(57)【要約】本明細書において、加速器／減速器内で、イオンビームを制御するためのアプローチが提供される。例示的アプローチにおいて、イオン注入システムは、イオンビームを生成するためのイオン源と、端子に連結される端子抑制電極と、を含み、該端子抑制電極は、該端子抑制電極のアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第１の電圧源から第１の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される。前記システムは、さらに、前記端子に連結され、前記端子抑制電極に隣接して配置されるレンズであって、該レンズは、該レンズのアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第２の電圧源から第２の電位を前記イオンビームへ印加するように構成されるレンズを含む。例示的アプローチにおいて、前記第１及び前記第２の電位は、各々、前記レンズは前記端子及び前記端子抑制電極から電気的に絶縁され、独立に制御され、したがって、増大したビーム電流動作範囲を可能にさせる。
2018530889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを制御するための加速器／減速器であって、該加速器／減速器は、
第１の電極のアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第１の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される第１の電極と、
該第１の電極に隣接するレンズであって、該レンズは、該レンズのアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第２の電位を前記イオンビームへ印加するように構成され、前記第２の電位は前記第１の電位から独立に印加される、レンズと、
該レンズから前記イオンビームを受けるように構成される第２の電極と、
該第２の電極から前記イオンビームを受けるように構成される第３の電極アセンブリと、を備える、加速器／減速器。
【請求項２】
前記レンズと前記第２の電極との間に配置される第４の電極を、さらに、備える、請求項１記載の加速器／減速器。
【請求項３】
前記第１の電極及び前記レンズを内蔵し、イオン源からの前記イオンビームを受ける端子と、
前記端子を通って各々が伸びる第１のコネクタ及び第２のコネクタを含む絶縁体であって、該第１のコネクタは、前記第１の電極及び第１の電圧源に連結され、前記第２のコネクタは、前記レンズ及び第２の電圧源に連結される、絶縁体と、を、さらに備える、請求項１記載の加速器／減速器。
【請求項４】
前記絶縁体は前記第１の電極を前記レンズから電気的に絶縁する、請求項３記載の加速器／減速器。
【請求項５】
前記第１の電極は端子抑制電極であり、前記第２の電極は、第３の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される、集束電極である、請求項１記載の加速器／減速器。
【請求項６】
前記第３の電極アセンブリは、
接地電極と、
接地抑制電極と、
接地コンポーネントと、を備え、
前記接地電極、前記接地抑制電極及び前記接地コンポーネントは、第４の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される、請求項１記載の加速器／減速器。
【請求項７】
イオンビームを生成するためのイオン源と、
加速器／減速器と、を備える、イオン注入システムであって、前記加速器／減速器は、
端子に連結される端子抑制電極であって、該端子抑制電極は、該端子抑制電極のアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第１の電圧源から第１の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される端子抑制電極と、
前記端子に連結され、前記端子抑制電極に隣接して配置されるレンズであって、該レンズは、該レンズのアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第２の電圧源から第２の電位を前記イオンビームへ印加するように構成され、前記第１及び前記第２の電位は独立に制御され、前記レンズは前記端子抑制電極から電気的に絶縁される、レンズと、
該レンズから前記イオンビームを受けるように構成され、第３の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される集束電極と、
