▶ アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-08-14
(54)【発明の名称】連続連鎖エネルギーイオン注入のための方法および装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/317 20060101AFI20240806BHJP
【ＦＩ】
H01J37/317 C
H01J37/317 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024503834
(86)(22)【出願日】2022-08-05
(85)【翻訳文提出日】2024-03-19
(86)【国際出願番号】 US2022039553
(87)【国際公開番号】W WO2023014962
(87)【国際公開日】2023-02-09
(31)【優先権主張番号】63/229,663
(32)【優先日】2021-08-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/229,751
(32)【優先日】2021-08-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505413587
【氏名又は名称】アクセリス テクノロジーズ， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】ジェン，コーソン
(72)【発明者】
【氏名】デルカ，ジェームズ
(72)【発明者】
【氏名】ビンツ，ウィリアム
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA25
5C101BB01
5C101BB03
5C101CC02
5C101DD03
5C101DD33
5C101DD34
5C101EE22
5C101EE34
5C101EE35
5C101EE44
5C101EE53
5C101EE65
5C101EE68
5C101FF02
5C101FF16
5C101FF45
5C101FF49
5C101FF56
5C101GG13
5C101GG15
5C101GG33
5C101LL05
(57)【要約】
イオン注入システムおよび方法は、ビームの前方のワークピースを順次通過させる際に、ワークピースへのイオンビームエネルギーを選択的に変化させる。注入システムは、イオンビームを生成するためのイオン源と、加速／減速ステージに供給される電気バイアスに基づいてイオンビームのエネルギーを変化させるための加速／減速ステージとを有する。ワークピース支持体は、加速／減速ステージのすぐ下流に設けられ、選択的に変化するエネルギーイオンビームを介してワークピースを支持し、ビームのエネルギーの変化の間、ワークピースの温度を制御するように熱的に制御することができる。エネルギーはワークピースがビームの前方に配置されている間に変化させることができ、コントローラはイオンビームのエネルギーの変化を制御するために電気バイアスを制御することができ、ワークピース支持体のワークピースの単一の配置にある間に複数の処理レシピが達成され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオンの連鎖エネルギー注入を発生させるためのイオン注入システムであって、前記イオン注入システムは、
ドーパント材料をイオン化し、イオンビームを生成するように構成されたイオン源と、
前記イオンビームを受け入れるように構成された加速／減速ステージと、
前記加速／減速ステージの下流に配置された単一のワークピースエンドステーションと、を備え、
前記加速／減速ステージは、前記加速／減速ステージに対する１つ以上の入力に基づいて前記イオンビームのエネルギーを選択的に変化させることによって選択的に可変なエネルギーイオンビームを画定するように構成され、
単一の前記ワークピースエンドステーションは、連続イオン注入のために選択的に可変な前記エネルギーイオンビームの前方に単一のワークピースのみを選択的に配置および維持するように構成されたワークピース支持体を備え、
単一の前記ワークピースは、前記イオンビームのエネルギーの選択的な変化と同時に、単一の前記ワークピースエンドステーション内の前記ワークピース支持体に維持される、イオン注入システム。
【請求項2】
前記加速／減速ステージに動作可能に接続された１つ以上の電源をさらに備え、１つ以上の前記入力は、１つ以上の電気バイアス信号を含んでいる、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項3】
前記加速／減速ステージは、１つ以上の電極対を有する電極列を備え、１つ以上の前記電気バイアス信号は、前記電極列の１つ以上の前記電極対に供給される、請求項２に記載のイオン注入システム。
【請求項4】
前記電極列は、イオンビーム加速器、イオンビーム減速器、および屈曲電極のうちの１つ以上を備える、請求項３に記載のイオン注入システム。
【請求項5】
１つ以上の前記電気バイアス信号は、電圧および電流のうちの１つ以上を含んでいる、請求項２に記載のイオン注入システム。
【請求項6】
１つ以上の前記電源に動作可能に接続され、複数の処理レシピに従って、前記加速／減速ステージに供給される１つ以上の前記電気バイアス信号を選択的に変化させるように構成されたコントローラをさらに備える、請求項２に記載のイオン注入システム。
【請求項7】
前記ワークピース支持体において単一の前記ワークピースの温度を所定のプロセス温度に制御するように構成された熱装置をさらに備え、前記所定のプロセス温度は、前記イオン注入システムの高温設定および前記イオン注入システムの低温設定のうちの１つに関連付けられている、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項8】
第１走査軸および第２走査軸に沿って、前記イオンビームおよび前記ワークピース支持体のうちの１つ以上を相互に走査するように構成された走査装置をさらに備える、請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項9】
選択的に可変なエネルギーイオンビームをワークピースに提供するように構成されたイオン注入システムであって、イオン注入システムは、
ドーパント材料をイオン化し、イオンビームを生成するように構成されたイオン源と、
