(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームの径路に沿って質量分析器の入口に配置された入口ビームストップを含んでいる、質量分析器用のビームストップアセンブリであって、
前記入口ビームストップは、イオンビームに対して選択的に位置決め可能なプレートであり、かつ、イオンビームに対する前記入口ビームストップの位置に基づいて、イオンビームが前記質量分析器に入るのを防止するため、前記質量分析器の入口を選択的に塞ぐように作動可能であり、
前記プレートは、１つのアクチュエータを介して前記質量分析器に摺動可能または旋回可能に結合され、かつ、
前記入口ビームストップの上流に位置する測定装置をさらに含み、該測定装置は、イオンビームの１つ以上の特性を検出するように作動可能であることを特徴とするビームストップアセンブリ。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記プレートを選択的に位置決めするように作動可能であることを特徴とする請求項１記載のビームストップアセンブリ。
【請求項３】
前記アクチュエータは、イオンビームの径路の中で前記プレートを選択的に回転させるように作動可能な回転アクチュエータからなることを特徴とする請求項２記載のビームストップアセンブリ。
【請求項４】
前記アクチュエータは、イオンビームの径路の中で前記プレートを選択的に直線的に並進するように作動可能なリニアアクチュエータからなることを特徴とする請求項２記載のビームストップアセンブリ。
【請求項５】
前記プレートは、炭素系材料からなることを特徴とする請求項１記載のビームストップアセンブリ。
【請求項６】
前記炭素系材料は、グラファイトからなることを特徴とする請求項５記載のビームストップアセンブリ。
【請求項７】
前記測定装置は、測定開口、測定電極、及びワイヤスキャナーの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１記載のビームストップアセンブリ。
【請求項８】
イオンビームの径路に沿って前記質量分析器の出口に配置された出口ビームストップをさらに含み、この出口ビームストップは、イオンビームに対して選択的に位置決めされ、かつ、イオンビームに対する前記出口ビームストップの位置に基づいて、イオンビームが前記質量分析器から排出するのを選択的に防止するように作動可能であることを特徴とする請求項１記載のビームストップアセンブリ。
【請求項９】
前記出口ビームストップの上流に配置された測定装置をさらに含み、この測定装置は、イオンビームの１つ以上の特性を検出するように作動可能であることを特徴とする請求項８記載のビームストップアセンブリ。
【請求項１０】
前記測定装置は、測定開口、測定電極、及びワイヤスキャナーの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項９記載のビームストップアセンブリ。
【請求項１１】
出口開口を有し、該出口開口を通るイオンビームを形成するように作動可能なイオン源と、
質量分析器と、
イオンビームの径路に沿って該質量分析器の入口に配置されたプレートからなる入口ビームストップを含み、該入口ビームストップが、イオンビームに対して選択的に位置決め可能であり、かつ、イオンビームに対する前記入口ビームストップの位置に基づいて、イオンビームが前記質量分析器に入るのを防止するため、前記質量分析器の入口を選択的に塞ぐように作動可能である、ビームストップアセンブリと、
前記入口ビームストップの位置を制御するように作動し、この制御が、前記イオン源から形成されたイオンビームの安定性に基づいている、コントローラと、
前記入口ビームストップに結合して作動し、かつ、イオンビームの安定性に少なくとも部分的に基づいて、前記入口ビームストップを選択的に位置決めするように作動可能なアクチュエータと、
イオンビームの１つ以上の特性を検出するように作動可能であり、前記コントローラが、前記１つ以上の特性に基づくイオンビームの安定性を決定するように作動可能である前記入口ビームストップの上流に配置された測定装置と、を含んでいることを特徴とするイオン注入システム。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、イオンビームの径路の中で前記入口ビームストップを選択的に回転させるように作動可能な回転アクチュエータからなることを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、イオンビームの径路の中で前記入口ビームストップを選択的に直線的に並進するように作動可能なリニアアクチュエータからなることを特徴とする請求項１２記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
