステム１１０の較正の間、線量測定システム１５２は、図４Ａに示すように、エンドステーション１１６の加工物の位置に配置されている。加工物の幅寸法１５８は、図４Ｂに示すように、初期的な１組のプロファイル区間に区分化される。１組のプロファイル区間内において、整数ｍ個の測定位置（プロファイルポイント）は、イオンビーム１２４の走査の間における初期電流密度値の測定用として決定される。図示の例では、走査方向に沿った各位置１６０は、プロファイル区間の距離分だけ互いに間隔をおいて配置されており、イオンビーム１２４の横寸法よりも小さいものである。但し、別の配置間隔も可能である。加えて、図４Ｂに示された測定位置１６０の例では、ほぼ均等な間隔が選択されているが、プロファイル区間は、必ずしも等しい横寸法を有している必要はない。
【００３１】
図４Ｃも参照すると、加工物の幅１５８の端部を越えるビームの過走査のある程度の基準となる、初期電圧走査範囲１５９が選択されている（例えば、走査範囲１５９は、走査イオンビーム１２４の加工物の横縁部を越える引き伸ばしが生じるために十分な幅を有する）。電圧走査範囲１５９は、整数ｎ個の電圧区間に区分化されており、各区間は、第１電圧Ｖi-1と第２電圧Ｖi（但し、ｉ＝１，２，．．．，ｎ）との間の範囲を有する。図４Ｃには、走査装置電圧（Ｖ136a−Ｖ136b）に対する初期的な三角波が示されており、例示されたＶi-1からＶiへの走査電圧区間は等しく、又、対応するｎ個の初期走査時間値Ｔ01，Ｔ02，．．．，Ｔ0nは、等しいものである。但し、本発明の範囲内において、任意の初期範囲１５９の選択及び範囲１５９の区分化が可能であり、Ｖi-1からＶiへの電圧区間及び、走査時間値Ｔ0iは、必ずしも等しい必要はない。更に、後述するように、初期測定に続いて、（例えば、過剰な過走査を低減するために、及び／又は、均一性を改善するために）区間を変更又は再定義してもよく、システム１１０において加工物の注入に使用される時間値は、（例えば、イオン注入の均一性を改善するために、）本発明に従って、初期測定に続く計算に従って決定されるか、又は、解として求まるものである。
【００３２】
システム較正の間の測定動作において、図４Ａに示す制御システム１５２は、走査装置電圧（例えば、走査板１３６ａ、１３６ｂの間の電位差）が、初期走査時間値に渡って各電圧区間の端部間で直線的に変動するように電源１５０の電圧を制御し、線量測定システム１５２は、対応する電流密度の測定値を取得して、図４Ｄに示すような行列Ａを構築する。制御システム１５４は、次いで、様々な計算（例えば、図２に示す方法２００におけるステップ４０４、４０６）を実行し、線形方程式系の解に対応する１組の走査時間値を決定し、それによって、電流密度プロファイルの偏差を低減するものである。次いで、線量測定システム１５２を加工物の位置から取り除くとともに、決定された１組の走査時間値を使用して、例えば図６Ｇに示すような、加工物へのイオン注入のためのビーム走査装置の電圧波形を作成することができる。
【００３３】
図３Ａを参照すると、方法２００の例示された測定手順３００は、図４Ａのイオン注入システム１１０の較正システム１５２、１５４、図４Ｂに示す初期測定位置１６０、及び図４Ｃに示す初期電圧範囲区間を使用した実施形態に関連して説明されている。測定手順３００は、ステップ３０２から開始する。ステップ３０４において、電圧範囲（例えば、図４Ｂ及び４Ｃに示す初期走査装置電圧範囲１５９であって、加工物の幅１５８の横端部に関連する電圧を越える範囲を有し、ある程度の量の初期的な過走査を与える範囲）が定義される。次いで、ステップ３０６において、電圧範囲１５９は、整数ｎ個の電圧区間（図４Ｃに示すような、Ｖi-1からＶiへの複数（ｎ個）の区間（但し、ｉ＝１，２，．．．，ｎ））に分割又は区分化される。ステップ３０６において電圧範囲１５９を区分化し、図４Ｃに示すような初期的な三角波走査電圧を仮定することによって、ｎ個の等しい初期走査時間値Ｔ01〜Ｔ0nからなる１組の初期走査時間値が定義される。これらの１組の初期走査時間値は、ｎ次元ベクトルＴ0を構成する。但し、任意の初期走査波形を使用することもでき、この場合、電圧の区分化と波形の選択によって、測定手順３００で使用される１組の初期時間値Ｔ0が定義され、このベクトルＴ0の初期時間の成分は、必ずしも等しい必要はない。次いで、横走査方向の範囲（例えば、図４Ｂ及び図４Ｃに示す加工物の幅１５８）が、複数のプロファイル区間に区分化され、それによって、走査方向に沿って整数ｍ個の測定位置（例えば、図４Ｂに示す位置１６０1〜１６０m）が定義される。
