(57)【要約】装置は、複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿うイオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、基板領域の外部の前記イオンビームを捕捉するとともに、所定の波形に対して測定した前記イオンビームの積分電流を記録する、電流検出器と、前記ビームスキャナに結合されており、前記走査方向に沿う前記イオンビームのビーム幅がしきい値を超える時を決定するとともに、前記複数の波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定する、論理を有する、走査調整構成要素と、を含む。
2018516434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿うイオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、
基板領域の外部の前記イオンビームを捕捉するように配置されているとともに、所定の波形に対して測定した前記イオンビームの積分電流を記録するように構成された、電流検出器と、
前記ビームスキャナに結合されており、前記走査方向に沿う前記イオンビームのビーム幅がしきい値を超える時を決定するとともに、前記不均一走査モードで動作している際に、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定する、論理を有する、走査調整構成要素と、
を具える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、該装置が更に、前記基板領域内に基板を保持する基板ステージを具えており、
前記しきい値はＨＷ＝Ｄ＋Ｃにより与えられており、ＨＷは、前記イオンビームの前記走査方向に沿う前記イオンビームの半値幅に等しく、Ｄは、前記基板のエッジと前記基板の走査中における前記電流検出器との間の最小距離に等しく、Ｃは、前記基板のエッジが前記電流検出器から前記最小距離に位置している際に、前記基板の前記エッジと前記イオンビームにより処理すべき目標領域のエッジとの間の距離を表している装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記論理は、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも１つの波形に対するマクロスキャン係数を調整する調整信号を発生するようになっており、前記マクロスキャン係数の調整には、前記第１の走査セグメントと前記第２の走査セグメントとの間の相対走査速度を変えることなく、前記イオンビームが所定の走査ライン上を走査する全持続時間の調整が含まれているようにした装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、該装置が更に、基板位置上の前記イオンビームを捕捉するように配置したプロファイルファラデー電流測定検出器を具え、前記複数の電流比のうちの所定の電流比には、前記所定の波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流対前記プロファイルファラデー電流測定検出器により測定された基準電流の比が含まれているようにした装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記複数の電流比のうちの所定の電流比には、前記所定の波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流対予め決定した基準電流の比が含まれているようにした装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記複数の異なる波形が少なくとも３つの異なる波形を有し、前記複数の電流比が少なくとも３つの電流比を有し、前記論理は、前記少なくとも２つの異なる波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流に基づいて少なくとも２つの電流比を決定するようになっている装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記論理は、前記少なくとも２つの電流比からの補間に基づいて、又は前記少なくとも２つの電流比に基づく計算に基づいて残りの電流比を決定するようになっている装置。
【請求項８】
複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿うイオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、
該ビームスキャナに結合された走査調整構成要素と、
命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読媒体であって、前記命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が
