(57)【要約】本発明は、ワークピースの大きさ、形状及び／又は他の大きさの特徴に類似する１以上のスキャンパターンを、ワークピース上に形成するやり方であって、連続注入処理でワークピース内にイオン注入することを目的とする。さらに、スキャンパターンは互いに交互配置され、ワークピース全体がイオンで一様に注入されるまで、形成され続けることが可能である。
2008519417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースの形状に近似する第１のスキャンパターンを、その上に創り出すために、実質的に固定されたイオンビーム中でワークピースを移動させること、
及び、ワークピースの形状に近似し、第１のスキャンパターンと交互配置される次の１以上のスキャンパターンを、その上に創り出すために、イオンビーム中でワークピースを移動させること
からなるワークピース中へイオン注入をする方法。
【請求項２】
ワークピースがスキャンパターンを創り出すために第１スキャン経路に沿って振動するとき、前記第１スキャン経路に沿うワークピースの運動、及び第２スキャン経路に沿うワークピースの運動を制御するために、
前記イオンビームに対する前記ワークピースの方位に関する方位データと、前記ワークピースの少なくとも一つの大きさに関する大きさのデータとの少なくとも一つ、前記イオンビームの大きさ、スキャンパターンのピッチ、及び所定の数のスキャンパターンを使用することを、さらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ワークピース上に創りだされる多くのスキャンパターン、及び前記各スキャンパターンのピッチの少なくとも一つを決定するために、前記方位データ及び大きさのデータの少なくとも一つを使用することを、さらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記方位データは、前記第１スキャン経路に沿う前記ワークピースの各振動より前に更新され、そして、前記第１スキャン経路に沿う前記ワークピースの振動に対する各運動範囲を決定するために使用される、請求項３の方法。
【請求項５】
前記第１スキャン経路に沿う前記ワークピースの振動中、前記第１スキャン経路に沿う前記ワークピースの各運動範囲は、前記各振動中にスキャンされるワークピースのそれぞれの寸法に対応する、請求項４の方法。
【請求項６】
前記第１スキャン経路に沿う前記ワークピースの振動に対する各運動の範囲は、
前記ワークピースが、方向又は速度を変更する時、前記ワークピースが受ける慣性効果に対応するに十分な量だけ、前記第１スキャン経路に沿うワークピースの各振動中にスキャンされる前記ワークピースの各大きさを越える、請求項５の方法。
【請求項７】
前記運動範囲は、各振動中、約１０〜約１００ミリメートルだけ、スキャンされる前記ワークピースの部分の各大きさを越える、請求項６の方法。
【請求項８】
前記ワークピースは、少なくともワークピースの最も狭い部分の一つが、前記イオンビーム中で、最初にスキャンされるように、前記イオンビームに対して向けられ、そして、前記イオンビームの最も狭い大きさは、前記第１スキャン経路にあり、そして、前記イオンビームの最も広い部分は、前記第２スキャン経路にある、請求項３の方法。
【請求項９】
前記ワークピースは、実質的に円形であり、そして、前記ワークピースの他の最も狭い部分が、ビーム中で最後にスキャンされるように、前記イオンビームに対して向けられる、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記大きさのデータを取得すること、そして、前記方位のデータを取得すること、をさらに含む請求項３の方法。
【請求項１１】
前記第１スキャン経路は、高速スキャンに対応し、前記第２スキャン経路は、低速スキャンに対応する、請求項３の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のスキャン経路は、実質的に互いに垂直である、請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記ワークピースは、約１０ヘルツ未満の周波数で前記第１スキャン経路に沿って振動する、請求項３の方法。
【請求項１４】
前記ビームは、約１０〜約１００ミリメートルの間の断面直径を有するペンシルビームであり、前記第２スキャン経路に沿って前記ワークピースを移動させることは、前記第２スキャン経路に沿って約１〜約１０ミリメートルの間で、前記ワークピースを移動させることに対応する、請求項３の方法。
【請求項１５】
前記第１スキャン経路に沿って、前記ワークピースの方向をいつ逆にするかの決定は、測定要素によって検出されるイオンビームの十分な量に基づいている、請求項３の方法。
【請求項１６】
前記イオンビームの全強度は、前記ワークピースを反対方向にさせるに十分なイオンビームの量に対応する、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記ワークピースは、前記第１スキャン経路に沿って戻って振動するが、完全なスキャンパターンは、前記イオンビームの全強度が測定要素によって検出され続ける時、創りだされることが決定される、請求項１５の方法。
【請求項１８】
完全なスキャンパターンがなされたことが決定された後、次のスキャンパターンを創り出すために、前記第２スキャン経路に沿って前記ワークピースを逆に移動させること、を含む請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記スキャンパターンは、一様な範囲を容易にするために、移相シフトされる、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記ワークピースの形状に近似するスキャンパターンをワークピース上に形成するために、ワークピースが第１スキャン経路に沿って振動するように、第１スキャン経路に沿ってイオンビーム中でワークピースを振動させ、及び第２スキャン経路に沿って前記ワークピースを移動させること、
前記ワークピースに一様にイオンが注入されるまで、前記ワークピースの形状に近似する前記ワークピース上に交互配置される１以上のスキャンパターンを形成するために、１回以上、第２スキャン経路に沿ってワークピースを逆行させること、
を含むワークピースへイオン注入する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体製造システムに関し、特にイオン注入中、イオンビームに関して基板の運動を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業において、種々の製造工程が、基板（例  半導体ワークピース）上に種々の結果を達成するために、一般的に基板上に実行される。例えば、イオン注入のような工程は、上記基板内または基板上に、特殊な型のイオンを注入することによって基板上の誘電体層の拡散を制限するような、特別な特性を得るために実行され得る。従来、イオン注入工程は、多くの基板が同時に処理されるバッチ処理か、あるいは単一の基板が個々に処理される順次（シリアル）処理で実行される。例えば、従来の高エネルギー、あるいは高電流バッチイオン注入装置は、短いイオンビームラインを実現するように操作可能であり、そこでは、多くのワークピースが輪（ホイール）又は円盤（ディスク）上に置かれ、上記ホイールは、イオンビーム中で同時に回転し、径方向に移動し、その結果、上記処理中、種々の時間に基板表面のすべての領域がビームに曝される。しかしながら、このようなやり方での基板のバッチ処理は、実質的にイオン注入装置の大きなサイズを必要とする。
【０００３】
