特許 6517163 イオン注入装置及びスキャン波形作成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6517163

(24)【登録日】2019年4月26日

(45)【発行日】2019年5月22日

(54)【発明の名称】イオン注入装置及びスキャン波形作成方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20190513BHJP

   H01J 37/04 20060101ALI20190513BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/317 C

   H01J37/317 A

   H01J37/04 A

【請求項の数】20

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-55824(P2016-55824)

(22)【出願日】2016年3月18日

(65)【公開番号】特開2017-174506(P2017-174506A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年5月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183196

【氏名又は名称】住友重機械イオンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】二宮 史郎

(72)【発明者】

【氏名】越智 昭浩

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１０９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２５７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６０３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０４３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１９６０４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

Ｈ０１Ｊ ３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スキャン波形に従ってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、
メカニカルスキャン方向に基板を往復運動させるメカニカルスキャナと、
目標２次元不均一ドーズ量分布が基板表面に与えられるよう前記ビームスキャナ及び前記メカニカルスキャナを制御する制御装置と、
前記ビームスキャナの下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部と、を備え、
前記制御装置は、
前記目標２次元不均一ドーズ量分布を、各々がビームスキャン方向のドーズ量分布でありメカニカルスキャン方向に異なる位置に形成される複数の目標ドーズ量分布へと変換する目標設定部と、
前記複数の目標ドーズ量分布それぞれに対応するスキャン波形を注入用スキャン波形データベースから取得し、取得されたスキャン波形からいずれかをメカニカルスキャン方向の基板位置に応じて選択し、選択されたスキャン波形を用いて前記ビームスキャナを駆動するビームスキャナ駆動部と、を備え、
前記複数の目標ドーズ量分布は、少なくとも１つの目標不均一ドーズ量分布を含み、
前記制御装置は、さらに、
所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけて前記注入用スキャン波形データベースに格納するスキャン波形作成部を備え、
前記スキャン波形作成部は、予め定められた遷移領域を除外して、前記測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを特徴とするイオン注入装置。

【請求項2】

前記スキャン波形作成部は、前記測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合しない場合には、前記所与のスキャン波形を修正し、修正されたスキャン波形のもとで新たに測定される測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。

【請求項3】

前記スキャン波形作成部は、所定の手順でスキャン波形を作成し、作成されたスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを、適合する測定ビーム電流強度分布が見出されるまで繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入装置。

【請求項4】

前記スキャン波形作成部は、前記基板表面へのイオン注入のための前記ビームスキャナによるスキャン範囲にわたり、前記測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項5】

前記目標不均一ドーズ量分布は、第１目標ドーズ量に設定される第１精密注入領域と、第２目標ドーズ量に設定され前記第１精密注入領域とビームスキャン方向に隣接する第２精密注入領域と、を有し、
前記制御装置は、前記第１精密注入領域と前記第２精密注入領域との間に前記遷移領域を設定する遷移領域設定部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項6】

前記ビームスキャナの上流または下流に配設され、前記基板表面でのビームスキャン方向のビーム幅を調整可能であるビームライン構成要素をさらに備え、
前記制御装置は、前記ビーム幅が遷移領域のビームスキャン方向の長さより短くなるように前記ビームライン構成要素を制御するビーム幅調整部を備えることを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。

【請求項7】

遷移領域のビームスキャン方向の長さは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載のイオン注入装置。

【請求項8】

前記複数の目標ドーズ量分布は、各々が遷移領域を有しメカニカルスキャン方向に並ぶ一群の目標不均一ドーズ量分布を含み、前記一群の目標不均一ドーズ量分布にわたり遷移領域が連なっていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項9】

前記スキャン波形作成部は、前記目標不均一ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布と前記測定ビーム電流強度分布を比較することによって、前記測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項10】

前記スキャン波形作成部は、前記目標不均一ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布で前記測定ビーム電流強度分布を規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価することによって、前記測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項11】

前記スキャン波形作成部は、前記測定ビーム電流強度分布と前記目標ビーム電流強度分布との差であるビーム電流強度分布差の均一性を評価することを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。

【請求項12】

前記スキャン波形作成部は、前記測定ビーム電流強度分布と前記目標ビーム電流強度分布との比であるビーム電流強度分布比の均一性を評価することを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入装置。

【請求項13】

前記スキャン波形作成部は、前記基板表面へのイオン注入のための前記ビームスキャナによるスキャン範囲にわたり、前記測定ビーム電流強度分布を前記目標ビーム電流強度分布で規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項14】

前記スキャン波形作成部は、前記予め定められた遷移領域を除外して、前記測定ビーム電流強度分布を前記目標ビーム電流強度分布で規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項15】

前記ビーム電流測定部は、ビームスキャン方向に３０ｍｍ以下の測定位置精度を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項16】

前記ビーム電流測定部は、基板表面と同じ位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項17】

前記ビーム電流測定部は、基板表面に対し上流または下流の位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項18】

前記複数の目標ドーズ量分布は、少なくとも２つの目標不均一ドーズ量分布を含み、
前記スキャン波形作成部は、前記少なくとも２つの目標不均一ドーズ量分布の各々について、所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけて前記注入用スキャン波形データベースに格納することを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のイオン注入装置。

【請求項19】

ビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、
前記ビームスキャナの下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部と、
所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけるスキャン波形作成部と、を備え、
前記スキャン波形作成部は、予め定められた遷移領域を除外して、前記測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを特徴とするイオン注入装置。

