(57)【要約】  イオン注入システムの平行化部は、２つの斜めに配置した双極子磁石を備えている。この双極子磁石は互いに向き合い、そこを横切るイオンビームをほぼ「Ｓ」の字形状に曲げる。このＳ字カーブはビームのコンタミナントを取り除く働きをし、一方、双極子はさらにビームを平行化してウエハ全面で均一な注入性（例えば、注入角）を実現しやすくする。また、ビームのエネルギーをビームライン全体にわたって比較的高く保つことによってビームのブローアップを抑制できるように、上記注入システムの端部近くには減速部が備えられている。
2010505234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入システムにおいてワークピースにイオンを注入する方法であって、
上記イオン注入システム内でイオンビームを生成するステップと、
上記ビームが上記イオン注入システム内でほぼＳ字形になるようにビームを曲げるとともに、そのビームを平行化して互いにほぼ等しい長さの複数の平行なビームレットを生成するステップと、
イオンが上記ワークピースに注入されるように、上記ビームレットの前にワークピースを配置するステップとを含むイオン注入方法。
【請求項２】
上記イオンビームをほぼＳ字形に曲げた後、該イオンビームを減速するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つ以上の注入特性を測定するステップと、
上記イオンビームの曲げ方および／または減速を、測定した特性に応じて調節するステップとをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記ビームを第１の角度で曲げ、次に、同じ大きさで逆向きの第２の角度で曲げることで、上記ほぼＳ字形を実現する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記第１の角度と上記第２の角度とはそれぞれ約２０°より大きい請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記イオンビームが分子イオンを含んでいる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１つ以上の注入特性を測定するステップと、
上記イオンビームの曲げ方を、測定した特性に応じて調節するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記ビームを約２０°より大きい第１の角度で曲げ、次に、同じ大きさで逆向きの約２０°より大きい第２の角度で曲げることで、上記ほぼＳ字形を実現する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
イオンビーム生成部と、
上記イオンビームの質量分離部と、
上記質量分離部の下流に位置し、ビームを曲げてほぼＳ字形にしてコンタミナントを取り除くとともに、そのビームを平行化して互いにほぼ等しい長さの複数の平行なビームレットを生成する平行化部と、
上記平行化部の下流に位置し、イオンビームによってイオンを注入されるワークピースを支持するように構成されているエンドステーションとを備えているイオン注入システム。
【請求項１０】
上記平行化部が、双極子磁石を少なくとも１対備えている請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
上記各双極子磁石がほぼ台形形状をしている請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記各双極子磁石が互いに向き合って配置されている請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
上記各双極子磁石が約２０°より大きい角度でビームを曲げる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
上記双極子磁石の少なくとも一つがカスプ磁石を備えている請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
上記イオンビームが分子イオンを含んでいる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
１つ以上の注入特性を測定するように構成されている測定部と、
上記測定部、ビーム生成部、質量分離部、平行化部、およびエンドステーションと動作可能に接続され、上記ビーム生成部、質量分離部、平行化部、およびエンドステーションのうち少なくとも一つの動作を、測定部が測定した測定値に応じて調節するように構成されている制御部とをさらに備えている請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
１つ以上の注入特性を測定するように構成されている測定部と、
上記測定部、ビーム生成部、質量分離部、平行化部、およびエンドステーションと動作可能に接続され、上記ビーム生成部、質量分離部、平行化部、およびエンドステーションのうち少なくとも一つの動作を、測定部が測定した測定値に応じて調節するように構成されている制御部とをさらに備えている請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
上記平行化部の下流かつエンドステーションの上流に位置し、イオンがワークピースに注入される前にイオンビームを減速するように構成されている減速部をさらに備えている請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
上記質量分離部の下流、かつ平行化部の上流に位置し、リボンビームに対して（into）上記ビームを走査するように構成されている走査部と、
上記質量分離部の下流、かつ走査部の上流に位置し、上記ビームの焦点と方向とを走査部の走査頂点に合わせるように構成されているフォーカスおよび方向制御部とをさらに備えている請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
上記制御部は、上記走査部とフォーカスおよび方向制御部とにさらに動作可能に接続され、かつ、上記走査部とフォーカスおよび方向制御部とのうち少なくとも一つの動作を、測定部が測定した測定値に応じて調節するように構成されている請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にイオン注入システムに関し、特にイオン注入器におけるイオンビームの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入システムとは、集積回路の製造において、半導体基板に不純物をドーピングするために使用する機構である。このようシステムでは、ドーパント物質をイオン化してイオンビームを生成する。このイオンビームは半導体ウエハまたはワークピースの表面に導かれ、ウエハにイオンを注入する。イオンビームは、ウエハの表面を貫通し、例えばトランジスタの製造においてそこに所望の導電率の領域を形成する。典型的なイオン注入器は、イオン源と、ビームラインアセンブリと、ターゲットチャンバとを備えている。このイオン源はイオンビームを生成する。ビームラインアセンブリは、ビーム内のイオンを導くおよび／または該イオンをフィルタリングする（例えば、質量分離をする）質量分析装置を備えている。また、ターゲットチャンバは、処理対象となるウエハまたはワークピースを１つあるいは複数個収納している。
