(57)【要約】      （修正有）【課題】広い範囲のエネルギーにわたってイオン注入を行うイオン注入機において、電気絶縁破壊またはアーク放電を防ぎ安定動作を確保する。【解決手段】イオンビーム装置は、イオンビームに固定電圧を印加する固定電極（集束電極）２０４と、固定電極の下流に配置される接地電極アセンブリ２０６を含む。接地電極アセンブリ２０６は基部２０８と固定電極２０４に隣接して配置され、イオンビームを接地電極アパーチャ２２６を通って導くように構成される接地電極２１０を含む。接地電極２１０は、第１の位置と第２の位置との間を固定電極２０４に対して第１の軸に沿って可逆的に可動であり、接地電極２１０が第１の位置と第２の位置との間を動く時、基板１１６におけるイオンビームのビーム電流は変化する。【選択図】図２
2020102454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するためにイオンビームを制御する装置であって、
該装置は、
前記イオンビームを固定電極アパーチャを通って導き、固定電極の電位を前記イオンビ
ームに印加するように構成される固定電極と、
該固定電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を備え、
該接地電極アセンブリは、
基部と、
前記固定電極に隣接して配置され、前記イオンビームを接地電極アパーチャを通って導
くように構成される接地電極と、を備え、
該接地電極は、第１の位置と第２の位置との間を前記固定電極に対して第１の軸に沿っ
て可逆的に可動であり、
前記接地電極が前記第１の位置と前記第２の位置との間を動く時、前記基板における前
記イオンビームのビーム電流は、変化する、装置。
【請求項２】
ユーザ入力に応じて、前記接地電極を、前記第１の位置と前記第２の位置との間に動か
すように構成される駆動コンポーネントを、さらに備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記基部に取り付けられる複数の支持部材を、さらに備え、それぞれ、前記複数の支持
部材を囲んで円周方向に配置される複数のスリーブを、さらに備え、前記複数のスリーブ
は、前記複数の支持部材に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる、請
求項１記載の装置。
【請求項４】
前記固定電極は前記イオンビームを形成するように構成される集束電極であり、
前記装置は、
前記集束電極の上流に配置され、前記イオンビームを端子電極アパーチャを通って導き
、端子電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成される端子電極と、
前記接地電極アパーチャの下流に配置される抑制電極アパーチャを有する抑制電極であ
って、放射を防ぐため電子を抑制するように、前記イオンビームに抑制電極電位を印加す
るように構成される前記抑制電極と、
少なくとも部分的に前記接地電極アセンブリ内に配置され、チューブレンズ電位を前記
イオンビームに印加するように構成されるチューブレンズと、をさらに備える、請求項１
記載の装置。
【請求項５】
前記チューブレンズは、第１の部分と、該第１の部分の周りに配置され、前記第１の部
分に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる第２の部分と、を備える、
請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記接地電極は、前記第１の位置及び前記第２の位置を含む離散位置間を動くことがで
きる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記接地電極は、前記第１の位置と前記第２の位置との間を連続的に動くことができる
、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記接地電極は、１００ｍｍから１５０ｍｍの範囲に及ぶ距離にわたって、前記集束電
極に対して前記第１の軸に沿って動くことができる、請求項４記載の装置。
【請求項９】
前記接地電極が前記第２の位置に配置される時、前記接地電極は、３０ｍｍより小さい
第１の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離され、前記接地電極が前記
第１の位置に配置される時、前記接地電極は、１００ｍｍより大きい第２の間隔により、
前記第１の軸に沿って前記固定電極から離される、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記接地電極が前記第２の位置にある時の前記基板における前記イオンビームの第１の
ビーム電流は、前記接地電極が前記第１の位置にある時の前記基板における前記イオンビ
ームの第２のビーム電流より少なくとも５０％大きい、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
イオン注入機であって、
該イオン注入機は、
基板を処理するためのイオンビームを生成するイオン源と、
初期ビーム電位で前記イオンビームを引き出す引き出し電極と、
前記イオンビームを受けて前記初期ビーム電位を調整するように構成される調整できる
アクセル／ディセルコラムと、を備え、
該調整できるアクセル／ディセルコラムは、
前記イオンビームを集束アパーチャを通って導き、集束電極の電位を前記イオンビーム
に印加するように構成される集束電極と、
該集束電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を備え、
該接地電極アセンブリは、
基部と、
集束電極の電位と異なる接地電極の電位を印加するように構成され、前記イオンビーム
を接地電極アパーチャを通って導くように構成される接地電極と、を備え、
該接地電極は、第１の位置と第２の位置との間を前記集束電極に対して第１の軸に沿っ
て可逆的に可動であり、
前記接地電極が前記第１の位置と前記第２の位置との間を動く時、前記基板における前
