(57)【要約】イオンビームの均一性を向上するための装置を開示する。該装置は、抑制アパーチャから最も遠くに配置される抑制電極のエッジを加熱するヒーターを含む。動作において、前記抑制電極に最も近い前記抑制電極の前記エッジは前記イオンビームにより加熱され得る。この熱により、前記抑制電極が変形されることを引き起こし、前記イオンビームの前記均一性に影響を与える。前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱することにより、前記抑制電極の前記熱変形を制御することができる。他の実施態様において、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱し、もっと均一なイオンビームを創生する。前記抑制電極から下流の前記イオンビームの前記均一性をビーム均一性プロファイラの使用によるなどのモニタリングにより、コントローラは、前記遠位エッジに加えられる熱を調整することができ、所望のイオンビームの均一性を達成する。
2020506510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抑制電極の熱変形を制御するための装置であって、該装置は、
イオン源チャンバーを画定し引出しアパーチャを有する複数のチャンバー壁を有するイオン源と、
前記イオン源チャンバーの外側に配置される抑制電極であって、抑制アパーチャと、前記抑制アパーチャの近くに配置される光学エッジと、前記抑制アパーチャから最も遠くに配置される遠位エッジと、を有する、抑制電極と、
前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱するヒーターと、
前記ヒーターに電力を供給するヒーター電源と、
前記抑制電極の前記遠位エッジの温度を制御するように、前記ヒーター電源と通信するコントローラと、を備える、装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記抑制電極の前記遠位エッジの前記温度を制御するために、オープンループ制御を利用する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ヒーターは、前記抑制電極の上に配置される、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ヒーターは、前記抑制電極と、直接、接触しない、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記抑制電極の少なくとも一部の温度を測定するために、前記コントローラと通信する熱センサを更に備える、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記熱センサは前記光学エッジの温度を測定するために用いられ、前記コントローラは、前記光学エッジの前記温度に基づいて、前記遠位エッジの前記温度を制御する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記熱センサは前記光学エッジ及び前記遠位エッジの温度を測定するために用いられ、前記コントローラは、前記光学エッジ及び前記遠位エッジの温度の差に基づいて、前記遠位エッジの前記温度を制御する、請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記熱センサは、前記抑制電極の上に配置される、請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記熱センサは、前記抑制電極と、直接、接触しない、請求項５記載の装置。
【請求項１０】
イオンビームの均一性を制御するための装置であって、該装置は、
イオン源チャンバーを画定しイオンビームがそこを通って引出される引出しアパーチャを有する複数のチャンバー壁を有するイオン源と、
前記イオン源チャンバーの外側に配置される抑制電極であって、抑制アパーチャと、前記抑制アパーチャの近くに配置される光学エッジと、前記抑制アパーチャから最も遠くに配置される遠位エッジと、を有する、抑制電極と、
前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱するヒーターと、
前記ヒーターに電力を供給するヒーター電源と、
前記抑制電極から下流に配置されるビーム均一性プロファイラと、
前記ヒーター電源と通信するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱することにより、前記イオンビームの均一性を制御するために、前記ビーム均一性プロファイラからの情報を利用する、装置。
【請求項１１】
