JPH0526328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、被加工物の荷電粒子ビーム走査に関
する。より詳細には、半導体ウエフアなどの被加
工物を高効率、高い一様性のイオンビームで走査
するための方法及び装置に関する。

イオン注入は、制御された迅速な方法で不純物
を半導体ウエフアへと導入するための標準的な技
法である。イオンビームは、イオン源内で発生さ
れて、そして種々の加速の程度で半導体ウエフア
へ向けて方向づけられる。不純物は、半導体ウエ
フアのバルク中へと導入される。これは、半導体
材料の結晶格子内に不純物を埋込むための手段と
して、イオンの運動量を用いることにより、達成
される。半導体ウエフアの表面全体に亘り不純物
濃度を一様性を保つことは、半導体プロセスにお
いて最も重要なことである。さらに、商用半導体
プロセスにおける主要目的の１つは、単位時間当
りに処理されるウエフアのスループツトを増大さ
せることである。

高いスループツトを達成するための１つの方法
は、バツチ内で多数のウエフアを同時に処理する
ことである。そのような装置は代表的に、１方向
に走査されるビームに対してウエフアを機械的に
移動させることを含む。しかしながら、バツチ処
理装置は、バツチを収容するための非常に大き
く、一般的に高い注入量のためにのみ用いられ
る。加えて、スループツトは最適値よりも低い。
何故なら、バツチを取替えるのに時間を要するか
らである。さらに、処理装置に問題が生じたとき
に、多数の高価な半導体が破壊されてしまう。

１度に１つのウエフアを処理して、自動ウエフ
ア操作機構を用いた他の研究が、スループツトを
改良するためになされてきた。代表的にウエフア
は一定に保持され、イオンビームはウエフア上に
２次元パターンで静電的に操作される。そういう
パターンが、米国特許第4283631号に開示されて
いる。一定振幅の操作信号がｘ及びｙ方向の偏向
プレートに印加され、イオンビームを方形リサー
ジユパターンに偏向する。操作信号の振幅は、方
形パターンが丸い半導体ウエフアを全て覆うこと
を保証するように寸法づけられる。ウエフアは通
常、１つだけ平坦な縁を持つているが、ここで
は、本発明の目的からして無視する。加えて、方
形パターンの寸法は、ウエフアの直径よりもわず
かに大径とし、ある程度のオーバー走査をもたら
す。

各走査線終了後のビームの方向反転時にウエフ
アの注入量に非一様性が生じるのを回避するため
に、又ウエフアの直径及び位置のずれを許すため
に、オーバー走査が必要である。さらに、イオン
ビームの断面寸法が増大するにつれて、オーバー
走査の量も増大させなければならない。何故なら
ば、ビーム反転の前にビームをウエフアから完全
にはずさなければならないからである。ウエフア
の周縁の外側で方形パターンの隅の部分を走査す
るときには、装置が消費する時間は非生産物であ
り、スループツトを減少させる。代表的な従来の
走査装置におて、半導体周辺のこの無駄な走査部
分は全走査時間の30％程度を費す。

浪費走査時間を減少し、走査パターンをほぼ円
形形状に制限するための装置が米国特許第
4260897号に開示されている。ウエフアの両側に
半円導電素子が位置されて、ウエフアを外れたイ
オンビームを検出して走査方向を反転させる。し
かしながら、そういう配列は、装置を複雑化す
る。さらに、検出素子はイオンビームによつて減
損するし、又処理すべき半導体ウエフアの寸法に
応じて交換しなければならない。

本発明の一目的は、被加工物上に荷電粒子ビー
ムを走査するための改良された方法及び装置を提
供することである。

他の目的は、被加工物上に荷電粒子ビームを高
効率パターンで走査するための方法及び装置を提
供することである。

他の目的は、被加工物上に荷電粒子ビームを高
い一様性で走査するための方法及び装置を提供す
ることである。

他の目的は、被加工物処理の速度を増大させる
走査パターンをもつて、被加工物上に荷電粒子ビ
ームを走査するための方法及び装置を提供するこ
とである。

他の目的は、被加工物の形状に応じ形状の走査
パターンをもつて、該被加工物上に荷電粒子ビー
ムを走査するための方法及び装置を提供すること
である。

他の目的は、被加工物の寸法に応じてパターン
寸法が選択可能である走査パターンをもつて、該
被加工物上に荷電粒子ビームを走査するための方
法及び装置を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明に従つた、被加工物上に荷電粒子ビーム
を走査するため装置において、上述の目的及び利
点が達成される。本装置は、第１の走査電圧に応
答してビームを偏向するための第１の偏向手段、
及び第１の走査電圧を発生させるため第１の偏向
手段に接続された発生手段、を含む。第１の走査
電圧は、交番的な正傾斜部分と負傾斜部分及びこ
れらの間の転向点を含む。正傾斜部分及び負傾斜
部分の持続時間は、制御可能である。本装置はさ
らに、第２の走査電圧に応答してビームを偏向す
るための第２の偏向手段、及び第２の走査電圧を
発生させるための第２の偏向手段に持続された発
生手段、を含む。第１及び第２の偏向手段は、互
いに直交する方向にビームを偏向する。第２の走
査電圧は、第１の走査電圧の正傾斜部分及び負傾
斜部分の際に一定に保たれ、両傾斜部分間の転向
点の時に増加或いは減少される。本装置はさら
に、所定の時間間隔の順序に従つて正傾斜部分及
び負傾斜部分の持続時間を制御するための制御手
段を含み、被加工物の寸法・形状に対応して走査
パターンの寸法・形状を選択することができる。

