(57)【要約】【課題】  インサイチュマスクを用いてイオン注入デバイス間で性能を一致させる技術を提供する。【解決手段】  一実施形態例によると、イオン注入を基板の第１の部分に対して実行し、その間残りの部分はマスクで保護されている。続いて、基板を第２の注入ツールに移動させる。その後、第２のツールを用いて同一基板の別の第２の部分に対してイオン注入を実行し、その間第１の部分を含む基板の残りの部分はマスクで被覆される。２回目の注入プロセスの後、第１の部分および第２の部分に製造された半導体デバイスに対してパラメトリック試験を実行して、これらの半導体デバイスの１以上の性能特性値にバラツキがあるか否かを判断する。バラツキがある場合、製造設備が備える注入装置間での性能のバラツキを低減するべく、注入ツールのうちいずれかの１以上の動作パラメータを変更することを推奨するとしてもよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造デバイス間で性能を一致させる方法であって、
第１のデバイスで基板の第１の部分を処理する段階と、
前記基板を前記第１のデバイスから第２のデバイスへと移動させる段階と、
前記第２のデバイスで前記基板の第２の部分を処理する段階と、
前記第１の部分および前記第２の部分をそれぞれ、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスと対応付ける段階と、
前記第１の部分の１以上の特性を、前記第２の部分の１以上の対応する特性と比較する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記第１の部分を処理する段階は、前記基板の前記第１の部分に対してイオン注入を実行する段階を有する
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板の前記第１の部分に対してイオン注入を実行する段階は、シリコンウェハの第１の部分に対してイオン注入を実行する段階を含む
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板の前記第１の部分を処理する段階および前記基板の前記第２の部分を処理する段階は、前記基板とイオン源との間でマスキング装置を利用する段階を有する
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記マスキング装置を利用する段階は、前記第１の部分および前記第２の部分を露出させつつ前記基板の残りの部分を保護する開口があるマスキング装置を利用する段階を含む
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の部分を処理する段階および前記第２の部分を処理する段階は、走査イオンビームによって前記基板の前記第１の部分および前記第２の部分のみを走査する段階を有する
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の部分を処理する段階および前記第２の部分を処理する段階は、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの固定イオンビームの前で前記第１の部分および前記第２の部分を移動させる段階を有する
請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の部分および前記第２の部分をそれぞれ、前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスと対応付ける段階は、前記第１の部分には前記第１のデバイスを用いて注入を実行したことと、前記第２の部分には前記第２のデバイスを用いて注入を実行したこととをデータプロセッサに対して特定する段階を有する
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスそれぞれの１以上の動作パラメータを前記データプロセッサに与える段階
をさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の部分の１以上の特性を、前記第２の部分の１以上の対応する特性と比較する段階は、前記基板の前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれに形成される少なくとも１つの半導体デバイスに対してパラメトリック試験を実行する段階を有する
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記パラメトリック試験を実行する段階は、前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれについて、（１）ＩｏｎまたはＩｄｓａｔ、（２）Ｉｏｎのスキュー、（３）Ｉｏｆｆ、（４）Ｉｏｎ対Ｉｏｆｆの比、（５）しきい値電圧Ｖｔ、（６）ウェルに対して逆バイアスされる場合にドレインで測定される逆バイアスダイオードリーク、（７）Ｃｏｖ、（８）Ｃｄ、（９）Ｓｔ、（１０）リングオシレータ遅延、および（１１）これらの組み合わせから成る群から選択される少なくとも１つの試験を実行して、測定値を比較する段階を含む
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の部分および前記第２の部分に製造される前記半導体デバイスに対して実行される前記パラメトリック試験の結果を互いに比較する段階
さらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
測定値を比較することによって、前記第１のデバイスまたは前記第２のデバイスの動作パラメータに対する少なくとも１つの調整を、前記データプロセッサを用いて、特定する段階
をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板を移動させる段階は、自動基板ハンドリングデバイスによって前記基板を自動的に移動させる段階を有する
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板を移動させる段階は、前記第１のデバイスから前記第２のデバイスへと前記基板を手動で移動させる段階を有する
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
イオン注入ツール間で性能を一致させるインサイチュの方法であって、
基板の第１の部分を露出させる第１の開口を有する第１のマスクを前記基板に利用して、前記基板の前記第１の部分に対して、第１のイオン注入装置を用いてイオン注入を実行する段階と、
前記基板の第２の部分を露出させる第２の開口を有する第２のマスクを前記基板に利用して、前記基板の前記第２の部分に対して、第２のイオン注入装置を用いてイオン注入を実行する段階と、
前記第１の部分および前記第２の部分それぞれの少なくとも１つの特性値を測定する段階と、
前記第１の部分および前記第２の部分それぞれの前記特性値を比較する段階と、
前記比較の結果に基づいて、前記第１のイオン注入装置または前記第２のイオン注入装置の調整可能なパラメータに対する少なくとも１つの調整を決定する段階と
