【手続補正書】
【提出日】平成30年11月9日(2018.11.9)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するためにイオンビームを制御する装置であって、
該装置は、
前記イオンビームを固定電極アパーチャを通って導き、固定電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成される固定電極と、
該固定電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を備え、
該接地電極アセンブリは、
基部と、
前記固定電極に隣接して配置され、前記イオンビームを接地電極アパーチャを通って導くように構成される接地電極と、を備え、
該接地電極は、第１の位置と第２の位置との間を前記固定電極に対して第１の軸に沿って可逆的に可動であり、
前記接地電極が前記第１の位置と前記第２の位置との間を動く時、前記基板における前記イオンビームのビーム電流は、変化する、装置。
【請求項２】
ユーザ入力に応じて、前記接地電極を、前記第１の位置と前記第２の位置との間に動かすように構成される駆動コンポーネントを、さらに備える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記基部に取り付けられる複数の支持部材を、さらに備え、それぞれ、前記複数の支持部材を囲んで円周方向に配置される複数のスリーブを、さらに備え、前記複数のスリーブは、前記複数の支持部材に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記固定電極は前記イオンビームを形成するように構成される集束電極であり、
前記装置は、
前記集束電極の上流に配置され、前記イオンビームを端子電極アパーチャを通って導き、端子電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成される端子電極と、
前記接地電極アパーチャの下流に配置される抑制電極アパーチャを有する抑制電極であって、放射を防ぐため電子を抑制するように、前記イオンビームに抑制電極電位を印加するように構成される前記抑制電極と、
少なくとも部分的に前記接地電極アセンブリ内に配置され、チューブレンズ電位を前記イオンビームに印加するように構成されるチューブレンズと、をさらに備える、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記チューブレンズは、第１の部分と、該第１の部分の周りに配置され、前記第１の部分に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる第２の部分と、を備える、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記接地電極は、前記第１の位置及び前記第２の位置を含む離散位置間を動くことができる、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記接地電極は、前記第１の位置と前記第２の位置との間を連続的に動くことができる、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記接地電極は、１００ｍｍから１５０ｍｍの範囲に及ぶ距離にわたって、前記集束電極に対して前記第１の軸に沿って動くことができる、請求項４記載の装置。
【請求項９】
前記接地電極が前記第２の位置に配置される時、前記接地電極は、３０ｍｍより小さい第１の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離され、前記接地電極が前記第１の位置に配置される時、前記接地電極は、１００ｍｍより大きい第２の間隔により、前記第１の軸に沿って前記固定電極から離される、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記接地電極が前記第２の位置にある時の前記基板における前記イオンビームの第１のビーム電流は、前記接地電極が前記第１の位置にある時の前記基板における前記イオンビームの第２のビーム電流より少なくとも５０％大きい、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
イオン注入機であって、
該イオン注入機は、
基板を処理するためのイオンビームを生成するイオン源と、
初期ビーム電位で前記イオンビームを引き出す引き出し電極と、
前記イオンビームを受けて前記初期ビーム電位を調整するように構成される調整できるアクセル／ディセルコラムと、を備え、
該調整できるアクセル／ディセルコラムは、
前記イオンビームを集束電極アパーチャを通って導き、集束電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成される集束電極と、
該集束電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を備え、
該接地電極アセンブリは、
基部と、
集束電極の電位と異なる接地電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成され、前記イオンビームを接地電極アパーチャを通って導くように構成される接地電極と、を備え、
該接地電極は、第１の位置と第２の位置との間を前記集束電極に対して第１の軸に沿って可逆的に可動であり、
前記接地電極が前記第１の位置と前記第２の位置との間を動く時、前記基板における前記イオンビームのビーム電流は、変化する、イオン注入機。
【請求項１２】
前記調整できるアクセル／ディセルコラムは、前記集束電極の上流に配置され、前記イオンビームを端子電極アパーチャを通って導き、端子電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成される端子電極を、さらに備える、請求項１１記載のイオン注入機。
【請求項１３】
ユーザ入力に応じて、前記接地電極を、前記第１の位置と前記第２の位置との間に動かすように構成される駆動コンポーネントを、さらに備える、請求項１１記載のイオン注入機。
【請求項１４】
