(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電レンズにおいて荷電粒子ビームの偏向を制御する方法であって、
未調整位置に設けられる複数の電極を有する対称静電レンズ構造を構築する段階と、
前記対称静電レンズ構造の中心線に対して対称な場を形成する一群の未調整電圧に対応する対称電界を計算する段階と、
前記対称静電レンズ構造の前記中心線に対して非対称である調整済み位置に前記複数の電極を配置する段階と、
前記複数の電極のための一群の調整済み電圧を取得する段階と、
前記荷電粒子ビームが通過する際に、前記一群の調整済み電圧を非対称レンズ構造に印加する段階と
を備え、
前記一群の調整済み電圧は、前記非対称である調整済み位置における前記対称電界の一群の電位に対応する、方法。
【請求項２】
前記静電レンズは、減速レンズを構成しており、
前記一群の調整済み電圧は、前記荷電粒子ビームについて必要な減速を行う請求項１に記載の方法。
【請求項３】
静電レンズにおいて荷電粒子ビームの偏向を制御する方法であって、
複数の上側電極および複数の下側電極を備える対称構造について一群の上側電極位置および一群の未変更の下側電極位置を取得する段階を備え、
前記対称構造は、第１の一群の下側電極電圧を含む第１の一群の電圧が前記複数の上側電極および前記複数の下側電極に印加されると、第１の偏向角で、前記対称構造の中心線を規定している第１の経路に沿って、前記荷電粒子ビームを誘導する第１の偏向場を生成し、
前記方法はさらに、
前記対称構造の前記中心線により近い変更済み位置に前記複数の下側電極を配置する段階を備え、
前記第１の一群の電圧が前記複数の上側電極および前記複数の下側電極に印加されると、前記荷電粒子ビームは前記第１の偏向角よりも大きい増加偏向角を規定し、
前記方法はさらに、
前記複数の下側電極について一群の減少電圧を推定する段階を備え、
前記一群の減少電圧は、前記増加偏向角未満の減少偏向角で前記荷電粒子ビームを誘導し、
前記方法はさらに、
前記荷電粒子ビームが通過する際に、前記一群の減少電圧を、前記対称構造の前記中心線に対して非対称な非対称レンズ構造の前記複数の下側電極に印加する段階を備え、
通過している前記荷電粒子ビームが前記減少偏向角で偏向され、前記一群の減少電圧は前記第１の一群の下側電極電圧未満である、方法。
【請求項４】
前記一群の減少電圧は、前記荷電粒子ビームについて、前記第１の一群の電圧が生成する偏向係数ＦＨｄｅｆｌよりも低い偏向係数ＦＬｄｅｆｌを生成する請求項３に記載する方法。
【請求項５】
前記一群の減少電圧が前記複数の下側電極に印加されると、前記荷電粒子ビームは、処理ウェハを、前記処理ウェハの中央部分で横切る請求項３または４に記載する方法。
【請求項６】
前記対称構造の中心線により近い変更済み位置に前記複数の下側電極を配置する段階は、
前記複数の下側電極の少なくとも一部の位置を移動させるメカニズムを持つ前記静電レンズを用意する段階と、
前記複数の下側電極の前記少なくとも一部を前記一群の未変更の下側電極位置から前記変更済み位置へと移動させる段階と
を有する、請求項３から５のいずれか一項に記載する方法。
【請求項７】
荷電粒子ビームを制御する非対称静電レンズシステムであって、
前記荷電粒子ビームが通過する入射開口と、
前記荷電粒子ビームが通過する出射開口と、
複数の上側電極と、
複数の下側電極と
を備え、
前記複数の上側電極および前記複数の下側電極は、前記荷電粒子ビームが通過する空間を画定するように配置されており、
前記複数の上側電極および前記複数の下側電極は、公称偏向角で前記荷電粒子ビームを偏向するべく、一群の電圧を受け取り、
前記複数の下側電極のうち少なくとも一部は、複数の電極位置の間を移動する非対称静電レンズシステム。
【請求項８】
前記複数の下側電極のうち前記少なくとも一部は、駆動シャーシ上に配設される請求項７に記載の非対称静電レンズシステム。
【請求項９】
前記複数の下側電極のうち前記少なくとも一部のうち１以上は、複数の電極位置の間で回転する回転可能なカムを含む請求項７に記載の非対称静電レンズシステム。
【請求項１０】
前記複数の下側電極のうち少なくとも一部は、他の下側電極からは独立して、複数の電極位置の間で移動する請求項７から９のいずれか一項に記載の非対称静電レンズシステム。
【請求項１１】
機械可読格納媒体と、
前記一群の調整済み電圧を前記複数の下側電極に印加する一群の電源に信号を送信するコントローラと
をさらに備え、
前記機械可読格納媒体には、
前記一群の非対称位置と、
前記複数の上側電極および前記複数の下側電極の対称構造に印加される場合、前記荷電粒子ビームを前記公称偏向角で誘導する前記複数の上側電極および前記複数の下側電極についての一群の未調整電圧と、
コンピュータプログラムコードと
が符号化されており、
前記複数の上側電極および前記複数の下側電極は、前記荷電粒子ビームから等しい位置に離間されており、
前記コンピュータプログラムコードがプロセッサによって実行されると、前記プロセッサは、
前記一群の未調整電圧を前記対称構造に印加することで生成される対称電界を計算する段階と、
前記複数の下側電極について一群の調整済み電圧を計算する段階と
を備える方法を実行し、
前記一群の調整済み電圧は、前記一群の非対称位置における前記対称電界の一群の電位に対応する、請求項７から１０のいずれか一項に記載の非対称静電レンズシステム。
【請求項１２】
減速レンズを構成している請求項７から１１のいずれか一項に記載の非対称静電レンズシステム。
【請求項１３】
約２０ｋｅＶより高い初期エネルギーを持つイオンビームを、約１ｋｅＶから２０ｋｅＶの最終エネルギーまで減速し、
前記非対称静電レンズシステムは、対称構造と同等の集束および偏向を前記イオンビームに発生させる請求項１２に記載の非対称静電レンズシステム。
【請求項１４】
前記一群の下側電極は、前記公称偏向角で前記荷電粒子ビームを偏向させる一群の第１の位置から、前記非対称静電レンズシステムの中心により近い一群の変更済み位置へと調整され、
前記荷電粒子ビームの偏向角は、前記一群の下側電極が前記変更済み位置に設けられる場合に前記公称偏向角より大きくなる、請求項７から１３のいずれか一項に記載の非対称静電レンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体構造を形成するために用いられるイオン注入処理分野に関する。本発明は特に、グレーデッド静電レンズ内で荷電粒子ビームの偏向を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入装置は、材料の導電率を選択的に変化させるために半導体製造で広く利用されている。通常のイオン注入装置では、イオン源で生成されたイオンが、１以上の分析マグネットおよび複数の電極を含む一連のイオンビームライン素子を介して方向付けられる。分析マグネットは、所望のイオン種を選択して、望ましくないエネルギーを持つイオンおよび汚染種をフィルタリングで除き、ターゲットウェハでのイオンビーム品質を調整する。適切な形状の電極で、イオンビームの形状およびエネルギーを修正するとしてよい。