本発明の他の特色に従い、ビームを相互に直交
する方向に偏向させる第１の偏向手段及び第２の
偏向手段を含む型の荷電粒子ビーム照射装置にお
いて、被加工物上に荷電粒子ビームを走査するた
めの方法がもたらされる。本発明に従う方法は、
交番的な正傾斜部分と負傾斜部分及びこれらの間
の転向点を含む第１の走査電圧を発生し、それを
第１の偏向手段へと印加する段階を含む。正傾斜
部分及び負傾斜部分の持続時間は、制御可能であ
る。本走査方法はさらに、第２の走査電圧を発生
する段階を含む。第２の走査電圧は、第１の走査
電圧の正傾斜部分及び負傾斜部分の際の一定に保
持され、両傾斜部分の間の転向点の各々の時に増
加され或いは減少される。第２の走査電圧は第２
の偏向手段に印加される。本走査方法はさらに、
所定の順序に従つて正傾斜部分及び負傾斜部分の
持続時間を制御する段階を含み、それによつて、
被加工物の寸法及び形状に対応した走査パターン
の寸法及び形状をもたらすことができる。

〔好適実施例の説明〕

本発明に従つた荷電粒子ビームの走査方法及び
走査装置は、代表的にイオン注入装置内で用いら
れる。イオン注入装置の一例を第１図に示す。高
電圧ターミナル２が、高電圧電源（図示せず）に
よつて、接地電位に対する高電位に保持されてい
る。ターミナル２は、所望種から成るイオンビー
ムを形成するのに要する装置を収容する。通常
は、所望種の気体状供給源が用いられる。ガス操
作系６から生じた原ガスが、イオン源８へと方向
づけられる。代表的なイオン源８は、イオン化放
電を持続させるための電源１０、放電領域にわた
つて軸方向磁場を付課するためのイオン源磁石１
２、並びに良く局限された高電流イオンビーム１
８の効果的取出しのためにイオン源８の開口にお
いて電場を形成するために引出し電極、を必要と
する。イオン源技術は、当分野において概ね知ら
れている。イオン源８から拡射するイオンビーム
１８は、分析磁石２０により質量分析され且つ集
束される。分析磁石２０は、分析電源（図示せ
ず）から付勢される。分析またはビームは、分解
開口２２、可変スリツト２４及び加速管２６を通
過する。ビームは、加速管２６において、高電圧
ターミナル２から接地電位への慎重に設計された
電場勾配に遭遇する。４重極レンズ２８などの光
学素子が、所望の像平面において空間的エネルギ
ーを集束させるよう動作する。ｙ走査プレート４
０及びｘ走査プレート４２が、ビーム１８を像平
面の領域上に方向づける静電偏向をもたらす。各
偏向プレートに印加される波形及び所望の走査パ
ターンを形成するための波形間の同期が、以下に
詳説する走査系によりもたらされる。

２重ターゲツトチエンバ４６が、ハウジング、
２つのビーム画成マスク４８，４９、及びビーム
モニターのためのフアラデー遮蔽体５０，５１を
含む。ウエフア自動操作装置５２，５４が、それ
ぞれある時刻に真空系内のターゲツト位置５６，
５８へ半導体ウエフアを導入する。そして自動装
置５２，５４は、ターゲツト平面に対してウエフ
アを整列させる。さらに、注入の間ウエフアの冷
却をもたらし、注入完遂後に真空系内からウエフ
アを取出す。ターゲツト位置５６，５８は、代表
的には、非偏向ビーム１８の長軸線６０の両側に
水平に位置する。それゆえ、ターゲツト位置５
６，５８の走査のためには、軸線から±7°のビー
ム偏向が要求される。ターゲツトチエンバ４６内
の軸線６０上にビームダンプ６２が位置されて、
ターゲツト位置５６，５８のうちの一方にビーム
が方向づけられているときにイオンビーム１８中
の中性部分を遮断する。ターゲツト位置５６，５
８の何れもが走査されないときに、荷電粒子ビー
ムはビームダンプ６２へと方向づけられる。

