特許 6607851 イオン注入装置におけるデュアルモード動作用のシステム、及びイオン注入装置を動作させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6607851

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】イオン注入装置におけるデュアルモード動作用のシステム、及びイオン注入装置を動作させる方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20191111BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20191111BHJP

   H01J 37/08 20060101ALI20191111BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/317 Z

   H01J37/09 A

   H01J37/317 A

   H01J37/317 C

   H01J37/08

   H01L21/265 603A

   H01L21/265 603Z

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-524596(P2016-524596)

(86)(22)【出願日】2014年10月15日

(65)【公表番号】特表2016-541091(P2016-541091A)

(43)【公表日】2016年12月28日

(86)【国際出願番号】US2014060687

(87)【国際公開番号】WO2015061101

(87)【国際公開日】20150430

【審査請求日】2017年6月27日

(31)【優先権主張番号】61/894,060

(32)【優先日】2013年10月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/163,814

(32)【優先日】2014年1月24日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500239188

【氏名又は名称】ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(74)【代理人】

【識別番号】100174931

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 拓郎

(72)【発明者】

【氏名】ケネス エイチ パーサー

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー キャンベル

(72)【発明者】

【氏名】フランク シンクレア

(72)【発明者】

【氏名】ロバート シー リンドバーグ

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ シー オルソン

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２０８８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４０５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２５４３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５７６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１０７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９３３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６０３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１６８９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００５６１１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００３２７２６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

Ｈ０１Ｊ ３７／０９

Ｈ０１Ｊ ３７／０８

Ｈ０１Ｊ ２７／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオン注入装置におけるデュアルモード動作用のシステムであって、
イオンビームのビーム幅を、当該イオンビームの第１の局所的伝搬方向に直交する第１方向に調整するための可動のビームブロッカーと、
第１状態時に前記イオンビームを当該イオンビームの第２の局所的伝搬方向に直交する第２方向に走査し、第２状態において前記イオンビームを乱さずに透過させるスキャナと、
前記イオンビームの幅を調整し、該調整に合わせて前記スキャナの状態を前記第１状態と前記第２状態との間で変更するための一組の信号を、前記可動のビームブロッカー及び前記スキャナに送信するモード選択器と、
質量分析磁石とを備え、
前記可動のビームブロッカーが前記質量分析磁石内に配置され、
前記モード選択器が、
前記可動のビームブロッカー上に入射するリボンビームの部分を遮断して、前記リボンビームの一部分がスポットビームとして透過するように設定された第１開口幅を有するための第１信号を、前記可動のビームブロッカーに送信し、
前記可動のビームブロッカーが前記第１開口幅を有する際に、前記スポットビームを走査するための第２信号を前記スキャナに送信する
ように構成されているシステム。

【請求項2】

前記可動のビームブロッカーが第１位置と第２位置との間を移動するように構成され、前記第１位置において、前記イオンビームが、当該イオンビームの第１ビーム幅に対する第１ビーム高の比率によって定義される第１アスペクト比を有するリボンビームを形成し、前記第２位置において、前記イオンビームが、当該イオンビームの第２ビーム幅に対する第２ビーム高の比率によって定義される第２アスペクト比を有するスポットビームを形成し、前記第１アスペクト比が第２アスペクト比よりも小さい、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記イオンビームを発生するためのイオン源をさらに備え、前記可動のビームブロッカーが前記イオン源のアークチャンバ内に配置されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記イオンビームを発生するためのイオン源をさらに備え、前記可動のビームブロッカーが前記イオン源のアークチャンバの外側に配置されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記モード選択器が、
リボンビームを遮断することなしに透過させるように設定された第２開口幅を有するための第３信号を、前記可動のビームブロッカーに送信し、
前記可動のビームブロッカーが前記第２開口幅を有する際に、前記スキャナを前記第２状態に維持するための第４信号を前記スキャナに送信するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

