(57)【要約】【解決手段】半導体ウエハのようなワークピースにイオンを注入する方法は，イオンビームを発生する工程と，イオンビームの非平行度の角度を測定する工程と，第一の角度に向けられたワークピースについて第一の注入を実行する工程と，第二の角度に向けられたワークピースについて第二の注入を実行する工程とを含む。第一および第二の角度は，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きい。好適に，第一および第二の注入が，ワークピースに実質的に等しいイオンドーズ量を与えるために制御される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースにイオンを注入する方法であって，
イオンビームを発生する工程と，
イオンビームの非平行度の角度を測定する工程と，
第一の角度に向けられたワークピースについて第一の注入を実行する工程と，
第二の角度に向けられたワークピースについて第二の注入を実行する工程と，
第一および第二の角度が，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きい，ところの方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって，
第一および第二の注入を実行する工程が，ワークピースに，実質的に等しいイオンドーズ量を与えるために制御される，ところの方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって，
非平行度の角度が約５度よりも小さい，ところの方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって，
非平行度の角度がイオンビームの発散角度の半分である，ところの方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって，
非平行度の角度がイオンビームの集束角度の半分である，ところの方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって，さらに
平行化装置を利用して，イオンビームを発生させる工程を含む，ところの方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって，さらに
平行化装置を利用しないで，イオンビームを発生させる工程を含む，ところの方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって，
基準の向きがワークピースにおけるイオンビームの向きである，ところの方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって，
基準の向きがワークピースにおけるイオンビームの向きに対して，選択された注入角度である，ところの方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって，
第一および第二の角度の大きさが等しい，ところの方法。
【請求項１１】
半導体ウエハにイオンを注入する方法であって，
イオンビームを発生する工程と，
イオンビームの非平行度を測定する工程と，
ウエハを第一の角度に傾斜させる工程と，
第一の注入を第一の角度で実行する工程と，
ウエハを第二の角度に傾斜させる工程と，
第二の注入を第二の角度で実行する工程と，
第一および第二の角度が，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きい，ところの方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって，
第一および第二の注入が，ウエハに，実質的に等しいイオンドーズ量を与えるために制御される，ところの方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって，
イオンビームの非平行度の角度が約５度よりも小さい，ところの方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって，
イオンビームの非平行度の角度がイオンビームの発散角度の半分である，ところの方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって，
イオンビームの非平行度の角度がイオンビームの集束角度の半分である，ところの方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって，さらに
平行化装置を利用して，イオンビームを発生させる工程を含む，ところの方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって，さらに
