JP3240634U - 成形電極を有する静電フィルタ - Google Patents

Abstract

本明細書において提示されるのは、湾曲電極を有する静電フィルタを使用してイオンビームを制御するための手法である。実施形態によっては、システムは、イオンビームを受ける静電フィルタであって、イオンビームラインの両側に配置された第１および第２の電極を備え、この第１および第２の電極のそれぞれが、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、第１の電極の第１の外面と第２の電極の第２の外面との間の距離が、第１の端部と第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って変化する、静電フィルタを備えてもよい。このシステムはさらに、静電フィルタと連通する電源であって、第１および第２の電極に電圧および電流を供給するように動作可能であり、第１の外面と第２の外面との間の可変距離によって、イオンビームを収束または発散させる、電源を備えてもよい。【選択図】図１

Description

本開示は一般に、電子装置を製造するための技法に関し、より詳細には、成形電極を有する静電フィルタを使用してイオンビームを制御するための技法に関する。

イオン注入法は、ボンバードによって基板にドーパントまたは不純物を注入するプロセスである。半導体製造においては、電気的、光学的、または機械的な特性を変えるためにドーパントが注入される。たとえば、ドーパントを真性半導体基板に注入して、基板の導電性のタイプおよびレベルを変えることができる。集積回路（ＩＣ）の製造においては、精密なドーピングプロファイルによってＩＣ性能が改善される。所望のドーピングプロファイルを達成するには、１つまたは複数のドーパントを、様々な投与量および様々なエネルギーレベルにおいてイオンの形で埋め込んでもよい。

イオン注入システムは、イオン源および一連のビームライン構成要素を備えてもよい。イオン源は、所望のイオンを生成するチャンバを備えてもよい。イオン源はまた、電源と、チャンバの近くに配置された引出し電極アセンブリとを備えてもよい。ビームライン構成要素は、たとえば、質量分析器、１つまたは複数の分析磁石、第１の加速段または減速段、コリメータ、および第２の加速段または減速段を備えてもよい。分析磁石は、所望のイオン種を選択し、汚染種、および望ましくないエネルギーを有するイオンをフィルタで除去し、ターゲットとなるウエハでのイオンビームの特質を調整する。適切に成形された電極は、イオンビームのエネルギーおよび形状を修正することができる。まさに光ビームを操作するための一連の光学レンズのように、ビームライン構成要素は、イオンまたはイオンビームを選別、集束、加速、減速、および操作して、所望の種、形状、エネルギー、および／または他の特質を有することができる。イオンビームは、ビームライン構成要素を通過し、プラテンまたはクランプに取り付けられた基板に向けられてもよい。基板は、所望のプロセス結果を達成するため、ビーム内で１つまたは複数の次元で動かされてもよい（たとえば、平行移動、回転、および傾斜）。

ビームライン構成要素の光学素子において発生するイオンエネルギーの著しい変化が、イオンビームの形状に大きな影響を及ぼす場合がある。たとえば、減速レンズは、偏向角およびビーム焦点の制御に関連する課題、具体的にはイオン注入システムでの電流増加のような課題に直面する場合がある。場合によっては、リボン形状のイオンビーム全体にわたる線形場は、水平方向に発散する傾向がある。ビーム発散を軽減するための１つの手法は、外側のビーム線の向きを変えようとしてエッジ集束電極を調整することである。しかし、エッジ集束電極の内側にあるビーム線を適切に制御することはできない。

この考案の概要は、考案を実施するための形態において以下でさらに説明する簡略化された形態での選ばれた考え方を紹介するために提示される。この考案の概要は、請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するものでもなく、請求される主題の範囲を決定する際に役立つものと意図されるものでもない。

一実施形態では、イオン注入システムは、イオンビームを受ける静電フィルタであって、イオンビームラインの一方の側に沿って配置された第１の電極、およびこのイオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の電極を備え、この第１および第２の電極のそれぞれが、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、第１の電極の第１の外面と第２の電極の第２の外面との間の距離が、第１の端部と第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って、またはイオンビームラインに沿って延在する第２の軸に沿って変化する、静電フィルタを備えてもよい。イオン注入システムはさらに、この静電フィルタと連通する電源であって、第１および第２の電極に電圧および電流を供給するように動作可能であり、第１の外面と第２の外面との間の可変距離によって、電圧および電流に応答してイオンビームを収束または発散させる電源を備えてもよい。

別の実施形態では、静電レンズは、イオンビームラインの一方の側に沿って配置された第１の電極と、このイオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の電極であって、この第１の電極および第２の電極のそれぞれが、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、第１の電極の第１の外面と第２の電極の第２の外面との間の距離が、第１の端部と第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って、またはイオンビームラインに沿って延在する第２の軸に沿って変化し、第１および第２の外面の形状によって、第１の電極または第２の電極に供給される電圧および電流に応答してイオンビームを収束または発散させる第２の電極とを備えてもよい。

