特許 7706039 イオントンネルを使用するエネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法

(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】

(24)【登録日】2025-07-03

(45)【発行日】2025-07-11

(54)【発明の名称】イオントンネルを使用するエネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20250704BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20250704BHJP

【ＦＩ】

H01J37/317 C

H01L21/265 Z

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023551239

(86)(22)【出願日】2022-02-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-05

(86)【国際出願番号】 EP2022054400

(87)【国際公開番号】W WO2022180037

(87)【国際公開日】2022-09-01

【審査請求日】2024-07-22

(31)【優先権主張番号】LU102559

(32)【優先日】2021-02-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】LU

(73)【特許権者】

【識別番号】523231510

【氏名又は名称】エムイー２－ファクトリー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】コンスタンティン・コサト

(72)【発明者】

【氏名】フロリアン・クリッペンドルフ

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】Constantin Csato et al.，Energy filter for tailoring depth profiles in semiconductor doping application，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms，2015年07月31日，Volume 365, Part A, Pages 182-186

【文献】C. Borschel et al.，Ion beam irradiation of nanostructures - A 3D Monte Carlo simulation code，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms，2011年07月19日，Volume 269, Issue 19, Pages 2133-2138

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法（２００）であって、
エネルギーフィルタ（２５）の少なくとも一部を決定するステップ（２０１）と、
基板（２６）内のシミュレーション領域（ｇ）を決定するステップ（２０２）と、
イオンビーム源（５）から向けられるイオン（１０）を受け取るためのイオントンネル（７０）を定めるステップ（２０３）と、
前記エネルギーフィルタ（２５）の前記決定された少なくとも一部、前記イオンビーム源（５）、前記基板（２６）内の前記決定されたシミュレーション領域（ｇ）、および前記定められたイオントンネル（７０）をシミュレーション環境において実装するステップ（２０４）と、
前記実装された基板（２６）のドーピング深さプロファイル（４０）におけるエネルギー分布の所望の程度の横方向の均質化を可能にするために前記エネルギーフィルタ（２５）の前記実装された少なくとも一部と前記実装された基板（２６）との間の最小距離（５０）を決定するステップ（２０５）と、
総シミュレーションボリューム（Ｓ_Ｖ）を定めるステップ（２０６）と、を含む方法（２００）。

【請求項2】

前記エネルギーフィルタ（２５）の少なくとも１つのフィルタユニットセル（３０）がエネルギーフィルタ（２５）の前記少なくとも一部として定められる、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項3】

前記シミュレーション環境はモンテカルロシミュレーション環境である、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項4】

前記イオントンネル（７０）は、前記定められた総シミュレーションボリューム（Ｓ_Ｖ）の第１の縁部に到達した前記イオン（１０）が、前記定められた総シミュレーションボリューム（Ｓ_Ｖ）の他方の縁部で再導入されるように定義される、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項5】

前記イオントンネル（７０）は、前記定められた総シミュレーションボリューム（Ｓ_Ｖ）の第１の縁部からの前記イオン（１０）が、前記定められた総シミュレーションボリューム（Ｓ_Ｖ）の反対側の縁部にｙ－ｚ平面内で移動するように定められ、前記ｙ－ｚ平面は前記基板（２６）の表面に平行である、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項6】

前記エネルギーフィルタ（２５）の前記少なくとも一部は、前記エネルギーフィルタ（２５）の前記少なくとも一部が前記フィルタユニットセル（３０）の幅の少なくとも半分であるように定められ、前記フィルタユニットセル（３０）の幅はｙ－ｚ平面に平行な方向において測定され、前記ｙ－ｚ平面は前記基板（２６）の表面に平行である、請求項２に記載の方法（２００）。

【請求項7】

前記イオントンネル（７０）は、前記決定されたシミュレーション領域（ｇ）と少なくとも同じ寸法を前記イオントンネル（７０）が有するように定められる、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項8】

前記イオントンネル（７０）は、前記フィルタユニットセル（３０）または前記フィルタユニットセル（３０）の倍数と少なくとも同じ寸法を前記イオントンネル（７０）が有さねばならないように定められる、請求項２に記載の方法（２００）。

【請求項9】

前記基板（２６）内の前記シミュレーション領域（ｇ）の要求される寸法がシミュレーションタスクによって決定される、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項10】

前記基板（２６）内の前記シミュレーション領域（ｇ）の前記要求される寸法は前記基板（２６）上のマスキング構造（２６ａ）の寸法によって決定される、請求項９に記載の方法（２００）。

【請求項11】

三角形状、角錐形状、逆角錐形状、または自由形状のエネルギーフィルタ（２５）の近似された幾何学的寸法を実装するステップをさらに含む請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項12】

異なる形状、異なる材料組成または異なる層構造の複数の基本要素で構成されるフィルタユニットセル（３０）の近似された幾何学的寸法を実装するステップをさらに含む請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項13】

前記エネルギーフィルタ（２５）を傾けるステップをさらに含む請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項14】

前記イオントンネル（７０）内のミラー（８０）によってイオンビーム（１０）に垂直な軸を中心に前記イオンビームを鏡映させるステップをさらに含み、前記イオンビーム（１０）はｙ－ｚ平面に平行な方向に鏡映され、前記ｙ－ｚ平面は前記基板（２６）の表面に平行である、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項15】

一次イオンの異なる一次エネルギー、イオンタイプまたは入射角での複数のシミュレーションを重ね合わせるステップをさらに含む請求項１に記載の方法（２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年２月２４日に出願されたルクセンブルク特許出願第ＬＵ１０２５５９号の利益およびこれに対する優先権を主張するものである。ルクセンブルク特許出願第ＬＵ１０２５５９号の開示全体を参照により本明細書に組み込む。

【0002】

本発明は、イオントンネルを使用するエネルギーフィルタイオン注入のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法に関する。

【背景技術】

【0003】

商業指向のマイクロ技術的生成プロセスにおいて、マスクされたおよび／またはマスクされていないドーピング元素が、数ナノメートルから数十マイクロメートルまでの深さ範囲の所定の深さプロファイルで、半導体（シリコン、炭化シリコン、窒化ガリウム）または光学材料（ガラス、ＬｉＮｂＯ_３、ＰＭＭＡ）のような材料内へイオン注入によって導入される。

【0004】

イオン注入は、数ナノメートルから数十マイクロメートルの深さ範囲の所定の深さプロファイルで、半導体材料または光学材料のような材料においてドーピングまたは欠陥プロファイルの生成を達成する方法である。このような半導体材料の例は、シリコン、炭化シリコン、および窒化ガリウムを含むが、これらに限定されない。このような光学材料の例は、ＬｉＮｂＯ_３、ガラスおよびＰＭＭＡを含むが、これらに限定されない。

