JP5399074B2 - リボン状イオンビームの成形装置およびその方法 - Google Patents

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関連出願

本特許出願は、２００５年１１月１５日に出願された米国特許仮出願第６０／７３６，２９３号の優先権を主張する、２００６年４月２８日に出願された米国特許出願第１１／４１３、５７０号の部分継続出願であり、それら全体を引用によってここに含む。

本開示は、概ね、イオン注入に関し、より詳しくは、リボン状イオンビームの成形技術に関する。

半導体製造において、材料の導電性を選択的に変えるためにイオン注入装置が幅広く用いられている。典型的なイオン注入装置では、イオン源から生じたイオンは、１つ以上の分析マグネット、および、複数の電極を含む一連のビームライン構成要素を通じて導かれる。分析マグネットは、望ましいイオン種を選択し、コンタミネーションおよび不適当なエネルギーを有するイオンを除去して、ターゲットウェーハにおけるイオンビームの品質を調整する。適切な形状の電極は、イオンビームのエネルギーおよび形状を補正するのに用いられ得る。

図１は、イオン源１０２、引出電極１０４、９０度マグネットアナライザ１０６、第１の減速（Ｄ１）ステージ１０８、７０度マグネットアナライザ１１０、および、第２の減速（Ｄ２）ステージ１１２を含む既知のイオン注入装置１００を示す。Ｄ１およびＤ２減速ステージ（減速レンズとしても知られる）は、それぞれ、イオンビームが通過する定められたアパーチャを有する複数の電極を含む。これら複数の電極に異なる電位の組み合わせを印加することにより、Ｄ１およびＤ２減速レンズは、イオンエネルギーを操作し、ターゲットウェーハに望ましいエネルギーのイオンビームを照射することができる。

上記Ｄ１およびＤ２減速レンズは、一般的に、静電三極管（四極管）減速レンズである。図２は、従来の静電三極管減速レンズ２００の斜視図である。静電三極管減速レンズ２００は、複数の入口電極２０２（「ターミナル電極」とも呼ばれる）と、複数の抑制電極２０４（または「集束電極」）と、複数の出口電極２０６（「接地電極とも呼ばれるが、必ずしも接地されない」）との３組の電極を含む。従来の静電三極管減速レンズは、四極管レンズ抑制電極２０４と出口電極２０６との間に抑制電極（または集束電極）の追加の組を有することを除けば、静電三極管減速レンズ２００と同様である。

静電三極管減速レンズ２００では、それぞれの電極の組が（例えば、ビーム方向に沿った＋Ｚ方向に）イオンビーム２０を通過させる空間を有する。図２に示すように、電極の各組は、同じ電位を共有するよう互いに電気的に結合された２つの導電片を含み得る。あるいは、電極の各組は、イオンビーム２０を通過させるアパーチャを有する一枚構造であってもよい。そのような電極の各組は、事実上、単一の電位を有する単一の電極となる。説明を簡単にすべく、電極の各組は、単数とみなす。すなわち、複数の入口電極２０２は、１つの入口電極２０２とし、複数の抑制電極２０４は、１つの抑制電極２０４とし、複数の出口電極２０６は、１つの出口電極２０６とする。

動作中、入口電極２０２、抑制電極２０４、および、出口電極２０６は、イオンビーム２０のエネルギーが以下のように操作されるよう、別々にバイアスされる。イオンビーム２０は、入口電極２０２を介し静電三極管減速レンズ２００に入り、例えば、１０乃至２０ｋｅＶの初期エネルギーを有し得る。イオンビーム２０のイオンは、入口電極２０２と抑制電極２０４との間で加速され得る。抑制電極２０４に到達すると、イオンビーム２０は、例えば、ほぼ３０ｋｅＶかそれより高いエネルギーを有し得る。抑制電極２０４と出口電極２０６との間では、イオンビーム２０のイオンは、一般的に、ターゲットウェーハのイオン注入に用いられるのに近いエネルギーまで減速され得る。したがって、イオンビーム２０は、静電三極管減速レンズ２００を出るとき、例えば、ほぼ３乃至５ｋｅＶまたはそれより低いエネルギーを有し得る。

