(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、
前記イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、
前記イオンビームを第１軸に沿ってスキャンするように構成された、これによってスキャンされたイオンビームを規定するイオンビームスキャナと、
その上に被加工物を支持し、当該被加工物が、前記第１軸に垂直な第２軸に沿ってスキャンされるように構成された被加工物支持部と、
角度注入装置と、
前記角度注入装置を制御するように構成された制御器と、を備え、
前記角度注入装置は、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記第２軸に沿って前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されており、
前記制御器は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させるように構成され、
前記角度注入装置は、前記イオンビームスキャナの下流に位置する角度エネルギフィルタを備え、
前記制御器は、前記角度エネルギフィルタへの入力を変化させるように構成されており、
前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時であることを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
前記角度エネルギフィルタは、１つ以上の磁気偏向モジュールと１つの静電気偏向モジュールとを備えることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項３】
前記角度注入装置は、さらに、前記被加工物支持部に結合可能な機械的装置を備え、
前記機械的装置は、さらに、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項４】
前記制御器は、さらに、前記機械的装置および前記角度エネルギフィルタを制御するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のイオン注入システム。
【請求項５】
前記機械的装置は、前記被加工物を前記イオンビームについて回転させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のイオン注入システム。
【請求項６】
前記角度注入装置は、前記被加工物支持部に結合可能な機械的装置を備え、
前記機械的装置は、さらに、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されており、
前記制御器は、さらに、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記機械的装置を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項７】
さらに、前記被加工物を前記イオンビームに対して相対的にスキャンするように構成された被加工物スキャナを備えることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項８】
複数の入射角度で被加工物にイオンを注入するための方法であり、
被加工物支持部上に被加工物を準備し、当該被加工物を、第１軸に垂直な第２軸に沿ってスキャンすることと、
イオンビームを、前記第１軸に沿って前記被加工物に対して相対的にスキャンすることと、
前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を、前記第２軸に沿って前記被加工物に対して相対的に角度注入装置によって変化させることと、を含み、
前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に角度注入装置によって変化させることは、角度エネルギフィルタへの入力を変化させることを含み、
前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時であることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記角度エネルギフィルタは、１つ以上の磁気偏向モジュールと１つの静電気偏向モジュールとを備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、さらに、前記被加工物支持部の角度を前記スキャンされたイオンビームについて機械的に変化させることを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記被加工物支持部の角度を機械的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、行われることを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記被加工物支持部の角度を前記スキャンされたイオンビームについて機械的に変化させることを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、