前記イオンビームを受け入れるように構成された加速／減速ステージと、
前記加速／減速ステージの下流に配置されたエンドステーションと、
ワークピース支持体においてワークピースの温度を所定のプロセス温度に制御するように構成された熱装置と、を備え、
前記加速／減速ステージは、前記加速／減速ステージに対する１つ以上の入力に基づいて前記イオンビームのエネルギーを選択的に変化させることによって選択的に可変なエネルギーイオンビームを画定するように構成され、
前記エンドステーションは、イオン注入のために選択的に可変な前記エネルギーイオンビームの前方に前記ワークピースを選択的に配置するように構成された前記ワークピース支持体を備えており、
前記ワークピースは、前記イオンビームの前記エネルギーの選択的な変化と同時に、前記エンドステーション内の前記ワークピース支持体に維持され、
前記所定のプロセス温度は、イオン注入システムの高温設定およびイオン注入システムの低温設定のうちの１つに関連付けられており、前記ワークピースは、前記イオンビームのエネルギーの選択的な変化と同時に、前記エンドステーション内の前記ワークピース支持体に維持される、イオン注入システム。
【請求項10】
前記熱装置は、サーマルチャックを備え、前記サーマルチャックは、前記高温設定において前記ワークピースを、約３００℃を超えるまで加熱するように構成されている、請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項11】
前記加速／減速ステージに動作可能に接続された１つ以上の電源をさらに備え、１つ以上の前記入力は、１つ以上の電気バイアス信号を含んでいる、請求項１０に記載のイオン注入システム。
【請求項12】
前記加速／減速ステージは、１つ以上の電極対を有する電極列を備え、１つ以上の前記電気バイアス信号は、前記電極列の１つ以上の前記電極対に供給され、
前記電極列は、イオンビーム加速器、イオンビーム減速器、および屈曲電極のうちの１つ以上を備える、請求項１１に記載のイオン注入システム。
【請求項13】
１つ以上の前記電源に動作可能に接続され、複数の処理レシピに従って、前記加速／減速ステージに供給される１つ以上の前記電気バイアス信号を選択的に変化させるように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１１に記載のイオン注入システム。
【請求項14】
前記ワークピース支持体は、１つのワークピースのみを支持するように構成された単一のワークピース支持体を含んでいる、請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項15】
第１走査軸および第２走査軸に沿って、前記イオンビームおよび前記ワークピース支持体のうちの１つ以上を相互に走査するように構成された走査装置をさらに備える、請求項９に記載のイオン注入システム。
【請求項16】
選択的に可変なエネルギーイオンビームをワークピースに提供するように構成されたイオン注入システムであって、前記イオン注入システムは、
ドーパント材料をイオン化し、イオンビームを生成するように構成されたイオン源と、
前記イオンビームを受け入れるように構成された加速／減速ステージと、
前記加速／減速ステージの下流に配置されたエンドステーションと、を備え、
前記加速／減速ステージは、前記加速／減速ステージに対する１つ以上の入力に基づいて前記イオンビームのエネルギーを選択的に変化させることによって選択的に可変な前記エネルギーイオンビームを画定するように構成されており、
前記エンドステーションは、イオン注入のために選択的に可変な前記エネルギーイオンビームの前方に前記ワークピースを選択的に配置するように構成されたワークピース支持体を備え、
前記ワークピースは、前記イオンビームの前記エネルギーの選択的な変化と同時に、前記エンドステーション内に維持され、連続的に前記イオンビームに晒される、イオン注入システム。
【請求項17】
前記加速／減速ステージに動作可能に接続された１つ以上の電源をさらに備え、１つ以上の前記入力は、１つ以上の電気バイアス信号を含んでいる、請求項１６に記載のイオン注入システム。
【請求項18】
前記加速／減速ステージは、１つ以上の電極対を有する電極列を備え、１つ以上の前記電気バイアス信号は、前記電極列の１つ以上の前記電極対に供給され、
前記電極列は、イオンビーム加速器、イオンビーム減速器、および屈曲電極のうちの１つ以上を備える、請求項１７に記載のイオン注入システム。
【請求項19】
１つ以上の前記電源に動作可能に接続され、複数の処理レシピに従って、前記加速／減速ステージに供給される１つ以上の前記電気バイアス信号を選択的に変化させるように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１７に記載のイオン注入システム。
【請求項20】
前記ワークピース支持体において前記ワークピースの温度を所定のプロセス温度に制御するように構成された熱装置をさらに備え、前記所定のプロセス温度は、前記イオン注入システムの高温設定および前記イオン注入システムの低温設定のうちの１つに関連付けられている、請求項１６に記載のイオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
〔関連出願の参照〕
本出願は、２０２１年８月５日に出願された、米国仮出願第６３／２２９，６６３号「連鎖された複数のエネルギー注入プロセス工程（ＣＨＡＩＮＥＤ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＥＲＧＹ ＩＭＰＬＡＮＴ ＰＲＯＣＥＳＳ ＳＴＥＰＳ）」、および２０２１年８月５日に出願された米国仮出願第６３／２２９，７５１号「合成されたエネルギーイオン注入（ＢＬＥＮＤＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＩＯＮ ＩＭＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ）」の利益を主張し、その全ての内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年８月５日に出願された、米国仮出願第６３／２２９，６６３号「連鎖された複数のエネルギー注入プロセス工程（ＣＨＡＩＮＥＤ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＥＲＧＹ ＩＭＰＬＡＮＴ ＰＲＯＣＥＳＳ ＳＴＥＰＳ）」、および２０２１年８月５日に出願された米国仮出願第６３／２２９，７５１号「合成されたエネルギーイオン注入（ＢＬＥＮＤＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＩＯＮ ＩＭＰＬＡＮＴＡＴＩＯＮ）」の利益を主張し、その全ての内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
