(57)【要約】  イオンビーム電流の均一性を監視するモニタ、イオン注入装置及び関連の方法を開示する。一実施形態では、イオンビーム電流均一性モニタ（１５）は、複数のロケーションにおけるイオンビーム（１２）の電流を測定する複数の測定デバイス（１７）を有するイオンビーム電流測定器と、イオンビーム電流測定器によるイオンビームの電流の測定値に基づいてイオンビーム電流の均一性を維持する制御器（１８）とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入前のイオンビームの電流を、前記イオンビーム内の複数のロケーションのそれぞれにおいて測定することと、
少なくとも１つのウェハにイオン注入することと、
前記イオンビーム内の前記複数のロケーションのそれぞれにおいて、イオン注入時の前記イオンビームの電流を定期的に測定することと、
前記イオンビームの電流の測定値に基づいて、イオンビームの電流が不均一であるか否かを判断することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記複数のロケーションに亘る前記イオンビームの電流の分布を決定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記イオンビームの電流の分布が閾値を超えて変化する場合に、電流の不均一性を補正することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記分布を決定することは、
前記イオンビームがリボンイオンビームである場合は、前記イオンビームにおける複数の位置において前記イオンビームを同時に測定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記分布を決定することは、
前記イオンビームがスポットイオンビームである場合は、前記イオンビームが走査される複数のロケーションにおいて前記イオンビームを測定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のロケーションのうちの少なくとも１つのロケーションにおいて、前記イオンビームの電流が閾値を超えて変化する場合に、電流の不均一性を補正することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のロケーションのうちの前記少なくとも１つのロケーションは、一組のロケーションである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のロケーションのうちの少なくとも１つのロケーションにおいて、前記イオンビームの電流の傾向が閾値を超えて変化する場合に、電流の不均一性を補正することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記定期的に測定することと、前記不均一性を判断することとは、各ウェハがイオン注入された後に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記定期的に測定することと、前記不均一性を判断することとは、前記ウェハのイオンビームによる走査後に毎回行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記定期的に測定することがイオンビームグリッチの後に行われる場合は、次の定期的な測定の前に一定期間待機することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定することと、前記定期的に測定することとは、複数の測定デバイスを用いることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の測定デバイスは、複数のファラデーカップである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の測定デバイスは、マルチピクセルドーズアレイである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記測定することと、前記定期的に測定することとは、前記マルチピクセルドーズアレイの一部を用いることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記不均一性を判断することは、前記複数のロケーションの値を、線量均一性プロファイラの値と比較することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記定期的に測定することに基づいて、イオンビーム角変動及びエネルギー汚染の少なくとも一方を判断することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記定期的な測定値を統計学的に解析することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