【００３４】
測定範囲１５８の初期的な区分及び電圧範囲１５９により、制御システム１５４は、適切な制御信号を電源１５０に対して供給して、走査装置１３６を、イオンビーム１２４が
加工物の位置を走査方向Ｘに、ｎ個の初期電圧走査区間（Ｖi-1からＶi（但し、ｉ＝１，２，．．．，ｎ））及び対応するｎ個の走査時間値（Ｔ0）に従って、１回または複数回、走査するように動作させるものである。又、制御システム１５４は、線量測定システム１５２も制御して、各位置１６０における複数の初期電流密度値Ａj,iを測定する。この初期電流密度値Ａj,iは、その各々が、ｎ個の電圧区間（Ｖi-1からＶi）の１つ、及び、対応する走査時間値（Ｔ0i）に対応する。この点に関連して、図３Ａに図示された測定手順３００は、測定位置から測定位置へと移動する線量測定システム１５２中の１つの測定センサの場合の例を示すものである。しかし、線量測定システム１５２が複数のセンサを含む場合、ビーム走査の回数を低減させることができ、例えば、位置１６０にｍ個のセンサを配置すれば、較正測定のための走査を１回にすることもできる。
【００３５】
図３Ａに示す単一センサの場合、ステップ３１０において、測定カウンタｊの値を１に設定し、ステップ３１２において、電圧走査区間カウンタｉの値を１に設定する。次いで、ステップ３１４、３１６において、較正システム１５２、１５４は、図４Ｄに示す行列の第１成分である最初の電流密度値Ａj,iを取得する。この最初の値Ａj,iのために、制御システム１５４は、ステップ３１４において、電源１５０を、電圧（例えば、Ｖ136a−Ｖ136b）をＶi-1からＶiに直線的に、対応する初期走査時間値Ｔ0iに渡って、走査するように動作させるとともに、ステップ３１６において、線量測定システム１５２を、位置ｊ（例えば、図４Ｂに示す位置１６０1）において結果として生じる電流密度値Ａj,iを測定するように、動作させる。この最初の測定値Ａ1,1は、時間Ｔ01に渡るＶ0からＶ1へのビーム１２４の走査から生じる電流密度の、第１の位置１６０1における寄与を表すものであり、図４Ｄに示す行列Ａの第１行第１列の位置に配置される。
【００３６】
ステップ３１８において、ｉ＝ｎ（例えば、全電圧走査範囲１５９が走査された）か否かが判別される。そうでない場合（ステップ３１８の「Ｎｏ」）、測定手順３００は、ステップ３２０に進み、電圧カウンタｉが増加される。その後、ステップ３１４において、走査装置電圧が、ｉ＝２である次の走査区間（例えば、第２の初期時間値Ｔ02に渡るＶ1からＶ2への走査）に渡って走査され、ステップ３１６において別の測定値が取得される。この第２の値Ａ1,2は、行列Ａの第１行第２列に配置され、ビーム１２４の時間Ｔ02に渡るＶ1からＶ2への走査によって生じる電流密度の、第１の位置１６０1における寄与を表すものである。
【００３７】
区間走査及び一箇所での測定は、ｉ＝ｎとなるまで（例えば、図４Ｄに示す行列Ａの第１行のポイントが第１のプロファイル位置１６０1で測定された値で全て埋まるまで）、同様の方法で継続して行われる（ステップ３１４、３１６、３１８、３２０）。ここで、第１の位置１６０1における測定値の各々は、ＶiからＶi-1へのｎ個の初期電圧走査区間の、対応する初期時間値Ｔ0iに渡るビーム１２４の走査に対応する、位置１６０1における電流密度値を反映している。又、Ａ1,iの総和は、全電圧走査範囲１５９に渡るビーム１２４の走査から、位置１６０1で生じる全電流密度を表すものである。したがって、従来のポイントツーポイント方式では、所定の点における測定値として、その点にビームが存在する時間に生じる電流密度が取得されるのみであるから、この総和は、従来のポイントツーポイント方式を使用して取得された測定値よりも、実際のイオン注入の間において位置１６０1に注入されるイオン量のより良い基準となる。