イオン注入装置を動作させる方法であって、
前記イオン注入装置の動作のモードを変更するための入力を受信するステップと、
前記イオン注入装置の質量分析磁石内に配置された可動のビームブロッカーに第１信号を送信して、イオンビームを透過させる開口幅を調整するステップと、
前記第１信号に合わせた第２信号をスキャナに送信して、前記スキャナの状態を第１状態と第２状態との間で変更するステップとを含み、前記第１状態において、前記スキャナは前記イオンビームを走査するように構成され、前記第２状態において、前記スキャナは前記イオンビームを乱さずに透過させるように構成され、
前記第１信号は、前記開口幅を、前記可動のビームブロッカー上に入射するリボンビームの部分を遮断するように設定された第１開口幅まで減少させるための、前記可動のビームブロッカーに対する信号であり、前記リボンビームの一部分がスポットビームとして透過し、前記第２信号は、前記可動のビームブロッカーが前記第１開口幅を有する際に、前記スキャナを前記第１状態に維持するための信号である方法。

【請求項7】

前記第１信号は、前記開口幅を、リボンビームを遮断することなしに透過させるように設定された第２開口幅まで増加させるための、前記可動のビームブロッカーに対する信号であり、前記第２信号は、前記可動のビームブロッカーが前記第２開口幅を有する際に、前記スキャナを第２状態に維持するための信号である、請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、米国特許仮出願第６１／８９４０６０号、２０１３年１０月２２日出願に基づいて優先権を主張する。

【0002】

本発明の好適例は、イオン注入装置、特にリボンビーム式イオン注入システムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

今日、イオン注入装置は、特定用途の集合に応じて注入を最適化するように構成されることが多い。現在の用途では、例えば、一部のビームライン式イオン注入装置は高電流リボンビームを発生するように構成され、こうしたリボンビームでは、基板に当たるビームの断面が、ビーム高よりもずっと大きいビーム幅によって規定される。一部の構成では、ビーム幅が基板平面における基板のサイズよりも少し大きく、例えば２００、３００、または４００mmであるのに対し、ビーム高は１０mm、２０mm、または３０mmである。基板をリボンビームに対してビームの高さ方向に走査することによって、イオンビームによって基板全体に注入することができる。高電流リボンビーム式イオン注入装置の種々の構成要素は、動作をリボンビーム向けに合わせるように設定され、イオン源、走査構成要素、フォーカシング（焦点合わせ）構成要素、及びコリメーション構成要素を含む。このようにして、基板の高電流イオン注入を、リボンビーム式イオン注入装置を用いて最適化することができる。

【0004】

他のイオン注入用途向けには、スポットビーム形イオンビームを用いることが好ましいことがあり、スポットビーム形イオンビームでは、ビーム高とビーム幅とがより均等である。多数の用途では、スポットビームのビーム高がビーム幅と同じサイズであるかビーム幅よりも幾分大きく、２０〜３０mmのオーダーにすることができる。スポットビーム式イオン注入装置によって提供される１つの利点は、スポットビームによって提供されるドーズ量均一性のより良好な制御である。スポットビームのイオン注入用途では、スポットビームを第１方向に沿って走査して、基板の寸法を注入中の方向にカバーする。同時に、基板をスポットビームの走査方向に直交する方向に走査することができる。局所的なイオンドーズ濃度は、スポットビーム走査の方向に沿ったイオンビームの速度を調整することによって修正することができる。このことは、コンピュータ制御下で、スポットビーム走査を慎重に制御してイオンドーズ量均一性を最適化することを可能にする方法で遂行することができる。こうしたスポットビーム式イオン注入は、リボンビーム式イオン注入に比べると、基板に対するそれほど高いイオンのドーズ（線量）率を発生しないことが多い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、リボンビーム式イオン注入装置は、高ドーズ量の注入のような特定のイオン注入ステップまたは特定の基板向けに用いられるのに対し、スポットビーム式イオン注入装置は、より良好なドーズ量制御を必要とする他のイオン注入ステップ向けに用いられるのが一般的な慣行である。これら及び他の考察に対して、本発明の改良が必要とされてきた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本概要は、概念の選択を簡略化した形式で紹介するために提供し、これらの概念は、以下の詳細な説明でさらに説明する。本概要は、特許請求の範囲に記載した主題の主要な特徴または本質的特徴を識別することも意図しておらず、特許請求の範囲に記載した主題を特定することの手助けも意図していない。

