(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が細長い細長いスリットを有する金属板であって、上記細長いスリットが、金属板の回転中心に設置されており、ビームの第一の一部が上記細長いスリットの内部を通過するように構成されている金属板と、
上記金属板の下流側に設置されており、ビームの上記第一の一部からのビームの第二の一部を通過させるように構成されているスリットを内部に備えると共に、ビームの上記第一の一部に関連した第一のビーム電流を測定するように構成されているビーム電流検出器と、
上記ビーム電流検出器の下流側に設置されており、ビームの上記第二の一部に関連した第二のビーム電流を検出するように構成されたビーム角度検出器と、
を備えており、
上記金属板、上記ビーム電流検出器、および上記ビーム角度検出器は、上記金属板の上記回転中心について共同で回転するように構成されている、
ことを特徴とするイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項２】
制御装置が、ウォブル角度の関数として、イオンビームの放射およびイオンビームの角度を算出すると共に、２次元平面または３次元空間上の上記第一のビーム電流および上記第二のビーム電流の位置を算出するように構成されており、
上記イオンビームの放射および上記イオンビームの角度の算出値は、上記イオンビームを調整するために利用され得る、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項３】
上記ビーム電流検出器および上記ビーム角度検出器は、上記金属板に代えて、開口部が細長い細長いスリットを有する前方筐体正面を有する筐体内に集合的に取り囲まれており、
上記筐体の第一の端部は、回転可能な走査アームの第一の端部に結合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射システム。
【請求項４】
静電気的な抑制器が、開口部が細長い細長いスリットを有する上記前方筐体正面の直下流側に設置されており、該静電気的な抑制器は、電子が抑制器の平面を横切ることを妨げるように構成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項５】
走査アームが、走査アーム軸について回転するように構成されており、
上記走査アームは、回転可能なロボット駆動アームに結合されており、
上記走査アームは、走査用ステッピングモータにより上記走査アーム軸について駆動されるように構成されており、
上記ロボット駆動アームは、駆動アーム用ステッピングモータにより駆動アーム軸について駆動されるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項６】
上記回転可能な走査アームおよび上記回転可能な駆動アームは、共にロボットアームアセンブリを形成し、
上記ロボットアームアセンブリは、上記スリットに直行する方向に直線運動または走査運動において、開口部が細長い細長いスリットを有する前方筐体正面を有する筐体を移動させる、
ことを特徴とする請求項５に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項７】
放射プロファイラファラデーシステムの回転運動が、直線運動または走査運動と同時に実行される、
ことを特徴とする請求項３に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項８】
ウォブル駆動クランクに結合されているＤＣサーボウォブルモータを更に備えており、
上記ウォブル駆動クランクは、上記筐体に結合されており、−１２度から＋１２度の間において上記筐体正面を回転させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項９】
上記組み合わされた測定は、２つの３次元プロファイルＩ（ｘ，ｘ’）およびＩ（ｙ，ｙ’）と、４つの２次元プロファイルＩ（ｘ）、Ｉ（ｘ’）、Ｉ（ｙ）、およびＩ（ｙ’）とを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１０】
データ点ごとのビーム電流は、次式
【数７】
0005676481.tif 000008
により定義され、
［ｄＩ／ｄｘ］ｉはデータ点ごとのビーム電流であり、
Ｓはインチ単位のスロット幅であり、
Ｄ（ｉ，ｊ）はｉ個の行およびｊ個の列を有する、結果として得られたデータ配列であり、
Ｄ（ｉ，３）はプロファイル用ファラデーカップによりサンプリングされた、上記ビーム電流のサンプル値を含んでいる列であり、
Ｄ（ｉ，４）は角度用ファラデーカップによりサンプリングされた、上記ビーム電流のサンプル値を含んでいる列である、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１１】