【請求項20】

イオン注入装置用のスキャン波形作成方法であって、
前記イオン注入装置は、ビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、前記ビームスキャナの下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部と、を備え、
予め定められた遷移領域を除外して、所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することと、
適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけることと、を備えることを特徴とするスキャン波形作成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン注入装置及びスキャン波形作成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、導電性を変化させる目的、半導体ウェハの結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウェハにイオンを注入する工程が標準的に実施されている。この工程で使用される装置は、一般にイオン注入装置と呼ばれる。多くの場合、ウェハ面内に均一な２次元イオン注入量分布を実現することが求められる。しかし、意図的に不均一な２次元イオン注入量分布が望まれる場合もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５６３８９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、不均一な２次元イオン注入量分布を基板表面に正確に実現することに資する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のある態様によると、イオン注入装置は、スキャン波形に従ってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、メカニカルスキャン方向に基板を往復運動させるメカニカルスキャナと、目標２次元不均一ドーズ量分布が基板表面に与えられるよう前記ビームスキャナ及び前記メカニカルスキャナを制御する制御装置と、前記ビームスキャナの下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部と、を備える。前記制御装置は、前記目標２次元不均一ドーズ量分布を、各々がビームスキャン方向のドーズ量分布でありメカニカルスキャン方向に異なる位置に形成される複数の目標ドーズ量分布へと変換する目標設定部と、前記複数の目標ドーズ量分布それぞれに対応するスキャン波形を注入用スキャン波形データベースから取得し、取得されたスキャン波形からいずれかをメカニカルスキャン方向の基板位置に応じて選択し、選択されたスキャン波形を用いて前記ビームスキャナを駆動するビームスキャナ駆動部と、を備える。前記複数の目標ドーズ量分布は、少なくとも１つの目標不均一ドーズ量分布を含む。前記制御装置は、さらに、所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が前記目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけて前記注入用スキャン波形データベースに格納するスキャン波形作成部を備える。

【0006】

本発明のある態様によると、イオン注入装置は、ビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、前記ビームスキャナの下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部と、所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけるスキャン波形作成部と、を備える。

【0007】

本発明のある態様によると、イオン注入装置用のスキャン波形作成方法が提供される。前記イオン注入装置は、ビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するビームスキャナと、前記ビームスキャナの下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するビーム電流測定部と、を備える。スキャン波形作成方法は、所与のスキャン波形のもとで前記ビーム電流測定部により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することと、適合する場合には、前記所与のスキャン波形を前記目標不均一ドーズ量分布に対応づけることと、を備える。

【0008】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、不均一な２次元イオン注入量分布を基板表面に正確に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１（ａ）は、実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す上面図、図１（ｂ）は、実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成を示す側面図である。

【図2】図２は、往復運動されるウェハと往復走査されるビームとの関係を示す正面図である。

【図3】図３は、イオンビームの走査範囲を示す上面図である。

【図4】図４は、ウェハ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する。

【図5】図５は、ウェハ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する。

【図6】図６は、ウェハ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する。

【図7】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、ビームスキャナを制御するためのスキャン波形を例示する。

【図8】実施の形態に係る制御装置を概略的に示す図である。

【図9】実施の形態に係るスキャン波形作成方法を示すフローチャートである。

【図10】図９の方法における繰り返し手法によりスキャン波形が修正される様子を例示する。

【図11】他の実施の形態に係るスキャン波形作成方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

はじめに、本願発明者らが本願発明に想到した経緯について説明する。

【0012】

イオン注入装置では、通常ウェハ面内に対して均一なドーズ量分布が求められる。その場合、ビームスキャンパターンに対してビーム電流実測を元にした補正を加えることが一般である。この補正については、単位時間あたりのビーム電流が一定となるよう、何らかの手法でウェハ直径に対応する場所の単位時間あたりのビーム電流が実測され、その実測に基づきビームスキャンパターンが変更される。その後さらに、単位時間あたりのビーム電流の空間分布が或る閾値内に収まるまで、ビーム電流の実測とビームスキャンパターン変更が繰り返される。こうした繰り返し手法を用いる理由は、有限のビーム幅条件において数学的に空間分布を一定にすることが原理的に困難であることに依る。

【0013】

ここで、面内ドーズ量不均一注入を行う場合には、均一注入のビームスキャンパターンを利用し、そのスキャンパターンにある摂動を加える計算を行い、求める不均一注入のビームスキャンパターンを得る方法がある。しかしこの場合、ビーム幅によって目的の面内ドーズ量不均一注入形状と実際の注入形状の差異が生じ、正確なドーズ量パターン制御が行えない。

【0014】

本発明のある実施の形態では、面内２次元不均一ドーズ量注入において、当該ドーズ量パターンに適合するビームスキャンパターンを得るために、仮スキャンパターン設定、ウェハ位置でのビーム電流確認、及び合否判定が、合格するまで繰り返される。

【0015】

具体的には、ウェハ位置でのビーム電流の目的パターンとして、狙いの不均一注入を実現できるようなビーム電流の空間分布を選び、ウェハ位置でのビーム電流の空間分布とその目的パターンを直接的に比較し、それらの差異があらかじめ定められた閾値を下回るまで繰り返し手法が用いられる。

【0016】

こうして、面内２次元不均一ドーズ量注入において、面内ドーズ量不均一注入形状に対するビーム幅依存性を除去し、予測された面内ドーズ量不均一注入形状と実際の形状との差異を小さくすることができ、その結果として正確なドーズ量パターン制御を行うことができる。

【0017】

ここでなぜこのような繰り返し手法が必要かについて付言する。一般に枚葉型ハイブリッド式イオン注入装置におけるイオンスキャン方向のビーム幅については、（ｉ）各地点で有限のビーム幅を持つ、（ｉｉ）当該ビーム幅がイオンスキャン方向の位置依存性を持つ、という特徴がある。特に（ｉｉ）については、ウェハ中央部とウェハ端部ではイオン源からの軌道長が原理的に異なり、位相空間内エミッタンス楕円の回転を通して原理的にビーム幅も異なってしまう。むろん、現実にはダイナミックアパチャーのイオンスキャン方向の位置依存性も、ビーム幅に位置依存性がある一因である。このような状況下では、狙いのビーム電流の空間分布に対してのビーム幅の効果は、数学的にコンボリュートしてしまい、それをデコンボリュートすることはできない。このことが、均一注入において、ビームスキャナに対して、一般にビーム電流の繰り返し実測に基づく補正を行う理由である。

