JP2006004925A - イオンビーム・システム - Google Patents

Abstract

【課題】 イオンビーム・システムにおいて基板の異物汚染を減少させるためのシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】 イオンビーム軸を有する真空チャンバと、該イオンビーム軸に直角で該イオンビーム軸に交差する傾斜軸の周りに自由に傾斜する基板チャンバと、共に該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた、該基板チャンバ内の開口部及び該真空チャンバ内の開口部を連結し、該基板チャンバと該真空チャンバとの間に真空シールを形成する可撓性ベローズと、該真空チャンバ近傍の上部及び該基板チャンバ近傍の下部が開いており、該イオンビーム軸と該可撓性ベローズとの間に配置され、該上部及び下部が該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた中空の異物シールドとを含むシステムである。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、イオンビーム装置に関し、より具体的には、基板内へのイオンの打ち込み又は注入のための装置に関する。

現代の半導体の製造においては、基板内への荷電種の打ち込みを用いて、非常に精密で制御可能な方法で該基板内に不純物を導入する。しかしながら、イオンビーム打ち込み装置は粒子又は膜状の異物を生成し、これが、製造されている基板をイオン打ち込み（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）と同時に汚染することになる。このことは、低品質の製品、又は歩留まりの低下、或いはこれらの両方をもたらす。

したがって、イオンビーム・システムにおいて基板の異物汚染を減少させる必要性がある。

本発明の第１の態様は、イオンビーム軸を有する真空チャンバと、該イオンビーム軸に直角で該イオンビーム軸に交差する傾斜軸の周りに自由に傾斜できる基板チャンバと、該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた前記基板チャンバ内の開口部及び該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた前記真空チャンバ内の開口部を連結し、該基板チャンバと該真空チャンバとの間に真空シールを形成する可撓性ベローズと、該真空チャンバ近傍の上部及び該基板チャンバ近傍の下部が開いており、該イオンビーム軸と該可撓性ベローズとの間に配置され、該上部及び下部が該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた中空の異物シールドとを含むイオンビーム・システムである。

本発明の第２の態様は、イオンビーム軸を有する真空チャンバを設けるステップと、該イオンビーム軸に直角で該イオンビーム軸に交差する傾斜軸の周りに自由に傾斜する基板チャンバを設けるステップと、該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた該基板チャンバ内の開口部及び該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた該真空チャンバ内の開口部を連結し、該基板チャンバと該真空チャンバとの間に真空シールを形成する可撓性ベローズを設けるステップと、該真空チャンバ近傍の上部及び該基板チャンバ近傍の下部が開いており、該イオンビーム軸と該可撓性ベローズとの間に配置され、該上部及び下部が該イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた中空の異物シールドを設けるステップとを含む、イオンビーム・システムにおいて基板の異物汚染を減少させる方法である。

本発明の特徴は、特許請求の範囲に述べられる。しかしながら、本発明自体は、添付の図面と併せて読むときに、例示的な実施形態の次の詳細な説明を参照することによって、最もよく理解されるであろう。

「イオンビーム・システム」という用語は、荷電原子又は分子のビームを生成し、荷電種を基板の表面又は該基板の本体内に指向させる何らかの装置であると定義される。イオンビーム・システムの例には、これらに限られるものではないが、イオン注入装置及びイオン・ミリング装置が含まれる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態によるイオンビーム・システムの概略的な側面図である。図１Ａにおいて、イオンビーム・システム１００は、イオン源１０５、抽出機構１１０（抽出アパーチャを含む）、第１ビーム集束機構１１５、出口アパーチャ１２０、ビーム・アナライザ１２５（１つの例においては、電磁石）、第１限定アパーチャ１３０、ポンピング・チャンバ１３５、第２限定アパーチャ１４０、ビーム・サンプリング部１４５（フラッグ・アパーチャを含む）、第２ビーム集束機構１５０、電磁リフレクタ（ＥＭＲ）アパーチャ１５５、二次放出制御アセンブリ１６０（電子シャワー・アパーチャ１６５を含む）、電子シャワー・チューブ１７０、基板チャンバ１７５、及びＹθステージ１８０を含む。第２限定アパーチャ１４０、ビーム・サンプリング部１４５、第２ビーム集束機構１５０、ＥＭＲアパーチャ１５５、及び二次放出制御アセンブリ１６０は、真空チャンバ１８５内に収められている。基板チャンバ１７５は、ベローズ１９０によって真空チャンバ１８５に連結されている。異物（ＦＭ）シールド１９５が、電子シャワー・チューブ１７０とベローズ１９０との間に配置されている。電子シャワー・チューブ１７０は、負に帯電している。

