(57)【要約】  方法はイオン注入の間のイオンビームの変動を調整および／または補償するためにターミナルリターン電流を得る。１つまたは複数の別個の上流電流測定値が、イオン注入システムの領域から得られる。ターミナルリターン電流、または上流電流の合成物は、１つまたは複数の電流測定値から得られる。そして、ターミナルリターン電流は、ターゲットウェハでのビーム電流の均一性を促進するためにイオンビームの注入量またはスキャンを調節することに利用される。
2010506347.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、
ビーム経路に沿ったイオンビームを生成するイオン源と、
上記イオン源の下流にあり上記ビーム経路に沿った筐体の中のビームガイドと、
上記ビームガイドの下流にあり、上記イオンビームをファーストおよび／またはスロー方向において制御可能にスキャンするスキャンシステムと、
上記ビームガイドの下流にあるターゲットウェハと、
ファラデー電流測定値を得るファラデーカップと、
ターミナルリターン電流を取得し、上記ターミナルリターン電流に応じて上記スキャンシステムのスキャンを変えるターミナルリターン電流システムとを含むことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
上記ターミナルリターン電流システムは、１つまたは複数の別個の上流電流を測定し、上記１つまたは複数の別個の上流電流から上記ターミナルリターン電流を取得す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】
イオン注入システムの動作の調節方法であって、
１つまたは複数の電流測定値を取得する工程と、
１つまたは複数のスケール因子によって上記１つまたは複数の電流測定値をスケール補正する工程と、
上記１つまたは複数のスケール補正された電流測定値をフィルタリングする工程と、
上記フィルタリングされた電流測定値を加算し、ターミナルリターン電流を取得する工程と、
上記ターミナルリターン電流に応じて注入量を調節する工程とを含むことを特徴とする調節方法。
【請求項４】
上記注入量を調節する工程は、スロースキャンスピードを調節する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の調節方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は一般にイオン注入システムに関し、とりわけ注入量の調節および制御のためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
半導体装置の製造において、イオン注入は不純物またはドーパントを半導体にドーピングすることに利用されている。集積回路の製造過程で、ｎ型またはｐ型の不純物（extrinsic material）のドーピングを行うために、またはパッシベーション層を形成するために、イオンビームでシリコンウェハを処理することにイオンビーム注入装置が利用されている。半導体にドーピングする際、イオン注入装置は所望の不純物を生産するために、選択されたイオン種を注入する。アンチモン、ヒ素またはリンのようなソース物質から発生するイオンの注入は、ｎ型の不純物ウェハを生じる。ここで、ｐ型の不純物ウェハを所望する場合は、ボロン、ガリウム、またはインジウムのようなソース物質から生成されるイオンが注入される。
【０００３】
典型的なイオンビーム注入装置は、イオン化可能なソース物質から正の電荷を帯びたイオンを生成するイオン源を含む。生成されたイオンはビームを形成し、注入ステーションへの所定のビーム経路に沿って誘導される。イオンビーム注入装置は、ビームを形成し整形する機構をイオン源と注入ステーションの間に含む。ビーム形成・整形機構は、イオンビームを維持し、また、注入ステーションへのルートの中のビームが通過する長い内部の空洞または通路に隣接している。注入装置を作動させるとき、気体分子との衝突の結果、イオンが所定のビーム経路からそれる確率を減少させるため、この通路は真空にされる。
【０００４】
電荷と比較したイオンの質量（例えば電荷−質量比）は、静電場または磁場によって軸方向および横切る方向の両方の加速の度合いに影響する。それゆえ、望ましくない分子量のイオンは、ビームから離れた位置にそれ、所望の物質以外の注入が回避されるので、半導体ウェハまたは他のターゲットの所望の領域に到達する上記ビームを、非常に純粋にすることができる。望ましい電荷−質量比および望ましくない電荷−質量比のイオンを選択的に分離する工程は、質量分析として知られている。質量分析器は、電荷−質量比が異なるイオンを効果的に分離する弓状の通路の中で、磁場によってイオンビームの中の様々なイオンをそらせるために、典型的には双極子磁場を生じる質量分析マグネットを備える。
