JP4471009B2

JP4471009B2 - イオン注入方法およびイオン注入装置

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Publication number: JP4471009B2
Application number: JP2008030750A
Authority: JP
Inventors: 雅泰日野
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2010-06-02
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Description

この発明は、Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状（これは、シート状または帯状と呼ぶこともできる）のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることとを併用して、前記基板にイオン注入を行うイオン注入方法およびイオン注入装置に関する。この明細書においては、イオンビームの走査と区別しやすいように、基板を機械的に走査することをスキャンと呼んでいる。

この種のイオン注入装置の従来例を図６に示す。このイオン注入装置は、リボン状のイオンビーム４と、基板（例えば半導体基板）２を基板駆動装置１０によってイオンビーム４の主面４ｂ（図８参照）に交差する方向に機械的にスキャンすることとを併用して、基板２に（例えばその全面に）イオン注入を行う構成をしている。

イオンビーム４は、例えば、図８を参照して、図示しないビーム走査器による電界または磁界によるＸ方向（例えば水平方向）の走査を経て、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向（例えば垂直方向）の寸法よりも大きいリボン状をしている。走査前のイオンビーム４の断面形状は、例えば、図８中に符号４ａで示すような、小さな楕円形、円形などの形状をしている。イオンビーム４は、上記のようなＸ方向の走査を経ることなく（例えばイオン源から引き出したイオンビーム自体が）、Ｘ方向の寸法がＹ方向の寸法よりも大きいリボン状をしていても良い。

基板駆動装置１０は、この例では、基板２を保持するホルダ１２と、ホルダ１２を基板２と共に基板２の中心部２ａを中心にして矢印Ａに示すように（またはその逆方向に）回転させるモータ１４（これを、後述するモータ１６と区別するためにツイストモータと呼ぶ）と、ホルダ１２を基板２、ツイストモータ１４と共に矢印Ｂに示すように駆動して（往復回転させて）、ホルダ１２および基板２の傾き角度θを変化させるモータ１６（これを、上記ツイストモータ１４と区別するためにチルトモータと呼ぶ）とを有している。傾き角度θは、例えば、垂直に対して０度（即ちホルダ１２が垂直状態）から９０度（即ちホルダ１２が水平状態）の範囲で変化させることができる。

基板駆動装置１０は、更に、ホルダ１２、基板２等を、矢印Ｃに示すように、スキャンの一端（例えば下端）２０と他端（例えば上端）２２との間を往復するように機械的にスキャンして、基板２をイオンビーム４の主面４ｂと交差する方向（例えばＹ方向）に機械的にスキャンするスキャン装置１８を有している。基板２のスキャン方向は、図中の矢印Ｃ方向（Ｙ方向）に限らず、基板２の表面に平行にスキャンする場合もある。この明細書において、基板２の１スキャンとは、片道のスキャンのことを言う。

なお、上記基板駆動装置１０とほぼ同様の構成の基板駆動装置が、特許文献１に記載されている。

ホルダ１２に対する基板２の入れ換え（例えばイオン注入後の基板２とイオン注入前の基板２との入れ換え）は、例えば図７に示すように、スキャンの一端２０においてホルダ１２を実質的に水平状態にして行われる。

基板２に対するイオン注入においては、イオンビーム４のビーム電流、基板２へのドーズ量、および、基板２のスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、例えば数１またはそれと数学的に等価の式に従って、基板２のスキャン回数を算出する。当該算出されたスキャン回数は、通常は小数点以下を有する帯小数となるため、小数点以下を切り捨てた整数値のスキャン回数を算出してそれを実際に用いるスキャン回数とする。例えば、算出されたスキャン回数が３．４７２回の場合は、実際に用いるスキャン回数は３回とする。そして、当該実際に用いるスキャン回数を用いて、例えば数２またはそれと数学的に等価の式に従って、実際に用いるスキャン速度を算出し、従来はこのようにして算出されたスキャン回数およびスキャン速度に従って、基板２に対してイオン注入を行っていた。

