(57)【要約】イオン注入装置及びそのスキャンニングシステムにおいて、集束調整装置が、イオンビームの集束特性を動的に調整するために設けられ、スキャナーの少なくとも１つの時間的に変化する集束特性を補正する。スキャンされたイオンビームを加工物に供給するための方法は、イオンビームの集束特性を動的に調整し、スキャンされたイオンビームを作り出すためにイオンビームをスキャンし、そしてスキャンされたイオンビームを加工物に向ける各ステップを含んでいる。
2008503067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き出されたイオンビームを発生させるように作動可能なイオン源と、
前記引き出されたイオンビームを前記イオン源から受け入れて、所望の質量範囲のイオンからなる質量分析されたイオンビームを供給するための質量分析器と、
前記ビーム径路に沿って質量分析されたイオンビームを前記質量分析器から受け入れて、前記ビーム径路に沿う集束調整されたイオンビームを供給する集束調整装置と、
前記集束調整されたイオンビームを前記集束調整装置から受け入れて、スキャンされたイオンビームを加工物に向けるスキャナーとを備え、
前記集束調整装置は、集束調整されたイオンビームの集束特性を動的に調整して、前記スキャナーの少なくとも１つの時間的に変化する集束特性を補正することを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
前記集束調整装置は、前記集束調整されたイオンビームの集束特性を動的に調整する質量分析されたイオンビームの近くに少なくとも１つの時間的に変化する電界を発生させることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項３】
前記集束調整装置は、
アインゼルレンズと、
このアインゼルレンズに接続され、かつ該アインゼルレンズに時間的に変化する電位を与える電源と、を含んでいることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項４】
前記集束調整装置は、
前記ビーム径路の対向する側面に互いに離間した少なくとも２つの集束調整電極と、
これらの集束調整電極に接続され、前記集束調整電極に時間的に変化する電位を与える電源と、を含んでいることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項５】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、かつ前記集束調整電極は、前記ビーム径路に平行な方向に沿って伸びて前記スキャン方向の軸線に対して平行な方向に互いに離間していることを特徴とする請求項４記載のイオン注入システム。
【請求項６】
前記集束調整装置は、
ビーム径路の回りに互いに離間した４つの集束調整電極を有する電気四極子と、
少なくとも２つの集束調整電極に時間的に変化する電位を供給する集束調整電極に接続された電源と、を含んでいることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項７】
前記スキャナーは、スキャン周波数で集束調整されたイオンビームをスキャンし、前記集束調整装置は、前記スキャン周波数の２倍で少なくとも１つの時間的に変化する電界を発生させることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項８】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、所定の時間で時間的に変化する電界の大きさが、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係していることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項９】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、前記集束調整装置は、スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係する量によって、前記集束調整されたイオンビームの集束特性を調整することを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
前記集束調整装置は、前記集束調整されたイオンビームの集束特性を動的に調整する質量分析されたイオンビームに近くに、少なくとも１つの時間的に変化する磁界を発生させることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
前記集束調整装置は、ソレノイドを含んでいることを特徴とする請求項１０記載のイオン注入システム。
【請求項１２】
前記集束調整装置は、
前記ビーム経路の回りに互いに離間した４つの電磁石を有する四極子磁石と、
前記電磁石に接続され、時間的に変化する電流を前記電磁石に供給する電源と、を含んでいることを特徴とする請求項１０記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
前記スキャナーは、スキャン周波数で集束調整されたイオンビームをスキャンし、前記集束調整装置は、前記スキャン周波数の２倍で少なくとも１つの時間的に変化する磁界を発生させることを特徴とする請求項１０記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、所定の時間で時間的に変化する磁界の大きさが、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係してい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】
前記スキャナーは、前記ビーム径路の対向側面に互いに離間し、かつ前記ビーム径路の一部分に沿って時間的に変化するスキャン電界を与えて、イオンビームをスキャン方向の軸線に沿ってスキャンさせる少なくとも２つのスキャン電極を含み、前記集束調整装置は、前記２つのスキャン電極に時間的に変化する共通モードの電位を供給する電源を含んでいることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
イオンビームの１つ以上の特性を測定し、かつ前記集束調整装置に１つ以上のフィードバック信号を供給するビーム特性測定装置をさらに含み、前記集束調整装置は、前記ビーム特性測定装置から１つ以上のフィードバック信号に従って集束調整されたイオンビームの集束調整を動的に調整することを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
イオン注入システムにおいて、スキャンされたイオンビームを加工物に供給するためのスキャンニングシステムであって、前記スキャンニングシステムは、
ビーム径路に沿うイオンビームを受け入れて、スキャンされたイオンビームを加工物に向けるスキャナーと、
前記スキャンされたイオンビームの集束特性を動的に調整して前記スキャナーの少なくとも１つの時間的に変化する集束特性を補正する集束調整装置と、を含んでいることを特徴とするスキャンニングシステム。
【請求項１８】
前記スキャナーは、前記ビーム径路の対向側面に互いに離間し、かつ前記ビーム径路の一部分に沿って時間的に変化するスキャン電界を与えて、イオンビームをスキャン方向の軸線に沿ってスキャンさせる少なくとも２つのスキャン電極を含み、前記集束調整装置は、前記２つのスキャン電極に時間的に変化する共通モードの電位を供給する電源を含んでいることを特徴とする請求項１７記載のスキャンニングシステム。
【請求項１９】
前記スキャナーは、スキャン周波数で集束調整されたイオンビームをスキャンし、前記電源は、前記スキャン周波数の２倍で時間的に変化する共通モードの電位を供給することを特徴とする請求項１８記載のスキャンニングシステム。
【請求項２０】
