(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入システムにおける粒子汚染を低減させるための装置であって、
上記イオン注入システムのビームラインに沿って存在するように構成されている筐体を備えており、
上記筐体は、入口、出口、および、自側面内に規定される複数のルーバーを有する少なくとも１つのルーバー加工された側面を有しており、
上記ビームラインは、上記入口および上記出口を通過しており、
上記少なくとも１つのルーバー加工された側面の上記複数のルーバーは、上記ビームラインに沿って飛行するイオンビームの縁を機械的にフィルタリングするように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
上記筐体は、互いに略対向して配置されている２つのルーバー加工された側面を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記筐体の上記入口および上記出口の各幅は、上記ビームラインに対して垂直に測定される場合、上記２つのルーバー加工された側面の互いに対する位置により略規定される、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
上記ルーバー加工された側面の少なくとも１つは、調節可能に取り付けられており、
上記筐体の上記入口および上記出口の片方または両方の幅は、調節可能である、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
上記２つのルーバー加工された側面は、上記筐体の上記入口に付随した回転軸をそれぞれ有しており、上記２つのルーバー加工された側面は、上記回転軸のそれぞれについて回転するように構成されており、上記筐体の上記出口の上記幅を制御する、
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記２つのルーバー加工された側面は、互いに対して非平行な平面内に存在している、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
上記筐体の上記入口の上記幅は、上記筐体の上流側にある開口部の幅によって略規定され、上記筐体の上記出口の上記幅は、ワークピースの直上流側にある、上記ビームラインの出口開口部を略規定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
上記入口の上記幅は、上記出口の上記幅よりも小さい、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項９】
上記２つのルーバー加工された側面の間にて、上記筐体の上部を略包囲する上面を更に備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
上記上面は、穿孔されていないプレートを備えている、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
上記上面は、自上面内に規定される複数のルーバーを有するルーバー加工された上面を備えている、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
上記出口に最も近い、上記上面における１つ以上の上記複数のルーバーは、出口開口部の上部を規定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
上記入口に最も近い、上記上面における１つ以上の上記複数のルーバーは、上流側の開口部と同一の高さを有している、
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
上記２つのルーバー加工された側面の間にて、上記筐体の底部を略包囲する底面を更に備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１５】
上記底面は、複数の穿孔を備えている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
上記複数のルーバーは、上記イオンビームの飛行方向において測定される場合、上記ビームラインに対して略９０度より小さな角度で曲げられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
上記筐体は、炭素から成る、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
上記筐体は、プラズマエレクトロンフラッド筐体を備えており、
１つ以上の電極が、上記プラズマエレクトロンフラッド筐体内部の上記イオンビームに電圧を印加するように構成されており、上記プラズマエレクトロンフラッド筐体内部の上記イオンビームの空間電荷を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの上記少なくとも１つのルーバー加工された側面が、調節可能に取り付けられており、
上記筐体の上記入口および上記出口の片方または両方の幅は、調節可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
上記筐体は、上記イオン注入システムに対して電気的に接地またはバイアスされていない、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
１つ以上のワークピースへのイオン注入時における粒子汚染を低減させる方法において、
自イオン注入システムのビームラインに沿って存在するように構成されている筐体を備えているイオン注入システムであって、上記１つ以上のワークピースにイオンビームを介してイオンを注入するためのイオン注入システムを設ける工程を含んでおり、
上記筐体は、入口、出口、および、自側面内に規定される複数のルーバーを有する少なくとも１つのルーバー加工された側面を有しており、