前記走査方向に沿う前記イオンビームに対するビーム幅を受け、
前記ビームスキャナに対し適用する走査モードの選択を受け、
該選択が不均一走査モードであるとともにしきい値を超える場合に、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対し測定した前記イオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定する
ようにするコンピュータ可読媒体と、
を具える注入処理制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の注入処理制御装置において、前記少なくとも１つのコンピュータ可読媒体は命令を有し、該命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が前記しきい値を超える時を決定するようにし、前記しきい値はＨＷ＝Ｄ＋Ｃにより与えられており、ＨＷは、前記イオンビームの前記走査方向に沿う前記イオンビームの半値幅に等しく、Ｄは、基板のエッジと前記基板の走査中における電流検出器との間の最小距離に等しく、Ｃは、前記基板のエッジが前記電流検出器から前記最小距離に位置している際に、前記基板の前記エッジと前記イオンビームにより処理すべき目標領域のエッジとの間の距離を表している注入処理制御装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の注入処理制御装置において、前記少なくとも１つのコンピュータ可読媒体は命令を有し、該命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が前記複数の異なる波形のうちの少なくとも１つの波形に対するマクロスキャン係数を調整する調整信号を発生するようにし、前記マクロスキャン係数の調整には、前記第１の走査セグメントと前記第２の走査セグメントとの間の相対走査速度を変えることなく、前記イオンビームが所定の走査ライン上を走査する全持続時間の調整が含まれているようにした注入処理制御装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の注入処理制御装置において、前記複数の異なる波形が少なくとも３つの異なる波形を有し、前記複数の電流比が少なくとも３つの電流比を有し、前記少なくとも１つのコンピュータ可読媒体は命令を有し、該命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が前記少なくとも２つの異なる波形に対して測定した前記イオンビームの積分電流に基づいて少なくとも２つの電流比を決定するようになっている注入処理制御装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の注入処理制御装置において、該注入処理制御装置が更に、前記少なくとも２つの異なる波形に対し前記測定したイオンビームの積分電流を検出する閉ループ電流検出器を具えており、前記少なくとも１つのコンピュータ可読媒体は命令を有し、該命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が
前記閉ループ電流検出器により測定された積分電流対基準電流の最小比を有する最小電流比を受け、
前記閉ループ電流検出器により測定された積分電流対基準電流の最大比を有する最大電流比を受け、
前記最小電流比及び前記最大電流比に基づいて前記複数の異なる波形のうちの少なくとも１つの追加の波形に対する少なくとも１つの追加の電流比を決定する
ようにした注入処理制御装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の注入処理制御装置において、前記少なくとも１つのコンピュータ可読媒体は命令を有し、該命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が前記調整信号の発生後に注入処理を開始する信号を送信するようにした注入処理制御装置。
【請求項１４】
イオンビームを発生するイオン源と、
複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿う前記イオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、
基板領域の外部の前記イオンビームを捕捉するように配置されているとともに、所定の波形に対して測定した前記イオンビームの積分電流を記録するように構成された、電流検出器と、
前記ビームスキャナに結合されており、前記走査方向に沿う前記イオンビームのビーム幅がしきい値を超える時を決定するとともに、前記不均一走査モードで動作している際に、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定する、論理を有する、走査調整構成要素と、
を具えるイオン注入装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のイオン注入装置において、前記電流検出器が閉ループファラデー電流検出器（ＣＬＦ）を有し、前記イオン注入装置が更に、
