(57)【要約】      （修正有）【課題】入射するイオンビーム電流の大きさを提供するイオン打ち込み装置用ビームストップであって、イオンビームの最適化に使用されることが可能なビームストップを提供する。【解決手段】イオンビーム３４を受ける、セグメント化された表面が提供された電荷収集装置を備える、イオン打ち込み装置１０用ビームストップ１００であって、表面は、少なくとも２つのセグメントに分割され、一方のセグメントが他方のセグメントの周囲に広がり、２つのセグメントの各セグメントは、イオンビームが各セグメントに入射したときに、各セグメントによって収集された電荷を表す１つ以上の信号を提供するように動作する、ビームストップが提供される。そのようなビームストップは、イオンビームをスキャンしなくてもイオンビーム分布の情報を提供する点で有利である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを受ける、セグメント化された表面が提供された電荷収集装置を備える、イオン打ち込み装置用ビームストップであって、
前記表面が、少なくとも２つのセグメントに分割され、一方のセグメントが他方のセグメントの周囲に広がり、前記２つのセグメントの各セグメントは、イオンビームが前記各セグメントに入射したときに、前記各セグメントによって収集された電荷を表す１つ以上の信号を提供するように動作する、ビームストップ。
【請求項２】
前記表面が、少なくとも２つの、同心円状に配置されたセグメントに分割される、請求項１に記載のビームストップ。
【請求項３】
前記同心円状に配置されたセグメントが、環状セグメントを含む、請求項２に記載のビームストップ。
【請求項４】
前記環状セグメントが、中央円形セグメントの周囲に広がる、請求項３に記載のビームストップ。
【請求項５】
前記表面が、中央円形セグメントと、一連の、同心円状に配置された環状セグメントとに分割された、請求項４に記載のビームストップ。
【請求項６】
１つ以上のセグメントがさらに横方向に分割され、前記セグメントの各部分が、前記各部分によって収集された電荷を表す信号を提供するように動作する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のビームストップ。
【請求項７】
セグメントが、さらに、横方向に分割されて半分になる、請求項６に記載のビームストップ。
【請求項８】
セグメントが、さらに、横方向に分割されて四半分になる、請求項７に記載のビームストップ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のビームストップを備えるイオン打ち込み装置。
【請求項１０】
前記電荷収集装置の表面が、少なくとも２つの、同心円状に配置されたセグメントに分割され、前記イオン打ち込み装置が、前記セグメントをまとめた形状に対応する形状のイオンビームを提供するように動作する、請求項９に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１１】
円形の横断面を有するイオンビームを提供するように動作するイオン打ち込み装置であって、前記表面が、中央円形セグメントと、一連の、同心円状に配置された環状セグメントとに分割された、請求項１０に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１２】
前記ビームストップの上流の前記イオンビームの経路において、打ち込まれるべき基板を保持する基板ホルダをさらに備え、前記イオンビームと前記基板ホルダとを、第１の方向に沿って相対的に動かすように動作するイオン打ち込み装置であって、前記ビームストップの１つ以上のセグメントが、前記第１の方向に対して横向きに、さらに分割され、各半分が、前記各半分によって収集された電荷を表す信号を提供するように動作するよう形成される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１３】
前記イオンビームと前記基板ホルダとを、第２の方向に沿って相対的に動かすように動作するイオン打ち込み装置であって、前記ビームストップの１つ以上のセグメントが、前記第２の方向に対して横向きに、さらに分割され、各四半分が、前記各四半分によって収集された電荷を表す信号を提供するように動作するよう形成される、請求項１２に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１４】
前記セグメントによって提供された信号を加算するように動作する計算装置をさらに備える、請求項９〜１３のいずれか一項に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１５】
前記セグメントの各部分によって提供された信号を加算するように動作する計算装置をさらに備える、請求項６、７、８、１２、または１３のいずれか一項に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１６】