所定の時間で時間的に変化する共通モードの電位の大きさが、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係していることを特徴とする請求項１９記載のスキャンニングシステム。
【請求項２１】
所定の時間で時間的に変化する共通モードの電位の大きさが、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係していることを特徴とする請求項１８記載のスキャンニングシステム。
【請求項２２】
前記集束調整装置は、イオンビームの集束特性を動的に調整する少なくとも１つの時間的に変化する電界を発生させることを特徴とする請求項１７記載のスキャンニングシステム。
【請求項２３】
前記集束調整装置は、
前記ビーム径路に沿って前記スキャナーの上流に配置されたアインゼルレンズと、
このアインゼルレンズに接続され、かつ該アインゼルレンズに時間的に変化する電位を与える電源と、を含んでいることを特徴とする請求項２２記載のスキャンニングシステム。
【請求項２４】
前記集束調整装置は、
前記スキャナーの上流で前記ビーム径路の対向する側面に互いに離間した少なくとも２つの集束調整電極と、
これらの集束調整電極に接続され、前記集束調整電極に時間的に変化する電位を与える電源と、を含んでいることを特徴とする請求項２２記載のスキャンニングシステム。
【請求項２５】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、かつ前記集束調整電極は、前記ビーム径路に平行な方向に沿って伸びて前記スキャン方向の軸線に対して平行な方向に互いに離間していることを特徴とする請求項２４記載のスキャンニングシステム。
【請求項２６】
前記集束調整装置は、
前記スキャナーの上流でビーム径路の回りに互いに離間した４つの集束調整電極を有する電気四極子と、
前記集束調整電極に接続され、少なくとも２つの前記集束調整電極に時間的に変化する電位を供給する電源と、を含んでいることを特徴とする請求項２２記載のスキャンニングシステム。
【請求項２７】
前記スキャナーは、スキャン周波数でイオンビームをスキャンし、前記集束調整装置は、前記スキャン周波数の２倍で少なくとも１つの時間的に変化する電界を発生させることを特徴とする請求項２２記載のスキャンニングシステム。
【請求項２８】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、所定の時間で少なくとも１つの時間的に変化する電界の大きさが、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係していることを特徴とする請求項２２記載のスキャンニングシステム。
【請求項２９】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、前記集束調整装置は、スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係する量によって、前記スキャンされたイオンビームの集束特性を調整することを特徴とする請求項１７記載のスキャンニングシステム。
【請求項３０】
前記集束調整装置は、イオンビームの集束特性を動的に調整する少なくとも１つの時間的に変化する磁界を発生させることを特徴とする請求項１７記載のスキャンニングシステム。
【請求項３１】
前記集束調整装置は、ソレノイドを含んでいることを特徴とする請求項３０記載のスキャンニングシステム。
【請求項３２】
前記集束調整装置は、前記ビーム経路の回りに互いに離間した４つの電磁石を有する四極子磁石と、
前記電磁石に接続され、時間的に変化する電流を前記電磁石に供給する電源と、を含んでいることを特徴とする請求項３０記載のスキャンニングシステム。
【請求項３３】
前記スキャナーは、スキャン周波数でイオンビームをスキャンし、前記集束調整装置は、前記スキャン周波数の２倍で少なくとも１つの時間的に変化する磁界を発生させることを特徴とする請求項３０記載のスキャンニングシステム。
【請求項３４】
前記スキャナーは、前記ビーム径路にほぼ垂直なスキャン方向の軸線に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンし、所定の時間で時間的に変化する磁界の大きさが、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係していることを特徴とする請求項３０記載のスキャンニングシステム。
【請求項３５】
前記スキャナーは、前記ビーム径路の一部分に沿って時間的に変化するスキャン電界を与えて、イオンビームをスキャン方向の軸線に沿ってスキャンさせることを特徴とする請求項１７記載のスキャンニングシステム。
【請求項３６】
イオン注入システムにおいて、スキャンされたイオンビームを加工物に供給するためのスキャンニングシステムであって、前記スキャンニングシステムは、
ビーム径路に沿うイオンビームを受け入れて、スキャンされたイオンビームを加工物に向けるスキャナーと、
前記スキャンされたイオンビームの集束特性を動的に調整して前記スキャナーの少なくとも１つの時間的に変化する集束特性を補正するための手段と、を含んでいることを特徴とするスキャンニングシステム。
【請求項３７】
スキャンされたイオンビームを加工物に供給する方法であって、
ビーム径路に沿ってイオンビームを供給し、
イオンビームのスキャン位置に従ってイオンビームの集束特性を動的に調整し、
イオンビームをスキャンして、スキャンされたイオンビームを作り出し、このスキャンされたイオンビームを加工物に向ける、各工程を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３８】
イオンビームの集束特性を動的に調整する工程は、イオンビームの近くに少なくとも１つの時間的に変化する電界を発生させることを含んでいる請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
イオンビームをスキャンする工程は、スキャン周波数で行われ、イオンビームの集束特性を動的に調整する工程は、スキャン周波数の２倍で少なくとも１つの時間的に変化する電界を発生させることを含んでいる請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
イオンビームは、スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされ、時間的に変化する電界の大きさは、前記スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビームの位置に関係していることを特徴とする請求項３８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、イオン注入システムに関し、特に、加工物を横断するイオンビームを均一に走査させるための改良したシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及びその他の製品の製造において、イオン注入は、半導体ウエハ、ディスプレイパネル、または他の加工品に不純物を添加するのに使用される。イオン注入機またはイオン注入システムは、イオンビームを用いて加工物を処理し、加工物内に、ドープされたｎ型又はｐ型の半導体材料を製造したり、あるいは不活性層を形成する。
半導体に不純物をドーピングするとき、イオン注入システムは、選択されたイオン種を注入して所望の半導体材料を製造する。アンチモンや砒素や燐等のイオン源材料から生成される注入イオンは、結果的に、ｎ型の半導体材料のウエハを生じることになり、一方、ボロンやガリウムやインジウム等のイオン源材料を注入すると、半導体ウエハ内にｐ型の半導体材料部分が形成される。
【０００３】
