(57)【要約】【課題】イオンを加工物に注入するシステム及びその方法を提供する。【解決手段】イオン注入システムにおいて、イオンを加工物に注入するために、イオンビームを発生させ、イオンビームを質量分析し、加工物に対してイオンビームをスイープ軸線に沿って上下方向にスイープ動作させる。そして、イオンビームのスイープ動作に同期して、ビーム軸線に沿って加工物を傾けて、前記加工物に対してほぼ一定の注入角度を維持する。この場合、イオンビームがウエハを横切って上下方向にスイープされるとき、ビームとともに分析開口が移動する。これにより、所望のイオンをウエハに衝突させることができ、不要な汚染物質が阻止される。【選択図】図７
2008159585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを発生させるためのビーム発生構成要素と、
前記イオンビームを質量分析するための質量分析構成要素と、
加工物に対してイオンビームをスイープ軸線に沿って上下方向にスイープ動作するための質量分析構成要素と、
加工物の上流に配置され、かつ前記イオンビームのスイープ動作に同期して移動するように構成された分析開口とを含み、
前記イオンビームの所望イオンが前記分析開口を通過し、一方、汚染物質は、前記分析開口によって阻止され、前記加工物は、イオンビームのスイープ動作に同期したビーム軸線に沿って傾けられて、ほぼ一定の注入角度が前記加工物に対して維持されることを特徴とする、イオンを加工物に注入するシステム。
【請求項２】
前記イオンビームを、スキャン軸線を横切ってスキャン動作するために、前記質量分析要素の下流に配置されたスキャン動作構成要素をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記スキャン動作構成要素は、静的で細長いリボン型イオンビームを生じさせることを特徴とする請求項２記載のシステム。  
【請求項４】
前記スキャン動作構成要素は、時間的に平均してスキャン動作されるペンシル型イオンビームを生じさせることを特徴とする請求項２記載のシステム。  
【請求項５】
１つの動作構成要素が、イオンビームをスキャンしかつスイープすることを特徴とする請求項２記載のシステム。  
【請求項６】
１つの動作構成要素は、イオンビームをスキャンし、かつ別の動作構成要素は、イオンビームをスイープすることを特徴とする請求項２記載のシステム。  
【請求項７】
前記分析開口は、１つ以上の分析プレートによって形成されることを特徴とする請求項１記載のシステム。  
【請求項８】
前記分析開口は、この開口を形成する分析プレートを動かすことによってイオンビームのスイープ動作に同期して移動することを特徴とする請求項７記載のシステム。  
【請求項９】
前記加工物を横切って生じたスキャンパターンは、前記加工物の直径と少なくとも同じ幅を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。  
【請求項１０】
イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、注入角度を測定するように構成された測定構成要素と、
この測定構成要素、スイープ構成要素、分析プレート、および加工物に接続されて作動し、かつ前記測定構成要素によって測られた測定値に応じて、前記スイープ構成要素、分析プレート、及び加工物の少なくとも１つの作動を調整するように構成された制御装置と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。  
【請求項１１】
イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、注入角度を測定するように構成された測定構成要素と、
この測定構成要素、ビーム発生構成要素、及び質量分析構成要素に接続されて作動し、かつ前記測定構成要素によって測られた測定値に応じて、前記ビーム発生構成要素及び質量分析構成要素の少なくとも一方の作動を調整するように構成された制御装置と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のシステム。  
【請求項１２】
イオン注入システムにおいて、イオンを加工物に注入する方法であって、
イオンビームを発生させ、
イオンビームを質量分析し、
加工物に対してイオンビームをスイープ軸線に沿って上下方向にスイープ動作させ、
