JP5607153B2 - イオン注入装置および方法 - Google Patents
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Description
本出願は、Rydingらの米国特許出願第12/494,268号「Ion Implantation Apparatus and Method for Fluid Cooling」、Glavishらの米国特許出願第12/494,270号「Ion Implantation Apparatus and Method」、Glavishらの米国特許出願第12/494,272号「Ion Source Assembly For an Ion Implantation Apparatus and Method of Generating Ions Therein」、Rydingらの米国特許出願第12/494,269号「Ion Implantation Apparatus」に関連し、各々が、本出願とともに同日付で出願され、本出願の譲受人によって所有され、参照により本明細書に組み込まれる。
屈曲磁場の調整が、画像空間の光線を新しい場所に移動させる場合、
図11は、実線の線形縁126および128を有するとして均一磁場領域を示すが、事実、これらの縁には漏れ磁場が存在する。均一磁場領域125は、極の間を通過するビームの小次元(y)に対応するように、それらの間に間隔を有してリボンビームの上方および下方に位置付けられる、対応して形状が決定される磁極によって形成されるであろう。磁極部品の入射口縁および出射口縁で、漏れ磁場は、x方向に、2つの極の間の中央平面の上方および下方に磁場成分を有し、これらの縁を成す領域の中の磁場のx成分の比率は、磁場領域に入る(または出る)ビームと、極縁の法線との間の角度αに依存することが確認できる。
a) 少なくとも100mmの主要断面寸法のリボンビームに対応し、リボンビームをリボンの平面の中で屈曲すること。
b) 所望のイオンよりも、(2)1/2倍以上、高いまたは低いmv/e値を有するイオンを、所望のビームイオンから、空間的に分解するように、ビームに対して十分な全体的屈曲を提供すること。一実施形態において、この分解能は、電磁石構造体の到達範囲、すなわち、電磁石の出射口開口板によって達成される。しかしながら、不要なイオンがターゲットの基板に到達することを回避するために、加速器スタックの出射口開口部の前でこの分解能が達成されることが重要である。
c) 電磁石構造体の磁極部品は、均一磁場領域の縁に、領域を提供するように形状が決定され、これらは、ホイール軸からの半径距離Rを用いてウエハ速度の依存性に対して注入ホイール上のウエハでドーズ量補正を提供するよう、x方向に、出射リボンビームの密度を調整するように形状が決定される。
d) 上記のc)と同時に、電磁石構造体内の漏れ磁場特性は、ビームに対して実質的に垂直である出射ビームに対して横方向の平面内のy方向に、加速器スタック18の入力物体焦点に近接した場所で、出射ビームが焦点を合わせるように適合される。
Claims (16)
- 平面状のワークピースであって、各々が前記ワークピースの平面内に最小幅(a)を有するワークピースに、イオンを注入するためのイオン注入装置であって、
真空チャンバと、
動作中、50mA以上のビーム電流および200keV以上のビームエネルギーを有する、注入のためのイオンのビームを形成するように前記真空チャンバの中に配置されるイオンビーム発生器であって、前記ビームは、注入場所に方向付けられている、イオンビーム発生器と、
前記真空チャンバにおいて軸の周囲を回転するために装着されるワークピース支持ホイールとを備え、
前記ワークピース支持ホイールは、前記ワークピース支持ホイールの外周の周囲に共通半径で位置付けられる複数のワークピース支持体を有し、それによって、前記ワークピース支持ホイールが回転すると、前記ワークピース支持体上のワークピースが、前記ワークピース支持ホイールの外周によって画定される円形走査経路に沿って前記注入場所を連続して通過し、
前記ワークピース支持ホイールは、前記外周で50×a以上である円周を有し、50以上の前記ワークピース支持体を有し、
前記ワークピース支持ホイールは、前記軸の周囲で回転するために装着されるハブを有し、
前記ワークピース支持体を提供する連続外周アニュラスと、
前記軸に垂直なホイールの平面内の前記ハブを中心とした、前記アニュラスのための支持を提供する複数のスポークと、をさらに備え、
前記スポークは各々、前記アニュラスの周囲に円周方向の圧迫を加え、前記アニュラスのための前記支持を提供するように、前記ハブと前記アニュラスとの間で引張状態にある、イオン注入装置。 - 前記イオンビーム発生器は、H+イオンを含有する前記ビームを形成する、請求項1に記載のイオン注入装置。