【０００３】
図１は、イオン源１０２、引出電極１０４、９０度の分析マグネット１０６、第１の減速（Ｄ１）ステージ１０８、７０度の分析マグネット１１０、および、第２の減速（Ｄ２）ステージ１１２を備える従来のイオン注入装置１００を示す図である。Ｄ１およびＤ２の減速ステージ（「減速レンズ」としても知られている）はそれぞれ、イオンビームを通過させる開口が画定されている複数の電極で構成されている。これらの複数の電極に印加する電圧電位の組み合わせを変化させることで、Ｄ１およびＤ２の減速レンズはイオンエネルギーを操作して、イオンビームが所望のエネルギーでターゲットウェハに衝突するようにする。
【０００４】
上述したＤ１またはＤ２の減速レンズは通常、静電三極管（または四極管）減速レンズである。図２は、従来の静電三極管減速レンズ２００を示す斜視図である。静電三極管減速レンズ２００は、入口電極群２０２（「ターミナル電極」とも呼ぶ）、サプレッション電極群２０４（「集束電極」とも呼ぶ）、および、出口電極群２０６（「グラウンド電極」とも呼ぶが、必ずしもグラウンドに接続されている必要はない）の３つの電極群を備える。従来の静電四極管減速レンズは、四極管レンズはさらに、サプレッション電極群２０４と出口電極群２０６との間に、別のサプレッション電極群（または集束電極群）を備えること以外、静電三極管減速レンズ２００と同様である。静電三極管減速レンズ２００において、各電極群は、イオンビーム２０を（例えば、イオンビーム方向に沿った＋ｚ方向に）通過させるための空間／間隙を備えるとしてよい。図２に示すように、各電極群は、２つの導電体が互いに電気的に結合されて同じ電圧電位を共有するとしてよい。これに代えて、各電極群は、イオンビーム２０を通過させるための開口を持つ一体構造であってよい。このように、各電極群は実質的に、一の電圧電位を持つ一の電極である。説明の便宜上、本明細書において各電極群は単数形で記載する。つまり、入口電極群２０２は、「入口電極２０２」と呼び、サプレッション電極群２０４は、「サプレッション電極２０４」と呼び、出口電極群２０６は「出口電極２０６」と呼ばれる。
【０００５】
動作について説明すると、入口電極２０２、サプレッション電極２０４および出口電極２０６は、別箇にバイアスが印加されるので、イオンビーム２０のエネルギーおよび／または形状は以下のように操作される。イオンビーム２０は、入口電極２０２を通って静電三極管減速レンズ２００に入り、最初のエネルギーは、例えば、１０ｋｅＶから２０ｋｅＶであるとしてよい。イオンビーム２０に含まれるイオンは、入口電極２０２とサプレッション電極２０４との間で加速されるとしてよい。イオンビーム２０は、サプレッション電極２０４に到達する時点で、例えば、約３０ｋｅＶ以上のエネルギーを持つとしてよい。サプレッション電極２０４と出口電極２０６との間において、イオンビーム２０に含まれるイオンは通常、ターゲットウェハのイオン注入に利用されるエネルギーに近いエネルギーまで減速されるとしてよい。一例を挙げると、イオンビーム２０は、静電三極管減速レンズ２００を出る際には、エネルギーが約３ｋｅＶから５ｋｅＶ以下であるとしてよい。
【０００６】
静電三極管減速レンズ２００においてイオンエネルギーが大きく変化すると、イオンビーム２０の形状に大きな影響が出るとしてよい。例えば、減速レンズ２００は、エネルギーを持つ中性粒子をフィルタリングするために共局在偏向を実現するように構成されており、偏向角およびイオンビーム集束の制御に関する課題に直面する場合がある。イオンビーム２０の偏向を制御するために必要な電圧は、イオンビームのエネルギーに応じて決まるが（例えば、入射時および出射時の両方）、イオンビーム２０の集束を制御するための電圧は、さまざまな電流および高さのイオンビームに対応するべく変化させるとしてよい。このため、イオンビーム２０のサイズ（集束）の調整は、イオンビーム２０の位置が変化し続ける場合には容易に実現可能ではないので、イオンビーム２０の調整が困難になる場合がある。従来のシステムおよび方法は、共局在偏向減速レンズにおいて、イオンビームの集束および／または偏向を別箇に制御する解決方法を提供しない。
【０００７】
さらに、所望の偏向角度で高パービアンスイオンビームの偏向を行う減速レンズシステムにおいて、同時に、高パービアンスイオンビームを集束させることが望ましいとしてよい。高パービアンスイオンビームの場合に、公知の減速レンズシステムを用いて十分な集束を実現するためには、非現実的なまでに高い電極電圧を絶縁破壊の危険性があるにもかかわらず用いる必要があるとしてよい。このため、電極に印加可能な最大電圧によって性能が制限されてしまう可能性があるので、イオンビームに印加可能な場の最大強度が、所望の集束／偏向場強度を実現するには不十分な値に制限されてしまう。上記を鑑みることで、現在のイオン注入技術には大きな問題および欠点があると理解されたい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、荷電粒子ビームの偏向を制御する方法を含む。当該方法は、荷電粒子ビームの中心線軌跡に対して対称である場を形成する未調整電圧が印加される、荷電粒子ビームの中心線軌跡に対して対称である未調整位置に設けられる複数の電極を有する対称静電レンズ構造を構築する段階を備える。当該方法はさらに、一群の未調整電圧に対応する対称電界を計算する段階を備える。当該方法はさらに、中心線軌跡に対して非対称である調整済み位置に複数の電極を配置する段階と、複数の電極のための一群の調整済み電圧を取得する段階とを備え、一群の調整済み電圧は、非対称な調整済み位置における対称電界の一群の電位に対応する。一群の調整済み電圧は、荷電粒子ビームが通過すると、非対称レンズ構成に印加される。
【０００９】
本発明の別の実施形態によると、静電レンズにおいて荷電粒子ビームの偏向を制御する方法が提供される。当該方法は、複数の上側電極および複数の下側電極を備える対称構造について一群の上側電極位置および一群の未変更の下側電極位置を取得する段階を備え、対称構造は、第１の一群の下側電極電圧を含む第１の一群の電圧が上側電極および下側電極に印加されると、第１の偏向角を用いて、対称構造の中心線を規定している第１の経路に沿って、イオンビームの中心線軌跡を誘導する第１の偏向場を生成する。当該方法はさらに、対称レンズ構造の中心線により近いシフト済み位置に複数の下側電極を配置する段階を備え、第１の一群の電圧が上側電極および下側電極に印加されると、中心線軌跡は第１の偏向角よりも大きい増加偏向角を規定する。当該方法はさらに、複数の下側電極について一群の減少電圧を決定する段階を備え、一群の減少電圧は、増加偏向角未満の減少偏向角を用いて中心線軌跡を誘導し、一群の減少電圧は第１の一群の下側電極電圧未満である。
【００１０】
