JP2012532416A - イオン注入装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、Rydingらの米国特許出願第12/494,268号「Ion Implantation Apparatus and Method for Fluid Cooling」、Glavishらの米国特許出願第12/494,270号「Ion Implantation Apparatus and Method」、Glavishらの米国特許出願第12/494,272号「Ion Source Assembly For an Ion Implantation Apparatus and Method of Generating Ions Therein」、Rydingらの米国特許出願第12/494,269号「Ion Implantation Apparatus」に関連し、各々が、本出願とともに同日付で出願され、本出願の譲受人によって所有され、参照により本明細書に組み込まれる。
屈曲磁場の調整が、画像空間の光線を新しい場所に移動させる場合、
図11は、実線の線形縁126および128を有するとして均一磁場領域を示すが、事実、これらの縁には漏れ磁場が存在する。均一磁場領域125は、極の間を通過するビームの小次元(y)に対応するように、それらの間に間隔を有してリボンビームの上方および下方に位置付けられる、対応して形状が決定される磁極によって形成されるであろう。磁極部品の入射口縁および出射口縁で、漏れ磁場は、x方向に、2つの極の間の中央平面の上方および下方に磁場成分を有し、これらの縁を成す領域の中の磁場のx成分の比率は、磁場領域に入る(または出る)ビームと、極縁の法線との間の角度αに依存することが確認できる。
a) 少なくとも100mmの主要断面寸法のリボンビームに対応し、リボンビームをリボンの平面の中で屈曲すること。
b) 所望のイオンよりも、(2)1/2倍以上、高いまたは低いmv/e値を有するイオンを、所望のビームイオンから、空間的に分解するように、ビームに対して十分な全体的屈曲を提供すること。一実施形態において、この分解能は、電磁石構造体の到達範囲、すなわち、電磁石の出射口開口板によって達成される。しかしながら、不要なイオンがターゲットの基板に到達することを回避するために、加速器スタックの出射口開口部の前でこの分解能が達成されることが重要である。
c) 電磁石構造体の磁極部品は、均一磁場領域の縁に、領域を提供するように形状が決定され、これらは、ホイール軸からの半径距離Rを用いてウエハ速度の依存性に対して注入ホイール上のウエハでドーズ量補正を提供するよう、x方向に、出射リボンビームの密度を調整するように形状が決定される。
d) 上記のc)と同時に、電磁石構造体内の漏れ磁場特性は、ビームに対して実質的に垂直である出射ビームに対して横方向の平面内のy方向に、加速器スタック18の入力物体焦点に近接した場所で、出射ビームが焦点を合わせるように適合される。
Claims (87)
- イオン注入装置であって、
真空内でチャンバ壁および取り外し可能な冷却流体接続を有する真空チャンバであって、
前記取り外し可能な流体接続は、冷却流体が前記真空チャンバに漏洩することを防ぐために密閉構造を有し、前記密閉構造は、直列に第一および第二の密閉を含んで前記直列密閉間に中間チャンバを形成するイオン真空チャンバと、
前記真空チャンバの外部に前記チャンバ壁を介し前記中間チャンバに接続する前記真空チャンバ内の通気導管とを備えるイオン注入装置。 - 前記チャンバ壁を通る少なくとも一の真空口であって、前記真空口を介し前記真空チャンバを排出させるための真空口と、
注入するワークピースを支持する前記真空チャンバ内のワークピース支持体と、
注入時に冷却流体が前記支持体上のワークピースを冷却させるための前記ワークピース支持体内の冷却流体用の溝と、
前記真空チャンバの外側から冷却流体を前記冷却流体用の溝に供給するための流体導管であって、前記流体導管は少なくとも一つの流体導体部材および前記流体導体部材に接続するための少なくとも一つの前記取り外し可能な流体接続を含む流体導管とを更に備える請求項1に記載のイオン注入装置。 - 前記真空チャンバを排出させるために前記真空口に接続される少なくとも一つの真空ポンプと、
前記真空チャンバと別に前記中間チャンバの排出を可能にするために前記通気導管に接続される、更なる真空ポンプとを更に備える請求項2に記載のイオン注入装置。 - 前記通気導管は、前記真空チャンバの外側の大気に放出される請求項1に記載のイオン注入装置。
- 前記流体導体部材は、前記ワークピース支持体が装着される装着台を含み、前記装着台は冷却流体通路を備え、前記取り外し可能な流体接続が前記装着台内の前記流体通路と前記ワークピース支持体内の前記冷却溝との間に提供される請求項2に記載のイオン注入装置。