前記ヒーターは、前記抑制電極の上に配置される、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記ヒーターは、前記抑制電極と、直接、接触しない、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
前記ビーム均一性プロファイラは、前記イオンビームの電流又は電荷をＸ−Ｙの位置の関数として決定するように配置される、複数の電流又は電荷収集器を備える、請求項１０記載の装置。
【請求項１４】
イオンビームの均一性を制御するための装置であって、該装置は、
イオン源チャンバーの外側に配置される抑制電極であって、抑制アパーチャと、前記抑制アパーチャの近くに配置される光学エッジと、前記抑制アパーチャから最も遠くに配置される遠位エッジと、を有し、イオン源からのイオンは前記抑制アパーチャを通過する、抑制電極と、
前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱するヒーターと、
前記ヒーターに電力を供給するヒーター電源と、を備える、装置。
【請求項１５】
前記抑制電極の温度を測定するために、熱センサを更に備える、請求項１４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、イオン源に近い電極の熱変形を最小にするための装置及び方法に関し、特に、電極の加熱部分に対して、引出されたイオンビームにより発生した熱を補償するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンは、注入、アモルファス化、蒸着、及びエッチンングのプロセスなどの複数の半導体プロセスにおいて用いられる。これらのイオンは、イオン源チャンバー内部で創生することができ、イオン源チャンバーの引き出しアパーチャを通して引き出すことができる。
【０００３】
イオンは、イオン源チャンバーの外側で近くに配置された光学系により、引き出しアパーチャを通して引き付けることができる。イオン源の典型的な光学要素は、引き出しアパーチャを含むイオン源チャンバーの壁となり得る引き出し電極を含む。他の光学要素は、抑制電極及び接地電極を含む。抑制電極は、イオン源チャンバー内部で創生されたイオンを引き付けるために、電気的にバイアスをかけることができる。例えば、抑制電極は、イオン源チャンバー内部から正のイオンを引き付けるために、負にバイアスをかけることができる。特定の実施形態において、集束レンズ、及び、追加の接地電極の追加と共に、最大５つの電極までにすることができる。
【０００４】
電極は、各々、その中に配置されたアパーチャを有する単一の導電コンポーネントにすることができる。あるいは、各電極は、２つのコンポーネントの間にアパーチャを創生するように、相隔たる２つのコンポーネントを備えることができる。両方の実施形態において、イオンビームは各電極のアパーチャを通過する。アパーチャの近くにある電極の部分は光学エッジということができる。アパーチャから最も遠くの電極の部分は遠位エッジということができる。
【０００５】
イオン源から引出されたイオンビームのいくつかの部分が、抑制電極に当たり、光学エッジに沿って加熱させることは、まれではない。しかしながら、抑制電極の全ての部分が、引出されたイオンにより等しく衝突されるとは限らない。その結果、抑制電極は、これらの引出されたイオンにより、不均一に加熱され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特定の実施態様において、抑制電極の不均一な加熱は問題となり得る。この問題は、抑制電極の長さが増大するにつれて、悪化し得る。したがって、この不均一な加熱により引き起こされる熱変形を補償し又は制御する装置及び方法があれば、有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
イオンビームの均一性を向上するための装置を開示する。該装置は、抑制アパーチャから最も遠くに配置される抑制電極のエッジを加熱するヒーターを含む。動作において、前記抑制電極に最も近い前記抑制電極の前記エッジは前記イオンビームにより加熱され得る。この熱により、前記抑制電極が変形されることを引き起こし、前記イオンビームの前記均一性に影響を与える。前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱することにより、前記抑制電極の前記熱変形を制御することができる。他の実施態様において、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱し、もっと均一なイオンビームを創生する。前記抑制電極から下流の前記イオンビームの前記均一性をビーム均一性プロファイラの使用によるなどのモニタリングにより、コントローラは、前記遠位エッジに加えられる熱を調整することができ、所望のイオンビームの均一性を達成する。
【０００８】
