JP7202292B2 - スキャン後の湾曲電極 - Google Patents

Description

本発明は、イオン注入に関し、より詳しくはスキャン後の抑制電極を有するイオン注入機に関する。

イオン注入は、導電性を半導体ウェーハに導入するための標準技術である。所望の不純物材料は、イオン源でイオン化することができ、イオンは、所定のエネルギーのイオンビームを形成するために、加速することができ、イオンビームはウェーハの前面へ向けることができる。ビームのエネルギーイオンは、半導体材料の大部分の中へ浸透し、半導体材料の結晶格子の中へ埋め込まれ、所望の導電率の領域を形成する。

イオン注入機は、イオンビームをウェーハの前面にわたり分布させるために、少なくとも１つの方向にスキャン周波数でイオンビームを偏向させ又はイオンビームでスキャンするためのスキャナを含むことができる。スキャナは、当技術分野で周知のように、静電スキャナ又は磁気スキャナにすることができる。イオンビームは、ビームスキャニングだけにより、又は、ビームスキャニング及びウェーハの動きの組合せにより、ウェーハの領域にわたり分布させることができる。１つのイオン注入機において、スキャナは１つの方向にビームスキャンすることができ、駆動システムは、イオンビームをウェーハの前面にわたり分布させるために、スキャン方向に対して直交方向にウェーハを平行移動させることができる。

従来のスキャナは、イオンビーム発生器により供給されるイオンビームの反対側に位置づけられるスキャンプレートの形状のスキャン電極を含むことができる。スキャン後の電極はスキャンプレートの下流に位置づけることができ、スキャン前の抑制電極はスキャンプレートの上流に位置づけることができる。用語「上流に」及び「下流に」は、イオンビームを運ぶ方向を基準とする。したがって、スキャン後の電極はスキャンプレートと角度補正器との間に位置づけ、スキャン前の抑制電極はスキャンプレートとイオンビーム発生器との間に位置づける。

スキャンプレートは１次元のイオンビームでスキャンして、偏向領域及びスキャン後の抑制の下流の軌跡がほぼ直線である、扇形のビームエンベロープを供給する。これらの直線は、後ろへ延ばすことができ、１点に交差する。その点は、実際のスキャン源であると言える。スキャンプレートにより処理されるイオンビームは、スキャン後の電極により受ける。従来のスキャナは、平坦なスキャン後の電極を用いる。平坦なスキャン後の電極は、見掛けのスキャン源の望ましくないシフトを引き起こす。見掛けのスキャン源は、実際のスキャン源と同じ、又は、ほぼ同じであるべきである。実際のスキャン源と比較して、見掛けのスキャン源の望ましくない下流のシフトは、平坦なスキャン後の電極に関連するビームの屈折により引き起こされる。見掛けのスキャン源のシフトは、ビームの平行を達成するのに必要なより高いコリメータ場を強制する。より高いコリメータ場は、ビーム角の望ましくない変化を動作させ、線量測定精度及び他のプロセスパラメータを低下させる。

したがって、スキャンプレートにより供給される扇形のビームエンベロープのスキャン源をシフトしないイオン注入機のニーズがある。

本概要は、以下の詳細な説明に記載されるよりも更に簡略化した形式でコンセプトの選択を導入するために、提供される。本概要は、特許請求の範囲の主題の肝要な特徴又は本質的特徴を同定することを意図するものではなく、特許請求の範囲の主題の範囲を決定する助けを意図するものでもない。

一実施態様において、イオンビームを供給するイオンビーム発生器を含む装置が提供され、スキャニングシステムは前記イオンビームを受け、スキャンビームを供給してもよく、電極は前記スキャンビームを受けてもよい。前記電極の少なくとも１部は前記スキャンビームの伝播方向に垂直である。一実施態様において、前記スキャンビームの前記伝播方向に垂直である前記電極の少なくとも１部は湾曲形状を有する。

別の実施態様において、イオンビームを供給するイオンビーム発生器を含む装置が提供される。スキャニングシステムは前記イオンビームを受け、スキャンビームを供給してもよい。電極は前記スキャンビームを受けてもよい。前記電極の少なくとも１部は湾曲形状を有する。

さらに別の実施態様において、イオンビームを発生する方法が提供される。該方法は、前記イオンビームを受け、スキャンビームを前記イオンビームから供給し、電極により前記スキャンビームを受けるステップであって、前記電極の少なくとも１部は前記スキャンビームの伝播方向に垂直である、ステップと、を更に含んでもよい。