本発明の別の実施形態によると、荷電粒子ビームを制御する非対称静電レンズが提供される。当該非対称静電レンズは、中心線軌跡を持つ荷電粒子ビームが通過する入射開口と、荷電粒子ビームが通過する出射開口とを備える。当該レンズは、複数の上側電極および複数の下側電極を有する一群のサプレッション電極を備える。複数の上側電極および複数の下側電極は、荷電粒子が通過する空間を画定するように、そして、レンズ中心線を画定するように相対的に配置されている。複数の上側電極および下側電極は、公称偏向角を用いて荷電粒子ビームを偏向させる一群の電圧を受け取り、中心線軌跡が公称偏向角で出射開口を通過する場合、複数の下側電極は、複数の上側電極よりも中心線軌跡に近い経路に沿った一群の非対称位置に配置されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付図面は、本発明に係る方法の原理を実際に適用するべく考案された、開示している方法の好ましい実施形態を図示している。添付図面は以下の通りである。
【図１】従来のイオン注入装置を示す図である。
【図２】従来の静電三極管レンズを示す図である。
【図３】対称レンズ構造を示す側面図である。
【図４】グレーデッドレンズ構造の一例を示す幾何学図である。
【図５】図４のグレーデッドレンズについて、イオンビームエネルギーと電極位置との関係を示すグラフである。
【図６】図４のグレーデッドレンズが生成するイオンビームのアーク状の移動を示す幾何学図である。
【図７】非対称レンズの一例を示す概略断面図である。
【図８Ａ】対称構造と非対称構造の一例との間で、電圧パラメータおよびシミュレーションされた性能を比較するべく、対称構造のシミュレーション結果を示す図である。
【図８Ｂ】対称構造と非対称構造の一例との間で、電圧パラメータおよびシミュレーションされた性能を比較するべく、非対称構造の一例のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】荷電粒子ビームを制御する方法を構成する段階の例を示す図である。
【図１０】電極電圧の一例と共に、電位を算出するマップの一例を示す図である。
【図１１】荷電粒子ビームの偏向を制御する別の方法を構成する段階の一例を示す図である。
【図１２】一例となる方法の複数の側面を説明する、図７のレンズを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
添付図面を参照しつつ以下で本発明をより詳細に説明する。添付図面では、本発明の好ましい実施形態を図示している。しかし、本発明は多くの異なる形態で実現されるとしてよく、本明細書で記載する実施形態に限定されると解釈されるべきではない。逆に、記載する実施形態は、本開示が詳細且つ完全な説明となるよう記載したものであり、当業者が本発明の範囲を全て理解できるように挙げている。複数の図面にわたって、同様の参照番号は同様の構成要素を意味する。
【００１３】
従来のレンズ構造が抱える問題を解決するべく、非対称静電レンズ構成を持つ改良されたレンズを開示する。非対称静電レンズ構造は、１以上の可変制御型のサプレッション／集束電極を備えるグレーデッド減速レンズであるとしてよい。これらの電極は、形状、曲率、位置、材料および／または構造が多岐にわたるとしてよく、それぞれ別個または独立して制御／バイアスされるので、イオンビームの形状およびエネルギーを柔軟且つ効果的に操作することができる。
【００１４】
本明細書で説明する例は主に減速フィルタリングレンズについて説明しているが、本発明は、全体的な偏向を含む加速レンズまたは集束レンズでも実施可能である。
【００１５】
以下に記載する説明で本発明に係る非対称静電レンズをより明確に説明することを目的として、対称静電レンズの幾つかの側面について最初に検討する。特に、従来の静電三極管減速レンズ構成を改善するための方法およびシステムは、いわゆる垂直静電エネルギーフィルタ（ＶＥＥＦ）を用いて開発されている。このような方法およびシステムは、イオンビームの偏向および集束を別箇に制御することができる。このような方法およびシステムは、米国特許出願第１２／３４８，０９１（発明の名称：「イオンビームの偏向、減速および集束を別箇に制御する方法」、出願日：２００９年１月２日）および米国特許出願第１２／６４７，９５０号（発明の名称：「グレーデッド静電レンズ内で荷電粒子ビームの偏向を制御する方法およびシステム」、出願日：２００９年１２月２８日）に開示されている。両出願の内容はすべて、参照により本願に組み込まれる。上記の出願に開示されているＶＥＥＦレンズは、グレーデッド減速対称レンズである。当該レンズでは、イオンビームの中心線軌跡（ＣＲＴ）に対して電極が対称に配置されており、レンズの中心線がイオンビームの中心性に一致する。一連の電極対をイオンビームの両側に配置して対向させ、上側電極のアクティブ部分が中心線軌跡から、対応する下側電極と同じ距離だけ離れるように位置決めする。
【００１６】
具体的には、対称ＶＥＥＦシステムにおいて、イオンビームを偏向する偏向電圧Ｖｄは、以下で詳細に説明するが、イオンビームの上方および下方に配置されている電極に平等に印加される。これらの電圧は、Ｖｕ＝Ｖｃｒｔ＋Ｖｄ、Ｖｌ＝Ｖｃｒｔ−Ｖｄと表される。これによって、Ｖｄ／ｇという偏向場が形成される。尚、ｇは対称電極までの距離であり、ｇｕ＝ｇｄである。また、減速場および集束場は、偏向場に重畳され、さまざまなエネルギーまたは幾何学的特性を持つイオンビームを受け入れるように変化させる。以下では、「ＶＥＥＦ」、「レンズ」、「ＶＥＥＦレンズ」および「静電レンズ」といった用語は概して、荷電粒子ビームの角度偏向を実現するグレーデッド静電減速レンズを意味する。
【００１７】
「対称」および「非対称」という用語は、以下でさらに詳細に説明するが、電極を対称に配置する場合と非対称に配置する場合を区別するために用いる。対称ＶＥＥＦ構成では偏向場および集束場を別箇に制御することが可能になるが、多くのイオンビーム条件、例えば、高パービアンスイオンビーム等の場合、高偏向場および高集束場が必要になることがあり、このような場を生成するために必要な電極電圧は、実際的でないほど高いので、誘電破壊の危険性が高くなるとしてよい。したがって、本発明は非対称ＶＥＥＦに関する。しかし、対称ＶＥＥＦシステムの基本的な原理の多くは本発明に係る非対称ＶＥＥＦシステムにも当てはまるので、以下の説明では最初に、対称ＶＥＥＦの幾つかの顕著な特徴を説明する。
【００１８】
図３は、対称構成のＶＥＥＦ３００を示す側面図である。図３に示すように、グレーデッドレンズ構成３００は、複数の電極対を備え、一の入口電極群３０２、複数のサプレッション／集束電極群３０４、および、一の出口電極群３０６を備える。各電極群は、イオンビーム３０（例えば、帯状イオンビーム）を通過させる空間／間隙を画定する。電極（例えば、入口電極３０２、サプレッション／集束電極３０４、および、出口電極３０６）は、筐体３０８内に設けられている。ポンプ３１０は、筐体３０８に直接的または間接的に接続されているとしてよい。ポンプ３１０は、高真空環境またはその他の制御された環境を実現する真空ポンプであってよい。筺体３０８は、１以上のブッシング３１２を有するとしてよい。ブッシング３１２は、筐体３０８を、他の構成要素から電気的に分離するために用いられるとしてよい。
【００１９】