上記数１、数２中の電気素量は、１．６０２×１０^-19［Ｃ］である。係数は、当該イオン注入装置固有の係数である。後述する数４、数５においても同様である。

従来のイオン注入方法（装置）による場合の基板２のスキャン回数およびスキャン速度の一例を図９に示す。図９は、ドーズ量を固定とし、ビーム電流を減少させた場合のスキャン回数とスキャン速度の推移をグラフにしたものである。基準スキャン速度は３２０ｍｍ／ｓｅｃとした。得られるドーズ量を一定とするために、ビーム電流の減少に伴ってスキャン回数を増加させている。ビーム電流を固定とし、ドーズ量を増大させた場合も同様の傾向となる。

図９からも分かるように、スキャン回数は、ビーム電流およびドーズ量を含む注入条件によって、偶数になる場合と奇数になる場合とがある。スキャン回数が偶数になる場合と奇数になる場合とがあることは、例えば特許文献２にも記載されている。

特開２００４−９５４３４号公報（段落００１０−００１７、図６）特許第３３４１７４９号公報（表２、図３）

上記従来のイオン注入方法（装置）において、基板２のスキャン回数が奇数になる場合は、基板２へのイオン注入終了の際の基板２およびホルダ１２等の位置が、図６中に二点鎖線で示すように、スキャンの他端２２となる。そうなると、前述したようにホルダ１２に対する基板２の入れ換えの位置はスキャンの一端２０であるために（図６、図７参照）、イオン注入後に基板２およびホルダ１２等を１スキャン分の距離だけ移動（この例では下降）させなければならない。この１スキャン分の移動時間が余分となりロス時間となる。このロス時間は、例えば、基板１枚当たり１秒〜１．６秒程度である。このロス時間がイオン注入のスループットを低下させる。

そこでこの発明は、基板のスキャン回数が奇数になることを防止して、スキャン回数が奇数になる場合のロス時間を無くし、スループットを向上させることを主たる目的としている。

この発明に係るイオン注入方法の一つは、前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、および、前記基板のスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板のスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出し、前記算出したスキャン回数が２以上か否かを判断して、２よりも小さい場合は処理を中断し、２以上の場合は前記算出したスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを実用スキャン回数とし、前記実用スキャン回数、前記ビーム電流および前記ドーズ量を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出し、前記実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行うことを特徴としている。

この発明に係るイオン注入装置の一つは、（ａ）前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、および、前記基板のスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板のスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出する機能と、（ｂ）前記算出したスキャン回数が２以上か否かを判断して、２よりも小さい場合は処理を中断し、２以上の場合は前記算出したスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを実用スキャン回数とする機能と、（ｃ）前記実用スキャン回数、前記ビーム電流および前記ドーズ量を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出する機能と、（ｄ）前記実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行う機能とを有している制御装置を備えていることを特徴としている。

上記イオン注入方法またはイオン注入装置によれば、基板のスキャン回数が奇数になることを防止して、基板の実用スキャン回数を必ず偶数にすることができる。

この発明に係るイオン注入方法の他のものは、Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることと、２以上の整数をｍとすると前記基板にイオンビームが当たっていない間に前記基板をその中心部を中心にして３６０／ｍ度ずつ回転させて、前記基板の１回転分を前記２以上の整数ｍの注入ステップに分けてイオン注入を行うこととを併用して、前記基板にイオン注入を行うイオン注入方法において、前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、前記注入ステップ数、および、前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出し、前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以上か否かを判断して、１よりも小さい場合は処理を中断し、１以上の場合は前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれが１か否かを判断して、１の場合はそれをそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、１でない場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数、前記ビーム電流、前記ドーズ量および前記注入ステップ数を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出し、前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行うことを特徴としている。

