(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームと関連付けられているイオンビーム電流を有している当該イオンビームを発生させるように構成されているイオン源；
上記イオンビームを質量分析するように構成されている質量分析器；
（１）あらかじめ決められている時間において、上記イオンビームを通り抜けて、プロファイリング平面に沿って平行移動するように構成されており、かつ（２）上記イオンビーム電流の幅の全体にわたってビーム電流を、上記平行運動をしながら測定し、これにおいて上記イオンビームの時間および位置依存ビーム電流を規定するようにさらに構成されている、ビームプロファイリング装置；
上記あらかじめ決められている時間の全体にわたって上記イオンビームの上記イオンビーム電流を測定し、これにおいて時間依存イオンビーム電流を規定するように構成されている、ビーム電流モニタリング装置；ならびに
（１）同期化されている時間において、上記ビームプロファイリング装置およびビーム電流モニタリング装置からビーム電流データを受け取り、（２）上記イオンビームの上記時間および位置依存ビーム電流プロファイルを上記時間依存イオンビーム電流によって除算し、これにおいて上記あらかじめ決められている時間の全体にわたるイオンビーム電流における変動を消去することによって、時間独立イオンビームプロファイルを決定するように構成されている、コントローラー
を備えている、イオン注入システム。
【請求項２】
上記ビームプロファイリング装置がファラデーカップを備えている、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項３】
上記ファラデーカップが、上記イオンビームの一部が進入することを許容されている狭いスリットを備えている、請求項２に記載のイオン注入システム。
【請求項４】
上記ビーム電流モニタリング装置が、狭いスリットを有しているファラデーカップを備えており、当該ファラデーカップが、上記イオンビームの縁部に配置されており、当該イオンビームの当該縁部における上記イオンビーム電流を測定するように構成されている、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項５】
上記ビーム電流モニタリング装置が、上記イオンビームの対向する縁部のそれぞれに配置されており、かつ上記イオンビームの上記縁部のそれぞれにおける上記イオンビーム電流を測定するように構成されている１組のファラデーカップを備えている、請求項４に記載のイオン注入システム。
【請求項６】
上記質量分析器の下流に配置されており、上記イオンビームをスキャンするために構成されているスキャナをさらに備えており、当該スキャナにおいて、スキャンされたリボン形状のイオンビームを形成する、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項７】
上記ビーム電流モニタリング装置が、上記スキャンされたリボン形状のイオンビームの縁部における上記イオンビーム電流を測定するように構成されている、請求項６に記載のイオン注入システム。
【請求項８】
上記ビーム電流モニタリング装置が、上記リボン形状のイオンビームの第１の側方縁部に配置されている第１のファラデーカップ、および上記リボン形状のイオンビームの第２の側方縁部に配置されている第２のファラデーカップを備えている、請求項６に記載のイオン注入システム。
【請求項９】
上記コントローラーが、上記第１のファラデーカップからの第１のイオンビーム電流測定値、上記第２のファラデーカップからの第２のイオンビーム電流測定値を受け取るように、かつ当該第１のイオンビーム電流測定値および第２のイオンビーム電流測定値から平均イオンビーム電流を算出するように構成されており、上記時間独立イオンビームプロファイルの上記決定は、上記時間および位置依存ビーム電流プロファイルを、上記平均イオンビーム電流によって除算することによって実現されている、請求項８に記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
上記ビーム電流モニタリング装置が、上記ビームプロファイリング装置の上流に配置されている、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
イオンビームの時間依存プロファイルを決定するための方法であって、
あらかじめ決められている時間において、上記イオンビームを通過してビームプロファイリング装置を平行移動させることによって、上記イオンビームの幅の全体にわたってイオンビーム電流を測定し、これにおいて上記イオンビームの時間および位置依存ビーム電流を規定すること；