一実施態様により、抑制電極の熱変形を制御するための装置を開示する。該装置は、イオン源チャンバーを画定し引出しアパーチャを有する複数のチャンバー壁を有するイオン源と、前記イオン源チャンバーの外側に配置される抑制電極であって、抑制アパーチャと、前記抑制アパーチャの近くに配置される光学エッジと、前記抑制アパーチャから最も遠くに配置される遠位エッジと、を有する、抑制電極と、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱するヒーターと、前記ヒーターに電力を供給するヒーター電源と、前記抑制電極の前記遠位エッジの温度を制御するように、前記ヒーター電源と通信するコントローラと、を備える。特定の実施態様において、前記コントローラは、前記抑制電極の前記遠位エッジの前記温度を制御するために、オープンループ制御を利用する。特定の実施態様において、前記ヒーターは、前記抑制電極の上に配置される。他の実施態様において、前記ヒーターは、前記抑制電極と、直接、接触しない。いくつかの実施態様において、前記ヒーターはＬＥＤ又は加熱ランプを備える。特定の実施態様において、前記装置は、前記抑制電極の少なくとも一部の温度を測定するために、前記コントローラと通信する熱センサを備える。いくつかの実施態様において、前記熱センサは前記光学エッジの温度を測定するために用いられてもよく、前記コントローラは、前記光学エッジの前記温度に基づいて、前記遠位エッジの前記温度を制御する。いくつかの実施態様において、前記熱センサは前記光学エッジ及び前記遠位エッジの温度を測定するために用いられ、コントローラは、前記光学エッジ及び前記遠位エッジの温度の差に基づいて、前記遠位エッジの前記温度を制御する。特定の実施態様において、前記熱センサは、前記抑制電極の上に配置される。他の実施態様において、前記熱センサは、前記抑制電極と、直接、接触しない。
【０００９】
別の実施態様により、イオンビームの均一性を制御するための装置を開示する。該装置は、イオン源チャンバーを画定しイオンビームがそこを通って引出される引出しアパーチャを有する複数のチャンバー壁を有するイオン源と、前記イオン源チャンバーの外側に配置される抑制電極であって、抑制アパーチャと、前記抑制アパーチャの近くに配置される光学エッジと、前記抑制アパーチャから最も遠くに配置される遠位エッジと、を有する、抑制電極と、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱するヒーターと、前記ヒーターに電力を供給するヒーター電源と、前記抑制電極から下流に配置されるビーム均一性プロファイラと、前記ヒーター電源と通信するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱することにより、前記イオンビームの均一性を制御するために、前記ビーム均一性プロファイラからの情報を利用する。特定の実施態様において、前記ビーム均一性プロファイラは、前記イオンビームの電流又は電荷をＸ−Ｙの位置の関数として決定するように配置される、複数の電流又は電荷収集器を備える。
【００１０】
別の実施態様により、イオンビームの均一性を制御するための装置を開示する。該装置は、イオン源チャンバーの外側に配置される抑制電極であって、抑制アパーチャと、前記抑制アパーチャの近くに配置される光学エッジと、前記抑制アパーチャから最も遠くに配置される遠位エッジと、を有し、イオン源からのイオンは前記抑制アパーチャを通過する、抑制電極と、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱するヒーターと、前記ヒーターに電力を供給するヒーター電源と、を備える。特定の実施態様において、前記ヒーターは抵抗体を備える。他の実施態様において、前記ヒーターはＬＥＤ又は加熱ランプを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明のより良い理解のために、参照により本明細書に組み込まれる添付図面を参照する。
【００１２】
【図１】一実施形態による熱変形を制御するための装置を示す。
【図２Ａ】引き出し前の抑制電極を示す。
【図２Ｂ】引き出されたイオンビームにより打たれた後の抑制電極を示す。
【図３】別の実施形態による熱変形を制御するための装置を示す。
【図４】第３の実施形態による熱変形を制御するための装置を示す。