前記イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、
前記イオンビームを第１軸に沿ってスキャンするように構成された、これによってスキャンされたイオンビームを規定するイオンビームスキャナと、
その上に被加工物を支持し、当該被加工物が、前記第１軸に垂直な第２軸に沿ってスキャンされるように構成された被加工物支持部と、
角度エネルギフィルタと、
前記角度エネルギフィルタを制御するように構成された制御器と、を備え、
前記角度エネルギフィルタは、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記第２軸に沿って前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されており、
前記制御器は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させるように構成されていることを特徴とするイオン注入システム。
【請求項１４】
前記角度エネルギフィルタは、前記イオンビームスキャナの下流に位置し、
前記制御器は、前記角度エネルギフィルタへの入力を変化させるように構成されており、
前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に前記第２軸に沿って変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時であることを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
前記角度エネルギフィルタは、１つ以上の磁気偏向モジュールと１つの静電気偏向モジュールとを備えることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
前記被加工物支持部は、さらに、前記被加工物支持部に結合されることが可能な機械的装置を備え、
前記機械的装置は、さらに、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されており、
前記制御器は、さらに、前記機械的装置を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
前記機械的装置は、前記被加工物を前記イオンビームについて回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のイオン注入システム。
【請求項１８】
前記制御器は、前記角度エネルギフィルタおよび前記機械的装置の制御によって、前記被加工物の表面上に配置された三次元構造の複数の側面を一様に暴露するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のイオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の参照〕
本出願は、２０１４年４月３０日出願の米国仮出願第６１／９８６，３５０号、発明の名称「ＡＮＧＵＬＡＲ ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＵＳＩＮＧ ＡＮＧＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＦＩＬＴＥＲ」の権利を主張し、本米国仮出願の内容は、内容全体を参照によって組み込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本開示は、おおむね、被加工物（workpiece）中へイオンを注入するためのイオン注入システムおよびイオン注入方法に関し、より具体的には、イオンビームを被加工物に対して相対的に第１方向にスキャン（scan）すると同時に、スキャンされたイオンビームの角度を第２方向に被加工物に対して相対的に選択的に変化させるためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
〔背景技術〕
イオン注入システムは、集積回路の製造において半導体に不純物をドープするために用いられている。このようなシステムにおいて、イオン源は、所望のドーパント元素をイオン化し、ドーパント元素は、イオン源から所望のエネルギのイオンビームの形で引き出される。そして、イオンビームは、ドーパント元素を被加工物に注入するために、被加工物の表面に方向付けられる。イオンビームのイオンは、（例えば、半導体ウエハーにトランジスタデバイスを制作するのに望まれる）所望の伝導率の領域を形成するように、被加工物の表面を浸透する。典型的なイオン注入機は、イオンビームを発生するイオン源、磁場を用いてイオンビームを質量分解するための質量分析装置を含むビームラインアセンブリ、およびイオンビームによって注入される被加工物を収容する標的チャンバを含む。