他方、典型的な順次イオン注入処理において、イオンビームは、ワークピース全てにイオンを注入又はドーピングすることを容易にするために、ワークピースの直径を越えるスキャン経路の長さで、複数回、ワークピース上を横断し、往復してスキャンされる。上記ビームは、ワークピースを横断通過する毎に、ワークピースの一部又は”縞（ストライプ）”を”描く”。それは、イオンをワークピースに一様にドープするのに、一般的に有利であると理解されている。したがって、イオン注入工程、特にイオンに対するウエハの相対運動を制御することが望ましく、その結果、ワークピースに、イオンが一様に注入される。また、ワークピースの上に形成されるスキャンパターンは、ワークピースの大きさ及び／又は形状に類似するように、ワークピースの運動を制御することが望ましい。このように、上記ビームが、（一般的に円い）ワークピースから”はずれ”ている時間又は”オーバーシュート”は、軽減され、そして、それによって上記工程は、より効率的になされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術の制限を克服するものである。そのために、以下の記述は、発明のいくつかの特徴について基本的な理解を提供するために、発明の簡単な概要を提示するものである。この概要は、発明の外延的な概観ではない。発明の、主要な又は重要な要素を特定するものではなく、また、発明の範囲を線引きするものでもない。むしろ、その主目的は、後に提示されるより詳細な記載の前触れとして、発明の１以上の概念を簡単な形式で単に提示するものである。
【０００５】
本発明は、一様なイオン注入を容易にするやり方で、ワークピース中へイオン注入するための順次イオン注入処理を対象にするが、一方、資源を節約し、処理量または生産量を改善するものである。ワークピースは、”オーバーシュート”を軽減するように制御されたやり方で、実質的に固定されたイオンビーム中を往復移動される。特に、ワークピースは、ワークピースの大きさ及び／又は形状に近似するワークピース上のスキャンパターンを作り出すために、実質的に垂直に低速スキャン経路に沿って移動する間、高速スキャン経路に沿って振動される。このように、高速スキャン経路に沿うそれぞれのスキャンは、高速スキャン経路に沿うそれぞれの振動中に、スキャンされるワークピースのそれぞれの大きさについて相応するそれぞれの運動範囲中で起こるので、オーバーシュートは軽減される。そのように、イオン注入工程は、効率的なやり方で実行される。イオンビームに対するワークピースの相対運動は、存在するスキャンパターン中、交互配置（interleave）されるワークピース上の１以上の付加的なスキャンパターンを、創り出すように制御される。これは、ワークピース全体への一様なイオンの注入を容易にする。
【０００６】
前述及び関連する目標の達成のため、本発明は、以下に完全に記載され、特に請求の範囲で指摘される特徴を含む。以下の記述及び添付の図面は、発明の、ある説明に役立つ実施形態を詳細に説明している。これらの実施形態は、しかしながら、発明の原理が使われる多くの方法の内のいくつかを示している。本発明の他の目的、利点、及び新規な特徴は、図面と併せて考えられる時、以下の発明の詳細な記述から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、実質的に固定されたイオンビームに関して、ワークピース又は基板を移動しようとするものであり、それによって作り出されるスキャンパターンは、ワークピースの形状に類似し、また、ワークピース上に展開されるスキャンパターンは、一様なイオン注入を容易にするために、互いに交互配置される。本発明の１以上の特徴は、描かれている図面を参照して記載され、同じ参照番号は、初めから終わりまで、同じ要素を参照するために使用される。描かれている図面と以下の記述は、単に説明のためであり、それらは、制限される意味で解釈されるべきでない。以下の記述において、説明の目的のため、多くの特別な詳細な記述が、本発明の理解のため提供するために示されている。しかしながら、本発明が、これら特別の詳細な記述がなくても実行され得ることは、当業者には明白であろう。ここに、説明され、記述されている事項に加えて、説明されたシステム及び方法の変形が存在し、そのような変形が本発明の範囲及び付記される請求の範囲の範囲内に含まれるものと考えられることは、理解されるであろう。
【０００８】
本発明の１以上の特徴によれば、ワークピースは、実質的に静止しているイオンビームに関して移動されるので、より一様なイオン注入が、ワークピースの上に形成されるスキャンパターンを交互配置することによって得られる。これは、各スキャン経路間にあるワークピースの部分が、ドーパント原子を受けるのは皆無かそれに近い状況を軽減する。その上に、生産量の促進及び改善された効率が、高速スキャン経路に沿うワークピースの移動を選択的に制御することによって得られ、一方、高速スキャン経路に沿う運動のそれぞれの範囲が、各高速スキャン中、スキャンされるワークピースの部分の各大きさに応じるように、ワークピースは、また、低速スキャン経路に沿って移動される。そのような制御は、有利には、ワークピース及びイオンビームの寸法ばかりでなく、イオンビームに対するワークピースの位置の関数である。このように、ワークピースをスキャンすることは、少なくとも、不必要な”オーバーシュート”を軽減することによって、効率を改善する。
【０００９】
本発明の１以上の利点は、例えば、従来技術の図１と、図２Ａの間の描かれた相違を参照することによって理解できる。従来技術の図１において、ワークピース１０は、ワークピース１０の上に重なるように、例示的な（唯一の）スキャンパターン１２が描かれている。スキャンパターン１２は、第１あるいは”高速”スキャン経路に沿って、イオンビームを往復スキャンさせることによって創り出され、高速スキャン経路１４は、ワークピース１０の最も幅広の部分２６といくつかのオーバーシュート１６を加えたものに相応する。オーバーシュート１６は、次々に、ビームが、ワークピース１０を過ぎてスキャンされる場合に対応し、それ故、もはやワークピース１０上に衝突しない。ビームは、第１スキャン経路１４に沿って、振動する（往復する）時、第２あるいは”低速”スキャン経路１８に沿って、また、移動する。ワークピース１０の最も幅広い部分２６のみが、スキャンパターン１２がワークピース１０の最も広い部分を覆うに十分なほど大きいと考えられるとき、スキャンパターン１２は、基本的に、ワークピース１０の形状及び／または大きさに独立であることが、理解されるであろう。そのように、実質的なオーバーシュート１６は、スキャンパターン１６内にあり、特にワークピース１０の最も広い部分２６でよりも、他の領域にある。
【００１０】
さらに、スキャンパターン１２のそれぞれのスキャン経路間にあるワークピース１０の部分４０は、注入されるイオンは皆無かそれに近く、そこでは、例えば、イオンビームの大きさ（例  断面積の形状及び／又は領域）は、非常に小さく、及び／又はそれぞれのスキャン経路（時々、ピッチ４２と呼ばれる）間の距離は、非常に大きい（例  高速スキャン経路に沿うイオンビーム中での不十分な数のパス、及び／又は低速スキャン経路に沿う多すぎる移動による）。ワークピース１０は、多くのスキャンパターンをそこに展開するため、および／またはスキャン経路（の少なくともいくつかの）間で、非常に小さなピッチを定めるために、多数回、イオンビーム中で操作されるが、ワークピース１０のいくらかの部分が、イオンで注入されないことはあまりないと、理解できるであろう。
【００１１】
しかしながら、多くのパスが実行される場合でも、各スキャンパターンのスキャン経路が、ここで提供されるような等しい量だけ離れていないところで、そのような、不十分に注入される部分４０は、残ってしまう。これは、また、非常に多く注入されるワークピースのいくらかの部分を導く。例えば、このピッチは、いくつかのスキャン経路間で比較的少量であり、その結果、イオンビームのいくらかは、ワークピースの同じ部分に複数回、衝突し、そのため、これら領域内にドーパント原子の過剰な量を注入する。同様に、他のスキャン経路間で比較的大きいままであり、そのため、不十分に注入される部分が、これら領域に残ってしまう。ワークピース１０中に注入されるドーパント原子は、注入領域でワークピース１０の電気的性能、特性及び／又は振る舞いを変更するので、それは、ワークピース上、及び／又はそれから製造される半導体装置に生じる性能及び／または信頼性に悪影響を与え、とにかく、そのような、一様でないイオン注入は、望ましくないことは、理解されるだろう。