- 更なる前記流体導体部材は、前記装着台内の前記流体通路に更なる前記取り外し可能な 流体接続を有する冷却流体パイプを含む請求項5に記載のイオン注入装置。
- 前記真空チャンバ内で軸の周りを回転するために搭載されるワークピース支持ホイールであって、
前記支持ホイールは前記ホイールの外周の共通半径に配置される複数の前記ワークピース支持体を有し、前記ホイールの回転は前記注入位置を介し連続に前記支持体の上のワークピースを前記ホイール外周により画定される円形走査経路に沿って引き渡し、
前記ワークピース支持ホイールは前記軸の周りで回転するために搭載されるハブを有するワークピース支持ホイールと、
前記ワークピース支持体を備える途切れのない外周アニュラスと、
前記軸に垂直であるホイール平面で前記ハブを中心に前記アニュラスへの支持を提供する複数のスポークであって、
少なくとも一部の前記スポークは管状であり、前記少なくとも一つの流体導体部材は前記ワークピースを冷却させるために前記ハブと前記外周アニュラスとの間に前記冷却流体を運搬するために前記管状のスポークに備えられる複数のスポークとを更に含む請求項2に記載のイオン注入装置イオン注入装置。 - 前記外周アニュラスは冷却流体用の通路を含み、各前記管状のスポークは前記アニュラス通路に前記取り外し可能な流体接続を有し、
前記支持ホイールは少なくとも一部の前記通気導管を備え、前記真空チャンバ内で前記アニュラスから前記ハブまで延在する通気パイプを含む請求項7に記載のイオン注入装置イオン注入装置。 - 前記ハブは前記管状のスポークへ冷却流体を供給し、前記管状のスポークから供給するための通路を含み、
各前記管状のスポークは前記ハブ通路のうちの一つに前記流体接続を有する請求項8に記載のイオン注入装置イオン注入装置。 - 複数の平面状ワークピースにイオンを注入するためのイオン注入工程を行うイオン注入装置であって、
真空チャンバ壁および前記チャンバ壁を通る少なくとも一の真空口であって、前記真空口を介し前記真空チャンバを排出させるための真空口を有する真空チャンバと、
前記注入工程時に注入するためのイオンのビームであって注入位置に指向されるイオンのビームを形成するように配置される前記真空チャンバ内のイオンビーム発生器と、
前記真空チャンバ内で軸の周りを回転するために搭載されるワークピース支持ホイールとを含み、
前記支持ホイールは、前記ホイールの外周に配置される複数のワークピース支持体を有し、前記ホイールの回転は前記注入位置を介し連続に前記支持体の上のワークピースを引き渡し、
前記ワークピース支持ホイールは、
前記軸の周りを回転するように搭載されるハブと、
前記ワークピース支持体を備える途切れの無い外周アニュラスと、
前記軸に垂直であるホイール平面で前記ハブを中心に前記アニュラスへの支持を提供する複数のスポークとを含み、
少なくとも一部の前記スポークは前記ハブと前記外周アニュラスとの間に冷却流体を運搬する管状であり、
前記外周アニュラスは冷却流体のための通路を含み、各前記管状のスポークは、冷却流体が前記真空チャンバに漏洩することを防ぐために第1および第2の密閉を直列に含む前記アニュラス通路への流体接続を有し、前記第1および第2の密閉は前記密閉間に中間チャンバを形成し、
前記支持ホイールは、前記中間チャンバに接続し前記アニュラスから前記ハブまで前記真空チャンバ内で延在し、そこから前記チャンバ壁を介し前記真空チャンバの外部に接続するイオン注入装置。 - 前記真空チャンバを排出させるために前記真空口に接続された少なくとも一つの真空ポンプと、
前記真空チャンバと別に前記中間チャンバを排出させるために前記通気導管に接続された更なる真空ポンプとを更に含む請求項10に記載のイオン注入装置。 - 前記通気導管は前記真空チャンバの外側の大気に放出される請求項10に記載のイオン注入装置。
- 前記ハブは前記管状のスポークへ冷却流体を供給し、前記管状のスポークから供給するための通路を含み、
各前記管状のスポークは前記ハブ通路のうちの一つに前記流体接続を有する請求項10に記載のイオン注入装置。 - イオン注入装置の真空チャンバ内で取り外し可能な冷却流体接続を密閉する方法であって、
直列で第1および第2の密閉を提供し、前記密閉間に中間チャンバを形成するステップと、
前記真空チャンバの外部へ前記中間チャンバを通気させるステップとを含む方法。 - 前記中間チャンバの前記通気は、前記真空チャンバの外側の大気へ行われる請求項14に記載のイオン注入装置の真空チャンバ内で取り外し可能な冷却流体接続を密閉する方法。
