JP2009535814A - ドーズ均一性の補正技術 - Google Patents

Abstract

振子型のイオン注入装置における不均一イオン注入は、対応する不均一関数に従って、ウエハの移動を調節することによって軽減される。すなわち、不均一イオン注入関数は、イオン注入を測定すること、及び／又はモデル化することによって得られる。その後、第２の弓状ではない走査軌道に沿ったウエハの移動は、均一なイオン注入を促進するために不均一イオン関数に従って調節される。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、主に、イオン注入装置に関するものであり、より具体的には、対象材料の不均一イオン注入を軽減することに関するものである。

〔本発明の背景技術〕
イオン注入装置は、集積回路の製造において、ドーパントまたは不純物によって半導体基板をドーピングするために用いられる装置である。この装置では、ドーパント物質がイオン化し、イオンビームが生成される。１種又は２種以上のドーパント元素をウエハに注入するために、該ビームを半導体のウエハ又は半導体材料の表面に向ける。ビーム中のイオンは、例えば、ウエハ内のトランジスタの製造において、目的とする伝導率領域を生成するためにウエハの表面を透過する。標準的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるためのイオン源、磁界によって該ビーム内のイオンを方向づける、及び／又は選別する（例えば、質量分解等）ための質量分析装置を含むビームライン集合部（beamline assembly）、ならびにイオンビームが注入される１つ又は２つ以上の半導体ウエハ又は半導体材料を収容しているチャンバーを含む。

イオン注入装置は、シリコンに含まれるドーパントの量及びドーパントの位置に関しては、共に正確であるという効果があるので有利である。該装置にとって望ましい注入を達成するために、注入されるイオンの吸収量及び注入するイオンのエネルギーは異なっていてもよい。イオンの吸収量は、該半導体材料に対して注入されるイオンの濃度を調整する。一般的に、高電流注入装置は、高ドーズ注入に対して使用され、一方、中電流注入装置は、より低い吸収用に使用される。イオンエネルギーは、半導体装置における接合深さを調節するために用いられる。ここで、ビームイオンのエネルギー値によって、イオンが注入される温度、又は注入されるイオンの深さを決定する。

市販のイオン注入装置は、イオン源チャンバーを含むイオン源を使用する。このイオン源チャンバーは、１つ又は２つ以上の材料が該イオン源からのイオンによって処理される場である、注入チャンバーから距離を隔てて配置されている。イオン源チャンバーの出射口では、イオンビームを形成するために、イオンを加工、分析、及び加速することができるようにイオンをイオン源に出射する。イオンビームは測定されたビーム軌道に従って、該イオンビームを１つ又は２つ以上の材料（一般的には、主に回路ウエハ）に打ち込む場である、イオン注入チャンバーへと向けられる。このイオンビームのエネルギーは、注入チャンバー内においてウエハに打ち込まれるイオンが、これらウエハを透過するには十分である。このように選択的な注入であるゆえに、集積回路を製造することができる。

電子産業において、より小さく、さらには少ない電力で益々複雑化する数多くの機能を実行することができるような強力な装置（例えば、携帯電話、デジタルカメラ等）を製造するために、電子機器の大きさを縮小するという傾向が続くことを考えると、これらの装置で使用される半導体及び集積回路（例えば、トランジスタ等）においても、引き続きサイズが縮小されることが理解され得る。１つの半導体基板、又は基板の一部（サイコロとして知られる）の上へより多くの装置を「収容する（pack）」能力は、製造の効率及び製造の歩留まりを向上させる。収容密度向上のため、半導体製造工程の一環としてウエハ内又はウエハ上に生成される特徴（feature）はサイズが縮小されてもよい。半導体基板において収容密度を十分向上させるのに重要な影響を与える位置を選択するために、ドーパントの精度を追加することができると理解され得る。例えば、縮小された特徴の大きさを考えると、半導体基板の選択された位置に注入するドーパントイオンに関する誤差のためのマージンをより小さくしてもよい。したがって、より正確、且つ均一なイオン注入を容易にする装置及び技術が望まれている。

〔本発明の要約〕
本発明に係るいくつかの形態の基本的な理解を提供するために、本発明を簡略化した要約を以下に示す。本要約は、本発明の広範囲に及ぶ概要ではない。本発明の主要な要素又は重要な要素を特定するものではなく、本発明の範囲を線引きするものでもない。どちらかと言うとその主な目的は、より具体的な詳細、すなわち後述する詳細に対する前置きとして簡略化した形によって、本発明の１つ以上の概念を示すにすぎない。