前記セグメントによって提供された信号に応答して前記イオンビームを整形および／または操舵するようイオン光学系を制御するように動作するコントローラをさらに備える、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれか一項に記載のイオン打ち込み装置においてイオンビームを最適化する方法であって、前記ビートストップの前記セグメントによって提供された信号に応答して前記イオンビームを整形および／または操舵するステップを備える方法。
【請求項１８】
請求項１２または１３に記載のイオン打ち込み装置に対して実施されたときに、前記ビートストップの前記さらに分割されたセグメントの各半分によって提供された信号を使用して前記イオンビームをセンタリングするステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記各半分間において、要求されたオフセットが達成されるまで、前記イオンビームを操舵することによって、前記イオンビームをセンタリングするステップを備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記オフセットがゼロである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
イオン打ち込み装置用ビームストップであり、入口アパーチャを定義する前面と、前記入口アパーチャから広がって１つ以上の側面および後部面を境界とする内部体積と、前記後部面の少なくとも一部を形成し、イオンビームを受けるために提供された表面を有する電荷収集装置と、前記１つ以上の側面のうちの１つから前記内部体積内に延び、イオンビームを受けるために提供された前向き面を提示するよう、前記後部面の前方に位置する、電荷収集バッフルと、を備えるビームストップであって、前記電荷収集装置の前記表面および前記電荷収集バッフルの前記前向き面にイオンビームが入射したときに、前記電荷収集装置および前記電荷収集バッフルのそれぞれが、収集された電荷を表す１つ以上の信号を提供するように動作する、ビームストップ。
【請求項２２】
前記バッフルが、前記内部体積内にネックを形成する、請求項２１に記載のビームストップ。
【請求項２３】
前記電荷収集装置の一部分が前記バッフルの陰になる、請求項２２に記載のビームストップ。
【請求項２４】
前記バッフルが、後方散乱イオンを収集する背面を有する、請求項２２または２３に記載のビームストップ。
【請求項２５】
前記バッフルが、前記１つ以上の側面のそれぞれから等距離だけ内側に広がる、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のビームストップ。
【請求項２６】
前記内部体積を横断して対称に配列されたバッフルのペアを備える、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載のビームストップ。
【請求項２７】
前記内部体積の周囲に対称に配列された４つのバッフルを備える、請求項２６に記載のビームストップ。
【請求項２８】
前記電荷収集装置の前記表面が、少なくとも２つのセグメントにセグメント化され、一方のセグメントが他方のセグメントの周囲に広がり、前記２つのセグメントの各セグメントが、イオンビームが前記各セグメントに入射したときに、前記各セグメントによって収集された電荷を表す１つ以上の信号を提供するように動作する、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載のビームストップ。
【請求項２９】
前記表面が、少なくとも２つの、同心円状に配置されたセグメントに分割される、請求項２８に記載のビームストップ。
【請求項３０】
前記同心円状に配置されたセグメントが、環状セグメントを含む、請求項２９に記載のビームストップ。
【請求項３１】
前記環状セグメントが、中央円形セグメントの周囲に広がる、請求項３０に記載のビームストップ。
【請求項３２】
前記表面が、中央円形セグメントと、一連の、同心円状に配置された環状セグメントとに分割された、請求項３１に記載のビームストップ。
【請求項３３】
１つ以上のセグメントがさらに横方向に分割され、前記セグメントの各部分が、前記各部分によって収集された電荷を表す信号を提供するように動作する、請求項２８〜３２のいずれか一項に記載のビームストップ。
【請求項３４】
セグメントが、さらに、横方向に分割されて半分になる、請求項３３に記載のビームストップ。
【請求項３５】
セグメントが、さらに、横方向に分割されて四半分になる、請求項３４に記載のビームストップ。
【請求項３６】
請求項２１〜３５のいずれか一項に記載のビームストップを備えるイオン打ち込み装置。
【請求項３７】
前記電荷収集装置および前記電荷収集バッフルによって提供された信号を加算するように動作する計算装置をさらに備える、請求項３６に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項３８】
前記電荷収集装置および前記電荷収集バッフルによって提供された信号に応答して前記イオンビームを整形および／または操舵するようイオン光学系を制御するように動作するコントローラをさらに備える、請求項３６または３７に記載のイオン打ち込み装置。
【請求項３９】
請求項３６〜３８のいずれか一項に記載のイオン打ち込み装置においてイオンビームを最適化する方法であって、前記電荷収集装置および前記電荷収集バッフルによって提供された信号に応答して前記イオンビームを整形および／または操舵するステップを備える方法。