【００１２】
図２Ａに説明されるように、本発明の１以上の特徴は、実質的に固定されたイオンビーム（図示されない）に対して、ワークピース１１０の運動の制御を容易にし、その結果、ワークピース上に展開されるスキャンパターン１１２は、ワークピース１１０の大きさ及び／又は形状に類似している。さらに、複数のスキャンパターン１１２,１１３は、本発明の１以上の特徴にしたがって、ワークピース１１０全面への、より一様なイオン注入を容易にするために、ワークピース１１０上に等しく分配され、又は交互配置される。二つのスキャンパターンのみが、ここに説明される例において描かれ、スキャンパターンのいくつかは、本発明の１以上の特徴にしたがって交互配置されることが、理解されるであろう。
【００１３】
各スキャンパターン１１２、１１３を作ることに関しては、ワークピース１１０の大きさ及び／又は形状に類似し、ワークピース１１０の運動は、それが第１又は高速スキャン経路１１４に沿う各運動範囲中を移動するように制御され、そこでの運動の範囲は、第１スキャン経路１１４に沿う各振動中、スキャンされているワークピース１１０の各大きさに相応する。図２Ａの例に示されているように、ワークピースは、第１スキャン経路１１４に沿う各振動間で、第２又は低速スキャン経路１１８に沿う１増分がインデックスされる。そのように、オーバーシュート１１６は、本発明の１以上の特徴にしたがって、有意義に減少する。
【００１４】
ワークピース１１０は、方向、速度及び／加速度を変えるが（例  第１スキャン経路１１４に沿う各振動間、及び／又は、第２スキャン経路１１８に沿う移動の間）、しかしながら本発明の１以上の特徴によれば、オーバーシュート１１６のそれぞれの比較的少量は、ワークピース１１０が受ける慣性効果に相応するように維持される。
【００１５】
ワークピースは通常、円形であるので、スキャニングは、通常、ワークピース１１０の最も狭い部分１２２で開始され、途中の中間でワークピース１１０の最も広い部分１２６をスキャンして、ワークピース１１０の反対側の最も狭い部分１２４で終わることは、理解されるであろう。これは、通常、もし、ワークピース１１０（例  ワークピースの１／２）の全てがスキャンされ、注入されるのでなければ、真である。
【００１６】
図２Ｂに示されるように、ワークピース１１０は、各オーバーシュート中、第１スキャン経路１１４及び第２スキャン経路１１８に沿って、反復して、１段階ずつ移動され、そのため、これらオーバーシュート中、スキャンパターン１１２の“過渡的”部分１３０は、ワークピース１１０の形状（例  曲線）に、より近く類似することが理解されるであろう。このように、オーバーシュートの量は、さらに軽減される。
【００１７】
たとえ、ここでの多くの議論が、ワークピース１１０が、第１スキャン経路１１４に沿うワークピースの各振動間で、低速スキャン経路１１８に沿って移動される例に関して詳細に関係するにしても、また、本発明の１以上の特徴は、ワークピースが高速スキャン経路に沿って振動する間、低速スキャン経路１１８に沿ってワークピースの移動を意図していることは、理解されるであろう。図２Ｃは、この状況を説明しており、スキャンパターン１２は、ワークピース１１０をジグザグに横断しているように見え、オーバーシュート１１６の量を減少することによって、ワークピース１１０の形状に近似させている。そのような配列において、ワークピース１１０は、例えば、低速スキャン経路１１８に沿って、比較的、低速度で移動され、一方、高速スキャン経路１１４に沿う振動周波数は、ダイナミックに調整される（例  イオンビームの検出される又は予期される電流ドリフトばかりでなく、ワークピースへのビームの方向に関する方位データ、そして、ワークピースの大きさ及び／又は形状、及び／又はイオンビームに関する大きさのデータに基づいて）。
【００１８】
図３は、高速スキャン経路１１４に沿って、ワークピース１１０の周波数（ｆ）対移動距離（ｄ）のプロット２００を説明するグラフ描写であり、低速スキャン経路１１８に沿うワークピース１１０の速度が、比較的一定に維持されている。高速スキャン経路１１４に沿うワークピース１１０の周波数は、スキャニングの始点１２２と終点１２４で最も高く、スキャニングの中間で最も低い。これは、もちろんワークピース１１０の最も狭い部分１２２が最初にスキャンされ、ワークピースの最も広い部分１２６まで続き、ワークピースの反対側の最も狭い部分１２４で終了する、という状況に相応している。しかし、本発明は、また、低速スキャン経路に沿うワークピースの速度を調整することを意図していることが理解されるだろう。例えば、低速スキャン経路１１８に沿う速度は、ワークピース１１０の最も狭い部分１２２，１２４がスキャンされる時、増加され、ワークピース１１０の最も広い部分１２６がスキャンされる時、減少する。低速スキャン経路１１８及び高速スキャン経路１１４に沿うワークピース１００の各速度が、ダイナミックに調整される組合せが、また、意図されており、そして本発明の範囲内に入ることが意図されていることが、理解されるだろう。
【００１９】
図２Ａ、２Ｂ，及び２Ｃを参照すると、本発明の１以上の特徴が、ワークピース１１０上に、スキャンパターンを交互配置して、または等しく展開することによって、また、より一様なイオン注入を容易にしている。特に、ワークピース１１０の移動は、スキャンパターンを実質的に形成する各スキャン経路が、最初のスキャンパターンのスキャン経路間の空間に、交互配置又は等しくされるように、選択的に制御される。別の言い方をすれば、第１スキャンパターンのスキャン経路間の各ピッチ又は距離が、続いて起こるスキャンパターンを形成するスキャン経路によって、等しく分割される。二つのスキャンパターン１１２、１１３が、提示された例において説明されているのみであるので、第１スキャンパターン１１２のスキャン経路間の各ピッチ１４２は、第２スキャンパターン１１３（見せ掛け（phantom）で描かれている）のスキャン経路によって、二等分される。
【００２０】
このように、最初のスキャンパターン１１２の各ピッチ１４２の１／２が、続くスキャンパターン１１３のスキャン経路のどちらかの側に位置する。これは、ワークピース１１０の各部分が、イオンビーム中に等しく曝されるように、ワークピースがイオンビーム中を移動されるので、より一様なイオン注入を容易にする。本発明の１以上の特徴によれば、スキャンパターンのいくらでも、ワークピース上に展開でき、また、そのようなスキャンパターンが、ワークピース１１０を同様に、一様に横断して分配されることが理解されるだろう。例えば、もし、３つのスキャンパターンが、ワークピース１１０を横断して展開されるならば、最初のスキャンパターンの各ピッチは、２番目及び３番目のパターンのスキャン経路によって３つに切断されるだろう。同様に、もし、４つのスキャンパターンが、ワークピース１１０を横断して展開されるならば、最初のスキャンパターンの各ピッチは、２番目、３番目及び４番目のパターンのスキャン経路によって、４つの等しい部分に切断されるだろう。
【００２１】
イオンビームに対して、ワークピース１１０の移動のそのような制御を実施するための操作に関連するスキャニングシステム及び／又は制御システムの如何なるタイプも、本発明の範囲内に含まれることが意図されていることは、理解されるだろう。本発明の１以上の特徴によるワークピース１１０の移動のダイナミック制御は、例えば、ワークピース１１０の１以上の大きさの特徴（例  サイズ、形状）の知識、イオンビームの検出された、あるいは予期される電流ばかりでなく、イオンビームに対するワークピース１１０の公知の方位に基づくことができる。同様に、ワークピース１１０上にビームがもはや衝突しない時、そして、オーバーシュートの状況が起こり、及び／又はスキャンパターンが完了した時、ビーム検出器が指示を与えるように使用できる（例  やや、ワークピースの背後に配置される）。
【００２２】
