特表 2022-542658 基板へのイオン注入に使用するエネルギーフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-06

(54)【発明の名称】基板へのイオン注入に使用するエネルギーフィルタ

(51)【国際特許分類】

   G21K 3/00 20060101AFI20220929BHJP

   G21K 5/04 20060101ALI20220929BHJP

   G21K 1/00 20060101ALI20220929BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

G21K3/00 W

G21K5/04 A

G21K1/00 A

G21K3/00 Y

H01J37/317 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022503408

(86)(22)【出願日】2020-07-30

(85)【翻訳文提出日】2022-03-10

(86)【国際出願番号】 EP2020071559

(87)【国際公開番号】W WO2021019038

(87)【国際公開日】2021-02-04

(31)【優先権主張番号】102019120623.5

(32)【優先日】2019-07-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518351230

【氏名又は名称】エムアイツー‐ファクトリー ジーエムビーエイチ

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140501

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 栄一郎

(72)【発明者】

【氏名】カサト，コンスタンティン

(72)【発明者】

【氏名】クリッペンドルフ，フロリアン

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA25

5C101EE34

5C101EE44

(57)【要約】

本発明によれば、基板へのイオン注入に用いるエネルギーフィルタ（２０）は、基板（１２）において、注入によってもたらされるドーパント深さプロファイルおよび／または欠陥深さプロファイルを設けるためのマイクロパターンが形成されており、エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々と配置される２つ以上の層または層部（１４）を有する。エネルギーフィルタ（２０）はまた、少なくとも２つの層または層部（１４）の間に配置された複数のキャビティ（１６）を有し、キャビティ（１６）を境界付け、少なくとも２つの層または層部（１４）を互いに接合する内壁を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板（１２）へのイオン注入に用いるエネルギーフィルタ（２０）であって、
注入によってもたらされるドーパント深さプロファイルおよび／または欠陥深さプロファイルを前記基板（１２）に設けるためにマイクロパターンが形成され、
前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々に配置される２つ以上の層又は層部（１４）を有し、
それぞれが少なくとも２つの層または層部（１４）の間に配置された複数のキャビティ（１６）を有し、前記キャビティ（１６）を境界付け、少なくとも２つの層または層部（１４）を互いに接合する内壁（１８）を有することを特徴とする、エネルギーフィルタ（２０）。

【請求項2】

前記エネルギーフィルタ（２０）の外側を境界付ける２つの層（１４）が設計において実質的に連続していることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項3】

前記エネルギーフィルタ（２０）の外側を境界付ける２つの層（１４）が設計において実質的に平面的であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項4】

２つの連続する層または層部（１４）間の距離が、１００ｎｍ－５ｍｍ、好ましくは２００ｎｍ－５０μｍであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（20）。

【請求項5】

層または層部（１４）の厚さが５０ｎｍ－５μｍ、好ましくは１００ｎｍ－３μmであることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項6】

内壁（１８）の厚さが０．５－５００μｍ、好ましくは２－１００μｍであることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項7】

それぞれがキャビティ（１６）と少なくとも２つの内壁（１８）とを備える複数の個別セル（２２）を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項8】

前記個別セル（２２）は、ハニカム状に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項9】

複数の個別セル（２２）の場合、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向における前記個別セル（２２）の前記内壁（１８）の延在部に対する前記エネルギーフィルタ（２０）の長さ方向又は幅方向における前記個別セル（２２）の最大横延在部の比が、１：２－１：１２、好ましくは１：４－１：１０であることを特徴とする、請求項７又は８に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項10】

互いに隣接して配置され、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ全体に渡り延びる複数の柱状構造要素（２４）を備え、前記複数の柱状構造要素（２４）は、それぞれ、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々に配置された複数の層部（１４）を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項11】

前記複数の柱状構造要素（２４）は、それぞれ、複数のキャビティ（１６）および複数の内壁（１８）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項12】