〔技術分野〕
本開示は概して、イオン注入システムおよびプロセスに関し、より具体的には、そのイオン注入中に選択的に制御された可変エネルギーイオンビームをワークピースに送達するためのシステムおよび方法に関する。
本開示は概して、イオン注入システムおよびプロセスに関し、より具体的には、そのイオン注入中に選択的に制御された可変エネルギーイオンビームをワークピースに送達するためのシステムおよび方法に関する。
【0003】
〔背景技術〕
半導体デバイスの製造においては、不純物を半導体にドープするためにイオン注入が用いられる。イオン注入システムおよび方法は、イオンビームからのイオンで半導体ウェハなどのワークピースにドープするために利用され、他のプロセスの中でもとりわけ、ｎ型またはｐ型材料ドーピングを生じ、または集積回路の製造中にパッシベーション層を形成する。このようなビーム処理は、集積回路の製造中に半導体材料を製造するために、所定のエネルギーレベル、および制御された濃度または線量で、特定のドーパント材料の不純物をウェハに選択的に注入するために使用されることが多い。半導体ウェハをドーピングするために使用する場合、イオン注入システムは、選択されたイオン種をワークピースに注入して、所望の外因性材料を生成する。例えば、アンチモン、ヒ素、またはリンなどのソース材料から生成されたイオンを注入することは、「ｎ型」外因性材料ウェハを生じるが、「ｐ型」外因性材料ウェハはしばしば、ホウ素、ガリウム、またはインジウムなどのソース材料を用いて生成されたイオンから生じる。
半導体デバイスの製造においては、不純物を半導体にドープするためにイオン注入が用いられる。イオン注入システムおよび方法は、イオンビームからのイオンで半導体ウェハなどのワークピースにドープするために利用され、他のプロセスの中でもとりわけ、ｎ型またはｐ型材料ドーピングを生じ、または集積回路の製造中にパッシベーション層を形成する。このようなビーム処理は、集積回路の製造中に半導体材料を製造するために、所定のエネルギーレベル、および制御された濃度または線量で、特定のドーパント材料の不純物をウェハに選択的に注入するために使用されることが多い。半導体ウェハをドーピングするために使用する場合、イオン注入システムは、選択されたイオン種をワークピースに注入して、所望の外因性材料を生成する。例えば、アンチモン、ヒ素、またはリンなどのソース材料から生成されたイオンを注入することは、「ｎ型」外因性材料ウェハを生じるが、「ｐ型」外因性材料ウェハはしばしば、ホウ素、ガリウム、またはインジウムなどのソース材料を用いて生成されたイオンから生じる。
【0004】
典型的なイオン注入装置は、イオン源と、イオン抽出装置と、質量分析装置と、ビーム輸送装置と、ウェハ処理装置とを含む。イオン源は、所望の原子または分子ドーパント種のイオンを生成する。これらのイオンは、典型的には一組の電極である抽出システムによってイオン源から抽出され、イオン源からのイオンの流れにエネルギーを与え、方向づけて、イオンビームを形成する。所望のイオンは質量分析デバイス、典型的には抽出されたイオンビームの質量分散または分離を行う磁気双極子においてイオンビームから分離される。ビーム輸送装置、典型的には、イオンビームをステアリングする一連の集束装置および他のサブシステムを含む真空システムは、イオンビームの所望の特性を維持または改善しながら、イオンビームをウェハ処理装置に輸送する。最後に、半導体ウェハは、処理されるウェハをイオンビームの前方に配置し、処理されたウェハをイオン注入装置から取り出すための、１つ以上のロボットアームを含むことができるウェハハンドリングシステムを介して、ウェハ処理装置の内外に移送される。
【0005】
現在のイオン注入技術は、基板またはウェハとも呼ばれるワークピースに特定の状態を注入するためのレシピを確立している。そのようなレシピは、注入されるドーパントのタイプまたは所望のイオン種、ワークピースの密度および組成物、ならびに注入されるイオン種のエネルギー、ワークピースの表面に対するイオンビームの注入角度（例えば、傾斜またはねじれ）、および注入の総線量などの注入条件によって一般に決定される、基板内の所与の濃度プロファイルをもたらす。
【0006】
単一のエネルギー注入工程が提供し得ない所望のドーパントプロファイルを確立するために、エネルギー、線量、傾斜、またはねじれの異なる組合せを使用して、同じ基板上に同じ種の複数の注入工程を実施することが一般的である。線量、傾斜、およびねじれは、注入プロセスを複数の工程またはいわゆる「連鎖」の注入工程に分けることによって単一の注入サイクル内で調整可能でよく、注入のエネルギーを変更することは一般に、潜在的な汚染のために、ワークピースが存在しない状態で、イオン注入システムの様々な設定に対してかなりの調整を必要とするため、調整はその調整を行うことに関与するセットアップ時間を追加し、したがって、イオン注入システムおよびプロセスの生産性に影響を及ぼす。一方、ワークピースの取り扱いおよびハードウェアは、粒子汚染、ワークピースの位置合わせ不良、および／または前記調整に適応するためにワークピースをプロセス環境から取り除くことに関連する壊滅的なウェハの落下を引き起こす可能性がある。
【0007】
したがって、本発明はイオンビームエネルギーを選択的に変化させることができ、イオンビームエネルギーの選択的な変化と同時に、ワークピース支持体にワークピースを維持しながら、ワークピースにイオンを注入するため、イオンビームエネルギーをワークピースに送達することができるように、エネルギー連鎖注入を実施することができるイオン注入システムおよびプロセスを意図している。
【0008】
さらに、イオン源およびイオン抽出デバイスなどの上流構成要素に対する調整は、典型的には、質量分析デバイスおよびビーム輸送デバイスなどの下流構成要素に対するさらなる調整を行うための要件をもたらし、インプラント工程の各々の間のプロセス環境から、およびプロセス環境への基板またはワークピースの除去および交換を必要としてよく、これは、インプラントプロセスの生産性にさらに影響を及ぼす。一方、ワークピースの取り扱いおよびハードウェアは、粒子汚染、ワークピースの位置合わせ不良、および／または壊滅的なウェハの落下を引き起こす可能性がある。