図３に示すように、入口電極群３０２および出口電極群３０６はそれぞれ、互いに電気結合されている２つの導電体を含むとしてもよいし、または、イオンビーム３０を通過させるための開口を持つ一体的構造であってもよい。サプレッション／集束電極３０４の上側部分および下側部分は、通過するイオンビーム３０を偏向するべく、電位が異なるとしてよい（例えば、別々の導電体の場合）。説明を簡単にするべく、各電極群は単数形で記載するとしてよい。つまり、入口電極群３０２は「入口電極３０２」と呼ぶとしてよく、サプレッション／集束電極群３０４は「サプレッション／集束電極３０４」と呼ぶとしてよく、出口電極群３０６は「出口電極３０６」と呼ぶとしてよい。グレーデッドレンズ構造３００は７個の構成要素から成るレンズ構造として図示されているが（例えば、サプレッション／集束電極群３０４を５個）、利用する構成要素（または電極）の数は任意であるものと理解されたい。例えば、グレーデッドレンズ構造３００は、３個から１０個の電極群を利用するとしてよい。電極を通過するイオンビーム３０は、ホウ素またはその他の元素を含むとしてよい。イオンビーム３０の静電集束は、複数の薄い電極（例えば、サプレッション／集束電極３０４）を利用してイオンビーム経路またはイオンビームライン３０に沿って電位傾斜を制御することで実現されるとしてよい。グレーデッドレンズ構造３００では、過集束を回避しつつ減速比率が高くなるとしてよい。この結果、入射イオンビーム３０は、出射イオンビームのエネルギーが非常に低い場合でも、より高品質のイオンビームを実現し得るエネルギー範囲で利用されるとしてよい。一例を挙げると、イオンビーム３０がレンズ構造３００の電極を通過すると、グレーデッドレンズ構造３００の電極によって、イオンビーム３０は、６ｋｅＶから０．２ｋｅＶへと減速され、１５度で偏向されるとしてよい。本例では、エネルギー比率は３０／１であるとしてよい。
【００２０】
減速、偏向および／または集束を分けて独立して制御することは、（１）イオンビーム３０の中心線軌跡（ＣＲＴ）に対して電極（例えば、入口電極３０２、サプレッション／集束電極３０４、および、出口電極３０６）の対称性を維持することによって、そして、（２）偏向角３５でＣＲＴに沿ったポイント毎にイオンビームエネルギーを反射するべくイオンビーム３０のＣＲＴに沿って偏向電圧を変化させることによって、実現され得るものと考えられたい。イオンビーム３０のＣＲＴに対する電極の対称性は、イオンビーム３０に最も近い上側電極および下側電極の端部が、イオンビーム３０のＣＲＴから垂直方向に等距離（または略等距離）に維持される場合を指す。例えば、イオンビーム３０の上側および下側の電極の電圧差（例えば、Ｖｄｅｆ（ｚ）＝Ｖｕｐｐｅｒ（ｚ）−Ｖｌｏｗｅｒ（ｚ））は、電界の偏向成分（例えば、（Ｖｕｐｐｅｒ（ｚ）−Ｖｌｏｗｅｒ（ｚ））／ｇａｐ（ｚ））が所定のポイント（電極またはレンズに沿って変化するとしてよい）においてイオンビームエネルギーに対して一定の比率／係数（例えば、ｆａｃｔｏｒ＊Ｅｂｅａｍ（ｚ））となるように設定されるとしてよい。例えば、これは以下の数１で表されるとしてよい。
【数１】
0005831770.tif 000002
【００２１】
図３に図示している対称ＶＥＥＦは、イオンビームの減速および偏向を別箇に行うことができる。対称ＶＥＥＦ電極構成のさらに詳細な内容について図４に示す。図４では、７個の内側電極および外側電極（０から６の数字を付与している）が２０度の偏向アークθを中心に配置されている。本例では、電極の位置は扇形に広がっており（入射イオンビームの高エネルギー中性粒子が高電圧電極に当たらないようにしている）、電極の角度間隔は等間隔である。最初の電極「０」（内側電極および外側電極）は、アップストリーム（高エネルギー）イオンビームラインにつながっており、最後の電極「６」（内側電極および外側電極）はダウンストリーム（低エネルギー）イオンビームラインにつながっている。アップストリームイオンビームラインとダウンストリームイオンビームラインとの間の電位差は、レンズの減速電圧である。（偏向アークに沿った特定の位置における）内側電極と外側電極との間の電圧差は、当該位置におけるイオンビームのＣＲＴのエネルギーに比例している。偏向電圧差とＣＲＴエネルギーとの間の比例関係の定数は、偏向係数Ｆｄｅｆｌと呼ばれる。
【００２２】
入射イオンビームラインにつながっていない最初の電極（図４において「１」を付与しているもの）は、アップストリームイオンビームのプラズマ電子がイオンビームから離れないように抑制（サプレッション）しているので、サプレッション電極として知られている。このサプレッション電極と最後のグラウンド電極との間において、イオンビームのエネルギーは、電極２から電極５の電位に応じて小さくなる。このように減速場を漸次変化させると、イオンビームの結果的な集束点および残留エネルギー汚染（ＥＣ）が影響を受ける。このような漸次変化は、べき法則で説明され、以下の数２で定義されているように、一のパラメータであるα（アルファ）によって具現化される。
【数２】
0005831770.tif 000003
式中、ｉ＝レンズに沿った位置を説明するインデックス、Ｅｃｒｔ＝各ポイントＩにおけるＣＲＴへのイオンエネルギー、Ｅｆ＝イオンビームの最終エネルギー、Ｅ０＝イオンビームの最初のエネルギー、Ｖｓ＝サプレッション電極の位置におけるＣＲＴの電位、および、ｅ＝電子の電荷を表す。このように、数２からは、α＝１の場合、ＣＲＴのイオンのエネルギーは、Ｅ０＋ｅＶｓからＥｆまで線形に変化し、α＞１の場合、図５に例示されるように、エネルギーはより急激に落ち込む。概して、αが大きいとイオンビームは急激に減速され、高エネルギー中性化イオンがウェハに到達する可能性が低くなる（つまり、ＥＣが低くなる）が、αが小さいと、イオンビームの集束度が高くなる。
【００２３】
図６は、理想的な対称ＶＥＥＦ構造におけるアーク状の動きの詳細を示す幾何学図を示す。内側電極と外側電極との間の電圧差によって、粒子の移動に垂直な方向に電界が発生するので、局在化した円形またはアーク状の動きが発生する。アークの曲率半径および長さ（および純偏向角）は、イオンビームが内側電極と外側電極との間で中心に位置し続けるためには、レンズの幾何学的構造に合ったものでなければならないので、収差、および、集束と偏向との間の結合を最小限に抑える。ＦｄｅｆｌがＶＥＥＦの全長にわたって一定となる場合、イオンビームの中心線軌跡（ＣＲＴ）は、完全に円形になるとしてよく、長さＬにわたって純偏向角θが得られる。
【００２４】
したがって、対称ＶＥＥＦ構造において、一連の内側／外側電極対は、静電レンズの所望の偏向角θに対応するアークを実現するような間隔で設けられている一連の半径に沿って配置され得る。米国特許出願第１２／３４８，０９１号および第１２／６４７，９５０号は、対称ＶＥＥＦ構造等を利用して、荷電粒子ビームの偏向、減速および集束を制御する方法を詳しく記載している。
【００２５】
上述した対称ＶＥＥＦ構造を利用する場合、対向する電極同士の間を大きく分離することが望ましいとしてよい。例えば、イオンビームはＶＥＥＦレンズで偏向されるので、電極間距離を大きくするとイオンビームが電極に当たらないようになる。しかし、対向する電極を空間的に大きく分離すると、適切なイオンビーム動作に必要な電界強度を維持するために電極電圧を増加する必要があり、上述したように、電極の安定動作を考慮して設けられた電極電圧限界値を超える可能性がある。