前記複数の柱状構造要素（２４）は、それぞれ、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々に配置された複数の個別セル（２２）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項13】

複数の充填セル（２６）を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項14】

前記複数の内壁（１８）が、前記層または層部（１４）に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項15】

前記複数の内壁（１８）が、前記層または層部（１４）に対して斜めに配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板へのイオン注入に使用するエネルギーフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

この種のマイクロパターン化されたエネルギーフィルタは、イオンビームが基板に到達する前に通過し、注入によってもたらされるドーパント深さプロファイルを基板に形成する役割を果たす。

【0003】

このようなエネルギーフィルタの１つは、例えば、ＤＥ１０ ２０１６ １０６ １１９Ａ１に記載されている。それは、典型的には、マイクロパターン化された膜として設計され、その外面には、所定の幾何学的プロファイルが形成されている。また、エネルギーフィルタは、２つ以上の層で構成されていてもよい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そのようなエネルギーフィルタの問題には、膜の機械的感受性、または、比較的厚い支持層の必要性が含まれ、これらは、その減速特性のために、しばしば望ましくない一次イオンエネルギーの増加を必要とする。

【0005】

本発明の目的は、機械的安定性の向上を示し、したがって、大きな表面積の設計とすることができ、また、低エネルギーの一次イオンビームのための使用にも適しており、基板内の均一かつ高精度のドーパント深さ分布を可能にする、エネルギーフィルタを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１に記載の特徴によって達成される。

【0007】

本発明によれば、基板へのイオン注入に用いるエネルギーフィルタは、基板において、注入によってもたらされるドーパント深さプロファイルおよび／または欠陥深さプロファイルを設けるためのマイクロパターンが形成されており、エネルギーフィルタの高さ方向に次々と配置される２つ以上の層または層部を有する。エネルギーフィルタはまた、少なくとも２つの層または層部の間に配置された複数のキャビティを有し、キャビティを境界付け、少なくとも２つの層または層部を互いに接合する内壁を有する。

【0008】

このようにして、目標とするドーピングプロファイルに必要な最小限の一次イオンエネルギーで動作し、機械的安定性が改善されたエネルギーフィルタが提供される。また、後の理由として、エネルギーフィルタは従来よりも表面積が大きくなり、より大きな基板径に対応することができる。

【0009】

エネルギーフィルタの外側を境界付ける２つの層は設計において実質的に連続している。これにより、エネルギーフィルタでスパッタリングにより除去された物質が基板を広範囲に汚染することを防ぐことができる。

【0010】

エネルギーフィルタの外側を境界付ける２つの層が設計において実質的に平面的である。埃やゴミが溜まりやすいプロファイル面に対し、フラット面は比較的汚れにくい。

【0011】

好ましい実施形態では、２つの連続する層または層部間の距離が、１００ｎｍ－５ｍｍ、好ましくは２００ｎｍ－５０μｍである。

【0012】

好ましい実施形態では、層または層部の厚さが５０ｎｍ－５μｍ、好ましくは１００ｎｍ－３μｍである。

【0013】

好ましい実施形態では、内壁の厚さが０．５－５００μｍ、好ましくは２－１００μｍである。

【0014】

エネルギーフィルタは、好ましくは、それぞれがキャビティと少なくとも２つの内壁とを備える複数の個別セルを有する。このようにして、所望のドーピングプロファイルを特に特定の精度で設けることができる。

【0015】

エネルギーフィルタは、好ましくは、ハニカム状に配置されている。

【0016】

複数の個別セルの場合、エネルギーフィルタの高さ方向における個別セルの内壁の延在部に対するエネルギーフィルタの長さ方向及び／又は幅方向における個別セルの最大横延在部の比が、１：２－１：１２、より好ましくは１：４－１：１０である。このように、個別セルは同時に統合されたコリメータ構造として機能する。

