(57)【要約】  イオンビームのプロファイルを測定する方法と装置が提供される。この装置は、各々がイオンビームの入射されたイオンに応答して検知信号を生成するビーム電流検出器のアレイと、イオンビームに関する移動経路に沿ってビーム電流検出器のアレイが移動するように構成される移動機構と、移動経路に沿って複数の位置でビーム電流検出器によって生成される検知信号を取得し、取得した検知信号がイオンビームの二次元プロファイルを表わすように構成されるコントローラとを具える。
2008519414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームのプロファイルを測定する装置であって、
各々が前記イオンビームの入射されたイオンに応答して検知信号を生成するビーム電流検出器のアレイと、
前記イオンビームに関する移動経路に沿って前記ビーム電流検出器のアレイが移動するように構成される移動機構と、
前記移動経路に沿って複数の位置で前記ビーム電流検出器によって生成される検知信号を取得し、ように構成されるコントローラとを具え、
取得した検知信号がイオンビームの二次元プロファイルを表す装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記コントローラが、前記移動経路に沿った前記ビーム電流検出器のアレイの移動を制御するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記移動機構が、前記ビーム電流検出器のアレイを前記移動経路に沿った不連続なステップで移動させるように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記移動機構が、ビーム電流検出器の列を移動経路に沿って連続的に移動させるように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記移動機構が、前記イオンビーム移動方向に対してほぼ垂直な方向に前記ビーム電流検出器のアレイを移動させるように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記ビーム電流検出器のアレイが線形アレイを具えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記ビーム電流検出器のアレイがファラデーカップのアレイ配列を具えることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記ビーム電流検出器のアレイがファラデーカップの第１および第２のサブアレイを具え、前記ファラデーカップの第１および第２のサブアレイが、移動方向において互いにずれるとともに移動方向に垂直な方向に対して互いにずれていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記コントローラが、前記移動経路に沿った複数の位置の取得した検知信号に応答して前記イオンビームの二次元プロファイルを表わすデータセットを生成するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、前記データセットの各々の要素が、測定された電流値およびそれに対応する位置を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、長さのある断面を有するリボン・イオンビームを測定するよう構成され、前記移動機構が、前記リボン・イオンビームの断面の長さに沿って前記ビーム電流検出器のアレイを移動させるように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、走査方向を有する操作されたイオンビームを測定するよう構成され、前記移動機構が、前記走査方向に沿ってビーム電流検出器のアレイを移動するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記ビーム電流検出器のアレイの移動が前記イオンビームの走査に比べて遅くしたことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、スポット・イオンビームを測定するように構成され、前記移動機構が前記スポット・イオンビームに関して前記ビーム電流検出器のアレイを移動するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、前記アレイの前記ビーム電流検出器の領域の和にほぼ等しい領域を有し、前記ビーム電流検出器のアレイと共に移動されるとともに検知信号を生成する単一のファラデーカップを更に具えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置において、前記ビーム電流検出器が、前記移動経路に対して直角の方向で前記イオンビームの連続的なストリップを検知するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置おいて、前記ビーム