複数のロケーションにおけるイオンビームの電流を測定する複数の測定デバイスを有するイオンビーム電流測定器と、
前記イオンビーム電流測定器による前記イオンビームの電流の測定値に基づいてイオンビーム電流の均一性を維持する制御器と、
を備えるイオンビーム電流均一性モニタ。
【請求項２０】
前記複数の測定デバイスは、複数のファラデーカップである、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項２１】
前記複数の測定デバイスは、マルチピクセルドーズアレイである、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項２２】
前記制御器は、前記マルチピクセルドーズアレイの一部を用いる、請求項２２に記載のモニタ。
【請求項２３】
ユーザインターフェイスシステムを更に備える、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項２４】
前記イオンビーム電流測定器を動かすアクチュエータを更に備える、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項２５】
前記制御器は、前記イオンビームの電流の分布を決定する、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項２６】
前記制御器は、前記イオンビームの電流の分布が閾値を超えて変化する場合に、電流の不均一性を補正する、請求項２５に記載のモニタ。
【請求項２７】
前記イオンビームは、リボンイオンビームであり、
前記制御器は、前記イオンビームにおける複数のロケーションにおいて前記イオンビームを測定することにより、前記分布を決定する、請求項２５に記載のモニタ。
【請求項２８】
前記イオンビームは、スポットイオンビームであり、
前記制御器は、前記イオンビームが走査する複数のロケーションにおいて前記イオンビームを測定することにより、前記分布を決定する、請求項２５に記載のモニタ。
【請求項２９】
前記制御器は、前記複数のロケーションのうちの少なくとも１つのロケーションにおいて、前記イオンビームの電流が閾値を超えて変化する場合に、電流の不均一性を補正する、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項３０】
前記複数のロケーションのうちの前記少なくとも１つのロケーションは、一組のロケーションである、請求項２９に記載のモニタ。
【請求項３１】
前記制御器は、少なくとも１つのロケーションにおいて、前記イオンビームの電流の傾向が閾値を超えて変化する場合に、電流の不均一性を補正する、請求項２５に記載のモニタ。
【請求項３２】
前記制御器は、前記複数のロケーションの値を、線量均一性プロファイラの値と比較する、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項３３】
前記制御器は更に、前記イオンビーム電流測定器からのデータに基づいてイオンビーム角変動及びエネルギー汚染の少なくとも一方を判断する、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項３４】
イオンビームを生成するイオン源と、
質量分析器と、
前記イオンビームにより注入されるウェハを保持するエンドステーションであって、複数のロケーションにおいてイオンビームの電流を測定する複数の測定デバイスを含むイオンビーム電流測定器を有する、エンドステーションと、
前記イオンビーム電流測定器による測定値に基づいて前記イオンビームの電流の均一性を判断する制御器と、
を備えるイオン注入装置。
【請求項３５】
実行されるとイオンビームの電流の均一性を監視する、コンピュータ可読媒体に記憶されるプログラムプロダクトであって、
前記イオンビーム内の複数のロケーションのそれぞれにおける、イオン注入前のイオンビーム電流の測定値を受信するプログラムコードと、
少なくとも１つのウェハにイオン注入を方向付けるプログラムコードと、
前記イオンビーム内の前記複数のロケーションのそれぞれにおける、イオン注入時の前記イオンビーム電流の定期測定値を受信するプログラムコードと、
前記イオンビーム電流の測定値に基づいてイオンビーム電流が不均一であるか否かを判断するプログラムコードと、
を含むプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００６年６月９日に出願した米国仮特許出願第６０／８１２，１９３号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、イオン注入システム及びイオン注入方法に係り、より具体的には、イオンビーム測定に係る。