を備える方法。
【請求項１７】
前記調整可能なパラメータに対する少なくとも１つの調整を決定する段階は、イオンビームの入射角度、イオンドーズ量、およびイオンエネルギーから成る群から選択されるパラメータに対する少なくとも１つの調整を決定する段階を有する
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
複数のイオン注入装置から成る半導体製造装置環境において、ツール毎の性能のバラツキを低減する方法であって、
半導体基板の第１の部分を露出させる第１の開口を持つ第１のマスクを、前記半導体基板に利用する段階と、
第１の注入装置によって前記半導体基板に対してイオン注入プロセスを実行する段階と、
前記半導体基板を第２の注入装置へと移動させる段階と、
前記半導体基板の第２の部分を露出させる第２の開口を持つ第２のマスクを、前記半導体基板に利用する段階と、
前記第２の注入装置によって前記半導体基板に対してイオン注入プロセスを実行する段階と、
前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれの少なくとも１つの特性値を測定する段階と、
前記第１の部分および前記第２の部分それぞれの測定値を比較する段階と、
前記比較の結果に基づいて、前記第１の注入装置または前記第２の注入装置の少なくとも１つの調整可能動作パラメータを調整する段階と
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、基板処理技術に関する。本発明は特に、インサイチュマスクを用いてイオン注入デバイス間で性能を一致させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造では、イオン注入を用いて基板の一部分の材料特性を変化させる。イオン注入は、さまざまな半導体ベースの製品を生産する上で半導体ウェハの特性を変化させる技術として標準的に利用されるようになっている。イオン注入によって、伝導性を変化させる不純物を入れ込み、結晶表面を変化させ（注入前アモルファス化：ＰＡ）、汚染物質用のゲッタリング箇所を形成するべく埋め込み層を形成し（ハロー注入）、拡散バリア（ＦおよびＣの注入）を形成し得る。また、トランジスタ以外の用途のために半導体に対してイオン注入を用いるとしてもよい。例えば、フラットパネルディスプレイ製造プロセスおよび表面処理において金属コンタクト領域を合金化するために用いられるとしてもよい。上述したようなイオン注入の用途はすべて、材料特性変化領域を形成することと大まかに分類するとしてもよい。
【０００３】
イオン注入プロセスでは、所望の不純物材料をイオン源でイオン化して、生じたイオンを加速して所定のエネルギーを持つイオンビームを形成し、該イオンビームを半導体ウェハ等のターゲット基板の表面に対して方向付ける。イオンビームに含まれるエネルギーを持つイオンは、ウェハのバルク半導体材料に侵入して、半導体材料の結晶格子に埋め込まれ、所望の伝導性を持つ領域が形成される。
【０００４】
イオン注入システムは通常、気体または固体の材料を明瞭に画定されるイオンビームに変換するイオン源を備える。イオンビームは、質量分析によって所望されない種が除去されるとしてもよく、所望のエネルギーまで加速されて、通常は半導体材料から構成されるウェハであるターゲット領域に方向付けられる。イオンビームをターゲット領域にわたって当てるためには、ビームを走査させるとしてもよいし、ターゲット領域を移動させるとしてもよいし、ビームの走査およびターゲット領域の移動を組み合わせるとしてもよい。ターゲットを、所定の角度に固定して、イオンビームに対して所定の配向となるように設定してもよい。先行技術に係るイオン注入装置の例は、米国特許第４，２７６，４７７号（発行日：１９８１年６月３０日、発明者：エンゲ（Ｅｎｇｅ））、米国特許第４，２８３，６３１号（発行日：１９８１年８月１１日、発明者：ターナー（Ｔｕｒｎｅｒ））、米国特許第４，８９９，０５９号（発行日：１９９０年２月６日、発明者：フライトシス（Ｆｒｅｙｔｓｉｓ）他）、米国特許第４，９２２，１０６号（発行日：１９９０年５月１日、発明者：ベリアン（Ｂｅｒｒｉａｎ）他）、および米国特許第５，３５０，９２６号（発行日：１９９４年９月２７日、発明者：ホワイト（Ｗｈｉｔｅ）他）に開示されている。
【０００５】
半導体製造の収益性は、高い収率を維持できるかどうかに直接影響され得る。製造者の言う収率とは、利用可能なマイクロエレクトロニクスデバイス（プロセッサ、メモリセル、またはその他のトランジスタベースの半導体素子）を形成するべく処理することができるシリコンウェハ領域の割合を意味する。シリコンウェハのコストは高く処理設備にも多額の費用がかかるので、製造者は高い収率を維持することを望んでいる。一例を挙げると、一枚のウェハから３００個のデバイスを製造し、各デバイスの卸売り価格が１５０ドルである場合、一枚の処理済ウェハの価値は、利用可能な表面領域をすべて利用可能なデバイスに加工処理することができるなら、つまり収率が１００％であれば、最高で４万５千ドルとなり得る。通常、製造者が収益を得るため、または、赤字にならないためには、７０％よりも高い収率を維持しなければならず、収率はわずかに改善するだけでも収益率を大きく上げる要因となり得る。半導体デバイス製造産業では、各ウェハに形成する良好な、つまり、利用可能な製品の数を増やすためのコストの増加幅が比較的小さいので、収率を最大限高くすることが最重要課題となる。
【０００６】
収率を大きく左右する要因の１つに、製造者による処理の制御が挙げられる。このため、製造設備の動作にムラがなく正しい動作パラメータで動作するように制御することが重要である。一般的には、処理のバラツキをなくすことによって、収率が改善し、理想的には最大限に高くなる。
【０００７】
イオン注入設備の場合、半導体メーカーが用途に応じて調整するデバイスパラメータは通常４つあり、具体的には、イオンビーム角度、イオンドーズ量、イオン種、およびイオンエネルギーである。これらの調整可能パラメータ以外にも調整可能な注入設備の設定値があり、どれもが半導体デバイスの性能に影響を与えると共に、注入ツール毎に異なり得る。調整を実行するために現在利用されているのは、各注入装置の各設定をキャリブレーションする方法、システム設定を測定する方法、または、デバイス形成用でないブランケットウェハを利用する方法である。これらの方法は一度に１つの注入装置をキャリブレーションすることに焦点を置いており、正確にキャリブレーションを行うことができない。また、一度に１つの注入装置をキャリブレーションするので、時間がかかってしまい、高コストのウェハが必要となり、デバイス毎で収率を合わせることが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上を鑑みて、公知のシステムが抱える上述した欠点および問題の一部又は全てを解決する、ツール間の性能のバラツキを低減する技術を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