平行化装置を利用しないで，イオンビームを発生させる工程を含む，ところの方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法であって，
基準の向きがワークピースにおけるイオンビームの向きである，ところの方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載の方法であって，
基準の向きがワークピースにおけるイオンビームの向きに対して，選択された注入角度である，ところの方法。
【請求項２０】
請求項１１に記載の方法であって，
第一および第二の角度の大きさが等しい，ところの方法。
【請求項２１】
半導体ウエハにイオンを注入する装置であって，
イオンビームを発生する手段と，
イオンビームの非平行度を測定する手段と，
ウエハを第一の角度に傾斜させる手段と，
第一の注入を第一の角度で実行する手段と，
ウエハを第二の角度に傾斜させる手段と，
第二の注入を第二の角度で実行する手段と，
第一および第二の角度が，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きい，ところの装置。
【請求項２２】
半導体ウエハにイオンを注入する方法であって，
イオンビームを発生させる工程と，
ウエハを，イオンビームに対して第一の角度に傾斜させる手段と，
第一の角度に傾斜したウエハで，第一の注入を実行する手段と，
大きさが等しくて，前記第一の角度に対して，反対の符号をもつ第二の角度にウエハを傾斜させる手段と，
第二の角度に傾斜したウエハで，第二の注入を実行する手段と，
を含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって，
ウエハを，第一の角度に傾斜する工程が，イオンビームの発散角度の半分に傾斜する工程を含む，ところの方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法であって，
ウエハを，第一の角度に傾斜する工程が，イオンビームの発散角度の半分に，傾斜する工程からなる，ところの方法。
【請求項２５】
イオンを半導体ウエハに注入する装置であって，
イオンビーム発生器と，
イオンビームの非平行度を測定する測定システムと，
半導体ウエハを第一の角度および第二の角度に傾斜させる傾斜機構と，
を含み，
第一および第二の角度が，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きく，第一および第二の注入が，第一および第二の角度でそれぞれ実行される装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置であって，
前記測定システムが，可動なイオンプロファイラーおよび一つ以上のビーム検出器を含む，ところの装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の装置であって，さらに
イオンビームを平行化するイオン光学要素を含む，ところの装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載の装置であって，さらに
第一および第二の角度の大きさが等しい，ところの装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は，半導体ウエハ，その他ワークピースのイオン注入のためのシステムおよび方法に関し，特に，非平行なイオンビームで，半導体ウエハの表面にわたって一様なイオン注入を実行するための方法および装置に関する。
【０００２】
発明の背景
イオン注入は，半導体ウエアに電気伝導性を変える不純物を導入する標準的な技術である。所望の不純物がイオン源でイオン化され，イオンは所期のエネルギーをもつイオンビームを形成するために加速され，イオンビームはウエハの表面に向けられる。イオンビーム中のエネルギーをもつイオンは半導体材料のバルク内に侵入し，半導体材料の結晶格子内に埋め込まれ，所望の伝導性の領域を形成する。
【０００３】
イオン注入システムは通常，ガスまたは固体物質を，よく画成されたイオンビームに変換するためのイオン源を含む。イオンビームは不所望のイオン種を除去するために質量分析され，所望のエネルギーに加速され，ターゲット面に向けられる。ビームの走査，ターゲットの移動により，またはビームの走査とターゲットの移動を組み合わせることにより，ビームはターゲット領域にわたって分布させられる。ビーム走査およびターゲットの移動の組み合わせを利用するイオン注入器が，Ｂｅｒｒｉａｎらの，１９９０年５月１日に発行された米国特許第４，９２２，１０６号に開示されている。
【０００４】
平行なイオンビームを半導体ウエハにもたらすことは，多くの適用例において，重要な条件である。平行なイオンビームは，半導体ウエハの表面にわたって平行なイオンの軌道をもたらすものである。イオンビームが走査される場合，走査ビームはウエハ表面にわたって平行となっている必要がある。平行なイオンビームは半導体ウエハの結晶構造において，入射イオンのチャネリングを防止し，チャネリングが必要な場合では，一様なチャネリングを可能にする。典型的に，連続イオン注入器が，高度のビーム平行度を必要とする場合に利用される。