【図５】第４の実施形態による熱変形を制御するための装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、抑制電極２００の熱変形を制御するために用いることができる装置の第１の実施形態を示す。本実施形態において、ＲＦイオン源１００が例示される。ＲＦイオン源１００は、イオン源チャンバー１１０を画定する複数のチャンバー壁１１１を備える。ＲＦアンテナ１２０をイオン源チャンバー１１０内部に配置することができる。ＲＦアンテナ１２０は、銅などの導電材料を備えることができる。ＲＦアンテナ１２０は、石英などの誘電材料から作ることができる中空管１２５の中に入れることができる。ＲＦ電源１３０は、ＲＦアンテナ１２０と電気通信する。ＲＦ電源１３０はＲＦアンテナ１２０へＲＦ電圧を供給することができる。ＲＦ電源１３０により供給される電力は０．５kWと６０kWとの間にすることができ、５MHzと１５MHzとの間などの任意の適切な周波数にすることができる。さらに、ＲＦ電源１３０により供給される電力はパルスを発することができる。
【００１４】
図は、イオン源チャンバー１１０内部の中空管１２５の中に入れられたＲＦアンテナ１２０を示すが、他の実施形態も可能である。例えば、チャンバー壁１１１の内の１つは誘電材料から作ることができ、ＲＦアンテナ１２０は、イオン源チャンバー１１０の外側で誘電壁の近くに配置することができる。さらに他の実施形態において、プラズマは、ベルナス（Bernas）イオン源又は傍熱型陰極（IHC）によるなどの異なる方法で発生する。プラズマを発生する方法は本開示により限定されない。
【００１５】
特定の実施形態において、チャンバー壁１１１は、導電にすることができ、金属を材料として作ることができる。特定の実施形態において、これらのチャンバー壁１１１は電気的にバイアスをかけることができる。特定の実施形態において、チャンバー壁１１１は接地することができる。他の実施形態において、チャンバー壁１１１は、バイアス電源１４０により、ある電圧でバイアスをかけることができる。特定の実施形態において、バイアス電圧は一定の（ＤＣ）電圧にすることができる。他の実施形態において、バイアス電圧はパルスを発することができる。チャンバー壁１１１に印加するバイアス電圧は、イオン源チャンバー１１０内部のプラズマの電位を確立する。プラズマの電位と抑制電極２００の電位との間の差異は、引出されたイオンが有するエネルギーを決定することができる。
【００１６】
引出し電極１１２といわれる１つのチャンバー壁は、引出しアパーチャ１１５を含む。引出しアパーチャ１１５は、イオン源チャンバー１１０で発生したイオンがそこを通って引き出され、ワークピース１０の方へ向けられる開口にすることができる。引出しアパーチャ１１５は任意の適切な形状にすることができる。特定の実施形態において、引出しアパーチャ１１５は、楕円形、又は、長さの第１の次元が高さの第２の次元よりはるかに大きい長方形にすることができる。特定の実施形態において、引出しアパーチャ１１５の長さは２メートル以上の大きさにすることができる。特定の実施形態において、引出し電極１１２のみが導電であり、バイアス電源１４０と電気通信することができる。残りのチャンバー壁１１１は、誘電材料から作ることができる。他の実施形態において、引出し電極１１２及びチャンバー壁１１１の全ては、導電にすることができる。バイアス電源１４０は、他の電圧も本発明の範囲内であるけれども、１kVと５kVとの間の電圧において、引出し電極１１２にバイアスをかけることができる。
【００１７】
引出しアパーチャ１１５の外側で近くに配置されるのは、抑制電極２００である。抑制電極２００は、その中に配置される抑制アパーチャ２０５を有する単一の導電コンポーネントにすることができる。あるいは、抑制電極２００は、２つのコンポーネントの間に抑制アパーチャ２０５を創生するように、相隔たる２つの導電コンポーネントを備えることができる。抑制電極２００は、チタンなどの金属にすることができる。抑制電極２００は、抑制電源２２０を用いて、電気的にバイアスをかけることができる。抑制電極２００は、引出し電極１１２よりもっと負になるように、バイアスをかけることができる。特定の実施形態において、抑制電極２００は、−３kVと−１５kVとの間の電圧においてなどの抑制電源２２０により、負にバイアスをかけることができる。
【００１８】
抑制電極２００に近接して配置されるのは、接地電極２１０にすることができる。抑制電極２００のように、接地電極２１０は、その中に配置される接地アパーチャ２１５を有する単一の導電コンポーネントにすることができ、又は、２つのコンポーネントの間に接地アパーチャ２１５を創生するように、相隔たる２つのコンポーネントを備えることができる。接地電極２１０は、接地に電気的に接続することができる。もちろん、他の実施形態において、接地電極２１０は別個の電源を用いてバイアスをかけることができる。引出しアパーチャ１１５、抑制アパーチャ２０５及び接地アパーチャ２１５は、全て、整列している。
【００１９】
ワークピース１０は接地電極２１０から下流に位置付けられる。特定の実施形態において、ワークピース１０は、図１．３、４及び５に示すように、接地電極２１０の直後に位置付けられる。質量分析器、コリメータ磁石、加速及び減速ステージなどの追加のコンポーネントは、接地電極２１０とワークピース１０との間に配置することができる。