前記入口ビームストップは、グラファイトプレートからなることを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
前記測定装置は、測定開口、測定電極、及びワイヤスキャナーの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
イオンビームの径路に沿って前記質量分析器の出口に配置された出口ビームストップをさらに含み、この出口ビームストップは、イオンビームに対して選択的に位置決められ、かつ、イオンビームに対する前記出口ビームストップの位置に基づいて、イオンビームが前記質量分析器から排出されるのを選択的に防止するように作動可能であることを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
前記出口ビームストップの上流に配置された測定装置をさらに含み、この測定装置は、イオンビームの１つ以上の特性を検出するように作動可能であり、前記コントローラは、前記１つ以上の特性に基づいてイオンビームの安定性を決定するように作動可能であることを特徴とする請求項１６記載のイオン注入システム。
【請求項１８】
前記測定装置は、測定開口、測定電極、及びワイヤスキャナーの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１７記載のイオン注入システム。
【請求項１９】
イオン注入システムにおける粒子汚染を防止するための方法であって、
アクチュエータを介して質量分析器に摺動可能または旋回可能に結合されるプレートからなる入口ビームストップを前記質量分析器の入口に配置することによって、前記質量分析器の入口を塞ぎ、
未分化のイオンビームを形成するイオン源内のイオンを励起し、
前記イオン源が安定化した時点で、前記質量分析器の入口を開き、かつ、
前記質量分析器の出口を選択的に塞ぎ、
未分化のイオンビームを質量分析し、その中で選択されたイオンビームを形成し、
前記質量分析器の出口で選択されたイオンビームの１つ以上の特性を測定し、
前記選択されたイオンビームの１つ以上の測定された特性に基づいて、前記イオン源及び質量分析器の１つまたは複数を制御する、各動作を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
さらに、前記質量分析器の入口に未分化のイオンビームの１つ以上の特性を測定し、
前記未分化のイオンビームの１つ以上の測定された特性に基づいて、前記イオン源及び質量分析器の１つまたは両方を制御する、動作を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記質量分析器の出口が塞がれるとき、イオンビームの径路に沿って加工物を配置し、そして、出口が開いているとき、前記加工物内にイオンを注入する、各動作を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
さらに、イオンが加工物内に注入された後で、前記質量分析器の出口が塞がれるとき、イオンビームの径路から前記加工物を取り除く動作を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
さらに、前記質量分析器の入口が塞がれるとき、イオンビームの径路に沿って加工物を配置し、そして、入口が開いているとき、前記加工物内にイオンを注入する、各動作を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
