(57)【要約】加工物又はウエハの線量に関連する正確なイオン流を測定するために、シリアル式イオン注入装置の走査型又はリボン型イオンビームの最終エネルギーベンド付近に配置された線量カップを有するイオン注入システム。本システムは、リボン型イオンビームを発生するイオンビーム源を有するイオン注入装置を含む。本システムは、更に、最終エネルギーベンドでビームを屈曲させることにより、リボン型イオンビームのエネルギーをフィルタリングするように構成されたＡＥＦシステムを含む。ＡＥＦシステムは、更に、ＡＥＦシステムに関連し、イオンビーム電流を測定するように構成されたＡＥＦ線量カップを含み、このＡＥＦ線量カップは、最終エネルギーベンドの直後に配置される。ＡＥＦシステムの下流のエンドステーションは、チャンバーによって画定され、加工物は、イオン注入のために、チャンバー内のリボン型イオンビームに対して移動可能な所定の位置に固着される。ＡＥＦ線量カップは、エンドステーション上流の最終エネルギーベンド付近に配置されるため、加工物の注入処理による脱ガスを要因とする圧力変動が軽減される。したがって、本システムでは、ガスによってイオンビーム中に発生する中性粒子が増大する前に、一般的には圧力補償を要することなく、正確にイオン流を測定することができる。この線量測定を使用して走査速度を変更し、イオン源及び加工物の脱ガスを要因とするビーム電流の変動の存在下で、均一な閉ループ線量制御を確保することもできる。
2008546160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リボン型のイオンビームを発生するように構成されたイオン注入装置と、
リボン型の前記イオンビームを最終エネルギーベンドで屈曲することにより、前記イオンビームのエネルギーをフィルタリングするように構成されたＡＥＦシステム、及び、前記ＡＥＦシステムに関連し、前記最終エネルギーベンドの直後にイオンビーム電流を測定するように構成されたＡＥＦ線量カップと、
加工物へのイオン注入のためにリボン型の前記イオンビームに対して移動するための所定の場所に前記加工物が固着されているチャンバーにより画定され、前記ＡＥＦシステムの下流に配置されたエンドステーションと、
を含むことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
前記ＡＥＦシステムは、
前記イオンビームを目標の偏向角度だけ偏向し、それによって、元の経路からの前記偏向角度に対応する前記イオンビームの最終エネルギーレベルを確定するための一対の偏向プレートと、
前記偏向プレートの下流に配置され、前記偏向プレートによって前記イオンビームに印加される正電圧を終端するように構成された一組の抑制電極、及び、前記イオンビーム中の前記偏向プレートによって偏向されない中性粒子のエネルギーを吸収するためのビームダンププレートと、
前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドの直後に配置され、前記イオンビームの中性化された部分が増大する前に前記イオンビームのイオン電流を測定するための前記ＡＥＦ線量カップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記イオンビームの最終エネルギーレベルは、元の経路からの約１５°の偏向角度に対応することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＡＥＦ線量カップは、リボン型の前記イオンビームによって走査される前記加工物の領域に関連する過走査領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドがなす平面は、リボン型の前記イオンビームがなす平面に直交することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＡＥＦシステムは、ＡＥＦチャンバー領域内に配置され、該ＡＥＦチャンバー領域の圧力は、該ＡＥＦチャンバー領域の下流の前記エンドステーションの圧力よりも低くなるようにポンプによって低減されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
線量補償制御システムを更に含み、前記ＡＥＦ線量カップの測定値は、前記加工物が前記イオンビームを横切る走査速度の制御のために使用されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＡＥＦ線量カップの測定値を補正するための圧力補償手段を更に含み、該圧力補償手段は、
前記注入システムに関連する圧力を測定するように動作可能であり、前記圧力の測定値に基づいて前記走査速度を補正するための前記補償制御システムに結合する出力を有する圧力センサーと、
測定された前記圧力及び測定された前記イオンビーム電流の関数として圧力補償係数を決定するように構成された補償回路及び補償ソフトウェアのうちの１つと、
測定された前記圧力及び前記圧力補償係数に基づいて、前記イオンビームを横切る前記加工物の前記走査速度を制御するように動作可能な走査移動制御システムと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＡＥＦシステムは、ＡＥＦチャンバー領域内に配置され、該ＡＥＦチャンバー領域の圧力は、前記ＡＥＦ線量カップに対する脱ガス及び圧力の作用を低減するために、前記ＡＥＦチャンバーの下流の前記エンドステーションの圧力よりも低くなるようにポンプによって低減されていることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記加工物付近に配置された線量カップの測定値と、注入の間の前記ＡＥＦ線量カップの測定値とを比較して、これらの２つの位置の間の電荷交換率の差を導き出し、これによって、前記２つの位置の間に対応する経路長上で発生する中性粒子数が判別可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＡＥＦ線量カップで測定されたイオン電流は、前記加工物に進行する粒子流に比例することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加工物に注入されるイオン流は、Ｉimplanted＝ＩAEF×ＣPの関係式に従って、尺度因子ＣPにより、前記ＡＥＦ線量カップで測定された電流に比例するように判定されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ＣPは、前記ＡＥＦ線量カップに影響を及ぼす電荷交換率を判別し、前記ＡＥＦ線量カップの測定値を圧力変化に対して補償するために、前記ＡＥＦ線量カップ及び前記エンドステーションの線量カップの測定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記リボン型のイオンビームは、走査されたイオンビームであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記リボン型のイオンビームは、連続するイオンビームであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＡＥＦ線量カップは、前記ビームが前