(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のイオンビーム角度検出器を収容するように形成された処理室と、
１つ以上の軸線回りに調整可能となり、かつ１つ以上のウエハを収容するように形成された処理支持構造体とを含み、
前記イオンビーム角度検出器の各々が、前記処理支持構造体に取り付けられたビーム識別構造体を含み、さらに、
前記処理支持構造体は、前記イオンビーム角度検出器によって検出されたイオンビーム角度に基づいて較正されるように操作可能であり、
前記１つ以上のイオンビーム角度検出器の各々は、
電荷コレクタと、
この電荷コレクタ上に形成され、かつ前記電荷コレクタの一部分を露出する軸線に沿う第１の径の開口を有する絶縁層と、
この絶縁層上に形成される前記ビーム識別構造体としてのチューブ部分であって、この部分が接地され、かつ前記軸線に沿う開口を有しており、この開口によって、イオンが軸線に沿って移動し、前記電荷コレクタの露出部分に前記イオンを衝突させて前記露出部分上に電荷を形成し、かつ前記イオンが軸線から外れて移動し、前記電荷コレクタの露出部分に前記イオンを衝突させて電荷の少なくとも一部分を失うようにした前記チューブ部分と、を含むことを特徴とするイオン注入システムのエンドステーション。
【請求項２】
前記処理室を支持し、かつ１つ以上の軸線回りに前記処理支持構造体の調整を支持するチャンバー取付部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項３】
前記処理支持構造体は、複数のウエハを支持するように操作可能なマルチウエハ処理ディスクまたはイオン注入のための単一ウエハプラテンからなることを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項４】
１つ以上の軸線は、それぞれ、α軸線及びβ軸線を含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項５】
１つ以上のイオンビーム角度検出器を収容するように形成された処理室と、
１つ以上の軸線回りに調整可能となり、かつ１つ以上のウエハを収容するように形成された処理支持構造体とを含み、
前記イオンビーム角度検出器の各々が、前記処理支持構造体に取り付けられたビーム識別構造体を含み、さらに、
前記処理支持構造体は、前記イオンビーム角度検出器によって検出されたイオンビーム角度に基づいて較正されるように操作可能であり、
前記１つ以上のイオンビーム角度検出器の各々は、
電荷コレクタと、
この電荷コレクタ上に形成され、かつ前記電荷コレクタの一部分を露出する軸線に沿う第１の径の開口を有する絶縁層と、
この絶縁層上に形成される前記ビーム識別構造体としてのチューブ部分であって、前記軸線に沿う開口を有しており、この開口によって、イオンが軸線に沿って移動し、前記電荷コレクタの露出部分に前記イオンを衝突させて前記露出部分上に電荷を形成し、かつ前記イオンが軸線から外れて移動し、前記チューブ部分に前記イオンを衝突させて電荷を蓄積するようにした前記チューブ部分と、を含むことを特徴とするイオン注入システムのエンドステーション。
【請求項６】
前記処理支持構造体は、１つ以上の軸線回りに配置された前記１つ以上のイオンビーム角度検出器を介して較正されることを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項７】
前記処理支持構造体は、１つ以上の軸線回りに配置された前記１つ以上のイオンビーム角度検出器を介してその場で較正されることを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項８】
前記イオンビーム角度検出器は、イオンビームの走査範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項９】
前記イオンビーム角度検出器は、イオンビームの走査範囲外に配置されていることを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項１０】
前記１つ以上の角度検出器の各々は、
前記処理支持構造体上に取付けられ、この処理支持構造体内に形成される開口に整合し、この開口とともにイオンが通過できるようにする通路を形成する前記チューブ部分と、
前記チューブ部分と前記開口を通過するイオンを受け取るように形成され、前記チューブ部分と前記開口を通過するイオンの量に応じた信号を供給するセンサ機構とを含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項１１】
前記センサ機構は、前記処理支持構造体の下流に配置されたファラデーを含み、このファラデーは、前記処理支持構造体に形成された前記開口を通過した後の電荷量を維持する電荷イオンの関数としてイオンビームを測定することを特徴とする請求項１０記載のエンドステーション。
【請求項１２】
前記センサ機構は、前記処理支持構造体の下流に配置される前記電荷コレクタを含み、この電荷コレクタは、前記処理支持構造体に形成された前記開口を通過した後の電荷量を維持する電荷イオンの関数として電荷を集めることを特徴とする請求項１０記載のエンドステーション。
【請求項１３】
前記１つ以上の角度検出器の各々は、
前記処理支持構造体上に取り付けられて、この処理支持構造体に形成される開口列に整合しており、前記開口列とともに、イオンの通過を可能にする通路の列を形成する、ビーム識別構造体としてのチューブ列と、
前記通路の列を通過するイオンを受け取るように形成され、通過後の電荷を維持する電荷イオンの関数としてビーム電流を測定するためのセンサ機構と、を含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項１４】
前記１つ以上の角度検出器の各々は、
前記処理支持構造体上に取り付けられて、この処理支持構造体を貫通する孔の列と一直線上にあり、前記孔とともに開口を形成するチューブ列と、
各々が、前記チューブ列の１つに関連し、かつイオンビームの一部分と関連しており、前記開口を通過した後、電荷を維持する電荷イオンの関数としてビーム電流を測定する複数のファラデーと、を含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項１５】
前記１つ以上の角度検出器の各々は、
プロファイルホールによって開口を定め、前記ビーム識別構造体としての処理支持構造体を通って延びるホール列と、
前記プロファイルホールを通過するイオンを受け取るように形成され、かつこのプロファイルホールを通過する電荷イオンの電荷量に応じた信号を供給する１つのセンサ機構と、を含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項１６】
前記１つ以上の角度検出器の各々は、
プロファイルホールによって開口を定め、前記ビーム識別構造体としての処理支持構造体を通って延びるホール列と、
前記プロファイルホールを通過するイオンを受け取るように形成される前記プロファイルホールの１つと関連し、かつ各々が、前記プロファイルホールを通過する電荷イオンの電荷量に応じた信号を供給する複数のセンサ機構と、を含むことを特徴とする請求項１記載のエンドステーション。
【請求項１７】
入射イオンビームに対して処理支持構造体を較正する方法であって、
少なくとも注入角度を含むイオン注入処理パラメータを選択し、
少なくとも部分的な前記イオン注入処理パラメータ及び角度注入電荷データに基づく１つ以上の角度検出器に対する受入可能な電荷量の範囲を決定し、
前記イオン注入処理パラメータに従ってイオン注入処理を開始し、
前記イオン注入処理中、前記１つ以上の角度検出器からの電荷量を監視し、
前記イオン注入処理中に、電荷量の受入可能な範囲の外側で得られる電荷量に基づく前記イオン注入処理パラメータを適切に修正する、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記イオン注入処理を開始する前に、処理ディスクを較正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記イオン注入処理パラメータを修正するステップは、第１、第２角度値を、決定したオフセット値によって調整することを含んでいる請求項１７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、半導体素子の製造およびイオン注入、特に、セットアップまたはその場でのイオンビーム入射角度を較正、検出、および／または修正することに関する。
【背景技術】
【０００２】
物理的処理であるイオン注入は、半導体および／またはウエハ材料に選択的に不純物を注入して半導体素子を製造するのに用いられる。そのため、イオン注入の動作は、不純物と半導体材料との間の化学的相互作用に頼る必要がない。イオン注入では、不純物原子／分子は、イオン化され、加速されてイオンビームを形成し、質量分析され、そして、ウエハを横切って走査する。すなわち、ウエハはイオンビームにより走査される。ドーパントイオンは、物理的にウエハに衝突し、ウエハ表面に進入し、そのエネルギーに関係した深さでウエハ表面の下方に留まる。
【０００３】
イオン注入システムは、複雑なサブシステムの集合であり、各サブシステムは、ドーパントイオンの特別な作用を実行する。ドーパント成分は、ガスまたは固体の状態でイオン室内に配置され、適当なイオン化処理によってイオン化される。１つの例示的な処理では、イオン室は、低圧力(真空）に維持される。イオン室内には、フィラメントが配置され、加熱されることにより、フィラメント源から電子が放出される。負に帯電した電子は、イオン室内で正に帯電したアノードに引き寄せられる。フィラメントからアノードへの移動中、電子は、ドーパント要素（例えば、分子または原子）と衝突し、分子内の成分から正電荷のイオン群が作り出される。
【０００４】
一般的に、他の正イオンは、所望のドーパントイオンに加えて作り出される。所望のドーパントイオンは、分析、質量分析、選択、すなわちイオン分離と呼ばれる処理によって多数のイオンから選択される。この選択は、イオン室からのイオンが移動する磁界を作り出す質量分析器を用いることにより達成される。多数のイオンは、比較的高速度でイオン室を出て、磁界によってアーク形状に曲げられる。このアーク形状の曲率は、個々のイオンの質量、速度および磁界の強さによって決められる。分析器の出口は、１つのイオン種、所望のドーパントイオンのみが質量分析器から出ることを可能にする。
【０００５】
加速システムは、ウエハ表面を貫通するために、所望のドーパントイオンを所定の運動量（例えば、ドーパントイオンの質量にその速度を乗算したもの）で加速または減速するために用いられる。加速のために、このシステムは、一般的に、その軸線に沿って環状の強力な電極を備えた直線構造を有している。ドーパントイオンが加速システム内に入ると、イオンは加速される。
【０００６】