【0017】

エネルギーフィルタは、好ましくは、互いに隣接して配置され、前記エネルギーフィルタの高さ全体に渡り延びる複数の柱状構造要素を備え、前記複数の柱状構造要素は、それぞれ、前記エネルギーフィルタの高さ方向に次々に配置された複数の層部を含む。

【0018】

より好ましくは、前記複数の柱状構造要素は、それぞれ、前記エネルギーフィルタの高さ方向に次々に配置された複数の個別セルを含む。

【0019】

この構造要素は、基本的に５００ｎｍ－５００μｍの横方向の寸法を持ち、定められた個別の透過イオンエネルギーを定めることができる。

【0020】

所与のターゲット深さプロファイルに必要なすべてのエネルギー調整の構造要素を含む構造要素配置の横方向の延在部は、その横方向の寸法が５μｍ－３０ｍｍの間にある。

【0021】

エネルギーフィルタは、好ましくは３μｍ－５ｃｍの間、より好ましくは５μｍ－３００μｍの間、特に好ましくは５０μｍ－２００μｍの間の厚さを有する。

【0022】

エネルギーフィルタは、好ましくは２ｃｍ－５０ｃｍの間の長さおよび幅を有する。

【0023】

エネルギーフィルタはまた、複数の充填セルを有してもよい。 これにより減速能力を高めることができる。

【0024】

複数の内壁が、層または層部に対して垂直に配置されるようにしてもよい。

【0025】

複数の内壁が、層または層部に対して斜めに配置されるようにしてもよい。この場合、層や層部と同じように、内壁も減速の役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、エネルギーフィルタを用いて基板にイオン注入を行う場合の動作原理を示す模式図である。

【図2】図２は、エネルギーフィルタの動作モードを示す模式図である。

【図3】図３は、異なるパターニングを施したエネルギーフィルタによって生成されるさまざまなドーピングプ ロファイルを示す模式図である。

【図4】図４は、本発明のエネルギーフィルタの一実施形態の詳細を示す模式的断面図である。

【図5】図５は、本発明のエネルギーフィルタの一実施形態の詳細を示す模式的縦断面図である。

【図6】図６は、本発明のエネルギーフィルタの代替実施形態の詳細を示す模式的縦断面図である。

【図7】図７は、本発明のエネルギーフィルタの代替実施形態の詳細を示す模式的断面図である。

【図8】図８は、本発明のエネルギーフィルタの代替実施形態の詳細を示す模式的断面図である。

【図9】図９は、本発明のエネルギーフィルタの代替実施形態の詳細を示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１では、エネルギーフィルタ２０を用いた基板１２へのイオン注入の動作原理が模式的に表されている。図１に示す基板１２へのイオン注入のためのセットアップは、通常高真空である照射室８を示している。照射室８において、ドーピングされる基板１２は、基板マウント３０に収容される。

【0028】

基板１２の材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）であることが好ましい。しかし、他の材料、例えば、シリコン、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウム、プラスチック、ガラスまたは絶縁体（ダイヤモンド）等も好適である。基板１２は、好ましくは、ウェハとして構成される。基板１２は、典型的には、４μｍ－５ｍｍの厚さを有する。

【0029】

粒子加速器（図示せず）によりイオンビーム１０を生成し、照射室８へ通す。イオンビーム１０のエネルギーは、エネルギーフィルタ２０によってそこに拡散され、イオンビームは基板１２に衝突して照射される。あるいは、エネルギーフィルタ２０は、照射室８内または照射室８に直接接するように、バルブを用いて密閉可能な別の真空室内に配置してもよい。

【0030】

実装基板３０は固定されている必要はなく、代わりに基板１２をｘ－ｙ方向（シート面に垂直な面内）に変位させる手段を任意に設けてもよい。また、実装基板３０として、さらに、注入用の基板１２が固定されるウェハホイールも考慮され、当該ホイールは、注入中に回転する。また、実装基板３０のビーム方向（ｚ方向）への変位も可能である。さらに、実装基板３０は、任意に冷却機能を備えてもよい。