【０００３】
バッチ処理型の注入器は、イオンビーム中で複数の半導体ウエハを移動させるスピン式ディスク支持台を備えている。その支持台がイオンビーム中でウエハを回転させると、イオンビームがウエハ表面に衝突する。枚葉処理型の注入器は、ウエハを一度に一つずつ処理する。複数枚のウエハをカセットで支持しておき、一枚ずつ引き抜いて支持台の上に載せる。次に、イオンビームがその一枚のウエハに入射するよう、ウエハを注入方向に向ける。こういった枚葉処理型注入器は、ビームを最初の軌道から偏向させるビーム整形法を採用しており、また、さらにウエハ支持台を協調して移動させることでウエハの全表面に対して選択的にドーピングまたは処理を行なうことが多い。
【０００４】
イオン注入器は、ワークピース内のドーパントの量と位置との双方について高い精度を得られるので有利である。特に、イオン注入器をどう適用するのかに関わらず、注入イオンの量とエネルギーとが変更可能である点が優れている。このイオン注入量によって注入イオンの濃度を制御することができ、大電流型注入器は通常注入量が多い場合に使用し、中電流型注入器はそれよりも少ない注入量の場合に使用する。また、イオンエネルギーを用いて半導体デバイス中の接合部深度を制御する。例えば、エネルギーによって、ワークピース内で注入イオンが到達する深さが決まる。
【０００５】
より小さく、しかもより高性能なデバイス（例えば、携帯電話やデジタルカメラ）を製造するために電子デバイスを小型化するという、エレクトロニクス産業における傾向を考えれば、これらのデバイス内で使用する半導体や集積回路（例えばトランジスタ）は引き続き小型化が進められると考えられる。こういったデバイスを同じ半導体基板上、またはその一部（ダイと呼ばれる）にもっと多く“詰め込む”技術によっても、加工効率や歩留まりが改善される。また、うまく実装密度を上げるにはイオン注入の制御が重要な役割を果たすことは言うまでもない。例えば、低エネルギー・大電流のビームの注入エネルギーを制御すれば、注入が浅いところまでしか進行せず、より薄型のデバイスが製造でき、実装密度が向上できる可能性がある。また、ワークピースの力学的表面および／または結晶格子構造に対するイオンビームの相対的な向き（例えば、角度）に関する許容誤差が小さくなることがあり得る。こういった状況の中、イオン注入制御を簡単に実施する機構や手法が望まれている。
【発明の概要】
【０００６】
以下の記載では発明の要点を簡潔に記述し、本発明の態様をいくつかとりあげてその基本的な理解に供する。この発明の概要は本発明のすべてを扱うものではない。また、本発明の鍵となる要素や不可欠な要素を特定したり、発明の権利範囲を定義したりすることを意図したものでもない。つまり、本発明の概要の主要な目的は、本発明のコンセプトをいくつか簡潔に記述し、後述する詳細な記載に対する序文とすることにある。
【０００７】
２つの双極子磁石を備えた平行化部が、そこを横切る走査イオンビームを軌道がほぼＳ字形になるように曲げる。このＳ字カーブのおかげで、ウエハ全面にわたって均一で精度の高い注入性（例えば、注入角）が得やすくなり、また、ビームの中性のコンタミナントが取り除きやすくなる。注入システムの端部に近いところには減速部が設けられていて、ビームのブローアップを抑制しつつ、ビームライン全体にわたってビームのエネルギーを比較的高く保つことができる。さらに、この減速部も、中性のコンタミナントとエネルギーコンタミナントとをビームから取り除きやすくする。
【０００８】
上記目的などを達成するために、以下の記載と添付の図面は、本発明の態様と実施とを例示的に詳述するものであり、本発明の多様な実施方法の数例を示すにすぎない。発明の他の態様、長所、および新規な特徴は、発明を詳細に記した以下の記載と添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、結晶格子構造の一部を例示する斜視図であり、イオンビームが、格子構造に向かって格子構造の平面とほぼ平行に導かれている。
【図２】図２は、図１と同様に結晶格子構造の一部を例示する斜視図であり、イオンビームが、格子構造に向かって格子構造の平面とほぼ平行な方向とは異なる方向に導かれている。
【図３】図３は、配線パターンが形成された半導体基板を部分的に示す断面図であり、各配線パターンは間隔が一定ではなく、したがってイオン注入時におけるシャドー効果の影響の程度が異なっている。
【図４】図４は、イオン注入システムの一例を示すブロック図であり、イオンビームがほぼＳ字形に曲げられ、また、本明細書に記載の、ワークピースの近くで減速している。
【図５】図５は、本明細書に記載の、コリメータ（平行化部）を通過するイオンビームが、どの程度曲げられるのかを示す概略図である。
【図６】図６は、本明細書に記載の、コリメータにカスプ磁石が一つの選択肢として備えられている様子を示す概略図である。
【図７】図７は、本明細書に記載の、減速部の一例を示す概略図である。
【図８】図８は、本明細書に記載の、イオンビーム制御方法の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の態様をいくつかとりあげ、図面を参照しながら説明する。この記載中では、同じ部材に対して同じ参照番号を使用し、また、図示した構造は必ずしも正しい縮尺で描いていない。以下の記載では、説明を目的として、本発明の１つ以上の態様を徹底的に理解してもらうために多数の具体的な詳細点を記述している。ただし、当業者にとっては、これらの具体的な詳細点をすべて採用せずとも、本発明の１つ以上の態様が実施可能であることは明らかであろう。また、本発明の１つ以上の態様の記載を容易にするために、周知の構造やデバイスをブロック図に示している場合もある。
【００１１】
上述したように、半導体加工では半導体ウエハあるいはワークピースに帯電粒子またはイオンを注入する。注入した物質はベース層などをドーピングする、つまり、注入されたベース層の電気的特性を変え、その結果、当該ベース層が、所望の、予測可能な電気的振る舞いをするようになるので、ドーパントと呼ばれる。
【００１２】
例えば基板における実効的な注入深度がチャネリングの関数であるような場合、イオンビームの角度成分を制御することが、チャネリングとシャドー効果との制御には重要であることは言うまでもない。チャネリングは図１に示すように発生し、この図で（例えばビームが格子構造１００の平面１１０に平行なので）イオンビーム１０４は基板の格子構造１００とほとんどあるいは全くぶつかっていない。なお、本例では格子構造１００内に２７個の立方体形状のセル１０２を規定している。一方、図２は、イオンビーム１０４が格子構造１００の一部とぶつかって１０８で示すように偏向したり、速度が落ちたりして、それゆえイオンの注入深度が浅くなっている様子を示している。チャネリングの影響を抑制することで注入深度を深くする、特に低いイオンビームエネルギーでそれを実現するには、最近の技術である大電流ビームを基板上の非晶質化層に注入することが多い。この非晶質化層は、非結晶層を基板上に積層して形成してもよいし、あるいは、非ドーパント物質を高い注入量で非晶質化前に注入して形成してもよい。
