【手続補正書】
【提出日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記第１及び第２のソレノイドコイルにより画定された前記空間中を走行する前記イオンリボンビームの通路に沿って配置された少なくとも一つの容器壁を有する真空容器と、
前記容器の少なくとも一つの容器壁から直角にある距離突出し、特定の質量を有するイオンが前記第２のソレノイドコイルの空間中を通過するのを阻止するように構成されたスクレーパと、
を更に備える、請求項１記載のイオン質量分析器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２３】
前記質量分析器は、
前記第１及び第２のソレノイドコイルにより画定された前記空間中を走行する前記イオンリボンビームの通路に沿って配置された少なくとも一つの容器壁を有する真空容器と、
前記容器の少なくとも一つの壁から直角にある距離突出し、特定の質量を有するイオンが前記第２のソレノイドコイルの空間中を通過するのを阻止するように構成されたスクレーパと、
を更に備える、請求項１７記載のイオン注入システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２７】
前記少なくとも一つの容器壁が第１の容器壁であり、前記真空容器は第２の容器壁を更に備え、前記スクレーパは前記少なくとも一つの容器壁から突出する第１の部分及び前記第２の容器壁から突出する第２の部分を備え、前記第１及び第２の部分は特定の質量を有するイオンが前記第２のソレノイドコイルの空間を通過するのを更に阻止するアパーチャを画成する、請求項２３記載のイオン注入システム。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１Ａは、本発明の一実施例による質量分析器マグネット１０６を有するビームラインイオン注入器１００の簡略ブロック図の平面図である。ビームラインイオン注入器１００は、チャンバ内に導入された特定のフィードガスに基づいて所望の種のイオンを生成するイオン源チャンバ１０２を含む。引出しアセンブリ（図示せず）は電界を生成するように構成された複数の電極を含む。電界の強度はイオン源チャンバ１０２内で生成されたイオンから特定のタイプのイオンリボンビーム１０４を引き出すために所望のビーム電流に調整される。質量分解スリット１１６が質量分析器マグネット１０６の下流に置かれ、この質量分析器はイオンが質量分析器マグネット１０６を出るとき特定の軌道を有するイオンを選択するように構成される。エンドステーション１５６はリボンビーム１０４で処理される加工片１１０を支持するチャック１１２を有するプロセスチャンバを含む。加工片１１０は一実施例ではディスク状の半導体ウェハとすることができる。加工片１１０は、限定はされないが、フラットパネル、ソーラーパネル及びポリマー基板であってもよい。エンドステーション１５６は加工片１１０を所望の方向に移動させる走査システム（図示せず）を含むこともできる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
動作中、イオン源１０２のアパーチャに近接して位置する引出し電極アセンブリ（図示せず）はイオン源１０２内のプラズマからリボンビーム１０４を引き出す。引出し電極アセンブリは、例えばアークスロット電極、サプレッション電極及び接地電極を含み、これらの電極はイオン源１０２内で生成されたイオンから特定のタイプのイオンビームを引き出すために所望のビーム電流に調整された特定の強度の電界を生成する。リボンビーム１０４は質量分析器マグネット１０６により収容できるＸ方向の幅（Ｗ）にすることができる。質量分析器マグネット１０６はここで更に説明されるようにリボンビームの質量分析を実行するため、質量分解スリット１１６はリボンビームから所望のイオンを選択することができる。質量分析されたリボンビーム１０４は次に加工片１１０に向けることができる。加工片１１０はエンドステーション１５６内に位置する走査システムによりリボンビーム１０４の長さ方向に直角の方向又は本例ではＹ方向に駆動することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図２は、本発明の模範的実施例による、一般に入口側２５０及び出口側２５２を有する図１の質量分析器マグネット１０６の側面図である。質量分析器マグネット１０６は、上部リターンヨーク２０２及び下部リターンヨーク２０４により距離ｄだけ離して支持された第１のソレノイドコイル２０８及び第２のソレノイドコイル２１０を含む。ヨーク２０２，２０４は分析器マグネットの帰路を与えるためにスチールなどの強磁性材料で形成することができる。コイル２０８，２１０の各々は、図３に示されるコイル２０８の斜視図により詳しく示されように、「レーストラック」形状にすることができる。コイル２０８，２１０は、以下により詳細に説明されるように、マグネット中を走行するイオンビームの偏向／変位を与えるために、Ｘ軸の周囲に互いに反対方向に巻かれ、互いに反対向きの磁場を生成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