作動において、イオン・プラズマが、イオン源１０５内で生成され、イオンが抽出機構１１０によって該イオン源から抽出され、イオンビーム２００（点線）を生成する。第１ビーム集束機構１１５によって集束された後、イオンビーム２００は、ビーム・アナライザ１２５を通過し、そこで、質量比に対する所定の電荷のイオンだけが第１限定アパーチャ１３０を通って出る。ここで、イオンビーム２００は、イオンビーム・システム１００のイオンビーム軸２０５と同軸に位置合わせされる。ポンピング・チャンバ１３５、第２限定アパーチャ１４０、ビーム・サンプリング部１４５、第２ビーム集束機構１５０、ＥＭＲアパーチャ１５５、二次放出制御アセンブリ１６０、電子シャワー・アパーチャ１６５、及び電子シャワー・チューブ１７０を通過した後、イオンビーム２００は、Ｙθステージ１８０上の基板２１０に当たる。

１つの例において、イオンビーム２００は、リン、ホウ素、ヒ素、ゲルマニウム、炭素、窒素、ヘリウム、又はこれらの組み合わせを含む荷電種を含む。

図１Ｂを参照すると、図１Ｂは、図１Ａのイオンビーム・システム内に実装された基板の自由度を示す図である。イオンビーム軸２０５は、Ｚ方向を定める。Ｙ方向は、Ｚ方向と直交する方向として定義され、Ｘ方向は、Ｚ方向ともＹ方向とも直交する方向として定義される。Ｙ方向は水平方向を定め、Ｚ方向は垂直方向を定める。Ｚ方向及びＹ方向は、図の平面内にあり、Ｘ方向は、図の平面内に入り、該図の平面外に延びる。基板チャンバ１７５は、α軸及びβ軸の両方の周りに傾斜させることができる。α軸及びβ軸両方についての傾斜度は、正であっても負であってもよいが、システム、特にベローズ１９０、ＦＭシールド１９５、及び電子シャワー・チューブ１７０の機械的制約によって制限される。α軸は、Ｘ方向と平行であり、Ｚ方向及びＹ方向の両方と直交し、イオンビーム軸２０５と交差する。β軸は、Ｙ方向と平行であり、Ｚ方向及びＸ方向の両方と直交し、イオンビーム軸２０５と交差する。Ｙθステージ１８０（図１Ａを参照されたい）は、Ｙ方向に移動することができ、θ軸の周りを回転することができる。θ軸は、Ｚ方向と平行であり、Ｙ方向及びＸ方向の両方と直交する。

図１Ａに戻ると、ＦＭシールド１９５は、基板チャンバ１７５に固定されているため、該基板チャンバ１７５を傾斜させたとき傾斜し、電子シャワー・チューブ１７０は、真空チャンバ１８５に固定されているので、該基板チャンバを傾斜させても傾斜することはない。イオンビーム・システム１００の作動中に、イオンビーム２００の経路全体を高真空に維持しなければならない。したがって、基板チャンバ１７５を傾斜させるときに、イオンビーム・システムの真空完全性を維持しなければならない場合には、ベローズ１９０に対する必要性が明らかになる。後述されるように、ベローズ１９０が収縮することにより、異物が生成される。