記イオンビームのビーム電流は、変化する、イオン注入機。
【請求項１２】
前記調整できるアクセル／ディセルコラムは、前記集束電極の上流に配置され、前記イ
オンビームを端子電極アパーチャを通って導き、端子電極の電位を前記イオンビームに印
加するように構成される端子電極を、さらに備える、請求項１１記載のイオン注入機。
【請求項１３】
ユーザ入力に応じて、前記接地電極を、前記第１の位置と前記第２の位置との間に動か
すように構成される駆動コンポーネントを、さらに備える、請求項１１記載のイオン注入
機。
【請求項１４】
前記基部に取り付けられる複数の支持部材を、さらに備え、それぞれ、前記複数の支持
部材を囲んで配置される複数のスリーブを、さらに備え、前記複数のスリーブは、前記複
数の支持部材に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる、請求項１１記
載のイオン注入機。
【請求項１５】
イオンビームを操作する方法であって、
該方法は、
イオン源を用いて前記イオンビームを生成するステップと、
調整できるアクセル／ディセルコラムの接地電極を第１の位置に配置するステップと、
前記接地電極が前記第１の位置に配置される時、前記接地電極に隣接して上流に配置さ
れる前記調整できるアクセル／ディセルコラムの固定電極における前記イオンビームに、
第１の固定電極の電位を印加するステップと、
前記固定電極における前記イオンビームに、前記第１の固定電極の電位より小さい第２
の固定電極の電位を印加するステップと、
駆動コンポーネントにおけるユーザ入力に応じて、前記接地電極を第２の位置に動かす
ステップと、を有し、
前記接地電極及び前記固定電極は、前記第１の位置に第１の間隔を規定し、前記第２の
位置に前記第１の間隔より小さい第２の間隔を規定する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イオンビーム装置に関し、特に、ビームラインイオン注入機にお
いてイオンビームを制御するコンポーネント及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では、特定のアプリケーションのセットにより、イオン注入を最適化するように、
イオン注入機を構築することがよくある。例えば、いくつかのアプリケーションにおいて
、イオン注入すべき基板のスループットを増大するために、ビーム電流を増大することが
有用であり得る。いくつかのビームラインイオン注入機を、１keVと３００keVとの間など
の範囲のエネルギーにわたって基板にイオン注入するために、利用することができる。例
えば、シリコンウエハーが異なるイオンエネルギーで様々なイオン注入が予定されている
状況での、シリコンウエハーなどの基板を処理するために、この機能は、柔軟性を提供す
る。イオン注入エネルギーを規定するために、イオン源とイオン注入すべき基板との間の
ビームラインイオン注入機の様々なコンポーネントにより、イオンビームは加速及び減速
を受け得る。
【０００３】
１keVと３００keVとの間などの広い範囲のエネルギーにわたってのイオン注入のために
用いられるイオン注入機において、基板に注入されるイオンに与えられるべきターゲット
のイオン注入エネルギーにかかわらず、５０keVなどのターゲットエネルギーで、イオン
源からイオンを引き出すことが、都合が良くなり得る。引き出し電流Ｉは引き出し電圧Ｖ
に依存するため、すなわち、チャイルド・ラングミュア則によりＩはＶ3/2に比例するた
め、この実施は、低エネルギーのイオン注入に対してさえ、適切なビーム電流がイオン源
から引き出されることを保証することができる。したがって、ターゲットのビームエネル
ギーをイオンビームに与えるために、例えば、５０keV以上の初期イオンエネルギーを有
するイオンビームを、イオンビームのビーム電位（ビーム電圧）を調整するように構成さ
れる加速／減速コラム（アクセル／ディセルコラム）により、受けることができる。アク
セル／ディセルコラムは、ビーム電位を調整し、イオンビームを形成するように構成され
る多数の電極を含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
安定動作を確保するために、電気絶縁破壊又はアーク放電、より高電圧を増大しがちな
プロセスを防ぐように、アクセル／ディセルコラムの様々な電極の電極分離は、適切な距
離に設定することができる。したがって、アクセル／ディセルコラムの接地電極と集束電
極との間の電極分離は、イオン注入機に対する最も高い動作電圧でのアーク放電を避ける
ために、３００keVなどに設定することができる。本改良が必要とされるのは、これらや
他の考慮すべき事柄に対してである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
一実施態様において、基板を処理するためにイオンビームを制御する装置は、前記イオ
ンビームを固定電極アパーチャを通って導き、固定電極の電位を前記イオンビームに印加
するように構成される固定電極と、該固定電極の下流に配置される接地電極アセンブリと
、を含むことができる。該接地電極アセンブリは、基部と、前記固定電極に隣接して配置
され、前記イオンビームを接地電極アパーチャを通って導くように構成される接地電極と
、を含むことができ、該接地電極は、第１の位置と第２の位置との間を前記固定電極に対
して第１の軸に沿って可逆的に可動であり、前記接地電極が前記第１の位置と前記第２の
位置との間を動く時、前記基板における前記イオンビームのビーム電流は、変化する。
【０００７】
別の実施態様において、イオン注入機は、基板を処理するためのイオンビームを生成す
るイオン源と、初期ビーム電位で前記イオンビームを引き出す引き出し電極と、前記イオ
ンビームを受けて前記初期ビーム電位を調整するように構成される調整できるアクセル／
ディセルコラムと、を含むことができる。該調整できるアクセル／ディセルコラムは、前
記イオンビームを集束アパーチャを通って導き、集束電極の電位を前記イオンビームに印