しかし、電位に関する多数の問題がイオン注入処理中に発生し、半導体素子の損傷および／または破壊を生じることになる。イオン注入中に発生する１つの電位問題は、ウエハ表面上の電荷量（ウエハ電荷量）が受け入れ難い値になることである。例えば、イオンビームは、過度の正電荷を運び、ウエハ表面に帯電すなわち蓄積される。この正電荷は、ウエハ表面、バルク、イオンビーム、構造体、層等において電子と結合して中性粒子を作り出し、素子の性能を低下させまたは破壊することができる。更に、過度の電荷蓄積は、制御されない方法で、半導体素子の構成部品に印加される電圧および／または電流を生じさせ、これにより、素子を損傷させる。
【０００７】
イオン注入中に発生する別の電位問題は、注入角度を正しくできないことである。一般的に、イオン注入は、ウエハ表面に対して特定の角度で実行される。注入角度誤差または較正誤差が生じる（例えば、処理設備が適切に較正されない）と、イオン注入は、意図したものとは異なる角度、位置、および／または深さで実行されることになる。このような誤差は、イオン注入プロファイルを好ましくない方向に修正し、所定領域をドープすることができず、不純物を不必要な領域に注入し、素子構造を損傷し、更に、正しくない深さ等でドーピングすることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の１つまたは他の構成を基本的に理解するために、以下において、本発明を単純化して要約する。
この要約は、本発明の外延的範囲を示すものではなく、また本発明の要部すなわち主要な構成を識別することを意図するものでもないし、また本発明の範囲を正確に規定するものでもない。さらに、この要約の主たる目的は、後で、より詳細に説明する記述の序文となるように、単純化した形で本発明の概念を明らかにすることである。
【０００９】
本発明は、イオン注入処理前および／または処理中に、角度誤差を監視しかつ補正することにより、半導体素子の製造を容易にすることを目的とする。また、他の目的は、ウエハ上の注入結果を測定することなく、入射するイオンビームに対して処理ディスク（処理支持構造体）またはエンドステーションを較正することによって半導体素子の製造を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、イオンの入射角度の関数として荷電したイオンが通過するイオンビームの入射角度検出器を用いる。電荷イオンは、イオンビームの入射角度の関数である信号（ビーム電流またはチャージ電位）を発生する。本発明の角度検出器は、正確でかつ信号対ノイズ比を増加させることができるアスペクト比の開口を有する。これらの１つ以上の角度検出器は、イオン注入装置の製造処理工程前に、処理ディスク、ウエハ、および／または入射イオンビームに対して加工物を保持するエンドステーションを較正するために用いることができる。この較正中、角度検出器は、直交軸線の回りおよび一般的にウエハのねじれ及び傾斜に関する所謂α及びβのオフセット角に対する値を提供する。
【００１１】
一般的に、ウエハまたはディスク表面にほぼ直交する入射イオンビームは、最も大きい値を呈する。これらの設定した／測定されたピーク値に基づいて、角度誤差が検出され、そして補正値が決定される。
【００１２】
半導体素子製造のためのイオン注入処理中、角度検出器は、その場での補正を実行すべきである場合、以前および／または予想される電荷量と比較できる値を与えることができる。処理中の角度誤差を識別するために、角度オフセット値を含む処理パラメータは、識別された角度誤差を少なくとも部分的に訂正するために変更または調整される。
【００１３】
本発明の１つの構成によれば、角度検出器は、イオンの入射角に応じて電荷イオンが通過するチューブ部分と、電荷イオンを蓄積するキャパシタまたは検出器部分を含んでいる。チューブ部分は、正確でかつ信号対ノイズ比を増加させることができるアスペクト比を有する。角度検出器は、種々の角度オフセット角のためのピーク電荷値を与える。一般的に、ウエハまたはディスク表面に対してほぼ直交する入射イオンビームは、最大のピーク値を呈する。これらの設定した／測定されたピーク値に基づいて、角度誤差が検出され、そして補正値が決定される。
【００１４】
本発明の他の構成によれば、角度検出器は、イオンの入射角に応じて電荷イオンが通過するチューブ部分及びプロファイルホール(profile hole)と、このチューブ部分及びプロファイルホールによって定められた開口を通過する電荷イオンに従ってビーム電流を測定するディスクファラデーとを含んでいる。
【００１５】
開口は、正確でかつ信号対ノイズ比を減少できるアスペクト比を有する。角度検出器は、種々の角度オフセット角のためのピークビーム電流値を与える。一般的に、ウエハまたはディスク表面に対してほぼ直交する入射イオンビームは、測定された最大のビーム電流値を生じる。これらの設定した／測定されたビーム電流値に基づいて、角度誤差が検出され、そして補正値が決定される。
【００１６】
上述の及び関連した目的を達成するために、本発明の詳細な例示的構成を示す記載及びこれに添付する図面が与えられている。これらは、種々の方法のうちの僅かであるが、これらは、本発明の原理を用いるものである。本発明の他の構成、利点、及び新規な構成が明らかになり、図面を参照して本発明の詳細な記述から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、図面を参照して記載され、全体を通して同一の参照番号は、同等の要素に対して用いられる。当業者には、図面および以下の記載された本発明は、例示的なものであって、これらに限定されるものではないことが明らかであろう。
【００１８】
本発明は、１つ以上のイオンビーム入射角度検出器を用いて、以下で論じるように、イオン注入処理中に、角度誤差を監視しかつ補正することによって半導体素子製造を容易にする。さらに、本発明は、１つ以上の入射角度検出器を再度用いることによってウエハ上の注入結果を測定することなく、入射イオンビームに対して処理ディスクを較正することによって半導体素子製造を容易にする。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の構成に従うビーム入射角度検出器１００の断面図が示されている。この角度検出器１００は、ビーム入射角に応じた電荷を集めることによりイオン注入システム用のイオンビームの角度誤差を検出および／または識別する。角度検出器１００は、ウエハが一般的に配置される処理領域またはそれに代わりウエハが一般的に配置されない非処理領域において、一般的にエンドステーションの処理ディスク上に配置される。この角度検出器１００は、処理ディスク上に配置された多数のビーム入射角度検出器の１つであり、すなわち、角度検出器１００は、処理ディスク上に配置された唯一の角度検出器となることができる。さらに、角度検出器１００は、電荷監視装置として選択的に機能することができ、この角度検出器１００は、処理中の電荷形成を監視し、これにより、応答すべき修正動作が可能になる。
【００２０】
角度検出器１００は、電荷コレクタ１０１と、この電荷コレクタ１０１上に配置されたチューブ部分１０８を含む。電荷コレクタ１０１は、第１プレート１０３、この第１プレート上に形成された誘電体層１０４、及びこの誘電体層上に形成された第２プレート１０６を含んでいる。第１プレート１０３及び第２プレート１０６は、金属（例えば、アルミニウム）等の導電材料から構成される。誘電体層１０４は、ＳｉＯ2（二酸化けい素）の誘電体材料または人工の誘電体（カプトン[Kapton]、メイラー[Mylar]等）からなる。
【００２１】
チューブ部分１０８は、イオンビーム１１８からの電荷イオンが電荷コレクタ１０１を通過できるような開口１１０を有する。チューブ部分１０８は、金属（例えば、アルミニウム）等の導電材料からなり、アースに接続される。代わりに、このチューブ部分１０８は、本発明に従って、いくつかの他の電圧値にバイアスすることができる。その結果、チューブ部分に衝突するイオンは、電荷（例えば、正負に関わらず）を失うことになる。チューブ部分１０８は、本発明で用いられる、多数の適切なビームを識別する構造体の１つである。
【００２２】
絶縁層１０７が、キャパシタ１０１とチューブ部分１０８との間に配置され、キャパシタ１０１の第２プレート１０６からチューブ部分１０８を電気的に絶縁する。この絶縁層１０７は、誘電体材料または空気等の絶縁材料からなっている。更に、絶縁層１０７は、開口１１０とほぼ同軸配置され、これに関連した開口を有する。
【００２３】
またチューブ部分１０８は、高さ１１６と幅１１２を有する。そして、チューブ部分１０８の開口１１０は、絶縁層１０７の開口にほぼ同等の幅１１４を有する。最初に、電荷イオンは、開口１１０を通り、そして、チューブ部分を通過する。ビーム１１８からの電荷イオンが軸線１２０上またはこれに平行に進まないならば、チューブ部分１０８の軸線１２０から所定の角度またはオフセットされ、少なくとも電荷イオンの一部分がチューブ部分１０８の内側壁に衝突し、結果的に、それらの電荷を失う。チューブ部分１０８を通る電荷イオンは、電荷コレクタ１０１に衝突し、このコレクタは、処理ディスクの裏面上で、キャパシタに集められた電荷を一個所に集める。チューブ部分１０８の内側壁に衝突したビーム１１８からのイオンは、まだチューブ部分１０８を通過でき、そして、電荷コレクタ１０１に衝突する。しかし、そこでの電荷を利用することはできない。なぜなら、これらの電荷は、チューブ部分１０８の内側に衝突することによって消散してしまうからである。
【００２４】
代わりに、チューブ部分１０８の内側壁に衝突するビーム１１８からのイオンは、チューブ部分１０８によって集められまたは捕捉され、電荷が存在しなくなり、それゆえ、電荷コレクタに到達できない。一般的に、軸線１２０に対して入射角度がオフセットされるほど、電荷形成がますます小さくなる。その結果、より大きな電荷量は、上限の入射角度を示す。すなわち、ビームは、軸線１２０にほぼ平行である。
【００２５】
角度検出器１００は、チューブ部分の高さ１１６と開口幅１１４の比として定められるアスペクト比を有する。このアスペクト比は、適切数および／または最低数のイオンが開口１１０を通過し、そして、表面に対して非整合であることが識別できるように選択されなければならない。一般的に、大きさ、高さ１１６、チューブ部分の幅１１２、開口幅１１４、及びアスペクト比は、アライメントまたは非アライメントの精度を失うことなく十分な信号が得られるために十分なイオンが通過するように選択される。さらに、チューブ部分１０８は、円筒形状として図示されているが、本発明は、種々の断面形状および／または寸法（例えば、円形または他の多角形）がチューブ部分１０８として適していると考えられ、これらは、十分な信号強度及びアスペクト比の選択を可能にするものとなっている。
【００２６】
角度検出器１００の導電部分は、一般的に、アルミニウム等の金属からなり、シリコン被膜等の半導体処理に対応できる材料が被覆されている。一方、スパッタリング形式の処理は、イオンがアルミニウム等の材料に衝突することから生じ、エンドステーション、処理ディスク、ウエハ及び同等物を損傷させかつ汚染する。
【００２７】
しかしながら、本発明にしたがって他の材料も使用することができる。更に、現存する電荷モニタが、チューブ部分（例えば、電荷モニタの接地面上にチューブ部分を取り付けることによって）を含むように適合および／または形作られ、これにより、本発明に従う角度検出器になる。