前記加工物に対してほぼ一定の注入角度を維持するために、イオンビームのスイープ動作に同期して、ビーム軸線に沿って加工物を傾ける、各ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記イオンビームを、スキャン軸線を横切ってスキャン動作させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記スキャン動作は、静的で細長いリボン型イオンビームを生じさせることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記スキャン動作は、時間的に平均してスキャン動作されるペンシル型イオンビームを生じさせることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
リボンビームのスイープ動作に同期して分析開口を移動するステップをさらに含み、イオンビームの所望イオンが前記分析開口を通過し、一方、汚染物質が、前記分析開口によって阻止されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記分析開口を移動するステップは、前記開口を形成する１つ以上の分析プレートを移送させることを含んでいる請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、注入角度を測定し、前記加工物に対してほぼ一定の注入角度を維持するために、前記注入角度の測定値を利用する、各ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
前記注入角度の測定値は、ビーム軸線に沿って加工物を傾斜させる間、利用されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記注入角度の測定値は、イオンビームの発生及び質量分析の少なくとも一方の動作中、利用されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、イオン注入システムに関し、特に、より好ましいイオン注入を容易に実行することに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入システムは、集積回路の製造において、前駆物質として、即ち不純物を半導体基板にドーピングするために利用される機構である。このようなシステムにおいて、ドーパント材料はイオン化され、そこからイオンビームが生成される。イオンビームは、イオンをウエハに注入するために、半導体ウエハの表面に向かう。イオンビームのイオンは、ウエハの表面を貫き、所望の導電率の領域を形成する。一般的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるイオン源、磁界を用いてイオンビーム内のイオンを方向付けおよび／またはフィルタ処理（たとえば、質量分析）するための質量分析器を含むビームラインアセンブリ、及び処理される１つ以上の半導体ウエハ又は加工物を有するターゲットチャンバを含んでいる。
【０００３】
イオン注入装置は、加工物内にドーパントを配置するとともに、加工物内に注入されるドーパントの量または濃度を調整できるので利点がある。特に、イオン注入装置は、所定の利用に対して、注入されるイオンの線量及びエネルギーを変えることができる。イオン線量は、所定の半導体材料に対する所望の注入濃度を制御する。一般的に、高電流イオン注入機は、高い線量の注入に用いられ、一方、中電流イオン注入機は、低い線量の利用のために用いられる。イオンエネルギーは、接合深さ、すなわち、イオンが半導体加工物内に注入される際の深さを制御するために用いられる。
【０００４】
電子産業において、より小さく、より高い素子性能（例えば、携帯電話、デジタルカメラ等）を得るために、電子デバイスの縮小化傾向が与えられ、これらの電子デバイスに用いられる集積回路（例えば、トランジスタ）は絶えず小型化されている。さらに、半導体基板、すなわち素子が形成される加工物は、より多くの素子を同時に製造するべき、その寸法が大きくなっている。単一の半導体基板すなわち、ダイとして知られているその部分により多くの素子を収納できる能力は、製造効率及び生産量を改善する。イオン注入を制御することは、パック密度を増加させる重要な役割を演ずる。例えば、加工物に対するイオンビームの方向性（例えば、角度）に関する誤差のマージンをより小さくすることができ、また、ウエハ寸法を増加させると、適用しなければならない加速を増加させることになる。