前記基部に取り付けられる複数の支持部材を、さらに備え、それぞれ、前記複数の支持部材を囲んで配置される複数のスリーブを、さらに備え、前記複数のスリーブは、前記複数の支持部材に対して前記第１の軸に沿って摺動自在に動くことができる、請求項１１記載のイオン注入機。
【請求項１５】
イオンビームを操作する方法であって、
該方法は、
イオン源を用いて前記イオンビームを生成するステップと、
調整できるアクセル／ディセルコラムの接地電極を第１の位置に配置するステップと、
前記接地電極が前記第１の位置に配置される時、前記接地電極に隣接して上流に配置される前記調整できるアクセル／ディセルコラムの固定電極における前記イオンビームに、第１の固定電極の電位を印加するステップと、
前記固定電極における前記イオンビームに、前記第１の固定電極の電位より小さい第２の固定電極の電位を印加するステップと、
駆動コンポーネントにおけるユーザ入力に応じて、前記接地電極を第２の位置に動かすステップと、を有し、
前記接地電極及び前記固定電極は、前記第１の位置に第１の間隔を規定し、前記第２の位置に前記第１の間隔より小さい第２の間隔を規定する、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】基板を処理するためにイオンビーム電流を制御する装置及び方法並びにイオン注入機
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
別の実施態様において、イオン注入機は、基板を処理するためのイオンビームを生成するイオン源と、初期ビーム電位で前記イオンビームを引き出す引き出し電極と、前記イオンビームを受けて前記初期ビーム電位を調整するように構成される調整できるアクセル／ディセルコラムと、を含むことができる。該調整できるアクセル／ディセルコラムは、前記イオンビームを集束電極アパーチャを通って導き、集束電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成される集束電極と、該集束電極の下流に配置される接地電極アセンブリと、を含むことができる。該接地電極アセンブリは、基部と、集束電極の電位と異なる接地電極の電位を前記イオンビームに印加するように構成され、前記イオンビームを接地電極アパーチャを通って導くように構成される接地電極と、を含むことができ、該接地電極は、第１の位置と第２の位置との間を前記集束電極に対して第１の軸に沿って可逆的に可動であり、前記接地電極が前記第１の位置と前記第２の位置との間を動く時、前記基板における前記イオンビームのビーム電流は、変化する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
過度の電界の結果として生じる、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８のアーク放電又は絶縁破壊を避けるために、接地電極２１０と集束電極２０４との間に、相対的により大きい距離で、ギャップ又は間隔Ｓを設定することが有用であり得る。本実施形態により、接地電極アセンブリ２０６は、接地電極２１０が、基部２０８に対して可逆的に可動であり、したがって、集束電極２０４に対して可動であるように、構成される。集束電極は、したがって、固定電極と見なされ得る。図２に示すように、接地電極２１０は軸２１４に沿う支持部材２１２を用いて可動であり得て、図示のように、軸２１４はＺ軸に平行である。異なる実施形態において、接地電極２１０は、第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２により特徴付けられる端点間を動くことができる。いくつかの実施形態において、接地電極２１０は、第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２を含む一連の２つ、３つ又は４つの位置などの離散位置間を動くことができる。実施形態は、この文脈に限定されない。他の実施形態において、接地電極２１０は、第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２により表さられる端点間のある範囲の位置にわたって連続的に動くことができる。言い換えれば、接地電極の位置は、第１の位置Ｐ１の位置及び第２の位置Ｐ２の位置間の任意の設定位置へ動くことができ、その設定位置で安定的にとどまり動作することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
接地電極２１０の動きは、前に論じた駆動システム１２０により制御することができる。駆動システム１２０は、接地電極２１０の位置、集束電極２０４に印加される電圧又は他のパラメータなどのパラメータのユーザの選択を受けるユーザ・インターフェース（図示せず）を含むことができる。駆動システム１２０は、接地電極２１０の位置を調整する１つ以上のコンポーネントも含むことができる。一例において、基部２０８に対し、及び、集束電極２０４に対し、接地電極２１０を動かすために、１つ以上の駆動モータ（図示せず）を備えることができる。駆動モータは、接地電極２１０の位置を第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２の間で連続的に変えるように構成することができる。別の例において、圧縮空気のシステム（図示せず）を接地電極２１０に連結することができ、したがって、圧縮空気のシステムは、接地電極２１０を第１の位置Ｐ１及び第２の位置Ｐ２を含む一連の離散位置に配置することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
端子電極２０２での電位が２００kVであり、集束電極２０４での電位が１００kVである例に戻ると、接地電極２１０を、一例において、結果的に１５０ｍｍの間隔Ｓとなる、第１の位置Ｐ１に、又は、第１の位置Ｐ１の近くに配置することは、有用であり得る。このように、接地電極２１０と集束電極２０４との間に延びる電界（Ｅ）は、ΔV/S（本例において、ΔV＝１００kV−０kV＝１００kV）に比例するため、電界Ｅは、アーク放電又は絶縁破壊を避けるための許容範囲のレベルに維持することができる。イオン源１０２の所与のイオン源の状態、引き出し電極２３０に印加される所与の引き出し電位、端子電極２０２に印加される端子電極の電位、及び、集束電極２０４に印加される所与の集束電極の電位に対して、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８により送られるビーム電流は、間隔Ｓの増大に対して減少し得る。したがって、本発明のいくつかの実施形態において、間隔Ｓのより低い値に対する増大するビーム電流と間隔Ｓのより高い値での増大する信頼性との間のトレードオフに基づいて、間隔Ｓのターゲットの値を実験的に決定することができる。