【０００５】
注入量測定は、ウェハまたは他のワークピースの中に注入されたイオンを測定することである。注入されるイオンの注入量の制御では、注入されるワークピースの中の均一性を達成するよう注入を動的に調節するために、閉ループフィードバック制御システムが典型的に利用される。一例では、制御システムは、スロースキャンの速度を制御するために、リアルタイムでの電流の監視を利用する。ファラデーディスクまたはファラデーカップは、一定の注入を確実に行うために、ビーム電流を周期的に測定し、スロースキャンスピードを調節する。頻繁な測定によって、注入量制御システムは、ビーム電流の変化に速やかに反応することができる。ファラデーカップは、静止していてもよく、十分に保護されていてもよく、ウェハに近接して配置してもよく、実際にウェハに注入するビーム電流に対して感度がよい。
【０００６】
ファラデーカップは電流のみを測定する。イオンビームと、注入の間に発生する（フォトレジストからのような）気体との相互作用は、ビームの中のいくらかのドーパントイオンを中性化することがある。結果として、測定される流れまたはビーム電流は、実際のビーム電流または流れを表せていないことがある。注入された中性物質はウェハに受け止められれば注入量として寄与するが、ファラデーカップで測定されない。その結果、ウェハは過注入され、かつ／または、十分な注入量の均一性を有する。
【０００７】
このような変動を勘定する従来のメカニズムは、ファラデーカップでの測定に加え、圧力の測定を必要とする。それゆえ、圧力測定とファラデーカップ測定とが、ビーム電流の調節に必要となる。しかしながら、圧力補償のメカニズムでは、例えば、気体構成、ビームのエネルギー、種類、および注入深さ等での変動を勘定することができず、選択された深さおよび注入量で均一な注入を適切に行うことができない。
【０００８】
〔発明の概要〕
本発明のいくつかの態様の基本的な理解のために、本発明の簡単な概要を以下に示す。この概要は、本発明の広い外観ではなく、本発明の鍵または決定的な要素を確認することを意図するものでも、発明の範囲を決めることを意図するものでもない。むしろ、この概要の目的は、後に示すより詳細な説明の前置きとして、簡単な形式で本発明のいくつかの概念を示すものである。
【０００９】
本発明の態様は、イオン注入の間の放出ガスからくるビーム電流の変動を補償する。中性化が起きる前の全ビーム電流を示してまたは表している、ターミナルリターン電流が得られまたは求められ、それは、ビーム電流の変動を検出または識別するために利用される。ファラデーカップは中性化されたイオンまたはドーパントを勘定しない。それゆえ、ファラデーカップは、ビーム電流の変化を検出すること、および／または、示すことができない。かつ／または、ファラデーカップは何もない場合に変化を検出しうる、または示しうる。
【００１０】
ターミナルリターン電流は、イオンビームの通過によって発生する筐体、ハウジング、電極等の１つまたは複数の電流を測定することによって得られるまたは求められる。個々の電流は、ターミナルリターン電流に加工処理される。ターミナルリターン電流の測定のために、交互に、別個の独立した機構またはハウジングが、質量分析器の下流に隣接して位置してもよい。ひとたび得られれば、ターミナルリターン電流はウェハに渡ってビーム電流および注入の均一性を促進するために、イオンビームのスキャンまたは注入量の調節に利用される。
【００１１】
以下の説明と添付の図面は、本発明のある説明的な態様および手段を詳細に示している。これらは、本発明の原理が利用される方法を示しているが、それは種々の方法の内の少しである。
【００１２】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の一つまたは複数の態様を実行するのに好適な典型的なイオン注入装置を示す平面図である。
【００１３】
図２は、本発明の一態様に係るイオン注入システム２００の中の種々の領域を示す図である。
【００１４】
図３は、本発明の一態様に係るイオン注入システムのターミナルリターン電流システムを示すブロック図である。
【００１５】
図４は、本発明の一態様に係るターミナルリターン電流システムを示すブロック図である。
【００１６】