したがって、より大きな加工物にイオンを注入する際の制御をより容易にする機構及び技術が望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、イオンを加工物に注入するシステム及びその方法を提供することを目的としている。
本発明の基本的ないくつかの構成を理解するために、本発明の単純化した要約を以下に示す。この要約は、本発明の拡張された全体の概要を示すものではない。また、本発明のキー、即ち、重要な部分を識別するためのものでもなく、本発明の範囲を正確に概説するためのものでもない。むしろ、第１の目的は、後で説明する詳細な説明の序文として単純化した形式で本発明の１つまたはそれ以上の概念を単に示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のイオンを加工物に注入するシステムは、イオンビームを発生させるためのビーム発生構成要素と、前記イオンビームを質量分析するための質量分析構成要素と、加工物に対してイオンビームをスイープ軸線に沿って上下方向にスイープ動作するための質量分析構成要素と、加工物の上流に配置され、かつ前記イオンビームのスイープ動作に同期して移動するように構成された分析開口とを含み、
前記イオンビームの所望イオンが前記分析開口を通過し、一方、汚染物質は、前記分析開口によって阻止され、前記加工物は、イオンビームのスイープ動作に同期したビーム軸線に沿って傾けられて、ほぼ一定の注入角度が前記加工物に対して維持されることを特徴としている。
【０００７】
本発明の構成によれば、イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、注入角度を測定するように構成された測定構成要素と、この測定構成要素、スイープ構成要素、分析プレート、および加工物に接続されて作動し、かつ前記測定構成要素によって測られた測定値に応じて、前記スイープ構成要素、分析プレート、及び加工物の少なくとも１つの作動を調整するように構成された制御装置と、をさらに含んでいる。
【０００８】
また、本発明の他の構成によれば、イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、注入角度を測定するように構成された測定構成要素と、この測定構成要素、ビーム発生構成要素、及び質量分析構成要素に接続されて作動し、かつ前記測定構成要素によって測られた測定値に応じて、前記ビーム発生構成要素及び質量分析構成要素の少なくとも一方の作動を調整するように構成された制御装置と、をさらに含んでいる。
【０００９】
また、イオン注入システムにおいて、本発明のイオンを加工物に注入する方法は、イオンビームを発生させ、イオンビームを質量分析し、加工物に対してイオンビームをスイープ軸線に沿って上下方向にスイープ動作させ、前記加工物に対してほぼ一定の注入角度を維持するために、イオンビームのスイープ動作に同期して、ビーム軸線に沿って加工物を傾ける、各ステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、加工物または半導体ウエハは傾斜される。そのような動作において、注入角度、すなわち、加工物に対するイオンビームの角度は、ウエハを横切ってほぼ一定である。これにより、多くの素子をウエハ上に形成することができる。イオンビームが加工物に対して上下方向にスイープされるとき、イオンビームとともに、分析開口、または、その代わりの分析プレートが移動する。
これにより、所望のイオンがウエハ上に衝突し、不必要な汚染物質は、阻止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記および関連する目的を達成するために、以下の記載及び添付の図面により、本発明の詳細な例示的な構成及び本発明を実現するために説明される。これらは、本発明の１つ以上の構成を用いる種々の方法を例示しているにすぎない。
本発明の他の構成、利点、および新規な特徴は、添付する図面にとともに以下で詳細に説明される。
【００１２】
本発明の１つ以上の構成が図面を参照して説明される。ここで、同等の参照番号は、同等の要素を指すために用いられるが、種々の構造が必ずしも寸法を同じにするものではない。説明の目的で、以下の記載では、本発明の１つ以上の構成を理解するために、多くの特定の構成例が説明されている。しかし、本発明の１つ以上の構成は、これらの特定の詳細をより少ない程度で示されていることが、当業者には明らかであろう。他の例において、良く知られた構造及び装置は、本発明の構成における説明を容易にするためにブロック図の形式で示されている。