【0018】

この状況は意図的な不均一注入を行う場合についても同様である。すなわち、通常用いられる均一注入と同等の面内ドーズ量予測性を持って不均一注入を実施したい場合には、通常の均一注入で行っているような、ビーム電流の繰り返し実測に基づく補正を行う必要がある。

【0019】

この不均一注入において繰り返し実測を用いるためには、ビーム電流測定器の測定位置精度が重要になる。すなわち、通常の均一注入においては、ウェハ面内で数点のビーム電流確認を行うことでその均一性が担保される場合が一般だが、不均一注入ではその不均一注入パターンの位置精度に応じた、ビーム電流測定の位置精度が必要となる。一般に不均一注入の注入パターンの位置精度は３０ｍｍ以下であることが求められるところ、ビーム電流測定の位置精度も少なくとも３０ｍｍ以下であることが求められる。無論、この位置精度は小さい方がさらに良い。

【0020】

また、均一注入と不均一注入との差異として、均一注入ではウェハ全面に対する注入精度が必ず求められるのに対して、不均一注入では、（１）ウェハ全面に対する注入精度が求められることもあれば、（２）ウェハ内で限定された領域の注入精度のみが求められることがある点である。（２）について例を挙げてさらに詳しく付言すると、例えばウェハ中心から１００ｍｍ以内を基準ドーズ量で、ウェハ中心から１２０ｍｍより外側を基準ドーズ量より１０％増しで注入するなどの要請が考えられる。この場合、ウェハ中心から１００ｍｍ〜１２０ｍｍの領域のドーズ量は遷移領域として考えられ、そのドーズ量に特に正確さが求められず、基準ドーズ量から基準ドーズ量の１１０％の間であればよい。従って、不均一注入での合否判定は、（１）の場合は通常注入と同様の手法を用いる必要があるが、（２）の場合は予め定められた遷移領域を除いて行えば良いことになる。ここで遷移領域長としては典型的には５ｍｍ〜３０ｍｍと思われる。この遷移領域長は上記ビーム電流測定の位置精度（３０ｍｍ以下）ともマッチしている。

【0021】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

【0022】

図１は、実施の形態に係るイオン注入装置１０を概略的に示す図である。図１（ａ）は、イオン注入装置１０の概略構成を示す上面図であり、図１（ｂ）は、イオン注入装置１０の概略構成を示す側面図である。

【0023】

イオン注入装置１０は、被処理物の表面にイオン注入処理をするよう構成されている。被処理物は、例えば基板であり、例えば半導体ウェハである。よって以下では説明の便宜のため被処理物をウェハＷと呼ぶことがあるが、これは注入処理の対象を特定の物体に限定することを意図していない。

【0024】

イオン注入装置１０は、ビームの往復走査及びウェハＷの往復運動の少なくとも一方によりウェハＷの全体にわたってイオンビームＢを照射するよう構成されている。本書では説明の便宜上、設計上のイオンビームＢの進行方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な面をＸＹ面と定義する。イオンビームＢを被処理物Ｗに対し走査する場合において、ビームスキャン方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向（以下、メカニカルスキャン方向ともいう）とする。

【0025】

イオン注入装置１０は、イオン源１２と、ビームライン装置１４と、注入処理室１６と、を備える。イオン源１２は、イオンビームＢをビームライン装置１４に与えるよう構成されている。ビームライン装置１４は、イオン源１２から注入処理室１６へとイオンを輸送するよう構成されている。また、イオン注入装置１０は、イオン源１２、ビームライン装置１４、及び注入処理室１６に所望の真空環境を提供するための真空排気系（図示せず）を備える。

【0026】

図示されるように、ビームライン装置１４は例えば、上流から順に、質量分析部１８、可変アパチャ２０、ビーム整形部２２、第１ビーム計測部２４、ビームスキャナ２６、パラレルレンズ３０又はビーム平行化装置、及び、角度エネルギーフィルター（ＡＥＦ；Angular Energy Filter）３４を備える。なお、ビームライン装置１４の上流とは、イオン源１２に近い側を指し、下流とは注入処理室１６（またはビームストッパ３８）に近い側を指す。

【0027】

質量分析部１８は、イオン源１２の下流に設けられており、イオン源１２から引き出されたイオンビームＢから必要なイオン種を質量分析により選択するよう構成されている。

【0028】

可変アパチャ２０は、開口幅が調整可能なアパチャであり、開口幅を変えることでアパチャを通過するイオンビームＢのビーム電流量を調整する。可変アパチャ２０は、例えば、ビームラインを挟んで上下に配置されるアパチャプレートを有し、アパチャプレートの間隔を変化させることによりビーム電流量を調整してもよい。

【0029】

ビーム整形部２２は、四重極収束装置（Ｑレンズ）などの収束レンズを備えており、可変アパチャ２０を通過したイオンビームＢを所望の断面形状に整形するよう構成されている。

【0030】

第１ビーム計測部２４は、ビームライン上に出し入れ可能に配置され、イオンビームの電流を測定するインジェクタフラグファラデーカップである。第１ビーム計測部２４は、ビーム電流を計測するファラデーカップ２４ｂと、ファラデーカップ２４ｂを上下に移動させる駆動部２４ａを有する。図１（ｂ）の破線で示すように、ビームライン上にファラデーカップ２４ｂを配置した場合、イオンビームＢはファラデーカップ２４ｂにより遮断される。一方、図１（ｂ）の実線で示すように、ファラデーカップ２４ｂをビームライン上から外した場合、イオンビームＢの遮断が解除される。

【0031】

ビームスキャナ２６は、スキャン波形に従ってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供するよう構成されている。ビームスキャナ２６は、整形されたイオンビームＢをＸ方向に走査する偏向手段である。ビームスキャナ２６は、Ｘ方向に離れて設けられるスキャナ電極２８を有する。スキャナ電極２８は可変電圧電源（図示せず）に接続されており、スキャナ電極２８に印加される電圧を変化させることにより、電極間に生じる電場を変化させてイオンビームＢを偏向させる。こうして、イオンビームＢは、Ｘ方向に往復走査される。なお、図１（ａ）において矢印Ｘにより往復ビームスキャンを例示し、イオンビームＢの複数の軌跡を一点鎖線で示している。