真空排気装置及び真空外被が示されていないけ
れども、ビームが運行する全領域は高真空に維持
されている。

本発明のビーム走査装置を第２図に示す。ｙ走
査プレート４０及びｘ走査プレート４２へ適切な
電圧を印加することにより、イオンビーム１８
は、ターゲツト位置５６，５８上に走査される。
第２図においては、イオンビーム１８がターゲツ
ト位置５６，５８の両方を照射しているように図
示しているが、実際上或る瞬時には、イオンビー
ム１８はターゲツト位置５６，５８の何れか一方
のみに方向づけられていることを理解されたい。
走査パターンを決定するための２つの低電圧走査
信号Ｙ SCAN、Ｘ SCANが、走査発生器６４
により発生される。走査発生器６４は、以下に述
べるように、走査増幅装置６６に接続さている。
走査信号Ｙ SCANは、走査増幅器装置６６によ
り、垂直偏向電圧Ｙ１，Ｙ２へと変換される。Ｙ
１，Ｙ２は、等値逆極性であり、ｙ走査プレート
４０に接続されて、ビーム１８を垂直に偏向す
る。走査信号XSCANは、走査増幅器装置６６に
より、水平偏向電圧Ｘ１，Ｘ２へと変換される。
Ｘ１，Ｘ２は、等値逆極性であり、ｘ走査プレー
ト４２に接続されて、ビーム１８を水平に偏向す
る。「ターゲツト位置選択」信号に応答して、水
平偏向電圧Ｘ１，Ｘ２に正又は負の直流電圧を加
えることにより、イオンビーム１８がターゲツト
位置５６又は５８へと偏向される。「ビームゲー
ト」信号に応答してイオンビーム１８はビームダ
ンプ６２へと方向づけられる。その場合には、水
平偏向電圧Ｘ１，Ｘ２へは何れのオフセツト電圧
も加えられない。走査増幅器装置を構成するため
の技術が、当分野において概ね知られている。

本発明の方法及び装置によりもたらされるビー
ム走査パターンの一例を第３図に示す。走査され
るべき半導体ウエフア７０が、半径ｒの円で表わ
されている。イオンビームは、ウエフア７０の頂
分における点Ａに始まり、ウエフア７０を横切つ
て水平に右へと走査される。ウエフア７０の右端
を通過した後に、ビームは、垂直ステツプ距離
Δyだけ下方にステツプし、そしてウエフア７０
を横切つて水平に左へと走査される。さらにビー
ムは、距離Δyだけ下方に再度ステツプし、そし
て水平に右へと走査される。ビーム１８が点Ｂに
達してウエフア７０が完全に走査されるまで、こ
のプロセスが繰返される。走査パターンは、以下
の如くである。右方及び左方への水平走査は、一
様な不純物注入量（dosage）を保証するために、
両方向において一定速度で走査されることが好適
である。変形的には、ターゲツトへのビームの入
射角の変化を補償するために、米国特許第
4283631号に開示されているように、走査速度を
変化させても良い。走査線ｎの長さは、Lnであ
る。水平走査線の長さLnは、ウエフア７０の走
査されている垂直レベルにおける水平寸法に対応
して、変化する。長さLnはウエフア７０の水平
寸法よりわずかに大きく、ウエフア７０の周縁の
外側でビーム反転が起こることを保証している。
水平走査線ｎにおけるウエフア７０の半幅x_oは、
次式で表現できる。

x_o＝〔r²−y_o ²〕^1/2 (1) ただし、y_oは水平走査線ｎの垂直位置である。
第３図を参照されたい。長さLnは、次式で表現
できる。

Ln＝2x_o＋2Δx (2) ただし、Δxはオーバー走査の量である。また、 Ln＝２〔r²−y_o ²〕^1/2＋2Δx (3) かくして、ウエフア７０の半径及びオーバー走
査の量Δxが与えられれば、各水平走査線におけ
る長さLnを決定できる。望むならば、オーバー
走査量Δxは変化させることができるが、最小に
すべきである。代表的な水平走査速度は、約１キ
ロヘルツである。各水平走査線の後の垂直ステツ
プ距離Δyはパターンを通して一定に保たれるこ
とが好適である。そうすることによつて、一様な
走査線間隔及びウエフア７０の表面上の一様な不
純物注入量が保証される。垂直ステツプ距離Δy
は代表的には、イオンビームの断面の半径に等し
い。かくしてイオンビームは、ほぼ円形形状で高
度の一様性を有するパターンを走査する。

頂分から底部へと走査されるのと同様にして、
第３図のパターンは底部から頂部へと走査するこ
ともできることに注意されたい。さらに、パター
ンは、90度回転したごとくのような、垂直走査線
を用いて走査することもできる。さらに、所定の
注入量及びより高い一様性を得るために走査パタ
ーンを繰返すことも、しばしば望まれる。パター
ンが反復されるときには、或る方向（例えば頂部
から底部）にパターンが走査され、次に反転して
パターンは逆方向（底部から頂部）に走査され
る。連続する各々の走査パターンは先行するパタ
ーンより距離δ＝Δy／Ｐだけ垂直にオフセツトする ことができる。ここに、Ｐは走査パターンが繰返
される回数である。このような連続パターンの織
り混ぜは、不純物注入量のより高度の一様性を保
証する。