【0005】

単一エネルギーイオン照射によって取得可能なドーピング濃度ピークまたは欠陥濃度ピークより広い深さ分布を有する深さプロファイルをイオン注入によって生成する、あるいは１つまたは少数の単純な単一エネルギー注入によって生成することができないドーピングまたは欠陥深さプロファイルを生成する必要性がある。ドーピング濃度ピークは大抵、ガウス分布によって近似的に、またはピアソン分布によってより正確に表すことができる。しかしながら、特にいわゆるチャネリング効果が結晶材料に存在するとき、このような分布からの逸脱もある。単一エネルギーイオンビームが微細構造化エネルギーフィルタコンポーネントを通過する際に単一エネルギーイオンビームのエネルギーが変更される構造化エネルギーフィルタを使用して深さプロファイルを生成するための先行技術の方法が知られている。結果として生じるエネルギー分布は、標的材料における深さプロファイルのイオンの作成につながる。これは、たとえば、特許文献１に記載されている。半導体ドーピング用途において深さプロファイルを調整するためのエネルギーフィルタが、非特許文献１から知られている。ナノ構造のイオンビーム照射は、非特許文献２から知られている。

【0006】

このようなイオン注入装置２０の一例が図１に示されており、イオンビーム１０が構造化エネルギーフィルタ２５に衝突する。イオンビーム源５は、サイクロトロン、高周波線形加速器、静電タンデム加速器、またはシングルエンド静電加速器であってもよい。他の態様において、イオンビーム源５のエネルギーは０．５と３．０ＭｅＶ／核子との間、または一態様において１．０と２．０ＭｅＶ／核子との間である。１つの特定の態様において、イオンビーム源は１．３と１．７ＭｅＶ／核子との間のエネルギーを備えたイオンビーム１０を生成する。イオンビーム１０の総エネルギーは１と５０ＭｅＶとの間であり、一態様において、４と４０ＭｅＶとの間であり、さらなる一態様において８と３０ＭｅＶとの間である。イオンビーム１０の周波数は１Ｈｚと２ｋＨとの間、たとえば３Ｈｚと５００Ｈｚとの間、一態様において、７Ｈｚと２００Ｈｚとの間であってもよい。イオンビーム１０は連続イオンビーム１０であってもよい。イオンビーム１０内のイオンの例は、アルミニウム、窒素、水素、ヘリウム、ホウ素、リン、炭素、ヒ素、およびバナジウムを含むが、これらに限定されない。

【0007】

図１はエネルギーフィルタの基本原理を示す。単一エネルギーイオンビームが微細構造化エネルギーフィルタコンポーネントを通過する際、入口点に応じて、単一エネルギーイオンビームはそのエネルギーが変更される。結果として生じるイオンのエネルギー分布は、基板マトリックスにおける注入物質の深さプロファイルの変更につながる。

【0008】

図１は、右手側に三角形の断面形状を有する膜からエネルギーフィルタ２５が作製されていることを示すが、この種の断面形状は本発明を限定するものではなく、他の断面形状を使用してもよい。上部イオンビーム１０－１がエネルギーフィルタ２５を通過する領域２５_ｍｉｎはエネルギーフィルタ２５における膜の最小厚さであるため、上部イオンビーム１０－１は、エネルギーがほとんど減少せずにエネルギーフィルタ２５を通過する。換言すれば、左手側の上部イオンビーム１０－１のエネルギーがＥ１であれば、上部イオンビーム１０－１のエネルギーは右手側でも実質的に同じ値Ｅ１を有することになる（膜におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくともいくらかの吸収につながる膜の停止力による小さなエネルギー損失があるのみ）。

【0009】

他方、下部イオンビーム１０－２は、エネルギーフィルタ２５の膜が最も厚い領域２５_ｍａｘを通過する。左手側の下部イオンビーム１０－２のエネルギーＥ２は実質的にエネルギーフィルタ２５によって吸収されるため、右手側の下部イオンビーム１０－２のエネルギーは減少し、上部イオンビームのエネルギーより低く、すなわち、Ｅ１＞Ｅ２となる。その結果、より高エネルギーの上部イオンビーム１０－１は、より低エネルギーの下部イオンビーム１０－２より基板材料３０において大きな深さまで浸透することが可能である。この結果、たとえば、半導体ウェハの一部である、基板材料３０に差異的な深さプロファイルが生じる。

【0010】

この深さプロファイルを図１の右手側に示す。濃い長方形の領域は、イオンが基板材料をｄ１とｄ２との間の深さまで浸透することを示す。しかしながら、水平プロファイル形状は特殊なケースであり、これは、たとえば、イオンのすべてのエネルギーが幾何学的に均等に考慮されれば、そしてエネルギーフィルタと基板の材料が同じであれば得られる。ガウス曲線は、エネルギーフィルタ２５がなく、ｄ３の深さで最大値を有する近似的深さプロファイルを示す。イオンビーム１０－１のエネルギーのいくらかがエネルギーフィルタ２５に吸収されるため、深さｄ３は深さｄ２より大きいことが理解されるであろう。

【0011】

１ＭｅＶから数十ＭｅＶ（たとえば、４０ＭｅＶ）までのエネルギー範囲の典型的なイオン種（Ｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｐ）では、低エネルギーイオンが大きな散乱角を有する傾向があり、高エネルギーイオンが小さな散乱角を有する傾向があることを観察することができる。この異なる散乱挙動の理由は下にある停止メカニズムのエネルギー依存性である。高い運動エネルギーを持つイオンは、いわゆる電子停止、すなわち、基板の電子系の励起によって優先的にそのエネルギーを失う。この結果、通常、小さな方向偏差、すなわち、小さな散乱角のみが生じる。低い運動エネルギーを持つイオンは、基板の原子との弾性衝突、いわゆる核停止によって優先的にそのエネルギーを失う。この結果、大きな角散乱が生じる。

【0012】

ドーピング深さプロファイルのシミュレーションについての一態様である、静的注入配置（すなわち、フィルタと基板が互いに対して移動しない）では、フィルタと基板との間の距離が決定的な役割を果たす。図６Ａおよび図６Ｂに見られるように、距離５０があまりに小さく選択されれば、高エネルギーイオンの低散乱のため、注入ドーピング深さプロファイルへのフィルタ構造の転写が発生する可能性がある。換言すれば、この影響を回避するため、シングルフィルタユニットセルまたはシングルフィルタ要素によって生成されるプロファイルは、所望の程度の横方向の均質化が達成されるように十分に重なり合わねばならない。