【００１３】
ここで、「ビーム軸線」という語句は、イオンビームが移動する軸線を記載するために用いる。また、加工物を横切ってイオンビームの動きを記載するために、「スキャン動作」及び「スキャン軸線」の語句は、イオンビームが軸線回りに拡散すなわち分散する軸線を示すために用いる。これは、イオンビームが左右方向（例えばｘ方向）にスキャンすなわち移動するラインを表す。「スイープ動作」及び「スイープ軸線」の語句は、加工物全体を覆うために、拡散したイオンビームが（上下方向−ｙ方向）移動できる軸線を示すために用いられる。これらの語句は、イオンビームの形状及び動きを示すためにのみ用いられ、かつ加工物、他の構成部品、または環境に関して、これらの軸線の絶対的な方向または向きを意味するものではない。さらに、これらの軸線は、互いに直交する必要はなく、ビーム軸線は、加工物の平面でもない。
【００１４】
上述したように、半導体製造処理において、半導体ウエハまたは加工物は、荷電された粒子またはイオンを用いて注入される。イオンは、所望の電気特性を用いて中性粒子または原子から作られ、ウエハに関してイオンは正味の正電荷または負電荷による所望の電気的特徴を示す。これらの半導体処理に関連して用いられるとき、このようなイオン化された材料は、ドーピング用、またはイオン注入されるベースまたは他の層の電気的特徴を変えるためのドーパントと呼ばれ、所望の及び予想できる電気的振る舞いを有する層を生じさせる。
【００１５】
イオンビームの角度を制御するには、チャネリング及びシャドーイングを制御することが重要である。例えば、基板における有効な注入深さがチャネリングの関数である。チャネリングは、図１に示すように、イオンビーム１０４が基板の格子構造１００に遭遇するときに起こる（例えば、イオンビームが、格子構造１００の平面１１０に平行であり、例示の例では、２７個のキュービカルセル１０２が格子構造１００内に形成される）。図２は、イオンビーム１０４がいくつかの格子構造１００に遭遇し、そして、ビームが偏向され速度を遅くして、イオンが浅い深さに注入される。チャネリングの効果を和らげるために、低いイオンビームであっても、結果的に注入深さを増加させ、現代の高電流イオンビームが基板上の非結晶化された層に注入され、あるいは、基板上のアモルファス層に堆積すること、または非ドーパント種の高ドーズ量でプリ非結晶化（pre-amorphization）イオン注入法を用いることによって、イオン注入される。
【００１６】
イオンビームの角度を制御することは、また、シャドーイングを制御するために重要であり、このシャドーイング問題は、形状寸法が縮小するとより顕著となり、また、高電流の浅い注入がパッキング密度を増加させるために実行される。シャドーイングは、ウエハのある部分がほとんどドーパントイオンを受け入れない状況にあり、ウエハ上の１つ以上の隣接した特徴部分へのイオンビームの注入が阻止されることになる。
【００１７】
図３を見ると、例えば、半導体基板またはウエハ３００の一部の断面に、複数の特徴部３０２，３０４，３０６，３０８が形成されており、また、その間にそれぞれ間隔（スペーシング）３１０，３１２，３１４が形成されている。特徴部３０２，３０４，３０６，３０８は、レジスト材料またはポリシリコン材料から形成することができ、また、すべてが同一高さにある。いくつかの特徴部３０２，３０４，３０６，３０８は、他のものよりもより密接して形成され、その結果、対応する間隔３１０，３１２，３１４もより近づくことになる。
【００１８】
間隔３１０，３１２，３１４によって露出した基板３００の領域３２０，３２２，３２４は、イオン注入を介してドープされる。したがって、１つ以上のイオンビーム３３０は、ドーピングを実行するために、基板３００に向けられる。しかし、イオンビーム３３０は、基板３００の表面３４０に関してある角度に向けられ、たとえば、チャネリングを軽減する。いくつかのイオンビーム３３０は、特徴部３０２，３０４，３０６，３０８の部分（例えば、角部）によって阻止されるいくつかのイオンを有する。このように、基板領域３２０，３２２，３２４内の領域３５０，３５２，３５４は、ドーパントイオンの意図する量よりも少なく受け入れられる。特徴部３０２，３０４，３０６，３０８が、より密接され、かつそれぞれの間隔３１０，３１２，３１４がより狭くなるので、不十分にドープされた領域３５０，３５２，３５４により、基板領域３２０．３２２，３２４の部分がより大きくなる。このようなシャドーイングは、イオンビームの角度が増加すると誇張され、その結果、例えば、チャネリングを減少させる。