加するように構成される集束電極と、該集束電極の下流に配置される接地電極アセンブリ
と、を含むことができる。該接地電極アセンブリは、基部と、集束電極の電位と異なる接
地電極の電位を印加するように構成され、前記イオンビームを接地電極アパーチャを通っ
て導くように構成される接地電極と、を含むことができ、該接地電極は、第１の位置と第
２の位置との間を前記集束電極に対して第１の軸に沿って可逆的に可動であり、前記接地
電極が前記第１の位置と前記第２の位置との間を動く時、前記基板における前記イオンビ
ームのビーム電流は、変化する。
【０００８】
さらなる実施態様において、イオンビームを操作する方法は、イオン源を用いて前記イ
オンビームを生成するステップと、調整できるアクセル／ディセルコラムの接地電極を第
１の位置に配置するステップと、前記接地電極が前記第１の位置に配置される時、前記接
地電極に隣接して上流に配置される前記調整できるアクセル／ディセルコラムの固定電極
における前記イオンビームに、第１の固定電極の電位を印加するステップと、前記固定電
極における前記イオンビームに、前記第１の固定電極の電位より小さい第２の固定電極の
電位を印加するステップと、駆動コンポーネントにおけるユーザ入力に応じて、前記接地
電極を第２の位置に動かすステップと、を有し、前記接地電極及び前記固定電極は、前記
第１の位置に第１の間隔を規定し、前記第２の位置に前記第１の間隔より小さい第２の間
隔を規定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】様々な実施形態による、イオン注入機のブロック形の上面図を示す。
【図２】イオンビームを制御する例示的装置の側面図を示す。
【図３Ａ】本発明の追加の実施形態による、例示的装置の動作を示す。
【図３Ｂ】本発明の追加の実施形態による、例示的装置の動作を示す。
【図３Ｃ】本発明の追加の実施形態による、例示的装置の動作を示す。
【図４】例示的プロセスフローを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、以下に、いくつかの実施形態を示しながら、添付図面を参照して
、もっと十分に説明する。本発明の主題は、それでもなお、多くの異なる形態に具体化す
ることができ、本明細書に述べる実施形態に限定されると解釈すべきではない。その代わ
りに、本開示が、徹底的で完全であり、主題の範囲を当業者に十分に伝えるように、これ
らの実施形態は提供される。図面において、全体を通して、同等の数字は同等の要素を参
照する。
【００１１】
本明細書で説明する実施形態は、新規なイオン注入機及び新規な装置を提供し、本明細
書で「アクセル／ディセルコラム」とも呼ばれる調整できる加速／減速コラムは、基板に
提供されるイオンビーム電流を調整するために、ビームラインイオン注入機において提供
される。本明細書で用いられる用語「アクセル／ディセルコラム」は、イオンビームを送
り、イオンビームに電位を印加するように構成される複数の電極を有するコンポーネント
を言う。印加される電位は、接地などの基準に対し、イオンビームの電位（電圧）を増大
し又は減少することに帰着し得る。アクセル／ディセルコラムは、したがって、イオン源
から引き出された後のイオンビームをターゲットの注入エネルギーなどのターゲットのエ
ネルギーに加速又は減速するように機能することができる。アクセル／ディセルコラムは
、また、イオンエネルギーの範囲及びイオンビームのビーム電流にわたって、ターゲット
にされるビーム光学系を提供する。したがって、アクセル／ディセルコラムは、ターゲッ
トにされる形状、サイズ、コリメーション、収束又は発散を有するイオンビームを出力す
るように、動作することができ、ターゲットにされる対象は、ビームイオンエネルギー又
はビーム電流で変化せず、受け入れ可能な範囲内のままである。
【００１２】
本実施形態に関して、用語「調整できるアクセル／ディセルコラム」は、モーター、圧
縮空気のコンポーネント又は他のコンポーネントを含む駆動コンポーネントの動作により
、アクセル／ディセルコラムの別の電極に対し、可動な電極を有するアクセル／ディセル
コラムを言う。本実施形態の調整できるアクセル／ディセルコラムは、以下に述べるよう
に、様々な優位性を提供することができる。例えば、第１の有利な効果は、イオンエネル
ギーの範囲にわたって、基板に供給される利用可能なビーム電流を増大することを含み、
第２の有利な効果は、アクセル／ディセルコラムにおいて、電極分離を調整する便利なア
プローチを提供することを含み、一方、第３の有利な効果は、イオンエネルギーの範囲及
びビーム電流にわたっての動作のために、アクセル／ディセルコラムのビーム光学系を最
適化する機能を含む。
【００１３】
図１は、本発明の様々な実施形態による、イオン注入機１００として示されるビームラ
インイオン注入機のブロック形の上面図を示す。イオン注入機１００は、イオンビーム１
０４を生成するように構成されるイオン源１０２を含む。イオンビーム１０４は、（図示
の直交座標のＸ方向に沿う）ビーム幅が（Ｙ方向に沿う）ビームの高さより大きい断面を
有するスポットビーム又はリボンビームとして提供することができる。本明細書で用いる
慣例において、Ｚ方向は、イオンビーム１０４の中央線軌道に平行な軸の方向を言う。し
たがって、Ｘ方向だけでなくＺ方向の絶対方向は、Ｘ方向はＺ方向に垂直であるが、図示
のように、イオン注入機１００内の異なる点において、変わり得る。イオンビーム１０４
は、基板ステージ１１４の上に配置される基板１１６に当たる前に、分析磁石１０６、質
量分解スリット１０８及びコリメータ１１２を通って進むことができる。基板ステージ１
１４は、いくつかの実施形態において、少なくともＹ方向に沿って基板１１６をスキャン
するように構成することができる。図１に示す例において、基板１１６の幅Ｗに匹敵する
幅を有するスキャンされるイオンビームを提供するために、Ｘ方向に沿ってスキャナ１１
０によりスキャンされるスポットビームとして、イオンビーム１０４を提供することがで
きる。他の実施形態において、イオンビーム１０４はリボンビームとして提供することが