上記イオンに上記筐体の上記入口および上記出口を通過させる工程を更に含んでおり、
上記少なくとも１つのルーバー加工された側面の上記複数のルーバーは、上記イオンビームの縁を機械的にフィルタリングし、上記ビームラインから１つ以上の汚染物質を除去する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
上記筐体は、互いに略対向して配置されている２つのルーバー加工された側面を備えており、
上記筐体の上記入口および上記出口の各幅は、上記ビームラインに対して垂直に測定される場合、上記２つのルーバー加工された側面の互いに対する位置によって略規定されており、
少なくとも１つの上記ルーバー加工された側面の位置を制御し、上記筐体の上記入口および上記出口の片方または両方の上記幅を制御する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記筐体は、上記２つのルーバー加工された側面の間にて上記筐体の底部を略包囲する底面を更に備えており、
上記底面は、上記底部を貫通する複数の穿孔を備えており、
上記１つ以上の汚染物質は、重力により上記複数の穿孔を通過せしめられ、
上記筐体の上記底面を通過した上記１つ以上の汚染物質を、上記イオン注入システムから隔離する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連文献の参照〕
本出願は、「ADJUSTABLE LOUVERED PLASMA ELECTRON FLOOD ENCLOSURE」という名称の、２００９年７月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／２２５，８４３に基づく優先権および利益を主張する。この内容は、参照することにより、その全体があたかも本明細書に十分に明記されているかのように本明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
本発明は、一般に、イオン注入システムに関する。より具体的には、イオン注入システムにおける粒子汚染を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスまたは他の製品の製造において、イオン注入システムが、ドーパントエレメントとして知られている不純物を半導体ウエハ、表示パネル、または他のワークピースに与えるために用いられている。従来のイオン注入システムまたはイオン注入器は、ワークピース内に、ｎ型またはｐ型のドープ領域を生成するために、または、パッシベーション層を形成するために、イオンビームと共にワークピースを取り扱う。イオン注入システムは、半導体をドープするために用いられる場合、所望の外因性物質を生成するために選択されたイオン種を注入する。例えば、アンチモン、砒素、または燐のようなソース物質から生成されたイオンの注入により、結果的にｎ型の外因性物質ウエハがもたらされる。また、ホウ素、ガリウム、またはインジウムのような物質から生成されたイオンの注入により、半導体ウエハ内にｐ型の外因性物質の部分が生成される。
【０００４】
従来のイオン注入システムは、所望のドーパントエレメントをイオン化するイオン源を備えており、これは、規定のエネルギーのイオンビームを形成するために続いて加速される。ドーパントエレメントをワークピースに注入するために、イオンビームがワークピースの表面に向き付けられる。イオンビームにおいてエネルギーを有するイオンは、所望の導電性の領域を形成するためにワークピース物質の結晶構造内に埋め込まれるように、ワークピースの表面を貫通する。注入プロセスは、残存ガス分子との衝突によるイオンビームの拡散を防止し、浮遊微粒子によりワークピースが汚染されるリスクを最小限にする、高真空プロセスチャンバにおいて典型的に実行される。
【０００５】
イオンのドーズ量およびエネルギーは、イオン注入を規定するために通常用いられる２つの変数である。イオンのドーズ量は、与えられた半導体物質に対し注入されるイオンの濃度に付随している。典型的に、（一般に、１０ミリアンペア（ｍＡ）のイオンビーム電流よりも大きい）高電流注入器が、高ドーズ注入に用いられ、（一般に、略１ｍＡのビーム電流まで可能な）中電流注入器が、低ドーズ注入に用いられる。イオンのエネルギーは、半導体デバイスにおける接合の深さを制御するために用いられる。イオンビームを形成するイオンのエネルギーは、注入されたイオンの深さの程度を決定する。半導体デバイスにおいてレトログレードウェルを形成するために用いられるプロセスのような高エネルギープロセスでは、典型的に、数百万電子ボルト（ＭｅＶ）までの注入が必要である。一方、浅い接合では、１０００電子ボルト（ｋｅＶ）より小さいエネルギーが要求されるのみである。
【０００６】
より小さな半導体デバイスへという継続的な流れは、低エネルギーでの高ビーム電流を供給するように機能する、イオン源を伴う注入器を必要とする。高ビーム電流により、必要なドーズ量レベルが提供される。一方、低エネルギーレベルにより、浅い接合が可能になる。相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスにおけるソース／ドレイン接合は、例えば、このような高電流、低エネルギーの適用が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、イオン注入システムにおける粒子汚染を低減させる方法を提供することによって先行技術の限界を克服する。従って、本発明の幾つかの側面の基本的な理解を提供するために、本発明の簡略化した概要を以下に示している。この概要は、本発明の広範囲に亘る要約ではない。本発明の鍵となるまたは重要なエレメントを識別することも、本発明の範疇を詳細に記述することも意図されてはいない。この概要の目的は、後述されているより詳細な記述への前置きとして、本発明の幾つかの概念を簡略化した形状にて示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一般に、イオン注入システムにおける粒子汚染を低減させるための装置および方法に向けられたものである。１つの側面によれば、イオン注入システムのビームラインに沿って存在するように構成されている筐体を備える装置が提供される。筐体は、入口、出口、および、自側面内に規定される複数のルーバーを有する少なくとも１つの側面を有している。複数のルーバーは、例えば、イオンビームの飛行方向において測定される場合、イオンビームに対して略９０度より小さい角度で曲げられている。１つの特定の実施例では、複数のルーバーは、ビームラインに対して略４５度から５５度までの間の角度で曲げられている。