インサイチュマスクを用いてイオン注入デバイスの性能を一致させる技術を提供する。一の実施形態例によると、当該技術は、イオン注入設備の処理のツール毎のバラツキを低減するための方法として実現されるとしてもよい。当該方法によれば、単一のウェハの一部のみを単一のイオン注入装置によって、ウェハの残り部分をマスキングすることによって、処理し、このウェハの別の一部分を別のイオン注入装置を用いて処理する。このような処理を、複数のイオン注入装置を用いて繰り返していく。各イオン注入装置は、ウェハの特定の一部分のみを処理し、各注入装置で処理されたウェハの一部分に対してパラメトリック試験を実行して、複数の異なる注入装置によって製造されたデバイス間に性能のバラツキがあるかどうか判断する。
【００１０】
上述した実施形態例の第１の側面によると、半導体製造デバイス間で性能を一致させる方法が提供される。第１の側面に係る方法は、第１のデバイスで基板の第１の部分を処理する段階と、基板を第１のデバイスから第２のデバイスへと移動させる段階と、第２のデバイスで基板の第２の部分を処理する段階と、第１の部分および第２の部分をそれぞれ、第１のデバイスおよび第２のデバイスと対応付ける段階と、第１の部分の１以上の特性を、第２の部分の１以上の対応する特性と比較する段階とを備える。
【００１１】
上記の実施形態例の別の側面によって、イオン注入ツールの性能を一致させるインサイチュの方法が提供される。この別の側面に係る方法は、基板の第１の部分を露出させる第１の開口を有する第１のマスクを基板に利用して、基板の第１の部分に対して、第１のイオン注入装置を用いてイオン注入を実行する段階と、基板の第２の部分を露出させる第２の開口を有する第２のマスクを基板に利用して、基板の第２の部分に対して、第２のイオン注入装置を用いてイオン注入を実行する段階と、第１の部分および第２の部分それぞれの少なくとも１つの特性値を測定する段階と、第１の部分および第２の部分それぞれの特性値を比較する段階と、比較結果に基づいて、第１のイオン注入装置または第２のイオン注入装置の調整可能なパラメータに対する少なくとも１つの調整を決定する段階とを備える。
【００１２】
本開示のさらに別の複数の側面によると、複数のイオン注入装置から成る半導体製造設備においてツール毎の性能のバラツキを低減する方法が提供される。これらの側面に係る方法は、半導体基板の第１の部分を露出させる第１の開口を持つ第１のマスクを、半導体基板に利用する段階と、第１の注入装置によって半導体基板に対してイオン注入プロセスを実行する段階と、半導体基板を第２の注入装置まで移動させる段階と、半導体基板の第２の部分を露出させる第２の開口を持つ第２のマスクを、半導体基板に利用する段階と、第２の注入装置によって半導体基板に対してイオン注入プロセスを実行する段階と、第１の部分および第２の部分のそれぞれの少なくとも１つの特性値を測定する段階と、第１の部分および第２の部分それぞれの測定値を比較する段階と、比較結果に基づいて、第１の注入装置または第２の注入装置の少なくとも１つの調整可能動作パラメータを調整する段階とを備える。
【００１３】
さまざまな実施形態において、上記の方法は、本願と譲受人が共通している米国特許出願第１１／３２７，７６１号（発明の名称：「単一基板に対して複数の処理ステップを可能とするための方法および装置」、以下では´７６１出願と呼ぶ。）に開示されている方法のうち１以上に基づいてマスキングを実行することを含む。上記の米国特許出願の内容はすべて、参照により本願に組み込まれる。
【００１４】
一実施形態例によると、上述した´７６１出願に記載されているマスキングプロセスを用いて、単一のツールに対して実験計画法（ＤＯＥ）を実施して、当該注入ツールの最適パラメータを得るとしてもよい。このようにして得られた「マスター」設定は、各ツールを一致させる対象および将来再キャリブレーションを実行する際の基準として用いられ得る。さまざまな実施形態によると、複数のツールを一致させたい場合には、´７６１出願に記載されているマスキングプロセスは最も効果的である。その理由は、このマスキングプロセスによれば、コスト削減効果がより大きくなり、これに変わるほかの方法はより複雑であるためである。
【００１５】
さまざまな実施形態によると、当該マスキングプロセスを用いて、複数のデバイスのパラメトリック試験の結果に基づき最適な性能のツールを選択して、他のツールを選択されたツールに一致させたり（実験的には「マスター」にする）、または、特定の用途について「最良」なツールを１つ選び取るとしてもよい。
【００１６】
さまざまな実施形態によると、図３に示すように、このマスキングプロセスに基づいて、最適化するのではなく、すべてのツールが制御範囲内で動作しているかどうか確認するとしてもよい。推測ではなく、「統計的にプロセスを制御する」ことを目的として、一枚のウェハを複数のツールで処理して、ツール毎のバラツキが発生していないことを確かめるとしてもよい。この方法によれば、「通常の」バラツキを求めることができ、ツールの性能がばらばらになり始めると対策を講じることができる。これに代えて、ウェハの一部についてのみ、静電的、磁気的にビームを走査すること、または、ウェハを移動させることによって、マスクを用いることなく、同様の効果を奏することができる。しかし、この方法では、ウェハの各領域を正確に区画することは、不可能でないにしても難しいので、有効性が低くなってしまう。
【００１７】
本発明のさまざまな実施形態によれば、注入プロセスにおいて利用される、ドーピングでなく、トランジスタ用でもない、将来利用され得るその他の種類の注入を最適化することもできる。例えば、表面改質技術、ニッケルケイ素化（ＮｉＳｉ）プロセスを改良するためのＮｉに対するＳｉの注入のようなドーパント技術等であってよい。
【００１８】
本発明のさまざまな実施形態によれば、金属表面処理、フラットパネルディスプレイ技術、ディスクドライブで利用される磁気抵抗ヘッド等の、非半導体における注入技術を最適化することもできる。
【００１９】
本発明のさまざまな実施形態は、イオン注入以外の技術にも応用が可能であり得る。そのような場合も同様に、ウェハの前面にマスクを用いてウェハの一部分が処理されないようにして、当該マスクを用いてウェハの複数の異なる部分を複数の異なる注入装置によって照射して、ツール間で一致するようにする。例えば、このような手順を、ウェハに対して手動または別の方法によって設けられるフォトレジストまたは固体マスクを用いてから、ウェハをツールに入れて、同様に一度に一領域ずつウェハの小領域を照射する場合に用いてもよい。
【００２０】
以下では、添付図面に図示する本開示の実施形態例を参照しつつ、本開示をさらに詳細に説明する。実施形態例を参照しつつ本開示を以下に記載するが、本開示は記載されている実施形態例に限定されるものではないと理解されたい。当業者であれば、本明細書の教示内容に基づき、ほかの利用分野と共に、さらなる実施例、変形例および実施形態例に想到するであろう。そういった実施例、変形例および実施形態例は、本明細書に記載されている本開示の範囲に含まれるものであり、本開示が大きな有用性を発揮するところである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本開示をより分かりやすく説明することを目的として、添付図面について記載する。添付図面では、同様の構成要素には同様の参照番号を割り当てている。添付図面は、本開示を限定するものと解釈されるべきではなく、本開示を例示するために提供されているにすぎない。