【００１３】
イオンビームの角度成分の制御は、シャドー効果との関連においても重要である。シャドー効果の問題は、配線パターンのサイズが微細化され、実装密度を上げるために大電流低深度注入が実施されるにつれて、広く見られるようになった。シャドー効果とは、ウエハのある部分が、ウエハ上の１つ以上の隣接する配線パターンにビームが遮られることによって、ドーパントをほとんどあるいは全く受け取れない状況を指す。例えば図３を参照すると、半導体基板またはウエハ３００の一部の断面図に、そこに形成した複数の配線パターン３０２・３０４・３０６・３０８と、その間に位置する間隙３１０・３１２・３１４とを示してある。配線パターン３０２・３０４・３０６・３０８はレジスト材料あるいはポリシリコン材料で形成すればよく、よって、すべてほぼ同じ高さである。ただし、配線パターン３０２・３０４・３０６・３０８の一部は隣との間隔が他よりも狭くなっていて、したがって、対応する間隙３１０・３１２・３１４の幅はそれぞれ異なる。
【００１４】
間隙３１０・３１２・３１４によって露出している基板３００の領域３２０・３２２・３２４は、イオン注入によってドーピングされる。そこで、１つ以上のイオンビーム３３０が基板３００に向けて導かれてドーピングを行なう。ただしビーム３３０は、チャネリングを抑制するために、例えば、基板３００の表面３４０とはある角度をなす方向に向けられている。よって、ビーム３３０の一部はそのイオンの一部が、配線パターン３０２・３０４・３０６・３０８のある部分（例えば、角部）によって遮られる。したがって、基板領域３２０・３２２・３２４内の領域３５０・３５２・３５４が受け取るドーパントイオンは、意図した量に満たない。配線パターン３０２・３０４・３０６・３０８の配置を密にして（ただし高さは変えない）、間隙３１０・３１２・３１４がその結果としてそれぞれ狭くなると、ドーピングが不充分な領域３５０・３５２・３５４が基板領域３２０・３２２・３２４の大きな部分を閉めるようになることが理解できよう。このようなシャドー効果は、チャネリングを抑制しようとしてイオン注入角を大きくすると、ひどくなることがある。
【００１５】
また、ワークピース全体にわたって注入角をほぼ一定に保つことが重要になることが多い。例えば、ある特定のワークピース上に、同じ半導体デバイスおよび／または集積回路を多数形成したあと、そこから（例えば、切断することで）離すことが多い。（注入角のバラツキ等が原因で）例えばワークピース全体で見たときにシャドー効果および／またはチャネリングにバラツキがあると、その結果得られるデバイスがそれぞれ違った動作をする可能性がある。半導体製造業者は一般に予測と再現とが可能なデバイス性能を欲しがるので、こういった状況は望ましくない。
【００１６】
図４に、イオンビームを制御するイオン注入システム４１０を一例として示す。制御の詳細は以下に記載の通りである。システム４１０は、ターミナル４１２と、ビームラインアセンブリ４１４と、エンドステーション４１６とを備えている。ターミナル４１２は、高電圧電源４２２から電源供給されるイオン源４２０を備えている。このイオン源４２０は、イオンビーム４２４を生成してビームラインアセンブリ４１４に導く。イオン源４２０は帯電イオンを発生させ、これを抽出してイオンビーム４２４を生成する。イオンビーム４２４はビームラインアセンブリ４１４中のビーム経路にそってエンドステーション４１６へ導かれる。ターミナル４１２が上記ビームラインの一部をなしていると言えることもあるが、この場合、ビームラインのその部分はターミナルポテンシャルを有する。
【００１７】
上記イオンを生成するために、イオン化するドーパント物質のガス（図示しない）がイオン源４２０の生成室４２１内部に収められている。このドーパントガスは生成室４２１に、例えば、図示しないガス源から供給すればよい。電源４２２に加えて、好適な機器を任意の台数（いずれも図示しない）使用して、イオン生成室４２１内部で自由電子を励起させてもかまわないことは言うまでもない。このような機器の例としては、ＲＦまたはマイクロ波励起源、電子ビーム射出源、電磁気源、および／または上記生成室内でアーク放電を発生させる陰極などがあげられる。励起電子はドーパントガスの分子と衝突し、こうしてイオンが生成される。一般には正イオンが生成されるが、本発明は負イオンが生成されるシステムにも適応可能である。
【００１８】
上記イオンが制御され、イオン抽出アセンブリ４２３によって生成室４２１のスリット４１８を通して抽出される。イオン抽出アセンブリ４２３は複数の抽出用および／または抑制用電極４２５を備えている。抽出アセンブリ４２３は、例えば、図示しない独立した抽出用電源を備え、抽出用および／または抑制用電極４２５にバイアスをかけて生成室４２１からのイオンを加速してもよい。イオンビーム４２４は複数の同極性の帯電粒子からなるので、この同極性の帯電粒子が互いに反発すると、ビームはブローアップすなわち半径方向外向きに拡がる傾向を示すことがあると考えられる。また、低エネルギー・大電流（高パービアンス）のビームでは、多数の同極性の帯電粒子が比較的低速度で同じ方向に移動しており、その結果粒子間の反発力が強くなり、一方でビーム経路の方向に粒子を動かし続けようとする粒子の運動量はほとんどないので、ビームブローアップがひどくなると考えられる。そこで、抽出アセンブリ４２３は、ビームがブローアップするのを防止するために（つまり、ビームブローアップを誘発するような反発力に打ち勝つだけの充分な運動量を粒子が有するように）、一般にビームが高エネルギーで抽出されるように構成されている。また、ビーム４２４は通常システム全体を通して比較的高エネルギーで伝達し、ワークピース４３０の直前でエネルギーを減少させることでビームの封じ込めを促進することが好ましい。また、分子イオンまたはクラスターイオンは比較的高エネルギーで輸送可能で、かつ、それよりは低い等価エネルギーで注入可能なので、このようなイオンを生成・輸送することも場合によっては好適である。上記イオンが低い同等なエネルギーで注入可能なのは、分子またはクラスターのエネルギーが分子のドーパント原子間で分割されるからである。
【００１９】
ビームラインアセンブリ４１４は、ビームガイド４３２と、質量分析器４２６と、走査システム４３５と、コリメータ（平行化部）４３９とを備えている。質量分析器４２６は、約９０°の角度をなすように形成されており、その中で（双極子）磁場を作り出す役目を負う１つ以上の図示しない磁石からなっている。ビーム４２４が質量分析器４２６に入射すると、該ビーム４２４は磁場によって呼応するように曲げられ、その結果、不適切な質量電荷比のイオンが除去される。特に、質量電荷比が過大または過小なイオンは偏向し、質量分析器４２６の側壁４２７に向かって進む。このように、質量分析器４２６は、ビーム４２４中の所望の質量電荷比を有するイオンだけを通過させ、分離開口部４３４から出射させる。システム４１０内でイオンビームが他の粒子と衝突するとビームの品質が劣化することがあると考えられる。そこで、少なくとも、ビームガイド４３２を排気するために、図示しないポンプを１台もしくは複数台設けてもよい。
【００２０】