図５は、本発明の一態様に係るターミナルリターン電流注入量制御システムの一部を示すブロック図である。
【００１７】
図６は、本発明の一態様に係るイオン注入システムを示す図である。
【００１８】
図７は、本発明の一態様に係る、イオンビームのターミナルリターン電流を取得し、ターミナルリターン電流に応じてイオンビームの注入量を調節する方法を示すフロー図である。
【００１９】
〔発明の詳細な説明〕
本発明を図面を参照しながら詳述する。ここで、全体を通して類似の要素には同じ参照符号を付している。また、描かれた構造は必ずしも正確な縮尺にはなっていない。
【００２０】
フォトレジスト放出ガスのような放出ガスが、イオン注入システムにとって問題となる。放出ガスは、システムの真空室の圧力を増大させ、イオンビームの中のいくらかのイオンを中性粒子に変化させてしまう。中性粒子は一般的に検出されず、注入量測定に問題を引き起こす。これは、屈曲部が不足した高電流イオン注入システムにおいて特に問題になる。その結果、従来のシステムの注入量制御は問題をはらんでいる。圧力補償として知られる従来技術は、少なくともいくつかの場合に、上記の中性化の問題の取り扱いが十分ではない。
【００２１】
本発明の特徴は、ウェハのスキャンスピードを調節するための上流での電流測定値とも言える、ターミナルリターン電流を利用することである。ターミナルリターン電流は、例えば、ビームガイド電流、電力供給電流、および他の別個の上流電流測定値を含む。上流電流測定は、例えば、マグネットの中で失われたイオンビームの割合を示し、水平、垂直、スローおよびファースト等の一つまたは複数の方向におけるウェハのスキャンスピードの調節に利用され、それによって注入量測定を改善する。ターミナルリターン電流およびスキャンの制御は、閉ループシステムにおいて利用される。
【００２２】
ターミナルリターン電流は、得られまたは求められ、中性化される前の全体のビーム電流を示してまたは表していて、ビーム電流の変化を検出または見分けるために利用される。ファラデーカップは注入の一部の間のみにおける電流を測定し、ターゲットウェハの下流に配置されている。ファラデーカップは中性化されたイオンまたはドーパントを勘定しないので、ビーム電流の変化を検出すること、および／または、ビーム電流の変化を示すことができない。かつ／または、ファラデーカップは何もない場合に変化を検出しうる、または示しうる。
【００２３】
ターミナルリターン電流は、イオンビームが通過することによって発生する、筐体（enclosures）、ハウジング、電極等の電流の１つまたは複数を測定することによって得られまたは求められる。個々の電流はターミナルリターン電流に処理される。独立した機構またはハウジングは、ターミナルリターン電流を測定するために、交互に質量分析器の下流に隣接して位置している。ひとたび得られれば、ターミナルリターン電流は、ビーム電流と注入とがウェハに渡って均一になることの手助けをするために、イオンビームの注入量またはイオンビームのスキャンの調節に利用できる。
【００２４】
図１は、ターミナル１２、ビームライン構成部１４、およびエンドステーション１６を有する典型的なイオン注入システム１０を示す平面図である。この典型的なシステム１０は、本発明の１つまたは複数の態様を実行するのに適している。本発明の態様は他のイオン注入システムによって実行することも可能であることが認識される。
【００２５】
ターミナル１２は、高電圧電源２２から電力を供給されイオンビーム２４を生成しビームライン構成部１４に誘導するイオン源２０を含む。イオン源２０は、イオン源２０から取り出されイオンビーム２４を形成する荷電イオンを発生する。イオンビーム２４は、ビームライン構成部１４の中のビーム経路に沿ってエンドステーション１６へ導かれる。
【００２６】
ビームライン構成部１４は、ビームガイド３２、分析開口部３４に所望の電荷−質量比のイオンのみを通過させるために双極子磁場が配置されている質量分析器２６、スキャンシステム３５、および平行化装置３８を有する。また、イオン注入システム１０は、イオン源２０とエンドステーション１６との間に種々のビーム形成機構およびビーム整形機構を含んでもよい。これは、イオンビーム２４を維持し、エンドステーション１６の中で支持されているワークピース３０へビーム２４が移送される際に通る長い内部の空洞または通路に隣接している。イオンビーム移送通路は、典型的には、イオンが空気分子との衝突によってビーム経路からそれる確率を減少させるために真空にされる。
【００２７】