電流検出器が、前記移動経路に対して垂直の方向に離間していることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置において、前記ビーム電流検出器に対する電子および低エネルギーイオンの侵入を抑制するための一つ以上の抑制部材を更に有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、前記抑制部材が、前記ビーム電流検出器への電子への侵入を抑制する磁石と、前記ビーム電流検出器への低エネルギー・イオンの侵入を抑制する正にバイアスをかけられたプレートとを有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の装置において、前記抑制部材が、前記ビーム電流検出器への低エネルギー・イオンの侵入を抑制する正にバイアスをかけられたプレートと、前記ビーム電流検出器への電子の侵入を抑制する一つ以上の負にバイアスをかけられたプレートとを有することを特徴とする装置。
【請求項２１】
イオンビームを生成するように構成されたイオンビーム発生器と、
イオン注入のためのターゲットを支持するターゲット部位と、
ビーム電流検出器のアレイ、前記イオンビームに関する移動経路に沿って前記ビーム電流検出器のアレイを移動するように構成された移動装置、および前記移動経路に沿った複数の位置で前記ビーム電流検出器によって生成された検知信号を取得するように構成されたコントローラを具えるイオンビーム測定装置とを具えるイオン注入装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のイオン注入装置において、前記コントローラが、前記移動経路に沿った前記ビーム電流検出器のアレイの移動を制御するように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載のイオン注入装置において、移動装置が、前記ビーム電流検出器のアレイを移動経路に沿った不連続なステップで経て移動させるように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２４】
請求項２１に記載のイオン注入装置において、前記移動装置が、前記ビーム電流検出器のアレイを前記移動経路に沿って連続的に移動させるように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２５】
請求項２１に記載のイオン注入装置において、前記移動装置が、前記イオンビーム移動方向に対してほぼ垂直な方向にビーム電流検出器のアレイを移動させるように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２６】
請求項２１に記載のイオン注入装置において、前記ビーム電流検出器のアレイがファラデーカップの第１および第２のサブアレイを具え、前記ファラデーカップの第１および第２のサブアレイが、移動方向において互いにずれるとともに移動方向に垂直な方向に対して互いにずれていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２７】
請求項２１に記載のイオン注入装置において、前記コントローラが、前記移動経路に沿った複数の位置の取得した検知信号に応答して前記イオンビームの二次元プロファイルを表わすデータセットを生成するように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載のイオン注入装置において、前記データセットの各々の要素が、測定された電流値およびそれに対応する位置を有することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２９】
請求項21に記載のイオン注入装置において、長さのある断面を有するリボン・イオンビームを測定するよう構成され、前記移動機構が、前記リボン・イオンビームの断面の長さに沿って前記ビーム電流検出器のアレイを移動させるように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３０】
各々が前記イオンビームの入射されたイオンに応答して検知信号を生成するビーム電流検出器のアレイを設け、
前記イオンビームに関する移動経路に沿って前記ビーム電流検出器のアレイが移動し、