静電三極管減速レンズ２００におけるイオンエネルギーに著しい変化があると、イオンビーム２０の形状に相当な影響を及ぼし得る。図３は、静電三極管減速レンズ２００の上面図を示す。周知のように、空間電荷効果は、高エネルギーイオンビームより低エネルギーイオンビームにおいて顕著に見られる。したがって、イオンビーム２０が入口電極２０２と抑制電極２０４との間で加速される場合、イオンビーム２０の形状にはほとんど変化が見られない。しかしながら、抑制電極２０４と出口電極２０６との間でイオンエネルギーが大幅に低下すると、イオンビーム２０の辺部は、ＸおよびＹ両次元に広がる傾向にある。その結果、相当数のイオンがターゲットウェーハに到達する前に失われ、イオンビーム２０の有効線量は減少する。

静電三極管レンズにおける上記空間電荷効果を抑制しようと試みられてきた。１つの方法としては、静電三極管減速レンズにおける各電極に、当業者にはよく知られているピアスジオメトリが導入される。すなわち、静電三極管レンズ内部の電界がイオンビームの辺部で空間電荷拡散効果を打ち消す集束力を生成するよう、各電極は、その先端を定められた角度に曲げられる。しかしながら、この方法では、イオンビーム形状を制御する上で、ある程度の成果を得られるに過ぎない。形状が変化してもなお、各電極は、単一の電位でバイアスされた１つの導電片のままである。その結果、イオンビームの辺部における集束力の生成は、電極に印加される全体の電位により抑制される。さらに、電極のある特定の形状は、１つの特定のビーム形状のみの調整、または、そのイオンビームの調達に役立つ。

上記に鑑み、上記欠点および短所を克服する静電レンズを提供する技術が望まれる。

リボン状イオンビームを成形する技術が開示される。１つの特定の例示的実施形態では、本技術は、リボン状イオンビームを成形する装置として実現し得る。装置は、長辺部および短辺部を備えるアパーチャを有しており、リボン状イオンビームはアパーチャを通過し、アパーチャの長辺部に沿って静電レンズの電極が設けられており、アパーチャの短辺部に沿って複数の集束要素が設けられており、各集束要素が個別にバイアスされ、電極と独立してバイアスされ、かつ、向きを定められることにより、リボン状イオンビームが成形される。

この特定の例示的実施形態の他の側面によれば、少なくとも１つの集束要素は、リボン状イオンビームに対応して成形された等電位境界を定める湾曲表面を有し得る。少なくとも１つの集束要素は、楕円表面を有し得る。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、少なくとも１つの集束要素は、リボン状イオンビームに対する等電位境界を定める湾曲辺を有し得る。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、少なくとも１つの集束要素を回転させることにより、リボン状イオンビームに対する等電位境界の形状を変化させることができる。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、静電レンズは、複数の電極をさらに備え、集束要素の少なくとも１つと複数の電極の少なくとも１つとの間の距離は、調整され得る。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、少なくとも１つの集束要素とアパーチャとの間の距離は、調整され得る。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、複数の集束要素の離間距離は、調整され得る。

この特定の例示的実施形態の他の側面によれば、複数の集束要素は、楕円形のアパーチャを形成する対の集束要素を含み得る。

他の特定の例示的実施形態では、技術は、リボン状イオンビームを成形する方法として実現し得る。この方法は、リボン状イオンビームは長辺部および短辺部を備えており、リボン状イオンビームが通過するアパーチャを有する静電レンズを提供することと、リボン状イオンビームの長辺部に沿って静電レンズの電極を設けることと、リボン状イオンビームの短辺部に沿って、複数の集束要素を設けることと、各集束要素を個別にバイアスし、電極と独立してバイアスし、かつ、向きを定めることにより、リボン状イオンビームを形成することとを含む。

この特定の例示的実施形態の他の側面によれば、少なくとも１つの集束要素は、リボン状イオンビームに対応して成形された等電位境界を定める湾曲表面を有し得る。少なくとも１つの集束要素は、楕円表面を有してもよい。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、少なくとも１つの集束要素は、リボン状イオンビームに対する等電位境界を定める湾曲辺を有し得る。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、方法は、少なくとも１つの集束要素を回転させることにより、リボン状イオンビームに対する等電位境界の形状を変化させることをさらに含んでよい。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、方法は、静電レンズ内に複数の電極を提供し、少なくとも１つの集束要素と複数の電極の少なくとも１つとの間の距離を調整することをさらに含んでよい。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、方法は、少なくとも１つの集束要素とアパーチャとの間の距離を調整することをさらに含んでよい。