【請求項４０】
実質的に、図１〜１３のいずれかを参照して本明細書に記載されたとおりのビームストップ。
【請求項４１】
実質的に、図１〜１３のいずれかを参照して本明細書に記載されたとおりのイオン打ち込み装置。
【請求項４２】
実質的に、図１〜１３のいずれかを参照して本明細書に記載されたとおりの、イオンビームを最適化する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、イオン打ち込み装置用ビームストップと、そのようなビームストップを有するイオン打ち込み装置と、イオン打ち込みの方法とに関する。限定ではないが、具体的には、本発明は、入射するイオンビーム電流の大きさを提供するビームストップであって、イオンビームの最適化に使用されることが可能なビームストップに関する。
【発明の背景】
【０００２】
イオン打ち込み装置は、よく知られており、一般的には、次のような普通の設計に適合している。イオン源は、前駆気体などからイオンの混合ビームを作り出す。通常、基板内の打ち込みには特定種のイオンのみが必要であり、例えば、半導体ウェハ内の打ち込みには特定のドーパントが必要である。必要なイオンは、質量分析マグネットと質量分解スリットとの組み合わせにより、混合イオンビームから選択される。それによって、必要なイオン種をほぼ排他的に含有するイオンビームが、質量分解スリットから出てきて、プロセスチャンバに移送され、プロセスチャンバでは、基板ホルダによってイオンビーム経路内の所定位置に保持された基板に、そのイオンビームが入射する。基板がイオンビームの進路の外に動かされたときにイオンビームを受けるために、ビームストップが提供される。
【０００３】
打ち込みプロセスをよりよく制御するために、イオン打ち込み装置におけるイオンビームの線束分布および／または断面分布を測定することが望ましい場合が多い。そのような要望が存在する一例が、イオンビームサイズが、打ち込まれるべき基板より小さいイオン打ち込み装置の場合である。基板全体にわたってイオン打ち込みを確実に行うために、イオンビームが基板表面の全体をスキャンするように、イオンビームと基板とが互いに相対的に動かされる。これは、（ａ）固定位置に保持された基板の全体をスキャンするようにイオンビームを偏向させること、（ｂ）イオンビーム経路を固定したままで基板を機械的に動かすこと、または（ｃ）イオンビームを偏向させることと基板を動かすこととの組み合わせによって達成されることが可能である。一般に、相対的な動きは、イオンビームが基板上にラスタパターンを描くように行われる。
【０００４】
本発明者らの同時係属中の米国特許出願第１０／１１９２９０号は、前述の一般的な設計のイオン打ち込み装置について記載している。ここでは、単一の基板が、可動基板ホルダに保持され、イオンビームのある程度の操舵（steering）および整形を可能にするイオン光学系が提供される。しかしながら、打ち込み装置は、イオンビームが打ち込み中に固定経路に追従し、基板ホルダが２つの直交軸に沿って動き、それらによって、イオンビームがラスタパターンに追従しながら基板全体をスキャンするよう動作する。
【０００５】
米国特許第６５２５３２７号は、イオンビームの測定にビームストップが使用されるイオン打ち込み装置について記載している。このビームストップは、直線的に伸張して電荷を収集する３本のロッドを備える。各ロッドは、それに入射したイオンビーム電流を表す信号を提供する。これらの信号を比較することによってイオンビームセンタリングを行うことが可能である。米国特許第６５２５３２７号はさらに、ビームストップの収集プレートを、直線的に伸張するロッドと同じ方向に分割することを開示している。分割されたプレートのそれぞれ異なる部分からの信号を、イオンビームセンタリングに使用することも可能である。
【発明の概要】
【０００６】
このような背景を鑑みて、本発明の第１の態様は、イオンビームを受ける、セグメント化された表面が提供された電荷収集装置を備える、イオン打ち込み装置用ビームストップであり、その表面は少なくとも２つのセグメントに分割され、一方のセグメントが他方のセグメントの周囲に広がり、その２つのセグメントのそれぞれは、イオンビームがそのセグメントに入射したときに、そのセグメントによって収集された電荷を表す１つ以上の信号を提供するように動作する。
【０００７】
そのようなビームストップは、イオンビームをスキャンしなくてもイオンビーム分布の情報を提供する点で有利である。様々な構成が可能であり、例えば、表面を、任意で中央円形セグメントの周囲に広がる環状セグメントを含むことが可能な、少なくとも２つの、同心円状に配置されたセグメントに分割する構成が可能である。そのような構成は、イオンビームの半径方向の分布を便利に提供する点で有用である。１つ以上の環状セグメントの使用が可能である。中央円形セグメントを囲む、一連の、同心円状に配置された環状セグメントは、半径方向の分布に関する、より多くの情報を提供するので、半径方向の分布をより高い分解能で決定することが可能になる。しかしながら、各セグメントからの、より多くの信号を処理することは、ある妥協点に到達しなければならない場合が多いことを意味する。