前記移動経路に沿って複数の位置で前記ビーム電流検出器によって生成される検知信号を取得する、イオンビームを測定する方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、前記アレイの移動によって、前記ビーム電流検出器のアレイを移動経路に沿った不連続なステップで経て移動させることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法において、前記アレイの移動によって、前記ビーム電流検出器のアレイを前記移動経路に沿って連続的に移動させることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の方法において、前記アレイの移動によって、前記イオンビーム移動方向に対してほぼ垂直な方向に前記ビーム電流検出器のアレイを移動させることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３０に記載の方法において、前記移動経路に沿った複数の位置の取得した検知信号に応答して前記イオンビームの二次元プロファイルを表わすデータセットを生成することを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、前記データセットの各々の要素が、測定された電流値およびそれに対応する位置を有することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３０に記載の方法において、前記移動経路に対して直角の方向で前記イオンビームの連続的なストリップを検知するように構成されたアレイを具える前記ビーム電流検出器のアレイを設けることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３０に記載の方法において、互いに離間したビーム電流検出器を備える前記ビーム電流検出器のアレイを設け、前記移動経路に垂直な方向のイオンビームのストリップに沿ってビーム電流値を推定するために内挿法を用いることを含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３０に記載の方法において、前記ビーム電流検出器に対する電子および低エネルギー・イオンの侵入を抑制する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、イオン注入のシステムおよび方法に関し、更に詳しくは、イオンビームの２次元プロファイルを測定するための方法および装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
イオン注入は、伝導率を変化させる不純物を半導体基板に送り込むための標準的な技術である。所望の不純物物質は、イオン源においてイオン化され、イオンは、所定のエネルギーを持つイオンビームとなるために加速され、イオンビームは、基板の表面に当てられる。ビームにエネルギーを持つイオンは、半導体材料の大部分に入り込み、所望の伝導率の領域を形成するために半導体材料の結晶格子に組み込まれる。
【０００３】
イオン注入システムは、通常、気体または固体材料を洗練されたイオンビームに変換するためのイオン源を含む。イオンビームは、望まれていないイオン種を除去するために質量分析され、所望のエネルギーに加速されて、ターゲット面に導かれる。ビームは、ビーム走査、ターゲットの移動、あるいはビーム走査とターゲットの移動との組合せによって、ターゲット領域に分布させることができる。
【０００４】
従来の手法の一つにおいては、大電流で広範囲に及ぶイオンビームの注入機は、高電流密度イオン源と、所望の種類のイオンを分離スリットを通して導く解析磁石と、その結果として生じる光線を屈折させる角度修正用磁石を有し、光線を平行にするとともにその幅の面において均一にする。リボン形のイオンビームはターゲットに到達し、ターゲットは、ターゲット上にイオンビームを分布させるためにリボン・ビームの進行方向に対して垂直方向に移動する。
【０００５】
半導体基板の表面上でのイオンの均一な注入は、大抵の用途に重要な要求である。半導体素子構造の大きさが減少し、基板径が増加するにつれて、装置製造者は大面積の表面においてイオン線量のばらつきが最小限になることを要求する。均一性は、イオン注入のために使用するイオンビームのプロファイルによってある程度決定される。ビームプロファイルは、ビーム伝達の方向に対して垂直な平面のイオンビーム強度のマップである。特に広域ビーム、例えばリボン・イオンビームの場合、ビーム電流量は、イオンビームの横断面の中で変化することがありうる。さらに、ビームプロファイルは、イオン注入の状況、例えばドーパント種、エネルギーおよび電流量、あるいは時間等によって変化することができる。したがって、イオン注入装置の性能をより良くするために、ビームプロファイルを測定し、必要ならば調整することが望ましい。
【０００６】
検出用開口部および、それに合わせて配置された環状のファラデーカップのあるマスク・プレートを含む、イオン注入のための線量計測と均一性モニタのシステム装置は、１９８８年６月１４日に出された、ＣｏｒｅｙＪｒ．氏らへの米国特許第４，７５１，３９３号において記載される。複数の固定イオンビーム探知器を含む、イオン注入のためのビーム走査制御装置は、１９８５１月１５日に出された、柴田氏らへの米国特許第４，４９４，００５号において記載される。光線内に配置される標本点の二次元の配列を含む、イオンビームの断面モニタは、Ｅ.Ｐ. ＥｅｒＮｉｓｓｅらによる、１９７５年３月のＲｅｖ.Ｓｃｉ.Ｉｎｓｔｒｕｍ.第４６巻第３号の２６６〜２６８頁に記載される。単一の低速で移動するファラデー検知器を含む、イオン注入装置内の高性能走査のための方法と装置は、１９９９年１２月２５日に出された、Ｂｅｒｒｉａｎ氏らへの米国特許第４，９８０，５６２号において記載される。全ての従来ビーム測定技術は、低解像度、不正確性および動作が遅いことなど、これらに限らない様々な欠点を一つ以上持っていた。