走査発生器６４を、第４図において詳細ブロツ
ク図で示す。第３図に示され上述したような走査
パターンは、第４図の回路によつて、走査信号Ｙ
SCAN，Ｘ SCANの形態でもたらされる。走
査発生器６４は、Ｘ SCAN発生器手段１００を
含む。クロツク回路１０２の出力が、プログラマ
ブル周波数分割器１０４に接続する。分割器１０
４は、直流分再生回路１０６に接続する出力周波
数ｆを有し、さらに出力周波数２ｆ及びコントロ
ール入力を含む。積分器１０８が、直流分再生回
路１０６の出力に接続して、その出力部において
走査信号Ｘ SCANをもたらす。積分器１０８
は、高利得増幅器１０９を含み、容量器Ｃを有す
る。容量器Ｃは、帰還素子として増幅器１０９の
入力及び出力に接続されている。抵抗器Ｒが増幅
器１０９の入力に直列に接続される。走査発生器
６４はさらに、Ｙ SCAN発生器手段１１０を含
む。垂直カウンタ１１２のクロツク入力は、分割
器１０４の出力周波数２ｆに接続する。垂直カウ
ンタ１１２の出力は、DA変換器１１４のデジタ
ル入力に接続する。電圧加算器１１６が、変換器
１１４のアナログ出力に接続され、その出力部に
おいて走査信号Ｙ SCANをもたらす。加算器１
１６は、オフセツト電圧入力を受信する。垂直カ
ウンタ１１２は、カウンタコントロール１２４か
ら上／下コントロール信号１１８、プリセツトエ
ネイブル信号１２０及びプリセツトデータ１２２
を受信する。カンウンタコントロール１２４は、
操作者コントロールパネル又は計算機から「開
始」及び「ウエフア寸法」入力を受信し、「終了」
出力をもたらす。カウンタコントロール１２４は
さらに、カウンテイングの方向を反転させるべき
ことを指示する反転信号１２６を受信する。走査
発生器６４は、さらに分割器コントロール手段１
３０を含む。読出し専用記憶装置（ROM）１３
２が、垂直カウンタ１１２の出力及び「ウエフア
寸法」入力からアドレス入力を受信する。ROM
１３２の出力の１つは、カウンタコントロール１
２４に接続する反転信号１２６である。ROM１
３２の残りの出力は、ラツチ１３４を通じて、プ
ログラマブル周波数分割器１０４のコントロール
入力へと接続する。ワン・シヨツト回路１３６
が、ラツチ１３４のデータ転送入力に接続する出
力、及び分割器１０４の出力周波数２ｆに接続す
る入力、を有する。

第４図に示した走査発生器６４の動作を、第５
図に示す電圧波形を参照して説明する。各電圧は
時間の関数としてプロツトされ、垂直に整列して
いる電圧値が同時的に起こつている。好適には水
晶制御クロツクであるクロツク回路１０２が、一
定周波数出力をもたらす。クロツク周波数はプロ
グラマブル周波数分割器１０４により分周され、
第５図に示すように周波数ｆの方形波出力がもた
らされる。クロツク周波数と出力周波数ｆとの間
の比は、ラツチ１３４からのコントロール入力の
状態に依存する。プログラマブル周波数分割器
は、例えばナシヨナル・セミコンダクター・コー
ポレイシヨンにより販売されているCD4089BM
型などのような集積回路として市販されている。
分割器１０４の出力周波数ｆは、代表的には論理
信号であり、そしてそれは第５図に示すように直
流分再生回路によつて零平均信号へと変換され
る。直流分再生回路１０６の方形波出力は、等値
逆符号である正電圧＋V_Rと負電圧−V_Rとの間を
往復する。周波数ｆは可変であるが出力の振幅が
一定である分割器１０４によつて、直流分再生回
路１０６の出力の絶対値は一定に保たれる。直流
分再生回路は当分野において概ね知られている。

直流分再生回路１０６の方形波出力は、積分器
１０８により変換されて、交互に正負となる一連
の傾斜電圧（通常は三角波（第５図のＸ
SCAN）と呼ばれる）になる。積分器１０８が一
定の入力電圧を受信したときに、その出力は次式
で与えられる。

Ｘ SCAN(t)＝−V_iｔ／RC (4) ここに、 V_i＝一定入力電圧 RC＝積分器の時定数 積分器１０８への入力は、＋V_Rと−V_Rとの間を
周波数ｆで交互に替わる。かくして、Ｘ SCAN
は以下のようになる。

Ｘ SCAN(t)＝−V_Rｔ／RC V_i＝＋V_Rのとき Ｘ SCAN(t)＝＋V_Rｔ／RC V_i＝−V_Rのとき 上記表現は、傾斜の正負を交互に繰返すような
電圧波形を表わす。重要なことは、この波形が電
極性において、絶対値の等しい傾き又は変化速度
（V_R／RC）を有することである。このことによ
つて、イオンビームが常に一定速度で走査され、
注入される不純物注入量が両走査方向において同
一であることが保証される。