【背景技術】
【０００３】
イオン注入は、半導体ウェハ内に伝導性を変更する不純物を導入する標準的な技術である。所望の不純物材料がイオン源内でイオン化され、イオンは加速されて所定のエネルギーのイオンビームを形成し、イオンビームは、ウェハの表面に方向付けられる。ビーム内のエネルギーイオンは、半導体材料のバルク内に侵入して半導体材料の結晶格子内に埋め込まれ、それにより、所望の伝導性を有する領域が形成される。
【０００４】
イオン注入装置は、通常、ガス又は固体材料を明確なイオンビームに変換するイオン源を含む。イオンビームは、質量分析されて不所望のイオン種を除去し、また、所望のエネルギーに加速され、ターゲット面上に向けられる。イオンビームは、ビーム走査によって、ターゲット移動によって、又は、ビーム走査とターゲット移動の組み合わせによってターゲット領域全体に分布されうる。イオンビームは、スポットビームであってもリボンビームであってもよい。リボンビームは、長い寸法と短い寸法とを有する。長い寸法は、少なくともウェハの幅でありうる。
【０００５】
ウェハ内に所望の線量で不純物を導入することは、作製された半導体デバイスが仕様内で動作することを確実にするために重要である。ウェハ内への不純物量に影響を与える１つの要因には、イオンビーム電流分布がある。正確且つ均一な不純物量のためにはイオンビームが均一であることが必要である。イオンビーム電流における予期せぬ変動は、不純物量の均一性を下げてしまう可能性がある。イオンビームが均一でない場合、ウェハの様々な領域に異なる濃度のイオンが侵入することになる。
【０００６】
半導体製造の発展に伴い、例えば、プロセス保証又はデバイスモデリングデータを提供するためにプロセス情報がますます必要となってきている。従って、ビーム均一性といったビーム特性のより正確且つ完全な測定が必要となりうる。より正確且つ完全なビーム特性測定は更に、不均一ビームを検出することによって、注入時のプロセスリスクを少なくしうる。
【０００７】
「均一性確認間隔」と知られるユーザ指定の間隔でイオンビーム均一性を測定する場合、ユーザは、しばしば、均一性が仕様内ではないことを見つける。この間隔は、例えば、毎時、又は、１００枚のウェハ毎でありうる。「均一性確認間隔」では、ウェハの注入時にフィードバックを提供しない。
【０００８】
一部のシングルウェハ注入装置では、セットアップ時にビームが均一であるならば、ビーム全体に亘るビーム電流における均一な変化が起きない限り、均一性は、ウェハプロセス時にも変わらないということを想定している。一部の走査ビームマシン、リボンビームマシン、及びスポットビームシングルウェハマシンもかかる方法を使用してもよく、これは、これらのマシンは、ビーム形状が変わらないということに依存してそれらの均一性仕様に高スループットで適合させるからである。この方法も、ウェハのイオン注入時にビーム均一性に関するフィードバックを提供しない。
【０００９】
一部のシングルウェハ注入装置は、セットアップ時のウェハ全体に亘るビームの電流測定に依存してビーム均一性を試験する。イオン注入時では、一般にシングルポイント測定又はシングルナンバーに依存してビームを表す。これは、一般にビーム電流がセットアップ時に上昇又は下降したかに関する情報しか提供しない。シングルポイント測定は、ビーム均一性が維持されたかどうかについては確認しない。
【００１０】
従って、当該技術において、ビーム均一性を監視する新規且つ改良型の方法及び装置が必要である。
【発明の概要】
【００１１】
イオンビーム電流の均一性を監視するモニタ、イオン注入装置及び関連の方法を開示する。一実施形態では、イオンビーム電流均一性モニタは、複数のロケーションにおけるイオンビームの電流を測定する複数の測定デバイスを有するイオンビーム電流測定器と、イオンビーム電流測定器によるイオンビームの電流の測定値に基づいてイオンビーム電流の均一性を維持する制御器とを備える。
【００１２】
本開示の第１の側面は、イオン注入前のイオンビームの電流を、イオンビーム内の複数のロケーションのそれぞれにおいて測定することと、少なくとも１つのウェハにイオン注入することと、イオンビーム内の複数のロケーションのそれぞれにおいて、イオン注入時のイオンビームの電流を定期的に測定することと、イオンビームの電流の測定値に基づいて、イオンビームの電流が不均一であるか否かを判断することとを含む方法である。
【００１３】
本開示の第２の側面は、複数のロケーションにおけるイオンビームの電流を測定する複数の測定デバイスを有するイオンビーム電流測定器と、イオンビーム電流測定器によるイオンビームの電流の測定値に基づいてイオンビーム電流の均一性を維持する制御器とを備えるイオンビーム電流均一性モニタである。
【００１４】