【０００４】
イオン注入プロセスにおいて、イオンビームが被加工物にアプローチする角度（注入角度とも呼称される）は、イオン注入中、特定の角度に固定される。しかしながら、図１に示すような三次元（３Ｄ）構造１２を有する被加工物１２上に、デバイスを製造することが一般的になりつつあり、３Ｄ構造の全次元の表面で均等に浸透するイオン注入が望まれる。例えばＦｉｎＦＥＴデバイス１４において、被加工物１０へのイオンビーム１６の入射角度の変化は、ＦｉｎＦＥＴデバイスのトレンチ１８と構造２２の側壁２０との両方に注入するために、望ましい。
【０００５】
従来、異なる入射角度で被加工物１０中へイオンを注入するために、イオン注入は、一時的に中断または空運転（イオンビーム１６が被加工物に向けて方向付けられていない）され、被加工物はイオンビーム１６に対して機械的に斜め（例えば、矢印２４で示す）にされる。このようにして、被加工物へのイオンビームの入射角度は変化または修正される。そして再び、イオンビーム１６は被加工物１０に向かって方向付けられ、ワークピースに修正された入射角度で注入される。ＦｉｎＦＥＴデバイスには、複雑な３Ｄ構造が存在することがあり、このため、トレンチ１８および／または構造２２の側壁２２に十分に注入するために、２つ以上の異なる入射角度の変化が求められることがある。従来、角度変化を成し遂げるためのシステムおよび方法は、イオンビーム１６が異なる角度で被加工物に当たるように、軸まわりで被加工物を旋回させるものであった。
【０００６】
このように、被加工物１０での入射角度を機械的に変化させるので、入射角度が機械的に変化している間に、イオンビームが被加工物に衝突しないで大幅な時間を浪費することがあるので、イオン注入システムの稼働と関連する処理能力は、悪影響を被ることがある。
【０００７】
〔発明の概要〕
本開示は、被加工物へのイオンビームの入射角度を選択的に変化させることができる新規性があるアプローチを提示する。これによって、イオンビームが進む角度は、選択された角度で被加工物に当たるように、変化させられる。故に、本開示は、システムと関連する処理能力を最大化し、所有コストを最小化すると共に、被加工物中にイオンを注入するためのシステム，装置，および方法を提示する。より詳細には、本開示は、イオン注入中に非加工物をスキャンすると同時に、小さな角度範囲で注入角度を連続的に変化させることを提示する。したがって、最終ドーパントプロファイルは、複数の離散的角度注入ステップを用いる従来の方法と対照的に、三次元トレンチ様（three-dimensional trench-like）構造にとってより均等になることができる。
【０００８】
したがって、本発明の一部の態様の基礎的理解のために、本発明の簡単な概要を以下に提示する。本概要は、本発明の広範な概観ではなく、本発明の要点すなわち決定的要素を特定することを意図するものでも、本発明の範囲を線引きすることを意図するものでもない。本概要の目的は、本発明の一部の構想を簡単な形式で、後述するより詳細な説明の前置きとして、提示することである。
【０００９】
本発明は、イオン注入システムにおおむね方向づけられており、該イオン注入システムは、イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、前記イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、を備える。イオンビームスキャナは、前記イオンビームを第１方向にスキャンするように構成されており、これによってスキャンされたイオンビームを規定する。被加工物支持部は、その上に被加工物を支持するように構成されている。角度注入装置がさらに設けられ、前記角度注入装置は、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されており、制御器は、前記角度注入装置を制御するように構成されている。前記制御器は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させるように構成されている。さらに、別の例において、該入射角度は、被加工物支持部上にある前記被加工物を機械的にスキャンするのと同時に、変化する。
【００１０】
典型的な一態様によれば、前記角度注入装置は、前記イオンビームスキャナの下流に位置する角度エネルギフィルタを備える。故に、前記制御器は、前記角度エネルギフィルタへの入力を変化させるように構成されており、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時である。一例において、前記角度エネルギフィルタは、１つ以上の磁気偏向モジュールと１つの静電気偏向モジュールとを備える。
【００１１】