【0007】

１つの好適例では、イオン注入装置におけるデュアル（二重）モード動作用のシステムが、イオンビームのビーム幅を当該イオンビームの第１の局所的伝搬方向に直交する第１方向に調整するための可動のビームブロッカー（ビーム遮断装置）を含むことができる。このシステムは、第１状態時にイオンビームを当該イオンビームの第２の局所的伝搬方向に直交する第２方向に走査し、第２状態においてイオンビームを乱さずに透過させるスキャナ（走査装置）、及びイオンビームの幅を調整し、この調整に合わせてスキャナの状態を第１状態と第２状態との間で変更するための一組の信号を、可動のビームブロッカー及びスキャナに送信するモード選択器（モードセレクタ）を、さらに含むことができる。

【0008】

他の好適例では、イオン注入装置を動作させる方法が、イオン注入装置の動作のモードを変更するための入力を受信するステップと、第１信号を可動のビームブロッカーに送信してイオンビームを透過させる開口幅を調整するステップと、第１信号に合わせた第２信号をスキャナに送信して、第１状態と第２状態との間で状態を変更するステップとを含み、第１状態では、スキャナがイオンビームを走査するように構成され、第２状態では、スキャナがイオンビームを乱さずに透過させるように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態によるデュアルモードイオン注入装置をブロック形式で示す上面図である。

【図2】他の実施形態によるデュアルモードイオン注入装置の平面図である。

【図3】デュアルモードイオン注入装置の他の実施形態を示す図であり、可動のビームブロッカーがイオン源に配置されている。

【図4】図４Ａ及び４Ｂは、本発明の他の実施形態による他のイオン注入装置のデュアルモード動作の幾何学的構成の詳細を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を、添付した図面を参照しながらより完全に説明し、これらの図面にはいくつかの実施形態を示す。しかし、本発明の主題は多数の異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈するべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底した完全なものとなるように、そして主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供する。図面では、全体を通して、同様の番号は同様の要素を参照する。

【0011】

本明細書に記載した実施形態は、デュアルモードのイオン注入を実行するための新規な構成要素、及び本明細書において「イオン注入装置」と称する新規なイオン注入システムを提供する。本明細書に開示する構成要素は、イオン注入装置がリボンビーム注入モードからスポットビーム注入モードへ可逆的に切り換わる能力を手助けする。図１に、本発明の実施形態によるデュアルモードイオン注入装置１００の上面図をブロック形式で示す。デュアルモードイオン注入装置１００は、イオンを発生するために使用されるイオン源１０２、質量分析磁石１０４、真空チャンバ１０６、スキャナ１０８、コリメータ１１０、及び基板ステージ１１２を含む。デュアルモードイオン注入装置１００は、イオンビーム１２０を発生してイオンビーム１２０を基板１１４に送り届けるように構成されている。簡単のため、イオンビーム１２０は、単に当該イオンビームの中心光線の軌跡として示す。種々の実施形態では、イオン源１０２は傍熱陰極（ＩＨＣ：indirectly heated cathode）イオン源、ＲＦイオン源、マイクロ波イオン源、または他のイオン源とすることができる。質量分析磁石１０４は、従来の質量分析磁石のように、イオン源１０２から抽出されたイオンの軌跡を変化させることができる。真空チャンバ１０６は質量分離スリット（図１には図示せず）を含むことができ、この質量分離スリットは従来の質量分離スリットのように機能して、不所望な質量のイオンを選別して除外することができる。種々の実施形態では、スキャナ１０８は静電スキャナまたは磁気スキャナとすることができ、複数の構成要素または段を含むことができる。コリメータ１１０は、少なくとも、基板１１４に導かれるコリメートされたイオンビームを発生するように機能する磁気コリメータとすることができる。デュアルモードイオン注入装置１００は、開口、ディザリング構成要素、加速／減速構成要素を含めた他のビームライン構成要素を含むことができ、これらの各々の動作は周知である。明瞭にするため、本明細書ではこうした構成要素のさらなる説明を省略する。