上記あらかじめ決められている時間の全体にわたって、上記イオンビームの縁部における上記イオンビーム電流を、ビーム電流モニタリング装置を介して測定し、これにおいて時間依存イオンビーム電流を規定すること；ならびに
上記イオンビーム電流の上記時間および位置依存プロファイルを、上記時間依存イオンビーム電流によって除算し、これにおいて上記あらかじめ決められている時間の全体にわたるイオンビーム電流における変動を消去することによって、時間独立イオンビームプロファイルを算出することを包含している、イオンビームの時間依存プロファイルを決定するための、方法。
【請求項１２】
上記ビーム電流モニタリング装置が、上記ビームプロファイリング装置の上流に配置されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記イオンビームの上記縁部における上記イオンビーム電流を測定することが、上記あらかじめ決められている時間の全体にわたって、上記イオンビームの第１の縁部および第２の縁部における上記イオンビーム電流を、上記ビーム電流モニタリング装置を介して測定することを包含しており、
上記時間依存イオンビーム電流が、上記イオンビームの上記第１の縁部および第２の縁部において測定された上記イオンビーム電流を平均化することによって規定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
上記ビーム電流モニタリング装置が、ファラデーカップに規定されている狭いスリットを有している１つ以上の当該ファラデーカップを備えており、当該１つ以上のファラデーカップが、上記イオンビームの１つ以上の縁部におけるイオンビーム電流を測定するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
上記イオンビームを静電気的にスキャンし、これにおいてリボンビームを規定することをさらに包含している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
イオンビームを発生させること；
上記イオンビームを質量分析すること；
上記質量分析されたイオンビームをスキャンして、リボン形状のイオンビームを形成すること；
あらかじめ決められている時間において、上記イオンビームを通過してビームプロファイリング装置を平行移動させることによって、上記リボン形状のイオンビームの幅の全体にわたってイオンビーム電流を測定し、これにおいて上記イオンビームの時間および位置依存プロファイルを規定すること；
上記あらかじめ決められている時間の全体にわたって、上記リボン形状のイオンビームの縁部において上記イオンビーム電流を測定し、これにおいて時間依存イオンビーム電流を規定すること；ならびに
上記時間依存イオンビーム電流によって、上記イオンビーム電流の上記時間および位置依存プロファイルを、上記時間依存イオンビーム電流によって除算し、これにおいて上記あらかじめ決められている時間の全体にわたるイオンビーム電流における変動を消去することによって、時間独立イオンビームプロファイルを算出することを包含している、イオン注入システムにおいて線量測定の制御を実施する、方法。
【請求項１７】
上記リボン形状のビームの上記幅の全体にわたって上記イオンビーム電流を測定することが、上記リボン形状のイオンビームの第１の側縁から上記リボン形状のイオンビームの第２の側縁まで、ファラデーカップを平行移動させること、ならびに上記ファラデーカップを介して上記ビーム電流を測定することを包含している、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記リボン形状のイオンビームの上記縁部における上記イオンビーム電流を測定することが
上記リボン形状のイオンビームの第１の側方縁部に第１のファラデーカップ配置すること、および上記第１の側方縁部と対向する上記リボン形状のイオンビームの第２の側方縁部に第２のファラデーカップを配置すること、ならびにその位置において第１のビーム電流および第２のビーム電流のそれぞれを測定することをさらに包含しており、上記時間依存イオンビーム電流が、上記第１のビーム電流および第２のビーム電流の平均値としてさらに規定される、請求項１７に記載の方法。
