(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム角検出装置であって、
リニアドライブアセンブリと、可動角マスクアセンブリと、を備え、
上記リニアドライブアセンブリは、可動なプロファイラアセンブリに固定して取り付けられており、
上記プロファイラアセンブリは、プロファイラトッププレートの内部に形成されたプロファイラ孔とプロファイラセンサアセンブリとを備えたプロファイラを有し、
上記可動角マスクアセンブリは、マスク孔を有する可動角マスクを備え、上記プロファイラアセンブリに固定されずに取り付けられており、
上記プロファイラアセンブリに固定して取り付けられているマスクリニアドライブにエネルギーが与えられることによって、上記マスク孔は上記プロファイラ孔に対して移動でき、上記プロファイラ孔は、上記イオンビームの選択された長さに亘って移動可能であることを特徴とするイオンビーム角検出装置。
【請求項２】
上記リニアドライブアセンブリは、マシン／ボールねじリニアアクチュエータ、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ、レーキ・ピニオンアクチュエータ、直接駆動リニアアクチュエータ、電気機械リニアアクチュエータおよびパルスパワーリニアアクチュエータのうち少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項３】
上記マスク孔の大きさは、上記イオンビームの幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項４】
上記プロファイラ孔の大きさは、上記可動角マスクを通り抜ける全てのビームレットを受け入れるのに充分な大きさであることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項５】
上記マスク孔と上記プロファイラ孔との相対的な動きは、イオンビームレットが、上記マスク孔と上記プロファイラ孔を通り抜けるように、かつ、上記プロファイラセンサアセンブリ内のセンサで検知されるように、調節可能であることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項６】
上記プロファイラアセンブリは、上記プロファイラの全線形移動の間、上記イオンビームの移動経路に垂直な面における全てあるいは充分な割合のビーム長が上記プロファイラ孔に入るように上記マスク孔と上記プロファイラ孔とが相互に関連して移動できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項７】
上記イオンビーム角検出装置は、上記イオンビームの全軌道の外側に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項８】
上記選択された長さは、上記イオンビームの長さよりも長い、あるいは、上記イオンビームの長さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のイオンビーム角検出装置。
【請求項９】
イオン注入システムであって、
イオン源と、質量分析器と、イオンビーム角検出装置と、可動角マスクアセンブリと、エンドステーションとを備え、
上記イオン源は、抽出イオンビームを生成するように動作でき、
上記質量分析器は、上記イオン源から上記抽出イオンビームを受け取り、かつ、所望の質量範囲のイオンを有する、質量分析されたイオンビームを供給し、
上記イオンビーム角検出装置は、可動なプロファイラアセンブリに固定して取り付けられているリニアドライブアセンブリを備え、
上記プロファイラアセンブリは、プロファイラトッププレートの内部に形成されたプロファイラ孔とプロファイラセンサアセンブリとを備えたプロファイラを有し、
上記可動角マスクアセンブリは、マスク孔を有する可動角マスクを備え、上記プロファイラアセンブリに固定されずに取り付けられ、
上記プロファイラアセンブリに固定して取り付けられているマスクリニアドライブにエネルギーが与えられることによって、上記マスク孔は上記プロファイラ孔に対して移動でき、上記プロファイラ孔は、延びた上記イオンビームよりも長い距離に亘って移動でき、
上記エンドステーションは、ビームラインシステムから質量分析された上記イオンビームを受け取り、質量分析されかつ中性にされた上記イオンビームを使ってイオン注入するための経路に沿って少なくとも１つのワークピースを支持することを特徴とするイオン注入システム。
【請求項１０】