【００２２】
【図１】本開示のさまざまな実施形態において利用可能な第１のイオン注入システムを示す概略ブロック図である。
【００２３】
【図２】本開示のさまざまな実施形態において利用可能な別のイオン注入システムを示すブロック図である。
【００２４】
【図３】本開示のさまざまな実施形態に係る、基板注入ツールのツール毎の性能のバラツキを低減するための方法に含まれるステップを詳細に示すフローチャートである。
【００２５】
【図４】本開示のさまざまな実施形態に係る、基板マスキング装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本開示のさまざまな実施形態において利用可能な第１のイオン注入システム１００を示す概略ブロック図である。イオン注入システム１００は、ビーム１０２を生成して半導体ウェハ１０３に対して方向付けるビーム生成部１０１を備える。ビーム生成部１０１は、所望の特性を持つビーム１０２を生成するべく、さまざまな異なる種類の構成要素およびシステムを有するとしてもよい。ビーム１０２は、任意の種類の荷電粒子ビームであってよく、例えば、半導体ウェハ１０３に対して注入を実行するためのエネルギーを有するイオンビームであってよい。半導体ウェハ１０３の物理的形状はさまざまなものであってよく、例えば、表面が平坦である一般的な円形ディスク形状であってよい。半導体ウェハ１０３は、ビーム１０２を用いた注入の対象となる、任意の種類の半導体材料またはその他の任意の材料を含むとしてよい。また、図１には図示していないが、図３を参照しつつより詳細に後述するように、システム１００はさらに、イオン注入を半導体ウェハ１０３の特定の表面領域に限定するべく、１以上のマスキングデバイスを備えるとしてもよい。
【００２７】
ビーム電流、つまり、ビーム１０２に含まれる粒子がウェハ１０３に運ぶ電荷量は、ドーズ量を制御するべく、検出部１０４によって測定されるとしてもよい。検出部１０４は、ビーム電流レベルを検出するデバイスであればどのような種類のものであってもよい。検出部１０４は、例えば、関連技術分野で公知のファラデーカップデバイスまたはその他のデバイスであってよい。検出部１０４は、固定されるとしてもよいし、移動可能に構成されるとしてもよく、設ける位置はさまざまな箇所が考えられる。例えば、ウェハ１０３に向かうビーム１０２の経路に沿って設けるとしてもよいし、図１に示すようにウェハ１０３に隣接させるとしてもよいし、ウェハ１０３の背面に設けるとしてもよい。検出部１０４としては、所望される場合は、熱量測定法またはビーム誘発磁界測定を利用するデバイス等のほかの種類のビーム電流測定デバイスを利用するとしてもよい。
【００２８】
さまざまな実施形態によると、検出部１０４は、検出されたビーム電流を示す信号を制御部１０５に出力する。制御部１０５は、所望の入出力機能およびその他の機能を実行するようにプログラミングされている、１つの汎用コンピュータまたは複数の汎用コンピュータから成るネットワークであってもよいし、または、そのような１つの汎用コンピュータまたは複数の汎用コンピュータから成るネットワークを有するとしてもよい。さまざまな実施形態によると、制御部１０５は、半導体製造プロセスを実行するための命令コードによってプログラミングされているデータプロセッサであってもよい。さまざまな実施形態によると、制御部１０５は、さまざまなシステム構成要素に対する電力接続および／またはデータ接続を有するとしてもよい。そのようなシステム構成要素としては、ビーム生成部１０１、検出部１０４、ウェハ駆動部１０６、真空システム１０７、および、ガス源１０８が挙げられる。制御部１０５はさらに、特定用途集積回路（例えば、ＡＳＩＣ）、その他のハードワイヤード電子デバイスまたはプログラム可能電子デバイス、ディスクリート素子の回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）等、その他の電子回路または電子素子を有するとしてもよい。制御部１０５はさらに、ユーザ入出力デバイス（キーボード、タッチスクリーン、ユーザポインティングデバイス、ディスプレイ、プリンタ等）、通信デバイス、データストレージデバイス、機械駆動システム等、所望の機能を実行するデバイスを有するとしてもよい。
【００２９】
また、制御部１０５は、ビーム１０２と相対的にウェハ１０３を移動させることができるウェハ駆動部１０６と通信する。例えば、ウェハ駆動部１０６は、イオンがウェハ１０３の表面に注入されるように、ビーム１０２を横切るようにウェハ１０３を走査するとしてもよい。ウェハ駆動部１０６としては、所望の方向にウェハ１０３を物理的に移動させるためのさまざまな異なるデバイス又はシステムがあり得る。例えば、ウェハ駆動部１０６としては、サーボドライブモータ、ソレノイド、スクリュー駆動機構、１以上の空気ベアリング、位置エンコードデバイス、機械的結合、ロボットアーム、または、関連技術分野で公知のウェハ１０３を移動させるためのその他の任意の素子などがあるとしてもよい。
【００３０】
ビーム１０２は、ビーム生成部１０１からウェハ１０３まで、真空システム１０７によってプロセスチャンバ筐体１０９内に生成された比較的高い真空度の環境において、輸送される。「真空度が高い」とは、プロセスチャンバ筐体１０９において圧力が低いことを意味する。逆に、「真空度が低い」とは、筐体１０９内の圧力が比較的高いことを指す。筐体１０９内の真空は、真空ポンプ、真空遮断弁、圧力センサ等、公知のシステムを用いて維持されるとしてもよい。真空システム１０７は、制御部１０５と通信して、例えば、筐体１０９内の１以上の部分における現在の真空レベルに関する情報を制御部１０５に与えるとしてもよい。真空システム１０７はさらに、筐体１０９内の圧力をモニタリングして、制御部１０５に圧力値を伝える１以上の圧力センサを有するとしてもよい。これに代えて、このようなセンサは、真空システム１０７とは別に設けられて、制御部１０５と直接通信するとしてもよい。
【００３１】
図１では、ビーム１０２は、ビーム生成部１０１からウェハ１０３まで直進する経路を進むものとして示されている。しかし、図２の注入システム２００において図示するように、ビーム１０２は、生成部１０１内、および／または、ビーム生成部１０１とウェハ１０３との間で、一回以上偏向されて曲線状の経路を進むとしてもよい。ビーム１０２は、例えば、１以上の磁石、レンズ、またはその他のビーム整形デバイスによって偏向されるとしてもよい。
【００３２】
本開示のさまざまな実施形態によると、注入に先立って、ウェハ駆動部１０６はウェハ１０３をビーム１０２から離れるように移動させて、ビーム１０２がウェハ１０３に入射しないようにする。その後、ビーム生成部１０１がビーム１０２を生成して、筐体１０９内の真空レベルが所望のレベルに維持されている間、および／または、安定している間、検出部１０４がビーム電流の基準レベルを検出するとしてもよい。一例を挙げる
と、ビーム電流の基準レベルを決定し得る真空レベルは、真空システム１０７が筐体１０９内で生成し得る最高の真空レベルであってもよい。ビーム電流の基準レベルは、筐体１０９内の真空レベルがその他のレベルであっても決定され得ることは言うまでもない。