【０００５】
一つのアプローチにおいて，ビームは，走査の原点として参照される点から発散するように一次元で走査される。走査ビームはつぎに，集束を行うイオン光学要素を通過する。イオン光学要素は発散するイオン軌道を，半導体ウエハに至る平行なイオン軌道に集束する。集束は，角度補正磁石により，または静電レンズにより行うことができる。角度補正磁石は，走査イオンビームの曲げおよび集束の両方を行う。平行度は静電レンズで達成されるが，エネルギー汚染という欠点がある。
【０００６】
角度補正磁石または他の集束化要素から出力したイオンビームは，イオンビームのパラメータおよび集束化要素のパラメータに依存して，平行化され，または集束または発散される。角度補正磁石が利用されると，平行度は，角度補正磁石の磁場を変化させることにより，調節することができる。角度補正磁石は典型的に，平行度および曲げ角の量を変化させ，またはビームの向きを変化させる一つの磁場調節機能をもつ。イオン注入器はしばしば，いろいろな種類のイオン種およびイオンエネルギーで走らせる必要があることは理解されよう。ビームパラメータが変化すると，角度補正磁石の再調整がビーム平行度を復元するために必要となる。
【０００７】
ビーム平行度の再調節の条件は，イオン注入器動作をより複雑にし，また遅延をもたらす。さらに，平行なイオンビームを形成するために使用される，角度補正磁石または他のイオン光学要素は，イオン注入器のコストを増加させ，イオン注入器のベースラインの長さを増加させる。
【０００８】
そこで，半導体ウエハの表面にわたってイオン注入の一様性を劣化させることなく，ビームの平行化の条件が緩和されるイオン注入方法および装置が必要となっている。
【０００９】
発明の要約
本発明の第一の態様にしたがって，ワークピースにイオンを注入する方法が提供される。本方法は，イオンビームを発生する工程と，イオンビームの非平行度の角度を測定する工程と，第一の角度に向けたワークピースで第一の注入を実行する工程と，第二の角度に向けたワークピースで第二の注入を実行する工程と，を含む。第一および第二の角度は，基準の向きに関して符号が反対であって，その大きさが測定されて非平行の角度と同じかそれよりも大きい。
【００１０】
一実施例において，基準の向きは，ワークピースにおけるイオンビームの向きである。他の実施例においては，基準の向きは，ワークピースにおけるイオンビームの向きに関して，選択された注入角度である。
【００１１】
好適に，第一および第二の注入は，ワークピース内に，実質的に等しいイオンドーズ量を与えるために制御される。ワークピースは半導体ウエハからなる。好適な一実施例では，第一および第二の角度は，非平行の測定角度に等しい大きさとなる。
【００１２】
第一の実施例において，イオンビームは平行化装置を利用して発生される。第二の実施例において，イオンビームは平行化装置を使用しないで発生される。
【００１３】
本発明の他の態様にしたがって，本半導体ウエハにイオンを注入する方法が提供される。本方法は，イオンビームを発生する工程と，イオンビームの非平行の角度を測定する工程と，ウエハを第一の角度に傾斜する工程と，第一の角度で第一の注入を実行する工程と，ウエハを第二の角度に傾斜する工程と，第二の角度で第二の注入を実行する工程とを含む。第一および第二の角度は，基準の向きに関して，符号が反対で，非平行度の測定角度に等しいかまたはそれより大きい大きさをもつ。
【００１４】
さらに，本発明の他の態様にしたがって，半導体ウエハにイオンを注入する装置が提供される。本装置は，イオンビームを発生する発生手段と，イオンビームの非平行な角度を測定する測定手段と，ウエハを第一の角度に傾斜する傾斜手段と，第一の角度で第一の注入を実行する手段と，ウエハを第二の角度に傾斜する傾斜手段と，第二の角度で第二の注入を実行する手段とを含む。第一および第二の角度は，基準の向きに関して，符号が反対で，非平行度の測定角度に等しいかまたはそれよりも大きな大きさをもつ。
【００１５】
本発明のよりよき理解のために，添付の図面が参照される。
【００１６】
本発明に適したイオン注入器の例の，簡略化したブロック図が図１に示さている。イオンビーム発生器１０が所望の種のイオンビームを発生し，所望のエネルギーをもつまでイオンビームを加速し，エネルギーおよび質量汚染を除去するために，イオンビームの質量／エネルギー分析を実施し，エネルギーおよび質量汚染が低レベルのイオンビーム１２を供給する。走査システム１６（スキャナー２０および角度補正器２４を含む）が，平行あるいは平行に近い軌道をもつ，走査されたイオンビーム３０を形成するために，イオンビームを偏向する。エンドステーション３２が，所望の種のイオンが半導体ウエハ３４に注されるように，走査されたイオンビーム３０の経路に，半導体ウエハ３４（または他のワークピース）を支持するプラテン３６を含む。イオン注入器は従来から周知の付加的な要素を含み得る。たとえば，エンドステーション３２は典型的に，ウエハをイオン注入器に導入し，注入後ウエハを除去する自動化した取り扱い設備，電子供給銃などを含む。イオンビームが通過する全経路はイオン注入の間，排気されることは理解されよう。