注入装置は、異なるタイプのスキャンシステムを利用してもよい。一例を示すと、静電システムはスキャンプレートに電力供給する高電圧電源と連結されている。プレート上の電圧は、ビームをスキャン（走査）するために調節される。磁場システムでは、電磁石のコイルに高電流供給部が接続されている。磁場はビームをスキャンするために調節される。本発明の目的のためには、全ての異なるタイプのスキャンシステムは同等である。図では静電システムを使用している。
【００２８】
スキャンシステム３５は、スキャナ３６と、スキャナプレート（または電極）３６ａ・３６ｂに連結された電源５０とを含む。ここでスキャナ３６は、質量分析器２６からビーム経路に沿って質量分析されたイオンビーム２４を受け、平行化装置３８へのビーム経路に沿ってスキャンされたビーム２４を生成する。その後、平行化装置３８は、ビーム２４が注入量測定システム５２の測定センサ（複数可）に、通常一定の入射角で当たるように、スキャンされたビーム２４をエンドステーション１６へ誘導する。
【００２９】
スキャナ３６は、相対的に狭い断面（例えば、図示されたシステム１０の“線状”のビーム）を有する質量分析されたイオンビーム２４を受け、電源５０によってスキャナプレート３６ａ・３６ｂに印加された電圧波形が、Ｘ方向（スキャン方向）の前後にビーム２４をスキャンするために操作され、ビーム２４は長く伸ばされた“帯状”のビーム（例えばスキャンされたビーム２４）に広げられ、そのＸ方向の有効幅は対象のワークピースと少なくとも同じまたはそれよりも広いものとなる。その後、スキャンされたビーム２４は、通常Ｚ方向（例えば通常ワークピースの表面と垂直な方向）に平行にビーム２４がエンドステーション１６に向かうようにする平行化装置３８を通過する。
【００３０】
注入装置１０は、異なるタイプのエンドステーション１６を利用してもよい。例えば、“一括処理”タイプのエンドステーションは、回転する支持機構に複数のワークピース３０を同時に支持することができる。ここでワークピース３０は、全てのワークピース３０への注入が完了するまでイオンビームの経路を通過するよう回転される。一方、“逐次処理”タイプのエンドステーションは、注入のためのビーム経路に沿って１つのワークピース３０を支持する。ここで、複数のワークピース３０は、逐次処理の方式によって一度に１つずつ注入が行われる。それぞれのワークピース３０への注入は、次のワークピース３０への注入が始まる前に、完了する。
【００３１】
図示されたエンドステーション１６は、注入のためのビーム経路に沿って１つのワークピース３０（例えば、ビーム２４からのイオンを注入されるべき半導体ウェハ、ディスプレイパネル、または他のワークピース）を支持する“逐次処理”タイプのエンドステーションである。ここで、注入量測定システム５２は、注入の操作の前に目盛校正の測定を行うために、ワークピースの位置の近くに設置される。目盛校正の間、ビーム２４は注入量測定システム５２を通過する。注入量測定システム５２は、連続的に分析器経路５８を横切る１つまたは複数の分析器５６を含む。これにより、スキャンされたビームの断面が測定される。図示される注入量測定システム５２では、分析器５６は、スキャンされたビームの電流密度を測定するために、従来のファラデーカップのような電流密度センサを含む。電流密度センサは、一般にスキャンされたビームに対して直交する方式で移動する。それゆえ、電流密度センサは、典型的には帯状のビームの幅を横切る。注入量測定システム５２は、操作可能に制御システム５４に連結され、制御システムから命令信号を受け取り、制御システムに測定値を与える。
【００３２】
また、制御システム５４は、質量分析器２６の領域またはその下流からターミナルリターン電流（上流電流または合成上流電流とも言える）も得る。一例では、ターミナルリターン電流は、質量分析のために、イオンビーム２４にかなりの中性粒子が存在する前の質量分析器２６をでたビーム電流に比例する。ビーム２４の中性化は動作の間、フォトレジストで発生するような特に圧力を変える放出ガスに関係して起こる。結果として、ターミナルリターン電流は、ビーム電流の検証を容易にする。なぜなら、ターミナルリターン電流は、そのような圧力に基づく変化または中性粒子の存在の影響を受けやすくないからである。ターミナルリターン電流は、所望のまたは選択される均一性を得るため、および変動を避けるために、イオンビーム２４のスキャンの調節および／または生成の調節に利用できる。
【００３３】