【００３３】
さまざまな実施形態によると、検出部１０４は、制御部１０５がビーム電流の基準レベルとして利用し得る信号を制御部１０５に出力するか、または、制御部１０５は当該信号を処理してビーム電流の基準レベルを生成するとしてもよい。例えば、検出部１０４は、検出したイオンの数を示すアナログ信号を出力するとしてもよく、制御部１０５は、当該アナログ信号を制御部１０５内に格納されるデジタル数に変換するとしてもよい。格納されるデジタル数は、ビーム電流を算出するための基準レベルとして利用され得る。
【００３４】
イオン注入においては、ビーム１０２がウェハ１０３の少なくとも一部分に入射する。ビーム１０２をウェハ１０３を横切るように走査するとしてもよいし、および／または、ウェハ１０３をウェハ駆動部１０６によってビーム１０２を横切るように移動させるとしてもよいし、またはこれら２つの方法を組み合わせるとしてもよい。例えば、ビーム１０２をビーム生成部１０１によって一方向に走査させつつ、ウェハ１０３を別の方向に移動させるとしてもよい。ビーム１０２およびウェハ１０３を移動させるのは、同一平面であってもよいし、異なる平面であってもよい。
【００３５】
ウェハ１０３の内部または上部の物質は、ウェハ１０３の表面上に設けられるフォトレジスト等を含め、ビーム１０２に含まれる粒子が衝突すると、気体を放出するか、または、物質を生成するとしてもよい。この結果、筐体１０９内で真空ゆらぎが発生し、ウェハ１０３の近くおよびビームラインに沿って、真空レベルが低下し得る。このように真空レベルが低下すると、ウェハ１０３に向かって進むビーム１０２内の粒子の電荷交換衝突の回数が増加し得る。上述したように、電荷交換衝突、つまり、ビーム１０２に含まれるエネルギーを持つ粒子と、ウェハ１０３における気体放出または揮発によって放出される物質との衝突によって、ビーム１０２内に含まれる各粒子の電荷が変化する。例えば、ビーム１０２に含まれる、一価の正に帯電しているイオンは、ビームライン沿いで衝突によって中和されるか、または、正に帯電しているイオンは二価の正に帯電しているイオンとなる。イオンの電荷は変化し得るが、粒子のエネルギーはほとんど変化しない。このため、一部の粒子の電荷が変化して検出部１０４が粒子の存在を検出しなくなっても、粒子は実際にはウェハ１０３に衝突しており、ウェハに対する不純物ドーズの合計に寄与する。このように、検出部１０４は、ウェハ１０３に対する総ドーズ量は影響されないにもかかわらず、ビーム電流が減少したと示す信号を注入処理中に出力してしまう可能性がある。
【００３６】
制御部１０５は、検出されたビーム電流の減少、または、検出されたビーム電流の減少の一部は、注入における真空ゆらぎに起因しており、ウェハ１０３に注入される総ドーズ量は影響を受けていないということを認識し得る、つまり、そのような仮定に基づいて動作し得る。このため、制御部１０５は、ビーム電流の減少を検出することによって、真空ゆらぎの発生を検出し得る。尚、イオン源の変化等のその他の要因によってもビーム電流はイオン注入の際に変化し得ること、および、そのような場合には、制御部１０５は、検出されたビーム電流の減少の理由が部分的に真空ゆらぎにあり、さらにこの減少はほかにも、イオン源における変化等の別の要因によって発生していると判断し得ることを理解されたい。制御部１０５は、公知のように、真空ゆらぎに起因するものではないと考えられるビーム電流の変動を修正するべく、所定の注入パラメータを調整するとしてもよい。また、気体放出は時間に応じて変化する可能性があり、制御部１０５は、検出されたビーム電流の減少に対する真空ゆらぎの影響は、他の要因と比較した場合、注入処理中に時間に応じて変化し得ると判断するとしてもよい。このような場合には、制御部１０５は、注入を制御することを目的として、真空ゆらぎの影響のみを反映してその他の要因の影響を考慮せずに得られた、調整済み測定ビーム電流を用いるとしてもよい。
【００３７】
制御部１０５は、ビーム電流の減少を感知し得るが、ビーム１０２の走査レートおよびウェハ１０３の走査レートといった具体的な注入パラメータを必ずしも調整するわけではない。これに代えて、制御部１０５は、真空システム１０７に対して、真空圧の上昇が検出されているので筐体１０９内の真空レベルを調整すべきである旨の信号を出力するとしてもよい。この信号は、圧力センサによって真空システム１０７に与えられる測定真空レベル信号に加えて、真空システム１０７に与えられるとしてもよい。このようにして、制御部１０５からの信号に基づいて、真空システム１０７は、真空システム１０７に対応付けられる圧力センサによって真空レベルの減少が検出される前に、筐体１０９内の真空レベルの調整を開始して、安定した真空圧を維持するとしてもよい。
【００３８】
これに代えて、制御部１０５は、注入プロセス中に検出部１０４によって検出されるビーム電流レベルを、格納されているビーム電流基準レベルと比較して、この２つの値の差に基づいてビーム１０２もしくはウェハ駆動部１０６、または両方を制御するとしてもよい。例えば、制御部１０５は、（格納されている情報に基づいて）検出部１０４が注入プロセス中に検出するビーム電流の減少は主に、ビームライン沿いの真空ゆらぎに起因するものであると判断してもよい。さらに、制御部１０５は、検出された電荷交換衝突に起因するビーム電流の減少は部分的には、ウェハ１０３に与えられる総ドーズ量に影響しない一方、部分的にはウェハ１０３に与えられる総ドーズ量の減少に寄与していると判断するとしてもよい。例えば、一部の電荷交換衝突は、ビーム粒子の運動エネルギーに影響を与えることなくビーム粒子を中和し得る。中和された粒子は検出部１０４によって検出されないが、ウェハ１０３に注入される総ドーズ量にはカウントされる。真空ゆらぎによって生じるその他の衝突では、粒子の電荷と共に運動エネルギーが変化してしまう場合があり、または、ウェハ１０３に注入されないような軌道に粒子が乗ってしまう場合がある。後者の衝突の場合は、検出されたビーム電流が減少していると同時に、ウェハ１０３に注入される総ドーズ量も減少している。制御部１０５は、ビーム電流検出値とビーム電流基準値との間の差分値を調整して、ウェハ１０３に与えられる総ドーズ量が所望のレベルに調整されるようにするとしてもよい。この差分値はさらに、例えば基準値で除算することによって、正規化されるとしてもよい。例えば、制御部１０５は、調整および正規化された差分値に基づいて、ビーム経路を横切るウェハ１０３の移動速度を遅くするようにウェハ駆動部１０６を制御するとしてもよい。制御部１０５が利用する調整係数は、実験的に決定されて制御部１０５内に格納されているとしてもよい。このように、差分値を制御部１０５が具体的に決定すると、対応する調整係数を検索して、この調整係数に基づいて、ビーム１０２もしくはウェハ１０３の移動、または両方を適切に制御するべく差分値を調整する。
【００３９】
