特表 2024-501082 少なくとも１つの結合要素を伴うイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体

(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】2024-01-10

(54)【発明の名称】少なくとも１つの結合要素を伴うイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20231227BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20231227BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 Z

H01L21/265 603B

H01J37/317 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023561424

(86)(22)【出願日】2021-12-07

(85)【翻訳文提出日】2023-08-15

(86)【国際出願番号】 EP2021084473

(87)【国際公開番号】W WO2022128593

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】LU102299

(32)【優先日】2020-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】LU

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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

(72)【発明者】

【氏名】アンドレ・ツォヴァッラ

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA25

5C101BB04

5C101EE25

5C101EE37

5C101EE44

5C101EE75

5C101EE76

5C101LL04

(57)【要約】

エネルギーフィルタ（２５）と、第１のフィルタフレーム（４０）と、少なくとも１つの結合要素（５０）とを備える、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）が提供される。エネルギーフィルタ（２５）は、イオンビーム（１０）のビームエネルギーを吸収する少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）を有する。少なくとも１つの結合要素（５０）は、第１のフィルタフレーム（４０）をエネルギーフィルタ（２５）と弾性的に連結する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）であって、
イオンビーム（１０）のビームエネルギーを吸収する少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）を有するエネルギーフィルタ（２５）と、
第１のフィルタフレーム（４０）と、
前記第１のフィルタフレーム（４０）を前記エネルギーフィルタ（２５）と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素（５０）と
を備えるエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は前記エネルギーフィルタ（２５）の前記少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）に配置される、請求項１に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項3】

前記エネルギーフィルタ（２５）を収容する第２のフィルタフレーム（３０）をさらに備え、前記少なくとも１つの結合要素（５０）は前記第１のフィルタフレーム（４０）を前記第２のフィルタフレーム（３０）と弾性的に連結する、請求項１に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は微細ばね要素として構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項5】

前記微細ばね要素（５０）は６μｍ、１６μｍ、または１００μｍの厚さを有する、請求項４に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項6】

前記微細ばね要素（５０）は５０μｍ、１００μｍの幅と、１００μｍから最大数ｍｍまでの長さとを有する、請求項４または５に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は、前記エネルギーフィルタ（２５）および前記第１のフィルタフレーム（４０）の少なくとも一方と一体に形成される、請求項１から６のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は、前記第１のフィルタフレーム（４０）および前記第２のフィルタフレーム（３０）の少なくとも一方と一体に形成される、請求項３に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は、レーザ溶接、ボンディング技術、または少なくとも１つの機械的固定具によって、前記エネルギーフィルタ（２５）、前記第１のフィルタフレーム（４０）、および前記第２のフィルタフレーム（３０）に連結される、請求項１から６のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項10】

前記少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）は、三角柱形、錐体形、または自由形態の形である、請求項１から９のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項11】

前記少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）は、前記イオンビーム（１０）のビーム方向（Ｚ）に対して垂直である平面（Ｘ、Ｙ）に配置される、請求項１０に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項12】

前記イオンビーム（１０）のビーム方向（Ｚ）に対して垂直である平面（Ｘ、Ｙ）に配置される少なくとも１つの開口要素（６０）と、
基板（７０）と
をさらに備え、
前記少なくとも１つの開口要素（６０）は、フィルタリングされたイオンビーム（１０ａ）が前記基板（７０）に伝送されるように、前記エネルギーフィルタ（２５）と前記基板（７０）との間に配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項13】

前記基板（７０）は、前記伝送されたイオンビーム（１０ａ）に対して固定される、または、前記伝送されたイオンビーム（１０ａ）のビーム方向（Ｚ）に対して垂直な第１の方向（７０ａ）および第２の方向（７０ｂ）の少なくとも一方において移動可能である、請求項１２に記載のエネルギーフィルタ組立体（２００）。

【請求項14】

少なくとも１つの最小走査領域（８０ａ）で前記イオンビーム（１０）を走査する少なくとも１つの検出要素（８０）をさらに備える、請求項１２または１３に記載のエネルギーフィルタ組立体（２００）。

【請求項15】

前記少なくとも１つの検出要素（８０）は走査領域（８０ｂ）で前記イオンビーム（１０）を走査し、前記走査領域（８０ｂ）は前記少なくとも１つの検出要素（８０）を越えて延びる、請求項１４に記載のエネルギーフィルタ組立体（２００）。

【請求項16】

前記検出要素（８０）はファラデーカップである、請求項１４または１５に記載のエネルギーフィルタ組立体（２００）。

【請求項17】

前記少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）は、ケイ素、炭化ケイ素、または炭素から作られる、請求項１から１６のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）。

【請求項18】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は、前記第１のフィルタフレーム（４０）と前記エネルギーフィルタ（２５）との間の前記連結を制御された引っ張りの下で維持するために予め荷重が掛けられる、請求項１から１７のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（３００）。

【請求項19】

予め荷重が掛けられた前記少なくとも１つの結合要素（５０）は、前記エネルギーフィルタ（２５）への前記制御された引っ張りが、動作の間に許容される全体の温度範囲内に安全値を含む最大の耐えることができる引っ張り未満となるように、構成される、請求項１８に記載のエネルギーフィルタ組立体（３００）。

【請求項20】

前記少なくとも１つの結合要素（５０）は微細引っ張りばね要素として提供される、請求項１８または１９に記載のエネルギーフィルタ組立体（３００）。

【請求項21】

前記第２のフィルタフレーム（３０）は湾曲した外形（３５）を有し、前記第１のフィルタフレーム（４０）は内側輪郭（４１）を有し、前記内側輪郭（４１）は、隙間（９０）が前記第２のフィルタフレーム（３０）の前記外形（３５）と前記第１のフィルタフレーム（４０）の前記内側輪郭（４１）との間に設けられるように、前記湾曲した外形（３５）に適合される、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体（３００）。

【請求項22】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）を製造するための方法であって、
イオンビーム（１０）のビームエネルギーを吸収する少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）を有するエネルギーフィルタ（２５）を提供するステップと、
第１のフィルタフレーム（４０）を提供するステップと、
前記第１のフィルタフレーム（４０）を前記エネルギーフィルタ（２５）と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素（５０）によって、前記第１のフィルタフレーム（４０）を前記エネルギーフィルタ（２５）と連結するステップと
を含む方法。

【請求項23】

前記エネルギーフィルタ（２５）を収容する第２のフィルタフレーム（３０）を提供するステップと、
前記少なくとも１つの結合要素（５０）を前記第１のフィルタフレーム（４０）と前記第２のフィルタフレーム（３０）との間で弾性的に連結するステップと
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

イオン注入をフィルタリングするための方法であって、
少なくとも１つのフィルタ要素（２５ａ）を有するエネルギーフィルタ（２５）を備えるエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）を提供するステップであって、第１のフィルタフレーム（４０）が少なくとも１つの結合要素（５０）によって前記エネルギーフィルタ（２５）と弾性的に連結され、少なくとも１つの開口要素（６０）が前記エネルギーフィルタ（２５）と基板（７０）との間に配置される、ステップと、
前記エネルギーフィルタ（２５）および前記少なくとも１つの結合要素（５０）にわたって延びるイオンビーム（１０）を提供するステップと、
前記イオンビーム（１０）のフィルタリングされていないイオン（１０ｂ）が前記基板（７０）に衝突するのを停止させるように、前記少なくとも１つの開口要素（６０）を前記イオンビーム（１０）の方向に対して配置するステップと
を含む方法。