【０００９】
筐体は、例えば、ビームラインへの汚染が最小限に抑えられる炭素から成る。他の実施例では、筐体は、イオン注入システムに対して、接地されているか、または、バイアス電圧が印加されている。ビームラインは、入口を介して筐体に進入し、出口を介して筐体から射出される。ここで、少なくとも１つのルーバー加工された側面の複数のルーバーは、ビームラインに沿って飛行するイオンビームの縁を機械的にフィルタリングするように構成されている。他の実施例では、筐体は、プラズマエレクトロンフラッド筐体を備えている。ここで、少なくとも１つの電極が、プラズマエレクトロンフラッド筐体内部のイオンビームに電子を供給するように構成されており、注入される基板上の電荷を制御している。
【００１０】
１つの特定の実施例では、筐体は、互いに略対向して配置されている２つのルーバー加工された側面を備えている。筐体の入口および出口は、例えば、ビームラインに対して垂直に測定される場合、互い対する２つのルーバー加工された側面の位置によって略規定される。他の実施例では、少なくとも１つのルーバー加工された側面は、調節可能に取り付けられている。ここで、筐体の入口および出口の片方および両方の幅は、調節可能であり、少なくとも１つのルーバー加工された側面の位置に基づいて制御される。例えば、２つのルーバー加工された側面の各々は、筐体の入口に付随した回転軸をそれぞれ備えている。ここで、２つのルーバー加工された側面は、それぞれの回転軸について回転するように構成されており、筐体の出口の幅を制御している。例えば、少なくとも１つのルーバー加工された側面の位置の制御により、筐体の入口および出口の片方または両方の幅が制御される。
【００１１】
他の実施例では、筐体は、互い対して非平行な平面内に存在する２つのルーバー加工された側面を備えている。ここで、筐体の入口の幅は、筐体の上流側にあるリゾルビング開口部の幅によって略規定され、筐体の出口の幅は、ワークピースの直上流側にある、ビームラインの出口開口部によって略規定される。
【００１２】
更に他の実施例によれば、筐体は、２つのルーバー加工された側面の間にて筐体の上部を略包囲する上面を更に備えている。上面は、例えば、炭素から成る、穿孔されているまたは穿孔されていないプレートを備えている。他の実施例では、上面は、自上面内に規定される複数のルーバーを有している。筐体の上面の位置は、例えば、筐体の上流側の開口部（例えば、入口）および下流側の開口部（例えば、出口）の片方または両方を略規定する。例えば、筐体の入口に最も近いルーバーは、ビームを規定する開口部を略設けている。ここで、ビーム衝突（ビームストライク）および連続的なスパッタリングおよび／または付着(plating)は、下流側のコンポーネント上にて最小限にされるか、または除去される。更に他の実施例では、筐体の底部を略包囲する底面が更に設けられている。ここで、底面は、２つのルーバー加工された側面の間を略延伸する。底面は、例えば、複数の穿孔を備えている。ここで、複数の穿孔は、重力によって汚染物質を筐体から放出せしめるように動作可能である。
【００１３】
粒子汚染を低減させるための方法が更に提供される。ここで、少なくとも１つのルーバー加工された側面の複数のルーバーが、イオンビームの縁を機械的にフィルタリングし、１つ以上の汚染物質をビームラインから除去する。
【００１４】
先述の目的および関連した目的を実現するために、本発明は、以下において十分に記述されつつ、特許請求の範囲において特に指摘されている特徴を含んでいる。以下の記述および添付の図面において、本発明に係るある説明的な実施形態が詳細に明記されている。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の主義が用いられている様々な態様の内の幾つかを示すものである。本発明の他の目的、利点、および、優れた特徴は、図面に関連付けて熟考するのであれば、以下の発明を実施するための形態から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のイオン注入システムの平面図である。
【図２】本発明の１つの側面に係る例示的なイオン注入システムのシステムレベルのブロック図である。
【図３】本発明の他の側面に係る例示的なイオン注入システムの平面図である。
【図４】本発明の更に他の側面に係る他の例示的なイオン注入システムの詳細な平面図である。
【図５】本発明の更に他の側面に係る例示的なルーバー加工された筐体の斜視図である。
【図６】上面および側面が除去された図５のルーバー加工された筐体の斜視図である。
【図７】他の側面に係る図５のルーバー加工された筐体の上方断面図である。
【図８】本発明の他の側面に係る、自筐体を通過するイオンビームを示している、図７のルーバー加工された筐体の他の上方断面図である。
【図９】更に他の側面に係る図５のルーバー加工された筐体の垂直断面図である。
【図１０】傾斜した上面を有する他の例示的なルーバー加工された筐体の他の垂直断面図である。