図２Ａは、図１Ａのイオンビーム装置１００のベローズ領域の詳細な断面図である。図２Ａにおいて、ベローズ１９０は、フランジ２１５によって基板チャンバ１７５に、フランジ２２０によって真空チャンバ１８５に取り付けられていることが分かる。ベローズ１９０は、フランジ２１５及びフランジ２２０に、物理的、電気的、及び熱的に接触した状態にあり、フランジ２１５及びフランジ２２０は、それぞれ基板チャンバ１７５及び真空チャンバ１８５に、物理的、電気的、及び熱的に接触した状態にある。ＦＭシールド１９５の下面２３０に隣接する外面２２５は、フランジ２１５に、物理的、電気的、及び熱的に接触した状態にある。したがって、ＦＭシールド１９５が導電性材料を含むとき、該ＦＭシールドは基板チャンバ１７５に電気的に接触した状態になり、ＦＭシールド１９５が熱伝導性材料を含むとき、該ＦＭシールドは該基板チャンバ１７５に熱的に接触した状態になる。ＦＭシールド１９５は、熱伝導性でもあり導電性でもある材料を含むことができる。ＦＭシールド１９５に適した材料には、これらに限られるものではないが、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミック（その例には、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウムが含まれる）、炭化シリコン、炭素、シリコン、及び高温ポリマーが含まれる。他の金属のような他の非磁性体を用いることもできる。磁性材料が用いられる場合には、ＦＭシールド１９５の寸法は、該ＦＭシールド内に生じる磁場が、イオンビームの直径、イオンビームの断面分布、又はイオンビーム軸２０５に対する該イオンビームの中心性に悪影響を与えないことを確実にするものであるべきである。

ＦＭシールド１９５が熱伝導性であり、基板チャンバ１７５が熱伝導性でも導電性でもある（ステンレス鋼又はアルミニウムのような）場合、該ＦＭシールドは、内部真空の温度（より正確には、約１５００℃から約３０００℃までの真空内に残っているガス分子の温度）及び電子シャワー・チューブ１７０のような他の部品の温度に対する低温ゲッター（これは、約６０Ｆ°から約７０Ｆ°までの室温のヒートシンクである）として働く。

ＦＭシールド１９５が適合させられる２つの寸法がある。第１のものは、ＦＭシールド１９５の上面２３５とフランジ２２０との間の距離Ａであり、第２のものは、ＦＭシールド１９５の上面２３５に隣接する内面２４０から電子シャワー・チューブ１７０の外面２５０までの距離Ｂである。距離Ａ及びＢは、傾斜角α及びβ（図１Ａ及び図１Ｂを参照されたい）の最大値において、ＦＭシールド１９５の上面２３５が電子シャワー・チューブ１７０の外面２５０に接触しないように調整される。Ａが減少するにつれて、Ｂを減少させることが可能であり、基板チャンバ１７５内の真空状態を維持するためにポンピング効率を達成する点までＢを減少させることができないという制限の範囲内で、逆もまた同様である。Ｃは、フランジ２１５とフランジ２２０との間の距離であり、Ｄ０は、電子シャワー・チューブ１７０の直径である。

図２Ｂを参照すると、図２Ｂは、電子シャワー・チューブ１７０の詳細な断面図である。電子シャワー・チューブ１７０は、溝付き内面２５５を有し、導電性材料（例えば、グラファイト）で作られる。電子シャワー・チューブ１７０の目的は、イオンビームが真空チャンバ１８５から基板チャンバ１７５内に移行するときに、イオンビーム２００の周りに空間荷電領域２６０を維持することである。溝付き面２５５内の各溝２６５は、傾斜された上面２７０及び水平方向の下面２７５を含む。溝２６５の目的は、水平方向の下面２７５を露出されたままにして、空間荷電領域２６０を維持しながら、異物２８０が傾斜された上面２７０上に集まることを可能にすることである。異物２８０が電子シャワー・チューブ１７０の内部側壁２５５上に堆積すると、空間荷電領域２６０（図２Ａを参照されたい）の有効性が減少する。