- 前記通気は、乾燥気体を使用し前記中間チャンバを浄化することによって行われる請求項14に記載のイオン注入装置の真空チャンバ内で取り外し可能な冷却流体接続を密閉する方法。
- 前記通気は、前記真空チャンバの内部と別に前記中間チャンバに対して真空ポンプを使用することによって行われる請求項14に記載のイオン注入装置の真空チャンバ内で取り外し可能な冷却流体接続を密閉する方法。
- 複数の平面状ワークピースにイオンを注入するイオン注入工程を実施するためのイオン注入装置であって、
前記注入工程時に一定に固定された軸の周りを回転するように搭載されるワーク支持ホイールであって、前記支持ホイールは前記ホイールの外周に共通半径で分布される複数のワークピース支持体を有するワーク支持ホイールと、
前記注入工程時に注入するためのイオンの非走査ビームを形成するよう配置されるイオンビーム発生器とを含み、
前記ビームは、前記ホイール外周での注入位置にビーム経路に沿って向けられ、前記支持体上の前記ワークピースは、前記ホイールの回転により円形走査経路に沿って連続に前記注入位置を介し引き渡され、各前記ワークピースは前記ワークピースの平面で所定の線寸法を有し、前記所定の線寸法は、前記ワークピースが前記支持体に搭載される時に前記走査経路に垂直であるように延在し、前記イオンビーム発生器は、前記注入位置で前記イオンビームが、少なくとも100mmであり前記支持体上の前記ワークピースの前記所定の線寸法の全体に渡ってイオンを注入するのに十分な前記走査経路に垂直である断面寸法を有するイオン注入装置。 - 前記イオンビーム発生器は、前記注入位置で前記イオンビームが前記断面寸法に沿って所定の不均一の強度を有し、前記所定の不均一の強度はRに比例するものであり、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項18に記載のイオン注入装置。
- 前記イオンビーム発生器は、
注入するイオンを含むイオンのリボンビームを発生させるためにイオン抽出スリットを有し、前記リボンビームは主要および副次の断面寸法を有するイオン源と、
注入する前記イオンが前記注入位置に向かって前記ビーム経路に沿って、前記リボンビームに向けられるために、前記ビームを含むビーム平面で前記主要寸法と並行に前記リボンビームを曲げる磁気イオンフィルタとを含む請求項18に記載のイオン注入装置。 - 前記磁気イオンフィルタは、前記リボンビームの副次寸法に前記リボンビームのイオンを集中させ、前記イオン源でのイオン光学のオブジェクトの前記副次寸法で共役イオン光学画像を生成するように配置され、前記共役画像は、前記ビーム経路と実質的に平行に、前記リボンビームに渡って延在する請求項20に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタに入力される前記イオン源からの前記リボンビームは、前記リボンの主要断面寸法に渡って実質的に並行となり、前記磁気イオンフィルタは前記磁気イオンフィルタからの出力ビームも前記リボンの前記主要寸法に渡って実質的に並行となるように配置される請求項20に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタは前記入力および出力ビームの間、前記リボンビームに対して少なくとも75°の曲がりを形成するように配置される請求項22に記載のイオン注入装置。
- 前記曲がりは約90°となる請求項23に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタは、前記ビーム平面に垂直である均一磁場を有する少なくとも一つの領域を含み、所望のビームのイオンから前記所望イオンより(2)1/2倍以上高いまたは低いmv/e数値を有する所望しないイオンの空間分解を行うために前記イオンビームに対して十分な曲がりを与える請求項22に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタは、前記注入位置に向かう前記リボンビーム内のイオンの所定の不均一の強度を提供するために前記リボンビームの前記主要寸法に渡ってイオンを再分布するように配置され、前記所定の不均一の強度はRに比例するものであり、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項20に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタは、前記注入位置に向かう前記リボンビーム内のイオンの所定の不均一の強度を提供するために前記リボンビームの前記主要寸法に渡ってイオンを再分布するように配置され、前記所定の不均一の強度はRに比例するものであり、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項21に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタは、