上記リニアドライブアセンブリは、マシン／ボールねじリニアアクチュエータ、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ、レーキ・ピニオンアクチュエータ、直接駆動リニアアクチュエータ、電気機械リニアアクチュエータおよびパルスパワーリニアアクチュエータのいずれかを備えることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
上記マスク孔の大きさは、上記イオンビームの幅より小さいことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
上記プロファイラ孔の大きさは、上記可動角マスクを通り抜ける全ての上記ビームレットを受け入れるのに充分な大きさであることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
上記マスク孔と上記プロファイラ孔との相対的な動きは、イオンビームレットが、上記マスク孔と上記プロファイラ孔を通り抜けるように、かつ、上記プロファイラセンサアセンブリ内のセンサで検知されるように、調節可能であることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
上記プロファイラアセンブリは、上記プロファイラの全線形移動の間、全ての上記ビーム長が上記プロファイラ孔に入るように上記マスク孔と上記プロファイラ孔が相互に関連して移動できるように構成されることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
上記イオンビーム角検出装置は、上記イオンビームの全軌道の外側に移動可能であることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
イオンビームの実入射角を決定する方法であって、
（ａ）リボンイオンビームの先頭端でプロファイラアセンブリを位置決めする位置決め工程と、
（ｂ）上記リボンイオンビームを横断して上記プロファイラを移動する移動工程と、
（ｃ）上記プロファイラ周りでマスクを高速移動する高速移動工程と、
（ｄ）上記プロファイラの移動中に、時間関数としてプロファイラ信号を収集する収集工程と、
（ｅ）計測した角度が許容範囲内であるかを判定する判定工程と、
（ｆ）上記計測した入射角が許容範囲外である場合に、上記リボンイオンビームに対して調整を行って（ａ）の位置決め工程に進む調整工程と、
（ｇ）終了工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
上記プロファイラは、マスクリニアアクチュエータにより上記リボンイオンビームを横断して移動され、上記マスクリニアアクチュエータは、マシン／ボールねじリニアアクチュエータ、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ、レーキ・ピニオンアクチュエータ、直接駆動リニアアクチュエータ、電気機械リニアアクチュエータおよびパルスパワーリニアアクチュエータのいずれかを備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記マスクは、マスク孔を備えており、該マスク孔の大きさは、上記リボンイオンビームの幅より小さいことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
上記プロファイラはプロファイラ孔およびプロファイラセンサアセンブリを備えており、上記マスクはマスク孔を備えており、上記マスク孔と上記プロファイラ孔との相対的な動きは、イオンビームレットが、上記マスク孔と上記プロファイラ孔を通り抜けるように、かつ、上記プロファイラセンサアセンブリ内のセンサで検知されるように調節可能であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
上記プロファイラはプロファイラ孔を備えており、上記マスクはマスク孔を備えており、上記プロファイラアセンブリは、上記プロファイラの全線形移動の間、全ての上記ビーム長が上記プロファイラ孔に入るように上記マスク孔と上記プロファイラ孔が相互に関連して移動できるように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