この特定の例示的実施形態のさらなる側面によれば、方法は、複数の集束要素の離間距離を調整することをさらに含んでよい。

この特定の例示的実施形態の他の側面によれば、複数の集束要素は、楕円形のアパーチャを形成する対の集束要素を含み得る。

さらなる他の特定の例示的実施形態では、技術は、少なくとも１つのプロセッサによって読み取られることにより該少なくとも１つのプロセッサに上記方法を実行するコンピュータプロセスを実行させる命令からなるコンピュータプログラムを伝送する少なくとも１つの搬送波によって表される少なくとも１つの信号として実現し得る。

さらなる他の特定の例示的実施形態では、技術は、少なくとも１つのプロセッサによって読み取られることにより該少なくとも１つのプロセッサに上記方法を実行するコンピュータプロセスを実行させる命令からなるコンピュータプログラムを格納する少なくとも１つのプロセッサ可読キャリアとして実現し得る。

他の特定の例示的実施形態では、技術は、リボン状イオンビームを成形する方法として実現し得る。方法は、長辺部および短辺部を備えるアパーチャの長辺部に沿って静電レンズの電極を設けることと、アパーチャの短辺部に沿って複数の集束要素を設けることと、各集束要素を個別にバイアスし、電極と独立してバイアスし、かつ、向きを定めることにより、成形された等電位境界を定めることと、リボン状イオンビームにアパーチャを通過させることとを含む。

以下、添付の図面に示されるように、例示的実施形態を参照して本開示をさらに詳細に説明する。本開示は、例示的施形態を参照して説明されるが、それに制限されないと理解されたい。本願明細書中の教示に接する機会のある当業者であれば、他の使用分野のみならず、追加的な実装、修正、実施形態も理解できるであろうし、それらは、本願明細書中に記載される本開示の範囲に含まれ、本開示の重要な有用性に関する。

本開示のより完全な理解を促すべく、添付の図面を参照されたい。同様の構成要素には、同様の参照符号が付される。これらの図面は、本発明を限定するよう解釈されるべきでなく、単なる例と意図される。

従来のイオン注入装置を示す。

従来の静電三極管レンズとそれが抱える課題を示す。

本開示の一実施形態における静電三極管レンズの斜視図である。

本開示の一実施形態における静電レンズの上面図である。

本開示の一実施形態における他の静電レンズの上面図である。

本開示の一実施形態におけるさらなる静電レンズの斜視図である。

本開示の一実施形態におけるさらなる静電レンズの斜視図である。

従来技術の静電三極管レンズにおける等電位面を示す。

従来技術の静電レンズにおける等電位プロフィールを示す。

本開示の一実施形態における複数の集束要素を有する典型的な静電三極管レンズを示す。

本開示の一実施形態における複数の集束要素を有する他の典型的な静電レンズを示す。

本開示の一実施形態における対の楕円集束要素を有する典型的な静電レンズを示す。

本開示の一実施形態におけるセグメント化された抑制電極、および、対の楕円集束要素を有する典型的な静電レンズを示す。

本開示の一実施形態における複数の集束要素を有する他の典型的な静電レンズを示す。

本開示の実施形態は、１つ以上のセグメント化された抑制電極を有する改良型静電レンズを示す。それらの電極は、それぞれ個別にバイアスされる複数のセグメントを含み、それによって、イオンビームのエネルギーおよび形状を柔軟かつ有効に操作し得る。