図２Ａに戻ると、ウェハ２１０上に衝突し得る２つの異物源があり、これらからの異物をＦＭシールド１９５が減少させるか又はなくすことができる。第１の源は、基板２１０に当たるイオンビーム２００から生じる蒸気及び粒子である。基板２１０が半導体ウェハである場合には、放出される蒸気及び粒子は、フォトレジスト及び他の有機材料、金属、シリコン及びイオン注入種を含む。蒸気の形態のこれらの材料が、ベローズ１９０の内面２８５、電子シャワー・チューブ１７０の外面２５０及び内面２５５を被覆する。次に、これらの被覆は、ベローズ１９０の内面２８５、電子シャワー・チューブ１７０の外面２５０及び内面２５５をから剥げ落ち、基板２１０に衝突する。ＦＭシールド１９５は電子シャワー・チューブ１７９より低温であるため、これらの蒸気は、該ＦＭシールドに引き付けられ、該電子シャワー・チューブ１７０及びベローズ１９０を被覆するようになる蒸気の大部分は、ゲッタリングされ、該ＦＭシールド、特に該ＦＭシールドの内面２４０を被覆するようになる。さらに、基板チャンバ１７５が傾斜されると（図１Ａ及び図１Ｂを参照）ベローズが収縮するので、ＦＭシールド１９５の物理的配置は、粒子が、該ベローズ１９０の内面２８５上の被覆から離脱し、又は剥げ落ちることを実質的に阻止する。

異物の第２の源は、イオンビームが、ビームによって運ばれる蒸気又は粒子の形態で通過する（アパーチャなどの）装置内部からの材料である。この材料の大部分は、ＦＭシールド１９５の外面２５５とベローズ１９０の内壁２８５との間に捕捉される。寸法Ａ及び／又はＢが小さくなると、より多くの第２の源の材料が、基板２１０に衝突することを避けることができる。

図３Ａは、本発明による第１のＦＭシールドの平面図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、図３Ａの線３Ｂ／３Ｃ−３Ｂ／３Ｃを通る側面図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５は、中空のテーパ状移行部分３００によって、より狭い上部の中空円筒形上部２９５に接合された中空円筒形下部２９０を含む。下部２９０、上部２９５、及び移行部分３００は、単一のユニットとして一体形成される。ＦＭシールド１９５は、上面２３５によって定められる上部の円形開口部２３５Ａと、下面２３０によって定められる下部の円形開口部２３０Ａとを有する。ＦＭシールド１９５の全高はＨ１であり、上部２９５の高さはＨ２であり、移行領域３００の高さはＨ４である。下部２９０の外径はＤ１であり、上部２９５の外径はＤ２である。ＦＭシールド１９５の壁厚はＴ１である。２００ｍｍのウェハ基板にイオン注入するためにイオンビーム・システムにおいて用いられるとき、Ｈ１は約２インチから約４．２５インチまでの範囲であり、Ｈ２は約０．４インチから約１．５インチまでの範囲であり、Ｈ３は約０．８インチであり、Ｈ４は約０．７インチから約１．９インチまでの範囲であり、Ｄ１は約６．４インチであり、Ｄ２は約５．８インチから約６．０インチまでの範囲であり（しかしながら、Ｄ１は常にＤ２より大きい）、Ｔ１は１インチの約１／８である。ＦＭシールド１９５がイオンビーム・システム１００（図１Ａを参照されたい）内に取り付けられたとき、直径Ｄ１及びＤ２の中心は、イオンビーム軸２０５と交差する。

図３Ｂにおいては、ＦＭシールドの内面２４０が滑らかであるが、図３Ｃにおいては、ＦＭシールド１９５Ａの内面２４０Ａがテクスチャー加工である（ざらつきがある）ことが分かる。テクスチャー加工であるという用語は、粗いこと、裏打ちすること、斑点で覆われることを含むものとして定義される。それ以外では、ＦＭシールド１９５及び１９５Ａは同一である。テクスチャー加工にすることは任意であるが、テクスチャー加工にすることは、面２４０Ａ上に堆積することになる異物が離脱し、剥離し、剥げ落ちる可能性を低くする。例えば、サンドブラスト、ビードブラスト、又は蒸気ブラストによって、テクスチャー加工にすることができる。面２４０Ａを研磨し、引っかき、又は機械加工することによって、テクスチャー加工にすることができる。後述され、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、及び図９Ｂに示されるＦＭシールドの全ての変形は、テクスチャー加工の内面を有するものとすることができる。

