(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームの利用を増大させるための方法であって、
被加工物を被加工物支持台上に提供する工程と、
上記被加工物の直径と関連付けられた距離にて上記被加工物から離間された一対の側方のファラデーカップをイオンビームのパスに沿って提供し、上記イオンビームの電流を感知する工程と、
上記被加工物の面を横断して上記イオンビームを反復走査する工程であって、上記被加工物の端部と関連付けられた位置で上記イオンビームの走査の方向を逆進させることによって規定される上記イオンビームの１つ以上のナロースキャンと、上記側方のファラデーカップの外部領域と関連付けられた位置で上記イオンビームの走査の方向を逆進させることによって規定される上記イオンビームの１つ以上のワイドスキャンとをインターレースする工程と、
上記イオンビームの上記反復走査と同時に、上記側方のファラデーカップを介して上記イオンビームの電流を感知する工程と、
上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時に、上記側方のファラデーカップを、線量計に電気的に接続する工程と、
上記イオンビームの上記ナロースキャンと同時に、上記側方のファラデーカップを、電気的グラウンドに電気的に接続する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記側方のファラデーカップを、線量計に電気的に接続する工程は、上記側方のファラデーカップを電気的グラウンドから電気的に遮断することをさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記側方のファラデーカップを、電気的グラウンドに電気的に接続する工程は、上記線量計から上記側方のファラデーカップを電気的に遮断することをさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記側方のファラデーカップを、上記線量計に電気的に接続する工程は、上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記側方のファラデーカップを、電気的グラウンドに電気的に接続する工程は、上記イオンビームの上記ナロースキャンと同時に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記イオンビームのスキャンと関連付けられたゲート信号を提供する工程をさらに含み、
上記ゲート信号は、上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時のゲート開信号、および上記イオンビームの上記ナロースキャンと同時のゲート閉信号を含み、
上記ゲート信号は、上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時に、上記側方のファラデーカップを上記線量計に電気的に接続し、上記イオンビームの上記ナロースキャンと同時に、上記側方のファラデーカップを電気的グラウンドに電気的に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記線量計は、上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時にのみ、上記イオンビームの電流を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
イオンビームの利用を増大させるための方法であって、
被加工物を被加工物支持台上に提供する工程と、
上記被加工物の直径と関連付けられた距離にて上記被加工物から離間された一対の側方のファラデーカップをイオンビームのパスに沿って提供し、上記イオンビームの電流を感知する工程と、
上記被加工物の面を横断して上記イオンビームを反復走査し、上記被加工物の端部と関連付けられた位置で上記イオンビームの走査の方向を逆進させることによって規定される上記イオンビームの１つ以上のナロースキャンと、上記側方のファラデーカップの外部領域と関連付けられた位置で上記イオンビームの走査の方向を逆進させることによって規定される上記イオンビームの１つ以上のワイドスキャンとをインターレースする工程と、
上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時にのみ、線量計を介して、上記側方のファラデーカップにより感知された上記イオンビームの上記電流を計測する工程と
を含み、
上記側方のファラデーカップは、上記イオンビームの上記１つ以上のナロースキャンと同時にグラウンドに接続され、
上記方法は、上記イオンビームの上記１以上のナロースキャンの間に、上記側方のファラデーカップから上記線量計への上記電流を遮断する工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
上記イオンビームのスキャンと関連付けられたゲート信号を提供する工程をさらに含み、
上記ゲート信号は、上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時に得るゲート開信号、および上記イオンビームの上記ナロースキャンと同時に得るゲート閉信号を含み、
上記ゲート信号は、上記イオンビームの上記ワイドスキャンと同時に、上記側方のファラデーカップを上記線量計に電気的に接続し、上記イオンビームの上記ナロースキャンと同時に、上記側方のファラデーカップを電気的グラウンドに電気的に接続する