該集束電極から前記イオンビームを受けるように構成される接地電極アセンブリと、を備える、イオン注入システム。
【請求項８】
前記レンズと前記集束電極との間に配置される端子電極を、さらに、備える、請求項７記載のイオン注入システム。
【請求項９】
端子と、
該端子を通って各々が伸びる第１のコネクタ及び第２のコネクタを含む絶縁体であって、該第１のコネクタは、前記端子抑制電極及び前記第１の電圧源に連結され、前記第２のコネクタは、前記レンズ及び前記第２の電圧源に連結される、絶縁体と、を、さらに備える、請求項７記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
加速器／減速器において、イオンビームを制御するための方法であって、該方法は、
前記イオンビームを、イオンビームラインに沿って、及び、第１の電極のアパーチャを通って導くために、第１の電位を第１の電極に印加するステップと、
前記イオンビームを、前記レンズのアパーチャを通って導くために、第２の電位をレンズに印加するステップであって、前記レンズは前記第１の電極に隣接して配置され、前記第１の電位及び前記第２の電位は異なる電圧源により独立に生成される、ステップと、
前記イオンビームを第２の電極で受けるステップと、
前記イオンビームを前記第２の電極から第３の電極アセンブリで受けるステップと、を有する、方法。
【請求項１１】
前記イオンビームを、前記第２の電極を通って導くために、第３の電位を前記第２の電極に印加するステップと、前記イオンビームを、前記第３の電極アセンブリを通って導くために、第４の電位を前記第３の電極アセンブリに印加するステップと、を、さらに有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記レンズと前記第２の電極との間の前記イオンビームラインに沿って、配置される第４の電極を提供するステップを、さらに有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
端子を通って伸びる第１のコネクタにより、前記第１の電極を第１の電圧源に連結するステップと、
前記端子を通って伸びる第２のコネクタにより、前記レンズを第２の電圧源に連結するステップと、をさらに有し、
前記絶縁体は、前記レンズから前記第１の電極を電気的に圧源に絶縁する、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の電極、前記レンズ、前記第２の電極及び前記第３の電極アセンブリを、前記イオンビームラインに沿って配置するステップを、さらに有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記イオンビームを６０keVの電位から３００keVの電位へ加速するステップを、さらに有する、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、電子装置の製造のための技術に関し、特に、本発明は、ビームラインイオン注入機においてイオンビームを制御するためのコンポーネント及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、衝撃によりドーパント又は不純物を基板に導入するプロセスである。半導体製造において、ドーパントは、電気的、光学的又は機械的特性を変えるために、導入される。例えば、ドーパントは、基板の導電率のタイプ及びレベルを変えるために、固有の半導体基板に導入することができる。集積回路（IC）の製造において、正確なドーピングプロファイルにより、向上したIC性能を供給する。意図したドーピングプロファイルを実現するために、様々な線量及び様々なエネルギーレベルのイオンの形状において、１つ以上のドーパントを注入することができる。
【０００３】
従来のイオン注入システムは、イオン源及び一連のビームラインコンポーネントを備えることができる。イオン源は、意図したイオンが生成されるチャンバーを備えることができる。イオン源は、チャンバーの近くに配置される電源及び引き出し電極アセンブリも備えることができる。ビームラインコンポーネントは、例えば、質量分析器、第１の加速又は減速ステージ、コリメータ、及び、第２の加速又は減速ステージを含むことができる。光ビームを操作するための一連の光学レンズによく似て、ビームラインコンポーネントは、意図した種、形状、エネルギー及び他の性質を有する、イオン又はイオンビームをフィルタし、焦点に集め、及び、操作することができる。イオンビームはビームラインコンポーネントを通過し、イオンビームをプラテン又はクランプの上に載せた基板の方へ向けることができる。基板は、roplatと呼ばれることもある装置により、一次元以上の次元で動かす（例えば、平行移動させ、回転させ、及び、傾ける）ことができる。