【0031】

エネルギーフィルタ２０の基本原理を、図２に示す。単一エネルギーのイオンビーム１０は、マイクロパターン化されたエネルギーフィルタ２０を通過する際に、入射位置に応じてそのエネルギーが変更される。結果として生じるイオンビーム１０のイオンのエネルギー分布は、基板１２のマトリックスに注入された物質の深さプロファイルの変更をもたらす。Ｅ１は第１のイオンのエネルギーを示し、Ｅ２は第２のイオンのエネルギーを示し、ｃはドーピング濃度を示し、ｄは基板１２内の深さを示す。図中の右側には、通常のガウス分布が参照記号Ａで示されており、これはエネルギーフィルタ２０を使用しない場合に生じる分布である。逆に、参照記号Ｂで描かれているのは、エネルギーフィルタ２０を使用した場合に実現可能な矩形分布である。

【0032】

図３に示すエネルギーフィルタ２０のレイアウトまたは三次元構造は、エネルギーフィルタ２０を用いて多数のドーパント深さプロファイルまたは欠陥深さプロファイルを生成するための理論的可能性を示している。ここでも、ｃはドーピング濃度を示し、ここでもｄは基板１２内の深さを示す。フィルタ構造プロファイルは、原則として、新しいフィルタ構造プロファイル、ひいては新しいドーパント深さプロファイルまたは欠陥深さプロファイルを得るために、互いに組み合わせることができる。

【0033】

本発明のエネルギーフィルタ２０は、フィルタフレーム（図示せず）に保持されていてもよい。フィルタフレームは、フィルタマウント（図示せず）に交換可能に収容されてもよい。

【0034】

図４は、本発明のエネルギーフィルタ２０の一実施形態の詳細を、模式的な断面で示したものである。示されているエネルギーフィルタ２０の詳細は、全体の構造のほんの一部に過ぎない。

【0035】

エネルギーフィルタ２０は、矢印で示すように、好ましくはイオンビーム１０のビーム方向に対応する高さ方向に多層構造となっている。このため、エネルギーフィルタ２０は、エネルギーフィルタ２０の高さ方向に次々と配置される複数の層又は層部１４を有する。層または層部１４の数は、２－１００であり、好ましくは１０－３０である。

【0036】

ある特定の層１４は、エネルギーフィルタ２０の全幅および／または全長に渡って延在することが可能であり、より詳細には、エネルギーフィルタ２０の外側を境界付ける２つの層１４（図４では、最上部および最下部の層１４）である。また、特定の層または層部１４が、エネルギーフィルタ２０の小領域にのみ延在することも、本発明の文脈では好ましいことである。これらの層または層部１４は、主にエネルギーフィルタ２０におけるイオンビーム１０のエネルギーを調整する役割を担っている。

【0037】

エネルギー調整をする層又は層部１４は、互いに平行に配置されていることが好ましい。しかしながら、１つのエネルギー調整をする層１４が他の層１４に対して平行に配向されていない場合もあり得る（図４の左側参照）。

【0038】

各層又は層部１４は、膜として構成されていることが好ましい。層または層部１４の材料は、同一であっても異なっていてもよい。層または層部１４の好適な材料としては、特に、シリコン、炭化ケイ素、またはカーボンが挙げられる。他の材料も考えられる。層または層部１４は、典型的には、エネルギーフィルタ２０の高さ方向に互いに距離を置いているが、２つ以上の層または層部１４が互いに直接接していることも可能である。

【0039】

結果として生じる、エネルギーフィルタ２０の下流にある単一エネルギーのイオンビーム１０のエネルギー分布は、エネルギーフィルタ２０におけるそれぞれの累積エネルギー損失に対応した離散的なエネルギーで構成されることになる。