例として、イオンビームへワークピース１１０のあらゆる部分を曝すために必要な、第１スキャン経路１１４に沿うワークピース１１０を横断するパスの数は、ワークピースの大きさ又は幅を、イオンビームの幅（例  ビームの断面積が、円形又は楕円形と仮定）で割ることによって決定できる。一様なドーピングを達成するために必要とされるスキャンパターンの全ての数は、スキャンパターンの各スキャン経路間の、与えられたピッチ又は距離で決定される。代わりに、もし、スキャンパターンの数が固定されるか、又は、事前に定義されていれば、スキャンパターンのピッチは、決定できる。これは、ワークピース１１０全体を横断する望ましいレベルのドーピングを達成するために必要な、スキャンパターンの最小数を見つけることによって最適化されるイオン注入工程を可能にする。
【００２３】
図４を参照すると、本発明の１以上の特徴に従うイオンビーム中でワークピースをスキャンすることによって、ワークピース中にイオン注入するために、例示的な方法が説明されている。方法４００は、ここで一連の行為又は事象として説明され、記載されているが、本発明が、説明されているそのような行為又は事象の順序に制限されないことは、理解されであろう。例えば、いくつかの行為は、ここで説明され、及び／又は記載されていることから離れた行為又は事象と、異なる順序及び／又は同時に起こってもよい。さらに、本発明の１以上の特徴に従う方法を実行するために、説明されていない行為が要求されてもよい。さらに、１以上の行為が、１以上の分離した行為又は段階で、実行されてもよい。本発明の１以上の特徴にしたがって実行される方法が、ここに説明されない又は記載されない他のシステムと関連するばかりでなく、ここに、説明され、記載されたシステムと関連して実装されてよいことは、理解されるであろう。
【００２４】
図４に説明されるように、方法４００は、ワークピースの大きさ及び／又は形状に近似するワークピース上の第１スキャンパターンを創るために、実質的に固定されたイオンビームの前でワークピースの移動４０５で始まる。それから、４１０でワークピースは、また、ワークピースの大きさ及び／又は形状に近似するワークピース上の１以上の続くスキャンパターンを創るために、イオンビーム中で、再び移動される。１以上の引き続くスキャンパターンは、第１スキャンパターンと交互配置されるようにするために、ワークピース上に形成され、スキャンパターンを交互配置することは、ワークピース全面に一様なイオン注入を容易にする。上記方法は、その後、終了する。一例では、前記ワークピースは、約１０ヘルツ未満の周波数で、第１スキャン経路に沿って振動する。
【００２５】
図５は、本発明の１以上の特徴を実装するのに適した、例示的なイオン注入システム５００を説明している。イオン注入システム５００は、イオン源５１２、ビームラインアッセンブリ５１４、及びターゲット又はエンドステーション５１６を含んでいる。イオン源５１２は、イオン生成室５２０及びイオン引出（及び／又は抑制）アッセンブリ５２２からなる。イオン化されるドーパント材料（図示されない）の（プラズマ）ガスは、生成室５２０内に配置される。ドーパントガスは、例えば、ガス源（図示されない）から上記生成室５２０内に供給される。エネルギーは、上記生成室内でのイオンの発生を容易にするために、（図示されない）電源によってドーパントガスに分け与えられる。イオン源５１２は、例えば、ＲＦ又はマイクロウエーブ励起源、電子ビーム注入源、電磁源及び／又は上記生成室内にアーク放電を創り出す陰極のような、イオン生成室５２０内で自由電子を励起するための、いくつかの適切な機構（何も示されていない）を使用できることは理解されるであろう。
【００２６】
励起された電子は、生成室５２０内でドーパントガス分子と衝突し、それによって、イオンが生成される。本発明は、負イオンがイオン源５１２によって生成されるシステムに適用されるけれども、一般的に、正イオンが生成される。上記イオンは、複数の引出及び／又は抑制電極５２４からなるイオン引出アッセンブリ５２２によって、生成室５２０内のスリット５１８を介して引き出される。引出アッセンブリ５２２が、例えば、ビームラインアッセンブリ５１４内でイオン質量分析磁石５２８に導かれる軌道に沿って、イオン源５１２からイオンを加速するために、引出及び／又は抑制電極５２４をバイアスする引出電源（図示されない）を含むことができることは、理解されるであろう。
【００２７】
したがって、イオン引出アッセンブリ５２２は、プラズマ室５２０からイオンビーム５２６を引き出し、ビームラインアッセンブリ５１４内へ、特にビームラインアッセンブリ５１４内の質量分析磁石５２８へ、引き出されたイオンを加速する作用をする。質量分析磁石５２８は約９０度の角度で形成され、磁場は、その中に生成される。ビーム５２６が上記磁石５２８に入ると、磁場によって対応して曲げられ、その結果、不適切な電荷対質量比のイオンは、受け入れられない。特に、電荷対質量比が、非常に大きい、又は、非常に小さいイオンは、磁石５２８の側壁５３２内へ偏向５３０される。このように、磁石５２８は、ビーム５２６内へ、そこを完全に横断するために、所望の電荷対質量比を有するそれらのイオンのみを可能とする。制御電子回路又はコントローラ５３４は、他の物の中で、磁界の方向及び強さを調整するために含まれている。磁界は、例えば、磁石５２８の界磁巻線を流れる電流量を調整することによって制御される。コントローラ５３４は、プログラマブルマイクロコントローラ、システム５００の全体を制御するためのプロセッサ及び／又は他のタイプの計算機構（例  オペレータによる、事前及び／又は現在のデータ及び／又はプログラム）を含んでもよいことは、理解されるであろう
【００２８】
例えば、ビームラインアッセンブリ５１４は、イオンビーム５２６を収束し、曲げ及び／又は有害物質を除去するばかりでなく、イオンを加速及び／又は減速するために配置され、バイアスされている複数の電極５３８からなる加速器５３６を含んでもよい。さらに、イオンビームの他の粒子との衝突は、ビームの完全性を低下させ、その結果、質量分析磁石５２８を含むイオン源５１２からエンドステーション５１６へのビームラインアッセンブリ５１４全体は、１以上のポンプ（図示されない）によって排気されることは、理解されるであろう。加速器５３６の下流には、ビームラインアッセンブリ５１４から質量分析されたイオンビーム５２６を受けるエンドステーション５１６がある。エンドステーション５１６は、処理されるワークピース５４４が選択的移動のために取り付けられる支持体又はエンドエフェクタ５４２からなるスキャニングシステム５４０を含む。エンドエフェクタ５４２及び／又はワークピース５４４は、イオンビーム５２６の方向に略垂直であるターゲット平面にある。
【００２９】
本発明の１以上の特徴によれば、ワークピース５４４は、第１又は”高速”スキャン経路５７４（例  Ｘ−軸に沿って）に沿う方向５４４、５６４で往復して移動され（例  エンドエフェクタ５４２によって）、その結果、第１スキャン経路５７４に沿うワークピース５４４の各振動中、第１スキャン経路５７４に沿うワークピース５４４の各移動範囲は、各振動中、スキャンされるワークピース５４４の部分の各大きさに相応する。ワークピース５４４は、第１スキャン経路５７４に沿って振動するので、ワークピース５４４は、第２又は”低速”スキャン経路５７８（例  Ｙ−軸に沿って）に沿って、低速スキャン方向５５８又は５６８の間、移動する。このように、それによって作られた１以上のスキャンパターンは、ワークピース５４４の形状に近似する。一例として、図５に示されるシステム５００において、ワークピース５４４は、方向５５４で高速スキャンを達成し、高速スキャン方向５６４中、逆行する用意をしている（例  ワークピース５４４が、低速スキャン経路５７８に沿ってインデックスされ次第）。
【００３０】