【請求項25】

前記少なくとも１つの検出要素（８０）が照射されるように、前記エネルギーフィルタ（２５）、前記少なくとも１つの結合要素（５０）、および前記第１のフィルタフレーム（４０）を越えて前記イオンビーム（１０）を走査するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）を製造するための方法であって、
シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを、第１の表面および第２の表面を有する基板材料として提供するステップであって、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）の厚さが３０ｎｍから１．５μｍの間の厚さで変化する、ステップと、
湿式化学水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチングまたは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）エッチングをマスクするための第１のマスク材料層および第２のマスク材料層を、前記ＳＯＩウェーハの前記第１の表面および前記第２の表面に適用するステップと、
第１および第２のリソグラフィ処理ステップ、ならびに少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、前記第１の表面および前記第２の表面に前記第１のマスク材料層および前記第２のマスク材料層のパターン形成をするステップと、
前記マスク材料層のパターン形成の後に前記第１の表面および前記第２の表面を洗浄するステップと、
ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して前記第１の表面または前記第２の表面を第１の湿式化学エッチングするステップと、
前記第１のマスク材料層を除去するステップと、
前記ＳＯＩウェーハの前記第１の表面へのＫＯＨもしくはＴＭＡＨの湿式エッチングステップまたは乾式エッチングステップをマスクするために、第３のマスク材料層を前記第１の表面に適用するステップと、
第３のリソグラフィ処理ステップ、および少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、前記第１の表面に前記第３のマスク材料層のパターン形成をするステップと、
前記ＢＯＸ層において留まる前記ＳＯＩウェーハの前記第１の表面にＫＯＨもしくはＴＭＡＨの湿式エッチングステップまたは乾式エッチングステップを適用するステップと、
ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して前記第１の表面または前記第２の表面を第２の湿式化学エッチングするステップと、
エッチングが前記ＢＯＸ層において留められるように、前記第２の表面を第３の湿式化学または乾式のエッチングをするステップと、
前記ＢＯＸ層を除去するステップと、
前記第１の表面および前記第２の表面における前記マスク層を除去するステップと
を含む方法。

【請求項27】

エッチングを防止するために第１の保護層を前記第２の表面に適用するステップを含む、請求項２６に記載の方法。

【請求項28】

前記第１の表面のエッチングを防止するために第２の保護層を前記第１の表面または前記第２の表面に適用するステップを含む、請求項２６または２７に記載の方法。

【請求項29】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）を製造するための方法であって、
体積材料スラブを提供するステップと、
レーザエッチングまたは機械的腐食デバイスにより前記材料を連続的に除去するステップであって、前記除去は、１ステップごとに数十ｎｍから最大数マイクロメートルまでの増分であり、所与の構造のためにいくつかの除去ステップを伴い、前記連続的な除去は、エネルギーフィルタ（２５）、第１のフィルタフレーム（４０）、および、前記第１のフィルタフレーム（４０）を前記エネルギーフィルタ（２５）と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素（５０）の所定の３Ｄレイアウトに従って実施される、ステップと
を含む方法。

【請求項30】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）を製造するための方法であって、
基板または基層を提供するステップと、
エネルギーフィルタ（２５）を提供するための第１のフィルタ層（３２）、および、第１のフィルタフレーム（４０）を提供するための第１のフィルタフレーム層（３３）を堆積させるステップと、
レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチングまたは連続的なエッチングなどの適切なエッチング技術を使用して、前記第１のフィルタ層（３２）および前記第１のフィルタフレーム層（３３）のパターン形成をするステップと、
第１のフィルタ層（３２）および第１のフィルタフレーム層（３３）の多重を連続的に堆積させ、パターン形成するステップと、
前記基板または基層を所望の基板層厚さまたは基層厚さへと除去、研磨、またはエッチングするステップと、
前記第１のフィルタ層（３２）および前記第１のフィルタフレーム層（３３）を除去、研磨、またはエッチングすることで、前記第１のフィルタフレーム（４０）を前記エネルギーフィルタ（２５）と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素（５０）を切り出すステップと
を含む方法。

【請求項31】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体（１、１００、２００、３００）を製造するための方法であって、
エネルギーフィルタ（２５）を提供するステップと、
第１のフィルタフレーム（４０）を提供するステップと、
レーザアブレーションによって前記エネルギーフィルタ（２５）と前記第１のフィルタフレーム（４０）との間に少なくとも１つの弾性要素（５０）を作り出すステップと、
材料アブレーションによって前記エネルギーフィルタ（２５）を前記第１のフィルタフレーム（４０）から分離するステップと
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素を備えるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体に関する。本発明は、このようなエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法にも関する。本発明はさらに、このようなエネルギーフィルタ組立体によりイオン注入をフィルタリングするための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イオン注入は、半導体材料または光学材料などの材料におけるドーピングまたは欠陥プロファイルの生成を、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における所定の深さプロファイルで達成するための方法である。このような半導体材料の例には、限定されることはないが、ケイ素、炭化ケイ素、および窒化ガリウムがある。このような光学材料の例には、限定されることはないが、ＬｉＮｂＯ_３、ガラス、およびＰＭＭＡがある。

【0003】

単一エネルギーイオン照射によって得られるドーピング濃度ピークもしくは欠陥濃度ピークの深さ分布より広い深さ分布を有するイオン注入によって深さプロファイルを生成する必要性、または、１つもしくはいくつかの単純な単一エネルギー注入によっては生成できないドーピング深さプロファイルもしく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、しばしば、ガウス分布によって、または、より正確にはピアソン分布によって、おおよそ表現することができる。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場合、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要素を通過するとき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。結果的に生じるエネルギー分布は、標的材料において深さプロファイルイオンの作成をもたらす。これは、例えば、欧州特許００１４５１６Ｂ１（Ｂａｒｔｋｏ）に記載されている。

【0004】

このようなイオン注入デバイス２０の例が図１に示されており、この例では、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。イオンビーム発生源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とすることもできる。他の態様では、イオンビーム発生源５のエネルギーは、０．５ＭｅＶ／核子から３．０ＭｅＶ／核子の間、または好ましくは１．０ＭｅＶ／核子から２．０ＭｅＶ／核子の間である。ある特定の実施形態では、イオンビーム発生源は、１．３ＭｅＶ／核子から１．７ＭｅＶ／核子の間のエネルギーでイオンビーム１０を生成する。イオンビーム１０の総エネルギーは、１ＭｅＶから５０ＭｅＶの間であり、ある好ましい態様では４ＭｅＶから４０ＭｅＶの間であり、好ましい態様では８ＭｅＶから３０ＭｅＶの間である。イオンビーム１０の周波数は、例えば３Ｈｚから５００Ｈｚの間といった、１Ｈｚから２ｋＨｚの間とでき、ある態様では７Ｈｚから２００Ｈｚの間とできる。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におけるイオンの例には、限定されることはないが、アルミニウム、窒素、水素、ヘリウム、ホウ素、リン、炭素、ヒ素、およびバナジウムがある。