【０００８】
セグメントの相対的な面積は、変更可能である。可能なスキームとしては、等しい面積のセグメントを使用すること、各セグメントの直径を直線的に伸ばすこと、セグメントごとに異なる面積を使用することなどがある。
【０００９】
好ましくは、１つ以上のセグメントがさらに横方向に分割され、セグメントの各部分が、その部分によって収集された電荷を表す信号を提供するように動作する。したがって、セグメントは、本明細書では部分と称する副単位に分割されることが可能である。セグメントは、全体として別のセグメントの周囲に広がる、部分の集合体（例えば、環の一連のセクタ）を備える。各部分は、それぞれの信号を提供し、それらを合計することにより、そのセグメントによって収集された電荷の総計を提供することが可能である。セグメントを部分に分割することにより、より有用な情報の収集が可能になる。想定される実施形態では、セグメントは、横方向に分割されて半分になる。この分割は、例えば、セグメントの各半分で収集された電荷を等化することによって、イオンビームのセンタリングを可能にするために、スキャン方向に対して横向きになされることが可能である。厳密な等化が最適ではない場合も考えられる。すなわち、２つの半分からの等しくない検出器応答を補償することが必要になる場合がある。
【００１０】
さらに、セグメントを横方向に分割して四半分にすることが考えられる。これは、任意で、やはりセグメントをスキャン方向に対して横向きに分割することにより、両スキャン方向のセンタリングが可能になることを意味する。センタリングは、四半分の隣接するペアからの信号を合計し、その２つの信号を比較することによって行われることが可能である。水平方向のスキャンの場合は、垂直方向に並べられたペアが合計され、垂直方向のスキャンの場合は、水平方向に並べられたペアが合計される。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前述のビームストップを任意に含むイオン打ち込み装置である。任意で、電荷収集装置の表面は、少なくとも２つの、同心円状に配置されたセグメントに分割され、イオン打ち込み装置は、セグメントをまとめた形状に対応する形状のイオンビームを提供するように動作する。
【００１２】
イオン打ち込み装置が、ビームストップの上流のイオンビームの経路において、打ち込まれるべき基板を保持する基板ホルダをさらに備え、イオンビームと基板ホルダとを、第１の方向に沿って相対的に動かすように動作する場合、好ましくは、ビームストップの１つ以上のセグメントが、その第１の方向に対して横向きに、さらに分割され、各半分が、それによって収集された電荷を表す信号を提供するように動作するよう形成される。同様に、２つのスキャン方向がある四半分を使用することが可能である。
【００１３】
本発明の第３の態様は、前述のイオン打ち込み装置のいずれかにおいてイオンビームを最適化する方法であり、この方法は、ビームストップの各セグメントから提供された信号に応答してイオンビームを整形および／または操舵するステップを備える。
【００１４】
本発明の第４の態様は、イオン打ち込み装置用ビームストップであり、このビームストップは、入口アパーチャを定義する前面と、入口アパーチャから広がって１つ以上の側面および後部面を境界とする内部体積と、後部面の少なくとも一部を形成し、イオンビームを受けるために提供された表面を有する電荷収集装置と、１つ以上の側面のうちの１つから内部体積内に延び、イオンビームを受けるために提供された前向き面を提示するよう、後部面の上流に位置する、電荷収集バッフルと、を備え、電荷収集装置の表面および電荷収集バッフルの前向き面にイオンビームが入射したときに、電荷収集装置および電荷収集バッフルのそれぞれが、収集された電荷を表す１つ以上の信号を提供するように動作する。
【００１５】
これにより、イオンビームの経路に沿ってオフセットした位置からイオンビーム分布が収集されることが可能になり、他の有用な情報（ｚ軸に沿う、イオンビームの経路や、イオンビームの拡散など）が提供されることが可能になる。後方散乱イオンを収集する背面をバッフルに提供することにより、有用な相乗効果を実現することが可能である。したがって、一構造的特徴は、２つの機能を提供し、１つは、後方散乱イオンの影響の低減であり、もう１つは、イオンビームの経路／拡散の決定を可能にすることである。
【００１６】
任意で、バッフルは、１つ以上の側面のそれぞれから等距離だけ内側に広がり、それによって、入口アパーチャに対応する形状のアパーチャを形成する。例えば、バッフルは、断面が環状であってよい。代替として、複数の別々のバッフルが使用可能である。２つの想定される実施形態は、内部体積を横断して対称に配列されたバッフルのペアと、内部体積の周囲に対称に配列された４つのバッフルとである。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、上述のビームストップを含むイオン打ち込み装置である。加えて、本発明のさらなる態様は、イオンビームを最適化する方法であり、この方法は、電荷収集装置および電荷収集バッフルによって提供された信号に応答してイオンビームを整形および／または操舵するステップを備える。
【００１８】
添付の特許請求項では、他の好ましい特徴も定義される。