したがって、イオンビーム断面測定のための改良された方法と装置が必要である。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、イオンビームのプロファイルを測定する装置を提供する。装置は、各々が前記イオンビームの入射されたイオンに応答して検知信号を生成するビーム電流検出器のアレイと、前記イオンビームに関する移動経路に沿って前記ビーム電流検出器のアレイが移動するように構成される移動機構と、前記移動経路に沿って複数の位置で前記ビーム電流検出器によって生成される検知信号を取得し、ように構成されるコントローラとを具える。取得した検知信号がイオンビームの二次元プロファイルを表す。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、イオン注入装置は、イオンビームを生成するように構成されたイオンビーム発生器と、イオン注入のためのターゲットを支持するターゲット部位と、ビーム電流検出器のアレイと、イオンビーム測定装置とを具える。イオンビーム測定装置は、前記イオンビームに関する移動経路に沿って前記ビーム電流検出器のアレイを移動するように構成された移動装置、および前記移動経路に沿った複数の位置で前記ビーム電流検出器によって生成された検知信号を取得するように構成されたコントローラを具える。
【０００９】
第３の本発明の態様によれば、イオンビームを測定する方法が提供される。
その方法は、各々が前記イオンビームの入射されたイオンに応答して検知信号を生成するビーム電流検出器のアレイを設け、前記イオンビームに関する移動経路に沿って前記ビーム電流検出器のアレイが移動し、前記移動経路に沿って複数の位置で前記ビーム電流検出器によって生成される検知信号を取得する。
【００１０】
本発明をより良く理解するための図面の簡単な説明を、文書の中に本願明細書において組み込まれた添付図面を参照して行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１において、イオン注入装置の実施例のブロック図が示される。イオン源１０は、イオンを生成してイオンビーム１２を出力する。イオン源１０は、電離箱と、イオン化されるガスを含むガスボックスとを有する。ガスは、電離箱に供給され、電離箱でガスがイオン化される。このように形成されたイオンは、イオンビーム１２を形成するために、電離箱から抽出される。イオンビーム１２は、分解磁石３２のポールの間に向かう。第１の電源１４は、イオン源１０の抽出電極に接続し、第１の正の電圧Ｖ０を提供する。第１の電圧Ｖ０は、例えば約０．２ｋｖから８０ｋｖまで調節可能となりうる。このように、イオン源１０からのイオンは、第１の電圧Ｖ０によって約０．２〜８０ｋｖのエネルギーに加速される。
【００１２】
イオンビーム１２は、抑制電極２０および接地電極２２を通過して質量分析器３０に向かう。質量分析器３０は、分解磁石３２と、分析スリット３６を有するマスキング電極３４とを有する。分解磁石３２は、イオンビーム１２内のイオンを偏向させ、所望の種類のイオンは、分析スリット３６を通り抜け、所望の種類ではないイオンは、分析スリット３６を通過せずにマスキング電極３４によってブロックされるようにする。実施例において、分解磁石３２は、対象種類のイオンを９０度偏向させる。
【００１３】
所望の種類のイオンは、分析スリット３６を通り抜け、質量分析器３０の下流に配置される第１の減速段５０に至る。減速段５０は、上流電極５２、抑制電極５４および下流電極５６を有する。イオンビームのイオンは、減速段５０によって減速することができ、その後、角度修正用磁石６０を通過することができる。角度修正用磁石６０は、所望の種類のイオンを偏向させ、イオンビームを、発散イオンビームからほぼ平行なイオン軌道を有するリボン・イオンビーム６２へと変える。実施例において、角度修正用磁石６０は、対象種類のイオンを７０度偏向させる。
【００１４】
終端局７０は、例えば基板７２のような一つ以上の半導体基板をリボン・イオンビーム６２の経路中で支持し、所望の種類のイオンが半導体基板に注入されるようにする。終端局７０は、冷やされた静電気プラテンと、基板７２をリボン・イオンビーム６２の断面の長さ方向に垂直に移動するためのスキャナ（図示せず）とを有し、イオンを基板７２の表面に分布させるようにする。リボン・イオンビームは、少なくとも基板７２と同じくらいの幅の可能性がある。
【００１５】
イオン注入装置は、角度修正用磁石６０の下流に配置される第２の減速段８０を有する。減速段８０は、上流電極８２、抑制電極８４および下流電極８６を有する。
【００１６】