所望のイオンのために前記フィルタを介しイオンビーム通路を画定する移動チューブを有する組立部であって、
前記ビーム通路は、それぞれ第1および第2の直交方向に延在する第1および第2の断面寸法を有し、前記第1の断面寸法の方が、前記第1の直交方向と並行にリボン平面で延在するリボン形のイオンビームを収容するために前記第2の断面寸法より大きい組立部と、
前記リボン平面で前記移動チューブを通るリボンビーム内のイオンを偏向させるために、前記ビーム通路に渡って前記第2の方向に延在する磁場を備える磁気組立部とを含み、
前記磁気組立部は、前記イオンビーム通路に沿って空間を開けて配置される対面する磁極部品の第1および第2の対を有し、前記対は前記ビーム通路に渡って共通極性をそれぞれの磁場に提供し、各前記第1および第2の対になった対面する電極部品は前記ビーム通路を通るイオンビームの方向に対してそれぞれの所定前縁輪郭およびそれぞれの所定の後縁輪郭を有する請求項22に記載のイオン注入装置。 - 前記第一および第二の対の磁極部品の前記前縁および後縁輪郭は、前記磁気フィルタから出力リボンビームとして所定の不均一の強度のイオンを提供するために前記リボンビームの前記主要寸法に渡って所定イオンの再分布を適用するように形成され、所定の不均一の強度のイオンはRに比例し、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項28に記載のイオン注入装置。
- 前記前縁および後縁輪郭は、前記イオン源でイオン光学オブジェクトの前記副次寸法で共役イオン画像を生成するために前記リボンビームの副次寸法へと前記リボンビームのイオンを集中させるよう更に適応されるに請求項29に記載のイオン注入装置。
- イオン注入装置のための磁気イオンフィルタ組立部であって、
所望のイオンのために前記フィルタを介しイオンビーム通路を画定する移動チューブであって、
前記ビーム通路はそれぞれ第1および第2の直交方向に延在する第1および第2の断面寸法を有し、前記第1の断面寸法の方が、主要および副次の断面寸法を有し前記第1の直交方向と並行にリボン平面で延在するリボン形のイオンビームを収容するために前記第2の断面寸法より大きい移動チューブと、
前記リボン平面で前記移動チューブを通るリボンビーム内のイオンを偏向させるために、前記ビーム通路に渡って前記第2の方向に延在する磁場を備える磁気組立部とを含み、
前記磁気組立部は前記イオンビーム通路に沿って空間を開けて配置される対面する磁極部品の第1および第2の対を有し、前記対は前記ビーム通路に渡って共通極性をそれぞれの磁場に提供し、各前記第1および第2の対の対面する電極部品は前記ビーム通路を通るイオンビームの方向に対してそれぞれ所定の前縁輪郭およびそれぞれ所定の後縁輪郭を有する磁気イオンフィルタ組立部。 - 請求項31に記載のイオン注入装置のための磁気イオンフィルタ組立部であって、
前記第1および第2の対の磁極部品の前記前縁および後縁輪郭は、前記磁気フィルタから出力リボンビームとして所定の不均一の強度のイオンを提供するために前記リボンビームの前記主要寸法に渡ってイオンの所定の再分布を適用するように曲げられ形成される磁気イオンフィルタ組立部。 - 請求項35に記載のイオン注入装置のための磁気イオンフィルタ組立部であって、
前記前縁および後縁輪郭は、前記磁気フィルタへの入力リボンビームとして、イオンの源イオン光学オブジェクトの前記副次寸法で出力リボンビームとして前記磁気フィルタから共役イオン光学画像を生成するために前記リボンビームの副次寸法へと前記リボンビームのイオンを集中させるように更に形成され、前記共役イオン光学画像は前記出力リボンビームに渡って実質的に垂直に延在する磁気イオンフィルタ組立部。 - 複数の平面状のワークピースにイオンを注入する方法であって、
前記ワークピースをワークピース支持ホイールの外周に共通半径で分布されるワークピース支持体の上に搭載するステップと、
前記ワークピースが円形走査経路に沿って連続に注入場所を介し引き渡すように前記支持ホイールを一定の固定軸の周りを回転するステップと、
注入するイオンの非走査のリボン形ビームを生成するステップと、
前記リボンビームの主要断面寸法が前記注入位置を通る前記ワークピースに完全に渡って前記走査経路に垂直である方向に延在するように前記注入位置に前記リボンビームの方向付けを行うステップとを含む方法。 - 前記注入位置でイオンの前記リボンビームの前記主要断面寸法に渡って所定の不均一の強度特性を提供するステップを更に含み、前記所定の不均一の強度はRに比例するものであり、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項37に記載の方法。