【0013】

要約すると、所与のイオン種、所与の初期イオンエネルギー、所与のフィルタ設計および所与の基板材料および所与のフィルタ基板間距離について、フィルタ透過イオンの特定のエネルギー分布および角度分布が生成されることになる。

【0014】

先行技術においてエネルギーフィルタ２５の製造のための多くの原理が知られている。通常、エネルギーフィルタ２５はバルク材料から作製され、エネルギーフィルタ２５の表面は、図１から知られる三角形の断面パターンのような所望のパターンを生成するようにエッチングされることになる。特許文献２において、異なるイオンビームエネルギー低減特性を有する材料の層から製造されたエネルギーフィルタが記載された。エネルギーフィルタから生じる既知の深さプロファイルは材料の層の構造ならびに表面の構造に依存する。

【0015】

さらなる構造原理が特許文献３に示されており、エネルギーフィルタは、垂直壁によって互いに接続されている離間した微細構造層を含む。

【0016】

エネルギーフィルタ２５を通して吸収することができるイオンビーム１０からの最大出力は、エネルギーフィルタ２５の効果的な冷却メカニズム、エネルギーフィルタ２５が作製される膜の熱機械特性、ならびにエネルギーフィルタ２５が作製される材料の選択、という３つの要因に依存する。典型的なイオン注入プロセスにおいて出力の約５０％がエネルギーフィルタ２５に吸収されるが、これはプロセス条件およびフィルタ形状に応じて８０％に上昇する可能性がある。

【0017】

エネルギーフィルタの一例を図２Ａに示しており、エネルギーフィルタ２５は、フレーム２７に取り付けられた三角形構造化膜で作製されている。非限定的な一例において、エネルギーフィルタ２５は、材料の単一片、たとえば、シリコン層２１（典型的な厚さは２と２０μｍとの間であるが、２００μｍまで）とバルクシリコン２３（厚さ約４００μｍ）との間に挟まれた、たとえば０．２～１μｍの厚さを有する絶縁層二酸化シリコン層２２を含むシリコンオンインシュレータから作製することができる。構造化膜は、たとえば、シリコンから作製されるが、炭化シリコンまたは別のシリコンベースもしくは炭素ベースの材料またはセラミックから作製してもよい。

【0018】

イオンビーム１０のための所与のイオン電流のためのイオン注入プロセスにおけるウェハのスループットを最適化し、したがってイオンビーム１０を効率的に使用するため、膜が定位置に保持されるフレーム２７ではなくエネルギーフィルタ２５の膜のみを照射することが１つの態様である。フレーム２７の少なくとも一部もイオンビーム１０によって照射され、したがって加熱される可能性がある。実際フレーム２７が完全に照射されることがあり得る。エネルギーフィルタ２５を形成する膜は加熱されるが、膜が薄い（すなわち、２μｍと２０μｍとの間であるが、２００μｍまで）ため、熱伝導率が非常に低い。膜はサイズが２×２ｃｍ^２と３５×３５ｃｍ^２との間であり、標的ウェハのサイズに対応する。膜とフレーム２７との間には熱伝導がほとんどない。したがって、モノリシックフレーム２７は膜の冷却に寄与せず、関連する膜のための唯一の冷却メカニズムは膜からの熱放射である。

【0019】

図２Ｂに示すように、基板ホルダ３０は固定である必要がなく、基板１２をｘ－ｙ内（シート面に垂直な面内）で移動させるための装置を任意選択で設けることができる。さらに、注入される基板１２が固定され、注入中に回転するウェハホイールも基板ホルダ３０として考えることができる。基板ホルダ３０をエネルギーフィルタ２５に対してイオンビーム１０のビーム方向（ｘ方向）に移動させることも可能である。さらに、基板ホルダ３０に任意選択で加熱または冷却を提供することができる。

【0020】

図３Ａおよび図３Ｂは、ウェハ処理を目的としたイオン注入のためのシステムにおけるエネルギーフィルタ２５の典型的な設置を示す。図３Ａは、注入される基板２６が固定されるウェハホイール２４を示す。処理／注入中、ウェハホイール２４はイオンビーム１０の方向に上向きに９０°傾けられ、回転するように設定される。ウェハホイール２４にはしたがってイオンビーム１０によって同心円状のイオンが「書き込まれる」。ウェハ領域全体を照射するため、ウェハホイール２４を処理中に垂直に移動させる。図３Ｂにおいて、ビーム出口の領域において取り付けられたエネルギーフィルタ２５が見られる。しかしながら、ウェハ処理を目的としたイオン注入のためのシステムにおけるエネルギーフィルタ２５の設置は回転セットアップに限定されず、たとえば図２Ａに示すように、ウェハ処理を目的としたイオン注入のための固定セットアップも可能である。

【0021】

図４Ａから図４Ｄに示すエネルギーフィルタ２５のレイアウトまたは三次元構造は、エネルギーフィルタ２５を使用して多数のドーピング深さプロファイル４０を生成する主な可能性を示す。原理的には、エネルギーフィルタプロファイルを互いに組み合わせて新たなエネルギーフィルタプロファイルおよびしたがってドーピング深さプロファイル４０を得ることができる。

【0022】

図４Ａから図４Ｄは、異なる形状のエネルギーフィルタ微細構造（それぞれ側面図および上面図で示す）についての異なるドーピング深さプロファイル４０（基板内の深さの関数としてのドーピング濃度）の概略図を示す。図４Ａにおいて、矩形のドーピング深さプロファイルを生成する三角柱形状の構造が示されている。図４Ｂにおいて、より小さな三角柱形状の構造が示されており、深さの分布がより少ない矩形のドーピング深さプロファイルを生成する。図４Ｃにおいて、矩形のドーピング深さプロファイルを生成し、プロファイルの始めにピークがある台形プリズム形状の構造が示されている。図４Ｄにおいて、基板の深さへと上昇する三角形のドーピング深さプロファイルを生成する角錐形状の構造が示されている。