【0040】

エネルギーフィルタ２０の高さ方向に連続する２つの層または層部１４が互いに間隔を空けて配置されている場合、これらの層または層部１４の間にキャビティ１６が形成される。本発明によれば、エネルギーフィルタ２０は、複数のこのようなキャビティ１６を有している。内壁１８は、キャビティ１６を境界付け、それぞれの場合に少なくとも２つの層または層部１４を互いに接続する。図４に示す例示的な実施形態では、内壁１８は、エネルギーフィルタ２０の高さ方向、すなわち、イオンビーム１０のビーム方向に平行に走っている。エネルギーフィルタ２０の個々のキャビティ１６の間の横方向に境界付けるこれらの内壁１８が、イオンが隣接するキャビティ１６に通過できないような厚さを有していると有利である場合がある。

【0041】

従来のエネルギーフィルタにおける状況とは逆に、エネルギーフィルタ２０の外側を境界付ける両層１４は、設計において実質的に平面的になっている。この場合、エネルギーフィルタ２０の内部構造は、所望のエネルギー調整を確保するために、それ自体で必要とされる。しかしながら、エネルギーフィルタ２０の外側を境界付ける２つの層１４の少なくとも一方が、部分的または完全なプロファイルを有することも可能である。

【0042】

本発明のエネルギーフィルタ２０の構造を換言すれば、エネルギーフィルタ２０は、各場合にキャビティ１６と少なくとも２つの内壁１８とを含む複数の個別セル２２を有している。図４では、個別セル２２の一例がハッチングで示されている。本発明のエネルギーフィルタ２０をより機能的な観点から説明するならば、それは、互いに隣接して配置され、エネルギーフィルタ２０の高さ全体に渡り延びる複数の柱状構造要素２４から構成される。図４には、柱状構造要素２４の一例がドットで描かれている。大多数の柱状構造要素２４は、それぞれ、エネルギーフィルタ２０の高さ方向に次々に配置された複数の層部１４を含んで構成される。それぞれの柱状構造要素２４においてイオンビーム１０が通過することになる層部１４の数、材料および厚さは、エネルギーフィルタ２０のこの微小領域におけるイオンビームのエネルギー損失を規定する。

【0043】

言い換えれば、全てではないにしても、大多数の柱状構造要素２４は、それぞれ、複数のキャビティ１６と複数の内壁１８とを含んで構成される。同様に、一般に、複数の柱状構造要素２４は、それぞれ、エネルギーフィルタ２０の高さ方向に次々に配列された複数の個別セル２２を有する。

【0044】

全体として、エネルギーフィルタ２０の構成には、多数の点で実質的に制限はない。既に上述したように、層または層部１４は、エネルギーフィルタ２０の全長および／または全幅に渡って、またはそれより大きな、または、より小さな小領域にわたって延在してもよい。同様に、内壁１８は、エネルギーフィルタ２０の高さ方向において、エネルギーフィルタ２０の高さ全体に渡って延在していてもよいし、さもなければ、その小領域にわたってのみ延在していてもよい。その結果、個別セル２２がそれぞれ個々の柱状構造要素２４に属するパターン、そうでなければ２つ以上の柱状構造要素２４に渡って包括的に延在している可能性もある。

【0045】

このようにして、エネルギーフィルタ内で、層または層部１４、および内壁１８の適切なパターニングを通じて、イオンビーム１０の所望のエネルギー調整をもたらすエネルギーフィルタ２０の内部プロファイルパターンを形成することが可能となる。

【0046】

図４に示された実施形態では、結果として得られる構造は、実質的に三角形の構造を有する層または層部１４の階段状のプロファイルのそれであり、ドットで描かれた構造要素２４の左側にピークを有する。この中間の構造要素２４において、イオンビーム１０は、エネルギーフィルタ２０の高さ方向において最も多くの層または層部１４を通過しなければならず、したがって、最も多くのエネルギーを失う。さらに側方に配置された構造要素２４では、それぞれ、イオンビーム１０が通過しなければならない層または層部１４の数が少なくなっていく。このような三角形構造または他の規則的な幾何学的構造は、層および層部１４の適切な選択および配置によってほぼ無限に生成することができる。

