JP4962801B2 - 閉ループ線量制御のためにシリアル式注入装置の最終エネルギーベンド付近に配置された線量カップ - Google Patents
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Description
(1) Iimplanted=Imeasured×CP×Ccc
但し、CPは、以下に定義されるように、イオンビームが、電荷交換によって中性状態、又は、より高い帯電状態になる比率を補正するための係数である。又、Cccは、注入の初期セットアップ時における線量カップの較正の間に、ウエハ平面付近の測定電流に対するAEF線量カップの測定電流の比率に基づいて、注入処理のそれぞれの処理方法毎に決定される比例定数である。
(a)AEF領域内の圧力が十分な低圧力に維持されており、AEFのベンドとAEF線量カップとの間の短い経路上における電荷交換の実際の電流に対する比率が小さい場合、CP=1と仮定することができる。この仮定は、中電流装置を用いたイオン注入の大部分の処理方法に対して適用可能であると考えられる。
(b)あるいは、AEF領域内の圧力が、IAEF=Imeasured×Cccに対して補正を要する影響を及ぼす程度に十分な高圧力である場合、高電流装置で現在実施されている方法と同様に、CP=exp(K×PAEF)を使用して、AEF線量カップの測定値に対する圧力補償を用いることができる。この場合、Kは、対象範囲内で圧力を増大させたときの、線量制御のために使用されるファラデーカップで測定されたビーム電流のグラフを、圧力の関数として描くことにより、実験に基づいて決定される。この方法は、『マイク ホーリング(Mike Halling)、「2つの圧力補償係数の注入測定(Two Implant Measurement of Pressure Compensation Factors)」、IEEE 2000年 イオン注入技術に関する国際会議会議録(IEEE Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology)、アルプバッハ(Alpbach)、オーストリア(Austria)、2000年、585』に記載されている。圧力に対する測定ビーム電流のグラフを、関数I0=Imeasured×exp(K×P)にフィットさせることができる。ここで、I0は、圧力がゼロの場合の電流であり、Kは、データを関数に最適にフィットさせる係数である。
(c)第3の方法として、AEF線量カップの電流と、エンドステーション内の線量カップの電流との差を使用して、電荷交換を補償することもできる。この場合のCPは、次式により定義される。
CP=1+((IAEF−IES)/IAEF)×(LAEF/(LES−LAEF))×(PAEF/PES)
但し、
IAEFは、セットアップ時の較正により補正されたAEF線量カップの測定電流、
IESは、セットアップ時の較正により補正されたエンドステーションの線量カップの測定電流、
LAEFは、AEFのベンドからAEF線量カップまでの公称距離、
LESは、AEFのベンドからエンドステーションの線量カップまでの公称距離、
PAEFは、AEFチャンバー内の測定圧力、
PESは、エンドステーション内の測定圧力、
である。
この方法によれば、AEF線量カップの測定値が電荷交換によって影響を受ける距離が、エンドステーションの線量カップの場合と比較して短いことに関して、AEF線量カップの測定電流を補正することができ、その補正は、係数LAEF/(LES−LAEF)によってなされる。又、この短い距離を、AEF領域が低圧であることに対して補正することができ、その補正は、係数PAEF/PESによってなされる。これらの2つの係数は、イオンビーム流の、2つの線量カップの間の変化率(IAEF−IES)/IAEFに適用される。この方法によれば、実験に基づくことなく、圧力補償を実施することができる。
Claims (36)
- リボン型のイオンビームを発生するように構成されたイオン注入装置と、
リボン型の前記イオンビームを最終エネルギーベンドで屈曲することにより、前記イオンビームのエネルギーをフィルタリングするように構成されたAEFシステム、及び、前記AEFシステムに関連し、前記最終エネルギーベンドの直後にイオンビーム電流を測定するように構成されたAEF線量カップと、
加工物へのイオン注入のためにリボン型の前記イオンビームに対して移動するための所定の場所に前記加工物が固着されているチャンバーにより画定され、前記AEFシステムの下流に配置されたエンドステーションと、
を含み、
前記AEF線量カップは、前記エンドステーションのチャンバーの外部の、リボン型の前記イオンビームによって走査される前記加工物の領域に関連する過走査領域に配置されることを特徴とするイオン注入システム。 - 前記AEFシステムは、
前記イオンビームを目標の偏向角度だけ偏向し、それによって、元の経路からの前記偏向角度に対応する前記イオンビームの最終エネルギーレベルを確定するための一対の偏向プレートと、
前記偏向プレートの下流に配置され、前記偏向プレートによって前記イオンビームに印加される正電圧を終端するように構成された一組の抑制電極、及び、前記イオンビーム中の前記偏向プレートによって偏向されない中性粒子のエネルギーを吸収するためのビームダンププレートと、
前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドの直後に配置され、前記イオンビームの中性化された部分が増大する前に前記イオンビームのイオン電流を測定するための前記AEF線量カップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記イオンビームの最終エネルギーレベルは、元の経路からの約15°の偏向角度に対応することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドがなす平面は、リボン型の前記イオンビームがなす平面に直交することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、AEFチャンバー領域内に配置された前記AEFシステム内に配置され、前記AEFチャンバー領域の圧力は、該AEFチャンバー領域の下流の前記エンドステーションの圧力よりも低くなるようにポンプによって低減されていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 線量補償制御システムを更に含み、前記AEF線量カップの測定値は、前記加工物が前記イオンビームを横切る走査速度の制御のために使用されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップの測定値を補正するための圧力補償手段を更に含み、該圧力補償手段は、