【００１７】
イオンビーム発生器１０の主要な要素は，イオンビームソース４０，ソースフィルター４２，加減速カラム４４および質量分析計５０を含む。ソースフィルター４２は好適に，イオンビームソース４０に近接して配置される。加減速カラム４４はソースフィルター４２と質量分析計５０との間に位置する。質量分析計５０はダイポール分析磁石５２および分解開口５６を有するマスク５４を含む。
【００１８】
スキャナー２０（静電スキャンーであってもよい）は，走査原点６０から発散するイオン軌道をもつ走査されたイオンビームを形成するために，イオンビーム１２を偏向する。スキャナー２０は走査発生器に接続された，間隔があけられた走査プレートを含んでもよい。走査発生器は，走査プレートの間の電界にしたがって，イオンビームを走査するために，鋸歯状波形のような，走査電圧波形を適用する。
【００１９】
角度補正器２４が，平行なイオン軌道をもつ，走査されたイオンビーム３０を形成するために，走査されたイオンビーム中のイオンを偏向するように設計されている。特に，角度補正器２４は，間隙を画成するために間隔が空けられた磁気ポールピース２６，および電源２８に接続された磁石コイル（図示せず）を含み得る。走査されたイオンビームは，ポールピース２６の間を通過し，間隙内の磁場にしたがって偏向される。磁場は，磁石コイルを流れる電流を変えることで調節することができる。ビームの走査およびビームの集束は，水平面のような選択された面において達成される。
【００２０】
図１において，エンドステーション３２はビーム平行度および向き測定システム８０を含む。システム８０は下述するように，ビームの平行度および向きを測定する。さらに，エンドステーション３２は，走査されたイオンビーム３０に関して，ウエハ支持プラテン３６を傾斜する，傾斜機構８４を含む。一実施例において，傾斜機構８４は二つの直交する軸に関して，ウエハ支持プラテン３６を傾斜することができる。
【００２１】
角度補正器２４の動作例は，図２および図３に示されている。図示のように，角度補正器２４のポールピース２６は，異なるイオン軌道が，ポールピースの間の間隙を通過する，異なる経路長さを有するように，くさび状またはこれと似た形状をもつことができる。図２において，比較的高い強度の磁場が適用される。イオンの軌道は比較的大きな曲がり角度をもち，角度補正器２４から出ると収束収する。図３の例において，比較的低強度の磁場が適用されている。イオンの軌道は比較的小さな曲がり角度をもち，それらは角度補正器２４から出るときに発散する。したがって，走査されたイオンビーム３０は，図２の例においては，ウエハ面７０に対する垂線に関して，正の角度７２をもってウエハ面７０に入射し，図３の例においては，ウエハ面７０に関して負の角度７４をもつウエハ面７０に入射する。平行またはほぼ平行なイオン軌道が角度補正器２４の磁場を適宜調整することにより，形成されることは理解されよう。しかし，一般的に，最もよい平行度を与える磁場は，必ずしも，ウエハ面７０上に対し，走査されたイオンビーム３０を垂直に入射するわけではない。
【００２２】
本発明の実施例にしたがったワークピースへのイオン注入のプロセスのフローチャートが図４に示されている。工程１００において，イオンビームが発生し，イオン注入器のビームラインにそって運ばれる。図１に示されているように，イオンビーム１２はイオンビーム発生器１０により発生し，スキャナー２０および角度補正器２４を通過して，エンドステーション３２に至る。
【００２３】
工程１０２において，イオンビームの平行度は，半導体ウエハまたは他のワークピースにイオンビームが入射する面またはその近くで測定される。平行度測定は典型的に，イオンビームの非平行度の角度を与え，特に典型的に，イオンビームの収束または発散の半角を与える。非平行度の測定角度は，イオンビームの中線からのイオンビームの軌道の最大偏位を示す。イオンビームの平行度を測定する技術の例はが，図７Ａ，図７Ｂ，図８Ａおよび図８Ｂに関連して下述される。発散の半角１３２をもつ非平行なイオンビーム１３０が図５に示されている。イオンビーム１３０の発散の量は，図示の目的で，図５では誇張されている。ビーム平行度は，イオンビームが走査され，集束する面において測定される。
【００２４】