図４を参照すると、本開示の一実施形態に従う静電レンズ４００の斜視図が示されている。静電レンズ４００は、従来の静電三極管レンズと幾分似通っており、入口電極４０２、および、出口電極４０６を含み得るが、単一の抑制電極ではなく、入口電極４０２と出口電極４０６との間に複数の電極（まとめて「抑制電極４０４」と称する）を含んでよい。換言すると、単一の抑制電極だったものは、静電レンズ４００内に望ましい電界を生成するよう個別に位置決めされてバイアスされ得る複数の電極（またはセグメント）にセグメント化されてよい。典型的な静電レンズ４００では、抑制電極４０４は、中心電極４０４ａ、および、２つのサイド電極４０４ｂ、４０４ｃという３つの電極にセグメント化されるか、あるいは、これら３つの電極を含み得る。サイド電極４０４ｂおよび４０４ｃは、中心電極４０４ａと対称的に位置決めされてよい。入射するイオンビームの形状、および、望ましい形状変化次第で、入口電極４０２と抑制電極４０４との間のギャップ４０３は、定められた曲率を有する輪郭を有し得る。同様に、抑制電極４０４と出口電極４０６との間のギャップ４０５も、定められた曲率を有する輪郭を有し得る。

図５は、本開示の一実施形態における静電レンズ４００の上面図を示す。イオンビーム４０は、入口電極４０２を通り静電レンズ４００に入る。イオンビーム４０は、ｙ方向の高さよりｘ方向の幅の方が大きいリボン状イオンビームであってよい。イオンビーム４０は、例えば、ほぼ１０乃至２０ｋｅＶの初期エネルギーを有し得る。イオンビーム４０が主に正イオンからなると仮定すると、入口電極４０２は、入射イオンビーム４０と同じまたは同様の電位でバイアスされてよく、セグメント化された抑制電極４０４の中心電極４０４ａは、入口電極４０２よりかなり低い電位でバイアスされ得る。例えば、一実施形態によれば、入口電極４０２は、２２ｋＶでバイアスされてよく、中心電極４０４ａは、−１１ｋＶでバイアスされてよい。その結果、強い電界が生じ、正イオンは、入口電極４０２から抑制電極４０４へと向かうにしたがい加速されていく。出口電極４０６は、イオンビーム４０を受けるターゲットウェーハと同じまたは同様の電位でバイアスされる。例えば、この実施形態では、出口電極４０６は、グラウンド電位でバイアスされ、イオン４０をほぼ３乃至５ｋｅＶまたはそれより低いエネルギーまで減速させる。他の実施形態では、入口電極４０２は、−１２ｋＶでバイアスされ、セグメント化された抑制電極４０４の中心電極４０４ａは、−２ｋＶでバイアスされ、出口電極４０６は、グラウンド電位でバイアスされ得る。その結果、ほぼ１５ｋｅＶの初期エネルギーをもつイオンビーム４０は、減速レンズ４００を出ると即座にほぼ３ｋｅＶまで減速され得る。また、サイド電極４０４ｂおよび４０４ｃは、中心電極４０４ａとは別に位置決めおよび／またはバイアスされ、イオンビーム４０の形状に望ましい補正をもたらす。イオン注入装置における特定の用途（例えば、図１に示すＤ１またはＤ２減速レンズなど）により、静電レンズ４００は、イオンビーム４０の広がり角を調整するか、または、イオンビーム４０の幅を変更するか、あるいは、どちらも行うようにできる。それに応じて、サイド電極４０４ｂおよび４０４ｃは位置決めされてバイアスされる。この実施形態における静電レンズ４００の主な目的は、イオンビーム４０の広がり角を小さくすることである。したがって、サイド電極４０４ｂおよび４０２ｃは中心電極４０４ａと同じ面に配置され、中心電極４０４ａと対称的に位置決めされる。サイド電極４０４ｂおよび４０４ｃは、どちらも−８．５ｋＶでバイアスされ、それによって空間電荷の非集束効果を補償する集束力がイオンビーム４０の辺部に沿って生じる。その結果、イオンビーム４０は、抑制電極４０４および出口電極４０６との間で減速された後、少し広がるかまたはまったく広がらない。さらに、電極の曲率は、集束または非集束力を生じさせるよう、（例えば、ギャップ４０３および４０５における）電界を望みどおりにさらに調整することができる。

説明の便宜上、静電レンズ４００の各電極における上下の部分は、同じ形状で同じバイアスを取るとしていることに留意されたい。しかしながら、これは、イオンビームが対称であるかまたはｙ方向に広がらない場合のみ必要とされる事柄である。本願明細書中に記載される静電レンズ技術は、ｘ方向にもｙ方向にも適用され得る。また、静電四極管レンズにおける抑制電極のいずれかまたは両方とも本願明細書中に記載されるようにセグメント化され得る。