さらに、イオンが加工物内に注入された後で、前記質量分析器の入口が塞がれるとき、イオンビームの径路から前記加工物を取り除く動作を含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、イオンを加工物に注入するためのイオン注入システム、装置、および方法に関し、特に、イオンビームに関連した微粒子の汚染を防止するためのシステム、装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、イオン注入システムは、半導体ウエハまたは他の加工物に不純物を添加するのに使用される。このようなイオン注入システムでは、所望のドーパント要素をイオン化するイオン源は、イオンビーム形式で引き出される。このイオンビームは、一般的に、所望の電荷質量比のイオンを選択するために質量分析され、そして、半導体ウエハの表面へと指向され、ドーパント要素がウエハに注入される。イオンビームのイオンは、ウエハ内にトランジスタ素子を製造する場合のように、ウエハの表面を貫通して所望の導電率の領域を形成する。一般的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるためのイオン源、磁界を用いてイオンビームを質量分析するための質量分析器を含むビームアセンブリ、およびイオンビームによって注入されるべき半導体ウエハすなわち加工物を含むターゲット室を有している。
【０００３】
一般的に、イオン源から発生したイオンは、イオンビームを形成し、そして、所定のビーム経路に沿って注入ステーションに向かう。このイオンビーム注入機は、さらに、イオン源と注入ステーションとの間に延在するビーム形成及び整形構造体を含んでいる。このビーム形成／整形構造体は、イオンビームを維持し、かつ細長い内部キャビティ又は通路に拘束され、この通路を通って、イオンビームが注入ステーションへの経路を通過する。イオン注入機を作動させるとき、エア分子との衝突の結果としてイオンが所定のビーム経路から偏向される確率を少なくするために、この通路は、一般的に脱気される。
【０００４】
電荷に対するイオンの質量（すなわち、電荷質量比）は、静電界又は磁界によって軸方向及び径方向の両方に加速される度合いに影響する。それゆえ、半導体ウエハ又は他のターゲットの所望領域に到達するイオンビームは、不必要な分子量のイオンがイオンビームから離れた位置に偏向されるので、完全にピュアに作ることができ、所望の物質以外のイオンの注入を避けることができる。所望の電荷質量比のイオンとそうでない不要なイオンを選択的に分離する工程は、質量分析として知られている。質量分析器は、一般的に双極子磁界を作り出す質量分析磁石を用いて、異なる電荷質量比のイオンを有効に分離する弓形状通路内の磁界偏向を介してイオンビーム内の種々のイオンを偏向する。
【０００５】
イオンビームは、一般的に集束され、そして、加工物の所望の表面領域に向かう。一般的に、イオンビームの励起イオンは、所定のエネルギーレベルに加速されて加工物の塊を貫通する。イオンは、例えば、一般的に注入の深さを決定するイオンビームのエネルギーを用いて、ウエハ材料の結晶格子内に埋設されて、所望の導電率の領域を形成する。イオン注入システムの実例は、マサチューセッツ州のべバリーに在所するアクセリス  テクノロジーズから市販されている。
【０００６】
しかし、一般的なイオン注入機又は他のイオンビーム装置（例えば、リニア加速器）の作動において、種々のイオン源から汚染粒子が発生することになる。例えば、汚染粒子は、約１μｍ未満の大きさで、注入された加工物に有害な影響を与える。汚染粒子は、例えば、イオンビーム内に伴出され、イオンビームとともに加工物に向けて運ばれる。
【０００７】
一般的なイオン注入システムにおいて、例えば、汚染粒子の発生源は、質量分析器を通過する通路に関連した物質である。例えば、質量分析器の通路は、一般的に、グラファイトで被覆され、ここで、不必要なイオンが通路に裏打ちされたグラファイトに衝突し、グラファイトの被膜内に入り込む。しかし、イオンは、グラファイト被膜に衝突し続けるので、時間が経過すると、グラファイト被膜の粒子が通路から落ちることになり、イオンビームの流れに乗って移動する。続いて、イオンビーム内のこれらの汚染粒子は、イオン注入中、加工物または他の基板に衝突し、そして、そこに固着する。さらに、半導体および処理された加工物に形成された超顕微鏡的なパターンを必要とする他の素子の製造において、生産量のロスの原因となる。
【０００８】
半導体デバイスは、更なる精度でもって寸法を極小化して製造されるので、このような半導体デバイスの製造に対して、装置のより高い精度と効率が必要とされる。従って、加工物の汚染を緩和するために、加工物の上流での種々の位置において、イオンビーム内の汚染粒子のレベルを減少させることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、加工物の上流の種々の位置において、イオンビームに関連した汚染を制御するための装置、システム、及び方法を提供することによって、従来技術の限界を克服する。そのために、本発明のいくつかの構成を基本的に理解するために、以下において、本発明の単純化した要約を提示する。