【0009】
本開示は、この問題が低温および／または高温注入において特に懸念され、ワークピースが上昇または下降する温度に晒される所望の長さの時間を熱バジェット制約が制限することを理解する。
【0010】
〔概要〕
本開示はイオンビームエネルギーを選択的に変化させることができ、イオンビームエネルギーの選択的な変化と同時に、ワークピース支持体にワークピースを維持しながら、ワークピースにイオンを注入するため、イオンビームエネルギーをワークピースに送達することができるように、エネルギー連鎖注入を実施することができるイオン注入システムおよびプロセスを意図している。したがって、本開示は、選択的に可変のエネルギーを有するイオンビームをワークピースに供給するためのシステム、装置、および方法を提供する。したがって、以下は本開示のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化された概要を提示する。この要約は、本開示の広い概観ではない。これは、本開示の重要な要素を識別しかつ正確に概説するものでもない。この目的は、後に記載する詳細な説明の序文として、本開示のいくつかの概念を単純化した形で示すことにある。
本開示はイオンビームエネルギーを選択的に変化させることができ、イオンビームエネルギーの選択的な変化と同時に、ワークピース支持体にワークピースを維持しながら、ワークピースにイオンを注入するため、イオンビームエネルギーをワークピースに送達することができるように、エネルギー連鎖注入を実施することができるイオン注入システムおよびプロセスを意図している。したがって、本開示は、選択的に可変のエネルギーを有するイオンビームをワークピースに供給するためのシステム、装置、および方法を提供する。したがって、以下は本開示のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化された概要を提示する。この要約は、本開示の広い概観ではない。これは、本開示の重要な要素を識別しかつ正確に概説するものでもない。この目的は、後に記載する詳細な説明の序文として、本開示のいくつかの概念を単純化した形で示すことにある。
【0011】
一実施例の態様によれば、イオンの連鎖エネルギー注入を発生させるためのイオン注入システムが提供され、イオン注入システムはドーパント材料をイオン化し、イオンビームを生成するように構成されたイオン源を備える。例えば、加速／減速ステージは、イオンビームを受け入れるように構成され、加速／減速ステージはイオンビームの１つ以上の入力に基づいてイオンビームのエネルギーを選択的に変化させるように構成されることにより、選択的に可変なエネルギーのイオンビームを画定する。さらに、単一のワークピースエンドステーションは加速／減速ステージの下流に配置され、単一のワークピースエンドステーションは、連続イオン注入のために選択的に可変のエネルギーイオンビームの前方に、単一のワークピースを選択的に配置し、維持するように構成されたワークピース支持体を備える。例えば、単一のワークピースはイオンビームのエネルギーの選択的な変化と同時に、エンドステーション内のワークピース支持体に維持される。
【0012】
別の実施例の態様によれば、イオン注入システムは、選択的に可変なエネルギーイオンビームをワークピースに提供するように構成される。イオン注入システムはドーパント材料をイオン化し、イオンビームを生成するように構成されたイオン源と、イオンビームを受け入れるように構成された加速／減速ステージとを備える。加速／減速ステージは、加速／減速ステージに対する１つ以上の入力に基づいてイオンビームのエネルギーを選択的に変化させるように構成されることにより、選択的に可変なエネルギーイオンビームを画定する。例えば、エンドステーションは加速／減速ステージの下流に配置され、エンドステーションはイオン注入のために選択的に可変なエネルギーイオンビームの前方にワークピースを選択的に配置するように構成されたワークピース支持体を備える。ワークピースは例えば、イオンビームのエネルギーの選択的な変化と同時にエンドステーション内のワークピース支持体に維持される。さらに、例えば、熱装置は、ワークピース支持体においてワークピースの温度を所定のプロセス温度に制御するように構成される。所定のプロセス温度は例えば、イオン注入システムの高温設定およびイオン注入システムの低温設定のうちの１つに関連付けられ、ワークピースは、イオンビームのエネルギーの選択的な変化と同時にエンドステーション内のワークピース支持体に維持される。
【0013】
さらに別の実施例の態様では、イオン注入システムが選択的に可変のエネルギーイオンビームをワークピースに提供するように構成され、ドーパント材料をイオン化し、イオンビームを生成するように構成されたイオン源を備える。加速／減速ステージはイオンビームを受け入れるように構成され、加速／減速ステージは加速／減速ステージへの１つ以上の入力に基づいてイオンビームのエネルギーを選択的に変化させるように構成されることにより、選択的に可変のエネルギーイオンビームを画定する。さらに、エンドステーションは加速／減速ステージの下流に配置され、エンドステーションはイオン注入のために選択的に可変なエネルギーイオンビームの前方にワークピースを選択的に配置するように構成されたワークピース支持体を備えることにより、ワークピースはエンドステーション内に維持され、イオンビームのエネルギーの選択的な変化と同時にイオンビームに連続的に晒される。
【0014】
前述の目的および関連する目的を達成するために、本開示は、以下に十分に説明され、特許請求の範囲において特に指摘される特徴を含む。以下の記載および添付の図面は、本開示の例示的な実施形態を詳細に示している。しかし、これらの実施形態は、本開示の原理を用いる種々の方法の一部を示しているにすぎない。本開示の他の目的、利点および新規な特徴は、図面を参照して、本開示の詳細な記載から明らかになるのであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1A】本開示のいくつかの態様に係る、イオン注入システムの一部のブロック図である。