イオン注入装置は、当業者に既知の追加の構成要素を有する。例えば、終端局７０は、典型的には、基板をイオン注入装置に導入するとともにイオン注入後に基板を取り除くオートメーション化した基板処理装置を有する。また、終端局７０は、線量計測システム、電子銃および他の周知の構成要素を有してもよい。当然のことながら、イオンビームによって横断される全ての経路が、イオン注入の間真空になる。
【００１７】
図１のイオン注入装置は、いくつかのモードのうちの一つで操作することができる。ドリフトモードとして知られているような第１の操作モードにおいて、減速段５０および８０は接地し、イオンビーム１２は、イオン源１０から発生した後、決められた最終的な光線エネルギーでビーム経路を移動する。促進されたドリフトモードとして知られている第２の操作モードにおいて、イオンビーム１２は、質量分析器３０を通過する前に電極２２で中間エネルギーにまで加速され、その後、第１の減速段５０において最終的な光線エネルギーにまで減速される。二重減速モードとして知られている第３の操作モードにおいて、イオンビームは、質量分析器３０を通過する前に電極２２で中間エネルギーにまで加速され、第１の減速段５０において第２の中間エネルギーにまで減速し、角度修正用磁石を通過し、その後、第２の減速段８０によって最終的な光線エネルギーに減速される。第４の操作モードは、ビームが第２の減速段８０まで中間エネルギーで移動され、第１の減速段５０のギャップは、分路によって操作される。イオンビームを、より高いエネルギーでビーム経路の一部を移動させることによって、所与の最終的な光線エネルギーに対して、空間電荷の広がりを、ドリフトモードに比べて減少することができる。
【００１８】
本発明の態様によれば、終端局７０は、図１に示すようにイオンビームプロファイラ１００を有する。本発明の実施例によるイオンビームプロファイラ１００のブロック図は、図２に示される。イオンビームプロファイラ１００は、典型的にはイオンビーム移動方向に直交する面にあり、イオンビーム６２の断面のプロファイルを取得するように構成される。ビーム移動方向は、図２の面に直交する。典型的には、基板７２の面またはそれに近接するイオンビームプロファイルが、関心の対象となる。しかしながら、イオンビーム観測記録装置１００は、あらゆる所望の面でイオンビームプロファイルを取得することができる。
【００１９】
イオンビームプロファイラは、ビーム電流密度の２次元マップの形態でビームプロファイルを取得するために、イオンビームの横断面上の逐次の領域のビーム電流値を測定する。２次元マップを、Ｘ−Ｙ画素アレイとして構成することができ、画素アレイの各々は、ビーム断面の増加領域のビーム電流密度の計測値を有する。画素値を、後述するように測定することができる。ビーム電流密度の２次元マップは、イオンビームプロファイルが仕様の範囲内であることを確認するために利用することができる。ビームプロファイルが仕様の範囲内でない場合、ビームプロファイルを調整することができ、更新されたビームプロファイルを、調整を確認するために取得することができる。２次元ビームプロファイルの他の使用を、本発明の範囲内で考えることができる。
【００２０】
図２を参照すると、イオンビームプロファイラ１００は、ビーム検知アッセンブリ１１０、移動機構１１２およびコントローラ１１４を有する。イオンビームプロファイラ１００は、イオンビーム６２の２次元プロファイルを測定するよう構成される。後述するように、イオンビームプロファイラは、任意の断面形状およびサイズを有するイオンビームを測定するように構成されうる。
【００２１】
ビーム検知アッセンブリ１１０は、フレームあるいはハウジング１２６に装着されるビーム電流検出器１２４のアレイ１２２を有する。ビーム電流検出器１２４は、遮断されたイオンビームに応答して電気信号を生じるファラデーカップであってもよい。周知のように、検知信号の大きさは、遮断されたイオンビーム電流の関数である。各々のビーム電流検出器を、イオンビームに面する開口を有するカップ形状導体とすることができる。開口のサイズは、ビーム電流検出器によってサンプリングされるイオンビームの領域を決定する。
【００２２】
図２の実施例において、配列１２２は、Ｙ方向に沿って等間隔に設置されるビーム電流検出器１２４の線形アレイである。後述するように、他のアレイ形態を本発明の範囲内で利用することができる。
【００２３】
ビーム検知アッセンブリ１１０は、イオンビーム６２の全ての断面をカバーするために、移動装置１１２によってＸ方向の移動経路１４０に沿って移動させられる。ビーム検知アッセンブリ１１０が移動経路１４０に沿って移動させられるので、ビーム電流測定値は各々のビーム電流センサ１２４から取得される。ビーム電流測定値を、ビーム検知アッセンブリ１１０が移動するときに取得することができ、ステップ状の移動の場合にはビーム検知アッセンブリ１１０が移動経路１４０に沿って停止するときに取得することができる。ビーム電流測定器１２４によって発生する検知信号は、連続的に測定されることができ、または所望の間隔でサンプリングすることができる。電流測定結果は、メモリ１３０への記録およびホストコンピューターへの伝達の双方又はいずれか一方のためにコントローラ１１４に供給される。ビーム検知アッセンブリ１１０がイオンビーム６２を横切って移動するので、電流測定結果のセットは、イオンビーム６２のビーム電流密度の２次元マップを表す。電流測定結果のセットは、イオンビームプロファイルの表示またはプリントアウトを生成するために用いてもよい。