【0005】

図１において、エネルギーフィルタ２５が、右手側における三角形の断面形態を有する膜から作られることが分かるが、この種類の断面形態は本発明の限定ではなく、他の断面形態が使用できる。上方のイオンビーム１０－１がエネルギーフィルタ２５を通過するのに通る領域２５_ｍｉｎが、エネルギーフィルタ２５の膜の最小の厚さを有するため、上方のイオンビーム１０－１は、エネルギーにおける低減がほとんどなく、エネルギーフィルタ２５を通過する。別の言い方をすれば、左手側における上方のイオンビーム１０－１のエネルギーがＥ１である場合、（膜におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす膜の阻止能による小さいエネルギー損失により）上方のイオンビーム１０－１のエネルギーは右手側において実質的に同じ値Ｅ１を有することになる。

【0006】

一方で、下方のイオンビーム１０－２は、エネルギーフィルタ２５の膜がその最も厚いところである領域２５_ｍａｘを通過する。左手側における下方のイオンビーム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、したがって、右手側における下方のイオンビーム１０－２のエネルギーは低減され、上方のイオンビームのエネルギーより小さく、つまり、Ｅ１＞Ｅ２である。その結果、より大きなエネルギーの上方のイオンビーム１０－１が、より小さいエネルギーの下方のイオンビーム１０－２に対して、基板材料３０においてより大きい深さへ浸透することができることになってしまう。これは、ウェーハの一部である基板材料３０において、差異のある深さプロファイルをもたらしてしまう。

【0007】

この深さプロファイルは、図１の右手側に示されている。実線の矩形の領域は、イオンが深さｄ１とｄ２との間の深さで基板材料に浸透することを示している。しかしながら、水平のプロファイルの形は特別な場合であり、これは、すべてのエネルギーが幾何学的に等しいと見なされる場合で、エネルギーフィルタおよび基板の材料が同じである場合に得られる。ガウス曲線は、エネルギーフィルタ２５がなく、ｄ３の深さにおいて最大値を有するおおよその深さプロファイルを示している。イオンビーム１０－１のエネルギーの一部がエネルギーフィルタ２５において吸収されるため、深さｄ３が深さｄ２より大きいことは、理解されるものである。

【0008】

先行技術において、エネルギーフィルタ２５の製作について知られているいくつかの原理がある。典型的には、エネルギーフィルタ２５は、図１から知られている三角形の断面パターンなどの所望のパターンを生成するために、エッチングされたエネルギーフィルタ２５の表面を伴うバルク材料から作られる。ドイツ特許ＤＥ１０２０１６１０６１１９Ｂ４（Ｃｓａｔｏ／Ｋｒｉｐｐｅｎｄｏｒｆ）には、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るエネルギーフィルタが記載されている。Ｃｓａｔｏ／Ｋｒｉｐｐｅｎｄｏｒｆの特許出願に記載されているエネルギーフィルタから生じる深さプロファイルは、材料の層の構造にも表面の構造にも依存する。

【0009】

さらなる構造の原理が、本出願者の同時継続出願ＤＥ１０２０１９１２０６２３．５に示されており、エネルギーフィルタは、鉛直の壁によって一体に連結される離間された微細構造化層を備える。

【0010】

エネルギーフィルタ２５を通じて吸収され得るイオンビーム１０からの最大出力は、３つの因子、すなわち、エネルギーフィルタ２５の効果的な冷却機構と、エネルギーフィルタ２５が作られる膜の熱機械特性と、エネルギーフィルタ２５が作られる材料の選択とに依存する。典型的なイオン注入過程では、出力の約５０％がエネルギーフィルタ２５において吸収されるが、これは、処理条件およびフィルタ形状に依存して８０％まで上昇することができる。

【0011】

エネルギーフィルタの例が図２に示されており、エネルギーフィルタ２５は、フレーム２７に搭載された三角形の構造とされた膜から作られる。ある非限定的な例において、エネルギーフィルタ２５は、例えば、（最大で２００μｍまでで、典型的には２μｍから２０μｍの間の厚さの）ケイ素層２１とバルクケイ素２３（約４００μｍの厚さ）との間に挟まれる０．２～１μｍの厚さなどを有する絶縁層の二酸化ケイ素層２２を備えるシリコンオンインシュレータといった、単一品の材料から作ることができる。構造化膜は、例えば、ケイ素から作られるが、炭化ケイ素、他のケイ素もしくは炭素に基づく材料、またはセラミックから作ることもできる。

【0012】

イオンビーム１０についての所与のイオン電流のためのイオン注入過程におけるウェーハ処理量を最適化することで、イオンビーム１０を効率的に使用するために、エネルギーフィルタ２５の膜だけ照射し、膜が所定位置で保持されるフレーム２７を照射しないことが好ましい。実際には、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、そのため加熱することになる可能性がある。実際、フレーム２７が完全に照射されることは可能である。エネルギーフィルタ２５を形成する膜が加熱されるが、膜が薄いため（つまり、２μｍから２０μｍの間であるが、最大２００μｍである）、非常に小さい熱伝導率を有する。膜は、大きさが２ｘ２ｃｍ^２から３５ｘ３５ｃｍ^２の間であり、標的のウェーハの大きさに対応する。膜とフレーム２７との間にはほとんど熱伝導がない。したがって、モノリシックなフレーム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機構は、膜からの熱放射である。

【0013】

エネルギーフィルタ２５における膜の局所的な加熱が、エネルギーフィルタ２５を形成する膜の加熱された部分とフレームとの間の熱応力に加えて生じる。さらに、例えば、ビームの静電気もしくは機械的な走査、または、ビームに対するフィルタの機械的運動によるなど、膜の一部だけにおけるイオンビーム１０からのエネルギーの吸収による膜の局所的な加熱も、膜の中に熱応力をもたらし、機械的変形または膜への損傷をもたらす可能性がある。膜の加熱も、非常に短い時間の期間内、つまり、１秒未満で起こり、しばしばミリ秒の程度で起こる。冷却効果は、フィルタの隣接する領域またはより離れた領域が、瞬間的に照射された領域より低い温度を有するため、局所的な瞬間の放射の間または直後に起こる。問題は、熱の均等化を提供するための熱の伝導がほとんどないことである。この非均一な温度の分布が、パルス状イオンビーム１０および走査イオンビーム１０について特に顕著なことである。これらの温度勾配は、エネルギーフィルタ２５の膜が作られる材料の中に、欠陥、および分離相の形成をもたらす可能性があり、材料の予期しない改変さえもたらす可能性がある。

【0014】

以前は、問題は、イオン注入のすべての処理の局面（つまり、照射の前の時間、イオンビームによって膜を加熱する局面（局所的または全体）、実際の照射（局所的または全体）、イオンビームの除去の後の冷却局面（局所的または全体）、および注入処理の終了）において、引っ張り、および亀裂や脆性の増加などによる膜の損傷の関連する危険性が、より頻繁に起こる可能性があることであった。

【0015】

モノリシックな縁によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体の主要な欠点は、縁（完全なウェーハ厚さ、およそ１００μｍ）から実際のエネルギーフィルタ膜（典型的な厚さ約２０μｍ）への移行である。フィルタフレームとエネルギーフィルタとに同じ照射出力がある場合、移行において結果生じる熱は、硬い縁の高い熱伝導と、結果生じる大きな熱容量とのため、薄い膜の加熱より大きくなる。結果として、移行領域における温度勾配が上昇し、熱機械的応力をもたらす可能性がある。実用的な態様は、フィルタフレームおよび膜を常に同じ出力で照射することが、伝送されないイオンの損失が非常に大きくなるため、ウェーハ処理量を最大化するという理由のための好ましい処理変更ではないという事実によって、さらに複雑にさせられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】欧州特許第００１４５１６号明細書