【００３８】
図３Ａにおいて、ｉ＝ｎとなった場合（ステップ３１８の「ＹＥＳ」）、ステップ３２２において、測定カウンタｊがｍに等しいか否かが判別される。そうでない場合（ステップ３２２の「ＮＯ」）、ステップ３２４において、測定カウンタｊは増加され、処理３００は、再度、電圧カウンタｉの値の１への設定に戻る。線量測定システム１５２中のセンサが１つの場合、センサは、この時、次の位置１６０jに移動される。したがって、例えば、ステップ３２４において、第１の位置１６０1における測定後にｊが増加された場合、線量測定システム１５２は、第２の位置１６０2における測定を実施するように構成される。そして、処理３００は、ｉ＝１及びｊ＝２の状態でステップ３１４及び３１６に進行し、ステップ３１４において、Ｖ0からＶ1へ、対応する時間Ｔ01に渡って、電圧が走査され、ステップ３１６において、電流密度値Ａ2,1が測定される。電流密度値Ａ2,1は、行列Ａの第２行第１列に配置され、時間Ｔ01に渡るＶ0からＶ1へのビーム１２４の走査から生じる、第２の位置１６０2における電流密度の寄与を表すものとなる。次いで、処理３００は、このようにして、カウンタがｊ＝ｍ（ステップ３２２の「ＹＥＳ」）となり、行列Ａの第ｍ行が全て埋まったことを示すまで繰り返された後、図３Ａに示すステップ３２６で終了する。
【００３９】
図４Ｄを参照すると、図３Ａに示す例示的な測定手順３００は、電圧範囲１５０（図４Ｃ）に渡るビーム１２４のｍ回の走査に対して、線量測定システム１５２中の１つのセンサを使用して、ｎ×ｍ行列Ａj,iを取得し、この際、行列Ａは行毎に埋まっていくものである。代わりに、ｍ個のセンサが設けられ、図４Ｂに示す位置１６０1〜１６０mに配置された場合、ビーム１２４の１回の走査を使用することができる。この際、走査装置電圧（Ｖ１３６ａ−Ｖ１３６ｂ）は、Ｔ01からＴ0nの時間値に従ってＶ0からＶnまで直線的に遷移し、線量測定システム１５２は、それぞれの時間Ｔ0iの間に、ｍ個の測定値Ａj,iを取得するものであってもよい。この場合、各時間値Ｔ0iの結果が出たときに、行列Ａの列が埋められる。測定手順３００において、本発明の範囲内で任意の適切な測定方法を使用することができ、それによって、行列Ａは、対応する成分値Ａj,iで埋められる。若しくは、それによって、Ｖi-1からＶiの複数の初期電圧走査区間の１つ、及び、対応する複数の初期走査時間値Ｔ0iの１つに各々が対応する電流密度値Ａj,iに基づいて、１組の線形方程式系が導かれる。
【００４０】
本発明の別の態様では、図３Ｂに示す方法３００’に従ってデータが収集される。この場合、各走査電圧区間ｉに対して、（例えば、ｊが１からｍまで増加されて）全プロファイル測定が実施される。例えば、図３Ｂに示すように、ステップ３１２又は３２０において設定された所定の走査電圧区間ｉに対して、ステップ３１６、３２２、３２４において全測定範囲に渡って電流密度値が測定される。ｊ＝ｍになったとき（ステップ３２２の「ＹＥＳ」）、この測定は、全測定範囲に渡って実行されており、ステップ３１８、３２０に従って走査電圧区間が増加され、ステップ３１４において次の走査電圧区間の走査が実施される。そして、再び、ステップ３１６、３２２、３２４において、全測定範囲に渡って電流密度が測定される。その後、この処理は、全走査区間範囲が走査されるまで（ステップ３１８の「ＹＥＳ」）継続され、測定方法３００’は、ステップ３２６で終了する。
【００４１】
図２、図４Ａ、及び図５〜図６Ｇを参照すると、制御システム１５４は、更に、測定された電流密度値Ａj,i及び初期走査時間値Ｔ0iに基づいて線形方程式系を作成し、Ｖi-1からＶiへの走査電圧区間に対して、１組の走査時間値ＴSOLUTIONを決定するように、動作可能なものである。この走査時間値ＴSOLUTIONは、電流密度プロフ偏差を低減する解に対応する。次いで、制御システム１５４は、この１組の走査時間値ＴSOLUTIONを使用して、システム１１０における加工物へのイオン注入の間の走査装置電圧波形を作成することができる。加えて、制御システムは、図４Ｄに示す行列Ａの全体に従う全方程式に基づいて、解時間値ベクトルＴSOLUTIONを決定するものであってもよく、又は、行列Ａの１つ又は複数の列の値が全てゼロの場合（例えば、ゼロでない値が存在しない場合）、図７Ａ及び図７Ｂを参照して後述するように、行列Ａ及び時間値ベクトルＴを選択的に切り詰めるものであってもよい。更に、初期行列Ａを得た後に、１回又は複数回の反復を使用することもできる。その際、例えば、Ｖi-1からＶiへの電圧走査区間の定義、及び／又は、位置１６０ｊの設定をより精細にする（これらに関連する整数（ｎ，ｍ）も調整される）ものであってもよい。このような変数の態様は、すべて、本発明及び添付請求項の範囲に含まれるものである。