【００２４】
イオンビームプロファイラ１００のパラメータは、ビーム電流量や断面の大きさおよび形状のようなイオンビーム６２の特徴と、所望の解像度および測定速度とに依存する。アレイ１２２がＹ方向に沿ったビーム電流検出器１２４を有する図２の実施例において、アレイ１２２の長さを、少なくともイオンビーム６２の予想される最大の高さと同じ大きさにする必要がある。ビーム検知アッセンブリ１１０の経路１４０の長さを、少なくともイオンビーム６２の予想される最大の幅と同じ大きさにする必要がある。アレイ１２２のビーム電流検出器１２４の寸法は、ビームプロファイルの所望される解像度と、条件にあった信号レベルを表示するための能力に依存する。個々のビーム電流検出器１２４は、イオンビーム全体の連続的なプロファイルを提供するために、隣接している領域を検出することができる。
【００２５】
移動経路１４０に沿ったビーム検知アッセンブリ１１０の平行移動は、連続的または離散的なステップであってもよい。ある実施例において、ビーム検知アッセンブリ１１０は、ビーム電流検出器１２４の開口部の幅の半分の長さずつ移動する。この実施例では、イオンビームプロファイラ１００は、それぞれが測定された電流値を有する画素の行と列を有する二次元のビームプロファイルを取得する。ビーム電流検出器１２４のアレイ１２２は画素の列を決定し、画素の行は、各々のビーム電流検出器１２４が移動経路１４０に沿って移動されることで決定される。
【００２６】
移動機構１１２は、例えばラックピニオン駆動機構を利用することができる。他の適切な移動機構には、ボールねじ、リニアーモータおよび空気ピストン等がある。
【００２７】
図２に示されるように、コントローラ１１４は、移動経路１４０に沿ったビーム検知アッセンブリ１１０の移動を制御するために、移動機構１１２に位置制御信号を出力することができる。例えば、コントローラ１１４は、ビーム検知アッセンブリ１１０をイオンビーム６２を横切るようステップ状に移動するとともに各々の位置でビーム電流検出器１２４の各々によって検出されるビーム電流量を記録するために移動機構１１２を制御することができる。測定された電流値およびそれに対応する位置は、２次元のイオンビームプロファイルを表すデータセットを形成する。データセットは、メモリ１３０への保存及びホストコンピューターへの伝達の双方あるいはいずれか一方が可能である。
【００２８】
図２の実施例においては、ビーム検知アッセンブリ１１０は、Ｙ方向に沿って配置されるビーム電流検出器１２４を有し、ビーム検知アッセンブリ１１０は、Ｘ方向に移動する。他の実施態様においては、ビーム電流検出器１２４をＸ方向に沿って配置することができ、ビーム検知アッセンブリを、Ｙ方向に沿って移動することができる。さらに、ビーム検知アッセンブリ１１０が、必ずしもＸ方向またはＹ方向に整列させられるというわけではない。
【００２９】
本発明の実施例によるビーム検知アッセンブリの実施態様は、図３および４に示される。図３および４の実施例において、ビーム検知アッセンブリ２１０は、ハウジング２２６、ビーム電流検出器２２４のアレイ２２２および単一の細長いビーム電流検出器２２８を有する。アレイ２２２は、ビーム電流検出器２２４の第１のサブアレイ２５０およびビーム電流検出器２２４の第２のサブアレイ２５２を有する。第１及び第２のサブアレイ２５０と２５２はそれぞれ、ビーム電流検出器の線状アレイを有し、サブアレイ２５２のビーム電流検出器は、第１のサブアレイ２５０のそれに対してオフセットＯＹの分だけずれている。このアレイ形態は、連続的なストリップのイオンビーム６２に沿ったイオンビームの測定ができるようにする。
【００３０】
図４に示されるように、ビーム電流検出器２２４および２２８は、ハウジング２２６に装着される。ハウジング２２６は、それぞれのビーム電流検出器によって検出されるイオンビーム６２の増加領域を決定する開口部２６２および２６４を有するカバー２６０によって囲まれる。特に、開口部２６２は、ビーム電流検出器２２４によって検出される領域を定め、開口部２６４は、ビーム電流検出器２２８によって検出される領域を定める長形スロットである。
【００３１】
特に、低いイオンビーム流を測定するとき、２次元ビームプロファイルの取得の困難性の一つは、イオンビームによる電流のみが測定されることを保証することである。プロファイラは、周囲のガスへのイオンビームの衝突および基板上の帯電を消すために使用する電子銃からの導入によって発生する電子及び低エネルギー・イオンも存在するイオン注入機の領域で作動する。電子銃を、ビーム経路におけるプロファイラの上流側に直接配置することができる。ビームプロファイラは、ビーム電流検出器に電子および低エネルギー・イオンの侵入を抑制するための抑制部材を備えうる。
【００３２】
