JP2016538685A5

JP2016538685A5 - イオンビームを制御するための装置及び方法並びにイオン注入装置

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Publication number: JP2016538685A5
Application number: JP2016524558A
Authority: JP
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2034-10-15

Description

本実施形態では、イオン注入装置１００はスキャナを活性状態とし得る第２の状態に設定することによってスポットビームモードで動作させることもできる。第２の状態では、スキャナ１０８は活性状態であるため、真空室から出たスポットビームはＸsc軸に沿う方向の偏向磁場によって走査され、よってイオン軌道はコリメータに入射する前にある角度範囲に亘って扇形に広がる。本実施形態によれば、以下で詳述するように、コリメーションコントローラ１１６は、コリメータ１１０に入射するイオンの軌道を調整するために、信号を発生しビーム調整要素１１８に送信することができる。これにより、追加の光学要素を必要とすることなくイオン注入装置１００をスポットビームモードで動作させることが可能になる。さもなければ、リボンビームモード及びスポットビームモードに対してそれぞれ異なるイオンビームエンベロープを発生するスキャナ及び質量分解スリットのコリメータに対して異なる位置を調整するためにこのような追加の要素が必要になる。

図２は様々な実施形態と一致する模範的なコリメーションアーキテクチャ２００の上平面図を示す。図２に示す例では、イオン注入装置の一部分が示されている。図２に示すように、質量分解スリット（ＭＲＳ）はスキャナ１０８の上流に配置されている。このアーキテクチャでは、スキャナ１０８は、質量分解スリット２０４から出たリボンビーム又はスポットビームがスキャナ１０８を通過し得るようにビームライン内に配置される。一実施形態では、コリメーションコントローラ１１６は、リボンビームがスキャナ１０８を通過するのかスポットビームがスキャナ１０８を通過するのかに応じてスキャナ１０８を活性化又は非活性化するための信号を発生する。しかしながら、他のシナリオでは、他のビームライン装置（図示せず）がスキャナ１０８を活性化又は非活性化するようにしてもよい。

図２に示すように、ビーム調整要素２０６がコリメータ１１０に隣接して設けられる。いくつかの実施形態では、２つ以上のビーム調整要素をコリメータ１１０に対して上流及び下流の両位置に設けてもよい。図３及び図４にも簡潔に示されるように、ビーム調整要素２０６は発散イオンビームを受けるように構成されたコリメータの側面２０８に隣接してＸsc軸に沿って延在する。様々な実施形態では、ビーム調整要素２０６はリボンビームのイオンビーム均一性を制御するように構成してもよい。これは、リボンビームの一つ又は複数の領域内のイオンを部分的に又は選択的に偏向する一つ又は複数の磁場をビーム調整要素２０６から発生させることによって調整し得る。一つのこのような例では、ビーム調整要素は、それぞれの軸に沿って複数の電流コイルで巻かれた１対のスチールバーを含み、それらのコイルは変化する量の電流がビーム調整要素２０６の長さ（Ｘsc軸）に沿って位置するループに供給されるように個別に制御され、ループを流れる電流の方向が図２に示すようにＺsc及びＹ軸にほぼ平行になるように構成される。このようにすると、イオンビームがコリメータ１１０に入射するとき、局所的な磁場変化がＸsc軸に沿った異なる点に誘起され、イオンを選択的に局所的に偏向してイオンビームの均一性を調整することができる。

図４は、コリメーションアーキテクチャ２００がスポットビームモードで動作する別のシナリオを示す。この例では、スポットビーム４０２は質量分解スリット２０４を通過し、スキャナ１０８に入射する。スキャナ１０８はコリメーションコントローラ１１６により活性化されるため、スポットビーム４０２はスキャナ通過時に走査される。異なる実施形態では、スキャナ１０８は静電スキャナ又は磁気スキャナとし得る。これらの実施形態のいずれでも、スキャナ１０８は、スポットビーム４０２がＺsc軸に平行な初期伝搬方向でスキャナ１０８中を移動するとき、振動偏向場を発生しスポットビームに印加することができる。スポットビーム４０２を偏向するために、偏向場（図示せず）はＺsc軸に垂直に、Ｘsc軸に平行な方向に沿って往復振動するように印加することができる。

その結果、スポットビーム４０２が走査されるにつれて、スキャナ１０８内に位置する第２のソース位置４０８からコリメータ１１０に向けられた発散軌道のイオンビーム群が発生する。時間とともに、スポットビーム４０２は図に示すようなイオンビームエンベロープ４０４を有する発散イオンビームを形成する。このシナリオでは、スポットビーム４０２のイオンはスキャナ１０８内に位置する第２のソース位置４０８から扇形に広がる。この第２のソース位置４０８は第１のソース位置４０７を含む質量分解スリット２０４の平面４０６の下流にある。この理由のために、コリメータ１１０に入射するイオンビームエンベロープ４４０内のイオンの軌道は質量分解スリット２０４から射出するリボンビーム３０２のイオンの軌道と相違する。このシナリオでは、コリメーションコントローラ１１６は、イオンビームエンベロープ４０４内のイオンの軌道のコリメータ１１０入射時の角度を調整するようにビーム調整要素２０６に信号を送信する。