【0032】

ビームスキャナ２６は電場式であるが、磁場式のビームスキャナが用いられてもよい。あるいは、電場と磁場の両方を利用するビームスキャナが用いられてもよい。

【0033】

パラレルレンズ３０は、走査されたイオンビームＢの進行方向を平行にするよう構成されている。パラレルレンズ３０は、中央部にイオンビームの通過スリットが設けられた円弧形状のＰレンズ電極３２を有する。Ｐレンズ電極３２は、高圧電源（図示せず）に接続されており、電圧印加により生じる電場をイオンビームＢに作用させて、イオンビームＢの進行方向を平行に整える。

【0034】

角度エネルギーフィルタ３４は、イオンビームＢのエネルギーを分析し必要なエネルギーのイオンを下方に偏向して注入処理室１６に導くよう構成されている。角度エネルギーフィルタ３４は、磁場偏向用の磁石装置（図示せず）、または、電場偏向用のＡＥＦ電極３６、または、その両方を有する。ＡＥＦ電極３６には、高圧電源（図示せず）に接続される。図１（ｂ）において、上側のＡＥＦ電極３６に正電圧、下側のＡＥＦ電極３６に負電圧を印加させることにより、イオンビームＢを下方に偏向させる。

【0035】

このようにして、ビームライン装置１４は、ビームスキャナ２６の上流または下流に配設され、ウェハ表面でのビームスキャン方向のビーム幅を調整可能であるビームライン構成要素を備える。

【0036】

ビームライン装置１４は、ウェハＷに照射されるべきイオンビームＢを注入処理室１６に供給する。

【0037】

注入処理室１６は、１枚又は複数枚のウェハＷを保持し、イオンビームＢに対する相対移動（例えば、Ｙ方向）を必要に応じてウェハＷに提供するよう構成されるメカニカルスキャナ４４（図２参照）を備える。図１において、矢印ＹによりウェハＷの往復運動を例示する。また、注入処理室１６は、ビームストッパ３８を備える。ビーム軌道上にウェハＷが存在しない場合には、イオンビームＢはビームストッパ３８に入射する。

【0038】

注入処理室１６には、ビーム電流測定部としての第２ビーム計測部５０が設けられる。第２ビーム計測部５０は、ビームスキャナ２６の下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するよう構成されている。第２ビーム計測部５０は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌと、センターカップ４２を有する。

【0039】

サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌは、ウェハＷに対してＸ方向にずれて配置されており、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。イオンビームＢは、ウェハＷが位置する範囲を超えてオーバースキャンされるため、イオン注入時においても走査されるビームの一部がサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌに入射する。これにより、イオン注入処理中のビーム電流強度が計測される。サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌの計測値は、第２ビーム計測部５０に送られる。

【0040】

センターカップ４２は、ウェハＷの表面におけるビーム電流強度分布を計測するためのものである。センターカップ４２は、可動式となっており、イオン注入時にはウェハ位置から待避され、ウェハＷが照射位置にないときにウェハ位置に挿入される。センターカップ４２は、Ｘ方向に移動されながらビーム電流強度を計測して、ビーム走査方向のビーム電流強度分布を計測する。センターカップ４２の計測値は、第２ビーム計測部５０に送られる。なお、センターカップ４２は、ビーム走査方向の複数の位置におけるビーム電流強度を同時に計測可能となるように、複数のファラデーカップがＸ方向に並んだアレイ状に形成されていてもよい。

【0041】

このようにして、第２ビーム計測部５０は、ウェハ表面とＺ方向に同じ位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定することができる。また、第２ビーム計測部５０は、ウェハ表面に対し上流の位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するよう構成されていてもよい。あるいは、後述のように、第２ビーム計測部５０は、ウェハ表面に対し下流の位置でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定するよう構成されていてもよい。

【0042】

注入処理室１６には、防護板４６Ｒ、４６Ｌが設けられる。防護板４６Ｒ、４６Ｌは、ウェハＷに対してＸ方向にずれて配置され、イオン注入時にウェハＷに向かうイオンビームや、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌに向かうイオンビームを遮らない位置に配置される。防護板４６Ｒ、４６Ｌは、ウェハＷが位置する範囲を超えてオーバースキャンされたイオンビームが、注入処理室１６の内壁や、注入処理室１６の内部に設けられる機器等に照射されてしまうことを防ぐ。防護板４６Ｒ、４６Ｌは、グラファイト等で構成される。なお、防護板４６Ｒ、４６Ｌは、ビームスキャナ２６の下流に設けられていればよく、ビームライン装置１４に設けられてもよい。

【0043】

制御装置６０は、イオン注入装置１０を構成する各機器の動作を制御する。例えば、制御装置６０は、所望の目標２次元ドーズ量分布がウェハ表面に与えられるようビームスキャナ２６及びメカニカルスキャナ４４を制御する。

【0044】

制御装置６０は、スキャン波形（例えば、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるスキャン波形）に従ってビームスキャナ２６にスキャン電場（または、磁場式の場合にはスキャン磁場）が印加されるようビームスキャナ２６を制御するためのビームスキャナ制御信号を生成し、これをビームスキャナ２６へ出力する。ビームスキャナ制御信号は、スキャン波形を実現する限り、どのような態様であってもよい。同様に、制御装置６０は、ビームスキャナ２６による往復ビームスキャンと適正に同期してウェハＷが往復運動するようメカニカルスキャナ４４を制御するためのメカニカルスキャナ制御信号を生成し、これをメカニカルスキャナ４４へ出力する。メカニカルスキャナ制御信号も、適正なメカニカルスキャンを実現する限り、どのような態様であってもよい。