図２は、本開示のさまざまな実施形態において利用可能な別のイオン注入システムを示すブロック図である。同図に示す注入システム２００は、曲線状のイオンビームを利用しており、図１に図示したシステムとは異なる構造を持つ。図２に示すシステムでは、イオンビーム生成部２１０が所望の種、つまり、所望の種類のガス源のイオンビームを生成し、イオンビームが含むイオンを所望のエネルギーまで加速して、イオンビームを質量分析／エネルギー分析してエネルギー汚染物質および質量汚染物質を除去して、エネルギー汚染物質および質量汚染物質のレベルが低い、エネルギーを有するイオンビーム２１２を供給する。走査システム２１６は、走査部２２０と、角度補正部２２４と、走査生成部（不図示）とを有し、イオンビーム２１２を偏向して、平行またはほぼ平行なイオン軌道を持つ走査イオンビーム２３０を生成する。
【００４０】
エンドステーション２３２は、所望の種のイオンが半導体ウェハ２３４に注入されてマスクされていない部分の物質特性が変化するように、走査イオンビーム２３０の経路で半導体ウェハ２３４またはその他の処理対象物を支持するプラテン２３６を有する。エンドステーション２３２はさらに、イオンビームのドーズ量およびドーズ均一性をモニタリングするべく、ファラデーカップ２３８またはその他のドーズ量検出器を有するとしてもよい。
【００４１】
図２に示すイオンビーム生成部２１０は、イオンビーム源２６０と、ソースフィルタ２６２と、加速／減速コラム２６４と、質量分析器２７０とを有する。ソースフィルタ２６２は、イオンビーム源２６０と近接して配置するのが好ましい。加速／減速コラム２６４は、ソースフィルタ２６２および質量分析器２７０の間に配置される。質量分析器２７０は、双極子分析マグネット２７２と、分析スリット２７６を持つマスク２７４とを含む。
【００４２】
走査部２２０は、静電スキャナーであってよく、イオンビーム２１２を偏向して、走査始点２８０から分岐する複数のイオン軌道を持つ走査イオンビームを生成する。走査部２２０は、走査生成部に接続されている複数の互いに離間された走査プレートを含むとしてもよい。走査生成部は、走査プレート間の電界に応じてイオンビームを走査するべく、三角波形等の走査電圧波形を印加する。イオンビームは通常、水平平面で走査される。
【００４３】
角度補正部２２４は、走査イオンビームに含まれるイオンを偏向して、互いに平行なイオン軌道を持つ走査イオンビームを生成することによって、走査イオンビームを集中させる。具体的に説明すると、角度補正部２２４は、離間して配置されることによって間隙を画定する磁極部材と、電源（不図示）に接合されるマグネットコイルとを有するとしてもよい。走査イオンビームは、磁極部材間の間隙を通過して、間隙内の磁場に応じて偏向される。この磁場は、マグネットコイルを流れる電流を変化させることによって調整され得る。
【００４４】
動作について説明すると、走査システム２１６は、水平方向にターゲットウェハ２３４を横切るようにイオンビーム２１２を走査して、機械並進システム２４０は走査イオンビーム２３０に対して垂直にプラテン２３６およびウェハ２３４を並進させる。電子的に制御されるイオンビーム２１２の走査と機械的に制御されるウェハ２３４の並進とを組み合わせることによって、イオンビームはウェハ２３４の表面全体に与えられる。上述したように、イオンビーム電流は、プラテン２３６が降下位置にある場合にファラデーカップ２３８を用いて測定され、イオンビーム電流を表す信号がシステム制御部（不図示）に与えられる。電子走査速度は、ドーズ均一性を達成するように、水平ビーム位置の関数として、変更され得る。
【００４５】
図１および図２は２つの公知の注入デバイスを図示しているが、本開示によれば、さまざまなシステムおよび方法を図１および図２に示した注入装置、または任意のその他の適切な基板処理デバイスと共に利用することができるものと理解されたい。このように、図１および図２に示した注入装置は、例示に過ぎず、本開示の実施形態を限定するものと解釈されるべきではない。
【００４６】
上述したように、イオン注入デバイスには通常、調整可能なパラメータが少なくとも４つある。具体的には、イオンビーム入射角度、イオンドーズ量、イオン種、およびイオンエネルギーレベルである。特定の半導体デバイスの製造「レシピ」は、これらのパラメータそれぞれの値と共に、デバイスの「レシピ」における各イオン注入ステップのタイミング情報を含む。本開示の発明者によれば、実際の利用では、一見同一と思われる２つのイオン注入デバイスの性能特性が異なる場合がある。つまり、製造設備の２つ以上の注入装置が同一「レシピ」を実行して、調整可能なパラメータ（角度、ドーズ量、種、エネルギー）を同一の値に設定しても、これらのパラメータのうち１以上のパラメータの実際の値は異なる場合がある。例えば、注入装置が与えるドーズ量はレシピで求められているドーズ量よりも多くなる場合があり、検出システムはこのように指定よりも多いドーズ量を読み取らない場合がある。このような差異が生じると、不正確な注入装置によって処理された半導体デバイスの性能パラメータは、同一製造設備内のほかの注入装置とは、異なってしまう可能性が高い。
【００４７】
注入装置の性能を最も正しく測定するには、ウェハ上に形成される実際のデバイスの性能を測定する。２つの注入装置が特定の半導体デバイス、例えば、フラッシュメモリチップを製造するために同じ「レシピ」を採用していれば、不正確な注入装置によって処理された基板上に形成されているチップは、他方の注入装置が製造したものとは、パラメトリック性能が異なると思われる。尚、任意のチップは、あるしきい値電圧でスイッチングを開始し、特定の速度でスイッチングすべきである。上述した注入装置によって製造されたチップは、このようなしきい値電圧および速度の値が異なり得るが、値の中には許容可能なバラツキしきい値を下回るものもあるので、ダイが無駄になり、収率が下がってしまう。
【００４８】
図３は、本開示のさまざまな実施形態に係る、基板注入ツールのツール毎の性能のバラツキを低減するための方法に含まれるステップを詳細に示すフローチャートである。当該方法は、ステップ３００で開始され、ステップ３０５に進む。ステップ３０５では、ターゲット基板にマスキングを施す。さまざまな実施形態によると、このマスキングステップは、第１の注入デバイスにシリコーンウェハを入れて、図４に図示したようなウェハの一部分のみを露出させる開口を持つマスキング装置を用いて当該ウェハをマスキングすることを含む。さまざまな実施形態によると、当該ウェハは、機械的または静電力を用いて、プラテン等の保持機構に固定される。続いてマスクを、固定されたウェハとイオンビームとの間に位置付ける。マスクには孔または開口が設けられており、この孔または開口によって、イオンビームが基板表面の露出部分に到達できる一方、基板表面の残りの部分をイオンビームから保護する。さまざまな実施形態によると、このマスクは、ウェハの上方に当たるマスキング位置と非マスキング位置との間で移動させることができる。非マスキング位置は、注入装置のプロセスチャンバの内部または外部にある格納箇所であってもよい。さまざまな実施形態によると、注入装置は自動化されたマスク着脱機構を利用する。ほかの実施形態によると、マスクは注入装置の操作者によって手動でマスキング位置に実装されるとしてもよい。さまざまな実施形態によると、このような動作には、´７６１出願に開示されている方法のうち１以上を用いてマスキングを実行することを含む。´７６１出願の内容は全て参照により本願に既に組み込まれている。さまざまな実施形態によると、基板はシリコンウェハである。