【０００４】
いくつかのアプリケーションにおいて、例えば、注入されるべき基板のスループットを増大するために、ビーム電流を増大することは有用であり得る。ビームラインイオン注入機は、例えば、１KeVと３００KeVとの間のエネルギーの範囲にわたって基板に注入するために、用いることができる。これにより、シリコンウェーハなどの基板を異なるイオンエネルギーで様々な注入を予定して処理するために、柔軟性を与える。注入エネルギーを画定するために、イオン源と注入すべき基板との間のビームラインイオン注入機の様々なコンポーネント（例えば、加速器）により、イオンビームは、加速及び／又は減速を受けることになり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存の加速器は、端子電極、集束電極及び接地電極に限定され得て、加速器は端子からイオンビームを受ける。既存の加速器を備える以外に、例えば、ビーム電流が、１９５KeVのAs+ビームに対して９mAを上回って高すぎる場合、ビームは、集束に達し得ないで、したがって、ビームの伝送損失により、ビームラインを通って送ることができない。したがって、ウェーハに注入するために使用できるビーム電流は限定され、不十分な製造スループットの結果となる。他方、例えば、ビーム電流が、３００KeVのB+ビームに対して０．５mAを下回って低すぎる場合、ビームは、過度に集束し得て、したがって、ウェーハへ適切に送ることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述に鑑みて、例えば、加速器において、イオンビームを制御するための装置、システム及び方法が提供される。例示的アプローチにおいて、イオン注入システムは、イオンビームを生成するためのイオン源と、端子に連結される端子抑制電極と、を含み、該端子抑制電極は、該端子抑制電極のアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第１の電圧源から第１の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される。前記システムは、さらに、前記端子に連結され、前記端子抑制電極に隣接して配置されるレンズであって、該レンズは、該レンズのアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第２の電圧源から第２の電位を前記イオンビームへ印加するように構成されるレンズを含む。例示的アプローチにおいて、前記第１及び前記第２の電位は、各々、前記レンズは前記端子及び前記端子抑制電極から電気的に絶縁され、独立に制御され、したがって、前記レンズが増大したビーム電流動作範囲に対して独立に駆動されることを可能にする。前記システムは、さらに、該レンズから前記イオンビームを受けるように構成され、第３の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される集束電極と、該集束電極から前記イオンビームを受けるように構成される接地電極アセンブリと、を含む。
【０００７】
本発明による、例示的装置は、第１の電極のアパーチャを通ってイオンビームを導き、第１の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される第１の電極を含んでもよい。前記装置は、さらに、該第１の電極に隣接するレンズであって、該レンズは、該レンズのアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第２の電位を前記イオンビームへ印加するように構成され、前記第２の電位は前記第１の電位から独立に印加される、レンズを含む。前記装置は、さらに、該レンズから前記イオンビームを受けるように構成される第２の電極と、該第２の電極から前記イオンビームを受けるように構成される第３の電極アセンブリと、を含む。
【０００８】