図１Ａは、従来のイオン注入システム１０を図示しており、このシステムは、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４、及びエンドステーション１６を有する。ターミナル１２は、高電圧源２２によって励起されるイオン源２０を含み、このイオン源は、イオンビーム２４を発生して、これをビームラインアセンブリ１４に指向させる。ビームラインアセンブリ１４は、ビームガイド３２と質量分析器２６からなり、この質量分析器の双極子磁界によって、エンドステーション１６内の加工物３０（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル等）に対して、ビームガイド３２の出口端にある分析開口３４を介して適切な電荷質量比のイオンのみを通過させるようになっている。
【０００４】
イオン源２０は、荷電したイオンを発生し、このイオンは、イオン源２０から引き出されかつイオンビーム２４内に形成され、ビームラインアセンブリ１４内の所定のビーム径路に沿ってエンドステーション１６内に向かう。このイオン注入システム１０は、イオン源２０とエンドステーション１６との間に配置されているビーム形成／整形構造体を有している。この構造体は、イオンビーム２４を維持し、ビームが注入ステーションへの途中で通過する細長い内部キャビティまたは通路の境界を定めている。この通路を通ってイオンビーム２４は、エンドステーション内に支持された１つ以上のウエハまたは加工物に移送される。このイオンビーム移送通路は、一般的に、イオンがエア分子と衝突した結果として、所定のビーム経路から偏向する確率が低下するように一般的に脱気されている。
【０００５】
低エネルギーイオン注入機は、一般的に、数千電子ボルト（１ＫｅＶ）から８０〜１００ＫｅＶまでのイオンビームを供給するように設計されており、一方、高エネルギーイオン注入機は、一般的に、質量分析器２６とエンドステーション１６との間にリニア加速器（ライナック）(図示略)を用いて、質量分析されたイオンビーム２４をより高いエネルギー、一般的に数１００ＫｅＶに加速する。高エネルギーイオン注入は、一般的に半導体ウエハ３０内により深く注入するために用いられる。また、ここでは、直流加速器を用いることもできる。高エネルギーイオン注入は、一般的に、加工物３０により深い注入のために用いられ、逆に、高電流で低エネルギーのイオンビーム２４は、一般的に、高ドーズ量で浅い注入に用いられる。この場合、イオンのエネルギーが低いと、一般的にイオンビーム２４の集中を維持することが難しい。
【０００６】
集積回路素子及び他の製品の製造において、加工物３０の全体を横切るドーパント種を均一に注入することが望ましい。従来のイオン注入機は、エンドステーション１６の形式が異なる。「バッチ」形式のエンドステーションは、回転する支持体構造上に複数の加工物３０を同時に支持することができる。この加工物３０は、全ての加工物が完全に注入されるまで、イオンビームの経路を通過して回転する。一方、「シリアル」形式のエンドステーションは、注入のためのビーム径路に沿う単一の加工物３０を支持し、多数の加工物３０は、連続作業で一度に１つづつ注入される。各加工物３０は、次の加工物の注入が始まる前に完全に注入される。
【０００７】
図１Ａの注入システム１０は、シリアル形式のエンドステーション１６を含み、その中のビームラインアセンブリ１４は、比較的狭い形状（例えば、ペンシル型ビーム）を有するイオンビーム２４を受け入れる横型スキャナー３６を有する。このスキャナーは、Ｘ方向前後にビーム２４を走査して、少なくとも加工物３０と同程度の幅をＸ方向の細長いリボン形状にビーム２４を広げる。このリボンビーム２４は、パラライザー３８を通過して、ほぼＺ方向（例えば、加工物の表面にほぼ垂直な方向）に平行なリボンビームとして加工物３０に向かう。
【０００８】
ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４、及びエンドステーション１６は、分離した、即ち個別のシステムとして図示されているが、これらの１つまたはいくつかを結合、あるいは、これらのコンポーネントを共有することもできる。例えば、ターミナル１２は、ビームガイド３２を含み、さらに、パラライザー３８を通って他のビームラインアセンブリの部品を含むように延長することもできる。
【０００９】
図１Ｂ〜図１Ｅを再び参照すると、スキャナー３６は、図１Ｂに図示され、ビーム径路の両側面に一対のスキャンプレート、即ち、電極３６ａ、３６ｂと、図１Ｃにおける波形６０に示されるように、電極３６ａ、３６ｂに交流電圧を供給する電源５０とを有する。スキャン電極３６ａ、３６ｂ間の時間的に変化する電圧は、ビーム径路間の時間的に変化する電界を作り出す。この電界により、イオンビーム２４は、スキャン方向（たとえば、図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃ〜１Ｊ）に沿って曲げられて偏向される（たとえば、スキャンされる）。スキャナーの電界が電極３６ａから電極３６ｂの方向にあるとき（例えば、電極３６ａの電位は、図１Ｃの時間ａ及びｃの場合、電極３６ｂの電位よりもより正の電位である。）、イオンビーム２４の正に荷電されたイオンは、−Ｘ方向（例えば、電極３６ｂの方へ）に横方向力を受ける。電極３６ａ及び３６ｂが、同電位にあるとき（例えば、図１Ｃの時間ｅでのスキャナー３６におけるゼロ電界）、イオンビーム２４は、修正されないでスキャナー３５を通過する。電界が電極３６ｂから電極３６ａの方向にあるとき（たとえば、図１Ｃの時間ｇ及びｉの場合）、イオンビーム２４の正に荷電されたイオンは、＋Ｘ方向（たとえば、電極３６ａの方へ）に横方向力を受ける。
【００１０】
図１Ｂは、走査されたイオンビーム２４の偏向を示し、このイオンビームは、パラライザー３８に入る前のスキャン中、スキャンナー３６を介して、いくつかの時間的な変位点を通過する。また、１Ｄは、図１Ｃに示す各時間において加工物３０に衝突するイオンビーム２４を示す。図１Ｄにおいて、スキャンされかつパラライズされたイオンビーム２４ａは、図１Ｃの時間ａで、印加された電極電圧に対応し、続いて、イオンビーム２４ｂ〜２４ｉのそれぞれは、図１Ｃの時間ｃ、ｅ、ｇ、及びｉでのスキャン電圧に対応するものであり、Ｘ方向において、加工物３０を横切ってほぼ水平の単一スキャンが成される。図１Ｅは、加工物３０を横切るイオンビーム２４の単純化されたスキャンニングを示している。ここで、機械的な作動(図示略)は、スキャナー３６によってＸ方向のスキャン時に＋Ｙ方向に移動させる。これにより、イオンビーム２４が、完全に露出した加工物３０の表面上に注入される。
【００１１】
スキャナー３６でスキャンする前に、イオンビーム２４は、一般的に、Ｘ方向とＹ方向に対して、ゼロでない幅寸法および高さ寸法を有し、実際対称とはなっていない（たとえば、Ｙ／Ｘのアスペクト比は非均一であるかもしれない。）。イオンビームのＸ方向及びＹ方向の寸法は、その一方または両方を移動中に変えられる。イオンビーム２４が、加工物３０の方向にビーム径路に沿って移動すると、このイオンビーム２４は、種々の電界および／または磁界に遭遇し、そして、これらの装置がイオンビームの幅および／または高さを変えることができる。さらに、正に荷電されたビームイオンの相互反発を含む空間電荷効果は、イオンビームを発散させる傾向（たとえば、Ｘ方向及びＹ方向の寸法を増加させる）を有するので、これは、対抗策が乏しい。
【００１２】
加工物に実際供給されるイオンビーム２４に関して、スキャナー３６の形状及び動作電圧は、イオンビームに対する集束特性を与える。完全に対称なイオンビーム２４（例えば、ペンシル型ビーム）が、スキャナー３６に入ると考えられる場合でさえ、スキャナーの集束特性により、スキャナー３６とパラライザー３８の焦点距離が、Ｘ方向の最外側のスキャン端でスキャナー３６の有効な頂点から加工物３０までの距離に等しい焦点距離を与えるならば、スキャナー３６によってイオンビーム２４が偏向して、ビームの集束を変えるので、入射イオンビームは、一般的に、Ｘ方向において、側縁（例えば、図１Ｄにおける２４ａ及び２４ｉ）でのみ集束され、また、側縁間の各点（例えば、図１Ｄにおける２４ｃ、２４ｅ、及び２４ｇ）では、Ｘ方向において集束されない（例えば、より広く、即ち発散する）。