図示した例では、走査システム４３５は、走査部４３６とフォーカスおよび／または方向制御部４３８とを備えている。電源４４９・４５０がそれぞれ、走査部４３６とフォーカス・方向制御部４３８とに（具体的には、それぞれ、その中の電極４３６ａ・４３６ｂと電極４３８ａ・４３８ｂとに）動作可能なように接続されている。フォーカス・方向制御部４３８は、質量分析後の比較的幅の狭いプロファイルのイオンビーム４２４（例えば、システム４１０に示す“ペンシル”ビーム）を受ける。電源４５０によって電極板４３８ａ・４３８ｂに印加された電圧の作用により、ビームはフォーカスされ、走査部４３６の走査頂点４５１に導かれる。次に、電源４４９（理論的には４５０と同じ電源でもよい）によってスキャナ板４３６ａ・４３６ｂに印加された電圧波形にしたがってビーム４２４が走査され、ビーム４２４は拡散して長手方向に延びた“リボン”ビーム（例えば、走査後のビーム４２４）を形成する。このリボンビームは、少なくともワークピースと同じかまたはそれよりも大きな幅を有している。走査頂点４５１とは、光路中の点であり、走査部４３６によって走査動作をしている各ビームレットまたはリボンビームの走査部分が見かけ上ここから発射されているように見える点であると定義できる。
【００２１】
次に、走査動作をしているビーム４２４は、図示した例では２つの双極子磁石４３９ａ・４３９ｂを備えたコリメータ４３９を通過する。この双極子はほぼ台形形状をしており、互いに向き合って配置されていて、ビーム４２４をほぼＳ字形に曲げる。言い換えれば、上記双極子は、角度は等しいが、曲げる方向が逆である。この双極子の主な目的は走査頂点４５１から発射されて発散しているリボンビームを平行ビームにすることである。２つの対称な双極子を使用する結果、リボンビーム全体にわたってビームレット経路の長さ方向について性質が対称になり、また、次数が１以上のフォーカス性が得られる。さらに、質量分析器４２６の動作と同様に、Ｓ字カーブのおかげでビームからコンタミナントが除去できる。特に、中性粒子などのコンタミナント（例えば、周囲に存在し、質量分析器４２５の下流でビームに紛れ込む粒子）の軌道は、上記の双極子に影響されない（あるいは、影響が非常に小さい）。その結果、これらの粒子はもとのビーム経路にそって進み続けて、これらの中性粒子のうち、曲がらなかった（例えば、射出器から発射された粒子）、あるいは、曲がり方が非常に小さかったものは、ワークピース４３０に衝突しない（ワークピース４３０は曲がって進むイオンビーム４２４を受けられる場所に移設してある）。こういったコンタミナントは、例えば予想していない電荷を有することもありうるので、ビームから取り除くことが重要であることは言うまでもない。この種のコンタミナントは一般にシステム４００の減速部などによる影響を受けない（あるいは影響を受けても、その程度は非常に低い）。したがって、このコンタミナントは、注入量と角度との均一性の点でワークピース４３０に対して大きな影響を与える（この影響は意図しないものであり、通常望ましくない）。この結果、デバイス性能が予期していない、また、望ましくないものになる可能性がある。
【００２２】
コリメータ４３９も、その名の通り、注入パラメータ（例えば、注入角）がワークピース４３０全体にわたって均一になるように、上記ビームを拡げて平行なビームレット４２４ａを生成する。図５を参照すると、双極子４３９ａ・４３９ｂそれぞれが、ビーム４２４のもとの軌道に平行な方向４４３に対して角度θ４４１だけビームレット４２４ａを曲げ、その結果、ビームはほぼＳ字形になることがわかる。一例として、θ４４１は約３０°から約４０°の角度であるが、約２０°より大きければ何度でもよい。いずれの場合においても、２つの双極子４３９ａ・４３９ｂが互いに向き合っているので、各ビームレット４２４ａは経路長４３７がほぼ等しく（図４）、これによって均一な注入パラメータ（例えば、注入角）が得られやすくなる。換言すれば、各ビームレット４２４ａは経路長が一定であるとも言える。ビームレット４２４ａの経路長４３７は、双極子４３９ａ・４３９ｂで比較的小さな曲げ角を採用することによって比較的短く保たれている。こうすれば、全体的に注入システム４００の設置面積が小さくてすみ、好適である。また、図示した例では、双極子４３９ａ・４３９ｂがギャップ４４２でお互いから離されている。このギャップ４４２によって、各ビームレットのドリフト長が等しくなり、また、双極子４３９ａ・４３９ｂを、上記双極子間ギャップの２倍の距離で（例えば、通常は約４インチと約１０インチの間）離すことも可能になる。
【００２３】
Ｓ字カーブを形成している２つの双極子の質量分解能は、曲げ方向が互いに逆向きなので、双極子一つずつの質量解像度の半分であると考えられる。このことは、例えばクラスターイオン注入において、質量分離用双極子４２６で質量分離を行った後、互いにほぼ等しい質量の分子からなる分子イオンビームを輸送するのには有利である。Ｓ字カーブの質量解像度が比較的低いので、質量分散効果を低く抑えておくことで、ほぼ等しい（厳密に等しくはない）質量の複数の分子からなるイオンビームの大きさと角度とを維持することができる。
【００２４】
次に図６を参照すると、双極子４３９ａ・４３９ｂを通過するイオンビーム４２４の封じ込めなどの制御ができるよう、双極子４３９ａ・４３９ｂはそれぞれが複数のカスプ磁石４４５を備えていてもよいことがわかる（ただし、図７には１つの双極子４３９ａだけを図示している）。カスプ磁石４４５の動作については、米国特許第６，４１４，３２９号明細書（Ｂｅｎｖｅｎｉｓｔｅ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されており、その内容全てがこの参照によって本発明の開示に含まれているものとする。カスプ磁石４４５は一般にビーム経路に静磁場を発生させることによって、自己中性化で発生した電子を閉じ込め、それにより磁場に垂直な方向の電子の動きを抑制すると考えられる。具体的には、カスプ磁石４４５は電子を閉じ込めるように作用し、したがって、電子が磁場にそって移動して双極子に到達するのが難しくなる。こうすることで、さらに自己中性化を進める電子の寄与が抑えられる。図示した例では、カスプ磁石４４５が双極子４３９ａの中で分散して配置されている。しかしながら、カスプ磁石４４５は、好ましい向きであればどの向きに配置してもよく（および／または大きさ、および／または間隙、および／または個数についても特に制限はない）、どの構成も（例えば、所望のビーム封じ込めおよび／または制御という目標を達成する目的で）本開示範囲に含まれるものとする。
【００２５】
また、ＲＦ波エネルギーまたはマイクロ波エネルギーが双極子４３９に供給されるところでは、磁場と電場との協調的な相互作用によって、磁石４４５間で電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）状態が作り出される。このようなＥＣＲ状態では、双極子４３９を通り抜ける図示しないイオンビームに対応するビームプラズマが強化され、これによってビームの品質が向上するという長所がある。ＥＣＲ状態をイオンビームの周囲に作り出すと、エネルギーをビームの周りのプラズマに転送しやすくなることで、ビームのブローアップが抑制され、それゆえプラズマが強化される。静磁場線の周囲における帯電粒子の回転の固有周波数に電場周波数が一致するような交流電場を、静磁場中の帯電粒子に印加すると、電子サイクロトロン共鳴状態が作り出される。この共鳴状態が作り出されるところでは、単一周波数の電磁波で非常に効率よく帯電粒子を加速することができる。