【0012】

図１にさらに例示するように、デュアルモードイオン注入装置１００はモード選択器１１６を含み、その機能は、デュアルモードイオン注入装置１００を動作させるためのイオン注入モードを選択することである。モード選択器１１６の動作のさらなる詳細は、以降の図面に関して開示する。しかし、簡単に言えば、モード選択器１１６は、所望の注入モードを生成するための信号をイオン注入装置の種々の構成要素に送信することができ、この注入モードはスポットビームモードまたはリボンビームモードとすることができる。モード選択器１１６は、スイッチ、回路、電源、コンピュータプログラムまたはルーチン、ユーザインタフェース、等のような１つ以上のハードウェア要素及びソフトウェア要素を備えることができる。一部の実施形態では、モード選択器は、ユーザがデュアルモードイオン注入装置１００と対話して、機械式スイッチ、キーパッド、電子ディスプレイ、マウス、または他の指示装置のようなユーザインタフェースを介して、注入モードを変更するための他のユーザ介入を必要としない方法で、注入モード間で切り換えることを可能にする。従って、デュアルモードイオン注入装置１００のオペレータ（操作員）は、デュアルモードイオン注入装置１００の他のパラメータを設定するために使用する制御パネルまたは装置上に配置することができる操作構成要素によって注入モードを変更することができる。

【0013】

以降の説明の都合上、本発明の実施形態の動作を説明するために、図１に示すものとは異なる座標系を用いる。イオン源１０２では、その成分をＹ、ＸI、及びＺIのようにラベル付けした第１のデカルト座標系を用いるのに対し、質量分析磁石では、その成分をＹ、Ｘm、及びＺmのようにラベル付けした第２のデカルト座標系を用いる。スキャナ１０８では、その成分をＹ、Ｘsc、及びＺscのようにラベル付けした第３のデカルト座標系を用いる。基板１１４では、その成分をＹ、Ｘs、及びＺsのようにラベル付けした第４のデカルト座標系を用いる。各座標系では、Ｙ軸は同じ絶対方向を有する。異なる座標系の「Ｚ軸」は、いずれの場合も、特定点におけるイオンビームの中心光線軌跡に沿っている。従って、ＺI軸の絶対方向はＺm、Ｚsc及びＺs軸の絶対方向とは異なり、これらを集合的にＺ軸と称し、あるいは非具体的にＺ軸と称して、Ｚ軸のいずれかを表す。従って、Ｚ軸は、デュアルモードイオン注入装置１００内のあらゆる点における局所的伝搬方向に平行な方向を表す。同様に、ＸIはＸm、Ｘsc及びＸsとは異なり、これらを集合的に「Ｘ軸」と称し、あるいは非具体的にＸ軸と称して、Ｘ軸のいずれかを表す。

【0014】

デュアルモードイオン注入装置１００は、リボンモードでもスポットビームモードでも動作することができるので、デュアルモードイオン注入装置１００は、一組の基板、あるいは基板の異なる組が異なる注入モードを必要とし得る際に、基板を処理するための利便性及び処理の柔軟性を提供する。このことは、リボンビーム式イオン注入またはスポットビーム式イオン注入によって処理される基板を、リボンビーム式注入またはスポットビーム式注入専用のそれぞれのイオン注入装置に仕向ける必要性を回避する。

【0015】

図２に、他の実施形態によるデュアルモードイオン注入装置２００の平面図を示す。デュアルモードイオン注入装置２００は、デュアルモードイオン注入装置１００に関して以上で説明したビームライン構成要素を含む。図２に例示するように、デュアルモードイオン注入装置２００は可動のビームブロッカー２０２を含み、その機能は、可動のビームブロッカー２０２の下流に生成されるイオンビームの種類を、リボンビームとスポットビームとの間で調整することである。種々の実施形態では、可動のビームブロッカーをビームラインの異なる領域内に配置することができる。しかし、図２の実施形態では、可動のビームブロッカーが質量分析磁石１０４内に配置されている。可動のビームブロッカー２０２は、イオンビーム２０４のイオンが可動のビームブロッカー２０２に当たる際に、これらのイオンを遮断する材料を含有する。種々の実施形態では、可動のビームブロッカー２０２は単一部品にすることができ、あるいは複数部品にすることができる。可動のビームブロッカー２０２は、２つの別個のフィンガーを含むことができ、あるいは別個の複数部分を含むことができ、これらが一緒になって開口または窓を規定し、可動のビームブロッカー２０２が移動する際にそのサイズを変化させることができる。