ビーム検知アッセンブリは、低エネルギー電子がビームイオンとともにビーム電流検出器に入りまたは一度イオンが入った後に電子がビーム電流検出器から出て行くことを阻止するための磁石を有することができる。再び図４を参照すると、ビーム検知アッセンブリ２１０は、ビーム電流検出器２２４および２２８の対向側に配置される磁石２７０、２７２、２７４および２７６を有することができる。図４の実施例において、磁石２７０、２７２、２７４および２７６は、それぞれのＳ・Ｎ極が互いに向かい合って電流検出器２２４および２２８の入射部口に双極子磁場を作るように配置することができる。これらの磁石は、ビーム移動方向に直交するとともに大きさが約５００〜６００ガウスである磁場をそれぞれのビーム電流検出器の中央に生じるように選択される。当然のことながら、これらのパラメータはほんの一例として与えられており、本発明の範囲を制限するものではない。
【００３３】
ビーム検知アッセンブリ２１０は、低エネルギーイオン、特に、電子銃によって発生する低エネルギーイオンがビームイオンとともにビーム電流検出器に入るとともにイオンビーム電流の一部として測定されることを阻止するためにビーム電流検出器の前に配置された正にバイアスがかけられたプレート２８０を有することができる。例えば、プレート２８０は、約＋２０ボルトの電圧でバイアスをかけることができる。
【００３４】
電子および低エネルギー・イオン抑制のための抑制部材を有するビーム電流検出器の他の実施例は、図５に示される。ビーム電流検出器２８４を、ファラデーカップとして構成することができる。電子および低エネルギー・イオンは、接地板２８６、負の抑制金属板２８８、正の抑制金属板２９０および負の抑制金属板２９２を有する装置によって抑制される。図５の実施例において、接地板２８６は接地しており、負の抑制金属板２８８と２９２は、−２００ボルトでバイアスされており、一方、正の抑制金属板２９０は、＋４００ボルトでバイアスされる。正の抑制金属板２９０は、低エネルギー・イオンがビーム電流検出器に入るのを防止し、ビーム経路中の電子がファラデーカップに出入りするのを防止する、負にバイアスがかけられたプレートによって、ビーム経路やビーム電流検出器から隔てられる。抑制磁石がない場合、正にバイアスがかけられたプレートのみが低エネルギー・イオンがファラデーカップに入るのを防止するが、同時に電子流を歪めることになる。
【００３５】
図３および４の実施例において、ビーム電流検出器２２４の各々は、高さＨおよび幅Ｗを有し、隣接したビーム電流検出器は、Ｙ方向に高さＨに等しい間隔ＳＹだけ離れている。サブアレイ２５０及び２５２は、Ｘ方向に間隔ＳＸだけ間隔を置いて離間されている。ビーム電流検出器の間隔を空けた二つのサブアレイの配置は、単一の線形アレイに個々のビーム電流センサが配置されたときの壁の厚さから生じる測定のあらゆるギャップを回避する。イオンビーム６２の連続的なストリップに沿ったビーム電流測定は、ある特定のＸ位置におけるサブアレイ２５２による第一の測定と、ビーム検知アッセンブリ２１０のＸ方向における幅Ｗと間隔ＳＸとの和に等しい距離だけの移動と、サブアレイ２５０による同じＸ位置における第２の測定とを含む。２つの測定値は結合され、特定のＸ位置における連続的なストリップに沿ったイオンビームプロファイルを提供する。実際には、測定値は、異なるＸ位置においてサブアレイ２５０および２５２によって同時に取得され、ビーム検知アッセンブリ２１０は、完全なデータのセットを提供するためにＸ方向に移動される。得られた電流の値は、ＸおよびＹ方向の隣接するデータ値を提供するために適切に処理される。このように、同じＸ位置においてサブアレイ２５０および２５２によって得られる電流値は、プロファイルデータセットの一段分を提供するために結合される。ビーム検知アッセンブリは、ビーム電流検出器の単一のアレイまたはビーム電流検出器の二つ以上のサブアレイを有することができる。
【００３６】
一実施例において、各々のビーム電流検出器２２４は、６mm（ミリメータ）の高さＨおよび６mmの幅Ｗを有し、各々の列の検出器間の間隔ＳＹは６mmである。サブアレイ２５０および２５２のオフセットＯＹは６mmであり、サブアレイ２５０および２５２間の間隔ＳＸは１２mmである。例えば、ビーム検知アッセンブリ２１０を、３mmきざみでＸ方向に沿って移動させることができる。この実施例において、各々のサブアレイ２５０および２５２は、１４４mmの総測定高さに対して１２個のビーム電流検出器を有することができる。ビーム電流検出器２２４の高さＨおよび幅Ｗは、関心のあるアプリケーションにおいて受け入れられる信号レベルを収集するとともに所望の解像度を提供するよう選択される。移動経路１４０の長さを、イオンビーム６０の幅以上にすることができ、一実施例では４００mmである。この例では、二次元のイオンビームプロファイルを２秒で取得することができる。当然ながら、これらのパラメータは例として与えられており、本発明の範囲に関して制限するものではない。
【００３７】
