JP2009540531A - イオンビーム装置およびイオン注入方法 - Google Patents
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【選択図】図1
Description
A.解析磁石:R=500mm、φ=120°;G=118mm;s1=31mm;s2=8.6mm;h1=8.7mm;h2=4.7mm;W=166mm;曲げ力=80keV オクタデカボラン
B.質量選択開口:最小約8mmから最大約38mm
C.三枚構造四極子集束レンズ:開口:80極先端間の対角;極先端の場は0ガウスから5kガウスの範囲で調整可能、
のビームライン特徴およびパラメータを備える。
MmDnRxHy + (1)
で示され、ここでMはC、SiまたはGeのような基板の材料改変に有効な原子であり、Dは、基板中に電荷キャリアを注入するためのB、P、As、SbまたはInのようなドーパント原子(周期表のIIIまたはIV族)であり、Rは、ラジカル、リガンド、または分子であり、Hは水素原子である。一般的に、RまたはHは、安定なイオンを生成または形成するために必要とされる完全な化学構造の一部であり、注入プロセスのためには特に必要ではない。一般に、Hは、注入プロセスに特に有害ではない。これは、Rにも同様に当てはまる。たとえば、Feのような金属原子、またはBrのような原子を含むRは望ましくない。上述の式において、m、n、x、yは0以上の整数であり、mとnの和は2以上、すなわちm+n≧2である。イオン注入の特別の関心は、高いMおよび/またはD原子多重度を持つ、すなわちm+n≧4のクラスターイオンである。これは、低エネルギー、高ドーズ注入のための改良された効率のためである。
・ボロハイドライドイオン:B18Hy +、B10Hy +
・カルボランイオン:C2B10Hy +、C4B18Hy +
・フォスフォラスハイドライドイオン:P7Hy +、P5(SiH3)5 +、P7(SiCH3)3 +
・ヒ素ハイドライドイオン:As5(SiH3)5 +、As7(SiCH3)3 +
である。
wr≒0.5|M|ws (1)
であるなら、約−50ミリラジアンから約+50ミリラジアンの水平角度内のイオン源11から発生した、選択された質量mのほとんどのイオン42は、分解スリット50を通して集束される(真空ハウジング20内の残留ガスとの衝突により逸れまたは中和された、数パーセントの少量のイオンを除く)。
Δx=D(Δm/2m) (2)
であり、ここで、Dは磁気分散とよばれ、
D≒R(1−cosφ)+bsinφ (3)
で与えられる。上式において、Rは中心経路46の半径53であり、φは中心経路46に沿って磁石を通るイオンが曲がる角度46であり、b(55)は出口極の有効磁場境界から質量分解開口50への距離である。分解開口幅wrによりm/Δmの質量分解能を達成するために、式(1)−(3)から
m/Δm=D/2wr≒D/|M|ws≒{R(1−cosφ)+bsinφ}/|M|ws (4)
が導かれる。上述のように、高いボロハイドライド電流を引き出すために、およびデュアルポリゲートおよびソースドレインエクステンションボロン注入に対する今日のウェハスループット要求に適合するために、大きなソース開口幅wsが必要である。このような磁気解析装置の実施形態の重要な点は、このような大きなソース開口幅wsにおいても、これらが十分に高い質量分解能を備えた多目的システムを提供するということである。式(3)を参照すると、これは十分に大きなRおよび曲げ角φを用いることで達成できることが分かる。商用に有効な一実施形態において、R=500nm、φ=120°、b=195mm、M=−0.83であり、この場合、ソース開口幅ws=12.5mmのために、質量分解能はm/Δm≒88であり、そのため、従来のイオンに対して十分である。大きな曲げ角φを採用する意義は図7に示されており、ここで、b=195mmの共役像のために、D/Rはφに対してプロットされている。曲げ角を60°から120°に2倍にすることは、分散Dを2倍にすること、すなわち質量分解能m/Δmを2倍にする以上のことである。
V≒φRGW (4)
である。
式3から分かるように、幅広のソーススリットwsのための質量分解能m/Δmを実現するために、高分散の要求は、大きな値のφおよびRを必要とする。次に、高いボロハイドライドイオン電流を実現するために、ギャップGは、大きな高さのソース開口からのイオンを収容できるように大きくなければならない。集合的に、これらの要求は、式4に従って、適切な高いワーキング磁気容積による高い磁石質量によって実現できる。最後に、80keVのオクタデカボランを用いて、デュアルポリゲート注入のための4keVのボロン注入を実行できるようにするために、ヨークおよびコイルの質量は、ギャップ内の対応する大きな磁場を支持できるように十分大きくなければならない。これは12kガウスであり、R=500mmの曲げ半径の場合に相当する。式4によれば、ワーキング磁気容積Vを最小化するのに利用できる唯一の頼りは、極幅W(108)を最小化することである。