【００２８】
上述した例示は、本発明のバッチ処理またはマルチウエハ用エンドステーションにおいて説明されるが、本発明は、単一のウエハシステムに用いることができ、また、このような代替物も本発明の範囲内にあると考えられる。
【００２９】
図２を参照すると、イオン注入装置用のエンドステーション２００が、本発明の構成に従って斜視図で示されている。このエンドステーション２００は、イオン注入処理を正確に実行することが可能であり、これによって半導体素子の製造を容易にする。
【００３０】
エンドステーション２００は、処理室２０２と、この処理室を支持するチャンバー取付け部２０１を少なくとも含んでいる。処理室２０２は、多数のウエハ２０６を保持する処理ディスク２０４と、エンドステーションをイオンビームに対して１つ以上の軸線の回りに駆動可能にする屈曲自在なステンレス製のベローズ２０８とを含む。ウエハ２０６は、走査／処理領域内にある処理ディスク上に配置され、この領域内においてイオンビームがイオン注入処理中に通過できるようになっている。処理ディスク２０４は、ディスクの傾斜及びねじれに関係する直交軸線２１０,２１２(α軸線とβ軸線）の回りに回転可能である。
イオン注入処理の動作中、処理ディスクは、特定の素子が製造される時に変化できる速度で回転軸２１４の回りに回転し、そして、イオン注入が実行される。
【００３１】
例示する速度は、1200回転／分（rpm)であるが、本発明にしたがって他の適当な回転速度を用いることができる。イオン注入処理の動作中、イオンビーム２２０は、垂直方向２１０に処理ディスク２０４を横切って走査される。このイオンビーム２２０は、イオンビームによって走査される領域内に配置されるウエハ２０６を横切って走査される。
【００３２】
処理ディスク２０４は、さらに１つ以上のビーム角度検出器２２２を含み、この検出器は、処理ディスクに対するイオンビーム２２０の角度の関数である電荷ポテンシャルに関連した測定値を与える。角度検出器２２２は、走査領域内に配置されるか、一般的な走査／処理領域の外側でイオンビーム２２０が到達できる領域内に配置される。また、イオンビーム２２０は、１つ以上のビーム角度検出器２２２を横切って走査する。ビーム角度検出器２２２は、電荷モニタとして選択的及び付加的に動作でき、この検出器２２２は、電荷形成（正電荷または負電荷）を検出し、かつスレッショルド値を越える電荷形成がある場合に補正動作を開始する。この補正動作は、過度の電荷形成に対して、電荷形成を受入れ可能なレベルに減少させるように適切にかつ十分に応答する。一例として、適切な補正動作は、正に荷電されたイオンビームに電子を付加して正電荷の過度の形成を減少させ、かつ電荷を中和させるようにする。
【００３３】
半導体素子の製造処理は、一般的に、特定の角度で必要とされる性能／注入を行うイオン注入処理を含んでいる。上述したように、ウエハのねじれ及び傾斜にそれぞれ関係する処理ディスク２０４は、α軸線２１０およびβ軸線２１２の回りに回転可能である。この特性は、それぞれα軸線２１０及びβ軸線２１２に関連してα及びβの角度を修正することにより、ウエハを制御された角度で注入できるようにする。イオン注入処理を実行する前に、処理ディスク２０４は、一般的に、加工物に直交するビームを表わすように、α角及びβ角をゼロに較正することができる。多数の適切な機構がこの較正に使用される。
【００３４】
１つの適切な機構は、テストウエハの組に多数のイオン注入を実行することであり、実際のイオン注入を予想されるイオン注入と比較する。多数の変化したα角及びβ角での一連の注入が、テストウエハに実行され、角度誤差を識別および／または補正する。テストウエハは、テストのために特別に処理された特定グレードのウエハ（例えば、同一のクリスタルブルー）であり、後で、半導体素子を製造するのに用いることはできない。その結果、この較正機構は、時間及び材料の点で高価なものとなる。しかし、注入深さ、さらに注入深さ及びチャネリング特性等の位置によって変化する他の特性と特徴を測定することができ、更にそれ以外のものも得ることができる。これらの測定値は、変化したα角及びβ角に対して得られると、互いに比較することができ、さらに、較正および／または角度誤差が発生したかどうかを判定するために予想／所望の結果を比較することができる。
多数の適切な測定技術を用いて、これらの特徴を測定することができる。
【００３５】
１つは、走査電子マイクロスコープ、スキャタロメトリー(scatterometry)、楕円偏光法、反射率測定法及び同等物を介してイオン注入特性を直接測定する。
他の１つは、一定のドーズ量に対する注入深さを変えるシート抵抗を測定することである。また、他の適当な技術を使用することができる。この得られた測定値は、較正誤差（角度誤差ともいう。）があるかどうかを判定するために予想結果と比較される。そして、α角及びβ角の値をゼロに較正できるように、α及びβの較正係数を決定する。その後、検証テストが実行され、較正が適切であるかが検証される。この検証が失敗すると、他の較正が実行され、更に、満足な較正が達成されるまで続けられる。
【００３６】
別の適切な機構は、ビーム角度検出器２２２を用いて、処理ディスク２０４を較正する。このビーム角度検出器２２２は、チューブ部分及び検出器（例えば電荷コレクタ）を含み、イオンビームからのイオンがチューブ部分を通過でき、検出器／キャパシタに衝突する。チューブ部分は、正確でかつ信号対ノイズ比が容易に得られるように選択したアスペクト比を有する。ビーム角度検出器２２２は、チューブ電流、さらに電荷またはピーク電荷を選択的に監視する。プローブまたは他の適当な機構を用いて、ビーム角度検出器からの電荷値を得ることができる。さらに、角度注入ボード(図示略)が、ビーム角度検出器２２２から受け取る信号／電荷値を処理する。この角度注入ボードは、電荷監視ボードに類似しており、ビーム角度検出器２２２からのピーク電荷値を個々におよび／または集合して処理して決定する。
【００３７】
一組のテストウエハまたは一組の処理ウエハが、処理ディスク上に挿入される。これらの処理ウエハは、所望のイオン注入処理をもたらすウエハである。しかし、処理ウエハは、ビーム角度検出器２２２が処理ディスク上に形成または配置され、イオンビームが、ウエハに衝突することなく較正処理中に、これらの検出器を通過することができる。α角及びβ角上の変数を含む多数の処理方法が決定される。一例として、この処理方法は、α角が一定に保持される一方でβ角が変化する範囲を含み、また、β角が一定に保持される一方でα角が変化する範囲を含んでいる。しかし、本発明に従って他の範囲及び値を用いることができることも明らかである。そして、イオン注入が、多数の処理方法に従って実行される。これらのイオン注入中に、電荷データが、ビーム角度検出器２２２によって得られる。この電荷データは、較正誤差（または角度誤差ともいう）があるかどうかを判定するために用いられる。また、α及びβの較正係数を決定する。
【００３８】
この機構は、較正誤差の検出および／または補正をするために、ウエハの測定または検査を必要としない。さらに、較正するためにウエハが存在することを必要とせず、便宜的に、イオンビームに対する損傷からウエハを保持する処理ディスク上の感知表面を保護するために存在していればよい。その結果、本発明は、ウエハがあるか否かに係らず、上記の較正を実行することを含んでいる。
【００３９】
較正に続いて、イオン注入処理が実行される。テストウエハが較正のために用いられると、処理ウエハが処理ディスク２０４上に挿入され、他の処理ウエハがすでに適所に配置される。イオン注入処理が開始されると、１つ以上の角度検出器２２２にフィードバックデータが与えられる。このフィードバックデータから、測定された電荷が、予想された測定電荷と比較することができ、これにより、イオン注入処置中の較正誤差すなわち角度誤差の指標が与えられる。同等のイオン注入処理中の以前に検出された電荷値のデータベースを用いることができ、或いは好ましくは、αおよびβのオフセットを達成するのに必要とされるオフセット値を決定するために、反復的な処理において、高機能制御システムを用いることができる。適切なオフセット量によってα角及びβ角を調整することによって、いくつかの誤差を補正することができる。制御信号(図示略)は、α角及びβ角を適切に調整するために、α及びβ角調整用モータ(図示略)に送ることができる。他の誤差は、より重大な問題を示し、テストを終了するような適切な補正動作を開始することができる。しかし、いくつかの角度誤差は、ウエハが損傷されかつ回復できないよう重大性を有する。
また、このような場合、重大な注入誤差の早期検出により、回復不能な素子／ウエハの処理をいたずらに続行することをなくすことができる。
【００４０】
図３において、本発明の構成に従う、処理ディスク３００上のビーム入射角度検出器の形状を示す平面図が図示されている。この形状において、第１角度検出器３０２、第２角度検出器３０４、及び第３角度検出器３０６が、処理ディスク３０８上の処理ウエハに対するイオン注入領域の範囲内に配置されている。さらに、多数のウエハ３１０が、図示するように処理ディスク３０８上に配置されている。また、これらの角度検出器(３０４，３０６，３０８）は、さらに、電荷検出ユニットとして作動させることができる。本発明は、特定数の角度検出器に限定されるものではなく、処理ディスクのスペースによって制限される範囲で、必要な数の検出器を設けることができる。
【００４１】
図３に図示された形状は、この場合のイオンビームの角度検出に適したものであり、イオンビームの走査が、設定されたα角およびβ角で、ウエハ３１０を横切り、同時に角度検出器を横切って走査され、これにより、電荷が検出器に蓄積される。この電荷形成がビーム角度検出器(３０４，３０６，３０８）によって検出される場合、電荷量の大きさが、予想したものから変化し、イオン注入処理において、角度誤差が発生しかつ導かれることになる。上述したように、角度誤差すなわち較正誤差は、多数の方法（例えば、地震、誤った較正、非アライメント、動的操縦、震動、設置不良等）において、イオン注入システムに導かれる。角度検出器(３０４，３０６，３０８）から検出された電荷は、１つ以上の電荷モニタ(図示略)からの蓄積された電荷データと比較されて、角度誤差からの電荷形成と区別する。フィードバックデータに基づいて、α角およびβ角への調整がなされる。その場での処理中に使用されるウエハ３１０は、処理ウエハである。
【００４２】
さらに、図３の形状は、半導体素子製造に用いられるイオン注入処理の前に実行される較正処理に適している。しかし、テストウエハ、ダミーウエハ、または以前に用いられたウエハは、処理ウエハの代わりのウエハ３１０として用いることができる。処理ウエハへのイオン注入による意図しない損傷および／または損傷を避けることができる。較正処理は、多数の処理方法を含み、この方法は、α角およびβ角の変化を含む。各方法は、イオン注入のための多数のパラメータ及び特性を含み、一例として、α値及びβ値（例えば、注入角）、ドーパント材料、ビーム強度、注入エネルギーレベル等）を含んでいる。一般的に、この処理方法は、互いに関してほぼ同等であるが、α値及びβ値は、個々の方法に対して変化する。一例として、この処理方法は、α角が一定に保持される一方でβ角が変化する範囲を含み、また、β角が一定に保持される一方でα角が変化する範囲を含んでいる。しかし、本発明に従って他の範囲及び値を用いることができることも明らかである。そして、イオン注入が、多数の処理方法に従って実行される。これらのイオン注入中に、電荷データが、ビーム角度検出器(３０４，３０６，３０８）によって得られる。上述したように、これらの検出器は、イオンビームの注入角度の関数である。