図４Ａは、本発明による第２のＦＭシールドの平面図であり、図４Ｂは、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂを通る側面図である。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５Ｂは、一体の二重テーパ状リング部分３０５が上部２９５に一体形成されている以外は、図３Ａ及び図３ＢのＦＭシールド１９５と類似している。リング部分３０５は、縁部３２５で交わる傾斜外面３１０及び傾斜内面３１５（両方とも同じ長さであり、両方ともイオンビーム軸２０５に平行に位置合わせされた軸３２０から角度ωだけ傾斜している）を有する。ＦＭシールド１９５Ｂは、縁部３２５によって定められる上部の円形開口部３２５Ａと、下面２３０によって定められる下部の円形開口部２３０Ａとを有する。リング部分３０５は、高さＨ５を有する。図３Ａ及び図３Ｂの例を続けると、Ｈ５は約１．２５インチであり、ωは約１０°である。外面３１０及び内面３１５において１０°だけテーパ状にすることにより、α及びβの最大値に影響を与えることなく、Ｈ１からＨ１＋Ｈ５までの実効高さ全体の増加が可能になる（図１Ｂを参照されたい）。

図５Ａは、本発明による第３のＦＭシールドの平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂを通る側面図である。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５Ｃは、補助の中空円筒形部分及び補助の中空テーパ状移行部分があること以外は、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３ＣのＦＭシールド１９５と類似している。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、外径Ｄ１を有する下部の中空円筒形部分３３０は、第１の中空テーパ状移行部分３４０によって、外径Ｄ３を有する中間の中空円筒形部分３３５に接合されている。中間の中空円筒形部分３３５は、第２の中空テーパ状移行部分３５０によって、外径Ｄ４を有する中間の中空円筒形部分３４５に接合されている。上部の中空円筒形部分３４５は、平坦な上縁部３５５を有する。ＦＭシールド１９５Ｃの部分３３０、３３５、３４０、３４５、及び３５０は、一体形成される。ＦＭシールド１９５Ｃは、上面３５５によって定められる上部の円形開口部３５５Ａと、下面３６０によって定められる下部の円形開口部３６０Ａとを有する。ＦＭシールド１９５Ｃは、全体の高さＨ６を有する。Ｄ１はＤ３より大きく、Ｄ３はＤ４より大きい。ＦＭシールド１９５Ｃがイオンビーム・システム１００内に取り付けられたとき（図１Ａを参照されたい）、直径Ｄ１、Ｄ３、及びＤ４の中心が、イオンビーム軸２０５と交差する。

図５Ａ及び図５Ｂに示され、上述されたタイプのＦＭシールドは、如何なる数の中空円筒形部分及び中空テーパ状移行部分をも含むことができる。

図６Ａは、本発明による第４のＦＭシールドの平面図であり、図６Ｂは、図６Ａの線６Ｂ−６Ｂを通る側面図である。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５Ｄは、一体の二重テーパ状リング部分３６５が上部３４５に一体形成されている以外は、図５Ａ及び図５ＢのＦＭシールド１９５Ｃと類似している。リング部分３６５は、縁部３８５で交わる傾斜外面３７０及び傾斜内面３７５（両方とも同じ長さであり、両方ともイオンビーム軸２０５と平行に位置合わせされた軸３８０から角度ωだけ傾斜している）を有する。ＦＭシールド１９５Ｄは、縁部３８５によって定められる上部の円形開口部３８５Ａと、下面３６０によって定められる下部の円形開口部３６０Ａとを有する。リング部分３６０は、高さＨ７を有する。ωは約１０°である。外面３７０及び内面３７５において１０°だけテーパ状にすることにより、α及びβの最大値に影響を与えることなく、Ｈ６からＨ６＋Ｈ７までの実効高さ全体の増加が可能になる（図１Ｂを参照されたい）。

図７Ａは、本発明による第５のＦＭシールドの平面図であり、図７Ｂは、図７Ａの線７Ｂ−７Ｂを通る側面図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５Ｅは、上面３９５を有する中空円錐台部分３９０と、下面４０５を有する下部の一体リング部分４００とを含む。任意的ではあるが溝４１０の多数の列（２つが示されている）が、円錐部分４０５の壁４１０内に形成される。ＦＭシールド１９５Ｅは、上面３９５によって定められる上部の円形開口部３９５Ａと、下面４０５によって定められる下部の円形開口部４０５Ａとを有する。ＦＭシールドは、Ｄ１の下部外径と、Ｄ５の上部外径と、Ｈ８の高さを有する。ＦＭシールド１９５Ｅがイオンビーム・システム１００内に取り付けられたとき（図１Ａを参照されたい）、直径Ｄ１及びＤ５の中心は、イオンビーム軸２０５と交差する。