さらに別の実施形態では、方法は、静電フィルタにおいてイオンビームを受けることであって、この静電フィルタが、イオンビームラインの第１の側に沿って配置された第１の複数の電極、およびイオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の複数の電極を備え、この第１および第２の複数の電極の各電極が、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、第１の複数の電極の第１の抑制電極の第１の外面と、第２の複数の電極の第２の抑制電極の第２の外面との間の距離が、第１の端部と第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って変化する、静電フィルタにおいてイオンビームを受けることを含んでもよい。この方法はさらに、第１の抑制電極および第２の抑制電極に電圧および電流を供給することによって、この第１の抑制電極および第２の抑制電極を通過するときにイオンビームを収束または発散させることを含んでもよい。

さらに別の実施形態では、静電フィルタの電極は、第２の端部とは反対側の第１の端部と、この第１の端部と第２の端部の間の中央領域であって、この中央領域の中央の直径が、第１の端部の第１の端部直径および第２の端部の第２の端部直径とは異なる、中央領域とを備えてもよい。

本開示の実施形態によるイオン注入システムを示す概略図である。 本開示の実施形態による、図１に示すイオン注入システムの静電フィルタの垂直断面図である。 本開示の実施形態による、図２の静電フィルタの１組の電極の斜視図である。 本開示の実施形態による静電フィルタを示す概略図である。 本開示の実施形態による、図２の静電フィルタの１組の電極の斜視図である。 本開示の実施形態による複数の電極の垂直断面図である。 本開示による例示的な方法を示す流れ図である。

各図面は、必ずしも縮尺通りではない。各図面は単なる表示であり、本開示の具体的なパラメータを描くものではない。各図面は、本開示の例示的な実施形態を示すものであり、したがって、範囲を制限するものとみなすべきではない。各図面において、同様の番号付けは同様の要素を表す。

さらに、明確に説明するために、各図のいくつかにおける特定の要素を省略してもよく、または正確な縮尺で図示しなくてもよい。説明を明確にするために、各横断面図は、普通なら「真の」横断面図で視認できる特定の背景線を省略する「スライス」または「近視的な」断面図の形でもよい。さらに、明確にするために、参照番号によっては、特定の図面において省略されてもよい。

本開示によるイオン注入システム、静電レンズ、および方法は、次に、添付図面を参照して以下でより完全に説明することになり、この図面に本開示の実施形態が示してある。イオン注入システム、静電フィルタ、および方法は、数多くの異なる形式で実施されてもよく、本明細書に記載の各実施形態に限定されるものとは解釈されない。その代わりに、本開示が完全で完結したものになり、このシステムおよび方法の範囲を当業者へ完全に伝えるように、こうした実施形態が提示される。

従来技術で特定される前述の欠陥に鑑み、性能が改善された高電流注入器の動作を可能にするイオン注入システム、静電レンズ、および方法が本明細書に提示される。高イオンビーム電流では、水平ビームの発散を制御するという問題が生じる場合がある。これを補償するために、本明細書での各実施形態は、ビームの発散を制御するための成形電極を提供し、たとえば、偏向減速機器、および／または他のリボンビーム機器とともに使用されるときに、ビーム電流利用をも改善する。

本明細書での実施形態は、偏向中および減速中にビームの発散を制御するために静電四重極場を導く、リボンビーム用の静電レンズを備える。一実施形態では、イオンビームの発散は、レンズの１つまたは複数の電極での電圧を上昇させることによって制御されてもよい。別の実施形態では、固定した電極電圧を使用しながらビーム入力幅を変更してもよい。ビームが広がるにつれて四重極場が強くなり、これにより、高パービアンスのビームにおいて、より水平の焦点が得られる。いずれの場合にも、本開示の静電レンズは、実質的に平行な入力リボンビームを扱い、ｘ／ｘ’特性が改善された平行な出力リボンビーム、および対象となる領域全体にわたる均一性Ｊ（ｘ）を生成してもよい。

本明細書において以下に説明するように、本開示の各実施形態によって、少なくとも以下の技術的利点が達成される。第１に、電極電圧を上昇させることによってイオンビームの発散を制御することにより、このイオンビームが垂直方向に集束されるようになり、これによってオーバースキャンを最小限に抑え、スループットを改善することができる。第２に、電圧が上昇するにつれて、イオンビームは、所望のビーム角広がりに対して水平方向に収束または発散することがあり、これにより、ウエハ上での使用可能なビーム電流が改善されるとともに、さらに高い生産性またはさらに低いソース電流が可能になる。第３に、固定した電極電圧においてビーム角分布を最適化することによって、相対的に低い電圧を使用することができる。第４に、イオンビーム入力幅を制御するパラメータを調整することによって、ビーム角を収束（すなわち、広角ビーム）、発散（すなわち、狭角ビーム）から平行ビームへと調整することができる。さらに、イオンビームの入力幅および電極電圧を制御する両方のパラメータを調節することによって、所望の電流および水平ビームの角度発散を維持しながらビームの高さを調節することができる。第５に、相対的に少ない打出しでのビームラインで、相対的に狭いリボンビームを水平面に移送することができ、したがって、相対的に少ない粒子状物質を生成し、所有コストを低減することができる。