【００４２】
図５には、図２に示す方法２００における計算手順４００の１つの可能な実施形態が示されており、図６Ａ〜図６Ｇには、様々な対応する数学的計算及び行列方程式と、結果として得られる電圧走査波形が示されている。図５に示す例示的な計算手順４００は、ステップ４０２から開始する。ステップ４０４において、図４Ｄに示す測定値行列Ａ、対応する初期時間値ベクトルＴ0、及び電流密度プロファイルベクトルＰを使用して、１組の線形方程式系が作成される。ここで、行列記法では、Ｐ＝Ａ＊Ｔである。図６Ａに示すように、線形方程式系は、ｍ次元の縦ベクトルである初期プロファイルベクトルＰ0が、行列Ａ（ｍ×ｎ）にｎ次元の初期時間値ベクトルＴ0を乗算したものに等しいとして構成される。この方程式系には、ｎ個の未知数を含むｍ本の個別の方程式が含まれており、好ましくは、ｍはｎよりも大きいものである。各々の方程式は、時間Ｔ0に従う電圧走査区間を通じたビーム１２４の走査に伴う、対応する測定位置１６０における累積電流密度の寄与を特徴付けるものである。
【００４３】
次いで、ステップ４０６において、制御システム１５４は、電圧走査区間に対する１組の走査時間値を決定する。決定された時間は、電流密度プロファイルの偏差を低減する、線形方程式系の解に対応するものである。この点に関連して、方程式系は、任意の適切な方法を用いて解かれるものであり、その方法には、本明細書に図示又は記載された方法が含まれるが、それに限定されるものではない。
【００４４】
図５に示すステップ４０７において、行列Ａ及びベクトルＴは、図７Ａおよび７Ｂを参照して後述するように、行列のゼロ列及び対応する時間値ベクトルの成分を消去するために、選択的に切り詰められる。
【００４５】
このような切詰めを実施した後、計算手順４００はステップ４０８に進行し、プロファイル及び走査時間のそれぞれに対して、偏差ベクトルΔＰが構成される。図６Ｂに示すように、プロファイル平均値ＰAVGは、プロファイルベクトルＰ0からｍ個の初期プロファイル値の平均として計算され、ＰAVG＝（１／ｍ）＊（Ｐ01＋Ｐ02＋．．．＋Ｐ0m）である。そして、ｍ個のプロファイル偏差値からなるプロファイル偏差ベクトルΔＰが計算される。各プロファイル偏差値は、ΔＰj＝Ｐ0j−ＰAVG（ｊ＝１，２，．．．，ｍ）である。したがって、結果として得られるプロファイル偏差ベクトルは、各測定位置１６０における電流密度の、全プロファイルＰ0に渡る平均電流密度からの偏差を表すものとなる。次いで、図６Ｃに示すように、時間値偏差ベクトルΔＴが定義される。時間値偏差ベクトルΔＴの各成分ΔＴiは、解ベクトルＴSOLUTIONの値と初期値Ｔ0iの値との差を表すものである（例えば、ΔＴi＝ＴSOLUTIONi−Ｔ0i（ｉ＝１，２，．．．，ｎ））。
【００４６】
図６Ｄ及び図６Ｅも参照すると、方程式系を、偏差ベクトルΔＰ及びΔＴを用いて、
ΔＰ＝Ａ＊ΔＴのように書き直すことができる。この点に関連して、イオン注入される加工物上に渡る電流密度プロファイルにおける偏差を最小化することが望ましい。図６Ｄに示す、偏差ベクトルΔＰ及びΔＴを用いた式により、方程式を解いて、プロファイルの偏差を最小化することによって均一性を最適化する１組の時間値の解を求めることができる。図６Ｄに示す式は、例えば、図６Ｅに示すように、行列Ａの逆行列を求め、逆行列Ａ-1をプロファイル偏差ベクトルΔＰに乗算することによって解き、時間値偏差ベクトルΔＴを求めることができる。ここで、ΔＴ＝Ａ-1＊ΔＰである。
【００４７】