さらに、最初のスキャンパターンが、本発明の１以上の特徴にしたがって形成された後、続くスキャンパターンは、ワークピース５４４上に形成される。上記続くスキャンパターンは、一様なイオン注入を容易にするために、第１スキャンパターンと交互配置される。これは、例えば、第２スキャン経路５７８に沿って、ワークピース５４４を逆行させることによって達成され、第２スキャン経路５７８に沿う各逆の移動は、ワークピース上に形成されるスキャンパターンの数によって割られた隣接する第１スキャンパターンのスキャン経路間のピッチ又は距離に等しい段階（フェーズ）の調整によってなされる。例えば、もし第１スキャンパターン（又は、大体、すべてのスキャンパターンが等しいピッチで形成されるので、それに対してスキャンパターンのいくつか。）が、約１ｍｍのピッチであれば、４つのスキャンパターンのすべてが、ワークピース上に形成されねばならず、第２スキャン経路５７８に沿うワークピースの各引き続く逆の移動は、１／４ｍｍまで相殺される。このように、異なるスキャンパターンのスキャン経路は、一様なイオン注入を容易にするために、実質的に等しい距離だけ分離されるだろう（例  １／４ｍｍ）。
【００３１】
第１スキャン経路５７４に沿うワークピース５４４の各運動範囲、及び、もしあれば、ワークピースが第２スキャン経路５７８に沿って戻る、異なる移動間の位相差ばかりでなく第２スキャン経路５７８に沿って逆行する回数は、とりわけ、例えば、イオンビーム５２６に対するワークピース５４４の方位に関する方位データ、及びワークピース５４４の大きさ（ディメンジョン）に関するディメジョナルデータ、イオンビームのディメンジョン、スキャンパターンのピッチ、検出される又は予期されるイオンビームの電流ドリフト、及び／又はワークピースに形成されるスキャンパターンの前もってセットされた数の関数である。制御器５３４は、例えば、ワークピース５４４の選択された移動を制御するために、そのような方位データ及びディメンジョナルデータを使用可能である。例えば、第１スキャン経路５７４に沿うワークピース５４４の各移動範囲は、ワークピース５４４が方向及び／又は速度を変更する時、避けられない慣性効果に対応するように、スキャンされるワークピース５４４の部分の各大きさを僅かに越えるように制御される（例  制御器５３４によって）。ワークピース５４４がイオンビーム５２６を横断する、そのような”外側へ”の慣性効果の対応は、ワークピース５４４が、概して、イオンビーム５２６中を通過する時、より一定速度で移動するので、より一様なイオン注入を容易にする。
【００３２】
同様に、ワークピース５４４の移動は、ワークピース５４４が、ビーム５２６の与えられたイオンビームの特殊性に対して、望ましい方向に向けられるように制御できる（例  制御器５３４によって）。例えば、イオンビーム５２６は円形でなく、代わりに、断面積が広い寸法と狭い寸法を持っていてもよい。ビーム５２６の縦横比は、例えば、約１（円形ビームに対する）から約３（伸長したビームに対して）との間で変わる。これは、ディメンジョナルデータ内に含まれ、そして、ビームの最も狭い寸法が、第１又は高速スキャン経路５７４内にあり、一方、最も幅広の寸法が、第２又は低速スキャン経路５７８内にあるように使用される。
【００３３】
さらに、スキャンの終了は、例えば、イオンビーム５２６に対するワークピース５４４の相対的位置を追跡する（例  制御器５３４によって）ことによって確認され、及び／又は予想することができる（例  イオンビーム５２６に対するワークピース５４４の最初の方位を知ることによって、ワークピース及び／又はイオンビームの寸法を知ることによって、及び、ビーム５２６に対するワークピース５４４の相対的位置に関して一定の”監視”を維持するために、エンドエフェクタ５４２を経由して、ワークピース５４４の移動を追跡することによって）。その後、上記ワークピース５４４は、いったん慣性効果が対応したら、高速スキャン経路５７４に沿って反対方向に移動される。同様に、ワークピース５４４は、いったん完全なスキャンパターンがワークピース上に創り出されたら、第２スキャン経路５７８に沿って逆行する。
【００３４】
測定要素５８０（例  ファラデーカップ）は、エンドステーション５１６中に組み込まれてもよい。測定要素５８０は、例えば、ビーム電流を検出するように操作可能であり、また、ワークピース５４４の背後に配置される（例  イオン注入処理と干渉しないようにするため）。検出されたビーム電流のレベルは、例えば、スキャンの終了を確認するために使用できる。例えば、測定要素５８０が、イオンビーム５２６の全強度を検出する時、それは、ワークピース５４４がイオンビーム５２６中、まさにパスを完了したことを示す信号を制御器５３４に提供する。ワークピース５４４が、第２スキャン経路５７８に沿って移動しなければならないワークピース５４４の速度及び／又はインクリメントの距離を知ることで、例えば、制御器５３４は、慣性効果に対応するために各オーバーシュートの持続時間を制御することができる。同様に、ワークピース５４４が急速にイオンビーム中に戻り始めるならば（例  ワークピースは第２スキャン経路５７８に沿って未だ移動されている）、ワークピース５４４の移動のための１以上の調整がなされる。この場合、測定要素は、例えば、予期されるよりビーム電流を、より早く検出する。そのような状況は、例えば、ワークピース５４４の周辺又は端部部分に、非常に濃密にドープされる結果を生じることはないだろう。さらに、イオンビームの全強度が、ワークピースが第１スキャン経路に沿って戻る振動をするように、測定要素５８０によって測定され続ける時、スキャンパターンの終了又は完了は、確定される（例  ワークピース５４４が、低速スキャン経路５７８中を完全に移行したことを示す）。
【００３５】
測定要素５８０が、また、イオン注入の”地図を描く(map)”ために使用することができる。例えば、ファラディカップは、試運転中、ワークピース５８０の代わりになる。その時、ファラディカップは、ビーム電流が一定に保持されている間、イオンビーム５２６に対して移動可能である。このように、イオン線量の変化が検出可能である。スキャン位置対ビーム電流強度の波形又は地図は、このように確認される（例  ファラディカップによって読み取られた測定値が、制御器５３４にフイードバックされることによって）。検出された波形の一部又は複数は、実際のイオン注入中、ビーム電流を調整するために使用することができる。さらに、プラズマ源（図示されていない）が、エンドステーション５１６内に含まれてもよく、中和するプラズマ内でビーム５２６を浴びせ、さもなければ、ターゲットのワークピース５４４上に堆積する多くの正電荷を軽減する。プラズマシャワーは、例えば、荷電イオンビーム５２６によってイオン注入される結果として、さもなければ、ターゲットのワークピース５４４の上に堆積する電荷を中和するであろう。
【００３６】
図６を参照すると、本発明の１以上の特徴を実施するために適する例示的なスキャニング機構６００が、図示されている。スキャニング機構６００は、例えば、ワークピース中にイオンの注入を容易にするために、静止イオンビームに対してワークピースを選択的に操作するための、図５に参照されるスキャニングシステム５４０内に含まれる。スキャニング機構６００は、ロータリ（回転）サブシステム６１０に操作可能に結合されたベース部６０５からなる。ベース部６０５は、例えば、ビーム（図示されていない）に対して静止しており、あるいは、これから論じられるように、さらにビームに対して移動するように操作可能である。ロータリサブシステム６１０は、第１リンク６１５及び第２リンク６２０からなり、それらと関連して、例えば、ロータリサブシステム６１０は、第１リンク６１５及び第２リンク６２０の移動によって、ベース部６０５に対して、（図示されない）基板又はワークピースを、直線的に平行移動するように操作可能である。
【００３７】
一例では、第１リンク６１５は、第１ジョイント６２５を経由してベース部６０５に回転可能に結合されており、そして、第１リンク６１５は、第１回転方向６２８内で第１軸６２７の周囲に回転するように操作可能である（例  第１リンク６１５は、第１ジョイント６２５に関して、時計方向又は反時計方向に回転するように操作可能である）。第２リンク６２０は、さらに、第２ジョイント６３０を経由して第１リンク６１５に回転可能に結合されており、第２ジョイント６３０は、第１ジョイント６２５から所定距離Ｌだけ離れている。第２リンク６２０は、さらに、第２回転方向６３３内で第２軸６３２の周囲に回転可能である。第１リンク６１５及び第２リンク６２０は、例えば、さらに、離れて回転するように操作可能であるが、だが、通常は、第１及び第２のそれぞれの平面（図示されない）に平行であり、そして、第１及び第２の平面は、それぞれ第１軸６２７及び第２軸６３２に垂直である。