振子型のイオン注入装置における不均一イオン注入は、対応する不均一関数に従って、ウエハの移動を調節することによって軽減される。すなわち、不均一イオン注入関数は、イオン注入を測定すること、及び／又はモデル化することによって得られる。その後、弓状ではない第２の走査軌道に沿ったウエハの移動は、イオン注入の均一性を促進するために不均一イオン関数に従って調節される。

上述した及び関連する目的の実現のために、以下の詳細及び付属の図面は、ある実施形態及び本発明の注入法を詳細に記述している。これらは、本発明に係る１つ以上の態様が採用され得る様々な方法のうち、ほんのいくつかを示すにすぎない。本発明の別の態様、利点、及び新規な特徴は、本発明の以下の詳細な説明を、付属する図面と結び付けて考えると明らかとなる。

〔図面の詳細な説明〕
図１は、格子構造の一部を例示する斜視図であり、この図において格子構造へ向けられるイオンビームは、格子構造の平面と略平行である。

図２は、図１に示すような格子構造の一部を例示する斜視図であり、この図において格子構造へ向けられるイオンビームは、格子構造の平面と略平行ではない。

図３は、異なる間隔で隔てられ、且つイオン注入中の変化度に影響を及ぼすシャドーイング（shadowing）を受けるように形成された特徴を有する半導体基板の部分断面図である。

図４は、図１に示すような格子構造の一部の例を示す斜視図であり、この図において格子構造の力学的面は格子構造と実質的に同一平面上ではない。

図５は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態が実施され得るイオン注入装置の一例を示すブロック図である。

図６は、ウエハに対するイオンビームの方向性を示す側面図である。

図７は、振子型のイオン注入装置によって形成され得る、一対の走査パターンを示す。

図８は、振子型のイオン注入装置によって形成され得る、別の走査パターンを示す。

図９は、ウエハにおける不均一イオン注入を示す曲線を示す。

図１０は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態に基づく振子型のイオン注入装置において、不均一イオン注入を軽減させる方法を示すフローチャートである。

図１１は、走査パターンの図であり、この図において不均一イオン注入は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態に基づいて軽減されている。

図１２は、ウエハにおける不均一イオン注入を示す曲線の別の一例を示す図である。

〔本発明の詳細な説明〕
本発明に係る１つ又は２つ以上の態様について、図を参照して説明する。この図において、同じ部材番号はすべて同じ構成部材であるとみなすために主に使用される。また、この図の様々な構成部材は、必ずしも縮尺比通りではない。説明の便宜のため、多くの具体的な詳細は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様の十分な理解を提供するために記載されている。また一方、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様は、これら具体的な詳細に足らない説明によっても実施することができることは、当業者に明らかであろう。別の場合には、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様を容易に示すために作成したブロック図において、周知の構造及び周知の装置を示す。

上述したように、半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ又は半導体材料は荷電粒子又はイオンが注入される。イオンは、それら正味の正電荷又は負電荷のために、望ましい電子特性を示す。半導体プロセシングに際して用いられる場合、イオン化された粒子は、それらが注入される基底層又は別の層の電気的特性を「ドープ（dope）」又は変化させるため、ドーパントと称される。これにより、当該層は望ましい、且つ予測可能な電気反応を有することになる。

基底層及び基板は、主に結晶性形状のシリコンから構成されている。シリコン原子が通常の方法で３次元に配置されたとき、シリコンは結晶格子として知られる結晶性構造を有すると言われる。一例として、図１は、一般的な立方体構造を有する一般的な格子構造１００の一部を示す。具体的には、この図に示すように、格子構造１００は一般的に立方体の状態にある２７個のセル１０２（例えば、３×３×３）を有する。格子構造の結晶は面１１０内に存在しており、これら面１１０は図示される例において互いに略垂直に位置している（例えば、ｘ、ｙ、及びｚ方位）。しかしながら、格子構造は様々な形状のうちいずれかであるか、又は様々な形状のうちいくつかを有し得るということを理解されたい。そのような形状としては、例えば、ダイアモンド、ピラミッド、六方晶系等を含む。

また、半導体製造に使用されるシリコンの基底層は、（少なくとも部分的に）バルクシリコンから切り出されるので、ウエハ又は基板とみなされる。具体的には、ブール（boules）として知られる極めて特異型であるシリコンの単一結晶は成長して全長が長くなり、そこから薄片（例えば、ウエハ）が切り出される。このウエハは、主にミラー指数データ（例えば、（１００））で指定されており、ウエハの切断面に対する格子構造の相対配向を示す。このウエハの結晶構造は、電子機器において有利である。なぜなら、ウエハの結晶構造が電子機器の電気的特性の制御を容易にし、且つ材料すべてに亘って均一な電気的性能を示すためである。さらに、装置の性能を低下させる不純物は、材料（シリコン）の不規則な原子構造の周辺に集まる傾向にあるので、結晶構造の均一性は、より予測通りの装置の性能及び予測通りの装置の歩留まりを提供する。