記加工物に向かって前記ビーム経路を移動する距離が増大する前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流を測定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記イオンビーム中の前記最終エネルギーベンドに対する前記ＡＥＦ線量カップの位置は、前記加工物に対する前記ＡＥＦ線量カップの位置よりも近いことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記イオンビーム中の前記最終エネルギーベンドに対する前記ＡＥＦ線量カップの位置は、前記加工物に対する前記ＡＥＦ線量カップの位置よりも近いことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ＡＥＦ線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が増大する前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ＡＥＦ線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が有意な量になる前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
走査型のイオンビーム及びリボン型のイオンビームのうちの１つを発生するように構成されたイオン注入装置と、
前記イオンビームを最終エネルギーベンドで屈曲することにより、前記イオンビームのエネルギーをフィルタリングするように構成されたＡＥＦシステム、及び、前記ＡＥＦシステムに関連し、前記最終エネルギーベンドの後の、加工物よりも前記最終エネルギーベンドに近い位置に配置され、イオンビーム電流を測定するように構成されたＡＥＦ線量カップと、
加工物へのイオン注入のために前記リボン型のイオンビームに対して移動するための所定の場所に前記加工物が固着されているチャンバーにより画定され、前記ＡＥＦシステムの下流に配置されたエンドステーションと、
を含むことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２２】
前記ＡＥＦシステムは、
前記イオンビームを目標の偏向角度だけ偏向し、それによって、元の経路からの前記偏向角度に対応する前記イオンビームの最終エネルギーレベルを確定するための一対の偏向プレートと、
前記偏向プレートの下流に配置され、前記偏向プレートによって前記イオンビームに印加される正電圧を終端するように構成された一組の抑制電極と、
前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドの直後に配置され、前記イオンビームの中性化された部分が増大する前に前記イオンビームのイオン電流を測定するための前記ＡＥＦ線量カップと、
を含むことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記イオンビームの最終エネルギーレベルは、前記元の経路からの約１５°の前記偏向角度に対応することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ＡＥＦ線量カップは、リボン型の前記イオンビームによって走査される前記加工物の領域に関連する過走査領域に配置されることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記イオンビームの前記最終エネルギーベンドがなす平面は、リボン型の前記イオンビームがなす平面に直交することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ＡＥＦシステムは、ＡＥＦチャンバー領域内に配置され、該ＡＥＦチャンバー領域の圧力は、該ＡＥＦチャンバー領域の下流の前記エンドステーションの圧力よりも低くなるようにポンプによって低減されていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
線量補償制御システムを更に含み、前記ＡＥＦ線量カップの測定値は、前記加工物が前記イオンビームを横切る走査速度の制御のために使用されることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ＡＥＦ線量カップの測定値を補正するための圧力補償手段を更に含み、該圧力補償手段は、
前記注入システムに関連する圧力を測定するように動作可能であり、前記圧力の測定値に基づいて前記走査速度を補正するための前記補償制御システムに結合する出力を有する圧力センサーと、
測定された前記圧力及び測定された前記イオンビーム電流の関数として圧力補償係数を決定するように構成された補償回路及び補償ソフトウェアのうちの１つと、
測定された前記圧力及び前記圧力補償係数に基づいて、前記イオンビームを横切る前記加工物の前記走査速度を制御するように動作可能な走査移動制御システムと、
を含むことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ＡＥＦシステムは、ＡＥＦチャンバー領域内に配置され、該ＡＥＦチャンバー領域の圧力は、前記ＡＥＦ線量カップに対する脱ガス及び圧力の作用を低減するために、前記ＡＥＦチャンバーの下流の前記エンドステーションの圧力よりも低くなるようにポンプによって低減されていることを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記加工物付近に配置された線量カップの測定値と、注入の間の前記ＡＥＦ線量カップの測定値とを比較して、これらの２つの位置の間の電荷交換率の差を導き出し、これによって、前記２箇所の間に対応する経路長上で発生する中性粒子数が判別可能であることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記ＡＥＦ線量カップで測定されたイオン電流は、前記加工物に進行する粒子流に比例することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記加工物に注入されるイオン流は、Ｉimplanted＝ＩAEF×ＣPの関係式に従って、尺度因子ＣPにより、前記ＡＥＦ線量カップで測定された電流に比例するように判定されることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記ＣPは、前記ＡＥＦ線量カップに影響を及ぼす電荷交換率を判別し、前記ＡＥＦ線量カップの測定値を圧力変化に対して補償するために、前記ＡＥＦ線量カップ及び前記エンドステーションの線量カップの測定値に基づいて算出されることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記イオンビームは、走査型のイオンビームであることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記イオンビームは、連続するリボン型のイオンビームであることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記ＡＥＦ線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が増大する前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記ＡＥＦ線量カップは、前記加工物に向かう経路上で前記イオンビーム中のイオンの電荷交換された部分が有意な量になる前に、前記イオンビームの最終エネルギーに関連する前記イオン電流が測定される位置に、配置されることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項３８】