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記１つ以上のナロースキャンの走査幅は、ほぼ均一であり、上記被加工物の直径と関連付けられている
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
上記１つ以上のナロースキャンの走査幅は、低速走査軸に沿った上記被加工物の位置に基づき、少なくとも一部において、変動する
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
走査されたビームイオン注入システムのための線量計切換え装置であって、
走査されたイオンビームに対して被加工物を支持する被加工物支持台と、
上記イオンビームの電流を感知し、上記被加工物の直径と関連付けられた距離にて上記被加工物から離間された一対の側方のファラデーカップであって、上記走査されたイオンビームのパスに沿って位置づけられた上記側方のファラデーカップと、
上記側方のファラデーカップにより感知された電流に基づいて上記走査されたイオンビームの電流を決定する線量計と、
上記側方のファラデーカップを、走査されたイオンビームのワイドスキャンと同時に上記線量計へ電気的に接続し、上記側方のファラデーカップを、走査されたイオンビームのナロースキャンと同時にグラウンドへ電気的に接続するコントローラと
を備え、
上記走査されたイオンビームの上記ナロースキャンは、上記被加工物の端部と関連付けられた位置で上記走査されたイオンビームの走査の方向を逆進させることによって規定され、
上記走査されたイオンビームの上記ワイドスキャンは、上記側方のファラデーカップの外部領域と関連付けられた位置で上記走査されたイオンビームの走査の方向を逆進させることによって規定され、
上記コントローラは、上記側方のファラデーカップを、それぞれの上記線量計およびグラウンドへと選択的に電気的に接続する一対の半導体スイッチを含むことを特徴とする線量計切換え装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、概して、イオン注入システム、および特に走査されたビームイオン注入装置におけるイオンビームの利用の改良するためのシステム、方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
半導体デバイスの製造において、イオン注入は、半導体に不純物をドーピングすることに用いられる。イオン注入システムは、たいてい、ドーピングされたｎ型物質またはドーピングされたｐ型物質の製造、または集積回路の製造間の不活性化膜の形成、のいずれにおいても、イオンビームからのイオンを、半導体ウェハのような被加工物にドーピングするために利用される。半導体ウェハにドーピングするために用いられる場合、イオン注入システムは、所望の外因性物質（extrinsic material）を製造するために、選択されたイオン種を被加工物に注入する。例えばアンチモン、ヒ素、またはリンのような原料物質から生成されたイオンの注入は、例えば“ｎ型”の外因性物質のウェハをもたらす。一方で、“ｐ型”の外因性物質のウェハは、だいたい、例えばホウ素、ガリウム、またはインジウムのような原料物質で生成されたイオンの結果として生じる。
【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、荷電イオンを生成するためのイオン源を含んでいる。生成されたイオンは、強い電場の助けにより高スピードのビームへと形成され、予め定められた注入エンドステーションへのビームパスに沿って導かれる。イオン注入は、ビーム形成、およびイオン源とエンドステーションとの間に亘って、ビーム形成およびビーム整形のための構造を含んでもよい。ビーム形成およびビーム整形のための構造は、イオンビームを維持し、イオンビームがエンドステーションへと向かうルートの途中で通過する引き伸ばされた内部の空洞または通路を境界付ける。動作中、この通路は典型的に、ガス分子の衝突により予め定められたビームパスからイオンが欠落する確率を減少させるために、内部が真空にされる。
【０００４】
イオン注入において、注入される被加工物がイオンビームのサイズよりも非常に大きなサイズの半導体ウェハであることが通常である。ほとんどのイオン注入アプリケーションにおいて、注入の目標は、正確にコントロールされた量の、被加工物またはウェハの面の全体の領域に均一に渡るドーパントを届けることである。被加工物領域よりも十分に小さいサイズを有するイオンビームを利用するドーピングが均一になるように、広く用いられている技術は、いわゆるハイブリッドスキャンシステムである。ハイブリッドスキャンシステムにおいて、小さいサイズのイオンビームは、一方向において前後に素早く動かされるか、または走査される。そして、被加工物は、イオンビームの走査の直交方向に沿って機械的に移動される。
【０００５】
１つの広く用いられている技術は、連続的（serial）な注入である。ここで、個々の被加工物は、走査されたイオンビームの注入を受ける。注入の均一性を維持するために、イオンビーム電流は、たいてい、注入工程中に計測される。ビームサンプリングカップ（例えば、ファラデーカップ）が、端部、または走査されるイオンビームの逆進点の近くに配置される。ビーム走査幅は、通常、被加工物のサイズではなく、サンプリングカップの位置により決定される。そして、イオンビームは、確実な計測をもたらすために十分な量のオーバースキャンを伴って、サンプリングカップを過ぎても完全に走査される。サンプリングカップは、たいてい被加工物の端部から十分に離れた場所にあるので、そのような端部のサンプリングカップを利用する注入での走査幅は、典型的に、注入される被加工物のサイズよりもはるかに大きいことが要求される。イオンビームが被加工物と衝突していないときにおいて、イオンビームは、被加工物上に追加の線量を与えない。イオンビームの利用は、このような注入において弱点を有する。