次に図１を参照すると、本開示による例示的なシステムが示してある。イオン注入システム（以下では「システム」）１０は、各構成要素のうちでもとりわけ、イオンビーム１８を生成するためのイオン源１４、イオン注入器、および一連のビームライン構成要素１６を含むプロセスチャンバを表す。イオン源１４は、ガス２４の流れを受け、内部でイオンを生成するためのチャンバを備えてもよい。イオン源１４はまた、電源、およびチャンバの近くに配置された引出し電極アセンブリを備えてもよい。ビームライン構成要素１６は、たとえば、質量分析器３４、第１の加速段または減速段３６、コリメータ３８、および本明細書において静電レンズとも呼ばれることがある静電フィルタ（ＥＦ）４０を備えてもよい。このＥＦ４０は、偏向段および／または減速段に対応してもよい。図示してはいないが、ビームライン構成要素１６はさらに、ＥＦ４０の下流にプラズマフラッドガン（ＰＦＧ）を備えてもよい。

例示的な実施形態では、ビームライン構成要素１６は、イオンまたはイオンビーム１８を選別、集束、加速、減速、および他の方法で操作して、所望の種、形状、エネルギー、および他の特質を有することができる。ビームライン構成要素１６を通過するイオンビーム１８は、プロセスチャンバ４６内でプラテンまたはクランプに取り付けられた基板に向けられてもよい。理解されるように、この基板は、１つまたは複数の次元で動かされてもよい（たとえば、平行移動、回転、および傾斜）。

図に示すように、イオン源１４のチャンバと動作可能な、１つまたは複数の供給源２８が存在してもよい。実施形態によっては、この供給源２８から供給される物質には、原料物質および／または追加物質が含まれ得る。この原料物質は、イオンの形で基板に注入されるドーパント種を含んでもよい。その一方で、追加物質には、イオン源１４のチャンバ内の原料物質の濃度を希釈するため、原料物質とともにイオン源１４のイオン源チャンバ内に注入される希釈剤が含まれ得る。追加物質にはまた、イオン源１４のチャンバ内に注入され、ビームライン構成要素１６のうちの１つまたは複数を洗浄するために、システム１０内で移送される洗浄剤（たとえば、エッチャントガス）が含まれ得る。

様々な実施形態においては、原料物質および／または追加物質として、様々な種を使用してもよい。原料物質および／または追加物質の例には、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、シリコン（Ｓｉ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）、カルボラン、およびナフタレンを含む、原子種または分子種が含まれ得る。上記リストに記載された種は限定されるものではなく、他の原子種または分子種を使用してもよいことが、当業者には認識されよう。（１つまたは複数の）用途に応じて、こうした種をドーパントまたは追加物質として使用してもよい。特に、ある１つの用途においてドーパントとして使用される１つの種は、別の用途において追加物質として使用されてもよく、またはその逆の場合も同様でよい。

例示的な実施形態では、原料物質および／または追加物質は、ガスまたは蒸気の形でイオン源１４のイオン源チャンバ内に供給される。原料物質および／または追加物質が非ガスまたは非蒸気の形である場合、供給源２８の近くに気化器（図示せず）を設けて、この物質をガスまたは蒸気の形に変換してもよい。原料物質および／または追加物質がシステム１０に供給される量および速度を制御するために、流量コントローラ３０を設けてもよい。

ＥＦ４０は、イオンビーム１８の偏向、減速、加速、および集束を独立して制御するように構成されてもよい。一実施形態では、ＥＦ４０は、垂直静電エネルギーフィルタ（ＶＥＥＦ）である。以下でより詳細に説明するように、ＥＦ４０は、イオンビーム１８の上方に配置された１組の上部電極、およびイオンビーム１８の下方に配置された１組の下部電極を含む電極構成を備えてもよい。この１組の上部電極および１組の下部電極は、固定されていてもよく、定位置を有してもよい。この１組の上部電極と１組の下部電極との間の電位の差はまた、イオンビーム１８の偏向、減速、加速、および／または集束を独立して制御するために、中央のイオンビーム軌道に沿った各ポイントでのイオンビーム１８のエネルギーを反映するように、中央のイオンビーム軌道に沿って変化させてもよい。