ステップ４１０において、行列Ａの逆行列が計算される。ここで、逆行列Ａ-1は、任意の適切な方法を使用して計算することができる。例えば、ｍ＞ｎの場合、方程式系は過剰決定系であり、逆行列Ａ-1は、特異値分解（singular value decomposition:ＳＶＤ）を用いて計算することができる。他の方法、（特にｍ＝ｎの場合）、も使用可能である。但し、電圧走査区間及びプロファイル区間（測定位置１６０）は、互いに独立に定義可能であるが、測定位置１６０の数をより大きくすることが好ましい。電圧走査区間を相対的に少なくすることにより、迅速な較正が促進される。
【００４８】
図５に示すステップ４１２において、図６Ｅに示すように、逆行列Ａ-1とプロファイル偏差ベクトルΔＰとを乗算することによって、時間偏差ベクトルΔＴSOLUTIONが計算され（例えば、方程式系が解かれ）、ｎ個の走査時間偏差値からなるΔＴSOLUTIONが求められる。ここで、ΔＴSOLUTION＝Ａ-1＊ΔＰである。走査時間偏差ベクトルΔＴは、図６Ｃに示すように、ΔＴ＝ＴSOLUTION−Ｔ0として定義されているため、ステップ４１４において、走査時間偏差ベクトルＴSOLUTIONと初期走査時間ベクトルＴ0を加算することにより、走査時間解ベクトルＴSOLUTIONが計算される。ここで、走査時間解ベクトルＴSOLUTIONは、線形方程式系の電流密度プロファイルの偏差を低減する解に対応する１組の走査時間値からなるものであり、図６Ｆに示すように、ＴSOLUTION＝
ΔＴSOLUTION＋Ｔ0である。この後、計算手順４００は、ステップ４１６で終了する。
【００４９】
図６Ｇも参照すると、走査時間値の解の組であるＴSOLUTIONを使用して、加工物へのイオン注入に使用するための、区分的に線形の走査装置電圧波形を作成することができる。加工物へのイオン注入のためのシステム１１０（図４Ａ）の動作において、制御システム１５４は、電源１５０を制御して、図６Ｇに示す波形を供給する。ここで、横走査方向（Ｘ方向）に渡るそれぞれの高速走査に対して、走査板電圧（Ｖ136a−Ｖ136b）は、各電圧区間（例えば、Ｖi-1からＶi）の時間ＴSOLUTION内において線形に遷移し、加工物が低速走査方向（Ｙ方向）に平行移動するにつれて加工物の表面に渡る走査が達成される。その際、時間値の解の組ＴSOLUTIONは、適正なイオン注入の均一性を達成するために最適な時間値となるものである。
【００５０】
ここで、図４Ａ、図４Ｂ、図７Ａ、及び図７Ｂを参照すると、上述したように、本発明の別の態様では、イオン注入の間にビーム１２４が加工物の縁部を超える、不必要な過走査を解消することにより、システム走査効率の改善が促進される。この点に関連して、図４Ｂ及び図４Ｃに示す初期電圧範囲１５９が、加工物の幅１５８の端部を越えるある程度の過走査を与えるように選択されていたことに留意されたい。この広幅な初期電圧範囲１５９の１つ又は複数の電圧走査区間が、位置１６０における測定値として、どのプロファイル区間に対するどの電流密度にも寄与しない場合、図７Ａの例に示すように、行列Ａの対応する１つ又は複数の列は、ゼロでない成分を有さないものとなる。これは、これらの電圧区間におけるビーム１２４の走査は不要であることを示すものである。
【００５１】
したがって、このような不要な列は、行列Ａから切り詰めることができ、初期時間ベクトルＴ0中の対応する時間値成分も、切り詰めることができる（図５に示すステップ４０７）。このような選択的切詰めを実行した場合、図７Ｂに示すように、走査方向に沿ったｍ個の位置に対応するｍ行と、ｎ’個の残った初期電圧走査間隔に対応するｎ’列とを有する切り詰められた行列ＡT、及び、対応する長さｎ’の切り詰められた時間ベクトル
Ｔ0n'が得られる。ここで、ｎ’はｎよりも小さい。この切り詰めにより、引き続くイオン注入動作においてビーム１２４が走査される空間範囲が効果的に低減され、それによって時間を節約するとともに、システム走査効率を改善するものである。
【００５２】