- リボン形のビーム非走査のリボン形ビームを生成する前記ステップは、
主要および副次の直交断面寸法を有する前記リボンビームをイオン源から抽出するステップと、
前記リボンビームを前記主要寸法と平行に前記ビームを含むビーム平面に前記リボンビームを曲げるために前記イオン源から前記リボンビームに渡って磁気フィルタ内に磁気フィルタ磁場を向けるステップとを含む請求項37に記載の方法。 - 前記リボンビームは、前記ビームの主要断面寸法に渡って実質的に平行であるように前記イオン源から抽出され、前記リボンビームに渡る前記磁気フィルタ磁場は、前記出力ビームの主要断面寸法に渡っても実質的に平行であるフィルタされた出力リボンビームを生成する請求項39に記載の方法。
- 前記磁気フィルタ磁場は前記リボンビームを少なくとも75°で曲げる請求項40に記載の方法。
- 前記曲がりは約90°である請求項41に記載の方法。
- 前記磁気フィルタ磁場は、前記ビーム平面に垂直である少なくともひとつの均一磁場の領域を含み、前記リボンビームは、前記フィルタされた出力ビームから前記所望のイオンより2倍の差異のmv/e数値を有する所望しないイオンの空間分解を行うために曲げられる請求項40に記載の方法。
- 前記注入位置に向けられる前記リボンビームとして所定の不均一の強度のイオンを提供するために、前記磁気フィルタ磁場を適応することによって、前記リボンビームの前記主要寸法にわたってイオンを再分布するステップを含み、前記所定の不均一の強度はRに比例するものであり、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項39に記載の方法。
- 磁気フィルタ磁場に対して方向付けを行うステップは、
前記ビームの方向に対して第一の前縁輪郭および第一の後縁輪郭を有する第一の磁場内の前記ビーム平面に垂直である均一磁場に対して方向付けを行うステップと、
前記第一の領域から前記ビームの方向に第二の磁場領域内の前記ビーム平面に垂直である均一磁場に対して下流に方向付けを行うステップであって、前記第二の領域内の磁場は、前記第一の領域内の磁場と前記リボンビームに渡って同一の極性を有し前記第二の領域は、前記ビームの方向に対し第二の前縁輪郭および第二の後縁輪郭を有するステップとを含む請求項44に記載の方法。 - 前記リボンビームの前記主要寸法に渡ってイオンの前記再分布を提供するために、前記第1および第2の前縁および後縁輪郭を形成するステップを更に含む請求項45に記載の方法。
- 前記縁輪郭は、前記磁気フィルタへの入力リボンビームのイオンの源イオン光学オブジェクトの前記副次寸法で出力リボンビームとして前記磁気フィルタから共役イオン光学画像を生成するために、前記リボンビームの副次寸法へと前記リボンビームのイオンを集中させるように更に形成され、前記共役イオン光学画像は前記出力リボンビームに渡って実質的に垂直に延在する請求項46に記載の方法。
- イオン注入装置のためのイオン源組立部であって、
真空チャンバと、
線寸法と、前記線寸法に沿って延在する前面壁を含む壁を有する前記真空チャンバ内のアークチャンバと、
注入するのに必要なイオンを提供するためにイオン源の中でイオン化する種を含む気体源と、
電気的にバイアスされると、前記種をイオン化するために電子源を提供するに適したアークチャンバの少なくとも一つの電極と、
前記線寸法に位置づけられる前記前面壁内のイオン抽出スリットであって、前記抽出スリットは少なくとも100mmの長さがあるイオン抽出スリットと、
前記チャンバ内の前記磁場に沿って螺旋のように動くように電子を制限するために前記アークチャンバの前記線寸法に沿って磁場を提供する磁場装置であって、前記磁場は前記抽出スリットの長さに渡って前記線寸法に沿って5%未満の不均一性を有する磁束密度を有する磁場装置とを含むイオン注入装置のためのイオン組立部。 - 前記磁束密度は、前記抽出スリットの長さに渡って不均一性が1%未満である請求項48に記載のイオン源組立部。
- 前記抽出スリットの長さに渡る前記磁場の前記磁束密度は、500ガウス以下である請求項48に記載のイオン源組立部。
- 前記磁束密度は、200ガウスから300ガウスの間である請求項50に記載のイオン源組立部。
- 前記磁場装置は、コアレスの電磁鞍型コイルを含む請求項48に記載のイオン源組立部。
- 前記鞍型コイルは、前記真空チャンバの外部に搭載される請求項52に記載のイオン源組立部。
- 前記真空チャンバは、非強磁性の金属でできた第一の管状部および電気的に絶縁され前記金属の第一の管状部と端と端を接続される第二の管状部を含み、