【0016】

図２の例示では、可動のビームブロッカー２０２が別個の複数部分を含み、これらの部分は、図に示すＸm軸に平行な軸２０６に沿って可動である。可動のビームブロッカー２０２の異なる部分間に存在する開口の開口幅Ｗを増加または減少させるために、これらの異なる部分を互いに逆向きに移動させることができる。

【0017】

図２には具体的に示さないが、種々の実施形態では、イオン源１０２を、質量分析磁石１０４に入るリボンビームを発生するように構成することができる。種々の実施形態では、リボンビームが、スポットビームと比べて相対的に大きい、Ｘ軸に平行な方向に沿ったビーム幅を有することができる。このリボンビームは、スポットビームに比べて相対的に小さいアスペクト比を有することができ、このアスペクト比は、Ｘ軸に平行なイオンビーム幅に対するＹ軸に平行なイオンビーム高の比率によって定義される。リボンビームについては、このアスペクト比を三分の一（１／３）未満にすることができ、一部の実施形態では十分の一未満にすることができる。例えば、イオンがＺs軸に沿った軌跡を有して基板１１４に供給されるリボンビームは、基板１１４において、Ｘs軸に沿った約３００〜４００mmの幅及びＹ軸に沿った約２０mmの高さを有することができる。実施形態はこの関係に限定されない。

【0018】

リボンビームモードで動作するために、可動のビームブロッカー２０２を、その異なる部分間にリボンビームを受け入れる開口２０８の開口幅Ｗを確立するように設定することができる。一方、スポットモードで動作するために、可動のビームブロッカー２０２を、リボンビームモードよりも小さい開口幅Ｗに設定することができ、質量分析磁石１０４に入るリボンビームの少なくとも一部分が遮断される。種々の実施形態では、スポットビームが、比較的大きい、例えば１／２より大きい、一部の場合には１より大きいアスペクト比を有することができる。例えば、基板１１４に供給されるスポットビームは、Ｘs軸に沿った約２０mmの幅及びＹ軸に沿った約３０mmの高さを有することができる。実施形態はこの関係に限定されない。なお、上述したスポットビーム寸法は、スポットビームの瞬時の寸法に当てはまり、走査されるスポットビームの処理領域全体はリボンビームの処理領域全体と同一または同様にすることができる。

【0019】

一例では、デュアルモードイオン注入装置２００の動作モードを変更する際に、モード選択器１１６がアクチュエータ２１０に対する信号を発生することができ、アクチュエータ２１０は、モータ、及び駆動トレーンまたは他の機構を含むことができ、この駆動トレーンまたは他の機構は、選択器１１６からの信号に応答し、可動のビームブロッカー２０２を、現在の動作モード用の現在位置から他の動作モードを生成するための第２位置へ移動させるように構成されている。なお、一部の実施形態では、可動のビームブロッカー２０２のこうした移動が、可動ビームブロッカー２０２を通過するイオンビームの高さに影響を与えることなしに当該イオンビームの幅のみを変化させることができる。従って、一例では、幅１５０mm及び高さ３０mmを有するイオンビームが、可動のビームブロッカー２０２を第１位置に設定されている際に通過することができる。幅２０mm及び高さ３０mmを有するイオンビームは、可動のイオンビームブロッカーを第２位置に設定されている際に透過することができる。