【００１０】
この要約は、本発明の外延的範囲を示すものではない。また本発明の要部すなわち主要な構成を識別することを意図するものでもないし、また本発明の範囲を正確に規定するものでもない。さらに、この要約の主たる目的は、後でより詳細に説明する記述の序文となるように、単純化した形で本発明の概念を明らかにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの例示的な構成によれば、ビームストップアセンブリが、イオン注入システムにおけるイオン源から発生するイオンビームの汚染を軽減するために設けられ、このアセンブリは、イオンビームの径路に関して選択的に配置される移動可能なビームストップを含んでいる。ビームストップは、例えば、質量分析磁石（すなわち、質量分析器）の入口および／または出口に配置されるプレートを含み、ここで、ビームストップアセンブリは、イオン注入システムの特定領域内でイオンビーム調整（例えば、イオン注入システムの開始時）に関連した粒子汚染を抑制するように作動可能である。例えば、イオンビーム径路に沿って質量分析器の入口でビームストップを選択的に配置することによって、イオンビーム（及びこれに関連した汚染粒子）がイオンビームに関連したイオン源の初期調整中、質量分析器に入ることを防止する。
【００１２】
本発明によれば、このプレートは、グラファイト等の炭素含有材料からなり、この炭素含有材料は、イオンビームおよびこれに関連した汚染物質を吸収するように作動する。それゆえ、ビームストップアセンブリは、イオンビームが質量分析器またはイオン注入システムの他の構成要素に関連した表面に衝突するように作動する時間が少なくなるように作動する。別の例では、測定装置がビームストップの上流に設けられる。これにより、ビームストップがイオンビームを阻止する間、イオンビームの１つ以上の特性を測定することができる。イオンビームの１つ以上の測定された特性は、加工物内にイオンを注入する前の１つ以上のイオン源及び質量分析器を調整するのに利用される。さらに、ポンプを設けることができ、このポンプは、ビームストップアセンブリから離れた気体粒子および／または浮遊粒子を排出するように作動する。その結果、さらに、粒子汚染を軽減する。
【００１３】
上述の及びこれに関係した目的を達成するために、本発明は、以下に十分に説明され、かつ特許請求の範囲に特定された特徴を含んでいる。以下の記載及び添付の図面は、本発明の詳細な実施形態を説明する。しかし、これらの実施形態は、種々の方法のうちの僅かであるが、本発明の原理を用いるものである。本発明の他の目的、利点、及び新規な特徴が、図面を参照して本発明の詳細な記述から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、イオンビームに曝される加工物の微粒子的な汚染を軽減するためのシステム、装置、及び方法を指向する。従って、本発明は、図面を参照して記載され、全体を通して同一の参照番号は、同等の要素に対して用いられる。これらの記載は、例示的なものであって、限定するものではない。以下の記載において、説明のために、多くの特定の詳細が説明されて、本発明の完全な理解を与えるものとなる。しかし、当業者であれば、これらの特定の詳細なしで本発明を実施することができることは、明らかであろう。
【００１５】
図面を参照すると、図１は、典型的なイオン注入システム１００の単純化した斜視図を示している。図１のイオン注入システム１００は、本発明の上位レベルの理解を与えるために示され、必ずしも寸法のとおりに描かれたものではない。従って、種々の構成要素は、明確にするために示されたものまたはそうでないものもある。図１は、質量分析器１０６（「磁石」とも呼ばれる）の主磁界１０４内にある真空室１０２の上面図を示している。ここで、磁界の中心１０８が示されている。未分化のイオンビーム１１０がイオン源１１２から質量分析器の入口１１４を通って質量分析器１０６に入る。そして、この磁石は、少なくとも部分的にイオンビームの分子量に基づいて、未分化のイオンビームの分離を開始する。
【００１６】