【0047】

図４に示された構造要素２４は、一緒に構造要素配置２８を形成する。このような構造要素配置２８は、例えば、大面積基板１２を照射するために、任意の所望の方法で周期的に互いに並んで多重に配置され、一緒にエネルギーフィルタ２０を形成することができる。

【0048】

任意の深さプロファイルの設計は、個々の構造要素２４が異なる延在部を占め、したがって構造要素配置２８の全体表面積との関係で異なる二次元延在部を占めることによって達成され得る。この手段により、各設計について、基板１２内のこのイオンエネルギーに割り当てられた浸透深さの結果としてのイオン濃度が、任意の所望の形態で設計されることが可能である。

【0049】

エネルギーフィルタ２０の静的使用（基板１２およびエネルギーフィルタ２０は移動しない）の場合、所望のエネルギースペクトル全体を近似する構造要素配置２８の延在部を、エネルギーフィルタ２０による散乱により、基板１２の各エリア要素上の横方向に均一な深さ分布を確保するように、その横方向寸法を十分に小さく保つことが重要である。静的照射の場合における構造要素配置２８の最大可能寸法は、イオンエネルギー、イオン種類、及びエネルギーフィルタ２０と基板１２との間の距離の関数である。

【0050】

既に上述したように、また、図４から明らかなように、柱状構造要素２４の幅は変化してもよい。同様に、各柱状構造要素２４は、２つの境界層または層部１４によって外側が覆われていてもよく、あるいは、図４の端部領域で明らかなように、各要素２４は、片側または両側にも開口していてもよい。

【0051】

特に重要なのは、示された断面構造または対応する所望の構造が、示された方向に垂直な方向にも同様に存在することであり、言い換えれば、エネルギーフィルタ２０は、長さ方向および幅方向の両方でマイクロパターン化されている三次元物体を形成していることである。

【0052】

図５及び図６は、（イオンビーム１０を示す図４の矢印の方向から見て）縦断面における柱状構造要素２４及びそれぞれの個別セル２２の配置に関する２つの例示的な可能性を示す図である。図５のようなハニカム形状、または図６のような断面矩形の構造要素２４を入れ子状にしたものが優先される。

【0053】

図７に示されるのは、さらに、本発明のエネルギーフィルタ２０は、エネルギーフィルタ２０に規則的または不規則的なパターンで分布することができる充填セル２６を有することもできる、という事実である。したがって、特定の場所でエネルギーフィルタ２０のより大きな減速能力を達成することが可能である。充填セル２６の材料は、例えば、ＳｉＯ₂などの適切な酸化物および窒化物を含むＳｉ、ＳｉＣ、Ｃまたはダイヤモンドであってよく、またはＰＭＭＡなどのプラスチック、さらにはセラミックまたは金属が同様に適切である。

【0054】

図８から明らかなように、内壁１８がエネルギーフィルタ２０の高さ方向ではなく、その斜め方向に走ること、または図８に示されているように、隣接する層または層部１４の間で湾曲した経路で走ることも考えられる。これらの場合にも、内壁１８は、イオンビーム１０を減速させることに寄与する。

【0055】

その場合、エネルギーフィルタ２０には、順に、イオンビーム１０がより多くの層又は層部１４及び内壁１８を通過する必要がある領域（ダッシュで示された左側の領域を参照、イオンビームが５つの層／層部／内壁を通過しなければならない）と、イオンビーム１０がより少ない数の層又は層部１４及び内壁１８を通過しなければならない領域（ダッシュで示された右側の領域を参照、イオンビームがわずか４つの層／層部／内壁を通過しなければならない）とが存在する。