【0023】

エネルギーフィルタイオン注入をシミュレートすることが知られている。しかしながら、エネルギーフィルタイオン注入をシミュレートする根本的な問題は、注入構造の幾何学的寸法が異なることにある。エネルギーフィルタ構造要素は典型的には、たとえば、シリコンで作製された三角形構造であり、最小および最大膜厚間の高さの差が約１μｍ超、約１６μｍから１００μｍまでである。並べて配置された複数のこのような構造要素がエネルギーフィルタを形成する。エネルギーフィルタ構造要素のイオンビーム方向に垂直な方向における寸法も数マイクロメートルから数１００μｍのオーダーにある。実際に使用されるエネルギーフィルタでは、エネルギーフィルタ膜の巨視的寸法は、２×２ｃｍから、１７×１７ｃｍを超えて４０×４０ｃｍまでが要求される。基板サイズもこの範囲にある。他方、エネルギーフィルタと基板との間の距離は、通常、ミリメートルまたはセンチメートルの範囲にある。

【0024】

図５Ａはフィルタ構造のフィルタユニットセル３０の概略図を示す。エネルギーフィルタ２５は単一要素またはシングルフィルタユニットセル３０から構成されている。各ユニットセル３０は（最も単純な場合）透過イオンの全エネルギーおよび角度スペクトルを提供する。エネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）の特徴的ドーピング深さプロファイル４０はしたがってフィルタユニットセル３０の照射から生じる。ｎ個のユニットセル３０の横並び配置は単に拡張であり、これは拡張された基板の照射に必要である。図５Ａ参照。図５Ｂは、エネルギーフィルタ２５、イオン源５および基板２６の静的照射状況のｙ－ｚ平面における断面図を示す。典型的にはｙ方向にマイクロメートル寸法で形成される構造は巨視的に拡張されたエネルギーフィルタとなり、並べて配置されると、寸法が最大４０ｃｍである。図５Ｂにも見られるように、同じことがｚ方向にも当てはまる。イオンは、エネルギーフィルタ２５を通過する間に散乱する。このプロセスの間、イオンは、横方向の散乱と同様に、形状および材料の選択によるエネルギーの損失を経験し、その結果、エネルギーフィルタ２５を出た後にイオンの特徴的なエネルギー角度分布が生じる。

【0025】

エネルギーフィルタ２５が基板２６に対して面平行に、そして基板から十分に大きな規定距離で配置されている、図５Ｂによる静的セットアップでは、ｙ－ｚ平面内のイオンのエネルギー分布の所望の程度の横方向の均質化が実現され、したがってエネルギーフィルタ２５の微細構造の基板２６へのマッピングが、すなわち、数学的マッピング関数の意味において回避される。図６Ａは、エネルギーフィルタ２５が基板２６と接触し、エネルギーフィルタ２５のドーピング深さプロファイル４０へのマッピングが起こるようになっている配置を示す。図６Ｂにおいて「十分な」距離５０を備えたエネルギーフィルタ２５および基板２６の配置が示されており、ドーピング深さプロファイル４０が、イオンビーム１０のイオンビーム方向に垂直な平面内で基板２６へ横方向（ｙ－ｚ平面）に均質に注入されるようになっている。

【0026】

図７Ａから図７Ｃは、１０００μｍ×１０００μｍのフィルタ寸法でシミュレートされた１－Ｄ（ｚ－ｙ統合）ドーピング深さプロファイル４０ならびに基板２６のｘ－ｙ平面内の２－Ｄプロファイルを示す。図７Ａから図７Ｃにおける上部プロットはｙ－ｘ平面内のドーピング濃度の二次元分布を示す。図７Ａから図７Ｃにおける対応する下部の表現は、それぞれの場合についてのｙ軸とｚ軸の両方に沿った積分の合計を示す。

【0027】

次のセクションにおいて、図５Ｂのこの照射配置を一例としてより詳細に考察する。特に、結果として生じるエネルギースペクトルの注入配置（フィルタと基板の距離）の設計に対する依存性を、基板２６内の場所の関数としての注入イオン濃度に基づいて明らかにすべきである。

【0028】

初期状況：エネルギーフィルタ２５のフィルタ寸法は、ｙ≒１０００μｍ、ｚ≒１０００μｍであり、複数のユニットセル（完全な三角形構造）が並べて配置され、ユニットセル寸法はｘ＝１６μｍ、ｙ≒１１μｍ、ｚにおいて並進対称である。注入イオンはアルミニウム、一次エネルギーは１２ＭｅＶ、フィルタ材料は基板材料に等しく、シリコンに等しい。

【0029】

図７Ａは、２０μｍ離間させたエネルギーフィルタ２５と基板２６を示す。図７Ａにおいて、エネルギーフィルタ２５と基板２６は互いからｆｓ＝２０μｍの距離にある。基板２６のｘ－ｙ平面内の２－Ｄマップはエネルギーフィルタ２５の微細構造の基板２６へのマッピングを示す。シングルセルの隣り合うものからのイオンの横方向の散乱は、図６Ａに示すように、基板２６内のドーピングのｙ軸に沿った所望の程度の横方向の均質化を達成するのに十分ではない。

【0030】

図７Ｂは、５００μｍ離間させたエネルギーフィルタ２５と基板２６を示す。図７Ｂにおいて、エネルギーフィルタ２５と基板２６は互いからｆｓ＝５００μｍの距離５０にある。エネルギーフィルタ２５の微細構造の基板２６への転写は見られない。隣り合うシングルセルからのイオンの横方向の散乱は、基板２６内のドーピングの所望の程度の横方向の均質化を達成するのに十分である。フィルタと基板の間隔はこの場合、正しく選択された。

【0031】

図７Ｃは、互いから３０００μｍの距離にあるエネルギーフィルタ２５と基板２６を示す。図７Ｃによれば、エネルギーフィルタ２５と基板２６との間の距離がさらに増加すると、ｙ－ｚ平面内のイオンのエネルギー分布の不均質化が起こり、その結果、ｙ軸に沿って合計された深さドーピングの深さプロファイルに勾配が生じる。イオンのエネルギースペクトルのこの不均質化は、エネルギーフィルタ２５と基板２６との間の大きな距離、ならびにイオン源およびエネルギーフィルタ２５の寸法に起因する。散乱角が大きい散乱イオンの散乱角と大きなフィルタと基板の距離の両方の結果、強く散乱したイオンの複数がもはや基板２５に当たらず、基板２５を過ぎて散乱することになる。このように散乱するイオンはもはや基板２５に当たらず、したがって「失われる」。

【0032】

実際のエネルギーフィルタ照射において、図７Ｂに示す状況に類似するイオンの横方向に均質な濃度およびエネルギー分布を達成することが１つの態様である。ドーピング深さプロファイルの所望の程度の横方向の均質化ならびに完全な特徴的エネルギースペクトルの保存は実際には動的注入によって実現される。ここで、微細構造マッピングは、距離から独立して、基板２６からエネルギーフィルタ２５への相対移動によって回避される。さらに、実際には、ウェハ基板２６の縁部でのイオンの損失は、基板２６の縁部を越えてフィルタイオンビームをオーバースキャンすることによって回避される。