不運にも、この幅は、ギャップ寸法G(106)およびビーム22の断面寸法との関係で自由に減少させることができない。二次以上の項がギャップの磁場で増大し、これが質量分解開口50におけるビームの広がりから収差を発生させ、これが質量分解力を低下させるからである。商用に有用な一実施形態において、図8Aおよび8Bに示されているように、極26の外縁は、溝112およびシム111を備えるように形成され、これらはそれぞれ中間面117に向かって極26の面より低くおよび高くなっている。片側にある2つのシムは、幅s1(107)および中央領域に対する高さh2(115)を持つ。このそれぞれのシムのすぐ内側に位置する溝は、幅s2(109)およびシムの頂上に対する深さh1(114)を持つ。この技術は、有意に小さな極幅W(108)を、ギャップ寸法G(106)およびビーム22の断面寸法との関係において使用できるようにし、ワーキングギャップの磁場形状の十分な制御を維持し、二次、三次、四次の収差を分解開口50におけるビームの広がりから防止する。
A.解析磁石:R=500mm、φ=120°;G=118mm;s1=31mm;s2=8.6mm;h1=8.7mm;h2=4.7mm;W=166mm;曲げ力=80keV オクタデカボラン、ソース開口ws=12.5およびhs=100mmからのイオンを受け入れる
B.質量分解開口:最小値約8mmから最大値約38mm、連続的に調整可能。
C.減速電極:開口サイズ50mm幅×118mm高さの3つの平面
D.3枚四極子:開口:80、極先端の間の対角;極先端磁場、0−5kガウス、調整可能
E.ビームスキャン磁石:垂直ギャップ=80mm;曲げ力=80keV オクタデカボラン
F.コリメータ:曲げ半径900mm;極ギャップ=80mm;曲げ力=80keV オクタデカボラン
スキャナ310およびコリメータ312により共同で生成される総方向偏差は、30°である。イオン注入装置の幅を最小化するために、曲げ方向は解析磁石の曲げ方向と反対方向であり、これは、コストおよび設置面積を減らす効果をもたらす重要な考慮事項である。
Claims (81)
- 従来の単原子ドーパントイオン種およびクラスターイオンの注入を可能にする多目的イオン注入ビームライン構成であって、
前記ビームライン構成は、質量解析磁石を有し、前記質量解析磁石は、質量選択開口および質量解析磁石の強磁性体の極間の実質的な幅の極ギャップを画定し、前記解析磁石は、少なくとも約80mmの高さおよび少なくとも約7mmの幅の、スロット形状のイオン源引き出し開口からのイオンビームを受け入れるように寸法決めされ、且つ、ビーム幅に対応する面における、前記質量選択開口での分散を生成し、前記質量選択開口は、同種であるが段階的に分子量の異なるクラスターイオンのビームを選択するように寸法決めされた質量選択幅を設定することが可能であり、また、前記質量選択開口は、実質的に狭い質量選択幅を設定することが可能であり、且つ、前記解析磁石が、前記質量選択開口において、実質的に単一の原子量または分子量の単原子ドーパントイオンのビームの選択を可能にするのに十分な分解能を備える、ビームライン構成。 - 請求項1に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量選択開口は、単原子イオン種のための第1の設定値、および、クラスターイオンを受け入れるために、前記第1の設定値の少なくとも15倍の質量選択幅の第2の設定値を設定可能である、イオン注入ビームライン。
- 請求項1または2に記載のイオン注入ビームラインであって、単原子ドーピングイオンのための、前記質量選択開口における前記質量分析磁石の分解能は、少なくとも60である、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量解析磁石は、前記質量選択開口において、イオン源の引き出し開口の幅の質量分散面で共役像を形成するように、構成および配置されるように寸法決めされる、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石の前記質量選択開口は、少なくとも30mmの開口幅を設定することができる、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石は、少なくとも12mmの幅および90mmの高さのスロット形状のイオン源引き出し開口から引き出されたビームを解析するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記スロット形状の引き出し開口幅は約12.5mmであり、高さが約100mmである、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量選択開口は、単原子イオン種のために第1の設定値、および、クラスター化合物のから生成されたクラスターイオンを受け入れるために前記第1の設定値の少なくとも15倍の質量選択幅の第2の設定値を設定可能であり、単原子ドーパントイオンのための前記質量選択開口における前記質量解析磁石の分解能は、少なくとも60である、