ターミナルリターン電流は、電極電流、ハウジング電流、電源電流等のような、１つ以上の別個の上流電流測定値を含んでもよい。一例では、電流測定値は、例えばビームガイド筐体または他の構成要素を通過する陽イオンによってその上に作られる電荷を測定することによって得られる。ターミナルリターン電流は、スケール因子、フィルター、インピーダンスの整合、複数の電流の追加等によって処理される。スケール因子等は目盛校正の間に決定される。
【００３４】
図２は、本発明の一態様に係るイオン注入システム２００と、このシステム２００内の種々の領域とを示す図である。このシステム２００は、中性化の発生とそのイオンビームへの影響とを説明するために、一例として挙げる。
【００３５】
システム２００は、抽出電極２０４と連係してイオンビーム２０３を発生するイオン源２０２を含む。イオンビーム源２０２は、例えば、連係する電源を有するプラズマ源を含む。プラズマ源は、例えば、イオン化チェンバーと、集められ整形されたイオンビームを抽出する抽出光学系とからなってもよい。イオン源２０２は、選択されたドーパントまたは種を有するイオンビーム２０３を生成する。選択されうるドーパントの例は、例えば、ｐ型のホウ素、ｎ型のリンである。抽出電極２０４は、イオン源から初期エネルギーでイオンビーム２０３を引き出す役割をなす。
【００３６】
イオンビーム２０３は、質量分析マグネット２０６を通って下流へ移動する。質量分析マグネット２０６は、適した電荷−質量比を有するイオンを選択的に通過させる。他のイオンまたは粒子は、異なる経路または軌道に沿ってマグネット２０６を通過し、ビーム２０３が抜け出る。質量分析マグネット２０６の下流は、例えばスキャナ、加速／減速電極等を含む構成部（または部位）２０８である。
【００３７】
分析開口部および減速部２１０は、構成部２０８の下流に示され、ビーム２０３から選択しないイオンおよび粒子を取り除く役割をなす。ビーム２０３は、ターゲットウェハ２１２に向けられる。ディスクファラデー２１４は、ビーム電流またはビームの流量を測定するためにウェハ２１２の下流に配置される。
【００３８】
ここで、イオン注入の間、特にフォトレジストからガス放出が起こることに注意する。そこで中性化を増加させる圧力の変動が起こり、かつ／または、ビーム電流が変化しうる。ディスクファラデー２１４は、ビーム２０３の中の中性粒子のせいで、適切にビーム電流を測定できない。
【００３９】
また、図２は、システム２００の３つの領域を示している。領域３は、分析するマグネット２０６をでるイオン源２０２からのイオンビームの経路を囲む。領域３において、中性化されたドーパントまたはイオンは選択された電荷−質量比を有さず、通常はマグネット２０６を通過することができず、もうビーム２０３の中に存在していない。領域２は、質量分析マグネット２０６から分析開口部２１０へのイオンビーム２０３の経路を囲む。領域２では、中性化されたドーパントまたはイオンがイオンビーム２０３の中に残っている。なぜなら、ビーム２０３は、ターゲットウェハ２１２へ向かう直線またはそこに照準を合わせた線上を移動しているからである。領域１は、分析開口部２１０を含みそこからターゲットウェハ２１２へのイオンビーム２０３の経路を囲む。領域２のように、領域１は、中性化されたドーパントまたはイオンがイオンビームの中に残ってる傾向があるという特徴を有している。なぜなら、ビーム２０３は、ターゲットウェハ２１２への直線またはそこに照準を合わせた線上を移動しているからである。さらに、ターゲットウェハ２１２に近接していることおよび放出ガスの発生のせいで、ビーム２０３の中のイオンの中性化のかなりの部分は領域１内で起こる。
【００４０】
本発明の態様では、上流電流とも言えるターミナルリターン電流を識別する、測定する、かつ／または、得る。これは、マグネット２０６および領域３を出る時のイオンビーム２０３のビーム電流に比例しており、全電流とも言える。この点では、質量分析マグネット２０６のおかげで、ビームの中には中性化されたドーパントまたはイオンはほとんど存在しない。その後、ターミナルリターン電流は、ビームの均一性の改良のためにビーム電流の変動を調節するために利用される。
【００４１】
ターミナルリターン電流は、図２における領域１の質量分析マグネットにおいて、または領域２において１つまたは複数の電流を測定することによって得られる。例えば、電流測定は、質量分析マグネット２０６の下流のビームを囲む機構／筐体の端子で行われる。この電流測定は、端子からグランドへのものである。また同様に、電流測定は、抽出電極２０４、マグネット２０６自身、またはそれを収容するハウジング等で行うこともできる。測定された電流は、イオンビーム２０３の全ビーム電流を近似する、かつ／または示すターミナルリターン電流を求めるために処理および調節がされる。