【００１９】
さらに、加工物を横切るほぼ一定の注入角度を維持することが重要である。例えば、半導体素子および／または集積回路の多くの複製が、特定の加工物上に形成され、そして、分割（例えば、カット）される。例えば、加工物を横切るシャドーイングおよび／またはチャネリングにおける変動（例えば、注入角度における変動による）は、異なる素子を生じさせて異なる動作を有するものとなる。これは、好ましいことではなく、消費者は、予想可能でかつ繰返し可能な素子特性を望む。
【００２０】
図４では、典型的なイオン注入システム４１０が図示され、ここで、イオン注入は、以下に記載するように制御される。このシステム４１０は、ターミナル４１２、ビームラインアセンブリ４１４、及びエンドステーション４１６を有する。ターミナル４１２は、イオンビーム４２４を生じさせ、このイオンビームをビームラインアセンブリ４１４に指向させるために、高電圧源４２２によって駆動されるイオン源４２０を含む。イオン源４２０は、荷電イオンを発生させるもので、このイオンが引き出されてイオンビーム４２４に形成される。イオンビーム４２４は、ビームラインアセンブリ４１４内のビーム経路に沿って指向されて、エンドステーション４１６に向かう。
【００２１】
イオンを発生させるために、イオン化されるべきドーパント材料（図示略）のガスが、イオン源４２０の発生室４２１内に配置される。このドーパントガスは、例えば、ガス源（図示略）発生室４２１に供給される。電源４２２に加えて、いくつかの適切な機構（図示略）が、例えば、ＲＦまたはマイクロ波励起源、電子ビーム放射源、電磁気源、および／または発生室内にアーク放電を作り出すカソード等のイオン発生室４２１内で自由電子を励起するのに使うことができる。
【００２２】
励起された電子は、ドーパントガス分子と衝突し、これによりイオンが発生する。一般的に、ここで開示するシステムでは、正のイオンが発生するが、負のイオンを発生させるシステムにも同様に適用できる。これらのイオンは、複数の引出電極および／または抑制電極４２５を含む引出アセンブリ４２３によって処理室４２１内のスリット４１８を介して制御されて引き出される。引出アセンブリ４２３は、例えば、引出電極および／または抑制電極４２５にバイアスを加えるための個別の引出電源（図示略）を含み、発生室４２１からのイオンを加速する。
【００２３】
ビームラインアセンブリ４１４は、ビームガイド４３２、質量分析器４２６、及びスキャン動作またはスイープ動作のための構成要素４３５を有する。質量分析器４２６は、約９０度の角度に形成され、（双極子）磁界を形成するように働く１つ以上の磁石（図示略）を有している。イオンビーム４２４が質量分析器４２６に入ると、イオンビームは磁界によって曲げられ、不適当な電荷質量比のイオンは排除される。さらに、あまりに大きなまたはあまりに小さな電荷質量比を有するイオンは、質量分析器４２６の側壁４２７内に偏向される。このように、質量分析器４２６は、単に、イオンビーム４２４内における所望の電荷質量比のイオンを通過させて、分析開口４３４から排出するにすぎない。システム４１０内の他の粒子と衝突したイオンビームは、ビーム強度を弱める。したがって、１つ以上のポンプ（図示略）が、少なくとも、ビームガイド４３２及び質量分析器４２６内を排気するために設けられている。
【００２４】
スキャン動作及びスイープ動作用の構成要素４３５は、例えば、１つ以上の電極、磁石および／または巻線を含み、イオンビームをスキャンおよび／またはスイープするために選択的に駆動しあるいは調整する（例えば、バイアスを加える）ことができる。１つ以上の電源４５０がスキャンニング構成要素４３５に接続されて作動し、この構成要素を選択的に駆動する。スキャンニング構成要素４３５は、質量分析器４２６からの質量分析されたイオンビームを受け入れて、そこで動作させる。一例として、スキャンニング構成要素４３５の電極プレートに、電源４５０によって印加された電圧波形により、イオンビームが、静的な、細長いリボン型ビーム（例えば、スキャンされたビーム４２４）に広がるように、イオンビーム４２４が左右方向にスキャンされる。ここで、このようなリボン型イオンビームは、少なくとも、加工物にイオンビーム自体の直径を加えた幅と同一の幅またはそれより大きい幅を有する。代わりに、スキャンニング構成要素は、時間的に平均化されてスキャンされるペンシル型イオンビームを生じさせることもできる。さらなる変更例として、スキャンニング構成要素４３５は、リボン型のイオンビームを受け入れることができる。いずれにせよ、スキャンニング構成要素４３５は、さらに、ウエハ全体がイオンで注入されるようにイオンビームを上下方向にスイープ動作させるのに役立つ。