【発明の詳細な説明】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、例示のみを目的とした添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明のコンテキストを提供するために、例示的応用を図１に示す。ただし、これは、単なる実施例であって、限定的なものではまったくないことを理解されたい。
【００２１】
図１は、半導体ウェハ１２にイオンを打ち込むイオン打ち込み装置１０を示す。イオン打ち込み装置１０は、真空ポンプ２４によってポンピングされる真空チャンバ１５の中に位置する。手短に言えば、イオンは、イオン源１４によって生成され、抽出されて、質量分析ステージ３０を通る。所望の質量のイオンが、質量分解スリット３２を通ることによって選択され、半導体ウェハ１２にぶつかり続ける。イオン打ち込み装置１０は、コントローラ（ほとんどの場合は、適切なソフトウェアを動作させるコンピュータ）の管理下で動作する。
【００２２】
イオン源１４は、所望の種を含むイオンビームを生成する。イオン源１４において生成されたイオンは、抽出電極アセンブリ２６を使用して、出口アパーチャ２８から抽出される。電源２１によってイオン源１４と抽出電極アセンブリ（図示せず）との間に電位差が印加され、これによって、抽出されたイオンが、絶縁体（図示せず）によって互いに電気的に隔離されたイオン打ち込み装置１０とイオン源１４と質量分析ステージ３０とを通過するのに適切な所望のビームエネルギーまで加速される。浅い打ち込みの場合、このビームエネルギーは、空間電荷効果によって引き起こされるビーム内の受け入れがたいブローアップを避けるのに十分な高さになるよう最適化され、その後、イオンビームは、減速レンズアセンブリ（図示せず）によって打ち込み前に減速される。
【００２３】
抽出されたイオンの混合物は、磁界の影響下で、湾曲した経路をトラバースするように、質量分析ステージ３０を通過する。任意のイオンが進む湾曲の半径は、その質量、荷電状態、およびエネルギーによって決まる。磁界は、設定されたビームエネルギーに対し、所望の質量および荷電状態のイオンだけが、質量分解スリット３２と一致する経路に沿って出るよう、制御される。その後、出現したイオンビーム３４が、ターゲット、すなわち、ウェハホルダ３６によって所定位置に保持された、打ち込まれるべき基板ウェハ１２に移送される。ウェハ１２およびウェハホルダ３６がイオンビーム３４の経路の外に動かされると、イオンビーム３４は、代わりに、ビームストップ１００に入射し続ける。ビームストップ１００は、イオンビーム３４の入射によって生成された熱を吸収し、イオンビーム３４の入射によって引き起こされた、ウェハ１２への汚染物質の放出を低減する。
【００２４】
一度に１つの半導体ウェハ１２（または他のターゲット）に打ち込むことも可能であり、多数のウェハ１２を、回転する円形コンベヤなどの上に配置して、入射イオンビームに対してウェハ１２を順番に提示することも可能である。
【００２５】
打ち込みは、一般に、多数の通過を経て、要求されるドーズが達成されるように、イオンビーム３４をウェハ１２に対して相対的にスキャンすることによって行われる。スキャンは、ウェハホルダ３６を使用してウェハ１２を動かすこと、イオン光学系（図示せず）を使用してイオンビーム３４を動かすこと、またはこれら２つの組み合わせによって達成可能である。
【００２６】
ウェハ１２の周囲の領域における幾何学的配置は、図１の軸によって示される。ｚ軸は、イオンビーム３４が進む方向に対応する。ｘ軸を水平方向とし、ｙ軸を垂直方向とする。
【００２７】
本発明の実施形態によるビームストップ１００の断面を、図２に示す。ビームストップ１００は、環状カラー１０４によって定義される入口アパーチャ１０２を有するファラデーカップを備え、アパーチャ１０２の幅は、イオンビームを受け入れるのに十分な広さである。この実施形態では、ウェハ１２は、固定イオンビーム３４に対して相対的にスキャンされる。すなわち、（ビームの形状および位置を有効に補正および最適化するために）行われるイオンビーム３４の動きは微小であり、アパーチャ１０２もそれに対応して微小であってよい。打ち込み中にイオンビーム３４によるスキャンが行われる場合は、より大きなアパーチャ１０２が要求される。ハイブリッドスキャンイオン打ち込み装置１０の場合は、アパーチャ１０２の一方の次元が、他方の次元よりずっと幅広になる可能性が高い。
【００２８】
ビームストップ１００は、入口アパーチャ１０２から広がって側壁１０８および後壁１１０を境界とする内部体積１０６を定義する。標準的な形式では、入口アパーチャ１０２と向き合うように、後部プレート１１２が後壁１１０に取り付けられる。したがって、矢印Ａで示されるように進むイオンビーム３４は、入口アパーチャ１０２から入り、後部プレート１１２にぶつかる。後部プレート１１２は、ビームストップ１００のそれ以外の部分から絶縁され、イオンビーム３４の全範囲をカバーするサイズを有する。
【００２９】