【0033】

エネルギーフィルタイオン注入のシミュレーションでは、静的配置が想定される。所望の程度の横方向の均質化を達成するとともに粒子の損失を回避するため、境界条件は、シミュレートされたエネルギーフィルタの結果として生じるエネルギースペクトルがウェハ上の空間座標ｙ－ｚから独立していなければならないということである。換言すれば、ユニットセルの完全なエネルギー角度スペクトルは、ウェハ上の任意のｙ－ｚ位置上で見つけねばならない。

【0034】

イオン注入は、多数の個別の事象で「構成される」プロセスである。統計的散乱プロセスにより基板内に典型的な分布を形成するため、多数のシングルイオン（通常１×１０^１２ｃｍ^－２～１×１０１５ｃｍ^－２）が必要である。モンテカルロ技術の使用がしたがってイオン注入の分野で広く普及している。

【0035】

したがって、シミュレーション方法が、開発プロセスをサポートまたは短縮すること、またはプロセスおよび製品の正確な設計および寸法決めを容易にすることができる。十分な統計で時間およびコストの観点から合理的なシミュレーションを実行することを可能にするため、異なるサイズ比を考慮に入れて精度を損なうことなくシミュレーションのための複雑さおよび計算の労力をこのように大幅に削減する方法をしたがって使用せねばならない。

【0036】

半導体技術におけるイオン注入プロセスシミュレーションのための関心のあるシミュレーション領域の典型的な寸法は、数マイクロメートルから数ミリメートルまたはさらにはセンチメートルまでのサイズ範囲でイオンビームに垂直であり、そして数マイクロメートルから１００マイクロメートルまでの範囲でイオンビームに対して平行（深さプロファイル）である。すべての方向における典型的な分解能要件は少なくとも５または１０ナノメートルである。要求される空間分解能を達成するため、これらの領域をナノメートル範囲の細かいグリッドに細分化し、対応する多数の事象でシミュレートして関連する特性を高い事象密度で分解せねばならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0037】

【文献】欧州特許第００１４５１６号明細書

【文献】独国特許第１０２０１６１０６１１９号明細書

【文献】独国特許出願第１０２０１９１２０６２３．５号

【非特許文献】

【0038】

【文献】CSATO CONSTANTIN et al., “Energy filter for tailoring depth profiles in semiconductor doping application”, NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION B: BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, vol. 365, pages 182-186, XP029313812, ISSN: 0168-583X, DOI: 10.1016/J.NIMB.2015.07.102

【文献】BORSCHEL C et al., “Ion beam irradiation of nanostructures A 3D Monte Carlo simulation code”, NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION B: BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, vol. 269, no. 19, pages 2133-2138, XP028266956, ISSN: 0168-583X, DOI: 10.1016/J.NIMB.2011.07.004

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0039】

本発明の目的は、いわゆる「モンテカルロ」アルゴリズムによってエネルギーフィルタイオンビームのドーピング深さプロファイルのシミュレーションを可能にする方法を提供することである。特に、基板内での実際の物理プロセスおよびその効果を可能な限り正確にアーチファクトなしで再現することを可能にするため、ＥＦＩＩプロセスのような複雑なイオン注入プロセスを、モンテカルロ法を使用して効率的にシミュレートする方法を提供することである。

【0040】

モンテカルロシミュレーション環境でイオン注入配置を実装することによって、このようなアレイの複雑な構造は関連する構造の実装のための高い作業負荷を示唆する。一般に、フィルタと基板の間隔と比較して微視的フィルタ構造の寸法が広く変動する結果、たとえば、図８に示す、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖの「関心のある」シミュレーション領域ｇに対する比率が低くなる。シミュレーション領域の高いグリッドおよび事象密度に対する要求により、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖ内のシミュレーション事象の総数が増え、これらは、コスト集約型コンピューティング技術および長いシミュレーション期間でシミュレートすることができるのみである。

【0041】

本発明の目的は、エネルギーフィルタイオン注入のシミュレーションを、半導体電子デバイスの技術シミュレーション（ＴＣＡＤ）のためのツールランドスケープに組み込むためのコンピュータ実装方法を提供することである。

【0042】

本発明の目的は、エネルギーフィルタ注入プロセスのモンテカルロシミュレーションの効率を大きく改善する、すなわち、モデルの実装のための労力を軽減し、コンピュータシミュレーションの複雑さを軽減し、そして最終的には計算時間を短縮またはコンピュータハードウェアの性能に対する要件を軽減するコンピュータ実装方法を提供することである。幾何学的シミュレーションモデルに関して、本発明は総シミュレーションボリュームＳ_Ｖのシミュレーション領域ｇに対する比率を改善する。本発明により、シミュレーション領域ｇ内の高い事象密度を維持しながらシミュレーション事象の数を削減することが可能になる。結果として、シミュレーション時間を節約することができる。

【0043】

したがって、エネルギーフィルタイオン注入をシミュレートするためのコンピュータ実装方法を改善する必要性がある。

【課題を解決するための手段】

【0044】

本発明の第１の態様によればエネルギーフィルタイオン注入のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法が提供され、この方法は、エネルギーフィルタの少なくとも一部を決定するステップと、基板内のシミュレーション領域を決定するステップと、イオンビーム源のイオンを受け取るためのイオントンネルを定めるステップと、エネルギーフィルタの決定された少なくとも一部、イオンビーム源、基板内の決定されたシミュレーション領域、決定されたイオントンネルをシミュレーション環境において実装するステップと、基板のドーピング深さプロファイルにおけるエネルギー分布の所望の程度の横方向の均質化を可能にするためにエネルギーフィルタの実装された少なくとも一部と実装された基板との間の最小距離を決定するステップと、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖを定めるステップと、を含む。したがって、イオントンネルを定めることによるシミュレータ内のフィルタモデルの幾何学的寸法が最小化され、したがって基板内の総シミュレーションボリュームのシミュレーション領域に対する比率が最適化される。所望の程度の横方向の均質化は、ｚまたはｙ方向に沿って、すなわち基板表面に沿ってイオンビームに平行なプロファイルの平均偏差が１０％または５％または３％未満であることである。エネルギーフィルタの近似された幾何学的寸法を実装するステップは、エネルギーフィルタの分析的数学的記述を使用すること、または／およびメッシュ記述を使用することを含む。本発明の利点は、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖのシミュレーション領域ｇに対する比率が改善されることから生じ、これにより、シミュレーション領域ｇの同じ事象密度を維持しながら、従来のモデルと比較して、シミュレーション事象の削減が可能になる。これは、シミュレーション時間、ハードウェア、リソースおよびエネルギー消費に肯定的な効果をもたらす。