でき、スキャナ１１０を省略することができる。図１の例において、イオン注入機１００
の動作のために有用な他のビームラインコンポーネントは、当業者に明らかであるので、
明確にするために省略される。
【００１４】
イオン注入機１００は、以下に詳細に説明する調整できるアクセル／ディセルコラム１
１８を更に含む。図１に示すように、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８は、イ
オン源１０２と分析磁石１０６との間の点Ａに配置することができる。他の実施形態にお
いて、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８は、点Ｂ又は点Ｃなどのイオン注入機
１００内の他の位置に配置することができる。調整できるアクセル／ディセルコラム１１
８は、駆動システム１２０に連結される。駆動システム１２０は、調整できるアクセル／
ディセルコラム１１８内の電極の位置を、他の電極に対し、調整することができる。この
調整可能性は、とりわけ、以下に論じるように、イオンビーム１０４のビーム電流が、イ
オンビーム１０４の所定のイオンエネルギーで調整されることを可能にする。
【００１５】
様々な実施形態において、イオン注入機１００は、一価のイオンに対して１keVから３
００keVの注入エネルギー範囲に対応する１kVから３００kVの電圧の範囲を含む、「低」
エネルギー又は「中」エネルギーのイオン注入に対するイオンビームを供給するように構
成することができる。以下に論じるように、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８
の接地電極などの電極の位置は、イオンビーム１０４のターゲットのビーム電流だけでな
く、イオンビーム１０４のイオン注入のターゲットの電圧に依存して、調整することがで
きる。
【００１６】
図２は、様々な実施形態による、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８の変形の
側面図を示す。本実施形態において、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８は、端
子電極２０２、集束電極２０４及び接地電極アセンブリ２０６を含む。いくつかの実施形
態において、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８は、周知の抑制電極などの（図
示しない）追加の電極を含むことができる。端子電極２０２は、イオンビーム１０４を基
板（図１の基板１１６を参照）の方へ導くために、アパーチャ２２２として示される端子
電極アパーチャを含むことができる。集束電極２０４は、端子電極２０２の下流に配置さ
れ、端子電極２０２からイオンビーム１０４を受け、イオンビーム１０４を接地電極アセ
ンブリ２０６の方へ送るように構成されるアパーチャ２２４を含む。本明細書において用
いられる用語「下流に」は、イオンビームのビーム経路に沿って、別のコンポーネントに
対して基板に相対的により近く位置付けられたコンポーネントの位置を言う。同様に、本
明細書において用いられる用語「上流に」は、イオンビームのビーム経路に沿って、別の
コンポーネントに対してイオン源に相対的により近く位置付けられたコンポーネントの位
置を言う。接地電極アセンブリ２０６は、集束電極２０４の下流に配置され、基部２０８
及び接地電極２１０を含む。基部２０８はアパーチャ２２８を含み、接地電極２１０はア
パーチャ２２６を含む。これらのアパーチャはイオンビーム１０４を基板１１６の方へ導
くように構成される。この関連で、図１に示すような、基板１１６の位置は、図２に示す
位置とは異なり得る。接地電極アセンブリ２０６の動作の詳細は、以下に論じる。
【００１７】
調整できるアクセル／ディセルコラム１１８の動作の一例において、イオンビーム１０
４は、５０kVなどのターゲット引き出し電圧で、引き出し電極２３０を用いて、イオン源
１０２から引き出すことができる。この電圧は、ターゲットのビーム電流又はビーム線量
を基板１１６へ供給するために、イオン源１０２に、すぐ隣接して、イオンビーム１０４
に適切な引き出しビーム電流を供給することができる。調整できるアクセル／ディセルコ
ラム１１８は、イオン注入用にイオンビーム１０４にターゲットエネルギーを与えるため
に、引き出したイオンビームの電圧（電位）を変化することにより、引き出し電極２３０
により生成したイオンビーム１０４の初期ビーム電位を調整することができる。イオンビ
ーム１０４の初期（引き出し）ビーム電位が５０kVであり、イオンビーム１０４のターゲ
ット注入エネルギーが２５０kVの場合において、以下の電位を異なるコンポーネントに設
定することができる。イオン源１０２の本体を＋２５０kVに設定することができ、一方、
イオン源１０２からイオンビーム１０４を引き出すために用いる引き出し電極２３０は、
＋２００kVに設定される。端子電極２０２は、必要ではないが、＋２００kVに設定するこ
とができる。基板１１６だけでなく、接地電極２１０は、接地電位（０V）に設定するこ
とができ、一方、集束電極２１０は、＋１００kVなどの中間電圧に設定することができる
。したがって、イオンビーム１０４が調整できるアクセル／ディセルコラム１１８を横切
る時に、イオンビーム１０４は、正のイオンを含む時に、＋２００Vの初期ビーム電位か
ら０Vのビーム電位へ加速することができ、その結果、一価のイオンに対して５０keVから
２５０keVへのイオンエネルギーの増大となる。本例において、他のビームラインコンポ
ーネント（図示せず）により実施される接地電極２１０と基板１１６との間の任意の更な
る減速にもかかわらず、接地電極２１０及び基板１１６は同じ電位のため、基板１１６で
のイオンビーム１０４の最終エネルギーは、２５０keVである。
【００１８】
ターゲットとされる電圧（電位）を異なるコンポーネントへ独立に供給するために、分
離電源（図示せず）をイオン源１０２、引き出し電極２３０、端子電極２０２及び集束電