【手続補正７】
【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】
電極がお互いに対して固定された従来のアクセル／ディセルコラムの構造において、アクセル／ディセルコラムを設計する時、例えば、３００kVの近傍を含む最高の動作の注入電圧での信頼性のある動作を保証するために、電極間の分離を設定することができる。そのような従来のアクセル／ディセルコラムのハードウエアにおいて、固定される間隔Ｓの値は、１００ｍｍから１５０ｍｍなどの相対的により大きくすることができる。対照的に、２０kVなどのより低い注入電圧で動作する時、そのような状況での集束電極と接地電極との間の電圧の差異は、１０kVのオーダーであり得るため、１５０ｍｍの間隔Ｓは、不必要に大きくなり得る。接地電極と集束電極との間の１０kVの電圧の差異において、２０ｍｍくらいより大きい距離で、アーク放電は起こり得ない。したがって、アクセル／ディセルコラムのそのような固定電極構成において、アクセル／ディセルコラムにより運ばれるビーム電流は、間隔Ｓの不必要に大きい値により、不必要に低減することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本実施形態により利用可能になる優位性は、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８により受けるイオンビーム１０４のイオン注入エネルギー及びビーム電流により、間隔Ｓを調整する機能を含む。したがって、１７５keVから３００keVなどの相対的により高い注入エネルギーに対して、接地電極２１０の位置は第１の位置Ｐ１により近く調整することができ、したがって、間隔Ｓは、例えば、１００ｍから１５０ｍｍの相対的により大きい値を有することができる。実施形態は本文脈に限定されない。７０keVと１６０keVとの間などの中間エネルギーに対して、接地電極２１０の位置は第２の位置Ｐ２により近く動かすことができ、間隔Ｓは、５０ｍと１００ｍｍの間に及ぶ。この実施により、イオンビーム１０４の焦点を改良するために、集束電極２０４と接地電極２１０との間のギャップの電界の強度を、電気絶縁破壊が生じない最大値に設定することを可能にする。この最大値は、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８におけるアーク放電又は他の電気絶縁破壊のリスクを冒すことを避けながら、基板へ射出されるイオンビーム１０４のビーム電流を最大にすることができる。実施形態は本文脈に限定されない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
２kVから３０kVなどの相対的により低い注入エネルギーに対して、間隔Ｓは、２０ｍｍから５０ｍｍの間などの相対的により小さい値に維持することができる。再び、この相対的により小さい間隔Ｓを有して、基板へ射出されるビーム電流の量を、絶縁破壊のリスクを避けながら、間隔Ｓのより大きい値に関連して、増大することができる。実施形態は本文脈に限定されない。
【手続補正１０】
【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】
本発明者は、本発明の実施形態により配置された、調整できるアクセル／ディセルコラム１１８により配られるビーム電流への、変化する間隔Ｓの影響を研究した。
【手続補正１１】
【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】
一連の実験において、５keVのエネルギーのボロン（Ｂ＋）のイオンビームがイオン注入機内の基板へ送られ、接地電極の位置は、従来のアクセル／ディセルコラムの特徴である、１０２ｍｍの大きい分離（間隔Ｓ）から、６３ｍｍの中間の分離へ、そして、２４ｍｍの小さい分離へ、動かされた。大きい分離において、０．８２ｍＡが基板の関心領域（ＲＯＩ）へ配られた。中間の分離において、ＲＯＩでのビーム電流は１．３１ｍＡであり、一方、小さい分離において、ＲＯＩでのビーム電流は１．５４ｍＡであった。したがって、接地電極の位置を、従来の装置よりも、集束電極の方へより近くなるように調整することにより、５keVのＢ＋のビーム電流は０．８２ｍＡから１．５４ｍＡへ８８％増大した。
【手続補正１２】
【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】
追加の研究において、集束電極に対する接地電極の異なる位置に対して、アクセル／ディセルコラムにより運ばれる７０keVのAs＋のビームを用いて、モデルベースのシミュレーションが実施された。１０２ｍｍの大きい分離の場合において、ビームラインにより運ばれる７０keVのAs＋のビームのビーム電流は１８ｍＡであり、一方、５１ｍｍの小さい分離の場合において、ビームラインにより運ばれる７０keVのAs＋のビームのビーム電流は２６ｍＡであった。
【手続補正１３】
【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】
基板へ送られるビーム電流は、したがって、接地電極と集束電極との間の間隔Ｓを最小にすることにより、最大にすることができる。所与のイオンビームに対するターゲットの間隔Ｓは、ビーム電流を最大にすることの考慮を超えて、追加の要因の考慮に、設定することができる。例えば、再び図１及び図２を参照して、２keVから４０keVのエネルギー範囲の低エネルギービームに対して、イオン注入機１００を動作する時、イオンビーム１０４が、分析磁石１０６に入る前に、最小のエミッタンスを有するように、接地電極２１０の位置を、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間の範囲内で、最適な位置に調整することができる。