イオン注入システム内のエンドステーションの上流の最終エネルギーベンド付近に配置されたＡＥＦ線量カップを使用した、圧力及びイオン源の変動に対する補償の方法であって、
前記イオン注入システムの加工物平面にプロファイラ線量カップを有する前記エンドステーション内に加工物を準備する段階と、
注入のセットアップ処理の間に、前記プロファイラ線量カップに関連するイオン電流比例定数を特定し、前記ＡＥＦ線量カップを較正する段階と、
前記加工物が前記イオンビームを通過する初期走査速度を設定する段階と、
前記イオン注入システム内の前記ＡＥＦ線量カップにおけるイオン電流を測定しつつ、前記イオン注入システム及び特定された前記イオン電流比例定数を使用して、前記加工物の領域にイオンビームを注入する段階と、
注入された前記加工物に関連する前記イオン電流を測定する段階と、
前記初期走査速度、前記ＡＥＦ線量カップで測定された前記イオン電流、前記イオン電流比例定数、及び、所望の線量レベルに従って、走査速度の補償を決定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、イオン注入システムに関し、より詳しくは、シリアル式イオン注入装置において、フォトレジストの脱ガス、圧力、及びイオン源の変動の存在下でイオン線量を測定及び補償するためのシステム及び方法に関する。
【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、半導体に不純物をドーピングするために使用される。イオンビーム注入装置は、イオンビームを使用してシリコンウエハを処理することにより、集積回路の製造の間に、ｎ型又はｐ型の不純物を添加するか、又は、パッシベーション層を形成することを目的として用いられる。半導体への添加に用いられる場合、イオンビーム注入装置は、所望の不純物を生成するように選択されたイオン種を射出する。例えば、アンチモン、ヒ素、又はリンといったイオン源材料から発生するイオンを注入することにより、「ｎ型」の不純物ウエハが製作され、一方、「ｐ型」の不純物ウエハが所望の場合には、例えば、ホウ素、ガリウム、インジウムといったイオン源材料から発生するイオンを注入することができる。
【０００３】
典型的なイオンビーム注入装置は、イオン源材料から正イオンを発生するためのイオン源を含む。発生したイオンによりビームが形成され、このビームは、所定のビーム経路に沿って注入ステーションに導かれる。イオンビーム注入装置は、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／整形構造体を含んでいる場合もある。このビーム形成／整形構造体は、イオンビームを維持し、ビームが注入ステーションに至る途中で通る細長い内部空洞又は通路の境界を形作るものである。イオン注入装置の作動時には、この通路は、イオンが空気分子と衝突した結果として所定のビーム経路から偏向される確率を低減するために、通常、排気されている。
【０００４】
静電界や磁界によって軸方向及び横断方向の両方向にイオンが加速される度合は、イオンの電荷に対する質量（例えば、電荷対質量比）に依存する。これによって、不要な分子量を有するイオンがビームから離れた位置に偏向されるため、半導体ウエハ又は他のターゲットの所望の領域に到達するビームの純度を大幅に向上させて、所望の物質以外の物質の注入を回避することができる。所望の電荷対質量比を有するイオンとそうでないイオンとを選択的に分離するこのプロセスは、質量分析として知られている。質量分析装置は、通常、双極子磁界を発生する質量分析磁石を使用して、アーチ状の通路内で磁気偏向によりイオンビーム中の種々のイオンを偏向させ、種々の電荷対質量比を有するイオンを効果的に分離するものである。
【０００５】
ウエハ又は他の加工物に注入されるイオンの測定として、線量測定が実施される。注入イオン線量の制御において、注入を動的に調整し、注入される加工物の均一性を得ることを目的として、通常、閉ループフィードバック制御システムが用いられる。このような制御システムでは、実時間のビーム流監視を用いて注入装置の低速走査速度が制御される。一定の線量を確保するために、ファラデーディスク又はファラデーカップによりビーム流が定期的に測定され、低速走査速度が調整される。線量制御システムは、測定を頻繁に実施することにより、ビーム流の変動に迅速に応答することが可能となる。ファラデーカップは、固定され、十分にシールドされ、ウエハの近傍に配置されて、ウエハに注入されるビーム流を検知する。しかしながら、ファラデーカップによって測定されるのは、ビーム流の電流部分のみである。
【０００６】
注入の間のイオンビームとガスとの相互作用が増大することによって、粒子流（ドーパント粒子の流量）が一定であるにも関わらず、電流（電荷の流量）の変動が生じる場合がある。この作用を補償するために、線量コントローラーは、ファラデーカップからビーム電流の測定値を得ると同時に、圧力ゲージから圧力の測定値を得るものであってもよい。注入処理の処理方法に対して圧力補償係数が指定されている場合には、測定されたビーム電流をソフトウェアによって修正し、低速走査を制御する回路に対して補償後のビーム電流信号を供給することができる。このような閉ループシステムにおいて、（例えば、補償後のビーム電流信号の）補償量は、ファラデーカップにより測定されたビーム電流と圧力の両方の関数とすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧力補償を正しく適用することによって、広範な注入圧力における再現性と均一性が改善される。しかし、注入装置内の真空は決して完全なものではなく、システム内には、常に残留ガスが存在する。残留ガスは、通常は、問題のないものである（実際、少量の残留ガスは、良好なビーム輸送及び効果的な電荷制御のために有利なものである）。しかし、例えば、十分な高圧力では、フォトレジストの脱ガス作用による圧力の増大、イオンビームと残留ガスとの間の電荷交換によって、線量の測定値に誤差が生じる場合がある。フォトレジストによってコーティングされた（ＰＲ）ウエハへの注入と、裸のウエハへの注入との間の線量のずれの大きさが許容範囲を超えた場合、又は、線量の均一性が大幅に劣化した場合、均一性を改善するために、圧力補償を使用することができる。
【０００８】
イオンビームと残留ガスとの間の電荷交換反応によって、イオンに電子が供与されるか、又は、イオンから電子が引出され、イオンの荷電状態が、特定の処理方法にとって望ましい値から変化する。電荷交換反応が中性化である場合、入射イオン流の一部が中性化される。これによって、粒子流（中性粒子を含む）に変化がないにもかかわらず、電流が減少するという結果が生じる。電荷交換反応が電離である場合、イオン流の一部が電子を失う。これによって、粒子流が同一であるにもかかわらず、電流が増大するという結果が生じる。