本発明による、例示的システムは、イオンビームを生成するためのイオン源と、端子に連結される端子抑制電極と、を含んでもよい。該端子抑制電極は、該端子抑制電極のアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第１の電圧源から第１の電位を前記イオンビームへ印加するように構成されてもよい。前記システムは、さらに、前記端子に連結され、前記端子抑制電極に隣接して配置されるレンズであって、該レンズは、該レンズのアパーチャを通って前記イオンビームを導き、第２の電圧源から第２の電位を前記イオンビームへ印加するように構成されるレンズを含む。前記第１及び前記第２の電位は、各々、独立に制御され、前記レンズは前記端子抑制電極から電気的に絶縁されてもよい。前記システムは、さらに、該レンズから前記イオンビームを受けるように構成され、第３の電位を前記イオンビームへ印加するように構成される集束電極と、該集束電極から前記イオンビームを受けるように構成される接地電極アセンブリと、を含む。
【０００９】
本発明による、例示的方法は、前記イオンビームを、イオンビームラインに沿って、及び、第１の電極のアパーチャを通って導くために、第１の電位を第１の電極に印加するステップと、前記イオンビームを、前記レンズのアパーチャを通って導くために、第２の電位をレンズに印加するステップであって、前記レンズは前記第１の電極に隣接して配置され、前記第１の電位及び前記第２の電位は異なる電圧源により独立に生成される、ステップと、を含んでもよい。前記方法は、さらに、前記イオンビームを第２の電極で受けるステップと、前記イオンビームを前記第２の電極から第３の電極アセンブリで受けるステップと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるイオン注入システムを例示する概略図である。
【図２】本発明による図１に示すイオン注入システムの加速器を例示する側面断面図である。
【図３】本発明による図１に示すイオン注入システムの加速器を例示する正面断面図である。
【図４】本発明による図１に示す加速器のレンズの正面図である。
【図５Ａ】本発明による図１に示す加速器及びイオンビームを例示する側面断面図である。
【図５Ｂ】本発明による図１に示す加速器及びイオンビームを例示する側面断面図である。
【図６】本発明による図１に示すイオン注入システムの加速器の別の実施形態を例示する側面断面図である。
【図７】本発明による例示的方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面は、必ずしも縮尺比に従っていない。図面は、単なる表現であり、本発明の特定のパラメータを表現することを意図していない。図面は、本発明の例示的実施形態を表現することを意図しており、したがって、発明の範囲を限定するものとして考慮すべきではない。図面において、同様の番号は同様の要素を表わす。
【００１２】
さらに、いくつかの図面の特定の要素は、省略することができ、又は、例示的明確性のために、縮尺比に従わずに例示される。断面図は、例示的明確性のために、「真の」断面図では見られる特定の背景線を省略する、「スライスの」又は「近視眼的な」断面図の形式にすることができる。さらに、明確性のために、いくつかの参照番号は、特定の図面において、省略することができる。
【００１３】
本発明によるシステム及び方法は、システム及び方法の実施形態が示されている添付図面を参照して以下でより詳しく説明される。システム及び方法は多くの異なる形態に具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈すべきでない。その代わりに、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全になり、システム及び方法の範囲が当業者に十分に伝わるように提供される。
【００１４】
図に現れるような半導体製造装置のコンポーネントの各々の配置及び方向付けに対して、これらのコンポーネント及びそれらの構成部分の相対的配置及び方向付けを説明するために、利便性及び明確性のため、「頂部」、「底部」、「上部の」、「下部の」、「垂直な」、「水平な」、「横方向の」及び「長手方向の」などの用語を本明細書で用いる。用語は、特定言及語、その派生語及び類似のインポート語を含む。
【００１５】
本明細書で用いられるように、単数で記載され、及び、語「a」又は「an」に続けられる、要素又は動作は、その除外が明白に述べられるまでは、複数の要素又は動作を含むとして、理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」の言及は、限定することを意図していない。追加の実施形態も、記載した特徴を含むことができる。
【００１６】