別の一例において、前記角度注入装置は、前記被加工物支持部に結合可能な機械的装置を備え、前記機械的装置は、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されている。前記制御器は、さらに、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記機械的装置を制御するように構成されている。別の典型的な一態様によれば、前記角度注入装置は、前記角度エネルギフィルタと前記被加工物支持部に結合可能な前記機械的装置との両方を備える。
【００１２】
さらに別の態様によれば、１つ以上の入射角度で被加工物にイオンを注入するための方法が提供される。該方法は、被加工物支持部上に被加工物を準備することと、イオンビームを前記被加工物に対して相対的にスキャンすることと、を含む。さらに該方法によれば、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの前記被加工物に対して相対的な入射角度は、変化する。前記スキャンされたイオンビームの前記被加工物に対して相対的な入射角度は、例えば、１つ以上の角度エネルギフィルタへの入力を変化させることと、前記被加工物支持部の角度を前記スキャンされたイオンビームについて機械的に変化させることとによって、変化する。このように、前記スキャンされたイオンビームの前記被加工物に対して相対的な入射角度は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、変化する。
【００１３】
上述の概要は、本発明の一部の実施形態の一部の特徴の簡単な概観を与えることを意図されたものである。他の実施形態は、上述の特徴に対して追加のおよび／または異なる特徴を備えてもよい。詳細には、本概要は、本出願の範囲を限定すると解釈されるものではない。故に、前述の目標および関連する目標の達成のために、本発明は、後述の、詳細には請求項において示される特徴を備える。以下の説明および添付の図面は、本発明の例示的な特定の実施形態を詳細に陳述する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の本質が採用されてもよい様々な様式のうちの少数を示すに過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、図面と併せて考慮されたときに、本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本開示の様々な態様に係る典型的な三次元被加工物を示す。
【００１４】
図２は、本開示の様々な態様に係る典型的なイオン注入システムのブロック概略図を示す。
【００１５】
図３は、本開示の様々な態様に係る図２のブロック概略図の部分の別の図を示す。
【００１６】
図４は、本開示の様々な態様に係る典型的な角度エネルギフィルタを示す。
【００１７】
図５は、本開示の様々な態様に係る別の典型的な角度エネルギフィルタおよび機械的なスキャンを示す。
【００１８】
図６は、本開示の様々な態様に係る被加工物中へのイオン注入を操作するための典型的な方法を示すブロック図である。
【００１９】
〔詳細な説明〕
本開示は、おおむね、被加工物中へイオンを注入するためのイオン注入システムおよびイオン注入方法に関し、より具体的には、イオンビームを被加工物に対して相対的に第１方向にスキャンすると同時に、スキャンされたイオンビームの角度を第２方向に被加工物に対して相対的に選択的に変化させるためのシステムおよび方法に関する。したがって、本発明は図面を参照して以下に説明されるであろう。図面中で、類似の参照符号は、全体に渡って類似要素を参照スルタンに用いられることがある。なお、これらの態様の説明は例示に過ぎず、限定的意味に判断されるべきでない。以下の説明において、例示の目的のために、多数の具体的な詳細は、本発明の理解を十分に深めるために陳述される。ただし、これらの具体的な詳細なく、本発明が実施されてもよいことは、当業者にとって明白である。さらに、発明の範囲は、添付の図面を参照して以下に説明される実施形態または実施例によって、限定されることを意図されておらず、添付の請求項および請求項と等価なものによってのみ限定されることを意図されている。
【００２０】
なお、図面も、本開示の実施形態の一部の態様の例示を与えるために提示され、そのため、概略とのみ見なされるものである。詳細には、図面中に示される要素は、互いに対する尺度のためには不必要であり、図面中の様々な要素の配置は、各実施形態の理解を明確にするために選択され、図面中の様々な要素の配置は、本発明の一実施形態に従った実施における様々な構成要素の実際の相対的位置の必然的な描写であると解釈されるものではない。さらに、本詳細な説明に述べられる様々な実施形態および実施例の特徴は、そうではないと具体的に注記されている場合を除き、互いに組み合わされてもよい。
【００２１】