【０００６】
〔発明の概要〕
本開示は、イオンビームの利用、および線量コントロールのために行われる精密なイオンビーム電流の計測の双方が、イオン注入の重要な側面であることを考慮している。したがって、本開示は、走査されたイオンビーム注入システムにおけるイオンビームの利用を向上させるためのシステム、装置、および方法を提供することにより、従来技術の限界を克服する。したがって、下記は、発明のいくつかの側面の基本的な理解を提供するために、発明の概要を提示する。この概要は、本発明の拡張した概観ではない。本発明の鍵または重大な要素との同一視、または本発明の範囲の正確な表現の何れも意図しない。目的は、後述のより詳細な記載の導入としての、平易にした外観における本発明のいくつかの概念を提示することである。
【０００７】
本発明は、概して、イオンビームの利用の増大させるための方法およびシステムについてである。１つの側面にしたがって、方法は、被加工物を被加工物支持台上に提供する工程、および、１つ以上の側方のファラデーカップをイオンビームのパスに沿って提供する工程をさらに含む。例えば、１つ以上の側方のファラデーカップは、走査されたイオンビームの走査パスに沿って位置していてもよい。１つ以上の側方のファラデーカップは、例えば、走査されたイオンビームの幅の端部付近のイオンビームの電流を感知する。１以上の側方のファラデーカップは、被加工物の直径と関連付けられた距離にて、離間されている。
【０００８】
一例において、イオンビームは、被加工物の面を横断して（静電気的に、または磁気的に）走査される。イオンビームのナロースキャンは、加工物の端部と関連付けられた位置で上記イオンビームの走査の方向を逆進させることによって、通常、規定される。ナロースキャンは、例えば、少なくとも、イオンビームからのイオンによって被加工物を均一に照射するのに十分な大きさである。イオンビームのワイドスキャンは、さらに、１つ以上の側方のファラデーカップの外部領域と関連付けられた位置でイオンビームの走査の方向を逆進させることによって、通常、規定される。したがって、イオンビームの電流は、イオンビームの反復走査と同時に、１つ以上の側方のファラデーカップを介して感知される。
【０００９】
一例に従って、イオンビームの利用を増大させるために、本開示は、ナロースキャンをワイドスキャンと組み合わせ、それによって、いくつかのナロースキャンをワイドスキャンとインターレースする。ワイドスキャン毎のナロースキャンの数は、例えば、調整でき、例えば１つのワイドスキャン毎に３つのナロースキャンがあってよい。したがって、イオンビームの利用におけるゲインとビーム電流モニタリングの頻度の減少とを好適に両立させることができる。
【００１０】
イオンビームのナロースキャンで、例えば、イオンビームの走査幅は、イオンビームに側方のファラデーをイオンビームに、完全に、または十分に曝さなくてもよい。したがって、側方のファラデーカップと関連付けられたイオンビームの十分な電流モニタリングは、上記ナロースキャンでは保証されない。したがって、本開示の他の例において、提供されるシステムおよび方法は、不正確な測定を有効に除外することができる。例えば、本開示は、同期がとられたビーム電流をゲートするシステムおよび装置を利用する。１つ以上の側方のファラデーカップにて提示されたビーム電流は、イオンビームのワイドスキャンとナロースキャンとのそれぞれのインターレースと同期して、線量計システムへと通過するか、または線量計システムから遮断される。
【００１１】
例えば、１つ以上の側方のファラデーカップは、イオンビームのワイドスキャンの間、線量計へ電気的に接続されている。イオンビームのナロースキャンの間、１つ以上の側方のファラデーカップは、グラウンドへ電気的に接続されている。したがって、１つ以上の側方のファラデーカップで感知された何れの電流も、線量計への到達から遮断される。したがって、従来技術の方法よりもイオンビームの利用を増大させつつ、イオンビーム電流の正確な計測が達成される。
【００１２】
したがって、上述およびそれに関連する目的を達成するため、発明は、以下に完全に記載され、かつ特に請求項中に示した特徴を含んでいる。詳細な特定の説明を目的とした発明の実施形態において、以下の記述、および添付の図面は説明される。しかしながら、これらの実施形態は、利用され得る発明の原理の少数の種々の方法が示されている。他の目的、発明の有利な点、および新規な特徴は、図面と伴に考慮されたとき、以下の発明の詳細な説明から明確になるだろう。
【００１３】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、イオン注入システムにおける走査されたイオンビームの利用を向上させるための、システム、装置および方法を、概して対象としている。従って、本発明は、図面を参照して記載されるであろう。図面中では、類似の参照番号は、全体を通して類似の要素を指すために使用され得る。これらの態様の記載は、単に例示的であり、そして、これらは、限定の意味に解釈されるべきではないことが理解されるべきである。以下の記載において、説明を目的として、多くの具体的詳細が、本発明の完全な理解を提供するために説明されている。しかしながら、本発明がこれらの具体的詳細無く実施されてもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００１４】