【００２６】
図７は、所与の電界強度の場合に、対称ＶＥＥＦ構造に比べて低い電極電圧での動作が可能な電極の非対称構成によってこの問題に対処した非対称ＶＥＥＦ７００を示す図である。ＶＥＥＦ７００は、イオンビーム７０２が矢印で示す方向にレンズ内を通過する場合に、偏向角θでイオンビーム７０２を偏向しつつイオンビーム７０２を減速する減速レンズであるとしてよい。ＶＥＥＦ７００は、イオンビーム７０２の集束も実現するとしてよい。レンズ７０２は、筐体７０４、入射開口７０６、および、出射開口７０８を備えるとしてよい。矢印７０２は、イオンビームを表すために利用されるが、イオンビーム７０２のＣＲＴを示すとしてもよく、図７に図示した例では２０度の角度θで偏向されている。しかし、θは、２０度よりも低い値または高い値等、他の値であってもよい。
【００２７】
レンズ７００はさらに、筐体７０４に直接的または間接的に接続されているブッシング７１０およびポンプ７１２を有するとしてよい。ポンプ７１２は、高真空環境または他の制御された環境を実現する真空ポンプであってよい。ブッシング７１０は、筐体７０４を他の構成要素から電気的に分離するために用いられるとしてよい。レンズ７００は、上側電極群７１４を備える。上側電極７１４は、図７に示すように、直線に沿って配置されているとしてよい。下側電極群７１６は、各上側電極に対応する下側電極が存在するように、設けられる。非対称ＶＥＥＦ７００は、図４に図示し、上述した対称ＶＥＥＦと同様に動作する。減速場および偏向場を画定し、且つ、イオンビーム７０２を集束させるべく、電圧を各電極７１４、７１６に供給するとしてよい。内側電極と外側電極との間の電圧差は（偏向アークに沿った特定の位置において）、偏向係数Ｆｄｅｆｌを一定に維持するべく、この位置におけるイオンビームのＣＲＴのエネルギーに比例するように設定されているとしてよい。
【００２８】
対称ＶＥＥＦとは異なり、下側電極群７１６は、対応する上側電極７１４よりもＣＲＴ７０２のより近くに配置されている。「電極群はＣＲＴのより近くに配置される」という表現は、少なくとも１つの、好ましくは、複数の下側電極７１６が対応する上側電極７１４よりもＣＲＴ７０２のより近くに配設されていることを意味する。図７に図示した例では、全ての下側電極７１６は、対応する上側電極よりもＣＲＴ７０２のより近くに配置される。上述した対称ＶＥＥＦと同様に、各下側電極は、対応する上側電極と一対を形成するとしてよい。図７に図示した実施形態によると、下側電極および対応する上側電極は、下側電極を複数設けることで形成される曲線に沿った所与のポイントでの共通半径に沿って配設されている。電極７１６をＣＲＴ７０２により近い位置に配置することによって、上側電極と下側電極との間において半径に沿った場の強度が所定の値である場合、電極７１６に印加される電圧は、電極７１６の下方に曲線Ｌ２に沿って白丸で示した対称電極構成の場合よりも低くなる。したがって、以下で詳細に説明するが、一部の実施形態によると、ＶＥＥＦ７００は利用する下側電極電圧を低くしても、対称ＶＥＥＦと同じ電界を実現するとしてよい。
【００２９】
他の実施形態によると、ＶＥＥＦ７００は、対称ＶＥＥＦで電極に印加される電極電位以下の電極電位を用いて、対称ＶＥＥＦに比べて電界の強度を高くするために用いられるとしてよい。つまり、ＶＥＥＦ７００では上側電極と下側電極との間の距離が短くなるので、上側電極および下側電極に対して、図７の白丸で図示した対称電極構成で用いられるのと同じ電圧を利用するとより高い強度の場が生成され得る。これは、例えば、所与の電極電圧群についてイオンビーム集束を改善する上で有用であるとしてよい。
【００３０】
図７に図示した実施形態では対応する上側電極と下側電極との間の電極距離は一般的に入射開口７０６から出射開口７０８に向けて大きくなるが、出射開口近傍に位置している最後の電極対は、隣接する電極に比べて、上側電極と下側電極との間の距離が小さくなるように配置されているとしてよい。この後者の構成（対称ＶＥＥＦの場合を図４に示す）は、電界終端およびプラズマ境界を制御するべく利用される。
【００３１】
図７は上側電極が「一直線上」に配置されている非対称ＶＥＥＦを図示しているが、本発明に応じて、同様に上側電極よりも下側電極をイオンビームのＣＲＴのより近くに配置する他の構成を利用するとしてもよい。図７に図示したように上側電極を一列に並べた構成とする利点の１つとして、エネルギーを持った中性粒子によって発生する汚染が少なくなる点が挙げられる。エネルギーを持った中性粒子は、静電レンズにおいてエネルギー汚染（ＥＣ）に寄与し得ると本願発明者達によって特定されている。公知であるが、イオンビームに含まれるイオン化された種は、中性化する場合があるとしてよい。ＶＥＥＦ等の減速レンズおよび／または偏向レンズ内に位置しているイオンか、または、当該レンズに接近するイオンについて、中性化すると、中性化した粒子は電界の影響を受けなくなってしまう。エネルギーを持つ中性粒子は、例えば、入射開口近傍で中性化されるとしてよく、イオンビームの初期エネルギーが３０ｋｅＶであり、イオンビームが１０ｋｅＶの最終エネルギーを出射するグレーデッド減速レンズに入る場合、減速レンズに入る前の入射イオンエネルギーと同等のエネルギー、例えば、１０ｋｅＶから３０ｋｅＶを保持するとしてよい。減速場の影響を受けないので、エネルギーを持つ中性粒子は、物体に当たるまで、同じ運動エネルギーで移動するとしてよい。偏向場はエネルギーを持った中性粒子に作用しないので、中性粒子は進行経路に沿って配置された物体に衝突するまで直線状に伝搬し続けるとしてよい。対称ＶＥＥＦ電極の場合、上側電極がアーク状経路に沿って配置されている場合、上側電極はエネルギーを持った中性粒子が当たる可能性が高い（図３を参照のこと）。このようなエネルギーを持った中性粒子は、中性粒子のエネルギー自体が大きく変動し、通常は公称注入エネルギーより大きくなるので、出射開口を通って反射され、イオンビームで処理しているウェハに当たり、ウェハ内のエネルギー汚染の要因となるとしてよい。
【００３２】
上側電極を一列に並べる構成を採用することによって、図７に図示した本発明の実施形態は、ＶＥＥＦ７００を通過するエネルギーを持った中性粒子のターゲットが少なくなる。例えば、位置Ａで中性化されたイオンは、進行方向が概して上側電極７１４の列に平行になるとしてよい。したがって、中性粒子は上側電極７１４には衝突せず、ウェハに向かって外向きに反射される可能性も低くなるとしてよい。また、下側電極７１６は、非対称構成でも、ＣＲＴ７０２から逸れるように配置されているので、ＣＲＴ７０２に沿って進む間に中性化されるイオンのターゲットが少なくなる。このため、下側電極７１６は、エネルギーを持った中性粒子と電極とが衝突することによってＥＣが増加する危険性を回避しつつ、ＣＲＴ７０２により近接させて配置されるとしてよい。
【００３３】