この発明に係るイオン注入装置の他のものは、Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることと、２以上の整数をｍとすると前記基板にイオンビームが当たっていない間に前記基板をその中心部を中心にして３６０／ｍ度ずつ回転させて、前記基板の１回転分を前記２以上の整数ｍの注入ステップに分けてイオン注入を行うこととを併用して、前記基板にイオン注入を行う構成のイオン注入装置において、（ａ）前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、前記注入ステップ数、および、前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出する機能と、（ｂ）前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以上か否かを判断して、１よりも小さい場合は処理を中断し、１以上の場合は前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれが１か否かを判断して、１の場合はそれをそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、１でない場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とする機能と、（ｃ）前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数、前記ビーム電流、前記ドーズ量および前記注入ステップ数を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出する機能と、（ｄ）前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行う機能とを有している制御装置を備えていることを特徴としている。

上記イオン注入方法またはイオン注入装置によれば、１注入ステップ当たりの実用スキャン回数が１でありかつ注入ステップ数が奇数である組み合わせ以外の場合において、基板の総スキャン回数を偶数にすることができるので、スキャン回数が奇数になることを防止することができる。

請求項１、２に記載の発明によれば、基板のスキャン回数が奇数になることを防止して、基板の実用スキャン回数を必ず偶数にすることができる。その結果、スキャン回数が奇数になる場合の前述した余分な１スキャン分の移動時間によるロス時間を無くして、スループットを向上させることができる。

更に、算出したスキャン回数が奇数の場合は、＋１ではなく−１して偶数の実用スキャン回数とするので、スキャン回数が１回減ることになる。その結果、スキャン折り返しのためのスキャン端付近での基板の加減速時間を主体とするロス時間を、スキャン１回分減らすことができるので、この観点からもスループットを向上させることができる。

請求項３、４に記載の発明によれば、１注入ステップ当たりの実用スキャン回数が１でありかつ注入ステップ数が奇数である組み合わせ以外の場合において、基板の総スキャン回数を偶数にすることができるので、スキャン回数が奇数になることを防止することができる。その結果、スキャン回数が奇数になる場合の前述した余分な１スキャン分の移動時間によるロス時間を無くして、スループットを向上させることができる。

更に、算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以外の奇数の場合は、＋１ではなく−１して偶数の実用スキャン回数とするので、１注入ステップ当たりのスキャン回数が１回減ることになる。その結果、スキャン折り返しのためのスキャン端付近での基板の加減速時間を主体とするロス時間を、１注入ステップ当たり、スキャン１回分減らすことができるので、この観点からもスループットを向上させることができる。

図１は、この発明に係るイオン注入方法を実施するイオン注入装置の一実施形態を示す側面図である。図６〜図８に示した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。

このイオン注入装置は、前述した従来のイオン注入装置の構成に加えて、以下に述べるような演算制御を行う機能を有している制御装置３０と、上記イオンビーム４のビーム電流を測定するビーム電流測定器３２とを備えている。

制御装置３０には、イオンビーム４のビーム電流、基板２へのドーズ量、および、基板２のスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度が与えられる。より具体的には、この実施形態では、イオンビーム４のビーム電流は、ビーム電流測定器３２で測定した測定値が与えられる。上記ドーズ量および基準スキャン速度は、設定値として与えられる。

ビーム電流測定器３２は、例えばファラデーカップであり、基板２へのイオン注入の妨げにならない位置において（例えばリボン状のイオンビーム４のＸ方向における一端付近において）、基板２へのイオン注入中のイオンビーム４を受けてそのビーム電流を測定するものである。

制御装置３０は、基板駆動装置１０を、より具体的にはそれを構成するスキャン装置１８、ツイストモータ１４およびチルトモータ１６を制御する機能を有している。より具体的には、制御装置３０は、以下に述べるような演算制御を行って、以下に述べるようなイオン注入方法を実施する機能を有している。その例をまず図２を参照して説明する。

制御装置３０には、上記のように、イオンビーム４のビーム電流、基板２へのドーズ量および基準スキャン速度が与えられる（ステップ１００）。そしてこれらを用いて、上記ドーズ量を実現するための、基板駆動装置１０（より具体的にはそのスキャン装置１８）による基板２のスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出する（ステップ１０１）。より具体的には、例えば前述した数１またはそれと数学的に等価の式に従って、基板２のスキャン回数を計算し、更に当該スキャン回数が帯小数であって小数点以下を有している場合は、小数点以下を切り捨てて、整数値のスキャン回数を算出する。例えば、計算されたスキャン回数が３．４７２回の場合は、３回とする。