【特許文献2】独国特許第１０２０１６１０６１１９号明細書

【特許文献3】独国特許出願公開第１０２０１９１２０６２３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

そのため、処理の局面の間の応力またはその影響と、膜の亀裂、膜の脆性の増加、または同様の問題を通じたエネルギーフィルタ膜への損傷の関連する危険性とを低減または回避するために、機械的に結合解除されたエネルギーフィルタを用いてイオン注入システムにエネルギーフィルタ組立体を提供することが、本発明の目的である。

【0018】

そのため、エネルギーフィルタの機械的安定性および熱機械的安定性を向上させるために、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を向上させる必要性がある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明の第１の態様によれば、エネルギーフィルタと、第１のフィルタフレームと、少なくとも１つの結合要素とを備える、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体が提供される。エネルギーフィルタは、イオンビームのビームエネルギーを吸収する少なくとも１つのフィルタ要素を有する。少なくとも１つの結合要素は、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結する。

【0020】

エネルギーフィルタ組立体の一態様において、少なくとも１つの結合要素は、エネルギーフィルタの少なくとも１つのフィルタ要素に配置される。

【0021】

エネルギーフィルタ組立体の第２の態様において、エネルギーフィルタ組立体は、エネルギーフィルタを収容する第２のフィルタフレームをさらに備え、少なくとも１つの結合要素は第１のフィルタフレームを第２のフィルタフレームと弾性的に連結する。

【0022】

エネルギーフィルタ組立体の一態様において、少なくとも１つの結合要素は微細ばね要素として構成される。微細ばね要素は６μｍ、１６μｍ、または数百μｍの厚さを有し得る。微細ばね要素は５０μｍ、１００μｍの幅と、１００μｍから最大数ｍｍまでの長さとを同じく有し得る。

【0023】

エネルギーフィルタ組立体の一態様において、少なくとも１つの結合要素は、エネルギーフィルタおよび第１のフィルタフレームの少なくとも一方と一体に形成される。

【0024】

エネルギーフィルタ組立体の一態様において、少なくとも１つの結合要素は、第１のフィルタフレームおよび第２のフィルタフレームの少なくとも一方と一体に形成される。

【0025】

エネルギーフィルタ組立体のさらなる態様において、少なくとも１つの結合要素は、レーザ溶接、ボンディング技術、または少なくとも１つの機械的固定具によって、エネルギーフィルタ、第１のフィルタフレーム、および第２のフィルタフレームに連結される。

【0026】

エネルギーフィルタ組立体の一態様において、少なくとも１つのフィルタ要素は、三角柱形、錐体形、または自由形態の形である。

【0027】

エネルギーフィルタ組立体のさらなる態様において、少なくとも１つのフィルタ要素は、イオンビームのビーム方向に対して垂直である平面に配置される。

【0028】

エネルギーフィルタ組立体の第３の態様において、エネルギーフィルタ組立体は少なくとも１つの開口要素と基板とをさらに備える。少なくとも１つの開口要素は、イオンビームのビーム方向に対して垂直である平面に配置される。少なくとも１つの開口要素は、フィルタリングされたイオンビームがフィルタを通じてのみ基板に伝送されるように、エネルギーフィルタと基板との間にさらに配置される。

【0029】

エネルギーフィルタ組立体のさらなる態様において、基板は、伝送されたイオンビームに対して固定される、または、伝送されたイオンビームのビーム方向に対して垂直な第１の方向および第２の方向の少なくとも一方において移動可能である。

【0030】

エネルギーフィルタ組立体の他の態様において、エネルギーフィルタ組立体は、少なくとも１つの最小走査領域でイオンビームを走査する少なくとも１つの検出要素をさらに備える。少なくとも１つの検出要素は走査領域でイオンビームを走査し、走査領域は少なくとも１つの検出要素を越えて延びる。検出要素はファラデーカップであり得る。

【0031】

エネルギーフィルタ組立体のさらなる態様において、少なくとも１つのフィルタ要素はケイ素、炭化ケイ素、または炭素から作られる。

【0032】

エネルギーフィルタ組立体の第４の態様において、少なくとも１つの結合要素は、第１のフィルタフレームとエネルギーフィルタとの間の連結を制御された引っ張りの下で維持するために予め荷重が掛けられる。少なくとも１つの結合要素は、具体的には、イオン照射の間のフィルタの熱膨張の場合について、第１のフィルタフレームとエネルギーフィルタとの間の連結を制御された引っ張りの下で維持するために予め荷重が掛けられる。予め荷重が掛けられた少なくとも１つの結合要素は、エネルギーフィルタへの制御された引っ張りが、動作の間に許容される全体の温度範囲内に安全値を含む最大の耐えることができる引っ張り未満となるように、構成される。少なくとも１つの結合要素は微細引っ張りばね要素として提供され得る。

【0033】

本発明の第５の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法であって、イオンビームのビームエネルギーを少なくとも部分的に吸収する少なくとも１つのフィルタ要素を有するエネルギーフィルタを提供するステップと、第１のフィルタフレームを提供するステップと、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素によって、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと連結するステップとを含む方法が提供される。

【0034】

エネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の一態様において、方法は、エネルギーフィルタを収容する第２のフィルタフレームを提供するステップと、少なくとも１つの結合要素を第１のフィルタフレームと第２のフィルタフレームとの間で弾性的に連結するステップとをさらに含む。

【0035】

本発明の第６の態様によれば、イオン注入をフィルタリングするための方法であって、少なくとも１つのフィルタ要素を有するエネルギーフィルタを備えるエネルギーフィルタ組立体を提供するステップであって、第１のフィルタフレームが少なくとも１つの結合要素によってエネルギーフィルタと弾性的に連結され、少なくとも１つの開口要素がエネルギーフィルタと基板との間に配置される、ステップと、エネルギーフィルタおよび少なくとも１つの結合要素にわたって延びるイオンビームを提供するステップと、イオンビームのフィルタリングされていないイオンが基板に衝突するのを停止させるように、少なくとも１つの開口要素をイオンビームの方向に対して配置するステップとを含む方法が提供される。

【0036】

イオン注入をフィルタリングするための方法の一態様において、方法は、少なくとも１つの検出要素が照射されるように、エネルギーフィルタ、少なくとも１つの結合要素、および第１のフィルタフレームを越えてイオンビームを走査するステップをさらに含む。

【0037】

本発明の第７の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するためのさらなる方法であって、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを、第１の表面および第２の表面を有する基板材料として提供するステップであって、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）の厚さが３０ｎｍから１．５μｍの間の厚さで変化する、ステップと、湿式化学水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチングまたは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）エッチングをマスクするための第１のマスク材料層および第２のマスク材料層を、ＳＯＩウェーハの第１の表面および第２の表面に適用するステップと、第１および第２のリソグラフィ処理ステップ、ならびに少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、第１の表面および第２の表面に第１のマスク材料層および第２のマスク材料層のパターン形成をするステップと、マスク材料層のパターン形成の後に第１の表面および第２の表面を洗浄するステップと、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第１の湿式化学エッチングするステップと、第１のマスク材料層を除去するステップと、ＳＯＩウェーハの第１の表面へのＫＯＨもしくはＴＭＡＨの湿式エッチングステップまたは乾式エッチングステップをマスクするために、第３のマスク材料層を第１の表面に適用するステップと、第３のリソグラフィ処理ステップ、および少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、第１の表面に第３のマスク材料層のパターン形成をするステップと、ＢＯＸ層において留まるＳＯＩウェーハの第１の表面にＫＯＨもしくはＴＭＡＨの湿式エッチングステップまたは乾式エッチングステップを適用するステップと、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第２の湿式化学エッチングするステップと、エッチングがＢＯＸ層において留められるように、第２の表面を第３の湿式化学または乾式のエッチングをするステップと、ＢＯＸ層を除去するステップと、第１の表面および第２の表面におけるマスク層を除去するステップとを含む方法が提供される。