【００４９】
さらに図４のフローチャートを参照しつつ説明すると、ステップ３０５に続いてステップ３１０に進み、ステップ３１０では、第１の注入ツールを用いてマスキングされた基板に対して注入プロセスが実行される。さまざまな実施形態によると、当該注入プロセスは、イオン注入装置を用いたイオン注入プロセスを含む。さまざまな実施形態によると、イオン注入プロセスは、米国特許出願第２００５／０２６０３５４号に開示されているようなプラズマ注入装置を用いて実行される。当該出願の内容は全て参照により本願に組み込まれる。さまざまな実施形態によると、注入装置は通常の注入プロセスを基板に対して実行するとしてもよい。つまり、注入装置によって通常実行される、より大型のデバイスの製造プロセスの下位プロセスを実行する。さまざまなほかの実施形態によると、注入装置は、デバイス製造プロセスの一部ではなく、通常の処理条件下での注入装置の性能を証明するための試験限定プロセスを実行するとしてもよい。イオン注入が完了すると、ステップ３１５において、基板を第２の注入ツールへと移動させる。さまざまな実施形態によると、このステップは、基板をある注入ツールから取り出して別の注入ツールへと移動させることができるウェハ駆動装置等による機械制御によって実行するとしてもよい。さまざまなほかの実施形態によると、このステップでは、操作者が物理的に第１の注入装置から基板を取り出して第２の注入ツールのウェハ駆動システムへと移動させる必要がある。続いて、ステップ３２０では、マスキング装置を用いて基板にマスキングを施す。基板にマスキングを施すことは、ステップ３０５と同様に、本願と譲受人が共通している米国特許出願第１１／      ，      号に開示されている１以上の方法および／または装置を用いてマスキングすることを含むとしてもよい。続いて、ステップ３２５では、第２のツールを用いて基板に注入を実行する。さまざまな実施形態によると、この注入ステップは、ステップ３１０と同一のプロセスを、第２の注入ツールを用いて、基板の別の部分に実行することを含むとしてもよい。さまざまな実施形態によると、この注入ステップは、デバイス製造プロセスにおける連続または追加の下位プロセスステップのような、異なるプロセスを実行することを含むとしてもよい。
【００５０】
さまざまな実施形態において、上述したようなプロセスは、基板にマスキングを施すことなく実行され得ることを理解されたい。例えば、走査ビームを利用するイオン注入装置において、つまり、ウェハ表面を横切るようにビームを移動させる場合、ウェハの一部のみを処理するようにビームの動きをプログラミングして、第１の処理済み部分および第２の処理済み部分を得るとしてもよい。これに代えて、ビームを固定しておいてウェハを移動させる注入装置の場合は、第１および第２の注入装置の両方においてウェハの一部のみにイオンビームが照射されるようにイオンビームの前でウェハを移動させるべく、ウェハ駆動システムをプログラミングするとしてもよい。また、ビームを移動させると共にウェハを移動させて、２つの注入装置によって、同一ウェハの２つの別々の箇所を処理するようにプログラミングされている、組み合わせ型注入装置を利用することも可能である。上述した方法はいずれも、同一ウェハの異なる部分を処理することによってツール毎の性能を一致させるための本開示のさまざまな実施形態において利用することができる。
【００５１】
図３に示す方法を参照しつつ説明を続けると、注入プロセスが完了した後、ステップ３３０において、基板を分析して、２つの注入装置によって処理された基板上の２つの部分の１以上の性能特性を測定する。さまざまな実施形態によると、このステップは、イオン注入装置によって第１の部分および第２の部分それぞれに形成されたデバイスのパラメトリック試験を実行することを含む。パラメトリック試験は、しきい値電圧、所要電流、スイッチング速度等について試験を実行することを含むとしてもよい。さまざまな実施形態によると、このステップは、ウェハプローブを用いることを含むとしてもよく、チップレベルの試験を実行するか、または、ウェハ上に形成されたデバイスの物質特性を測定するとしてもよい。これに代えて、デバイスに対して断面を検査するような破壊解析を実行して、例えば、ドーパントの実際の位置および構造やドーズ量レベル等、パラメータ変化の影響を、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）および二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）といった技術を用いて、観察することもできる。半導体製造分野では、プロセス制御および試験についてさまざまな方法および設備が公知である。例えば、デバイス製造に関しては、以下に列挙する特性のうち１以上を測定するとしてもよい。（１）Ｉｏｎ（またはＩｄｓａｔ）、デバイスが「オン」の場合の「駆動電流」である（ドレインノードで測定される）（２）Ｉｏｎの「スキュー」、デバイス構造の順方向および逆方向におけるＩｏｎの差分である（３）Ｉｏｆｆ（またはＩｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｌｄまたはＩｌｅａｋ）、デバイスが「オフ」の場合のリーク電流である（ドレインノードで測定される）（４）Ｉｏｎ対Ｉｏｆｆとの比、（５）Ｖｔ、「しきい値電圧」である、デバイスが「オン」電流の大部分（例えば１ｕＡ）を導通させているゲート電圧（６）「逆バイアスダイオードリーク」は、ウェル（基板）に対して逆バイアスされるとドレインで測定される（７）Ｃｏｖ、ドレインとゲートとの間での「重複」容量である、これは、ドレインに対するゲート端部の物理的な重複およびドレイン構造の側方接合の急峻さに非常に大きく左右される（８）Ｃｄ、ウェルに対するドレイン容量である、ドレイン構造における垂直ドーピングプロファイルの急峻性に大きく左右される（９）Ｓｔ、「逆サブスレッショルド傾斜」であって、デバイスのターンオン特性の鋭さの測定値である（１０）リングオシレータ遅延（通常はピコ秒単位）、各デバイスが連続して繰り返しオンおよびオフに制御される、リングを形成する複数のデバイスにおける遅延時間である、回路レベルで意味のあるパラメータに、Ｉｏｎ、Ｃｏｖ、Ｃｄパラメータの影響を、まとめるものである。好ましい実施形態では、上述したように、実際のデバイスの性能は、ツールによって理論上製造されているべきものではなく、ツールによって製造されたものに関連しているため、製造者にとっては最も重要な検証材料であるので、パラメトリック試験を実行する。
【００５２】
続いて、性能試験が完了した後、ステップ３３５では、基板上の２つの処理部分の１以上の特定可能なパラメータには差異があるか否か判断して、第１および第２の注入ツール間での性能のバラツキを示す。ステップ３３５において差異が許容可能しきい値を超えると判断されると、ブロック３４０に進み、注入ツールのうち片方または両方の１以上の調整可能パラメータを調整する。さまざまな実施形態によると、このステップは自動的に行われる。例えば、さまざまな実施形態によると、試験設備は、第１または第２の注入デバイスの制御部と通信することによって、自動調整が実行され得るとしてもよい。その他のさまざまな実施形態によると、試験設備は、メッセージ、リスト、印刷物等の、注入ツールの１以上の調整可能パラメータに対する推奨される調整を特定する通知を、提供する。このような実施形態では、ツールの操作者によって調整が行われる。さまざまな実施形態では、ステップ３４０の後、ステップ３０５に戻って、ステップ３３５までの手順を繰り返し、ステップ３３５では、差異がないと判断される。この判断が下されると、ステップ３４５に進んで、終了する。