半導体ドーピング工程の重要なパラメータは、イオンビームと半導体材料の結晶構造内部との間の入射角である。入射角は、とりわけチャネリングとして知られる現象に関与するので重要である。

具体的には、図１に示すように、ドーパントイオンビーム１０４の方向が、格子構造の（垂直）面１１０に略平行であれば、ビームは単位長さ当り少ないエネルギー損失で面を通りぬけることができる。なぜなら、面の間の空間を移動するイオンは、結晶原子との衝突がより少ないためである。このように、イオンは基板内部に深く注入されればよい。

図１に対して、図２に示すビーム１０４の方向は、格子構造１００の（垂直）面１１０と略平行ではない。このように、イオンビーム１０４内のいくつかのイオンは、格子構造の部位１０６に衝撃を与え、格子構造を変化（例えば、損傷）させる可能性がある。その際、イオンはエネルギーを損失して速度が遅くなることがあり、及び／又は矢印１０８で示す本来の軌道から散乱することもある。その結果、材料中のより浅い部分に留まることになる。したがって、例えば、チャネリング及び／又はドーピングの局在性の望ましい値を達成するためには、格子構造に対して特定の方向にイオンビームを向けることが望ましいこともある。また、ビームと結晶構造との間の相対的な方向を維持することが望ましいこともあるが、その一方、ビームとウエハとの間の相対的な方向は、注入プロセスの間に変えられると理解してもよい。

ビーム及びウエハの格子構造間の方向性に加え、ウエハの力学的面に対するビームの方向性は、シャドーイングを調節するのに重要であると理解されたい。とりわけ、例えばビームがウエハ上の１つ又は２つ以上の隣接した特徴によって遮られるので、シャドーイングの場所は、ウエハのある部分における、ほとんど又は全くドーパントを受け取らない位置とする。シャドーイングは、主に電子産業において、より小さく、さらには少ない電力で益々複雑化する数多くの機能を実行することができるような強力な装置（例えば、携帯電話、デジタルカメラ等）を製造するために、形状が縮小されるという傾向が続くことに起因する。

スカーリング（拡大縮小、Scaling）は、主に半導体製造過程の一部において、ウエハ内及びウエハ上に形成される特徴が互いに近接して形成されること、及びこの特徴間に構成される間隔は狭く作られることが必要となる。しかしながら、いくつかの特徴それぞれの高さは縮小しなくてもよい（例えば、フォトリソグラフィーの制約のため）。特徴間の縮小された間隔とともに均一に固定された特徴の高さは、シャドーイングを増加させる結果になる。これにより、ウエハのある部分は望ましいドーパント量に満たない。例えば、イオン注入角度が大きくなる場合（例えば、チャネリングを減少するために）には、シャドーイングがさらに拡大される可能性がある。

例えば、図３を参照すると、半導体基板の一部又はウエハ３００の断面図は、それらの上に形成された複数の特徴３０２、３０４、３０６、３０８を有しており、それぞれの間隔３１０、３１２、３１４はそれら特徴の間にあると定義される。特徴３０２、３０４、３０６、３０８はレジスト材料から形成されており、すべて略同じ高さである。しかしながら、レジストの特徴３０２、３０４、３０６、３０８のいくつかは他の特徴より互いに近接して形成されており、これにより対応する間隔３１０、３１２、３１４の間は異なる幅となる。間隔３１０、３１２、３１４によって露出された基板３００の領域３２０、３２２、３２４は、イオン注入によってドープされる。よって、ドーピングを行なうために、１つ又は２つ以上のイオンビーム３３０を基板３００に向ける。

一方、イオンビーム３３０は、基板３００の面３４０に対する角度を、例えば、チャネリングを軽減するような方向に合わせられる。その結果、いくつかのイオンビーム３３０は、それらのイオンのうちいくらかを特徴３０２、３０４、３０６、３０８の部分（例えば、角）によって遮られている。このように、基板の領域３２０、３２２、３２４のうち、領域３５０、３５２、３５４において受け取るドーパントイオンの量は意図した量に満たない。特徴３０２、３０４、３０６、３０８が互いに接近するように、それぞれの間隔３１０、３１２、３１４が特徴によってさらに狭く形成されるので、十分にドープされていない領域３５０、３５２、３５４は、基板の領域３２０、３２２、３２４のより大きな部分を作り出すことが分かる。