サンプル値間のｘの間隔は、次式
【数８】
0005676481.tif 000009
であり、
Δｘｉはサンプル値間のｘの間隔であり、
Ｄｉ，２はｉ個の行および２個の列を有する、結果として得られるデータ配列であり、
Ｄｉ−１，２は（ｉ−１）個の行および２個の列を有する、結果として得られるデータ配列である、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１２】
サンプル値間の近似された全ビーム電流は、次式
【数９】
0005676481.tif 000010
であり、
ΔＩｉはサンプル値間の近似された全ビーム電流であり、
Ｄｉ，２はｉ個の行および２個の列を有する、結果として得られるデータ配列であり、
Ｄｉ−１，２は（ｉ−１）個の行および２個の列を有する、結果として得られるデータ配列である、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１３】
測定される、上記ビームに含まれる全電流は、次式
【数１０】
0005676481.tif 000011
であり、
Ｉｔは測定される、上記ビームに含まれる全電流であり、
【数１１】
0005676481.tif 000012
はゼロからｎまでの行ｉにおいて全ビーム電流Ｉｉを合計したものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１４】
行列Ｄｋ，１に含まれている電流のサンプル値は、式（４）から上記全電流を用いて次式
【数１２】
0005676481.tif 000013
のように正規化され、
Ｋは角度用ファラデーカップの合計に角度用ファラデーカップにおけるサンプリングされた電流を加えたものを正規化するために用いられる正規化係数であり、上記係数Ｋは、各値ｄＩ／ｄｘ’およびｄＩ／ｄｙ’に次元を与えるために必要なものであり、また当業者によく知られており、
Ｉｔは測定される、上記ビームに含まれる全電流である、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１５】
角度用ファラデーカップのサンプル値からの正規化された電流をＩｎｏｒｍとしたときに、Ｉｎｏｒｍは、次式
【数１３】
0005676481.tif 000014
であり、
Ｋは角度用ファラデーカップの合計に角度用ファラデーカップにおけるサンプリングされた電流を加えたものを正規化するために用いられる正規化係数であり、上記係数Ｋは、各値ｄＩ／ｄｘ’およびｄＩ／ｄｙ’に次元を与えるために必要なものであり、また当業者によく知られている、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１６】
当該イオンビームの角度較正および放射測定システムは、
選択されたワークピースに衝突する上記イオンビームのパスの完全な外側に移動されることができ、
線形アクチュエータ、線形駆動、およびラックピニオン駆動を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンビームの角度較正および放射測定システム。
【請求項１７】
開口部が細長い細長いスリットを有する前面を有する筐体を、上記スリットの上流側の静電気的な抑制器と共に備えている、センサヘッドの平面を有するセンサアセンブリと、
ｘ軸およびｙ軸におけるビームプロファイルを測定するために構成されている、上記抑制器の上流側にあるプロファイル用ファラデーカップと、
を備えており、
上記プロファイル用ファラデーカップは、イオンビームの一部を角度用ファラデーカップに向けて通過させる後方スリットを有しており、
上記センサヘッドの平面は測定平面と同一であり、
イオンビームの放射は上記センサヘッドの平面に沿って測定される、
ことを特徴とするイオンビーム平面に関してワークピース表面を測定し較正するためのシステム。
【請求項１８】
ワークピース平面に関する上記イオンビームの放射測定は、Ｉ（ｘ，ｘ’）、（ｙ，ｙ’）、Ｉ（ｘ）、Ｉ（ｘ’）、Ｉ（ｙ）、およびＩ（ｙ’）の独立したプロファイルを含んでおり、
上記Ｉ（ｘ，ｘ’）およびＩ（ｙ，ｙ’）は３次元プロファイルであり、
上記Ｉ（ｘ）、Ｉ（ｘ’）、Ｉ（ｙ）、およびＩ（ｙ’）は２次元プロファイルである、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にイオンをワークピースに注入するためのイオン注入システムに関する。より具体的には、イオンビームおよびリボンビームに対する、イオンビームの角度較正および放射測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンビームを注入する際のビーム角度の制御が、恐らくドースの制御に次ぐ非常に重要なパラメータとして頭角を現した。高いアスペクト比（すなわち、幅に対する奥行き）を伴いマスクの穴を通して行われる注入は、ワークピース表面に衝突するイオンの入射角に敏感である。ワークピースの所望の全領域においてドースを均一にするために、イオンを出来るだけ対称的な角度で分散させることが重要である。均一な入射角を得るには、イオンビームの角度を持った分散が正確に測定され制御されなければならない。更に、ｘおよびｙの両方向におけるイオンビームの放射がワークピースの平面にて測定されることが好ましい。測定が為される平面においてイオンビームの放射を知ることにより、自由ドリフト領域における任意の点でのイオンビームエンベロープを予測することが出来る。
