JP6741667B2

JP6741667B2 - ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP6741667B2
Application number: JP2017531338A
Authority: JP
Inventors: ヴァンデンバーグ，ボー; レイ，アンディ
Original assignee: Axcelis Technologies Inc
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: TW201633358A; TWI686838B; CN107112184B; WO2016106421A2; KR20170098836A; WO2016106421A3; CN107112184A; JP2017539063A; US20160189928A1; US9711329B2; KR102517465B1

Description

発明の詳細な説明

〔関連出願の参照〕
本願は、「ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるためのシステムおよび方法」（SYSTEM AND METHOD TO IMPROVE PRODUCTIVITY OF HYBRID SCAN ION BEAM IMPLANTERS）というタイトルが付された米国仮出願Ｎｏ．６２／０９６，９７６（２０１４年１２月２６日出願）の優先権およびその利益を主張する。当該出願の全体の内容は、本明細書中において完全に開示されるように、参照によって本明細書に組み込まれる。

〔分野〕
本開示は、一般的には半導体処理システムに関し、より具体的には、イオン注入時におけるイオンビーム設定時間の改善と最適な走査幅とを提供するためのシステムおよび方法に関する。

〔背景〕
半導体産業において、ワークピース（例：半導体基板）に様々な結果をもたらすために、様々な製造プロセスが当該ワークピースに対して施されることが一般的である。例えば、イオン注入等のプロセスは、ワークピース内において特定の特性（例：特定のバルク抵抗、または、ワークピースの誘電体層における限定された拡散率）を得るために、特定のタイプのイオンを注入することよって行われる。

標準的な逐次的な注入プロセスにおいて、単一のワークピースに対して、イオンビームによって一回の注入が行われる。当該イオンビームは、ワークピースに対して概ね前後に走査されるペンシルイオンビームまたはスポットイオンビームであってもよいし、幅広いリボンビームであってもよい。その結果、ワークピースの全体へのイオンの注入またはドーピングが促進される。機械的に走査される注入システムにおいて、ワークピースは、固定されたイオンビームを通過するように高速走査方向に走査されるともに、当該イオンビームに対しての横断方向（例：低速走査方向）により低い速度で移動する。その結果、ワークピースが高速走査方向にイオンビームを通過するたびに、ワークピースの一部または「ストリップ」に効果的に注入を行うことができる。

いわゆる「ハイブリッド」走査型イオンビーム注入システムにおいて、イオンビームは、（例：電気スキャナを用いて）１つの軸に沿って高速走査方向に走査される。その結果、所定の長さ（多くの場合、走査幅と称される）を有する走査リボンビームが規定される。そこで、一般的には、ワークピースは、走査イオンビームを通過するように、当該走査リボンイオンビームに対して概ね垂直である低速走査方向に機械的に走査される。その結果、ワークピースの全体にビームを均一に分布させることができる。走査イオンビームがワークピースを高速走査方向に横断するごとに、走査イオンビームはワークピースの一部または「ストリップ」に対して効果的に注入を行う。この場合、ワークピースにイオンを均一にドーピングするために、イオンビームの走査経路の長さは、ワークピースの直径を超えることが一般的である（一般的に、「オーバーシュート」または「オーバースキャン」と称される）。

イオン注入システムを通じてのワークピースのスループットは、一般的には、イオンビーム利用率（ion beam utilization）の関数である。イオンビーム利用率は、所定の時間に亘ってイオンビームにより出力されるドーパントの総量に対しての、ワークピースに注入されるドーパントの量によって規定される。リボンビームの最適な走査幅を判定（決定）することにより、ハイブリッド走査型イオン注入器におけるイオンビーム利用率を最大化するための試みがなされてきた。但し、１つの問題点は、所定のイオン注入器に対して、リボンビームの走査幅は一般的に固定されていることである。このため、均一な注入を提供するためには、最大サイズのワークピースに対して注入を行えるように、（オーバースキャンの適切な量に応じて）走査幅を十分に広くする必要がある。多くのワークピースは、最大サイズのワークピース（例：概ね円形のワークピース）の直径に比べて、小さい直径を有している。このため、最大サイズのワークピースよりも小さい複数のワークピースに対して、このような長い走査幅を維持することにより、多くの場合、イオンビーム利用率の低下が生じうる。