【００１３】
図１Ｆから１Ｊは、スキャンされた各イオンビーム２４ａ、２４ｃ、２４ｅ、２４ｇおよび２４ｉに対応する入射イオンビーム２４を示す。イオンビーム２４が、Ｘ方向にウエハを横切ってスキャンされると、スキャナー３６のＸ方向の集束が変化し、イオンビームが中心に向かって移動するに従い、入射イオンビーム２４が集束しないで横方向に広がる。一方、イオンビーム２４が再び側縁端に近づくと集束が改善される。この場合、スキャナー３６の焦点距離は、イオンビームがスキャナー３６の頂点から最外側の側縁（例えば、イオンビーム２４ａ、２４ｉ）にＸ方向に沿って移動する距離に設定される。この場合、スキャンニングがないと、イオンビーム２４ｅは、加工物３０の中心に直接進み、この場所で、入射イオンビーム２４ｅは、図１Ｈに示すように、Ｘ方向に幅Ｗｃを有する。イオンビーム２４が中心からいずれかの横方向にスキャンされるが、スキャナー３６の時間的に変わる集束特性は、入射イオンビームの横方向の集束がますます強くなる。例えば、加工物３０の最外側の側縁において、図１Ｆにおける入射イオンビーム２４ａは、第１の左側幅ＷL1を、また、図１Ｊにおける入射イオンビーム２４ｉは、第１の右側幅ＷR1、を有する。図１Ｇ及び図１Ｉは、２つの中間イオンビーム２４ｃ及び２４ｇを示しており、これらのイオンビームは、それぞれ、加工物３０の側縁と中心との間のＸ方向の集束変動を示す、入射イオンビームの幅ＷL2及びＷR2を有する。
【００１４】
スキャン方向に沿ってスキャナー３６の集束変動を中和させるために、通常のイオン注入システムは、スキャナー３６とウエハ３０との間にかなり長い距離を保つように設計する。これにより、スキャン方向のイオンビームの寸法変動が小さくなる。しかし、イオン注入機に対して注入の均一性の要求が増すと、このような集束変動を益々許容できなくなる。さらに、高電流、低エネルギーのイオンビーム２４に対して、スキャナー３６と加工物３０との間のドリフト距離が長くなり、ビーム内のイオン相互の反発によるビーム発散を招くことになる。それゆえ、イオン注入システム及びスキャンニングシステムにとって更なる改善が必要となり、これにより、イオンビームの走査装置の時間的に変化する集束特性を制御しかつ改善することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の基本的ないつかの実施形態を理解するために、以下に、単純化された要約が示されている。この要約は、本発明を拡張して概要するものではなく、本発明のキーまたは重要な要素を識別するものでもないし、また、本発明の範囲を正確に概説するものでもない。むしろ、この要約の目的は、序文として、本発明を単純化した形態でいくつかの構成を表わすことであり、その詳細は後述する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、イオン注入システム、スキャンニングシステム、及び加工物に走査されたイオンビームを供給するための方法に関しており、これは、イオンビームの１つ以上の集束特性がスキャンニング機構の時間的に変化する集束特性を補償するために動的に調整または修正される。本発明は、イオン注入応用装置の何れの形式にも利用でき、スキャン方向に沿って入射イオンビームの変動を緩和するために有効に利用できる。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、イオン注入システムは、イオン源、質量分析器、及びこの質量分析器からビーム径路に沿ってイオンビームを受け入れる質量調整装置を含んでいる。このシステムは、さらに、集束調整装置から集束を調整されたイオンビームを受け入れるスキャナーを含んでおり、スキャンされたイオンビームを加工物に向ける。
集束調整装置は、スキャナーの時間的に変化する集束特性を少なくとも１つ補正するために、イオンビームの集束特性を動的に調整する。１つの実施形態では、集束調整装置は、スキャナーの上流にあるビーム径路を取り囲んでいる単一の電極（例えば、アインゼルレンズ）を含み、この電極は、時間的に変化するスキャナーの集束特性を中和あるいは補正する時間的に変化する電界を作り出す。
【００１８】
他の実施形態では、スキャナーの上流に多数の電極による集束調整装置を設けて、集束特性を補正するための時間的に変化する１つ以上の電界を作り出す。さらに可能な形態では、集束調整装置は、スキャナーの上流に配置された電磁石を含み、スキャン中、スキャナーの集束特性の変動を修正するために、イオンビームの近くに時間的に変化する磁界を作り出す。
【００１９】
本発明の別の形態は、イオン注入システム内の加工物にスキャンされたイオンビームを与えるためのスキャンニングシステムに関する。このスキャンニングシステムは、ビーム径路に沿ってイオンビームを受け入れ、そして、スキャンされたイオンビームを加工物に向けるスキャナーと、少なくとも１つの時間的に変化するスキャナーの収束特性を補償するために、スキャンされたイオンビームＹの集束特性を同的に調整する集束調整装置とを含んでいる。
【００２０】
また、本発明の他の実施形態は、スキャンされたイオンビームを加工物に供給する方法に関する。この方法は、ビーム径路に沿ってイオンビームを供給し、このイオンビームの集束特性を動的に調整し、イオンビームをスキャンして、スキャンされたイオンビームを作り出し、そして、このスキャンされたイオンビームを加工物に向けることからなる。
【００２１】
以下の記載およびこれに付随する図面によって本発明の例示的構成が記載されている。これらの形態は、例示的なものであり、本発明の原理のために使用する種々の方法のいくつかに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、図面に関連して以下で説明される。ここで同一の参照符号は、全体を通して同一の部材に対して使用される。また、例示の構造は、必ずしも実寸法に関係して描かれていない。本発明は、スキャナーの時間的に変化する１つ以上の集束特性を補正するイオン注入システムのための集束調整装置、及びスキャンされたイオンビームを加工物に供給するための方法を提供する。
【００２３】
例示する低エネルギーイオン注入システムの内容を以下で説明するが、本発明は、ここで図示されかつ記載されるものとは別の、加速器要素を有する高エネルギーまたは中エネルギーのイオン注入機にも用いることができる。
【００２４】
さらに、本発明は、所謂シリアル式のエンドステーションを有するシステムについて説明されるが、バッチ式のエンドステーションを有するイオン注入システムにも使用することができる。このような全ての変形例は、本発明の範囲及び添付の特許請求の範囲内にあるものと考えられる。
【００２５】
図２A、２B及び２Kは、、１つの典型的な低エネルギーイオン注入システム、即ち、本発明に従うスキャナー１３６及び集束の補正または調整を行う装置１３５を有するイオン注入機１１０を示している。図２Aに示すように、このイオン注入システム１１０は、ターミナル１１２、ビームラインアセンブリ１１４、及びエンドステーション１１６を含む。ターミナル１１２内のイオン源１２０は、電源によって駆動され、イオンビーム１２４をビームラインアセンブリ１１４に供給する。ここで、イオン源１２０は、イオン源室からイオンを引き出すための１つ以上の引出し電極(図示略)を含んでおり、これによって引き出されたイオンビーム１２４をビームラインアセンブリ１１４に供給する。
【００２６】
ビームラインアセンブリ１１４は、イオン源１２０の近くに入口と、出口開口１３４に出口を有し、さらに、引き出されたイオンビームを受け入れ、そして、適当な電荷質量比又はその範囲のイオンのみ（例えば、質量分析されたイオンビーム１２４は、所望の質量範囲のイオンを有する。）を通過させるために双極子磁界を発生する質量分析器１２６を有し、イオンビームは、分析開口１３４を通ってエンドステーション１１６内の加工物１３０へ向かう。種々のビーム形成／整形構造体(図示略)は、ビームラインアセンブリ内に設けられ、イオンビーム１２４を維持して、ほぼ長い内部キャビティ、即ち通路を定め、これを通ってイオンビーム１２４は、ビーム径路に沿ってエンドステーション１１６で支持される１つ以上の加工物１３０に輸送される。例示のエンドステーション１１６は、イオン注入のためにビーム径路に沿う単一の加工物１３０（例えば、イオンビーム１２４内のイオンが注入される半導体ウエハ、ディスプレイパネル、又は他の加工物）を支持するシリアル式のエンドステーションであるが、バッチ式または他のエンドステーションも本発明の範囲内で使用することができる。