前記走査方向に対し垂直な方向で基板を走査する基板スキャナと、
前記基板に対して中央位置に配置され、基準電流を補正するプロファイル電流検出器（ＰＦ）と、
を具え、前記複数の電流比は、前記複数の異なる波形に対して、基準電流に対する前記ＣＬＦにより検出された比又は電流から決定するようになっているイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年４月２３日に出願した米国仮特許出願第62/151,539号に対する優先権を主張するものであり、その全体を参考として導入する。本発明は、処理装置及び方法に関するものであり、特にイオン注入（イオンインプラント）処理における処理制御のための構成要素及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオンを用いて基板を処理するために、現在では種々の処理装置が採用されている。半導体基板のような基板を処理する場合、基板上の層又は特性部（フィーチャ）をエッチングするのにイオンを用いることができる。イオンは、基板上に層又は構造部を堆積したり、種（スピーシーズ）を基板内に注入したり、又は基板を非晶質化するのにも用いることができる。基板の処理を監視して基板の処理を制御するようにする技術も開発されている。現在では、イオン注入ツールにより、基板又はウェハに注入するための多様性を高めている。従来の開発はウェハ処理の均一性を改善することに向けられているが、イオン注入装置の現在の多くのカスタマはプレシジョン・マテリアルズ・エンジニアリング（精密材料技術：ＰＭＥ）に対する不均一処理制御の種々のパターンを要求する場合がある。ある注入方法では、断面積が注入すべき基板の領域よりも小さいスポットビームとしてイオンビームを与える場合がある。このスポットビームを第１の方向に沿って走査するのと同時に、基板を第２の方向に沿って、例えば、第１の方向に対し垂直な方向に沿って移動させるようにしうる。特定の方法では、予め決定した波形に応じてスポットビームを走査して基板の異なる領域に可変のイオンドーズ量を与えるようにすることにより不均一の注入を実行するようにしうる。
【０００３】
走査スポットビームを用いて基板にイオン注入するための正確なドーズ制御を得るためには、基板の個所に又はその付近にファラデーカップモニタのような電流モニタを設けることができる。あるイオン注入装置では、基板に与えるイオンドーズ量を予測するために走査スポットビームの実時間モニタリング（監視）が実行されている。ファラデーカップのような電流センサを基板に隣接して設け、第１の方向に沿って往復走査するスポットビームを、基板が第１の方向に対し垂直な方向に走査されている間に捕捉するようにしうる。電流センサにおいて測定されたイオンドーズ量が、例えば目標とするイオンドーズ量に適合しない場合に、スポットビームの走査を調整するのに実時間モニタリングを用いることができる。
【０００４】
不均一のイオン注入を目標とする場合、波形を異なる走査に適用し、スポットビームが基板を横切って走査する際のこのスポットビームの走査レートを変えるようにしうる。基板の異なる部分を横切る走査レートを変えることにより、走査方向に沿う異なる個所において基板中に注入される積分したイオンドーズ量を変える効果が得られる。基板を垂直方向に移動させている際に複数のスポットビーム走査に亘ってこの走査レートの変化を繰返すと、基板の異なる領域が異なるイオンドーズ量を受ける注入の二次元パターンを生成しうる。
【０００５】
上述した不均一のイオン注入を目標とする際の限界は、スポットビームがある寸法を超える場合に不均一の注入を制御する能力にある。ある場合には、スポットビームの寸法がこのスポットビームを電流モニタと注入すべき基板領域とに同時にオーバーラップするおそれがある。このオーバーラップは、目標とする波形を基板に適用して目標とする不均一な注入を生成するとともに同時に基板に供給されるイオンドーズ量を正確に測定する能力を制限するおそれがある。
【０００６】
上述した及びその他の考慮事項に関して現在では改善する必要がある場合がある。
【発明の概要】
【０００７】
一実施態様では、装置は、複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿うイオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、基板領域の外部の前記イオンビームを捕捉するように配置されているとともに、所定の波形に対して測定した前記イオンビームの積分電流を記録するように構成された、電流検出器と、前記ビームスキャナに結合されており、前記走査方向に沿う前記イオンビームのビーム幅がしきい値を超える時を決定するとともに、前記不均一走査モードで動作している際に、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定する、論理を有する、走査調整構成要素と、を含むことができる。