【００４３】
一般的に、検出器(３０４，３０６，３０８）から蓄積された電荷は、処理ディスク（例えば、ウエハ表面）に直交するイオンビームに対する場合よりも大きい。その後、この電荷データは、較正誤差すなわち角度誤差が存在するかどうかを判断するのに用いられる。
一例としてβ値が０．５では、β値が０の場合よりも蓄積電荷が大きくなる。αが一定に保持される場合、角度誤差を示す。続いて、もし較正誤差が検出されると、α及びβの較正係数が決定される。
【００４４】
上述した較正処理は、較正誤差の検出および／または補正をするために、ウエハの測定または検査を必要としない。さらに、本発明に従って、処理ディスクの変化、ウエハの形状およびウエハの数等が可能になる。また、この形状は、本発明に従って使用することができる多くの形状の１つである。
【００４５】
図４は、本発明の構成に従う処理ディスク４００上のビーム入射角度検出器の他の形状を説明するための平面図である。この形状では、第１角度検出器４０２、第２角度検出器４０４、及び第３角度検出器４０６は、処理ディスク４０８上のウエハの走査領域内に配置されておらず、通常に注入される領域内にあるボード上に配置すなわち取付けられている。更に多数のウエハ４１０が、処理ディスク４０８上に配置されている。
【００４６】
図４の形状は、半導体素子製造処理の一部としてイオン注入処理を実行する前に実行される較正処理のために特に有益である。一般的に、較正処理は、ゼロのα値及びβ値に対する角度誤差を識別、検出および補正するために実行される。角度検出器(４０２，４０４，４０６）の配置において、イオンビームがウエハ４１０を横切って走査されるので、ウエハ４１０は、較正処理中にウエハを処理することができる。イオンビーム走査領域は、角度検出器を含むがウエハを除く領域をカバーして調整される。
【００４７】
較正処理は、多数の処理法を用いており、その中にα角及びβ角の変化を含む。各処理法は、イオン注入用の多数のパラメータ及び特性を含み、例えば、α値及びβ値（注入角度等）、ドーパント材料、ビーム強度、及び注入エネルギーレベル等を含む。一般的に、多数の処理法は、互いに類似しているが、α値及びβ値は、処理法により変化する。
【００４８】
１つの例としての処理法は、α値が一定に保持される一方でβ値が変化した範囲を含み、また、β値が一定に保持される一方でα角が変化した範囲を含んでいる。しかし、本発明に従って他の範囲及び値を用いることができることも明らかである。そして、イオン注入が、多数の処理方法に従って実行される。これらのイオン注入中に、電荷データが、ビーム角度検出器（４０２,４０４及び４０６）によって得られる。この電荷データは、上述したように、イオンビームの注入角度の関数である。一般的に、角度検出器（４０２,４０４及び４０６）により蓄積された電荷は、処理ディスク（ウエハ表面等）に直交するイオンビームに対してより大きくなる。この電荷データは、較正誤差、すなわち、角度誤差が存在するかどうかを決定するのに用いられる。一例として、α値が一定であるとして、０のβ値よりも蓄積した電荷量がより大きい１．５のβ値は、角度誤差を含む。続いて、較正誤差が検出されると、α及びβの較正係数が決定される。
【００４９】
上述した較正処理は、較正誤差を検出および／または補正するために、ウエハの測定あるいは検査を必要としないことが理解できよう。さらに、本発明に従って、処理ディスク、ウエハの形状及び数などの変動が許されることも理解できるであろう。
【００５０】
図３及び図４に示す形状は本来的に１つの例示であって、本発明は、これに限定されるものではなく、その形状を単に示すものである。さらに、本発明にしたがって、角度検出器の数及び位置の変化も利用できる。例えば、１つ以上の角度検出器が、注入中（較正および／またはその場等で用いる場合）走査される領域内に配置される場合、及び１つ以上の角度検出器が、走査領域（例えば、較正に利用するために）の外側領域に配置される場合の１つとして、ある適切な形状のウエハを用いることができる。
【００５１】
続いて、図５は、本発明の構成に従うビーム入射角度検出器５００を示す平面図である。この図は、更に、角度検出器５００上を通過するイオンビームを示す。このビーム角度検出器５００は、本発明に従って利用できる多数の適切な角度検出器の１つにすぎない。このビーム角度検出器５００は、イオン注入処理中、電荷検出器としても用いることができる。検出器５００は、図で示すように、開口５０３を有するチューブ部分５０２を含む。チューブ部分５０２および開口５０３は、円筒形状に図示されている。しかし、他の形状（例えば、四角形、長方形、三角形等）が、チューブ部分５０２および開口５０３の断面形状として用いることができ、また、本発明に従っていろいろなものが考えられる。
【００５２】
イオン部分５０６、ここは、正に荷電されており、イオンビームのイオンは、開口部分５０３内に配置されている。電子部分５０４は、開口部５０３の外側に示されている。その結果、正に荷電されたイオン５０６のみに実質的に関係した電荷量が得られ、この電荷量に最低限度影響を与える電子を有する。このような設備は、検出された電荷またはそのほぼ最大値の電子を少なくとも部分的に取り除くことによって、較正及び角度誤差調整を容易にする。
【００５３】
図６を参照すると、ビーム入射角度検出器５００が、本発明の構成に従って図示されている。この検出器５００は、チューブ部分５０２と、この部分を貫通する開口５０３とを含む。開口５０３は、ベースを介して絶縁層５０６に延びている。チューブ部分５０２は、その中で衝突する電荷イオンの電荷が失われるように接地されている。チューブ部分５０２は、チューブ部分に衝突するイオンの電荷が、少なくとも部分的に消散するように、ある電圧または他の形式の電気接続部によりバイアスされる。絶縁層５０６のために、チューブ部分５０２は、電気的に電荷コレクタから分離される。電荷コレクタは、第１プレート６０６と、レシーバ６０８と呼ばれる第２プレートとからなる。
【００５４】
他の実施形態において、チューブ部分は、チューブ内に捕捉または集められたイオンが内壁に衝突する代わりに、接地されるかまたはバイアスされるものであっても、そうでなくてもよい。このような一例において、チューブ部分を通る軸線に対する入射イオンビーム角度に基づいて、選択された数のイオンが、電荷コレクタまたはチューブ部分の底部近く到達する一方、残りのイオンが、チューブ部分によって集められる。
【００５５】
チューブ部分５０２、ベース５０７、及びレシーバ６０８に加えて、角度検出器５００は、さらにレシーバ接続部６１４、及びレシーバ６０８用のピックアップ接続部６１２を含んでいる。検出器５００のハウジング６０４は、一般的に、アースにバイアスされ、ハウジングピックアップ接続部６１４を有する。動作中、このピックアップ（６１２及び６１４）は、集められた電荷を測定するために、電荷コレクタを介して用いられ、これによりピーク電荷値が得られる。
【００５６】
角度検出器５０２は、１つ以上の適当な材料から形成することができる。角度検出器アセンブリ５００として用いることができる１つの好ましい材料は、アルミニウムである。この角度検出器アセンブリ５００は、１つ以上のアルミニウム部材から形成または成形される。更に、このビーム入力角度検出器５００は、イオン注入中に起こるスパッタリングを避けるために、シリコン等の半導体材料で被覆することができる。このような被覆なしで、検出器に衝突するイオンは、原子または分子（例えば、アルミニウム等の）を移動させ、処理ウエハを含むエンドステーションにおいて、それらをスパッタリングにより別の場所に堆積させる。
【００５７】
図７は、処理ディスク７００の一部を示す平面図であり、本発明の構成に従ってイオンビーム７０２を介して処理ディスクの経路または走査領域を示している。処理ディスク７００は、イオンビームにより走査され、この例では、図７に示すように垂直かつ回転(radial)方向に走査される。イオンビームの中心部７０４は、ほぼ正に荷電したイオンからなる。イオンビーム７０２の外側部分７０６は、主に電子からなる。イオンビーム７０２は、半導体素子製造処理の一部として、較正処理またはイオン注入処理用に使用することができる。
【００５８】
処理ディスク部分７００は、一対のウエハ７０８及びイオンビーム角度検出器７１０を含む。角度検出器７１０は、本発明の構成における一対のウエハ７０８間に配置される。しかし、本発明は、上述したように、角度検出器を他の位置及び形状で配置することもできる。
【００５９】
イオンビーム７０２は角度検出器７１０を通過するので、角度検出器７１０は、最初、主として電子７０６からなる外側部分による負の電荷を得る。イオンビーム７０２の角度検出器への進入が続くと、ビームの中心部分７０４、すなわちビームの質量中心は、正の電荷イオンからなり、角度検出器を通過するので、得られた電荷は、負から正に変わる。
更にイオンビーム７０２が進入するので、外側部分が優って再び負の電荷が得られるようになる。このサンプル電荷特性は、上述されている。
【００６０】
図７の処理ディスク７００の部分は、例示のために設けられたもので、本発明を制限するものではなく、特定のイオン注入に対するものであることが理解できよう。例えば、単一ウエハ用のプラテンシステムが、本発明の範囲内にあるものとして、使用できるものと考えられる。
【００６１】
図８は、本発明の構成に従うビーム入射角度検出器上に蓄積される電荷を示すグラフ８００である。グラフ８００上のライン８０２は、本発明に従うビーム入射角度検出器を通る例示的なイオンビームの通過／走査を示している。このグラフ８００から最大電荷量を得ることができるので、可能な角度誤差の識別を容易する。このグラフは、０から始まるＸ軸に時間をとり、Ｙ軸は、電荷値／ピーク電荷値を表わす。互いに対する相対電荷値は、角度誤差が存在することを判断するために用いられ、補正値を決定する。
【００６２】
イオンビームは、最初角度検出器を通過するので、ビームの外側部分に配置される電子によって、角度検出器は、参照符号８０６で示すように、負の電荷を得る。ビームが検出器に順次進入すると、角度検出器の電荷は負から正に変わり、更に正の電荷が多くなる。最終には、正に荷電したイオンからなるビームの中心部が、角度検出器を通過するので、参照符号８０４で示すように、角度検出器に最大電荷値が残ることになる。その後、電荷は減少し、ついには、参照符号８０２で示すように、角度検出器を通過するイオンビームの外側部分が実質的に電子からなるので、再び負となる。この処理は、イオンビームの質量中心部分が参照符号８０８で角度検出器を通過するので、再び繰り返される。
【００６３】