別の実施態様において、装置はイオンビームを供給するイオンビーム発生器を含んでもよい。さらに、前記装置は、前記イオンビームを受けるスキャニングシステムであって、前記イオンビームの向かい合った側に位置付けられる第１及び第２のスキャンプレートであって、前記イオンビームからスキャンビームを生成し、該スキャンビームはスキャン源及び見掛けのスキャン源を有する、第１及び第２のスキャンプレートを含む、スキャニングシステムを含んでもよい。電極は前記スキャンビームを受けてもよく、該電極の少なくとも１部は、前記見掛けのスキャン源の位置を実質的に維持するための湾曲形状を有する。一実施態様において、減速レンズは、前記第１及び第２のスキャンプレートの上流に配置されてもよい。

別の実施態様において、方法は、イオンビームを発生するステップと、前記イオンビームを受け、スキャンビームを前記イオンビームから供給するステップであって、前記スキャンビームはスキャン源及び見掛けのスキャン源を有する、ステップと、を含んでもよい。方法は、さらに、湾曲電極により前記スキャンビームを受けるステップであって、前記スキャンビームが前記湾曲電極を通過するときに、前記スキャンビームの前記見掛けのスキャン源の位置は実質的に維持される、ステップを含んでもよい。

例示的実施形態によるイオン注入システムの簡易ブロック図である。 図１に例示するイオン注入システムのさらなる詳細を例示する略ブロック図である。 イオンビームを処理するための一連の例示的動作を例示する。

例示的実施形態を組み込むイオン注入システム１００の簡易ブロック図を図１に示す。イオンビーム発生器１０２は、所望の種のイオンビーム１０４を発生することができ、イオンビーム１０４のイオンを所望のエネルギーへ加速することができ、エネルギー及び質量汚染物質を除去するためにイオンビーム１０４の質量／エネルギー分析を実施することができ、低レベルのエネルギー及び質量汚染物質を有するイオンビーム１０４を供給することができる。スキャニングシステム１０６は、スキャナ１０８及び角度補正器１１０を含むことができる。スキャニングシステム１０６は、スキャンするイオンビーム１０４を作るために、イオンビーム１０４を偏向する。エンドステーション１１４は、所望の種のイオンが半導体ウェーハ１１６に注入されるように、スキャンするイオンビーム１１２の経路の半導体ウェーハ１１６又は他のワークピースを支持する。イオン注入システム１００は、当業者に周知の追加のコンポーネントを含むことができる。例えば、エンドステーション１１４は、ウェーハをイオン注入システム１００に導入し、注入後にウェーハを除去するための自動ウェーハハンドリング装置、ドーズ測定システム、電子フラッド銃などを含むことができる。

図２は、図１に例示するイオン注入システム１００のさらなる詳細を例示する略ブロック図である。特に、スキャニングシステム１０６の追加の詳細を図２に例示する。スキャニングシステム１０６は、スキャンプレート２０２及び２０４の形状のスキャン電極を含むことができる。スキャンプレート２０２及び２０４はイオンビーム１０４の向かい合った側に位置付けられる。スキャンプレート２０２及び２０４は、平行部分及び平行部分の下流にある分岐部分を含む。

スキャニングシステム１０６は、スキャンプレート２０２及び２０４の下流にあるスキャン後の電極２０６を更に含むことができる。例示されるように、スキャン後の電極２０６は成形される。一実施形態において、スキャン後の電極２０６は湾曲形状もしくは弧状形状を有し、又は、スキャン後の電極２０６の少なくとも１部は湾曲形状もしくは弧状形状を有する。例えば、スキャン後の電極２０６は、ほぼ直線部分及び湾曲部分を有することができる。スキャン後の電極２０６は、スキャン後の抑制電圧発生器２１６に連結することができる。一実施形態において、スキャン後の電極２０６は、スキャンプレート２０２及び２０４に直接、隣接して、位置付けられる。

さらに、スキャニングシステム１０６は、スキャン前の電極２０８を含むことができる。スキャン前の電極２０８は、スキャンプレート２０２及び２０４の上流である。スキャン前の電極２０８は、スキャン前の抑制電圧発生器２１０に連結することができる。減速レンズ２０８ａは、スキャン前の電極２０８の下流又は上流に位置付けることができる。減速レンズ２０８ａは、イオンビーム１０４がもっと平行になる又は収束するように、イオンビーム１０４を減速するために設計された、４極減速レンズにすることができる。一実施形態において、減速レンズ２０８ａ及びスキャン前の電極２０８は１つの部材に統合される。