図８Ａは、本発明による第６のＦＭシールドの平面図であり、図８Ｂは、図８Ａの線８Ｂ−８Ｂを通る側面図である。図８Ａ及び図８Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５Ｆは、下面４２５及び上面４３０を有する中空円筒４２０を含む。ＦＭシールド１９５Ｆは、上面４３０によって定められる上部の円形開口部４３０Ａと、下面４２５によって定められる下部の円形開口部４２５Ａとを有する。ＦＭシールドは、Ｄ１の直径及びＨ９の高さを有する。ＦＭシールド１９５Ｆがイオンビーム・システム１００内に取り付けられたとき（図１Ａを参照されたい）、直径Ｄ１の中心が、イオンビーム軸２０５と交差する。

図９Ａは、本発明による第７のＦＭシールドの平面図であり、図９Ｂは、図９Ａの線７Ｂ−７Ｂを通る側面図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、ＦＭシールド１９５Ｇは、一体の二重テーパ状リング部分４３５が円筒４２０と一体形成されている以外は、図８Ａ及び図８ＢのＦＭシールド１９５Ｆと類似している。リング部分４３５は、縁部４５５で交わる傾斜外面４４０及び傾斜内面４４５（両方とも同じ長さであり、両方ともイオンビーム軸２０５と平行に位置合わせされた軸４５０から角度ωだけ傾斜している）を有する。ＦＭシールド１９５Ｇは、縁部４５５によって画定される上部の円形開口部４４５Ａと、下面４２５によって画定される下部の円形開口部４２５Ａとを有する。リング部分４３５は、高さＨ１０を有する。ωは約１０°である。外面４４０及び内面４４５において１０°だけテーパ状にすることにより、α及びβの最大値に影響を与えることなく、Ｈ９からＨ９＋Ｈ１０までの実効高全体の増加が可能になる（図１Ｂを参照されたい）。

図１０は、本発明の第２の実施形態によるイオンビーム装置のベローズ領域の詳細な断面図である。図１０は、ＦＭシールド４６０が付加された以外は、図２と類似している。上部ＦＭシールド４６０は、電子シャワー・チューブ１７０の外面２５０に取り付けられ、真空チャンバ１８５とＦＭシールド１９５とフランジ４７０との間に配置されたカラー４６５を含む。フランジ４７０は、真空チャンバ１８５からＦＭシールド１９５の方向に外側及び下方に延びる。任意選択で、フランジ４７０は、外側だけに延びることができる。フランジ４７０は、ＦＭシールド１９５の上面２３５を超えて延びる。上部ＦＭシールド４６０とＦＭシールド１９５との間に十分に大きい空間が残され、装置のポンピング効率に影響を与えない。上部ＦＭシールド４６０に適した材料には、これらに限られるものではないが、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミック（その例には、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウムが含まれる）、炭化シリコン、炭素、シリコン、及び高温ポリマーが含まれる。上部ＦＭシールドは、上述のＦＭシールド１９５Ａ、１９５Ｂ、１９５Ｃ、１９５Ｄ、１９５Ｅ、１９５Ｆ、及び１９５Ｇと共に用いることができる。

このように、本発明は、イオンビーム・システムにおいて基板の異物汚染を減少させるというものである。

本発明の理解のために、本発明の実施形態の説明が上述のように与えられる。本発明は、ここに記載される特定の実施形態に制限されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には明らかとなるような種々の修正、再構成、及び代用が可能である。したがって、上記の特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲内に含まれる全てのこうした修正及び変更を網羅することが意図されている。