図９は、本発明の構成に従う角度検出器を介して、第１の、すなわち多数のα値に対して得られるピーク電荷値の例を示す図である。このグラフは、本発明に従う１つ以上のイオンビーム角度検出器を用いる較正処理の結果を示している。第２の、すなわち、β値は、ほぼセロの非較正値において一定に保持されている。α値、ALPHA_0、ALPHA_1、ALPHA_2、ALPHA_3、ALPHA_4は、αオフセット値の種々の値である。一例として、α値は、以下のように、ALPHA_0＝−0.5°、ALPHA_1＝0.0°、ALPHA_2＝0.5°、ALPHA_3＝1.0°、およびALPHA_4＝1.5°に設定される。最大電荷値は、各α値で得られる。平均値、中間値等の統計的平均は、誤った電荷値が得られるのを避けるために使用することができる。
【００６４】
図９のグラフは、最も良い電荷量の値を与えるものとしてのALPHA_3を示す。結果的に、ALPHA_3は、そのときの角度で、イオンの最大量がチューブ部分を下降して上部にあるキャパシタプレートに受け取られるので、較正値に対する最適な候補値である。α較正値が得られると、エンドステーションおよび特に処理ディスクは、この較正された、すなわち将来の参考値として注目されるオフセット値に調整される。較正が行われた後、修正されたα値が改善されたことを確認する検証処理が実行される。
【００６５】
図１０は、本発明の構成に従う多数のβ値のための角度検出器を介して得られる例示的なピーク電荷値を示すグラフである。このグラフは、本発明に従う１つ以上のイオンビーム角度検出器を用いる較正処理から生じる。α値は、ほぼゼロの非較正値に一定に保持される。β値は、BETA_0、BETA_1、BETA_2、BETA_3、BETA_4は、βオフセット値の種々の値である。一例として、β値は、以下のように、BETA _0＝−1.5°、BETA _1＝−1.0°、BETA _2＝−0.5°、BETA_3＝0.0°、およびBETA_4＝0.5°に設定される。最大電荷値は、各β値で得られる。平均値、中間値等の統計的平均は、誤った電荷値が得られるのを避けるために使用することができる。
【００６６】
図１０のグラフは、最も良い電荷量の値を与えるものとしてのBETA_1を示す。結果的に、BETA_1は、較正値に対する最適な候補値である。β較正値が得られると、エンドステーションおよび特に処理ディスクは、この較正値に従って調整される。較正が行われた後、修正されたβ値が改善および／または適切であるかを確認することができる。次に、付加的な較正処理がα値およびβ値に対して実行され、較正及び較正の精度が更に改善される。
【００６７】
図９と図１０は、説明的な目的のために第１に示されていることを理解してほしい。本発明に従って、他の較正処理、α値、およびβ値を使用することができる。さらに、識別されたα角およびβ角は、入射するイオンビームにほぼ直交する処理ディスクの方向を特定できることに注目してほしい。多くの場合、これらのα角およびβ角は、システムを零点で使用することができる。多くの処理法は、イオン注入がある角度で実行すべきことを必要とするが、このα角およびβ角は、始点として用いることができ、α及びβ角調整のモータ制御が、制御されかつ信頼性のある方法で所望の注入角度に到達するように、ここで決定された始点または基準点から公知の方法で変更／調整される。
【００６８】
上記及び下記に記載の先行する較正及び機能的な特徴を考慮すると、本発明に従う方法論は、図１１〜図１３および図１８においてよく理解できるであろう。一方、説明を単純化するために、図１１〜図１３および図１８の方法論は、シリアルに実行されるものと図示され説明されているが、本発明は、この説明された手順に限定されるものではなく、本発明に従っていくつかの構成が、ここで記載されたものから異なる順番および／または他の構成と同時に実行することができる。
【００６９】
図１１は、本発明の構成に従うイオン注入システムの処理ディスクに対して入射イオンビームを整合させる方法1100を説明する流れ図である。この方法1100は、テスト前のディスクに整合し、かつテスト／ダミー用ウエハを用いる。しかし、従来の処理とは異なり、この方法1100は、テストウエハ上で生じるイオン注入の検査または測定を必要としない。更に、テストウエハが損傷したり、さもなければ、テストウエハと対比して使用できないウエハが、イオン注入特性の測定に必要な処理等の他の処理に用いられることがありえる。
【００７０】
方法1100は、ブロック1102で始まり、ここで、１つ以上のビーム入射角度検出器を含む処理ディスク内にまたはその上に多数のテストウエハが配置される。回転ディスクは、イオン注入システムのエンドステーションの構成部品であり、回転軸の回りに回転可能である。さらに、この処理ディスクは、イオン注入の種々の所望に角度を可能にするために、α軸線及びβ軸線の回りに調整可能である。α軸線の角度は傾斜に関係し、β軸線の角度はねじれに関係する。角度検出器は、イオンビームの走査領域内に形作られかつ配置され、図３に示すように、動作中、イオンビームが角度検出器を通過するようになっている。本発明の他の実施形態では、他の軸線を含み、かつα軸線及びβ軸線に加えて作動可能である。
【００７１】
方法1100は、ブロック1104において、処理ディスクが、最初ほぼゼロのα値及びβ値に設定または一致させており、これにより、イオンビームは、テストウエハ及び処理ディスクにほぼ直交している。上述したように、αは、傾斜に関係した調整であり、βは、ねじれに関係した調整である。更に特定すると、傾斜は、ほぼsqrt(α2＋β2）つまり(α2＋β2）の平方根であり、ねじれは、arctan（−β/α）＋δ（ここで、α、β、δは、直交軸（δは、ウエハの垂直線回りのノッチアライナーのオフセット量(notch aligner offset)である。）単純化した例では、α角は傾斜に等しく、β角はねじれに等しい。その結果、ゼロのα値およびβ値は、処理ディスクに直交するイオンビームをもたらし、較正または角度誤差が角度検出器によって検出された最大電荷を生じる。
【００７２】
複数のαオフセット値及びβオフセット値は、他のイオン注入処理パラメータに沿ってブロック1106において決定される。このα及びβのオフセット値は、図９及び図１０に関して記載されているように、α値の増分調整値の範囲である。これらのオフセット値は、角度誤差の予想量に基づいて選択される。こうして、大きな角度誤差があると予想される場合、より大きなオフセット値が選択される。一方、比較的小さい角度誤差があると予想される場合、より小さいオフセット値が選択される。さらに、α及びβのオフセット値の数は、予想した角度誤差によって変えることができる。より大きな数のオフセット値は、角度誤差を識別しかつ適当な較正係数を得るためにより有効となることが理解できよう。イオン注入処理パラメータは、例えば、注入エネルギー、ビーム幅、ドーズ量、継続時間等を含む。一般的に、注入処理パラメータは、半導体素子製造の注入処理に用いられるものとほぼ同一となるように選択される。しかし、処理パラメータは、角度誤差検出（例えば、角度検出器の開口にほぼ等しいビーム幅を設定することにより）を容易にするために調整することができる。
【００７３】
ほぼゼロに一定に維持されるβ角度を一定に維持することにより、複数のαオフセット及び電荷測定値で実行されるイオン注入は、ブロック1108において、１つ以上のビーム入射角度検出器から得られる。ピーク電荷値は、各イオン注入および複数のαピーク電荷値で生じるαオフセット値に対して決定される。このピーク電荷値は、必ずしもイオン注入中に検出される最大電荷ではなく、平均値、平均最大電荷、平均最大電荷値等として統計的に導くことができる。
【００７４】
ほぼゼロで一定に維持される角度検出器を用いて、イオン注入は、ブロック1110において、１つ以上のビーム入射角度検出器から得られる複数のβオフセットと電荷測定値で実行される。ピーク電荷値は、各イオン注入及びβピーク電荷値を生じるβオフセット値に対して決定される。βピーク電荷値は、必ずしもイオン注入中に検出される最大電荷ではなく平均値、平均最大電荷、平均最大電荷値等として統計的に導き出される。
【００７５】
ブロック1112において、較正または角度誤差が、αピーク値の電荷及びβピーク値の電荷に基づいて存在するか否かについて決定がなされる。前に論じたように、このイオン注入は角度誤差が全くないものである場合、得られた最大値は、ゼロに等しいα及びβであるべきである。そうでなければ、角度誤差または較正誤差は、存在しており、補正されなければならない。次に、角度誤差が存在することが判明した場合、α較正値は、αピーク値の最大値を生じる複数のαオフセット値として選択され、かつβ較正値は、ブロック1114において、βピーク値の最大値を生じる複数のβオフセット値として選択される。
【００７６】
ブロック1116において、α較正値及びβ較正値は、直交軸線（例えば、ある場合には、傾斜及びねじれ）にそれぞれ適応され、検証処理が実行される。この検証処理は、単純にイオン注入を実行して、同等のピーク電荷値が得られるか、または代わりに、多数のα及びβのオフセット値を用いることができるかが確かめられる。この検証が成功すると、この方法は終了し、イオン注入システムは、適切に較正されたものと考えられる。さもなければ、この方法が再びブロック1104に戻り、処理ディスクがゼロのα値及びβ値に初期化される。
【００７７】
方法1100の変形例は、本発明に従って考えることができる。例えば、処理ディスクは、ゼロの代わりに他の値に初期化することもでき、またα及びβの両方のオフセット値は、一方を一定に保持する代わりに、各イオン注入に対して変えることができる。
【００７８】
更に、角度検出器によって得られた電荷データは、現場および／または他の較正処理に対して利用されるように、α値およびβ値およびイオン注入処理パラメータ等の他の情報に沿ってデータベースに蓄積することができる。こうして、ピーク電荷値は、データベース内のこれらの値と比較して、較正値を実証しかつ補正する。別の例では、方法1100は、第１軸及び第２軸に対して処理ディスクを整合させることができ、この第１、第２軸は、必ずしも傾斜軸線及びねじれ軸線に一致させる必要はない。
【００７９】
図１２は、本発明の構成に従って処理ディスクを整合させる方法1200を示す流れ図である。この方法1200は、テストの前に処理ディスクを整合させるので、テストウエハを必要としない。処理ウエハ、続いて注入されるこれらのウエハは、そこに形成された素子を有しており、方法1200を開始する前に処理ディスク上に配置される。1つ以上の角度検出器は、処理ディスク上に配置されるが、これらは、イオンビームの正規の走査領域の外側に配置される。この形状は、処理ウエハに影響を与えることなく処理ディスクを較正することができる。その理由は、イオンビーム角度検出器がウエハ処理領域の外側にあるからである。それゆえ、イオンビームは、角度検出器を含むが処理ウエハを除く、ある領域内に向けられる。方法1200は、図１１の方法1100と同様に、いくつかの詳細な部分は簡略化のために省略する。
【００８０】