図２に示されるように、リボンビーム１０４は質量分析器マグネット１０６の中央平面２８０から離れて収束する。それは、質量分析器マグネット１０６は中央平面２８０内の軸に平行なイオンの軌道を変更しないためである。換言すれば、中央平面内のイオンに対して質量分解は起こらない。中央平面２８０に対するリボンビーム１０４の角度（θ）はイオン軌道の所望の変更を与えるために変化させることができる。一実施例では、角度（θ）は約７．５°〜８．０°とすることができる。動作中、リボンビーム１０４は第１のソレノイドコイル２０８により画定される開口２６０内に質量分析器マグネット１０６の中央平面２８０に対して垂直角（θ）で向けられる。第１のソレノイドコイル１０８を矢２３３で示す方向に流れる電流により生成される磁場はリボンビーム１０４にＸ方向の変位／偏向を与える。第２のソレノイドコイル２１０を矢２３５で示す方方向に流れる電流により生成される磁場は同様にＸ方向であるが第１のソレノイドコイル２０８による変位／変更と反対方向の第２の変位を与える。従って、それぞれのソレノイドコイルにより生じるＸ方向の変更は質量分析器マグネット１０６中で互に相殺することになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図２Ａは図２に示す質量分析器マグネットの線２Ａ−２Ａに沿った簡略断面図である。ヨーク２０２は第１の凹部２０２Ａ及び第２の凹部２０２Ｂを含む。同様に、ヨーク２０４は第１の凹部２０４Ａ及び第２の凹部２０４Ｂを含む。第１のソレノイド２０８がヨーク２０２及び２０４の凹部２０２Ａ及び２０４Ａ内にそれぞれ部分的に配置される。第２のソレノイド２１０がヨーク２０２及び２０４の凹部２０２Ｂ及び２０４Ｂ内にそれぞれ部分的に配置される。質量分析器マグネット１０６は中央平面２８０に対してＺ方向にビーム１０４の通路に沿って延在する容器壁１３５によって画成される真空容器を含む。スクレーパ１３０は容器壁１３５から図２に示す中央平面２８０の上方へＹ方向に所定の距離、Ｘ方向のビーム１０４の幅に亘って延在する。スクレーパ１３０はいくつかの機能を有する。第１に、質量分析器マグネット１０６は中央平面２８０の軸に平行なイオンの軌道を変更しないため、スクレーパ１３０は中央平面に沿って位置するイオンが出口２５２から質量スリット１１６に向かって出るのを阻止する。更に、ソレノイド２０８，２１０の光学系のために、イオンが質量分析器マグネット１０６中を走行するにつれてイオンがビーム全域でＹ方向に曲げられ、中央平面２８０から遠いイオンは目的より僅かに大きく曲がり、焦点に僅かな収差を生じる。典型的には、最大質量を有するイオンは質量分析器マグネット１０６によってより少なく曲げられ、中央平面２８０から遠く離れて走行するが、比較的軽い質量を有するイオンは中央平面に近くなる。しかし、第１のソレノイド２０８がビーム１０４内のイオンの軌道を曲げるとき、中央平面から最も遠く離れた重いイオンは収差のために僅かに大きな曲げ角を受け、所望のビーム軌道に向け曲げ戻され、その結果、たとえこれらのより重いイオンが所望のビームと関連する質量を有しない場合でも、質量スリット１１６により選択される。スクレーパ１３０はこれらのより重いイオンを質量スリット１１６に到達する前に除去することによってこの収差を許容する。同様に、重いイオンより中央平面に近い軽いイオンは質量分析器マグネット１０６内でより少ない曲げを受け、これらの軽いイオンは所望の質量の軌道に向け戻される。スクレーパ１３０はこれらのより軽いイオンも質量スリット１１６に到達する前に除去する。更に、スクレーパ１３０の追加の部分（図示せず）を容器壁１３５から延長し、それらの間に、重いイオンがビーム通路に沿ってＺ方向に走行するのを阻止するように構成されたアパーチャを与えることもできる。最後に、所望の質量を持たないイオンは典型的にはグラファイトで被覆された容器壁１３５に堆積される。時間とともに、容器壁１３５へのイオンの衝突は破片（例えば、容器壁１３５の小片）を生じ、それらがエンドステーション１５６に向け走行し得る。