さらに、従来では、イオンビームは注入設定時にプロファイリングされていた。注入設定においては、容認可能な注入の均一性を提供するために、固定された走査幅がワークピースの全体に対する十分な注入およびオーバーシュートを保証するように、イオンビームのサイズおよび最適な走査幅が判定される。しかしながら、このようなプロファイリングは、１つ以上の分析および／または計算の処理を含んでいることが一般的である。このため、注入設定時間の増加が生じてしまう。注入設定時にイオンビームをプロファイリングするために要する時間の増加は、多くの場合、走査幅の最適化によって実現される注入時間の減少を相殺または打ち消す。このため、ワークピースのスループットに悪影響が生じる。

〔概要〕
本発明は、（ｉ）設定時間、ならびに、（ｉｉ）向上した処理性能および生産性に対して、最小限の影響しか及ぼさないリボンビームの最適な走査幅を判定するための、効果的なシステムおよび方法を提供することによって、従来技術の制限を克服する。そこで、以下では、本発明の複数の態様に対しての基本的な理解を提供するために、簡略的な本発明の概要を示す。本概要は、本発明の広い範囲での概要ではない。本概要は、本発明の主要な点または重要な要素を特定することを意図しているわけでもない。また、本概要は、本発明の範囲を規定することを意図しているわけでもない。本概要の目的は、後述するさらに詳細な説明の序文として、簡略化された形態によって、本発明の一部のコンセプトを示すことにある。

本発明は、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるシステムおよび方法を全般的に対象としている。ワークピースは、「オーバーシュート」を緩和するように制御された方法によって、走査イオンペンシルビームを通過するように、ある方向に動かされる。ワークピースは、走査イオンビームの幅に対して垂直な第１の方向に移動する。より具体的には、イオンペンシルビームは、高速走査経路に沿って走査され、ほぼ直交する低速走査経路に対して固定された状態となる。ワークピースのサイズおよび／または形状に近似する走査パターンを当該ワークピース上に発生させるために、当該低速走査経路に沿ってワークピースが移動する。このように、注入プロセスは、効率的な方法によって実行される。イオンビームに対するワークピースの相対運動は、既存の走査パターンに対して交互に設けられる１つ以上の付加的なスキャンパターンを、ワークピース上に発生させるように、さらに制御されてもよい。これにより、ワークピースの全体へのイオンの均一な注入が促進される。

本発明の例示的な別の一態様においては、ハイブリッド走査型注入器における最適な走査幅を判定するためのシステムが提供されている。当該システムは、ペンシルイオンビームを抽出するように構成されたイオン源と、質量分解装置と、イオンビーム走査システムとを備えている。イオンビーム走査システムは、いわゆるリボンビームを発生させるために、高速走査方向にイオンを走査するように構成されている。ワークピースは、輸送機構に取り付けられている。当該輸送機構は、リボンビームの奥行きに垂直に当該イオンビームを通過させるように、ワークピースを掃引させるように構成されている。イオン注入システムを制御するための制御システムが、さらに設けられている。線量測定システムは、イオンビームに関連するビーム電流信号を測定し、かつ、当該ビーム電流信号を格納する。

本発明の例示的な別の一態様において、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるための方法が提供される。当該方法は、イオン源からイオンビームを抽出する工程と、イオンビームを質量分解するために当該イオンビームを質量分解システムに向かわせる工程とを含んでいる。当該方法は、リボンイオンビームを規定するためにイオンビームを走査する工程をさらに含んでいる。リボンイオンビームは、ワークピースへの注入を行うための光学系を用いて、当該ワークピースへとさらに向かうように方向付けられる。