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記イオン注入ビームラインは、形成された電子ビームを用いるイオン化モードにより約1mA/cm2までの電流密度のイオンを生成するように構成されたイオン源と組み合わされ、前記イオン源は、ガスおよび蒸気の形態の供給材料を二者択一に受け取るように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記イオン源は、アーク放電を利用する第2のイオン化モードで代替的に機能する、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記イオンビーム内で、ガスとイオンビームとの相互作用により負のイオンを発生させるために、前記ビームラインは、前記解析磁石の下流で、ガスを導入する手段を備える、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石は、単一のコイル対を備える扇形の双極子磁石であり、前記磁石は、入口および出口の極縁を備え、前記極縁は、前記極のギャップに出入りするイオンビーム経路の主軸に実質的に垂直であり、前記解析磁石は、前記扇形磁石内で、イオンビームの曲げ面に垂直な面におけるビームの集束効果を実質的に備えず、前記磁石に先立つイオン集束システムが、前記磁石の質量分散面に垂直なででのビーム集束を提供する、イオン注入ビームライン。
- 請求項12に記載のイオン注入ビームラインであって、前記集束システムは、前記イオン源に関連したイオン引き出しシステムのレンズ要素を有する、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至13のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石の前記極ギャップは、実質的に、通過する最大サイズのイオンビームの対応する寸法よりも大きく、前記極の表面と前記ビーム経路との間にグラファイトまたはシリコンのライニングが存在する、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至14のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記極ギャップを画定する極部材は、溝およびシムが形成された極表面を備え、前記溝およびシムは、前記ビーム経路の中間面に対してそれぞれ極表面を低くおよび高くし、極ギャップ寸法に対して相対的に小さな極幅を使用できるような磁場を成形する、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至15のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記極ギャップを画定する極部材は、非磁性体の真空ハウジングの壁に埋め込まれ且つ該壁にシールされ、前記解析磁石の磁場にさらされながら前記真空ハウジングを通ってイオンビームが通過し、前記極部材間の磁石の強磁性体構造は、前記真空ハウジングの外側に配置される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至16のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石は、前記極ギャップ中に、約10kガウスを超える磁場を含む、調節可能な磁場を生成するように構成された扇形磁石である、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至17のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、オクタデカボランから生成される約80keVのイオンを選択するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至18のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量解析装置は、約400mmより大きな半径Rをもつ扇形磁石を備え、扇形の角度φは約90度以上であり、有効極出口境界から質量分解開口までの距離bが約200mmであり、前記質量解析装置は約−1.2から−0.80の拡大率Mを備えている、イオン注入ビームライン。