上記プロファイラおよび上記マスクは、上記リボンイオンビームの全軌道の外側に移動可能であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してイオン注入システム、および、特に、イオンビームのビーム角度分布を測定するための改良された方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスおよび他のプロダクトの作製において、半導体ウエハー、表示パネル、他のワークピースに不純物を加える際にイオン注入が使われている。イオン注入機またはイオン注入システムは、ｎ型やｐ型のドープ領域を作製し、あるいは、ワークピースにおいて保護層を形成するために、イオンビームでワークピースを処理する。半導体のドーピングのために使われる場合、イオン注入システムは、所望の外因性ドープ物質を作製するために、選択したイオン種を注入する。そこで、アンチモン、ヒ素、リンのようなソース物質から発生したイオンを注入すると、ｎ型の外因性ドープ物質ウエハーが得られる。そして、ホウ素、インジウムといった物質を注入すると、半導体ウエハーにおいてｐ型の外因性物質部が作製される。イオン注入チャンバ内において、シリコンウエハーは、イオンビームによって物理的な影響を受ける。
【０００３】
シリコンウエハーのイオン注入のための方法の一つは、ウエハーの最大径より広い幅を有するイオンビームと、ビームの広がる方向に直交する一方向にウエハーを機械的にスキャンするあるいは動かすためのメカニズムとの組み合わせを使う。幅広のビームは、連続した、静的な『リボン』ビームとしてイオン源から発生されるか、あるいは、ワークピースを横断するビームスキャニング機構によって前後にスキャンされた『ペンシル』ビームに由来する。幅広のビームは、理想的には、イオンの経路とワークピース表面との間の角度（すなわち、入射角）がワークピース上のあらゆる点で同じとなるように、ウエハーに衝突する。しかしながら、例えば、幅広タイプのリボンビームの生成およびフォーカスに特有の問題によって、イオンは、全てがウエハーの全幅にわたって同一方向に動かないこともある。その結果、イオンの経路が平行とならないことにより、注入角度エラーが発生する。イオン角度計測方法では、イオン注入を行う前に注入角度エラーが特定値、あるいは、ある範囲内の値かを確認することが要求され、それにより適切なプロセスが担保される。
【０００４】
通常、多数の孔を有するマスクは、プロファイラとして知られるビーム電流計測装置の手前に配置されている。このプロファイラは、幅広のビームにわたって、決められた位置でのみイオンを通過させる。もしイオンが全て同じ方向に動くのであれば、プロファイラは、ビームの幅方向でマスクの後ろを移動するため、プロファイラ経路に沿う、各孔の位置と同一のビームレット位置を記録する。加えて、マスクがプロファイラに対して校正されれば、マスク孔の真後ろにプロファイラが配置されたときに測定される電流値がピークとなるため、イオンの全方向を計測できる。しかしながら、全てのイオンの軌道が各々平行でなければ、プロファイラは、マスクの多数の孔の後ろを横切るため、変化するビームレット位置を計測する。この方法の一つの特徴的な問題として、個々の決められた孔の位置でのみビーム角を計測できるという点が挙げられる。他のデメリットは、測定するリボンビームと同じ広さのマスクが必要となる点にあり、その結果、通常は大型かつ高額のアセンブリとなる。
【０００５】
典型的な従来技術のビーム角計測システムは、イオンビーム内のさまざまな位置でイオンビームの電流と入射角を計測することによって、半導体デバイスの作製を支援する。可動な検出器は、イオン注入前に均一的な計測を提供するよう動作可能である（たとえば、検証の中で、本来の位置への校正を実行する。）。様々な計測を基に、イオンビームの発生は、均一性の向上のため修正されうる。イオン注入は、向上された均一性、および、より厳しいプロセス制御を伴って実行されうる。
【０００６】
図１に示された従来技術の図は、単一ウエハーのイオン注入システム１００の簡略図である。従来技術のシステム１００は、イオンチャンバ１０２、イオンビーム発生機構１０４、（図５で示すように可動である）均一性検出器１０６、ワークピース／ウエハー１０８を一時的に捕らえておくための台あるいはプラテン１１０を含む。イオンビーム発生機構１０４は、通常、ビーム電流や入射角などを含む特性を有するリボンイオンビーム１１２を生成する。イオンビーム１１２は、ウエハー１０８の表面に対して概ね直角となるように記載されているものの、ワークピース１０８の表面に対して他の入射角にすることができる。好適なイオン注入を実現するために、台１１０は、制御された速度でイオンビーム１１２を通ってウエハー１０８を移動させることができる。イオン注入は、リボンイオンビーム１１２を通ってウエハー１０８の単一パスで実行されうる。全ウエハー１０８がイオンビーム１１２を通っておよそ同じ割合で動くため、均一な注入が得られる。
【０００７】