各水平走査線の長さLnは、Ｘ SCANのピー
ク対ピーク絶対値により決定され、以下のように
表わされる。

Ln＝Ｋ（Ｘ SCAN_P-P） (5) ただし、Ｋ＝定数 Ｘ SCANが傾き一定の傾斜電圧であるときに
は、Ｘ SCANのピーク対ピーク絶対値は傾斜の
継続時間に依存する。各傾斜の継続時間は、次式
で与えられる。

t₀＝1/2（１／ｆ） (6) (4)式にt₀及びV_Rを代入すると、 Ｘ SCNA_P-P＝V_R／2fRC (7) (5)式により、 Ln＝KV_R／2fRC (8) Lnは周波数ｆに反比例して変化することが解
る。ゆえに、プログラマブル周波数分割器１０４
によりもたらされる周波数ｆを変化させることに
よつて、走査パターンの長さLn及び形状をコン
トロールすることができる。さらに詳細には、第
３図に示す円形走査パターンをもたらすように、
周波数ｆを変化させることができる。(8)式をｆに
ついて解くと、次式のようになる。

ｆ＝KV_R／2LnRC (9) 各水平走査線の長さLnは(3)式から解るので、
各走査線に対する所要の周波数ｆを(9)式から計算
することができる。円の頂部及び底部における短
い水平走査線は比較的高い周波数に対応し、一
方、円の中心部における長い水平走査線は比較的
低い周波数に対応する。第５図を参照すると、時
刻t_cのところで周波数ｆが減少し、Ｘ SCANの
ピーク対ピーク絶対値が時刻t_c以後に増大する。

先ず最初に、走査すべきパターンの寸法を決定
するために、「ウエフア寸法」のデータが走査発
生器６４へと供給される。垂直カウンタ１１２の
初期状態を決定するための予め定められた変換プ
ロセスに従つて、カウンタコントロール１２４
は、「ウエフア寸法」データをプリセツトデータ
１２２へと変換する。垂直カウンタは、１つ又は
複数の同期式アツプ／ダウン・カウンタ集積回路
であつて良い。「開始」信号がカウンタコントロ
ール１２４に受信されると、プリセツトエネイブ
ル信号１２０が出され、プリセツトデータ１２２
が垂直カウンタ１１２へロードされる。この初期
カウントはDA変換器１１４によつてＹ SCAN
電圧へと変換され、Ｙ SCAN電圧はイオンビー
ムを半導体ウエフアの縁（第３図の点Ａ）の付近
に位置づける。適切なDA変換器が市販されてい
る。明らかなように、初期カウントは、大きなウ
エフアに対しては大きく、小さなウエフアに対し
ては小さい。カウントコントロール１２４はさら
に、アツプ／ダウン・コントロール信号１１８を
もたらして、垂直カウンタ１１２がダウンカウン
トすることを初期的に可能にする。そこで垂直カ
ウンタ１１２は、積分器１０８へもたらされる方
形波の周波数ｆの２倍である周波数２ｆをもつ
て、減少する。方形波の各半周期が１つの水平走
査線に対応するので、垂直カウンタ１１２内のカ
ウントは、各水平走査線の縁のところで改変され
る。例えば、第５図において垂直カウンタ１１２
は、Ｘ SCAN信号の転向点に対応してＹ
SCAN波形が周波数２ｆで低くなつていく毎に、
トグル（toggle）される。垂直カウンタ１１２内
に改変されたカウントは、変換器１１４によつて
アナログ電圧へと変換される。アナログ電圧は等
しい減少分で変化していく（第５図のＹ SCAN
参照）。さらに、Ｙ SCAN信号中の変化は、正
負の傾斜間のＸ SCAN信号の転向に時間的に同
期して生ずる。Ｙ SCAN信号の減少分は等しい
ので、連続する水平走査線は常に等しい間隔を有
する。かくして、不純物の一様な注入が保証され
る。

半導体ウエフア７０の中心まで走査が進んでく
ると、垂直カウンタ１１２は零カウントに達し
て、次に負のカウントを始める。Ｙ SCAN電圧
は、各水平走査線の端において等しい減少分で減
少を続ける。イオンビームがウエフアの底部の最
後の走査線を走査すると、以下に述べるように反
転信号１２６がROM１３２から受信される。カ
ウンタコントロール１２４が、アツプ／ダウン・
コントロール信号１１８の状態を変化せしめる。
次に垂直カウンタ１１２は周波数２ｆでカウント
を始め、Ｙ SCAN信号は等しい増分で増大す
る。かくして、ウエフアの走査が逆方向に繰返さ
れていく。イオンビームがウエフアの頂部の最上
の走査線を走査した後に、カウンタ１１２は再び
反転し、逆方向に走査が繰返される。予め定めら
れた数の走査が達成されると、カウンタコントロ
ール１２４が「終了」信号をもたらし、処理が中
止される。

上述のような走査パターン間を埋めていくため
に、電圧加算器１１６は変換器１１４の出力に
「オフセツト」電圧を加算する。加算器１１６は、
単純な加算増幅器であつて良い。各走査パターン
の終了毎に等しいステツプだけ「オフセツト」電
圧が漸増され、かくしてＹ SCANのシフトが起
こる。