図をこれから参照すると、本開示の一態様に従って、図１は、例示的なイオン注入システム１００を示し、当該イオン注入システムは、例えば、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を備えている。概して言えば、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は、イオン注入装置１０７を規定しており、ここでは、ターミナル１０２におけるイオン源１０８は、ドーパントガスを複数のイオンにイオン化し且つイオンビーム１１２を形成するように、電源１１０に連結されている。この例におけるイオンビーム１１２は、ビームステアリング装置１１４を通り、エンドステーション１０６に向かってアパチャー１１６から出るように導かれる。エンドステーション１０６において、イオンビーム１１２は、被加工物１１８（例えば、シリコンウェハ、表示パネル等の半導体）に衝突する。被加工物１１８は、支持体１２０上に存在している（例えば、静電チャックまたはＥＳＣに選択的に固定されるかまたは取り付けられている）。被加工物１１８の格子に埋め込まれると、注入されたイオンは、当該被加工物の物理的および／または化学的な特性を変化させる。このため、イオン注入は、材料科学研究における種々の適用だけでなく、半導体デバイスの製造および金属表面処理において使用される。
【００１５】
イオンビーム１１２は、例えば、イオンビームの進行方向（例えば、ｚ方向）に沿って見たとき、円形の断面および略楕円形の断面のうちの１つを有している。したがって、本開示のイオンビーム１１２は、ペンシル型もしくはスポット型のビーム１２１、または走査されたペンシル型もしくはスポット型のビーム（例えば、ｘ方向およびｙ方向の１つ以上において走査されたスポットイオンビーム）を包含しており、イオンビーム１１２において、イオンは、エンドステーション１０６に向けられている。そして、全てのそのような形態は、本開示の範囲に含まれるように意図され、且つ「イオンビーム」と総称的に呼ばれる。
【００１６】
１つの例示的な態様によると、エンドステーション１０６は、真空チャンバー１２４等の処理チャンバー１２２を備えており、ここでは、処理環境１２６は、上記処理チャンバーと関連付けられている。処理環境１２６は、一般的に、処理チャンバー１２２内に存在し、そして、一例において、真空源１２８（例えば、真空ポンプ）によって生成された真空を含んでいる。真空源１２８は、上記処理チャンバーに連結され、且つ当該処理チャンバーを実質的に排気するように構成されている。
【００１７】
本開示によると、イオン注入装置１０７は、それと関連付けられたビーム密度を有しているスポットイオンビーム１２１を、被加工物１１８に提供するように構成されている。他の例によると、走査システム１４０が提供され、ここでは、走査システム１４０は、スポットイオンビーム１２１および被加工物１１８を、１つ以上の軸に沿って、互いに反復して走査するように構成されている（例えば、ｘ軸方向およびｙ軸方向のような、２つの相互に直交する方向における同時走査）。例えば、走査システム１４０は、（例えば、ｘ軸と関連付けられた「高速走査」軸に沿って）スポットイオンビーム１２１を走査するように構成されたビーム走査システム１４２を含んでおり、その結果、走査されたイオンビーム１４４を規定する。ビーム走査システム１４２は、例えば、走査されたイオンビーム１４４を規定するために、高速走査軸に沿って、スポットイオンビーム１２１を静電的にまたは磁気的に走査するように構成されている。走査システム１４０は、例えば、スポットイオンビーム１２１に対して、（例えば、ｙ軸と関連付けられた「低速走査」軸に沿って）被加工物１１８を走査するように構成された被加工物走査システム１４６を任意にさらに含んでいる。さらなる他の例において、被加工物走査システム１４６は、高速走査軸および低速走査軸に沿って、スポットイオンビーム１２１に対して被加工物１１８を走査するように構成されており、その結果、２次元の機械的な走査アーキテクチャを規定する。
【００１８】
本開示の一態様によると、図２において説明するように、コントローラ１４８は、被加工物１１８上に、予め定められた走査パターン１５０を構築するように提供されて構成される。ここでは、上記被加工物は、走査システム１４０の制御を用いて、スポットイオンビーム１２１に曝される。図１のコントローラ１４８は、イオン注入システム１００と関連付けられた他の特性と同様に、例えば、イオンビーム１１２（例えば、スポットイオンビーム１２１のビーム密度およびビーム電流等）を制御するように構成される。さらに、コントローラ１４８は、走査システム１４０の制御によって、高速走査軸１５４に沿ってスポットイオンビーム１２１の走査と関連付けられた走査幅１５２（例えば、その結果、図１の走査されたイオンビーム１４４を規定している）を制御するだけでなく、図２において説明された低速走査軸１５１に沿って被加工物１１８の走査のスピードを制御するように構成される。従って、この例において、図２の低速走査軸１５１に沿って被加工物１１８の走査を制御することおよび高速走査軸１５４においてスポットイオンビーム１２１の走査スピードおよび走査幅１５２を制御することによって、被加工物１１８は、所定の方法（例えば、予め定められた走査パターン１５０）で、スポットイオンビーム（例えば、走査されたイオンビーム１４４）に曝される。
【００１９】