この場合、初期プロファイルベクトルＰ0は、Ｐ0＝ＡT＊Ｔ0Tとして計算されて、ＰAVG及びプロファイル偏差ベクトルΔＰ（図６Ｂ）の計算に使用される。加えて、切り詰められた行列ＡTから逆行列ＡT-1が計算され、次いで、逆行列ＡT-1ちプロファイル偏差ベクトルΔＰを乗算することによって、ｎ’個の走査時間偏差値からなる時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONが得られる。ここで、ΔＴSOLUTION＝ＡT-1＊ΔＰ（図６Ｅ）である。次いで、走査時間解ベクトルＴSOLUTIONは、時間偏差解ベクトルΔＴSOLUTIONと切り詰められた初期時間ベクトルＴ0Tを加算することによって決定され、ＴSOLUTIONは、
ｎ’個の値を含むものである、
【００５３】
あるいは、電圧走査区間を、不要な過走査を排除した小さい範囲に渡って分布する元のｎ個の区間を含むように再定義し、較正処理を繰り返してもよい。他の反復方法を使用することもできる。例えば、測定位置（プロファイル区間）を、最大の偏差が生じる領域により多くの測定点が含まれるように、又は、他の基準に従って再定義するものであってもよい。このような代替方法のすべては、本発明及び添付請求項の範囲に含まれるものである。
【００５４】
以上、本発明を特定の態様及び実施形態に関連させて図示及び説明してきたが、添付請求項の思想から逸脱することなく、上述した例に対して変更及び／又は修正を施すことができる。特に、上述した構成要素又は構造体（ブロック、ユニット、機関、アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用された用語（「手段」に対する参照を含む）は、特に明示されない限り、ここに示された本発明の例示的な実施形態において特定の機能を実行する上述した構成要素のその機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意の構成要素に、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、相当するものである。加えて、本発明の特定の特徴がいくつかの態様のうちの１つのみに関連して開示された場合であっても、所定の又は特定の用途のために望ましくかつ有利であるように、そのような特徴を他の態様の１つ又はそれ以上の特徴と組み合わせることもできる。さらに、「含む（include）」、「含んでいる（including）」、「有する（have）」、「有している（having）」という用語は、及びそれらの変化形が発明の詳細な説明又は請求項で使用されている範囲に関して、これらの用語が、用語「含んでいる（comprising）」と同様な意味で包含的なものであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の走査装置及び平行化装置を備えたイオン注入システムを概念的に示すブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ｂの走査装置の部分上面図及び幾つかの例示的な走査イオンビームを示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａ及び図１Ｂに示す走査装置における走査板電圧三角波形の例を示すグラフである。
【図１Ｄ】図１Ｄは、幾つかの離散的な時刻において、図１Ａ及び図１Ｂに示すシステム内の加工物に衝突する走査イオンビームを示す透視図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、加工物に渡るイオンビームの走査を示す端面図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、図１Ａ及び図１Ｂに示すイオン注入システム内の加工物に衝突するイオンビームの幅の変動を示す正面図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、図１Ａ及び図１Ｂに示すイオン注入システム内の加工物に衝突するイオンビームの幅の変動を示す正面図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、図１Ａ及び図１Ｂに示すイオン注入システム内の加工物に衝突するイオンビームの幅の変動を示す正面図である。