【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、より詳細には、時間独立イオンビーム電流プロファイルを測定するための線量測定システム方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造において、イオン注入は、半導体に不純物をドープするために使用されている。イオン注入システムは、集積回路の製造の間に、ｎ型材料もしくはｐ型材料のドーピングをもたらすため、またはパッシベーション層を形成するために、イオンビームからのイオンを用いて、加工品（例えば半導体ウエハ）をドープするためにしばしば使用されている。イオン注入システムは、半導体ウエハをドーピングするために用いられるとき、所望の外因性材料を製造するために、選択されたイオン種を加工品に注入する。原料物質（例えば、アンチモン、ヒ素またはリン）から生成される、注入するイオンは、例えば、「ｎ型の」外因性材料のウエハを生じ、「ｐ型の」外因性材料のウエハは、原料物質（例えば、ホウ素、ガリウムまたはインジウム）を用いて生成されるイオンからしばしば生じる。
【０００３】
典型的なイオン注入システムは、イオン化可能な原料物質から電荷を帯びたイオンを生成させるためのイオン源を含んでいる。生成させたイオンは、強い電界の補助を受けて高速ビームへと形成され、注入エンドステーションへのあらかじめ決められているビーム経路に沿って導かれる。イオン注入装置は、上記イオン源および上記エンドステーションの間に伸びている、ビーム形成構造およびビーム成形構造を含み得る。上記ビーム形成構造およびビーム成形構造は、イオンビームを維持し、エンドステーションに向かう途中にイオンビームが通過する細長い内腔または通路の境界をなしている。運転の間、この通路は、気体分子との衝突の結果として、あらかじめ決められているビーム経路からイオンがそれる可能性を低下させるために、この通路は一般的に排気されている。
【０００４】
イオン注入システムにおいて注入される加工品は、イオンビームのサイズよりはるかに大きいサイズを有している半導体ウエハであることが通常である。加工品の面積よりはるかに小さいサイズを有しているイオンビームを利用して、ドーピングの均一性を実現するために広く使用されている手法は、いわゆるハイブリッドスキャンシステムである。当該ハイブリッドスキャンシステムにおいて、小サイズ化されているビームが、一方向において前後に素早く通過させられるか、またはスキャンされ、上記加工品が、スキャンされるイオンビームの直交する方向に沿って機械的に移動させられる。ハイブリッドスキャンの特定の形態は、例えば、スキャン周波数が、無限に高く理論的に上昇されて、一般的に連続なＤＣビームを形成する、いわゆるＤＣリボンビームスキャンシステムである。
【０００５】
ハイブリッドスキャンイオン注入装置において、直交する２つの方向におけるスキャン周波数は、従来のＣＲＴテレビジョン画面上におけるラスタースキャンと同様に、まったく異なる。ハイブリッドスキャンイオン注入装置の機械的な動作方向において、例えば、スキャン動作は、サブＨｚの周波数（典型的に最大の繰り返しとして０．５Ｈｚ）において繰り返し、イオンビームスキャン方向において、スキャン周波は程度の１ＫＨｚ高さである。
【０００６】
ハイブリッドスキャンシステムの魅力の１つは、加工品に対する最終的なドーピング均一性が、直交する２つの方向において独立して制御されることである。ビームスキャン方向におけるビーム電流密度が均一に生成されると、直交する方向において低速に加工品を単純に移動させることは、所望される２次元（すなわち２Ｄ）均一性をもたらす。したがって、イオンビーム電流が加工品の移動中に変動しても、加工品の速度は、ビームスキャン方向における均一性が許容可能な範囲に留まると仮定できる所望の均一性を生じさせるために変更され得る。
【０００７】
ビームスキャン方向における不均一性は、ビームスキャンの非線形性およびイオンビーム形成機序に関わる光学から生じる。たとえは、壁からの定点に配置されている塗料のスプレー缶であり、当該スプレー缶は、一定の角速度において左から右に軸回転する。一定の角速度において、上記スプレー缶から離れている壁面は、当該スプレー缶の直接の前面における領域より薄い塗膜を受け得る。このたとえにおいて、スプレー缶から壁面までの変化する距離は、塗膜における非線形性の原因である。
【０００８】
イオン注入システムのイオンビームスキャン方向において、均一なビーム分布を得るために、均一性の程度が最初に測定されなければならず、それから適切な修正が不均一性を正すためになされる。スプレー塗装のたとえにおいて、塗料の不均一性が認められると、スプレー缶の角速度は、スプレー缶が、中心から離れてスプレーするほど速度を落とし得るように、修正される。
【０００９】
しかし、イオン注入における均一性の目的は、１％未満の不均一性より低いので、実現する均一性において多くの困難な局面がある。困難さの１つは、時間におけるビーム電流の変動の存在下において、ビームスキャン方向における均一性を確実に測定することである。ビームの均一性を測定することが、ビームの位置に沿ったビーム強度の時間に依存する変動を決めることを目的としているので、時間におけるビーム変動は、非常な扱いの困難さをもたらす。