【００２６】
米国特許第６，４１４，３２９号明細書（Ｂｅｎｖｅｎｉｓｔｅ  ｅｔ  ａｌ．）に記載の導波路が、各双極子４３９に備えられていてもよい。この導波路は、石英などの好適な伝播媒体からなる１つ以上の層を備えていて、該伝播媒体は双極子の内壁に薄膜コーティングによってパターン形成されている。また、導波路の内側を向いたパターン形成層に、横に延びるポートまたはスロットを設けて、ＲＦ波エネルギーまたはマイクロ波エネルギーがイオンビームにカップリングしやすくしてもよい。磁石４４５が形成した、カスプを複数個有する磁場と協調的に相互作用する電場が、このＲＦ波エネルギーまたはマイクロ波エネルギーによって形成されてＥＣＲ領域を作り出し、および／またはＥＣＲ領域を強化し、ビームのブローアップを抑制する。
【００２７】
図４に戻ると、１つ以上の減速部４５７が、コリメータ４３９の下流に配置されている。システム４００におけるここまでの過程では、一般にビーム４２４を比較的高エネルギーレベルで輸送することで、ビームブローアップの発生可能性を抑えている。この発生可能性は、例えば分離開口部４３４などのビーム密度が上昇するところでは特に高くなることがある。イオン抽出アセンブリ４２３、走査部４３６、およびフォーカスおよび方向制御部４３８と同様に、減速部４５７は、ビーム４２４を減速させる作用のある１つ以上の電極４５７ａ・４５７ｂを備えている。
【００２８】
ただし、イオン抽出アセンブリ４２３と、走査部４３６と、フォーカス・方向制御部４３８と、減速部４５７との例では、電極４２５ａ・４２５ｂ・４３６ａ・４３６ｂ・４３８ａ・４３８ｂ、および４５７ａ・４５７ｂがそれぞれ２つずつ図示されているが、これらの部材４２３・４３６・４３８・４５７は、好適な任意の個数の電極を備えていてもよいことは言うまでもない。これらの電極を配置してバイアスをかければ、イオンの加速および／または減速だけでなく、イオンビーム４２４のフォーカス、屈曲、偏向、集光、発散、走査、平行化、および／または純化も可能である。この構成例は米国特許第６，７７７，６９６号明細書（Ｒａｔｈｍｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）に開示されており、その内容全てがこの参照によって本発明の開示に含まれているものとする。また、上記のフォーカス・方向制御部４３８は、複数の静電偏向板（例えば、１対以上）を備えていてもよく、さらに、アインツェルレンズや四極子などのフォーカス部を備えてイオンビームの焦点合わせをしてもよい。必ずしも必要ではないが、部材４３８内で平均すればゼロになる電圧を偏向板に印加するのが好ましい。この電圧印加によって、部材４３８のフォーカス性の劣化を抑制する目的で、余分なアインツェルレンズを設ける必要がなくなる。ビーム方向は方向制御電圧および電極板の長さに比例し、ビームエネルギーに逆比例するので、イオンビームの“方向制御”は、電極板４３８ａ・４３８ｂの寸法やそこに印加した方向制御電圧の関数であると考えられる。
【００２９】
さらに別の例として、減速部４５７の機能によって、不所望のエネルギーを持ったイオンと中性イオン（例えばコリメータ４３９とそこでビーム４２４に発生させたＳ字カーブでは取り除かれなかったイオン）とがビームからさらに取り除かれることが理解できる。逆に、所望のエネルギーを持つイオン種は同一の経路をたどり、減速部４５７によって導かれて減速する。この構成は、クラスタービーム注入などにおいて、イオンビームが互いにほぼ等しい質量の分子からなる場合には好適である。この場合、全ての分子が同一の軌道をとり、静電減速部では質量分散が発生しないので、ビームの大きさと角度（この例ではリボン面からはずれる方向）とは維持される。
【００３０】
図７には、減速部４５７を一例としてさらに詳細に示す。減速部４５７は、第１電極７０２と、第２電極７０４と、複数の中間電極板とを備えている。第１電極７０２および第２電極７０４は互いにほぼ平行であり、それぞれ第１開口部７０６および第２開口部７０８を有している。開口部７０６と開口部７０８との間にギャップ７１０が定義されている。電極７０２・７０４は、第１電極７０２および第２電極７０４のほぼ法線方向を向いた軸７１２がギャップ７１０と第１開口部７０６および第２開口部７０８とを通って延びるように配置されている。
【００３１】
図示した例の中間電極板は、第１上側ギャップ沿い電極７５０、第２上側ギャップ沿い電極７５２、第３上側ギャップ沿い電極７５４と、第１下側ギャップ沿い電極７５６、第２下側ギャップ沿い電極７５８、第３下側ギャップ沿い電極７６０とを備えている。第１上側サブギャップ領域７６２は、第１電極７０２と第１上側ギャップ沿い電極７５０との間で定義される。第２上側サブギャップ領域７６４は、第１上側ギャップ沿い電極７５０と第２上側ギャップ沿い電極７５２との間で定義される。第３上側サブギャップ領域７６６は第２上側ギャップ沿い電極７５２と第３上側ギャップ沿い電極７５４との間で定義される。最後に、第４上側サブギャップ領域７６８は、第３上側ギャップ沿い電極７５４と第２電極７０４との間で定義される。同様に、第１下側サブギャップ領域７７０は、第１電極７０２と第１下側ギャップ沿い電極７５６との間で定義される。第２下側サブギャップ領域７７２は、第１下側ギャップ沿い電極７５６と第２下側ギャップ沿い電極７５８との間で定義される。第３下側サブギャップ７７４は、第２下側ギャップ沿い電極７５８と第３下側ギャップ沿い電極７６０との間で定義される。最後に、第４下側サブギャップ領域７７６は、第３下側ギャップ沿い電極７６０と第２電極７０４との間で定義される。図示した例では、ギャップ７１０を通過するイオンビーム４２４が軸７１２から角度θ´７２７（例えば約１２°）偏向し、ギャップ７１０の下流の点７２８でフォーカスされる。
【００３２】
図示した例では、減速部４５７の動作が説明しやすいように特定のバイアスを示している。ただし、本発明の目的の範囲内で、所望の結果（例えば、加減速および／または偏向の程度）を実現するために、好適なバイアスなら、電極にどのようなバイアスを印加してよいことは言うまでもない。しかしながら、図７中に示すバイアス値は、イオンビーム７２６の減速を論証するには効果的である。第１電極７０２はグランドに対して−４ＫＶにバイアスされ、第１上側ギャップ沿い電極７５０は−４．５ＫＶにバイアスされ、第１下側ギャップ沿い電極７５６は−６．５ＫＶにバイアスされて、そのほかの電極はすべて０Ｖにバイアスされている。イオンビーム７２６、具体的にはその中のイオンが、第１開口部７０６を通って初期エネルギーレベル（例えば、図示する例では６ＫｅＶ）でギャップ７１０に入る。第１電極７０２および第２電極７０４は、ビーム中のイオンを加速または減速できるよう、異なるバイアスを受けていて、両電極間にポテンシャルの差が存在し、第１電極７０２と第２電極７０４との間のギャップ７１０をイオンが通過する際にイオンのエネルギーがその差に対応して増加または減少するように構成されている。例えば、図７に示す例では、イオンが、−４ＫＶのバイアスが印加されている第１電極７０２からポテンシャルが０の第２電極７０４（例えば、接地されている）にまで輸送されると、４ＫｅＶのエネルギー降下が発生する。よって、イオンがギャップ７１０を通過して４ＫｅＶのエネルギー降下を起こすと、６ＫｅＶあった元のエネルギーは、２ＫｅＶまで減少する。したがって、イオンビーム７２６は、一旦ギャップ７１０から出射してギャップ７１０の下流に位置する中性域７３０に入射すると、その結果として特定のエネルギーレベル（例えば図示する例では２ＫｅＶ）を有する。