スクレーパ１３０は、グラファイト容器壁１３５からのこの不所望な破片がエンドステーションへ走行して所望のドーピングプロファイルを汚染する可能性を低減するように定置される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図５Ａは上部リターンヨーク２０２及び下部リターンヨーク２０４を示す図１Ａの線１Ｂ−１Ｂから見た端面図である。図５Ａに示す図の差はＸ，Ｙ，Ｚ座標の変化に対応する。壁２１１は上部ヨーク２０２の幅（Ｘ方向）を寸法Ｘ２に広がり、壁２１３は下部ヨーク２０４の幅を対応する寸法Ｘ２に広がる。模範的実施例では、寸法Ｘ２は約９２ｃｍとすることができる。距離ｄ２は上部ヨーク２０２と下部ヨーク２０４との間に規定され、コイル２０８，２１０の各々（及び図３に示す開口２６０）の直線区分間の距離に対応する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図５Ｂは上部リターンヨーク２０２を仮想的に示す同様に図１の線１Ｂ−１Ｂから見た質量分析器マグネット１０６の入口の平面図及びビーム１０４の断面図である。第１のソレノイドコイル２０８は、Ｘ方向に幅、Ｙ方向に高さを有し、Ｚ方向に質量分析器マグネット１０６中を走行するリボンビーム１０４を受け入れる開口２６０を画成する。開口２６０内のＸ軸に沿う有効体積又は「フィルファクタ」は理想的には最大にすべきである。開口２６０内の磁場への端効果を最小にするために（さもなければリボンビーム１０４の幅が制限される）、コイル２０８に対する上部リターンヨーク２０２及び下部リターンヨーク（図示せず）の幅（Ｗ２）を最適化して開口２６０内の最大有効体積をもたらすことができる。リターンヨークの寸法を超えて延在する幅Ｗ３を有するコイル２０８，２１０の一部分を考慮してリターンヨーク２０２の幅（Ｗ２）を選択することによって、リボンビームのＸ方向の幅次元におけるコイル２０８，２１０の有効体積を最大にできることが確かめられた。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図６は、コイル２０８により決定される質量分析器マグネット１０６の第１半部内のリボンビーム１０４の水平変位（Ｘ方向）及びコイル２１０により決定される質量分析器マグネット１０６の第２半部内のリボンビーム１０４の反対方向の水平変位（Ｘ方向）を示す質量分析器マグネット１０６の上面図である。ビーム１０４は次に、図２につき説明したように、質量スリットで受け取られ、特定の質量を有する所望のイオンがそれらの軌道に基づいて選択される。このように、距離ｄで分離されたソレノイド２０８及び２１０の使用により発生される分析器の第１半部及び第２半部内のＸ方向の変位の鏡面反転又は相殺によって質量分析器マグネット１０６から所望の出力リボンビームが得られる。加えて、Ｘ方向のビームの変位の鏡面反転又は相殺によって、コイル２０８，２１０ひいては質量分析器マグネット１０６の全幅をコイル内の均一磁場を維持したまま最小にすることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図７は簡略化したビームラインイオン注入器７００のブロック側面図を示し、該イオン注入器７００はリボン形成のために引き出される所望の種のイオンを発生するイオン源チャンバ１０２を含む。１対のソレノイドコイル７０８，７１０を含む質量分析器マグネット７０６がイオン源チャンバ１０２の下流に配置される。質量分解スリット１１６は特定の軌道を有するイオンをそれらが質量分析器マグネット７０６から出るとき選択するように構成される。エンドステーション１５６はリボンビーム１０４で処理される加工片１１０を支持するチャック１１２を有するプロセスチャンバを含む。加工片１１０は一実施例ではディスク状半導体ウェハとすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図１−６に示す実施例と比較して、この代替実施例の質量分析器マグネット７０６は、リボンビーム１０４の通路により密接に適合するように互いに角度β１及びβ２だけ傾けられたソレノイドコイル７０８，７１０を含む。各コイル７０８，７１０は同様に上部リターンヨーク７０２及び下部リターンヨーク７０４の凹部内に部分的に配置され、距離ｄ’だけ分離される。コイル７０８，７１０は上述したコイル２０８，２１０と同様のレーストラック形状を有する。これは質量分析器マグネット７０６の曲げ及び分解を可能にする質量エネルギー積を増大する。特に、ソレノイドコイルをビーム１０４の通路に適合するように傾けることによってビームをマグネット又は真空容器の上壁に衝突させることなく中央平面から大きく離れた位置を走行させることができる。前述したように、ソレノイドレンズの曲げ作用は中央平面から離れる距離とともに増大する。従って、傾斜コイル（７０８，７１０）構成は質量分析器マグネット７０６の曲げ作用を増大し、分析器の曲げ及び分解を可能にする質量エネルギー積の増大をもたらす。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