次に、上記整数値で算出したスキャン回数が２以上か否かを判断して（ステップ１０２）、２よりも小さい場合は処理を中断する（ステップ１０３）。スキャン回数を偶数化することができないからである。この場合は、例えば、注入条件（ビーム電流、ドーズ量）や基準スキャン速度を変える等して、再びステップ１００からやり直せば良い。２以上の場合は、スキャン回数が偶数か否かを判断して（ステップ１０４）、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま実用（即ち、実際に用いる。以下同様）スキャン回数とし（ステップ１０５）、奇数の場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを実用スキャン回数とする（ステップ１０６）。例えば、上記整数値で算出したスキャン回数が３回の場合は、−１して２回を実用スキャン回数とする。

次に、上記実用スキャン回数、ビーム電流およびドーズ量を用いて、例えば前述した数２またはそれと数学的に等価の式に従って、基板駆動装置１０（より具体的にはそのスキャン装置１８）による基板２の実用スキャン速度を算出する（ステップ１０７）。この実用スキャン速度は、スキャン回数を上記のように整数値化および偶数化したことに伴って、上記基準スキャン速度よりは小さくなる。

そして、上記実用スキャン回数および上記実用スキャン速度に従って基板２にイオン注入を行う（ステップ１０８）。

この実施形態のイオン注入方法（装置）による場合の基板２の実用スキャン回数および実用スキャン速度の一例を図３に示す。この図は、図９と同様に、ドーズ量を固定とし、ビーム電流を減少させた場合の実用スキャン回数と実用スキャン速度の推移をグラフにしたものであり、ドーズ量および基準スキャン速度は図９の場合と同じにした。ビーム電流の減少に伴ってスキャン回数を増加しているが、スキャン回数は必ず偶数であることが分かる。ビーム電流を固定とし、ドーズ量を増大させた場合も、同様の傾向になり、スキャン回数は偶数で増加する。

なお、イオンビーム４のビーム電流は、この実施形態のように、設定値ではなく、ビーム電流測定器３２による測定値とするのが好ましい。そのようにすると、一つの基板２に対するイオン注入中に仮にビーム電流が変動しても、ビーム電流に正比例してスキャン速度を変化させる制御を行うことができ、それによって、ビーム電流の変動の影響を受けずに、Ｙ方向における均一なイオン注入を実現することができるからである。このようにスキャン速度をビーム電流に正比例させる制御を行うことは、例えば、特開平３−１１４１２８号公報（２頁左上欄参照）、特許第３６９２９９９号公報（段落００３７参照）にも記載されている。

上記ステップ１０８におけるイオン注入には、（ａ）一つの基板２に対して常に上記スキャン速度でイオン注入を行う場合と、（ｂ）上記実用スキャン速度を基準にして、一つの基板２に対するイオン注入中にスキャン速度を上記のようにビーム電流に正比例させる制御を併用してイオン注入を行う場合の両方がある。上記ステップ１０８における「実用スキャン速度に従って」という文言は、この（ａ）、（ｂ）の両方の場合を含む意味で使用している。後述する他の実施形態におけるイオン注入（ステップ１１９）においても同様である。

制御装置３０は、この実施形態では、上記図２を参照して説明した演算制御を行う機能を有している。更に、基板２に対するイオン注入中にスキャン速度を上記のようにビーム電流に正比例させる制御を行う機能を有している。

この実施形態のイオン注入方法（装置）によれば、基板２のスキャン回数が奇数になることを防止して、基板２の実用スキャン回数を必ず偶数にすることができる。その結果、スキャン回数が奇数になる場合の前述した余分な１スキャン分の移動時間によるロス時間（例えば基板１枚当たり１秒〜１．６秒程度）を無くして、スループットを向上させることができる。