方法1200は、ブロック1202において、開始され、多数の処理ウエハが、１つ以上のビーム入射角度検出器を含む処理ディスク上に載置される。処理ディスクは、イオン注入システムのエンドステーションの構成部品であり、回転軸の回りに回転する。更に、処理ディスクは、１つ以上の軸線回りに調整することができ、イオン注入の種々の所望の角度を可能にする。この例では、特に、傾斜軸線の角度は、αとして与えられ、ねじれ軸線の角度は、βとして与えられる。角度検出器は、イオンビームの走査領域の外側に形成されかつ配置され、動作中、イオンビームは、処理ウエハに衝突することなく角度検出器を通過する。１つ以上の角度検出器に対する適当な形状の一例が、図４に示されている。
【００８１】
方法1200は、ブロック1204において、処理ディスクがほぼゼロのα値及びβ値に最初設定され、テストウエハおよび処理ディスクにほぼ直交するイオンビームを生じる。これらの値は、処理ディスクに対してほぼ直交するイオンビームを発生し、較正または角度誤差に対して、角度検出器によって最大に検出された電荷を生じる。
【００８２】
複数のαオフセット値およびβオフセット値が、ブロック1206において、他のイオン注入処理パラメータに従って決定される。αオフセット値およびβオフセット値は、図９〜図１０に対して記載されるように、α値の増分調整の範囲である。これらのオフセット値は、予想される角度誤差の量に基づいて選択される。さらに、多数のαオフセット値およびβオフセット値は、予想される角度誤差によって変化することができる。より大きな数のオフセット値が角度誤差を識別しかつ適切な較正係数を得るためにより有効となることが理解できよう。イオン注入処理パラメータは、例えば、注入エネルギー、ビーム幅、ドーズ量、継続時間等を含む。一般的に、注入処理パラメータは、半導体素子製造の注入処理に用いられるものとほぼ同一となるように選択される。しかし、処理パラメータは、角度誤差検出（例えば、角度検出器の開口にほぼ等しいビーム幅を設定することにより）を容易にするために調整することができる。
【００８３】
ほぼゼロに一定に維持されるβ角度を一定に維持することにより、複数のαオフセット及び電荷測定値で実行されるイオン注入は、ブロック1208において、１つ以上のビーム入射角度検出器から得られる。ピーク電荷値は、各イオン注入および複数のαピーク電荷値で生じるαオフセット値に対して決定される。このピーク電荷値は、必ずしもイオン注入中に検出される最大電荷ではなく、平均値、平均最大電荷、平均最大電荷値等として統計的に導くことができる。
【００８４】
ほぼゼロで一定に維持される角度検出器を用いて、イオン注入は、ブロック1210において、１つ以上のビーム入射角度検出器から得られる複数のβオフセットと電荷測定値で実行される。ピーク電荷値は、各イオン注入及びβピーク電荷値を生じるβオフセット値に対して決定される。βピーク電荷値は、必ずしもイオン注入中に検出される最大電荷ではなく平均値、平均最大電荷、平均最大電荷値等として統計的に導き出される。本発明は、種々のα及びβのオフセット値で同時にイオン注入することを含み、また、αオフセットに対してゼロに等しいβを用いてイオン注入を実行することに制限されることなく、βオフセットに対してゼロに等しいαを用いてイオン注入を実行することも可能である。
【００８５】
ブロック1212において、較正または角度誤差が、αピーク値の電荷及びβピーク値の電荷に基づいて存在するか否かについて決定がなされる。前に論じたように、このイオン注入は角度誤差が全くないものである場合、得られた最大値は、ゼロに等しいα及びβであるべきである。そうでなければ、角度誤差または較正誤差は、存在しており、補正されなければならない。次に、角度誤差が存在する場合、α較正値は、αピーク値の最大値を生じる複数のαオフセット値として選択され、かつβ較正値は、ブロック1214において、βピーク値の最大値を生じる複数のβオフセット値として選択される。
【００８６】
ブロック1216において、α較正値及びβ較正値は、それぞれα軸線及びβ軸線に適合し、検証処理が実行される。この検証処理は、単純にイオン注入を実行して、同等のピーク電荷値が得られるか、または代わりに、多数のα及びβのオフセット値を用いることができるかが確かめられる。この検証が成功すると、この方法は終了し、イオン注入システムは、適切に較正されたものと考えられる。さもなければ、この方法が再びブロック1204に戻り、処理ディスクがゼロのα値及びβ値に初期化される。
【００８７】
方法1200の変形例は、本発明に従って考えることができる。例えば、処理ディスクは、ゼロの代わりに他の値に初期化することもでき、またα及びβの両方のオフセット値が、一方を一定に保持する代わりに、各イオン注入に対して変えることができる。
【００８８】
更に、角度検出器によって得られた電荷データは、現場および／または他の較正処理に対して利用されるように、α値およびβ値およびイオン注入処理パラメータ等の他の情報に沿ってデータベースに蓄積することができる。こうして、ピーク電荷値は、データベース内のこれらの値と比較して、較正値を実証しかつ補正する。
【００８９】
図１３は、本発明の構成に従って、その場でエンドステーション上の処理ディスクを整合させる方法1300を示す流れ図である。この方法1300は、１つ以上のイオンビーム角度検出器を用いて、イオン注入処理中に予想される値から形成される電荷の変動を検出／監視する。得られた電荷データは、フィードバックデータと呼ばれ、α角及びβ角における下位の調整を行うのに利用でき、イオン注入処理の実行を容易にする。
【００９０】
方法1300は、ブロック1302において、イオン注入システムのためのイオンビームの入射角度を初期的に整合させあるいは較正することにより開始される。上述したような適切な較正処理は、このシステムを整合させるのに利用することができる。ブロック1304において、イオン注入処理パラメータが半導体素子の製造選択および／または決定される。この段階は、活動領域を形成し、ウエルを形成し、導電層および／またはドーパントの注入を必要とする半導体構造の他の形式を形成する。この処理パラメータは、エネルギーレベル、ドーパント、ドーズ量、注入角度等のパラメータを含む。
【００９１】
処理パラメータ、特に注入角度は、角度注入電荷データに沿って、1306において、用いられて、１つ以上のイオンビーム角度検出器のための受入可能及び受入不能の電荷量の範囲を決定する。
【００９２】
角度注入電荷データは、前のイオン注入および／または較正処理からのデータを包含することができる。さらに、角度注入電荷データは、テスト用イオン注入処理を実行することによって編集することができ、一方で、1つ以上のイオンビーム角度検出器を介して電荷を監視し、かつテスト注入後の較正を検証する。
【００９３】
続いて、1308において、イオン注入が、上記において決定または選択されたイオン注入処理パラメータに従って開始される。イオン注入中、電荷値は、1310において、１つ以上のイオンビーム角度検出器によって監視される。角度誤差を示す、受入可能な値の範囲を越える電荷値あると、イオン注入処理パラメータが、1312における角度誤差を補正するために適切に変更される。
この方法1300の変形例では、入射角度の関数としてのビーム電流が、角度検出器によって測定されて、電荷値の代わりに用いられることがわかる。
【００９４】
図１４を参照すると、本発明の他の構成に従う、ビーム入射角度検出器1400の断面図が示されている。この角度検出器1400は、ビーム入射角度の関数としてのビーム電流を測定することによって、イオン注入システムのためのイオンビームの角度誤差を検出および／または識別する。角度検出器1400は、ウエハが一般的に配置される処理領域内にあるエンドステーションの処理ディスク1402上またはその近くに配置される。角度検出器1400は、処理ディスク1402上に配置される多数のビーム入射角度検出器の１つ、あるいは処理ディスク1402上に配置された唯一の角度検出器であることが可能である。さらに、図示した例は、バッチ処理型のエンドステーションの構成の中に設けられるが、一方、本発明において、単一ウエハ用のエンドステーションを考えることもできることも理解してほしい。
【００９５】
角度検出器1400は、チューブ部分1404とファラデー1406を含む。開口1405は、チューブ部分1404を貫通し、また、処理ディスク1402に設けられたプロファイルホール1407は、イオンビーム1416からの電荷イオンを、ビーム電流を測定するファラデー1406または別の形式のセンサに通過するようにする。チューブ部分1404は、金属（例えばアルミニウム）等の導電材料から成り、アースに接地されている。
【００９６】
最初に、電荷イオンは、開口1405を通り、チューブ部分1404を通過し始める。ビーム1416からの電荷イオンが軸線1403上または平行に移動しない場合、チューブ部分1404は、軸線1403からある角度またはオフセットされており、電荷イオンの少なくとも一部分は、チューブ部分1404の内部壁面に衝突し、結果的に、壁面材料内に残るかその電荷を失う。開口1405を通過した電荷イオンは、ファラデー1406に衝突する。ビーム1416からのイオンは、チューブ部分1404の内部壁面に衝突し、さらに、開口1405を通過してファラデー1406に衝突することができるが、これらのイオンは、測定されたビーム電流にほとんど貢献しない。それは、チューブ部分1404の内部に衝突すると、その電荷は消散してしまうからである。一般的に、入射角度が大きくなればなるほど、軸線1403に対してオフセットされるので、測定されるビーム電流が少なくなる。その結果、測定されたビーム電流の大きさは、入射角度の上限角度を示し、すなわち、ビームは、軸線1403にほぼ平行である。
【００９７】
角度検出器1400は、開口幅1408に対する開口長さの比として定められるアスペクト比を有する。この開口長さは、外側部分の長さ1410と処理ディスクを貫通する深さ1412によって定められる。アスペクト比は、十分な数および／または最小の数のイオンが開口1405を通過し、かつ表面に対する芯出し誤差が識別できるように選択されなければならない。一般的に、アライメントまたは非アライメントの精度を維持して十分な信号（ビーム電流）を得るために、その大きさ、外側部分の長さ1410、深さ1412、及び幅140によって、十分なイオンが通過するように選択される。さらに、チューブ部分1404は、円筒形状となるように図示されているが、本発明では、チューブ部分1404は、十分な信号強度とアスペクト比の選択を可能にするように、種々の断面形状および／または大きさ（例えば、円形または他の多角形）が適している考えられる。処理ディスク1402が十分な厚さを有すると、ディスクを貫通する孔は、十分なアスペクト比を達成するためにチューブ部分または他の構造を付加的に必要とすることを避けるように、十分なアスペクト比を有することができる。さらに、図１４は、処理ディスクの前面にあるチューブ部分を示しているが、このようなチューブ部分は、背面に配置することも可能である。更に、チューブ部分は、十分なアスペクト比を有する開口を生じるための一例として用いられているが、処理ディスク内のプロファイルホールに整合した貫通孔を有するどのような材料も、本発明において、使用でき、かつ考えられる。
【００９８】
更に、チューブ部分1404及びプロファイルホール1407は、同一の開口幅を有するものとして図示されている。本発明において、種々の幅が考えられ、その結果の開口は、強く出十分なビーム電流及び適切な信号対ノイズ比を得ることができる。さらに、チューブ部分1404及びプロファイルホール1407は、本発明に従う適当なビーム識別構造の一例である。