- 請求項19に記載のイオン注入ビームラインであって、Rは約500mm、φは約120°、bは約195mm、Mは約−0.83であり、前記解析磁石は、開口幅約12.5mmのソースからのイオンビームを解析するように構成され、前記解析磁石は、約88のオーダーの質量分解能m/Δmを備える、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至20のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量解析磁石は、約205amuと約220aumとの間の全質量範囲にわたってイオンを選択するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至21のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量解析磁石は、約113amuと約123amuとの間の全質量範囲にわたってイオンを受け入れるように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至22のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量選択開口は、一対の反対回転する円筒形表面により画定され、前記円筒形表面は、平行な偏心軸を中心とする反対方向の同期した回転のために取り付けられる、イオン注入ビームライン。
- 請求項23に記載のイオン注入ビームラインであって、前記円筒形の表面の少なくとも1つは、水冷式であり且つグラファイトまたはシリコンのカバーを備える、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至24のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石の後続のビームラインの一部において、複数の素子の、四極子集束レンズを備え、前記レンズは、ビーム断面の直交方向のビームの寸法を制御するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項25に記載のイオン注入ビームラインであって、前記レンズは、少なくとも3つの四極子素子を備え、かつ、ビームの断面の直交方向の角度発散および寸法を同時に制御するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項25または26に記載のイオン注入ビームラインであって、前記レンズは、三枚構造四極子集束レンズである、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至27のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記レンズは、磁気三枚構造四極子集束レンズである、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至28のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記解析磁石内でイオンビームの曲げ面に垂直な面での長い寸法のビームプロファイルを備える、前記三枚構造四極子集束レンズに入る細長い断面プロファイルを備えるビームを生成するように構成され、前記三枚構造の第1のレンズ素子が、長いプロファイルの寸法を集束させ、第2のレンズ素子が、前記第1の素子と反対の極を持ち、短い寸法における集束および長い寸法におけるデフォーカスを生じさせ、第3のレンズ素子が、第1の素子と同じ極を持つように構成された制御装置と組み合わされ、前記細長いプロファイルの両方の寸法における同時の集束を達成するために、レンズ素子の場の強さはそれぞれ制御される、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至29のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記解析磁石の後に且つ前記四極子レンズの前に、減速ユニットを含み、前記レンズは、前記減速ユニットにおけるビームの減速により生じるビームの発散を制御するために制御される、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至30のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記クラスターイオンの少なくとも1つのイオンビームを生成するためのイオン源と組み合わされ、前記解析磁石の前記質量選択開口は、同一のクラスターイオン種の質量の範囲を伝達するように調整され、前記四極子レンズのレンズ要素の個別の場の強さは、同時且つ実質的に、ターゲット基板における、イオンビーム中の異なる質量の範囲により生じうる角度ずれを取り除くように調整される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至31のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、高電流のボロン含有クラスターイオンを低エネルギー且つ高ドーズ注入条件で生成するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至32のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、4つの強磁性体コア部材の周りに個別的に巻かれた4つのコイルを備える磁気四極子レンズを有し、前記コア部材は強磁性体極部材に固定されており、前記強磁性体極部材は、ビームが通る非強磁性体の真空ハウジングを貫通し且つこれをシールし、隣接するコイルは、反対の極になるように巻かれて4つの極間の領域に四極子場を形成し、磁束は、1つの極から他の極へ磁気的に強磁性体ヨーク構造に結合されたコア部材を介して戻る、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至33のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記四極子レンズの後ろでイオンビームを走査するように構成されたスキャナと、前記スキャナと協働して、ターゲット基板に渡ってビームを平行に走査することを可能にするように構成されたコリメータとを含む、イオン注入ビームライン。