【００２７】
ビームラインアセンブリ１１４は、さらに、パラライザー１３８とともに、本発明の１つ以上の実施形態に従うスキャナー１３６及びビーム集束を調整または補正する集束調整装置１３５を備える、スキャンニングシステムを含む。作動において、集束調整装置１３５は、質量分析器１２６によって質量分析された、ビーム径路に沿うイオンビームを受け入れ、そして、このビーム径路に沿う集束調整されたイオンビーム１２４を、スキャナー１３６に供給する。
【００２８】
スキャナー１３６は、比較的狭い外形状（例えば、例示されたシステム１１０ではペンシル型ビーム）を有する集束調整されたイオンビーム１２４を受け入れる。このスキャナーは、イオンビーム１２４をＸ方向の前後に走査して、イオンビーム１２４を細長いリボン型の形状（スキャンされたイオンビーム１２４）に広げる。このリボンビームは、Ｘ方向に効果的な幅を有しており、少なくとも加工物１３０と同程度の幅を有する。このリボンビーム１２４は、パラライザ１３８を通過し、本発明により、角度付けされたイオン注入が考えられるが、リボンビームをZ方向（例えば、加工物の表面に対してほぼ垂直）にほぼ平行な加工物１３０の方に向かわせる。
【００２９】
本発明によれば、集束調整装置１３５は、集束調整されたイオンビーム１２４の集束特性を動的に調整し、スキャナー１３６の少なくとも１つの時間的に変化する集束特性を補正する。この方法において、横方向（例えば、Ｘ方向）のイオンビーム幅は、図２Ｆ〜図２Ｊで以下に示すように、横方向にスキャンされた加工物１３０を横切ってほぼ均一となる。図２Ａ〜図２Ｊの例では、集束調整装置１３５は、質量分析されたイオンビーム１２４の直ぐ近くに時間的に変化する電界を発生させ、スキャナー１３６に供給される集束調整されたイオンビーム１２４の集束特性を動的に調整するように作動する。
【００３０】
図２Ｂに示すように、例示の集束調整装置１３５は、ビーム径路にほぼ平行に伸びてビーム径路の両側面に配置された、一対の導電性の集束調整電極またはプレート１３５ａおよび１３５ｂを含む。また、集束調整装置１３５は、時間的に変化する（例えば、共通モード）電位を集束調整電極に与える電極１３５ａおよび１３５ｂに接続された電源１５１を含み、これにより、プレート１３５ａおよび１３５ｂ間および接地された包囲体、即ちハウジング内に電界を発生させる。図２Ｃでは、この電位が波形１６０で示されている。電源Ｖ１  １５１は、制御システム１５４によってプログラム可能または制御することができ、以下に示すような電圧波形を与える。集束調整電極１３５ａおよび１３５ｂの入口端及出口端において、電気力線が、接地された集束調整装置ハウジングと電極１３５ａおよび１３５ｂ間に伸び、この電界は、イオンビーム１２４が、電極１３５ａおよび１３５ｂ間のビーム径路の部分に入ると、イオンビーム１２４を初期的に発散させ、そして、イオンビームが電極１３５ａおよび１３５ｂから離れると、イオンビーム１２４を集束させるように動作する。
【００３１】
例示の装置では、集束調整電極１３５ａおよび１３５ｂは、外部環境（例えば、接地されたハウジング）に対して電源１５１によって、時間的に変化する集束調整電圧（図２ＣにおけるＶ１）で負にバイアスされる。これにより、イオンは、負の補正プレートに引き寄せられ、またイオンビームは、入口でＸ方向に発散する傾向となる。また、出口では、イオンビームは、外部環境から反発して、負にバイアスされた集束調整電極１３５ａおよび１３５ｂに向うので、集束することになる。この例では、装置１３５の集束調整は時間的に変化するので、電極のバイアス、その結果の入口及び出口の各電界も時間的に変化する。
【００３２】
残った集束調整されたイオンビーム１２４は、ビーム径路に沿って集束調整装置１３５の下流に配置されたスキャナー１３６に供給される。そして、スキャナー１３６は、ビーム径路にほぼ垂直であるスキャン方向軸線（例えば、例示されたシステム１１０においてＸ方向）に沿って集束調整されたイオンビームをスキャンする。ここで、スキャナー１３６は、図２Ｃに示すように、スキャン周波数においてイオンビーム１２４をスキャンする。例示の装置において、スキャナー１３６は、図２Ｃの波形１６０で示すような交流電圧を、電極１３５ａおよび１３５ｂに供給する電源１５２の他に、ビーム径路の両側面に配置された、一対のスキャンプレートまたは電極１３５ａおよび１３５ｂを含んでいる。
【００３３】
スキャン電極１３５ａ、１３５ｂ間で時間的に変化するスキャン電圧は、この電極１３５ａおよび１３５ｂ間のビーム径路を横切る、時間的に変化する電界を発生させ、これにより、イオンビーム１２４は、スキャン方向を横切って曲げられ、即ち偏向されて（たとえば、スキャンされる）、リボン形状でスキャンされたイオンビーム１２４をパラライザ１３８に供給する（図２Ａ）。スキャンニング電界が、電極１３６ａから電極１３６ｂの方向にある場合（たとえば、電極１３６ａの電位は、図２Ｃにおいて時間ａ及びｃで示すように、電極１３６ｂの電位よりも正である）ビーム１２４の正に荷電したイオンは、Ｘ方向の負方向に横方向力（たとえば、電極１３６ｂの方に）を受ける。ここで、集束は、スキャンニング電界が反対方向にあるときである。
【００３４】
図２Ｄ及び図２Ｅにおいて、集束調整されたイオンビーム１２４は、スキャナー１３６とパラライザ１３８において、それぞれスキャンされかつ平行化され、そして、イオンビームが正のＹ方向に移送されるとき加工物１３０を注入するためにエンドステーションに現れる。図２Ｄは、電源Ｖ２  １５２の三角形状のスキャンニング電極波形の半サイクルに対して、スキャンされかつ平行化されたイオンビーム１２４が、図２Ｃの波形１６０で示された時間に対応して、いくつかの時間ａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉで加工物１３０に衝突する。電極１３６ａ及び１３６ｂが同一の電位にあるとき（たとえば、図２Ｃにおいて、時間ｅの場合のスキャナー内のゼロ電界）、イオンビーム１２４は、実質的に修正されないでスキャナー１３５を通過する。電界が電極１３６ａから電極１３６ｂに向かう方向（たとえば、図２Ｃにおける時間ｇ及びｉ）にあると、イオンビーム１２４の正に荷電したイオンは、＋Ｘ方向（たとえば、電極１３６ａの方に）において、横方向力を受ける。スキャンニング電界が電極１３６ａから電極１３６ｂに向かう方向（たとえば、図２Ｃにおける時間ａ及びｃ）にあると、イオンビーム１２４のイオンは、−Ｘ方向（たとえば、電極１３６ｂ）に、横方向力を受ける。
【００３５】
上述したように、スキャナー１３６の形状及び動作電圧は、イオンビーム１２４に関する集束特性を与える。ここで、スキャナー１３６の集束距離は、スキャナー１３６の有効な頂点から加工物１３０までの距離にほぼ等しい集束距離を与えるように設計することができる。しかし、本発明の集束調整技術および／または装置がないと、スキャンニング動作は、ビームの集束を変化させ、これにより、たとえば、図１Ｆ〜図１Ｊで示すように、非補正のイオンビームが、ビーム径路の１つまたは２つの選択された部分において、集束することになる。
【００３６】
上述の例では、スキャナー１３５が、本発明の集束調整を有していないと考えられ、スキャンされたイオンビームは、加工物１３０の横方向端（たとえば、図２Ｄの１２４ａ及び１２４ｉ）で最適に集束され、最悪な場合、Ｘ方向の集束が中心（たとえば、図１Ｄの１２４ｅ）で起こる。代わりに、スキャンニングによるイオンビームの集束が、この例示関係と異なると、スキャンニング電極１３６ａ及び１３６ｂでの時間的に変化するスキャン電圧間の位相関係および調整電極１３５ａ及び１３５ｂでの時間的に変化する集束調整電圧が、図２Ｃにおいて示された適切な量だけ、シフトすることができる。ここで、このような変形例の装置は、本発明及び添付の請求項の範囲内に入るものと考えられる。