【０００９】
電荷交換が問題となるような通常の処理方法では、ビームは、電離するよりも中性化される場合が多い。その結果、ファラデーカップにより測定されるビーム電流は、エンドステーションの圧力が増大した時には常に減少する。ビーム中のイオンは中性化されるが、それらは、残留ガスによって偏向されることも、阻止されることもない。線量率、すなわち、単位面積・単位時間あたりのドーパント原子数は、分析磁石後の電荷交換によって変化しない。注入される中性粒子は、ウエハによって受け取られる線量に寄与するが、ファラデーカップでは測定されない。結果として、ウエハへの過剰注入が発生するおそれがある。
【００１０】
このように、処理チャンバー内のイオンビームと残留ガスとの間の電荷交換が、線量に対して大きな影響を及ぼす場合に、圧力補償をすることができる。このような影響が生じる圧力値は、処理方法及び処理仕様によるが、例えば、フォトレジストの脱ガスによる圧力の圧力ゲージによる測定値が６．６６６×１０−４Ｐａ（５×１０−６torr）の場合、注入装置の仕様に適合させるための補償が必要となるような処理方法が存在する。大抵の処理方法では、フォトレジストの脱ガスによる圧力は、２．６６６×１０−３Ｐａ（２×１０−５torr）以上であるため、このような補償は検討に値するものである。この補償には、フォトレジストを備えた監視用ウエハ及びフォトレジストを備えていない監視用ウエハに注入処理を実施し、測定された変動を処理仕様と比較することによって、フォトレジストの脱ガス作用を測定することが含まれる。必要な補償量は圧力に依存し、この圧力の測定値は、注入の間に、圧力ゲージから線量コントローラーに供給される。
【００１１】
加えて、イオン源の出力の変化自体が、線量カップで測定されるビーム電流の変動の要因となる場合がある。このようなイオン源の変化によるウエハ位置での線量カップの測定値も、上述したような、測定された電流に対する中性粒子発生の比率、及び、脱ガス圧力の変化の影響を受ける。ウエハ位置におけるイオン流の実際の変化に対して線量率を補償する必要があるため、システムには、イオン源出力の変化によって生じる電流の変化と、ビーム経路中のガス内の電荷交換によって生じる変化とを識別することが要求される。このように、線量カップ測定の使用による線量率の補正又は補償にとって、これらの変動因子が妨げとなる場合がある。
【００１２】
したがって、イオン源及びウエハの脱ガスによるビーム電流の変動が存在する条件下で、圧力測定及び圧力補償に関連する複雑性及びコストを増大させることなく、イオン注入装置における均一な線量率を得るための改善されたシステム及び方法に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、イオン注入システムで使用するための、ウエハの線量に関連する正確なイオン流測定を提供するシステム及び方法に関する。本発明に従って、イオン注入システムは、シリアル式注入装置の走査型又はリボン型イオンビームの最終エネルギーベンド付近に配置された線量カップを有する。このシステムは、リボン型イオンビームを生成するための荷電粒子源を有するイオン注入装置を含む。このシステムは、更に、イオンビームの最終エネルギーベンドを使用して、リボン型イオンビームのエネルギーをフィルタリングするための角度型エネルギーフィルター（ＡＥＦ）システムを含む。ＡＥＦシステムは、更に、好ましくはイオンビームの最終エネルギーベンドの直後に配置されたＡＥＦ線量カップを含み、それによって、ビームのイオン電流の正確な測定を実施する。ＡＥＦシステムは、ビームを、エンドステーションに保持されたターゲットウエハに向けて、ビーム経路に沿って下流方向に方向付ける。ＡＥＦシステムは、チャンバー又はＡＥＦチャンバーによって画定され、ＡＥＦの構成要素は、処理チャンバー又はエンドステーションの上流に配置されている。ＡＥＦシステムの下流のエンドステーションは、チャンバーによって画定され、そのチャンバー内に、ウエハ又は加工物が、ウエハのイオン注入のためにリボン型イオンビームに対して移動するための所定の場所に固着されている。
【００１４】
ＡＥＦシステムは、ＡＥＦ付近の圧力を、ガスが発生するエンドステーション内の圧力よりも低圧に維持するための排気手段を含む。ＡＥＦチャンバーとエンドステーションの処理チャンバーとの間に差圧が生じ得るように、ガス流を制限する開口部によって、ＡＥＦシステムをエンドステーションのチャンバーから分離するものであってもよい。
【００１５】
本発明の一態様によれば、ＡＥＦ線量カップを、エンドステーションの上流のＡＥＦシステム内の最終エネルギーベンド付近に配置することが有利であり、それによって、ウエハ上の注入処理による脱ガスを要因とする圧力変動を軽減することができる。本発明に係るシステムでは、このようなガスによりイオンビーム中に発生する中性粒子が増大する前に、一般的には圧力補償を要することなく、正確なイオン電流の測定が実施される。
【００１６】
本発明の一態様によれば、イオンビームは、走査型又はリボン型ビームを含むものであってもよい。
【００１７】
本発明の別の態様では、イオンビームの最終エネルギーベンドがなす平面は、リボン型イオンビームがなす平面に直交する。
【００１８】
本発明の更に別の態様によれば、ＡＥＦシステムは、エンドステーションの上流のＡＥＦチャンバー領域内に配置され、更に、ＡＥＦチャンバー内の圧力は、ポンプによって低減される。これによって、脱ガス又は他の圧力源のＡＥＦ線量カップに対する作用が軽減される。
【００１９】
本発明の一態様では、ＡＥＦ線量カップは、エンドステーションの上流のＡＥＦチャンバー内の最終エネルギーベンド付近に配置されており、圧力補償は実施されない。但し、本発明の別の態様によれば、イオン注入システムは、更に、ＡＥＦ線量カップによる測定を改善するための圧力補償手段を含むものである。
【００２０】
本発明の更に別の態様では、ＡＥＦ線量カップは、リボン型イオンビームよって走査されるウエハ又は加工物に関連する過走査領域に配置される。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、ウエハ平面付近に配置されたプロファイラ線量カップの測定値と、注入の間のＡＥＦ線量カップの測定値とを比較して、これらの２つの位置の間の電荷交換率の差を導き出し、これによって、これらの２つの位置の間に対応する経路長上で発生する中性粒子数を判別することが可能となる。
【００２２】
本発明に係るシステムにおいても、ウエハに至る輸送の間に中性化されるイオンは存在するものの、ＡＥＦ線量カップで測定されるイオン電流Ｉmeasuredは、次式に従って、ウエハに到達する粒子流Ｉimplantedに比例するものである。
（１）          Ｉimplanted＝Ｉmeasured×ＣP×Ｃcc
但し、ＣPは、以下に定義されるように、イオンビームが、電荷交換によって中性状態、又は、より高い帯電状態になる比率を補正するための係数である。又、Ｃccは、注入の初期セットアップ時における線量カップの較正の間に、ウエハ平面付近の測定電流に対するＡＥＦ線量カップの測定電流の比率に基づいて、注入処理のそれぞれの処理方法毎に決定される比例定数である。