極２０４に連結することができる。さらに、接地電極アセンブリ２０６の基部２０８及び
接地電極２１０は、接地電位に維持することができる。
【００１９】
さらに、図２に示すように、接地電極２１０は、集束電極２０４に隣接して配置され、
これは、集束電極２０４と接地電極２１０との間に、他の電極がないことを意味する。上
述のように、集束電極２０４の１つの機能は、イオンビーム１０４が、ターゲットとされ
る方法で、ビームを形成するように取り扱うことである。集束電極２０４は、イオンビー
ムのターゲットの形状、サイズ、ビームエミッタンス、コリメーション、収束又は発散を
維持することに役立つことができる。集束電極２０４と接地電極２１０との間に、接地電
極２１０及び集束電極２０４に印加される電位の差異により、電界強度が変わり得る、電
界が生成される。上の例において、１００kV（集束電極の＋１００kVと接地電極の０V）
の電位の差異は、接地電極２１０と集束電極２０４との間に、強力な電界を生成し得る。
【００２０】
過度の電界の結果として生じる、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８のアーク
放電又は絶縁破壊を避けるために、接地電極２１０と集束電極２０４との間に、相対的に
より大きい距離で、ギャップ又は間隔Ｓを設定することが有用であり得る。本実施形態に
より、接地電極アセンブリ２０６は、接地電極２１０が、基部２０８に対して可逆的に可
動であり、したがって、集束電極２０４に対して可動であるように、構成される。集束電
極は、したがって、固定電極と見なされ得る。図２に示すように、接地電極２１０は軸２
１４に沿う支持部材２１２を用いて可動であり得て、図示のように、軸２１４はＺ軸に平
行である。異なる実施形態において、接地電極２１０は、第１の位置Ｐ１及び第２の位置
Ｐ２により特徴付けられる端点間を動くことができる。いくつかの実施形態において、接
地電極２１０は、Ｐ１及びＰ２を含む一連の２つ、３つ又は４つの位置などの離散位置間
を動くことができる。実施形態は、この文脈に限定されない。他の実施形態において、接
地電極２１０は、第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２により表さられる端点間のある範囲
の位置にわたって連続的に動くことができる。言い換えれば、接地電極の位置は、Ｐ１の
位置及びＰ２の位置間の任意の設定位置へ動くことができ、その設定位置で安定的にとど
まり動作することができる。
【００２１】
様々な実施形態において、接地電極２１０は、軸２１４に沿って１００ｍｍに及ぶ範囲
にわたって、動くことができる。他の実施形態において、接地電極２１０は、軸２１４に
沿って１５０ｍｍに及ぶ範囲にわたって、動くことができる。実施形態は、この文脈に限
定されない。特定の実施形態において、接地電極２１０は、集束電極２０４などの固定電
極に対し、動くことができる。このように、接地電極２１０が第１の位置Ｐ１（第１の端
点）に配置される時、接地電極２１０は、軸２１４に沿って１００ｍｍより大きい第１の
間隔Ｓにより、集束電極２０４から離すことができ、接地電極２１０が第２の位置Ｐ２（
第２の端点）に配置される時、接地電極２１０は、３０ｍｍより小さい第２の間隔により
、集束電極２０４から離すことができる。接地電極２１０を集束電極２０４に対し動かす
機能は、以下に詳細に述べるように、多くの優位性を提供する。
【００２２】
接地電極２１０の動きは、前に論じた駆動システム１２０により制御することができる
。駆動システム１２０は、接地電極２１０の位置、集束電極２０４に印加される電圧又は
他のパラメータなどのパラメータのユーザの選択を受けるユーザ・インターフェース（図
示せず）を含むことができる。駆動システム１２０は、接地電極２１０の位置を調整する
１つ以上のコンポーネントも含むことができる。一例において、基部２０８に対し、及び
、集束電極２０４に対し、接地電極２１０を動かすために、１つ以上の駆動モータ（図示
せず）を備えることができる。駆動モータは、接地電極２１０の位置をＰ１及びＰ２の間
で連続的に変えるように構成することができる。別の例において、圧縮空気のシステム（
図示せず）を接地電極２１０に連結することができ、したがって、圧縮空気のシステムは
、接地電極２１０をＰ１及びＰ２を含む一連の離散位置に配置することができる。
【００２３】
端子電極２０２での電位が２００kVであり、集束電極２０４での電位が１００kVである
例に戻ると、接地電極２１０を、一例において、結果的に１５０ｍｍの間隔Ｓとなる、位
置Ｐ１に、又は、位置Ｐ１の近くに配置することは、有用であり得る。このように、接地
電極２１０と集束電極２０４との間に延びる電界（Ｅ）は、ΔV/S（本例において、ΔV＝
１００kV−０kV＝１００kV）に比例するため、電界Ｅは、アーク放電又は絶縁破壊を避け
るための許容範囲のレベルに維持することができる。イオン源１０２の所与のイオン源の
状態、引き出し電極２３０に印加される所与の引き出し電位、端子電極２０２に印加され
る端子電極の電位、及び、集束電極２０４に印加される所与の集束電極の電位に対して、
調整できるアクセル／ディセルコラム１１８により送られるビーム電流は、Ｓの増大に対
して減少し得る。したがって、本発明のいくつかの実施形態において、Ｓのより低い値に
対する増大するビーム電流とＳのより高い値での増大する信頼性との間のトレードオフに
基づいて、Ｓのターゲットの値を実験的に決定することができる。
【００２４】
電極がお互いに対して固定された従来のアクセル／ディセルコラムの構造において、ア
クセル／ディセルコラムを設計する時、例えば、３００kVの近傍を含む最高の動作の注入
電圧での信頼性のある動作を保証するために、電極間の分離を設定することができる。そ
のような従来のアクセル／ディセルコラムのハードウエアにおいて、固定されるＳの値は
、１００ｍｍから１５０ｍｍなどの相対的により大きくすることができる。対照的に、２
０kVなどのより低い注入電圧で動作する時、そのような状況での集束電極と接地電極との