なお、スキャン回数を奇数からそれよりも１小さい偶数にすると、例えば３回を２回にすると、同じドーズ量を実現するためにスキャン速度は小さくなるけれども（数２、図３、図９参照）、基板２への注入時間は変わらないので、この観点からスループットを低下させることはない。これを例を挙げて説明すると、所望のドーズ量をあるビーム電流で注入するのに必要な注入時間が例えば３秒であると仮定する。それを１秒ずつ３回に分けて注入しても、１．５秒ずつ２回に分けて注入しても、注入時間の合計は３秒で変わらない。

更に、この実施形態のイオン注入方法（装置）によれば、算出したスキャン回数が奇数の場合は、＋１ではなく−１して偶数の実用スキャン回数とするので、スキャン回数が１回減ることになる。その結果、スキャン折り返しのためのスキャン端付近での基板２の加減速時間を主体とするロス時間を、スキャン１回分減らすことができるので、この観点からもスループットを向上させることができる。

上記スキャン端付近での基板２の加減速時間を主体とするロス時間を図１０を参照して詳述すると、上記ロス時間は、１スキャン分の時間の内で、基板２への注入時間以外のロスとなる時間（これは１スキャン当たり２回発生する）の合計のことである。このロス時間は、スキャンを折り返す前の減速時間および折り返した後の加速時間が大部分であり、これに、基板２のオーバースキャン（基板２がイオンビーム４外に確実に位置するように基板２を少し余分にスキャンすること）のためのオーバースキャン時間（これも１スキャン当たり２回発生する）を加えたものである。このロス時間は、例えば、基準スキャン速度が３２０ｍｍ／ｓｅｃの場合で１スキャン当たり約０．４秒、２００ｍｍ／ｓｅｃの場合で１スキャン当たり約０．５秒である。この実施形態のイオン注入方法（装置）によれば、上記のようにこのロス時間分についてもスループットを向上させることができる。

なお、この明細書において、スキャン速度というのは、上記注入時間およびオーバースキャン時間におけるスキャン速度のことを言う。

また、奇数のスキャン回数を偶数化する場合に仮に＋１すると、そのぶんスキャン速度を大きくする必要があり（数２参照）、基板駆動装置１０（より具体的にはそのスキャン装置１８）の最大スキャン速度を超えることになってスキャンすることができない可能性が生じるけれども、この実施形態のイオン注入方法（装置）のように−１することによって、このような不都合発生を防止することができる。更に、仮に＋１すると、スキャン回数が１回増えるので、上記スキャン端付近でのロス時間がスキャン１回分増えることになるけれども、この実施形態のイオン注入方法（装置）のように−１することによって、上述したように当該ロス時間をスキャン１回分減らすことができる。

このように、奇数のスキャン回数を偶数化する場合に、＋１するよりも−１する方が、上記のような効果が得られるので好ましい。

スループットを測定した結果を簡単に例示すると、３回のスキャン回数を２回に偶数化することによってスループットは約１０％向上し、５回のスキャン回数を４回に偶数化することによってスループットは約８％向上した。

次に、ステップ注入を行う場合の実施形態について説明する。ステップ注入は、基板２にイオンビーム４が当たっていない間に、基板２をその中心部２ａを中心にして例えば矢印Ａ方向（またはその逆方向）に３６０／ｍ度ずつ回転させて、基板の１回転分を複数（即ち２以上の整数）ｍの注入ステップに分けてイオン注入を行うものである。即ちｍは注入ステップ数である。この注入方式は、ステップ回転注入と呼ばれることもある。基板２の上記回転には、この実施形態では基板駆動装置１０のツイストモータ１４を用いる。

１注入ステップ当たりのスキャン回数ｎは、１以上の整数である。従って総スキャン回数Ｎは次式で表される。

［数３］
Ｎ＝ｍｎ［回］

例えば図４は、注入ステップ数ｍが２、１注入ステップ当たりのスキャン回数ｎが２、総スキャン回数Ｎが４の場合の例を示す。この場合は、第１の注入ステップにおいて基板２をスキャンＳ₁とＳ₂の２回スキャンし（図４Ａ）、次いで基板２を１８０（＝３６０／２）度回転させ（図４Ｂ）、次いで第２の注入ステップにおいて基板２をスキャンＳ₃とＳ₄の２回スキャンする（図４Ｃ）。スキャンＳ₁〜Ｓ₄は、この実施形態では基板駆動装置１０のスキャン装置１８を用いて行う。その詳細は前述したとおりである。