実施形態例では、上側電極と下側電極との間の離間距離は、入射開口の近傍において約５０ｍｍから１００ｍｍであるとしてよく、出射開口の近傍において約１００ｍｍから２００ｍｍであってよい。一部の実施形態によると、下側電極７１６は、上側電極７１４よりも、ＣＲＴ７０２に約５ｍｍから２５ｍｍ近くなるように配置されるとしてよく、例えば、１３ｍｍ近くなるように配置されるとしてよい。
【００３４】
図８Ａおよび図８Ｂは、初期エネルギーが３０ｋｅＶで出射エネルギーが１０ｋｅＶであるヒ素イオンビームについて、７個の電極対を備える対称構造と非対称構造との間でＶＥＥＦ電圧パラメータおよび性能シミュレーションを比較する。対称構造（図８Ａ）および非対称構造（図８Ｂ）のいずれについても、αは０．１に設定されており、高集束イオンビームであることが分かる。同様に、対称構造における上側電極に印加される電圧は、非対称構造と同じであり、どちらの上側電極群も一列に配置されている。さらに、電極電圧は、いずれの構造でもＣＲＴを２０度の角度で偏向させるように構成される。
【００３５】
対称電極構造では、最初の電極対における上側電極と下側電極との間の距離は約８０ｍｍであり、次の電極対から最後の電極対については約１６０ｍｍまで大きくなる。非対称電極構造では、各電極対の上側電極と下側電極との間の間隔は、対称構造における対応する電極対よりも約１３ｍｍ小さくしている。したがって、非対称構造において、下側電極は、最初の電極位置においてＣＲＴから約２７ｍｍ離れており、上側電極はＣＲＴから約４０ｍｍ離れている。
【００３６】
どちらの場合も、イオンビーム電流プロフィールは、イオンビームがレンズに入る直前のポイントＡで表されているポイントＺ＝３０ｍｍ、および、減速後のレンズ外部であり、２０度の角度で偏向されているポイントＣと表されているポイントＺ＝６４４ｍｍで測定される。どちらのＶＥＥＦにおいても、曲線８０２ａおよび８０２ｂに示すように、最初の約２０ｍｍの直径のイオンビームは、Ｙ＝約２００ｍｍにおいて入射開口を中心とするようになる。Ｚ＝６４４ｍｍにおけるダウンストリームイオンビームの直径は、曲線８０４ａ、８０４ｂに図示しているが、どちらのＶＥＥＦにおいても約６０ｍｍである。８０６ａおよび８０６ｂを比較すると、どちらの構成でも、エネルギーを持った中性粒子のプロフィールが同様であることが分かる。最後に、曲線８０８ａおよび８０８ｂはイオンビームエネルギーを表しており、ＣＲＴから２０ｍｍずれた位置同士の間で、イオンビームエネルギープロフィールは、対称ＶＥＥＦ構造でも非対称ＶＥＥＦ構造でも、Ｚ方向に同様に変化している。したがって、非対称ＶＥＥＦ構造では、上側電極に印加される電圧が同じとすると、対称ＶＥＥＦ構造と非常に似た集束効果が得られる。
【００３７】
図８Ａおよび図８Ｂはさらに、対称構造および非対称構造で下側電極に印加した電圧も示している（図１０も参照のこと）。最初の電極位置での電圧は、どちらも−２０ｋＶである。しかし、位置３−７において、対称構造での電圧の平均は約−３５ｋＶであるが、非対称構造での電圧の平均は約−３１ｋＶである。このように、本発明に係る非対称ＶＥＥＦ構成では、３０ｋｅＶから１０ｋｅＶに減速され、２０度で偏向されるヒ素イオンビームの場合、大幅に低い動作電圧で同様のイオンビーム集束効果を得る。
【００３８】
上述した例を鑑みると、一連のイオンビーム性能基準（例えば、集束、偏向角、イオンビーム減速量）が同じであれば、下側電極に必要な電圧が低くなるのは下側電極がイオンビームのＣＲＴに近付くためであることが明らかである。図７を再度参照すると、下側電極７１６はエネルギーを持った中性粒子の経路に位置する可能性がないので、下側電極は、エネルギーを持った中性粒子との衝突を大幅に増やすことなく、上側電極７１４よりもはるかにＣＲＴの近くに配置するとしてよい。所与の性能を実現する場合、下側電極に必要な電圧の低減幅は、イオンビームの機能が他のメカニズムによって劣化する程度まで下側電極群をイオンビームのＣＲＴのより近くに移動させることによって、拡大されるとしてよい。図８Ａおよび図８Ｂの例を利用すると、２０ｍｍの直径を持つ入射イオンビームで、対称構造において最初の電極群が８０ｍｍの離間距離を空けて配置されている場合、非対称構造で下側電極の位置を約２０ｍｍイオンビームのＣＲＴに近づけることが可能であるとしてよい。これによって、ＶＥＥＦの入射口の近傍においてイオンビーム端からの離間距離は約１０ｍｍとなる。しかし、ビーム境界の近傍における収差の影響を考慮すると、下側電極７１６をどの程度までＣＲＴ７０２に近接させるかが制限され、この制限に関しては実験またはシミュレーションで決定されるとしてよい。収差に加え、垂直ビーム分布には、スキュー（通常は、形状がガウス型）が発生する可能性がある。垂直角度分布もまた、イオンビームプロフィールのスキューに影響を受ける可能性があるとしてよい。このため、ビーム−電極間の離間距離を５ｍｍとすると、適切な動作のためには小さ過ぎるとしてよい。
【００３９】
非対称ＶＥＥＦ構造は、対称ＶＥＥＦ構造に比べて低減させた電圧で同様の性能を実現することに加えて、電極電圧が同様の場合に対称ＶＥＥＦに比べて性能が高くなる。本発明の一実施例によると、非対称構造は、対称ＶＥＥＦ構造を用いた場合には現実的ではない偏向場を実現するために用いられるとしてよい。言い換えると、下側電極群は、図８Ａで対称に配置した下側電極について図示しているように下側電極での電圧を高く維持するが、図８Ｂに示すように配置するとしてよい。このようにして、はるかに高い強度の偏向場を実現することができる。これは、非対称構造ではより小さい離間距離で、上側電極と下側電極との間で同じ大きさの電圧降下が発生するためである。
【００４０】
本発明の一構成例によると、ＶＥＥＦの下側電極群は、複数の位置に移動可能である。例えば、電極７１６は、点線で示すように位置Ｌ１およびＬ２の間で移動可能であるとしてよい。下側電極群は、対称ＶＥＥＦ構造を構成している第１の群の位置と、非対称ＶＥＥＦ構造を構成している第２の群の位置との間で移動可能であるとしてよい。下側電極は、複数の下側電極をまとめて移動させる駆動シャーシ上に配設されているとしてよい。
【００４１】
下側電極を別の位置に移動させる機能によって、イオンビーム処理が柔軟に行われる。例えば、電極電圧をあまり高くする必要がないイオンビームについては、下側電極７１６はＣＲＴから離して配置して、エネルギーの純度を最適化して、イオンビームが電極に近過ぎる場合に発生し得る収差を回避するとしてよい。高度の集束を必要とする高空間電荷ビーム、または、必要な偏向角で偏向するためには高い強度の電界が必要な高エネルギービームを利用する場合、下側電極７１６はＣＲＴのより近くに配置されるとしてよい。
【００４２】
これに代えて、下側電極の少なくとも一部は、他の下側電極から独立して、移動が可能であるとしてよい。例えば、本発明に応じた図４に示した対称電極構成を再度参照すると、位置６での下側電極は固定しつつ、位置０から５の下側電極を移動可能としてよい。これらの下側電極は、上側電極よりも、ＣＲＴの近くに配置するとしてよい。
【００４３】