Claims

第１の状態においてイオンビームを走査し、前記イオンビームを発散イオンビームとして出力するように構成されたスキャナと、
コリメータの一側面に沿って前記発散イオンビームを受け、前記発散イオンビームをコリメートされたイオンビームとして出力するように構成されたコリメータと、
前記コリメータの前記側面に隣接して延在するビーム調整要素と、
前記スキャナが前記第１の状態にあるとき、第１の信号を前記ビーム調整要素に送信して前記発散イオンビームのイオン軌道を第１セットの軌道から第２セットの軌道へ調整するように構成されたコントローラと、
を含むイオンビームを制御するための装置。
前記コントローラは、前記スキャナを前記第１の状態から第２の状態に切り替えるように構成され、前記第２の状態において前記スキャナは前記イオンビームを走査することなく送出するように構成されている、請求項１記載の装置。
前記ビーム調整要素は、前記スキャナが前記第１の状態にあるとき、前記発散イオンビームに隣接した複数のそれぞれの場所において複数の磁場を調整するように構成されている、請求項１記載の装置。
前記第１の状態において、前記スキャナは、スポットビームを受け取り、前記発散イオンビームを第１のソース位置に第１のソースを規定する第１の発散イオンビームとして生成するように構成され、且つ前記第１の状態において、前記スキャナは、前記第１のソース位置の上流の第２のソース位置に第２のソースを規定する第２の発散イオンビームを形成するリボンビームを出力するように構成されている、請求項１記載の装置。
前記コリメータは磁気コリメータである、請求項１記載の装置。
前記ビーム調整要素は、前記スキャナが前記第２の状態にあるとき、前記発散イオンビームに隣接した場所において少なくとも一つの磁場を調整することによって、リボンビームモードにおいてビーム均一性を調整するように動作する、請求項２記載の装置。
イオンビームを発生するイオン源と、
前記イオンビームの動作モードをリボンビームモードとスポットビームモードとの間で切り替えるビームライン要素と、
前記イオンビームを発散イオンビームとして送出するスキャナと、
前記発散イオンビームをコリメータの一側面で受け取り、前記発散イオンビームをコリメートされたイオンビームとして出力するコリメータと、
前記コリメータの前記側面に隣接して延在するビーム調整要素と、
前記動作モードが前記スポットビームモードであるとき、前記ビーム調整要素に信号を送信して前記発散イオンビームのイオン軌道を第１セットの軌道から第２セットの軌道へ調整するように構成されたコントローラと、
を含むイオン注入装置。
前記コントローラは前記スキャナを前記ビームスポットモードに活性化し、前記スキャナを前記リボンビームモードに非活性化するように構成されている、請求項７記載のイオン注入装置。
前記スキャナは前記イオンビームをスポットビームとして受け取り、前記イオンビームを前記スポットビームモードにおける第１の発散ビームとして前記コリメータへ出力するように構成されている、請求項７記載のイオン注入装置。
前記スキャナは、前記リボンビームモードにおいて前記イオンビームを偏向することなく送出するように構成され、前記イオンビームは前記スキャナから前記コリメータへ第２の発散ビームとして出力されるように構成されている、請求項９記載のイオン注入装置。
前記ビームライン要素は質量分解スリットを含み、前記スポットビームモードにおいて前記第１の発散ビームが前記スキャナ内に第１のソース位置を規定し、前記リボンビームモードにおいて前記第２の発散ビームが前記質量分解スリットに第２のソース位置を規定する、請求項１０記載のイオン注入装置。
前記第２セットの軌道は前記第１セットの軌道より強い収束性である、請求項７記載のイオン注入装置。
イオンビームを走査して第１の発散角を有する発散イオンビームを形成するように構成されたスキャナを活性化するために第１の信号を送信するステップと、
前記発散イオンビームを前記第１の発散角より小さい発散角の第２の発散角を成すように調整するためにビーム調整要素に第２の信号を送信するステップと、
を備えるイオンビームを制御する方法。
前記第１の信号を送信するステップは、前記ビーム調整要素に沿って複数の磁場を調整するために信号を送信するステップを備える、請求項１３記載の方法。
前記スキャナを非活性化するために第３の信号を送信するステップと、
前記ビーム調整要素に隣接する前記イオンビームのビーム均一性を測定するステップと、
前記ビーム均一性を向上させるために前記ビーム調整要素に沿う少なくとも一つの磁場を調整するために前記ビーム調整要素に第４の信号を送信するステップと、
を更に備える、請求項１３記載の方法。