さらに別の例示的な態様において、走査イオンビームを調整するための方法は、所望の特性を用いてワークピースに注入を行うために、ビーム電流を判定する。当該方法は、セットアップファラデーを用いて走査ビームを調整する工程と、最適な走査を実現するために、セットアップファラデーから得られた時間信号を用いて走査幅を調整する工程とを含んでいる。当該方法は、所望の注入量に対応する所望の流束の値に応じて光学系を調整する工程と、所望の流束の値が得られた場合に流束分布の均一性をさらに制御する工程と、をさらに含んでいる。一例として、当該方法は、イオンビームの角度分布を測定し、かつ、当該角度分布を制御する工程をさらに含んでいる。

上述の目的および関連する目的を達成するために、本発明は、以下に十分に説明され、かつ、特許請求の範囲において具体的に示された構成を備えている。以下の説明および添付の図面は、本発明の所定の例示的な実施形態を詳細に開示する。これらの実施形態は、本発明の原則において採用されうる様々な方法の一部を例示している。本発明の他の目的、利点、および新たな構成は、図面とともに考慮されることにより、以下の本発明の詳細な説明から、明確になるであろう。

〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の例示的な一態様に基づく、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるためのシステムの概略的な図である。

図２Ａは、本発明の別の例示的な態様に基づく、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器および線量測定システムのワークピース平面に沿った図である。

図２Ｂは、本発明のさらに別の例示的な態様に基づく、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器および線量測定システムのワークピース平面に垂直な視点からの図である。

図３は、本発明の別の例示的な態様に基づくビーム電流の測定を示すグラフである。

図４〜図６はそれぞれ、本発明のさらに別の例示的な態様に基づく、ワークピースに対するイオンビームの様々な位置における、ワークピースおよび線量測定システムの一部のワークピース平面に垂直な視点からの図である。

図７は、本発明の別の態様に基づく、最適な走査幅を判定することにより、ハイブリッド走査型注入器の生産性を向上させるための方法のフロー図である。

図８は、本発明のさらに別の態様に基づく、ハイブリッド走査型注入器に応じた最適な走査幅を判定する方法のフロー図である。

〔詳細な説明〕
本発明は、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるシステムおよび方法を全般的に対象としている。ワークピースは、「オーバーシュート」を緩和させるように制御された方法によって、走査イオンビーム（例：ペンシルイオンビームまたはスポットイオンビーム）を通過するように第１の方向に動かされる。ワークピースは、走査イオンビームの幅方向とは垂直な第１の方向に移動する。より具体的には、イオンビームは、高速走査経路に沿って走査され、ほぼ直交する低速走査経路に対して固定された状態となる。サイズおよび／または形状に近似する走査パターンをワークピース上に発生させるために、当該低速走査経路に沿ってワークピースが移動する。

以降、本発明は、図面を参照して説明される。同様の参照番号は、同様の部材を一貫して参照するために用いられてよい。様々な態様についての説明は単なる例示であると理解されるべきであり、限定的な意味に解釈されるべきではない。以下の記載では、説明のために、様々な具体的な詳細が、本発明に対する十分な理解を与えるために開示されている。但し、本発明はこれらの具体的な詳細がなくとも実施されてよいことは、当業者にとって明白であろう。

図面を参照する。図１は、本開示の様々な態様に基づく、例示的なハイブリッド走査型イオンビーム注入システム１００を示す。ハイブリッド走査型イオンビーム注入システム１００は、例えば、イオン源１０２を備えている。抽出アセンブリ（不図示）は、当該抽出アセンブリへの抽出電圧の印加によって、イオン源から荷電イオンを抽出するように構成されている。一例として、ｎ型の注入の場合には、イオン源１０２の内部に供給されるソース材料は、ボロン、ガリウム、またはインジウムを含んでいてよい。ｐ型の注入の場合には、ソース材料は、ヒ素、リン、およびアンチモン等を含んでいてよい。イオンビーム１０４（例：ペンシルイオンビームまたはスポットイオンビーム）は、イオン源１０２の下流に位置する質量分解装置１０６に入射する。これにより、質量分析されたイオンビーム１０８が規定される。そして、質量分析されたイオンビーム１０８は、イオンビーム走査システム１１０に入射する。当該イオンビーム走査システムは、ビーム幅（例：当該ビーム幅は紙面の奥行方向に進展する）を有するいわゆるリボンビーム１１２を規定するために、質量分析されたイオンビーム１０８を走査するように構成されている。ワークピース１１４は、輸送機構１１６上に取り付けられている。当該輸送機構は、リボンビーム１１２を通過するように、ワークピース１１４を第１の方向１１８に移動させるように構成されている。第１の方向は、例えば、リボンビーム１１２のビーム幅に対して垂直である。