下側電極７１６は、ＣＲＴ７０２の方向に垂直な軸に沿って回転するように構成されているとしてよい。電極７１４、７１６は、ロッド形状を持つとしてよく、ロッドの軸はイオンビーム７０２の方向に直交するように配置されている。電極７１４、７１６の断面は、円形、楕円形またはその他の形状であるとしてよく、電極毎に形状が異なるとしてもよい（図７に図示している）。下側電極は特に、断面が円形ではないとしてよく、例えば、楕円形またはカム形状であるとしてよい。これによって、電極の上面は、ＣＲＴ７０２から距離が異なる位置の間で移動させると、回転するようになる。形状が楕円形状、カム形状またはその他の偏心形状である下側電極７１６は、互いに独立して回転するように構成されているとしてよいので、電極位置毎に、下側電極の電極面とＣＲＴとの間の距離を別箇に変化させることができるようにする。このようにして、偏向角およびイオンビーム集束が調整されるとしてよい。例えば、電極を新しい位置へと回転させると、イオンビームＣＲＴが移動可能であるとしてよい。この場合、Ｆｄｅｆｌを低減することによって、および／または、アルファパラメータを調整することによって、近似電圧分布を印加することができる。別の実施形態では、電極位置は、偏向場修正を適用しつつも集束電圧（アルファパラメータ）を修正することなく、調整するとしてよい。
【００４４】
本発明の他の実施形態によると、一群の上側電極をさまざまな位置の間で移動させることができるとしてよい。
【００４５】
図９は、荷電粒子ビームを制御する方法を構成する段階の一例を示す図である。段階９０２において、一群の対称電極位置を取得する。図８Ａを参照すると、対称ＶＥＥＦ構造を定義する一群の上側電極位置および下側電極位置を、シミュレーションまたは公知の設計から取得するとしてよい。例えば、ユーザは、電極を対称に配置している従来のＶＥＥＦ構造を修正したいと考えている場合がある。
【００４６】
段階９０４において、静電モデルに基づき、段階９０２で取得された対称ＶＥＥＦ構造を用いて電界を算出する。この段階は、イオンビームプラズマ境界を考慮しつつ２次元静電場を算出するコンピュータモデルを用いて実行するとしてよい。コンピュータが生成した２次元静電場の一例を図８Ａおよび図８Ｂに示す。算出された静電場は、必要な集束を実現するために必要な電圧等、イオンビーム要件に基づいて算出されているとしてよい。算出された電場は、イオンビームがＶＥＥＦの公称偏向角で偏向される場合に対称ＶＥＥＦ構造の上側電極および下側電極に対して対称に位置するＣＲＴを生成するとしてよい。この公称偏向角は、入射イオンビームと、ＣＲＴが出射開口の中心を通って出射する場合に得られる出射イオンビームとの間の角度であってよい。
【００４７】
段階９０６において、一群の調整済み下側電極位置を取得する。一群の調整済み下側電極位置および一群の上側電極位置は、非対称ＶＥＥＦ構造を定義しているとしてよい。図７に示すように、調整済み下側電極位置によって、下側電極は、ＣＲＴが公称偏向角で偏向される場合に、上側電極よりＣＲＴの近くに配置されるようになる。調整済み下側電極位置を決定する際に考慮する項目には、収差およびＥＣを低く維持する必要性、ならびに、垂直ビーム分布のスキューを発生させないようにする必要性が含まれている。
【００４８】
段階９０８において、調整済み下側電極位置に対応する一群の調整済み下側電極電圧を算出する。段階９０４で算出された電場に基づき、ＶＥＥＦシステムにおける軸方向電位分布を任意の特定の半径に沿って算出するとしてよい。図１０は、５個の異なる半径Ｐ２−Ｐ６に沿って配置された電極位置についての２次元マップを概略的に図示している。図示した位置は、例えば、図８Ａおよび図８Ｂに図示した３０ｋｅＶのＡｓイオンビームの減速のシミュレーションで用いた電極位置に対応するとしてよい（最初および最後の電極対は図示していない）。図１０の表データは、対称構造および非対称構造の両方について図示されており、図８Ａおよび図８Ｂに図示しているように、７個の異なる電極対の位置での電極電圧に対応する。図から分かるように、調整済み下側電極位置について算出された調整済み電圧は、対称構造について算出された下側電極電圧よりもはるかに低い。
【００４９】
図１０に示したマップの例では、位置Ｐ３における上側電極および下側電極は、半径Ｒに沿って配置されており、当該半径が曲線Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３を横切る位置において一群の電位Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が決定されているとしてよい。これらの曲線は、特定の距離を表しているとしてもよい。Ｒに沿った電位マップに基づき、Ｒに沿った位置であればどの位置における電圧も算出することができる。このため、電極のＹ−Ｚ座標が特定されれば、Ｒに沿って配置されている下側電極に対応する電圧を決定することができる。電極位置Ｐ３について、図１０に図示されている例では、下側電極は、曲線Ｌ１がＲを横切る位置にある。したがって、調整済み電極位置における下側電極に割り当てられる電圧は、Ｖ１であるとしてよい。対応する電位がマッピングされていないＹ−Ｚ座標に電極の座標がある場合には、この電位は任意の適切な方法、例えば、マッピング関数を用いて決定するとしてよい。明らかであるが、電圧Ｖ１（−３１，３９１）は、対称構造の場合の対応する電圧Ｖ２（−３５，５００）よりもはるかに低い。位置Ｐ４−Ｐ７についても同様の結果が得られることは明らかである（位置Ｐ７は、２次元マップには図示されていない）。
【００５０】
段階９１０において、一群の上側電極電圧および調整済み下側電極電圧は、上側電極構造を構成する上側電極、および、調整済み下側電極位置に配置されている下側電極を含むＶＥＥＦ電極に印加されるとしてよい。
【００５１】
本明細書で説明する方法は、上述した図９の段階を備える方法等、例えば、命令を実行可能な機械で読出可能なコンピュータ読出可能格納媒体で複数の命令から成るプログラムを有形に具現化することによって、自動化されるとしてよい。このような機械の一例としては、汎用コンピュータが挙げられる。関連技術分野で公知の適切な格納媒体の例を挙げると、これらに限定されないが、読出可能ＣＤまたは書込可能ＣＤ等のデバイス、フラッシュメモリチップ（例えば、サムドライブ）、さまざまな磁気格納媒体等がある。
【００５２】
本発明に係る方法は、図９に図示した方法等、イオンビームの減速、集束および偏向の組み合わせを改良するためのさまざまな試みで利用されるとしてよい。例えば、高エネルギーから比較的低いエネルギーまで多岐にわたるイオンビーム条件において効果的に動作し得る静電レンズを提供することが望ましいとしてよい。したがって、本発明の実施形態では、図９に図示した方法は、図７を参照しつつ上述したように、下側電極群が移動可能であるＶＥＥＦシステムで利用されるとしてよい。このため、低エネルギーイオンビーム、または、必要な集束が小さいイオンビームについては、移動可能な電極を、対称電極構造を実現する第１の群の位置で利用するとしてよい。同じＶＥＥＦシステムを高エネルギーイオンビームについて利用する場合、下側電極を第２の群の電極位置に移動させるとしてよい。そして、第２の群の電極位置についての電極電圧は、図９に示した方法に基づいて算出されるとしてよい。算出された電圧は、高エネルギーイオンビームを利用する場合に、新しい電極構造に対して印加されるとしてよい。