【0045】

この方法の一態様において、エネルギーフィルタのフィルタユニットセルの少なくとも一部がエネルギーフィルタの少なくとも一部として定められる。フィルタユニットセルは、特定のエネルギーフィルタのエネルギーおよび角度スペクトル全体を表すエネルギーフィルタの一部として定められる。複数のユニットセルを追加して実際のエネルギーフィルタを形成することができる。

【0046】

この方法の一態様において、シミュレーション環境はモンテカルロシミュレーション環境である。

【0047】

この方法の一態様において、イオントンネルのｚ－ｙ平面内の寸法は、定められた総シミュレーション領域の第１の縁部に到達したイオンが、定められた総シミュレーション領域の他方の縁部で再導入されるように定められる。

【0048】

この方法の別の一態様において、イオントンネルは、定められた総シミュレーション領域の第１の縁部からのイオンが、定められた総シミュレーション領域の反対側の縁部にｙ－ｚ平面内で移動するように定められる。

【0049】

この方法の別の一態様において、エネルギーフィルタの少なくとも一部は、エネルギーフィルタの少なくとも一部がフィルタユニットセルの少なくとも半分であるように定められる。

【0050】

この方法の一態様において、イオントンネルは、決定されたシミュレーション領域と少なくとも同じ寸法をイオントンネルが有さねばならないように定められる。

【0051】

この方法の別の一態様において、イオントンネルは、フィルタユニットセルまたはフィルタユニットセルの倍数と少なくとも同じ寸法をトンネルが有さねばならないように定められる。

【0052】

この方法の一態様において、基板内のシミュレーション領域の要求される寸法がシミュレーションタスクによって決定される。

【0053】

この方法の一態様において、基板内のシミュレーション領域の要求される寸法は基板上のマスキング構造の寸法によって決定される。

【0054】

この方法の一態様において、この方法は、三角形状、角錐形状、逆角錐形状、または自由形状のエネルギーフィルタおよび／または支持構造の近似された幾何学的寸法を実装するステップをさらに含む。

【0055】

この方法の一態様において、この方法は、異なる形状、異なる材料組成または異なる層構造の複数の基本要素で構成されるフィルタユニットセルの近似された幾何学的寸法を実装するステップをさらに含む。

【0056】

この方法の一態様において、この方法は、エネルギーフィルタを傾けるステップをさらに含む。

【0057】

この方法の一態様において、この方法は、イオントンネル内のミラーによってイオンビームに垂直な軸を中心にイオンビームを鏡映させるステップをさらに含む。

【0058】

この方法の一態様において、この方法は、一次イオンの異なる一次エネルギー、イオンタイプまたは入射角での複数のシミュレーションを重ね合わせるステップをさらに含む。

【0059】

本発明を次に図面に基づいて説明する。図面に記載された態様および本発明の態様は単なる例であり、請求項の保護範囲を決して制限するものではないことが理解されるであろう。本発明は請求項およびその均等物によって定められる。本発明の一態様または複数の態様の特徴を本発明の他の態様の異なる一態様または複数の態様の特徴と組み合わせることができるということが理解されるであろう。本発明は、添付の図面を考慮して開示の一部として複数の例の次の詳細な説明を読むと、より明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0060】

【図1】先行技術において知られているようなエネルギーフィルタを備えたイオン注入装置の原理を示す図である。

【図2A】エネルギーフィルタを備えたイオン注入装置の構造を示す図である。

【図2B】可動基板を備えた、ウェハ処理を目的としたイオン注入のためのシステムにおけるエネルギーフィルタの典型的な設置を示す図である。

【図3A】ウェハ処理を目的としたイオン注入のためのシステムにおけるエネルギーフィルタの典型的な設置を示す図である。

【図3B】ウェハ処理を目的としたイオン注入のためのシステムにおけるエネルギーフィルタの典型的な設置を示す図である。

【図4A】エネルギーフィルタを使用して多数のドーピング深さプロファイルを生成する主な可能性を示すフィルタの三次元構造を示す図である。

【図4B】エネルギーフィルタを使用して多数のドーピング深さプロファイルを生成する主な可能性を示すフィルタの三次元構造を示す図である。

【図4C】エネルギーフィルタを使用して多数のドーピング深さプロファイルを生成する主な可能性を示すフィルタの三次元構造を示す図である。

【図4D】エネルギーフィルタを使用して多数のドーピング深さプロファイルを生成する主な可能性を示すフィルタの三次元構造を示す図である。

【図5A】フィルタ構造のユニットセルの概略図である。

【図5B】エネルギーフィルタ、イオン源および基板の静的照射状況のｙ－ｚ平面における図５Ａの断面図である。

【図6A】エネルギーフィルタが基板と接触するような配置を示す図である。

【図6B】エネルギーフィルタと基板に「十分な」距離がある配置を示す図である。

【図7】図７Ａは、２０μｍ離間させたフィルタと基板を示す図である。図７Ｂは、５００μｍ離間させたフィルタと基板を示す図である。図７Ｃは、３０００μｍ離間させたフィルタと基板を示す図である。

【図8】イオントンネルの実装によって総シミュレーションボリュームＳ_Ｖを削減する本発明の一態様による静的シミュレーションモデルの概略図であり、イオントンネルの両縁でのイオンはｙ－ｚ平面内でｘ軸の中心に対して鏡映している。

【図9】本発明による方法のフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0061】

図８は、イオントンネル７０の実装によって総シミュレーションボリュームＳ_Ｖを削減するシミュレーションモデル内のドーピング深さプロファイル４０をシミュレートするための本発明の一態様による静的コンピュータシミュレーションモデルの概略図を示し、イオントンネル７０の両縁でのイオン１０はｙ－ｚ平面内でｘ軸の中心に対して鏡映している。

【0062】

ドーパント深さプロファイル４０をシミュレートするタスクは２つのサブタスクを含み、第１のサブタスクは、イオン１０がエネルギーフィルタ２５を通過した後にエネルギーおよび角度分布を計算することであり、第２のサブタスクは、この計算されたエネルギーおよび角度分布で基板２６に作用するイオン１０の効果を決定することである。