なお、その上、以下の説明において、図面中に示されるまたは本詳細な説明に述べられる機能ブロック間、デバイス間、構成要素間、回路素子間、あるいは他の物理的または機械的ユニット間の直接的接続または結合は、何れも、間接的接続または結合によって実施されてもよい。なお、さらに、図面中に示される機能的ブロックまたはユニットは、一実施形態において別個の機構または回路として実施されてもよく、その上にまたは代わりに、別の実施形態において共通の機構または回路で完全にまたは部分的に実施されてもよい。例えば、一部の機能的ブロックは、信号プロセッサのような共通プロセッサ上を走るソフトウェアとして実施されてもよい。なお、さらに、以下の説明において有線であるとして述べられる接続は、相容れないと注記されている場合を除き、何れも、無線接続として実施されてもよい。
【００２２】
以下に図を参照する。図２は、本開示の一態様に係る典型的なイオン注入システム１００を示す。イオン注入システム１００は、例えば、ターミナル１０２、ビームラインアセンブリ１０４、エンドステーション１０６を備える。一般的に言って、ターミナル１０２中のイオン源１０８は、ドーパント期待を複数のイオンへとイオン化するためかつイオンビーム１１２を形成するための電源１１０に結合されている。本実施例におけるイオンビーム１１２は、質量分析器１１４を通って、開口１１６から外へエンドステーション１０６に向かって、方向付けられる。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、シリコンウエハーのような半導体被加工物、ディスプレイパネル等）に衝突する。被加工物１１８は、チャック１２０（例えば、静電気チャックまたはＥＳＣ）に選択的に留められているか、または載せられている。一旦、被加工物１１８の格子内に埋め込まれると、注入されたイオンは、被加工物の物理的および／または化学的特性を変更する。このため、イオン注入は、半導体デバイスの制作および金属の最終処理において、材料科学研究における様々な応用と同様に、用いられる。
【００２３】
本開示のイオンビーム１１２は、ペンシルまたはスポットビーム、リボンビーム、またはスキャンされたビームなど、イオンがエンドステーション１０６に方向づけられる形式であればどのような形式であってもよい。そのような形式は全て、本開示の範囲内に含まれるものとして意図される。好ましい実施形態において、イオンビーム１１２は、スポットビームを包含し、スポットビームは、開口１１６の下流に位置するビームスキャナ１２２を経てスキャンされる。ビームスキャナ１２２は、例えば、第１軸１２３に沿って（例えば、ｘ方向で）イオンビーム１１２を静電気的または磁気的にスキャンし、イオンビームの複数の小ビームは、さらに、平行化器１２４を経てビームスキャナの下流で平行化されることができる。さらに、被加工物スキャナ１２６は、スキャンされたイオンビーム１１２を通じて被加工物をスキャンするために活用される（例えば、被加工物１１８は、ｙ方向で機械的にスキャンされる）ことができる。
【００２４】
本開示は、さらに、イオン注入システム１００に設けられた角度（angular）エネルギフィルタ（ＡＥＦ）１２８を使用する。例えば、ＡＥＦ１２８は、米マサチューセッツ州ベバリーのＡｘｃｅｌｉｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって製造されたＰｕｒｉｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍに設けられた１つ以上の機構を備えることができる。ＡＥＦ１２８は、中性の粒子を被加工物に到達させないために、例えば図３中に示されるように、スキャンされた平行なイオンビーム１１２を受け入れ、続いて、入射ビームライン軸１２７から第２軸１２９に沿って（例えば、垂直方向またはｙ方向で）被加工物１１８に向かってイオンビームを変更させるように構成されている。例えば、全体を参照によって組み込まれるバンヴェニストらの米国特許第６８８６９６６号は、静電気偏向器と共に採用されて複合偏向システムを形成する磁気偏向器を開示している。複合偏向システムにおいて、磁気偏向器モジュールは、おおむね低いイオンビームエネルギでの変更のために採用されており、静電気偏向モジュールは、おおむね高いビームエネルギで採用されている。ＡＥＦ１２８は、例えば、そのエネルギの関数としてイオンビーム１１２の軌道を変化させて、ビームの進んだ経路に沿って進んでいる中性イオンから注入が望まれているイオンを偏向させるように、制御されてもよい。ＡＥＦシステムの追加的な開示は、例えば、ラスマインズらの米国特許第６７７７６９６号とグラフらの米国特許公開第２０１０／００６５７６１号とに見ることでき、全体を参照によって組み込まれる。
【００２５】
本開示はＡＥＦ１２８を活用して、注入されるイオンビーム１１２の軌道を変化させるので、イオンビームの前に位置する被加工物の角度を機械的に調整するのと対照的に、被加工物１１８に向かうイオンビームがアタックする角度を調整することによって、注入と同時に注入角度を変化させることができる。例えば、従来、イオン注入システムにおける垂直ビーム調整は、イオンビームと被加工物との間の相対的方位を決定するシステムをによってなされる。測定構成要素は、イオンビームに対して相対的な選択的関係で測定構成要素とワークピースとの間の相対的方位を計算に入れるので、被加工物とビームとの間の相対的方位は、機械的に調整または確定されることができる。例えば、ラスマインズらの米国特許第７３６１９１４号は、イオンビームとワークピースとの間の相対的方位を決定するための典型的な測定構成要素を提示する。