- 請求項25乃至34のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、実質的に以下の値、すなわち
A.解析磁石:R=500mm、φ=120°;G=118mm;s1=31mm;s2=8.6mm;h1=8.7mm;h2=4.7mm;W=166mm;曲げ力=80keV オクタデカボラン
B.質量選択開口:最小約8mmから最大約38mm
C.三枚構造四極子集束レンズ:開口:80極先端間の対角;極先端の場は0ガウスから5kガウスの範囲で調整可能、
のビームライン特徴およびパラメータを備える、イオン注入ビームライン。 - 関心ピーク付近の複数の質量のクラスターイオンの注入を可能にするための、イオン注入ビームライン構成であって、
前記ビームライン構成は、磁石の強磁性体の極の間の極ギャップおよび質量選択開口を画定する質量解析磁石を有し、前記極ギャップは、クラスターイオンを生成する低密度のイオン源からのイオンビームを受け入れるように寸法決めされ、前記質量選択開口は、同一のドーパント種であるが分子量が段階的に異なるクラスターイオンのビームを選択するように寸法決めされた質量選択幅を設定でき、前記イオン注入ビームラインは、前記解析磁石の後ろのビームラインの一部において、複数素子の集束システムを含み、前記集束システムは、複数の四極子集束素子を含み、前記レンズシステムのレンズ素子の個別的な場の強さは、ビーム断面の直交方向におけるビームの寸法を制御するように調整され、また、同時且つ実質的に、ターゲット基板における、イオンビーム中におけるクラスターイオンの異なる質量の範囲の結果として生じ得る角度ずれを取り除く、イオン注入ビームライン構成。 - 請求項36に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、形成された電子ビームを採用するイオン化モードにより約1mA/cm2までの電流密度のイオンを生成するように構成されたイオン源と組み合わされ、前記イオン源は、加熱された蒸気の形態の供給物質を受け取るように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項36または37に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量選択開口は、約113amuから約123amuの範囲の質量を持つイオンを選択するように設定可能であり、また、約205amuから220amuの範囲の質量を持つイオンを選択するように設定可能である、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至38のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記レンズシステムは、少なくとも3つの四極子素子を備え、かつ、四極子場によって、ビーム断面の直交方向のビームの寸法および角度発散を同時に制御するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至39のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記レンズシステムは、三枚構造四極子集束レンズである、イオン注入ビームライン。
- 請求項40に記載のイオン注入ビームラインであって、前記レンズは、磁気三枚構造四極子集束レンズである、イオン注入ビームライン。
- 請求項41に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記解析磁石の曲げ面に垂直な面内にビームプロファイルの長い寸法を備える、前記三枚構造四極子集束レンズに入る細長い断面プロファイルを備えるビームを生成し、