【0063】

図８に見られるように、コンピュータシミュレーションモデルは、イオントンネル７０を使用することによって簡略化される。本発明による方法は、たとえば、モンテカルロ環境においてエネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）プロセスを実装するために提供される。

【0064】

図８に見られるように、エネルギーフィルタ２５、イオン源５および基板２６のより狭い幅が、たとえば、６インチ（１５．５４ｃｍ）のウェハの照射のため、フィルタ幅全体ではなく総シミュレーションＳ_ｖボリューム（図８における点線を参照）として定められる。正しいシミュレーション結果を得るため、シミュレーション領域ｇの（たとえば、右）縁部に到達したイオン１０が左側で再導入される。このイオントンネル７０において、これらのイオン１０はしたがってイオントンネル７０の一方の縁部からｙ－ｚ平面内でイオントンネル７０の反対側の縁部まで移動する。図８に見られるように、エネルギーフィルタ２５と基板２６との間の距離（ｆｓ）５０は、距離５０が用途に応じて記載された要件を満たすように選択せねばならない。これらの要件はほとんどの用途で所望の程度の横方向の均質化、すなわち、１０％未満、５％未満、３％未満である。しかしながら、ドーパントまたは注入欠陥またはエネルギー堆積の場所依存の深さプロファイルが所望される、またはドーパントまたは注入欠陥またはエネルギー堆積のｙ－ｚ位置依存の深さプロファイルが所望される用途がある。これは、完全な構造転写（接触している、図６Ａを参照）から任意の中間ステップを経て完全な均質化、図６Ｂ参照、に至ることができる。ＥＦＩＩプロセスに関して、この距離５０は、エネルギー分布の所望の程度の横方向の均質化につながる最小距離である。所望の程度の横方向の均質化は、ｚまたはｙ方向に沿って、すなわち、基板表面にわたってイオンビームに平行なプロファイルの平均偏差が１０％または５％または３％未満であることである。

【0065】

図８に見られるように、ミラー８０によるイオントンネル７０内のイオン１０の鏡映により、基板２６内のイオントンネル７０の端部でのエネルギーフィルタ２５の特徴的エネルギースペクトルの、イオントンネル７０の外側の大きな散乱角を持つ散乱イオン１０の損失がない。総シミュレーションボリュームＳ_Ｖ（点線参照）は、シミュレーション領域ｇ（破線参照）の必要な寸法から、ならびに、フィルタユニットセル３０の少なくとも半分に対応する、エネルギーフィルタ２５の寸法から生じる。フィルタユニットセル３０は、特定のエネルギーフィルタ２５のエネルギーおよび角度スペクトル全体を表すエネルギーフィルタ２５の一部として定められる。ユニットセル３０の複数のものを追加して実際のエネルギーフィルタ２５を形成することになる。イオントンネル７０は少なくともシミュレーション領域ｇの寸法を有さねばならず、または少なくとも１つ（または半分）のフィルタユニットセル３０の幅を有さねばならない。さらに、イオントンネル７０はまた常に最小フィルタユニットセル３０の整数倍で構成せねばならない。基板２６上のシミュレーション領域ｇの要求される寸法は、たとえば、基板２６上のマスキング構造への注入の場合において、シミュレートされる用途から生じる。マスキング構造の寸法はしたがってシミュレーション領域ｇの範囲を定めることになる。

【0066】

一例では一次エネルギーとして１２ＭｅＶ、距離５０（ｆｓ）＝５００μｍ、共通フィルタユニットセル３０の寸法が約５～５０μｍ、およびシミュレーション領域ｇ＝２μｍの注入パラメータを使用し、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖのシミュレーション領域ｇに対する比率はｇ／Ｓ_Ｖ≒１０～４％であり、ｇはシミュレーション領域でＳ_Ｖは総シミュレーションボリュームである。

【0067】

本シミュレーションが三角形状のフィルタユニットセル３０に限定されないことが理解されるであろう。むしろ、角錐、逆角錐、またはより一般的には自由形態の構造または支持構造も、本書のコンピュータ実装方法２００を使用してシミュレートすることができる。方法２００を使用してより複雑なエネルギーフィルタ２５もシミュレートすることができるということが留意されるべきである。たとえば、異なる形状、異なる材料組成または異なる層構造の複数の基本要素でフィルタユニットセル３０を構成することができる。エネルギーフィルタ２５を傾けること、またはイオンビーム１０に垂直な軸を中心に鏡映させることも可能である。さらに、たとえば、一次イオンの異なる一次エネルギー、イオンタイプまたは入射角での複数のシミュレーションの重ね合わせも考えられる。

【0068】

図９は、本説明によるコンピュータ実装方法２００のフローチャートを示す。エネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）のシミュレーションのためのコンピュータ実装方法２００は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部をシミュレーションモデルのための入力パラメータとして決定するステップ２０１を含む。エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部は少なくとも１つのフィルタユニットセル３０とすることができ、これは、特定のエネルギーフィルタ２５のエネルギーおよび角度スペクトル全体を表すエネルギーフィルタ２５の一部として定められる。フィルタユニットセル３０の複数のものを追加して実際のエネルギーフィルタ２５を形成することができる。したがって、エネルギーフィルタ２５の少なくとも一部の近似された幾何学的寸法がステップ２０１で決定される。たとえば、エネルギーフィルタ２５のフィルタユニットセル３０の近似された幾何学的寸法をシミュレーション環境においてステップ２０１において実装する。しかしながら、本発明はこれに限定されず、エネルギーフィルタ２５の複数のフィルタユニットセル３０の近似された幾何学的寸法をステップ２０１において実装することができる。

【0069】

さらに、方法２００は、基板２６内のシミュレーション領域ｇをシミュレーションモデルのためのさらなる入力パラメータとして決定するステップ２０２を含む。たとえば、基板２６内のシミュレーション領域ｇはレイアウトされた構造である。さらに、方法２００は、イオンビーム源５のイオン１０を受け取るためのイオントンネル７０を定めるステップ２０３を含む。定めるステップ２０３は、イオンビーム源５からイオン１０を受け取るためにｚ－ｙ平面内にイオントンネル７０が定められるステップを含む。したがって、イオントンネル７０の幅が定められ、エネルギーフィルタ２５およびイオントンネル７０が実装される。イオントンネル７０は、用途による定義、たとえば、特定のレイアウト構造（すなわちシミュレーション領域ｇ）、フィルタユニットセル３０の最小範囲によって定められ、少なくとも角度およびエネルギースペクトル全体が放射されるようになっている。