【００２５】
図５において、２つのスキャンパターン５０２，５０４が、ウエハ５００上に重ね合わされる。これらのスキャンパターン５０２，５０４は、互いに介在して、加工物５００を横切ってイオンをより均一にドーピングさせる。理解が容易なように、一方のスキャンパターン５０４が図面上に想像線で示されている。スキャンパターン５０２，５０４の各々は、一般的にイオンビームから生じる四角形または長方形の形状を有し、スキャン軸線を横切ってスキャンされる。ここで、スキャンパターンは、加工物の直径と少なくとも同一の幅であるほぼ一定の幅を有する。このような多くのスキャンパターンは、ウエハ５００を越える大きさに形成され、スイーピング構成要素４３５（例えば、所望のドーピングレベルを確立すること）を用いて、繰り返しイオンビームをスイープ動作（ウエハの上下方向に）させる。ここで、スキャンパターンは、一般的に均一なイオン注入を容易にするために等しい量だけ間隔をあける。
【００２６】
スキャンニング構成要素またはスイーピング構成要素４３５は、ウエハまたは加工物５００（図４では参照番号４３０）にイオン注入するため、スキャン軸線を横切ってイオンビームをスキャン動作させるとともに、スイープ軸線を横切ってイオンビームをスイープ動作させることができるように記載されていることがわかるであろう。スキャンニング構成要素またはスイーピング構成要素４３５の機能は、加工物５００のウエハ（図４の参照番号４３０）にイオン注入するため、２つの個別の構成部品、すなわち、スイープ軸線を横切ってイオンビームを（上下方向に）スイープするスイーピング構成要素と、スキャン軸線を横切ってイオンビームを（左右方向に）スキャンするスキャンニング構成要素で構成される。
【００２７】
いずれの場合においても、１つ以上の電極、磁石および／または巻線が、イオンビームのスキャン動作および／またはスイープ動作を容易にするために用いることができる。一例として、スキャンニング構成要素またはスイーピング構成要素４３５の１つ以上の構成により、少なくとも部分的に作動できる。
【００２８】
この点については、ラスメル(Rathmell)他に付与された米国特許第６，７７，６９６号明細書及びベンベニステ(Benveniste)他に付与された米国特許第６，８８１，９６６号明細書に参考文献として記載され、これらの開示内容は、ここに参考として包含される。
【００２９】
図４に戻ると、イオンビーム４２４がスイープ軸線を横切って上下方向にスイープされると、ウエハまたは加工物４３０は、注入角度を維持するのに、ビーム軸線に関して傾斜される。図では、９０度の注入角度が維持されているが、適当な注入角度に維持することもできる。ウエハ４３０は、ウォームギア、駆動モータ、ソレノイド型アクチュエータ等を用いる適当な方法で回転させることができる。図４は、元の軌道に対してイオンビーム４２４が角度θだけ下方に傾けてスイープ（想像線で）することが示されている。そして、ウエハは、注入角度４３１を維持するためにビーム軸線に対して角度θ’だけ傾斜する。同様に、図６は、元の軌道に対して角度θ”だけイオンビームを上方に傾けてスイープ（想像線で）することが示され、そして、注入角度４３１を維持するためにイオンビームに対して角度θ”’だけ傾ける。  
【００３０】
イオンビームが上下方向にスイープされるとき、ウエハ４３０の傾きを動的に調整することに加えて、汚染物質を阻止するために、イオンビームが通過する分析開口４３３をイオンビームとともに移動させる。さらにイオンビームがスイープ軸線を横切ってウエハに対して上下方向にスイープ動作するとき、開口４３３を形成する阻止プレート４５１は、イオンビーム４２４とともに同期して移動する。
【００３１】