【００３７】
図２Ｆ〜図２Ｊにおいて、本発明の典型的な集束調整装置１３５は、スキャナー１３６の時間的に変化する発散特性を中和するように作動する。これにより、入射イオンビーム１２４が、スキャン方向（Ｘ方向）を横切ってほぼ均一な幅Ｗを有する加工物１３０に与えられる。図２Ｆ〜２Ｊは、初期的に円形ビーム１２４（たとえば、ＸおよびＹの寸法は、集束調整装置１３５に入る前のものにほぼ等しい）の場合に対して、スキャンされた例１２４ａ、１２４ｃ、１２４ｅ、１２４ｇ、１２４ｉのそれぞれに対応する入射イオンビーム１２４を示している。
【００３８】
ほぼ対称的な円形状の、質量分析されたイオンビーム１２４（たとえば、ペンシル型ビーム）の状況が図示されているが、本発明は、イオンビーム１２４の最初と最後の形状に関連して使用することができる。さらに、単一のスキャン方向の軸線の場合と図示しているが、本発明は、イオンビーム１２４が１つ以上の軸線に沿ってスキャンされるイオン注入システムおよびスキャンニングシステムを使用することができる。ここで、適当な集束調整装置及び技術が、スキャンニングシステムの１つ以上の集束特性を補正するために使用され、１つの方向および／または多数の方向において集束調整を行う。また、このような全ての変形例の装置は、本発明及び添付の請求項の範囲内に入るものと考えられる。
【００３９】
図示した例では、集束調整電圧（たとえば、電源１５１からのＶ１）とともに、スキャンニング電極１３６ａ及び１３６ｂの両走査電圧（たとえば、図２Ｂ、２Ｃ、２Ｋにおける電源１５１からのＶ１）は、三角波形であり、加工物１３０を横切るイオンビーム１２４のほぼ線形のスキャンニングを与える。他の時間的に変化する波形は、本発明の範囲内であり、このスキャン電圧波形および収束調整波形は、形状および振幅等が同一である必要はない。集束調整用電源１５１は、さらに、本発明において厳密に必要とするものではないが、図２Ｃで示すように、２倍のスキャン周波数で時間的に変化する電位Ｖ１を供給する。さらに、集束調整電圧は、対称である必要はない。
【００４０】
図２Ｃに示すように、典型的な集束調整波形Ｖ１は、時間的に変化する三角形状の電圧が集束調整電極１３５ａおよび１３５ｂの両方に供給される。ここで、この調整電圧Ｖ１の大きさ、即ち振幅は、集束量（たとえば、イオンビーム１２４集束調整装置１３５を出る時の集束量）を決定する。この調整装置１３５は、調整電極１３５ａおよび１３５ｂの電圧Ｖ１、長さ及び形状、さらに、調整装置１３５の入口及び出口近くの周囲電圧（この例では、グランド電圧）によって決定される調整された、即ち補正された集束距離を効果的に与える。
【００４１】
図示された例では、さらに、調整電圧Ｖ１は、スキャンニング電圧Ｖ２で一次的に補正され、スキャンニング電圧Ｖ２が、何れの方向においても最大であるとき（たとえば、図２Ｃの時間ａ及びｉ）、集束調整電圧Ｖ１における集束調整電圧Ｖ１が最小（たとえば、周囲電位に近いまたは等しい）になる。また、スキャンニング電圧Ｖ２が最小（たとえば、時間ｅでゼロの等しい）であるとき、集束調整電圧Ｖ１は、最大となる。このように、図２Ａ〜２Ｊに示すシステム１１０において、スキャナー１３６がＸ軸に沿ってイオンビーム１２４をスキャンするとき、集束調整装置１３５の与えられた時間での時間的に変化する電界の大きさ、即ち、振幅は、スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビーム１２４の位置に関係する。最小の集束調整電圧が、図２Ｃの例ではゼロボルトとして記載されているが、これは、本発明において重要ではない。さらに、集束調整電圧Ｖ１は、負である必要はない。
【００４２】
また、図５において、システム１１０は、測定されたビーム特性を用いて調整電圧Ｖ１を調整するためにフィードバック制御できる。図５において、リボンビームプロファイラー(profiler)１４０は、スキャンされかつ平行なイオンビーム１２４の経路に沿って設けられ、加工物１３０がエンドステーション１１６に取り付けられる位置でビーム寸法及び入射角が測定される。適当なビーム特性の測定装置１４０のいずれも、用いることができ、この適当なビームプロファイラー１４０の例は、ベリアン(Berrian)によって国際特許出願公開ＷＯ０１／５１１８３Ａ１に記載されており、その全体は、あかたも本明細書に十分に開示された参考文献として包含される。図５におけるシステム１１０の作動において、プロファイラー１４０は、リボンビーム１２４の１つ以上の特性を測定することができ、また、制御システム１５４にフィードバック信号またはフィードバック情報を提供する。さらに、プロファイラーは、集束調整電源１５１に適当な調整値を与えて、加工物１３０にイオン注入するときの所望の最終イオンビームを供給する。
【００４３】
図２Ｌ〜図２Ｏは、典型的なイオン注入システム１１０において、本発明の集束調整装置の可能ないくつかの装置を示している。図２Ｌにおいて、集束調整装置１３５は、導電性のアインゼルレンズ（たとえば、単一のレンズ電極）１３５ｄを含み、このレンズは、アインゼルレンズ１３５ｄに対して時間的に変化する電位を与える電源Ｖ１  １５１と同様に、イオンビーム径路の周りに伸びている。図２Ｂ及び図２Ｋの二重の調整電極の例のように、アインゼルレンズ１３５ｄは、図２Ｃで示すように、時間的に変化する電圧Ｖ１を用いて励起され、時間的に変化する電界をレンズの入口及び出口の位置に作り出して、スキャナー１３６に供給される集束調整がされたイオンビーム１２４の集束特性を動的に調整する。
【００４４】
図２Ｍにおいて、スキャナー１３６の上流で調整装置１３５における励起された電極の数によって、時間的に変化する集束調整用電界が交互に作り出される。図２Ｍの例において、集束調整装置１３５は、４つの集束調整電極１６２ａ〜１６２ｄを有する電気四極子１６２を含み、これらの電極は、ビーム径路の回りに互いに離間配置されている。電源Ｖ１  １６１は、少なくとも２つの電極１６２ａ〜１６２ｄに時間的に変化する電位を供給するように接続されている。たとえば、図２Ｍにおいて、四極子電極１６２ａ及び１６２ｃは、一緒に励起され、また、電極１６２ｂ及び１６２ｄは、一緒に励起されて、隣接する電極間の電圧Ｖ１は、図２Ｃの波形１６０で示されているものである。これに関して、一対の対向電極は、アース電位またはいくつかの他の固定電位に保持され、残りの対の電極には、電源１６１により時間的に変化する電圧または交番電圧が供給される。全ての電極１６２ａ〜１６２ｄは、時間的に変化する電圧で励磁され、隣接電極間の集束調整電圧Ｖ１は、図２Ｃで示すように、スキャン周波数の２倍で時間的に変化する三角形波形である。図２Ｍの例において、電極１６２ａ及び１６２ｃが電極１６２ｂ及び１６２ｄに対して負であるとき、イオンビーム１２４は、Ｙ方向に発散し、Ｘ方向に収束し、供給電圧が逆になると、動作が逆になる。
【００４５】
図２Ｎ及び図２Ｏにおいて、本発明の別の実施形態では、集束調整装置１３５は、質量分析されたイオンビーム１２６のすぐ近くに１つ以上の時間的に変化する磁界を発生させて、集束調整されたイオンビーム１２４の集束特性を動的に調整する。これによって、スキャナー１３６の１つ以上の時間的に変化する集束特性を補正する。図２Ｎは、このような集束調整装置１３５の実施例を示し、この装置は、時間的に変化する磁界を作り出すための、ビーム径路を取巻く巻線を用いたソレノイド１７２を含み、このソレノイドに電源１７１が接続され、ソレノイドに時間的に変化する電流を供給する。上記の例で、時間的に変化する電界を発生させる場合には、電源１７１が
ソレノイド１７２に時間的に変化する電流を供給し、電源１７１は、ソレノイド１７２に供給される電流を、スキャナー１３６の２倍のスキャン周波数で逆転させるほぼ三角形の電圧波形を供給する。