（ａ）ＡＥＦ領域内の圧力が十分な低圧力に維持されており、ＡＥＦのベンドとＡＥＦ線量カップとの間の短い経路上における電荷交換の実際の電流に対する比率が小さい場合、ＣP＝１と仮定することができる。この仮定は、中電流装置を用いたイオン注入の大部分の処理方法に対して適用可能であると考えられる。
（ｂ）あるいは、ＡＥＦ領域内の圧力が、ＩAEF＝Ｉmeasured×Ｃccに対して補正を要する影響を及ぼす程度に十分な高圧力である場合、高電流装置で現在実施されている方法と同様に、ＣP＝ｅｘｐ（Ｋ×ＰAEF）を使用して、ＡＥＦ線量カップの測定値に対する圧力補償を用いることができる。この場合、Ｋは、対象範囲内で圧力を増大させたときの、線量制御のために使用されるファラデーカップで測定されたビーム電流のグラフを、圧力の関数として描くことにより、実験に基づいて決定される。この方法は、『マイク  ホーリング（Mike Halling）、「２つの圧力補償係数の注入測定（Two Implant Measurement of Pressure Compensation Factors）」、ＩＥＥＥ  ２０００年  イオン注入技術に関する国際会議会議録（IEEE Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology）、アルプバッハ（Alpbach）、オーストリア（Austria）、２０００年、５８５』に記載されている。圧力に対する測定ビーム電流のグラフを、関数Ｉ0＝Ｉmeasured×ｅｘｐ（Ｋ×Ｐ）にフィットさせることができる。ここで、Ｉ0は、圧力がゼロの場合の電流であり、Ｋは、データを関数に最適にフィットさせる係数である。
（ｃ）第３の方法として、ＡＥＦ線量カップの電流と、エンドステーション内の線量カップの電流との差を使用して、電荷交換を補償することもできる。この場合のＣPは、次式により定義される。
ＣP＝１＋（（ＩAEF−ＩES）／ＩAEF）×（ＬAEF／（ＬES−ＬAEF））×（ＰAEF／ＰES）
但し、
ＩAEFは、セットアップ時の較正により補正されたＡＥＦ線量カップの測定電流、
ＩESは、セットアップ時の較正により補正されたエンドステーションの線量カップの測定電流、
ＬAEFは、ＡＥＦのベンドからＡＥＦ線量カップまでの公称距離、
ＬESは、ＡＥＦのベンドからエンドステーションの線量カップまでの公称距離、
ＰAEFは、ＡＥＦチャンバー内の測定圧力、
ＰESは、エンドステーション内の測定圧力、
である。
この方法によれば、ＡＥＦ線量カップの測定値が電荷交換によって影響を受ける距離が、エンドステーションの線量カップの場合と比較して短いことに関して、ＡＥＦ線量カップの測定電流を補正することができ、その補正は、係数ＬAEF／（ＬES−ＬAEF）によってなされる。又、この短い距離を、ＡＥＦ領域が低圧であることに対して補正することができ、その補正は、係数ＰAEF／ＰESによってなされる。これらの２つの係数は、イオンビーム流の、２つの線量カップの間の変化率（ＩAEF−ＩES）／ＩAEFに適用される。この方法によれば、実験に基づくことなく、圧力補償を実施することができる。
【００２３】
上述した目的及び関連する目的を達成するため、本発明には、本明細書で詳述され、また、請求項において特に指摘された特徴が含まれる。以下の記載および添付された図面において、本発明の特定の例示的な態様を詳細に説明しているが、これらの態様は、本発明の原理を使用できる様々な方法のうちの僅かな例を示すものに過ぎない。本発明の他の態様、利点、および新規な特徴については、以下の詳細な説明を図面との関連において検討することによって、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】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明を説明するが、以下の説明を通じて同様の構成要素を参照する際には同様の参照符号を使用する。本発明は、イオン注入システムで使用するための、ウエハの線量に関連する正確なイオン流測定を提供するシステム及び方法に関する。イオン注入システムでの使用には、線量測定、データ記録、及び、例えば、ウエハの低速走査移動ドライブを閉ループ制御するためのシステムへのフィードバックが含まれるものであってもよい。
【００２５】
処理チャンバーの、（特にフォトレジストの脱ガスによる）高圧条件下での線量制御には、ビームの一部がウエハへの経路上で中性化された場合の注入ビーム流を効果的に判別する手段が必要とされる。従来、この判別は、ビーム経路中の圧力を測定するとともに、その圧力、及び、既知の又は実験に基づいて決定された電荷交換確率に基づいて中性化率を推定することにより、エンドステーション内のウエハ位置で測定された電流を補正することによって、実現されていた。これらの測定技術及び推定技術は、煩雑であり、高価なものである。又、特に、イオン源及びウエハの脱ガスによるビーム電流の変動に関連して、最終的な線量の判別が不正確になるおそれがある。
【００２６】
本発明に係るイオン注入システムは、最終エネルギーベンドを有する最終エネルギーフィルターと、走査型又はリボン型ビームとを組み合わせることによって、イオンビームに新たな出発点を与えるものである。すなわち、ウエハに向かって導かれるイオンビームは、最終エネルギーベンドから出発することによって、ビーム中に中性粒子が実質的に含まれないものとなる。本発明の一態様では、最終エネルギーベンドの直後に、リボン型ビームがなす平面に対して直交するファラデー線量カップが設けられており、これによって、イオン電流は、ウエハに向かって導かれる経路中の中性粒子が発生する確率が高い箇所の前で、測定されることになる。このように、最終エネルギーベンド付近で線量カップにより電流を測定することにより、注入条件の重要な部分として、測定された電流の圧力補償を実施する必要性が解消される。これに対して、エンドステーション又はチャンバー領域内に配置された線量カップは、フォトレジストの脱ガスの有害な作用を被るものである。
【００２７】
図１及び図２には、本発明の様々な態様が実装されたイオンビーム注入システム１００が示されている。システム１００は、イオン注入装置１０２を含み、このイオン注入装置は、走査型又はリボン型イオンビーム１０４を形成するイオンを供給する。走査型又はリボン型イオンビームは、角度型エネルギーフィルター（ＡＥＦ：angular energy filter）システム１１０を通じてビーム経路を移動する。ＡＥＦシステムは、最終エネルギーベンドを使用して、エンドステーション１２０の加工物又はウエハ１１８へ注入するために、最終エネルギーのイオンビーム１１４のイオンをフィルタリングし、方向変換する。尚、本発明において、「ウエハ」という用語と「加工物」という用語は、互いに代替可能な用語として用いられる。
【００２８】
ＡＥＦシステム１００は、一対の偏向プレート１２２を含み、この偏向プレートは、走査型又はリボン型イオンビーム１０４の荷電イオンを静電的に（あるいは、磁気的に）屈曲させ、その結果として、選択された最終エネルギーのイオンビーム１１４が形成される。ＡＥＦシステム１００の抑制電極１２４は、エンドステーション１２０から電子を引き寄せないように、正に帯電した偏向プレートの電界を終端する。ＡＥＦシステム１１０は、更に、イオンビームの最終エネルギーベンドの直後に設けられたＡＥＦ線量カップ１２８を含み、これによって、イオン電流が正確に測定される。ＡＥＦシステムの最終エネルギーベンドは、更に、エネルギーがフィルタリングされたビーム１１４を、下流方向のビーム経路に沿って、静電クランプ１３０によりエンドステーション１２０内に保持されたターゲットウエハ１１８に向けて方向付けるように機能する。