【図1B】本開示のいくつかの態様に係る、イオン注入プロセスにおいて様々なエネルギーでイオンを注入するための様々な工程（例えば、エネルギー連鎖注入）を示すチャートである。
【図1C】イオン注入のプロファイルの最適化を示すいくつかのグラフを示す。
【図2】単一のワークピースイオン注入システムにおいてワークピースが完全な複数の注入工程を受け入れるように注入される、プロセスフローの実施例を図示する。
【図3】本開示のいくつかの態様に係る、イオン注入システムの実施例の概略ブロック図である。
【図4】本開示のいくつかの態様に係る、イオン注入システムの例示的な加速／減速列内のイオンビームの一部を図示する。
【図5】本開示の様々な態様に係る、ワークピースへのイオンの注入を最適化するための方法を示す。
【0016】
〔詳細な説明〕
本開示は上述のとおり、様々なビームライン構成要素、および／またはワークピースの除去、およびプロセス環境からの、ならびにプロセス環境への交換を調整および修正することなく、複数の連続注入工程にわたって、エネルギーの選択的に可変の分布（例えば、均一な、または変化する線量）を注入するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、本開示は、処理チャンバ内のプラテンまたはチャック上のワークピースを維持しながら連続する注入工程において２つの別個のエネルギーを注入するのと同じくらい単純なプロセスから、一連の連続する注入工程にわたってワークピースに注入されるエネルギーの連続分布または範囲を有するさらに複雑なプロセスまでに及び、処理チャンバ内のプラテンまたはチャックからワークピースを再び取り出すことなく、その後、処理チャンバ内のプラテンまたはチャック上のワークピースを再導入し再配置する、様々なプロセスを提供する。例えば、本開示は、半導体デバイス製造において見られ得るドーパント濃度対深さのボックス形状プロファイルを生成する必要性が存在する場合に利用することができる。
本開示は上述のとおり、様々なビームライン構成要素、および／またはワークピースの除去、およびプロセス環境からの、ならびにプロセス環境への交換を調整および修正することなく、複数の連続注入工程にわたって、エネルギーの選択的に可変の分布（例えば、均一な、または変化する線量）を注入するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、本開示は、処理チャンバ内のプラテンまたはチャック上のワークピースを維持しながら連続する注入工程において２つの別個のエネルギーを注入するのと同じくらい単純なプロセスから、一連の連続する注入工程にわたってワークピースに注入されるエネルギーの連続分布または範囲を有するさらに複雑なプロセスまでに及び、処理チャンバ内のプラテンまたはチャックからワークピースを再び取り出すことなく、その後、処理チャンバ内のプラテンまたはチャック上のワークピースを再導入し再配置する、様々なプロセスを提供する。例えば、本開示は、半導体デバイス製造において見られ得るドーパント濃度対深さのボックス形状プロファイルを生成する必要性が存在する場合に利用することができる。
【0017】
本開示は、例えば、Ｅｎｇｌａｎｄらによる米国特許第８，４５０，１９３号、およびＬｅｅらによる米国特許第９，０４８，２７６号のように、低温および／または高温注入において特に有利であり、そこに記載された内容は、その全体が本明細書に組み込まれ、ならびに熱バジェット制約は、ワークピースが高温または低温に晒される所望の長さの時間を制限する様々な他のシステムに含まれる。
【0018】
単一のウェハイオン注入プロセスでは、例えば、制御システムを使用してイオン源から最終ステージの終わりまで、イオンビームを「調整（ｔｕｎｅ）」しており、例えば、水平角度補正磁石などが挙げられる。調整プロセスはビームがビームラインを通過するときに、一連の所定の工程にわたってイオンビームに影響を及ぼす動作パラメータを修正する、一連の構成要素に接続された電源を調整する。例えば、調整プロセスはビームライン内の様々な構成要素、例えば、四重極レンズなどの集束要素、減速電極または加速電極および／またはステアリング電極、偏向電極または屈曲電極などに供給される様々な電気バイアスを調整する工程を含むことができ、その間、ワークピースに対するビーム角度を補正するために必要とされる適切な角度オフセットを記録する。
【0019】
本開示の最も単純な実施形態では、エネルギー変化は、一連の注入工程の工程内で行われ、単一のワークピース上の異なるエネルギーで一連の逐次注入工程を可能にし、すべて、処理ステーション内のプラテン上のワークピースをその元の位置に維持する（例えば、処理チャンバまたはプロセス環境内の静電チャック上のワークピースを維持する）。
【0020】
注入の一例では、第１のワークピースは、走査機構に接続された静電チャックにワークピースを静電的にクランプする構成を含むことができるプラテンにロードされる。第１のワークピースは第１のエネルギーで線量を注入される（例えば、第１の連続注入工程）。その後、電圧、オフセット、波形、および基準値の次の組み合わせがロードされ、第２のエネルギー（例えば、第２の連続注入工程）が注入される。このプロセスは第１のワークピースがプラテンおよび走査機構から除去される前に、すべての所望のエネルギーおよび注入工程を通して繰り返えされ得る。その後、第２のワークピースをプラテン上にロードすることができ、制御システムは第１のエネルギーに戻り、第１のワークピースについて上述した工程を繰り返すことができる、などである。
【0021】
これまで、そのようなエネルギー修正を行うために典型的に必要とされる様々なシステム構成要素への修正は時間が掛かりすぎると考えられ、したがって、スループットに悪影響を及ぼすため、プラテン上にワークピースを維持しながら、一連の逐次注入工程の間のそのようなエネルギー修正は意図されなかった。特に、例えば、加熱された注入の場合に高温プラテン上にワークピースを維持することは、例えば熱バジェットの制約（例えば、典型的にはプロセスの温度および持続時間に比例する、所与の高温動作中にワークピースに伝達される熱エネルギーの総量を定義する用語）のために、これまで実行不可能であると考えられてきた。
【0022】