図４は、図１及び図２と類似しているが、ウエハの力学的面１１２が、ウエハの結晶格子構造と同一平面上ではない代表的な配置を示す。このように、ウエハの複合移動は、イオン注入プロセス中に、例えば、チャネリング及びシャドーイング両者の望ましいバランスを維持するために、ウエハの力学的面１１２とイオンビーム１０４との間の相対的方向性、ならびにウエハの結晶格子構造とイオンビーム１０４との間の相対的方向性の維持が必要となることを理解されたい。

図５は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態を実施するのに適しているイオン注入装置５００の例を示す。注入装置５００は、イオン源５１２、ビームライン集合部５１４、及びターゲット又はエンドステーション（end station）５１６を含む。イオン源５１２は、イオン発生チャンバー５２０及びイオン抽出（及び／又は抑圧）部５２２を含む。イオン化されるドーパント材料の（プラズマ）ガスは、イオン発生チャンバー５２０の内部に位置する（図示せず）。例えば、ドーパントガスは、ガス源（図示せず）から発生チャンバー５２０内に供給される。イオン発生チャンバー５２０内においてイオンの発生を促進するために、電源（図示せず）を経てエネルギーをドーパントガスに供給することができる。

また、当然のことながら、イオン源５１２は、イオン発生チャンバー５２０内の自由電子を励起させるのに適したいくつかの手段（図示せず）を使用することができる。そのような手段としては、例えば、ＲＦ（高周波：radio-frequency wave）又はマイクロ波励起源、電子ビーム入射源、電磁波源、及び／又は、例えばチャンバー内のアーク放電を作り出すカソードを含む。励起された電子は、イオン発生チャンバー５２０内でドーパントガス分子と衝突し、これによりイオンが発生する。主に、陽イオンが発生するが、陰イオンが発生することもある。イオンは、イオン抽出部５２２によってイオン発生チャンバー５２０の部位５１８を通って制御可能に抽出される。なお、イオン抽出部５２２は、複数個の抜き取り及び抑圧電極５２４を含む。

当然のことながら、イオン抽出部５２２は例えば、抽出にバイアスをかけるための抽出電力供給装置（図示せず）、及び／又はビームライン集合部５１４内のイオン質量分析磁石５２８に導く軌道に沿って、イオン源５１２からイオンを増進するための抑圧電極５２４を含むことができる。よって、イオン抽出部５２２は、プラズマチャンバー５２０からイオンビーム５２６を抽出するため、及び抽出されるイオンをビームライン集合部５１４（より具体的には、イオン質量分析磁石５２８を内部に備えたビームライン集合部５１４）に加速させるために機能する。イオン質量分析磁石５２８は角度約９０度で形成され、そこに磁界が生じる。ビーム５２６が磁石５２８に入ると、ビーム５２６は適切ではない電荷−質量比のイオンが受けつけられないような磁界に相応して曲げられる。より具体的には、大きすぎる電荷−質量比、又は小さすぎる電荷−質量比を有するイオンは、磁石５２８の側壁５３２に屈折５３０する。この方法で、磁石５２８は、完全に横断するのに望ましい電荷−質量比を有するビーム５２６中のイオンのみを通す。

制御電子回路又は制御手段５３４は、特に長さ及び磁界を調節するために含まれ得る。磁界は、例えば、磁石５２８のフィールド・ワインディング（field winding）を通り抜ける電流の量を調節することによって制御することができる。当然のことながら、制御手段５３４は、プログラム可能なマイクロコントローラー、プロセッサ、及び／又は装置５００の全体的な制御のための演算手段（例えば、オペレーター、事前に取得したデータ及び／もしくは現時点で取得したデータ、ならびに／又はプログラム）を含んでもよい。

また、ビームライン集合部５１４は、例えば、複数の電極５３８を備えた加速器５３６を含んでいてもよい。当該電極５３８は、イオンを加速させる及び／又は減速させるとともに、イオンビーム５２６の焦点を合わせる、曲げる、及び／又は浄化するために配置され、バイアスがかけられる。さらに、当然のことながら、イオン源５１２からエンドステーション５１６のビームライン集合部５１４全体（質量分析磁石５２８を含む）は、１つ又は２つ以上のポンプ（図示せず）によって真空にされてもよいため、イオンビームはビーム完全性の低下した別の粒子と衝突する。加速器５３６の後段には、質量分析されたイオンビーム５２６をビームライン集合部５１４から受け取るエンドステーション５１６がある。