図４に示されているように，ウエハは，工程１０４において，基準の向きに関して第一の複モードの角度＋ｘに傾斜される。図１に示されているように，傾斜機構８４は，走査されたイオンビーム３０に関して，ウエハ支持プラテン３６を傾斜するために使用される。第一の複モードの角度は以下で定義される。工程１０６において，第一の注入が，第一の複モードの角度に傾斜したウエハ１４０で実行される。工程１０８において，ウエハは，以下で定義される基準の向きに関して，第二の複モードの角度−ｙに傾斜される。工程１１０において，第二の注入が，第二の複モードの角度に傾斜されたウエハで実行される。好適に，入の工程１０６の第一の注入，および工程１１０の第二の注入は，半導体ウエハの表面にわたって注入の一様性を確実にするために，等しいエネルギーとドーズ量をもつ。
【００２５】
第一の複モードの角度＋ｘ，および第二の複モードの角度−ｙは，基準の向きに関して，符号が反対で，測定された非平行の角度に等しいかそれより大きな大きさをもつ。基準の向きの記述に際して，いわゆる“注入角度”である，入射イオンビームとウエハの表面に垂直な方向の間との角度を考慮することは有益である。典型的に，０°から７°の範囲にある注入角度は，半導体ウエハの結晶格子で，エネルギーをもつイオンのチャネリングを制御するために使用される。
【００２６】
注入角度が０°という単純な場合，第一および第二の複モードの角度の基準の向きはイオンビームの方向である。この場合，ウエハは，図５に示されているように，入射イオンビームに対して，符号が反対の複モードの角度に傾斜される。ウエハ１４０は，第一の注入にために，ウエハ面１３４に対して第一の複モードの角度１４２に傾斜され，第二の注入のために，ウエハ面１３４に対して第二の複モードの角度１４４に傾斜される。角度１４２，および１４４はウエハ面１３４に対して，符号が反対となり，大きさは，イオンビーム１３０の非平行度の測定角度１３２に等しいか，それよりも大きい。好適には，角度１４２および１４４の大きさは，非平行度の測定角度に，実際上近いものである。好適実施例において，角度１４２および１４４の大きさは，非平行度の測定角度に等しい。しかし，一般的に，角度１４２および１４４は等しい大きさをもつ必要はない。
【００２７】
ゼロでない注入角度を，走査および集束の面，すなわち図５の面に平行に，ウエハを傾斜させることによりセットさせてもよく，または走査および集束の面に垂直な方向に，ウエハを傾斜させることによりセットさせてもよい。ゼロの入射角度が，走査および就職の面に垂直な方向に，ウエハを傾斜させることでセットされる場合，第一および第二の角度に対する基準の方向は，図５に示され，上述したように，イオンビームの方向である。ゼロの入射角度が，走査および集束の面に平行な方向に，ウエハを傾斜させることでセットされる場合，第一および第二の角度に対する基準の方向は，選択された注入角度に傾斜されたウエハに垂直である。この場合，第一の注入は，選択された注入角度に対して第一の複モードの角度で達成され，第二の注入は，選択された注入角度に対して第二の複モードの角度で達成される。第一および第二の複モードの角度の大きさが非平行度の測定角度に等しい場合，第一の注入は選択された注入角度に非平行度の測定角度を加えた角度で達成され，第二の注入は選択された注入角度から非平行度の測定角度を引いた角度で達成される。選択された角度を７°，非平行度の測定角度を１°とする。この例では，第一の複モードの注入（工程１０６）は７°＋１°＝８°の傾斜角度で達成され，第二の複モードの注入（工程１１０）は７°−１°＝６°の傾斜角度で達成される。このアプローチが，どの選択された注入角度および複モードの角度でも利用できることは理解されよう。
【００２８】
本発明にしたがった複モードの注入の利点を，図６を参照して説明する。図６の例において，所望の注入角度はゼロ度で，非平行なイオンビームは１°の非平行度の測定角度をもつとする。第一の複モードの注入において，図５のウエハはウエハ面１３４に対して，１°の第一の複モードの角度１４２に傾斜される。この傾斜角度でもって，ウエハ１４０の左側は，２°の角度で注入され，ウエハ１４０の中心は，１°の角度で注入され，ウエハ１４０の右側は，０°の角度で注入され，このことは図６に要約されている。第二の複モードの注入において，ウエハ１４０はウエハ面１３４に対して，−１°の第二の複モードの角度に傾斜される。この傾斜角度でもって，ウエハ１４０の左側は，０°の角度で注入され，ウエハ１４０の中心は，−１°の角度で注入され，ウエハ１４０の右側は，−２°の角度で注入され，このことは図６に要約されている。図６に示されているように，二つの注入の平均は，ウエハの表面にわたって，１°の一様な角度である。第一および第二の複モードの注入の平均を決定することは，大きさが等しい正の角度および負の角度での注入が同等であるとの前提に基づく。
【００２９】
