JP5044418B2 - イオンビーム測定装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、概ねイオンビームの特性を測定するのに役立つ装置および方法に関し、特に、ファラデーおよびエネルギー汚染モニタの両方の機能を果たす装置および方法に関する。本出願は、同時係属中の２００５年２月１６日出願の米国仮出願第６０／６５３，３９４の出願日の利益を主張し、その開示全体を参照によってここに組み込む。

ファラデーカップまたはファラデーは、それに入るそれぞれの正イオンに対し接地点から電子を引き込むことによりイオンビーム電流を測定する。ファラデーの磁界は、外部の二次電子が入ってくるのを防ぎ、生成された二次電子が出て行くのを防ぐので、外部からの荷電粒子の影響を受けずにイオンビームそれ自体の電流を測定することができる。

エネルギー汚染モニタは、ニュートラルになった減速されるイオンビームにおけるイオンを検出する。このようにニュートラルなイオンビームの検出に応じてイオン注入機を調整することにより、それらがウェーハに注入される前に減少させるかまたは除去することができる。エネルギー汚染モニタは、参照によって本願明細書に組み込まれる同時係属中のアメリカ仮出願第６０／５４４、０２９にさらに詳細に説明されている。

イオン注入機のエンドステーションにおける測定器は、ウェーハに適用される線量、イオンビーム内のイオンの角分布、イオンビーム内の全体としてのイオンの密度分布、および、減速されたイオンビームにおけるエネルギー汚染のレベルを含む様々な測定を実行するのに必要である。これらの測定を実行すべく、通常エンドステーションは、ファラデーとエネルギー汚染モニタを両方含むので、その物理的ハードウエアおよび経費がかさむ。したがって、技術的にイオン注入機のエンドステーションのハードウェアおよび経費両方を削減するような、ファラデーおよびエネルギー汚染モニタそれぞれの機能を実行する装置および方法が必要である。

本発明は、複合静電抑制ファラデー・エネルギー汚染モニタ、および、その使用のための関連方法を提供する。本発明の装置は、例えば、減速されるイオンビームにおける電流およびエネルギー汚染レベルを含む、イオンビームの２つの特性を選択的に測定することができる。本発明の第１の態様は、イオンビームを受ける一の開口と、該開口に隣接して配置される一の負にバイアスされる電極と、該負にバイアスされる電極に隣接して配置される一の正にバイアスされる電極と、該正にバイアスされる電極に隣接して配置される一の選択的にバイアスされる電極と、一のコレクタとを含むイオンビーム測定装置を提供し、選択的にバイアスされる電極は、負または正に選択的にバイアスされてよい。

本発明の第２の態様は、イオンビーム内の電流およびエネルギー汚染のレベルの１つを選択的に測定する方法を提供し、方法は、イオンビームを受ける一の開口と、該開口に隣接して配置される一の負にバイアスされる電極と、該負にバイアスされる電極に隣接して配置される一の正にバイアスされる電極と、該正にバイアスされる電極に隣接して配置され、負および正に選択的にバイアスされ得る一の選択的にバイアスされる電極と、一のコレクタとを含む装置を提供する工程と、イオンビーム内の電流を測定するよう選択的にバイアスされる電極に対し負のバイアスを選択し、また、イオンビーム内のエネルギー汚染のレベルを測定するよう選択的にバイアスされる電極に対し正のバイアスを選択する工程とを含む。

本発明の第３の態様は、イオンビーム測定装置を提供し、装置は、イオンビームを受ける開口と、イオンビーム内の電流およびエネルギー汚染のレベルの１つを選択的に測定するための複数の電極を含む測定デバイスと、コレクタとを含む。

本発明の前述および他の特徴は、本発明の実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。

図１を参照すると、装置８は、ファラデーモード内に形成される。正にバイアスされる電極３０は、２つの負にバイアスされる電極２０および２２の間に配置される。同時に、電極２０、２２および３０は、イオンビームの電流を測定する測定デバイスを形成する。低エネルギー電子６０は、第１の負にバイアスされる電極２０により装置８から締め出され、低エネルギーイオン５２は、正にバイアスされる電極３０により装置８から締め出され、その一方で、高エネルギーイオン５０は、開口１０を通過し、各電極２０、３０、２２を通り過ぎ、コレクタ４０にぶつかる。コレクタ４０から発せられた低エネルギー電子６２は、第２の負にバイアスされる電極２２により抑制され、コレクタ４０内に保持される。ファラデーモードでは、装置８は、イオンビーム７０の電流を測定することができる。

第２の負にバイアスされる電極２２のバイアスを変えることにより、図２の装置１００は、エネルギー汚染モニタモードで動作するようになる。このモードでは、減速された正のイオン１５０は、正にバイアスされる電極１３０および１３２に印加される陽電位により提供される電界によってコレクタ１４０に到達するのを阻まれ、中性粒子によりコレクタ１４０から開放された電子１６０は、第１および第２の正にバイアスされる電極１３０および１３２により収集される。したがって、エネルギー汚染モニタモードでは、装置１００は、減速されるイオンビーム１７０内のエネルギー汚染レベルを測定することができる。

このように、１つの電極のバイアスを選択的に逆にすることにより、本発明の装置は、図１のファラデーモードと、および、図２のエネルギー汚染モニタモードにおいて選択的に動作することができる。このように、本発明の電極は、イオンビームにおける電流およびエネルギー汚染レベルの１つを選択的に測定する測定デバイスを含む。このような動作の装置および方法は、現時点で技術的に知られている２つまたはそれ以上の装置の代わりに用いることもできる。例えば、本発明の装置および方法は、バリアンセミコンダクターイクイップメントアソシエイツ社より入手できるＶＩＩＳｔａＨＣプロセスチャンバを含むプロセスチャンバの裏側の角度測定カップの代わりとして用いることもできる。また、本発明の装置および方法は、このようなチャンバにおける線量モニタカップおよびエネルギー汚染モニタとして用いることもできる。したがって、本発明の装置および方法は、高電流機械の線量および品質制御機能における、現時点では別々の装置により果たされる３つの役割を遂行する。