図６は、本開示の一実施形態に従う静電レンズ６００の上面図を示す。静電レンズ６００は、入口電極６０２、抑制電極６０４、および、出口電極６０６を含み得る。なお、抑制電極６０４は、中心電極６０４ａ、および、４つのサイド電極６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄ、６０４ｅの５つのセグメントを含む。サイド電極は、中心電極６０４ａと同じ平面内にあってよい。サイド電極６０４ｂおよび６０４ｃは、中心電極６０４ａと対称的に位置決めされてよい。同様に、サイド電極６０４ｄおよび６０４ｅは、中心電極６０４ａと対称的に位置決めされてよい。中心電極６０４ａが入口電極６０２に対しバイアスされることにより、入射するイオンビーム６０は加速され、また、中心電極６０４ａが出口電極６０６に対しバイアスされることにより、そのイオンビーム６０は減速される。一実施形態によれば、サイド電極６０４ｂおよび６０４ｃは、中心電極６０４ａにおける電位とは別の第１の電位を共有し得る。同様に、サイド電極６０４ｄおよび６０４ｅは、第１の電位とは別の第２の電位、または、中心電極６０４ａの電位を共有してもよい。

図４、５に示される３セグメント構造、および、図６に示される５セグメント構造のどちらにおいても、個別にバイアスされる電極に印加される実際の電位は、数学的モデルに基づきコンピュータで決定されるか、または、バイアス電圧の調整および角度応答関数の測定を繰り返すことにより実験的に決定される。あるいは、バイアス電圧の決定において、コンピュータによる方法、および、実験的方法を組み合わせてもよい。一実施形態によれば、計算時間または調整時間を節約すべく、抑制電極のセグメント数は増やさないことが望ましい。

図７は、本開示の一実施形態に従う静電レンズ７００の斜視図である。静電レンズ７００は、入口電極７０２、抑制電極７０４、および、出口電極７０６を含み得る。抑制電極７０４は、中心電極７０４ａおよびエンド電極７０４ｂを含み得る。中心電極７０４ａが第１の電位でバイアスされる一方で、エンド電極７０４ｂは、第２の電位でバイアスされ得る。一実施形態によれば、このような構成は、図１に示すようなＤ２減速レンズでも用いられ得る。イオンビームは、Ｄ１減速レンズのときよりＤ２減速レンズのときのほうがより広く高くなり得る。イオンビームの幅、および、広がり角の両方を調整することが望ましいかもしれない。適切にバイアスされたエンド電極７０４ｂは、イオンビームの幅および広がり角を小さくするために必要な集束力を提供し得る。また、エンド電極７０４ｂは、不必要な電磁妨害を遮断する。

図８は、本開示の一実施形態における静電レンズ８００の斜視図である。静電レンズ８００は、入口電極８０２、抑制電極８０４、および、出口電極８０６を含み得る。抑制電極８０４は、中心電極８０４ａと、サイド電極８０４ｂおよび８０４ｃと、エンド電極８０４ｄとを含み得る。静電レンズ７００と比べ、静電レンズ８００は、さらにサイド電極８０４ｂおよび８０４ｃを含むので、電界を成形する能力はより高くなる。一方、追加のサイド電極８０４ｂおよび８０４ｃは、対応する追加変数も意味してよい。

本開示のさらなる実施形態によれば、イオンビームの１つ以上の辺部に沿って集束要素を提供することが利点となり得る。これら集束要素は、個別にまたは別々に位置決めされ、向きを定められ、および／またはバイアスされることにより、イオンビームのさらなる成形に役立つ。各集束要素は、従来の静電レンズに付随する電界変調により生じる広がり、または、他のイオンビーム輸送問題を解消すべく、イオンビームに対する等電位境界の形を定めてよい。本開示の実施形態における集束要素の実装は、リボン状イオンビームの成形にとりわけ有益であり得る。

上記のように、リボン状イオンビームの輸送は、重要な技術的課題である。リボン状イオンビームは、ウェーハ面において、変化量が０．５度を下回る角均一性と共に変化量が１％を下回る線量均一性を要求される。低エネルギー（例えば１ｋｅＶを下回る）イオンビームでは、空間電荷効果が原因でこれらの厳しい要求を達成するのが難しい。低エネルギーイオンビームの輸送を向上させるべく減速処置が採られたとしても、従来の静電減速レンズは、通常、レンズの主電極の辺部に沿い、電界変調の影響を受ける。