１つの例示的な態様において、リボンビームの集束および位置決めを制御するために、光学システム１２０が設けられている。光学システム１２０の部材は、例えば、イオンビームのパラメータの制御（例：集束および平行化等）を行うために、イオンビーム１０４、１０８、１１２の経路に沿った任意の位置に配置されてよい。一例として、光学システム１２０は、イオンビーム集束・ステアリング部材を備えている。当該イオンビーム集束・ステアリング部材は、例えば、イオンレンズ（例：双極子、４重極、またはより高次のレンズ）およびプリズム（例：双極子磁石、ウィーンフィルタ）である。イオンレンズおよびプリズムは、磁気的なものであってもよいし、電気的なものであってもよいし、磁気的・電気的な組み合わせを用いたものであってもよい。

別の例において、線量測定システム１２２がさらに設けられる。当該線量測定システム１２２は、リボンビーム１１２に関連するビーム電流信号を測定するように構成されている。制御システム１２４は、ハイブリッド走査型イオンビーム注入システム１００の様々な態様を制御するために、さらに設けられている。データ取得システム１２６は、例えば、ハイブリッド走査型イオンビーム注入システム１００の動作に関連するデータを取得、格納、および／または分析し、かつ、当該データを制御器１２４に供給するように構成されている。例えば、データ取得システム１２６は、データ（例：線量測定システム１２２からのビーム電流データ、輸送機構１１６からの位置データ、およびイオンビーム走査システム１１０からのビーム位置データ等）を取得し、当該データを制御器１２４に供給するように構成されている。また、例えば、制御器１２４は、データ取得システム１２６の機能を併有してもよい。

線量測定システム１２２の付加的な部材（例：図２Ａに示されたセットアップファラデー１５０（調整ファラデーとも称される））を交差させるようにリボンビーム１１２を走査することが望まれるイベントにおいて、所望の走査幅をワークピース１１４の幅よりも広くすることにより、セットアップファラデーの幅を、所望の走査幅まで増加させてもよい。あるいは、最適な走査幅に対して、所定または既知のさらなる走査幅が付加されてもよい。リボンビーム１１２の方向におけるセットアップファラデー１５０の幅１５２は、例えば、有限であり、所望の走査幅の代表値である（例：ワークピース１１４の幅と同様である）。

図２Ａおよび図２Ｂは、例示的な線量測定システム２００を示す。ワークピース２０２は、ハイブリッド走査型イオンビーム注入システム（例：図１のハイブリッド走査型イオンビーム注入システム１００）のエンドステーションの内部に配置された輸送システム２０４に取り付けられている。図２Ａおよび図２Ｂの線量測定システム２００は、例えば、セットアップファラデー１５０と、第１のファラデーカップ２０６と、第２のファラデーカップ２０８とを備えている。第１のファラデーカップ２０６および第２のファラデーカップ２０８（「ドーズカップ」（dose cups）とも称される）は、ワークピース２０２の直径２０９にほぼ等しい長さだけ離間している。リボンビーム高さ２１１（例：図１のイオンビーム１０８の直径）を有するリボンビーム２１０は、当該例では矢印２１２によって示されるように、右方向へと掃引される。第１のファラデーカップ２０６および第２のファラデーカップ２０８は、少なくともリボンビームの高さ（例：最大高さ）にほぼ等しい開口高さを有している。