図２において説明された予め定められた走査パターン１５０は、ほぼ一定の走査幅１５２を有している例であり、そして種々の他の走査パターンは、本開示の範囲内に含まれるように熟考されることに留意すべきである。例えば、走査されたイオンビーム１４４の走査幅１５２は、被加工物１１８が低速走査軸１５１に沿って移動するにつれて変動させることができる。その結果、当該走査されたイオンビームは、上記被加工物の外周１５６から所定の距離にて逆進する（例えば、上記走査されたイオンビームは、上記被加工物の形状に従う）。さらには、走査されたイオンビーム１４４の走査幅１５２は、本明細書においてさらに後述されるように、上記イオンビームの種々の特性の計測を実現する等の他の目的のために変動させることができる。
【００２０】
図１の被加工物１１８へのイオン注入の間に、プロセス制御および他の理由のために、当該被加工物に注入されたイオンの線量を決定することが望ましい。従って、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８（サンプリングカップとも称される）が、走査されたイオンビーム１４４のパス１６０に沿って（例えば、図２の高速走査軸１５４に沿って）提供される。ここでは、スポットイオンビーム１２１が上記１つ以上の側方のファラデーカップを通過すると、スポットイオンビーム１２１の１つ以上の特性（例えば、電流）が、上記１つ以上の側方のファラデーカップによって感知され且つ計測される。例えば、図１の線量計１６２は、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８から信号１６４を受け付け、そしてイオンビーム１２１の１つ以上の特性の計測値を、通常、コントローラ１４８へと出力する。この例において、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８は、通常、走査されたイオンビーム１４４のパス１６０に沿って、被加工物１１８の外部に（例えば、図２の被加工物１１８の外周１５６の外側に）位置付けられる。ここでは、上記１つ以上の側方のファラデーカップは、図３Ａ〜図３Ｂにおいて説明するように、上記被加工物の直径と関連付けられた距離１６５にて離間している。
【００２１】
この例における１つ以上の側方のファラデーカップ１５８は、被加工物１１８の外部に位置付けられる。ここでは、走査されたイオンビーム１４４の全部を上記１つ以上の側方のファラデーカップを通過させるために、走査幅１５２は、図３Ａにおいて説明されたナロースキャン１６６から図３Ｂにおいて説明されたワイドスキャン１６７まで増加する。それゆえ、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８を実装することにおいて、走査幅１５２は、図２および図３Ａにおいて説明するように、被加工物１１８をちょうど覆うような幅（例えば、ナロースキャン１６６）から図３Ｂのワイドスキャン１６７まで増加する。しかしながら、走査幅１５２におけるそのような増加は、被加工物１１８上にドープすることに寄与しないので、イオンビーム１２１の全体的な使用量（ビーム利用率と呼ばれることもある）は、著しく低下する。
【００２２】
例えば、例示的な被加工物１１８の半分が、図４において説明され、そして３００ｍｍの直径を有していることが示されている。図４のイオンビーム１２１が、例えば、均一に丸く且つ４０ｍｍの断面直径１６８を有していると仮定すると、被加工物１１８を均一に覆うために、上記イオンビームの２分の１断面直径（すなわち、２０ｍｍ）に基づくオーバースキャン１７０が、全ての方向において、上記被加工物の外周１５６を越えて提供される。それゆえ、この例において、（図４は、被加工物１１８の半分を説明しているだけであることに改めて留意すると）イオンビーム１２１によって走査される全ての走査された領域１７４は、およそ３４０ｍｍ×３４０ｍｍの矩形であろう。従って、ビーム利用率、すなわち、全ての走査された領域１７４と関連付けられた全ての線量に対する被加工物１１８上に受け付けたイオンの線量の比は、それゆえ、およそ６１％である。
【００２３】
本開示は、図３Ｂにおいて説明するように、イオンビームを上述した側方のファラデーカップ１５８を通過させるときのような、イオンビーム１２１の走査幅１５２が増加したときに、ビーム利用率がさらに低下することを理解している。例えば、図５Ａ〜図５Ｂにおいてさらに説明するように、２つのサンプリングカップ１５８は、被加工物１１８に対して取り付けられる（例えば、上記被加工物に対して＋／−１７０ｍｍにおいて取り付けられる。その結果、３４０ｍｍのサンプリングカップ間の隔たりをもたらす）。そして、２つのサンプリングカップ１５８は、これらと関連した幅１７６（例えば、１０ｍｍ）を有している。図４に類似する方法において、被加工物１１８を均一に注入し且つ図５Ａ〜図５Ｂの２つのサンプリングカップ１５８を覆うために（例えば、走査の間に、イオンビーム１２１の適切なサンプリングを達成するために）、イオンビーム１２１の半分の大きさのオーバースキャン１７０（すなわち、２０ｍｍ）が、高速走査軸１５４に沿って、上記サンプリングカップを越えて再び実施される。
【００２４】
従って、上記の例において、イオンビーム１２１を、高速走査軸１５４に沿って、サンプリングカップ１５８を適切に通過させるために、走査幅１５２は４００ｍｍまで拡大される（例えば、２＊（３４０ｍｍの間隔＋上記サンプリングカップの１０ｍｍの幅）＋２＊（イオンビーム直径／２））。一方で、３４０ｍｍの低速走査軸１５１に沿った走査幅が維持される（例えば、３００ｍｍの被加工物の直径＋イオンビーム直径）。図５Ｂは、図５Ａの走査パス１６０の一部分１７８の例示的な拡大図を説明するためにさらに提供される。ここでは、図５Ａのイオンビーム１２１の走査幅１５２は、ほぼ均一である。従って、図５Ａ〜図５Ｂにおいて説明するように、ビーム利用率は、全てのワイドスキャン１６７を含んでいるパス１６０に関して、およそ５２％までさらに低下する。