質量分析器１０６は、未分化のイオンビーム１１０から選択された元素（例えば、ボロン）の光線、すなわち選択されたビーム１１５を抽出するために作動可能である。選択されたビームのイオンが、エンドステーション１１７内に配置された加工物１１６（例えば、半導体基板）の中に望ましく注入される。選択された元素よりも少ない分子量を有する、より軽い元素（例えば、水素）は、第１領域１１８に向かって曲がる傾向にある。一方、選択された元素よりも分子量が大きい元素は、第２領域１１９に向かって曲がる傾向にある。一般的に、第１領域１１８に衝突する最も軽い元素は、真空室の壁１２０に衝突するとき、真空室１０２に重大な損傷を生じさせない。しかし、第２領域１１９内の真空室の壁１２０に衝突する重い元素は、少なくとも部分的により重い質量によって、もっと大きなダメージを生じさせる。
【００１７】
選択された分子量でない元素（すなわち、選択されたビーム１１５中にない不必要な元素）は、不要ビーム１２２と呼ばれる。それは、これらが、エンドステーション１１７内に配置された加工物１１６内に注入されない物質からなるビームだからである。真空室１０２の壁面１２０は、一般的に、グラファイト１２８で被膜されており、この壁面に不要のビーム１２２が衝突するとき、不要ビームを構成する元素は、グラファイト内に取り込まれる。
【００１８】
しかし、不要ビーム１２２が壁面のグラファイト１２８に衝突するときの角度により、不要ビームの元素は、壁面内に取り込まれず、いくつかのグラファイトを壁面から離れて飛散されることになる。多くの場合、未分化のイオンビーム１１０は、反応性の高い物質、すなわち、フッ素等の元素を含み、この反応性の高い物質は、さらに壁面１２０からの物質を取り除く。それゆえ、不要ビーム１２２は、汚染粒子のクラウド（clouds）１３０（例えば、化学的に反応性の高い粒子）を生じて、真空室１０２内に打ち上げるようになる。時間が経過すると、汚染物質のクラウド１３０は、堆積し、その結果、壁面及び他の内部構成要素上に有害物質のフレーク１３２を生じる。最終的に、これらのフレーク１３２は、壁面１２０および他の内部構成要素から剥がれ落ち、選択されたイオンビーム１１５とともに移動して、その結果、加工物１１６の汚染を導くようになる。
【００１９】
本発明では、イオン源１１２は、選択されたイオンビーム１１５を与えるために未分化のイオンビーム１１０の調整を必要としており、この調整は、イオン源が稼動中、実行される（例えば、電力及び気体がイオン源に供給されて、イオンビーム１１０を形成する）。例えば、未分化のイオンビーム１１０は、一般的に、質量分析器１０６の入口１１４では、未だ、分析されておらず、イオンビームの全ての構成要素が存在する。未分化のイオンビーム１１０は、ボロン（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、二フッ化ボロン（ＢＦ2）及び質量分析器１０６に入る前の他の構成要素を含む気体又は物質から構成することができる。そして、イオン源１１２の調整において、これらの気体または物質の混合及び電位は、コントローラ１３４によって所望の設定、すなわちダイヤル調整される。
【００２０】
その結果、望ましいまたは選択されたイオンビーム１１５は、加工物１１６内にイオンを注入する前に実質的に安定しかつ所望の品質を有している。イオン注入システム１００の運転開始時の冷えた状態における、イオン源１１２の調整時、未分化のイオンビーム１１０は、正しい作動をせず、スパーク、フラター、及び種々の有害な反応が生じる。このようなイオンビーム１１０の調整中の不法動作は、真空室１０２内の汚染粒子のクラウド１３０の発生を加速することになる。これらの汚染粒子は、質量分析器１０６を通過し、質量分析器の出口１３８において、選択されたイオンビーム１１５を選択的に阻止するように配置されるフラグファラデー１３６内に捕捉される。しかし、ある例では、これらの汚染粒子は、イオン注入中、加工物１１６に向けて前進することができ、そのため、結果として注入された加工物の生産量及び性能を悪くさせる。
【００２１】