分割器１０４によりもたらされる周波数ｆ及び
水平走査線の対応する頂さLnは、ROM１３２内
に記憶されている情報により制御される。走査パ
ターンの各水平走査線は、ROM１３２内に記憶
されているデータワードに対応する。例えば、走
査パターンが256本の水平走査線を含むときに、
各走査線のために分割器１０４の周波数ｆを特定
する256個のデータワードが、ROM１３２内に
記憶されている。ROM１３２は、後に述べるよ
うに、「ウエフア寸法」及び垂直カウンタ１１２
の出力によつて、アドレスされる。カウンタ１１
２が進むにつれて上述のようにイオンビームがウ
エフア上を垂直上方又は下方に動き、ROM１３
２内の連続するデータワードがアドレスされ、そ
して分割器１０４へとデータワードがもたらされ
て、各水平走査線のための周波数ｆを制御する。
円形走査パターンを描く適切な周波数は、上式(3)
及び(9)で決定される。

本装置により処理すべき各ウエフアの寸法は、
関連する水平走査線の数によつて定められる。
又、各ウエフアの寸法は、水平走査線の長さLn
の順次的組合せによつて関連づけることができ
る。適切な容量を有するROM１３２を選択する
ことにより、可能な全てのウエフア寸法に対する
データをROM１３２内に記憶させることができ
る。例えば、３インチウエフアに対するデータを
０〜255の位置に１領域に記憶することが可能で
あり、４インチウエフアに対するデータを位置
556〜511内の他の領域へというように、次々と記
憶することができる。好適実施例においては、
ROM１３２は、処理すべき各ウエフア寸法に対
する円形パターン及び方形パターンの両方を記憶
している。方形パターンは装置の設定及び整合の
ために使用され、通常のイオン注入のためには円
形パターンが使用される。「ウエフア寸法」入力
はROM１３２の所望領域をアドレスし、一方垂
直カウンタ１１２が該領域内に特定データワード
をアドレスする。ROM１３２は、2048 ８ビツ
トワードを有する2708型消去可能プログラマブル
読出し専用メモリーであつて良い。2708は、ナシ
ヨナル・セミコンダクター・コーポレイシヨンか
ら販売されている。

連続する水平走査線の数本が同一の長さLnを
有することを許すことによつて、ROM１３２の
容量を減少させ得ることが、当業者に認識される
だろう。同一の長さLnを有する連続する走査線
の各グループがROM１３２内の１つのデータワ
ードによつて表現される。かくして、もし走査パ
ターンが４本の等長さLnの走査線のグループで
走査されるならば、ROM１３２の容量を４の因
子で減少させることができる。しかしながら、い
くつかの不所望なオーバー走査が起こる。

ROM１３２内の各データワードの１ビツト
が、反転信号１２６のためにリザーブされる。ウ
エフアの頂部又は底部における最後の走査線が完
遂した後に、このビツトが起動化する。反転信号
１２６は、走査パターンの１つが完了したことそ
して走査方向が反転すべきことを示している。

円形パターンの発生に関連して第４図の走査発
生器６４を説明したが、任意形状の走査パターン
を発生することができる。結果としての走査パタ
ーンの形状は、各水平走査線の長さLnに対応す
るROM１３２内のデータワードにより決定され
る。かくして、ROM１３２内のデータワードの
適切な選択によつて、方形又は三角形パターンを
走査発生器６４で発生させることができる。

ラツチ１３４及びワン・シヨツト１３６は、プ
ログラマブル周波数分割器１０４が水平走査線の
中心において周波数ｆを変化させることを、保証
する。この点において、Ｘ SCAN信号は零ボル
トを通過する。このことは、積分器１０８の出力
が零ボルトを中心に対称に保たれることを保証
し、そして走査パターンはウエフア上に中心づけ
られる。

ラツチ１３４は、ワン・シヨツト１３６からの
パルスを受信したときに、入力にあるデータを出
力へと転送するよう動作する。本実施例において
は、垂直カウンタ１１２は、各走査線の端部に対
応する時刻に、すなわち周波数２ｆのパルスが降
下する際に、その状態を変化させる（第５図参
照）。ワン・シヨツト１３６は、周波数２ｆのパ
ルスが立上る際にトリガーするよう構成されてい
る。変形的には、垂直カウンタ１１２は、周波数
２ｆの立上り時に状態を変化させても良い。その
場合に、ワン・シヨツト１３６は、周波数２ｆの
降下時にトリガーされる。分割器の周波数ｆ出力
は方形波であり、イオンビームがウエフアの中心
を通過するときにワン・シヨツト１３６がトリガ
ーされる。この時点で分割器１０４はラツチ１３
４が新しいコントロールデータを受信し、新しい
周波数ｆへと変化する。第５図は、時刻t_cにおけ
る周波数ｆの変化を示している。ワン・シヨツト
１３６は、Ｘ SCAN信号が零ボルトを通過する
たび毎にパルスをもたらすことに注意されたい。