この図に示すエンドステーション５１６は、ウエハ又は材料５４４の上にウエハーホルダー又はエンドエフェクター５４２を備えている振子型の走査装置５４０を備えている。エンドエフェクター５４２は、エンドエフェクター５４２ひいてはウエハ５４４を動かすアーム５４６と連結されており、一位５５０及び二位５５２の両極端の間で、第１の弓状走査軌道５４８を通る。アームは、走査装置５５４の一部である１つ又は２つ以上のモーター（図示せず）によって駆動されており、少なくともその一部は制御手段５３４によって制御されればよい。モーターの駆動は、イオンビーム５２６の中心軸または頂点から角度θ５５６でウエハを通ってウエハを移動する。当然のことながら、ウエハの移動範囲は、走査されているウエハ５４４の全長部分又は全幅部分を、ビーム５２６を通るように移動させるのに十分な大きさであるだけでよい。

また、当然のことながら、走査装置５５４の１つ又は２つ以上のモーターは、ウエハ５４４全体（高さ）の走査を容易にするために、ｙ方向において第２の走査軌道５５８に沿ってウエハ５４４を移動させる。このモーターは、例えば、ウォームギア（worm gear）、ボールねじ、及び／又はサーボ型のモーターを含んでもよい。当然のことながら、図５のビーム５２６に対するウエハ５４４の方向は説明のためであり、ウエハに対する実際のビームの方向はウエハ５４４に衝突するページ（page）の表面に対して垂直なビームを含む。

図６では、例えば、ウエハ５４４に対するビーム５２６の実質的な方向をさらに明確に表現する。ここで、ビーム５２６はウエハ５４４に衝突するために、ウエハ５４４の側面に向けられる。この図におけるウエハ５４４は、ページの平面内、及びページの平面より外の第１の弓状軌道に沿って振動する。

当然のことながら、走査装置５５４（例えば、制御手段５３４によって制御されるような）では、ウエハ５４４が第１の走査軌道５４８に沿って振動されると同時に、イオンによってウエハ５４４を注入するために、第２の走査軌道５５８に沿って移動されるように、ウエハ５４４を移動させてもよい。

この注入技術によって生じることもある一対の典型的な走査パターンを、図７に示す。この図において、第１の走査パターン５６０はウエハ５４４上に「描かれ（drawn）」、その後第１の走査パターン５６０を正確に反映するように、第２の走査パターン５６２がウエハ５４４上に「描かれ（drawn）」る。具体的には、第１の走査パターン５６０がウエハ５４４上に形成され、その後第２の走査軌道５５８に沿ったウエハ５４４の移動が、第２の走査軌道が第１の走査軌道５６０を正確に反映してウエハ５４４上に形成されるように、（正確なモーメント（moment）で）反転させられる。また、ウエハ５４４が、第１の走査軌道５５８に沿ったビーム５２６を通るウエハ５４４における各軌道間の第２の走査軌道５５８に従って、１増加量を指数化される工程及び走査法において、移動させることができる。得られた走査パターン５６４を、図８に示す。

それにも関わらず、イオンはビーム５２６を介するウエハの各軌道間において、ウエハ５４４中に不均一に注入されることもある。例えば、図９はウエハを交差する１つの軌道（ｘ軸）に沿ったイオンの濃度（ｙ軸）の座標９００を示す。これは、例えば、図８における軌道９０２と共通であってもよい。この例において、イオンドーズはウエハの中心に対して約４％でドロップされる（例えば、半径０の位置又はウエハの垂直中心線の近傍）。この不均一性は、とりわけ例えば、イオンビーム５２６を通る軌道であるように、ウエハの複合移動を生じることもある。

ウエハ５４４が、第１の弓状走査軌道５４８に沿ってビーム５２６を通って移動されるように、ウエハ５４４は略中心点５６６（図５及び６）を回転又は曲げられてもよい。この複合移動は、例えば格子構造とウエハ５４４の機械的表面との間の方向性、及びイオンビーム５２６の相関関係を維持するために行なわれればよい。この方法において、ウエハ内５４４に形成された参照ノッチ５６８は、第１の走査軌道５４８に沿ったウエハ５４４の位置に関わらず、アーム５４６に対して同じ方向性を有する。また、ウエハ５４４はポイント５６６（図６）に関して、さらにはウエハ５４４の格子構造及び力学的面と、イオンビーム５２６との間の相関方向性を維持するために傾けられていてもよい（例えば、シェーディング（shading）を軽減させるため、及び／又はチャネリングを制御するため）。

したがって、この不均一イオン注入を軽減するために、第２の走査軌道５５８に沿ったウエハ５４４の移動は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態に従って、動的調節される。それゆえ、図１０を参照する模範的な手順１０００は、振子型の注入装置における半導体材料中の不均一イオン注入を軽減するために示す。