【００４２】
図３は、本発明の一態様に係るイオン注入システムのためのターミナルリターン電流システム３００を示すブロック図である。本発明をより十分に説明するために、イオン注入システムの種々の詳細および要素は省略する。
【００４３】
イオン源３０２は、経路に沿って移動するイオンビーム３０４を生成する。質量分析器３０６はビーム３０４の質量分析を行い、その中の選択する電荷−質量比を有する粒子のみを通過させる。これは選択されたドーパントを含む。その結果、図３においてＩ１で表される全ビーム電流が質量分析器３０６から出る。
【００４４】
ファラデーカップ３１０は、ターゲットウェハまたはエンドステーション（図示せず）の下流かつ近傍に位置している。ファラデーカップ３１０はビーム電流を測定するが、上述したように、ビーム３０４の中の中性子化されたイオンを勘定せず、その結果必ずしもビーム電流の正確な測定を行うとは限らない。図３においてＩ３として表される、ファラデーカップで測定されたファラデー測定電流は、イオンビーム３０４の中の中性粒子を勘定していない。
【００４５】
測定装置３０８は、図３においてＩ２で表されるターミナルリターン電流を測定する、かつ／または、得る。測定装置３０８は、ターミナルリターン電流を得るために、質量分析器３０６についての独立した機構および／または他の部分から、１つまたは複数の別個の上流電流を測定する。例えば、測定される上流電流は、筐体またはハウジング等の端子に接続し、そこを通過するビーム３０４の陽イオンによって誘導される電荷を測定することによって得られる。別の例では、独立した、導電性ＴＲＣ構造または導電性ＴＲＣ筐体が、質量分析器の下流に隣接して位置している。ビーム３０４の陽イオンがそこを通過する結果としてＴＲＣ構造に電荷が蓄積し、その電荷がターミナルリターン電流を得るために測定される。
【００４６】
物理的性質によれば、ターミナル電流（Ｉ２）と全電流（Ｉ１）とは、Ｉ１＝−Ｉ２の関係がある。ファラデー測定電流（Ｉ３）は、全電流（１）の関数であるが、たいていそれは、イオン源３０２からファラデーカップ３１０へのイオンビーム３０４のビームの移送のせいで、少し小さくなっている。さらに、上述したように、ファラデー測定電流（Ｉ３）は、イオンビーム３０４の中の中性粒子を含まないまたは表していない。さらに、ファラデー測定電流（Ｉ３）は、イオン注入処理の本質的な部分であるウェハによって遮蔽される。
【００４７】
継続中のイオン注入処理を変化させるまたは中断させることなしに、全ビーム電流（Ｉ１）を直接測定することは問題をはらんでいる。それゆえ、本発明の発明者は、中断することなしに得られるターミナルリターン電流（Ｉ２）を得る。さらに、ターミナルリターン電流（Ｉ２）は、ウェハによって遮蔽されず、広い範囲に渡って圧力に対し線形に変化する。それゆえ、ターミナルリターン電流（Ｉ２）はイオン注入の間の注入量制御に利用することができる。
【００４８】
図４は、本発明の一態様に係るターミナルリターン電流システム４００を示すブロック図である。システム４００は、ターミナルリターン電流を得るためにイオン注入システムの一部から測定電流値を得る構成の一例を示している。
【００４９】
システム４００は、イオン源４０４および抽出／抑制端子４０５を含むイオン源ハウジングを含む。イオン源４０４は、選択されたイオンまたはドーパントを含むイオンビーム４１４を生成する。ビームガイド筐体４０６は、イオンビーム４１４が通過し、そこで質量分析を実行する質量分析マグネット（図示せず）のような構成要素を含む。独立したハウジング４０８は、ビームガイド筐体４０６の下流に位置し、例えば、分析開口部、加速／減速電極、スキャンシステム等で構成される。
【００５０】
ターゲットウェハ４１０はハウジング４０８のさらに下流に位置し、ファラデーカップ４１２はウェハ４１０の後ろ側に位置している。図４においてＩ１として示される全電流は、中性粒子がほとんどない状態でハウジング４０８を出る。ファラデーカップ４１２は、図４においてＩ３として示されるファラデー測定電流を得る。これは、ビームの移送および中性化のせいで全電流Ｉ１よりも小さい。ソース測定部４１６は、イオン源４０４と連結されており、抽出電流Ｉ＿ＥＸＴを測定する。電極測定部４１８は、１つまたは複数の抑制電極４０５と連結されており、電極電流Ｉ＿ＳＵＰを測定する。ビームガイド測定部４２０はビームガイド電流Ｉ＿ＢＧを測定する。この例では、ビームガイド測定部４２０は、ドリフトモードおよび減速モードの両方で動作する。ドリフトモードの間は、ビームガイド４０６は短絡バー４２４によって接地されている。減速モードの間は、ビームガイド４０６は、リレー４２２によって減速ＰＳに接続されている。