上述のように、本明細書で提供するのは、例えば、イオン注入システムの加速器内のイオンビームを制御するための装置、システム及び方法である。例示的アプローチにおいて、イオン注入システムは、イオンビームを生成するためのイオン源及び端子に連結される端子抑制電極を含み、端子抑制電極は、イオンビームを端子抑制電極のアパーチャを通って導き、第１の電圧源から第１の電位をイオンビームに印加するように構成される。システムは、さらに、端子に連結され、端子抑制電極に隣接して配置されるレンズを含み、レンズは、イオンビームをレンズのアパーチャを通って導き、第２の電圧源から第２の電位をイオンビームに印加するように構成される。
【００１７】
例示的アプローチにおいて、レンズは、端子抑制電極から電気的に絶縁され、独立に駆動され、したがって、ビーム電流の動作範囲の増大を可能にする。具体的には、端子抑制電極を調整可能レンズから分離することにより、システムは、ビーム電流の動作範囲を、例えば、０．１mAから２５．７mAへ、増大することができ、したがって、電源デバイス製造などの高ドーズ（例えば、６０keVから３００keVのビームエネルギー範囲で）アプリケーションのために、中電流イオン注入機を用いることを可能にする。
【００１８】
本明細書において、加速器／減速器とも呼ばれる加速／減速コラムに関連して、実施形態を説明する。加速器／減速器は、基板に提供するよう意図するイオンビームを制御するために、ビームラインイオン注入機に提供される装置とすることができる。加速器／減速器は、各々が、イオンビームを送り、イオンビームに電位を印加するように構成される、複数の電極を含むことができ、したがって、接地などの基準に対して、イオンビームの電位（電圧）を増大する又は減少する結果となる。加速器／減速器は、したがって、イオンビームがイオン源から引き出されて、意図する注入エネルギーなどのターゲットエネルギーにされた後に、イオンビームを加速する又は減速するように機能することができる。加速器／減速器は、イオンエネルギー及びイオンビームのビーム電流の範囲にわたって、意図するビーム光学を提供するように機能することもできる。したがって、加速器／減速器は、各々が許容範囲のままである、意図する形状、サイズ、コリメーション、収束又は発散を有するイオンビームを出力するように動作することができる。加速器／減速器は、さらに、以下に、もっと詳細に説明するように、調整可能なレンズを含む。
【００１９】
図１は、本発明の様々な実施形態による、イオン注入機１００として示すビームラインイオン注入機のブロック形式の頂面図である。イオン注入機１００は、イオンビーム１０４を生成するように構成されるイオン源１０２を含む。イオンビーム１０４は、（図示のデカルト座標のＹ方向に沿う）ビームの高さより大きい（Ｘ方向に沿う）ビームの幅の断面を有するスポットビーム又はリボンビームとして提供することができる。本明細書で用いる技術において、Ｚ方向は、イオンビーム１０４の中央線軌跡に平行な軸の方向を言う。したがって、（Ｚ方向に垂直な）Ｘ方向だけでなく、Ｚ方向の絶対方向は、図示のように、イオン注入機１００内の異なる点で、変わり得る。
【００２０】
イオン源１０２は、イオンチャンバーに供給される供給ガスがイオン化されるイオンチャンバーを含むことができる。このガスは、水素、ヘリウム、他の希ガス、酸素、窒素、ヒ素、ホウ素、リン、アルミ二ウム、インジウム、アンチモン、カルボラン、アルカン、別の大分子化合物、又は、他のｐ型又はｎ型ドーパントであり得るか、又は、それらを含むことができる。生成されたイオンは、イオンビーム１０４を形成するために、一連の引き出し電極（図示せず）により、イオンチャンバーから引き出すことができる。イオンビーム１０４は、基板ステージ１１４の上に配置された基板１１６に衝突する前に、アナライザー磁石１０６、質量分離スリット１０８、及び、コリメータ１１２を通って進むことができる。基板ステージ１１４は、いくつかの実施形態において、基板１１６を少なくともＹ方向に沿ってスキャンするように構成することができる。
【００２１】
図１に示す例において、基板１１６の幅Ｗに相当する幅を有するスキャンイオンビームを供給するために、Ｘ方向に沿ってスキャナ１１０によりスキャンするスポットビームとして、イオンビーム１０４を供給することができる。他の実施形態において、イオンビーム１０４をリボンビームとして供給することができる。図１の例において、イオン注入機１００の動作に有用な他のビームラインコンポーネントは、当業者に明らかであるので、明確にするために省略する。
【００２２】