【図１１】本発明の他の例示的な側面に係る、１つ以上のワークピースへのイオン注入時における粒子汚染を低減させるための例示的な方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、一般に、１つ以上のワークピースにイオン注入する間の粒子汚染を減少させるための装置および方法に向けられたものである。より具体的には、本方法は、複数のルーバーが、ワークピースでの粒子汚染を略低減させるイオン注入システムのビームラインに沿って設けられた筐体を提供する。本発明は、適宜、図面を参照しながら記述されている。同様の符号が同様のエレメントを通して参照するために用いられる。これらの側面の記述は単に説明のためであり、限定的な意味に解釈されるべきでないことは理解されるべきである。説明のための以下の記述では、本発明を完全に理解してもらおうと、特定の詳細が数多く明記されている。しかしながら、当業者にとっては、本発明がこれらの特定の詳細なしに実行され得ることは明白である。
【００１７】
例示的なイオン注入システム１０が図１に示されており、このイオン注入システムは、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４およびエンドステーション１６を備えている。ターミナル１２は、電源２２によって電力が供給される適切なイオン源２０を備えている。ここで、ターミナルは、イオンビーム２４を生成し、イオンビーム２４をビームラインアンセブリ１４を通して、最後にエンドステーション１６に向き付けるように構成されている。ビームラインアセンブリ１４は、例えば、ビームガイド２６およびそれに付随している質量分析器２８を有している。ここで、適切な質量電荷比のイオンのみを、エンドステーション１６に配置されているワークピース３２（例えば、半導体ウエハ、表示パネル、等）へのビームガイド２６の出口端部での開口部３０を通過させるために、双極子磁場が設けられる。
【００１８】
短いビームラインの高電流ペンシルビームイオン注入システムのような幾つかの実施例では、プラズマエレクトロンフラッド(PEF:plasma electron flood)３４が、空間電荷を制御したりビームのブローアップを除去したりする目的と同様に、ワークピース上の電荷を制御する目的のために、ワークピース３２の直上流側にて用いられている。しかしながら、発明者は、ＰＥＦ３４の利用には、プラズマが形成される筐体３６が含まれると認識している。例えは、筐体３６は、電子のロスを最小限にしつつプラズマフラッドを包囲し、ＰＥＦ３４において用いられているイオン化ガス（図示なし）がシステム１０の他の場所における高電圧部分（図示なし）に接触すること、すなわちイオン注入システムを通して粒子汚染および金属汚染を包含することを防止している。
【００１９】
しかしながら、ワークピース３２へのイオン注入の間、様々な汚染物質（図示なし）が時間と共に典型的にイオンビーム２４から生成され、ビームパスに沿って配置されている開口部３０およびＰＥＦ筐体３６のような様々なコンポーネント３８に衝突し、様々なコンポーネント３８上に固着または堆積する。イオンと様々なコンポーネント３８との衝突は、例えば、ビームパスに沿って配置されている他の表面４０上の汚染物質（図示なし）を更にスパッタさせ得る。イオンビーム２４は、汚染物質をワークピース３２に更に輸送させ得る。
【００２０】
図２は、ブロック図の形状により示された他の例示的なイオン注入システム１００を示しており、この例示的なイオン注入システムは、本発明の１つ以上の側面を実行することに適している。システム１００は、パスまたはビームラインＰに沿って飛行するように動作可能である多数のイオンを生成し、これによりワークピース１０４（例えば、半導体ウエハ、表示パネル、等）にイオンを注入させるためのイオンビーム１０３を規定するためのイオン源１０２を有するイオン注入装置１０１を備えている。例えば、イオン源１０２は、一般に、プラズマチャンバ１０５、プロセスガス源１０６、および電源１０８を備えている。ここで、電源から電力を供給することによって、正に荷電されたイオンがプラズマチャンバ内のプロセスガスから生成される。プロセスガス源１０６は、イオン化可能ガスまたは予め気化されている気化済固体ソース物質または種のようなソース物質を含んでいてもよい。ワークピース１０４へのｎ型の注入に対しては、例えば、ソース物質はホウ素、ガリウムまたはインジウムを含んでいてもよい。ｐ型の注入に対しては、例えば、ソース物質は、砒素、燐またはアンチモンを含んでいてもよい。
【００２１】
イオン源１０２は、それに付随する引出しアセンブリ１０９を更に備えている。ここで、引出し電圧ＶExtractが印加されることによって、荷電されたイオンがイオン源から引出される。引出し電源１１０は、引出し電圧ＶExtractを供給するように動作可能である。ここで、引出し電圧は、更に調整されてもよい。ビームラインアセンブリ１１２は、イオン源１０２の下流側に更に設けられている。ここで、ビームラインアセンブリは、一般に、荷電されたイオンを受容する。ビームラインアセンブリ１１２は、例えば、ビームガイド１１６、質量分析器１１８および開口部１２０ような１つ以上のコンポーネント１１４を備えている。ここで、この１つ以上のコンポーネントは、イオンビーム１０３を形成しつつ成形するように動作可能である。
【００２２】
質量分析器１１８は、例えば、マグネット（図示なし）のような、コンポーネントを生成する場を更に備えている。ここで、質量分析器は、一般に、イオンビーム１０３を横切って磁場を供給し、これにより、イオンの電荷質量比に従って様々な軌道を描くイオンビームからイオンを偏向させる。例えば、磁場を通って飛行するイオンは、所望の電荷質量比を有する個々のイオンをビームパスＰに沿って向き付けつつ、所望ではない電荷質量比を有するイオンをビームパスから偏向させる力を被る。一旦、質量分析器１１８を通ると、イオンビーム１０３は開口部１２０を通って向き付けられる。ここで、イオンビームは、ワークピース１０４に注入するための簡潔なビームを生成するように略制限されている。
【００２３】