前記アークチャンバは、前記金属の第一の管状部の中に配置されかつ前記金属の第一の管状部から電気的に絶縁されるように、前記金属の第一の管状部から離れた位置で前記第二の管状部の端部に搭載され、
前記前記鞍型電磁コイルは、前記金属の第一の管状部の周りに搭載される請求項53に記載のイオン源組立部。 - 前記気体源は注入するためのH+イオンを生成するために水素気体源を備える請求項48に記載のイオン注入装置のためのイオン源組立部。
- 前記縁寸法に沿って対面するように位置される二つの前記電極があり、当該電極間で前記イオン抽出スリットの全体的な長さに渡って延在するプラズマ空間を提供する請求項48に記載の、イオン注入装置のためのイオン源組立部。
- スリットの長さが少なくとも100mmである抽出スリットを通るリボンビームとして抽出するためにイオン源のアークチャンバ内でイオンを生成する方法であって、
注入するのに必要なイオンを提供するためにイオン化する種を含む気体をアークチャンバに導入するステップと、
必要な前記イオンを含むアークチャンバ内でプラズマを生成するために電子源を提供するためにアークチャンバ内で電極をバイアスするステップと、
前記スリットの前でかつその長さに渡って延在するアークチャンバ内の領域に生成された前記プラズマを制限するために前記抽出スリットと位置づけられるアークチャンバ内で磁場を適用するステップとを含み、
前記磁場は前記スリットの長さに渡って不均一性が5%未満である磁束密度を有する方法。 - 前記磁束密度は、前記抽出スリットの長さに渡って不均一性が1%未満である請求項57に記載の方法。
- 前記磁場の前記磁束密度は、抽出スリットの長さに渡って500ガウス以下である請求項57に記載の方法。
- 前記磁束密度は、200ガウスから300ガウスの間である請求項59に記載の方法。
- 前記磁場は、コアレスの電磁鞍型コイルを使用し適用される請求項57に記載の方法。
- 前記鞍型コイルは、前記真空チャンバの外部に搭載される請求項61に記載の方法。
- 前記アークチャンバに導入される前記気体は、注入用のH+イオンを提供するための水素気体である請求項57に記載の方法。
- ワークピースの平面で最短の幅(a)をそれぞれ有する、平面状のワークピースの中にイオンを注入するためのイオン注入装置であって、
真空チャンバと、
ビーム電流が少なくとも50mAでビームエネルギが少なくとも200keVである、注入するためのイオンのビームを、動作時に形成するように配置される前記真空チャンバ内のイオン発生器であって、前記ビームは注入位置に方向付けが行われるイオンビーム発生器と、
軸の周りを回転するように前記真空チャンバ内に搭載されるワークピース支持ホイールであって、前記支持ホイールは前記ホイールの外周の周りで共通半径に配置される複数のワークピース支持体を有し前記ホイールの回転は前記ホイール外周により画定された円形走査経路に沿って前記注入場所を通して連続に前記支持体の上のワークピースを引き渡すワークピース支持ホイールとを含み、
前記支持ホイールは前記外周での円周が少なくても50*aであり少なくても50の前記ワークピース支持体を有するイオン注入装置。 - 前記イオンビーム発生器はH+イオンを含む前記ビームを形成する請求項64に記載のイオン注入装置。
- 前記ワークピース支持体は、前記ワークピースの上にそれぞれのヒートシンクを備えるように配置され前記支持ホイールは前記ヒートシンクを冷却させるために冷却流体を供給する冷却流体ダクトを含む請求項64に記載のイオン注入装置。
- 各前記それぞれのヒートシンクから少なくとも200Wの速度で熱を除去するために前記冷却流体ダクトに冷却流体を供給するために接続された冷却システムを含む請求項66に記載のイオン注入装置。
- 前記ワークピース支持ホイールは、前記軸の周りを回転するように搭載されるハブを有し、
前記ワークピース支持体を備える途切れのない外周アニュラスと、
前記軸に垂直であるホイール平面での前記ハブを中心に前記アニュラスの支持を提供する複数のスポークとを更に含み、
前記スポークは前記アニュラスの周りに円周方向の圧迫を適用し前記アニュラスへの前記支持を提供するために前記ハブと前記アニュラスの間それぞれ張力を受けている請求項64に記載のイオン注入装置。 - 少なくとも一部の前記スポークは、前記ハブと前記アニュラスの間に軸の剛性を提供するために前記ホイール平面に対する角度で線に沿って張力を受けている請求項68に記載のイオン注入装置。
- 各スポークは、前記ハブと前記アニュラスの間前記スポークの長さを調整するための張力器を有する請求項68に記載のイオン注入装置。
- 前記ワークピース支持体は、ワークピースの上にそれぞれのヒートシンクを備えるように配置され、少なくとも一部の前記スポークは、前記ヒートシンクを冷却させるために前記ハブと前記外周アニュラスの間に冷却流体を運搬するために管状である請求項68に記載のイオン注入装置。