【0070】

ｚ－ｙ平面内のイオントンネル７０の領域はフィルタユニットセル３０の整数倍に分解可能でなければならない。したがって、方法２００は、エネルギーフィルタ２５の決定された少なくとも一部分、イオンビーム源５、基板２６内の決定されたシミュレーション領域ｇ、および定められたイオントンネル７０をシミュレーション環境において実装するステップ２０４を含む。実装ステップ２０４では、エネルギーフィルタ２５、イオンビーム源５、基板２６、シミュレーション領域ｇ、およびイオントンネル７０の近似された幾何学的寸法をシミュレーション環境において実装する。シミュレーションモデルのための入力パラメータがこれによって定められて実装される。シミュレーションモデルのための入力パラメータを定めて実装した後、方法２００は、基板２６のドーピング深さプロファイルにおけるエネルギー分布の所望の程度の横方向の均質化を可能にするためにエネルギーフィルタ２５と基板２６との間の最小距離５０を決定するステップ２０５を含む。エネルギーフィルタ２５と基板２６との間の最小距離５０は、実験、回帰シミュレーション（複数の距離を試す）、または数学的計算の少なくとも１つによって決定される。

【0071】

最小距離５０の決定ステップ２０５では、たとえば、最小フィルタユニットセル３０、すなわち、完全なエネルギーおよび角度スペクトルを表すエネルギーフィルタ２５の最小部分がシミュレータに実装されて角度分布をシミュレートする。最小距離５０の決定ステップ２０５では、別の一例において、複数のフィルタユニットセル３０がシミュレータに実装されて第１の推定距離でシミュレートする。次いで所望の程度の横方向の均質化に関して結果が分析され、均質化基準が満たされる（たとえば、プロファイル間の平均偏差が５％未満になる）まで距離が繰り返し変更される。あるいは、最小距離５０の決定ステップ２０５では、たとえば、実験からのデータまたはデータベースを使用することができる。方法２００は、ステップ２０１、２０２、２０３、２０４および２０５の特定の順序／連続に限定されない。

【0072】

方法２００は、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖを定めるステップ２０６をさらに含む。定めるステップ２０６は、エネルギーフィルタ（２５）のより狭い幅、イオンビーム源（５）のより狭い幅、および基板（２６）のより狭い幅を定めることによって、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖを定めることを含む。したがって、方法２００は、最初に最小エネルギーフィルタサイズ（たとえばフィルタユニットセル３０）がステップ２０１で決定され、同時にシミュレーション領域ｇがステップ２０２で決定されるように実行される。これから、入力パラメータの実装後、イオントンネル７０のサイズがステップ２０４で定められる。ステップ２０１、２０２、２０３および２０４から独立して、最小距離５０がステップ２０５で決定される。次いで最小エネルギーフィルタサイズ、シミュレーション領域ｇ、イオントンネル７０、および最小距離５０が併合される結果、エネルギーフィルタイオン注入（ＥＦＩＩ）のシミュレーションが生じる。イオントンネル７０を定めることによってシミュレータ内のフィルタモデルの幾何学的寸法が最小化され、したがって基板２６内の総シミュレーションボリュームＳ_Ｖのシミュレーション領域ｇに対する比率が最適化される。

【0073】

所望の程度の横方向の均質化は、ｚまたはｙ方向に沿って、すなわち、基板２６の基板表面にわたってイオンビーム１０に平行なプロファイルの平均偏差が１０％または５％または３％未満であることである。本発明の利点は、総シミュレーションボリュームＳ_Ｖのシミュレーション領域ｇに対する比率が改善されることから生じ、これにより、シミュレーション領域ｇの同じ事象密度を維持しながら、従来のモデルと比較して、シミュレーション事象の削減が可能になる。これは、シミュレーション時間、ハードウェア、リソースおよびエネルギー消費に肯定的な効果をもたらす。方法２００は、シミュレーションを実行するステップ２０７をさらに含む。

【0074】

シミュレーション環境はたとえばモンテカルロシミュレーション環境とすることができる。イオントンネル７０は、決定された総シミュレーションボリュームＳ_Ｖの第１の縁部に到達したイオン１０が決定された総シミュレーションボリュームＳ_Ｖの他方の縁部で再導入されるように定められる。イオントンネル７０は、決定された総シミュレーションボリュームＳ_Ｖの第１の縁部からのイオン１０が決定された総シミュレーションボリュームＳ_Ｖの反対側の縁部までｙ－ｚ平面内で移動するように定められる。エネルギーフィルタ２５のより狭い幅は、エネルギーフィルタ２５のより狭い幅がフィルタユニットセル３０の少なくとも半分であるように定められる。イオントンネル７０は、決定されたシミュレーション領域ｇと少なくとも同じ寸法をイオントンネル７０が有さねばならないように定められる。基板２６内の方法２００のシミュレーション領域ｇの要求される寸法はシミュレーションタスクによって決定される。基板２６内のシミュレーション領域ｇの要求される寸法は、たとえば、基板２６上のマスキング構造２６ａの寸法によって決定される。

【0075】

方法２００は、三角形状、角錐形状、逆角錐形状、または自由形状のエネルギーフィルタ２５の近似された幾何学的寸法を実装するステップをさらに含む。エネルギーフィルタの近似された幾何学的寸法を実装するステップは、エネルギーフィルタの分析的数学的記述を使用すること、または／およびメッシュ記述を使用することを含む。方法２００は、異なる形状、異なる材料組成または異なる層構造の複数の基本要素で構成されるフィルタユニットセル３０の近似された幾何学的寸法を実装するステップをさらに含む。方法２００は、イオンビーム１０に対してエネルギーフィルタ２５を傾けるステップをさらに含む。方法２００は、イオントンネル７０内のミラー８０によってイオンビーム１０に垂直な軸を中心にイオンビーム１０を鏡映させるステップをさらに含む。

【0076】

方法２００は、一次イオンの異なる一次エネルギー、イオンタイプまたは入射角での複数のシミュレーションを重ね合わせるステップをさらに含む。

【符号の説明】

【0077】

５ イオンビーム源
１０ イオンビーム
２０ イオン実装装置
２１ シリコン層
２２ 二酸化シリコン層
２３ バルクシリコン
２４ ウェハホイール
２５ エネルギーフィルタ
２６ 基板
３０ フィルタユニットセル
４０ ドーピング深さプロファイル
５０ （ｆｓ）距離
６０ 複合フィルタ
７０ イオントンネル
８０ ミラー
１００ イオン注入システム
２００ コンピュータ実装方法

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A-7C】

【図8】

【図 】

【図9】