非平行なイオンビームを使用する従来技術の単モードの注入が図９に略示されている。非平行度の角度１８２をもつ非平行なイオンビーム１８０が，垂直な入射でウエハ１８４の注入を行うために使用される。図９に図示の従来の注入技術では，イオンビームの入射角度が，ウエハ表面にわたって変化する。特に，１°の非平行度の角度をもつイオンビームでは，ビームはウエハの左側では＋１°の入射角度となり，ウエハの中央では０°の入射角度となり，ウエハの右側では−１°の入射角度となる。したがって，ウエハの表面にわたって，入射角度は１°，変化する。適用例によっては，入射角度のこのような変化は許容できない。
【００３０】
イオンビームの平行度を測定する技術の例が，図７Ａ，図７Ｂ，図８Ａおよび図８Ｂに示されている。図７Ａおよび図７Ｂはビームプロファイラーと二つの検出器で，異なるイオンビームを測定することを示す。図８Ａおよび図８Ｂは，プロファイラーの位置の関数となる，ビーム検出器の出力を示すグラフである。
【００３１】
図７Ａおよび図７Ｂに示されているように，イオンビームの平行度が，移動するビームプロファイラー１５０および間隔があけられたビーム検出器１５２および１５４（ビームの平行度および向きの測定システム８０（図１）に対応する）を使用して測定される。ビームプロファイラー１５０は，イオンビームを部分的にブロックし，イオンビームに対して横方向に可動な要素であってもよい。検出器１５２および１５４は，たとえば，ファラデーカップ（入射イオンビームに応答して電気的な出力信号を形成する）であってもよい。プロファイラー１５０は，イオンビームを横切って移動すると，イオンビームの一部をブロックし，イオンビームの陰をつくる。ビームの陰は，検出器１５２および１５４を横切って移動し，悪影響を受けた出力電流パルスとなる出力信号を形成する。
【００３２】
図７Ａに示されているように，平行に走査されたイオンビーム１６０がウエハの面１７０に垂直に入射する。検出器１５２および１５４は，プロファイラーが各検出器と整合するように位置すると，図８Ａに示されているように出力パルスを形成する。検出器出力パルスが形成されるプロファイラーの位置は，イオンビーム１６０が平行な軌道をもち，ウエハ面１７０に垂直となっているかを判定するために使用することができる。
【００３３】
図７Ｂに示されているように，発散するイオンビーム１６２がウエハ面１７０上に垂直入射する。この場合，検出器１５２は，プロファイル１５０が検出器１５２の右側に位置するとき，図８Ｂに示されているように出力パルスを形成し，検出器１５４は，プロファイラー１５０が検出器１５４の左側に位置すると，出力信号を形成する。出力信号が形成されるときにプロファイラーの位置は，イオンビーム１６２の発散角度を決定するために使用することができる。集束イオンビーム（図示せず）に応答して，検出器１５２は，プロファイラーが検出器１５２の左側に位置するときに，出力パルスを形成し，検出器１５４は，プロファイラーが検出器１５４の右側に位置するときに，出力パルスを形成する。検出器の出力信号が形成されるときにプロファイラーの位置は，イオンビームの集束角度を決定するために使用することができる。イオンビームの平行度の測定技術の詳細は，２０００年６月６日に出願の米国出願番号第０９／５８８，４１９号（これは，ここに参考文献として組み込まれる）に示されている
【００３４】
本発明の範囲内で，ビームの平行度を測定するために異なる技術が利用できることは理解されよう。さらに，本発明は走査イオンビームとともに使用することに限定されない。たとえば，本発明は，１９９４年９月２７日に発行したＷｈｉｔｅ等の米国特許第５，３５０，９２６号に開示されたリボンイオンビームとともに使用してもよい。
【００３５】
上記の複モード注入技術は，半導体ウエハの表面にわたるイオン注入の一様性を劣化させることなく，ビームの平行度の仕様を緩和すことができる。イオン注入器の設計概念に依存して，イオン注入の一様性は，イオンビームを平行化する光学要素を必要とすることなく，達成することできる。イオンビームを平行化する光学要素を含む，イオン注入器の設計概念において，イオンビームの平行度を調節する条件は緩和され，多くの場合，固定した平行化イオン光学要素を使用することができる。
【００３６】
本発明の好適実施例が開示され，説明されてきたが，当業者には，特許請求の範囲により画成される本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更，修正がなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は，本発明の実施に適した，イオン注入器の略示図である。
【図２】
図２は，比較的大きな曲げ角度および集束イオン軌道に対する，角度補正磁石の動作を示す略示図である。
【図３】
図３は，比較的大きな曲げ角度および発散イオン軌道に対する，角度補正磁石の動作を示す略示図である。
【図４】
図４は，本発明の実施例にしたがったイオン注入プロセスのフローチャートである。
【図５】
図５は，本発明の実施例にしたがった，複モードのイオン注入を示す略示図である。
【図６】