第３の側面は、イオンビームを生成するイオン源と、質量分析器と、イオンビームにより注入されるウェハを保持するエンドステーションであって、複数のロケーションにおいてイオンビームの電流を測定する複数の測定デバイスを含むイオンビーム電流測定器を有する、エンドステーションと、イオンビーム電流測定器による測定値に基づいてイオンビームの電流の均一性を判断する制御器とを備えるイオン注入装置である。
【００１５】
本開示の第４の側面は、実行されるとイオンビームの電流の均一性を監視する、コンピュータ可読媒体に記憶されるプログラムプロダクトであって、イオンビーム内の複数のロケーションのそれぞれにおける、イオン注入前のイオンビーム電流の測定値を受信するプログラムコードと、少なくとも１つのウェハにイオン注入を方向付けるプログラムコードと、イオンビーム内の複数のロケーションのそれぞれにおける、イオン注入時のイオンビーム電流の定期測定値を受信するプログラムコードと、イオンビーム電流の測定値に基づいてイオンビーム電流が不均一であるか否かを判断するプログラムコードとを含むプログラムプロダクトである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明をより良好に理解することを目的に添付図面を参照する。添付図面は参照として本願に組み込むものとする。
【００１７】
【図１】本発明の実施形態によるイオンビーム電流均一性監視装置の実装に適したイオン注入装置の一実施形態を示す概略図である。
【００１８】
【図２】使用時のイオンビーム電流均一性モニタの一実施形態を示す簡略図である。
【００１９】
【図３】使用時のイオンビーム電流均一性モニタの一実施形態を示す別の簡略図である。
【００２０】
【図４】リボンビームイオン注入装置における図１の監視装置の一実施形態を示す概略図である。
【００２１】
【図５】ファラデーカップを用いた図１の監視装置の一実施形態を示す図である。
【００２２】
【図６】ファラデーカップを用いた図１の監視装置の別の実施形態を示す図である。
【００２３】
【図７】マルチピクセルドーズアレイを用いた図１の監視装置の別の実施形態を示す図である。
【００２４】
【図８】モニタアクチュエータを用いた図１の監視装置の別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、本願において、イオン注入装置に関連して説明する。しかし、本発明は、エネルギー荷電粒子のビームを用いる他のシステム及び方法にも用いることができる。従って、本発明は、以下に記載する具体的な実施形態に限定されない。
【００２６】
図１に、実装に適したイオン注入装置の一実施形態の概略図を示す。イオン注入装置１０は、イオンビーム発生器１１を含む。イオンビーム発生器１１は、注入に望ましい特性を有するイオンビーム１２を生成する様々なタイプのコンポーネント及びシステムを含みうる。イオンビーム１２はスポットビームであってもリボンビームであってもよい。スポットビームは、走査器なしの固定又は静止スポットビームでありうる。或いは、スポットビームは、イオンビーム発生器１１の走査器によって走査される走査スポットビームであってもよい。リボンビームは、大きい幅／高さのアスペクト比を有しうる。リボンイオンビームは、少なくとも、注入されるべきワークピース又はウェハの幅がある長い寸法を有しうる。イオンビーム１２は、エネルギーイオンビームといった任意のタイプの荷電粒子ビームでもあってよい。イオンビーム１２は、エンドステーション１３内のウェハ１４に複数のイオンを注入する。
【００２７】
モニタ１５は、エンドステーション１３内でウェハ１４の近くに配置されうる。モニタ１５は、複数の測定デバイス１７を含みうる。測定デバイス１７は、イオンビーム電流均一性を測定し、また、例えば、複数のファラデーカップ又は１つのマルチピクセルドーズアレイでありうる。測定デバイス１７は、他の形式又はタイプの測定デバイスも含んでよい。測定デバイス１７は、制御器１８と通信可能であり、また、制御器１８によって連続的に且つ同時的に監視される。制御器１８は、例えば、イオン注入装置１０用の線量制御器、又は、イオン注入装置１０用のマルチピクセル電子機器でありうる。他の形式の制御器１８をイオン注入装置１０に用いてもよく、挙げた２例に限定することを意図していない。
【００２８】