本開示によれば、本発明者らは、イオン注入工程の最終エネルギーがビームラインに沿って最終加速／減速ステージなど（例えば、角度エネルギーフィルタまたは「ＡＥＦ（ａｎｇｕｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｆｉｌｔｅｒ）」、曲げ要素など）の１つ以上の下流エネルギー調整要素に供給される１つ以上の電気バイアスを調整、修正、または他の方法で制御することによって変更され得ることを革新的に理解する。イオンビームを走査するためのスキャナ波形は例えば、加速／減速ステージに関連する１つ以上の電源に印加される電圧に少なくとも部分的にさらに基づくことができる。例えば、イオンビームがその最終エネルギーに達すると、イオンビームを曲げるように構成された１つ以上のビーム曲げ要素に関連する１つ以上の電源に印加される電圧は、加速／減速ステージに関連する１つ以上の電源に印加される電圧の「サーボオフ」であり得る。例えば、コントローラは、それぞれの加速／減速ステージおよび最終後エネルギー要素に電圧を変更、変化、維持、または別様に提供するように構成される。
【0023】
本開示によって提供されるエネルギー制御および調整能力は、有利には処理されるワークピースの取り扱いを最小限に抑える。例えば、複数のエネルギー連鎖注入を達成するためにロードロックチャンバと処理チャンバとの間でワークピースが複数回移送される従来のシステムとは対照的に、本開示は処理チャンバ内でワークピースを維持しながら、ワークピースへのすべての所望のエネルギーの注入を、そこから除去することなく可能にし、したがって、より高いシステム生産性および／またはハンドリングエラーまたは待ち行列時間効果によるより低い歩留まり損失をもたらす。
【0024】
本開示は例えば、下流の加速／減速能力を有するイオン注入システム（総称的に「注入装置」と呼ばれる）（例えば、スポットイオンビームを介してワークピースに注入するように構成されたバッチ注入装置、ならびに走査またはリボンイオンビームを介してワークピースに注入するように構成された単一ワークピース注入装置）において有利である。例えば、そのような注入装置においてエネルギー純度を維持するために、イオンビームがワークピースに衝突してワークピースに所望の最終エネルギーのイオンビームを選択的に注入する前に、最終構成要素として角度エネルギーフィルタを設けることができるため、オフエネルギー粒子がフィルタ除去される。
【0025】
対照的に、ビーム平行性のための後加速度磁石および他の構成要素を有するいくつかの注入装置は、例えば、典型的にはそのような後加速度磁石および構成要素が典型的には所望の特性を有するイオンビームを生成するために、一連の調整を経るという制限を受け入れる。そのような一連の調整は、そのような調整を行うために必要な時間のために望ましくない。しかしながら、本開示は、同様の能力を達成するために加速後のビームライン要素を使用し得るようなシステムを除外しない。さらに、プラズマドーピングシステムまたはいわゆるプラズマ浸漬イオン注入（ＰＩＩＩ：Ｐｌａｓｍａ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔ）に関し、本開示はまた、従来のプラズマドーピングで実際に可能なものよりも広いエネルギー範囲にわたって、非質量選択種のための動的に調整可能な注入エネルギーを提供する。
【0026】
共通に帰する特許第９，２１８，９４１号（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）では、単一ウェハ注入システムは、ウェハにわたってパターン化されたエネルギー注入を構築するために、イオンビーム走査とエネルギー調整の同期を提供するように構成された例示的なビームライン構成を提供する。このようなビームライン構成では、上述の従来技術は本開示による処理チャンバ内のウェハ支持体にウェハを維持しながら、単一ウェハ注入システム内でエネルギー連鎖注入能力を実現することもできる。
【0027】
一方、従来の単一のウェハイオン注入システムでは、プラテンでウェハを維持しながら、異なるエネルギーおよび線量で複数の注入工程を受け入れるためにウェハにエネルギー連鎖注入を実行することは実用的ではないと考えられている。大部分の従来の単一ウェハ注入システムはビームラインアーキテクチャ設計によりエネルギーを変化させるとき、イオンビームを再調整するために長期間を必要とする。したがって、異なるエネルギーを有する複数の注入工程を受け入れるためウェハをプラテン（例えば、クランプまたは静電チャック（ＥＳＣ））に維持するために、従来のシステムは典型的にはエネルギー変化間のビームライン上での複数の時間のかかる再同調動作を必要とし、したがって、システムの生産性を低下させる。
【0028】
しかしながら、本開示は加速／減速構成要素の下流で調整を必要とする構成要素が存在しないように、加速／減速構成要素がビームラインの下流に位置することを意図する。したがって、本開示は選択的に可変なエネルギーイオンビームの前方に、その選択的なエネルギー変化と同時に、単一のワークピースのみを連続的に維持するように構成された単一のワークピース支持体を含む単一のワークピースエンドステーションと組み合わせて、イオンビームのエネルギーを選択的に変化させるように構成された下流の加速／減速構成要素を含む。
【0029】
例えば、従来の単一ウェハイオン注入システムに関して直面する問題は、高温注入プロセスにおいて悪化する可能性があるため、ウェハは、ＥＳＣ上に配置される前に予熱されるか、またはＥＳＣ上で加熱され、その後、ウェハにイオンが注入される。この場合、エネルギー変化中にＥＳＣ上にウェハを維持することは、そのようなエネルギー変化を行うことに関与する時間がウェハ温度を所望の注入温度未満に低下させるか、またはウェハを長期間にわたって高温に晒させるかのいずれかであるので、従来は許容されない。高温イオン注入プロセスおよびシステムの実施例は、Ｅｎｇｌａｎｄらによる米国特許第７，６５５，９３３号、およびＨｕｓｅｉｎｏｖｉｃらによる米国特許第９，３７８，９９２号に記載されており、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0030】