間の電圧の差異は、１０kVのオーダーであり得るため、１５０ｍｍの分離Ｓは、不必要に
大きくなり得る。接地電極と集束電極との間の１０kVの電圧の差異において、２０ｍｍく
らいより大きい距離で、アーク放電は起こり得ない。したがって、アクセル／ディセルコ
ラムのそのような固定電極構成において、アクセル／ディセルコラムにより運ばれるビー
ム電流は、分離Ｓの不必要に大きい値により、不必要に低減することができる。
【００２５】
本実施形態により利用可能になる優位性は、調整できるアクセル／ディセルコラム１１
８により受けるイオンビーム１０４のイオン注入エネルギー及びビーム電流により、分離
Ｓを調整する機能を含む。したがって、１７５keVから３００keVなどの相対的により高い
注入エネルギーに対して、接地電極２１０の位置は位置Ｐ１により近く調整することがで
き、したがって、間隔Ｓは、例えば、１００ｍから１５０ｍｍの相対的により大きい値を
有することができる。実施形態は本文脈に限定されない。７０keVと１６０keVとの間など
の中間エネルギーに対して、接地電極２１０の位置は位置Ｐ２により近く動かすことがで
き、間隔Ｓは、５０ｍと１００ｍｍの間に及ぶ。この実施により、イオンビーム１０４の
焦点を改良するために、集束電極２０４と接地電極２１０との間のギャップの電界の強度
を、電気絶縁破壊が生じない最大値に設定することを可能にする。この最大値は、調整で
きるアクセル／ディセルコラム１１８におけるアーク放電又は他の電気絶縁破壊のリスク
を冒すことを避けながら、基板へ射出されるイオンビーム１０４のビーム電流を最大にす
ることができる。実施形態は本文脈に限定されない。
【００２６】
２kVから３０kVなどの相対的により低い注入エネルギーに対して、間隔Ｓは、２０ｍｍ
から５０ｍｍの間などの相対的により小さい値に維持することができる。再び、この相対
的により小さい間隔Ｓを有して、基板へ射出されるビーム電流の量を、絶縁破壊のリスク
を避けながら、Ｓのより大きい値に関連して、増大することができる。実施形態は本文脈
に限定されない。
【００２７】
本発明者は、本発明の実施形態により配置された、調整できるアクセル／ディセルコラ
ム１１８により配られるビーム電流への、変化する分離Ｓの影響を研究した。
【００２８】
一連の実験において、５keVのエネルギーのボロン（Ｂ＋）のイオンビームがイオン注
入機内の基板へ送られ、接地電極の位置は、従来のアクセル／ディセルコラムの特徴であ
る、１０２ｍｍの大きい分離Ｓから、６３ｍｍの中間の分離へ、そして、２４ｍｍの小さ
い分離へ、動かされた。大きい分離において、０．８２ｍＡが基板の関心領域（ＲＯＩ）
へ配られた。中間の分離において、ＲＯＩでのビーム電流は１．３１ｍＡであり、一方、
小さい分離において、ＲＯＩでのビーム電流は１．５４ｍＡであった。したがって、接地
電極の位置を、従来の装置よりも、集束電極の方へより近くなるように調整することによ
り、５keVのＢ＋のビーム電流は０．８２ｍＡから１．５４ｍＡへ８８％増大した。
【００２９】
追加の研究において、集束電極に対する接地電極の異なる位置に対して、アクセル／デ
ィセルコラムにより運ばれる７０keVのAs＋のビームを用いて、モデルベースのシミュレ
ーションが実施された。１０２ｍｍの大きい分離の場合において、ビームラインにより運
ばれる７０keVのAs＋のビームのビーム電流は１８ｍＡであり、一方、５１ｍｍの小さい
分離の場合において、ビームラインにより運ばれる７０keVのAs＋のビームのビーム電流
は２６ｍＡであった。
【００３０】
基板へ送られるビーム電流は、したがって、接地電極と集束電極との間の間隔Ｓを最小
にすることにより、最大にすることができる。所与のイオンビームに対するターゲットの
間隔Ｓは、ビーム電流を最大にすることの考慮を超えて、追加の要因の考慮に、設定する
ことができる。例えば、再び図１及び図２を参照して、２keVから４０keVのエネルギー範
囲の低エネルギービームに対して、イオン注入機１００を動作する時、イオンビーム１０
４が、分析磁石１０６に入る前に、最小のエミッタンスを有するように、接地電極２１０
の位置を、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の範囲内で、最適な位置に調整することができる。
【００３１】
様々な追加の実施形態において、アクセル／ディセルコラムは、図２に例示されるもの
に対し、追加のコンポーネントを含むことができる。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、本発
明の追加の実施形態による、アクセル／ディセルコラム３０２の動作を例示する。アクセ
ル／ディセルコラム３０２は、端子電極３０４、集束電極３０６、接地電極３１０、抑制
電極３１４、チューブレンズ３１８及び基部３２０を含む。接地電極３１０及び基部３２
０は、接地電位に設定される接地電極アセンブリの部分を形成する。抑制電極３１４は、
抑制電極アパーチャ（別個に図示せず）を含むことができる。抑制電極３１４及びチュー
ブレンズ３１８は、いくつかの例において、接地に対して負の電位でバイアスを受けるこ
とができる。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに、また、示すのは、集束電極アパーチャ３０８
、接地電極アパーチャ３１２及び分析磁石３２２である。例示されるように、イオンビー
ム１０４は、一般的に、図において、左から右へ導かれる。通過中に、イオンビーム１０
４はイオン源１０２から引き出され、分析磁石３２２に入る前に、アクセル／ディセルコ
ラム３０２により処理される。
【００３２】
図に示すように、アクセル／ディセルコラム３０２は、また、基部３２０に取り付けら
れ、支持部材３２４として示される複数の支持部材を含む。接地電極３１０は、支持部材
３２４を用いて、基部３２０に対して可逆的に動くことができる。いくつかの実施形態に
おいて、接地電極３１０を基部３２０に対して軸２１４に沿って動かすために、モーター
駆動を提供することができる。接地電極３１０は、また、スリーブ３１６として示される