【００３８】
第１リンク６１５及び第２リンク６２０は、第１ジョイント６２５及び第２ジョイント６３０それぞれの周囲で、第１回転経路６３４及び第２回転経路６３５で３６０度回転するように操作可能とするか、又はしなくてもよい。しかしながら、第１回転方向６２８は、通常、第２回転方向と反対であり、そして、第２リンク６２０と関連するエンドエフェクタ６４０は、第１リンク６１５及び第２リンク６２０の移動と関連する第１スキャン経路６４２に沿って、直線的に平行移動する。エンドエフェクタ６４０は、例えば、第２リンク６２０と関連する第３ジョイント６４５を経由して、第２リンク６２０に操作可能に結合され、そして第３ジョイント６４５は、第２ジョイント６３０から所定距離Ｌだけ離れている。第３ジョイント６４５は、例えば、第３軸６４８の周囲で、エンドエフェクタ６４０の回転６４７を提供するように操作可能である
【００３９】
さらに、他の例によれば、第３ジョイント６４５は、エンドエフェクタ６４０の傾き（図示されない）を提供するように操作可能であり、そして、一例では、エンドエフェクタ６４０は、通常（図示されない）第２平面に平行である（図示されない）１以上の軸の周囲に傾けるように操作可能である。
エンドエフェクタ６４０は、例えば、そこへ（図示されない）基板を固定することが可能であり、エンドエフェクタ６４０の移動が、通常、基板の移動を定める。エンドエフェクタ６４０は、例えば、静電チャック（ＥＳＣ）からなり、ＥＳＣは、エンドエフェクタ６４０に対して、実質的に、基板の特別な位置又は方位でつかみ、又は維持するように操作可能である。ＥＳＣは、エンドエフェクタ６４０の一例として記載されているけれども、エンドエフェクタは、最大荷重（例  基板）の握力を維持するために、他の種々の装置からなり、及び、全てのそのような装置が、本発明の範囲内にあるものと意図されていることは、注意されるべきである。
【００４０】
第１リンク６１５及び第２リンク６２０の移動は、例えば、第１スキャン経路６４２に沿ってエンドエフェクタ６４０を直線的に振動させるために、さらに制御することができ、基板（図示されていない）は、イオンビーム（例  第１軸６２７と一致したイオンビーム）に対して所定の方法で移動できる。第３ジョイント６４５の回転は、例えば、さらに制御可能であり、エンドエフェクタ６４０は、通常、第１スキャン経路６４２と一定の回転関係で維持される。各ジョイント間で測定される時、第２ジョイント６３０及び第３ジョイント６４５ばかりでなく、第１ジョイント６２５と第２ジョイント６３０を隔てる所定距離Ｌが、リンク長さと、通常、一致していることに注意されるべきである。そのような、第１リンク６１５と第２リンク６２０の長さの一致は、通常、例えば、第１スキャン経路６４２に沿うエンドエフェクタ６４０の、より一定の速度のような、種々の運動学的な利点を提供する。
【００４１】
図７Ａ−７Ｌは、種々の漸進的な位置での図６の回転サブシステムを説明しており、説明される例において、提示される例で第１回転方向６２８は時計方向に対応し、第２回転方向６３３は反時計方向に対応する。図７Ａにおいて、エンドエフェクタ６４０は、第１スキャン経路６４２に沿って第１位置６５０であり、第３ジョイント６４５は、第１ジョイント６２５から所定距離Ｌの約２倍の距離離れており、その結果、エンドエフェクタ６４０の最大位置６５５が定まる。第１回転方向６２８及び第２回転方向６３３それぞれで、第１及び第２ジョイント６２５及び６３０それぞれの周囲での第１リンク６１５及び第２リンク６２０の回転に関して、図７Ｂ−７Ｌに示されるように、エンドエフェタ６４０は、通常、直線様式で第１スキャン経路６４２に沿って移動できる。図７Ｇにおいて、例えば、エンドエフェクタ６４０は、第１スキャン経路６４２に沿って他の最大位置６６０にあり、第３ジョイント６４５は、第１ジョイント６２５から所定距離Ｌの約２倍離れている。図７Ｈにおいて、例えば、エンドエフェクタ６４０は、第１回転方向６２８及び第２回転方向６３３は不変のまま、第１位置６５０の方へ戻りつつあることに注意されるべきである。図７Ｌにおいて説明された位置によれば、回転サブシステム６１０は、一定の回転方向６２８及び６３３を維持している間、図７Ａの第１位置６５０に再び移動するように操作可能であり、直線状振動が続行できる。
【００４２】
図８は、図７Ａ−７Ｌの種々の位置での回転サブシステム６１０を説明しており、基板あるいはワークピース６６５（点線で描かれている）は、エンドエフェクタ６４０上にある。回転サブシステム６１０は、縮尺比で描かれてはおらず、エンドエフェクタ６４０は、目的又は明りょう化のため、基板より実質的に小さく示されている。例示的なエンドエフェクタ６４０は、例えば、ほぼ基板６６５の大きさであり得、基板６６５のための適切な支持が提供できる。しかし、ここに説明されるエンドエフェクタ６４０及び他の特徴は、種々の形状及び大きさとすることができ、そのような全ての形状及び大きさは、本発明の範囲内に含まれるものと意図されていることが、理解されねばならない。図８に示されるように、スキャニング機構６００は、エンドエフェクタ６４０の最大位置６５５と６６０の間で、第１スキャン経路６４２に沿って、どこでも直線状に振動するように操作可能である。基板６６５の反対端６６７まで移動する最大スキャン距離６６６は、エンドエフェクタ６４０の最大位置６５５及び６６０と関連している。一例では、最大スキャン距離６６６は、基板６６５の直径Ｄの２倍に等しい距離６６８よりわずかに大きい。その結果、ワークピースの最も広い部分が、イオンビームを横切って、往復スキャンされるときでさえ、ワークピース又は基板６６５は、慣性効果に対応するように、イオンビームをわずかに”オーバーシュート”させるか、又は、通過させる。
【００４３】
一例として、エンドエフェクタ６４０の方向の変化（したがって、基板６６５）は、エンドエフェクタ６４０と基板６６５の速度及び加速度の変化と関連している。イオン注入工程において、例えば、基板６６５が、通常、第１軸６２７と一致するイオンビームのようなイオンビーム（図示されない）中を通過する時、エンドエフェクタ６４０は、スキャン経路６４２に沿って実質的に一定の速度を維持することが望ましい。そのような一定の速度は、通常、イオンビーム中の移動の始めから終わりまで、基板がイオンビームに平均的に曝されるようにする。しかしながら、エンドエフェクタ６４０の振動運動によってエンドエフェクタ６４０の加速及び減速は、直線状の振動のどちらかの範囲で避けられない。イオンビームの基板６６５への露光中、エンドエフェクタ６４０の速度の変化（例  スキャン経路の方向転換中）は、例えば、基板６６５を横断して一様でないイオン注入を導く。それゆえ、通常、一定の速度が、ワークピース６６５が第１スキャン経路６４２に沿ってイオンビーム中をスキャンされるように移動する各移動範囲に対して望まれる。したがって、基板６６５がイオンビーム中を通過すると、エンドエフェクタ６４０の加速及び減速は、基板６６５を横断するイオン注入工程又は一様な線量に、実質的に影響しないだろう。
【００４４】