制御器１８は、所望の入出力機能を実行するようプログラムされうる特殊用途向け若しくは汎用コンピュータ、又は、汎用コンピュータのネットワークを含みうる。制御器１８は、プロセッサ１９及び機械可読媒体２０を含みうる。プロセッサ１９は、例えば、インテル社から市販されるような当該技術において周知の１以上のプロセッサを含みうる。機械可読媒体２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、磁気ディスク（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク及びハードドライブ）、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、及び／又は、実行のための命令を格納可能な任意の他のデバイスといった１以上の機械可読記憶媒体を含みうる。制御器１８は更に、次に限定しないが、特殊用途向け集積回路、他の配線又はプログラム可能電子デバイス、又は、個別素子回路といった他の電子回路又はコンポーネントを含んでもよい。制御器１８は更に、通信デバイスを含みうる。制御器１８は、イオン注入装置１０の任意の様々なシステム及びコンポーネントから入力データ及び命令を受信し、イオン注入装置１０のコンポーネントを制御する出力信号を供給しうる。
【００２９】
イオン注入装置１０は、ユーザインターフェイスシステム２１も含みうる。ユーザインターフェイスシステム２１は、次に限定しないが、タッチスクリーン、キーボード、ユーザポインティングデバイス、ディスプレイ、又はプリンタといったデバイスを含み、ユーザがコマンド及び／又はデータを入力し、及び／又は、例えば、イオン注入装置１０、制御器１８、又はモニタ１５を監視することを可能にする。
【００３０】
図２は、使用時のイオンビーム電流均一性モニタの一実施形態の簡略図を示す。７つの測定デバイス１７を示すが、他の数の測定デバイス１７も可能である。
【００３１】
図２は、イオンビーム電流均一性を試験する方法の一例を示す。ウェハ１４のイオン注入が行われる前でビームセットアップ時の最終均一性測定が行われる際に、モニタ１５内の一部の又は全部の測定デバイス１７のイオンビーム（図示せず）の電流のセットアップ値（Ｆｉ  ｓｅｔｕｐ）が、制御器１８により記録される。
【００３２】
イオン注入の開始後、ウェハ１４は、図２に示すように、走査時に、モニタ１５の測定デバイス１７の前方に配置される。ウェハ１４は、イオン注入が行われる際に、例えば、矢印の方向に移動する。モニタ１５は、このとき、イオンビーム電流均一性の測定値は提供しなくてもよい。
【００３３】
図３は、使用時のイオンビーム電流均一性モニタの一実施形態の別の簡略図を示す。制御器１８は、ある間隔で、モニタ１５内の一部又は全部の測定デバイス１７のイオンビーム（図示せず）の電流値が変化したか否かを確認する。例えば、この間隔は、図３に示すように、ウェハ１４のイオンビーム走査の完了毎でありうる。これは、例えば、Ｆｉと表しうる。この例では、Ｆｉ／Ｆｉ  ｓｅｔｕｐの比は、略１であるべきである。しかし、他の値のＦｉ／Ｆｉ  ｓｅｔｕｐも所望されてもよい。一例では、イオンビーム電流値は、ビームグリッチによって変動する場合があり、この場合、全ての電流は、全ての測定デバイス１７で消散してしまう。ビームグリッチ後、モニタ１５は、例えば、ビーム電流及び均一性の安定性が再確立されるまで一定期間待機して、再び測定を開始する。
【００３４】
モニタ１５内の任意の測定デバイス１７の任意のイオンビーム電流値が、閾値量を超えて変化すると、例えば、注入は中止され、補正動作が行われ、又は、イオンビームへのなんらかのプロセス制御が行われる。閾値量は様々でありうる。上述したグリッチ問題に関しては、モニタ１５は、一定時間待機した後、均一性の測定を再開する。１以上の測定デバイス１７についての比Ｆｉ（ｇｌｉｔｃｈ）／Ｆｉ  ｓｅｔｕｐ（即ち、グリッチ回復後の電流対注入開始又はセットアップ時の電流）が閾値を超える場合、これは、イオンビーム均一性はモニタ１５が要求するレベルに戻っていないことを示し、上述した１以上の動作が行われてよい。
【００３５】
イオンビームの同様のプロセス制御又は均一性確認は、他の例として、モニタ１５内の任意の測定デバイス１７のイオンビーム電流値の傾向、又は、モニタ１５内の個々の測定デバイス１７のイオンビーム電流値の任意のセット間の相違に基づきうる。しかし、他の測定、及び、測定値に対して行う動作の例も可能である。
【００３６】
別のデータ測定例では、各測定デバイス１７がファラデーカップである場合、制御器１８内で処理されたイオンビーム電流値は、各測定デバイス１７内に記録されたものである。従って、制御器１８への入力は、各カップのイオンビーム電流値でありうる。例えば、５又は７つのカップに対応して５又は７つの値でありうる。
【００３７】
しかし、別のデータ測定例では、各測定デバイス１７が、マルチピクセルアレイの一部である場合、各ピクセル列のイオンビーム電流値は、前の例におけるファラデーカップの数のイオンビーム電流値に対応するよう５又は７つの値に換算されうる。一例として、カップｉをターゲットにするイオンビーム電流の比は、Ｆｉ＝Ｉｉ／Ｉｔｏｔａｌでありうる。この例では、１つのピクセル列の測定値は、Ｆｉと等しくなくてはならない。従って、制御器１８へのイオンビーム電流均一性測定値は、マルチピクセルアレイにおけるピクセル数と一致しない場合がある。むしろ、制御器１８への入力は、ピクセル列からコンパイルされた５又は７つの値でありうる。これは、各測定デバイス１７が、制御器１８内で用いられるソフトウェア用のファラデーカップである場合に可能な入力数と一致する。測定デバイス１７からの値のコンピレーションに関連する他の変形及び実施形態も可能である。