ステップ注入を行う場合のフローチャートを図５に示し、それについて、以下においては図２との相違点を主体に説明する。

制御装置３０には、この実施形態では、イオンビーム４のビーム電流、基板２へのドーズ量、注入ステップ数および基準スキャン速度が与えられる（ステップ１１０）。この場合の基準スキャン速度は、１注入ステップ当たりのスキャン回数を算出するための基準となるスキャン速度である。

そしてこれらを用いて、上記ドーズ量を実現するための、基板駆動装置１０（より具体的にはそのスキャン装置１８）による基板２の１注入ステップ当たりのスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出する（ステップ１１１）。より具体的には、例えば次の数４またはそれと数学的に等価の式に従って、基板２の１注入ステップ当たりのスキャン回数を計算し、更に当該スキャン回数が帯小数であって小数点以下を有している場合は、小数点以下を切り捨てて、整数値のスキャン回数を算出する。

次に、上記整数値で算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以上か否かを判断して（ステップ１１２）、１よりも小さい場合（即ち０の場合）は処理を中断する（ステップ１１３）。スキャンを行うことができないからである。この場合は、例えば、注入条件（ビーム電流、ドーズ量）や基準スキャン速度を変える等して、再びステップ１１０からやり直せば良い。１以上の場合は、スキャン回数が偶数か否かを判断して（ステップ１１４）、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし（ステップ１１５）、奇数の場合はそれが１か否かを判断して（ステップ１１６）、１の場合は−１して偶数化することはできないのでそれをそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし（ステップ１１５）、１でない場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とする（ステップ１１７）。

次に、上記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数、ビーム電流、ドーズ量および注入ステップ数を用いて、例えば次の数５またはそれと数学的に等価の式に従って、基板駆動装置１０（より具体的にはそのスキャン装置１８）によるイオンビーム２の実用スキャン速度を算出する（ステップ１１８）。

そして、上記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数および上記実用スキャン速度に従って基板２にイオン注入を行う（ステップ１１９）。

制御装置３０は、この実施形態では、上記図５を参照して説明した演算制御を行う機能を有している。更に、基板２に対するイオン注入中にスキャン速度を上記のようにビーム電流に正比例させる制御を行う機能を有している。

この実施形態のイオン注入方法（装置）においては、１注入ステップ当たりの実用スキャン回数が１でありかつ注入ステップ数が奇数である組み合わせの場合は、基板２の総スキャン回数を偶数にすることはできないけれども、それ以外の場合においては、基板２の総スキャン回数を偶数にすることができるので、スキャン回数が奇数になることを防止することができる。その結果、スキャン回数が奇数になる場合の前述した余分な１スキャン分の移動時間によるロス時間を無くして、スループットを向上させることができる。その詳細は前記実施形態において説明したとおりである。

更に、算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以外の奇数の場合は、＋１ではなく−１して偶数の実用スキャン回数とするので、１注入ステップ当たりのスキャン回数が１回減ることになる。その結果、スキャン折り返しのためのスキャン端付近での基板の加減速時間を主体とするロス時間を、１注入ステップ当たり、スキャン１回分減らすことができるので、この観点からもスループットを向上させることができる。その詳細は前記実施形態において説明したとおりである。

また、１注入ステップ当たりの奇数のスキャン回数を偶数化する場合に、＋１するよりも−１する方が好ましいことは、前記実施形態において説明したとおりである。

この発明に係るイオン注入方法を実施するイオン注入装置の一実施形態を示す側面図である。この発明に係るイオン注入方法の一実施形態を示すフローチャートである。この発明に係るイオン注入方法による場合の基板のスキャン回数およびスキャン速度の一例を示す図である。ステップ注入の一例を示す概略図である。この発明に係るイオン注入方法の他の実施形態を示すフローチャートである。従来のイオン注入方法を実施するイオン注入装置の一例を示す側面図である。基板の入れ換え時の基板駆動装置の状態の一例を示す図である。リボン状のイオンビームの例を部分的に示す斜視図である。従来のイオン注入方法による場合の基板のスキャン回数およびスキャン速度の一例を示す図である。基板の１スキャンにおける速度の推移の一例を示す概略図である。