【図１Ｉ】図１Ｆは、図１Ａ及び図１Ｂに示すイオン注入システム内の加工物に衝突するイオンビームの幅の変動を示す正面図である。
【図１Ｊ】図１Ｊは、図１Ａ及び図１Ｂに示すイオン注入システム内の加工物に衝突するイオンビームの幅の変動を示す正面図である。
【図２】図２は、本発明の１つ又は複数の態様に従って、ビーム走査装置の較正方法の一例を示すフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一態様に従って、図２に示す方法において使用可能な測定手順の一例を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の別の態様に従って、図２に示す方法において使用可能な測定手順の一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明に従って、制御システム及び線量測定システムを含む較正システムを含むイオン注入装置を概念的に示すブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明に従って、図４Ａに示すイオン注入システムの例の加工物の位置における、ビームの横走査方向に沿った複数のプロファイルポイントを示す端面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明に従って、初期走査装置電圧三角波形の、対応する複数の走査時間値を備えた複数の初期電圧走査区間への区分化を示すグラフである。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明に従って、測定された電流密度値の行列の一例を概念的に示す図である。
【図５】図５は、本発明に従って、図２に示す方法のいて使用可能な計算手順の一例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明に従って、線形方程式系の一例を概念的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明に従って、プロファイル偏差ベクトルの一例を概念的に示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明に従って、時間偏差ベクトルの一例を概念的に示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明に従って、図６Ｂに示すプロファイル偏差ベクトルを、図４Ｄに示す行例を使用して、図６Ｃに示す時間偏差ベクトルに関連させる線形方程式系の一例を概念的に示す図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明に従って、時間偏差解ベクトルを、図４Ｄに示す行列の逆行列を使用して、図６Ｂに示すプロファイル偏差ベクトルに関連付ける、図６Ｄに示す線形方程式系の解を概念的に示す図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明に従って、線形方程式系の電流密度プロファイルの偏差を低減する解に対応する１組の走査時間値からなる走査時間解ベクトルの一例を概念的に示す図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本発明に従って、初期的に定義された走査電圧区間、及び、図６Ｆに示す計算された走査時間解ベクトルを用いて作成された、区分的に線形の較正された走査装置電圧波形を示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明に従って、過剰な過走査を解消するために選択的に切り詰められた行列及び走査時間ベクトルを概念的に示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明に従って、過剰な過走査を解消するために選択的に切り詰められた行列及び走査時間ベクトルを概念的に示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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