【０００３】
イオンビームの強度は、イオンビームの断面の任意の場所における単位時間当たりの分子数という１つの尺度である。イオンビームの放射は、同じ場所におけるビームの角度広がりという１つの尺度である。
【０００４】
イオンビームの範囲を横切ってイオンビームの強度およびイオンビームの放射を知ることが好ましい。ドーピングに問題が起こった場合、ビームの強度および放射の特性は、これらの問題の原因を突き止めるために用いられ得る。更に、この情報は、連続してワークピースをドープするサイクルの間の整合性を保証するためにイオンビームを調整する際に有用である。
【０００５】
イオンビームプロファイルの情報は、イオン注入器の動作をモニタリングしている技術者がイオンビームプロファイルに基づいた調整をすることができるように、本質的に「リアルタイム」ベースにてすぐに利用できることが好ましい。ビームプロファイル情報の迅速なアップデートにより、そのような調整が成され、そして、ビームプロファイルに基づいた調整の効果が研究され再評価されるのである。
【０００６】
したがって、改善されたイオンビームの角度較正および放射測定に対するシステムを提供することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７，１３５，６９１号明細書（公開日：２００６年１１月１４日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、イオンビームに対するイオンビームの角度較正および放射測定システムを特に改善するためのシステムを提供することにより、先行技術に係る制限を克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、イオンビームの角度較正および放射測定システムに関する。上記システムは、細長いスリットを有する金属板であって、上記細長いスリットが金属板の回転中心に設置されており、ビームの第一の一部が上記細長いスリット内部を通過するような構成である金属板と、上記金属板の下流側に設置されており、ビームの第一の一部からのビームの第二の一部を通過させるように構成されているスリットを内部に備えており、ビームの第一の一部に関連した第一のビーム電流を測定するように構成されているビーム電流検出器と、上記ビーム電流検出器の下流側に設置されており、ビームの第二の一部に関連した第二のビーム電流を検出するように構成されたビーム角度検出器とを備えており、上記金属板、上記ビーム電流検出器、および上記ビーム角度検出器は、上記金属板の上記回転中心について集合的に回転するように構成されている。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、イオンビームの角度較正および放射測定システムに関する。上記システムは、選択されたワークピースの直径よりも長い細長いスリットを有する前面を有する筐体を備えているビーム電流検出システムを備えている。上記細長いスリットは、上記筐体の回転中止として構成されている。静電気的な抑制器が上記細長いスリットの下流側に設置されており、後方スリットを有するプロファイル用ファラデーカップが上記静電気的な抑制器の下流側に設置されており、第一の方向、および、上記第一の方向に直行する第二の方向においてビームプロファイルを測定するように構成されている。角度用ファラデーカップが上記後方スリットの下流側に設置されており、上記第一の方向および上記第二の方向において上記イオンビームの角度分布を得るように構成されている。イオンビームの第一の一部が、保護金属板スリットおよび前方の細長いスリットを通過した後で上記プロファイル用ファラデーカップに入射される。イオンビームの第二の一部が、角度用ファラデーカップに入射される。
【００１１】
本発明の更に他の実施形態は、細長いスリットを有する前面を有する筐体を、上記スリットの下流側の静電気的な抑制器と共に備えている、センサヘッドの平面を有するセンサアセンブリと、ｘ軸およびｙ軸におけるビームプロファイルを測定するように構成されている、上記抑制器の上流側にあるプロファイル用ファラデーカップとを備えており、上記プロファイル用ファラデーカップは、上記イオンビームの一部を上記角度用ファラデーカップに向けて通過させる後方スリットを有しており、上記センサヘッドの平面は上記測定平面と同一であり、イオンビームの放射は上記センサヘッドの平面に沿って測定されることを特徴とするイオンビーム平面に関してワークピース表面を測定し較正するためのシステムに関する。