【００２９】
図３は、図１及び図２に示す注入システムのイオンビームにより走査されるいくつかのシステム要素及び領域を、エネルギーがフィルタリングされたイオンビーム１１４から見た図である。ウエハ１１８は、エンドステーション１２０又は同様の別の注入チャンバー内の平行移動式ディスク型静電クランプ１３０に保持されており、リボン型イオンビーム１１４は、このウエハ１１８に衝突する。ここでは、平行移動式クランプ１３０が開示されているが、本発明は、回転、平行移動、及び「シリアル式」イオンビーム注入装置のクランプ動作を含む様々なタイプのクランプ動作に対して同等に適用可能なものである。ここで、「シリアル式」イオンビーム注入装置のクランプ動作とは、イオンビーム１１４が、固定された加工物１１８の表面上を走査するように方向付けられる動作をいう。「ｘ」方向の幅を有する走査型又はリボン型イオンビーム１１４と、ウエハ１１８の「低速走査」又は「ｙ」方向の平行移動３３０によって、ウエハ１１８の全体を含む広範な走査領域３１０が得られる。ウエハによって使用又は走査されない領域は、過走査領域３２０と呼ばれ、この過走査領域を、線量測定のために利用することができる。
【００３０】
本発明によれば、リボン型イオンビーム１１４は、ウエハ１１８に至る途中で、最終エネルギーベンドの直後に、図２に示すＡＥＦ線量カップ１２８にも衝突する。図３には、過走査領域３２０を利用することにより、ＡＥＦ線量カップ１２８が加工物に衝突するビームに干渉しないことが示されている。ウエハ位置、又はウエハ付近、又はウエハ上方に線量カップを有する従来のシステムとは異なり、本発明に係るイオン注入システム１００において、ＡＥＦシステム１１０のＡＥＦ線量カップ１２８は、エンドステーション又は注入チャンバーから十分上流側にあるＡＥＦチャンバー内に設けられているため、上述したような脱ガス及びイオン交換の問題が軽減される。加えて、最終エネルギーベンドの直後に線量カップ１２８を有することによって、ビームから中性粒子が除去されており、このビームの中性化はまだ殆ど生じていない。これによって、測定された電流は、注入粒子流を非常に正確に近似するものとなる。この例では、ＡＥＦ線量カップ１２８を、イオンビームの右側の過走査領域３２０に図示しているが、本発明において、ＡＥＦ線量カップ１２８を配置するために、線量カップの代替位置１２８ａに示すように、イオンビームの左側又は右側のいずれを使用することも可能である。
【００３１】
図４は、本発明に従う例示的なイオンビーム注入システム４００における最終エネルギーフィルターの選択された構成要素を示す図である。注入装置（例えば、図１及び図２に示す注入装置１０２）を使用して、走査型又はリボン型イオンビーム１０４を供給することができる。イオンビーム１０４は、角度型エネルギーフィルター（ＡＥＦ）システム１１０に入り、そこで、一対の偏向プレート１２２の間で屈曲（偏向）される。一対の偏向プレート１２２は、例えば、正電圧（例えば、＋２５ｋＶ）のプレート１２２ａと負電圧（例えば、−２５ｋＶ）のプレート１２２ｂからなるものであってもよい。次いで、イオンビーム１０４は、偏向プレートにおける屈曲の直後であって、かつ、下流のエンドステーション１２０に向けて導かれる前に、ＡＥＦシステム１１０内のＡＥＦ線量カップ１２８によって測定される。ＡＥＦ線量カップ１２８は、ビームが加工物に向かってビーム経路を移動する距離が増大し、それに伴って増大し続けるイオン交換率の影響を受ける前に、ビーム１０４の最終エネルギーに関連するイオン電流を測定するものである。したがって、ウエハ位置又はウエハ付近で実施される通常の測定で得られる線量の測定値よりも正確な測定値を得ることができる。
【００３２】
ＡＥＦ線量カップ１２８により過走査領域（例えば、図３に示す領域３２０）でイオン電流を測定する際には、線量カップ代替位置１２８ａに示すように、イオンビームの過走査領域の左側又は右側のいずれを（又は両方を）使用して、線量カップ１２９を配置するものであってもよい。
【００３３】
イオンビーム注入システム４００は、更に、注入チャンバー壁によって画定されるエンドステーション１２０内に種々の構成要素を含んでいる。エネルギーフィルタースリット４４０は、更に、高さを規定し、その高さによって、ウエハ１１９に向けて方向付けられたイオンビーム１１４中の受け入れ可能なイオンのエネルギー帯を決定する。ウエハ平面又はその付近に設けられたプロファイラマ又はプロファイラ線量カップ４４２を使用するものであってもよく、このプロファイラは、注入のセットアップ時、及び、システム４００の較正のために使用することができる。
【００３４】
図５Ａは、本発明に従うイオンビーム注入システム５００を使用して、イオビーム経路、及び、注入の間にイオン電流を監視するための線量カップのいくつかの可能な配置を示す上面図であり、図５Ｂは、同様の右側面図である。システム５００は、イオン源により走査型又はリボン型イオンビーム５０２を発生し、そのビーム中のイオンは、一例では、均一に整形され、Ｐレンズ及び加速管５０３により加速されて、より高いエネルギー状態又はより低いエネルギー状態となる。イオンビーム５０２は、次いで、ビーム５０２のエネルギーをフィルタリングするように構成された角度型エネルギーフィルター（ＡＥＦ）システム５０４に入る。例えば、全体として正に帯電したイオンビーム５０２は、偏向プレート５０６によって、正電圧偏向プレートから離れ、負電圧偏向プレートに向かうように、（例えば、公称屈曲軸５０５に回りに）一定の角度（例えば、１５°）だけ屈曲する。この角度は、最終エネルギー状態及び所望の方向に対応する。この例では、１５°の偏向角が図示及び説明されているが、本発明において、任意の角度及び対応するエネルギーを使用することができる。
【００３５】
イオンビーム５０２は、偏向プレート５０６によって屈曲した後、抑制電極５０７を通過する。この抑制電極は、正電圧偏向プレート（例えば、１２２ａ）を終端し、ビーム５０２の中性部分のエネルギーを吸収するためのものである。次いで、イオンビーム５０２のイオン電流は、エンドステーション５１０に向かって下流方向に方向付けられた直後に、ＡＥＦシステム５０４内のＡＥＦ線量カップ５０８によって測定される。ＡＥＦ線量カップ５０８は、ビームが加工物５１２に向かってビーム経路を移動する距離が増大する前に、ビーム５０２の最終エネルギーに関連するイオン電流を測定する。続いて、イオンビーム５０２は、ＡＥＦチャンバー内のＡＥＦシステム５０４を出て、ビーム経路を下流方向に移動し、エンドステーション５１０に入る。エンドステーション５１０の排気された注入チャンバー内で、イオンビームは、ウエハ５１３上の電荷を制御する電子フラッド・アセンブリー（ＥＦ）５１４に入る。ＥＦ５１４は、任意選択により、１つ又は複数の線量カップ５１６を含んでいてもよく、この線量カップは、エンドステーション内の過走査電流を監視するために使用することができる。イオンビーム５０２は、次いで、ウエハ５１２、ウエハ５１２に亘る線量を測定するためのプロファイラ線量カップ５１８に衝突し、最終的に、調整フラッグ５２０に衝突する。この調整フラッグは、注入に先立ってビーム光学系を調整している間に、非走査ビーム電流又は走査ビーム電流を測定するために使用される。