図６は，複モードのイオン注入で得られた注入角度の一様性の例を示す表である。
【図７】
図７Ａおよび図７Ｂは，イオンの平行度を測定する装置の動作例を示す略示図である。
【図８】
図８Ａおよび図８Ｂは，それぞれ，図６Ａおよび図６Ｂに図示されたイオン条件のための，ビームプロファイラー位置の関数となる，ビーム検出器出力の図である。
【図９】
図９は，非平行なイオンビームによる，従来技術のイオン注入を示す略示図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年11月19日(2002.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースにイオンを注入する方法であって，
イオンビームを発生する工程と，
イオンビームの非平行度の角度を測定する工程と，
第一の角度に向けられたワークピースについて第一の注入を実行する工程と，
第二の角度に向けられたワークピースについて第二の注入を実行する工程と，
第一および第二の角度が，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きい，ところの方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって，
第一および第二の注入を実行する工程が，ワークピースに，実質的に等しいイオンドーズ量を与えるために制御される，ところの方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって，
非平行度の角度が約５度よりも小さい，ところの方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって，
非平行度の角度がイオンビームの発散角度の半分である，ところの方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって，
非平行度の角度がイオンビームの集束角度の半分である，ところの方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって，さらに
平行化装置を利用して，イオンビームを発生させる工程を含む，ところの方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって，さらに
平行化装置を利用しないで，イオンビームを発生させる工程を含む，ところの方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって，
基準の向きがワークピースにおけるイオンビームの向きである，ところの方法
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって，
基準の向きがワークピースにおけるイオンビームの向きに対して，選択された注入角度である，ところの方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって，
第一および第二の角度の大きさが等しい，ところの方法。
【請求項１１】
削除。
【請求項１２】
削除。
【請求項１３】
削除。
【請求項１４】
削除。
【請求項１５】
削除。
【請求項１６】
削除。
【請求項１７】
削除。
【請求項１８】
削除。
【請求項１９】
削除。
【請求項２０】
削除。
【請求項２１】
半導体ウエハにイオンを注入する装置であって，
イオンビームを発生する手段と，
イオンビームの非平行度を測定する手段と，
ウエハを第一の角度に傾斜させる手段と，
第一の注入を第一の角度で実行する手段と，
ウエハを第二の角度に傾斜させる手段と，
第二の注入を第二の角度で実行する手段と，
第一および第二の角度が，基準の向きに関して反対の符号をもち，その角度の大きさが，非平行度の測定角度に等しいか，またはそれよりも大きい，ところの装置。
【請求項２２】
削除。
【請求項２３】
削除。
【請求項２４】
削除。
【請求項２５】
削除。
【請求項２６】
請求項２１に記載の装置であって，
前記測定するシステムが，可動なイオンプロファイラーおよび一つ以上のビーム検出器を含む，ところの装置。
【請求項２７】
請求項２１に記載の装置であって，さらに
イオンビームを平行化するイオン光学要素を含む，ところの装置。
【請求項２８】
請求項２１に記載の装置であって，さらに
第一および第二の角度の大きさが等しい，ところの装置。
【請求項２９】
請求項１に記載の装置であって，
第一の注入を実行する工程が，ワークピースを第一の角度に傾斜することを含み，第二の注入を実行する工程が，ワークピースを第二の角度に傾斜することを含む，ところの装置。
【請求項３０】
請求項１に記載の装置であって，
ワークピースが半導体ウエハである，ところの装置。
【国際調査報告】
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