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、時間独立イオンビームプロファイルを適切に決めるために、測定されたプロファイルが、空間における強度分布に依存するだけでなく、上記プロファイルの一連の測定の間に生じ得る、時間におけるイオンビーム電流の総量の変動にも、非常にしばしば依存することを、現時点において正しく認識している。
【００１１】
そのため、本開示は、イオンビームの時間独立プロファイルを測定するためのシステム、装置、および方法を提供することによって、先行技術の制限を解消している。したがって、以下は、本発明のいくつかの側面の基本的な理解をもたらすために、本発明の簡略化された概要を示している。この概要は、本発明の外延的な全体像ではない。本発明の重要な、すなわち不可欠の要素を特定することも、本発明の範囲を明確に叙述することも意図されていない。その目的は、後に示されるより詳細な記載の前置きとしての簡略化された形態において、本発明のいくつかの概念を示すことである。
【００１２】
本発明は、イオン注入システム、およびイオンビームの時間独立プロファイルを測定するための方法に、一般的に関する。例示的な一側面によれば、イオン注入システムは、イオンビームと関連付けられているイオンビーム電流を有している当該イオンビームを生成するように構成されているイオン源を備えている。上記イオンビームは、例えば、スポットビーム、ペンシルビーム、スキャンされたペンシルビーム、またはリボンビームを含んでいる。質量分析器は、さらに設けられている場合に、上記イオンビームを質量分析するように構成されている。
【００１３】
一例によれば、ビームプロファイリング装置は、あらかじめ決められている時間の範囲内において、プロファイリング平面に沿って、イオンビームを通過して平行移動するように構成されている。上記ビームプロファイリング装置は、上記イオンビーム電流の幅の全体にわたって当該イオンビーム電流を、上記平行移動をしながら測定し、これにおいて上記イオンビームの位置依存ビーム電流プルファイルを規定するようにさらに構成されている。ビーム電流モニタリング装置は、例えば、ビームライン（例えばビームプロファイリング装置の上流）に沿ってさらに配置されており、当該ビームモニタリング装置は、ビームプロファイリング測定を持続しながら上記イオンビームの縁部における上記イオン電流を測定し、これにおいて固定点における時間依存イオンビームを規定するように構成されている。
【００１４】
２つの電流測定、上記ビームプロファイリング装置による電流測定および当該ビームプロファイリング装置以外による電流測定は、例えば、同期化されており、かつ同時にサンプリングされる。このようにして、本開示によれば、ビーム電流は、上記ビームプロファイリング装置が上記イオンビームの幅の全体にわたって横断するそれぞれのサンプリング時間について、当該ビームプロファイリング装置およびビームモニタリング装置から入手され得る。したがって、時間独立イオンビームプロファイルは、上記ビームプロファイリング装置からの一連のビーム電流データを、上記ビームモニタリング装置からの対応するデータによって標準化することによって、より十分に近似され得る。一例において、上記時間依存イオンビームプロファイルは、サンプリング時間のそれぞれについて上記ビームモニタリング装置から得た上記電流によって、ビームプロファイリング装置から得た電流を除算することによって、入手され得る。したがって、あらかじめ決められている時間の全体にわたるイオンビーム電流における変動がキャンセルされ、これにおいて時間独立イオンビームプロファイルをもたらす。本開示は、例えば上記ビームモニタリング装置からの一連の読み込みを、関数を用いてフィッティングすること、および上記ビームプロファイリング装置からのデータを、フィッティングされた曲線に対して標準化することによる、標準化の種々の他の方法を考慮している。
【００１５】
このようして、上述した関連する目的の達成のために、本発明は、以下に十分に説明されており、かつ特許請求の範囲に特に示されている特徴点を含んでいる。以下の記載および添付の図面は、本発明の特定の例示的な実施形態を詳細に示している。しかし、これらの実施形態は、本発明の原理が採用され得る種々の方法のいくつかを示しているに過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規の特徴は、図面と併せて考慮されるとき、本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の例示的な一側面にしたがうイオン注入システムのブロック図を示している。
【図２Ａ】本開示のいくつかの側面にしたがう例示的なビーム電流密度の変動を示している。
【図２Ｂ】本開示のいくつかの側面にしたがう例示的なビームプロファイル測定の変動を示している。