【０００８】
別の実施態様では、注入処理制御装置は、複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿うイオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、該ビームスキャナに結合された走査調整構成要素と、命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読媒体であって、前記命令により、実行時に、前記走査調整構成要素が前記走査方向に沿う前記イオンビームに対するビーム幅を受け、前記ビームスキャナに対し適用する走査モードの選択を受け、該選択が不均一走査モードであるとともにしきい値を超える場合に、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対し測定した前記イオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定するようにするコンピュータ可読媒体と、を含むことができる。
【０００９】
更なる実施態様では、イオン注入装置は、イオンビームを発生するイオン源と、複数の異なる波形を不均一走査モード中に適用して、走査方向に沿う前記イオンビームの走査を生成する、ビームスキャナであって、前記複数の異なる波形のうちの所定の波形が複数の走査セグメントを有し、第１の走査セグメントが第１の走査レートを有し、第２の走査セグメントが前記第１の走査レートとは異なる第２の走査レートを有する、ビームスキャナと、基板領域の外部の前記イオンビームを捕捉するように配置されているとともに、所定の波形に対して測定した前記イオンビームの積分電流を記録するように構成された、電流検出器と、前記ビームスキャナに結合されており、前記走査方向に沿う前記イオンビームのビーム幅がしきい値を超える時を決定するとともに、前記不均一走査モードで動作している際に、前記複数の異なる波形のうちの少なくとも２つの異なる波形に対して前記測定したイオンビームの積分電流に基づいて、複数の電流比を決定する、論理を有する、走査調整構成要素と、を具える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の種々の実施形態によるビームラインイオン注入装置をブロック形態で示す平面図である。
【図２】スポットビームを所定のモードで動作させる幾何学的形態の一般的な原理を例示する。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態による２つの異なる走査モードのイオンビーム動作の例を示す。
【図４】例示的な処理の流れを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、幾つかの実施形態を示している添付図面を参照して本発明の実施形態をより一層完全に説明する。本発明の主題は多くの異なる形態で実施することができ、ここに開示する実施形態に限定されるものとして解釈されるものではない。しかし、これらの実施形態は、本発明が詳細に且つ完全に開示され、主題の範囲を当業者に完全に伝達するように提供するものである。図面中、同じ参照符号は同様な構成要素を参照するものである。
【００１２】
ここに開示する実施形態は、基板に対する制御したイオン注入を生成する新規な処理装置及び方法を提供するものである。
【００１３】
図１は、本発明の種々の実施形態によるイオン注入装置１００として示すビームラインイオン注入装置をブロック形態で示す平面図である。このイオン注入装置１００は、イオンビーム１０４を発生するように構成されたイオン源１０２を具えている。イオンビーム１０４は、Ｘ方向のような方向に沿って走査されるスポットビームとして生ぜしめることができる。ここで用いる仕様では、Ｚ方向はイオンビーム１０４の中央ビーム線軌道に対し平行な軸線方向を言及するものである。従って、Ｚ方向と、このＺ方向に対し垂直なＸ方向との絶対方向は、図示のイオン注入装置１００内の種々の個所で変えることができる。イオンビーム１０４は、基板ステージ１１４上に配置された基板１１６に衝突する前に、アナライザマグネット（質量分析磁石）１０６と、質量分離スリット１０８と、コリメータ１１２とを通るように進む。幾つかの実施形態では、基板１１６を少なくともＹ方向に沿って走査するように基板ステージ１１４を構成することができる。図１に示す例では、イオン注入装置１００がビームスキャナ１１０を有している。イオンビーム１０４をスポットビームとして供給する場合には、ビームスキャナ１１０によりイオンビーム１０４をＸ方向に沿って走査し、基板においてもＸ方向に沿って走査される走査イオンビームを生ぜしめるようにすることができる。得られる走査スポットビームの幅は基板１１６の幅Ｗに匹敵するようにしうる。
【００１４】
種々の実施形態では、一価のイオンに対しては１ｋｅＶ〜３００ｋｅＶの注入エネルギー範囲に相当する１ｋＶ〜３００ｋＶの電圧範囲のような“低位”エネルギー又は“中位”エネルギーイオン注入に対するイオンビームを生ぜしめるようにイオン注入装置１００を構成することができる。以下で説明するように、基板１１６に与えるイオンビームの走査は、所定の走査イオンビームに対し行われる電流測定に応じて調整することができる。