均一性検出器は、通常、使用されるまでイオンビームの外側に置かれる。この従来技術の装置は、あらゆる好適な数量の検出器を含むことができ、これらの検出器は、他の位置に設けられており、可動である。検出器１０６は、ウエハー１０８とほぼ同じ面内にあってよい。検出器１０６は、有限数の位置でイオンビーム１１２の幅にわたってビーム電流の均一性を計測する。角マスクとの組み合わせにおいて、従来技術の検出器１０６は、有限数の位置でのイオンビーム１１２の入射角の計測値およびビーム電流の均一性を得ることができ、入射角の計測値は、均一性の向上のために、イオンビーム１１２の調整のため利用可能である。ここで、マスクは、通常、ウエハーと同様の幅であり、ごく僅かのビームレットが通り抜けるよう、ビーム中に位置付けられている。加えて、計測が所望の特性から大きな偏差を示す場合、これらの計測値は、ウエハーがダメージを受けている可能性があると判断するために使われうる。このアプローチに伴う難しさの一つは、マスクが所定数のスロットを有し、それゆえ、ビーム１１２の全体ではなく、イオンビームの一部に沿ってのみ入射角が測定されるという点である。
【０００８】
Pat.6,989,545に記載される他の典型的な検出器は、孔および一対のビーム電流センサをそれぞれ含む一連の構成要素を備える。孔は、イオンビーム１１２の一部、ビームレットと呼ばれる、のみを通過させて、一対のビーム電流センサに影響を与える。一対のセンサの各々で計測したビーム電流の合計は、孔の位置での合計ビーム電流を決定するために利用される。そして、ビームレットの入射角は、各センサのビーム電流の差から算出されうる。したがって、上記要素の測定は、イオンビームの均一性を判定するために使用されうる。そして、各上記要素は、イオンビーム１１２全体にわたって入射角を計測するために利用されうる。
【０００９】
これらの角度の計測を基に、イオンビーム２０８の角度の均一性を向上させるために補正動作が実施されうる。
【００１０】
上記の両方のシステムは、両方のシステムに伴う問題がある。従来技術の図１は、マスク内のスロットの位置でのみビーム角を計測する。従来技術の図２の特有の問題は、決められた孔の位置各々でビーム角を計測することのみ可能であり、ビーム角は連続して計測されないことである。
【００１１】
それゆえ、前記の問題を広く軽減し、ビームの幅方向に沿ったあらゆる点においてもビーム角を測定する方法およびシステムが求められている。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の形態の基本的な理解に備え、本発明の簡単な概要を以下に示す。この概要は、発明の広範囲な概要ではなく、発明の鍵あるいは重大な要素を特定しようとするのでも、発明の範囲を示すものでもない。概要の目的は、むしろ後に示されるより詳細な記述に対する前置きとして簡略化した形式で発明のコンセプトを示すことである。
【００１３】
本願の発明は、イオン注入システム、スキャニングシステム、および、ワークピースに対してスキャンしたイオンビームを供給するための方法に関する。ここで、スキャニング機構の時間変化するフォーカス特性を補うために、イオンビームの１以上のフォーカス特性は、ダイナミックに調整あるいは補正される。本発明は、あらゆる種類のイオン注入に適用され、そして、スキャン方向に沿った入射ビームの変動を軽減するため有効に利用されうる。それによりイオンが注入されるワークピース内で、注入の均一性が改善される。
【００１４】
本発明の一実施形態に従って、イオンビーム角検出装置は、可動なプロファイラアセンブリに固定して取り付けられているリニアドライブアセンブリを備える。上記プロファイラアセンブリは、プロファイラトッププレートの内部に形成されたプロファイラ孔を有するプロファイラと、プロファイラセンサアセンブリと、マスク孔を有す可動角マスクを有する可動角マスクアセンブリとを備える。上記角マスクアセンブリは、上記プロファイラアセンブリに固定されずに取り付けられている。上記マスク孔は、上記プロファイラアセンブリに固定して取り付けられているリニアドライブにエネルギーが与えられることによって、上記プロファイラ孔に対して移動できる。そして、上記プロファイラアセンブリは、上記リボンビームの幅よりも長い距離に亘ってｘ軸に移動できる。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、イオン注入システムに関する。イオン注入システムは、抽出イオンビームを生成するように動作できるイオン源と、上記イオン源から上記抽出イオンビームを受け取り、かつ、所望の質量範囲のイオンを有する、質量分析されたイオンビームを供給する質量分析器と、可動なプロファイラアセンブリに固定して取り付けられているリニアドライブアセンブリを有するイオンビーム角検出装置と、可動角マスクアセンブリと、エンドステーションと、を備える。上記プロファイラアセンブリは、プロファイラトッププレートの内部に形成されたプロファイラ孔とプロファイラセンサアセンブリとを備えたプロファイラを有する。上記可動角マスクアセンブリは、マスク孔を有する可動角マスクを備え、上記プロファイラアセンブリに固定されずに取り付けられる。上記マスク孔は、上記プロファイラアセンブリに固定して取り付けられているマスクリニアドライブにエネルギーが与えられることによって、上記プロファイラ孔に対して移動できる。上記プロファイラアセンブリは、延びた上記イオンビームよりも長い距離に亘って移動できる。上記エンドステーションは、上記ビームラインシステムから質量分析された上記イオンビームを受け取り、質量分析されたイオンビームを使って注入するための経路に沿って少なくとも１つのワークピースを支持する。