【００９９】
一例としてのファラデー1406は、チューブ部分1404の下流に配置された固定のファラデーである。代わりに、このファラデー1406は、処理ディスク1402とともに回転する。ある事象では、動作中、ファラデー1406は、開口1405を通過するイオンビーム1416からのイオンに基づくビーム電流を測定しかつその電荷を維持する。このファラデーは、一般的にイオン注入中のドーズ量制御のために用いられる。ファラデー1406に入るイオンビームからの正の各イオンに対して、アースから電流計を通って電子が引き出され、正電荷のイオンを中和する。電流計は、引き出された電子の数に基づいたビーム電流を測定する。磁界は、外側の二次電子が内部に入るのを排除し、かつ内部に生じた二次電子を排出させないようにする。
【０１００】
ファラデー1400は、処理ディスク1402及びチューブ部分1404から適当な距離1414だけ離れた、すなわち下流に配置される。この距離1414は、特定のイオン注入に従って、ほぼゼロ（ディスク上のファラデー）から別の適当な距離までの範囲とすることができる。
角度検出器1400は、電荷量の代わりにビーム電流を測定する上述した方法において、使用される。
【０１０１】
次の図１５には、本発明の構成に従うイオン注入装置用のエンドステーション1500が、斜視図で描かれている。このエンドステーション1500は、本発明に従って、その場で較正及び調整されるように操作可能である。エンドステーション1500は、正確なイオン注入処理を可能にしかつ実行でき、これにより、半導体素子製造を容易にする。
【０１０２】
エンドステーション1500は、少なくとも部分的に処理室1522と、この処理室1502を支持するチャンバー取付部1501とを含んでいる。処理室1502は、多数のウエハ1506を保持する処理ディスクと、ステンレス製の可撓性ベローズ1508（すなわち、可動性カップリングの形式）とを含む。このベローズ1508は、エンドステーションをイオンビームに対するα角及びβ角を動かすことを可能にする。ウエハ1506は、イオンビームがイオン注入中に通過できる走査／処理面積または領域内の処理ディスク上を配置される。処理ディスク1504は、α軸線1510、β軸線1512の回りを回転できる。一般的に、イオン注入処理の動作中、処理ディスクは、特定の素子が製造されかつイオン注入が実行されるときに、回転軸1514の回りを変化可能な速度で回転する。例示的な回転速度は、1200回転／分（rpm）である。
【０１０３】
しかし、本発明にしたがって、他の適当な回転速度を使用することもできる。イオン注入処理の動作中、イオンビーム1520は、垂直方向1510に処理ディスク1504を横切って走査される。こうして、イオンビーム1520は、イオンビームによって走査される領域内に配置されているウエハ1506を横切って走査される。
【０１０４】
処理ディスク1504は、更に、処理ディスク1504上および／または中に形成される１つ以上のビーム角度検出器を含む。この処理ディスクは、処理ディスクに対するイオンビーム1520の角度に応じたビーム電流の測定値を与える。角度検出器1522は、走査領域内に配置することができ、あるいは、一般的な走査／処理領域の外側にある、イオンビーム1520によって到達可能な領域内に配置することができる。イオンビーム1520は、１つ以上のビーム角度検出器1522を横切って走査する。更に、本発明の例では、バッチ型のエンドステーションを説明しているが、本発明は、単一ウエハ型の利用にも等しく適合できるものである。
【０１０５】
半導体素子製造処理は、一般的に、特定の角度で性能／注入を必要とするイオン注入処理を含む。上述したように、処理ディスク1504は、α軸線1510及びβ軸線1512の回りを回転可能である。この特性により、α軸線1510及びβ軸線1512のそれぞれに関連して、α角及びβ角を修正することによって、制御された角度でウエハを注入することができる。
【０１０６】
イオン注入処理を実行する前に、処理ディスク1504は、加工物に直交するビームを表わすゼロのα角及びβ角に対して較正することができる。種々の適当な機構が、この較正を実行するために用いることができ、また、図１に関して上述で論じられている。
【０１０７】
別の適当な機構は、処理ディスク1504を較正するために、ビーム角度検出器1522を使用することである。このビーム角度検出器1522は、十分なアスペクト比を有する開口と、イオンビームからのイオンが貫通して、検出器／ファラデーに衝突するファラデーとを含む。１つの例では、開口は、処理ディスク1504内に設けた孔であり、チューブ部分は、精度、信号強度、及び信号対ノイズ比を容易に選択できるアスペクト比を有する。角度検出器1522は、ビーム電流、またはイオンビーム1520の入射角度に応じた別の適当なパラメータ／信号を測定する。さらに、電流対周波数変換ボード(図示略)が、ビーム角度検出器1522から受け取られた信号／値を有する。この電流対周波数変換ボードは、電荷監視ボードに類似しており、平均値、ピーク値、および個々のおよび／または集合的なビーム角度検出器1522からのビーム電流値等を有しかつ決定する。種々の信号監視および／または演算素子および／またはアルゴリズムが、本発明に従う角度検出器システムの実際の注入に用いることができる。
【０１０８】
α角及びβ角に関する変数を含む多数の処理方法が決定される。１つの例として、処理方法は、α値が一定に保持されながら変化したβ値の範囲を含む。しかし、本発明に従って、他の範囲及び値を使用することもできる。そして、イオン注入が多くの処理手順に従って実行される。これらのイオン注入中、ビーム電流は、１つまたは複数のビーム角度検出器1522から得られる。このビーム電流データは、角度誤差とも呼ばれる較正誤差が存在するかどうかを決定するために使用され、また、その場合、α及びβの較正ファクターを決定する。この機構は、較正誤差を検出および／または訂正するためにウエハを測定または検査する必要がないことがわかる。更に、この較正のために、ウエハが存在する必要もない。しかし、便宜上および／またはウエハを保持する処理ディスク上の感応表面を保護するために、ウエハを配置することもできる。こうして、本発明は、ウエハの有無に関係なく、上記較正を実行することを含んでいる。
【０１０９】
較正に続いて、イオン注入処理が実行される。テスト用の、ダミーまたは以前使用したウエハが較正のために用いられると、複数の処理ウエハが、あらたに、処理ディスク1504に挿入され、あるいはすでに、これらの処理ウエハが適所に配置される。イオン注入処理が開始されると、１つ以上の角度検出器1522がフィードバックデータを与える。このフィードバックデータから、測定されたビーム電流が予想される測定ビーム電流と比較され、これにより、イオン注入処理中に、較正誤差すなわち角度誤差の表示が与えられる。同様のイオン注入手順中、前に測定されたビーム電流のデータベースを使用することができ、または、代わりに、高機能な制御システムを反復的な処理に用いて、α及びβのオフセットを達成するために必要とされるオフセット量を決定することができる。
【０１１０】
いくつかの誤差は、オフセット量を評価することにより、α角及びβ角を調整することによって補正することができる。制御信号(図示略)が、α角及びβ角の調整用モータに送られ、α角及びβ角を適切に調整する。他の誤差がより重大な問題を示していると、適当な補正動作を開始することができる。しかし、いくつかの角度誤差は、ウエハを損傷させ、回復不可能にする重大性を有している。また、このような場合であっても、重大な注入誤差を早期に検出することにより、回復不能の素子／ウエハの不必要な処理を続けることを防止することができる。
【０１１１】
図１６は、本発明の構成に従うイオン注入システム用のエンドステーション1600の斜視図で示す図面である。このエンドステーション1600は、半導体素子製造を容易にするためのイオン注入手順を正確に実行できる。
【０１１２】
エンドステーション1600は、処理ディスク1602とファラデー1604を有する。処理ディスク1602は、複数のウエハ（例えば、テスト用ウエハ、処理用ウエハ、及び同等品）を保持し、選択された回転速度で回転する。ファラデー1604は、処理ディスク1602の背面に配置され、イオンビーム1606用のビーム電流を測定する。測定されたビーム電流は、スロット、孔、または上述した処理ディスク1602の上または中に配置された角度検出器を通過する電荷イオンに基づいている。
【０１１３】
ファラデー1604は、固定または処理ディスクに対して回転させることもでき、イオン処理手順の間またはその前のドーズ量制御のために用いることができる。更に、ファラデー1604は、本発明に従う１以上の角度検出器を通るビーム電流を測定するのに用いることができる。α角及びβ角のオフセット値がゼロ（例えば、入射イオンビームが処理ディスクに対して直交している。）であるとき、測定されたビーム電流は、一般的に比較的最大値にある。
【０１１４】
図１７は、本発明に従う、処理ディスク上または内にある角度検出器の一部分に取付けられるチューブ部分1700の斜視図を示す図面である。各チューブ部分1700の配列は、本発明の１つ以上の角度検出器の一部として用いることができる（図１及び図１４を参照）。
【０１１５】
チューブ列1700は、上述した単一チューブと同様に用いることができる。こうして、チューブ列1700の各々は、信号（電荷、ビーム電流等の）のノイズを減少させるとともに、信号を増加させるのに選択されるアスペクト比を有する。電荷コレクタ型のモニター(たとえば、図１）に対して、チューブ列1700は、単一の電荷コレクタ型センサに固定して、ノイズを増加させることなく、この電荷コレクタ上に形成される電荷を増加させることができる。代わりに、チューブ列1700の各々は、それぞれ分離して電荷コレクタセンサに取り付けることができ、そこに、チューブ列1700におけるチューブの数に等しい数の角度検出器を設ける。
【０１１６】
チューブ列1700は、入射角度の関数としてのビーム電流を測定するように、処理ディスクに取り付けることができるし、この処理ディスク内に形成することもできる。処理ディスクは、角度検出器のためのアスペクト比を定めるようにチューブ列と対応または各チューブと一直線上にあるプロファイル孔またはプロファイル開口を有する。同様に、単一のディスクファラデーが、チューブ列1700を通る集合的なビーム電流を測定するのに用いることができる。
チューブ列1700は、例示的なものとして図示されている。本発明に従って、複数の開口を有する他の適当な構造を用いることもできる。
【０１１７】
一例では、チューブ列は、処理ディスクの半径範囲内に放射状に延びており、チューブ列が、全体として、ビーム高さすなわちビーム径と少なくとも同じ大きさの直径を有する。
このような例において、開口垂直面に対してビームの大部分が、平行またはほぼ平行である場合、チューブ列を通過して集められて検出される全ビーム電流がより大きくなる。そして、ジャイロモータを用いる処理ディスクを調整し、このような変動に対するビーム電流データを集めることによって、角度に対するビームに関する情報を確かめることができる。