イオン注入システム１００は、ワークピース１０４が一般に存在するエンドステーション１２２を更に備えている。集積回路デバイス、表示パネル、および他の製品の製造において、一般に、ワークピース１０４の全表面に亘りドーパント種を均一に注入することが好ましい。それ故に、イオン注入装置１０１は、１つのワークピース１０４にイオンを注入するように構成され得る（例えば、「枚葉式」イオン注入器）。ここで、ワークピースは、一般に、エンドステーション１２２内部に配置されている基台（ペデスタル）またはチャック（図示なし）上に存在している。また、イオン注入装置１０１は、複数のワークピース１０４にイオンを注入するように構成され得る（例えば、「バッチ式」イオン注入器）。ここで、エンドステーション１２２は、自身上にて幾つかのワークピースがイオンビーム１０３に対して平行移動される回転プラッタ（図示なし）を備えている。なお、イオン源からイオンを引出し、それらを１つ以上のワークピースに注入するように動作可能なあらゆるイオン注入装置も、本発明の範疇の中にあるように考えられている。しかしながら、本発明は、比較的短いビームライン長を有するイオン注入システム１００（例えば、高電流イオン注入システム）における特定の使い良さを示している。
【００２４】
一実施例では、イオン注入装置１０１は、イオンビーム１０３のパスＰに沿って略配置されているルーバー加工された筐体１２４を更に備えている。一実施例では、ルーバー加工された筐体１２４は、ビームラインアンセブリ１１２とエンドステーョン１２２との間に略存在している。しかしながら、ルーバー加工された筐体は、代替的にプラズマチャンバ１０５と質量分析器１１８との間に存在していてもよい。より詳細に以下に記述されているように、ルーバー加工された筐体１２４は、例えば、イオンビームがエンドステーション１２２に進入するよりも先に、イオンビーム１０３の縁を機械的にフィルタリングまたは「クリッピング」するように動作可能である。１つの特定の実施例では、ルーバー加工された筐体１２４は、イオンビームパスＰに沿って開口部１２０の下流側に配置されているプラズマエレクトロンフラッド（ＰＥＦ）筐体１２６を備えている。ここで、イオンビームのブローアップまたは広がりを制御するために、および、注入されるワークピース１０４上に構築される電荷を制御するために、ＰＥＦ筐体は、電子をイオンビーム１０３に供給するように、そしてイオンビームに付随した空間電荷を制御するように構成されている。
【００２５】
イオン注入システム１００は、制御装置１２８を更に備えている。ここで、制御装置は、イオン注入装置１０１を制御するように動作可能である。例えば、制御装置１２８は、イオンビームパスＰが略制御される引出し電源１１０と同様に、イオンを生成するための電源１０８を制御するように動作可能である。制御装置１２８は、とりわけ質量分析器１１８に付随した磁場の強度および向き付けを調節するように更に動作可能である。他の実施例では、制御装置１２８は、イオン注入装置１０１内部のワークピース１０４の位置を制御するように更に動作可能であり、イオンビームパスＰに対してルーバー加工された筐体１２４の位置および／または向き付けを制御するように更に構成され得る。制御装置１２８が、プロセッサ、コンピュータシステム、および／またはシステム１００の全体を制御するための操作者（例えば、操作者による入力と連動するコンピュータシステム）を備えていてもよいことは当然である。
【００２６】
図３を参照すると、図２における装置１０１のような例示的なイオン注入装置２００が示されており、例示的なイオン注入装置がより詳細に示されている。図４は、イオン注入装置２００をより詳細に示している。なお、イオン注入装置２００が１つの例として示されているが、本発明は、高エネルギーシステム、低エネルギーシステム、または他の注入システムのような、様々な他の種類のイオン注入装置およびシステムを用いて実行され得る。このような全てのシステムは、本発明の範疇の中にあるように考えられている。
【００２７】
図３および４のイオン注入システム２００は、例えば、ターミナル２１２、ビームラインアセンブリ２１４、およびエンドステーション２１６（例えば、集合的に呼称されるプロセスチャンバ）を備えている。ここで、イオン注入システムは、図３に示されている１つ以上の真空ポンプ２１８による真空状態下にて略配置されている。ターミナル２１２は、例えば、ソース電源２２２によって電力が供給されるイオン源２２０、および、イオン源２２０からイオンを引出し、これによりビームラインアセンブリ２１４にイオンビーム２１０を供給するために、引出し電源２２６によって電力が供給される引出しアセンブリ２２４を備えている。ビームラインアセンブリ２１４と連動する引出しアセンブリ２２４は、例えば、所定のエネルギーレベルにて注入するための、エンドステーション２１６内の支台２２９に存在するワークピース２２８にイオンを向き付けるように動作可能である。
【００２８】
一実施例では、イオン源２２０は、プロセス物質ＭSOURCEのイオンが高い正の電位ＶSOURCEにて電圧が印加されるプラズマチャンバ（図示なし）を備えている。なお、本発明は、ソース２２０によって負のイオンが生成されるシステムにも適用可能であるが、一般に、正のイオンが生成される。引出しアセンブリ２２４は、プラズマ電極２３０および１つ以上の引出し電極２３２を更に備えている。ここで、プラズマ電極は、１つ以上の引出し電極に対してバイアスされているが、イオン源２２０内部のプラズマに対して浮いている（例えば、プラズマ電極は、典型的に接地されているワークピース２２８に対して１２０ｋｖである）。１つ以上の引出し電極２３２は、例えば、プラズマ電極２３０の電圧より低い電圧にてバイアスされている（例えば、引出し電圧ＶExtractは０−１００ｋＶである）。１つ以上の引出し電極２３２でのプラズマに対する負の相対電圧は、イオンをイオン源２２０から引出し、加速させるように動作可能な静電場を生成する。例えば、１つ以上の引出し電極２３２は、それに付随する１つ以上の引出し開口部２３４を有している。ここで、イオンビーム２１０を形成するために、正に荷電されたイオンが、１つ以上の引出し開口部２３４を通ってイオン源２２０から射出される。引出されたイオンの速度は、１つ以上の引出し電極に供給される電位ＶExtractによって略決定される。