【0020】

図２にさらに示すように、モード選択器１１６はスキャナ１０８に結合され、スキャナ１０８は可動のビームブロッカー２０２の下流に配置されている。スポットビームモードを確立するために、モード選択器１１６は可動のビームブロッカー２０２に信号を送信して、質量分析磁石１０４に入るリボンビームの一部分を遮断し、これにより、イオンビーム２０４を基板１１４に向かって伝搬するスポットビームとして規定することができる。同時に、モード選択器１１６は、作動状態のような第１状態にするための信号、即ち、スキャナ１０８の動作を起動するための信号を送信することができる。イオンビーム２０４がスポットビームとしてスキャナ２０８に入ると、スキャナ１０８は、イオンビーム２０４がコリメータ１１０に入る際にイオンビーム２０４がＸsc軸に沿って広がるように、このスポットビームを走査し、これにより、基板１１４上に処理領域を形成することができる走査スポットビームを形成することができ、この処理領域はリボンビームによって提供される処理領域と同様である。

【0021】

リボンビームモードを確立するために、モード選択器１１６は、開口２０８の開口幅Ｗがスポットビームモードにおける開口幅Ｗよりも大きくなるように、可動のビームブロッカー２０２に信号を送信することができる。一部の場合には、質量分析磁石１０４に入るリボンビーム全体を、このリボンビームのどこも遮断することなしに透過させるように開口幅Ｗを設定し、これにより、イオンビーム２０４を、あたかもビームブロッカー２０２が存在しないような形で基板１１４に伝搬することができるリボンビームとして規定することができる。同時に、モード選択器１１６は、センサ１０８を第２状態にするための信号を送信することができる。第２状態は、スキャナ１０８の動作が停止している停止状態とすることができる。イオンビーム２０４がビームライン中のスキャナ１０８が位置する部分に入ると、スキャナ１０８は作動していないので、リボンビームはスキャナ１０８を通って乱されずに基板１１４に伝搬することができる。

【0022】

なお、モード選択器１１６は、制御装置内のユーザインタフェースに入力される選択またはコマンド（命令語）によるようなユーザ入力に応答して、動作モードをリボンビームモードからスポットモードへ切り換えることができる。このようにして、ユーザまたはオペレータは、動作モードを変更するために、デュアルモードイオン注入装置２００における、手動での機械設備の調整、交換、または取り外しを何ら行う必要がない。

【0023】

デュアルモードイオン注入装置の他の実施形態では、可動のビームブロッカーをビームライン内の他の位置に配置することができる。図３に、デュアルモードイオン注入装置のこうした一実施形態を示し、この実施形態では、可動のビームブロッカー３０２をイオン源チャンバ１０２のアークチャンバのすぐ外側に配置することによって、可動のビームブロッカー３０２がイオン源チャンバ１０２に配置されている。例えば、可動のビームブロッカー３０２は、イオンビーム３０４を抽出するために使用される抽出システム（別個に図示せず）内に、例えば図３に示すようにアークチャンバの抽出プレートに近接して配置することができる。その代わりに、可動のビームブロッカー３０２は、イオン源１０２のアークチャンバの内部に配置することができる。いずれの変形例でも、可動のビームブロッカー３０２は、開口３０８の開口幅ＷをＸI軸に沿って調整するように構成されている。このようにして、イオンビーム３０４の幅を調整して、質量分析磁石上に入射するスポットビームまたはリボンビームのいずれかを生成することができる。