【００５１】
そして、電流Ｉ＿ＥＸＴ、Ｉ＿ＳＵＰおよびＩ＿ＢＧは、イオン注入の間リアルタイムでターミナルリターン電流Ｉ２を得るために利用することができる。電流Ｉ２は、全電流Ｉ１を表しているので、注入の間の注入量の調節に利用することができる。
【００５２】
図５は、本発明の一態様に係るターミナルリターン電流注入量制御システム５００の一部を示すブロック図である。システム５００は、１つまたは複数の上流電流測定値を受け取り、ターミナルリターン電流（ＴＲＣ）を得る信号調節部５０２を含む。この態様では、上流電流測定値は、ビームガイド筐体測定値（Ｉ＿ＢＧ）、ソース抽出測定値（Ｉ＿ＥＸＴ）、第１抑制電極測定値（Ｉ＿ＳＵＰ１）、および第２抑制電極測定値（Ｉ＿ＳＵＰ２）を含む。しかしながら、本発明の別の態様は、他の電流／電荷測定値を含むことができることが認識される。
【００５３】
信号調節部５０２は、スケール部、フィルター部、加算部、およびインピーダンス整合部を含む。インピーダンス整合部は、電流測定値についてインピーダンスの変動を補償する。スケール部は、それぞれの電流測定値にスケール値を適用する。スケール値は、校正処理またはセットアップ処理の間に決定することができ、例えばウェハ無しでのファラデー測定電流を利用する。
【００５４】
フィルター部は、電流測定値からのノイズおよび／または他の望ましくない信号を除去（フィルタリング）する。加算部は、スケール処理されフィルター処理された電流測定値を結合しターミナルリターン電流ＴＲＣにする。
【００５５】
図６は、本発明の一態様に係るイオン注入システム６００を示す図である。システム６００は、得られるターミナルリターン電流への、下流の二次電子の影響を緩和するために、分析抑制電極を利用する。
【００５６】
システム６００は、イオン源６０２、および選択した特徴を持つイオンビーム６０６を生成する抑制電極６０４を含む。ビームガイド筐体６０８は、イオンビーム６０６の質量分析を行うビームガイド部を含む。ビームライン構成部６１０は、以下に限定はされないが、分析開口部、分析抑制電極、プラズマ電子放出部６１２、ウェハ位置、ビーム角測定部６１４、およびディスクファラデー６１６を含む種々の構成要素を含む。
【００５７】
プラズマ電子放出部６１２の動作および／または他の下流の二次電子は、ターミナルリターン電流を得るために利用される電流測定、例えばビームガイド筐体電流測定、に影響を与えることがある。結果として、ターミナルリターン電流は不正確なものになる。しかしながら、本発明の発明者は、分析抑制電極（図６に示すＶＲ＿ＳＵＰ）を利用することで、この影響を緩和し、ターミナルリターン電流の精度を改善することができる。
【００５８】
図７は、本発明の一態様に係る、ターミナルリターン電流を取得し、ターミナルリターン電流に応じてイオンビームの注入量を調節する方法７００を示すフロー図である。
【００５９】
この方法はブロック７０２で始まる。ここで、初期ターミナルリターン電流および初期ファラデー電流は、低い圧力の下で得られる／測定される。これらの値は、ファラデー電流が全電流により近くなるような、放出ガスがない低い圧力の下で決定される。
【００６０】
続いてブロック７０４では、低い圧力の下でのターミナルリターン電流とファラデー電流との関係が決定される。この関係は初期ターミナルリターン電流値および初期ファラデー電流値を得ることを含む。また、例えば電流測定値のスケール因子、フィルターの特徴、加算の式、およびインピーダンス整合等を含む、他の特徴量も得られる。
【００６１】
イオン注入の間、１つまたは複数の上流電流／電荷の測定が、ブロック７０６で得られる。この１つまたは複数電流測定は、ビームガイド筐体電流、抑制電極電流等を含んでもよい。さらに、この電流測定値は、質量分析マグネットの下流に位置する筐体または機構からの１つの測定値を含むまたは１つの測定値からなってもよい。分析抑制のものは、プラズマ電子放出および／または二次電子の影響を低減するために選択的に利用することができる。
【００６２】
ブロック７０８で、１つまたは複数の電流測定値からターミナルリターン電流が得られる。その取得方法は、一例では、電流測定値のスケール補正、インピーダンス整合、電流測定値のフィルタリング、および電流測定値の加算（合算）を含む。この取得方法は、ファースト（高速）スキャンの終わり、またはファーストスキャンの間の様々な点等において連続的に実行される。さらに、ターミナルリターン電流は、前のターミナル電流値を用いて平均化されてもよく、ファーストスキャンに渡って平均化される等してもよい。