本発明は、質量分析器１０６に進入および／または排出される汚染物質の量を最小化、すなわち、加工物１１６の汚染を最小化することに向けられている。本発明の１つの構成によれば、例示的なイオン注入システム２００が図２に示されている。ここで、イオン注入システムは、本発明のいくつかの新規な構成を示している。図示された種々の特徴は、種々の形状、寸法、あるいは他のすべてのものを有しており、このような形状、寸法、及び他の除外された全ては、本発明の範囲に入ると考えられる。図１のイオン注入システム１００と同様に、図２のイオン注入システム２００は、質量分析器２０４内に配置された真空室２０２を含み、ここで、未分化のイオンビーム２０６は、イオン源２０８から質量分析器の入口２１０を通って質量分析器に入るように作動可能である。質量分析器２０４は、未分化のイオンビーム２０６の選択されたイオンビーム２１２を引き出し、そして、質量分析器の出口２１４を通過してエンドステーションに向けて選択されたイオンビームを指向させる。このエンドステーションの中に加工物２１６が存在する。質量分析器２０４内の質量分析中、未分化のイオンビーム２０６の構成要素は、選択されたイオンビーム２１２と同一種ではなく、上述したように、選択されたイオンビームよりもより大きいまたはより小さい円弧軌道を形成する（例えば、説明した不要ビーム２１９）。
【００２２】
本発明によれば、図１を参照して上述したような、選択されたイオンビーム２１２の不要な粒子汚染は、今説明するように、図２に示す１つ以上のビームストップアセンブリ２２０によって、イオン注入システムの開始時および／またはシャットダウン時（例えば、未分化のイオンビーム２０６が安定していない変移期間）に軽減される。上述したように、未分化のイオンビーム２０６は、一般的に、質量分析器２０４の入口２１０で質量分析されず、そして、イオンビームのすべての構成要素（例えば、イオン源２０８内に形成されるイオンのすべての種）は、未分化のイオンビーム内に存在する。従って、イオン注入システム２００の開始時に、イオン源２０８は、調整される。ここで、電位及びイオン源内の気体および／または物質２２１の混合は、望ましい設定、すなわちダイヤル調整され、その結果、未分化のイオンビーム２０６が安定し、そして、イオンを加工物２１８に注入する前に所望の品質を有する。しかし、上述したように、イオン源２０８のこのような調整は、イオン源が変移期間中不安定であるので、高められた粒子生成を導くことになる。
【００２３】
それゆえ、本発明の一実施形態によれば、移動可能な入口ビームストップ２２２（例えば、物理的ブロック又は「入口ストップ」）が、質量分析器２０４の入口２１０に設けられ、ここで、イオンビーム２０６が質量分析器内を貫通することを選択的に防止される。また、１つ以上のビームストップアセンブリ２２０は、質量分析器２０４内にあるように図示されている。しかし一方で、ここには、含まれていないが、１つ以上のビームストップアセンブリを質量分析器の近くに設けることもできることに注目すべきである。さらに、質量分析器近くにある１つ以上のビームストップアセンブリのこのような全ての位置は、本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００２４】
入口ビームストップ２２２は、例えば、一般的に炭素（例えば、グラファイト）、又は炭化珪素等の他の種々の物質、あるいは炭素系被膜を含むプレート２２４から構成できる。ここで、入口ビームストップは、変移期間中、未分化のイオンビーム２０６を一般的に吸収するように作動できる。未分化のイオンビーム２０６の粒子（図示略）は、気体形式又は質量が軽いので、入口ビームストップ２２２によって吸収されず、入口ビームストップが、イオンビームを質量分析器２０４に入らないようにするときに、この粒子は、例えば、ポンプ２２６を介して質量分析器の入口２１０から吐き出される。
【００２５】
入口ビームストップ２２２は、例えば、アクチュエータ２３０を介して質量分析器２０４に対して（例えば、矢印２２８で示すように）滑動又は旋回可能に結合されている。ここで、入口ビームストップは、質量分析器の入口２１０を選択的に覆う又はブロックするように作動可能である。そのため、未分化のイオンビームが質量分析器に入るのを防止される。従って、入口ビームストップ２２２は、イオン源２０８が安定するまで、入口の前に選択的に配置することができ、その後、イオンビームが質量分析器に入ることができるように変位する。コントローラ３２１は、例えば、１つ以上のビームストップアセンブリが、イオンビーム２０６の軌道を選択的に制限するように、１つ以上のビームストップアセンブリ２２０（例えば、アクチュエータ２３０を制御する）を選択的に制御することが可能である。コントローラ２３１は、さらに、イオン源２０８を制御し、さらにイオン源の調整中、１つ以上の制御信号２３２を介して、イオン源の電位、及びガスおよび／またはある材料２２１との混合物の量を制御することができる。