【0038】

エネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の一態様において、方法は、エッチングを防止するために第１の保護層を第２の表面に適用するステップ、および／または、第１の表面のエッチングを防止するために第２の保護層を第１の表面もしくは第２の表面に適用するステップをさらに含む。

【0039】

本発明の第８の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するためのさらなる方法であって、体積材料スラブを提供するステップと、レーザエッチングまたは機械的腐食デバイスにより材料を連続的に除去するステップであって、除去は、１ステップごとに数十ｎｍから最大数マイクロメートルまでの増分であり、所与の構造のためにいくつかの除去ステップを伴い、連続的な除去は、エネルギーフィルタ、第１のフィルタフレーム、および、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素の所定の３Ｄレイアウトに従って実施される、ステップとを含む方法が提供される。

【0040】

本発明の第９の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するためのさらなる方法であって、基板または基層を提供するステップと、エネルギーフィルタを提供するための第１のフィルタ層、および、第１のフィルタフレームを提供するための第１のフィルタフレーム層を堆積させるステップと、レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチングまたは連続的なエッチングなどの適切なエッチング技術を使用して、第１のフィルタ層および第１のフィルタフレーム層のパターン形成をするステップと、第１のフィルタ層および第１のフィルタフレーム層の多重を連続的に堆積させ、パターン形成するステップと、基板または基層を所望の基板層厚さまたは基層厚さへと除去、研磨、またはエッチングするステップと、第１のフィルタ層および第１のフィルタフレーム層を除去、研磨、またはエッチングすることで、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素を切り出すステップとを含む方法が提供される。

【0041】

本発明の第１０の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するためのさらなる方法であって、エネルギーフィルタを提供するステップと、第１のフィルタフレームを提供するステップと、レーザアブレーションによってエネルギーフィルタと第１のフィルタフレームとの間に少なくとも１つの弾性要素を作り出すステップと、材料アブレーションによってエネルギーフィルタを第１のフィルタフレームから分離するステップとを含む方法が提供される。

【0042】

ここで、本発明が図に基づいて説明される。図に記載されている本発明の実施形態および態様が単なる例であり、請求の保護の範囲を何らかの形で限定することがないことは、理解されるものである。本発明は、請求項およびそれらの均等によって定められる。本発明のある態様または実施形態の特徴が、本発明の他の実施形態の異なる態様の図と組み合わせることができることは、理解されるものである。本発明は、本開示の一部としてのいくつかの例の以下の詳細な説明を、添付の図面の検討の下で読むとき、より明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【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伴うイオン注入デバイスの原理の図である。

【図2】エネルギーフィルタを伴うイオン注入デバイスの構造の図である。

【図3A】第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素を伴う、本発明の第１の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体の上面図である。

【図3B】図３Ａの切断線Ａ－Ａ’によるエネルギーフィルタ組立体の断面図である。

【図4A】第１のフィルタフレームを、エネルギーフィルタを収容する第２のフィルタフレームと弾性的に連結する少なくとも１つの結合要素を伴う、本発明の第２の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体の上面図である。

【図4B】図４Ａの切断線Ａ－Ａ’によるエネルギーフィルタ組立体の断面図である。

【図5A】少なくとも１つの開口要素がエネルギーフィルタと基板との間に配置されている、少なくとも１つの開口要素と基板とを伴う、本発明の第３の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体の断面図である。

【図5B】少なくとも１つの最小走査領域でイオンビームを走査する少なくとも１つの検出要素を伴う図５Ａのエネルギーフィルタ組立体の上面図である。

【図5C】少なくとも１つの検出要素を越えて延びる走査領域でイオンビームを走査する少なくとも１つの検出要素を伴う図５Ａのエネルギーフィルタ組立体の上面図である。

【図6】第１のフィルタフレームとエネルギーフィルタとの間の連結を制御された引っ張りの下で維持するための予め荷重の掛けられた結合要素を伴う、本発明の他の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体の上面図である。

【図7A】本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の流れ図である。

【図7B】本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の流れ図である。

【図7C】本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の流れ図である。

【図7D】本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の流れ図である。

【図7E】本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法の流れ図である。

【図8】本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体を使用してイオン注入をフィルタリングするための方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

ここで、本発明が図面に基づいて説明される。本明細書に記載されている本発明の実施形態および態様が単なる例であり、請求の保護の範囲を何らかの形で限定することがないことは、理解されるものである。本発明は、請求項およびそれらの均等によって定められる。本発明のある態様または実施形態の特徴が、本発明の異なる態様および／または実施形態の特徴と組み合わせることができることは、理解されるものである。本発明の目的は、本開示の目的のための例を用いて、本開示をその例に限定することなく、以下において完全に記載されている。例は、本発明の異なる態様を提起している。本技術の教示を実施するために、組み合わされたこれらの態様のすべてを実施することは必要とされない。むしろ、専門家は、有用と思われ、対応する用途および実施に必要とされるそれらの態様を選択し組み合わせることになる。

【0045】

図３Ａは、本発明の第１の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１の上面図を示している。図３Ｂは、図３Ａの切断線Ａ－Ａ’によるエネルギーフィルタ組立体１の断面図である。図３Ａおよび図３Ｂにおいて見られるように、エネルギーフィルタ組立体１は、イオンビーム１０のビームエネルギーを少なくとも部分的に吸収する少なくとも１つのフィルタ要素２５ａを有するエネルギーフィルタ２５を備える。エネルギーフィルタ組立体１は、第１のフィルタフレーム４０と、少なくとも１つの結合要素５０とをさらに備え、少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結する。エネルギーフィルタ２５の少なくとも１つのフィルタ要素２５ａは、三角柱形を伴う断面を有する膜から作られるが、この種類の断面形態は本発明の限定ではなく、必要および／または要求に応じて、他の断面形態が使用できる。例えば、エネルギーフィルタ２５の少なくとも１つのフィルタ要素２５ａは、錐体形または自由形態の形を有する膜から作られ得る。