【００４６】
別の典型的な実施例が図２Ｏに示されており、この集束調整装置１３５は、ビーム径路の周りに互いに離間配置された４つの電極１８２ａ〜１８２ｄを有する四極子磁石１８２を含み、同様に、電源１８１がスキャナー１３６の２倍のスキャン周波数で時間的に変化する電流を電磁石１８２ａ〜１８２ｄに供給する。電界を作用させる実施例では、図２Ｎ及び図２Ｏにおける電源１７１及び１８１によって供給される電磁石の電流が調整され、１つ以上の時間的に変化する磁界を与えるように調整される。この磁界は、スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビーム１２４の位置に関係する所定の時間で、２倍のスキャン周波数の三角形波形等の大きさを有する。
【００４７】
磁石のＮ極が電磁石１８２ａ及び１８２ｃからのイオンビーム１２４に対面し、磁石のＳ極が電磁石１８２ｂ及び１８２ｄからのイオンビーム１２４に対面するように、
電磁石１８２ａ〜１８２ｄを通る電流の極性が位置しているとき、四極子１８２は、イオンビーム１２４を、Ｙ方向に発散させかつＸ方向に収束させることができる。電源１８１からの電流が、磁石１８２ｂ及び１８２ｄでのＮ極に供給されるとともに、磁石１８２ａ及び１８２ｃでのＳ極に供給されると、イオンビーム１２４は、Ｙ方向に収束しかつＸ方向に発散する。図示した例では、電源１８１は、図２Ｃ（図２ＣにおけるＶ２の交番波形）に示すように、電磁石１８２ａ〜１８２ｄのコイルに時間的に変化する電圧を供給して、スキャン周波数の２倍の時間的に変化するコイル電流を形成する。これにより、時間的に変化する磁界は、スキャン方向の軸線に沿ってスキャンされたイオンビーム１２４の位置に関係した所定時間で所定の大きさを有する。
【００４８】
本発明の集束調整装置は、スキャンニング装置の何れのタイプに接続して使用することができる。たとえば、典型的なシステム１１０内のスキャナー１３６は、スキャンされたイオンビーム１２４を作り出すための電界モジュレーションを用いる電気スキャナーであるとともに、磁界を調整するスキャナー、または他のスキャンニング機構としても可能である。個々で、このような全てのスキャナーの実現化は、本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００４９】
本発明の他の実施形態は、加工物にスキャンされたイオンビームを供給するための方法を提供する。この方法は、ここに記載されたシステム及び他のシステムにも実施することができる。この方法は、ビーム径路に沿ってイオンビームを供給し、このイオンビームの集束特性を動的に調整し、イオンビームをスキャンして、スキャンされたイオンビーム作り出し、そして、スキャンされたイオンビームを加工物の方に指向させる。たとえば、図２Ａ及び図２Ｂの典型的なシステム１１０において、質量分析されたイオンビーム１２４は、質量分析器１２６によって集束調整装置１３５に現れる。この集束調整装置は、イオンビーム１２４のＸ方向の集束を動的に調整し、たとえば、上述したように、イオンビーム１２４の近くに時間的に変化する電界および／または磁界を与える。この集束調整されたイオンビーム１２４は、スキャナー１３６に供給され、スキャナーは、イオンビーム１２４をスキャンして、スキャンされたイオンビーム１２４を作り出し、さらに、スキャナー１３６、またはスキャナー１３６及びパラライザー１３８によって、加工物１３０にイオンビームが向けられる。
【００５０】
次に、図３Ａ〜図３Ｃにおいて、本発明の別の形態によれば、集束調整装置は、スキャナーに接続された電源を含み、複数のスキャナー電極に時間的に変化する共通モードの電位を与える。図３Ａは、本発明に従う別の典型的な低エネルギーイオン注入システム２１０を示しており、このシステムは、イオン源２２０と電源２２２を有して、引き出されたイオンビーム２２４をビームラインアセンブリ２１４に供給するターミナル２１２を含んでおり、ビームラインアセンブリは、出口端に分析開口２３４を備えるビームガイド２３２と、質量分析器２２６と、スキャナー２３６と、パラライザー２３８とを含んでいる。このシステム２１０は、さらにイオン注入のための１つ以上の加工物２３０を支持するエンドステーション２１６を含む。
【００５１】
図３Ｂ及び図３Ｃでさらに図示するように、ビームラインアセンブリ２１４に設けたスキャンニングシステムは、ビーム径路の両側面にある第１、第２電極２３６ａ、２３６ｂを含むスキャナー２３６と、スキャン周波数での時間的に変化するスキャン電圧を電極２３６ａ、２３６ｂに与えるスキャン電圧Ｖ２  ２５２とを含む。スキャンニングシステムは、さらに、集束調整装置を含み、この装置は、ここでは、スキャナー電極２３６ａ、２３６ｂに２倍のスキャン周波数で時間的に変化する共通モードの電位を与える別の電源Ｖ１  ２５１を備えている。
【００５２】
図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂのシステム１１０での例示的な波形２６０を示している。電極２３６ａと電極２３６ｂ（たとえば、図３Ｃにおける（Ｖ１−Ｖ２））との間の電位差は、時間的に変化する三角形波形であり、電極２３６ａ、２３６ｂ間に時間的に変化する電界を与えて、スキャン周波数でＸ方向にイオンビーム２２４をスキャンさせる。集束調整用電源２５１は、電極２３６ａに、２倍のスキャン周波数での三角形オフセット電圧、即ち共通モード電圧を作り出す。このオフセット電圧は、電源２５２をオフセットするのにも使用される。ここで、第２スキャン電極２３６ｂでの電圧Ｖ１＋Ｖ２もまた、２倍のスキャン周波数での三角形波形である。この点に関して、両電極２３６ａ、２３６ｂのアース電位（（Ｖ１＋Ｖ２）／２）に対する平均電圧は、時間的に変化する集束距離の調整を与える三角形波形であり、電極２３６ａ、２３６ｂ間の電位差（たとえば、図３Ｃにおける（Ｖ１−Ｖ２））は、スキャンニング機能を実現するためのスキャン周波数での時間的に変化する三角形波形である。
【００５３】
スキャン電極２３６ａ、２３６ｂに時間的に変化するオフセット、即ち共通モード電圧を供給することにより、スキャナー２３６の入口及び出口領域でイオンビーム２２４の近くに時間的に変化する電界（たとえば、スキャン周波数の２倍）を作り出し、スキャナー２３６は、イオンビーム２２４の１つ以上の集束特性の調整を行って、スキャナー２３６の１つ以上の集束特性を補正する。上述の例において、電源２５１は、制御システム２５４によってプログラムされ、または制御されて、時間的に変化する集束調整電界を作り出すように、オフセット、即ち、共通モード調整電圧を与えることができる。この電界は、スキャン方向の軸線に沿うスキャンされたイオンビーム２２４の位置に関係する所定時間である大きさを有している。
【００５４】
図４Ａ及び図１Ｂにおいて、本発明の別の実施形態が示されており、ここで、第１、第２電源２５１,２５２は、スキャン電極２３６ａ、２３６ｂにそれぞれ接続され（図４Ａ）、また、波形Ｖ１およびＶ２をそれぞれ供給するように、形作られ、即ち制御される（図４Ｂ）。この構成において、集束調整装置は、電源２５１,２５２を含み、これらの電源は、Ｘ軸に沿うスキャンされたイオンビーム２２４の位置に関係する、ある大きさを有する２倍のスキャン周波数で、スキャナー２３６の入口及び出口において時間的に変化する集束調整電界を与えるように作動する。また、電源は、Ｘ方向に沿うイオンビーム２２４の時間的に変化する電気的なスキャンニングのために電極２３６ａ、２３６ｂ間のスキャン周波数で時間的に変化するスキャン電位を与える。
【００５５】
本発明は、１つ以上の実施形態に関して記載してきたが、添付の特許請求の範囲の精神及び技術的範囲から逸脱しない例示の実例に対して修正例及び変更例を作ることができる。特に、上述の構成要素または構成（ブロック、ユニット、エンジン、アセンブリ、装置、回路、システム等）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。
【００５６】