上記の如く本発明によつて、被加工物を予め定
めたパターンでイオンビーム走査するための方法
及び装置がもたらされた。本装置は、半導体ウエ
フアの寸法及び形状に対応した円形パターンを走
査するのに特に適している。この円形パターン
は、オーバー走査を減少させて、装置のスループ
ツトを改良する。さらに、走査すべきウエフアの
寸法にかかわりなく、走査線間の等間隔及び一定
の走査速度をもたらすことによつて、本装置は、
ウエフアに高度に一様な不純物注入をもたらすこ
とができる。

これまで本発明の実施例についてのみ説明して
きたが、本発明の真の範囲を外れることなく多く
の変化、修正がなされ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、イオン注入装置の概略図である。第
２図は、本発明に従つたビーム走査装置の概略図
である。第３図は、本発明の走査装置により生成
される走査パターンを示す。第４図は、本発明に
従つた走査発生器の概略図である。第５図は、第
４図の走査発生器の種々の点における電圧波形を
示す。 〔主要符号の説明〕、２……高電圧ターミナル、
６……ガス操作系、８……イオン源、１０……電
源、１２……イオン源磁石、１８……イオンビー
ム、２０……分析磁石、２２……分解開口、２４
……可変スリツト、２６……加速管、２８……４
重極レンズ、４０……ｙ走査プレート、４２……
ｘ走査プレート、４６……２重ターゲツトチエン
バ、４８，４９……ビーム画成マスク、５０，５
１……フアラデー遮蔽体、５２，５４……ウエフ
ア自動操作装置、５６，５８……ターゲツト位
置、６０……軸線、６２……ビームダンプ、６４
……走査発生器、６６……走査増幅装置、７０…
…半導体ウエフア、１００……Ｘ SCAN発生器
手段、１０２……クロツク、１０４……周波数分
割器、１０６……直流分再生回路、１０８……積
分器、１０９……高利得増幅器、１１０……Ｙ
SCAN発生器手段、１１２……垂直カウンタ、１
１４……DA変換器、１１６……電圧加算器、１
１８……アツプ／ダウン・コントロール信号、１
２０……プリセツトエネイブル信号、１２２……
プリセツトデータ、１２４……カウンタコントロ
ール、１２６……反転信号、１３０……分割器コ
ントロール手段、１３２……ROM、１３４……
ラツチ、１３６……ワン・シヨツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物上に荷電粒子ビームを走査するため
   の装置であつて、以下(a)〜(e)手段から構成される
   装置： (a) 第１の走査電圧に応じて前記ビームを偏向さ
   せるための第１の偏向手段； (b) 第２の走査電圧に応じて前記ビームを偏向さ
   せるための第２の偏向手段； (b‐1) 前記第１の偏向手段及び第２の偏向手段
   は、相互に直交する方向に前記ビームを偏向
   させるべく動作すること； (c) 前記第１の走査電圧を発生させるために前記
   第１の偏向手段に接続されている第１の発生手
   段であり、前記第１の走査電圧は交番的な正傾
   斜部分と負傾斜部分及びそれらの間の転向点を
   含み、前記正傾斜部分及び負傾斜部分の持続時
   間が制御可能であるところの、第１の発生手
   段； (d) 前記第２の走査電圧を発生させるために前記
   第２の偏向手段に接続されている第２の発生手
   段であり、前記第２の走査電圧は前記正傾斜部
   分及び負傾斜部分の際に定電圧を維持し且つ前
   記転向点の際に増減する、ところの第２の発生
   手段；並びに (e) 被加工物の寸法及び形状に応答する走査パタ
   ーンの寸法および形状をもたらすために、予め
   定められた一連の時間間隔に従つて前記正傾斜
   部分及び負傾斜部分の持続時間を制御するため
   の制御手段。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記第２の発生手段は、前記転向点の際に前記
   第２の走査電圧を等しい増減分で増減するための
   増減手段を含む；ところの走査装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記の交番的な正傾斜部分及び負傾斜部分が、
   等しく一定の変化速度を有する；ところの荷電粒
   子ビーム走査装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記第１の発生手段が、一定振幅の方形波電圧
   を前記の交番的な正傾斜部分及び負傾斜部分へと
   変換するための積分器手段を含み、前記方形波電
   圧の周波数が制御可能である；ところの走査装
   置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記第１の発生手段がさらに、前記方形波電圧
   を発生させるための周波数源手段を含む；ところ
   の走査装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記周波数源手段が、前記制御手段によりもた
   らされる制御データに応答して前記方形波電圧の
   周波数を制御するためのプログラマブル周波数分
   割器手段を含む；ところの走査装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記制御手段が、前記制御データの記憶のため