手順５００は一連の動作又は事象として、以下に例示及び説明するとはいえ、当然のことながら、本発明は順序付けられた動作又は事象に沿って説明されるものに限定されない。例えば、ある動作は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様に従って、本明細書において説明された及び／又は記載されたものとは別の動作又は事象によって、様々な順番に、及び／又は同時に起こってもよい。さらに、本発明に従った手順を実行するために、説明されたすべての動作が必要であるとは限らない。

方法１００は、ウエハの全域における不均一性イオン注入とみなすデータを取得する１００２で始まる。この不均一性は、イオンビーム５２６を通ってウエハ５４４の１つ又は２つ以上の各軌道に対応する。一例として、特に限定されないが、７組のデータは、図８に示される走査パターン５６４のために得られる。ここで、各組のデータはウエハ５４４の全域に及ぶ軌道に対応するものであればよい。このように、図９の曲線９００は、例えば、図８の軌道９０２に対応しているデータから描かれればよい。

当然のことながら、１００２で得られたデータは、測定及び／又はモデル化されてもよいか、または作成されてもよい。データは、例えば、ウエハの代わりに、イオン感受性測定部材を代用することによって測定されてもよい。例えば、ファラデーカップ５８０は、図５に示すイオン注入装置５００におけるアーム５４６の末端と接着させることができる。測定部材は、その後、ウエハ５４４が辿るであろう同じ軌道に沿ってビーム５２６を通って移動される。当然のことながら、測定部材の動きはウエハの動きを模倣する。例えば、ウエハの方法に相当し、ウエハとして同じ角振動数で移動される方法において、測定部材は中心点（例えば、点５６６）の周囲で傾けられる及び／又は曲げられる。

イオン吸入、及びそこで得られる変化量は、その後、例えば監視部材（例えば、制御手段５３４）によって監視され及び／又はマップされる。もう１つの方法として、又はさらなる方法として、不均一性注入データは、不均一性イオン注入をモデル化することによって作成することができる。つまり、ビーム５２６に対するウエハ５４４の既知及び／又は予測される方向性（例えば、点５６６周囲の傾き又はひねり）、ウエハ５４４の角振動数、発生するガスが排出されるフォトレジスト、ビーム電流の変動、圧力の変動等に基づいてモデル化できる。

一旦データが得られた方法１０００は、第２の走査軌道（例えば、ｙ方向において）５５８が不均一性イオン注入データに基づいて調節される１００４に進む。当然のことながら、ウエハ５４４は所定のこの地点から元に戻されてもよく、又は測定部材は不均一性イオン注入を確認するために１００４に留まってもよい。一例として、図９に示す点９００は、主にコサインθ５５６に相当する。第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動は、このように、第２の走査軌道５５８に沿ったウエハ５４４の動きを調節するためにコサイン（θ）で除される。

制御手段５３４及び／又は走査装置５５４は、第２の走査軌道５５８に沿った動きを容易にするために、これらの演算を行なうことができる。さらに、制御手段５３４及び／又は走査装置５５４は、必ずしも必要ではないが、第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動が、第２の走査軌道５５８に沿った移動を調節するために除されることによって、不均一性関数を突き止めるために、１つ又は２つ以上の曲線（例えば、図９に示す曲線９００）を生成してもよい。「曲線の調整（curve fitting）」方法には、例えば、不均一関数を決定するために、制御手段５３４及び又は走査装置５５４を使用してもよい。

当然のことながら、第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動は、不均一性がウエハ全体の関数に相当する、（上述のような）１つの関数によって除されてもよい。一方、不均一性がウエハ全体で異なる場合、第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動は、均一なイオン注入を円滑にするために１つ又は２つ以上の関数によって除されてもよい。例えば、図８において、ウエハ全体に亘る７つの異なる軌道８１０、８１２、８１４、８１６、８１８、８２０、８２２それぞれが、別の対応する不均一性イオン注入があれば、そのときは、第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動が、７つの異なる関数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７で除されればよい。

例えば、軌道８１０のための第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動は、軌道８１０におけるイオン注入を容易に均一にするために、Ｆ１で除されてもよい。同様に、軌道８１２、８１４、８１６、８１８、８２０、８２２のための第２の走査軌道５５８に沿った元の移動又は目的とする移動は、これらの軌道におけるイオン注入を容易に均一にするために、それぞれＦ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７で除されてもよい。しかしながら、同然のことながら、この１対１の対応は必ずしも必要ではなく、場合によってはいくつかの関数が同じ又は類似していてもよい。第２の走査軌道５５８が調節された後、方法１０００は終了する。