- 前記外周アニュラスは冷却流体のための溝を含み、各前記管状のスポークは冷却流体が前記真空チャンバに漏洩することを防ぐため、直列に第一および第二の密閉を含む前記溝への流体接続を有し、
前記第一および第二の密閉は前記密閉間に中間チャンバを形成し、
前記支持ホイールは、前記中間チャンバに接続され前記アニュラスから前記ハブまで前記真空チャンバ内で延在する真空導管を含み、
前記装置は、前記真空チャンバを排出させるために接続される少なくとも一つの真空ポンプおよび、前記真空チャンバと別に前記中間チャンバの排出を提供するために前記ハブで前記真空導管に接続されたさらなる真空ポンプを有する請求項71に記載のイオン注入装置。 - 前記ハブは、冷却流体を前記管状のスポークに供給し、前記管状のスポークから供給する溝を含み、
各前記管状のスポークは冷却流体が前記真空チャンバに漏洩することを防ぐための直列に第一および第二の密閉含む前記ハブチャネルのうちの一つとの流体接続を有し、前記第一および前記第二の密閉は前記密閉間に中間チャンバを形成し、
前記装置は、前記真空チャンバを排出させるために接続される少なくとも一つの真空ポンプおよび、前記真空チャンバと別に前記中間チャンバの排出を提供するために前記ハブで前記真空導管に接続されたさらなる真空ポンプを有する請求項71に記載のイオン注入装置。 - 前記ワークピース支持ホイールの前記回転軸は、一定して固定であり、
前記ホイールの上の前記ワークピース支持体は、その上に平面状のワークピースを支持するように配置され、各前記ワークピースは前記ワークピースの平面で所定の線寸法を有し、前記所定の線寸法は、前記ワークピースが前記支持体に搭載される時に前記走査経路に垂直に延在し、
前記イオンビーム発生器は、前記注入位置へ固定のビーム経路に沿って前記ビームを実質的に変化がないように形成するように配置され、かつ前記注入位置でそうなるようにさらに適合し、前記注入位置で前記イオンのビームが、少なくとも100mmである前記走査経路に垂直である断面寸法を有し、前記支持体上の前記ワークピースの前記所定の線寸法の全体に渡ってイオンを注入するのに十分である請求項64に記載のイオン注入装置。 - 前記イオンビーム発生器は、前記注入位置で前記イオンのビームが前記断面寸法に沿って所定の不均一の強度分布を有し、前記所定の不均一の強度分布はRに比例するものであるようにさらに適合されており、Rは前記支持ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項74に記載のイオン注入装置。
- 前記イオンビーム発生器は、注入するイオンを含むイオンのリボンビームを生成するためにイオン抽出スリットを有するイオン源を備え、前記リボンビームは主要および副次の直交断面寸法を有し、前記イオン注入装置は、
前記注入するイオンが前記注入位置に向かって前記ビーム経路に沿って前記リボンビームとして向けられるように、前記リボンビームを前記主要寸法と並行にリボン平面で曲げるための磁気イオンフィルタと、
前記注入する前記イオンのリボンビームを受け取り、所望の注入エネルギーまで前記ビームの前記イオンを加速させるために前記磁気イオンフィルタと前記注入位置との間に配置される加速組立部とを更に含み、
前記磁気イオンフィルタは、前記イオン源でのイオン光学オブジェクトの前記副次寸法で共役イオン光学画像を生成するために前記リボンビームの副次寸法で前記リボンビームのイオンを集中させるように配置され、前記共役画像は前記リボンビームに渡って実質的に前記ビーム経路に垂直に延在する請求項75に記載のイオン注入装置。 - 前記磁気イオンフィルタは、Rに比例する前記所定の不均一の強度分布を提供するために前記リボンビームの前記主要寸法に渡ってイオンを再分布するように更に配置される請求項76に記載のイオン注入装置。
- 前記磁気イオンフィルタは、
所望のイオンのために前記フィルタを介しイオンビーム通路を画定する移動チューブを有する組立部であって、
前記ビーム通路はそれぞれ第1および第2の直交方向に延在する第1および第2の断面寸法を有し、前記第1の断面寸法の方が、前記第1の直交方向と並行にリボン平面を有する前記リボンビームを収容するために前記第2の断面寸法より大きい組立部を含み、前記イオン注入装置は、
前記リボン平面での前記移動チューブを通すリボンビーム内のイオンを偏向させるために、前記ビーム通路に渡って前記第2の方向に延在する磁場を備える磁気組立部を更に含み、