【図２Ｃ】本開示のいくつかの側面にしたがう例示的なビームモニタリング測定値の変動を示している。
【図２Ｄ】本開示のいくつかの側面にしたがう例示的な時間独立ビームプロファイルを示している。
【図３】本発明の開示に係る、イオンビームをプロファイリングするための例示的な方法を示しているブロック図である。
【発明の詳細な説明】
【００１７】
本発明は、イオンビームの時間独立プロファイルを決定するためのシステム、装置および方法に、一般的に関する。
【００１８】
したがって、本発明は、同様の参照番号が、全体を通して同様の構成を指すために使用され得る図面を参照して以下に説明される。これらの側面の説明は、単に例示的であり、限定的な意味に解釈されるべきではないと、理解されるべきである。以下の説明において、説明を目的として、多数の特定の詳細が、本発明の全体的な理解を与えるために述べられている。しかし、本発明は、これら特定の詳細を越えて実施され得ことは、当業者にとって明らである。
【００１９】
時間独立イオンビームプロファイルを適切に決めるために、本開示は、測定されたプロファイルが、空間における強度分布に依存するだけでなく、プロファイルの一連の測定の間に生じ得る、時間におけるイオンビーム電流の総量の変動にも、非常にしばしば依存することを、正しく認識している。イオンビームがどれだけ正確に制御されているかに関わらず、イオンビーム電流は、種々の要因に起因して、典型的に一定ではない。イオンビームスキャンの変動は、非常に高い周波数（例えば、数百ｋＨｚ以下）から、最大で数十％まで変動する振幅を有しているサブＨｚ周波数の、一般的に「ドリフト」と呼ばれる非常に緩やかな変量までの、広い周波数スペクトルを網羅し得る。
【００２０】
ビームスキャン方向における非均一性を測定するための従来の方法の１つは、スキャンされるイオンビームの全幅についてビームスキャン方向に沿って、ビーム密度変動（いわゆる「ビームプロファイル」）を測定するために、狭い幅のファラデーカップを機械的に横断させることである（例えば、D.W. Berrian et alに対する米国特許第４，９２２，１０６号に記載されている）。移動するファラデーカップを用いるこの方法は、ハイブリッドスキャンシステムを有しているイオン注入装置において、広く、すなわちほぼすべてに用いられているが、上記方法は、時間においてイオンビーム強度が変動するとき、時間独立の非均一性の情報の抽出において困難に直面する。
【００２１】
ビーム電流の常にある変動に起因して、ビーム電流測定は、典型的に数十秒の、いわゆる「積分時間」について平均化される。この積分時間のために、半期が積分時間より短い任意のビーム電流変動は、減衰させられる。例えば、２０秒の積分時間における２５Ｈｚ以上のビーム変動は、確実に無視され得る。
【００２２】
しかし、移動するファラデーカップを用いると、イオンビーム均一性における変動は、移動するファラデーカップがスキャンされるイオンビームの一端から他端まで移動するとき、時系列における読み取りにおいて変動として現れる。現在、認識されている１つの問題は、ビーム電流もこの期間に変化する場合に時間におけるビーム電流の変動を、ビームの位置による目的とする「時間独立」変動と区別する方法がないことである。一例として、移動するファラデーカップが１０ｃｍ／秒において移動すると仮定すると、イオンビーム強度が１０Ｈｚにおいて変動する場合、１０Ｈｚ変動は、「時間独立」イオンビーム分布が完全に均一であってさえ、１ｃｍ周期におけるイオンビーム強度の増加および減少として現れる。
【００２３】
これまでにおいて、２種類の変動を区別する方法は、時間によって変化する要素を消去するために数回の測定を繰り返すことであり、当該要素が、移動するファラデーカップの動作と同期しないと仮定している。しかし、生産性の圧迫に基づいて、数回にわたるそのような測定の繰り返しは、一般的に、所望される選択肢ではない。
【００２４】
したがって、本開示は、時間によって変化するイオンビーム電流の条件において、正確な「時間独立」イオンビームプロファイルを、プロファイル測定を繰り返す必要なしに、たらすことに関する。
【００２５】
図１を参照すると、図１は、ターミナル１０２、ビームラインアセンブリ１０４、およびエンドステーション１０６を有している例示的なイオン注入システム１００を示す。ターミナル１０２は、例えば、高電圧電源１１０によって電力供給されているイオン源１０８を備えており、当該イオン源は、ビームラインアセンブリ１０４を通って最終的にエンドステーション１０６に、イオンビーム１１２を生成し、導く。イオンビーム１１２は、例えば、スポットビーム、ペンシルビーム、リボンビーム、または任意の他の形状のビームの形態を取り得る。ビームラインアセンブリ１０４は、ビームガイド１１４および質量分析器１１６をさらに有しており、ここで、双極子磁場が形成されて、エンドステーション１０６に配置されている加工品１２０（例えば半導体ウエハ、表示パネルなど）に、ビームガイド１１４の出口端における開口１１８を通って、適切な電荷対質量比のイオンのみを通過させる。