【００１６】
本発明の更に他の実施形態は、リボンイオンビームの先頭端でプロファイラアセンブリを位置決めする位置決め工程を含むイオンビームの実入射角の決定方法に関する。上記プロファイラ周りでマスクを高速移動する間、上記リボンイオンビームを横断して上記プロファイラを移動する。上記プロファイラの移動中に、時間関数としてプロファイラ信号を収集し、上記プロファイラは計測した角度が許容範囲内であるかどうかを判定する。上記イオンビームに対して調整が行われる。上記計測した入射角が許容範囲外である場合に、本方法は始めに戻り、そうでない場合は終了する。
【００１７】
以下の記載及び付属図は、本発明のある実施の形態を詳細に明記する。しかし、これらは、本発明の原理を利用できる様々な方法の一部の記述にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のシリアルウエハーイオン注入システムの側面図である。（図５から検出器をプロファイラに置き換え、マスクを追加。）
【図２】従来の、ビーム角測定装置を利用したシリアルウエハーイオン注入システムのイオンビームの側面図である。
【図３】本発明の少なくとも一つの実施形態によるビーム角測定装置を利用したシリアルウエハーイオン注入システムの平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に伴うイオン注入システムのイオンビーム角検出装置の簡略図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に伴うイオンビーム角検出装置での変動を示す部分側面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に伴うイオンビーム角検出装置での変動を示す部分側面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に伴うイオンビーム角検出装置での変動を示す部分側面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に伴うイオンビーム角測定方法を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して本発明を説明する。図では、同様の参照番号は類似の構成要素に言及するために用いられており、また、図示される構成は縮尺に応じて記載されているわけではない。本発明は、半導体におけるイオン注入を促進するものであって、入射角イオンビーム角検出器を介して角度エラーを監視および補正することによりイオン注入を図る。実際のビーム角度は、例えば、マスクおよびプロファイラ孔の、結果として得られる配置から算出される。また、本発明で開示する方法は、実際のウエハー上へのイオン注入を計測するのではなく、イオンビームの軌跡に関するワークピースプロセス装置を計測することによって、半導体デバイスの製作を促す。さらに、いわゆる枚葉式エンドステーションを有するシステムにおいて以下で説明されている一方で、また本発明は、バッチ式エンドステーションを有するイオン注入システムにも用いられる。これら全てのイオン注入の変形例は、本発明および添付のクレームの範疇に含まれることが意図されている。
【００２０】
まず、図３および図４には、典型的なイオン注入システム３００が記載されている。そのイオン注入システム３００は、本発明の実施形態に従うイオンビーム角検出装置を利用することができる。イオン注入システム３００は、イオンビームに対してワークピース３３０（例えば、半導体基板またはウエハー）をスキャンするように動作可能であり、ワークピース３３０の内部にイオンを注入する。図４は、イオンビーム角検出装置４４０の概略図を示す。イオンビーム角検出装置４４０は、イオンビーム４５６の幅広い方向に沿うあらゆる位置においてビーム角を測定する可動角マスクアセンブリ４５０に沿って移動可能なプロファイラアセンブリを利用する。
【００２１】
システム３００（図３）は、モジュール式ガスボックス３０２・３０６と、ガスボックス遠隔パージ制御パネル３０８とを備える。ガスボックス３０４・３０６は、とりわけ、１以上のドーパント物質ガスを含む。ガスボックス３０４・３０６は、システム３００内のイオン源３２２内への当該ガス（複数のガス）の選択的な供給を促す。ここでは、当該ガス（複数のガス）は、システム３００に選択的に持ち込まれたウエハーまたはワークピース３３０にイオンを注入するうえで好適なイオンを生成するためにイオン化される。ガスボックス遠隔パージ制御パネル３０８は、必要または所望に応じて、ガス抜き、ガス（複数のガス）のパージ、または、その他の物質をシステム３００から排出する。