【0045】

図２は、往復運動されるウェハＷと往復走査されるイオンビームＢとの関係を示す正面図である。図２において、イオンビームＢは横方向（Ｘ方向）に往復走査され、ウェハＷはメカニカルスキャナ４４に保持されて縦方向（Ｙ方向）に往復運動される。こうしたビームスキャンとメカニカルスキャンとの組合せはハイブリッドスキャンとも呼ばれる。図２では、最上位置のウェハＷ１と最下位置のウェハＷ２を図示することで、メカニカルスキャナ４４の動作範囲を示している。

【0046】

また、ビームスキャナによって走査されるイオンビームＢについて、走査端位置のイオンビームＢ４を図示することでイオンビームＢの走査可能範囲を示している。イオンビームＢは、メカニカルスキャナ４４の左右に配置されるサイドカップ４０Ｒ、４０Ｌや、Ｘ方向に移動可能なセンターカップ４２が配置される位置を超えてオーバースキャンが可能となるように構成される。なお、図２では、横長のイオンビームＢが走査される様子を示しているが、イオンビームＢの形状は、縦長であってもよく、円形に近い形状であってもよい。

【0047】

図３は、イオンビームＢの走査可能範囲Ｃを示す図であり、図２の上面図に対応する。走査可能範囲Ｃは、大きく注入領域Ｃ１と非注入領域Ｃ２の２領域に区分けすることができる。注入領域Ｃ１は、ウェハＷが位置する範囲であり、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌが設けられる位置よりも内側の範囲ということもできる。したがって、注入領域Ｃ１に向かうイオンビームＢ１は、メカニカルスキャナ４４により往復運動されるウェハＷに入射し、イオン注入に寄与する。本書では注入領域Ｃ１をスキャン範囲と呼ぶことがある。

【0048】

一方、非注入領域Ｃ２は、注入領域Ｃ１の外に位置する領域であり、ウェハＷが位置する範囲の外に対応する領域である。したがって、非注入領域Ｃ２に向かうイオンビームＢ３、Ｂ４は、メカニカルスキャナ４４により往復運動されるウェハＷに入射せず、イオン注入に寄与しない。

【0049】

また、非注入領域Ｃ２には、サイド測定位置Ｃ３と走査端位置Ｃ４が含まれる。サイド測定位置Ｃ３は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌが設けられる位置に対応する。サイド測定位置Ｃ３に向かうイオンビームＢ３は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌへ入射するため、サイド測定位置Ｃ３までイオンビームを走査させることで、イオン注入処理中であってもビーム電流強度を計測できる。走査端位置Ｃ４は、防護板４６Ｒ、４６Ｌが設けられる位置に対応する。したがって、走査端位置Ｃ４に向かうイオンビームＢ４は、防護板４６Ｒ、４６Ｌに入射する。そのため、走査端位置Ｃ４までイオンビームを走査させた場合であっても、注入処理室１６内の意図しない箇所にイオンビームが照射されることを防ぐことができる。

【0050】

図３に示されるように、センターカップ４２は、可動式のビーム電流検出器であるから、注入領域Ｃ１及び非注入領域Ｃ２の一部範囲（例えば、走査端位置Ｃ４を除く範囲）において、ウェハ表面に対応する位置Ａにおけるビーム電流強度分布を測定可能である。位置Ａは、イオンビームＢの進行方向であるＺ方向について、ウェハ表面と同じＺ方向の位置に相当する。注入領域Ｃ１を１０００程度の微小区間に分割し、センターカップ４２をＸ方向に移動させながら各微小区間ごとにビーム電流強度を計測することにより、ウェハ表面におけるビーム走査方向（Ｘ方向）のビーム電流強度分布を得ることができる。

【0051】

あるいは、第２ビーム計測部５０は、複数のビーム電流検出器４１をウェハＷの下流に備えてもよい。ビーム電流検出器４１は、サイドカップ４０Ｒ、４０Ｌと同様に固定式である。ビーム電流検出器４１は、Ｘ方向に配列されており、それぞれのＸ位置でビーム電流強度分布を測定可能である。ビーム電流検出器４１は、上述の遷移領域にあたるＸ位置で密に配列され、他の領域では疎に配列されていてもよい。ビーム電流検出器４１は、Ｘ方向に３０ｍｍ以下の測定位置精度を有することが望ましい。

【0052】

図４、図５、及び図６は、ウェハＷ上の目標２次元ドーズ量分布を例示する。図４には、目標２次元均一ドーズ量分布８０を示す。図５には、目標２次元不均一ドーズ量分布８２を示し、図６には、他の目標２次元不均一ドーズ量分布８４を示す。上述のように、Ｘ方向はビームスキャン方向を表し、Ｙ方向はメカニカルスキャン方向を表す。

【0053】

また、図４、図５、及び図６にはそれぞれ、３つのＹ位置Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３におけるＸ方向の目標１次元ドーズ量分布を併せて示す。加えて、図６には、Ｙ位置Ｙ４、Ｙ５におけるＸ方向の目標１次元ドーズ量分布を示す。Ｙ位置Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５のそれぞれにおけるウェハ両端のＸ位置を（Ｘ１ａ，Ｘ１ｂ）、（Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ）、（Ｘ３ａ，Ｘ３ｂ）、（Ｘ４ａ，Ｘ４ｂ）、（Ｘ５ａ，Ｘ５ｂ）と表記している。Ｙ位置Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５のそれぞれにおけるスキャン範囲ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＹ３、ＣＹ４、ＣＹ５がウェハ両端のＸ位置により規定されている。

【0054】

言うまでもないが、これらの目標ドーズ量分布は理解のための単なる例示であり、示される特定の分布に限定することを意図したものではない。

【0055】

図４に示されるように、目標２次元均一ドーズ量分布８０はウェハ表面の全域にわたり均一目標ドーズ量Ｄｔを有する。このように、目標２次元均一ドーズ量分布８０は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元均一ドーズ量分布８１から成る。各目標１次元均一ドーズ量分布８１は、Ｘ方向のドーズ量分布である。一般に、均一注入における目標ドーズ量Ｄｔは正確に実現されるべきである。その意味で、目標１次元均一ドーズ量分布８１はその全体が精密注入領域であり、遷移領域を有しない。