図１１は、図９に示す不均一性関数に従って調節される走査パターン１１００を図示する。より具体的には、図１１は図９の不均一性関数に従って調節された図８の走査パターン５６４を図示する。

図１１は、第２の走査軌道５５８に沿った移動速度がウエハのエッジ近傍で上昇することを示す。このように、ウエハがエッジ近傍でわずかなドーパントイオンを受け取るように、走査ラインはウエハのエッジにおいて分岐する。当然のことながら、走査ラインは図１１のウエハのエッジに向かって約４％引き伸ばされる。凝縮における約４％の減少のための補正は、ウエハの中心に向かって起こる（例えば、曲線９００で示す）。基本的にウエハは、ドーパント凝縮はウエハ全体をより均一にするように、ウエハのエッジに向けて約４％を下回るドーパントを受け取る。図１１では、工程及び走査法において作成された走査パターン（例えば、図８の５６４）は、本明細書に記載されるような不均一性関数によって調節する場合の工程および走査法において作成されてものでなくてもよいことをさらに説明する。例えば、ウエハは第２の走査軌道５５８において移動させなければならないが、また一方ウエハのエッジ近傍で走査ラインの引き伸ばしを容易にするために、第１の弓状走査軌道５４８において移動させなければならない。

さらなる例として、図１２は、ｙ方向又は第２の走査軌道５５８におけるウエハの移動を調節するために使用され得る、その他の典型的な不均一性曲線１２００を示す。このように、当然のことながら、ｙ方向又は第２の走査軌道５５８に沿った移動は、どのような不均一性関数によっても調節することができる。例えば、この移動は、第１弓状走査軌道５４８に沿った移動において知られている、再現可能な誤差に起因する不均一性関数に従って、調節することができる。よって、この既知の誤差は計上されるか、又は補正され得る。

同様に、この移動は、イオンビームがウエハ上のパターニングされたレジストに衝突するときに発生する、ガスの発生に起因する不均一性関数に従って調節することができる。これらの関数は、レジストパターンがウエハ全体に及ぶと知られているので、いくらか予測し得る可能性がある。よって、注入プロセスにおけるガス発生の影響は予測し得る。

また、当然のことながら、ｙ方向における移動、又は第２の走査軌道５５８に沿った移動は、作業条件の変化（例えば、ビーム電流、気圧変動等の変動）を補正するために、注入プロセス中にオンザフライ（on the fly）で調節され得る。この変化は、例えば、注入プロセス中に（例えば、１つ又は２つ以上のファラデーカップ及び／又は圧力センサーによって）検出されてもよく、均一性イオン注入へのそれらの影響が明るみに出る、及び／又はモデル化される。したがって、第２の走査軌道５５８に沿った移動は、１つ又は２つ以上一致する不均一性関数によって調節され得る。

このように、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態に従って、不均一イオン注入を軽減することができる。すなわち、不均一イオン注入は、材料の外及び／又は材料の上に製造される、半導体デバイスの性能及び／又は信頼性に悪影響を及ぼす可能性があるので望ましくない。これは、材料の中に注入されたドーパント原子が、注入された領域において、材料の電気的特性、電気的性質、及び／又は挙動を変化させるためである。

本発明は、１つ又は２つ以上の注入に関して示しており、及び／又は述べているとはいえ、同等の変化及び修正は、本明細書及び添付の図面の見解及び理解に基づいて、当業者がなし得る。本発明はすべての修正及び変化を包含するものであり、特許請求の範囲にのみ限定されるものである。具体的には、上述の部材（集合部（assemblies）、装置、回路等）で行なわれるあらゆる作用に関する事項、当該部材を説明するために使用される用語（「方法」に関する言及も含む）は、たとえ、本明細書で説明する本発明の典型的な実施における作用を実施する、開示された構造と、構造的に同等ではないとしても、他に指示がなければ、記載された部材の特定の作用を実施するいかなる部材にも相当することを意図する。

また、本発明を特定する特徴は、いくつかの実施のうち１つのみについて開示していればよいとはいえ、当該特徴は任意又は特定いずれかの利用にとって望ましく且つ有利であればよいような、その他の実施の１つ又は２つ以上の別の特徴と組み合わせてもよい。さらに、用語「含む（includes）」、「備えている「having」」、「有する（has）」、「ともに（with）」又はそれらの変形が詳細な説明又は特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される範囲で、この用語は、ある程度用語「含む（comprising）」と同様に包含されることを意図する。また、本明細書に使用される「典型的な（exemplary）」は、最善というよりは、むしろ単に例示にすぎないことを意味する。