前記注入システムの、前記エンドステーションのチャンバーの外部に配置された前記AEFシステムの圧力を測定するように動作可能であり、前記圧力の測定値に基づいて前記走査速度を補正するための前記補償制御システムに結合する出力を有する圧力センサーと、
測定された前記圧力及び測定された前記イオンビーム電流の関数として圧力補償係数を決定するように構成された補償回路及び補償ソフトウェアのうちの1つと、
測定された前記圧力及び前記圧力補償係数に基づいて、前記イオンビームを横切る前記加工物の前記走査速度を制御するように動作可能な走査移動制御システムと、
を含むことを特徴とする請求項6に記載のシステム。 - 前記AEFシステムは、前記エンドステーションのチャンバーの外部のAEFチャンバー領域内に配置され、該AEFチャンバー領域の圧力は、前記AEF線量カップに対する脱ガス及び圧力の作用を更に低減するために、前記AEFチャンバーの下流の前記エンドステーションのチャンバーの圧力よりも低くなるようにポンプによって更に低減されていることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
- 前記加工物付近に配置された線量カップの測定値と、注入の間の前記AEF線量カップの測定値とを比較して、これらの2つの位置の間の電荷交換率の差を導き出し、これによって、前記2つの位置の間に対応する経路長上で発生する中性粒子数が判別可能であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップで測定されたイオン電流は、前記加工物に進行する粒子流に比例することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記加工物に注入されるイオン流は、Iimplanted=IAEF×CPの関係式に従って、尺度因子CPにより、前記AEF線量カップで測定された電流に比例するように判定されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記CPは、前記AEF線量カップに影響を及ぼす電荷交換率を判別し、前記AEF線量カップの測定値を圧力変化に対して補償するために、前記AEF線量カップ及び前記エンドステーションの線量カップの測定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項12に記載のシステム。
- 前記リボン型のイオンビームは、走査されたイオンビームであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記リボン型のイオンビームは、連続するイオンビームであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、前記ビームが前記加工物に向かって前記ビーム経路を移動する距離が増大する前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流を測定することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記イオンビーム中の前記最終エネルギーベンドに対する前記AEF線量カップの位置は、前記加工物に対する前記AEF線量カップの位置よりも近いことを特徴とする請求項15に記載のシステム。
- 前記イオンビーム中の前記最終エネルギーベンドに対する前記AEF線量カップの位置は、前記加工物に対する前記AEF線量カップの位置よりも近いことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が増大する前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項15に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が有意な量になる前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 走査型のイオンビーム及びリボン型のイオンビームのうちの1つを発生するように構成されたイオン注入装置と、
前記イオンビームを最終エネルギーベンドで屈曲することにより、前記イオンビームのエネルギーをフィルタリングするように構成されたAEFシステム、及び、前記AEFシステムに関連し、前記最終エネルギーベンドの後の、加工物よりも前記最終エネルギーベンドに近い位置に配置され、イオンビーム電流を測定するように構成されたAEF線量カップと、
加工物へのイオン注入のために前記リボン型のイオンビームに対して移動するための所定の場所に前記加工物が固着されているチャンバーにより画定され、前記AEFシステムの下流に配置されたエンドステーションと、
を含み、
前記AEF線量カップは、前記エンドステーションのチャンバーの外部の、リボン型の前記イオンビームによって走査される前記加工物の領域に関連する過走査領域に配置されることを特徴とするイオン注入システム。 - 前記AEFシステムは、
前記イオンビームを目標の偏向角度だけ偏向し、それによって、元の経路からの前記偏向角度に対応する前記イオンビームの最終エネルギーレベルを確定するための一対の偏向プレートと、
前記偏向プレートの下流に配置され、前記偏向プレートによって前記イオンビームに印加される正電圧を終端するように構成された一組の抑制電極と、