【００２６】
一例によれば、イオンビームスキャニング機構１２２（例えば、静電スキャナまたは電磁スキャナ（一般的に「スキャナ」と呼ばれる））は、加工品１２０に対する少なくとも第１の方向１２３（例えば＋／−ｙ方向、第１スキャン経路または「高速スキャン」軸、経路または方向とも呼ばれる）において、イオンビーム１１２をスキャンし、これにおいて、リボン形状のイオンビームまたはスキャンされたイオンビーム１２４を規定するように構成されている。さらに、この例において、加工品スキャニング機構１２６が設けられており、当該加工品スキャニング機構は、少なくとも第２の方向１２５（例えば＋／−ｘ方向、第２スキャン経路または「低速スキャン」軸、経路、または方向とも呼ばれる）において、イオンビーム１１２を通って加工品３０を選択的にスキャンするように構成されている。イオンビームスキャニングシステム１２２および加工品スキャニングシステム１２６は、例えば、イオンビーム１１２に対する加工品の所望のスキャニングをもたらすために、個別にか、または互いをともなって設けられ得る。他の例において、イオンビーム１１２は、第１の方向１２３において静電気的にスキャンされ、これにおいてスキャンされたイオンビーム１２４を生成し、加工品１２０は、スキャンされたイオンビーム１２４を通って第２の方向１２５において機械的にスキャンされる。イオンビーム１１２および加工品１２０の静電的かつ機械的なスキャニングのこのような組み合わせは、いわゆる「ハイブリッドスキャン」をもたらす。本発明は、イオンビーム１１２に対する加工品１２０のスキャニング、またはその逆のすべての組み合わせに適用可能である。
【００２７】
他の例によれば、ビームプロファイリング装置１２８は、第１の方向１２３に沿っているイオンビームの特性の１つ以上（例えばイオンビーム電流）の分布を測定するために、イオンビーム１１２の経路に沿って設けられている。ビームプロファイリング装置１２８は、加工品１２０の上流または下流に設けられ得、当該ビームプロファイリング装置は、イオンビームが加工品を横切らないときの、イオンビーム１１２の特性の１つ以上（例えばイオンビーム電流）を感知するように構成されている。ビームプロファイリング装置１２８は、例えば、あらかじめ決められている時間ｔにおいてプロファイリング平面１３０に沿って（例えば第１の方向１２３において）イオンビームを通過して平行移動するように構成されており、当該ビームプロファイリング装置は、イオンビーム１１２電流の幅１３２の全体にわたってビーム電流分布を測定し、これにおいてイオンビームのプロファイルされたビーム電流ＩＰ（例えば時間および位置依存ビーム電流プロファイル）を規定するように構成されている。
【００２８】
ビームプロファイリング装置１２８は、例えば、ファラデーカップ１３６（「プロファイルカップ」とも呼ばれる）を備えており、一例における上記ファラデーカップは、上流（例えばイオンビーム１１２に向かっている）に向けられている狭いスリット１３８を備えており、イオンビームの全幅にわたって第１の方向１２３に沿って横断して、イオンビームのプロファイルされたビーム電流ＩＰを入手するように、構成されている。したがって、ファラデーカップ１３６は、時間および位置依存プロファイルされたビーム電流ＩＰをコントローラー１４０に供給するように、このように構成されている。コントローラー１４０は、例えば、イオン源１０８、高電圧電源１１０、ビームガイド１１４、質量分析器１１６、イオンビームスキャニング機構１２２、加工品スキャニング機構１２６、およびビームプロファイリング装置１２８の少なくとも１つ以上に対する信号を、制御するか、および／または受信し、かつ送信するように構成されている。
【００２９】
開示の他の側面によれば、ビームモニタリング装置１４２（例えば１つ以上のファラデーカップ）は、ビームプロファイリング装置１２８の上流または下流にさらに配置されており、当該ビームモニタリング装置は、あらかじめ決められている時間ｔの全体にわたって（例えば、ファラデーカップ１３６の平行移動と、連続的にか、同期してか、および／または同時に）イオンビーム電流を測定し、これにおいて、モニターされたビーム電流ＩＭ（例えば時間依存イオンビーム電流プロファイル）を規定する。例えば、ビームモニタリング装置１４２は、イオンビーム１１２（例えばスキャンされたイオンビーム１２４）の縁部１４４におけるイオンビーム電流を測定するように構成されている。