図９および１０は、リボン状イオンビームの輸送に影響を及ぼす典型的な電界変調を示す。図９は、従来の静電三極管レンズ９００における等電位面を示す。従来技術の静電三極管レンズ９００は、入口電極９０２、抑制電極９０４、および、出口電極９０６を含む。リボン状イオンビーム９０は、電極により定められるアパーチャを通過し得る。従来の設定では、等電位面９２（例えば、抑制電極９０４と出口電極９０６との間）、および、イオンビーム９０の中心付近は、膨らむ傾向にあるが、基本的には平行である。しかしながら、イオンビーム９０の辺部に沿った等電位面９４は、さらに膨らむ可能性があり、かなりの電気力をＸ軸方向に生じる。

図１０は、２つの電極１００２および１００４を有する従来技術の静電レンズにおける等電位プロフィールを示す。複数の等電位線１０００は、電極１００２および１００４に対して示される。（Ｚ軸に沿った）電極１００２および１００４の中心付近では、複数の等電位線１０００は、互いに平行であり、Ｘ方向には電界成分を生じない。しかしながら、等電位線の１つが電極１００２および１００４の辺部に近づくにつれ、電界のＸ成分（Ｅｘ）は、Ｚ成分（Ｅｚ）に関しますます顕著になってくる。電界のＸ成分は、リボン状イオンビームに対する空間電荷効果をさらに増長させる傾向があり、イオンビームにおける均一性の問題ばかりでなく並列性の問題も生じ得る。

静電レンズにおける上記電界変調を克服すべく、イオンビームの辺部に沿って１つ以上の集束要素を導入することが望ましく、それぞれの集束要素は、イオンビームに対応して成形された等電位境界を定める。

図１１は、本開示の一実施形態における複数の集束要素を有する典型的な静電三極管レンズ１１００を示す。静電三極管レンズ１１００は、入口電極１１０２、抑制電極１１０４、および、出口電極１１０６を含み得る。これらの電極は、リボン状イオンビーム１１４０の通過を許容する実質的に矩形のアパーチャ１１６０を定め得る。アパーチャ１１６０の短いほうの辺部に沿い、１つ以上の集束要素（例えば１１０８、１１１０、および、１１１２）が位置決めされてよく、通常は、イオンビーム伝搬方向に延在する。ここでは、説明の目的で３対の集束要素１１０８、１１１０、および、１１１２が示されているが、集束要素の数、サイズ、形状、配置、および／または、向きは、特定のビーム成形のニーズによってかなり変化し得る。また、各集束要素は、その物理的特徴（例えば、サイズ、形状、位置、および／または、向き）とあいまってその電位がイオンビーム１１４０と対向する等電位境界を成形できるよう、個別にバイアスされる。このような１つ以上の成形された等電位境界は、必要に応じてイオンビーム１１４０をまとめて成形し得る。

本開示の実施形態によれば、各要素に適用される電気バイアスは、各要素の物理的特徴の１つ以上と同様に、望ましい等電位境界を成形すべく調整され得る。例えば、集束要素は、表面または辺部の曲率がある程度調整されるような可撓性金属シートでできていてもよい。２つの集束要素の相対距離は、調整され得る。集束要素は、ビーム伝搬方向（すなわちＺ方向）に沿い、または、ビーム面と垂直に（すなわちＹ方向）イオンビーム１１４０に近づくかあるいはイオンビーム１１４０から遠ざかってよい（すなわちＸ方向）。集束要素は、イオンビーム１１４０と異なる向きで回転されるかまたは傾けられてよい。集束要素に関するいくつかのまたはすべての物理的特徴の調整は、機械的作動を必要とする。しかしながら、上記説明は、固定の物理的特徴を有する集束要素の使用も含み得る。