他の例示的特徴によれば、図９に描かれているように、スキャニング機構６００のベース部６０５が、さらに、１以上の方向に移動するように操作可能である。例えば、ベース部６０５は、移動機構６７０に操作可能に結合されており、前記移動機構は、第２スキャン経路６７５に沿ってベース部６０５及び回転サブシステム６１０を移動するように操作可能であり、第２スキャン経路６７５は、第１スキャン経路６４２に実質的に垂直である。第１スキャン経路６４２は、例えば、基板６６５の高速スキャンと関連しているということができ、そして第２スキャン経路６７５は、基板６６５の低速スキャンと関連しており、一例として、基板６６５は、第１スキャン経路６４２に沿う基板６６５の各移動に対して、第２スキャン経路６７５に沿って１以上の増分（increment）がインデックス(index)される。ベース部６０５の全体移動６７６は、例えば、基板６６５の直径Ｄの略２倍に等しい（例  少し大きい）。このように、ワークピース６６５が低速スキャン経路６７５に沿って移動する時、ワークピース６６５全体は、イオンが注入される。移動機構６７０は、例えば、直動関節及び／又はボールねじシステム（図示されない）からなってもよく、ベース部６０５は、第２スキャン経路６７５にそって滑らかに移動できる。そのような移動機構６７０は、例えば、第１スキャン経路６４２に沿ってエンドエフェクタ６４０の各振動中、イオンビーム中に基板６６５を通すことによって、エンドエフェクタ６４０上にある基板６６５に”描く（paint）”ように操作可能である。
【００４５】
ワークピース６６５が、本発明の１以上の特徴にしたがって移動される時、第１リンク６１５及び第２のリンク６２０の、それぞれの回転方向６２８及び６３３は、最大位置６５５（図７Ａ及び８）又は６６０（図７Ｇ及び８）に達する前に、通常、逆回転することは理解されるであろう。一例として、ワークピース６５５の一部分をスキャンするために、第１リンク６１５及び第２リンク６２０は、図７Ｃ−７Ｅに描かれる位置間でエンドエフェクタ６４０（したがって、そこに取り付けられたワークピース）の移動のため、単に回転させればよい。第１リンク６１５及び第２リンク６２０は、移動機構６７０が第２スキャン経路６７５に沿ってベース部６０５及び回転サブシステム６１０をインデックスした後、第１スキャン経路６４２に沿って付加的なスキャンのため、エンドエフェクタ６４０を逆行するように移動する。従来なされているように（図１）、図７Ａ及び／又は図７Ｇに描かれている最大位置未満中でエンドエフェクタ６４０を振動することは、ワークピースがイオンビームと”接触”しない時間が実質的に減少するので、処理量を増加させ、資源を節約する。
【００４６】
図１０は、本発明の１以上の特徴を実施に適したスキャニングシステム８００をブロック図で説明するものである。スキャニング機構８００は、例えば、図５に描かれたイオン注入システム５００に含まれるスキャニング機構５００に相当し、スキャニング装置６００の少なくともいくつかと、図６−９に描かれているその要素部分は、スキャニングシステム８００内に含まれている。第１回転アクチュエータ８０５は、例えば、第１ジョイント６２５と関連し、第２回転アクチュエータ８１０は、第２ジョイント６３０と関連しており、第１回転アクチュエータ８０５及び第２回転アクチュエータ８１０は、それぞれ、第１リンク６１５及び第２リンク６２０に回転力を与えるように操作可能である。例えば、第１回転アクチュエータ８０５及び第２回転アクチュエータ８１０は、図６のそれぞれ第１回転方向６２８及び第２回転方向６３３内で、第１リンク６１５及び第２リンク６２０それぞれを回転させるように操作可能である、１以上のサーボモータ又は他の回転装置を含む。
【００４７】
図１０のスキャニング機構８００は、例えば、第１、第２のアクチュエータ８０５，８１０それぞれと関連する第１検知要素８１５と第２検知要素８２０をさらに含み、第１検知要素８１５及び第２検知要素８２０は、第１及び第２のリンク６１５と６２０のそれぞれの速度又は加速度のような、位置又は他の運動学的パラメータを検知するように、さらに操作可能である。さらに、制御器８２５（例  多軸運動制御器）は、第１、第２の回転アクチュエータ８０５、８１０と、第１、第２の検知要素８１５、８２０のドライバー及び／又は増幅器（図示されない）に操作可能に結合されており、制御器８２５は、関連する制御デューテイサイクルのための第１、第２の回転アクチュエータ８０５、８１０それぞれに供給される出力（例  駆動信号）を制御するように操作可能である（例  図８に説明される最大位置６５５、６６０間でのエンドエフェクタ６４０の運動）。エンコーダ又はレゾルバのような、図１０の第１、第２の検知要素８１５、８２０は、さらに制御器８２５へそれぞれフイードバック信号８４０及び８４５を供給するように操作可能であり、アクチュエータ８０５，８１０それぞれへ駆動信号８３０、８３５は、例えば、リアルタイムで計算される。駆動信号８３０及び８３５のそのようなリアルタイムの計算は、通常、所定時間の増分（increment）で回転アクチュエータ８０５及び８１０それぞれに供給される出力の正確な調整を可能にする。
【００４８】
運動制御の一般的な考えは、エンドエフェクタ６４０の円滑な運動を提供することであり、そのため、それと関連する速度の誤差を軽減できる。他の例によれば、制御器８２５は、逆の運動学的モデル（図示されない）をさらに含み、エンドエフェクタ６４０の関節でつながった運動は、各デューテイサイクルで、ジョイント６２５，６３０にそれぞれ導かれる。例えば、エンドエフェクタ６４０の位置（したがって、そこに取り付けられるウエハ又はワークピース）は、連続的に確認され又は”追跡され”、ワークピース及び／又はイオンビームの大きさ及び／又は他の寸法の特徴が、イオンビームに対してワークピースの初期の方位と共に知られている。ビームに対するワークピースの方位は、例えば、第１、第２のジョイント６２５，６３０及び／又は第１、第２のリンク６１５、６２０の移動の関数として、更新でき（あるいは、さらに予測でき）、それら自体は、第１及び／又は第２の検知要素８１５，８２０によって供給される信号から確認される。
【００４９】
ビームに対するワークピースの相対的位置を知ることは、第１スキャン経路６４２に沿う各運動範囲または移動距離を割り当て、その結果、制御されるべき、オーバーシュートの各量（例  方向転換するワークピースと関連する慣性効果に相応するために、約１０〜約１００ミリメートルの間）を与える。これは、また、互いの間に挟まれるべき複数の複数のスキャンパターンを可能にするばかりでなく、確認される及び／又は予測されるスキャンパターンの完成を可能にする。また、第１及び第２のスキャン経路に沿う速度およびビームの大きさ及び寸法（断面積）−例えばそれは、ビーム電流及び／又はビーム強度の関数である−を知ることは、ウエハ全体を一様に覆うのに必要な第１スキャン経路に沿う多くのパスばかりでなく、決定されるべき第２スキャン経路に沿う距離を割り当てる。例えば、約１０〜１００ミリメートルの間の断面直径を有するペンシルビームは、例えば第１スキャン経路６４２に沿う振動間で第２スキャン経路６７５に沿って、約１〜１０ミリメートルの間でワークピースを移動させることを可能にする。そのようなビームは、一様なイオン注入を達成するために、ワークピースを横断して２０００パスを必要とする。このデータは、例えば、一様な範囲を達成するパターン間に必要とされる補正値（offset）ばかりでなく、ワークピース上に形成されるべき多くのスキャンパターンを決定する最適化アルゴリズムにつなげることができる。
【００５０】
上記例で論じたように、第１、第２の回転アクチュエータ８０５、８１０それぞれに供給される出力の量８３０、８３５は、少なくとも一部において、第１、第２の検知要素８１５、８２０それぞれによって検知される位置に基づいている。したがって、スキャニング機構６００のエンドエフェクタ６４０の位置は、第１及び第２のアクチュエータ８０５，８１０に供給される出力の量を制御することによって制御することができ、上記出力量は、さらに、図６の第１スキャン経路に沿うエンドエフェクタの速度及び加速度と関連している。図１０の制御器８２５は、例えば、図９の移動機構を制御するように操作可能であり、第２スキャン経路６７５に沿うベース部６０５の移動は、さらに制御できる。一例によれば、移動機構６７０の付加的な（incremental）運動（例  ”低速スキャン”運動）は、第１スキャン経路６４２に沿うエンドエフェクタの運動（例  ”高速スキャン”運動）と同調しており、その結果、上記移動機構は、イオンビーム中で（例  第１スキャン経路に沿うワークピースの方向の変化中）基板６６５の各パス後、段階的に（incrementally）移動する。