前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドの直後に配置され、前記イオンビームの中性化された部分が増大する前に前記イオンビームのイオン電流を測定するための前記AEF線量カップと、
を含むことを特徴とする請求項20に記載のシステム。 - 前記イオンビームの最終エネルギーレベルは、前記元の経路からの約15°の前記偏向角度に対応することを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドがなす平面は、リボン型の前記イオンビームがなす平面に直交することを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、前記エンドステーショの上流のチャンバー領域内に配置された前記AEFシステム内に配置され、前記エンドステーションの上流のチャンバー領域の圧力は、前記エンドステーションの圧力よりも低くなるようにポンプによって低減されていることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 線量補償制御システムを更に含み、前記AEF線量カップの測定値は、前記加工物が前記イオンビームを横切る走査速度の制御のために使用されることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップの測定値を補正するための圧力補償手段を更に含み、該圧力補償手段は、
前記注入システムの、前記エンドステーションのチャンバーの外部に配置された前記AEFシステムの圧力を測定するように動作可能であり、前記圧力の測定値に基づいて前記走査速度を補正するための前記補償制御システムに結合する出力を有する圧力センサーと、
測定された前記圧力及び測定された前記イオンビーム電流の関数として圧力補償係数を決定するように構成された補償回路及び補償ソフトウェアのうちの1つと、
測定された前記圧力及び前記圧力補償係数に基づいて、前記イオンビームを横切る前記加工物の前記走査速度を制御するように動作可能な走査移動制御システムと、
を含むことを特徴とする請求項25に記載のシステム。 - 前記AEFシステムは、前記エンドステーションのチャンバーの外部のAEFチャンバー領域内に配置され、該AEFチャンバー領域の圧力は、前記AEF線量カップに対する脱ガス及び圧力の作用を更に低減するために、前記AEFチャンバーの下流の前記エンドステーションのチャンバーの圧力よりも低くなるようにポンプによって更に低減されていることを特徴とする請求項25に記載のシステム。
- 前記加工物付近に配置された線量カップの測定値と、注入の間の前記AEF線量カップの測定値とを比較して、これらの2つの位置の間の電荷交換率の差を導き出し、これによって、前記2箇所の間に対応する経路長上で発生する中性粒子数が判別可能であることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップで測定されたイオン電流は、前記加工物に進行する粒子流に比例することを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記加工物に注入されるイオン流は、Iimplanted=IAEF×CPの関係式に従って、尺度因子CPにより、前記AEF線量カップで測定された電流に比例するように判定されることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記CPは、前記AEF線量カップに影響を及ぼす電荷交換率を判別し、前記AEF線量カップの測定値を圧力変化に対して補償するために、前記AEF線量カップ及び前記エンドステーションの線量カップの測定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項30に記載のシステム。
- 前記イオンビームは、走査型のイオンビームであることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記イオンビームは、連続するリボン型のイオンビームであることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が増大する前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- 前記AEF線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が有意な量になる前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
- イオン注入システム内のエンドステーションの上流の最終エネルギーベンド付近であって、かつ、前記エンドステーションのチャンバーの外部の、リボン型のイオンビームによって走査される加工物の領域に関連する過走査領域に配置されたAEF線量カップを使用した、圧力及びイオン源の変動に対する動的な補償の方法であって、
前記イオン注入システムの加工物平面付近にプロファイラ線量カップを有する前記エンドステーションのチャンバー内に加工物を準備する段階と、
注入のセットアップ処理の間に、前記プロファイラ線量カップに関連するイオン電流比例定数を特定し、前記AEF線量カップを較正する段階と、
前記加工物が前記イオンビームを通過する初期走査速度を設定する段階と、
前記イオン注入システム内の前記AEF線量カップにおけるイオン電流を測定しつつ、前記イオン注入システム及び特定された前記イオン電流比例定数を使用して、前記加工物の領域にイオンビームを注入する段階と、
注入された前記加工物に関連する前記イオン電流を測定する段階と、
前記初期走査速度、前記AEF線量カップで測定された前記イオン電流、前記イオン電流比例定数、及び、所望の線量レベルに従って、走査速度の補償を決定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
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