符号の説明

２基板
４イオンビーム
１０基板駆動装置
１２ホルダ
１４モータ（ツイストモータ）
１６モータ（チルトモータ）
１８スキャン装置
３０制御装置

Claims

Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることとを併用して、前記基板にイオン注入を行うイオン注入方法において、
前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、および、前記基板のスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板のスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出し、
前記算出したスキャン回数が２以上か否かを判断して、２よりも小さい場合は処理を中断し、２以上の場合は前記算出したスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを実用スキャン回数とし、
前記実用スキャン回数、前記ビーム電流および前記ドーズ量を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出し、
前記実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行うことを特徴とするイオン注入方法。
Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることとを併用して、前記基板にイオン注入を行う構成のイオン注入装置において、
（ａ）前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、および、前記基板のスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板のスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出する機能と、（ｂ）前記算出したスキャン回数が２以上か否かを判断して、２よりも小さい場合は処理を中断し、２以上の場合は前記算出したスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを実用スキャン回数とする機能と、（ｃ）前記実用スキャン回数、前記ビーム電流および前記ドーズ量を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出する機能と、（ｄ）前記実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行う機能とを有している制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることと、２以上の整数をｍとすると前記基板にイオンビームが当たっていない間に前記基板をその中心部を中心にして３６０／ｍ度ずつ回転させて、前記基板の１回転分を前記２以上の整数ｍの注入ステップに分けてイオン注入を行うこととを併用して、前記基板にイオン注入を行うイオン注入方法において、
前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、前記注入ステップ数、および、前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出し、
前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以上か否かを判断して、１よりも小さい場合は処理を中断し、１以上の場合は前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれが１か否かを判断して、１の場合はそれをそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、１でない場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、
前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数、前記ビーム電流、前記ドーズ量および前記注入ステップ数を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出し、
前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行うことを特徴とするイオン注入方法。
Ｘ方向の走査を経て、またはＸ方向の走査を経ることなく、Ｘ方向の寸法が当該Ｘ方向と直交するＹ方向の寸法よりも大きいリボン状のイオンビームと、基板を前記イオンビームの主面に交差する方向に機械的にスキャンすることと、２以上の整数をｍとすると前記基板にイオンビームが当たっていない間に前記基板をその中心部を中心にして３６０／ｍ度ずつ回転させて、前記基板の１回転分を前記２以上の整数ｍの注入ステップに分けてイオン注入を行うこととを併用して、前記基板にイオン注入を行う構成のイオン注入装置において、
（ａ）前記イオンビームのビーム電流、前記基板へのドーズ量、前記注入ステップ数、および、前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を算出するための基準となる基準スキャン速度を用いて、前記ドーズ量を実現するための前記基板の１注入ステップ当たりのスキャン回数を、小数点以下を切り捨てた整数値で算出する機能と、（ｂ）前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が１以上か否かを判断して、１よりも小さい場合は処理を中断し、１以上の場合は前記算出した１注入ステップ当たりのスキャン回数が偶数か奇数かを判断して、偶数の場合は当該スキャン回数をそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、奇数の場合はそれが１か否かを判断して、１の場合はそれをそのまま１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とし、１でない場合はそれよりも１小さい偶数のスキャン回数を求めてそれを１注入ステップ当たりの実用スキャン回数とする機能と、（ｃ）前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数、前記ビーム電流、前記ドーズ量および前記注入ステップ数を用いて、前記基板の実用スキャン速度を算出する機能と、（ｄ）前記１注入ステップ当たりの実用スキャン回数および前記実用スキャン速度に従って前記基板にイオン注入を行う機能とを有している制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。