必要に応じて、線量測定システム２００には、第１のファラデーカップ２０６と第２のファラデーカップ２０８との間の距離２１５を制御するように動作可能な機構２１４が設けられている。当該線量測定システムは、様々な直径２０９を有するワークピース２０２に適合するように構成されている。機構２１４は、例えば、線量測定システム２００における第１のファラデーカップ２０６と第２のファラデーカップ２０８との間の距離２１５を制御するように動作可能である、ラインドライブ、ラック・ピニオン、または任意の他の駆動システムを備えている。様々なワークピース２０２は、例えば、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、および４５０ｍｍの幅を有しうる。このため、線量測定システム２００における第１のファラデーカップ２０６と第２のファラデーカップ２０８との間の距離２１５も、同様に変化しうる。本明細書では、線量測定システム２００が２つのファラデーカップ２０６、２０８を備えているものとして説明されているが、当該線量測定システムは、その代わりに、上述の通り配置された任意のビーム電流測定装置を備えていてもよいことに留意されたい。このような変更は全て、本開示の範囲に含まれるものとして考慮されていることに留意されたい。

例えば、リボンビーム２１０の走査幅２１６（例：ワークピースに交差するスポットイオンビームの走査幅）を制限するために、第１のファラデーカップ２０６と第２のファラデーカップ２０８との間の距離２１５は、機構２１４を用いて変更できるように設定されている。これにより、イオンビーム（例：図１の走査スポットイオンビーム１０８）が第１のファラデーカップおよび第２のファラデーカップを通過する場合に、調整ファラデー１５０によって検出されるビーム電流が低減される。図２Ｂに示されるように、２つのファラデーカップ２０６、２０８のそれぞれは、例えば、自身に関連する個別の開口２１８を備えている。そして、機構２１４は、線量測定システム２００の取得領域を変化させ、かつ、各開口を塞ぐように構成されている。これにより、測定されるリボンイオンビーム２１０の幅を制限できる。開口２１８は、ファラデーカップ２０６、２０８のそれぞれに一体化されてもよい。あるいは、開口２１８は、ファラデーカップ２０６、２０８のそれぞれとは個別に設けられてもよい。調整ファラデー１５０によって検出されたビーム電流がほぼ０である場合（例：イオンビーム２１０の全体が、第１のファラデーカップ２０６および第２のファラデーカップ２０８のそれぞれに照射される場合）、走査幅２１６は最適化されたとみなされる。

図３を参照する。グラフ３００は、図４の線量測定システム４００の第１のファラデーカップ２０６によって取得された様々な波形を示す。第１の波形３０２は、例えば、第１のファラデーカップによって測定されたファラデー電流の時間依存性を示す。図４に示されるように、リボンビーム２１０は、矢印２１２によって示されるように、右方向へと走査される。第１のファラデーカップによって測定されたファラデー電流は、第１の波形３０２と同時に生じる破線領域３１０内のある点に存在する。図５の線量測定システム５００のファラデー電流は、リボンビーム２１０の全体が、図示されるように第１のファラデーカップ２０６によって取得される場合、または、第２のファラデーカップ２０８によって取得される場合、図３に示される略最大値３０４に達する。図６に示されるように、例えば、リボンビーム２１０が第１のファラデーカップ２０６から外れるように走査された場合、電流は、下降傾斜上のより低いレベルへと低減され、図３に示される値３０６に至る。値３０６は、ゼロ線３０８に近接している。

走査の１周期において、リボンビーム２１０のファラデー電流は、（例：リボンビームがファラデーカップ２０６または２０８から離れるように、いずれかの方向に走査された期間において）２回ほぼ０に至ることが理解できるであろう。本実施例は、長い時間（リボンビーム２１０に由来する電流が、線量測定システム２００によって取得される期間）に対して、ワークピース２０２と交差する走査幅が大きい場合における状態を示している。但し、短い走査幅、または、線量測定システム２００における第１のファラデーカップ２０６と第２のファラデーカップ２０８との間の距離２１５よりも短い走査幅に関して、線量測定システムによって取得される電流は、ゼロ線３０８まで下降しないであろう。