【００２０】
動作において、ガス貯蔵容器１５０からの供給ガスは、ガス注入口１５１を通って、イオン源チャンバー１１０へ導入される。ＲＦアンテナ１２０はＲＦ電源１３０によりエネルギーを与えられる。このエネルギーは供給ガスを励起し、プラズマの創生を引き起こす。そのプラズマのイオンは、通常は、正に帯電している。抑制電極２００は、引出し電極１１２より、もっと負にバイアスをかけられるため、イオンは、イオンビーム１の形状で引出しアパーチャ１１５を通って出る。イオンビーム１は、引出しアパーチャ１１５、抑制アパーチャ２０５及び接地アパーチャ２１５を通過し、ワークピース１０の方へ進む。
【００２１】
抑制アパーチャ２０５の近くに配置された高さの次元の抑制電極２００の部分は、光学エッジということができる。抑制アパーチャ２０５から最も遠くの高さの次元の抑制電極２００の部分は、遠位エッジということができる。
【００２２】
引出しアパーチャ１１５を通って引出されるイオンビーム１からのイオンは、通常は、光学エッジの近くの抑制電極２００を打つことができる。抑制電極２００の光学エッジは、イオンの照射により、熱くなるので、抑制電極２００の長さは増大し得る。この長さの増大は、抑制電極２００を創生するために用いた材料の熱膨張係数に基づいて決定することができる。しかしながら、長さの増大は、抑制電極２００の全体にわたって、等しくなることはできない。例えば、抑制電極２００を作るために用いた材料の熱伝導抵抗により、直接、イオンに当たっていない抑制電極２００の遠位エッジは、抑制電極２００の光学エッジほど熱くなくなることはできない。これにより、抑制電極２００の光学エッジに、遠位エッジよりもっと膨張させ、抑制電極２００が、ゆがみ、又は、変形することを引き起こす。
【００２３】
図２Ａは２つのコンポーネント２０１ａ、２０１ｂから成る抑制電極２００を示す。２つのコンポーネント２０１ａ、２０１ｂの間の間隙は抑制アパーチャ２０５を画定する。イオンビーム１が引出される前に、これらの２つのコンポーネント２０１ａ、２０１ｂは変形されず、２つのコンポーネント２０１ａ、２０１ｂの光学エッジ２０２ａ、２０２ｂはそれぞれ、互いに平行である。
【００２４】
イオンビーム１が引出されるときに、イオンはコンポーネント２０１ａ、２０１ｂの光学エッジ２０２ａ、２０２ｂを打ち、これにより、これらの光学エッジが膨張することを引き起こす。しかしながら、上記のように、コンポーネント２０１ａ、２０１ｂの遠位エッジ２０３ａ、２０３ｂは、温度の差異により、同じ程度に膨張することはできない。その結果、抑制電極２００は、図２Ｂに示すように、変形される。この変形は、例示の目的のために、誇張している。この図において、光学エッジ２０２ａ、２０２ｂは膨張し、各コンポーネント２０１ａ、２０１ｂがゆがむことを引き起こす。特定の実施形態において、各光学エッジ２０２ａ、２０２ｂの長さの次元の中央部分は、他の光学エッジ２０２ａ、２０２ｂに向かってたわむ。これにより、抑制アパーチャ２０５の形状が不規則になることを引き起こし、抑制アパーチャ２０５が、長さの次元において、他の部分においてよりも中央部分において、より狭くなり得るようになる。したがって、イオンビーム１のビーム電流は、長さの関数として、不均一になり、これは問題になり得る。さらに、抑制電極２００の長さが増大するので、熱膨張により引き起こされる変形は悪化させられ得る。
【００２５】
この望ましくない変形を補償するために、抑制電極２００の遠位エッジを加熱するために、ヒーター３１０を用いることができる。
【００２６】
図１は、ヒーター３１０が抵抗体であり得る一実施形態を示す。これらの抵抗体は抑制電極２００の遠位エッジの上に配置される。これらの抵抗体はヒーター電源３００と連通することができる。抵抗体は１つのタイプのヒーター３１０であるが、本発明は本実施形態に限定されない。抑制電極２００の遠位エッジに熱を供給することができる任意の装置を利用することができる。
【００２７】
ヒーター電源３００はコントローラ３５０と通信することもできる。コントローラ３５０は、処理装置及び記憶素子を含むことができる。記憶素子は、半導体メモリ（例えば、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュRAM、DRAMなど）、磁気メモリ（例えば、ディスク・ドライブ）、又は、光メモリ（例えば、CDROM）などの任意の適切な持続性メモリ装置にすることができる。記憶素子は命令を含むために用いることができ、命令がコントローラ３５０の処理装置により実行されるとき、命令により、ヒーター３１０に、抑制電極２００の熱変形を制御させる。
【００２８】