前記磁気組立部は、前記イオンビーム通路に沿って空間を開けて配置される対面する磁極部品の第1および第2の対を有し、前記第1の対は前記イオンビーム通路に沿って前記第1の対に対し空間を開けて配置され、前記対は前記ビーム通路に渡って共通極性をそれぞれの磁場に備え、各前記第1および第2の対の対面する電極部品は前記ビーム通路を介しイオンビームの方向に対して前記ビーム通路に渡って前記均一磁場のそれぞれの領域の前記第1の直交方向にそれぞれの所定前縁輪郭およびそれぞれの所定の後縁輪郭を画定する請求項77に記載のイオン注入装置。 - 複数の平面状ワークピースにイオンを注入するイオン注入工程を実施するためのイオン注入装置であって、
真空チャンバと、
前記注入工程の間、注入するためのイオンのビームを形成するように前記真空チャンバ内に配置されるイオンビーム発生器であって、前記ビームは、注入位置に方向付けられている、イオンビーム発生器と、
前記真空チャンバにおいて軸の周囲で回転するために装着されるワークピース支持ホイールであって、前記支持ホイールは、前記ホイールの外周の周囲に位置付けられる複数のワークピース支持体を有し、それによって、前記ホイールを回転すると、前記支持体は前記注入位置を連続して通過し、前記ワークピース支持ホイールは、前記軸の周囲で回転するために装着されるハブと、前記ワークピース支持体を提供する連続外周アニュラスと、前記軸に対して垂直なホイール平面内で前記ハブ上の中心にある前記アニュラスのために支持を提供する複数のスポークとを有し、前記スポークは各々、前記アニュラスの周囲に円周方向の圧迫を加え、前記アニュラスのための前記支持を提供するように、前記ハブと前記アニュラスとの間で引張状態にある、ワークピース支持ホイールとを備える、装置。 - 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記アニュラスとの間で軸方向の剛性を提供するように、前記ホイールの平面に対して角度を成す線に沿って引張される、請求項79に記載のイオン注入装置。
- 前記各スポークは、前記ハブと前記アニュラスとの間で前記スポークの長さを調整するための引張器を有する、請求項79に記載のイオン注入装置。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記外周アニュラスとの間で冷却流体を運搬するように管状である、請求項79に記載のイオン注入装置。
- 平面状の単結晶ワークピースから半導体材料の薄膜を剥離するためのイオン注入方法であって、
50mA以上のビーム電流を有する前記イオンのビームを使用して、200keV以上の注入エネルギーで前記ワークピースの表面に均一に低質量イオンを注入するステップを含み、
少なくとも50の前記ワークピースが、ワークピース支持ホイールの外周の周囲に共通の半径で装着され、前記ワークピース支持ホイールは、前記平面状のワークピースの最小幅の少なくとも50倍の前記外周に円周を有し、
前記ワークピース支持ホイールは、前記ワークピースが前記イオンの前記ビームを円形走査経路で連続して通過するように回転する、
方法。 - H+イオンが注入される、請求項83に記載の方法。
- 前記ワークピースは各々、少なくとも200Wの比率で注入中に冷却される、請求項83に記載の方法。
- 前記ワークピースは、途切れのない外周アニュラスの周囲に装着され、前記途切れのないアニュラスは、前記アニュラスの周囲に円周方向の圧迫を生じるように、前記アニュラスを前記ハブに接続するスポークに引張を加えることによって、前記ワークピース支持体を形成するホイールハブ上で支持される、請求項83に記載の方法。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記アニュラスとの間で軸方向の剛性を提供するように、前記支持ホイールの平面に対して角度を成す線に沿って前記ハブと前記アニュラスとの間で引張される、請求項86に記載の方法。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、管として形成され、前記ワークピースを冷却するために、冷却流体が、前記管状のスポークに沿って前記ハブと前記アニュラスとの間を通る、請求項86に記載の方法。
- 前記ワークピース支持ホイールは、注入時に一定の固定軸の周りを回転させられ、前記イオンの前記ビームは、少なくとも100mmである前記円形走査経路に渡って延在し、前記ワークピースの全体に渡って注入するために十分である断面寸法を有するリボンとして形成される請求項83に記載の方法。
- 前記リボンビームは、Rに比例する前記断面寸法に渡って不均一の強度を有するように変更され、Rは前記ホイールの前記軸に対し前記断面寸法に沿う放射位置である請求項89に記載の方法。
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