【００３３】
上記のことは、ギャップ７１０にいたるまでにイオンがたどった経路に関わらず正しいと考えられる。例えば、図示する例では、第１電極７０２と第１下側ギャップ沿い電極７５６との間の第１下側サブギャップ領域７７０に入射するイオンは、第１電極７０２と第１上側ギャップ沿い電極７５０との間の第１上側サブギャップ領域７６２に入射するイオンより大きな加速度で加速される。これは、第１電極７０２と第１下側ギャップ沿い電極７５６との間のポテンシャルの差は、第１電極７０２と第１上側ギャップ沿い電極７５０との間のポテンシャルの差より大きいからである（つまり、第１下側サブギャップ７７０に対する−２．５ＫＶ（−４ＫＶと−６．５ＫＶとの差）と第１上側サブギャップ７６２に対する−０．５ＫＶ（−４ＫＶと−４．５ＫＶとの差））。
【００３４】
ただし、この加速度の違いは、第１上側ギャップ沿い電極７５０と、第１下側ギャップ沿い電極７５６と、第２電極７０４との間のポテンシャルの、対応する差でオフセットされる。例えば、図示する例では、第２電極７０４が０Ｖにバイアス（例えば、接地）されている。したがって、第１下側サブギャップ７７０から来るイオンは、第１上側サブギャップ７６２から来るイオンより大きく減速される。この構成によって、イオンがギャップ７１０に入射するとその加速度の違いがオフセットされて、その結果、イオンがギャップ７１０を出射すると全てのイオンがほぼ同じエネルギー（例えば、２ＫｅＶ）を有するようになる。第１下側サブギャップ７７０から来るイオンが大きな減速を受けるのは、第２下側サブギャップ７７２（さらに第３下側サブギャップ７７４および第４下側サブギャップ７７６）を通る際に−６．５ＫＶのポテンシャルの差を横切らないといけないからである（例えば、第１下側ギャップ沿い電極７５６のバイアス−６．５ＫＶから、第２下側ギャップ沿い電極７５８、第３下側ギャップ沿い電極７６０、および第２電極７０４のバイアス０Ｖを引いた差）。一方で、第１上側サブギャップ７６２から来るイオンがそれほど大きく減速されないのは、第２上側サブギャップ７６４（さらに第３上側サブギャップ７６６および第４上側サブギャップ７６８）を通る際に横切らないといけないポテンシャルの差がわずか−４．５ＫＶだからである（例えば、第１上側ギャップ沿い電極７５０のバイアス−４．５ＫＶから、第２上側ギャップ沿い電極７５２、第３上側ギャップ沿い電極７５４、第２電極７０４のバイアス０Ｖを引いた差）。つまり、イオンがたどる経路が異なっても、また、通過するエネルギーレベルに関わらず、イオンは、ギャップ７１０の効果によってほぼ同じエネルギーレベル（例えば、２ＫｅＶ）で出射する。
【００３５】
上側ギャップ沿い電極７５０・７５２・７５４および下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０には少なくとも２つの目的がある。一つはビームを曲げることである。もう一つはビームをギャップ７１０に引き込んでビームのブローアップを抑制することである。ギャップ沿い電極は通常互いに異なるバイアスを受け、その結果、静電場がその間に発生し、バイアスに応じてビームを上または下に曲げる。記載例では、例えば、第１上側ギャップ沿い電極７５０は−４．５ＫＶにバイアスされ、第１下側ギャップ沿い電極７５６は−６．５ＫＶにバイアスされ、そのほかの電極はすべて接地、または０Ｖにバイアスされている。ただし、これらの電極には、例えば、加速器の実効長が長くまたは短くなるように、ビームの特性（例えば、電流、エネルギー）に基づいて異なるバイアスをかけてもよい。ビームが正に帯電したイオンからなると仮定すると、このポテンシャルの違いは、ギャップ７１０を通過する正に帯電したイオンを、それより負に帯電した下側ギャップ沿い電極７１６に向かって下向きに曲げ、最終的には、ビーム７２６を下向きに（例えば、約１２°）曲げる、または偏向させる。ビームが曲げやすくなるように、第２上側ギャップ沿い電極７５２および第２下側ギャップ沿い電極７５８、および／または第３上側ギャップ沿い電極７５４、第３下側ギャップ沿い電極７６０に対して、第１上側ギャップ沿い電極７５０および第１下側ギャップ沿い電極７５６と同様にバイアスをかけてもよい。２組以上の電極にバイアスをかけてビームを曲げれば、１組の電極にバイアスをかけるより実は経済的である。これは、電極が２組あれば、１組の場合に比べて、ビームを曲げるのに必要な電圧がかなり低いからである。この構成は、ビームが、例えばかなり大きな運動量を持ったイオンからなる高エネルギービームであって、したがって、曲げたり偏向させたりするのがより難しくなる可能性のある場合などに、特に有用である。
【００３６】
第１上側ギャップ沿い電極７５０、第１下側ギャップ沿い電極７５６、第１電極７０２、および第２電極７０４の間のポテンシャルの差によって、ビーム４２４中のイオンのギャップ７１０への入射の仕方が影響を受け、ビームのブローアップが抑制される。この構成は、以下に記す理由で必要である。つまり、入射ビームは最大ビーム電流（例えば、イオン濃度）を持つか、あるいは、それに近い値を持つことがあり、したがって、半径方向外向きに分散したりブローアップしたりする傾向が高くなることがある。特に、静電場に入射する際には、空間電荷が増加するのでこの傾向が強い。例えば、図７に示す例では、第１上側ギャップ沿い電極７５０および第１下側ギャップ沿い電極７５６が、第１電極７０２の電圧に対して相対的に負にバイアスされている（例えば、それぞれ、−４ＫＶに対して−４．５ＫＶと−６．５ＫＶ）。このポテンシャルの差がビーム７２６のイオンをギャップ７１０に引き込む。したがって、ビーム４２４が加速されて第１上側サブギャップ７６２および第１下側サブギャップ７７０に到達し、それゆえビームのブローアップが抑制される。この構成によって、ビーム４２４を封じ込めたまま、加速器構造内においてビーム４２４をギャップ７１０を通過させやすくなる。
【００３７】
上側ギャップ沿い電極７５０・７５２・７５４および下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０の配置、構成、および／または形状は、ビームに対するレンズ効果の制御を容易にするために調整してよいことは言うまでもない。例として、図７に示す説明図では、下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０は、上側ギャップ沿い電極７５０・７５２・７５４および第３下側ギャップ沿い電極と比べると、わずかに幅が狭く、また、わずかに面取りした角部７３２を有している。異なる印加バイアスが原因となって強い加速および／または減速を受けると、下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０（図示した例では、第２下側ギャップ沿い電極７５８および第３下側ギャップ沿い電極７６０が接地されているので、特に第１下側ギャップ沿い電極７５６）の近くのイオンが受けるレンズ効果が強くなるが、このレンズ効果が、上記の調節をすることで実質的に解消される。ただし、本明細書中の開示目的に関しては、これらの電極７５０・７５２・７５４・７５６・７５８・７６０の構成は特に限定がなく、個数についても限定されるものでないことは言うまでもない。さらに、ビームは加速、減速、および／またはドリフト（例えば、ゼロ加減速）モードで曲げることができることは言うまでもなく、これは、上側ギャップ沿い電極７５０・７５２・７５４および下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０がビームを曲げる際には決定的な役目を果たしていて、ビーム４２４の加減速について決定的な役目を果たす第１電極７０２および第２電極７０４とはほぼ独立して動作するためである。