限定するものではないが、イオン源１４は、発電機、プラズマ励振器、プラズマチャンバ、およびプラズマ自体を含んでもよい。プラズマ源は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、トロイダル結合プラズマ源（ＴＣＰ）、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、ヘリコン源、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源、傍熱陰極（ＩＨＣ）源、グロー放電源、電子ビーム生成イオン源、または当業者には知られている他のプラズマ源でもよい。

イオン源１４は、イオンビーム１８を生成して、基板を処理してもよい。様々な実施形態では、（断面図での）イオンビームは、当技術分野で知られているように、スポットビームまたはリボンビームなどの狙った形状を有してもよい。図に示したデカルト座標系においては、イオンビーム１８の伝搬方向は、Ｚ軸に平行であると表してもよいが、イオンビーム１８によるイオンの実際の軌道は変化してもよい。基板を処理するために、イオン源１４とウエハの間に電圧（電位）差を設けることによって、イオンビーム１８を加速して目標とするエネルギーを得てもよい。

次に図２を参照して、例示的な実施形態によるＥＦ４０をより詳細に説明する。図に示すように、ＥＦ４０は、チャンバハウジング５２によって画定されたＥＦチャンバ５０を備える。ＥＦ４０はさらに、１つまたは複数の真空ポンプ（図示せず）とともに動作して、ＥＦチャンバ５０の圧力を調整してもよい。ＥＦ４０は、イオンビーム１８がそこを通過してウエハ３５に到達できるようにする開口部３７を有するＰＦＧ３２によって、一端に沿って境を接してもよい。図に示すように、ＰＦＧ３２は、ＥＦ４０とウエハ３５の間にあり、ＰＦＧ３２およびウエハ３５は、イオンビームライン／軌道５８に対して角度βで配向される。限定するものではないが、角度βは５～３０°でもよい。ＥＦチャンバ５０内の複数の電極７０Ａ～７０Ｎの配置によって、またＰＦＧ３２およびウエハ３５に対するＥＦ４０の配向によって、ＥＦ４０は「湾曲」しているとみなしてもよい。

実施形態によっては、電極７０Ａ～７０Ｎは、イオンビームライン／軌道５８に沿って配置された黒鉛電極ロッドでもよい。限定するものではないが、複数の電極７０Ａ～７０Ｎは、１組の（すなわち、１つまたは複数の）入口電極、１組の抑制電極、１つまたは複数の集束電極、および１組の出口電極を備えてもよい。図に示すように、それぞれ１組の電極対は、イオンビーム（たとえば、リボンビーム）１８がそこを通過できるようにするための空間／開口部を設ける。

例示的な実施形態では、電極７０Ａ～７０Ｎは、互いに電気的に結合された導電性片部の対を含む。あるいは、電極７０Ａ～７０Ｎは、イオンビーム１８がそこを通過するための開孔をそれぞれが備える、一連の単一構造体でもよい。図に示す実施形態では、各電極対の上部および下部は、そこを通過するイオンビーム１８を偏向、減速、加速、収束、または発散するために、（たとえば、別々の導電性片部において）互いに異なる電位を有してもよい。

実施形態によっては、イオンビームライン５８に沿って電極７０Ａ～７０Ｎを通過するイオンビーム１８は、ホウ素または他の元素を含んでもよい。いくつかの薄い電極（たとえば、抑制電極／集束電極）を使用して、イオンビームライン５８に沿った電位の分類を制御することによって、イオンビームの静電集束を達成してもよい。

実施形態によっては、電源５６（たとえば、直流電源）が、電圧および電流をＥＦ４０に供給する。この電圧／電流は、電極７０Ａ～７０Ｎに供給されて、ＥＦチャンバ５０内にプラズマを生成することができる。様々な実施形態において、電源５６が供給する電圧および電流は、一定でもよく、または変化してもよい。電極７０Ａ～７０Ｎは、並列に（たとえば、別々に）または直列に電気的に駆動されて、電極７０Ａ～７０Ｎのそれぞれの均一な、かつ／または独立した動作を可能にしてもよい。たとえば、１つまたは複数の抑制電極での電圧を、ＥＦ４０の残りの電極に対して上昇させて、イオンビーム１８の収束および発散を管理してもよい。他の実施形態では、電極７０Ａ～７０Ｎそれぞれの電圧は互いに異なる。

図に示すように、電極７０Ａ～７０Ｎは、Ｚ方向において様々な角位置にあってもよい。この効果は、頂部電極と底部電極の間の異なる電場湾曲であり、１つまたは複数の電極の互いに異なる形状のプロファイルでこれを補償することができる。ビーム粒子をｚ方向での様々な位置でｘ方向に偏向させるのに必要な電気力は、次式で表すことができる。