本発明の第１の実施形態によるイオンビーム・システムの概略的な側面図である。 図１Ａのイオンビーム・システムに実装された基板の自由度を示す図である。 図１Ａのイオンビーム装置のベローズ領域の詳細な断面図である。 図１Ａのイオンビーム装置の電子シャワー・チューブの詳細な断面図である。 本発明による第１のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第１のＦＭシールドの図３Ａの線３Ｂ−３Ｂを通る側面図である。 本発明による第１のＦＭシールドの図３Ａの線３Ｃ−３Ｃを通る側面図である。 本発明による第２のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第２のＦＭシールドの図４Ａの線４Ｂ−４Ｂを通る側面図である。 本発明による第３のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第３のＦＭシールドの図５Ａの線５Ｂ−５Ｂを通る側面図である。 本発明による第４のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第４のＦＭシールドの図６Ａの線６Ｂ−６Ｂを通る側面図である。 本発明による第５のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第５のＦＭシールドの図７Ａの線７Ｂ−７Ｂを通る側面図である。 本発明による第５のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第５のＦＭシールドの図８Ａの線８Ｂ−８Ｂを通る側面図である。 本発明による第６のＦＭシールドの平面図である。 本発明による第６のＦＭシールドの図９Ａの線９Ｂ−９Ｂを通る側面図である。 本発明による第２の実施形態によるイオンビーム装置のベローズ領域の詳細な断面図である。

符号の説明

１００：イオンビーム・システム
１７０：電子シャワー・チューブ
１７５：基板チャンバ
１８５：真空チャンバ
１９０：ベローズ
１９５、１９５Ａ、１９５Ｂ、１９５Ｃ、１９５Ｄ、１９５Ｅ、１９５Ｆ、１９５Ｇ：異物シールド
２００：イオンビーム
２０５：イオンビーム軸
２１０：基板
２１５、２２０、４７０：フランジ
４６０：上部異物シールド

Claims (30)