当業者であれば、個別に成形された等電位境界を提供すべく多数の集束要素を用いるという概念は、集束要素の選択および構成に無数のバリエーションをもたらすことになり得ると理解できよう。図１２乃至１５は、リボンビームを成形する集束要素を実装するいくつかの典型的なオプションを示す。これらの図には、便宜上、一組の主電極（すなわち１２０２、１３０２、１４０２、および、１５０２）のみが示される。一組の主電極は、必ずしも三極管レンズの抑制電極であるとは限らない。集束要素は、静電レンズにおけるどの電極要素と共に実装されてもよい。例えば、一対の集束要素は、一組の接地電極の一部として構成されることにより、この接地電極付近をイオンビームが通過する際に該ビームの成形を助けることができる。

図１２は、本開示の一実施形態における複数の集束要素を有する典型的な静電レンズ１２００を示す。この静電レンズ１２００は、リボン状イオンビーム１２４０の通過を許容する一組の主電極１２０２を含み得る。イオンビーム１２４０の辺部に沿い、対の集束要素１２０４、１２０６、および、１２０８が提供される。集束要素１２０４は、１２０４ａ、および、１２０４ｂへとさらにセグメント化され得る。各セグメントは、個別に向きを定められてバイアスされることにより、セグメント化されていない対の集束要素より精緻な等電位境界を生じ得る。

図１３は、本開示の一実施形態における一対の楕円集束要素１３０４を有する典型的な静電レンズ１３００を示す。集束要素１３０４は、一組の主電極１３０２間で、リボン状イオンビーム１３４０のいずれかの側に沿って位置決めされ得る。各集束要素１３０４は、イオンビーム１３４０と対向する楕円表面（あるいは同様のまたは他の定められた輪郭を有する表面）を有し得る。楕円表面は、電界に不必要な乱れを生じさせることなく、主電極１３０２間で外側に膨らむ等電位面に適応することができる。集束要素１３０４の配置または向きは、図１３で示されるものに限定されない。例えば、集束要素１３０４は、イオンビーム１３４０の経路に沿い（すなわち＋Ｚ方向）さらに下流に位置決めされるかまたは移動してよい。一実施形態によれば、集束要素１３４０のいずれかまたは両方は、縦軸１３０６の周りを回転するようヒンジ結合されてよく、それによって、イオンビーム１３４０に対向する等電位境界の有効曲率を変化させる。

図１４は、本開示の一実施形態における、セグメント化された抑制電極１４０２と対の楕円集束要素１４０４とを有する典型的な静電レンズ１４００を示す。すなわち、集束要素１４０４は、上記セグメント化された抑制電極の技術と共に実装され得る。集束要素１４０４は、主にイオンビーム（図示せず）の辺部に成形された等電位境界を提供し得る。抑制電極１４０２における個別にバイアスされたセグメントは、イオンビームの主減速電位をもたらすだけでなく、イオンビームの中心部から辺部への電界の移動を円滑にすることもできる。

図１５は、本開示の一実施形態における複数の集束要素１５０４を有する他の典型的な静電レンズ１５００を示す。各集束要素１５０４は、リボン状イオンビーム（図示せず）の短いほうの辺部に沿って位置決めされる湾曲したバーであってよい。図に示すように、湾曲した集束要素１５０４のアレイは、Ｚ方向に沿って配列されてよい。個別にバイアスされる集束要素１５０４により、減速したリボン状イオンビームは、減速電界が正および負のＸ方向のどちらにおいても無限の長さであるかのように動作する。

上記のような本開示におけるリボン状イオンビームを成形する技術は、一般的に、入力データを処理し、出力データを生成することをある程度含むことにここで注目されたい。この入力データの処理および出力データの生成は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装され得る。例えば、特定の電子部品は、上記のような本開示におけるリボンビームの端部に関連する機能を実装するイオン注入装置、あるいは、同様のまたは関連する回路内で用いられ得る。あるいは、格納された命令に従い動作する１つ以上のプロセッサは、上記のような本開示に従うリボン状イオンビームの端部に関連する機能を実装する。このような場合、上記のような命令が１つ以上のプロセッサ可読キャリア（例えば磁気ディスク）に格納されるか、あるいは、１つ以上の信号を介し１つ以上のプロセッサに伝送されることは、本開示の範囲に含まれる。