以上、本発明を特定の実施形態を用いて説明したが、上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができることは当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。様々な変更は、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく成し得る。

本発明の以下の実施形態を以下の図面を参照して詳細に説明する。同様の参照符号は同様の構成要素を表わす。

ファラデーモードにおける本発明の装置を示す。 エネルギー汚染モニタモードにおける本発明の装置を示す。

Claims (20)

1. イオンビーム測定装置であって、
   前記イオンビームを受ける一の開口と、
   前記開口に隣接して配置された一の負にバイアスされる電極と、
   前記負にバイアスされる電極に隣接して配置された一の正にバイアスされる電極と、
   前記正にバイアスされる電極に隣接して配置された一の選択的にバイアスされる電極と、
   一のコレクタと、
   を備え、
   前記選択的にバイアスされる電極は、負または正に選択的にバイアスされ得る、イオンビーム測定装置。
2. 前記装置は、前記選択的にバイアスされる電極が負にバイアスされる場合、一のイオンビームの一の電流を測定する、請求項１に記載の装置。
3. 前記負にバイアスされる電極により、複数の低エネルギー電子が前記装置から実質的に排除される、請求項２に記載の装置。
4. 前記正にバイアスされる電極により、複数の低エネルギーイオンが前記装置から実質的に排除される、請求項２に記載の装置。
5. 複数の高エネルギーイオンが前記コレクタにぶつかる、請求項２に記載の装置。
6. 前記コレクタから発せられた複数の低エネルギー電子は、前記選択的にバイアスされる電極により実質的に抑制され、前記コレクタ内に保持される、請求項２に記載の装置。
7. 前記装置は、前記選択的にバイアスされる電極が正にバイアスされる場合、前記イオンビーム内の一のレベルのエネルギー汚染を測定する、請求項１に記載の装置。
8. 複数の減速された正イオンは、前記正にバイアスされる電極および前記選択的にバイアスされる電極の少なくとも１つにより、前記コレクタに到達するのを実質的に阻まれる、請求項７に記載の装置。
9. 複数の高エネルギー中性粒子が前記コレクタにぶつかる、請求項７に記載の装置。
10. 前記コレクタから解放された複数の電子は、前記正にバイアスされる電極および前記選択的にバイアスされる電極の少なくとも１つにより収集される、請求項７に記載の装置。
11. 前記装置は、前記選択的にバイアスされる電極が負にバイアスされる場合、前記イオンビームの一の電流を測定し、前記選択的にバイアスされる電極が正にバイアスされる場合、前記イオンビームにおける一のレベルのエネルギー汚染を測定する、請求項１に記載の装置。
12. 一のイオンビーム内の一の電流、および、一のレベルのエネルギー汚染の１つを選択的に測定する方法であって、
    一の装置を提供する工程であって、前記装置は、
    前記イオンビームを受ける一の開口と、
    前記開口に隣接して配置された一の負にバイアスされる電極と、
    前記負にバイアスされる電極に隣接して配置される一の正にバイアスされる電極と、
    前記負にバイアスされる電極に隣接して配置され、負または正に選択的にバイアスされ得る一の選択的にバイアスされる電極と、
    一のコレクタと、
    を備える工程と、
    前記イオンビーム内の一の電流を測定すべく、前記選択的にバイアスされる電極に対し一の負のバイアスを選択し、前記イオンビーム内の一のレベルのエネルギー汚染を測定すべく、前記選択的にバイアスされる電極に対し一の正のバイアスを選択する工程と、
    を含む方法。
13. 前記選択的にバイアスされる電極が負にバイアスされる場合、複数の低エネルギー電子は、前記負にバイアスされる電極により前記装置から実質的に排除される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記選択的にバイアスされる電極が負にバイアスされる場合、複数の低エネルギーイオンは、前記正にバイアスされる電極により前記装置から実質的に排除される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記選択的にバイアスされる電極が負にバイアスされる場合、複数の高エネルギーイオンが前記コレクタにぶつかる、請求項１２に記載の方法。
16. 前記選択的にバイアスされる電極が負にバイアスされる場合、前記コレクタから発せられる複数の低エネルギー電子は、前記選択的にバイアスされる電極により実質的に抑制され、前記コレクタ内に保持される、請求項１２に記載の方法。
17. 前記選択的にバイアスされる電極が正にバイアスされる場合、複数の減速される正イオンは、前記正にバイアスされる電極および前記選択的にバイアスされる電極の少なくとも１つにより、前記コレクタに到達することを実質的に阻まれる、請求項１２に記載の方法。
18. 前記選択的にバイアスされる電極が正にバイアスされる場合、複数の高エネルギー中性粒子が前記コレクタにぶつかる、請求項１２に記載の方法。
19. 前記選択的にバイアスされる電極が正にバイアスされる場合、前記コレクタから解放された複数の電子は、前記正にバイアスされる電極および前記選択的にバイアスされる電極の少なくとも１つにより収集される、請求項１２に記載の方法。
20. イオンビーム測定装置であって、
    前記イオンビームを受ける一の開口と、
    前記イオンビーム内の一の電流、および、一のレベルのエネルギー汚染の１つを選択的に測定する複数の電極を含む一の測定デバイスと、
    一のコレクタと、
    を含むイオンビーム測定装置。

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