ビームモニタリング装置１４２は、加工品１２０を横切る、イオンビーム１１２の経路の外側に一般的に配置されていると同時に、イオンビームの縁部１４４におけるイオンビームの相対流をもたらすように、やはり動作可能である。ビームモニタリング装置１４２は、例えば、イオンビーム１１２の対向する複数の縁部１４４に配置されており、かつイオンビームの複数の縁部のそれぞれにおけるモニターされたビーム電流ＩＭを測定するように構成されている、１または２つの狭いファラデーカップ（「モニターカップ」とも呼ばれる）を備えている。代替的に、ビームモニタリング装置１４２は、イオンビームスキャニングシステム１２２の上流に配置されており、したがってイオンビーム１２の流れを乱さない、ＤＣクランプメーターを備えていることを想定されている。
【００３０】
ビームモニタリング装置１４２において測定された、モニターされたビーム電流ＩＭの周波数帯域幅は、例えば、ビームプロファイリング装置１２８において測定された、プロファイルされたビーム電流ＩＰについての周波数帯域幅と、同様にか、または同じ手法において配列される。例えば、ビームプロファイリング装置１２８を介したプロファイルされたビーム電流ＩＰ、およびビーム電流モニタリング装置１４２を介したモニターされたビーム電流ＩＭの測定は、同期化され、かつ同時にサンプリングされる。例えば、サンプル時間ｎについて、ビームプロファイリング装置１２８からの、プロファイルされたビーム電流ＩＰは、「ＩＰｎ」と表われ得、ビームモニタリング装置からの、モニターされたビーム電流ＩＭは、「ＩＭｎ」と表わされ得る。このようにして、本開示によれば、データは、ビームプロファイリング装置１２８がイオンビーム１１２の幅１３２を横切るときのサンプル時間ｎ（例えば｛（ＩＰ１、ＩＭ１）、（ＩＰ２、ＩＭ２）、．．．（ＩＰｎ、ＩＭｎ）｝のそれぞれについて、ビームプロファイリング装置１２８およびビームモニタリング装置１４２から入手され得る。
【００３１】
したがって、本開示によれば、時間独立イオンビームプロファイルＩＤは、ビームプロファイリング装置１２８からの一連のプロファイルされたビーム電流ＩＰを、ビームモニタリング装置１４２からの対応するモニターされたビーム電流ＩＭによって標準化することによって、十分に近似する。簡略化された実施形態において、時間独立イオンビームプロファイルＩＤは、ＩＭによってＩＰを除算することによって入手されて、｛（ＩＰ１／ＩＭ１）、（ＩＰ２／ＩＭ２）．．．（ＩＰｎ／ＩＭｎ）｝として系列を生じ得る。したがって、あらかじめ決められている時間ｔの全体にわたるイオンビーム電流における変動は、消去され、これにおいて時間独立イオンビームプロファイルＩＤをもたらす。本開示は、例えば上記ビームモニタリング装置からの一連の読み込みを、関数を用いてフィッティングすること、および上記ビームプロファイリング装置からのデータを、フィッティングされた曲線に対して標準化することによる、標準化の種々の他の方法を意図している。
【００３２】
一例が、図２Ａ〜２Ｄを参照して以下に説明される。図２Ａにおいて、例えば、イオンビーム電流Ｉの総量は、時間において変動し（例えばトレース１５０Ａ、１５０Ｂおよび変動１５２によって表わされている）、全体のビームプロファイル形状（平均化されたトレース１５０Ｃによって表示されている）は、全体的に変化しない状態を続ける。そのような変動１５２は、「ドリフト」としばしば呼ばれる。本開示によれば、図１のビームプロファイリング装置１２８は、例えば、スキャンされたイオンビーム１２４の幅１３２を横切り、図２Ｂに示されているように、等しい複数の時間ステップｎにおいて、プロファイルされたビーム電流ＩＰｎを測定する。また、ビーム電流の総変動（例えばイオン源１０８と関連する変動など）の非存在において、得られたデータ系列ＩＰｎは、ビームプロファイリング装置１２８の動作速度が既知である場合に、イオンビーム１１２の幅１３２に沿ったビーム電流の分布を表すために、変換され得る。総ビーム電流Ｉの変動に少なくとも部分的に起因して、プロファイルされたビーム電流ＩＰｎは、例えば図２Ｂに示されるように、変調される。
【００３３】
プロファイルされたビーム電流ＩＰｎの測定と同時に、ビームモニタリング装置１４２によって測定されたビーム電流ＩＭｎは、図１のイオンビーム１１２の総変動を表している図２Ｃに示されるように、変動する。図２Ｂのビームプロファイリング装置１２８からの、プロファイルされたビーム電流ＩＰｎは、図２Ｃに示されているビームモニタリング装置１４２からの、モニターされたビーム電流ＩＭｎなしに単独では、図２Ｂの「時間独立」ビームプロファイル変動から、総ビーム電流変動の影響を区別できない。
【００３４】