図７は、本発明の別の例示的な態様に基づき、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるために、イオンビームを調整するための方法７００を示す。ここでは、図１、図２Ａ〜２Ｂ、および図３~図６も参照する。方法７００は、上述の特定を得るために実行されてよい。また、方法７００は、当該特性に基づくイオンビームの生成および／またはビーム処理についての調整を行うために、随意に実行されてもよい。例えば、方法７００は、セットアップ処理の一部分として、および／または、イオン注入時に、実行されてよい。

方法７００は、動作７０２から開始される。動作７０２では、１つ以上の所望の性質（characteristics）またはパラメータに基づく所望の特性（properties）を用いてワークピースに注入を行うために、必要なイオンビーム電流が判定される。例えば、所望の特性は、特に、最適な走査、所望のビーム電流強度、所望の流束（flux）の値、均一な流束、および角度分布を含みうる。動作７０４では、線量測定システム（例：図２Ａ〜図２Ｂの線量測定システム２００）に対して、走査ビーム２１０の調整が行われる。動作７０６では、走査幅は、最適な走査に応じて調整される。そして、動作７０８では、所望の注入量に対応する所望の流束の値に応じて、光学素子が調整される。

一例として、動作７０６は、電流（例：「パルス」の両側において０に至る「パルス」電流）を積算することにより、最適な走査に応じて走査幅を設定する工程を含んでいる。そして、ファラデーカップの所定の幅に応じて、所望の電流についての制限（例：ファラデーカップにおける電流の０％〜５％の範囲にある「ほぼ０」の電流）が選択される。例えば、非ゼロの電流制限を選択することは、ファラデーカップにある程度の電流を残存させるために有益となりうる。ワークピースをオーバースキャンすることが、有益となる場合があるためである。オーバースキャンにより、小サイズのスキャンによって、さらに高い利用率が提供される。さらに、光学素子は、上述のように測定されたパラメータに少なくとも部分的に基づいて、リアルタイムで（即時に）調整されてよいことに留意されたい。

ビーム走査システムが、例えば走査ビーム電流を最大化するために動作している時点において、注入器の光学素子が調整されている場合に、リアルタイムでの走査幅の調整が実行されてよい。この場合、マシン制御システムの閉ループ制御サブシステムは、例えば、ペンシルビームの特性（例：幅）に応じてビーム調整の変更がなされるよりも速く、最適値に応じてビーム幅を調整する。本方法の例示的な実装は、（例：オーバースキャン時において）セットアップファラデーの信号が０に至る時間を増加させるように、注入器の光学素子を調整することによって、走査イオンビームの利用率を最大化する工程を含む。そして、本方法の例示的な実装は、セットアップファラデーの走査ビーム電流を維持または増加させつつ、走査幅を連続的に減少させる工程を含む。所望のビーム電流または最適な走査ビーム電流が得られた場合、調整は終了する。

一例として、動作７０８において所望の流束の値が得られた後に、動作７１０において、流束分布の均一性が調整されてよい。所望流束の分布の均一性が得られた場合、動作７１０において、当該流束分布が調整される。さらに、動作７１２において、角度分布が測定される。動作７１４において、角度分布が適切である、または、容認可能であると判定された場合、調整は完了したと見なされてよい。動作７１４において、角度分布に調整が必要であると判定された場合、動作７１６において角度分布が修正される。動作７１８において、均一性が容認可能であるか否かの判定がなされる。動作７１８において、均一性が容認可能である場合、調整は完了したと見なされてよい。さもなくば、方法７００は、反復的に７０４に戻る。

例示的な方法７００において説明されたシーケンスは、所望の特性を用いて、最適にオーバースキャンされるリボンビームの調整を実現する。これらの所望の特性は、図１の非走査ビーム１０８の特性について知ることなしに取得される。非走査ビーム１０８を分析する必要がないことにより、例えば、調整時間が低減され、注入器１００の生産性が向上する。但し、走査リボンビーム１１２だけでなく、非走査ビーム１０８の特性についても判定することが望まれる場合もある。