【００３８】
図１を再び参照するに、制御器１８は更に、プロファイラ１６と通信可能であってよい。プロファイラ１６は、イオンビーム１２の電流を測定し、また、ファラデーカップ又は他の測定デバイスでありうる。モニタ１５から制御器１８へのイオンビーム電流の信号は更に、プロファイラ１６から制御器１８へのイオンビーム電流の信号と比較されうる。モニタ１５の信号における変化と、ウェハ面におけるプロファイラ１６均一性における変化のとの前の比較によって、モニタ１５の信号は、プロファイラ１６の信号よりビーム均一性における変化に約４倍敏感であることが示された。この感度は好適であり、それにより、制御器１８は、ビームにおける変化に可能な限り早期に応答することができる。モニタ１５を用いて更に、例えば、ビーム角変動又はエネルギー汚染といった他のビーム特性を検出してもよい。
【００３９】
モニタ１５からの測定値は更に、統計学的手法を用いて処理されてもよい。例えば、プロセス制御のコンテキストにおいてウェスティングハウスのルールを適用してよい。これらのルールは、制御器１８により提供される応答を左右しうる。他の形式の統計学的手法をモニタ１５からの測定値に用いてもよい。
【００４０】
モニタ１５は、イオンビーム１２が所要の均一性を有さない場合にイオン注入装置１０がウェハ１４を処理しないというプロセス保証を提供しうる。モニタ１５は、不均一イオンビームの原因を決定し、プロセス制御を介して不均一イオンビームの原因を除去することによって、イオンビーム１２の均一性が変化する際の状況を特定する診断ツールとして用いてもよい。また、モニタ１５を用いて、ウェハプロセス時にプロセス最適化を行ってもよい。更にモニタ１５を用いて、一定の時間（分）後に、又は、一定のウェハ数が処理された後に行われる「均一性確認間隔」の必要を低減する又は除去することにより生産性を高めうる。モニタ１５は更に、スループットを減速させることなくビーム均一性を再度セットアップする時間を積極的に決定しうる。
【００４１】
図４は、図１の監視装置の実施に適した１つの可能なタイプのイオン注入装置の一実施形態を示す略図である。当業者であれば、本開示を実施するために用いうる他のイオン注入装置を認識できるであろう。一般に、イオン注入装置は、イオンを発生し、イオンビーム３１を供給するイオン源３０を含む。イオン源３０は、イオンチャンバと、イオン化されるガスを含むガスボックスとを含みうる。ガスは、イオンチャンバに供給され、そこで、イオン化される。このように形成されたイオンは、イオンチャンバから引き出されてイオンビーム３１を形成する。イオンビーム３１は、分解能磁石３２の磁極間で方向付けられる。第１の電源２９は、イオン源３０の引出電極に接続され、正の第１の電圧Ｖ０を供給する。第１の電圧Ｖ０は、例えば、約０．２乃至約８０ｋＶで調節可能であってよい。従って、イオン源３０からのイオンは、第１の電圧Ｖ０によって約０．２乃至約８０ｋｅＶのエネルギーに加速される。
【００４２】
イオンビーム３１は、抑制電極３３及び接地電極３４を通過して、質量分析器３５へと進む。質量分析器３５は、分解能磁石３２と、分解能アパーチャ３７を有するマスキング電極３６とを含む。分解能磁石３２は、イオンビーム３１内のイオンを偏向させて、所望イオン種のイオンが分解能アパーチャ３７を通過するようにさせる。望まないイオン種は、分解能アパーチャ３７を通過せず、マスキング電極３６により阻止される。一実施形態では、分解能磁石３２は、所望種のイオンを９０度で偏向させる。
【００４３】
所望イオン種のイオンは、分解能アパーチャ３７を通過して、質量分析器３５の下流に配置される第１の減速ステージ４０に運ばれる。減速ステージ４０は、上流電極４１、抑制電極４２、及び下流電極４３を含みうる。イオンビーム３１内のイオンは、減速ステージ４０により減速されて、次に、角度補正磁石４４内を通されうる。角度補正磁石４４は、所望イオン種のイオンを偏向し、発散イオンビームからリボンイオンビーム４５にイオンビームを変換する。リボンイオンビームは、実質的に平行なイオン軌道を有する。一実施形態では、角度補正磁石４４は、所望イオン種のイオンを７０度で偏向させる。
【００４４】