【0046】

少なくとも１つのフィルタ要素２５ａは、ケイ素、炭化ケイ素、または炭素から作ることができるが、この種類の材料は本発明の限定ではなく、必要および／または要求に応じて、他の材料が使用できる。図３Ａにおいて見られるように、少なくとも１つの結合要素５０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも１つのフィルタ要素２５ａに配置される。さらに図３Ａにおいて見られるように、少なくとも１つの結合要素５０は第１のフィルタフレーム４０にも配置される。少なくとも１つの結合要素５０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも１つの部分と一体に形成させることができる。少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０の少なくとも１つの部分と一体に形成させることもできる。しかしながら、少なくとも１つの結合要素５０は、エネルギーフィルタ２５の少なくとも１つの部分と別々に形成させることもできる。少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０の少なくとも１つの部分と別々に形成させることもできる。少なくとも１つの結合要素５０は、レーザ溶接、ボンディング技術、または少なくとも１つの機械的固定具によって、エネルギーフィルタ２５および第１のフィルタフレーム４０に連結させることができるが、この種類の連結は、本発明の限定ではなく、必要および／または要求に応じて、他の連結技術が使用できる。図３Ｂにおいて見られるように、少なくとも１つのフィルタ要素２５ａは、イオンビーム発生源５（図示されていない）を介して照射されるイオンビーム１０のビーム方向Ｚに対して垂直である平面Ｘ、Ｙに配置される。

【0047】

本発明の第１の態様において、エネルギーフィルタ組立体１は５つの結合要素５０を備えており、結合要素５０のうちの２つはエネルギーフィルタ２５の各々の長手方向側に配置されており、結合要素５０のうちの１つはエネルギーフィルタ２５の各々の幅側に配置されている。しかしながら、本発明の第１の態様において、２つの結合要素５０がエネルギーフィルタ２５の各々の幅側に配置されてもよく、結合要素５０のうちの１つがエネルギーフィルタ２５の各々の長手方向側に配置されてもよい。さらに、本発明の第１の態様において、結合要素５０の数は本発明によって限定されていない。エネルギーフィルタ組立体１は、６つ以上の結合要素５０、または４つ以下の結合要素５０を備えることができる。本発明のさらなる態様において、エネルギーフィルタ組立体１は、１つだけの結合要素５０を備えることもでき、結合要素５０は第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結する。本発明のさらなる態様において、少なくとも１つの結合要素５０が、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結するために、エネルギーフィルタ２５の上面および／または底面に配置され得る。

【0048】

本発明の第１の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１であれば、少なくとも１つの結合要素５０が微細ばね要素として構成できる。微細ばね要素は６μｍ、１６μｍ、または数百μｍの厚さを有し得る。微細ばね要素５０は５０μｍ、１００μｍの幅と、１００μｍから最大数ｍｍまでの長さとを有し得る。しかしながら、この種類の結合要素５０は本発明の限定ではなく、必要および／または要求に応じて、他の種類の結合要素が使用できる。

【0049】

図４Ａは、本発明の第２の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１００の上面図を示している。図４Ｂは、図４Ａの切断線Ａ－Ａ’によるエネルギーフィルタ組立体１００の断面図を示している。本発明の第２の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１００は、本発明の第１の態様によるフィルタ組立体１と同じ構成を備えている。したがって、本発明の第１の態様におけるものと実質的に同じ機能を有する要素は、ここでも同じ符号とされ、簡潔性のためにここでは詳細に説明および／または図示されない。図４Ａにおいて見て取れるように、エネルギーフィルタ組立体１００は、エネルギーフィルタ２５を収容する第２のフィルタフレーム３０をさらに備え、少なくとも１つの結合要素５０が第１のフィルタフレーム４０を第２のフィルタフレーム３０と弾性的に連結する。

【0050】

図４Ａにおいて見られるように、本発明の第２の態様において、少なくとも１つの結合要素５０が、エネルギーフィルタ２５の少なくとも１つのフィルタ要素２５ａを収容する第２のフィルタフレーム３０に配置される。さらに図４Ａにおいて見られるように、少なくとも１つの結合要素５０は第１のフィルタフレーム４０にも配置される。少なくとも１つの結合要素５０は、第２のフィルタフレーム３０の少なくとも１つの部分と一体に形成させることができる。少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０の少なくとも１つの部分と一体に形成させることもできる。しかしながら、少なくとも１つの結合要素５０は、第２のフィルタフレーム３０の少なくとも１つの部分と別々に形成させることもできる。少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０の少なくとも１つの部分と別々に形成させることもできる。少なくとも１つの結合要素５０は、レーザ溶接、ボンディング技術、または少なくとも１つの機械的固定具によって、第２のフィルタフレーム３０および第１のフィルタフレーム４０に連結させることができるが、この種類の連結は、本発明の限定ではなく、必要および／または要求に応じて、他の連結技術が使用できる。さらに、本発明の第２の態様において、結合要素５０の数は本発明によって限定されていない。エネルギーフィルタ組立体１００は、６つ以上の結合要素５０、または４つ以下の結合要素５０を備えることができる。本発明のさらなる態様において、エネルギーフィルタ組立体１００は、１つだけの結合要素５０を備えることもでき、結合要素５０は第１のフィルタフレーム４０を第２のフィルタフレーム３０と弾性的に連結する。本発明のさらなる態様において、少なくとも１つの結合要素５０が、第２のフィルタフレーム３０を介して第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結するために、第２のフィルタフレーム３０の上面および／または底面に配置され得る。

【0051】

図４Ｂにおいて見られるように、本発明の第２の態様において、少なくとも１つのフィルタ要素２５ａは、イオンビーム発生源５（図示されていない）を介して照射されるイオンビーム１０のビーム方向Ｚに対して垂直である平面Ｘ、Ｙに配置される。図４Ｂにおいて見られるように、エネルギーフィルタ組立体１００は絶縁層の二酸化ケイ素層２２を備え、例えば、二酸化ケイ素層２２は、第１のフィルタフレーム４０とバルクケイ素２３（約４００μｍの厚さ）との間に挟まれた０．３～１．５μｍの厚さを有する。しかしながら、本発明はそれに限定されず、絶縁層の二酸化ケイ素層２２は省略されてもよく、必要および／または要求に応じて、他の連結層が使用されてもよい。図４Ｂにおいて見られるように、エネルギーフィルタ２５は、膜の最小厚さを有する層厚さを伴う少なくとも１つのフィルタ層３２を有する。エネルギーフィルタ２５は、１つだけのフィルタ層３２を有する、または、複数のフィルタ層３２を有するとして構成され得る。例えば、エネルギーフィルタ２５は、５つのフィルタ層３２の各々が膜の最小の厚さを伴う層厚さを有する状態で、５つのフィルタ層３２を有して作られ得る。フィルタ層３２の量は本発明の限定ではない。さらに、図４Ｂにおいて見られるように、第１のフィルタフレーム４０は、最小厚さを有する層厚さを伴う少なくとも１つの第１のフィルタフレーム層４３を有する。第１のフィルタフレーム４０は、１つだけの第１のフィルタフレーム層４３を有する、または、複数の第１のフィルタフレーム層４３を有するとして構成され得る。第１のフィルタフレーム層４３の量は本発明の限定ではない。さらに、図４Ｂにおいて見られるように、第２のフィルタフレーム３０は、最小厚さを有する層厚さを伴う少なくとも１つの第２のフィルタフレーム層３３を有する。第２のフィルタフレーム３０は、１つだけの第２のフィルタフレーム層３３を有する、または、複数の第２のフィルタフレーム層３３を有するとして構成され得る。第２のフィルタフレーム層３３の量は本発明の限定ではない。

【0052】

図５Ａは、本発明の第３の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体２００の断面図を示している。図５Ｂおよび図５Ｃは、本発明の第３の態様によるエネルギーフィルタ組立体２００のさらなる態様の上面図を示している。本発明の第３の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体２００は、本発明の第１の態様によるフィルタ組立体１と同じ構成と、本発明の第２の態様によるフィルタ組立体１００と同じ構成とを備える。したがって、本発明の第１の態様および第２の態様におけるものと実質的に同じ機能を有する要素は、ここでも同じ符号とされ、簡潔性のためにここでは詳細に説明および／または図示されない。