【００２６】
本発明の他の実施形態によれば、調整開口２３６等の測定装置２３４または電極又はワイヤスキャナー等の他の測定装置が、質量分析器２０４の入口２１０に設けられる。測定装置２３４は、例えば、未分化のイオンビーム２０６の１つ以上の特性２３８を測定することができ、そのため、イオンビームが真空室２０２に入る前（またはイオンビームが真空室に入る少なくとも前に）、右方向、左方向、および上下方向のイオンビームを安定化するように、および／または、中心に寄せるように調整する。この測定装置２３４は、１つ以上の特性２３８をコントローラ２３１に供給し、ここで、コントローラは、少なくとも部分的に、イオンビーム２０６の１つ以上の測定された特性に基づいて、質量分析器２０４及びイオン源２０８の１つ以上を制御するように作動可能である。従って、イオン源２０８、そして、未分化のイオンビーム２０６を、イオンビームが質量分析器２０４に入る前に調整することができる。この結果、未調整のイオンビームが質量分析器に入った場合でも、一般的に、質量分析器内に発生可能な粒子を制限する。こうして、イオン源２０８をウォームアップし、および／または安定化させることができる。ここで、未分化のイオンビーム２０６は、さらに、イオンビームが質量分析器内に入るのを可能にする前に、調整開口２３６及び入口ビームストップ２２２の組み合わせを介して、方向付け（例えば、センター調整）を行うことができる。従って、イオン源２０８のこのような安定化は、質量分析器の入口２１０を入口ビームストップ２２２によってブロックしながら、質量分析器２０４及び他の下流に配置された構成部品の有害な汚染を防止する。
【００２７】
本発明の他の実施形態によれば、１つ以上のビームストップアセンブリ２２２は、さらに、移動可能な出口ビームストップ２４０を含み、この出口ビームストップは、質量分析器２０４の出口２１４に設けられる。出口ビームストップ２４０は、例えば、別のアクチュエータ２４２（例えば、アクチュエータ２３０と同様の）に結合して作動可能であり、ここで、コントローラ２３１は、アクチュエータ２４２を介して出口ビームストップ２４０（例えば、矢印２４３で示した）を選択的に変位するように作動できる。その結果、未分化のイオンビーム２０６が質量分析された後、質量分析器２０４から所望の又は選択されたイオンビームを出すことができる。別の測定装置２４４（例えば、測定装置２３６と同様の）は、コントローラ２３１を介して、さらにイオン注入システム２００の制御を行うために、選択されたイオンビーム２１２の１つ以上の特性を測定するのに利用することができる。
【００２８】
別の例によれば、未分化のイオンビーム２０６が上述した調整（例えば、ビームストップ２２２及び測定装置２３４を利用する）によって安定化した後、所望のイオンビーム２１２が、コントローラ２３１を介して質量分析器２０４に供給される電流２４８によって予め選択される。例えば、入口ビームストップが、開かれる前に（例えば、イオンビームが質量分析器２０４に入ることができる前に）、質量分析器への電流２４４が、プリセットされ、その結果、質量分析器に関連した複数の磁石（図示略）が、質量分析器の出口開口２５２の中心２５０に選択された又は所望のイオンビーム２１２を理論的に与えるように調整される。質量分析器２０４に供給される電流２４８は、例えば、原子質量単位（ＡＭＵ）計算によって決定することができる。ここで、この計算は、所望の質量（例えば、注入の所望種）及びエネルギーに対して実行でき、また、適切な磁界がＡＭＵ計算によって一般的に決定される。出口ビームストップ２４０と測定装置２４４は、イオン注入システムをさらに調整するために用いるための出口開口２５２に対して選択または所望のイオンビーム２１２の位置を決定するのに用いることができる。
【００２９】
本発明の別の実施形態に従って、図３は、図２のイオン注入システム２００等のイオン注入システム内の微粒子の汚染を制御するための方法を示す例示的な方法３００の概略的ブロック図である。例示的ないくつかの方法が、一連の行為又は事象として、ここに図示されかつ記載されているが、本発明は、このような動作及び事象の図示された順序によって限定されるものではなく、いくつかのステップが、本発明に従って、異なる順序および／またはここに示されかつ記載されたものとは別のステップと同時に発生することができる。さらに、図示されたステップが、必ずしも本発明に従う方法を実行するために必要とされるものではないが、この方法は、説明されていない他のシステムに関連するものと同様に、ここに図示されかつ記載されたシステムに関連して実行できる。