エンドステーション１３は、リボンイオンビーム４５の経路にウェハ１４といった１以上の半導体ウェハを支持して、それにより、所望種のイオンがウェハ１４内に注入される。エンドステーション１３は、ウェハ１４を支持するプラテン５０を含みうる。エンドステーション１３は更に、リボンイオンビーム４５の断面の長い寸法に垂直にウェハ１４を移動させ、それにより、ウェハ１４の表面全体にイオンを分布させる走査器（図示せず）を含んでもよい。リボンイオンビーム４５は、少なくとも、ウェハ１４の幅分があってよい。リボンイオンビーム４５を図示するが、他のイオン注入装置の実施形態では、走査イオンビーム（１又は２の方向に走査される）又は固定イオンビームを提供しうる。イオン注入装置は、角度補正磁石４４の下流に配置される第２の減速ステージ４６を含んでもよい。減速ステージ４６は、上流電極４７、抑制電極４８、及び下流電極４９を含みうる。
【００４５】
イオン注入装置は、当業者に周知である追加のコンポーネントを含んでよい。例えば、エンドステーション１３は、一般に、ウェハをイオン注入装置内に導入し、イオン注入後にウェハを移動させる自動ウェハハンドリング機器を含みうる。エンドステーション１３は、線量測定システム、電子フラッドガン、及び他の周知のコンポーネントを含んでもよい。イオンビームが進行する経路全体は、イオン注入時には真空にされることは理解すべきである。
【００４６】
エンドステーション１３は、連続ビーム均一性測定を行うモニタ１５を含んでもよい。モニタ１５は、エンドステーション１３において、複数の測定デバイス１７を含みうる。モニタ１５の測定デバイス１７は、制御器１８と通信可能である。制御器１８は、２以上の測定デバイスを同時に確認することが可能であり、また、確認される全ての測定デバイス１７におけるリボンイオンビーム４５のイオン電流分布における相対変化を検出するソフトウェアを含みうる。制御器は更に、リボンイオンビーム４５の分布に基づいてフィードバックを提供しうる。
【００４７】
図５に、ファラデーカップを用いた図１の監視装置の一実施形態を示す。モニタ１５は、ここでは、線量制御器７２である制御器と通信可能でありうる複数のファラデーカップ７１である。ここでは、２つのファラデーカップ７１を図示するが、他の数及び構成のファラデーカップ７１も可能である。本実施形態では、線量制御器７２は、媒体電流イオン注入時に同時に２つのチャネルを読出すことができる。
【００４８】
図６に、ファラデーカップを用いた図１の監視装置の別の実施形態を示す。モニタ１５は、ここでは、マルチピクセル電子機器８０である制御器と通信可能でありうる複数のファラデーカップ７１である。本実施形態では、高電流イオン注入時、マルチピクセル電子機器８０は、最大７２個のカップを同時に読出すことができる。ここでは、３つのファラデーカップ７１しか図示していないが、他の数及び構成のファラデーカップ７１も可能である。
【００４９】
図７に、マルチピクセルドーズアレイを用いた図１の監視装置の別の実施形態を示す。モニタ１５は、マルチピクセルドーズアレイ９０である。マルチピクセルドーズアレイ９０は、ここでは、マルチピクセル電子機器８０である制御器と通信可能でありうる。
【００５０】
図８に、モニタアクチュエータを用いた図１の監視装置の別の実施形態を示す。本実施形態では、モニタ１５は、マルチピクセルドーズアレイ９０であり、ここでは、マルチピクセル電子機器８０である制御器と通信可能でありうる。アクチュエータ９１は、測定デバイス１７を特定の方向に駆動しうる。アクチュエータ９１は更に、マルチピクセルドーズアレイ９０を、イオンビーム１２の経路に入るよう／経路から外れるよう動かしうる。これは、例えば、イオンビーム又はウェハに対してｘ、ｙ、又はｚ方向でありうる。他の測定デバイスもアクチュエータ９１によって同様に駆動されてもよい。
【００５１】
制御器１８は、上述した実施形態を実施可能であるソフトウェアを含む。例えば、制御器１８は、イオンビームにおける複数のロケーションのそれぞれにおける、イオン注入前のイオンビーム電流測定値を受信するプログラムコードと、少なくとも１つのウェハへのイオン注入を方向付けるプログラムコードと、イオンビームにおける複数のロケーションのそれぞれにおける、イオン注入時のイオンビーム電流の測定値を定期的に受信するプログラムコードと、イオンビーム電流の測定値から、イオンビーム電流が不均一であるか否かを判断するプログラムコードとを含んでよい。
【００５２】
このように、本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態を説明したが、様々な変更、修正、及び改良は当業者には明らかとなろう。このような変更、修正、及び改良は、本発明の範囲内であることを意図する。従って、上述した説明は例示的に過ぎず、限定的であることを意図していない。本願に記載したいずれかを特徴を特許請求するものである。
【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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【国際調査報告】
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