   の記憶手段を含む；ところの装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記記憶手段が、ほぼ円形の走査パターンに対
   応する制御データを記憶する；ところの装置。 ９ 特許請求の範囲第７項に記載された荷電粒子
   ビーム走査装置であつて： 前記記憶手段が、異なる複数の走査パターンに
   対応する制御データを記憶する；ところの装置。 １０ イオン注入システム内の被加工物上にイオ
   ンビームを走査するための装置であつて、以下の
   (a)〜(g)手段から構成される装置： (a) 第１の走査電圧に応じて前記ビームを偏向さ
   せるよう動作する第１の偏向手段； (b) 第２の走査電圧に応じて前記ビームを偏向さ
   せるよう動作する第２の偏向手段； (b‐1) 前記第１の偏向手段及び第２の偏向手段
   は、相互に直交する方向に前記ビームを偏向
   させるよう動作すること； (c) 周波数の制御可能な方形波電圧を発生させる
   よう動作する周波数源手段； (d) 前記方形波電圧を前記第１の走査電圧へと変
   換するよう動作する積分器手段であり、前記第
   １の走査電圧は交番的な正傾斜部分及び負傾斜
   部分を含み、これらの各々は前記方形波電圧の
   周波数に対応する時間間隔で前記被加工物上に
   前記ビームを走査せしめる、ところの積分器手
   段； (e) 前記第２の偏向手段による前記ビームの偏向
   の程度を決定するところの偏向数を記憶するよ
   う動作するカウンタ手段であり、前記偏向数は
   前記傾斜部分の際に一定に維持され且つ各傾斜
   部分の完遂時に変化される、ところのカウンタ
   手段； (f) 前記カウンタ手段内に記憶されている前記偏
   向数を前記第２の走査電圧へと変換するよう動
   作するDA変換器；並びに (g) 前記被加工物の寸法及び形状に応答する走査
   パターンの寸法および形状をもたらすために、
   前記カウンタ手段によりアドレスされ且つ所定
   の順序に従つて前記周波数源手段の周波数を制
   御するように動作する記憶手段。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載されたイオ
   ンビーム走査装置であつて： 前記周波数源手段は一定振幅の方形波電圧を発
   生し、以て前記の両傾斜部分が絶対値が等しく一
   定の変化速度を有する；ところの装置。 １２ 特許請求の範囲第１１項に記載されたイオ
   ンビーム走査装置であつて： 前記カウンタ手段が、各傾斜部分の完遂時に１
   カウントだけ変化され、以て前記走査電圧は等し
   い増減分だけ変化される；ところの装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載されたイオ
   ンビーム走査装置であつて： 前記記憶手段は、前記周波数源手段の周波数を
   制御し、ほぼ円形の走査パターンをもたらす；と
   ころの装置。 １４ 特許請求の範囲第１３項に記載されたイオ
   ンビーム走査装置であつて： 前記周波数源手段は、前記記憶手段によりもた
   らされる制御データに応答して前記方形波電圧の
   周波数を制御するためのプログラマブル周波数分
   割器手段を含む；ところの装置。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載されたイオ
   ンビーム走査装置であつて、さらに以下の手段を
   含む装置： 前記第１の走査電圧が零を通過する時に、前記
   記憶手段からの前記制御データを前記プログラマ
   ブル周波数分割器手段へと転送するよう動作す
   る、タイミング手段。 １６ 特許請求の範囲第１４項に記載されたイオ
   ンビーム走査装置であつて： 前記記憶手段は、複数の異なる走査パターンに
   対応する制御データを記憶する；ところの装置。 １７ 印加電圧に応答して相互に垂直な方向にビ
   ームを偏向するよう動作する第１の偏向手段及び
   第２の偏向手段、を含む型の荷電粒子ビーム照射
   装置における、被加工物上に荷電粒子ビームを走
   査する方法であり、以下の(a)〜(e)段階を含む方
   法： (a) 交番的な正傾斜部分と負傾斜部分及びそれら
   の間の転向点を含む第１の走査電圧を発生させ
   る段階； (a‐1) 前記の正傾斜部分及び負傾斜部分の持続時
   間が制御可能であること； (b) 前記第１の走査電圧を前記偏向手段へと印加
   する段階； (c) 前記の正傾斜部分及び負傾斜部分の際に一定
   に維持され且つ傾斜部分の間の前記転向点の
   各々の際に増減される第２の走査電圧を発生さ
   せる段階； (d) 前記第２の走査電圧を前記第２の偏向手段へ
   と印加する段階；並びに (e) 被加工物の寸法及び形状に応答する走査パタ
   ーンの寸法および形状をもたらすために、所定
   の順序に従つて前記の正傾斜電圧及び負傾斜電
   圧の持続時間を制御するための制限段階。 １８ 特許請求の範囲第１７項に記載された荷電
   粒子ビームの走査方法であつて： 前記第１の走査電圧が、絶対値が等しく一定の
   変化速度を有する前記の両傾斜部分により発生さ
   れる、ところの方法。 １９ 特許請求の範囲第１８項に記載された荷電
   粒子ビームの走査方法であつて： 前記第２の走査電圧が、傾斜部分の間の転向点
   の各々の際に等しい量だけ増減される、ところの
   方法。