【００２６】
被加工物支持部１２０における被加工物の方位を上述のように機械的に調整するのではなく、本開示は、注入と同時にイオン注入角度を変化させるために、ＡＥＦ１２８によるビーム変更を経てビーム軌道を電子的および／または磁気的に調整することを有利に活用する。被加工物支持部１２０による傾き角度の機械的変化は、傾き角度の変化の周波数を提示するが、それは本開示のＡＥＦ１２８による角度変化よりも著しく遅いと現在認められている。例えば、従来の傾き角度は、被加工物支持部１２０の機械的変化を用いて約２〜３Ｈｚで変化する。一方、ＡＥＦ１２８または他のビームスキャン装置を活用する本開示の角度変化は、従来の機械的システムよりも数桁大きい規模の周波数で角度変化する能力がある。
【００２７】
なお、本開示は、上述の機械的な被加工物の調整を補完するために用いられてもよいので、被加工物支持部１２０での機械的な被加工物の調整は、大まかな角度調整または回転を実行することができ、ＡＥＦ１２８によるイオンビーム１１２の電気または磁気偏向は、イオンビーム１１２と被加工物１１８との間の正確な角度方位のために、より精密な最終角度調整を実行する。したがって、角度注入装置１３０は、１つ以上のＡＥＦ１２８と調整可能な被加工物支持部１２０とを備えると見なされることができ、角度注入装置は、被加工物１１８に対して相対的にスキャンされたイオンビーム１１２の入射角度を変化させるように構成されている。なお、さらに、本発明は、ペンシル／スポットビーム注入システムとリボンビーム注入システムとの両方に応用できる。
【００２８】
本開示において実行される高速スキャン角度変更は、被加工物傾き角度ならびに機械的な被加工物の調整と関連する振動から（例えば、被加工物スキャナ１２６と関連する）被加工物スキャンを分離するために用いられてもよいと現在認められている。ＡＥＦ１２８は、例えば、電気的または磁気的なエネルギフィルタであることができ、ビーム角度の変化の周波数は、機械的な変化よりも著しく高速であることができる。例えば、イオン注入システム１００は、約１ｋＨｚすなわち毎秒１０００回で水平方向に（例えば、図２の第１軸１２３に沿ってすなわちｘ方向に）イオンビーム１１２をスキャンするように構成されている。さらに、ＡＥＦ１２８は、垂直方向にスキャンされたイオンビーム１１２全体を曲げる（例えば、図３の第２軸１２９に沿って、すなわちｙ方向に約１５〜２０度で曲げる）ことが可能である。例えば、スキャンされたイオンビーム１１２を、数百ヘルツで前後に搖動する（例えば、ｙ方向に毎秒数百回の搖動にスキャンされたイオンビームを掃く）ことがＡＥＦ１２８によってできる。もしも被加工物１１８が、毎秒数センチメートル程度の相対的に遅いスキャン速度で被加工物スキャナ１２６によってスキャン軸（図３の矢印１３２参照）に沿って移動するならば、被加工物スキャナ１２６によって被加工物がスキャンされる間に、実質的な角度変化量は相対的に短い期間で獲得されるので、被加工物の上端／中心／下端における角度変化は、無視してもよいであろう。
【００２９】
それ故、図２の本イオン注入システムは、注入と同時に注入角度を変化させ、このため、有利に、三次元構造の側壁およびトレンチ注入プロファイルを制御し、ならびに、従来の方法論およびシステムを超えて処理能力を増やす。それ故、ＡＥＦ１２８はシステムに小角度スキャン能力を付与するので、角度は注入中、被加工物１１８の表面でより均一な角度の広がりを有するように変更されることができる。
【００３０】
したがって、本開示は、注入中に注入角度を変化させるために、角度エネルギフィルタを活用する。より広く言えば、イオンビーム１１２は、水平にスキャンされたイオンビーム１１２（例えばｘ方向に）の垂直に（例えばｙ方向に）スキャンされることができる。イオンビーム１１２は、ビームスキャナ１２２によって(例えば約１ｋＨｚで)ｘ方向に素早くスキャンされることができるので、瞬間的にみるとイオンビームがスポットビームのままであったとしても、リボンに見えるように形成される。そのように、スキャンされたイオンビーム１１２全体（“リボンビーム”としても知られる）は、スキャンデバイスとして角度注入装置１３０を用いて、さらに垂直方向にスキャンされる。それ故、角度注入装置１３０は、上述のような角度エネルギフィルタに不可欠ではない、むしろ、本開示によれば、第１方向および第２方向の両方に被加工物１１８についてイオンビーム１１２を電気的および／または磁気的にスキャンすることが可能な任意のデバイスが意図されている。
【００３１】