【００１２】
上述の目的および関連した目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる特徴、および、特に請求項において注目される特徴を含んでいる。以下の記述および添付の図面により、本発明のある実例となる実施形態が詳細に説明されている。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原理が用いられ得る様々な方法のごく一部を示しているに過ぎない。本発明の他の目的、利点、および優れた特徴は、図面と共に考慮されるのであれば、以下に示される本発明の詳細な記述により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の少なくとも１つの側面に係る例示的なイオン注入システムを示している。
【図２】本発明の他の側面に係る、細長いスリットを有する例示的なビーム電流検出システムの断面図を示している。
【図３】本発明の更に他の例示的な側面に係る、例示的なイオンビームの角度較正および放射測定システムの斜視図を示している。
【図４】本発明の他の側面に係る、イオンビームの角度較正および放射測定システムの更に他の斜視図を示している。
【図５】本発明の他の側面に係る、収容された状態における例示的なイオンビームの角度較正および放射測定システムの他の斜視図を示している。
【図６】本発明の他の例示的な側面に係る、例示的なイオンビームの角度較正および放射測定システムの側面図を示している。
【図７】本発明の更に他の側面に係る、例示的なイオンビームの角度較正および放射測定のシステムの斜視図を示している。
【図８】本発明の更に他の例示的な側面に係る、イオンビームの角度較正および放射測定システムの他の側面図を示している。
【図９】本発明の更に他の側面に係る、イオンビームの角度較正および放射測定システムの更に他の例示的な側面図を示している。
【図１０】本発明の他の側面に係る、例示的なイオンビームの角度較正および放射測定システムの側面図を示している。
【図１１】本発明の更に他の例示的な側面に係る、例示的なイオンビームの角度較正および放射測定システムの更に他の側面図である。
【図１２】本発明のある側面に係る、他の例示的なイオンビームの角度較正および放射測定システムの側面図を示している。
【図１３】ビーム放射の２次元プロットを示している。
【図１４】ビーム放射の２次元プロットから２つの１次元プロット（ｘに対するｄＩ／ｄｘ）および（ｘ’に対するｄＩ／ｄｘ’）への投影を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、一般にイオンビームに対するイオンビームの角度較正および放射測定システムを改善することが目的である。そして、本発明は図面を参照しながら記述されている。ここで、全体を通して同様の要素に対しては同様の符号を用いるものとする。これらの側面に関する記述は、単に実施例に過ぎず、限定的な意味で解釈されるべきではない。以下の記述においては、本発明を完全に理解してもらうために、説明する目的で、多数の特徴的な詳細が記述されている。しかしながら、これらの特徴的な詳細がなくとも本発明が実行でき得ることは、当業者にとって明白である。
【００１５】
本発明の１つの例示的な側面に係る図面を参照する。図１は、例示的なイオン注入システム１００を示している。ここで、このイオン注入システムは、イオンビーム１０４に関連してワークピース１０２（例えば、半導体基板または半導体ワークピース）を走査可能であり、イオンビーム１０４によりイオンがワークピース１０２に注入される。上述のように、本発明の様々な側面が、図１の例示的なシステム１００に限らず、これを含むどの種類のイオン注入装置に関連して実行されてもよい。例示的なイオン注入システム１００は、ターミナル１０６、ビームラインアセンブリ１０８、および、一般にプロセスチェンバー１１２を形成している／備えているエンドステーション１１０を備えている。ここで、イオンビーム１０４は、一般にワークピース位置１１４に設置されたワークピース１０２に向き付けられる。ターミナル１０６のイオンソース１１６は、電源１１８により動力が与えられ、引出しイオンビーム１０４（例えば、分化されていないイオンビーム）をビームラインアセンブリ１０８に供給する。ここで、イオンソース１１６は、ソース１１６からイオンを引き出し、引出しイオンビーム１０４をビームラインアセンブリ１０８に向き付けるための一または複数の引出し電極１２２を備えている。
【００１６】