複数のスリーブを備えることができる。スリーブ３１６は、接地電極３１０に取り付ける
ことができ、それぞれ、支持部材３２４を囲んで、円周方向に配置することができる。ス
リーブ３１６は、支持部材３２４に対して軸２１４に沿って摺動自在に動くことができる
。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃの例において、スリーブ３１６は、それぞれ、位置Ｐ３、位
置Ｐ４及び位置Ｐ５に配置される。例示するように、位置Ｐ３において、接地電極３１０
は基部３２０に対して隣接することができ、一方、位置Ｐ５において、接地電極３１０は
基部３２０から最も遠い距離に伸びることができる。それに対して、位置Ｐ３において、
接地電極３１０と集束電極３０６との間の軸２１４に沿う間隔Ｓ３は、最大であり、位置
Ｐ４における間隔Ｓ４は中間値であり、一方、位置Ｐ５における間隔Ｓ５は最小である。
【００３３】
図３Ａ〜３Ｃに更に示すように、抑制電極３１４は、接地電極３１０内に配置すること
ができ、接地電極３１０に連結することができ、したがって、抑制電極３１４は、接地電
極３１０に合わせて動く。抑制電極３１４は、放射を防ぐため電子を抑制するように、イ
オンビーム１０４に−３kVから−１０kVの範囲の抑制電極電位を印加するように構成する
ことができる。
【００３４】
図３Ａ〜３Ｃに、また、示すように、チューブレンズ３１８は、位置に固定した第１の
部分（図３Ａ〜３Ｃにおいて右の部分として示す）を含む２つの部分を含む。チューブレ
ンズ３１８は、また、第１の部分の周りに配置され、接地電極３１０に連結された第２の
部分（図３Ａ〜３Ｃにおいて左の部分として示す）を含む。よって、チューブレンズ３１
８の左の部分は、チューブレンズ３１８の右の部分に取り付けられず、したがって、左の
部分は、右の部分に対して摺動自在に動くことができる。特に、チューブレンズ３１８の
左の部分は、接地電極３１０の動きに合わせて動くことができ、一方、右の部分は固定の
ままであり、したがって、チューブレンズ３１８の長さは、調整することができる。イオ
ンビーム１０４が、チューブレンズ３１８を通過し、イオンビーム１０４を形成するため
に２keVから４０keVの範囲のエネルギーを有する時、チューブレンズ３１８は、−３kVか
ら−４０kVの範囲のチューブレンズ電位をイオンビーム１０４に印加するように構成する
ことができる。イオンビーム１０４のビームエネルギーが４０keVより大きい時、チュー
ブレンズ３１８は、接地電位をイオンビーム１０４に印加するように構成することができ
る。
【００３５】
前述の実施形態において、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、又は他の装置
などの任意の便利なユーザ・インターフェースを含む駆動システムにおけるユーザ入力に
応じて、接地電極などの可動電極の位置を調整することができる。さらに、接地電極の位
置は、異なる実施形態により、異なる方法で制御することができる。例えば、いくつかの
実施において、ユーザは、接地電極の位置をユーザ・インターフェースにおいて明確に選
択することができる。このように、ユーザは、ターゲットの接地電極の位置が用いられる
ように特定することができ、したがって、駆動システムに接地電極を特定の位置へ動かす
ようにさせる位置の値を入力することにより、接地電極の位置を調整することができる。
【００３６】
あるいは、対応する接地電極の位置を、最終のビーム電圧に対応する所与の注入エネル
ギーに対して、あらかじめ決定することができるように、イオン注入機をあらかじめ調整
することができる。この実施において、イオン注入機の１つ以上のコンポーネントに印加
すべき、注入電圧、端子電極電圧、集束電極電圧、その他などの電圧の選択を、ただ単に
、ユーザに提供することができる。一旦、電圧パラメータが特定されると、駆動コンポー
ネントは、接地電極を第１のあらかじめ決定した位置へ自動的に動かすように、構成する
ことができる。電圧がその後に調整される時、駆動コンポーネントは、接地電極を第１の
あらかじめ決定した位置から第２のあらかじめ決定した位置へ自動的に動かすように、構
成することができる。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態による方法に含まれる例示的動作を示す。ブロック４０２に
おいて、イオン源を用いてイオンビームを生成する。ターゲットの初期のビーム電流を生
成するのに適切な引き出し電圧で、イオンビームは引き出すことができる。ブロック４０
４において、調整できるアクセル／ディセルコラムの接地電極は、第１の位置に配置され
る。ブロック４０６において、接地電極が第１の位置に配置される時に、接地電極の上流
で隣接して配置される調整できるアクセル／ディセルコラムの固定電極により、第１の固
定電極の電位がイオンビームに印加される。ブロック４０８において、固定電極により、
第２の固定電極の電位がイオンビームに印加され、第２の固定電極の電位は第１の固定電
極の電位より小さい。ブロック４１０において、駆動コンポーネント内において、ユーザ
入力が受信される。ユーザ入力は接地電極に対する位置の選択であり得る。ブロック４１
２において、接地電極は第２の位置へ動かされ、接地電極及び固定電極は、第１の位置に
おける第１のギャップ及び第１のギャップより小さい第２の位置における第２のギャップ
を規定する。
【００３８】
要約すれば、本実施形態の調整できるアクセル／ディセルコラムは、様々な優位性を提
供することができる。例えば、第１の有利な効果は、基板に供給される使用可能なビーム
電流を、イオンエネルギーの範囲にわたって、増大することを含み、第２の有利な効果は
、アクセル／ディセルコラムにおける電極分離を調整する便利なアプローチを提供するこ
とを含み、一方、第３の有利な効果は、イオンエネルギー及びビーム電流の範囲にわたる
動作のためのアクセル／ディセルコラムのビーム光学系を最適化する機能を含む。
【００３９】
本発明は、本明細書に記載される特定の実施形態の範囲に限定されない。実際には、本