上記汚染物質は、例えば、不適当なエネルギーまたは軌道（例えば、注入角度）を有する中性化したイオンおよび／または粒子を含んでいる。阻止プレート４５１は、適当な物質から構成され、例えば、平面状、弓状、円筒状等の適当な形状からなる。この阻止プレートは、一般的にスキャン軸線の方向に長く、スイープ軸線の方向に短くなるように形成された開口またはスリットを有し、この開口を通って、好ましいイオンを含むイオンビームが通過するが、不必要な汚染物質は有効に阻止される。開口の寸法は、不純物の所望の分解能にしたがって選択され、そして、高い阻止率であれば高純度のイオンビームを生じさせ、高いビーム電流は、最小の阻止率を与える。ウエハ４３０の傾斜に伴い、阻止プレート４５１は、モータ、ウォームギア、ピストン駆動型装置等の適当な方法によって駆動することができる。開口４３３は、また、たとえば、単一プレート内に１つの開口を設けることもできる。
【００３２】
エンドステーション４１６は、例示した線量測定装置４５２を含んでいる。この線量測定装置４５２は、イオン注入動作の前に（及び全体にわたり）校正測定を容易にする。校正中、たとえば、イオンビーム４２４は、線量測定装置４５２を通過する。この線量測定装置４５２は、プロフィーラー経路４５８を横断する１つ以上のプロフィーラー(profiler)４５６を含む。これにより、ビームのプロフィールを測定する。プロフィーラー４５６は、たとえば、たとえば、ファラデーカップ等の電流密度センサを含み、線量測定装置は、一例では、ビーム密度分布及び角度分布の両方を測定することができる。このことは、Ｒ.Ｄ.ラスメル(Rathmell)、Ｄ.Ｅ.カメニッツア(Kamenitsa)、Ｍ.Ｉ.キング（King）、及びＡ.Ｍ.レイ(Ray)による日本国、京都で発行されたイオン注入の国際会議でのＩＥＥＥ会報３９２−３９５（1998年）に記載され、また、発明の名称「イオン注入のビーム角度校正法」と名づけられたラスメル他の米国特許出願番号第１１／２８８、９０８号による米国特許出願、及び発明の名称「ウエハに対するイオンビームの方向性を定めかつ角度誤差を正すための手段」と名づけられたラスメル他の米国特許出願番号第１１／２９０，３４４号による米国特許出願に記載されており、これらの全体について、参考文献としてここに包含する。
【００３３】
線量測定装置４５２は、命令信号を受け取り、測定値を与えるために、制御装置４５４に接続されて作動する。たとえば、コンピュータ、マイクロプロセッサ等からなる制御装置４５４は、線量測定装置４５２からの測定値を得るために作動可能であり、たとえば、ビームの注入角度を計算する。制御装置４５４は、イオンのビームが発生するターミナル４１２、さらには、ビームラインアセンブリ４１４の質量分析器４２６、スキャンニング構成要素またはスイーピング構成要素４３５（例えば、電源４５０を介して）、分析プレート４５１、及びウエハ４３０（さらに、分析プレート４５１及びウエハ４３０に関連した特別の駆動機構）に接続されて作動する。
【００３４】
したがって、これらの構成要素のいくつかは、制御装置４５４によって調整され、線量測定装置４５２によって与えられる値に基づいて所望のイオン注入が容易に行われる。例えば、イオンビームは、ウエハ（制御装置４５４内に貯蔵／載置される）に対して特定の角度に設定することができる。そして、ウエハ４３０を横切る所望の注入角度を容易にするために、分析プレートの（弓状の）動き及びウエハ４３０の傾斜により、スイープ軸線を横切るイオンビームのスイープ動作を調整することができる。線量測定装置４５２からのフィードバックは、注入角度およびこの調整（例えば、スイーピング構成要素に加えられる電圧に対する）を監視するのに役立ち、そして、分析プレート４５１の動作速度および／またはウエハ４３０の傾斜角度は、このフィードバックに基づいて、例えば、所望の注入角度を維持するように行うことができる。同様に、イオン注入は、特に、加工物の寸法（それと関連したビームの加速）が増加する場合に、加工物４３５の動きに基づいて動的に調整することができる。
【００３５】
次に図７において、ここで記載したようなイオン注入システムにおいて、イオンビームを制御するための典型的な方法７００が図示されている。この方法７００は、ここに図示され、以下で一連の動作または事象として説明されるが、本発明は、このような動作または事象の図示された手順に限定されるものでないことを理解してほしい。例えば、いくつかの動作は、本発明の１つ以上の構成に従って、ここで図示されかつ記載されたものとは異なる動作または事象とともに、異なる手順で行うことができる。さらに、図示された動作のすべては、本発明に従う方法を実行するのに必要とされるものではない。
【００３６】