ここで、Ｕはビームエネルギーであり、Δｚ＝Ｒ・（θ_ｇｎｄ－θ_{ｆｏｃｕｓ}）、α＝Ｘでのビーム発散、であり、

ここで、ｋは局所的な電場湾曲である。

次に図３に移って、抑制電極７０Ｃ～７０Ｄをより詳細に説明する。図に示すように、電極７０Ｃは、イオンビーム１８の第１の側（たとえば、上方）に沿って配置され、電極７０Ｄは、イオンビーム１８の第２の側（たとえば、下方）に沿って配置される。電極７０Ｃ～７０Ｄのそれぞれは、第１の端部７３と第２の端部７４の間に中央領域７２を有してもよい。図に示すように、電極７０Ｃの第１の外面７８と電極７０Ｄの第２の外面７９との間の（たとえば、ｙ軸に沿った）距離は、第１の端部７３と第２の端部７４の間に延在する電極の長さ方向の軸「ＥＬＡ」（たとえば、ｘ軸）に沿って変化してもよい。たとえば、第１の端部７３と第２の端部７４のそれぞれの第１の外面７８と第２の外面７９の間の距離「Ｄ１」は、中央領域７２での距離「Ｄ２」より長くてもよい。図示していないが、それぞれ第１の外面７８と第２の外面７９の間の距離「Ｄ１」は、第１の端部７３と第２の端部７４の間で異なっていてもよい。さらに他の実施形態では、電極７０Ｃ～７０Ｄの一方または両方の直径は、第１の端部７３と第２の端部７４の間で変化してもよい。すなわち、電極７０Ｃ～７０Ｄの一端は、中央領域７２に対して発散して（たとえば、広くなって）もよく、電極７０Ｃ～７０Ｄの他端は、イオンビーム１８が電極の長さ方向の軸に沿って収束および発散するように、中央領域７２に対して収束して（狭くなって）もよい。このような状況において、本明細書における実施形態は限定されない。

図に示すように、電極７０Ｃ～７０Ｄは、中央領域７２が、第１の端部７３および第２の端部７４においてよりも互いに接近するように、たとえば、折り曲げられ、湾曲され、成形されてもよい。この実施形態においては、電極７０Ｃ～７０Ｄのみが成形されたものとして示してあるが、電極７０Ａ～７０Ｂおよび７０Ｅ～７０Ｎの他のものは、代替実施形態において同様の形状でもよいことが理解されよう。

電極７０Ｃ～７０Ｄにバイアスをかけると、電極７０Ｃ～７０Ｄ間に静電場が発生することが理解されよう。より具体的には、この静電場は、電極７０Ｃ～７０Ｄ間の間隙内に形成された四重極場８１である。図示してはいないが、電極７０Ａ～７０Ｎの１つまたは複数の対の間に、同様の四重極場が形成されてもよい。電極７０Ｃ～７０Ｄをｘ方向およびｚ方向に成形し、そこに電位を印加することによって、たとえばイオンビーム１８が交差するｘ－ｙ平面において、四重極場８１が修正されてもよい。四重極場８１でのこうした変化によって、次いでリボンビームの発散が変化し、イオンビーム１８の中心６４と、第１のビームエッジ６５および第２のビームエッジ６６との両方に影響を及ぼす。

さらに、ビーム発散制御を使用して、ｘ方向に沿って実質的に平行なイオンビーム１８を実現して、ロッド湾曲、間隙、および電圧によって定まる四重極場８１の強度に応じて、イオンビーム１８を発散または収束させてもよい。ｙ方向でのイオンビーム１８への影響を最小限に押さえて、これが有利に実現する。

図４には、本明細書に記載の電極７０Ｃ～７０Ｄなど、ＥＦ４０において湾曲電極を使用した例示的なイオンビーム収束が示してある。図に示すように、イオンビーム１８は、第１のビームエッジ６５と第２のビームエッジ６６とによってその両側に画定されるビーム幅を有するリボンビームである。イオンビーム１８は、ＥＦ４０に入射するときの幅が「Ｗ１」である。図に示すように、イオンビーム１８は、初めのうちは平行であり、エッジ効果はない。イオンビーム１８は、電極７０Ｃ～７０Ｄを通過するとき、第２のビーム幅Ｗ２にまで収束または集束し、ここで、Ｗ１はＷ２よりも広い。他の実施形態では、イオンビーム１８は、ＥＦ４０を通過するときに発散する場合がある。イオンビーム１８は、ＥＦ４０に平行入射することに起因して、抑制電圧および１つまたは複数の集束電極によって調整されてもよい。有利には、イオンビーム１８は、均一に調整し、ビーム角仕様を満たすのに十分な広さを維持する。最終的に、イオンビーム１８は、ＥＦ４０を出て、第３のビーム幅Ｗ３でウエハ３５に向かって移動することができる。実施形態によっては、Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３である。図に示すように、ＥＦ４０を出るイオンビーム１８は、ほぼ平行である。言い換えれば、第１のビームエッジ６５および第２のビームエッジ６６は、イオンビーム１８がＥＦ４０を出るとき、互いに平行に延びてもよい。