【００２９】
本発明の１つの例示的な側面に係るビーラインアセンブリ２１４は、（例えば、引出し開口部２３４に付随した、）イオン源２２０付近に入口を有するビームガイド２３５、リゾルビングプレート２３６を伴う出口、および、引出しイオンビーム２１０を受容し、適切な電荷質量比またはその範囲のイオン（例えば、所望の質量範囲にあるイオンを有する質量分析されたイオンビーム）のみをエンドステーション２１６に配置されているワークピース２２８に向けて通過させるために双極子磁場を生成する質量分析器２３８を備えている。イオン源２２０におけるソース物質のイオン化は、所望の原子質量を有する正に荷電されたイオン種を生成する。しかしながら、イオン化プロセスでは、所望のイオン種に加えて、他の原子質量を有する一部のイオンも同様に生成される。適切な原子質量よりも大きいまたは小さい原子質量を有するイオンは、注入には適しておらず、望ましくない種と見なされる。質量分析器２３８により生成された磁場により、一般に、イオンビーム２１０中のイオンは湾曲した軌道を描く。つまり、所望のイオン種の原子質量に等しい原子質量を有するイオンのみがエンドステーション２１６に向けてビームパスＰを横切るように、磁場が設定される。
【００３０】
本発明の他の側面によれば、図３のビームガイド２３５の出口でのリゾルビングプレート２３６は、所望のイオン種の原子質量に近いが同一ではない原子質量を有する望ましくないイオン種をイオンビーム２１０から除去するために質量分析器２３８と連動する。リゾルビングプレート２３６は、例えば、ガラス状グラファイト、または、タングステンまたはタンタル等の他の物質から成り、１つ以上の細長い開口部２４０を有している。ここで、イオンビーム２１０中のイオンは、ビームガイド２３５から射出されるときにこの開口部を通過する。（例えば、Ｐ’と示されている）イオンビーム２１０のパスＰからのイオンの分散は、リゾルビングプレート２３６にて最小値であり、イオンビーム２１０がリゾルビング開口部２４０を通過すると、イオンビームの幅（Ｐ’−Ｐ’）は最小になる。
【００３１】
上記において説明したように、イオン源２２０から引出されたイオンの速度と同様に、図３の質量分析器２３８の磁場の強度および向き付けは、一般に、所望の種の原子量（または、電荷質量比）に等しい原子量を有するイオンのみがエンドステーション２１６に向けて所定の所望のイオンビームパスＰを横切るように、図２の制御装置によって設定される。所望のイオンの原子質量よりも非常に大きいまたは非常に小さい原子質量を有する望ましくないイオン種は、鋭く逸らされ、図３のビームガイド２３５のハウジング２４２に衝突する。
【００３２】
しかしながら、望ましくないイオンの原子質量が所望な種の原子質量に非常に近い場合、望ましくないイオンの軌道は、所望のビームパスＰから僅かに逸れるだけである。つまり、所望なビームパスＰから僅かに逸れるだけの望ましくないイオンは、リゾルビング開口部２３６の上流側に面する表面２４４に衝突する傾向にある。（「減速モード」と呼称される）減速化イオン注入システムでは、ビームパスＰの長さは比較的短い。このようなシステムでは、図４の減速抑制プレート２４６が、リゾルビングプレートの下流側に設けられる。ここで、電気的なバイアスが、イオンビームを略減速させ、電子がビームラインＰに沿って上流側に飛行することを防止する。接地プレート２４８が、減速抑制プレート２４６の下流側に更に設けられている。減速抑制プレート２４６および接地プレート２４８の一部として光学が実行されるとき、例えば、イオンビームは、減速抑制プレートに適切な電圧を印加することにより、Ｙ座標において更にフォーカスされ得る。
【００３３】
本実施例によれば、ルーバー加工された筐体２５０は、リゾルビング開口部２３６の下流側に（例えば、減速抑制プレート２４６および接地プレート２４８の更に下流側に）設けられており、このルーバー加工された筐体は、ＰＥＦ筐体２５２を備えている。イオン注入装置２００の動作時において、ワークピース２２８からのスパッタされたフォトレジストおよびシリコンと同様に、望ましくないイオン種、リゾルビング開口部２３６、ビームガイド２３５等からのスパッタされた炭素または堆積ビーム種の層間剥離、ドーパント物質、および／またはイオン源２２０からの物質等の汚染物質は、表面２５４に構築される傾向にある。特に、リゾルビングプレート２３６の上流側に面する表面２４４は、ワークピース２２８への低エネルギーイオン注入を繰り返した後、汚染物質（図示なし）を構築する傾向にある。また、高エネルギーイオンビームは、リゾルビングプレート２３６の上流側および下流側の両方にあるコンポーネントに対して炭素または他の汚染物質をスパッタする傾向にある。更に、ワークピース２２８自身からのフォトレジスト物質も、イオン注入装置２００の内部表面上に構築される。
【００３４】
従来、リゾルビングプレート２３６のようなコンポーネント２５６の表面２５４上での汚染物質の構築は、注入時に最終的に剥がれて取れる傾向にあり、このようにして不都合な放電および微粒子の問題が生じてしまう。更に、リゾルビング開口部２４０周辺に汚染物質が構築されていることにより、ビームパスＰ’の外側の先端付近の所望のイオンが、構築された汚染物質と衝突し、構築された汚染物質を移動させてしまう。移動された汚染物質は、ワークピース２２８の表面に向かい更に飛行し得る。このようにして、結果として注入されたワークピースへの様々な悪影響を潜在的に引き起こしてしまう。
【００３５】