ビームラインアセンブリ１０８は、例えば、ソース１１６の近傍に入口１２６を有し、エンドステーション１１０の近傍に出口１２８を有しているビームガイド１２４を備えている。ビームガイド１２４は、例えば、引出しイオンビーム１０４を受け、適正な質量電荷比を有するイオンまたは該質量電荷比の範囲にあるイオンのみを、ワークピース１０２に向けてリゾルビング開口部１３２を通過させるための双極子磁場を生成する質量分析器１３０（例えば、質量分析マグネット）を備えている。質量分析器１３０を通過するイオンおよびリゾルビング開口部１３２から出て行くイオンは、一般に、所望の質量電荷比を有するイオンまたは該質量電荷比の範囲にあるイオンを有する、質量分析されたイオンビーム１３４または所望のイオンビーム１３４を規定する。ビームラインアセンブリ１０８に結合された、ビームを形成する様々な構造（図示なし）が、イオンビーム１０４が所望のビームパス１３６に沿ってワークピース１０２に輸送される際に該イオンビームを境界付けて維持するために、更に提供されてもよい。
【００１７】
一実施例において、所望のイオンビーム１３４は、ワークピース１０２に向き付けられる。ここで、ワークピース１０２は、一般にエンドステーション１１０に結合されたワークピース走査システム１３８を介して設置される。図１に示されたエンドステーション１１０は、例えば、真空プロセスチェンバー１１２内部にてワークピースを機械的に走査する「枚葉」型のエンドステーションを備えていてもよい。真空プロセスチェンバー１１２において、ワークピース１０２（例えば、半導体ワークピース、表示パネル、または他のワークピース）は、ビームパス１３６を通るように一または複数の方向にワークピース走査システム１３８を介して機械的に移動される。本発明の一例示的な側面によれば、イオン注入システム１００は、（例えば、「スポットビーム」または「ペンシルビーム」とも呼ばれる）所望のイオンビーム１３４を一般に固定したまま供給する。ここで、ワークピース走査システム１３８は、固定されたイオンビームに関して一般に直行する２つの軸に沿って一般にワークピース１０２を移動させる。ビーム電流検出システム１４０は、リゾルビング開口部１３２とワークピース１０２との間に設置されてもよい。しかしながら、例えば、リボンビームおよびバッチ型のエンドステーションや他の種類のエンドステーションが代わりに用いられてもよく、これは本発明の範疇にある。例えば、システム１００は、ワークピース１０２に関連した一または複数の走査平面に沿ってイオンビーム１０４を走査することが可能な静電気的なビーム走査システム（図示なし）を備えていてもよい。更に、本発明は、走査されたイオンビーム１０４、または、走査されていないイオンビーム１０４のいずれもが、本発明の範疇にあるものとする。本発明の一例示的な側面によれば、イオン注入システム１００は、米国特許第７，１３５，６９１号明細書（出願日：２００５年４月５日）に記述されたイオン注入システムおよび走査装置を備えていてもよく、該明細書の内容は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。イオン注入システム１００は、アクセリス・テクノロジーズ(Axcelis Technologies)社製のオプティマＨＤ走査システム(Optima HD Scan System)のような他のシステムを備えていてもよい。
【００１８】
ビーム電流検出システム２００の簡素化された断面図が、図２に示されている。放射プロファイラーファラデー用ビーム電流検出システム２００は、筐体２３０、プロファイル用ファラデーカップ２０２、および、（例えば、グラファイト製の）プロファイル用ファラデーカップ２０２の前方に設置されているリゾルビングスリット２０４（例えば、幅が略０．８８ｍｍ、長さが略１８５ｍｍ）を備えている。ビーム電流検出システム２００の筐体正面(face)２２０に衝突するイオンビーム２１４のイオンを制限するために、シールドリゾルビングスリット２２６を有するビーム電流検出システム２００において、保護シールド２２４は初期イオンビーム２０１の前方に設置されてもよい。ビームの第一の部分２１３は、第一のビーム電流を測定するプロファイル用ファラデーカップ２０２に入射される。ビーム２１４は、イオンビームの第一の部分２１３を形成するために、スリット２０４および抑制器２１２を通過する。プロファイル用ファラデーカップ２０２は、スリット２０４の下流側に設置されている。プロファイル用ファラデーカップ２０２は、ビームの第一の部分２１３からのビームの第二の部分２１５が通過するスリット２０８を備えている。プロファイル用ファラデーカップ２０２は、ビームの第一の部分２１３に関連した第一のビーム電流を測定するように構成されている。角度用ファラデーカップ２０６は、プロファイル用ファラデーカップ２０２の下流側に設置されており、ビームの第二の部分２１５に関連した第二のビーム電流を検出するように構成されている。筐体前面２２０、プロファイル用ファラデーカップ２０２、および、角度用ファラデーカップ２０６は、筐体前面２２０の回転中心について集合的に回転するように構成されている。