次に図５に移って、本開示の実施形態による抑制電極７０Ｃ～７０Ｄの別の例をより詳細に説明する。図に示すように、電極７０Ｃは、イオンビーム１８の第１の側（たとえば、上方）に沿って配置され、電極７０Ｄは、イオンビーム１８の第２の側（たとえば、下方）に沿って配置される。電極７０Ｃ～７０Ｄのそれぞれは、第１の端部７３と第２の端部７４の間の中央領域７２を含んでもよい。図に示すように、電極７０Ｃの第１の外面７８と電極７０Ｄの第２の外面７９との間の（たとえば、ｙ軸に沿った）距離は、第１の端部７３と第２の端部７４の間に延在する電極の長さ方向の軸「ＥＬＡ」（たとえば、ｘ軸）に沿って変化してもよい。より具体的には、電極７０Ｃ～７０Ｄはそれぞれ、中央領域７２に向かって広がってもよい。すなわち、電極７０Ｃ～７０Ｄは、第１の電極７０Ｃと第２の電極７０Ｄの中央領域７２での第１の直径「Ｄ１」が、第１の端部７３および／または第２の端部７４での第２の直径「Ｄ２」より長くてもよいような形状にしてもよい。

図６には比較的良好に示してあるように、複数の電極７０Ａ～７０Ｅのうちの１つまたは複数が、ｚ軸に沿って形状が変化してもよい。たとえば、電極７０Ｃ～７０Ｆは、全体として長円形の断面を有してもよい。限定するものではないが、電極７０Ｃ～７０Ｄは、ｙ軸に沿った高さが、ｚ軸に沿った幅よりも長い細長い形状を有してもよい。電極７０Ｅ～７０Ｆは、ｙ軸に沿った高さが、ｚ軸に沿った幅よりも短い細長い形状を有してもよい。さらに、図に示してはいないが、電極７０Ａ～７０Ｆのうちの１つまたは複数はまた、たとえば前述の通り、ｘ軸および／またはｙ軸に沿って形状が変化してもよい。

図に示す実施形態では、電極７０Ａ～７０Ｆのそれぞれは、イオンビームライン５８に沿った進行方向（たとえば、左から右へ）に対して上流側８５および下流側８６を含む。図に示すように、電極７０Ａ、７０Ｃ、および７０Ｅの外面と電極７０Ｂ、７０Ｄ、および７０Ｆの外面との間の距離は、それぞれ上流側８５と下流側８６の間で変化する。電極７０Ａ～７０Ｆの（１つまたは複数の）形状は、ｚ方向でのイオンビームライン５８に沿って、その間に形成される静電場９０を変化させるように選択されてもよい。

次に図７を参照すると、本開示による例示的な方法１００を示す流れ図が示してある。この方法１００は、図１～図６に示す表示と関連して説明することができる。

ブロック１０１において、この方法１００は、静電フィルタにおいてイオンビームを受けることであって、この静電フィルタが、イオンビームラインの第１の側に沿って配置された第１の複数の電極、およびイオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の複数の電極を備え、この第１および第２の複数の電極の各電極が、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、第１の複数の電極の第１の抑制電極の第１の外面と、第２の複数の電極の第２の抑制電極の第２の外面との間の距離が、第１の端部と第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って変化する、静電フィルタにおいてイオンビームを受けることを含んでもよい。

ブロック１０３において、この方法１００はさらに、第１および第２の抑制電極に電圧および電流を供給することによって、この第１および第２の抑制電極を通過するときにイオンビームを収束または発散させることを含んでもよい。実施形態によっては、初期のイオンビーム幅を調整して所期のビーム角広がりを達成し、初期のイオンビーム幅を調整した後に、第１および第２の抑制電極に定電圧を供給することによって、このイオンビームは収束または発散することができる。実施形態によっては、たとえば、第１および第２の複数の電極の残りの電極に対して、第１および第２の抑制電極への電圧を上昇させることによって、このイオンビームは収束または発散することができる。

前述の説明は、例示および説明するために提示してきたものであり、本明細書に開示された１つまたは複数の形式に本開示を限定するものではない。たとえば、本開示を簡素化するために、本開示の様々な特徴を、１つまたは複数の態様、実施形態、または構成にまとめてグループ化してもよい。しかし、本開示のある特定の態様、実施形態、または構成の様々な特徴は、代替の態様、実施形態、または構成に組み合わせてもよいことを理解されたい。さらに、この言及により、添付の請求の範囲が、考案を実施するための形態に援用され、各請求項は本開示の別々の実施形態として独立している。