【００１５】
イオン注入装置１００は更に、基板１１６に与えられるビーム電流を監視するために、閉ループファラデー電流検出器（ＣＬＦ）のような電流検出器１１８を具えている。この電流検出器１１８は基板領域１１９の外側のイオンビームを捕捉するように配置されており、この電流検出器１１８はイオンビーム１０４の走査中に測定された積分電流を記録するように構成することができる。
【００１６】
イオン注入装置１００は走査調整構成要素１２０をも具えている。この走査調整構成要素１２０はビームスキャナ１１０及び電流検出器１１８に結合させることができる。この走査調整構成要素１２０は、以下で詳細に説明するように、特に、イオンビーム１０４の不均一な走査を実行する場合に、このイオンビーム１０４の走査を調整するようにしうる。この走査調整構成要素１２０には、測定電流のような入力に基づいてイオンビーム１０４の走査を調整する調整信号を発生させる論理を含めることができる。ある場合には、この走査調整構成要素１２０の論理をハードウェアで、又はファームウェアで、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せで実行しうる。ある例では、この走査調整構成要素１２０には、イオンビーム１０４の走査を調整する命令を実行するソフトウェアに結合された、コントローラ及びメモリのような回路を含めることができる。本発明の実施形態はこの文脈におけるものに限定されるものではない。
【００１７】
均一なビーム走査を実行する必要がある１つの動作モードでは、ビームスキャナ１１０により、基板１１６の目標領域上に均一なイオンドーズ量を与えるための走査用波形を発生させるようにすることができる。第２の動作モードでは、走査調整構成要素１２０と、電流検出器１１８と、ビームスキャナ１１０とが相互作用して、基板１１６にイオンビーム１０４の目標とする不均一走査を生成するようにイオンビーム１０４の走査を調整するようにしうる。
【００１８】
参考のために言及するが、不均一なイオン注入のために構成された既知のイオン注入装置によれば、走査信号を発生する波形を適用して走査スポットビームを基板に供給することができる。この波形は、基板の様々な部分に与えるべき異なる走査レートを表す複数の走査セグメントを有するようにしうる。例えば、単一の走査ラインに対し十数個の走査セグメントを与えることができる。走査スポットビームにより基板を目標とする領域に亘って覆うために、イオンビームを複数の走査に対してＸ方向に走査する走査波形が与えられている間に、基板をＹ方向に沿って走査するようにしうる。ある場合には、複数の異なる波形を発生させて複数の異なる不均一走査が基板を横切るように適用され、これにより不均一のイオン注入の目標パターンを生成するようにしうる。注入に際して適切なイオンドーズ量を確実に基板に与えるために、基板付近に配置した電流モニタにより電流測定を実行するようにしうる。ある場合には、図１に示す且つ以下で図２に示すように基板位置の外部に閉ループファラデー（ＣＬＦ）モニタを配置することができ、このモニタがイオンビームを捕捉するとともに、イオンビームがＸ方向に沿って走査される際の積分電流を測定するのに用いるようにしうる。積分電流は、∫I(t)dtとして表すことができる。ここで、Ｉは所定のタイムスパンに対して測定されるイオンビームから得られる所定の電流を表す。この積分電流は、プロファイル電流検出器、特にプロファイルファラデー電流測定検出器（ＰＦ）であって積分ＰＦ電流に対する積分ＣＬＦ電流の比を決定するためのこのプロファイルファラデー電流測定検出器のようなモニタにより測定された積分電流に匹敵しうる。ＰＦ検出器は、例えば、基板の中央位置に相当する個所に配置することができる。
【００１９】
上述の決定された比は後に、不均一なイオンドーズ量を異なる基板間に与える際の再現性を確実なものにするとともに、基板の均一性のアップ／ダウンを制御するのに用いることができる。
【００２０】
不均一なイオン注入に対する精度及び再現性を確実なものにする上述した既知の方法は、大きさが小さいスポットビームに対して特に良好に機能しうるものである。しかし、走査方向（Ｘ方向）に沿うイオンビームのビーム幅がある値を超える場合には、イオンビームの何れかの部分が基板上に残っている間にパターン変化が走査に導入されると、注入誤差が導入されるおそれがある。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、ＣＬＦ電流のような閉ループ電流をより一層能動的に測定し、それにより、スポットビームの走査を調整する技術を提供することにより、不均一なイオン注入を制御する既知の手段を改善するようにする。種々の実施形態においては、波形パターンにおける大きな変化に対し積分ＣＬＦ電流を測定し、残りの波形に対し補間又は計算を適用するようにすることができる。この手法では、ＰＦからの積分電流を再測定する必要はない。