【００１９】
静電気的な抑制器２１２は、電子が抑制器の平面を横切るのを妨げて、電荷を有するビームのイオンのみを通過させて、結果として、ファラデーシステム２００のプロファイル用ファラデーカップ２０２により正確なイオンビームの電荷量が順々に測定される。幅が略０．８８ｍｍ、長さが略１６０ｍｍである後方のリゾルビングスリット２０８は、プロファイル用ファラデーカップ２０２に形成され、角度用ファラデーカップ２０６は、プロファイル用ファラデーカップ２０２の下流側に設置されている。プロファイル用ファラデーカップ２０２および角度用ファラデーカップ２０６によりサンプリングされた電流の合計を、開口部の幅０．８８ｍｍによって除算すると、一次元のドース率ｄｌ／ｄｘおよびｄｌ／ｄｙとなる。一般に、筐体スリット２０４を通過して入射した全イオンビームの流量に対するこの比率は、プロファイル用ファラデーカップのスリット２０８を通過して入射した全イオンビーム量に対するこの比率よりも非常に大きくなる。第一のリゾルビングスリット２０４の表面と後方のスリット２０８との間の軸方向距離は４０ｍｍであり、結果として、２×０．８８／４０または４４ミリラジアンもしくは＋／−１．２６度である角度誤差をもたらす。この測定値は、コリメートされた開口部の分解能であるが、ファラデーシステム２００が小さな角度増分を通してスイープされている間、本システムの差動分解能を制限するものではない。結果として得られた測定値は、＋／−１．２６度の窓とイオンビームの角度分布関数とのコンボリューションである。測定値を逆畳み込みする必要はないが、そうするために適用される当業者による技術がよく知られている。
【００２０】
制御装置２４０は、ウォブル角度の関数としてのイオンビームの放射およびイオンビームの角度や、２次元平面または３次元空間における様々な位置に対する第一のビーム電流および第二のビーム電流を決定するために利用されてもよい。制御装置２４０は、イオンビームを調整するためのこれらの測定値を利用するために用いられてもよい。換言すれば、イオンビームプロファイルの情報は、イオン注入器の動作をモニタリングしている技術者がイオンビームプロファイルに基づいた調整をすることができるように、本質的に「リアルタイム」ベースにてすぐに利用できることが好ましい。ビームプロファイル情報の迅速なアップデートにより、そのような調整が成され、そして、ビームプロファイルに基づいた調整の効果が研究され再評価されるのである。
【００２１】
当然のことながら、当業者は、筐体２３０を用いずにビーム電流検出システム２００を製作し得た。換言すれば、システム２００は、細長いスリットを有する金属板を備えていてもよい。ここで、細長いスリットは金属板の回転中心に設置されている。プロファイル用ファラデーカップおよび角度用ファラデーカップの両方は、当業者に知られているどの種類のビーム電流検出器に置き換えられてもよい。金属板、ビーム電流検出器、および、ビーム角度検出器は、金属板の回転中心に関して集合的に回転するように構成されていてもよい。
【００２２】
ビーム電流検出システムは、例えば、図１に絵で表されているシステムである、アクセリス・テクノロジーズ(Axcelis Technologies)社製のオプティマＨＤ走査システム(Optima HD Scan System)のようなシステムを備えていてもよい。
【００２３】
図２に示されているビーム電流検出システム２００は、ロボットアームシステムおよび線形駆動システム等に搭載され得る。ここでは、例えば、ロボットアーム（図示なし）によって、ビーム電流検出システム２００は、スリット２０４に直行している第一の方向において直線運動または走査運動をさせる（走査運動）。回転運動２１６は、直線状の走査パスごとに多数の角度走査パスを生成するために、非常に速い割合で走査運動と同時に成され得る。ビームの第一の部分２１３は、図示されているようにプロファイル用ファラデーカップ２０２に入射される。角度用ファラデーカップ２０６に入射された、ビームの第二の部分は、モータ位置に対するビーム強度の４×１０，０００のサンプル配列を生成するモータ位置を同時に用いて、１秒につき１０００個のサンプルの割合で１０秒の測定期間においてサンプリングされ得る。この配列には、角度に対する角度用ファラデーカップからの読み取り値、および、走査位置に対するプロファイル用ファラデーカップからの読み取り値が含まれている。当業者は、様々な他のサンプリング割合、測定期間、大きさ等が利用でき、これらは本発明の範疇を逸脱せず、何よりも本発明を制限するものではないことを理解できる。
【００２４】