図３および図４は、ＡＥＦ１２８を備える典型的な角度注入装置１３０を示し、スキャンされたイオンビーム１１２（例えば、図２の第１軸１２３に沿ってすなわちｘ方向にスキャンされた）は、ＡＥＦ１２８を活用してさらにスキャン（例えば、第２軸１２９に沿ってすなわちｙ方向に）される。被加工物１１８は、例えば、図２の被加工物スキャナ１２６によってｙ方向にスキャン軸１３２に沿ってさらにスキャン（例えば機械的に）される。図４中に概略的に示されるように、例えば、被加工物１１８は、その上に形成された、またはそうではなく配置された複数の三次元構造１３４、例えば、ＦｉｎＦＥＴ構造（フォトレジスト、窒化物、酸化物等のようなその上に配置された他の層または構造を含む）を備え、複数の三次元構造は、被加工物の表面１３６から伸びている。したがって、角度注入装置１３０は、有利にかつ迅速に、ＡＥＦ１２８を活用してイオンビーム１１２をスキャンすることによって、的確に注入トレンチ１３８および／または構造１３４の側壁１４０への１つ以上の異なる入射角度変化を実行することができる。
【００３２】
図５は、機械的装置１４２を備える典型的な角度注入装置１３０を示し、スキャンされたイオンビーム１１２（例えば、ビームスキャナ１２２によって図２の第１軸１２３すなわちｘ方向に沿ってスキャンされた）は、被加工物１１８に衝突し、被加工物はさらに、機械的に傾けられる、すなわち、図２および図３の被加工物支持部１２０を活用してスキャンされる。かさねて、図５のワークピース１１８はさらに、図２および図３の被加工物スキャナ１２６によってスキャン軸１３２に沿ってｙ方向にスキャンされる。機械的装置１４２は、例えば、ｚ軸について被加工物１１８（および図２および図３の被加工物支持部１２０）を回転（例えば、９０度または任意量で）させることがさらに可能であるので、構造１３４の付加的な表面（図示せず）は、イオンビーム１１２によって衝突されてもよい。例えば、もしも三次元構造１３４のレイアウトが、互いに関しておよび被加工物１１８の表面１３６に関して様々な方向に伸びているならば、被加工物の９０度回転または他の所望の回転は、機械的装置１４２によって実現されてもよい。
【００３３】
図２〜図５の角度注入装置１３０の組合せを活用して、例えば、１つ以上の入射角度でイオンを注入するために、被加工物１１８を電気的／磁気的にスキャンすることと、機械的にスキャンする／傾けることとの両方を有利に実行することができる。さらに図２に示される制御器１５０は、ＡＥＦ１２８、角度注入装置１３０、ビームスキャナ１２２、機械的装置１４２、および／または所望の注入に基づくイオン注入システムの他の様々な構成要素のようなシステム１００の一部または全部を制御するように、設けられており可能である。
【００３４】
それ故、本開示は、例えば、被加工物１１８上に配置された図４（例えば、ＦｉｎＦＥＴデバイス）の三次元構造１３４の側壁１４０の反対側にイオンビーム１１２を供給するような能力を設けてもよい。典型的なイオン注入において、そのような三次元構造の反対側壁は、被加工物の中心軸に対して相対的に被加工物を回転させる（例えば、いわゆる“捩じり角度（twist angle）”について回転させる）ことによって、被加工物の傾き角度で連続して注入される。このような注入は、しばしば“バイモード注入（bi-mode implant）”と呼ばれる。同様に、三次元構造の４つの異なる側壁は、いわゆる“クワッド注入（quad implant）”で、典型的に、四回九十度で被加工物を連続して捩じることによって注入される。しかし、デバイスの一方側のラインエッジ（line edge）に対して相対的にデバイスの他方側のラインエッジに悪影響が、おそらくは第１注入スキャンから第２注入スキャンへの記憶効果に起因して、バイモード（０°／１８０°）注入には存在することが見出されている。
【００３５】
本開示によれば、イオンビーム１１２は有利に、図２の第１軸１２３に沿ってスキャン（例えば、ビームスキャナ１２２によって水平方向にすなわちｘ方向にスキャン）され、平行なビームは、平行化器１２４によって形成される。これによって平行化されたビームはさらに、図２〜図５の第２軸１２９に沿ってスキャン（例えば、垂直方向すなわちｙ方向にスキャン）される。したがって、本開示によって与えられたイオンビーム１１２は、
従来行われていたように、被加工物を回転させことと分離注入スキャンを実行することとを必要とせずに、１回の注入スキャン中に構造１３４の反対側壁１４０に注入することが可能である。例えば、本開示の注入は、詳細には、被加工物１１８の表面１３６が、傾き角無し（例えば、いわゆる“ゼロ度注入（zero-degree implant））でイオンビーム１１２の公称中心線１４４に垂直であるとき、有用であることができる。この場合、イオンビームは、例えば＋／−１０度のスキャン等、上述のようにＡＥＦ１２８を用いてスキャンされる。このようなＡＥＦによるイオンビーム１１２のスキャンは、例えば、有利に、１回の衝突サイクルで反対側壁１４０の両側に衝突する。さらに、スクウェアトレンチ注入（square trench implant）のためのこのアプローチ（例えば、三次元構造１３８の底面および側壁）を用いて、従来の“クワッド注入”は、有利に、被加工物支持部１２０によって、および、イオンビーム１１２をスキャンするためにＡＥＦを活用して、被加工物１１８の１回の九十度回転によって複写されることが可能である。このため、三次元構造１３４の４つの側面１４０全ては、従来は互いから九十度回転されていた４つの分離スキャンパスなしで、注入されることができる。