【００２２】
高圧配電端子３１２および高圧絶縁変圧器３１４も含まれる。これらは、とりわけ、ドーパントガスに対する電気的な励起およびエネルギー付与を行い、これによりガスからイオンが生成される。イオンビーム抽出アセンブリ３１６も含まれる。これは、イオン源３２２からイオンを抽出し、そのイオンを、ブラケットにより示される、質量分析マグネット３２０を有するビームライン３１８領域の内部に加速させる。質量分析マグネット３２０は、不適当な電荷質量比のイオンの選別または排出を行うよう動作可能である。質量分析マグネット３２０は、特に、好ましくない電荷質量比のイオンが衝突する側壁を有するガイドを備える。その衝突は、イオンが、質量分析マグネット３２０のマグネットによって生成する１以上のマグネット領域を通りビームガイドの内部を通過するときに増殖するときに起こる。
【００２３】
コンポーネント３２４が含まれる。コンポーネント３２４は、スキャンされたイオンビーム４５６（図４）の角度制御を補助し、とりわけ、スキャン角補正レンズを有する。加速／減速カラム３２６は、イオンビーム内のイオンのスピード制御・調整、および／または、フォーカスを促す。コンポーネント３２８は汚染粒子をフィルタリングするよう動作可能である。例えば、最終エネルギー・フィルターも本発明の１以上の実施形態に従い含まれてよく、これにより、ワークピース３３０へのエネルギー汚染粒子の侵入が低減される。
【００２４】
ウエハーおよび／またはワークピース３３０が、選択的イオン注入のためにエンドステーションチャンバ３３２に入れられる。機械式スキャンドライブ３３４がチャンバ３３２内のワークピース３３０を操作し、ワークピース３３０とイオンビームとを選択的に接触させる。ウエハーまたはワークピース３３０は、ワークピース操作システム３３６によりエンドステーションチャンバ３３２内に移動する。ワークピース操作システム３３６には、例えば、１以上の機械式またはロボットアーム３３７が含まれる。オペレータは、オペレータコンソール３３８によって、システム３００またはシステム３４０の１以上のコンポーネントを選択的に制御することにより注入プロセスを調整することができる。最後に、システム３００全体に給電するために配電ボックス３３９が含まれる。
【００２５】
図４は、本発明の一形態に従うイオンビーム角検出装置４４０の簡略図である。イオンビーム角検出装置４４０は、真空プロセスチャンバ４４２と、イオンビーム発生器４４４と、マスク孔４４８を有する可動角マスク４４６と、プロファイラ孔４５４を有するプロファイラ４５２（図５）を備えた可動プロファイラアセンブリ４４５と、プロファイラトッププレート４５５と、プロファイラセンサアセンブリ５５７と、を含む（図５）。マスク孔４４６の幅ＷＭＡＭは、マスク孔４４８を通過する、予想されるビームレット４５８（図４）の転換よりも大きな長さに亘ってイオンビーム４５６の通過を妨害するのに十分な大きさである。そのマスク孔４４８は、プロファイラトッププレート４５５に向かって幅ＷＭＡを有する。図５のイオンビーム角検出装置５４０は、説明のために提供しているのであって、イオンビーム角検出装置５４０の全ての実施形態、コンポーネント、構成を含むように意図されたものではない。その代わりに、イオンビーム角検出装置５４０は本発明をさらに理解することの一助となるように記載されている。
【００２６】
ここで図５を参照して、イオンビーム発生器４４４は、リボンビームなどのイオンビーム４５６を発生する。イオンビーム４５６は、所定表面に影響を与えるイオンの総数、プラズマ密度、断面形状、イオン種、量、ビーム電流、強度、放射率、イオンビームのスポットサイズ、入射角、およびイオンビームエネルギーなどの数多くの特徴・属性を有しており、それらは、ここで説明するものに限られない。イオンビーム４５６は、プロファイラ４５２のプロファイラトッププレート４５５に対してほぼ直角に記載されている。しかしながら、イオンビーム４５６は、トッププレート４５５のｘ−ｚ面に対して他の入射角であってもよい（例えば、０度よりも大きい角度δ。ここで０度は、プロファイラアセンブリ４４５のｘ−ｚ面に対して直角な経路をイオンビームまたはイオンビームレットが移動するものとして規定される）。
【００２７】