【００２５】
本開示の例示的な態様に従って、図６Ａ〜６Ｂにおいて説明するように、サンプリングカップ１５８を使用するときに、ワイドスキャン１６７をナロースキャン１６６と織り交ぜる（インターレースする）ことによって、上記ビーム利用率は、図５Ａ〜５Ｂにおいて見られるビーム利用率を超えて有利に増大され得る。図６Ａの走査パス１６０の一部分１８０の例示的な拡大図において見られるのと同様に、図６Ａにおいて見られるように、ワイドスキャン１６７は、サンプリングカップ１５８を通り越して適切なオーバースキャンを提供し、一方で、ナロースキャン１６６は、上記サンプリングカップを覆うのに十分な幅ではないが、被加工物１１８上にイオンビーム１２１の均一な分布を提供する。ワイドスキャン１６７に対するナロースキャン１６６の比を変化させることによって、ビーム利用率は、同様に変化し、且つ図５Ａ〜５Ｂにおいて見られたビーム利用率を超えて増大され得る。
【００２６】
本開示のより明確な理解を得るために、注入の間のスポットイオンビーム１２１の１つ以上の特性を正確に計測することに対する１つの関心は、イオンビームの１つ以上の特性の内の正確な電流計測を達成するためには、イオンビームの全体が、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８を通り越すべきであることであることが、ここに認識される。これに関する１つの理由が、図３Ａおよび図３Ｂにおいて再び説明される。ここでは、イオンビーム１２１の内、図３Ａのナロースキャン１６６および図３Ｂのワイドスキャン１６７に関連付けられたビーム電流計測１８２（ビーム電流分布とも称される）は、被加工物１１８および側方のファラデーカップ１５８の相対位置の上に重ね合わせられる。図３Ａのナロースキャン１６６において、例えば、図２の高速走査軸１５４に沿ったイオンビーム１２１の走査は、当該イオンビームのスループットおよび利用を増加させるために、（例えば、低速走査軸１５１に沿った上記被加工物の位置に基づき）被加工物１１８の外周１５６または端部の近傍にて方向を逆転させる。イオンビーム１２１の利用は、イオンビーム１２１が形成される総時間に対するイオンビーム１２１が被加工物１１８に衝突する時間の比に、概して関連付けられる。そして、イオンビーム利用は、エネルギー保存、被加工物スループット、および種々の他の要因（例えば、上記イオンビームを形成することに関わる、材料の費用、エネルギー等）のために、最大限に高められることが望まれる。
【００２７】
しかしながら、イオンビーム１２１の利用を最大限に高めることにおける１つの難しさは、「端部サンプリング」システムと称されるシステムにおいて、図３Ａのナロースキャン１６６の間のイオンビームの種々の特性（例えば、電流）を正確に計測する試みが、ファラデーカップの固定された位置によって妨げられることである。これは、イオンビームがファラデーカップを完全に通り越さないことに起因して（例えば、走査の方向の反転に起因して）、イオンビームの計測された電流が減少するためである。ナロースキャン１６６において、例えば、図２の走査幅１５２は、ビーム利用が最少化されるように選択される。例えば、図２の走査幅１５２は、イオンビーム１２１が上記被加工物を均一に丁度覆うように最小化され、そして、イオンビームが上記被加工物に衝突しなくなると、図２の走査幅１５２は逆進する（例えば、イオンビームは、上記被加工物の外周１５６に関連付けられた位置で、逆進する）。この条件下において、側方のファラデーカップ１５８は、電流分布１８２の急勾配領域１８４でビーム電流を受ける可能性が最も高い。側方のファラデーカップ１５８が急勾配領域１８４に存在するとき、イオンビーム１２１の小さな変動（例えば、ビームサイズにおける変動、またはイオンビームの位置の小さなシフトでさえ）は、計測されたビーム電流に影響を及ぼすであろう。
【００２８】
また、高速走査軸１５４に沿った上記イオンビームの走査の間に、上記イオンビームが側方のファラデーカップ１５８を完全に通り越す（例えば、上記側方のファラデーカップの外部領域１８６を通過する）ように、図２のイオンビーム１２１の走査幅１５２が、図３Ｂにおいて説明されたワイドスキャン１６７を規定するときに、上記イオンビームの電流の正確な計測が達成され得る。しかしながら、被加工物１１８全体に渡って実施されたときに、そのようなワイドスキャン１６７は、ビーム利用に悪影響を及ぼし得る。これは、図２のイオンビーム１２１が上記被加工物に衝突しないときに、より多くの時間が費やされるためである。
【００２９】
上述したような端部サンプリングドーズシステムのために、側方のファラデーカップ１５８上で計測された図１のイオンビーム１２１の電流は、注入の間の被加工物１１８上におけるビームドーズの主要な基準である。サンプリングされたビーム電流と被加工物１１８上のドーズとの間の適切な釣り合いを維持することが望まれる。そして、本開示は、反復可能な注入のために、ビームサイズ、ビームシフト等における変化に起因する、側方のファラデーカップ１５８で見られる電流における変動を回避することが望まれることが、ここに認識される。図３Ａのナロースキャン１６６の持続時間の間に、図１および図７の上記側方のファラデーカップから線量計１６２への信号１６４の送信を遮断することによって、側方のファラデーカップ１５８を図３Ａのナロースキャン１６６の急勾配領域１８４に曝すことの１つの困難さが解決され得る。これは、図３Ｂのワイドスキャン１６７の間に上記信号が上記線量計へと処理されることを可能にしつつ行われる。