この場合、波形パターンに対する大きな変化に対しＣＬＦ／ＰＦのような電流比を得ることができる。その理由は、これらの大きな変化に際しＣＬＦが測定される為である。一般的に、動作中に、２つの電流比を決定することができたり、３つの電流比を決定することができたり、以下同様である。これらの電流比には、最大電流比、又は最小電流比、又は追加の電流比を含めることができ、最小電流比は閉ループ電流検出器により測定された積分電流対基準電流の最小比を有し、最大電流比は閉ループ電流検出器により測定された積分電流対基準電流の最大比を有し、少なくとも１つの追加の電流比等々がある。この手法は、例えば、一例では最小ＣＬＦ／ＰＦ比、最大ＣＬＦ／ＰＦ比及び平均ＣＬＦ比を発生する方式の波形パターンに対し採用することができるが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。
【００２２】
上述したように、イオン注入装置１００のようなイオン注入装置が、動作中に複数の異なるモードで動作しうるようにする。１つの動作モードでは、イオンビーム１００が基板１１６を横切って掃引する際に積分ビーム電流が全ての走査ラインに対し同じであるという条件の下で、イオン注入装置１００を動作させることができる。図２は、このモードで動作させるための幾何学的形態の一般的な原理を例示している。本例では、イオンビーム２０８の観点から基板２００を平面図で示してある。このイオンビーム２０８は、目標とする領域２０２上に目標とするイオンドーズ量のパターンを注入するためにＸ方向に沿って走査させることができる。不均一なイオン注入の場合、複数の走査セグメントを有するイオンビームに少なくとも１種類の波形を適用し、この波形を異なる走査セグメントに適用することにより異なる走査速度又はマイクロスロープを発生させるようにしうる。これらの異なる走査セグメントの結果として、異なるイオンドーズ量が基板２００上に位置の関数として与えられるようにしうる。その理由は、この場合、ビーム電流を一定に保ったままで、イオンビーム２０８が異なる速度で基板の異なるセグメント上を走査しうる為である。ドーズ量プロファイルの一例をドーズ量プロファイル２０６で示してあり、この場合、２つの異なるドーズ量レベル、すなわちドーズ量レベル１及びドーズ量レベル２をＸ軸に沿う位置の関数として示してある。
【００２３】
ＣＬＦ２０４は、図２に示すように、イオンビーム２０８が基板２００の左側に向けて走査される際にこのイオンビーム２０８を捕捉するために基板２００の外側に設けられている。このＣＬＦ２０４は、イオンビーム２０８が例えば左から右に掃引する際の積分ビーム電流を測定しうる。このＣＬＦ２０４は、点Ｐにおける基板２００のエッジがこのＣＬＦ２０４に隣接した際に最小距離Ｄだけ分離するようにしうる。基板２００をＹ軸に沿って走査する場合、この最小点Ｐは、基板２００の中心とＣＬＦの中心とが同じＹ座標を占める点を表すことができる。更に図２に示しているように、距離Ｃは、（点Ｐにおける）基板２００のエッジと、目標とする領域２０２のエッジとの間の距離を表している。Ｘ方向に沿うイオンビーム２０８の半値幅（ＨＷ）がＤ＋Ｃよりも小さい基準をこのイオンビーム２０８のビーム寸法が満足する場合、このイオンビーム２０８がＣＬＦ２０４を横切って掃引する際に得られる積分電流は、基板２００が例えばＹ方向に沿って走査される際にイオンビーム２０８に適用される全ての走査ラインに対して間違いなく同じであると仮定しうる。換言すれば、この基準が満足されると、イオンビーム２０８は、掃引速度の変化（マイクロスロープ）をもたらす所定の波形内の変化が適用される場合のある第１の位置でＣＬＦを捕捉しない。この状況では、ＣＬＦ２０４が受ける積分電流は全ての走査ラインに対し同じである。Ｄを３５mmとした一例では、イオンビーム２０８の半値幅は、イオンビーム２０８が波形における変化中にＣＬＦに当ることのない状態で３５mm＋Ｃ（mm）の値までの範囲としうる。Ｃの値を例えば１０mmとする場合には、イオンビーム２０８のＨＷは４５mmまでの範囲としうる。
【００２４】
イオンビーム２０８がＸ方向に沿って（Ｄ＋Ｃ）の２倍よりも広い場合には、イオンビーム２０８の左側エッジが、このイオンビーム２０８の掃引レートが変化し始める際に依然としてＣＬＦに当るおそれがある。換言すれば、走査速度における基板上の遷移が生じるおそれがある第１の位置にイオンビーム２０８のビーム中心が位置し、イオンビーム２０８の左側部分が依然としてＣＬＦ２０４に当るおそれがある。この状況を以下においてより一層詳細に説明にする。
【００２５】