前記三枚構造の第1のレンズ素子が、前記長いプロファイル寸法での集束を生じさせ、第2のレンズ素子が、前記第1の極と反対の極を持ち短い寸法での集束を生じさせかつ前記長い寸法においてデフォーカスを生じさせ、第3のレンズ素子が、前記第1の素子と同一の極を持つように構成された制御装置と組み合わされ、レンズ素子の場の強さは、それぞれ、前記細長いプロファイルの両方の寸法において同時の集束を達成するように制御される、イオン注入ビームライン。 - 請求項24乃至26のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、イオン源に関連付けられた調節可能な引き出し光学系は、前記解析磁石の非分散面における所定のビームの集束角度を生成し、数マイクロアンペアからすうミリアンペアまでの幅広いビーム電流、および約4keVから約80keVまでの広い範囲のエネルギーにわたって、前記四極子への入口において受け入れられるようにビームを寸法決めするように最適化され、前記三枚構造四極子は、ウェハまたは基板において、ウェハまたは基板の非分散面(垂直)および分散面(水平)の両方でのビームサイズおよび角度発散の最終的な最適化を提供し、前記最終的な最適化は、エネルギーおよび電流の範囲にわたって前記引き出し光学系により導入されるビームサイズおよび角度の変化の補償を含む、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至43のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記解析磁石の後ろ且つ前記レンズシステムの四極子レンズ素子の前に減速ユニットを含み、この四極子レンズ素子は、前記減速ユニットにおけるビームの減速の結果として生じるビームの発散を制御するために制御される、イオン注入ビームライン。
- 請求項44に記載のイオン注入ビームラインであって、三枚構造四極子レンズが前記減速ユニットの後ろに続く、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至45のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記解析磁石の後ろに続く減速ユニットを含み、前記減速ユニットは、一対の四極子集束素子の間に配置され、前記減速ユニットの先の四極子レンズ素子は、前記減速ユニットでのビームの減速の結果として生じるビーム発散を制御するように制御される、イオン注入ビームライン。
- 請求項43乃至46のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記減速ユニットは、イオン加速をも可能にするように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項43乃至45のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記減速器または加速器、およびそれに続く四極子素子の後ろに、少なくとも1つの磁気ビームライン素子を含み、前記減速器また加速器は、イオンビーム中のイオンの異なる質量に起因する、前記磁気ビームライン素子において生じる質量分散を相殺するため、イオンビーム中の異なる質量を持つイオンの交差を可能にする、イオン注入ビームライン。
- 請求項43乃至48のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、磁気スキャナおよび磁気コリメータの後ろに最終エネルギー磁石が存在し、前記磁気スキャナおよび前記磁気コリメータは同じ方向に調整され、最終エネルギー磁石は反対方向に調整される、イオン注入ビームライン。
- 請求項43乃至49のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、円筒形の3電極ポスト加速器構造が前記質量選択開口の先に存在し、前記3電極ポスト加速器は、ソース引き出しエネルギーから異なるエネルギーへイオンをポスト加速またはポスト減速でき、前記ポスト加速器の中心電極は、イオンが前記ポスト加速器領域を通るときに、イオンビームの様々な集束角度を得るために、調整可能な電圧が適用されるように連結され、四極子素子が、前記ポスト加速器の両側に位置し、前記ポスト加速器に続いて、ポスト加速(または減速)の間に不適切なエネルギーを持って生成されたイオンまたは中性粒子を取り除くための最終エネルギー磁石が存在し、前記最終エネルギー磁石の後ろには、磁気コリメータレンズと協働する磁気スキャナがあり、前記コリメータレンズは、ビームを前記スキャナ磁石と同じ方向に曲げ、前記ポスト加速器集束電極と協働する前記四極子素子の強さは、ターゲット基板でのビームサイズおよび角度発散を最適化し、複数の質量のイオンの存在により生じうる角度ずれを最小化するように調整される、イオン注入ビームライン。
- 請求項50に記載のイオンビームラインであって、前記ポスト加速器集束電極と協働する前記四極子素子の強さは、ビーム中の複数の質量のイオンの存在に起因する、ターゲット基板におけるビームの広がりを実質的に取り除くために、前記最終エネルギー磁石に関して、同等に調節される、イオンビームライン。
- 請求項36乃至51のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量解析磁石のギャップは、前記解析磁石の曲げ面に垂直な方向における少なくとも80mmの最小断面寸法のイオン源引き出し開口からのイオンビームを受け入れるように寸法決めされる、イオン注入ビームライン。