【0056】

図９に示されているように、エネルギーフィルタ２０は、統合されたコリメータ構造を有することもできる。

【0057】

エネルギー調整する層または層部１４へのイオンの進入時の一次エネルギーに応じて、この層または層部１４でのイオンの散乱の程度が大きくまたは小さくなり、したがって、入射一次イオンビーム１０と比較して出現イオンビームの角度分布の拡がりがある。このようなエネルギー依存性の理由は、物質における微視的な減速機構が、物質の電子系の励起（電子減速）または層内の原子との原子間衝突（核減速）を介して動作するためである。電子的減速は散乱効果が小さく、イオンエネルギーが高い場合に選ばれる。核減速は、散乱効果が大きく、エネルギーが低い場合に選ばれる。

【0058】

エネルギーフィルタされたイオンの適用としては、エネルギーフィルタ２０を透過したイオンが極めて狭い角度分布を有することがしばしば望まれる。特に、マスキングを伴う適用では、注入されるイオンの角度分布が極めて重要である。

【0059】

エネルギーフィルタ２０の個別セル２２は、エネルギーを変更する層または層部１４の間のキャビティ１６のアスペクト比（高さに対する最大長または幅の比）の寸法設定を通じて所望の程度の集束効果を達成するように設計されている。集束と「単純な」個別セル２２との間の相違は、それらのアスペクト比から推定することができる。
最大個別セル径：個別セル高さ > １：１、例：５：１ 集束要素なし
最大個別セル径：個別セル高さ＜１：１、例：１：５ 集束要素

【0060】

本発明によれば、少なくとも複数の個別セル２２について、エネルギーフィルタ２０の長さ方向及び／又は幅方向における個別セル２２の最大横方向延在部aと、エネルギーフィルタ２０の高さ方向における個別セル２２の内壁１８の延在部bとの比が、１：２－１：１２、好ましくは１：４－１：１０であると望ましい。この場合、集束が比較的強くなる。この種のアスペクト比を有するセルは、例えば、図９の個別セル２２の最下段の列に存在する。図９において、イオンが通過しなければならない各構造要素２４の最下部のキャビティ１６は、通過するイオンの最大角度αをもたらすような垂直方向の延在部を有する。この最下部のキャビティ１６は、さらに、好ましくはエネルギーを調整する層１４によって閉塞されている。

【0061】

この種のエネルギーフィルタ２０は、エネルギーを変更する層または層部１４と集束要素の連続として理解することもでき、また、統合型エネルギーフィルタおよび集束装置と称することもできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2022-03-10

【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（１２）へのイオン注入に用いるエネルギーフィルタ（２０）であって、
注入によってもたらされるドーパント深さプロファイルおよび／または欠陥深さプロファイルを前記基板（１２）に設けるためにマイクロパターンが形成され、
前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々に配置される２つ以上の層又は層部（１４）を有し、
それぞれが前記層または層部（１４）のうちの少なくとも２つの間に配置された複数のキャビティ（１６）を有し、前記キャビティ（１６）を境界付け、層または層部（１４）を互いに接合する内壁（１８）を有する、エネルギーフィルタ（２０）。

【請求項2】

前記エネルギーフィルタ（２０）の外側を境界付ける２つの層（１４）が設計において実質的に連続している、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項3】

前記エネルギーフィルタ（２０）の外側を境界付ける２つの層（１４）が設計において実質的に平面的である、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項4】

２つの連続する前記層または層部（１４）間の距離が、１００ｎｍ－５ｍｍである、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（20）。

【請求項5】

２つの連続する前記層または層部（１４）間の距離が、２００ｎｍ－５０μｍである、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（20）。

【請求項6】

少なくとも１つの前記層または層部（１４）の厚さが５０ｎｍ－５μｍである、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項7】

少なくとも１つの前記層または層部（１４）の厚さが１００ｎｍ－３μmである、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項8】

少なくとも１つの前記内壁（１８）の厚さが０．５－５００μｍである、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項9】