方法７００は、ステップ７１０で開始され、ここで、加工物内にイオンを注入するのに用いられるイオンビームがイオン注入システムにおいて発生する。このイオンビームは、例えば、所望の幅、ドーパント種、エネルギーおよび／または電流を有するように確定される。次に、この方法は、動作７１２に進み、ここで、イオンビームは、加工物を横切る方向に、スキャン軸線に沿ってスキャンされる。ステップ７１６では、スイープ軸線に沿ってウエハまたは加工物に対して、イオンビームを上下方向にスイープさせる動作が開始される。同時に、加工物を横切る均一な注入角度を容易に得るために、スイープ動作を用いて、加工物を所望のイオンで注入するとともに、分析プレートの動きとウエハの傾きの動きが、同期した形で、ステップ７１６で開始される。
【００３７】
イオン注入動作での調整（例えば、イオンビームのスイープ動作、分析プレートの移動速度および／またはウエハの傾斜角度等に対する）は、例えば、注入角度に関して測定された読取値または測定値に基づいてステップ７１８で動的に実行される。この測定値は、例えば、所望の結果を得るために、どの調整が必要であるを確かめるために、システムの制御部品に貯蔵された所望値と比較することができる。方法７００は、その後終了するが、望ましいイオン注入を達成するためにステップを循環させるかあるいは繰り返すこともできる。
【００３８】
本発明を１つ以上の実施例に関して図示しかつ記載してきたが、この明細書と添付された図面とを読んで理解すると、他の同業者にも同等の変更や修正を見出すことができるであろう。本発明は、このような修正例及び変形例の全てを含み、また、特許請求の範囲によってのみ制限される。特に上述の構成要素（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る用語（「手段」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。
【００３９】
更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施の内のただ一つに対して開示されてきたものであるが、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わせられるものである。更に、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」及びそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれかで使用されている限り、これらの用語は、用語の『構成されている』と同様に包含されるものであると理解すべきである。
また、ここで用いられる「典型的」は、最善のものというよりも、単に一例であることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】イオンビームが格子構造の平面にほぼ平行な格子構造に向けられる結晶格子の一部を例示する斜視図である。
【図２】イオンビームが格子構造の平面に平行でない格子構造に向けられる、図１と同様な結晶格子の一部を例示する斜視図である。
【図３】距離を変えることによって分離され、かつイオン注入中に角度を変えることでシャドー効果を与えるように形成された特徴を有する半導体基板の一部分を示す断面図である。
【図４】均一なイオン注入を容易にするために、イオンビームのスイープ動作とともに加工物を傾斜させて補正する例示的なイオン注入システムを示すブロック図である。
【図５】スキャンパターンが形成されるウエハまたは加工物を示す図である。
【図６】均一なイオン注入を容易にするために、イオンビームのスイープ動作とともに加工物を傾斜させて補正する別のイオン注入システムを示すブロック図である。
【図７】イオン注入を制御する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  格子構造
１０４、４２４  イオンビーム
３００  基板
３０２，３０４，３０６，３０８  特徴部
３１０，３１２，３１４  間隔
３２０，３２２，３２４  領域
４１０  イオン注入システム
４１４  ビームラインアセンブリ
４２６  質量分析器
４３０  ウエハ
４３２  ビームガイド
４３３、４３４  分析開口
４３５  スキャン動作構成要素及びスイープ動作構成要素
４５０  電源
４５１  阻止プレート
４５２  線量測定装置
４５４  制御装置
５０２，５０４  スキャンパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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