一実施形態において、図２に示されているビーム電流検出システム２００は、図３および図４に示されているロボットアームシステム３００のロボットアーム３０２に装着されている。ロボットアームシステム３００は、例えば、ｘ方向およびｙ方向の両方向におけるスリット２０４の動きに変化をもたらす３つのモータを利用する特殊な目的を持つロボットである。図３に示されている駆動アーム用ステッピングモータ３０４は、停止位置５００（図５）、ｘ方向走査初期位置６００（図６）、および、ｙ方向走査初期位置１０００（図１０）の３つの位置の間にて駆動アーム３０６を駆動する。走査用ステッピングモータ３０８（図４）は、イオンビーム３０２を横切ってビーム電流検出システム２００をスイープする。ウォブル駆動クランク３１３を有しているＤＣサーボウォブル軸モータ３１２は、スイープごとに＋／−１２度に亘り前後に何度もビーム電流検出システム２００を回転させる。回転するウォブル軸は、筐体スリット２０４の略中心にある。ビーム電流検出システム２００の位置を正確に決定するために、光学式エンコーダが各傾斜軸３１４、３１６、および３１８（すなわち、ｘ、ｙ、およびｚ）に付されていてもよい。ビーム電流検出システム用傾斜ステージは、０．０５度またはそれよりも良い角度精度を伴って３ヘルツまで連続的に走査してもよい。
【００２５】
当然のことながら、当業者は、ビーム電流検出システム２００を作動させるロボットアームシステム３００は、例えば、線形作動システム、ベルト／モータ駆動システム等のどの電気機械的なシステムであってもよいことを理解できる。このシステムは、スキャンごとに１０秒またはそれよりも速い割合で水平方向または垂直方向にビーム電流検出システム２００を走査し得る。このシステムは、イオンビーム３０２の通り道の外側にシステム３００を移動させるために１秒以内にロボットアームシステム３００を停止し得る。図７、図８、および図９は、ビーム電流検出システム２００が、例えば、１８０ｍｍである最大ビーム直径６０２の左端６００にて、水平走査中心位置８００にて、そして連続的にビーム直径６０２の水平走査右端位置９００に至るまでの、第一の方向（例えば、水平方向）における走査運動においてスイープされる際のロボットアームシステム３００を示している。図１０、図１１、および図１２は、ビーム電流検出システム２００が、上端位置１０００から、ワークピースの直径６０２の垂直走査中心位置１１００を通って、連続的にビーム直径６０２の下端位置１２００に至るまでの、例えば、第一の方向に直行している第二の方向（例えば、垂直方向）における走査運動においてスイープされる際のロボットアームシステム３００を示している。
【００２６】
ｘｘ’またはｙｙ’の放射は、イオンビームの強度Ｉ（ｘ，ｘ’）およびＩ（ｙ，ｙ’）を示している２次元位相空間図である。ｘ−ｙトポグラフ形式においてプロットされるとき、ｘ軸はミリメートルまたはメートルの単位であることが多く、ｙ軸はミリラジアンまたはラジアンの角度単位である。強度分布は、立体地図における等高線と同様に、等価強度の曲線として表されている。曲線間隔の選択は、全ビームの一部を含んでいる２次元ヒストグラムとして規定されてもよい。また、それは強度の一部を含んでいる曲線間隔であってもよい。技術的には、それは全ビームの一部を含んでいる間隔であるべきである。放射プロットの典型的な形状は、楕円である。これは、分子の集合または集団を表すように描画するからである。ここで、該分子は、略同じ速度で（ｖｚ）でまとまって飛行しており、分子ごとに与えられた横方向の速度（ｖｘおよびｖｙ）を有している。横方向の角度の正接は、放射プロットの垂直方向の軸により表されている。それらの空間的な位置ｘまたはｙは、水平方向の軸により表されている。
【００２７】
再び、図３を参照すると、例えば、駆動アーム３０６が最上位にある場合のビーム電流検出システム２００は、イオンビーム２１４を通って弧状にスイープされる。ビーム電流検出システム２００は、角度および位置の両方に関して同時に走査できるＤＣサーボウォブル軸モータ３１２を利用して、ウォブル軸３１４について何度も回転される。
【００２８】
図３から図１０に示されているビーム電流検出システム２００は、筐体スリット２０４および角度用ファラデーカップのスリット２１０により選択されたイオンビーム２１４の一部を、時間関数として与えられる、ビーム電流検出システム２００の空間位置および角度位置に応じて入射させる。ビーム電流検出システム２００が作動される間、ビーム電流は、例えば、ファラデーアセンブリの角度および位置と共に、プロファイル用ファラデーカップ２０２および角度用ファラデーカップ２１０によってサンプリングされる。サンプリングの割合は、位置および角度に対するビーム強度の、大きな高分解能の配列を可能にする１０００ヘルツのオーダーである。結果として得られるデータ配列Ｄ（ｉ，ｊ）はｉ個の行およびｊ個の列を有している。ｘの放射走査に対して、Ｄ（ｉ，１）は第一のリゾルビングスリット２０４の中心を含んでいるｘの位置の列であり、Ｄ（ｉ，２）はスリット２０４の平面の角度を含んでいる列であり、Ｄ（ｉ，３）はプロファイル用ファラデーカップ２０２によりサンプリングされたビーム電流サンプル値を含んでいる列であり、Ｄ（ｉ，４）は角度用ファラデーカップ２１０によりサンプリングされたビーム電流サンプル値を含んでいる列である。データ配列Ｄ（ｉ，ｊ）に含まれる情報は、本発明の有用性を完全に実現するために、次のように表され取り扱われる。