- 前記ワークピース支持体は、その上の前記ワークピースのためにそれぞれのヒートシンクを提供するように配置され、前記支持ホイールは、前記ヒートシンクを冷却するための冷却流体を供給する冷却流体流路を含む、請求項1に記載のイオン注入装置。
- 各前記それぞれのヒートシンクから、少なくとも200Wのレートで熱を除去するために、前記冷却流体流路に冷却流体を供給するように接続される冷却システムを含む、請求項3に記載のイオン注入装置。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記アニュラスとの間で軸方向の剛性を提供するように、前記ホイールの平面に対して角度を成す線に沿って引張される、請求項1に記載のイオン注入装置。
- 各スポークは、前記ハブと前記アニュラスとの間で前記スポークの長さを調整するための張力調整器を有する、請求項1に記載のイオン注入装置。
- 前記ワークピース支持体は、その上のワークピースのためにそれぞれのヒートシンクを提供するように配置され、前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ヒートシンクを冷却するために、前記ハブと前記外周アニュラスとの間で冷却流体を運搬するように管状である、請求項1に記載のイオン注入装置。
- 複数の平面状ワークピースにイオンを注入するイオン注入工程を実施するためのイオン注入装置であって、
真空チャンバと、
前記注入工程の間、注入するためのイオンのビームを形成するように前記真空チャンバ内に配置されるイオンビーム発生器であって、前記ビームは、注入場所に方向付けられている、イオンビーム発生器と、
前記真空チャンバにおいて軸の周囲で回転するために装着されるワークピース支持ホイールであって、前記支持ホイールは、前記ホイールの外周の周囲に位置付けられる複数のワークピース支持体を有し、それによって、前記ホイールを回転すると、前記支持体上のワークピースは前記注入場所を連続して通過し、前記ワークピース支持ホイールは、前記軸の周囲で回転するために装着されるハブと、前記ワークピース支持体を提供する連続外周アニュラスと、前記軸に対して垂直なホイールの平面内で前記ハブを中心とした前記アニュラスのために支持を提供する複数のスポークとを有し、前記スポークは各々、前記アニュラスの周囲に円周方向の圧迫を加え、前記アニュラスのための前記支持を提供するように、前記ハブと前記アニュラスとの間で引張状態にある、ワークピース支持ホイールとを備える、イオン注入装置。 - 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記アニュラスとの間で軸方向の剛性を提供するように、前記ホイールの平面に対して角度を成す線に沿って引張される、請求項8に記載のイオン注入装置。
- 各スポークは、前記ハブと前記アニュラスとの間で前記スポークの長さを調整するための張力調整器を有する、請求項8に記載のイオン注入装置。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記外周アニュラスとの間で冷却流体を運搬するように管状である、請求項8に記載のイオン注入装置。
- 平面状の単結晶ワークピースから半導体材料の薄膜を剥離するためのイオン注入方法であって、
50mA以上のビーム電流を有する前記イオンのビームを使用して、200keV以上の注入エネルギーで前記ワークピースの表面に均一に低質量イオンを注入するステップを含み、
少なくとも50の前記ワークピースが、ワークピース支持ホイールの外周の周囲に共通の半径で装着され、前記ワークピース支持ホイールは、前記平面状のワークピースの最小幅の少なくとも50倍の円周を前記外周に有し、
前記ワークピース支持ホイールは、前記ワークピースが前記イオンの前記ビームを円形走査経路で連続して通過するように回転し、
前記ワークピースは、連続外周アニュラスの周囲に装着され、前記連続アニュラスは、前記アニュラスの周囲に円周方向の圧迫を生じるように、前記アニュラスを前記ハブに接続するスポークに引張を加えることによって、前記ワークピース支持ホイールを形成するホイールハブ上で支持される、方法。 - H+イオンが注入される、請求項12に記載の方法。
- 前記ワークピースは各々、少なくとも200Wのレートで注入中に冷却される、請求項12に記載の方法。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、前記ハブと前記アニュラスとの間で軸方向の剛性を提供するように、前記支持ホイールの平面に対して角度を成す線に沿って前記ハブと前記アニュラスとの間で引張される、請求項12に記載の方法。
- 前記スポークのうちの少なくともいくつかは、管として形成され、前記ワークピースを冷却するために、冷却流体が、前記管状のスポークに沿って前記ハブと前記アニュラスとの間を通る、請求項12に記載の方法。
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