この場合、図８に示される標準的な調整シーケンスが開始される。当該シーケンスは、動作８０２において、所望のドーパント注入量によってワークピースに注入を行うために必要なビーム電流を判定する工程を有する。動作８０４において、オペレータおよび／または制御システムは、セットアップファラデー（例：線量測定システム）に応じて非走査ビーム電流を調整する。そして、動作８０６において、オペレータおよび／または制御システムは、プロファイリングおよび角度測定を行う。動作８０８において、所望のビーム電流が得られていない場合、方法８００は、動作８０４に戻る。さもなくば、走査部材は、イオンビームを走査する。そして、動作８１２において、最適な走査幅を迅速に判定するために、セットアップファラデーの波形が使用される。続いて、動作８１４において、ワークピースに交差するイオン流束の均一性が得られる。動作８１６において、イオンビームの角度の値（量）が測定される。必要に応じて、動作８１８において、イオンビームの角度の値が調整される。動作８２０において、走査イオンビームの角度に調整が必要である場合、動作８０４において、新たな最適値に応じて走査幅が再び設定される。そして、反復的な修正スキームによって、走査イオンビームの均一性は、所望の値に応じて再び調整される。

本発明は、特定の好適な１つ以上の実施形態に関して図示されており、かつ、説明されている。しかしながら、本明細書および添付の図面を読んで理解することによって、等価的な変形および修正が当業者によって想到されることは明白である。特に、上述の部材（アセンブリ、デバイス、および回路等）によって実現される様々な機能に関して、これらの部材を説明するために使用されている用語（「手段」（means）への言及を含む）は、特に明示されない限り、説明された部材の特定の機能を実現する任意の部材（つまり、機能的に等価である部材）に対応するものであると意図されている。このことは、例え当該任意の部材が、本明細書において、本発明の例示的な実施形態において説明された機能を実現する開示された構造と、構造的に等価でない場合にも当てはまる。さらに、本発明の特定の構成は、複数の実施形態のうちの１つの実施形態のみに関して開示されている場合がある。しかしながら、任意の応用例または特定の応用例について、望ましくかつ有益である場合には、このような構成は、他の実施形態の１つ以上の他の構成と組み合わせられてもよい。

本発明の例示的な一態様に基づく、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるためのシステムの概略的な図である。本発明の別の例示的な態様に基づく、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器および線量測定システムのワークピース平面に沿った図である。本発明のさらに別の例示的な態様に基づく、ハイブリッド走査型イオンビーム注入器および線量測定システムのワークピース平面に垂直な視点からの図である。本発明の別の例示的な態様に基づくビーム電流の測定を示すグラフである。本発明のさらに別の例示的な態様に基づく、ワークピースに対するイオンビームの様々な位置における、ワークピースおよび線量測定システムの一部のワークピース平面に垂直な視点からの図である。本発明のさらに別の例示的な態様に基づく、ワークピースに対するイオンビームの様々な位置における、ワークピースおよび線量測定システムの一部のワークピース平面に垂直な視点からの図である。本発明のさらに別の例示的な態様に基づく、ワークピースに対するイオンビームの様々な位置における、ワークピースおよび線量測定システムの一部のワークピース平面に垂直な視点からの図である。図本発明の別の態様に基づく、最適な走査幅を判定することにより、ハイブリッド走査型注入器の生産性を向上させるための方法のフロー図である。本発明のさらに別の態様に基づく、ハイブリッド走査型注入器に応じた最適な走査幅を判定する方法のフロー図である。