特に図３Ａ及び図３Ｂを参照するに、これらの図には本発明の実施形態による２つの異なるモードで走査するイオンビームの動作に対する例を示してある。図３Ａには、基板３００をＹ方向に沿って走査するとともに、イオンビーム３０４をＸ方向に沿って走査する例を示している。この図３Ａには、基板３００をＣＬＦ２０４に対してＹ方向に沿う２つの異なる位置に位置させる２つの異なる場合を示している。特に、ＣＬＦ２０４を基板３００に対して２つの異なる位置に示しているが、ＣＬＦ２０４は、基板３００をＹ軸に沿って走査する際に固定させることができる。図３Ａに示すように、時間Ｔ１では幅Ｗ１を有するイオンビーム３０４がＸ方向に沿って走査ラインＪ上を走査する。時間Ｔ１では、ＣＬＦ２０４に対するＹ方向に沿う基板３００の相対位置は、ＣＬＦ２０４を基板３００のエッジＥ１から充分に離間させる配置となるようにする。従って、イオンビーム３０４を目標とする領域３０２上で走査し始めるようにする際に、イオンビーム３０４に与える波形が掃引速度を変化させる場合に、イオンビーム３０４はＣＬＦ２０４内の検出器スリットにより捕捉されない。時間Ｔ２では、イオンビーム３０４は、ＣＬＦ２０４が基板３００のエッジＥ２からより僅かな距離だけ離間している、すなわち基板がＹ方向に沿って走査する際に基板３００のエッジとＣＬＦ２０４との間が最小間隔となっている、走査ラインＩ上を走査するものである。図３Ａに示す場合では、イオンビーム３０４は目標とする領域３０２上に入るものとみなされる。この時点で、走査ラインＩ上に適用される波形により、掃引速度における変化が引き起こされるものとする場合でも、イオンビーム３０４はＣＬＦ２０４内の検出器スリットによりもはや捕捉されない。従って、イオンビーム３０４の如何なる走査ラインに対しても、イオンビーム３０４が目標とする領域３０２上に位置する間にイオンビーム３０４の掃引速度における何らかの変化が生じるが、イオンビーム３０４の如何なる部分からの電流もＣＬＦ２０４により検出されない。
【００２６】
次に図３Ｂを参照するに、イオンビーム３０６がＸ方向に沿って走査されている間に、基板３００をＹ方向に沿って走査する例を図示している。この図３Ｂでは、ＣＬＦ２０４に対するＹ方向に沿う２つの異なる位置に基板３００を配置する２つの異なる場合も図示してある。本例では、イオンビーム３０６がＸ方向においてＷ１よりも大きい幅Ｗ２を有している。
【００２７】
時間Ｔ３では、ＣＬＦ２０４に対するＹ方向に沿う基板３００の相対位置はＣＬＦ２０４を基板３００のエッジＥ２から離間させた状態に配置している。従って、イオンビーム３０４が目標とする領域３０２上を走査し始める際に、イオンビーム３０６に適用される波形が掃引速度の変化を生ぜしめると、ビームは完全にＣＬＦ２０４から離れる。時間Ｔ４では、上述したように、ＣＬＦ２０４が基板３００のエッジＥ４からより僅かな距離だけ離間している走査ラインＩ上を走査する。この状況では、イオンビーム３０６の幅を大きくする、すなわち幅をＷ２にすることと、ＣＬＦ２０４をエッジＥ４に近接させることとの組合せにより、図３Ｂに示す状態が得られるようにしうる。特に、イオンビーム３０６は、このイオンビーム３０６が目標とする領域３０２に入るものとみなされる場合で示してある。同時に、イオンビーム３０６の一部は依然としてＣＬＦ２０４により捕捉される。この場合に又はその僅かに後に走査ラインＩ上に適用される波形が走査速度に変更を生ぜしめると、イオンビーム３０６がＣＬＦ２０４から離れるように走査する時間までに、ＣＬＦ２０４で検出される積分電流は走査ラインＪに対して検出される積分電流とは異なるようになる。
【００２８】
種々の実施形態によれば、不均一な注入を基板に適用する必要があるとともに、イオンビームのビーム幅がしきい値を超えて例えば図３の状態が得られる状況に対して調整を行うために、いつ補正を適用するかを走査調整構成要素１２０により決定することができる。例えば、不均一走査を適用する必要がある場合、この不均一走査に少なくとも３つの異なる波形のような多くの異なる波形の適用を含めて、スポットビームを走査方向（Ｘ軸）に沿って走査するとともに、その際に基板をＹ軸に沿って走査すなわち平行移動させるようにしうる。イオンビーム電流又は電流密度を所定の値とする場合、所定の走査ラインに対して得られる総計の積分ドーズ量が、イオンビームを所定の走査ライン上で走査させる全走査持続時間に依存するとともに、走査ラインの異なる走査セグメントに対する走査速度にも依存するようにしうる。従って、複数の異なる波形を異なる走査に対して適用する必要がある場合、異なる波形に対する総計の積分電流対予め決定した基準電流の比を決定することができる。例えば、異なる波形毎の積分電流を測定するか、又は少数の測定に基づいて補間するか、又はマイクロスロープに基づいて計算し、これに続いて波形の１つについて積分電流に対して正規化することができる。このように、正規化した積分電流の配列を異なる波形毎に１つ生成することができる。次いでこの配列を、異なる波形毎に測定した積分電流に対して適用すべき一連の乗数又はマクロスキャン係数（macroscan factor）として用いることができる。
【００２９】