【００５３】
これに代えて、図９に示した段階は、固定電極を備える非対称ＶＥＥＦ構造を設計するために利用されるとしてよい。固定電極構造は、高偏向場が必要となるような、高エネルギー、高パービアンスビーム等の厳しいイオンビーム条件専用になるよう対称ＶＥＥＦ構造を適応化させたものであるとしてよい。
【００５４】
図１１は、別の実施形態に係る荷電粒子ビームの偏向を制御する方法を構成する段階の一例を示す図である。イオンビームエネルギーが高くなると必要な偏向場が高くなるので、対称ＶＥＥＦ構造で用いられるイオンビームエネルギーは、下側電極に安全に印加され得る最大電圧によって制限されるとしてよい。したがって、第１の群の条件、例えば、低イオンビームエネルギー条件でのＶＥＥＦ動作は、必要な偏向および集束を実現するために下側電極に印加する必要がある電圧は、対称ＶＥＥＦ構造を用いる場合にも超過しないので、満足のいくレベルであるとしてよい。第２の群の条件、例えば、高イオンビームエネルギー条件での動作がその後必要になれば、図１１に示す方法は、大規模なコンピュータモデル化に頼ることなく、ビーム挙動を調整する便利な手段を提供する。
【００５５】
段階１１０２において、段階９０２と同様に、対称ＶＥＥＦ構造に対応する一群の対称電極位置を取得する。対称ＶＥＥＦ構造において、イオンビームのＣＲＴは、第１の群の電圧を用いて、第１の偏向角で誘導される。この偏向角は、ＣＲＴが、レンズの中心線に沿って進み、出射開口の中心でＶＥＥＦから出射して、処理ウェハの所望の位置に衝突するという条件に対応しているとしてよい。
【００５６】
段階１１０４において、下側電極は、上側電極よりもＶＥＥＦ中心に近くに、非対称構造にしたがって配置される。例えば、移動可能な下側電極を備えるＶＥＥＦにおいて、レンズの中心線により近い一群の変更済み位置が選択されるとしてよい。そして、下側電極を変更済み位置に移動させる機構に信号が送信されるとしてよい。このようにすると、一群の電極電圧が同じであるとすると、イオンビームのＣＲＴは、増加した偏向角で偏向される。この増加偏向角では、下側電極をレンズ中心線に向かって移動させた後であれば、ＣＲＴが下側電極に近づく。図１２は、下側電極の位置を移動させつつも、上側電極７１４および下側電極７１６に印加する電圧が一定である場合を説明するための図である。下側電極７１６の第１の群の位置は、曲線Ｌ２に沿っており対称構造に対応し、下側電極および上側電極の電圧は、レンズの中心線に沿って角度θでＣＲＴ７０２を偏向するように設定されている。電極電圧を変更することなく、下側電極を曲線Ｌ１に沿うように非対称位置へと調整すると、ＣＲＴは、偏向角が大きくなった経路７０２ａに沿って偏向される。
【００５７】
段階１１０６において、ＣＲＴの偏向角を低減するべく、一群の低減下側電極電圧を決定する。コンピュータコードを利用することなく、下側電極の近似電圧分布を決定するとしてよい。低減下側電極電圧の値は、ＣＲＴの偏向角を所望の値に低減するような偏向場の値を推定することによって、決定されるとしてよい。例えば、図１２の例を再度参照すると、ＣＲＴ７０２ａが形成する角度と、ＣＲＴ７０２が形成する角度との間の角度まで偏向角を低減することが望ましいとしてよい。ＣＲＴについて許容可能な偏向角の範囲は、出射するイオンビームが、処理すべきウェハ７２０の所望の部分、例えば、中心部分に、所望の角度、例えば、９０度で衝突するという要件によって制限されるとしてよい。上述したように、偏向係数ＦｄｅｆｌがＶＥＥＦの全長にわたって一定である場合、ＣＲＴは、円形アークに沿ったものとなり、全長にわたって純偏向角θとなる。本実施形態によると、非対称構造用の低減偏向係数は、非対称構造において小さくなった上側電極と下側電極との間の離間距離、および、対称構造における偏向場の値に基づいて推定されるとしてよい。低減偏向係数はこの後、ＣＲＴ偏向角を許容値範囲内に低減するべく、調整済み下側電極に印加されるべき電圧を推定するために用いられる。推定された電圧は、平均偏向定数で所望の偏向角が得られている限り、ＶＥＥＦを通過するＣＲＴ経路の全長にわたってＦｄｅｆｌが一定であるので正確に求める必要はない。
【００５８】
段階１１０８において、一群の低減下側電極電圧は、所望の構造に応じてイオンビームを偏向するべく、非対称構造を構成する下側電極に印加されるとしてよい。
【００５９】
上述した本発明に係る方法およびシステムは、ＶＥＥＦシステムで偏向されるイオンビームが本質的に持つ非対称性を活用している。中性粒子が上側電極と衝突することでエネルギー汚染が発生するが、中性粒子と下側電極との衝突でエネルギー汚染が発生する可能性は低いので、本発明は、下側電極の位置および電圧を操作することによってＶＥＥＦにおけるイオンビーム特性を制御する手段を提供する。対称構造で定められているよりもレンズ中心線の近くに下側電極が配置される非対称構造を実現することによって、下側電極に印加する電圧を低減しても対称ＶＥＥＦ構造の性能を実現することが可能となり、および／または、対称構造で利用する下側電極電圧レベル以下で対称ＶＥＥＦ構造よりも高い性能を実現することができる。
【００６０】
本発明はさらに、非対称ＶＥＥＦ構造を伝搬するイオンビームの偏向角（およびビーム集束）を増減可能である可動下側電極を設けることによって、ビーム特性を調整し易くする。
【００６１】
本明細書で説明した機能および処理工程は、自動的に、または、全てまたは一部が、ユーザコマンドに応じて実行されるとしてよい。自動的に実行される動作（段階を含む）は、ユーザが直接当該動作を開始しなくても、実行可能な命令またはデバイス動作に応じて実行される。
【００６２】
開示したシステムおよび方法は全てを網羅したものではないと考えられたい。同じ目的を達成するための他のシステムおよび方法は、本発明の原理にしたがって、考案され得る。本発明は具体的な実施形態を参照しつつ説明したが、本明細書で図示および説明した実施形態および変更例は説明を目的として挙げたものに過ぎないと理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく現在の設計内容に対する修正を行うであろう。プロセスおよびアプリケーションは、別の実施形態では、開示したシステムの構成要素同士を結合するネットワークにアクセスする１以上の処理デバイス上に配置するとしてよい（例えば、分散させるとしてよい）。さらに、図示した機能および段階はいずれも、ハードウェア、ソフトウェアまたは両者の組み合わせで実現するとしてよく、開示したシステムの構成要素同士を結合するネットワーク、または、結合された別のネットワーク、例えば、インターネットの任意の位置に配置される１以上の処理デバイスに設けられるとしてよい。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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