側壁１０８は、イオンボンバードによって後部プレート１１２から遊離した二次電子および他の荷電粒子を吸収するように、最適化されるか、最適化されたライナが付随する。放出された荷電粒子の吸収を確実に最適化するために、入口アパーチャ１０２を定義するカラー１０４を同様に処置することも可能である。ビームストップ１００からの荷電粒子の損失は、阻止されないと、ウェハ１２を汚染する可能性があるので、これを阻止するために、永久磁石など（図示せず）によって提供される磁界を、入口アパーチャ１０２の全体にわたって提供することが可能である。この磁界はさらに、外部電子がビームストップ１００に入るのを阻止し、高エネルギーの電子があれば、それらが後部プレート１１２に到達して誤った読みを提供することを可能にさせずに、それらを側壁１０８に導く。したがって、後部プレート１１２は、イオンビーム３４内のイオンの正確な測定を提供する。
【００３０】
後部プレート１１２は、当分野において周知であるように、入射イオンビーム電流に比例する信号を生成する。この信号は、電気的接続１１４を介して後部プレート１１２から直接取得されることが可能である。代替として、この信号は、例えば図２に示される回路１１６による、ビームストップ１００内の事前信号処理を通過することが可能である。接続１１４から取得された信号は、イオン打ち込み装置コントローラに渡される。
【００３１】
図３は、後部プレート１１２の第１の実施形態の正面図を示す。後部プレート１１２は、断面が円形であり、円形中央セグメント１２０と、それを囲む２つの環状セグメント１２１および１２２とを備え、セグメント１２０〜１２２は、小さなギャップ１３０によって分離されている。３つのセグメント１２０〜１２２は、同心円状に配置され、この実施形態では、面積が等しい。各セグメント１２０〜１２２は、他の２つのセグメントから電気的に隔離されている。各セグメント１２０〜１２２が、それらに入射するイオンビーム電流を表す信号を提供するように、図２に示されるような接続１１８が、各セグメント１２０〜１２２に提供される。
【００３２】
これらの信号を使用して、イオンビーム３４についての情報を導出することが可能である。例えば、これらの信号は、イオンビーム電流がイオンビーム３４の中心からの半径方向の距離の関数として減少する様子を示すヒストグラムとして表されることが可能である。ウェハ１２への打ち込みは、重なり合うスキャンラインに沿ってスキャンすることによって行われるので、イオンビーム３４の半径方向分布の情報は重要である。これは、イオンビーム３４の幅と、イオンビーム電流の半径方向変動との両方を含む。例えば、イオンビーム電流は、ガウス分布として特徴付けられることが可能である。また、イオンビーム３４に何らかの非対称性があれば、それらについての情報も有用である。それによって、修正または補償が可能だからである。もちろん、３つのセグメント１２０〜１２２からの信号を合計することによって、単純にイオンビーム電流の総計を求めることも可能である。
【００３３】
図３は、円形分布を有するイオンビーム３４を特徴付けるのに最適な円形セグメント１２０〜１２２を有する円形後部プレート１１２を示している。しかしながら、イオンビーム３４は、必ずしも円形とは限らず、後部プレート１１２およびそのセグメント１２０〜１２２の形状を、ビームに合わせて変更することが可能である。例えば、図４は、楕円形のイオンビームに適するように楕円形状を有する以外は図２の後部プレート１１２と同一である後部プレート１１２を示す。したがって、後部プレート１１２は、楕円形中央セグメント１２０と、それを囲む楕円形環状セグメント１２１および１２２とに分割される。
【００３４】
セグメント１２０〜１２２の数は、要求される情報の量に応じて変えることが可能である。図５は、円形中央セグメント１２０と、それを囲む４つの環状セグメント１２１〜１２４とに分割された円形後部プレート１１２を示す。もちろん、任意の数のセグメント１２１〜１２４を選択することが可能である。一般に、セグメント１２１〜１２４の選択は、情報がより多く得られる利点と、より多くの信号処理が必要になる不利点との間の妥協である。
【００３５】
ビームストップ１００は、イオンビーム分布の半径方向の情報を提供することに加えて、センタリング情報を提供することに使用されることが可能である。センタリング情報は、スキャン方向を基準に実行される場合に、すなわち、この実施形態ではｘ軸およびｙ軸に沿うセンタリング情報を提供する場合に最も有用である。図６は、２つのセグメント１２０および１２１（円形内側セグメント１２０および環状外側セグメント１２１）に分割された円形後部プレート１１２の実施形態を示す。内側セグメント１２０はさらに、垂直方向の、電気的絶縁ギャップ１３０によって、２つの半分１２０ａおよび１２０ｂに分割される。２つの半分１２０ａおよび１２０ｂのそれぞれは、それぞれにおけるイオンビーム電流を表す、それぞれの信号を提供する。
【００３６】
したがって、図６の後部プレート１１２は、３つの信号を提供する。内側セグメント１２０の２つの半分１２０ａ、１２０ｂからの２つの信号を比較して、イオンビーム３４の、ｘ軸に沿うセンタリングを決定することが可能である。この測定は、イオンビーム３４が調節される際に実行されることが可能である。すなわち、この測定をフィードバックループにおいて行うことにより、イオンビーム３４の操舵を制御することが可能である。ビームストップ１００に対してイオンビーム３４をセンタリングするために、２つの半分１２０ａおよび１２０ｂからの信号を等化しなければならない（各半分１２０ａ、１２０ｂからの応答が同じであると仮定すれば、そのように後部プレート１１２をキャリブレートし、感度差を補償することが可能である）。代替として、最適イオンビーム位置はビームストップ１００の中心に対応しない可能性があるので、セグメントの半分１２０ａおよび１２０ｂの間で要求されるオフセットが達成されるまで、イオンビーム３４を調節することが可能である。