- 請求項52に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石の前記質量選択開口は、約8mmと約38mmとの間の幅の開口に調整できる、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至53のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、前記質量選択開口において、スロット形状イオン源引き出し開口から引き出されたビームを少なくとも10mmの幅に集束させるように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至54のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石の前記極ギャップは、実質的に、通過するイオンビームの最大サイズの対応する寸法よりも大きく、前記極の表面と前記ビーム経路との間にグラファイトまたはシリコンのライニングが存在する、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至55のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記極ギャップを画定する極部材は、溝およびシムが形成された極表面を備え、前記溝およびシムは、前記ビーム経路の中間面に対してそれぞれ極表面を低くおよび高くし、前記極ギャップ寸法およびビームの断面寸法に関して相対的に小さな極幅の使用を可能にするような磁場を形成する、イオン注入ビームライン。
- 請求項36乃至56のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記極ギャップを画定する極部材は、非磁性体材料の真空ハウジングの壁に埋め込まれ且つ該壁にシールされ、イオンビームは、前記解析磁石の磁場にさらされながら前記真空ハウジングを通り、極部材間の磁石の強磁性体構造は、前記真空ハウジングの外側に位置する、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至57のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記解析磁石は、約500mmの半径を持つ扇形磁石であり、且つ、前記極ギャップ内に約10kガウスを超える磁場を含む調整可能な磁場を生成するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至58のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、オクタデカボランから生成される約80keVのイオンを選択するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至59のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記質量解析装置は、約400mmより大きい半径R、約90°よりも大きい扇角φ、および約200mmの、極出口から質量選択開口までの距離b、を備える扇形磁石を有する、イオン注入ビームライン。
- 請求項60に記載のイオン注入ビームラインであって、Rは約500mm、φは約120°、bは約195mm、およびMは約0.83であり、前記解析磁石は、約12.5mmの引き出し開口幅を持つイオン源からのイオンビームを解析するように構成される、イオン注入ビームライン。
- 請求項1乃至61のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、電子衝突によりクラスターイオンを生成するために材料をイオン化することができるイオン源を有し、前記イオン注入装置は、真空ハウジング内に、前記質量解析磁石に続いてビームスキャナおよびコリメータを備え、前記ビームラインは、ビームに中和のための負のイオンを提供するために、クラスターイオンビームとの相互作用により負のイオンを形成することができるガスを、前記スキャナまたはコリメータの真空ハウジングの領域に導入するためのシステムを備える、イオン注入ビームライン。
- 電子衝突イオン化によりクラスターイオンを生成するために、材料をイオン化することができるイオン源と組み合わされるイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、関連する真空ハウジング部分内でおよび注入ステーションに先立ち、クラスターイオンビームを生成するために、イオン源からイオンを引き出すことができる引き出し電極アセンブリと、ビームのための質量解析磁石と、解析されたビームが通るイオンビームスキャナおよびイオンビームコリメータとを有し、前記イオンビームスキャナおよびイオンビームコリメータは、前記解析磁石の下流で、ビームを中和する負のイオンを提供するために、クラスターイオンビームとの相互作用により負のイオンを形成することができるガスを提供するシステムに組み合わされる、イオン注入ビームライン。