次に図９は、本発明による質量分析器マグネットの別の実施例の側断面図である。図９は、図７の実施例と同様に、Ｙ軸に対して相対的に曲げられた又は傾けられたソレノイドコイル９０８，９１０を有する質量分析器マグネット９０６を示す。しかし、図９の実施例は上部リターンヨーク９０２のみを有し、下部リターンヨークはない。ソレノイドコイル９０８は凹部９０２Ａ内に配置され、ソレノイドコイル９１０は凹部９０２Ｂ内に配置される。この構成は、ビーム１０４が質量分析器マグネット９０６中を走行するため、許容可能なビーム光学系及び質量分解能並びに高い質量エネルギー積をもたらす。下部リターンヨークがないため、必要とされるスチールなどの強磁性材料が少なくなり、構成要素コスト及び設置の節約が得られる。更に、内部真空容器へのアクセスが良くなる。しかし、下部リターンヨークの除去は、さもなければリターンヨーク内を走行し得る磁場の領域における磁場が高くなり得る。これは、周囲磁場の安全基準が満たされるように質量分析器マグネット及び／又は注入器自体の筐体の周囲に適切なシールドを設置することによって補償することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図１０は、分割ソレノイド１００８Ａ及び１００８Ｂを備える質量分析器マグネット１００６の更に別の実施例の側断面図である。この質量分析器マグネット１００６は図２に示す実施例の側断面図に類似し、ソレノイドコイル１００８Ａ及び１００８Ｂの各々はレーストラック形状を有する。しかし、質量分析器マグネット１００６は各半部の軸上に位置するリターン板（例えばスチール板）及びコイルアセンブリを含む。具体的には、ヨーク１００２は第１の凹部１００２Ａ及び第２の凹部１００２Ｂを含み、ヨーク１００４は第１の凹部１００４Ａ及び第２の凹部１００４Ｂを含む。第１のソレノイドコイル１００８Ａはヨーク１００２及び１００４のそれぞれの第１の凹部１００２Ａ及び１００４Ａ内に部分的配置され、第２のソレノイドコイル１００８Ｂはヨーク１００２及び１００４のそれぞれの第２の凹部１００２Ｂ及び１００４Ｂ内に部分的配置される。質量分析器マグネット１００６は、ソレノイド１００８Ａに形成された空間内の中央平面軸上に置かれたスチール板１０２０の周囲にコイル１０１２が設けられる。コイル１０２２はソレノイド１００８Ｂに形成された空間内の中央平面軸上に置かれた第２のスチール板１０２０の周囲に設けられる。中央平面軸上のコイル及びスチールアセンブリはそれぞれのソレノイド１００８Ａ,１００８Ｂ内の磁場を再分布するように機能する。これは光学的収差を低減し、位置依存像の品質を向上し、よって種々の質量を有するイオンの分離を向上する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図１１は、イオン源１１０２、質量分析器マグネット１０６及びエンドステーション１１５６を含む本発明による簡略化されたイオン注入器１１００の上面図である。イオン源１１０２はアークチャンバ内で所望の種のイオンを有するプラズマを生成するように構成される。これらのイオンは特定のタイプのイオンリボンビーム１０４を形成するためにイオン源１１０２から引き出される。リボンビーム１０４を構成するイオンは先に詳述したような１対の分割ソレノイドコイル２０８，２１０を有する質量分析器マグネット１０６により質量分析される。ソレノイドコイル２０８，２１０は少なくとも一つのヨーク（図示せず）により画定されるスチール帰路内に埋設される。ソレノイド２０８はソレノイド２１０に対して反対方向の磁場を生成するように巻かれる。質量分析器マグネット１０６はより幅の広いリボンビームを収容するためにリボンビーム１０４の幅に亘って均一な磁場を与える。イオン源１１０２から引き出されたイオンの質量に基づいて、特定のイオン種を質量分析器マグネット１０６により選択し、エンドステーション１１５６に供給することができる。質量分析器マグネット１０６の下流に位置するエンドステーションは特定のイオン種を含むリボンビーム１０４による処理のために一以上の加工片１１１０を支持するように構成される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2012508957.tif 000001
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2012508957.tif 000002