【００３８】
ポテンシャルの全ての差の全般的な影響は、ビーム４２４のイオンの減速、フォーカス、および偏向である。ビーム中の中性粒子が電極の効果によって影響をうけず、軸７１２に平行な元のビーム経路にそって進行すると、ビームのデコンタミネーションが起こる。次に、コンタミナントは、例えば、ある種のバリアあるいは吸収構造７１３に達する。吸収構造７１３はコンタミナントがさらにそこから前に進むのを妨げて、ワークピースをコンタミナントから保護する。一方、イオンビーム４２４は、偏向した軌道をたどってワークピース（図示しない）の選択領域にうまく到達し、ドーピングを行なう。電極（例えば、第１電極７０２と第２電極７０４との間に位置する上側ギャップ沿い電極７５０・７５２・７５４および下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０）の配置も、ビームのブローアップ抑制の役目を負っていると考えられる。なぜならば、この構成によって、ビーム４２４がウエハに到達するまでにたどらなければならない道程が最短化されるからである。ビーム４２４をまず偏向させて次にフォーカスさせるのではなく、ビーム４２４を（例えば、上側ギャップ沿い電極７５０・７５２・７５４および下側ギャップ沿い電極７５６・７５８・７６０によって）偏向させると同時に（例えば、第１電極７０２および第２電極７０４によって）フォーカスさせることで、エンドステーション７１６を加速器の近くに設置することが可能になる。
【００３９】
図示するように、加速器４５７はさらに上側抑制電極７３４および下側抑制電極７３６を備えていてもよい。抑制電極は、中性域７３０の上流側でウエハとポテンシャルとの間にポテンシャルバリアを発生させる役目がある。抑制電極７３４・７３６は、中性域７３０の中へと延びていくポテンシャルバリア７３８を発生させるようにバイアスされている。この抑制電極７３４・７３６とそこから発生するバリア７３８とがないと、上記した別の電極で発生したポテンシャル７４０が、図示しないエンドステーションに隣接する中性域７３０の中へと侵入していき、ビーム４２４の電子やワークピース上またはその近傍にある電子を引き込む可能性がある。こうなると、プラズマを大量に流れ込ませることで実現している空間電荷制御が干渉されることがある。このプラズマによってエンドステーションの近くで電子がビーム４２４に供給されており、空間電荷制御の目的はワークピースの帯電を解消または抑制することにある。この空間電荷制御が行われないと、ワークピースに帯電イオンが注入される結果、ワークピースが帯電してしまう。エンドステーションの上流に位置するポテンシャル７４０はプラズマ中性化電子をワークピースから引き離して、その結果、ポテンシャルビームがブローアップし、ワークピースは帯電してしまう。抑制電極７３４・７３６によって形成されたバリアまたは壁７３８は電子を押し返す。このバリア７３８がなければ、電子はエンドステーションから正のポテンシャル７４０によって引き離される。
【００４０】
図示した例では、第３電極７４２も備えられているが、抑制電極７３４・７３６からの電場７３８をここで終了させるまたは制限しやすいように、この電極にバイアスをかけてもよい。図示した例では、抑制電極７３４・７３６（および第２電極７０４と第３電極７４２）が、ビーム軸７１２から約１２°傾斜していて、（曲げられた後の）ビーム４２４の側面それぞれからほぼ等距離に位置し、ほぼ対称な形状バリアを発生させる。ただし、配置は特に限定されるものではない。例えば、抑制電極７３４・７３６は傾斜させなくてもいいし、および／または第２電極７０４および／または第３電極７４２とは違う角度で傾斜させてもよく、第２電極７０４および第３電極７４２も傾斜させてもいいし、させなくてもよい。
【００４１】
図４に戻ると、注入器４１０では、各種エンドステーション４１６を採用してもかまわないことは言うまでもない。例えば、いわゆる“バッチ処理型”のエンドステーションであれば、複数のワークピース４３０を回転支持構造物上で同時に支持することが可能である。この場合、複数のワークピース４３０は、ワークピース４３０全てに対して注入が完了するまで、イオンビーム経路中を回転しながら通過する。一方で、“枚葉処理型”のエンドステーションであれば、ビーム経路にそって単一のワークピース４３０を支持し注入を行なう。この場合、複数のワークピース４３０に対しては一つずつ逐次的に注入を行い、一つのワークピース４３０の注入が完了してから次のワークピース４３０の注入を開始する。ハイブリッドシステムでは、ワークピース４３０を第１の方向（Ｙ方向、あるいは低速走査方向）に機械的に並進運動させる一方、ビームを第２の方向（Ｘ方向、あるいは高速走査方向）に走査して、ビーム４２４処理をワークピース４３０全体に施してもよい。
【００４２】
図示した例ではエンドステーション４１６は、ビーム経路にそって単一のワークピース４３０を支持して注入を行なう“枚葉型”のエンドステーションである。エンドステーション４１６内のワークピースの近くには、注入量測定システム４５２が備えられていて、各回の注入に先立って較正測定を行なう。較正の間、ビーム４２４は注入量測定システム４５２を通過する。この注入量測定システム４５２は、プロファイル経路４５８を連続的に横切る１つ以上のプロファイル４５６を備えていて、こうすることで走査ビームのプロファイルを測定する。プロファイル４５６は、走査ビームの電流密度を測定するファラデーカップなどの電流密度センサを備えていてもよい。ここで電流密度とは、注入角（例えば、ビームとワークピースの力学的表面との間の相対的な向き、および／またはビームとワークピースの結晶格子構造との間の相対的な向き）の関数である。この電流密度センサは一般に走査ビームに対して直交するように移動し、したがって通常はリボンビームを幅方向に横断する。上記注入量測定システムは、例えば、ビームの密度分布と角度分布との両方を測定する。ビーム角度の測定にはスロットを備えたマスクの裏側で移動プロファイラ検知電流を使用してもよい。この技術は、Ｒ．Ｄ．Ｒａｔｈｍｅｌｌ、Ｄ．Ｅ．Ｋａｍｅｎｉｔｓａ、Ｍ．Ｉ．Ｋｉｎｇ、Ａ．Ｍ．Ｒａｙ、ＩＥＥＥ  Ｐｒｏｃ  ｏｆ  Ｉｎｔｌ．  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ｉｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈ．、Ｋｙｏｔｏ、Ｊａｐａｎ、３９２−３９５（１９９８）と、米国特許出願第１１／２８８，９０８号明細書（Ｒａｔｈｍｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．、“ＩＯＮ  ＩＭＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ  ＢＥＡＭ  ＡＮＧＬＥ  ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ”）と、米国特許出願第１１／２９０，３４４号明細書（Ｒａｔｈｍｅｌｌ  ｅｔ  ａｌ．、“ＭＥＡＮＳ  ＴＯ  ＥＳＴＡＢＬＩＳＨ  ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＩＯＮ  ＢＥＡＭ  ＴＯ  ＷＡＦＥＲ  ＡＮＤ  ＣＯＲＲＥＣＴ  ＡＮＧＬＥ  ＥＲＲＯＲＳ”）とに記載されており、その内容全てがこの参照によって本発明の開示に含まれているものとする。短いドリフトの後の個々のビームレットのスロット位置からのずれを使ってビームレットの角度を算出してもよい。この位置ずれは、システムにおけるビーム状態判断の較正済み基準と称することがある。
【００４３】
注入量測定システム４５２は、制御システム４５４に動作可能に接続されていて、該制御システム４５４からコマンド信号を受信し該制御システム４５４に測定値を出力する。例えば、制御システム４５４はコンピュータやマイクロプロセッサを備えていてもよく、注入量測定システム４５２から測定値を受け取って、走査リボンビームの平均的角度分布をワークピース全体にわたって算出する。制御システム４５４も同様に、イオンビームを生成するターミナル４１２に動作可能に接続されており、さらに、ビームラインアセンブリ４１４の質量分析器４２６と、（例えば電源４４９を経由して）走査部４３６と、（例えば電源４５０を経由して）フォーカス・方向制御部４３８と、コリメータ４３９と、減速部４５７とも接続されている。こうすることで、これらのどの部材も制御システム４５４で制御可能になり、注入量測定システム４５２から入力される値に基づいて所望のイオン注入を実現することが容易になる。例えば、イオンビームは、最初は（制御システム４５４に記憶しておいた、または、読み込んだ）所定のビーム調整パラメータに応じて形成すればよい。次に、注入量測定システム４５２からのフィードバックに基づいて、コリメータ４３９が、例えば、Ｓ字カーブの程度を変更して注入角を変更するように調節すればよい。同様に、例えば、イオン抽出アセンブリ４２３および減速部４５７において、電極に印加されるバイアスを調節することによって接合部深度を調節できるように、ビームのエネルギーレベルを調整してもよい。質量分析器５２６で生成された磁場の強度と向きとは、例えば、内部の界磁巻線を流れる電流の大きさを規定して、ビームの質量電荷比を変更することによって調節可能である。さらに、注入角は、例えば、方向制御部４３８に印加する電圧を調節することで制御可能である。
【００４４】
図８を参照すると、一例として、本明細書に記載のイオン注入システムにおいてイオンビームを制御する方法８００を図示している。方法８００を、以下では、一連の動作またはイベントとして図示し記載するが、図示する動作／イベント順に本発明が限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、ここに図示および／または記載されているのとは別の順序、および／または別の動作やイベントと同時に起こってもかまわない動作もあり、これは本発明の態様に含まれる。さらに、本発明の方法を実行するには、図示する動作全てが必要だというわけではない。
【００４５】
方法８００は、ワークピースを走査するイオンビームがイオン注入システムで生成されるステップ８１０で始まる。このビームは、例えば、所望のドーパント種、エネルギー、および／または電流を有するように生成する。方法は次にステップ８１２に進み、注入角、ビーム種、ビームエネルギー、注入深度などの１つ以上の注入特性を測定する。こういった特性は、例えば、上述の注入量測定システムを使って測定すればよい。具体的には、例えば、ビームでウエハを横切るように走査する際にビームの電流密度を決定する注入量測定システムを使用してもよい。ここで電流密度とは、注入角（例えば、ビームとワークピースの力学的表面との間の相対的な向き、および／または、システムにおけるビームとビーム状態判断の較正済み基準との間の相対的な向き）の関数である。注入角の分布は注入量測定システムから得たデータを平均することで決定可能である。
【００４６】
システムの動作パラメータは、次に、ステップ８１２で得た測定値に基づいてステップ８１４で調節される。例えば、ターミナル、質量分析器、走査部、フォーカス・方向制御部、コリメータ、および／または減速部のうちで任意の１つ以上の部材を、所望のイオン注入が実現できるように上述のように調節すればよい。測定したパラメータは、システムの制御部に記憶している所望のパラメータと比較可能であり、この比較によって、所望のイオン注入をしやすくするために調節が必要なのであればどんな調節が必要なのかを確定することができる。その後、方法８００は終了するように図示されているが、引き続き循環または繰り返し実行して所望のイオン注入を実現してもよい。
【００４７】
本発明について、１つ以上の態様に照らして図示および説明したが、本明細書と添付の図面を読んで理解すれば他の当業者でも等価の変更や変形を思いつくであろう。こういった変更や変形はすべて本発明の範囲内であり、以下に記載の請求項の請求の範囲にのみ限定される。前述した部品（アセンブリ、部材、デバイス、回路等）によって実行される様々な機能に特に関連して、このような部品を説明するために用いられている用語（「手段」に関する言及を含む）は、本明細書に示されている本発明の典型的な態様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場合であっても、別段の記載がない限りは、説明されている当該部品の特定の機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）あらゆる部品に対応するものとして用いられている。さらに、本発明の特定の特徴について、複数ある態様のいずれか１つにのみ照らして開示されている場合がある。しかしこのような特徴は、任意のあるいは特定の適応事例において望ましくかつ有利になるように、他の態様の１つ以上の別の特徴と適宜組み合わせることができる。さらに、詳細な説明または請求項のいずれかにおいて、「有している」、「有する」、「備えている」、「備える」、「〜を持つ」、あるいは同様の表現が用いられているが、これらの表現は、「含んでいる」という表現と同様に包括的な意味で用いられている。また、「典型的」、「一例」という表現は、一例を示すための表現にすぎず、最良の事例を示す表現ではない。
【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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【国際調査報告】
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