【0024】

図４Ａ及び４Ｂに、本発明の実施形態による他のデュアルモードイオン注入装置４００のデュアルモード動作の幾何学的構成を示す。デュアルモードイオン注入装置４００は、可動のビームブロッカー４０２が質量分析磁石４０８内に配置されている点で、デュアルモードイオン注入装置２００と同様に構成されている。可動のビームブロッカー４０２は、可動のビームブロッカー４０２によって規定される開口４０４の開口幅Ｗ（明瞭にするために図示しないが、図２参照）を、図２の可動のビームブロッカー２０２に関して上述した方法で調整するように構成されている。図４Ａに示すシナリオでは、可動のビームブロッカー４０２が、開口４０４の開口幅が比較的大きい「開放位置」に配置され、これによりイオンビーム４０６はリボンビームとして質量分析磁石４０８を通って障害なしに伝搬する。図４Ａのシナリオでは、従来のリボンビーム・アーキテクチャにおけるように、イオンを仮想点光源４０３から出て来るように見える軌跡の範囲にわたってイオン源１０２から抽出することができる。これらのイオンは質量分析磁石４０８を通って異なる軌跡を通るように偏向されて、質量分析磁石４０８内で最大幅に達して、真空チャンバ４１０内に焦点を結ぶように伝搬する。一部の実施形態では、可動のビームブロッカー４０２が質量分析磁石４０８の中心領域内に配置され、この中心領域ではイオンビーム４０６がＸm軸に沿った最大幅に達する。その後に、イオンビーム４０６は真空チャンバ４１０内に焦点を結んで質量分析スリット４１２の所で狭まる。次に、イオンビーム４０６は、停止状態であるスキャナ４１４を通って伝搬して、磁気コリメータ４１６に入る前に広がって基板（図示せず）に伝搬する。図４Ａのシナリオでは、イオン注入装置４００が、可動のビームブロッカー４０２及びスキャナ４１４の存在が、イオンビーム４０６に対して、影響があり得ても少しの影響しか与えない点で、従来のビームライン型のリボンビーム式イオン注入装置と同様に機能することは明らかである。従って、磁気コリメータ４１６は、図４Ａに示すように、質量分析スリット４１２に位置する発生源を規定する発散イオンビームをコリメートするように設定することができる。

【0025】

図４Ｂは、デュアルモードイオン注入装置４００がスポットビームモードで動作するシナリオを例示する。このシナリオでは、モード選択器１１６が、開口４０１の開口幅を低減するように可動のイオンビームブロッカー４０２を調整するための信号を送信することができる。このことは、イオンビーム４０６中の多数のイオンがビーム経路に沿ってさらに伝搬することを阻止し、これにより、イオンビーム４０６のＸm軸に沿ったビーム幅を低減して、質量分析磁石４０８を出るスポットビーム４２０を形成する。

【0026】

スポットビーム４２０は、その後に、質量分析スリット４１２及びスキャナ４１４を通って伝搬する。図４Ｂにさらに示すように、モード選択器１１６は、スキャナ４１４を起動するための信号を送信することができ、これにより、スポットビーム４２０はある範囲の角度にわたって偏向されて、磁気コリメータ４１６に入る前に広がる。このようにして、スポットビーム４２０は、基板１１４の全体をカバーするようにＸs軸に沿って走査される。

【0027】

要約すれば、本発明の実施形態は、リボンビームモードからスポットビームモードへ切り換えることができるデュアルモードイオン注入装置を提供する。このことは、リボンビームまたはスポットビームのいずれかを形成するように調整された可動のビームブロッカー、及びスポットビームが発生する際に作動するスキャナの使用により実現される。リボンビーム注入及びスポットビーム注入を共に同じツール内に内蔵させることによるフットプリント（占有面積）及びコストの節減に加えて、本発明の実施形態の利点は、高電流のイオンビーム注入及びスポットビーム注入を同じ基板チャンバ内で任意の順序で提供することができることにある。さらに、本発明の実施形態の可動のビームブロッカー及びスキャナを既存の高電流イオン注入装置に内蔵して、リボンビームツールにスポットビームの能力を追加することができる。

【0028】

本発明は、本明細書に記載した特定実施形態によって範囲を限定されるべきものではない。実際に、本発明の変形例の他の種々の実施形態は、本明細書に記載したものに加えて、以上の説明及び添付した図面より当業者にとって明らかである。従って、こうした他の実施形態及び変形例は、本発明の範囲内に入ることを意図している。さらに、本明細書では、本発明を特定環境における特定目的での特定の実現に関連して説明してきたが、本発明の有用性はこれらの実現に限定されず、本発明は、非常に多数の環境において非常に多数の目的で有益に実現することができることは、通常の当業者にとって明らかである。従って、以下に記載する特許請求の範囲は、本明細書に記載した本発明の幅及び精神全体を考慮して解釈するべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】