少なくとも１つの前記内壁（１８）の厚さが２－１００μｍである、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項10】

それぞれが前記複数のキャビティ（１６）のうちの１つと少なくとも２つの前記内壁（１８）とを備える複数の個別セル（２２）を有する、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項11】

前記個別セル（２２）は、ハニカム状に配置されている、請求項１０に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項12】

前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向における１つの前記個別セル（２２）の前記内壁（１８）の延在部に対する前記エネルギーフィルタ（２０）の長さ方向又は幅方向における１つの前記個別セル（２２）の最大横延在部の比が、１：２－１：１２である、請求項１０に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項13】

互いに隣接して配置され、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ全体に渡り延びる複数の柱状構造要素（２４）を備え、前記複数の柱状構造要素（２４）の少なくともいくつかは、それぞれ、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々に配置された前記複数の層部（１４）を含む、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項14】

前記複数の柱状構造要素（２４）の少なくともいくつかは、それぞれ、複数の前記キャビティ（１６）および複数の前記内壁（１８）を含む、請求項１３に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項15】

前記複数の柱状構造要素（２４）は、それぞれ、前記エネルギーフィルタ（２０）の高さ方向に次々に配置された複数の前記個別セル（２２）を含む、請求項１３に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項16】

複数の充填セル（２６）を有する、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項17】

前記複数の内壁（１８）が、前記層または層部（１４）に対して垂直に配置されている、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【請求項18】

前記複数の内壁（１８）が、前記層または層部（１４）に対して斜めに配置されている、請求項１に記載のエネルギーフィルタ（２０）。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】削除

【補正の内容】

【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】

本発明の一態様によれば、基板へのイオン注入に用いるエネルギーフィルタは、基板において、注入によってもたらされるドーパント深さプロファイルおよび／または欠陥深さプロファイルを設けるためのマイクロパターンが形成されており、エネルギーフィルタの高さ方向に次々と配置される２つ以上の層または層部を有する。エネルギーフィルタはまた、少なくとも２つの層または層部の間に配置された複数のキャビティを有し、キャビティを境界付け、少なくとも２つの層または層部を互いに接合する内壁を有する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0042】

本発明の一態様によるエネルギーフィルタ２０の構造を換言すれば、エネルギーフィルタ２０は、各場合にキャビティ１６と少なくとも２つの内壁１８とを含む複数の個別セル２２を有している。図４では、個別セル２２の一例がハッチングで示されている。本発明の一態様によるエネルギーフィルタ２０をより機能的な観点から説明するならば、それは、互いに隣接して配置され、エネルギーフィルタ２０の高さ全体に渡り延びる複数の柱状構造要素２４から構成される。図４には、柱状構造要素２４の一例がドットで描かれている。大多数の柱状構造要素２４は、それぞれ、エネルギーフィルタ２０の高さ方向に次々に配置された複数の層部１４を含んで構成される。それぞれの柱状構造要素２４においてイオンビーム１０が通過することになる層部１４の数、材料および厚さは、エネルギーフィルタ２０のこの微小領域におけるイオンビームのエネルギー損失を規定する。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0060】

本発明の一態様によれば、少なくとも複数の個別セル２２について、エネルギーフィルタ２０の長さ方向及び／又は幅方向における個別セル２２の最大横方向延在部aと、エネルギーフィルタ２０の高さ方向における個別セル２２の内壁１８の延在部bとの比が、１：２－１：１２、好ましくは１：４－１：１０であると望ましい。この場合、集束が比較的強くなる。この種のアスペクト比を有するセルは、例えば、図９の個別セル２２の最下段の列に存在する。図９において、イオンが通過しなければならない各構造要素２４の最下部のキャビティ１６は、通過するイオンの最大角度αをもたらすような垂直方向の延在部を有する。この最下部のキャビティ１６は、さらに、好ましくはエネルギーを調整する層１４によって閉塞されている。

【手続補正6】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図3】

【国際調査報告】