【００３０】
図１の側方のファラデーカップ１５８において見られる電流における上述した変動を回避するために、例えば、切換え装置１８８が、図７において提供される。ここでは、上記切換え装置は、図６Ａ〜図６Ｂのワイドスキャン１６７の間にのみ、１つ以上の側方のファラデーカップを、線量計１６２に電気的に接続するように構成され（ワイドスキャンモードとも称される）、一方で、上記切換え装置は、ナロースキャン１６６の間に、上記１つ以上の側方のファラデーカップを、上記線量計から電気的に切断する（ナロースキャンモードとも称される）。例えば、図３Ａのナロースキャンの急勾配領域１８４でのイオンビーム電流を、図７の線量計１６２に到達させないように、図７の切換え装置１８８は、図６Ｂのナロースキャン１６６の間に、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８からの出力をグラウンドへと電気的に接続する。
【００３１】
図７の切換え装置１８８は、例えば、一対のスイッチ１９０Ａおよびスイッチ１９０Ｂ（例えば、半導体スイッチ）を含んでおり、一対のスイッチ１９０Ａおよびスイッチ１９０Ｂは、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８を、それぞれの線量計１６２および電気的グラウンド１９２へと選択的に電気的に接続するように構成されている。一例において、コントローラ１４８は、図１の走査システム１４０がナロースキャンモードにあるときに、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８を、電気的グラウンド１９２へと電気的に接続するようにさらに構成されている。そして、コントローラ１４８は、ビーム走査がワイドスキャンモードにあるときに、上記１つ以上の側方のファラデーカップを線量計１６２へと電気的に接続するようにさらに構成されている。
【００３２】
本開示の他の例示的な態様に従って、図８は、走査サイクル１９６の例示的な走査波形１９４を説明しており、走査サイクル１９６は、２つのナロースキャン１６６および１つのワイドスキャン１６７の組合せを有している。走査サイクル１９６は、ナロースキャン１６６およびワイドスキャン１６７の任意の組合せを有し得ることに留意すべきである。ワイドスキャン１６７に対するナロースキャン１６６の比がより大きくなると、イオンビーム１２１の利用を増大させるであろう。しかしながら、ワイドスキャン１６７に対するナロースキャン１６６の比が高いと、１つ以上の側方のファラデーカップ１５８へのビーム曝露は、上記比に従って減少する。そして、信号対ノイズ比は、極めて低いビーム電流適用において悪化し得る可能性がある。それゆえ、ビーム電流の高度に正確な計測が、図１のイオン注入システム１００の低ドーズオペレーションにおいて望まれる場合は、図６Ａ〜図６Ｂのワイドスキャン１６７に対するナロースキャン１６６の比は、プロセス要求に基づき最小限に抑えられるべきである。
【００３３】
図８の走査波形１９４の下に、例えば、電流計測を遮断するためのゲート信号１９８が示される。ここでは、上記ゲート信号は、図７の一対のスイッチ１９０Ａおよびスイッチ１９０Ｂを制御する。この例において、ゲート信号１９８は低いが、図７の線量計１６２は、持続時間の間に、スイッチ１９０Ａを開けてスイッチ１９０Ｂを閉じることによって遮断（例えば、ゲート）される。線量計１６２のゲイティングのそのような同期によって、１つ以上の側方のファラデー１５８由来の上記線量計において計測された電流は、ワイドスキャン１６７からのみ生じるであろう。
【００３４】
従って、本開示は、図９におけるイオンビーム利用を向上させるための方法２００をさらに提供する。ここでは、当該方法は、注入の間のイオンビームの１つ以上の特性（例えば、電流、線量）の正確な計測をさらに提供する。例示的な方法が、一連の工程または事象として本明細書に説明され記載されていることに留意すべきであり、いくつかのステップは、本発明に従って、異なる順序でおよび／または本明細書に示されかつ記載されたステップ以外の他のステップと同時に起こり得るので、本発明は、そのような工程または事象の説明された順序によって限定されないことが正しく理解されるであろう。さらに、説明されたステップの全てが、本発明による方法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、説明されていない他のシステムと関連付けられるのと同様に、本明細書中に説明され且つ記載されたシステムと関連付けて実施されてもよいことが理解されるであろう。
【００３５】
図９の方法２００は、工程２０２から始まる。ここでは、図１の被加工物１１８および支持体１２０の様に、被加工物が、被加工物支持体上に提供される。図９の工程２０４において、１つ以上の側方のファラデーカップが、イオンビームのパスに沿って提供される。ここでは、図３Ａおよび図３Ｂにおいて説明するように、上記１つ以上の側方のファラデーカップは、上記被加工物の直径に関連付けられた距離にて離間している。図９の工程２０６において、上記イオンビームは、上記被加工物の面を横断して反復走査される。ここでは、イオンビームのナロースキャンは、上記被加工物の端部と関連付けられた位置でイオンビームの走査の方向を逆進させることによって、通常、規定され、そして、イオンビームワイドスキャンは、上記１つ以上の側方のファラデーカップの外部領域と関連付けられた位置でイオンビームの走査の方向を逆進させることによって、通常、規定される。例えば、それぞれ、図３Ａ〜図３Ｂおよび図６Ａ〜図６Ｂのナロースキャン１６６およびワイドスキャン１６７は、工程２０６において規定される。さらに、図９の工程２０８において、イオンビームの電流または他の特性は、工程２０６のイオンビームを反復走査することと同時に、上記１つ以上の側方のファラデーカップを介して感知される。