【0053】

図５Ａにおいて見られるように、本発明の第３の態様において、エネルギーフィルタ組立体２００は、イオンビーム発生源５（図示されていない）を介して照射されるイオンビーム１０のビーム方向Ｚに対して垂直である平面Ｘ、Ｙに配置される少なくとも１つの開口要素６０をさらに備える。エネルギーフィルタ組立体２００は基板７０をさらに備え、少なくとも１つの開口要素６０は、フィルタリングされたイオンビーム１０ａが基板７０に伝送されるように、および、フィルタリングされていないイオンビーム１０ｂが少なくとも１つの開口要素６０によって遮蔽されるように、エネルギーフィルタ２５と基板７０との間に配置される。図５Ａにおいて見られるように、基板７０は、伝送されたイオンビーム１０ａに対して固定され得る。しかしながら、本発明はそれに限定されず、基板７０は、伝送されたイオンビーム１０ａのビーム方向Ｚに対して両方とも垂直である第１の方向７０ａおよび第２の方向７０ｂの少なくとも一方に移動可能ともできる。

【0054】

本発明の第３の態様によるエネルギーフィルタ組立体２００のさらなる態様において、エネルギーフィルタ組立体２００は少なくとも１つの検出要素８０をさらに備え、検出要素８０は、図５Ａおよび図５Ｂにおいて最もよく見られるように、少なくとも１つの最小走査領域８０ａでイオンビーム１０を走査する。少なくとも１つの検出要素８０はファラデーカップであり得るが、本発明はそれに限定されない。

【0055】

本発明の第３の態様によるエネルギーフィルタ組立体２００のさらなる態様において、少なくとも１つの検出要素８０は走査領域８０ｂでイオンビーム１０を走査し、走査領域８０ｂは、図５Ｃにおいて最もよく見られるように、少なくとも１つの検出要素８０を越えて延びている。

【0056】

図６は、本発明の第４の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体３００の上面図を示している。本発明の第３の態様によるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体３００は、本発明の第１の態様によるフィルタ組立体１と同じ構成と、本発明の第２の態様によるフィルタ組立体１００と同じ構成と、本発明の第３の態様によるフィルタ組立体１００と同じ構成とを備える。したがって、本発明の第１の態様、第２の態様、および第３の態様におけるものと実質的に同じ機能を有する要素は、ここでも同じ符号とされ、簡潔性のためにここでは詳細に説明および／または図示されない。少なくとも１つの結合要素５０は、第２のフィルタフレーム３０を介して第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結する。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と直接的に弾性的に連結することもできる。本発明の第４の態様のエネルギーフィルタ組立体３００において、少なくとも１つの結合要素５０は、第１のフィルタフレーム４０とエネルギーフィルタ２５との間の連結を制御された引っ張りの下で維持するために予め荷重が掛けられる。エネルギーフィルタ２５の膜は、「膨張」する傾向、つまり、歪みを形成する傾向を有する。例えば、少なくとも１つの結合要素５０は引っ張りばね５０として構成され得る。目的は、エネルギーフィルタ２５の膜が、配向（鉛直／直立または水平／横たえる）および外部負荷（熱影響および機械的影響）に拘わらず、その「平坦な応力状態」をできる限り保持することを確保することである。そのため、エネルギーフィルタ２５の膜は、第１のフィルタフレーム４０および第２のフィルタフレーム３０の中の均一に分配された予め荷重の掛けられた引っ張りばね５０によって引っ張られる。そのため、エネルギーフィルタ２５の膜は、引張応力によって、つまり、制御された引っ張りによって、（実質的に）平滑または平坦に維持させることができる。引っ張りばね５０は、対応する安全因子（外部荷重の種類および大きさに依存する）を伴う最大の耐えることができる引張応力（材料に依存する）が、動作の間に許容される全体の温度範囲内で越えさせられないように、さらに構成される。

【0057】

図６におけるエネルギーフィルタ組立体３００の上面図において見られるように、第２のフィルタフレーム３０は湾曲した外形３５を有する。例えば、第２のフィルタフレーム３０は波状の外形３５を有する。第１のフィルタフレーム４０は、第２のフィルタフレーム３０の湾曲した外形に適合させられるように構成される。そのため、例えば、第１のフィルタフレーム４０は波状または湾曲の内側輪郭４１を有する。図６において見られるように、隙間９０が、第２のフィルタフレーム３０の外形３５と第１のフィルタフレーム４０の内側輪郭４１との間に設けられる。図６において見られるように、少なくとも１つの結合要素５０が、第２のフィルタフレーム３０の外形３５と第１のフィルタフレーム４０の内側輪郭４１とを弾性的に連結するために設けられている。例えば、隙間９０はレーザアブレーションによって除去される。隙間９０を提供することで、エネルギーフィルタ２５は第１のフィルタフレーム４０から分離される。そのため、結合要素５０は、エネルギーフィルタ２５を包囲する第２のフィルタフレーム３０と第１のフィルタフレーム４０との間に柔軟な機械的連結を作り出す。湾曲した外形３５は、具体的には、結合要素５０が引っ張りばね５０として構成されるとき、少なくとも１つの結合要素５０の力を吸収する。そのため、熱機械応力の影響がさらに低減され得る。

【0058】

図６において見られるように、第１のフィルタフレーム４０および／または第２のフィルタフレーム３０には、３Ｄレーザアブレーションを使用して、引っ張りばね５０を取り付けるために孔が設けられ得る。引っ張りばね５０を設置した後、エネルギーフィルタ２５の膜と第１のフィルタフレーム４０とは、特定の切断形状（すべての機械的影響および熱力学的影響が考慮される）によって、互いから結合解除される。この切断も、３Ｄレーザアブレーションを使用して生成され得る。

【0059】

本発明の第４の態様によるエネルギーフィルタ組立体３００のさらなる態様において、予め荷重が掛けられた少なくとも１つの結合要素５０は、エネルギーフィルタ２５への制御された引っ張りが、動作の間に許容される全体の温度範囲内に安全値を含む最大許容引っ張り未満となるように、構成される。

【0060】

本発明の第４の態様によるエネルギーフィルタ組立体３００のさらなる態様において、少なくとも１つの結合要素５０が微細引っ張りばね要素として提供され得る。しかしながら、本発明はそれに限定されず、他の予め荷重の掛けられた要素が、必要および／または要求に応じて使用されてもよい。

【0061】

図７Ａ～図７Ｅは、本発明による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法の流れ図を示している。

【0062】

本発明の第５の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法４００が提供される。方法４００は、イオンビーム１０のビームエネルギーを少なくとも部分的に吸収する少なくとも１つのフィルタ要素２５を有するエネルギーフィルタ２５を提供するステップ４０１と、第１のフィルタフレーム４０を提供するステップ４０２と、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素５０によって、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と連結するステップとを含む。方法４００は、エネルギーフィルタ２５を収容する第２のフィルタフレーム３０を提供するステップ４０３と、少なくとも１つの結合要素５０を第１のフィルタフレーム４０と第２のフィルタフレーム３０との間で弾性的に連結するステップ４０４とをさらに含む。