同様に、異なるエネルギー注入の間で、注入エネルギーを変化させプラテンにウェハを維持するときの長い調整時間に関連する複雑さは、低温注入プロセスにおいて問題となる可能性があり、この場合、ウェハはＥＳＣ上に配置される前に予備冷却され、ＥＳＣ上で冷却され、および／または注入後に加熱されて、注入後のウェハ上での縮合の可能性を低減する。そのような場合、時間がかかるエネルギー変化中にＥＳＣ上のウェハを維持している間、およびそれに典型的に関連する様々なビームライン構成要素の関連する再調整をする間、所望の低温にウェハを維持することは困難であるため、ウェハ予備冷却ステーションに移動させるために追加のウェハハンドリング工程を必要とする。この場合も、これらのウェハハンドリング工程は時間がかかり、生産性が失われ、および／またはウェハ上に汚染物質が導入され、低い歩留まりが生じる可能性がある。低温イオン注入プロセスおよびシステムの実施例は、Ｋａｍａｔａらによる米国特許第５，２４４，８２０号およびＬｅｅらによる米国特許第９，２３６，２１６号に記載されており、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0031】
本開示は有利にはこれらの欠点に対処し、ビームのエネルギーの選択的な変化と同時にイオンビームの前方にウェハ支持体のウェハを維持しながら、エネルギー連鎖注入を達成するように構成された高生産性注入システムを提供し、それにより、エネルギー変化の間の注入システムの高真空環境におけるワークピースロード／アンロード周波数および関連する破壊を最小限に抑えることで、ワークピース欠陥率およびデバイス性能を改善する。
【0032】
したがって、本開示はエネルギー連鎖注入を提供するための様々なシステム、装置、および方法を提供することにより、プロセス環境からワークピースを除去することなく、または注入中にワークピースが存在する静電クランプなどのプラテンからワークピースを除去する事さえなく、ワークピースは、イオンビームの前方に連続的に提示されながら、イオン注入プロセスの複数のエネルギーに晒され得る。本開示は温度制御イオン注入においてさらに有利であり、それにより、ワークピースはエネルギー変化中に単一の加熱または冷却クランプ上に存在し、したがって、高温および／または低温イオン注入適用における生産性および様々な他の利点を改善する。
【0033】
本開示の１つの例示的な態様によれば、本開示は、同じイオン種を使用する複数のエネルギーおよび／または線量を伴う注入動作など、複数の注入動作が連続的に実行される、エネルギー連鎖注入を提供する。本開示において提供される連続エネルギー連鎖注入能力は生産性の向上を提供するだけでなく、ワークピースを大気に晒すために高真空環境を破壊することなく、インサイチュで複数のエネルギーを有する特定の注入イオンプロファイルが所望される場合に、装置の利益を提供することもできる。さらに、本開示は改善されたデバイス性能のための注入プロファイルの迅速な修正および最適化を提供することで、上述のような修正および最適化は、生産効率およびデバイスの歩留まりに悪影響を及ぼすことなく実施され得る。
【0034】
本開示のシステムおよび方法は例えば、システムが、高温または低温のインプラント適用のような温度制御された注入に構成される場合に特に有利である。高温注入適用では、例えば、ワークピースを室温から所定の温度まで加熱するために、ワークピースを予熱ステーションにロードすることができる。所定の温度は例えば、注入のための最終的な所望の温度よりも低くてもよい。ワークピースが予熱されると、ワークピースは加熱されたＥＳＣ上に配置され、注入が開始される前に、最終的な所望の温度までさらに加熱され得る。様々なエネルギーを有するイオンビームにワークピースを連続的かつ断続的に晒すことにより様々な深さでワークピースにイオンを注入した後、ワークピースは加熱されたＥＳＣから取り出され、大気下に移動される前に、インプラント後冷却ステーションに配置される。
【0035】
比較的低線量の注入の場合（例えば、ワークピースにイオンビームを注入する時間が短い場合）、予熱時間、冷却時間の後、ならびにワークピースをＥＳＣ上の最終的な所望の温度に加熱するのにかかる時間は、すべて、イオン注入プロセスのいわゆる臨界経路にあり得、システム生産性に影響を及ぼし得る。比較的高線量のインプラントの場合（例えば、予熱時間および後冷却がインプラント時間と比較して短い場合）、そのような時間は臨界経路内にないことがあるが、ＥＳＣで予熱温度から最終所望温度までワークピースを加熱するために費やされる時間は依然として臨界経路内にある可能性が高い。
【0036】
したがって、高温注入、またはいわゆる「高温（ｈｏｔ）」注入は、上述の様々な段階でワークピースの温度を制御するために費やされる追加の時間によって、システム生産性を著しく低下させる能力を有する。本開示は高温注入適用のために実施することができるエネルギー連鎖注入を提供することにより、ワークピースは、複数のエネルギーにおける全ての個々の注入の配列が完了することができるまで、加熱されたＥＳＣ上に留まることができる。したがって、本開示によれば、従来から見られるように、ワークピースを複数回加熱するのではなく、ワークピースを一度高温に加熱するため（例えば、予熱温度からＥＳＣ上の最終的な所望の温度まで）のプロセスが提供される。したがって、本開示のエネルギー連鎖注入はシステム生産性を著しく改善し、潜在的なデバイスの歩留まりまたは性能利益を増加させることができる。
【0037】
別の実施例によれば、本開示のエネルギー連鎖注入は、今日のデバイスに見られる高度な技術ノードにおける集積回路製造のための欠陥をさらに低減することができる。例えば、大気と処理チャンバとの間でワークピースを複数回搬送することに関連する機械的移動は、ワークピースに粒子および欠陥を加え、低い歩留まりをもたらす可能性がある。欠陥低減は、今日のサブナノメートル半導体技術の製造において特に重要である。本開示のエネルギー連鎖注入システム、装置、および方法は、ビームライン内でエネルギー変化が行われている間に、ワークピースおよびワークピース支持体がビーム経路から除去されることを必要とし得る、またはエンドステーションからワークピースが除去されることを必要とし得る連鎖注入と比較して、ワークピースの合計移動（たとえば、ロード／アンロード）を大幅に低減することができるため、欠陥低減は、デバイスの低い歩留まりを改善することが期待され得る。
【0038】
本開示の様々な概念の一般的な概要を提供するために、図１Ａは、連続連鎖エネルギーイオン注入を有するイオンを注入するためのシステム１００の例を示す。一例によれば、システム１００は、イオンビーム１０４を生成するためにドーパント材料をイオン化するように構成されたイオン源１０２を備える。ビームラインアセンブリ１０６は、イオン源１０２の下流に配置され、ビームラインアセンブリはエンドステーション１１２内のワークピース支持体１１０（例えば、チャック）上に配置されたワークピース１０８に向かってイオンビーム１０４を輸送するように構成される。