図５〜９は、例示的なルーバー加工された筐体２５０の様々な図を示している。ここで、このルーバー加工された筐体は、入口２６０、出口２６２、および、自側面内に規定される複数のルーバー２６６を有する少なくとも１つのルーバー加工された側面２６４を有している。ルーバー加工された筐体２５０は、例えば、汚染を最小限に抑えられる炭素から成る。他の実施例では、ルーバー加工された筐体２５０は、イオン注入システム２００に対して、浮いている（例えば、電気的にバイアスされていない）か、接地されているか、または、バイアスされている。図３のビームラインＰは、例えば、図５〜８のルーバー加工された筐体２５０の入口２６０および出口２６２を通過する。ここで、少なくとも１つのルーバー加工された側面２６４の複数のルーバー２６６は、ビームラインＰに沿って飛行している図３のイオンビーム２０１の縁を機械的にフィルタリングするように構成されている。例えば、筐体２５０の入口２６０に最も近いルーバー２６７は、ビームを規定する開口部を略設けている。ここで、下流側のコンポーネント上でのビーム衝突（ビームストライク）および連続的なスパッタリングおよび／または汚染物質の付着は、最小限になるか、または除去される。
【００３６】
図７および８に示されているように、例えば、筐体２５０は、互いに略対向して配置される２つのルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂを備えている。この２つのルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂは、互いに対して非平行な平面内に存在している。この実施例によれば、筐体２５０の入口２６０の幅２６８は、筐体の上流側にある図３の接地開口部２４８の幅によって略規定され、筐体の出口２６２の幅２７０は、図３のワークピース２２８の直上流側にある、ビームラインＰの出口開口部を略規定する。図７の筐体２５０の入口２６０および出口２６２の各幅２６８および２７０は、例えば、ビームラインＰに対して垂直に（例えば、Ｘ座標に沿って）測定される場合、２つのルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂの互いに対する位置によって略規定される。
【００３７】
他の実施例によれば、ルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂの少なくとも１つが、調節可能に取り付けられている。ここで、筐体２５０の入口２６０および出口２６２の幅２６８および２７０の片方または両方は、選択的に調節可能である。例えば、図７に示されているように、２つのルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂの各々は、筐体の入口２６０に付随した回転軸２７２Ａおよび２７２Ｂをそれぞれ有している。ここで、２つのルーバー加工された側面は、それぞれの回転軸の周りに回転するように構成されており、筐体の出口の幅２７０を制御する。ルーバー加工された側面２４６Ａおよび２６４Ｂの回転は、例えば、手動により制御されるか、または、ルーバー加工された側面に動作可能に結合されているサーボメカニズム（図示なし）を介して図３の制御装置１２８により制御される。従って、ルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂは、ルーバー加工された筐体２５０を通過する図３のイオンビーム２１０の各縁を選択的に機械的にフィルタリングするように構成されている。
【００３８】
本発明の他の例示的な側面によれば、少なくとも図５に示されているように、ルーバー加工された筐体２５０は、２つのルーバー加工された側面２６４Ａと２６４Ｂとの間にて筐体の上部２７６を略包囲する上面２７４を更に備えている。一実施例では、上面２７４は、自上面内に規定される（例えば、正の整数ｎを用いて２７８ａ．．．２７８ｎと示されている）複数のベーンまたはルーバー２７８を更に備えている。ルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂのルーバー２６６と同様に、上部２７４のルーバー２７８は、ルーバー加工された筐体２５０を通過する図３のイオンビーム２１０の上部の縁（図示なし）を機械的にフィルタリングするように構成されている。
【００３９】
更に他の例示的な側面によれば、図５のルーバー加工された筐体２５０は、例えば、底面２７９を備えている。ここで、この底面は、２つのルーバー加工された側面２６４Ａと２６４Ｂとの間にて筐体の底部２８０を略包囲する。１つの実施形態では、ルーバー加工された筐体２５０のルーバー加工された側面２６４Ａおよび２６４Ｂ、上面２７４、および底面２８０は、例えば、ルーバー加工された筐体がＰＥＦ筐体２５２として用いられる場合、ルーバー加工された筐体からの電子ロスを略最小限にするように構成されている。例えば、当業者であれば理解し得るように、（図９の領域２８１に配置されている）１つ以上の電極（図示なし）は、プラズマエレクトロンフラッド筐体２５２内部のイオンビーム２１０に電圧を印加するように構成されており、イオンビーム２１０の空間電荷を制御し、そこに電子を供給する。従って、ＰＥＦ筐体２５２は、イオンビーム２１０のイオンおよび（図９の領域２８１に配置されている）ＰＥＦアークチャンバ（図示なし）からのイオンを、ＰＥＦ筐体付近における他の高電圧のフィードスルーに向けて加速しないように略制限する。
【００４０】
更に他の実施例によれば、図９に示されているように、出口開口部２６２の上部２８２は、例えば、ルーバー加工された筐体２５０の１つ以上の上面２７４および出口開口部によって略規定される。一実施例によれば、図１０に示されているように、上面２７４の最も下流側のルーバー２７８ｎは、出口開口部２６２の高さ２８３を略規定する。図１０のルーバー加工された筐体２８５では、例えば、上面２７４は、底面２７９に対して非平行である。また、出口開口部２６２の高さ２８３は、出口開口部自身によって規定される。ここで、図９に示されているように、上面２７４は、底面２７９に対して平行な平面内に略存在している。更に他の実施例では、上面２７４の第１のルーバー２７８ａは、図３の接地開口部２４８の上部と同一の平面上に存在している。更に他の代替例では、上面２７４は、隣接する穿孔されていないプレート（図示なし）を備えている。
