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 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (12)
- 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。
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