【００３６】
注入の実施に先立つセットアップの間に、線量カップ５０８、５１６で測定された電流は、プロファイラ線量カップ５１８がウエハ平面付近の走査ビームを横切って通過する時に、プロファイラ線量カップによって測定された線量と比較される。注入処理がまだ始まっていないため、この時点では、これらの線量カップ間の電荷交換の相違のために要する補正は相対的に僅かなものであるが、位置の相違によって、線量カップの位置とウエハの位置との間の流量の変動及びビーム輸送の相違を要因とする電流の小さな差が生じる場合がある。線量カップの較正の間に測定される上記（１）式の係数Ｃcc＝ＩP-cup／ＩAEFは、これらの影響を補正するものである。又、エンドステーションの線量カップ５１６を較正するために、同様の係数Ｃcc’＝ＩP-cup／ＩESが使用される。この補正によって、線量カップ５１６、５１８による電流の測定値が、ウエハ位置における電流を適正に示すように変換され、この変換後の値は、大きな圧力変化がない場合における正確な線量制御のために使用することができる。
【００３７】
注入の間に、荷電イオンがイオンビーム経路５２０に沿って移動するにつれて、荷電イオンと漂遊するガス分子との電荷交換衝突が発生する。本発明は、この電荷交換の影響を最小限に留めるものではあるものの、イオンの一部が中性化され、線量カップ５０８、５１６によりカウントされなくなる場合がある。したがって、測定されたイオンビーム電流が、ウエハ５１２の位置における実際のドーパント流量を完全には反映していない可能性がある。しかしながら、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に記載した方法のうちの１つを、注入の間のＡＥＦ線量カップの測定値に適用することによって、ビーム電流に対する電荷交換の影響を補正することができる。
【００３８】
ウエハ位置における脱ガス作用を最小限に留めることを目的として、ＡＥＦ線量カップ５０８は、ＡＥＦチャンバーのようなシステム内のエンドステーションから可能な限り離れた位置に配置されており、ＡＥＦチャンバーでは、エンドステーションよりも高度の真空が維持されている。この場合でも、屈曲の後に中性化され、注入線量に寄与するイオンの比率を、例えば比例定数ＣPを使用して考慮し、実際の注入線量レベルを得ることができる。
【００３９】
例えば、大抵の注入処理では、ＡＥＦが低圧であること及び電荷交換のための距離が短いことによって、ＡＥＦ線量カップにおける電荷交換の影響は無視し得る程度に小さく、ＣP＝１として、十分な線量制御を実施することができる。
【００４０】
一方、高レベルの脱ガスが生じ、ＡＥＦ領域の圧力がＡＥＦ線量カップの測定値に大きく影響する程度に十分高いような注入処理では、この条件を、上記の（ｂ）及び（ｃ）に示したＣPを導く２つの方法のいずれかを使用することによって補正することができる。この補正を実施するかどうかは、次のいくつかの方法のうちの１つによって、判断することができる。１）ウエハを覆うフォトレジスト中に累積される線量が、同じ処理方法によって注入された裸のウエハと比べて、約１％又はそれ以上の相違を有する。又は、ウエハを覆うフォトレジストの線量に、ビームがウエハの中央部を掃引するときに生じる脱ガスがウエハ上の滞在時間が短い低速走査の端部と比較して大きいことを要因とする非均一性が存在する。２）注入の間に、ＡＥＦの圧力に相関してＡＥＦ線量カップの測定値に大きな変動が生じることにより、測定電流が、イオン源の出力変動ではなく、電荷交換の影響を受けていることが示唆されている。３）ＡＥＦ線量カップの測定値の小さな変動に相関するエンドステーションの線量カップ５１６の大きな変動が、ウエハに至る経路中の電荷交換と整合している。
【００４１】
図６には、本発明に従う別の例示的なイオン注入システム６００が示されている。システム６００は、更に、ＡＥＦチャンバー領域６０７中に配置された角度型エネルギーフィルターシステム６０４を有し、ＡＥＦチャンバーは、注入処理チャンバー６１２内に存在するエンドステーション６１０の上流に配置されている。又、システム６００を通じるイオンビーム６０２の経路が示されている。エンドステーション６１０内の環境は、真空分離弁６１４によって、ＡＥＦチャンバー６０７の環境から分離されている。動作の間、これらのチャンバーのいずれか又は両方の圧力は、例えば、真空ポンプ６２０及び２つの低温ポンプ６２２のような、真空ポンプ又は低温ポンプによって低減されている。本発明の一実施形態では、ＡＥＦチャンバー領域６０７内の圧力は、エンドステーション６１０の圧力よりも低く、これによって、ＡＥＦ線量カップに対する脱ガス及び他の圧力源の作用を低減するものである。
【００４２】
上述した他のシステムと同様に、システム６００は、イオン源から走査型又はリボン型イオンビーム６０２を発生させ、このイオンビーム中のイオンは、加速管６２６によって必要に応じて加速又は減速される。次いで、イオンビーム６０２は、ビーム６０２のエネルギーをフィルタリングするように構成された角度型エネルギーフィルターシステム６０４に入る。例えば、全体として正に帯電したイオンビーム６０２は、偏向プレート６３０によって、正電圧偏向プレート６３０ａから離れ、負電圧偏向プレート６３０ｂに向かうように、一定の角度（例えば、１５°）だけ屈曲し、この角度は、最終エネルギー状態及び所望の方向に対応する。ここで、イオンビーム６０２中の所望のエネルギーを有するイオンは、所望のビーム経路に沿って偏向され、抑制電極６３２を通過して、ＡＥＦのベンド付近に配置されたＡＥＦシステム６０４のＡＥＦ線量カップ６３４に至る。偏向されていない中性粒子のエネルギーは、抑制電極に続く中性ビームトラップ６３６によって吸収される。ＡＥＦ線量カップ６３４は、この中性ビームダンプの直後に配置するものであってもよい。エネルギーが過剰なイオンは、高エネルギー汚染物ダンプ６３８によって排除（捕捉）され、エネルギーが過少なイオンは、低エネルギー汚染物ダンプ６４０（２箇所に図示されている）によって排除される。
【００４３】
この結果、所望のエネルギーを有するビーム６０２は、最終エネルギーベンド後の電荷交換によって一定の比率で発生した中性粒子とともに、エンドステーション６１０の注入処理チャンバー６１２内のウエハ支持構造体６４４によって保持されたウエハ６４２に衝突する。ウエハ支持構造体６４４を使用して、ウエハを、走査型又はリボン型イオンビーム６０２に相対的に回転及び／又は平行移動させるものであってもよい。
【００４４】
製造運転の間、すなわち、半導体ウエハ加工物６４２にイオンビーム６０２が衝突し、それによって、イオンが注入されている間に、イオンビーム６０２は、イオン源（図示は省略する）から排気された注入チャンバー６１２に、排気された経路を通じて輸送される。イオンビーム６０２は、ウエハ加工物６４２が回転及び／又は平行移動（例えば、図３の３３０）しているときに、そのウエハ加工物に衝突する。本発明の一態様によれば、加工物６４２によって受け取られるイオン線量は、少なくとも部分的には、支持構造体６４４の移動速度によって決定され、この移動速度は、ＡＥＦ線量カップ６３４の測定値のフィードバックに基づく制御用電子装置（図示は省略する）による閉ループ制御で制御される。