- 注入に好適なイオン種を生成するために、材料をイオン化することができるイオン源に組み合わされるイオン注入ビームラインであって、前記ビームラインは、関連する真空ハウジング部分内でおよび注入ステーションに先立ち、前記イオン種のビームを生成するために、イオン源からイオンを引き出すことができる引き出し電極アセンブリと、ビームのための質量解析磁石と、解析されたビームが通るイオンビームスキャナおよびイオンビームコリメータとを有し、前記イオンビームスキャナおよびイオンビームコリメータは、前記解析磁石の下流で、ビームを中和する負のイオンを提供するために、イオンビームとの相互作用により負のイオンを形成することができるガスを提供するシステムに組み合わされる、イオン注入ビームライン。
- 請求項11、62、63または64に記載のイオン注入ビームラインであって、前記ガスはSF6である、イオン注入ビームライン。
- 請求項65に記載のイオン注入ビームラインであって、前記SF6ガスは、約5×10−7から10−5torrの圧力で提供される、イオン注入ビームライン。
- 請求項11および請求項62乃至66のいずれか一項に記載のイオン注入ビームラインであって、前記磁気解析装置の先にポスト加速器構造が存在し、前記ポスト加速器構造は、イオンをソース引き出しエネルギーから低いエネルギーまでポスト減速することができる、イオン注入ビームライン。
- イオン注入ビームラインのための、調整可能な質量選択開口を提供する装置であって、前記質量選択開口は、平行な偏心した軸を中心に同期した回転のために取り付けられた一対の反対回転する円筒形表面により画定される、装置。
- 請求項68に記載の装置であって、前記円筒形表面の少なくとも一方は水冷式であり、グラファイトまたはシリコンの被覆を備える、装置。
- 請求項68または69に記載の装置であって、前記装置は、2つのギア駆動の、反対回転する偏心する水冷式の非鉄材料の中空シリンダを有し、各シリンダは、グラファイトまたはシリコンのそれぞれのスリーブにより覆われ、前記シリンダは、反対回転するために、平行な偏心軸上に取り付けられて、イオン注入装置のビームラインに整合した、調整可能な質量選択開口を形成する、装置。
- 請求項68、69または70に記載の装置であって、前記装置は、イオン注入のための最小分解スリット幅、および最小分解スリット幅の約4倍から6倍の幅を含む分解スリット幅を提供するように構成される、装置。
- 請求項68乃至71のいずれか一項に記載の装置であって、前記装置は、少なくとも約38mmの最大イオン注入スリット幅を備える、装置。
- イオン注入ビームラインのための解析磁石であって、前記解析磁石は、約500mmの中心経路半径、約120°の扇角度、および少なくとも約80mmの極ギャップを備える扇形磁石を有し、前記磁石は、単一のコイル対に関連付けられ、前記磁石は、前記極ギャップに入り且つ出るイオンビームの主軸に実質的に垂直な、入口極縁および出口極縁を備え、前記磁石は、前記扇形磁石の曲げ面に垂直な面での、ビームの集束に実質的に影響を与えない、解析磁石。
- 請求項73に記載の解析磁石であって、前記解析磁石は、前記磁石に先立つイオン集束システムと組み合わされ、前記イオン集束システムは、前記磁石の質量分散面に垂直な面でのビームの集束を提供する、解析磁石。
- 請求項73または74に記載の解析磁石であって、前記集束システムは、前記イオン源に関連付けられたイオン引き出しシステムのレンズ素子を有する、解析磁石。
- 請求項73乃至75のいずれか一項に記載の解析磁石であって、前記解析磁石の前記極ギャップは、イオンビームが通る対応するイオンビームの最大サイズの寸法よりも実質的に大きく、前記極表面とビーム経路との間にグラファイトまたはシリコンのライニングが存在する、解析磁石。
- 請求項73乃至76のいずれか一項に記載の解析磁石であって、前記極ギャップを画定する極部材は、溝およびシムが形成された極表面を備え、前記溝およびシムは、前記ビーム経路の中間面に対してそれぞれ極表面を低くおよび高くし、前記極ギャップ寸法関して相対的に小さな極幅の使用を可能にするような磁場を形成する、イオン注入ビームライン。
- 請求項73乃至77のいずれか一項に記載の解析磁石であって、前記極ギャップを画定する極部材は、非磁性材料の真空ハウジングの壁に埋め込まれかつシールされ、前記真空ハウジングを通って、イオンビームが前記解析磁石の磁場にされされながらが通過し、前記極部材間の前記磁石の強磁性体構造は、前記真空ハウジングの外側に位置する、解析磁石。
- 請求項73乃至78のいずれか一項に記載の解析磁石であって、前記解析磁石は、前記極ギャップにおいて、約10kガウスを超える磁場を含む、調節可能な磁場を生成するように構成される扇形磁石である、解析磁石。
- 請求項73乃至79のいずれか一項に記載の解析磁石であって、前記解析磁石は、少なくとも12mmの幅および90mmの高さの、スロット形状イオン源引き出し開口から引き出されたイオンを解析するように構成される、解析磁石。
- イオン注入を行う方法であって、前記方法は、請求項1乃至80のいずれか一項に記載の装置を採用する、方法。
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