イオン注入機１００は、さらに、加速器／減速器１１８を含む。図１に示すように、加速器／減速器１１８は、イオン源１０２とアナライザー磁石１０６との間の点Ａに配置することができる。他の実施形態において、加速器／減速器１１８は、点Ｂ又は点Ｃなどのイオン注入機１００内の他の位置に配置することができる。加速器／減速器１１８は、他の電極に対して加速器／減速器１１８内の電極の位置を調整するために、動作可能な駆動システム１２０に連結することができる。これにより、数ある中でも、イオンビーム１０４の所定のイオンエネルギーで、イオンビーム１０４内のビーム電流を調整することが可能になる。
【００２３】
様々な実施形態において、「中位の」エネルギーイオン注入に対して、すなわち、一価のイオンに対する６０keVから３００keVの注入エネルギー範囲に対応する、６０kVから３００kVの電圧範囲に対して、イオンビームを供給するように、イオン注入機１００を構成することができる。以下に論じるように、加速器／減速器１１８のレンズは、端子抑制電極から電気的に絶縁され、独立に駆動され、したがって、イオン注入機１００のビーム電流の動作範囲の増大を可能にする。
【００２４】
図２〜３は様々な実施形態による加速器／減速器１１８の、それぞれ、側面図及び正面図を示す。一実施形態において、加速器／減速器１１８は、第１の電極１２２及び第１の電極１２２に隣接して配置されたレンズ１３０を内蔵する端子１２４を含み、端子１２４は、イオン源１０２からのイオンビーム１０４（図１）を受けるように構成される。一実施形態において、第１の電極１２２は、端子１２４に連結され、その中に形成されたアパーチャ１２６を通ってイオンビーム１０４を導くように構成される端子抑制電極とすることができる。イオンビーム１０４を、第１の電極１２２の下流に隣接して位置づけられたレンズ１３０へ、イオンビームラインに沿って、通すために、第１の電極１２２は、第１の電圧源１２３からの第１の電極電位（Ｖsupp）を、イオンビーム１０４へ印加するように構成される。レンズ１３０は、また、端子１２４に連結され、レンズ１３０のアパーチャ１３４を通ってイオンビーム１０４を導くように構成され、第２の電圧源１２５からの第２の電位（Ｖlens）を、イオンビーム１０４へ印加するように構成される。
【００２５】
図示のように、加速器／減速器１１８は、各々が端子１２４を通って伸びる第１のコネクタ１４０及び第２のコネクタ１４２を含む絶縁体１３８を、さらに含む。第１のコネクタ１４０は、第１の電極１２２及び第１の電圧源（Ｖsupp）に連結され、第２のコネクタ１４２は、レンズ及び第２の電圧源（Ｖlens）に連結され、したがって、レンズ１３０が端子１２４から電気的に絶縁されることを可能にし、第１の電極１２２に第１及び第２の電位の独立制御をさせることを可能にする。一実施形態において、第１及び第２のコネクタ１４０、１４２は、端子を通って形成される一組のアパーチャを通って、加速器／減速器１１８の内部空洞の中へ伸びる。
【００２６】
加速器／減速器１１８は、さらに、レンズ１３０からイオンビーム１０４を受けるように構成される集束電極１４４などの第２の電極１４４を含み、第２の電極１４４は、第３の電圧源１２７から第３の電位（Ｖfocus）を印加するように構成される。第２の電極１４４は、接地電極アセンブリなどの第３の電極アセンブリ１４８へイオンビーム１０４を供給することができる。一実施形態において、第３の電極アセンブリ１４８は、その中に形成されるアパーチャを有する接地電極１５２、接地抑制電極１５４、及び接地コンポーネント１５６を含む。第３の電極アセンブリ１４８は、さらに、加速器／減速器１１８をイオン注入機１００内の隣接コンポーネントに固定するための連結器１５８を含む。接地電極１５２、接地抑制電極１５４、及び接地コンポーネント１５６は、全体で、イオンビーム１０４へ、第４の電圧源１２９から第４の電位（Ｖaccel）を印加するように構成される。
【００２７】
加速器／減速器１１８の動作の一例において、引き出し電極（図示せず）を用いて５０kVなどのターゲット引き出し電圧で、イオンビーム１０４をイオン源１０２から引き出すことができる（図１）。これにより、ターゲットのビーム電流又はビーム線量を基板１１６へ送るために（図１）、イオン源１０２に直接隣接したイオンビーム１０４のための、適切な引き出しビーム電流を供給することができる。加速器／減速器１１８は、注入のために意図するエネルギーをイオンビーム１０４へ与えるために、引き出したイオンビームの電圧（電位）を変えることにより、引き出し電極により生成されたイオンビーム１０４の最初のビーム電位を調整することができる。
【００２８】