本実施形態において、ワークピースプレートは、固定されたイオンビーム５５６（不図示）の至る所にワークピース（不図示）を移動させることができ、その移動は、所望の注入結果を実現するために、制御され、指示され、あるいは、予め特定された割合で行われる。他の実施形態では、イオンビーム４５６は、再び、制御され、指示され、あるいは、予め特定された割合で、１つまたは複数の経路でワークピースに亘って移動されうる。本発明の本実施形態に係るイオンビーム角検出装置５４０は、ワークピースのイオン注入を行う前に、イオンビーム４５６を特徴付けるために利用される。換言すると、イオンビーム角検出装置５４０は、例えばイオンビームの入射角などのイオンビーム特性を特徴付けうるものであり、その後、ワークピースのイオン注入を行う前に、イオンビーム４５６の特性は調節され、再びイオンビーム角検出装置５４０により測定されうる。イオンビーム角検出装置５４０は、イオン注入プロセスのために、イオンビーム４５６の経路の外側に移動されうる。
【００２８】
本例におけるプロファイラ４５２は、ドライブアセンブリ５６０およびプロファイラアセンブリ４５０によって、可動角マスク４４６に固定して取り付けられている。ドライブアセンブリ５６０は、リニアステージ５６２と、リニアステージモータ５８０と、リニアステージ５６２に固定して取り付けられたマスクドライブ５６４とを備える。本発明の他の実施形態には、あらゆる好適な数量のリニアドライブ、他の位置に設けられる検出器、可動検出器などが含まれる。例えば、１つの検出器、または複数の検出器は、プロファイラ４５２に組み込まれ、選択的に、イオンビーム角検出装置５４０上の、例えば可動角マスクアセンブリ４４６上およびワークピース（不図示）とほぼ同じ平面上など、どこに設けられてもよい。検出器は、その位置の数に係らず、イオンビーム４５６にわたりビーム電流の均一性を測定することができ、それによりイオンビーム４５６の形状が示される。これは、不連続な位置において角度を測定する電流プロファイラの顕著な改善点であり、その一方で、本発明は、イオンビーム４５６の全長にわたってイオンビーム特性を決定することができる。さらに、検出器は、ビーム４５６の直線方向における複数の位置で、ビーム４５６および／またはビームレット４５８の測定入射角を取得することができる。
【００２９】
ビーム電流の均一性および入射角測定が、イオン注入システム５００により生成されるイオンビーム４５６を変更するために用いられ、それによりイオンビームの均一性が改善される。時間の制約により迅速な測定が必要または要求される場合には、プロファイラ４５２は、連続する位置よりも不連続な位置で特性を測定することができる。しかしながら、本発明の鍵となる態様は、不連続な測定を行う位置が固定されていないという点にあり、固定位置で行われる一般的なプロファイラの不連続な測定とはその点で異なる。
【００３０】
プロファイラ４５２は、各々がプロファイラ孔４５４を有する一連の構成部材を備える。プロファイラ孔４５４は、ビームレット４５８として参照されるイオンビーム４５６の一部のみを通過させる。センサによって測定されるビームレット電流が、ビームレット４５８、つまりイオンビーム４５６の一部、の入射角δを算出するために用いられる。さらに、各測定値が入射角を測定するために用いられ、続いて、上記各構成部材の測定値が、イオンビーム４５６にわたって入射角の均一性を決定するために用いられる。本発明の好適な検出器のさらなる詳細および実施例は、以下に示される。
【００３１】
図６および図７は、イオンビーム角検出装置６４０の部分側面図、および、可動角マスクアセンブリ４２０を含む部分側面図を示す。ここで、可動角マスクアセンブリ４２０は可動角マスク４４６を備え、可動角マスク４４６の幅ＷＭＡＭは、マスク孔４４８を通過する、予想されるビームレット４５８の転換よりも大きな長さにわたってイオンビーム４５６の通過を妨害するのに十分な大きさである。そのマスク孔４４８は、プロファイラトッププレート４５５に向かって幅ＷＭＡを有する。可動角マスク４４６は、マスクドライブ４６４を用いることにより、プロファイラ４５２に対して前後に迅速に移動可能である（プロファイラ速度の２〜１０倍）。ドライブ４６４は、アクチュエータ、回転アクチュエータ、ステップモータ、パルスパワーリニアアクチュエータ等のうち少なくとも１つを備えうる。プロファイラ４５２がビーム全体の電流均一性を測定し終わると、イオンビーム角検出装置６０４は、入射されるビーム４５６の経路の完全な外側に移動しうるように、十分に移動する。リニアドライブはまた、イオンビーム４５６の全幅にわたってプロファイラ４５２を移動させることができ、望まれる場合には、イオンビーム４５６の経路の完全な外側に移動させることができる。換言すると、上述するように、イオンビーム角検出装置６４０は、イオン注入システム３００を調整するためにワークピースへのイオン注入の間に使われうる。あるいは、プロファイラ４５２は、リアルタイムでイオンビーム量およびイオンビーム角を調整するために、プラテン（不図示）上でのワークピースのイオン注入の間または直前に使われうる。