【０１１８】
上記例の他の変形例では、異なるアスペクト比を有するチューブ列は、付加的な上方を集めるために使用することができる。たとえば、放射状に伸びるチューブ列が、極端に大きいアスペクト比を有する場合、すなわち、ビーム軌道と開口垂直面との間の角度がビームの角度的な広がりよりもかなり小さいとき、角度に対するビーム電流の情報は、α角及びβ角に対する、ディスク垂直面に平行な軌道を有するビームの一部分を計算するために使用することができる。この情報は、ディスクを平均ビーム方向に対して直交するように整列させるために使用することができる。他の例では、開口のアスペクト比が小さい場合、すなわち、電流に対して直交する開口垂直面とイオンの軌道との間を通過できる角度が、ビームの角度的な広がりに相当またはそれより大きくなると、ディスクの角度を変えることによってビーム電流を最大にすることで、重み付けられたビーム電流の平均ビーム方向に対して直交するディスクを整列させることになる。
【０１１９】
図１８は、本発明の構成に従って処理ディスクを位置合わせする方法1800を説明するための流れ図である。１つ以上の角度検出器が処理ディスク上に配置され、イオンビームの通常の走査領域の内側または外側に配置することができる。方法1800は、図１１の方法1100、図１２の方法1200、及び図１３の方法1300と類似しており、簡略化のために詳細に説明しない。
【０１２０】
方法1800は、ブロック1802において、１つ以上のビーム入射角度検出器を有する処理ディスクが用意されることから開始される。この処理ディスクは、イオン注入システムのエンドステーションの構成部品であり、回転軸の回りに回転可能である。さらに、処理ディスクは、傾斜軸線およびねじれ軸線の回りに調整可能であり、イオン注入の種々の望ましい角度に合わすことができる。傾斜軸線の角度は、α角と呼ばれ、ねじれ軸線の角度は、β角と呼ばれる。
【０１２１】
方法1800は、ブロック1804において、処理ディスクがほぼゼロのα値及びβ値２初期的に設定、すなわち位置合わせされ、イオンビームがほぼ処理ディスクに対して直交する。これらの値は、イオンビームが処理ディスクに対してほぼ直交するようになり、較正誤差または角度誤差に対して、角度検出器によって測定されたイオンビームが最大となるように形成される。
【０１２２】
複数のαオフセット値及びβオフセット値は、ブロック1806において、他のイオン注入処理パラメータとともに決定される。αオフセット値及びβオフセット値は、図９〜図１０に関して記載されたように、α値の増分調整の範囲である。これらのオフセット値は、角度誤差の予想値に基づいて選択される。更に、αオフセット値及びβオフセット値は、予想角度誤差によって変えることができる。
【０１２３】
より大きなオフセット値が角度誤差を識別しかつ適当な較正ファクターを得ることが可能になる。イオン注入処理パラメータは、例えば、注入エネルギー、ビーム幅、ドーズ量、持続期間等を含む。一般的に、イオン注入処理パラメータは、素子製造の注入手順に用いられるものと類似するように選択される。しかし、これらのパラメータは、角度誤差の検出を容易にするように調整される（例えば、各角度検出器の開口を等しくなるようにビーム幅を設定することによって）。
【０１２４】
ほぼゼロに一定に維持されたβ角に対して、イオン注入が複数のαオフセットで実行され、そして、ブロック1808において、１つ以上のビーム入射角度検出器からビーム電流の測定値が得られる。ピークビーム電流は、各イオン注入に対して決定され、そして、αオフセット値が複数の測定されたピークビーム電流値になる。
【０１２５】
ほぼゼロに一定に維持されたα角に対して、イオン注入が複数のβオフセットで実行され、そして、ブロック1810において、電荷測定値が、１つ以上のビーム入射角度検出器から得られる。ピークビーム電流は、各イオン注入に対して決定され、そして、βオフセット値が、複数の測定されたピークビーム電流値になる。本発明は、種々のαオフセット値及びβオフセット値で同時にイオン注入が実行され、ゼロに等しいβ角でαオフセット値に対するイオン注入が実行され、ゼロに等しいα角でβオフセット値に対するイオン注入を実行することを制限するものではない。
【０１２６】
ブロック1812において、測定されたビーム電流に基づいて存在する較正誤差または角度誤差があるか否かについて決定がなされる。前に論じたように、イオン注入が角度誤差の無いものである場合、得られた最大値は、α及びβがゼロに等しいものとなるべきである。さもなければ、角度誤差すなわち較正誤差が現れ、そして補正すべきである。次に、角度誤差が存在する場合、α較正値は、複数のαオフセット値の値が最も大きい値となるように選択され、β較正値は、ブロック1814において、複数のβオフセット値の値が最も大きくなるように選択される。
【０１２７】
ブロック1816において、α較正値とβ較正値は、それぞれ傾斜軸線およびねじれ軸線に適用され、そして、確認処理が実行される。この確認処理は、同等の測定されたビーム電流が得られるか、または、多数のαおよびβのオフセット値を用いることができると、単純にイオン注入の性能を確認することができる。この確認が成功すると、この方法は、終了し、イオン注入システムは、適切に較正されたものとみなされる。さもなければ、この方法は、ブロック1804に戻り、そこで、処理ディスクが、ゼロのα値及びβ値に再び初期化される。
【０１２８】
方法1800の変形例は、本発明に従って考えられる。例えば、処理ディスクは、ゼロの代わりに他の値に初期化することができ、αおよびβのオフセット値は、一方を固定する代わりに、両方を変えることができる。さらに、複数の角度検出器によって得られたビーム電流データは、α及びβの値とイオン注入処理パラメータ等の他の情報とともにデータベースに蓄積され、その場でおよび／または他の較正手順に対して利用できる。こうして、測定されたビーム電流値は、較正値を実体化しかつ関連させるために、データベース内のものと比較することができる。
【０１２９】
さらに、本発明は、少なくとも部分的にα、β、ねじれ、傾斜の各軸線に従って説明し、記載してきた。しかし、本発明は、特定の軸線に限定するものではなく、ねじれ軸線及び傾斜軸線から離れた１つ以上の軸線に関して動作させることもできる。さらに、本発明は、１つ以上のチューブ部分および／または１つ以上のプロファイルホールの少なくとも一部分からなる、多数のビーム識別構造体について図示しかつ記載してきた。しかし、他の適当なビーム識別構造体を使用することができる。これらの構造体が、選択されたアスペクト比を有する開口を介して、電荷イオンの通路および／または荷電されたイオンを選択的に識別することができる。
【０１３０】
本発明は、１つ以上の実施例、等価の変形例、及び修正例について図示しかつ記載してきたが、本明細書及び添付の図面を読みかつ理解することによって、当業者に理解できるであろう。特に、上述した部品（組立体、素子、回路、システム等）に関して、本発明の例示的な実施形態として、ここで示された機能を実行する開示された構造体と等価でないとしても、このような部品を記載するのに用いられる用語（手段と呼ばれているものを含む）は、対応するものを意図しており、そうでなければ、記載した部品（例えば、機能的に等価なものである）の特定の機能を実行するいくつかの構成部品を示している。
【０１３１】
さらに、本発明の特定の特徴は、いく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され得るものである。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。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器を説明するための断面図である。
【図２】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器を有するイオン注入システムのエンドステーションを示す斜視図である。
【図３】本発明の構成に従う処理ディスク上のビーム入射角度検出器の形状を示す平面図である。
【図４】本発明の構成に従う処理ディスク上に設けた他のビーム入射角度検出器の形状を示す平面図である。
【図５】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器を示す平面図である。
【図６】本発明の構成に従う例示的なビーム入射角度検出器を示す断面図である。
【図７】本発明の構成に従う処理ディスクの一部分を示す平面図である。
【図８】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器のための電圧によって表わされる蓄積された電荷またはピーク電荷量を示すグラフである。
【図９】本発明の構成に従う多数のα値に対して得られた例示的なピーク電荷量を示すグラフである。
【図１０】本発明の構成に従う多数のβ値に対して得られた例示的なピーク電荷量を示すグラフである。
【図１１】本発明の構成に従うイオン注入システムの処理ディスクを用いて、入射イオンビームを位置合わせする方法を説明する流れ図である。
【図１２】本発明の構成に従うイオン注入システムの処理ディスクを用いて、入射イオンビームを位置合わせする方法を説明する流れ図である。
【図１３】本発明の構成に従って、その場のイオン注入システムの処理ディスクを用いて、入射イオンビームを位置合わせする方法を説明する流れ図である。
【図１４】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器を示す断面図である。
【図１５】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器を有するイオン注入システムのエンドステーションを示す斜視図である。
【図１６】本発明の構成に従うビーム入射角度検出器を有するイオン注入システムのエンドステーションを示す斜視図である。
【図１７】本発明の構成に従う角度検出器に用いるチューブ列を示す斜視図である。
【図１８】本発明の構成に従って、イオン注入システムの処理ディスクを用いて、入射イオンビームを位置合わせする方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１００、２２２、３０２、３０４，３０６，３０８、４０２，４０４，４０６、５００、７１０  角度検出器
１０１  電荷コレクタ
１０８、５０２  チューブ部分
１１０  開口
１１８、２２０、７０２  イオンビーム
２００  エンドステーション
２０２  処理室
２０４、３００、７００  処理ディスク
２０６、３１０、４１０．７０８  ウエハ
２１０  α軸線
２１２  β軸線
【図１】
0004660798.tif 000002
【図２】
0004660798.tif 000003
【図３】
0004660798.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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