【００３６】
別の典型的な態様によれば、複数の入射角度でイオンを注入するための方法２００は、図６に示される。なお、典型的な方法は、一連のアクト（act）またはイベント（event）として図面と本詳細とに示されるが、本発明によれば一部のステップは、図示および本詳細な説明に記載されているのと、異なる順序でおよび／または離れている別の一部のステップと同時に、起こってもよいので、本発明は、このようなアクトまたはイベントの図示された順序によって限定されないと理解されるであろう。加えて、図示される全てのステップが、本発明に係る補法論を実施するために、必要とされるわけではない。さらに、該方法は、図示および本詳細な説明に記載されているシステム、ならびに、図示されていない別のシステムに関連して実施されてもよいと認められるであろう。
【００３７】
図６に示されるように、方法２００は、アクト２０２において、被加工物支持部上に被加工物を準備することを含む。アクト２０４において、イオンビームは、被加工物に対して相対的にスキャンされる。被加工物支持部は、例えば、イオンビームについて被加工物を平行移動および／または回転させることが可能である可動被加工物支持部を備えることができる。アクト２０６において、スキャンされたイオンビームの入射角度は、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時に、被加工物に対して相対的に変化する。アクト２０６においてスキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させることは、例えば、角度エネルギフィルタへの入力を変化させることを含み、ここで、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させることは、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時である。角度エネルギフィルタは、例えば、１つ以上の磁気偏向モジュールと１つの静電気偏向モジュールをとを備える。別の例によれば、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させることは、さらにまたはあるいは、スキャンされたイオンビームについて被加工物支持部の角度を機械的に変化させることを含んでもよい。被加工物支持部の角度を機械的に変化させることは、例えば、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時に行われてもよい。
【００３８】
本発明は、特定の実施形態に関して図示および記載されたが、ただし、上述の実施形態は、本発明の一部の実施形態の実施例としてのみ扱われ、本発明の応用はこれらの実施形態に限定されるものではない。特に上述の構成要素（アセンブリ，デバイス，回路など）によって実行される様々な機能に関し、このような構成要素を記載するために用いられた用語（“手段”への言及を含む）は、記載された構成要素の明記された機能を実行する任意の構成要素（すなわち、機能的に等価な任意の構成要素）に対応することが、そうではないと指示された場合を除き、たとえ、本明細書中に示された典型的な本発明の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は等価でなかったとしても、意図されている。加えて、発明の特定の特徴は、幾つかの実施形態のうちの１実施形態のみについて開示されていてもよく、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の応用のために望まれ有利なように、別の実施形態の１つ以上の別の特徴と組み合わせられてもよい。したがって、本発明は、上述の実施形態に限定されることを意図されておらず、添付の請求項および請求項と等価なものによってのみ限定されることを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本開示の様々な態様に係る典型的な三次元被加工物を示す。
【図２】図２は、本開示の様々な態様に係る典型的なイオン注入システムのブロック概略図を示す。
【図３】図３は、本開示の様々な態様に係る図２のブロック概略図の部分の別の図を示す。
【図４】図４は、本開示の様々な態様に係る典型的な角度エネルギフィルタを示す。
【図５】図５は、本開示の様々な態様に係る別の典型的な角度エネルギフィルタおよび機械的なスキャンを示す。
【図６】図６は、本開示の様々な態様に係る被加工物中へのイオン注入を操作するための典型的な方法を示すブロック図である。
【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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