【００３６】
工程２１０において、イオンビームがワイドスキャンモードにおいて走査されているときに、上記１つ以上の側方のファラデーカップは、線量計に電気的に接続されている。例えば、上記１つ以上の側方のファラデーカップは、図３Ｂおよび図６Ａ〜図６Ｂのイオンビームのワイドスキャン１６７と同時に、上記線量計に電気的に接続される。他の例において、図９の工程２１０において、上記線量計に上記１つ以上の側方のファラデーカップを電気的に接続することは、当該１つ以上の側方のファラデーカップを電気的グラウンドから電気的に遮断することをさらに含んでいる。
【００３７】
従って、上記線量計は、イオンビームの電流を、概して、決定する。工程２１２において、イオンビームがナロースキャンモードにおいて走査されているときに、上記１つ以上の側方のファラデーカップは、グラウンドに電気的に接続されている。例えば、工程２１２において、グラウンドに上記１つ以上の側方のファラデーカップを電気的に接続することは、図３Ａおよび図６Ａ〜図６Ｂにおけるイオンビーム１２１のナロースキャン１６６と同時に起こる。他の例において、図９の工程２１２において、上記１つ以上の側方のファラデーカップを地面に電気的に接続することは、上記線量計から上記１つ以上の側方のファラデーカップを電気的に遮断することをさらに含んでいる。
【００３８】
本発明は、特定の好ましい実施形態または特定の複数の好ましい実施形態に関して示され且つ記載されているが、この明細書および添付の図面を読みそして理解した他の当業者は、同等の変更および改変を思い付くであろうことは明らかである。特に、上記のコンポーネント（アセンブリ、デバイス、回路等）によって実行される種々の機能に関して、そのようなコンポーネントを記載するために使用された用語（「手段」の参照を含む）は、別段の指示がない限り、本明細書において説明された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はないが、記載されたコンポーネントの特定の機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意のコンポーネントに相当することが意図される。加えて、本発明の特有の特徴は、いくつかの実施形態の内の１つのみに関して開示されていてもよいが、そのような特徴は、任意の所定のまたは特定の適用のために望まれ且つ有益であるように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本開示のいくつかの態様にしたがった例示的なイオン注入システムのブロック図である。
【図２】図２は、開示の一例に従った被加工物に対するイオンビームの繰り返しの走査の平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、開示の他の態様にしたがったイオンビームへの、側方のファラデーカップの部分的な被爆を説明する図であって、イオンビームの例示的なナロースキャンに関連付けられた、計測されたビーム電流分布を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、開示の他の態様にしたがったイオンビームへの、側方のファラデーカップの実質的に十分で均一な被爆を説明する図であって、イオンビームの例示的なワイドスキャンに関連付けられた計測されたビーム電流分布を示す。
【図４】図４は、開示の他の態様にしたがった被加工物に関するイオンビームの例示的な繰り返しのナロースキャンの平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、被加工物と２つの側方のファラデーカップに関するイオンビームの例示的な繰り返しのワイドスキャンの平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに説明される走査された領域の一部分の分解立体図である。
【図６Ａ】図６Ａは、他の例示的な態様にしたがった増大したビームの利用のための、繰り返しインターレースされたナロースキャンとワイドスキャンとの例示的な平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに説明される走査された領域の一部分の分解立体図である。
【図７】図７は、開示の他の態様にしたがった例示的なビーム電流切換え装置を説明する。
【図８】図８は、開示のまた他の態様にしたがった、１つのワイドスキャンとインターレースされた２つのナロースキャンを有する例示的な走査サイクルに関連付けられた、電子ゲートのための、走査波形例および同期したタイミング図を示す。
【図９】図９は、さらに他の態様にしたがった走査されたイオンビーム注入におけるイオンビームの利用を増大させるための方法論を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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