格子構造の一部を例示する斜視図であり、この図において格子構造へ向けられるイオンビームは、格子構造の平面と略平行である。 図１に示すような格子構造の一部を例示する斜視図であり、この図において格子構造へ向けられるイオンビームは、格子構造の平面と略平行ではない。 異なる間隔で隔てられ、且つイオン注入中に変化度に影響を及ぼすシャドーイングを受けるように形成された機構を有する半導体基板の部分断面図である。 図１に示すような格子構造の一部の例を示す斜視図であり、この図において格子構造の力学的面は格子構造と実質的に同一平面上ではない。 本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態が実施され得るイオン注入装置の一例を示すブロック図である。 ウエハに対するイオンビームの方向性を示す側面図である。 振子型のイオン注入装置によって形成され得る、一対の走査パターンを示す。 振子型のイオン注入装置によって形成され得る、別の走査パターンを示す。 ウエハにおける不均一イオン注入を示す曲線を示す。 本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態に基づく振子型のイオン注入装置において、不均一イオン注入を軽減させる方法を示すフローチャートである。 走査パターンの図であり、この図において不均一イオン注入は、本発明に係る１つ又は２つ以上の態様及び／又は実施形態に基づいて軽減されている。 ウエハにおける不均一イオン注入を示す曲線の別の一例を示す図である。

Claims (20)

1. 振子型のイオン注入装置において、半導体材料中の不均一イオン注入を軽減する方法であって、
   イオンビームの前方で、第１の弓状走査軌道に沿って上記半導体材料を振動させる工程と、
   第２の走査軌道に沿って上記半導体材料を移動させる工程とを包含し、
   第２の走査軌道に沿った移動は、上記半導体材料中の上記不均一イオン注入を軽減するために、動的調節されることを特徴とする方法。
2. 第２の走査軌道に沿った上記半導体材料のための動的調節は、不均一イオン注入関数によって行なうことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記不均一イオン注入を測定する工程をさらに包含することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 第２の走査軌道に沿った上記半導体材料の元の移動又は目的とする移動を調節するために、第２の走査軌道に沿った上記半導体材料の元の移動又は目的とする移動を、不均一イオン注入に対応する関数で除する工程をさらに包含することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程をさらに包含することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、曲線の調整方法を実施することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、上記半導体材料の全体に及ぶイオンドーズの座標を作成することを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、曲線の調整方法を実施することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、測定部材を上記半導体材料の代わりに使用することを特徴とする請求項５に記載の方法。
10. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、イオン注入をモデル化（modeling）することを特徴とする請求項５に記載の方法。
11. 上記イオン注入は、上記イオンビームに対する上記半導体材料の方向性、上記半導体材料の角振動数、フォトレジストが発生させるガス、ビーム電流の変動、圧力の変動、及び第１の弓状走査軌道に沿った移動における誤差のうち、少なくとも１つに基づいてモデル化されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 振子型のイオン注入装置において、半導体材料中の不均一イオン注入を軽減する方法であって、
    イオン注入データを取得する工程と、
    上記イオン注入データを使用して、上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程と、
    第１の弓状走査軌道に沿って上記半導体材料を動かすこと、及び弓状ではない第２の走査軌道に沿って上記半導体材料を動かすことによって、イオンビームを通る上記半導体材料の移動を制御する工程とを包含しており、
    第２の走査軌道に沿った移動は、上記不均一イオン注入を軽減するために、第２の走査軌道に沿った上記半導体材料の元の移動又は目的とする移動を上記不均一イオン注入に対応する関数で除することによって調節されることを特徴とする方法。
13. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、曲線の調整法を実施することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、上記半導体材料の全体に及ぶイオンドーズの座標を作成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 上記不均一イオン注入に対応する関数を測定する工程では、曲線の調整法を実施することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 上記半導体材料の代わりに測定部材を用いることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 上記イオン注入データは、モデル化を経て得られることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
18. 上記モデル化は、上記イオンビームに対する上記半導体材料の方向性、上記半導体材料の角振動数、フォトレジストが発生させるガス、ビーム電流の変動、圧力の変動、及び第１の弓状走査軌道に沿った移動における誤差のうち、少なくとも１つを考慮することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 上記イオン注入データは複数の上記不均一イオン注入に対応するデータを含んでおり、
    上記不均一イオン注入に対応する複数の不均一注入関数を測定する工程と、
    上記不均一イオン注入を軽減するために、第２の走査軌道に沿った上記半導体材料の元の移動又は目的とする移動を、上記不均一イオン注入に対応する関数によって除する工程とをさらに包含することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
20. 上記不均一イオン注入は、第１の弓状走査軌道に沿った移動に対応することを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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