【００３２】
図６は、本発明に係る実施形態を示す。ここでは、角マスク孔４４８およびプロファイラ孔４５４は中央破線５４８で示されるｚ軸に沿って垂直方向に配置されているものの、イオンビーム４５６が角マスク４４６に対して垂直ではなく、プロファイラ４５２は、そういった特異な角δに対して電流値を０と測定する。図７は、本発明に係る他の実施形態を示す。ここでは、イオンビームの経路は角マスク４４６に対して垂直ではないが、プロファイラ４５２は、そういった特異な角δに対する電流値を測定する。図示するように、マスク孔４４８およびプロファイラ孔４５４をビームレット４５８が通過するように、マスクドライブ４６４が角マスク４４６、すなわちマスク孔４４８を移動させる。プロファイラ４５２は、比較的ゆっくりしたスピード（一般的に０．１ｍ／ｓであるが、１ｍ／ｓの速度であってもよい）で直線的な動作でイオンビームを横断する。その一方で、マスク４４６は、プロファイラ４５２の前後を比較的速い速度（プロファイラ速度の２〜１０倍）で移動する。
【００３３】
説明することを目的として、一般的なイオン注入におけるビーム角の測定方法が図８に記載されており、図４−７とともに説明される。この方法は、連続する動作、イベントとして以下に説明される。しかしながら、本発明は、そのような動作、イベントをその記載順に限定するものではない。例えば、いくつかの動作は、異なる順序で発生する。および／または、いくつかの動作は、他の動作またはイベントと同時に、図示または以下に説明する内容とは別に発生する。加えて、必ずしも全てのステップが、本発明に係る１以上の態様または実施形態に従う方法を実施するうえで必要とされるわけではない。さらに、ここで説明する１以上の動作は、１以上の異なる動作および／またはフェーズにおいて実行されうる。
【００３４】
図８は、本発明に教示されるイオン注入におけるイオンビーム角の測定のための典型的な方法８００を示す。その方法は８０２で始まり、プロファイラ４５２は、リボンイオンビーム４５６の先頭端、あるいは、例えばｘ軸上の既定の開始位置で位置決めされる。８０４では、プロファイラ４５２は、例えば低速（一般的に０．１ｍ／ｓであるが、１ｍ／ｓの速度であってもよい）で、イオンビーム４５６を横断して移動する。８０６では、マスク４４６は、プロファイラ４５２の前後を速い速度（プロファイラ速度の２〜１０倍）で移動する。当業者であれば、プロファイラ４５２およびマスク４４６の速度を調整でき、そして、全ての速度が考慮されていることが分かるであろう。また、８０４、８０６、および８０８が同時に起こりうることも分かるであろう。本発明の他の実施形態で、ビームレット４５８またはビーム４５６の実入射角δＡは、連続よりむしろ、リボンイオンビームに沿った不連続の位置で計測されうる。方法８００を続け、８０８では、時間関数としてのプロファイラ信号（すなわち、ビームレット電流）は、プロファイラの移動中に収集される（例えば、正弦波に近似）。プロファイラ信号を基に、リボンビーム４５６の角度分布が決定されうる。
【００３５】
８１０で、実入射角δＡが特定の許容範囲内でなければ、本方法は８１２に進む。８１２では、測定した入射角を基にイオンビーム４５６に対して調整を行い、そして、方法８００は８０２に戻る。実入射角δＡが特定値内であれば、方法８００は終了する。
【００３６】
本発明は１以上の実施形態に関連して記載されているが、添付の請求項の趣旨や範囲から外れることなく、記載例に対して、変更、あるいは／または、修正が行われても良い。上記の要素または構成（ブロック、ユニット、エンジン、アセンブリ、デバイス、回路、システム、等）により実施される様々な機能について、そのような要素を記載するために使用した用語（『手段』への言及を含む）は、記載した要素（例えば、機能的に同等なもの）の特定の機能を実行するあらゆる要素または構造に、対応するように意図されているか、さもなければ記載されている。その用語は、本発明の記載した典型的な実施形態においての機能を実行する開示した構造に対して構造的に同等ではなくとも使用されることもある。加えて、本発明の特有の特徴は、複数の実施のうちただ一つに関して開示されているかもしれないが、このような特徴は、ある特定の用途に望まれ、有効になるように、他の実施形態の１以上の特徴と組み合わせられてもよい。更に、実施形態や請求項において、用語『含む』、『有する』、『伴う』、またはその変化形が使用される範囲において、このような用語は『備える』と同様であることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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