【００６３】
ブロック７１０で、得られるターミナル電流に応じてスロースキャンおよびファーストスキャン方向のスキャンレートまたはスキャンスピードが調節される。一例では、スキャンシステムのスロースキャンの制御信号は、ブロック７０２で得られた初期ファラデー電流にブロック７０６で求められたターミナルリターン電流をかけ、それをブロック７０２で得られた初期ターミナルリターン電流で割ったものに応じて設定される。別の例では、制御信号は、得られたターミナルリターン電流と、初期ターミナルリターン電流を初期ファラデー電流に加えたものとの差に応じて設定または調節される。さらに別の例では、制御信号は、圧力補償因子、初期ターミナルリターン電流、得られたターミナルリターン電流、および初期ファラデー電流に応じて設定される。他の好適な制御メカニズムが、本発明によって予想され、それはファーストおよびスロースキャンの両方のスキャンスピードの調節を含む。さらに、本発明の別の態様は、イオン源によって生成されるイオンビームの注入量（線量）を得られたターミナルリターン電流に応じて少なくとも部分的に調節できることが認識される。この方法７００は、さらなる測定および調節のために、それからブロック７０４に戻って続いてもよい。
【００６４】
本発明の別の態様では、この方法７００の一部を省略し、かつ／または、他の追加の操作を行ってもよい。さらに、実行の順番は、導入の仕方によって変えてもよい。
【００６５】
本発明は、１つまたは複数の手段に関連して描かれ、記述されたが、添付の請求の範囲および意図から逸脱することなしに説明した例の代替案および／または修正案を作ることもできる。特に、上述の構成要素または機構（ブロック、ユニット、エンジン、構成部、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、たとえ、ここで描かれた本発明の典型的な手段の機能を実行する開示された機構に構造的に等しくなくても、そのような構成要素の説明に使用した用語（手段に関するものを含む）は、別に示される場合を除いて、記述された構成要素（例えば機能的に等しいもの）の具体的に記載した機能を実行する任意の構成要素または機構に対応することを意味している。さらに、本発明の特有の特徴は、いくつかの手段の内の一つのみに関連して開示されているかもしれないが、そのような特徴は、与えられたまたはここの任意の応用に有利になるよう、望みのように、他の手段の１つまたは複数の他の特徴と結合させてもよい。ここで使用した「典型的」という用語は、最良またはよりよいものとは異なって、例を含むことを意味する。さらに、詳細な説明および請求項のいずれかで使用される「含む」「有する」「持つ」という用語またはそれらの変化形の範囲に関して、そのような用語は、「からなる」という用語に類似する使用法も含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一つまたは複数の態様を実現するのに好適な典型的なイオン注入装置を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の一態様に係るイオン注入システム２００の中の種々の領域を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一態様に係るイオン注入システムのターミナルリターン電流システムを示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一態様に係るターミナルリターン電流システムを示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の一態様に係るターミナルリターン電流注入量制御システムの一部を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の一態様に係るイオン注入システムを示す図である。
【図７】図７は、本発明の一態様に係る、イオンビームのターミナルリターン電流を取得し、ターミナルリターン電流に応じてイオンビームの注入量を調節する方法を示すフロー図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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