図４は、本発明の他の実施形態による例示的な処理の流れ４００を示す。ある実施形態では、例示的な処理の流れ４００の動作の少なくとも１つを走査調整構成要素１２０により実施することができる。ブロック４０２では、イオンビームのビーム幅を測定しうる。ビーム幅は例えば、検出器により測定しうる。ブロック４０４では、イオンビームに適用する波形を均一性に対して調整しうる。判定ブロック４０６では、イオンビームの半値幅が大きいかどうかを判定する。ここで、“大きい”とは、走査経路又は走査方向に沿うイオンビームの半値幅（ＨＷ）がしきい値を超えるとともに、イオンビームと閉ループ電流検出器とをオーバーラップさせ（重ならせ）、これと同時に、例えば、図３Ｂにおいて時間Ｔ４で示すようにイオンビームの中心が基板の目標とする領域上にあるようにするのに充分大きくする状況を意味しうる。換言すれば、ＨＷが上記で規定した量（Ｄ＋Ｃ）以上である場合に、イオンビームは大きいとみなしうる。判定ブロック４０６では、上述した走査処理のように、不均一ビーム走査をイオンビームに適用する必要があるかどうかに関する他の判定を行う。
【００３０】
不均一走査を適用する必要がないか、又はイオンビームが大きくないか、又はこれらの双方の場合、流れ図はブロック４１２に進む。このブロック４１２では、ＰＦ又はこれと同様な検出器で測定した積分電流に対するＣＬＦのような検出器における積分電流の１つの比を決定する。その後、流れ図はブロック４１４に進み、このブロックで注入処理が開始される。この状況で、注入処理には、均一な走査モードを、又はこれに代えてイオンビームが大きいものとみなされない不均一な走査モードを含めることができる。基板を露光するために不均一走査が適用され且つイオンビームが大きいものとみなされる場合には、流れ図がブロック４０８に進み、このブロックで最小ＣＬＦ／ＰＦ比、最大ＣＬＦ／ＰＦ比及び平均ＣＬＦ／ＰＦ比を処方の異なる波形に対して測定して不均一走査を生成するようにしうる。例えば、最小のＣＬＦ／ＰＦ比は最小の積分電流を発生する波形等から決定しうる。これらの測定は、波形中の大きな変化に対しＣＬＦで検出される積分電流を測定することにより実行しうる。異なる実施形態では、所定の比を得るために、ＣＬＦで測定された異なる積分電流を、ＰＦにより決定されたような、予め測定された積分電流又は基準積分電流と比較するようにしうる。その後、流れ図はブロック４１０に進む。このブロック４１０では、処方の残りの波形に対して比の補間又は計算を実行しうる。例えば、選択した波形に対してほんの少数の積分電流測定を実行しうるが、これらの電流測定を用いて処方の多くの他の波形に対して必要とするような多くの他の比を生成するようにしうる。その後、流れ図がブロック４１４に進む。
【００３１】
処理の流れ４００によれば、ＣＬＦ／ＰＦ測定を用いることにより、基板上を走査するイオンビームの所定の走査ラインの予想ドーズ量を計測することができる。一例では、所定の波形を用いる何らかの所定の走査ラインを、基板上を走査するイオンビームに適用する必要がある場合には、測定された積分電流ＣＬＦを考慮するために“マクロスキャン係数”又は乗数を波形に適用することができる。従って、所定の波形が複数の走査セグメントから構成されている場合には、イオンビームが基板上を走査する際にイオンビームに適用される走査速度の実際の組は、ＣＬＦ測定から決定された乗数又はマクロスキャン係数を適用することにより生成させることができる。例えば、走査調整構成要素１２０により調整信号をビームスキャナ１１０に送信し、所定の走査ラインに対する波形に所定のマクロスキャン係数を適用するようにしうる。このことにより、異なる走査セグメント間の相対走査速度を変えることなく、所定の走査ライン上にイオンビームを走査させる全持続時間を増大又は減少させるようにしうる。
【００３２】
種々の実施形態では、イオンビームを走査するために適用すべき一組の波形のうちの第１の波形を基準波形として用いることができる。基準波形を用いてビームを走査する際に積分電流を検出器により測定することができ、この積分電流を基準積分電流として記憶することができる。基板のイオン注入を開始する必要がある場合、イオンビームが検出器上を走査する際に、所定の走査ラインにおける所定の波形に対する実際の積分電流を測定しうる。この実際の積分電流に対する基準積分電流の比はマクロスキャン係数を決定する方法として用いることができる。一例では、マクロスキャン係数が、注入時に測定された実際の積分電流に対する基準積分電流の比を簡単に構成するようにしうる。
【００３３】
本発明の実施形態により得られる利点には、ビーム幅が大きくて、イオンビームが基板の目標領域を処理している際にＣＬＦのような検出器にオーバーラップする場合に、不均一な注入処理を基板に適用する機能を含む。他の利点は、イオンビームのビーム幅に拘らず、基板を回転させる必要なしに不均一処理を実行する機能である。
【００３４】
本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したが、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本発明は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装し得ることを認識するであろう。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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