本開示は、本願明細書中に記載される特定の実施形態によって範囲を限定されない。実際に、当業者にとっては、本願明細書中に記載される実施形態に加え、他のさまざまな実施形態および本開示への修正も上記説明および添付の図面から明らかであろう。したがって、そのような他の実施形態および修正は、本開示の範囲内に含まれるものと意図する。さらに、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実施という状況で説明されてきたが、当業者であれば、その有用性を限定するものではなく、本開示は、いかなる目的のためのあらゆる環境においても有益に実施し得ると理解できよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本願明細書中に記載される本開示の全範囲に鑑みて解釈されるべきである。

Claims (20)

1. リボン状イオンビームを成形する装置であって、
   長辺部および短辺部を備えるアパーチャを有しており、前記リボン状イオンビームは前記アパーチャを通過し、前記アパーチャの前記長辺部に沿って静電レンズの電極が設けられており、前記アパーチャの前記短辺部に沿って複数の集束要素が設けられており、各集束要素が個別にバイアスされ、前記電極と独立してバイアスされ、かつ、向きを定められることにより、前記リボン状イオンビームが成形される、装置。
2. 少なくとも１つの集束要素は、前記リボン状イオンビームに対応して成形される等電位境界を定める湾曲表面を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの集束要素は、楕円表面を有する、請求項２に記載の装置。
4. 少なくとも１つの集束要素は、前記リボン状イオンビームに対する等電位境界を定める湾曲辺を有する、請求項１に記載の装置。
5. 少なくとも１つの集束要素を回転させることにより、前記リボン状イオンビームに対する等電位境界の形状を変化させることができる、請求項１に記載の装置。
6. 前記静電レンズは、複数の電極をさらに含み、少なくとも１つの集束要素と、前記複数の電極の少なくとも１つとの間の距離は、調整できる、請求項１に記載の装置。
7. 少なくとも１つの集束要素と前記アパーチャとの間の距離は、調整できる、請求項１に記載の装置。
8. 前記複数の集束要素の離間距離は、調整できる、請求項１に記載の装置。
9. 前記複数の集束要素は、楕円形のアパーチャを形成する一対の集束要素を含む、請求項１に記載の装置。
10. リボン状イオンビームを成形する方法であって、
    前記リボン状イオンビームは長辺部および短辺部を備えており、前記リボン状イオンビームが通過するアパーチャを有する静電レンズを提供することと、
    前記リボン状イオンビームの前記長辺部に沿って静電レンズの電極を設けることと、
    前記リボン状イオンビームの前記短辺部に沿って、複数の集束要素を設けることと、
    各集束要素を個別にバイアスし、前記電極と独立してバイアスし、かつ、向きを定めることにより、前記リボン状イオンビームを形成することと、
    を含む方法。
11. 少なくとも１つの集束要素は、前記リボン状イオンビームに対応して成形された等電位境界を定める湾曲表面を有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの集束要素は、楕円表面を有する、請求項１１に記載の方法。
13. 少なくとも１つの集束要素は、前記リボン状イオンビームの等電位境界を定める湾曲辺を有する、請求項１０に記載の方法。
14. 少なくとも１つの集束要素を回転させることにより、前記リボン状イオンビームの等電位境界の形状を変化させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記静電レンズに複数の電極を提供することと、
    少なくとも１つの集束要素と前記複数の電極の少なくとも１つとの間の距離を調整することと、
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
16. 少なくとも１つの集束要素と前記アパーチャとの間の距離を調整することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
17. 前記複数の集束要素の離間距離を調整することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
18. 前記複数の集束要素は、楕円形のアパーチャを形成する一対の集束要素を含む、請求項１０に記載の方法。
19. 少なくとも１つのプロセッサ可読キャリアであって、該キャリアは、少なくとも１つのプロセッサに読み取られることができる命令からなるコンピュータプログラムを格納し、前記命令は、請求項１０に記載された前記方法を実行するコンピュータプロセスを少なくとも１つのプロセッサに実行させる、キャリア。
20. リボン状イオンビームを成形する方法であって、
    長辺部および短辺部を備えるアパーチャの長辺部に沿って静電レンズの電極を設けることと、
    前記アパーチャの前記短辺部に沿って複数の集束要素を設けることと、
    各集束要素を個別にバイアスし、前記電極と独立してバイアスし、かつ、向きを定めることにより、成形された等電位境界を定めることと、
    リボン状イオンビームに前記アパーチャを通過させることと、
    を含む方法。

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