【００４５】
図７には、本発明に従って、図１〜図６に示すイオンビーム注入システムでの使用に好適な、例示的なＡＥＦシステム７０４が示されている。ＡＥＦシステム７０４は、取付部７０５を有し、この取付部は、左側又は右側のＡＥＦチャンバー壁７０７に取付けることができる。ＡＥＦシステム７０４は、偏向プレート７３０を含み、通常、正電圧偏向プレート７３０ａ及び負電圧偏向プレート７３０ｂ上の高電圧（例えば、＋／−２５ｋＶ）を用いて、正に帯電したイオンビーム７０２を、図示したように偏向させるものである。本実施形態では、イオンビーム７０２は、水平方向のビーム経路に対して下流方向に約１５°だけ屈曲し、抑制電極７３２を通過して、下流側のエンドステーション及びウエハ加工物に進行する前に、ＡＥＦ線量カップ７３４に至る。ＡＥＦシステムの他の構成要素と同様に、ＡＥＦ線量カップ７３４も、取付部７０５に固定されるものであってもよい。あるいは、ＡＥＦ線量カップ７３４は、ＡＥＦチャンバー７０７の側壁又は後壁に取り付けらるものであってもよい。
【００４６】
本発明の目標は、例えばＡＥＦ内の偏向電界を均一に維持するといった他の因子を考慮しつつ、ＡＥＦ線量カップ７３４を、ＡＥＦシステム７０４内の最終エネルギーベンドに可能限り近接させて配置することである。そして、この配置の目的は、線量測定が実施される前のイオン交換の経路を可能な限り短縮し、線量カップ７３４を、イオン交換衝突を最小限に留めるために最適な真空が実現される位置に取り付けることである。加えて、ＡＥＦ線量カップ７３４を、フォトレジストの脱ガスにより主要な圧力源となるウエハから、可能な限り遠くに配置することが図られており、これによって、線量測定に悪影響を及ぼすイオン交換衝突の確率を最小化するものである。ＡＥＦシステム７０４は、更に、別の抑制電極７４０の組を有していてもよく、これによって、ＡＥＦ領域から加速管に向かう電子の移動が抑制される。
【００４７】
このように、本発明におけるシステムでは、線量カップは、ＡＥＦ最終エネルギーベンド付近に配置され、ウエハへのビーム経路中で、屈曲が完了するために十分長く帯電状態に維持されているイオンを、それが経路長を大きく移動する前に測定する。これによって、線量カップにより測定された電流は、ウエハに進行する粒子流に比例するものとなり、エンドステーション内でこの目的のために使用されていた従来の線量カップと比較して、電荷交換の影響が大幅に低減される。その比例定数ＣPは、本明細書に開示された方法のうちの１つ又は２つによって決定し、それによって、補正を要する程度の大きさの圧力変化を補償することができる。このように、注入の間に、ＣP及びＡＥＦ線量の測定値を使用して、上記（１）式に示したように、ＡＥＦ線量の測定値に比例する実際の注入線量を判別することができる。したがって、図５Ａに示す線量カップ５１６のような他の線量カップは、必ずしも使用する必要はない。
【００４８】
フォトレジストの脱ガスのＡＥＦ線量カップに対する作用は、ＡＥＦチャンバー内の圧力を処理チャンバー６１２の圧力よりも低い圧力に維持するために、ＡＥＦチャンバー（例えば、６０７、７０７）内にポンプを配置することによって、更に低減することができる。
【００４９】
このように、走査型又はリボン型イオンビームの最終エネルギーベンドに配置された線量カップを使用して、正確な線量測定又は閉ループ線量制御を実施することができる。このような制御を使用して走査速度を変更することにより、例えばイオン源出力によるビーム電流の変動、又は、ウエハからの脱ガスが存在する条件下で、均一な線量を確保することができる。
【００５０】
以上、本発明を特定の態様及び実施形態に関連させて図示及び説明してきたが、本明細書及び添付された図面の理解に基づいて、当業者が同等な変更及び修正に想至し得ることは理解されるであろう。特に、上述した構成要素（アセンブリー、デバイス、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た用語（「手段」に対する参照を含む）は、特に明示されない限り、ここに示された本発明の例示的な実施形態において特定の機能を実行する上述した構成要素のその機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意の構成要素に、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、相当するものである。この点に関して、本発明は、本発明の様々な方法のステップを実行するためのコンピュータにより実行可能な指令を有するコンピュータで読み取り可能な媒体を含むものである。
【００５１】
加えて、本発明の特定の特徴がいくつかの態様のうちの１つのみに関連して開示された場合であっても、所定の又は特定の用途のために望ましくかつ有利であるように、そのような特徴を他の態様の１つ又はそれ以上の特徴と組み合わせることもできる。さらに、「含む（include）」、「含んでいる（including）」、「有する（have）」、「有している（having）」という用語は、及びそれらの変化形が発明の詳細な説明又は請求項で使用されている範囲に関して、これらの用語が、用語「含んでいる（comprising）」と同様な意味で包含的なものであることが意図されている。また、本明細書において、「例示的な（exemplary）」という用語は、単に一例であることを意味するものであり、模範的なものであることを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明に係るイオンビーム注入システムを示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すイオンビーム注入システムの選択された構成要素及び走査型又はリボン型イオンビームを示す上面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示す注入システムの選択された構成要素及びイオンビームによって走査される領域をイオンビーム経路側から示した図ある。
【図４】図４は、本発明に係る例示的なイオンビーム注入システムにおける最終エネルギーフィルターの選択された構成要素を示す透視図である。
【図５Ａ】本発明に係るイオンビーム注入システムにおけるイオンビーム経路、及び、ファラデーカップのいくつかの可能な配置を概念的に示す上面図である。
【図５Ｂ】本発明に係るイオンビーム注入システムにおけるイオンビーム経路、及び、ファラデーカップのいくつかの可能な配置を概念的に示す右側面図である。
【図６】本発明に係る例示的なイオンビーム注入システムにおける最終エネルギーベンドを備えたイオンビーム経路、ＡＥＦシステムの構成要素、及び、エンドステーションを簡略化して示す右側面図である。
【図７】図１〜図６に示すイオンビーム注入システムで使用するために好適なＡＥＦシステムの例を示す簡略化された右側面図である。
【図１】
2008546160.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2008546160.tif 000012
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