今度は、図３〜４を参照するに、例示的レンズをもっと詳細に説明する。一実施形態において、レンズ１３０は、イオン源１０２からのイオンビーム１０４（図１）などのビームを供給するための端子レンズである。用語「端子」は、イオンビーム１０４を当てる最後のレンズを参照するために用いられる。イオンビーム１０４は、一般的に、端子レンズ１３０から生じるのではなく、その代わりに、端子レンズ１３０から出力され、第２の電極１４４などの別のデバイス又はコンポーネントへ照射される。例えば、レンズ１３０の正確な動作は変わり得るけれども、レンズ１３０は、一般的に、イオンビーム１０４に電界及び／又は磁界を当てるために、意図する種をレンズ１３０を通して第２の電極の上へ選択し又は向けるために、動作する。そこから照射されるイオンビーム１０４は、集束され、平行にされ、又はそうでない特定の方法で、出力することができる。一実施形態において、イオンビーム１０４のイオン又は電子がアパーチャ１３４を通り抜ける時間中、レンズ１３０は特定の電圧（Ｖlens）に保持される。他の実施形態において、レンズ１３０は、加速器／減速器１１８から意図する出力を供給するために、イオン注入機１００の１つ以上の追加レンズ及び他のコンポーネントと連動して、動作することができる。
【００２９】
一実施形態において、端子レンズ１３０の電位（Ｖlens）は、高圧電源１２３により、端子１２４に対して−５０kVから＋５０kVの範囲に設定することができる。例えば、レンズ１３０の電位が端子１２４及び第１の電極１２２に対して、正であるとき、イオンビーム１０４は、最初に、第１の電極１２２からレンズ１３０へ減速され、次いで、レンズ１３０から第２の電極１４４へ加速される。結果として、加速器／減速器１１８の集束力は有益に増大する。
【００３０】
図５Ａに示す一実施形態において、レンズ電圧（Ｖlens）が（端子１２４に対して）＋３２kVに設定され、第２の電極１４４への集束電圧（Ｖfocus）が（端子１２４に対して）−１２５kVに設定され、第１の電極１２２への抑制電圧（Ｖsupp）が（端子１２４に対して）−２．４kVに設定されるとき、加速器／減速器１１８は、２５．７ｍＡのAs＋ビームを７０keVから１９５keVへ加速することができる。例えば、シミュレーションしたイオンビーム１０４により示されるように、イオンビーム１０４が加速器／減速器１１８から出るとき、イオンビーム１０４は、したがって、加速器／減速器１１８の長さ方向の軸１６０に平行、又は、ほぼ平行である。
【００３１】
別の例において、端子レンズ１３０の電位が端子１２４及び第１の電極１２２に対して負であるとき、イオンビーム１０４は、最初に、第１の電極１２２からレンズ１３０へ加速され、次いで、レンズ１３０から第２の電極（例えば、集束電極）１４４へ再び加速される。結果として、加速器／減速器１１８の集束力は顕著に低減される。図５Ｂに示す一実施形態において、レンズ１３０へのレンズ電圧（Ｖlens）が−７kVに設定され、第２の電極１４４への集束電圧（Ｖfocus）が−７０kVに設定され、第１の電極１２２への抑制電圧（Ｖsupp）が（端子１２４に対して）−７kVに設定されるとき、加速器／減速器１１８は、０．５ｍＡのB＋ビームを８０keVから３００keVへ加速するように構成され、シミュレーションしたイオンビーム１０４により示されるように、加速器／減速器１１８から出るとき、その間に、イオンビーム１０４を、長さ方向の軸１６０に平行、又は、ほぼ平行にさせる。
【００３２】
様々な追加の実施形態において、加速器は、図２に例示されるものに対し、追加のコンポーネントを含むことができる。例えば、図６は、レンズ１３０と第２の電極１４４との間に配置される第４の電極（例えば、端子電極）１６６を含む加速器／減速器１１８を例示する。第４の電極１６６は、それらの間の混信を防ぐことにより、集束電源１２７（すなわち、第３の電圧源）及び第１の電圧源１２３への保護を提供することができる。図６に示す加速器／減速器１１８は、同様に、第１の電極１２２、レンズ１３０、及び、端子１２４を通って伸びる第１及び第２のコネクタ１４０、１４２を含む絶縁体１３８を、含む。第１のコネクタ１４０は、第１の電極１２２及び第１の電圧源１２３に連結され、第２のコネクタ１４２は、レンズ１３０及び第２の電圧源１２５に連結され、そのようにして、第１及び第２の電位Ｖsupp及びＶlensの独立制御を可能にするように、レンズ１３０は、端子１２４及び第１の電極１２２から電気的に絶縁される。
【００３３】
今度は、図７を参照するに、本発明の追加の実施形態によるイオンビームを制御するための例示的方法１７０を例示するフロー図が示される。方法１７０を、図１〜６に示す表示と共に、説明する。
【００３４】