【００３７】
内側セグメント１２０の２つの半分１２０ａおよび１２０ｂからの２つの信号を合計し、外側セグメント１２１（または、複数が存在する場合は複数の外側セグメント）からの信号と比較して、前述のように、半径方向の分布を調査することが可能である。
【００３８】
図７は、図６の実施形態の変形形態を示す。これは、内側セグメント１２０および外側セグメント１２１の両方が２つの半分に分割されている場合である。既述のセンタリングおよび半径方向の分布調査に加えて、イオンビーム３４の左半分および右半分の半径方向の分布を比較することによる、さらなる分析を実行することも可能である。したがって、イオンビーム３４に何らかの非対称性があれば、これを検出することが可能であり、イオンビーム３４の修正的再整形時に、イオン打ち込み装置１０のイオン光学系を使用して、その非対称性を監視することも可能である。
【００３９】
図８は、図７の実施形態を基にして、内側セグメント１２０および外側セグメント１２１をさらに、水平方向に延びるギャップ１３０で分割したものを示す。したがって、内側セグメント１２０および外側セグメント１２１は、両方とも四等分され、各四半分は、それぞれの信号を提供する（全部で８個の信号になる）。したがって、図８の後部プレートを使用して、イオンビーム３４をｘ軸およびｙ軸の両方向にセンタリングし、さらに、ｘ軸およびｙ軸の両方向における非対称性を検出することが可能である。これは、隣接する四半分を合計し、対応するペアと比較することによって達成されることを理解されたい。例えば、１２０ａおよび１２０ｃを合計し、１２０ｂおよび１２０ｄの合計と比較して、ｘ軸のセンタリングを獲得することが可能である。
【００４０】
図９は、図２のビームストップ１００と大まかに一致するビームストップ１００の断面を示す。それに応じて、類似の部分には類似の参照符号を使用している。後部プレート１１２からの荷電粒子の放出に関連する問題をさらに少なくするために、内部体積１０６の長手方向の途中にバッフル１５０が提供される。代替として、２つ以上の、別々のバッフル１５０が提供されることも可能である。バッフル１５０は、側壁１０８から内側に突き出しており、（入口アパーチャ１０２に近いほうの）前面１５２と、背面１５４とを提示する。背面１５４は、放出された二次電子および他の荷電粒子を吸収することに最適化されている。
【００４１】
バッフル１５０は、内部体積１０６内に、細い穴を有するネック１５６を形成し、これによって、後部プレート１１２から放出された荷電粒子の多くが、バッフル１５０によって、または側壁の、バッフル１５０と後壁１１０との間のセクション１０８ａによって、吸収される。
【００４２】
図１０および図１１は、ビームストップ１００を通って進む高エネルギーイオンビーム１６０および低エネルギーイオンビーム１６２を、それぞれ示す。拡散は、空間電荷効果が働く時間がより短い高エネルギーイオンビーム１６０のほうが小さい。それに応じて、高エネルギーイオンビーム１６０は、より細く、入口アパーチャ１０２と、環状バッフル１５０によって定義される、より細い穴１５６との両方を通過する。低エネルギーイオンビーム１６２のブローアップにより、イオンビーム１６２のエッジはバッフル１５０をクリップする。それに応じて、バッフル１５０は、陰になる下流部分を作成するが、イオンビーム１６２の連続している拡散により、陰の部分のサイズは小さくなる。バッフル１５０をクリップするのはイオンビーム１６２のエッジだけであり、そこでの電流は非常に小さいので、荷電粒子放出の問題は、後部プレート１１２からの放出と比較して非常に小さくなっている。
【００４３】
しかしながら、イオンビーム電流の総計の測定および半径方向の分布調査を可能にするためには、バッフル１５０に入射するイオンビーム電流を測定することが有利である。さらに、バッフル１５０がｚ軸に沿ってオフセットしているという事実が、イオンビームの軌跡および拡散の測定を可能にする。したがって、バッフル１５０の前面１５２には、電荷収集プレート１５８（以下、バッフルプレートと称する）が提供され、バッフルプレート１５８に入射するイオンビーム電流を表す信号が、バッフルプレート１５８から提供される。
【００４４】
バッフル１５０によって形成されたネック１５６は、入口アパーチャ１０２より細いため、後部プレート１１２は、前述の後部プレート１１２より小さくてよい。単一ピースの後部プレート１１２を使用してもよいが、セグメント化された後部プレート１１２を使用することが好ましい。図１２および図１３は、２つのそのような構成を示す。
【００４５】