特定の実施形態において、１つのヒーター３１０を抑制電極２００の上に配置する。他の実施形態において、複数のヒーター３１０を抑制電極２００の上に配置することができる。多数のヒーター３１０を利用する実施形態において、これらのヒーター３１０は、多数のヒーター電源の使用によるなどのコントローラ３５０により、独立に制御することができ、又は、共通に制御することができる。例えば、特定の実施形態において、長さの次元において、抑制電極２００の中心に近く位置付けられたヒーター３１０は、外縁に近く配置されたヒーター３１０よりも、より大きい程度に加熱することができる。
【００２９】
コントローラ３５０は、ヒーター３１０を制御するために、様々な技術を利用することができる。第１の実施形態において、抑制電極２００の温度を、時間の関数としてマッピングする実験データを収集する。例えば、光学エッジの温度を時間の関数として記載する表を創生するために、そのデータを用いることができる。あるいは、光学エッジと遠位エッジとの間の温度の差異を時間の関数として記載する表を創生するために、そのデータを用いることができる。特定の実施形態において、ヒーター３１０へ供給するための電力量を時間の関数として画定する表を創生するために、そのデータを用いることができる。この情報は、次いで、コントローラ３５０の記憶素子に格納することができる。本実施形態において、コントローラ３５０は、ヒーター３１０へ加えられる電力を制御するために、命令をヒーター電源３００へ供給する。コントローラ３５０からヒーター電源３００への命令は、時間の関数として変わり得る。したがって、本実施形態は、抑制電極２００の熱変形を制御するために、オープンループ制御を利用する。
【００３０】
別の実施形態において、熱センサ３２０を抑制電極２００の上又は近くに配置することができる。特定の実施形態において、熱センサ３２０は、光学エッジ及び遠位エッジの両方の近くに、配置される。他の実施形態において、熱センサ３２０は、これらの２つのエッジの内の１つの近くにのみ配置される。これらの熱センサ３２０は、熱電対、抵抗温度検出器（RTD）又は他のタイプの熱センサにすることができる。
【００３１】
図３に示す別の実施形態において、熱センサ３２０は抑制電極２００の上に配置しなくすることができる。例えば、熱センサ３２０は赤外線カメラにすることができ、赤外線カメラは、抑制電極２００の温度を遠隔に測定することができるような位置に配置することができる。赤外線カメラは、任意のこれらの実施形態において、RTD又は熱電対と互いに交換可能で用いることができる。
【００３２】
これらの実施形態の全てにおいて、熱センサ３２０は、コントローラ３５０が、抑制電極２００の実際の温度についての情報を得るように、コントローラ３５０と通信することができる。いくつかの実施形態において、コントローラ３５０は、ヒーター３１０へ供給すべき電力を決定するために、光学エッジの温度と遠位エッジの温度との間の差異を利用する。他の実施形態において、コントローラ３５０は、ヒーター３１０へ供給すべき電力を決定するために、光学エッジ及び遠位エッジの実際の温度を用いる。特定の実施形態において、コントローラ３５０は、ヒーター３１０へ供給するための電力を決定するために、光学エッジ及び遠位エッジの内の１つ用の実際の温度データを用いる。
【００３３】
コントローラ３５０は、次いで、ヒーター３１０へ加えるべき電力を決定するために、この実際の温度のデータを用いる。コントローラ３５０は、抑制電極２００の温度の連続モニタリングに基づいて、命令をヒーター電源３００へ連続して供給することができる。他の実施形態において、コントローラ３５０は、ヒーター電源３００への命令を、１分ごとに１回、又は、任意の他の適切な間隔などの周期的に、更新する。さらに、特定の実施形態において、抑制電極２００は、一定の分数が過ぎたら定常状態に達することができ、コントローラ３５０からの更新は、それが生じた後は、もはや提供することができない。
【００３４】
図４は、ヒーター３１０が抑制電極２００の上に配置されない別の実施形態を示す。例えば、ヒーター３１０は、ＬＥＤ又は加熱ランプにすることができる。本実施形態において、ヒーター３１０からの熱が抑制電極２００の遠位エッジを標的にして届くように、ヒーター３１０は抑制電極２００の近くに配置される。コントローラ３５０は、ＬＥＤ又は加熱ランプに供給すべき電力レベルを供給するために、ヒーター電源３００と通信することができる。これらのＬＥＤ又は加熱ランプは、任意のこれらの実施形態において、抵抗体の代わりに、用いることができる。例えば、これらのＬＥＤ又は加熱ランプは、オープンループ構成で用いることができる。あるいは、図４に示すように、これらのＬＥＤ又は加熱ランプは、抑制電極２００の上に配置された熱センサ３２０と共に用いることができる。さらに、これらのＬＥＤ又は加熱ランプは、図３に示すものなどの抑制電極２００の上に配置されない熱センサと共に用いることができる。したがって、ＬＥＤ又は加熱ランプは、図１及び３に示す抵抗体と互いに交換可能で用いることができる。
【００３５】