Claims

ワークピースに対する走査幅を最適化するためのイオン注入システムであって、
イオン源と、
上記イオン源からスポットイオンビームを抽出する抽出開口と、
上記抽出開口の下流に配置されており、上記スポットイオンビームを質量分析する質量分解装置と、
上記スポットイオンビームの経路に沿って配置されており、リボンビーム幅を有するリボンイオンビームを規定するために、上記スポットイオンビームを高速走査方向に往復的に走査するイオンビーム走査装置と、
上記ワークピースを選択的に固定するワークピースマウントを有しており、かつ、上記リボンイオンビームを通過するように上記ワークピースを移動させるワークピース走査装置と、
上記ワークピースマウントの下流に配置された線量測定システムと、
を備えており、
上記線量測定システムは、
１）上記ワークピースの直径に関連する距離だけ離間した２つのファラデーカップであって、少なくとも上記リボンイオンビームの最大の幅に等しい幅を有する開口を備えている上記２つのファラデーカップと、
２）上記２つのファラデーカップとは異なる付加的なファラデーカップである調整ファラデーであって、上記リボンイオンビームのビーム電流を測定する上記調整ファラデーと、
を備えており、
上記線量測定システムは、上記２つのファラデーカップ間の上記距離を変化させる機構を備えており、
上記線量測定システムは、上記ワークピースの様々な直径に適合するように構成されており、
上記イオン注入システムは、
上記線量測定システムによって測定された上記ビーム電流に少なくとも部分的に基づいて、上記走査幅を最適化するために上記イオンビームを調整する制御システムを備えていることを特徴とするイオン注入システム。
上記制御システムは、
上記イオンビームの上記走査幅を最適化するために、上記リボンイオンビームのサイズ、電流、および角度のうちの１つ以上をリアルタイムで調整することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記スポットイオンビームの走査頂点を無限遠に合焦させて、上記リボンイオンビームを平行化させる平行化装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記制御システムは、電流−電圧変換、分離、平均化、およびフィルタリング技術のうちの１つ以上を含む技術を用いて、上記ビーム電流を取得することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記様々な直径は、１５０ｍｍから４５０ｍｍまでの範囲に亘ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記２つのファラデーカップはそれぞれ、自身に関連する個別の開口を備えており、
上記機構は、上記線量測定システムの取得領域を変化させ、上記個別の開口を塞ぐことにより、測定される上記リボンイオンビームの幅を制限することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記制御システムは、
分解能および精度に関する上記高速走査方向に走査される上記スポットイオンビームの走査周期の少なくとも１／２を取得し、上記スポットイオンビームが上記線量測定システムに交差するように走査される場合に生じるビーム電流の変化を捕捉することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記調整ファラデーは、自身に関連する有限の幅を有しており、
上記制御システムは、上記調整ファラデーによって測定された上記ビーム電流に少なくとも部分的に基づいて、上記走査幅を最適化するために上記イオンビームを調整することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
ハイブリッド走査型イオンビーム注入器の生産性を向上させるための方法であって、
イオン源からスポットイオンビームを抽出し、当該スポットイオンビームを質量分析器に向かわせる工程と、
上記質量分析器を用いて上記スポットイオンビームを分析する工程と、
リボンビーム幅を有するリボンイオンビームを形成するために、高速走査方向に上記イオンビームを走査する工程と、
上記リボンビームの幅方向に交差するように、上記リボンイオンビームを通過するようにワークピースを移動させる工程と、
上記ワークピースの直径に関連する距離だけ離間した２つのファラデーカップを有する線量測定システムを用いて、上記リボンイオンビームのビーム電流信号を測定する工程と、を含んでおり、
上記２つのファラデーカップは、少なくとも上記リボンイオンビームの最大の幅に等しい幅を有する開口を備えており、
上記線量測定システムは、上記２つのファラデーカップ間の上記距離を変化させる機構を備えており、
上記線量測定システムは、上記ワークピースの様々な直径に適合するように構成されており、
上記２つのファラデーカップはそれぞれ、自身に関連する個別の開口を備えており、
上記方法は、
測定される上記リボンイオンビームの幅を制限するために、上記個別の開口を塞ぐ上記機構によって、上記線量測定システムの取得領域を変化させる工程を含んでいることを特徴とする方法。
平行化システムは、走査頂点から無限遠へと上記イオンビームを合焦させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
輸送システムは、上記リボンイオンビームの上記幅に対して垂直な方向に、上記リボンイオンビームを通過するように上記ワークピースを移動させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
上記線量測定システムの上記取得領域を変化させる工程は、１５０ｍｍから４５０ｍｍまでの範囲に亘る上記ワークピースの直径の変化に少なくとも部分的に基づいていることを特徴とする請求項９に記載の方法。