【0056】

図５に示される目標２次元不均一ドーズ量分布８２は、第１目標ドーズ量Ｄｔ１を中央領域８２ａに有し、第１目標ドーズ量Ｄｔ１と異なる第２目標ドーズ量Ｄｔ２を外側領域８２ｂに有する。第１目標ドーズ量Ｄｔ１が第２目標ドーズ量Ｄｔ２より大きい。目標２次元不均一ドーズ量分布８２は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元不均一ドーズ量分布８３から成る。各目標１次元不均一ドーズ量分布８３は、Ｘ方向のドーズ量分布である。

【0057】

ここで留意すべきは、目標１次元不均一ドーズ量分布８３は、第１精密注入領域８３ａ、第２精密注入領域８３ｂ、及び遷移領域８３ｃを有することである。第１精密注入領域８３ａは第１目標ドーズ量Ｄｔ１に設定され、第２精密注入領域８３ｂは第２目標ドーズ量Ｄｔ２に設定されている。第１精密注入領域８３ａと第２精密注入領域８３ｂは、両者の間に遷移領域８３ｃを挟んでＸ方向に隣接する。

【0058】

目標２次元不均一ドーズ量分布８２は、各々が遷移領域８３ｃを有しＹ方向に並ぶ一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８３を含む。中央領域８２ａはＹ方向に並ぶ３つの矩形部分で形成されている。よって、これら一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８３にわたり遷移領域８３ｃが折れ線状に連なっている。

【0059】

図６に示される別の目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、第３目標ドーズ量Ｄｔ３を中心領域８４ａに有し、第３目標ドーズ量Ｄｔ３と異なる第４目標ドーズ量Ｄｔ４を外周領域８４ｂに有する。第３目標ドーズ量Ｄｔ３が第４目標ドーズ量Ｄｔ４より大きい。目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元不均一ドーズ量分布８５を含む。

【0060】

目標１次元不均一ドーズ量分布８５は、第３精密注入領域８５ａ、第４精密注入領域８５ｂ、及び遷移領域８５ｃを有する。第３精密注入領域８５ａは第３目標ドーズ量Ｄｔ３に設定され、第４精密注入領域８５ｂは第４目標ドーズ量Ｄｔ４に設定されている。第３精密注入領域８５ａと第４精密注入領域８５ｂは、両者の間に遷移領域８５ｃを挟んでＸ方向に隣接する。

【0061】

目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、各々が遷移領域８５ｃを有しＹ方向に並ぶ一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８５を含む。中心領域８４ａは円形である。よって、これら一群の目標１次元不均一ドーズ量分布８５にわたり遷移領域８５ｃが円弧状に連なっている。

【0062】

遷移領域８３ｃ、８５ｃは２つの精密注入領域の境界にあたるので、精密注入領域に比べて低い注入精度が許容されうる。遷移領域８３ｃ、８５ｃのＸ方向の長さは、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

【0063】

また、目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、異なるＹ位置に形成される複数の目標１次元均一ドーズ量分布８６を含む。目標１次元均一ドーズ量分布８６は第４目標ドーズ量Ｄｔ４を有する。このように、目標２次元不均一ドーズ量分布８４は、不均一の１次元ドーズ量分布と均一の１次元ドーズ量分布の両方を含んでもよい。目標２次元不均一ドーズ量分布の形状によっては、少なくとも１つの目標１次元不均一ドーズ量分布と、少なくとも１つの目標１次元均一ドーズ量分布とを含んでもよい。

【0064】

なお本書では、目標１次元（均一または不均一）ドーズ量分布を簡単のため、目標ドーズ量分布と呼ぶことがある。同様に、後述する１次元ビーム電流強度分布についても単にビーム電流強度分布と呼ぶことがある。

【0065】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、ビームスキャナ２６を制御するためのスキャン波形を例示する。スキャン波形は、往復ビームスキャンのスキャン速度分布及びスキャン周期を定義する。ビームスキャナ２６は電場式であるから、スキャン波形は、ビームスキャナ２６に印加されるスキャン電圧波形、すなわち、スキャナ電極２８の両電極間の電位差の時間変化を示す波形に相当する。

【0066】

図７（ａ）に示されるスキャン波形は、時間に対し直線的に変化する三角波である。こうしたスキャン波形は、しばしば初期値として使用されうる。スキャン電圧が時間に対し直線的に変化するので、スキャン速度はスキャン範囲にわたり一定となる。

【0067】

一見すると、直線的な三角波のスキャン波形を用いれば、目標２次元均一ドーズ量分布８０を直ちに得られると考えられる。しかしながら、実際には種々の要因により、それほど簡単ではない。そこで、たいていの場合、目標２次元均一ドーズ量分布８０を得るようスキャン波形が修正される。

【0068】

ウェハＷ上でのビーム電流強度分布を時間的に積分することでそのウェハＷ上でのドーズ量分布が得られる。このようにビーム電流強度分布はドーズ量分布と関連をもつ。また、ある場所でのスキャン速度が速ければその場所のビーム電流強度は小さくなり、逆にスキャン速度が遅ければビーム電流強度は大きくなる。

【0069】

よって、スキャン波形を修正することによって、測定ビーム電流強度分布を目標ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布に近づけることができる。測定ビーム電流強度が目標ビーム電流強度より大きい領域ではスキャン速度を速くするようにスキャン波形が修正される。逆に、測定ビーム電流強度が目標ビーム電流強度より小さい領域ではスキャン速度を遅くするようにスキャン波形が修正される。スキャン波形の修正とビーム電流強度分布の測定とを繰り返すことによって、測定ビーム電流強度分布を目標ビーム電流強度分布に十分に近づけ（理想的には一致させ）ることができる。このようにして、測定ビーム電流強度分布を目標ドーズ量分布に適合させることができる。