したがって、図１のコントローラー１４０は、ビームプロファイリング装置１２８からのプロファイルされたビーム電流ＩＰｎおよびビームプロファイリング装置１４２からのモニターされたビーム電流ＩＭｎと関連付けられているデータを同期的に収集し、かつ図２Ｄに示されている時間独立イオンビームプロファイルＩＤを測定するようにさらに構成されている。図２Ｄの時間独立イオンビームプロファイルＩＤは、例えば、上記イオンビームの時間および位置依存ビーム電流プロファイル（図２Ｂのプロファイルされたビーム電流ＩＰｎ）を、時間依存イオンビーム電流プロファイル（図２Ｃのモニターされたビーム電流ＩＭｎ）によって除算することによって、測定されるか、または標準化され、これにおいて、測定または標準化され、ここであらかじめ決められている時間ｔの全体にわたるイオンビーム電流における変動を消去する。本開示は、例えば上記ビームモニタリング装置からの一連の読み込みを、関数を用いてフィッティングすること、および上記ビームプロファイリング装置からのデータを、フィッティングされた曲線に対して標準化することによる、標準化の種々の他の方法を意図している。
【００３５】
本発明の他の側面によれば、図３は、イオンビームの時間独立プロファイルＩＤを決定するための例示的な方法２００を示している。注目されるべきなのは、例示的な方法は、一連の動作または事象として、本明細書に示されており、説明されていることに注目すべきであり、本発明にしたがって本明細書に示されており、説明されている順序から離れて、いくつかの段階が、他の段階と、異なる順序においてか、および／または同時に起こり得るので、本発明は、このような動作または事象の示されている順序に限定されない。さらに、示されている段階のすべてが、本発明にしたがった方法論を実施するために必要とされ得るわけではない。さらに、上記方法は、本明細書に示されており、説明されているシステムおよび示されていないシステムにしたがって、実施され得ることが適切に理解される。
【００３６】
図３に示されているように、方法２００は、動作２０２から始まり、プロファイルされたビーム電流ＩＰｎは、あらかじめ決められている時間ｔにおいてイオンビームを通ってビームプロファイリング装置を平行移動させることによって、上記イオンビームの幅を横切って測定され、これにおいて上記イオンビームの時間および位置依存プロファイルを規定する。動作２０４において、モニターされたビーム電流ＩＭｎは、あらかじめ決められている時間ｔの全体にわたって上記イオンビームの縁部において、ビームモニタリング装置を介して測定され、これにおいて時間依存イオンビーム電流を規定する。一例において、モニターされたビーム電流ＩＭｎは、あらかじめ決められている時間ｔの全体にわたってイオンビームの第１の縁および第２の縁部において、ビームモニタリング装置を介して測定される。好ましい実施形態において、動作２０２および２０４は、同期的にか、および／または同時に実施される。
【００３７】
動作２０６において、時間独立イオンビームプロファイルＩＤは、例えばプロファイルされたビーム電流ＩＰｎの時間および位置依存プロファイルを、モニターされた時間依存ビーム電流ＩＭｎによって除算する（これにおいて、上記あらかじめ決められている時間の全体にわたるイオンビーム電流における変動を消去する）ことによって、プロファイルされたビーム電流ＩＰｎを、モニターされたビーム電流ＩＭｎを用いて標準化することによって、決定される。
【００３８】
本発明は、特定の好ましい実施形態または複数の実施形態について示されており、説明されているが、等価な代替および変更は、本明細書および添付の図面を読み、かつ理解することによって他の当業者に見出されることが明らかである。特に、上述した構成要素（アセンブリ、装置、回路など）によって実施される種々の機能について、当該構成要素を説明するために使用されている上記用語（「手段」への言及を包含している）は、特に断りがない限り、本明細書に示されている例示的な、本発明の実施形態における機能を実施する、開示されている構造と、構造的に等価ではなくとも、説明されている構成要素の指定されている機能を実施する（すなわち機能的に等価である）任意の構成要素と対応することを意味している。さらに、本発明の特定の特徴が、いくつの実施形態のうちの１つのみについて開示されており、当該特徴は、所定または特定の任意の用途に所望され、利点を有し得るように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせられ得る。
【図１】
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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３】
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