本明細書では、単数形で説明され、「ａ」または「ａｎ」という単語が前置される要素またはステップは、明瞭に排除すると説明されていない限り、複数の要素またはステップを排除しないものと理解すべきである。さらに、本開示の「１つの実施形態」に言及することは、説明した特徴をも組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されるものではない。

本明細書において、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、または「ｈａｖｉｎｇ」、およびそうした用語の変形を使用することは、その後に一覧表示される項目およびその等価物、ならびに追加項目を包含することを意味する。したがって、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、または「ｈａｖｉｎｇ」という用語、およびそうした用語の変形は、非限定的な表現であり、本明細書においては区別なく使用することができる。

「少なくとも１つの」、「１つまたは複数の」、ならびに「および／または」という語句は、本明細書では、使用に際して接続的でもあり離接的でもある非限定的な表現である。たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうち少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、またはＣのうち少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣのうち１つまたは複数」、「Ａ、Ｂ、またはＣのうち１つまたは複数」、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」という表現のそれぞれは、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡとともにＢ、ＡとともにＣ、ＢとともにＣ、またはＡとＢとＣがともにであることを意味する。

あらゆる方向への言及（たとえば、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横方向、縦方向、前方、後方、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、放射状、軸方向、時計回り、および反時計回り）は、もっぱら本開示の読者理解を助けるための特定目的に使用され、特に本開示での位置、配向、または使用に関して制限を設けるものではない。接続への言及（たとえば、取付け、結合、接続、および連結）は広く解釈すべきであり、別段の定めがない限り、一群の要素間の中間部材、および各要素間の相対的な動きを含んでもよい。したがって、接続への言及は、２つの要素が直接接続され、また互いに固定された関係にあることを必ずしも暗示するものではない。

さらに、特定への言及（たとえば、１次、２次、第１、第２、第３、第４など）は、重要度または優先度を暗示するものではなく、ある特徴を別の特徴から区別するために使用されるものである。各図面は、もっぱら例示するためのものであり、ここに添付された各図面に表された寸法、位置、順序、および相対的なサイズは異なってもよい。

さらには、「実質的な」または「実質的に」という用語、ならびに「近似的な」または「近似的に」という用語は、実施形態によっては区別なく使用することができ、当業者によって許容できる任意の相対的尺度を使用して説明することができる。たとえば、こうした用語は、参照パラメータとの比較の役割を果たして、所期の機能を実現することのできるずれを示すことができる。限定するものではないが、参照パラメータからのずれは、たとえば、１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満などの量とすることができる。

本開示の特定の実施形態を本明細書において説明してきたが、本開示は、当技術分野で許容されるのと同じくらいに範囲が広く、また同様に明細書を読んでもよいので、こうした実施形態に限定されない。したがって、前述の説明は、限定的なものと解釈すべきではない。本明細書に添付の請求の範囲に記載の範囲および精神内で、当業者なら他の修正形態を思い付くことになろう。

Claims (22)