【００４１】
図８に示されているように、イオンビーム２１０は、動作の間、例えば、ルーバー加工された筐体２５０を通過する。ここで、イオンビームの縁２８４は、複数のルーバー２６６を介して、機械的にフィルタリングまたはクリッピングされる。複数のルーバー２６６は、このようにして、ルーバー加工された筐体２５０内部からの（例えば、図７に示されている）粒子汚染２８６を外部環境２８９に安全に向き付ける。しかしながら、粒子汚染２８６の構築が、時間と共にルーバー２６６の縁２８８上に生じ得る。ここで、粒子汚染の層間剥離は、ルーバー加工された筐体２５０の下流側における潜在的な懸案事項である。こうして、図７〜１０に示されているように、他の例示的な側面によれば、底面２８０は、複数の穿孔２９０を備えている。複数の穿孔２９０は、例えば、ルーバー加工された筐体２５０の表面２９２から層間剥離する粒子汚染２８６を、複数の穿孔を通して外部環境２８９に（例えば、重力によって）略落下せしめ、このようにして、図３のワークピース２２８に移動される粒子汚染の可能性を有利に低減させる。
【００４２】
更に他の例示的な側面によれば、図５〜１０の複数のルーバー２６６は、イオンビーム（例えば、図８のイオンビーム２１０）の飛行方向において測定される場合、ビームラインＰに対して、略９０度より小さな角度で曲げられている。１つの特定の実施例では、複数のルーバーは、ビームラインＰに対して略４５度から５５度までの間の角度で曲げられている。このようにして、粒子汚染２８６は、ルーバー加工された筐体２５０から外側に向き付けられる。ここで、（イオンビームのフィルタリングされた縁２８４と同様に）粒子汚染は、運動量により外部環境２８９に略移動される。
【００４３】
本発明の他の側面によれば、図１１は、イオン注入システムにおいてワークピースにもたらされた粒子汚染を低減させる例示的な方法３００を示している。本明細書において例示的な方法が一連の工程または事象として図示および記述されているが、本発明に従って、幾つかのステップが、異なる順番にて実行されてもよいように、および／または、本明細書に図示および記述されているステップとは異なる他のステップと同時に実行されてもよいように、本発明はこのような工程または事象の図示されている順番によって制限されるものでないことは当然である。また、図示されている全てのステップが、本発明に従って方法論を実行するために必要なわけではない。更に、本方法は、本明細書において図示および記述されている本システムに付随して、および、図示されていない他のシステムに付随して実行されることは当然である。
【００４４】
図１１に示されているように、方法３００は、工程３０５においてイオン注入システムを設けることにより開始する。ここで、図２〜４のイオン注入システム１００または２００のように、イオン注入システムが、イオンビームを介して１つ以上のワークピースにイオンを注入するように構成されている。イオン注入システムは、イオン注入システムのビームラインに沿って存在するように構成されている筐体を備えている。ここで、図５〜９の筐体２５０および／または図１０のルーバー加工された筐体２８５のように、筐体が、入口、出口、および、自側面内に規定される複数のルーバーを有する少なくとも１つのルーバー加工された側面を有している。
【００４５】
図１１の工程３１０では、イオンビームが筐体の入口および出口を通過する。ここで、少なくとも１つのルーバー加工された側面の複数のルーバーが、イオンビームの縁を機械的にフィルタリングする。工程３１５では、イオンビームの機械的フィルタリングに付随した１つ以上の汚染物質が、筐体から除去される。例えば、１つ以上の汚染物質は、例えば、図７〜１０の穿孔２９０を介して筐体の底面を通過すると、イオン注入システムから更に隔離される。他の実施例では、制御される少なくとも１つのルーバー加工された側面の位置により、筐体の入口および出口の片方または両方の幅が制御され、このようにして筐体から射出されるイオンビームの幅が制御される。
【００４６】
本発明は、特定の好適な実施形態または複数の実施形態に関して図示および記述されているが、本明細書および添付の図面を読み、理解することにより、当業者であれば等価的な変形例および変更例が生じ得ることは明白である。特に、上述のコンポーネント(アセンブリ、装置、回路等)により実行される様々な機能に関して、このようなコンポーネントを記述するために用いられる用語(「手段」として参照されるものも含む)は、本明細書にて説明された本発明の例示的な実施形態における機能を実行する開示された構造と構造的に同等でないとしても、他の方法が示されない場合には、記述されたコンポーネントの特定の機能を実行するあらゆるコンポーネント(すなわち、機能的に同等であるコンポーネント)にも対応するものとする。加えて、本発明の特定の特徴は、様々な実施形態の内の１つに関して開示されたが、このような特徴は、あらゆる既存のまたは特定の適用に対しても所望であり、かつ有利なものとなるように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴に結び付けられてもよい。
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図２】
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【図３】
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【図１１】
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