【0070】

図７（ｂ）には、修正されたスキャン波形を例示する。図７（ａ）の初期スキャン波形とは異なり、図７（ｂ）のスキャン波形では、一周期のある部分と他の部分とでスキャン電圧の傾き（すなわちスキャン速度）が異なることが理解される。

【0071】

図８は、実施の形態に係る制御装置６０を概略的に示す図である。図８には、制御装置６０の機能構成をブロック図で示す。

【0072】

本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路、機械装置で実現でき、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。

【0073】

制御装置６０は、目標設定部６２、遷移領域設定部６４、ビーム幅調整部６６、スキャン波形作成部６８、注入用スキャン波形データベース７０、及びビームスキャナ駆動部７２を備える。

【0074】

目標設定部６２は、目標２次元不均一ドーズ量分布を、各々がビームスキャン方向のドーズ量分布でありメカニカルスキャン方向に異なる位置に形成される複数の目標ドーズ量分布へと変換するよう構成されている。遷移領域設定部６４は、目標ドーズ量分布に遷移領域を設定するよう構成されている。ビーム幅調整部６６は、ビーム幅が遷移領域のビームスキャン方向の長さより短くなるように少なくとも１つのビームライン構成要素を制御するよう構成されている。

【0075】

スキャン波形作成部６８は、目標ドーズ量分布に適合する注入用のスキャン波形を第２ビーム計測部５０の測定結果に基づいて作成するよう構成されている。スキャン波形作成部６８は、所定の手順でスキャン波形を作成または修正し、そのスキャン波形のもとで第２ビーム計測部５０により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定することを、適合する測定ビーム電流強度分布が見出されるまで繰り返す。

【0076】

注入用スキャン波形データベース７０は、スキャン波形作成部６８によって作成された注入用のスキャン波形を格納するよう構成されている。

【0077】

ビームスキャナ駆動部７２は、複数の目標ドーズ量分布それぞれに対応するスキャン波形を注入用スキャン波形データベース７０から取得するよう構成されている。ビームスキャナ駆動部７２は、取得されたスキャン波形からいずれかをメカニカルスキャン方向の基板位置に応じて選択し、選択されたスキャン波形を用いてビームスキャナ２６を駆動するよう構成されている。こうして、図２に例示されるハイブリッドスキャンが実現される。

【0078】

図９は、実施の形態に係るスキャン波形作成方法を示すフローチャートである。この方法は、イオン注入処理の準備段階において実行される。図１０は、図９の方法における繰り返し手法によりスキャン波形が修正される様子を例示する。

【0079】

まず、目標２次元不均一ドーズ量分布が制御装置６０に入力され、目標設定部６２は、その目標２次元不均一ドーズ量分布を複数の目標ドーズ量分布へと変換する（Ｓ１０）。目標２次元不均一ドーズ量分布は例えば図５に示す目標２次元不均一ドーズ量分布８２であり、目標設定部６２は、目標２次元不均一ドーズ量分布８２を複数の目標１次元不均一ドーズ量分布８３に変換する。上述のように、目標２次元不均一ドーズ量分布は、目標１次元均一ドーズ量分布を含んでもよい。

【0080】

遷移領域設定部６４は、複数の目標ドーズ量分布それぞれについて、遷移領域を設定する（Ｓ１２）。例えば、目標１次元不均一ドーズ量分布８３については、遷移領域設定部６４は、第１精密注入領域８３ａと第２精密注入領域８３ｂとの間に遷移領域８３ｃを設定する。目標１次元均一ドーズ量分布は遷移領域を有しないから、遷移領域設定部６４は、目標１次元均一ドーズ量分布については遷移領域を設定しない。

【0081】

必要に応じて、ビーム幅調整部６６は、ビーム幅が遷移領域のビームスキャン方向の長さより短くなるように少なくとも１つのビームライン構成要素を制御してもよい（Ｓ１３）。

【0082】

スキャン波形作成部６８は、スキャン波形を設定する（Ｓ１４）。初回の場合には、スキャン波形作成部６８は、スキャン波形の初期値９０ａをビームスキャナ駆動部７２に与える。スキャン波形の初期値９０ａは例えば、図７（ａ）に示す直線的な三角波のスキャン波形であってもよいし、図７（ｂ）に示す均一注入用に修正されたスキャン波形であってもよい。こうしたスキャン波形が注入用スキャン波形データベース７０に予め格納され、スキャン波形作成部６８は、それを注入用スキャン波形データベース７０から読み出してもよい。

【0083】

ビームスキャナ駆動部７２は、スキャン波形作成部６８により設定されたスキャン波形を用いてビームスキャナ２６を駆動する。ビームスキャナ２６は、設定されたスキャン波形に従ってビームスキャン方向に往復ビームスキャンを提供する。第２ビーム計測部５０は、ビームスキャナ２６の下流でビームスキャン方向のビーム電流強度分布を測定する（Ｓ１６）。

【0084】

スキャン波形作成部６８は、目標不均一ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布９４ａを比較する（Ｓ１８）。スキャン波形作成部６８は、比較結果に基づいて測定ビーム電流強度分布９４ａが目標不均一ドーズ量分布９２に適合するか否かを判定する（Ｓ２０）。

【0085】

遷移領域が設定されている場合には、スキャン波形作成部６８は、遷移領域を除外して、目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較する。つまり、遷移領域では目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較しない。スキャン波形作成部６８は、精密注入領域のみで目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較する。こうして、スキャン波形作成部６８は、遷移領域を除外して、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定する。

【0086】

遷移領域が設定されていない場合には、スキャン波形作成部６８は、基板表面へのイオン注入のためのビームスキャナによるスキャン範囲にわたり、目標ビーム電流強度分布と測定ビーム電流強度分布を比較する。こうして、スキャン波形作成部６８は、スキャン範囲の全域で、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定する。