ビーム電流検出器２２８を、アレイ２２２のビーム電流検出器２２４の総面積に等しい面積を有する単一ビーム電流検出器として構成することができる。より詳しく言えば、ビーム電流検出器２２８は、ビーム電流検出器２２４の幅Ｗに等しい幅Ｖを有することができ、Ｙ方向に沿ってアレイ２２２の長さに等しい長さを有することができる。ビーム電流検出器２２８は、アレイ２２２の検出器２２４の動作を確認するために用いてもよい。特定のＸ位置でビーム電流検出器２２８により測定されるビーム電流は、同じＸ位置でサブアレイ２５０および２５２により測定される全電流に等しくなるべきである。ビーム電流検出器２２８は、各々のＸ位置において、ビーム電流密度のＹ方向に沿ったばらつきを平均し、単一の測定された電流値を与える。このように、ビーム電流検出器２２８は、一次元のビームプロファイルを提供する。
【００３８】
図３および４の実施例は、イオンビームの連続的なストリップを測定する二つのサブアレイを有する。他の実施態様において、ビーム電流検出器は、Ｙ方向に沿って間隔を置かれ、検出器間のビーム電流を推定するために内挿法が用いられる。図２に示される既に説明されたアレイ１２２は、間隔を置いたビーム電流検出器１２４の実施例である。他の実施例において、ビーム電流検出器は、重なり合う測定領域を有する。
【００３９】
種々のイオンビームを、ここに図示されて説明されるイオンビームプロファイラによってプロファイルすることができる。図６を参照すると、リボン・イオンビーム３００は、典型的には、ビーム高さＢＨおよびビーム幅ＢＷによって特徴づけられる細長い断面を有する。Ｙ方向のビーム検出器のアレイの長さは、ビーム高さＢＨ以上になるように選択され、Ｘ方向の平行移動経路１４０の長さは、ビーム幅ＢＷ以上になるように選択される。イオンビーム断面の長さに沿ってビーム検知アッセンブリを移動することが典型的には最も実際的である。しかしながら、本発明はこの点に関しては制限されない。それ故、例えば、リボン・イオンビーム３００のプロファイルを取得するために、水平方向のビーム電流検出器のアレイを垂直方向に移動することもできる。
【００４０】
図７を参照すると、本発明のイオンビームプロファイラを、走査されたイオンビームのプロファイルを取得するために利用することができる。図７において、イオンビーム３１０は、走査パターン３１６を提供するために走査方向３１４に沿って走査される。イオンビームプロファイラを、走査方向３１４に沿って走査パターン３１６のプロファイルを取得するために利用することができる。図７の実施例において、ビーム検知アッセンブリは、走査方向３１４に沿って移動され、移動経路は、走査パターン３１６の幅以上の長さを有する。ビーム検知アッセンブリの移動速度は、イオンビーム３１０が移動経路に沿った各々の位置での少なくとも一回の測定を確実に行うために、ビーム走査速度に比べて低い。
【００４１】
スポット・イオンビーム３２０は、図８に示される。スポット・イオンビーム３２０のプロファイルを取得するために、ビーム電流検出器のアレイの高さおよび移動経路の長さは両方とも、イオンビーム３２０の予想される最大の直径以上である。当然のことながら、スポット・イオンビーム３２０は円形断面を必ずしも有するというわけではなく、一般に不規則な断面形状を有する。
【００４２】
あらゆるビームタイプに対して、ビーム電流検出器のアレイの長さと移動経路の長さは、好適には、異常なイオンビーム状態に順応するためにさ偉大の予測さえるビーム寸法または走査パターンの長さよりも幾分大きい。ビーム電流検出器のアレイは、個々のビーム電流検出器の所望の形態を有することができ、Ｘ方向、Ｙ方向、あるいは任意の方向に移動させることができる。
【００４３】
本発明の少なくとも一つの実施の形態の複数の態様を説明したが、種々の変更、変形および向上が容易に行われることは、当業者に明らかである。そのような変更、変形及び向上は、この開示の一部であるとともに本発明の範囲内にある。したがって、前述の説明および図面は、単なる実施例である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、イオン注入装置の実施例の簡略回路図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に従ってイオンビームの２次元プロファイルを測定する装置の概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に従う光線検知アッセンブリの正面図である。
【図４】図４は、図３の４−４のラインに沿った光線検知アッセンブリの断面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施例に従う抑制電極を有するビーム電流検出器の簡易断面図である。
【図６】図６は、リボン・イオンビームの断面を図示する。
【図７】図７は、走査されたイオンビームの断面を図示する。
【図８】図８は、スポット・イオンビームの断面を図示する。
【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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