【００２９】
まず、各データ点に対するｄＩ／ｄｘの数値を最初に算出することにより、ｘに対するビーム電流ｄＩ／ｄｘのプロットが生成される。そして、結果として得られる値を対応するｘの位置に対してプロットする。第一のスリット２０４のスロット幅をＳとすると、以下の式（１）は、ビーム電流の各サンプル値に対するｄＩ／ｄｘの値を表している。
【００３０】
【数１】
0005676481.tif 000002
【００３１】
サンプル値間のｘの間隔は、次式にて与えられる。
【００３２】
【数２】
0005676481.tif 000003
【００３３】
サンプル値間の近似された全ビーム電流は、次式にて与えられる。
【００３４】
【数３】
0005676481.tif 000004
【００３５】
測定される、ビームに含まれる全電流は、次式にて与えられる。
【００３６】
【数４】
0005676481.tif 000005
【００３７】
データ配列Ｄｉ，ｊ中の３つのデータ列は、放射の測定およびプロットに必要な情報を含んでいる。列Ｄｉ，１、Ｄｉ，２、およびＤｉ，４は、ｘの位置、ｘ’の角度、および角度用ファラデーカップ２１０からの電流サンプル値を含んでいる。新しい配列Ｄｋ，ｌは、ｘの位置に対応するｋ、ｘ’の角度に対応するｌ、およびＤｉ，４からの値によって生成される。ビームの放射は、ｘに対するビームの強度およびｘ’に対するビームの強度である２つの２次元等高線図を生成することによりプロットされる。行列Ｄｋ，ｌに含まれている電流サンプル値は、式（４）からの上記全電流を用いて、次式のように正規化される。
【００３８】
【数５】
0005676481.tif 000006
【００３９】
ここで、Ｋは角度用ファラデーカップの合計に角度用ファラデーカップにおけるサンプリングされた電流を加えたものを正規化するために用いられる正規化係数であり、上記係数Ｋは、各値ｄＩ／ｄｘ’およびｄＩ／ｄｙ’に次元を与える必要がある。また、上記係数Ｋは、当業者によく知られている。
【００４０】
角度用ファラデーカップ２１０のサンプル値からの正規化電流（Ｉｎｏｒｍ）は、次式により与えられる。
【００４１】
【数６】
0005676481.tif 000007
【００４２】
１次元プロファイル１４００の写像である（ｘに対するｄＩ／ｄｘ）および（ｘ’に対するｄＩ／ｄｘ’）が図１４に示されており、２次元プロファイル１５００の写像が図１５に示されている。Ｄｋ，ｌの各行に亘り合計されたデータが、行に対応するｘの位置に対してプロットされ、（ｘに対するｄＩ／ｄｘ）のプロットが生成される。各列に亘り合計されたデータが、列に対応するｘ’（ｘ’に対するｄＩ／ｄｘ’）のプロットが生成される。これらの種類のプロファイルは、当業者によく知られている。
【００４３】
本発明は、ある好適な実施形態について示され記述されたが、本明細書及び添付の図面を読み、理解することにより、当業者は同等の変更を行うことができることは明白である。特に、上記の要素(アセンブリ、装置、回路等)により実行される様々な機能に関して、そのような要素を記述するために使われた用語(「手段」として参照されるものも含む)は、ここで示されている本発明の例示的な実施形態における機能を実行する開示された構造と構造的に同等でないとしても、他の方法が示されない場合には、上述の要素の明細書中に記述された機能を実行するどの要素(つまり、機能的に同等である要素)にも対応するものとする。加えて、本発明の特定の特徴は、様々な実施形態の内の一つに関して開示したが、そのような特徴は、他の実施形態の一または複数の他の特徴と結び付けることができ、どの既存の適用例またはどの特定の適用例に対しても所望なものとなり、かつ利点を有するものとなる。
【図１】
0005676481.tif 000015
【図２】
0005676481.tif 000016
【図３】
0005676481.tif 000017
【図４】
0005676481.tif 000018
【図５】
0005676481.tif 000019
【図６】
0005676481.tif 000020
【図７】
0005676481.tif 000021
【図８】
0005676481.tif 000022
【図９】
0005676481.tif 000023
【図１０】
0005676481.tif 000024
【図１１】
0005676481.tif 000025
【図１２】
0005676481.tif 000026
【図１３】
0005676481.tif 000027
【図１４】
0005676481.tif 000028