1. イオンビーム軸を有する真空チャンバと、
   前記イオンビーム軸と直角で前記イオンビーム軸に交差する傾斜軸の周りに自由に傾斜できる基板チャンバと、
   前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた前記基板チャンバ内の開口部及び前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた前記真空チャンバ内の開口部を連結し、前記基板チャンバと前記真空チャンバとの間に真空シールを形成する可撓性ベローズと、
   前記真空チャンバの近くの上部及び前記基板チャンバの近くの下部が開いており、前記イオンビーム軸と前記可撓性ベローズとの間に配置され、前記上部及び下部が前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた中空の異物シールドと、
   を備えることを特徴とするイオンビーム・システム。
2. 上部及び下部が開いており、前記イオンビーム軸と前記異物シールドとの間に配置され、前記上部及び下部が前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた電子シャワー・チューブをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. イオンビーム源と前記真空チャンバとの間に配置されたイオンビーム・アナライザをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記イオンビーム・アナライザと前記真空チャンバとの間に配置された真空ポンプ・ポートをさらに含む、請求項３に記載のシステム。
5. 前記基板チャンバ内に配置され、前記イオンビーム軸と平行な軸の周りに回転可能であり、前記基板チャンバ内で、前記基板チャンバの長手方向軸に沿って自由に往復運動できる基板ステージをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記基板チャンバが、前記傾斜軸及び前記イオンビーム軸の両方と直角でこれらの軸に交差する補助の傾斜軸の周りに自由に傾斜できる、請求項１に記載のシステム。
7. 前記異物シールドの前記下部に隣接する前記異物シールドの一部が、前記基板チャンバに対し熱的接触状態になった、請求項１に記載のシステム。
8. 前記異物シールドが円筒である、請求項１に記載のシステム。
9. 前記異物シールドの前記上部に隣接する内面及び外面が同じ縁部に向けてテーパ状になっている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記異物シールドが、前記異物シールドの前記下部を含む最下部円筒から前記異物シールドの前記上部を含む最上部円筒まで直径が減少する一体の円筒を含む、請求項１に記載のシステム。
11. 前記異物シールドの前記最上部円筒に隣接する内面及び外面が同じ縁部に向けてテーパ状になっている、請求項１０に記載のシステム。
12. 直径が減少する前記円筒が、傾斜外面を有する一体の移行リングによって接合されている、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記異物シールドは、前記異物シールドの前記上部の直径が前記異物シールドの前記下部の直径より小さい円錐台を含む、請求項１に記載のシステム。
14. 前記異物シールドの側壁が溝を有する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記イオンビーム源が、リン、ホウ素、ヒ素、ゲルマニウム、炭素、窒素、ヘリウム、又はこれらの組み合わせからなる群から選択された荷電種を生成する、請求項１に記載のシステム。
16. 前記異物シールドの内面がテクスチャー加工された、請求項１に記載のシステム。
17. 前記異物シールドが、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミック、炭化シリコン、炭素、シリコン、及び高温ポリマーからなる群から選択された材料を含む、請求項１に記載のシステム。
18. 前記真空チャンバ近傍の上部及び前記異物シールド近傍の下部が開いた中空の補助の異物シールドをさらに含み、前記補助の異物シールドは前記イオンビーム軸と前記可撓性ベローズとの間に配置され、中空の補助の異物シールドの前記上部及び下部が前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされ、前記補助の異物シールドのフランジ部分が前記異物シールドの前記上部上に延びている、請求項１に記載のシステム。
19. イオンビーム・システムにおいて基板の異物汚染を減少させる方法であって、
    イオンビーム軸を有する真空チャンバを設けるステップと、
    前記イオンビーム軸に直角で前記イオンビーム軸に交差する傾斜軸の周りに自由に傾斜できる基板チャンバを設けるステップと、
    前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた前記基板チャンバ内の開口部及び前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた前記真空チャンバ内の開口部を連結し、前記基板チャンバと前記真空チャンバとの間に真空シールを提供する可撓性ベローズを設けるステップと、
    前記真空チャンバ近傍の上部及び前記基板チャンバ近傍の下部が開いており、前記イオンビーム軸と前記可撓性ベローズとの間に配置され、前記上部及び下部が前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた中空の異物シールドを設けるステップとを含むことを特徴とする方法。
20. 上部及び下部が開いており、前記イオンビーム軸と前記異物シールドとの間に配置され、前記上部及び下部が前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされた電子シャワー・チューブを設けるステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記イオンビーム源と前記真空チャンバとの間に配置されたイオンビーム・アナライザを設けるステップと、
    前記イオンビーム・アナライザと前記真空チャンバとの間に配置された真空ポンプ・ポートを設けるステップとをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
22. 前記基板チャンバ内に配置され、前記イオンビーム軸に平行な軸の周りに回転可能であり、前記基板チャンバ内で、前記基板チャンバの長手方向軸に沿って自由に往復運動できる基板ステージを設けるステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
23. 前記基板チャンバが、前記傾斜軸及び前記イオンビーム軸の両方に直角でこれらの軸に交差する補助の傾斜軸の周りに自由に傾斜できる、請求項１９に記載の方法。
24. 前記異物シールドの前記下部に隣接する前記異物シールドの一部が、前記基板チャンバに対し熱的接触状態にある、請求項１９に記載の方法。
25. 前記異物シールドが、円筒、すなわち前記異物シールドの前記下部を含む最下部円筒から前記異物シールドの前記上部を含む最上部の円筒まで直径が減少する一体型の円筒、又は円錐台を含み、前記異物シールドの前記上部の直径が前記異物シールドの前記下部の直径より小さい、請求項１９に記載の方法。
26. 前記異物シールドの内面がテクスチャー加工された、請求項１９に記載の方法。
27. 前記異物シールドの前記下部に隣接する前記異物シールドの一部が、前記基板チャンバに対し熱的接触状態にある、請求項１９に記載の方法。
28. 前記真空チャンバ近傍の上部及び前記異物シールド近傍の下部が開いた中空の補助の異物シールドを設けるステップであって、前記補助の異物シールドは前記イオンビーム軸と前記可撓性ベローズとの間に配置され、前記補助の異物シールドの前記上部及び下部が前記イオンビーム軸と同軸に位置合わせされ、前記補助の異物シールドのフランジ部分が前記異物シールドの前記上部上に延びているステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
29. 前記可撓性ベローズと前記異物シールドとの間の前記可撓性ベローズの内面から離脱する異物を捕捉するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
30. 前記異物シールドの少なくとも１つの内面上の気体種をゲッタリングするステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
    

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