したがって、図１、３及び４は、抑制電極２００に直接、接触することができる、又は、抑制電極２００に近接して配置することができる、熱センサ３２０を用いて、抑制電極２００の１つ以上のエッジの温度を測定する、実施形態を示す。これらの熱センサ３２０からの情報は、次いで、ヒーター３１０に加えるための電力量を決定するために、コントローラ３５０により用いられる。熱センサ３２０のように、ヒーター３１０は、抑制電極２００に直接、接触することができる、又は、抑制電極２００に近接して配置することができる。したがって、熱センサ３２０、コントローラ３５０、ヒーター電源３００及びヒーター３１０は、抑制電極２００の熱変形を制御するために用いることができる閉じた制御ループを形成する。
【００３６】
これらの図の実施形態は、抑制電極２００の１つ以上のエッジの測定した温度に基づいて、抑制電極２００の閉じたループ制御を示す。しかしながら、閉じたループ制御は他の方法で同様に達成することができる。
【００３７】
図５は別の実施形態を示す。本実施形態において、熱センサ３２０は用いない。むしろ、コントローラ３５０は、ヒーター３１０を制御するために、イオンビーム１の均一性に関する情報を用いる。例えば、複数の電流又は電荷収集器３６１を備えることができるビーム均一性プロファイラ３６０を、ワークピース１０が、通常、設けられるステーションの近くに配置することができる。特定の実施形態において、ビーム均一性プロファイラは、イオンビーム１の全体の長さにわたって伸びることができる。他の実施形態において、電流又は電荷収集器３６１は、イオンビーム１の長さにわたってスキャンすることができる。
【００３８】
ある時間帯に、イオンビーム１がビーム均一性プロファイラ３６０に当たるように、ワークピース１０を除去することができる。電流又は電荷は、イオンビームのＸ−Ｙの位置の関数として収集することができる。したがって、抑制電極２００の熱変形がない場合、電流又は電荷は、イオンビーム１の長さ及び高さにわたって均一であり得る。しかしながら、抑制電極２００が変形になるにつれて、電流又は電荷は均一でなくなり得る。例えば、図２Ｂに示す抑制電極２００の使用により、イオンビーム１の両端において、より大きい電流又は電荷となり得て、イオンビーム１の中心において、低減した電流又は電荷となり得る。
【００３９】
ビーム均一性プロファイラ３６０により収集される電流又は電荷の情報は、ヒーター３１０に加えるべき電力量を決定するために、コントローラ３５０により用いることができる。したがって、図５は、ビーム均一性プロファイラ３６０、コントローラ３５０、ヒーター電源３００及びヒーター３１０で構成される閉じた制御ループを用いる。本実施形態において、熱変形は、抑制電極２００から下流のイオンビーム１を観察することにより、モニターされる。したがって、本実施形態は、図１、３及び４で行ったように、抑制電極２００の光学エッジ及び遠位エッジの温度を等しくすることを試みるよりもむしろ、イオンビーム１をモニターする。
【００４０】
ビーム均一性プロファイラ３６０を利用するために、ワークピース１０を装置から除去する。したがって、イオンビーム１の均一性を測定しているとき、ワークピース１０を処理することはできず、効率性及びスループットの低減をもたらす。したがって、本実施形態において、ビーム均一性プロファイラ３６０は、規則的な間隔でなどの小出しに利用することができるだけである。例えば、ビーム均一性プロファイラ３６０は、Ｎ個のワークピース１０を処理した後に利用することができる。別の実施形態において、ビーム均一性プロファイラ３６０は、一定の時間間隔で利用することができる。このように、熱変形は、スループットの低減を最小にしながら、制御することができる。
【００４１】
本装置は、多くの優位性を有する。第１に、１つの実験において、抑制電極２００の光学エッジの偏差を測定することにより決定された、熱変形の量を８５％を超えて低減した。熱変形のこの低減により、イオンビームの均一性を向上する。したがって、抑制電極２００の加熱により、イオンビームの均一性を制御するための別のチューニング機構となる。
【００４２】
コントローラ３５０への入力を供給する手段としてのビーム均一性プロファイラ３６０の使用により、他の優位性を有することができる。例えば、特定の実施形態において、引出しアパーチャ１１５から引出されるイオンビーム１は、長さの次元において、均一であることはできない。例えば、ビーム電流は、イオンビーム１の中心において、より大きくなり得る。したがって、本実施形態において、イオンビーム１の中心におけるビーム電流を低減するために、一定量の熱変形を有することは有益であり得る。したがって、ヒーター３１０及びコントローラ３５０と共にビーム均一性プロファイラ３６０は、装置の他のコンポーネントにより引き起こされるイオンビーム１の不均一性を補償するために、また、用いることができる。この技術は、抑制電極２００から下流で導かれる不均一性を補償するために、また、用いることができる。特定の実施形態において、抑制電極２００の熱変形に対して、より細かい制御を発揮するために、複数の独立に制御されたヒーター３１０を利用することができる。