スキャン前の電極２０８は、イオンビーム１０４が通過するためのアパーチャを含むことができる。スキャン前の電極２０８のアパーチャは、スパッタリング及びウェーハの汚染を最小にするために、利用することができる。スキャン前の電極２０８のアパーチャに関連する大きさは、スキャンプレート２０２及び２０４の方への電子の移動を制御しながら、スパッタリングを最小にするのに十分なイオンビーム１０４のための間隔を提供するために、選択することができる。スキャン前の電極２０８はスキャン前の抑制電圧発生器２１０に連結することができる。

スキャンプレート２０２及び２０４は、扇形のビームエンベロープ２１２を供給するように機能することができる。例示されるように、扇形のビームエンベロープ２１２は、扇形のビームエンベロープ２１２がスキャンプレート２０２及び２０４を通過するにつれて、幅において、増大する。スキャンプレート２０２及び２０４は、扇形のビームエンベロープ２１２から、比較的、一定の間隔を維持するように、成形される。通常、扇形のビームエンベロープ２１２は、実際のスキャン源２１４において始まる。以下に説明するように、少なくとも湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極２０６の使用により、見掛けのスキャン源２１４ａを実際のスキャン源２１４の同じ位置にほぼ維持する。一実施形態において、見掛けのスキャン源２１４ａは実際のスキャン源２１４を重ね合わせる。

扇形のビームエンベロープ２１２がスキャン後の電極２０６を通過するときに、見掛けのスキャン源２１４ａを実際のスキャン源２１４とほぼ同じ位置に維持することは、有益であり得る。一実施形態において、扇形のビームエンベロープ２１２は、スキャン後の電極２０６の少なくとも湾曲又は弧状部分を通過する。例示の湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極２０６の使用により、扇形のビームエンベロープ２１２がスキャン後の電極２０６を通過するときに、実際のスキャン源２１４及び見掛けのスキャン源２１４ａが同じ又はほぼ同じままであることを確実にする。扇形のビームエンベロープ２１２の伝播方向に垂直である形状（例えば、湾曲形状）を有するスキャン後の電極２０６の使用により、実際のスキャン源２１４に比較して、見掛けのスキャン源２１４ａの屈折シフトを有利に避けることができる。言い換えれば、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極２０６を使用しないで、むしろ、平坦な形状を有する従来のスキャン後の電極を使用すれば、見掛けのスキャン源２１４ａのシフトが生じるであろう。見掛けのスキャン源のそのようなシフトは、実際のスキャン源２１４の下流に見られ、見掛けのスキャン源のそのようなシフトは、エンドステーション１１４において、ビームの平行を達成するのに必要なより高いコリメータ場を不必要に強制する。より高いコリメータ場は、ビーム角の望ましくない変化を動作させ得て、線量測定精度及び他のプロセスパラメータを低下させる。

他の優位性は、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極２０６を使用することにより、実現される。例えば、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極２０６の使用により、従来のスキャニングシステムで用いられるものに比べて、スキャンプレート２０２及び２０４並びにスキャン後の電極２０６に、顕著に、より高い電圧の使用を可能にする。もっと詳しくは、従来のスキャニングシステムのスキャンプレート及びスキャン後の電極に印加される電圧は、見掛けのスキャン源２１４ａに不必要なシフトを引き起こし得る。したがって、従来のスキャニングシステムは、見掛けのスキャン源２１４ａのシフトに対して軽減するために、望ましいスキャンプレート及びスキャン後の電圧より低い電圧を用いることが要求され得る。比較すると、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極２０６の形状により、スキャンプレート２０２及び２０４並びにスキャン後の電極２０６に、大きな電圧の使用を可能にし、大きな電圧の使用は見掛けのスキャン源２１４ａを実質的に変更しない。一例において、スキャン後の抑制電圧発生器２１６は、最大で９ｋＶまでの電圧を、スキャン後の電極２０６に印加することができ、一方、見掛けのスキャン源２１４ａは、実際のスキャン源２１４とほぼ同じ位置のままである。

図３は、イオンビームを処理するための一連の例示的動作３００を例示する。一連の例示的動作は、図１～２に例示するイオン注入システム１００などのイオン注入システムにより実施することができる。ブロック３０２において、イオンビームが発生される。ブロック３０４において、イオンビームが受けられ、スキャンビームがイオンビームから供給される。ブロック３０６において、スキャンビームが電極により受けられる。電極は、スキャンビームの伝播方向に垂直である部分を有する。一実施形態において、電極は湾曲形状又は弧状形状を有する。

扇形のビームエンベロープの伝播方向に垂直である形状（例えば、湾曲形状）を有するスキャン後の電極の使用により、スキャン源に比較して、見掛けのスキャン源の屈折シフトを有利に避けることができる。言い換えれば、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極を使用しないで、むしろ、平坦な形状を有する従来のスキャン後の電極を使用すれば、見掛けのスキャン源のシフトが生じるであろう。他の優位性は、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極を使用することにより、実現される。例えば、湾曲形状又は弧状形状を有するスキャン後の電極の使用により、従来のスキャニングシステムで用いられるものに比べて、スキャンプレート及びスキャン後の電極に、顕著に、より高い電圧の使用を可能にする。