図１２は、環状バッフルプレート１５８を有する、垂直方向に分割された後部プレート１１２の一実施形態の正面図である。環状バッフルプレート１５８は、幅Ｗ１を有し、幅Ｗ２のアパーチャ１５６を定義する。後部プレート１１２は、円形であり、幅Ｗ３を有する。Ｗ３は、内部体積１０６の全体幅Ｗ４より小さいが、イオンビーム３４の拡散に相当するＷ２より大きい。この場合も、すべての信号を合計することによって、イオンビーム電流の総計を求めることが可能である。
【００４６】
図１３は、バッフル１５８を有するビームストップ１００の別の実施形態の正面図である。バッフル１５８は、２つの対応するセグメント１５８ａおよび１５８ｂを備える（数学的に言えば、これらは、円の弧と弦との間の面積に対応し、弧は側壁によって形成され、弦は平行エッジによって形成される）。エッジ１５９は垂直方向に走り、円形後部プレート１１２を２つの半分１１２ａおよび１１２ｂに分割するギャップ１３０も同様である。前と同様に、後部プレート１１２を使用して、イオンビーム３４をｘ軸方向にセンタリングすることが可能である。加えて、バッフルプレート１５８ａおよび１５８ｂを使用しても同様のことが可能である。バッフルプレート１５８ａおよび１５８ｂと、後部プレート１１２とからの信号の合計は、イオンビーム電流の総計を提供する。
【００４７】
図９〜図１３のバッフル１５８を、図３〜図８の環状セグメント化された後部プレート１１２と組み合わせることが可能である。具体的には、図１２の環状バッフルプレート１５８を、環状セグメント化された後部プレート１１２と組み合わせることは、イオンビーム３４の軌跡および拡散の測定を可能にする点で有用である。これは、後部プレート１１２の陰になった部分（すなわち、Ｗ２より大きく、Ｗ３より小さい幅を有する部分）を環状セグメント１２０、１２１に分割し、各セグメントによって測定されたイオンビーム電流を検査することにより、便利になされることが可能である。この情報により、イオンビーム３４の拡散および平行度を制御することが可能になる。
【００４８】
当業者であれば、添付の特許請求項で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、前述の実施形態に変形を施すことが可能であることを理解されよう。
【００４９】
例えば、セグメント１２０などの数、形状、およびサイズは、（セグメントの相対的な形状およびサイズを含めて）必要に応じて変更されることが可能である。また、セグメント１２０などの部分分割も変更されることが可能である。ビームストップの形状も変更されることが可能であり、矩形または方形と、円形または楕円形とが、特に好ましい断面形状である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】イオン打ち込み装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態によるビームストップの断面図である。
【図３】図２の本発明によるビームストップの第１の実施形態の正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるビームストップの正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態によるビームストップの正面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態によるビームストップの正面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態によるビームストップの正面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態によるビームストップの正面図である。
【図９】本発明のさらなる実施形態によるビームストップの断面図である。
【図１０】入射する高エネルギーイオンビームを示す、図９のビームストップの簡略化された断面図である。
【図１１】入射する低エネルギーイオンビームを示す、図９のビームストップの簡略化された断面図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態によるビームストップの正面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態によるビームストップの正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…イオン打ち込み装置、１２…半導体ウェハ、１４…イオン源、１５…真空チャンバ、２１…電源、２４…真空ポンプ、２６…抽出電極アセンブリ、２８…出口アパーチャ２８、３０…質量分析ステージ、３２…質量分解スリット、３４…イオンビーム、３６…ウェハホルダ、１００…ビームストップ、１０２…入口アパーチャ、１０４…環状カラー、１０６…内部体積、１０８…側壁、１１０…後壁、１１２…後部プレート、１１４…電気的接続、１１６…回路、１１８…接続、１２０…中央セグメント、１２１〜１２４…環状セグメント、１３０…ギャップ、１５０…バッフル、１５２…バッフル前面、１５４…バッフル背面、１５６…ネック、１５８…電荷収集プレート（バッフルプレート）、１５９…エッジ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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