【００４３】
本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したけれども、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本発明は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装し得ることを認識するであろう。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈しなければならない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月9日(2019.10.9)
【手続補正２】
【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】
イオンビームの均一性を向上するための装置を開示する。該装置は、抑制アパーチャから最も遠くに配置される抑制電極のエッジを加熱するヒーターを含む。動作において、前記抑制アパーチャに最も近い前記抑制電極の前記エッジは前記イオンビームにより加熱され得る。この熱により、前記抑制電極が変形されることを引き起こし、前記イオンビームの前記均一性に影響を与える。前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱することにより、前記抑制電極の前記熱変形を制御することができる。他の実施態様において、前記抑制電極の前記遠位エッジを加熱し、もっと均一なイオンビームを創生する。前記抑制電極から下流の前記イオンビームの前記均一性をビーム均一性プロファイラの使用によるなどのモニタリングにより、コントローラは、前記遠位エッジに加えられる熱を調整することができ、所望のイオンビームの均一性を達成する。
【手続補正３】
【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】
図２Ａは２つのコンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）から成る抑制電極２００を示す。２つのコンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）の間の間隙は抑制アパーチャ２０５を画定する。イオンビーム１が引出される前に、これらの２つのコンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）は変形されず、２つのコンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）の光学エッジ（光学エッジ２０２ａ、光学エッジ２０２ｂ）はそれぞれ、互いに平行である。
【手続補正４】
【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】
イオンビーム１が引出されるときに、イオンはコンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）の光学エッジ（光学エッジ２０２ａ、光学エッジ２０２ｂ）を打ち、これにより、これらの光学エッジが膨張することを引き起こす。しかしながら、上記のように、コンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）の遠位エッジ２０３ａ、２０３ｂは、温度の差異により、同じ程度に膨張することはできない。その結果、抑制電極２００は、図２Ｂに示すように、変形される。この変形は、例示の目的のために、誇張している。この図において、光学エッジ（光学エッジ２０２ａ、光学エッジ２０２ｂ）は膨張し、各コンポーネント（コンポーネント２０１ａ、コンポーネント２０１ｂ）がゆがむことを引き起こす。特定の実施形態において、各光学エッジ（光学エッジ２０２ａ、光学エッジ２０２ｂ）の長さの次元の中央部分は、他の光学エッジ（光学エッジ２０２ａ、光学エッジ２０２ｂ）に向かってたわむ。これにより、抑制アパーチャ２０５の形状が不規則になることを引き起こし、抑制アパーチャ２０５が、長さの次元において、他の部分においてよりも中央部分において、より狭くなり得るようになる。したがって、イオンビーム１のビーム電流は、長さの関数として、不均一になり、これは問題になり得る。さらに、抑制電極２００の長さが増大するので、熱膨張により引き起こされる変形は悪化させられ得る。
【国際調査報告】
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