1. イオンビームを受ける静電フィルタであって、イオンビームラインの一方の側に沿って配置された第１の電極、および前記イオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の電極を備え、前記第１および第２の電極のそれぞれが、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、前記第１の電極の第１の外面と前記第２の電極の第２の外面との間の距離が、前記第１の端部と前記第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って、または前記イオンビームラインに沿って延在する第２の軸に沿って変化する、静電フィルタと、
   前記静電フィルタと連通する電源であって、前記第１および第２の電極に電圧および電流を供給するように動作可能であり、前記第１の外面と前記第２の外面との間の可変距離によって、前記電圧および前記電流に応答して前記イオンビームを収束または発散させる電源と
   を備える、イオン注入システム。
2. 前記第１の電極および前記第２の電極の前記中央領域での第１の直径が、前記第１の端部および前記第２の端部での第２の直径よりも長いかまたは短い、請求項１に記載のイオン注入システム。
3. 前記イオンビームが、第１のビームエッジおよび第２のビームエッジによって画定されるリボンビームであり、前記第１のビームエッジおよび第２のビームエッジは、前記イオンビームが前記静電フィルタを出るとき、互いに平行に延びる、請求項１に記載のイオン注入システム。
4. 前記第１の電極および前記第２の電極が、前記イオンビームに沿った進行方向に対する上流側および下流側を含み、前記第１の電極の前記第１の外面と前記第２の電極の前記第２の外面との間の前記距離が、前記上流側と前記下流側の間で変化する、請求項１に記載のイオン注入システム。
5. 前記第１の電極および前記第２の電極が抑制電極である、請求項１に記載のイオン注入システム。
6. 前記第２の電極の前記第１の電極が長円形の断面を有する、請求項１に記載のイオン注入システム。
7. 前記イオンビームラインの一方の側に沿って配置された第１の複数の電極、および前記イオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の複数の電極をさらに備え、前記電圧および前記電流が、前記第１の複数の電極および前記第２の複数の電極のそれぞれに独立して供給される、請求項１に記載のイオン注入システム。
8. 前記電圧および前記電流が、前記第１の電極と前記第２の電極の間に四重極場を生成し、前記第１および第２の外面の形状が、前記イオンビームが交差する平面内で前記四重極場を修正する、請求項１に記載のイオン注入システム。
9. イオンビームラインの一方の側に沿って配置された第１の電極と、
   前記イオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の電極であって、前記第１の電極および前記第２の電極のそれぞれが、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、前記第１の電極の第１の外面と前記第２の電極の第２の外面との間の距離が、前記第１の端部と前記第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って、または前記イオンビームラインに沿って延在する第２の軸に沿って変化し、前記第１および第２の外面の形状によって、前記イオンビームが、前記第１の電極または前記第２の電極に供給される電圧および電流に応答して収束または発散するようになる、第２の電極と
   を備える、レンズ。
10. 前記第１の電極および前記第２の電極の前記中央領域での第１の直径が、前記第１の端部および前記第２の端部での第２の直径よりも長いかまたは短い、請求項９に記載のレンズ。
11. 前記イオンビームが、第１のビームエッジおよび第２のビームエッジによって画定されるリボンビームであり、前記第１のビームエッジおよび前記第２のビームエッジは、前記イオンビームが静電フィルタを出るとき、互いに平行に延びる、請求項９に記載のレンズ。
12. 前記第１の電極および前記第２の電極が、前記イオンビームに沿った進行方向に対する上流側および下流側を含み、前記第１の電極の前記第１の外面と前記第２の電極の第２の外面との間の前記距離が、前記上流側と前記下流側の間で変化する、請求項９に記載のレンズ。
13. 前記第１の電極および前記第２の電極が抑制電極である、請求項９に記載のレンズ。
14. 前記第２の電極の前記第１の電極が長円形の断面を有する、請求項９に記載のレンズ。
15. 前記イオンビームラインの一方の側に沿って配置された第１の複数の電極、および前記イオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の複数の電極をさらに備え、前記電圧および前記電流が、前記第１の複数の電極および前記第２の複数の電極のそれぞれに独立して供給される、請求項９に記載のレンズ。
16. 静電フィルタにおいてイオンビームを受けることであって、前記静電フィルタが、イオンビームラインの第１の側に沿って配置された第１の複数の電極、および前記イオンビームラインの第２の側に沿って配置された第２の複数の電極を備え、前記第１および第２の複数の電極の各電極が、第１の端部と第２の端部の間に中央領域を有し、前記第１の複数の電極の第１の抑制電極の第１の外面と、前記第２の複数の電極の第２の抑制電極の第２の外面との間の距離が、前記第１の端部と前記第２の端部の間に延在する電極の長さ方向の軸に沿って変化する、静電フィルタにおいてイオンビームを受けることと、
    前記第１の抑制電極および前記第２の抑制電極に電圧および電流を供給することによって、前記第１の抑制電極および前記第２の抑制電極を通過するときに前記イオンビームを収束または発散させることと
    を含む、方法。
17. 初期のイオンビーム幅を調整して所期のビーム角広がりを達成すること、ならびに
    前記初期のイオンビーム幅を調整した後に、前記第１および第２の抑制電極に定電圧を供給すること
    によって、前記イオンビームを収束または発散させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１および第２の抑制電極への前記電圧を上昇させることによって、前記イオンビームを収束または発散させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記イオンビームを、前記第１および第２のビームエッジによって画定されたリボンビームとして、前記静電フィルタに供給することをさらに含み、前記第１および第２のビームエッジは、前記イオンビームが前記静電フィルタを出るとき、互いに平行に延びる、請求項１６に記載の方法。
20. 第２の端部とは反対側の第１の端部と、
    前記第１の端部と前記第２の端部の間の中央領域であって、前記中央領域の中央の直径が、前記第１の端部の第１の端部直径および前記第２の端部の第２の端部直径とは異なる、中央領域と
    を備える、静電フィルタの電極。
21. 前記中央領域での前記中央の直径が、前記第１の端部の前記第１の端部直径および前記第２の端部直径よりも長いかまたは短い、請求項２０に記載の電極。
22. 前記第１の端部の前記第１の端部直径が、前記第２の端部の前記第２の端部直径とは異なる、請求項２０に記載の電極。
    

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