更に、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てきたようであるが、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。更に、「含んでいる」、「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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】従来例のスキャナー及びパラライザーを備えるイオン注入システムを示す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａのイオン注入システムのスキャナー及びいくつかの例示的に走査されたイオンビームを示す部分的な上面図である。
【図１Ｃ】図１Ａ及び図１Ｂのスキャナーにおけるスキャンニングプレート電圧波形を示す図である。
【図１Ｄ】図１Ａ及び図１Ｂのシステムにおいて、いくつかの時間的に離間する点で、加工物に衝突するイオンビームを説明する斜視図である。
【図１Ｅ】加工物を横切るイオンビームのスキャンニングを説明する側部立面図である。
【図１Ｆ】図１Ａ及び図１Ｂのイオン注入システムにおけるスキャナーの時間的に変化する集束特性による加工物に衝突する際のイオンビーム幅における変動を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図１Ｇ】図１Ａ及び図１Ｂのイオン注入システムにおけるスキャナーの時間的に変化する集束特性による加工物に衝突する際のイオンビーム幅における変動を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図１Ｈ】図１Ａ及び図１Ｂのイオン注入システムにおけるスキャナーの時間的に変化する集束特性による加工物に衝突する際のイオンビーム幅における変動を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図１Ｉ】図１Ａ及び図１Ｂのイオン注入システムにおけるスキャナーの時間的に変化する集束特性による加工物に衝突する際のイオンビーム幅における変動を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図１Ｊ】図１Ａ及び図１Ｂのイオン注入システムにおけるスキャナーの時間的に変化する集束特性による加工物に衝突する際のイオンビーム幅における変動を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図２Ａ】本発明の１つ以上の形態に従う、スキャナー及び集束調整装置を備えるスキャンニングシステムを有する例示的なイオン注入システムを示す概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａのイオン注入システムにおいて、スキャン方向に沿ってスキャンされる例示的なスキャンニングシステム及びイオンビームを示す頂部平面図である。
【図２Ｃ】本発明に従う図２Ａ及び図２Ｂのスキャナーにおいて、スキャンニングプレート電圧波形及び集束調整用電圧波形を示す図である。
【図２Ｄ】時間的に離間した点での図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、加工物に衝突するスキャンされたイオンビームを示す斜視図である。
【図２Ｅ】図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、加工物を横切るイオンビームのスキャンニングを示す側部立面図である。
【図２Ｆ】図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、本発明の例示的な集束調整装置の作動を通して時間的に離間するいくつかの点で、加工物に衝突する際の、１つ以上の均一なイオンビーム幅を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図２Ｇ】図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、本発明の例示的な集束調整装置の作動を通して時間的に離間するいくつかの点で、加工物に衝突する際の、１つ以上の均一なイオンビーム幅を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図２Ｈ】図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、本発明の例示的な集束調整装置の作動を通して時間的に離間するいくつかの点で、加工物に衝突する際の、１つ以上の均一なイオンビーム幅を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図２Ｉ】図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、本発明の例示的な集束調整装置の作動を通して時間的に離間するいくつかの点で、加工物に衝突する際の、１つ以上の均一なイオンビーム幅を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図２Ｊ】図２Ａ及び図２Ｂのイオン注入システムにおいて、本発明の例示的な集束調整装置の作動を通して時間的に離間するいくつかの点で、加工物に衝突する際の、１つ以上の均一なイオンビーム幅を示す一例の部分的な前側立面図である。
【図２Ｋ】図２Ａ及び図２Ｂの例示的な集束調整装置において、イオンビーム径路の対向面に配置された２つの典型的な集束調整電極を示す単純化した斜視図である。
【図２Ｌ】イオンビーム径路を取り囲むアインゼルレンズを含む、本発明に従う別の集束調整装置を示す斜視図である。
【図２Ｍ】イオンビーム径路の回りに互いに離間した４つの集束調整電極を備える電気四極子を含む、本発明に従う別の集束調整装置を示す単純化した側部立面図である。
【図２Ｎ】ソレノイドを含む、本発明に従う別の集束調整装置を示す単純化した側部立面図である。
【図２Ｏ】イオンビーム径路の回りに互いに離間した４つの電磁石を備える磁気四極子を含む、本発明に従う別の集束調整装置を示す単純化した側部立面図である。
【図３Ａ】本発明に従って、２つのスキャンニング電極を含むスキャナーと、時間的に変化する共通モードの電圧をスキャンニング電極に供給する集束調整装置とを含む、別の例示的なスキャンニングシステムを有するイオン注入システムの一例を示す単純化した立面図である。
【図３Ｂ】本発明に従って、２つのスキャンニング電極を含むスキャナーと、時間的に変化する共通モードの電圧をスキャンニング電極に供給する集束調整装置とを含む、別の例示的なスキャンニングシステムを有するイオン注入システムの一例を示す単純化した立面図である。
【図３Ｃ】本発明に従う図３Ａ及び図３Ｂのスキャンニングシステムにおけるスキャンニングプレート電圧波形を示す図である。
【図４Ａ】２つのスキャンニング電極と２つの分離した電源を含む、本発明に従う別のスキャンニングシステムを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａのスキャンニングシステムにおけるスキャンニングプレート電圧波形を示す図である。
【図５】集束制御装置と、制御システムに１つ以上の電気信号をフィードバックさせるビームプロファイラーとを備える例示的なスキャンニングシステムを示す上面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図２Ｍ】
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【図２Ｎ】
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【図２Ｏ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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