【００３０】
図３に示すように、方法３００は、動作３０５において、入口ビームストップを用いて質量分析器の入口をほぼ阻止することを開始する。動作３１０において、イオンがイオン源内に励起される。ここでイオンは、イオン源から未分化のイオンビームの形で、イオン源から抽出される。動作３１５において、イオン源は、規格化され、未分化のイオンビームがほぼ安定化する。本発明の一実施形態によれば、未分化のイオンビームの１つ以上の特性が、動作３２０において、測定される。ここで、動作３２５において、少なくとも部分的に１つ以上の測定された特性に基づいて、１つ以上の質量分析器とイオン源が、制御および／または調整される。動作３３０において、入口ビームストップは、未分化のイオンビームが質量分析のために質量分析器に入ることができるように変位される。これにより、イオン注入システムの開始時の不安的なイオンビームからの汚染を軽減する。
【００３１】
システムの調整後、本発明の別の例示的な実施形態によれば、動作３３５において、イオン注入システムは、イオンビームの径路に沿ってエンドステーション内に配置されている半導体ウエハ等の加工物内にイオンを注入することができる。動作３３５における加工物へのイオン注入に続いて、入口および／または出口のビームストップは、加工物の交換を実行するとき、イオンビームをさらに阻止することができる。例えば、動作３４０において、イオンビームの径路が再びブロックされると、動作３４５において、加工物が、続いて交換され、新しい未注入の加工物がイオンを用いて注入されるように準備される。
【００３２】
従って、入口ビームストップのビームラインアセンブリの下流（例えば、質量分析器等）でイオンビームに曝される間のデューティ時間が、かなり軽減される（加工物交換中など）。こうして、微粒子の汚染及び複数のフレークの形成を減じることができる。加工物が交換された後、入口ビームストップは、イオンビームの径路をブロックせず、そして、別のイオン注入が、次の加工物上で実行される。イオンビームのブロッキング、加工物の交換、及びビームの非ブロッキングが、イオン注入システム内の汚染を軽減しながら、シリアル形式で加工物のバッチ群を注入するように、繰り返して実行される。
【００３３】
従って、本発明は、イオン注入産業において、現在得られていない粒子制御レベルを提供する。本発明は、好ましい１つの実施形態または複数の実施形態に関して図示しかつ説明してきたが、この明細書と添付された図面とを読んで理解すると他の同業者には同等の変更や修正ができることが明らかである。特に上述の構成要素（アセンブリ、装置、回路等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用される用語（「手段」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。さらに、本発明の特定の特徴が幾つかの実施の内のただ一つに対して開示され得てきたが、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。
【００３４】
さらに、「含む」、「有している」、「有する」、「備える」またはそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれかに使用されている限り、このような用語は、用語の「構成されている」と同様に包含されるものであると理解すべきである。また、ここで用いられる「典型的な」は、例示的な例また実例として単純に引用するものであり、別のものが示されなければ、必ずしも好ましい実施形態とは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の1つの構成に従う典型的なイオン注入システムの平面図である。
【図２】本発明の別の構成に従うビームストップアセンブリを含む典型的なイオン注入システムの平面図である。
【図３】本発明の別の典型的な構成に従うイオン注入システムにおける汚染を制御するための方法を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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