【0063】

本発明の第６の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法５００が提供される。方法５００は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを、第１の表面および第２の表面を有する基板材料として提供するステップ５０１であって、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）の厚さが３０ｎｍから１．５μｍの間の厚さで変化する、ステップ５０１と、湿式化学水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチングまたは水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）エッチングをマスクするための第１のマスク材料層および第２のマスク材料層を、ＳＯＩウェーハの第１の表面および第２の表面に適用するステップ５０２と、第１および第２のリソグラフィ処理ステップ、ならびに少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、第１の表面および第２の表面に第１のマスク材料層および第２のマスク材料層のパターン形成をするステップ５０３と、マスク材料層のパターン形成の後に第１の表面および第２の表面を洗浄するステップ５０４と、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第１の湿式化学エッチングするステップ５０５と、第１のマスク材料層を除去するステップ５０６と、ＳＯＩウェーハの第１の表面へのＫＯＨもしくはＴＭＡＨの湿式エッチングステップまたは乾式エッチングステップをマスクするために、第３のマスク材料層を第１の表面に適用するステップ５０６と、第３のリソグラフィ処理ステップ、および少なくとも１つの湿式または乾式のエッチングパターン形成ステップを使用することで、第１の表面に第３のマスク材料層のパターン形成をするステップ５０７と、ＢＯＸ層において留まるＳＯＩウェーハの第１の表面にＫＯＨもしくはＴＭＡＨの湿式エッチングステップまたは乾式エッチングステップを適用するステップ５０８と、ＫＯＨまたはＴＭＡＨのエッチング液を使用して第１の表面または第２の表面を第２の湿式化学エッチングするステップ５０９と、エッチングがＢＯＸ層において留められるように、第２の表面を第３の湿式化学または乾式のエッチングをするステップ５１０と、ＢＯＸ層を除去するステップ５１１と、第１の表面および第２の表面におけるマスク層を除去するステップ５１２とを含む。

【0064】

イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法５００のさらなる態様において、方法５００は、エッチングを防止するために第１の保護層を第２の表面に適用するステップ５１３を含む。方法５００は、第１の表面のエッチングを防止するために第２の保護層を第１の表面または第２の表面に適用するステップ５１４をさらに含み得る。

【0065】

本発明の第７の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法６００が提供される。方法は、体積材料スラブを提供するステップ６０１と、レーザエッチングまたは機械的腐食デバイスにより材料を連続的に除去するステップ６０２であって、連続的な除去６０２は、１ステップごとに数十ｎｍから最大数マイクロメートルまでの増分であり、所与の構造のためにいくつかの除去ステップを伴い、連続的な除去６０２は、エネルギーフィルタ２５、第１のフィルタフレーム４０、および、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素５０の所定の３Ｄレイアウトに従って実施される、ステップ６０２とを含む。

【0066】

本発明の第８の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法７００が提供される。方法は、基板または基層を提供するステップ７０１と、エネルギーフィルタ２５を提供するための第１のエネルギーフィルタ層３２、および、第１のフィルタフレーム４０を提供するための第１のフィルタフレーム層４３を堆積させるステップ７０２と、レーザまたはイオンビームのエッチングデバイスにより、マスクされたエッチングまたは連続的なエッチングなどの適切なエッチング技術を使用して、第１のエネルギーフィルタ層３２および第１のフィルタフレーム層４３のパターン形成をするステップ７０３と、第１のエネルギーフィルタ層３２および第１のフィルタフレーム層４３の多重を連続的に堆積させ、パターン形成するステップ７０４と、基板または基層を所望の基板層厚さまたは基層厚さへと除去、研磨、またはエッチングするステップ７０５と、第１のエネルギーフィルタ層３２および第１のフィルタフレーム層４３を除去、研磨、またはエッチングすることで、第１のフィルタフレーム４０をエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素５０を切り出すステップ７０６とを含む。

【0067】

本発明の第９の態様によれば、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を製造するための方法８００が提供される。方法８００は、エネルギーフィルタ２５を提供するステップ８０１と、第１のフィルタフレーム４０を提供するステップ８０２と、レーザアブレーションによってエネルギーフィルタ２５と第１のフィルタフレーム４０との間に少なくとも１つの弾性要素５０を作り出すステップ８０３と、材料アブレーションによってエネルギーフィルタ２５を第１のフィルタフレーム４０から分離するステップ８０４とを含む。

【0068】

図８は、本発明の第１０の態様による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を使用してイオン注入をフィルタリングするための方法９００の流れ図を示している。方法９００は、少なくとも１つのフィルタ要素２５ａを伴うエネルギーフィルタ２５を備えるエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を提供するステップ９０１であって、第１のフィルタフレーム４０が少なくとも１つの結合要素５０によってエネルギーフィルタ２５と弾性的に連結され、少なくとも１つの開口要素６０がエネルギーフィルタ２５と基板７０との間に配置される、ステップ９０１と、エネルギーフィルタ２５および少なくとも１つの結合要素５０にわたって延びるイオンビーム１０を提供するステップ９０２と、イオンビーム１０のフィルタリングされていないイオン１０ｂが基板７０に衝突するのを停止させるように、少なくとも１つの開口要素６０をイオンビーム１０の方向に対して配置するステップ９０３とを含む。方法９００は、イオンビーム１０が、エネルギーフィルタ２５および少なくとも１つの結合要素５０にわたって延び、および少なくとも部分的に第１のフィルタフレーム４０にわたって延びることをさらに含み得る。具体的には、イオンビーム１０が、エネルギーフィルタ２５および少なくとも１つの結合要素５０にわたって延び、および少なくとも部分的に第１のフィルタフレームにわたって延びることを方法９００が含むとき、走査領域は、ファラデーカップの形態での少なくとも１つの検出要素を越えて延びる。

【0069】

本発明の第１０の態様による、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体１、１００、２００、３００を使用してイオン注入をフィルタリングするための方法９００のさらなる態様において、方法９００は、少なくとも１つの検出要素８０が照射されるように、エネルギーフィルタ２５、少なくとも１つの結合要素５０、および第１のフィルタフレーム４０を越えてイオンビーム１０を走査するステップ９０４を含む。

【0070】

本発明の先の記載から、当業者は、本発明における改善、変更、および改良に気付くことになる。当技術分野における技能の中でのこのような改善、変更、および改良は、添付の特許請求の範囲によって網羅されるように意図されている。

【符号の説明】

【0071】

１ エネルギーフィルタ組立体
５ イオンビーム発生源
１０ イオンビーム
２０ イオン注入デバイス
２１ ケイ素層
２２ 二酸化ケイ素層
２３ バルクケイ素
２５ エネルギーフィルタ
２５ａ フィルタ要素
３０ 第２のフィルタフレーム
３２ エネルギーフィルタ層
３３ 第２のフィルタフレーム層
３５ 湾曲した外形
４０ 第１のフィルタフレーム
４１ 内側輪郭
４３ 第１のフィルタ層
５０ 結合要素
６０ 開口要素
７０ 基板
７０ａ 第１の方向
７０ｂ 第２の方向
８０ 検出要素
８０ａ 最小走査領域
８０ｂ 走査領域
９０ 隙間
１００ エネルギーフィルタ組立体
２００ エネルギーフィルタ組立体
３００ エネルギーフィルタ組立体

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図】

【国際調査報告】