明細書に記載された実施形態に加えて、本発明に対する他の種々の実施形態及び変更例が
、前述の記載及び添付の図面から当業者には明らかであろう。従って、かような他の実施
形態及び変更例は、本発明の範囲に含まれるものと意図される。さらに、本明細書の開示
は、特定の目的に対する、特定の環境における、特定の実施の文脈にて記載されているが
、当業者は、その有用性はこれに限定されないこと及び、本発明があらゆる目的のために
、あらゆる環境において有益に実行可能であることを認識されよう。それ故に、以下に説
明する特許請求の範囲は、本明細書に記載されたように、本発明の全幅及び精神に鑑みて
解釈すべきである。
【図１】
2020102454.tif 000003
【図２】
2020102454.tif 000004
【図３Ａ】
2020102454.tif 000005
【図３Ｂ】
2020102454.tif 000006
【図３Ｃ】
2020102454.tif 000007
【図４】
2020102454.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月6日(2020.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを制御する装置であって、
該装置は、
固定電極アパーチャを有する固定電極と、
該固定電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を備え、
該接地電極アセンブリは、
基部と、
前記固定電極に隣接して配置され、接地電極アパーチャを有する接地電極であって、第１の位置と第２の位置との間を前記固定電極に対して第１の軸に沿って可逆的に可動である、接地電極と、
前記基部に取り付けられる複数の支持部材と、を備え、
前記接地電極は、それぞれ、前記複数の支持部材を囲んで円周方向に配置される複数のスリーブを、さらに備え、前記複数のスリーブは、前記複数の支持部材に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる、装置。
【請求項２】
ユーザ入力に応じて、前記接地電極を、前記第１の位置と前記第２の位置との間に動かすように構成される駆動コンポーネントを、さらに備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記接地電極は、前記第１の位置及び前記第２の位置を含む離散位置間を動くことができる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記接地電極は、前記第１の位置と前記第２の位置との間を連続的に動くことができる、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記接地電極は、１００ｍｍから１５０ｍｍの範囲に及ぶ距離にわたって、集束電極に対して前記第１の軸に沿って動くことができる、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記接地電極が前記第２の位置に配置される時、前記接地電極は、３０ｍｍより小さい第１の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離され、前記接地電極が前記第１の位置に配置される時、前記接地電極は、１００ｍｍより大きい第２の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離される、請求項１記載の装置。
【請求項７】
イオンビームを制御する装置であって、
該装置は、
固定電極アパーチャを有する固定電極と、
該固定電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を備え、
該接地電極アセンブリは、
基部と、
前記固定電極に隣接して配置され、接地電極アパーチャを有する接地電極であって、第１の位置と第２の位置との間を前記固定電極に対して第１の軸に沿って可逆的に可動である、接地電極と、を備え、
前記固定電極は前記イオンビームを形成するように構成される集束電極であり、
前記装置は、
前記集束電極の上流に配置され、端子電極アパーチャを有する端子電極と、
前記接地電極アパーチャの下流に配置される抑制電極アパーチャを有する抑制電極と、
少なくとも部分的に前記接地電極アセンブリ内に配置されるチューブレンズと、をさらに備える、装置。
【請求項８】
前記チューブレンズは、第１の部分と、該第１の部分の周りに配置され、前記第１の部分に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる第２の部分と、を備える、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記接地電極は、前記第１の位置及び前記第２の位置を含む離散位置間を動くことができる、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記接地電極は、前記第１の位置と前記第２の位置との間を連続的に動くことができる、請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記接地電極は、１００ｍｍから１５０ｍｍの範囲に及ぶ距離にわたって、前記集束電極に対して前記第１の軸に沿って動くことができる、請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記接地電極が前記第２の位置に配置される時、前記接地電極は、３０ｍｍより小さい第１の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離され、前記接地電極が前記第１の位置に配置される時、前記接地電極は、１００ｍｍより大きい第２の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離される、請求項７記載の装置。
【外国語明細書】
2020102454000001.pdf