方法１７０は、ブロック１７２に示すように、イオンビームをイオン源から第１の電極で受けるステップを含む。いくつかの実施形態において、イオン源はイオン注入機の一部として示される。
【００３５】
方法１７０は、ブロック１７４に示すように、さらに、イオンビームを、イオンビームラインに沿って、及び、第１の電極のアパーチャを通って導くために、第１の電位を第１の電極に印加するステップを含む。いくつかの実施形態において、第１の電極は端子抑制電極である。
【００３６】
方法１７０は、ブロック１７６に示すように、さらに、イオンビームを、レンズのアパーチャを通って導くために、第２の電位をレンズに印加するステップを含む。一実施形態において、レンズは第１の電極に隣接して配置され、第１の電位及び第２の電位は、各々、異なる電圧源により生成される。一実施形態において、第１の電極は、絶縁体を通って伸びる第１のコネクタにより第１の電圧源に連結され、レンズは、絶縁体を通って伸びる第２のコネクタにより第２の電圧源に連結され、絶縁体は第１の電極をレンズから電気的に絶縁する。
【００３７】
方法１７０は、ブロック１７８に示すように、さらに、イオンビームをレンズから第２の電極で受けるステップを含む。一実施形態において、第２の電極は集束電極である。一実施形態において、イオンビームを第２の電極のアパーチャを通って導くために、第３の電位を第２の電極に印加する。
【００３８】
方法１７０は、ブロック１８０に示すように、さらに、イオンビームを第２の電極から第３の電極アセンブリで受けるステップを含む。一実施形態において、第３の電極アセンブリは、接地電極、接地抑制電極及び接地を含む。一実施形態において、イオンビームを第３の電極アセンブリを通って導くために、第４の電位を第３の電極アセンブリに印加する。
【００３９】
前述に鑑みて、少なくとも以下の優位性が本明細書に開示する実施形態により達成される。第１に、幅広のビーム電流動作でイオンビームを加速するための、構成が提供され、したがって、向上した製造スループットをもたらす。特に、端子抑制電極と集束電極との間に配置される端子レンズを提供することにより、且つ、独立電源をレンズに提供することにより、中位電流イオン注入機の製造機能は、約６０keVから３００keVのエネルギー範囲で約０．１mAから２５mAの電流動作範囲を有する電源デバイスの製造へ拡張することができる。これは、１mAから９mAの比較的狭い電流動作範囲を有する従来の加速器に対する改良である。
【００４０】
第２に、中位電流イオン注入機は、イオン注入機の全体の構造に対する、さらに、最小限度のコンポーネントの変更を有する電源デバイスの製造へ拡張することができ、したがって、コストを低減し、スループットを向上し、又は、維持する。
【００４１】
第３に、３つの電極、すなわち、端子電極、集束電極及び接地電極を有し、集束電極の電圧だけが調整可能である、従来のイオンビームの加速器／減速器とは違って、本明細書の実施形態は、５つの電極を有する加速器／減速器を有利に提供する。特に、本実施形態の加速器／減速器は、端子電極、レンズ抑制電極、レンズ、集束電極及び接地電極を含み、したがって、３つの電圧（すなわち、レンズ抑制電極の電圧、レンズの電圧及び集束電極の電圧）を可能にする。これらの電圧の各々は、独立に調整可能であり、したがって、イオンビームの加速器／減速器がビーム光学のより大きい制御を有することを可能にする。
【００４２】
前述に基づいて、当業者は、本発明が、広い有用性及び応用が可能であることを認識するであろう。多くの変形、変更及び均等アレンジだけでなく、本明細書で特別に説明したもの以外の本発明の多くの実施形態及び適合は、本開示及びそれらの前述の記載により、又は、合理的に示唆されて、明らかであろう。したがって、本発明は、例示的実施形態に関連して、本明細書で詳細に説明しているが、当業者は、本開示が、本発明の例示であり、本発明の十分で可能な開示を提供する目的のためだけになされることを理解するであろう。前述の開示は、本発明を限定する、又はそうではなく、そのような他の実施形態、適合、変形、変更、又は均等アレンジを不可能にすると解釈することを意図するものではなく、本発明は、本明細書に添付の特許請求の範囲又はそれらの均等物によってのみ限定される。特別の用語を本明細書で用いるけれども、用語は、包括的で説明的な意味でのみ用いることができ、限定の目的のために用いるものではない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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