例示的イオン注入装置及び方法が開示されるが、本願の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更をすることができ、均等物で代用することができることは、当業者には理解されるであろう。特許請求の範囲から逸脱することなく、特定の状態又は材料を上記に開示した教示に適合するために、他の修正をすることができる。したがって、特許請求の範囲は、開示された特定の実施形態のいずれかに限定されるものと解釈すべきではなく、特許請求の範囲内にある任意の実施形態にあると解釈すべきである。

Claims (9)

1. イオンビームを供給するイオンビーム発生器と、
   前記イオンビームの向かい合った側に位置付けられる第１及び第２のスキャンプレートを含み、前記イオンビームを受けるスキャニングシステムであって、前記第１及び第２のスキャンプレートは前記イオンビームからスキャンビームを生成し、該スキャンビームはスキャン源及び見掛けのスキャン源を有する、スキャニングシステムと、
   前記スキャンビームを受ける電極であって、該電極の少なくとも１部は、前記見掛けのスキャン源の位置を維持するための湾曲形状を有する、電極と、を備え、
   前記電極は、抑制電極であり、前記スキャニングシステムの下流にあり、前記スキャニングシステムの前記第１及び第２のスキャンプレートに直接、隣接して、位置付けられ、
   前記第１及び第２のスキャンプレートの上流に位置付けられ、抑制電極である、スキャン前の電極を更に備える、イオン注入システムの装置。
2. 前記第１及び第２のスキャンプレートは、平行部分及び該平行部分の下流にある分岐部分を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記スキャンビームは扇形のビームエンベロープを有し、該扇形のビームエンベロープは、前記スキャン源において始まり、前記電極により受けられ、前記見掛けのスキャン源は前記スキャン源を重ね合わせる、請求項１に記載の装置。
4. イオンビームを発生するステップと、
   前記イオンビームを受け、スキャンビームを前記イオンビームから供給するステップであって、前記スキャンビームはスキャン源及び見掛けのスキャン源を有する、ステップと、
   湾曲電極により前記スキャンビームを受けるステップであって、前記スキャンビームが前記湾曲電極を通過するときに、前記スキャンビームの前記見掛けのスキャン源の位置は維持される、ステップと、を有し、
   前記湾曲電極は、抑制電極であり、スキャニングシステムの下流にあり、前記スキャニングシステムの第１及び第２のスキャンプレートに直接、隣接して、位置付けられ、
   スキャン前の電極は、抑制電極であり、前記第１及び第２のスキャンプレートの上流に位置付けられる、イオン注入方法。
5. 前記スキャニングシステムは、前記イオンビームの向かい合った側に位置付けられる前記第１及び第２のスキャンプレートを備え、前記イオンビームを受けて、前記イオンビームから前記スキャンビームを供給する、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１及び第２のスキャンプレートは、平行部分及び該平行部分の下流にある分岐部分を備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記スキャンビームの前記スキャン源及び前記見掛けのスキャン源は、前記第１及び第２のスキャンプレートの間に位置付けられる、請求項５に記載の方法。
8. 前記スキャンビームは扇形のビームエンベロープを有し、該扇形のビームエンベロープは、前記スキャン源において始まり、前記見掛けのスキャン源は前記スキャン源を重ね合わせる、請求項５に記載の方法。
9. イオンビームを供給するイオンビーム発生器と、
   前記イオンビームを受けるスキャニングシステムであって、
   前記イオンビームの向かい合った側に位置付けられる第１及び第２のスキャンプレートであって、前記イオンビームからスキャンビームを生成し、該スキャンビームはスキャン源及び見掛けのスキャン源を有する、第１及び第２のスキャンプレートと、
   該第１及び第２のスキャンプレートの上流に配置され、前記イオンビームを減速する、減速レンズと、を含む、スキャニングシステムと、
   前記スキャンビームを受ける電極であって、該電極の少なくとも１部は、前記見掛けのスキャン源の位置を維持するための湾曲形状を有する、電極と、を備え、
   前記電極は、抑制電極であり、前記スキャニングシステムの下流にあり、前記スキャニングシステムの前記第１及び第２のスキャンプレートに直接、隣接して、位置付けられ、
   前記第１及び第２のスキャンプレートの上流に位置付けられ、抑制電極である、スキャン前の電極を更に備える、イオン注入システムの装置。

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