【００５１】
本発明の１以上の特徴によれば、測定要素８８０は、スキャニングシステム８００に操作可能に結合されている。測定要素８８０は、スキャンの終了、そして特にスキャンの終了で”オーバーシュート”状態の検知を容易にする。例えば、図示されてはいないが、測定要素８８０は、イオンビームのパスと一直線にワークピースの直後に置かれてもよい。このように、ワークピースは、第１スキャン経路６４２に沿って各運動範囲中で移動されるので、ビームは、スキャンの終端で測定要素（例  ファラディカップ）上に衝突するであろう。測定要素によって検出されたビーム量は、例えば、制御器８２５にフイードバックされ、このデータをワークピースの運動を制御するのに使用できる（例  アクチュエータ８０５,８１０）。例えば、ワークピースの大きさが知られているならば、ワークピースが第２スキャン方向６７５（図９）に沿ってインデックスされる間、イオンビームと出会わないように、制御器は、十分な角度でワークピースをオーバーシュートできる。もし、ワークピースは第２スキャン経路に沿ってスキャンされるとき、測定要素が、例えば、検出されるビーム量の減少を記録するなら、ワークピースは、第２スキャン経路に沿ってインデックスされるので、これは、ビームが（丸い）ワークピースを横断していることを示す。
【００５２】
したがって、ワークピースは、第２スキャン経路に沿ってインデックスされるので、ワークピースの周辺部分が、無意識に（過剰）線量にならないようにするために、ワークピースは、第１スキャン経路に沿って移動できる。同様に、もし、ワークピースの方向が、第１スキャン経路６４２（図６）に沿ってワークピースを逆方向に振動するとき、測定要素８８０がビーム電流の非常に少ないことを記録するなら、又は、もし、ビーム電流の十分な量が、非常に短い時間に検出されるなら、その時、この各運動範囲は非常に短い（例 オーバーシュートは、方向転換のワークピースと関連する慣性効果と対応するには不十分であり、それは、特に、このスキャン経路にあるワークピースの周縁又は端部で、一様でないイオン注入を生じる。）。したがって、制御器８２５は、十分な、だが無駄が多くなく、又は、過大でないオーバーシュートを達成するために、特別なスキャンのための各運動範囲を拡大することができる。このように、スキャン経路は、ワークピースの大きさと形状に類似するスキャンパターンを作るようにリアルタイムで、効率的に調整され、それで一様なイオン注入を容易にする。
【００５３】
測定要素８８０は、スキャンパターンの終了を検出するために、また、使用できる。例えば、もし、測定要素が、ワークピースが第１又は高速スキャン経路６４２に沿って逆行後、イオンビームの全強度を検出することを続けるならば、その時、これは、ワークピースが第２スキャン経路６７５の長さを完全に通り過ぎ、スキャンパターンが、完全に形成されたことを示している。したがって、ワークピースは、それから、ワークピース上に次のスキャンパターンを展開するために、第２スキャン経路に沿って逆行し、次のスキャンパターンは一様な範囲を達成する適切な量だけ、前のスキャンパターンから移相シフトされる。
【００５４】
本発明は、ある好ましい１以上の実施形態に対して開示され、記載されているけれども、等しい代替及び変形は、この明細書及び添付の図面の解釈及び理解に基づいて、他の技術において起こりうることは理解されるであろう。特に、上記記載された要素（アッセンブリ、装置、回路等）によって実行される種々の機能に関して、そのような要素を記述するために使用される上記用語（”手段”への関連を含む）は、ここに描かれた本発明の例示的実施形態で機能を実行する開示された構造に、構造的に等しくないとしても、たとえ他に示されなくとも、記載された要素の特定の機能を実行する如何なる要素（例  機能的に等しい）にも対応することを意味している。その上、本発明の特定の構造はいくつかの実施形態の一つのみに対して開示されているけれども、そのような特徴は、与えられた又は特定の応用のために望まれ、効果があるような、他の実施形態の、１以上の特徴と結合されてよい。さらに、ここで使用される例示的な用語は、最上のものというより、むしろ例を意味するものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、従来のスキャンパターンがその上に重ねられたワークピースの平面説明図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の１以上の特徴にしたがって、イオンビーム中でワークピースを移動させることによって創り出された、１以上のスキャンパターンがその上に重ねられたワークピースの平面説明図であり、それによってスキャンパターンは、ワークピースの形状に近似し、一様な範囲を提供するために交互配置される。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の１以上の特徴にしたがって、イオンビーム中でワークピースを移動することによって創り出される、１以上のスキャンパターンがその上に重ねられているワークピースの他の平面説明図であり、それによってスキャンパターンは、ワークピースの形状に近似し、一様な範囲を提供するために交互配置される。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の１以上の特徴にしたがって、イオンビーム中でワークピースを移動することによって創り出される、１以上のジグザグスキャンパターンがその上に重ねられているワークピースのさらに他の平面説明図であり、それによってスキャンパターンは、ワークピースの形状に近似し、一様な範囲を提供するために交互配置される。
【図３】図３は、本発明の１以上の特徴にしたがって、図２Ｃに描かれるようなスキャンパターンを作り出すための、スキャンされる距離対スキャン振動数のプロットである。
【図４】図４は、本発明の１以上の特徴にしたがって、イオンビーム中でワークピースをスキャニングするための、例示的な手順を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の１以上の特徴を実行するために適する例示的なイオン注入システムを説明する概略ブロックダイアグラムである。
【図６】図６は、本発明の１以上の特徴を実行するために適する例示的なスキャニング装置の平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｈ】図７Ｈは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｉ】図７Ｉは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｊ】図７Ｊは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｋ】図７Ｋは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図７Ｌ】図７Ｌは、種々の操作位置での、図６の例示的なスキャニング装置の回転サブシステムの平面図である。
【図８】図８は、第１スキャン経路に沿う例示的な運動範囲を説明する、図７Ａ−図７Ｌの回転サブシステムの平面図である。
【図９】図９は、第２スキャン経路に沿う例示的な移動範囲を説明する、図６のスキャニング装置の平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の１以上の特徴を実行するために適切な、例示的なスキャニングシステムのシステム−レベルのブロックダイアグラムである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図７Ｌ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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