【0087】

スキャン波形作成部６８は、測定ビーム電流強度分布９４ａが目標不均一ドーズ量分布９２に適合しない場合には（Ｓ２０のＮＧ）、スキャン波形９０ａをスキャン波形９０ｂへと再設定する（Ｓ１４）。再設定されたスキャン波形９０ｂのもとで、第２ビーム計測部５０によりビーム電流強度分布９４ｂが再測定される（Ｓ１６）。このようにして、スキャン波形作成部６８は、スキャン波形９０ａをスキャン波形９０ｂへと修正し、修正されたスキャン波形９０ｂのもとで新たに測定される測定ビーム電流強度分布９４ｂが目標不均一ドーズ量分布９２に適合するか否かを再び判定する（Ｓ２０）。適合する測定ビーム電流強度分布９４ｃが見出されるまで、スキャン波形の設定、ビーム電流強度分布の測定、適合判定が繰り返される。

【0088】

スキャン波形作成部６８は、測定ビーム電流強度分布９４ｃが目標不均一ドーズ量分布９２に適合する場合には（Ｓ２０のＯＫ）、適合した時に設定されているスキャン波形９０ｃを目標不均一ドーズ量分布９２の注入用のスキャン波形として採用する。すなわち、スキャン波形作成部６８は、スキャン波形９０ｃを目標不均一ドーズ量分布９２に対応づける。必要であれば、スキャン波形作成部６８は、目標不均一ドーズ量分布９２に対応付けられたスキャン波形９０ｃを注入用スキャン波形データベース７０に格納する（Ｓ２２）。

【0089】

こうして、ある１つの目標不均一ドーズ量分布のためのスキャン波形が決定される。他の目標不均一ドーズ量分布についても同様にしてスキャン波形が決定される。すなわち、スキャン波形作成部６８は、複数の目標不均一ドーズ量分布の各々について、所与のスキャン波形のもとで第２ビーム計測部５０により測定される測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定し、適合する場合には、所与のスキャン波形を目標不均一ドーズ量分布に対応づけて注入用スキャン波形データベース７０に格納する。

【0090】

実施の形態によると、実際にビーム電流強度分布を測定しそれに基づきスキャン波形を修正するという繰り返し手法が用いられるので、ビーム電流強度分布からビーム幅依存性を除去することができる。それにより、目標２次元不均一ドーズ量分布と実際に注入されるドーズ量分布との差異を小さくすることができ、正確なウェハ面内２次元不均一注入を提供することができる。

【0091】

図１１は、他の実施の形態に係るスキャン波形作成方法を示すフローチャートである。図１１の方法は、図９の比較（Ｓ１８）に代えて、規格化（Ｓ２４）及び均一性評価（Ｓ２６）を含む。その余については、図１１の方法は、図９の方法と同様である。

【0092】

スキャン波形作成部６８は、目標不均一ドーズ量分布に関連する目標ビーム電流強度分布で測定ビーム電流強度分布を規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価することによって、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合するか否かを判定する。

【0093】

スキャン波形作成部６８は、規格化として、測定ビーム電流強度分布と目標ビーム電流強度分布との差であるビーム電流強度分布差を演算してもよい。スキャン波形作成部６８は、ビーム電流強度分布差の均一性を評価してもよい。スキャン波形作成部６８は、ビーム電流強度分布差が所定の閾値に収まる場合、ビーム電流強度分布差が均一であると評価し、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合すると判定する。スキャン波形作成部６８は、ビーム電流強度分布差が当該閾値に収まらない場合、ビーム電流強度分布差が不均一であると評価し、不適合と判定する。

【0094】

スキャン波形作成部６８は、規格化として、測定ビーム電流強度分布と目標ビーム電流強度分布との比であるビーム電流強度分布比を演算してもよい。スキャン波形作成部６８は、ビーム電流強度分布比の均一性を評価してもよい。スキャン波形作成部６８は、ビーム電流強度分布比が所定の閾値に収まる場合、ビーム電流強度分布比が均一であると評価し、測定ビーム電流強度分布が目標不均一ドーズ量分布に適合すると判定する。スキャン波形作成部６８は、ビーム電流強度分布比が当該閾値に収まらない場合、ビーム電流強度分布比が不均一であると評価し、不適合と判定する。

【0095】

また、スキャン波形作成部６８は、基板表面へのイオン注入のためのビームスキャナによるスキャン範囲にわたり、測定ビーム電流強度分布を目標ビーム電流強度分布で規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価してもよい。スキャン波形作成部６８は、予め定められた遷移領域を除外して、測定ビーム電流強度分布を目標ビーム電流強度分布で規格化し、規格化された測定ビーム電流強度分布の均一性を評価してもよい。

【0096】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

【符号の説明】

【0097】

１０ イオン注入装置、 ２４ 第１ビーム計測部、 ２６ ビームスキャナ、 ４１ ビーム電流検出器、 ４４ メカニカルスキャナ、 ５０ 第２ビーム計測部、 ６０ 制御装置、 ６２ 目標設定部、 ６４ 遷移領域設定部、 ６６ ビーム幅調整部、 ６８ スキャン波形作成部、 ７０ 注入用スキャン波形データベース、 ７２ ビームスキャナ駆動部、 ８２ ２次元不均一ドーズ量分布、 ８３ １次元不均一ドーズ量分布、 ８３ａ 第１精密注入領域、 ８３ｂ 第２精密注入領域、 ８３ｃ 遷移領域、 ８４ ２次元不均一ドーズ量分布、 ８５ １次元不均一ドーズ量分布、 ８５ａ 第３精密注入領域、 ８５ｂ 第４精密注入領域、 ８５ｃ 遷移領域、 ９０ａ，９０ｂ，９０ｃ スキャン波形、 ９２ 目標不均一ドーズ量分布、 ９４ａ，９４ｂ，９４ｃ 測定ビーム電流強度分布、 ＣＹ１，ＣＹ２，ＣＹ３，ＣＹ４，ＣＹ５ スキャン範囲、 Ｄｔ１ 第１目標ドーズ量、 Ｄｔ２ 第２目標ドーズ量、 Ｄｔ３ 第３目標ドーズ量、 Ｄｔ４ 第４目標ドーズ量。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】