【００５３】
尚、図３のフローチャートで簡単に説明した方法の各ステップは、イオン注入装置に関連付けて説明したが、ほかの半導体処理設備におけるツール毎のバラツキを低減するためにも利用可能であってよい。そのような半導体処理設備には、堆積下位プロセス、除去下位プロセス、パターニング下位プロセス、および、基板材料の電気特性を変化させるための下位プロセス等において利用されるものがある。
【００５４】
また、図３の例では基板の各部分を処理するために用いられた注入ツールの数は２つのみであったが、本明細書で開示されているさまざまな技術を用いて３つ以上の注入装置をキャリブレーションしてもよいと理解されたい。同時にキャリブレーションされ得る注入ツールの数は、各ツールがターゲット基板の別の箇所を処理するように、ターゲット基板表面上で、残りの部分をマスキングしつつ、区別可能に画定され得る部分の数によってのみ制限される。
【００５５】
図４は、本開示のさまざまな実施形態に係る、基板マスキング装置を示す斜視図である。上述したように、本開示のさまざまな実施形態では、同一基板が２つの異なる注入ツールによって処理され得るように、基板の一部分のみを露出させて残りの部分をマスキングで覆う。このような構成とすることによって、必要なウェハの数は、マスキングを用いて１枚の基板上で処理され得る別個の領域の数にもよるが、各注入装置に１つのウェハが必要だったところが、１枚のみに減る。
【００５６】
図４に示す基板マスキング装置４００の一例は、図１および図２に示したようなイオン注入装置等によって処理され得る半導体ウェハ４１２等である基板を支持するプラテンアセンブリ４１０を備える。プラテンアセンブリ４１０は、走査システム４１４によって支持される。基板マスキング装置４００はさらに、開口４２２を持つマスク４２０と、マスク装着機構４３０と、マスク４２０およびウェハ４１２の相対的な位置を変更するための位置決め機構４３２とを備える。少なくとも１つの実施形態では、位置決め機構４３２は、図１に示した実施形態に含まれるようなウェハ駆動システムの一部である、ウェハ配向部であってよい。
【００５７】
図４に示すプラテンアセンブリ４１０は、基板ウェハ４１２をプラテン４４０に支持する表面を含むプラテン４４０を有する。プラテンアセンブリ４１０はさらに、処理中においてウェハ４１２を冷却する冷却システムと、ウェハ４１２を中心回りで回転させるまたはねじる機構とを有するとしてもよい。図４に示した実施形態例によると、プラテンアセンブリ４１０はさらに、マスク保持部材４４２を有する。図示されているように、マスク４２０は、マスク保持部材４４２と係合するためのフィンガー４４４を含むとしてもよい。
【００５８】
プラテンアセンブリシステム４１０は、走査システム４１４によって支持されている。走査システム４１４は、斜め注入を実行するべくイオンビームに対してプラテンアセンブリ４１０を傾斜させて、プラテンアセンブリ４１０を基板ウェハ装着／離脱位置まで回転させるとしてもよい。さらに、走査システム４１４は、イオン注入時に、プラテンアセンブリ４１０を垂直に並進させるとしてもよい。
【００５９】
図４に示した実施形態によると、マスク装着機構４３０が、マスク４２０と係合するための部材４５２を含む移送アーム４５０と、装着位置と格納位置との間で移送アーム４５０を移動させる駆動システム４５４とを有する。
【００６０】
システム４００の動作を説明すると、マスク装着機構４３０は、駆動システム４５４の動作によって、基板ウェハ４１２の前で、マスク４２０を、マスク位置から、および、マスク位置まで、移動させる。マスキング位置において、マスク４２０はマスク保持部材４４２に係合する。続いて、マスク装着機構４３０は元に戻り、走査システム４１４はウェハ装着／離脱位置までプラテンアセンブリ４１０を移動させる。続いて、ウェハハンドリングシステムを用いて、基板ウェハ４１２をマスク４２０の下に装着する。ここで、ウェハ４１２に注入またはその他の処理を実行する準備が整う。マスク４２０の開口４２２で画定されたウェハ４１２の第１の領域に対して注入が実行される。ウェハに対する注入が完了すると、ウェハハンドリングシステムからウェハを取り外す。この時点において、操作者はウェハを取り出して別の注入ツールのウェハハンドリングシステムに入れるとしてもよい。これに代えて、ウェハハンドリングシステムは、運搬装置、ロボット、または上述した処理と同様の処理を実行する第２の注入ツールにウェハ４１２を運搬することができるその他のデバイスに接続されているとしてもよい。第２の注入装置では、第１のデバイスによって注入が実行されたのとは異なる未処理の箇所を露出させるように、ウェハに対するマスキング位置を決定する。
【００６１】
このように、本開示のさまざまな実施形態によれば、ツール毎の処理のバラツキを効率的に特定すると共に、従来の方法よりも低コストでそのようなバラツキを低減させることができる。また、複数の異なる注入装置による処理で形成されたデバイスのパラメトリック性能を１枚のウェハで観察することができるので、製造者は、多くのダイを破棄しなければならなくなる前に、および／または、ウェハを完全にスクラップにする前に、プロセスにバラツキがあることを迅速に特定することができるようになる。ミクロンおよびミクロン以下の幅のトランジスタはプロセスのバラツキに大きく影響を受けるので、実際のパラメトリック性能を測定することによって、プロセスのばらつきをより正確に検出することができる。このため、注入ツール間での性能のバラツキを低減することによって、製品の収率が高まって収益性も伸びるので、製造設備の廃棄物が低減されると思われる。
【００６２】
本開示の範囲は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されるものではない。上述したもの以外の本開示のさまざまな実施形態および本開示の変形例は、本明細書に説明したものと同様に、上述の説明および添付図面から、当業者には明らかである。このため、そのような上記以外の実施形態および変形例は、本開示の範囲に含まれるものである。また、本明細書では具体的な実施例を参照しつつ具体的な環境において具体的な目的を達成するべく本開示を説明したが、当業者であれば、本開示の有用性は本明細書の内容に限定されるものではなく、本開示はどのような環境でどのような目的で実施されても効果を奏するものであると認めるであろう。従って、本願の特許請求の範囲は、本明細書に記載した本開示の範囲および精神を最大限広く鑑みた上で、解釈されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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