【0039】
例えば、加速／減速ステージ１１４がさらに設けられ、その輸送中にイオンビーム１０４を受け入れ、エンドステーション１１２内に選択的に配置されるワークピース１０８に注入するための可変エネルギーイオンビーム１１６を生成するように構成される。一例では、１つ以上の可変電源１１８、１２０（例えば、１つ以上の電力供給）は加速／減速ステージ１１４に動作可能に接続され、１つ以上の電気バイアス信号１２２、１２４（例えば、電圧または電流）をそれぞれ加速／減速ステージ１１４に供給する。
【0040】
例えば、１つ以上の電気バイアス信号１２２、１２４は、加速／減速ステージ１１４を通過するときに、イオンビーム１０４の上下に配置された１つ以上の電極１２６に印加される。加速／減速ステージ１１４は例えば、１つ以上の加速／減速電極１２８と、１つ以上の曲げ電極１３０とを含むことができるため、加速／減速電極に印加される電気バイアス信号１２２は可変エネルギーイオンビーム１１６を生成し、曲げ電極に印加される電気バイアス信号１２４はイオンビーム１０４の角度制御を生じさせる。例えば、１つ以上の電気バイアス信号１２２、１２４はコントローラ１４０（例えば、１つ以上の制御装置を備える制御システム）によってさらに選択的に変更される。例えば、１つ以上の電気バイアス信号１２２、１２４の選択的制御は、１つ以上の電源１１８、１２０の制御を介して提供される。コントローラ１４０は以下でさらに説明するように、ワークピース支持体１１０などのシステム１００の他の態様、およびビーム走査機構、集束および操向要素、または他のビーム制御構成要素などのビームラインアセンブリ１０６の他の構成要素を制御するようにさらに動作可能である。
【0041】
一例では、コントローラ１４０と１つ以上の電源１１８、１２０との間の制御およびフィードバック信号１４２は、イオンビーム１０４のエネルギーを選択的に制御および変更して、可変エネルギーイオンビーム１１６を画定する。例えば、加速／減速電極１２６に供給される電気バイアス信号１２２（例えば、減速電圧）の制御により、イオンビーム１０４のエネルギーを選択的に変化（増減）させることができる。同様に、１つ以上の曲げ電極１３０に供給される電気バイアス信号１２４の制御は、イオンビーム１０４を選択的に上向きまたは下向きに曲げさせることができる。１つ以上の曲げ電極１３０は例えば、イオンビームから外来エネルギーのイオンをフィルタリングするための所望のビームエネルギーに基づいて、イオンビーム１０４を所定の方法で偏向するように構成される。
【0042】
１つ以上の電気バイアス信号１２２、１２４の極性は例えば、イオンビーム１０４の加速／減速および曲げを制御するときに切り替えることができる。例えば、加速／減速電極１２８に供給される様々な異なる電気バイアス信号１２２を介して切り替えるとき、可変エネルギーイオンビーム１１６において異なるエネルギーを得ることができる。同様に、１つ以上の屈曲電極１３０に印加される電気バイアス信号１２４（例えば、屈曲電圧）は、可変エネルギーイオンビームのエネルギーが変化するにつれて、可変エネルギーイオンビーム１１６とワークピース１０８との間の角度関係を一定に維持するように変化され得る。さらに、電気バイアス信号１２４の制御を介して可変エネルギーイオンビームのエネルギーが変化するにつれて、可変エネルギーイオンビーム１１６とワークピース１０８との間の角度関係は変化され得る。
【0043】
例えば、図１Ｂは、複数の注入エネルギー１５４に関連する複数のエネルギー工程１５２を示す表１５０である。表１５０は、図１Ａの加速／減速電極１２８および１つ以上の曲げ電極１３０に供給されるそれぞれの電気バイアス信号１２２、１２４をさらに示し、それにより、付随する角度オフセット１５６がさらに達成される。したがって、図１Ａのシステム１００はエンドステーション１１２内のワークピース支持体１１０に配置されたワークピース１０８への注入と同時に、図１Ｂに示される様々なエネルギー１５４および角度オフセット１５６を有する可変エネルギーイオンビーム１１６を提供または誘導するように構成されることにより、ワークピースは、イオンビームに連続的に晒され、チャックから除去されない。
【0044】
例えば、図１Ｂの表１５０は、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３．．．Ｅｎのように、エネルギーＥの任意のｎ個のステップを含むことができ、これによりイオン注入されるイオンのエネルギーにおける様々な影響は、ワークピースにおいて達成されることができる。例えば、異なるエネルギーまたは処理レシピの多数のイオンエネルギー注入を、可変エネルギーイオンビーム１１６の前方のワークピース１０８の多数の通過にわたって効率的かつ効果的に提供して、図１Ｃに示される例に示されるように、混合された、実質的に均一な、またはいわゆる「ボックス状」ドーパントエネルギー分布１６０を生成することができる。したがって、図１Ｃに示されるように、複数の処理レシピに関連する固有のプロファイルまたは形状が達成可能であり、それはイオン濃度（例えば、線量）およびイオン深さ（例えば、エネルギーの関数）を示し、これは注入プロファイルと呼ばれ、連鎖内の各注入工程で選択的に変化させることができる。
【0045】
これを達成するために、１つ以上の加速／減速電極１２８による図１Ａのイオンビーム１０４の加速度または減速、および１つ以上の曲げ電極１３０による任意の角度偏向は、エンドステーション１１８においてワークピース１０８を維持しながら、イオンビームエネルギーおよび／またはビーム角度を変化させるように制御および同期させることができ、ワークピースがワークピース支持体１１０に留まるとき、ワークピースは可変エネルギーイオンビーム１１６の前方に提示され、それに連続的に晒される。
【0046】
したがって、本開示のシステムおよび方法は、処理レシピに基づいて、ワークピース１０８上の複数のエネルギー条件のイオン注入通過の連鎖を提供する。図２に示す１つの例示的な実施形態では、複数の注入通過を含む注入サイクルを開始する前に、複数の処理レシピ（例えば、複数のエネルギー、線量など）を設けることができるため、複数の処理レシピ間で変更するとき、ワークピースはワークピース支持体（例えば、ＥＳＣ）から除去されない。例えば、任意の数ｉの注入サイクル４０Ａ、４０Ｂ．．．４０ｉを設けることができるため、任意の数ｊのワークピース２６Ａ、２６Ｂ．．．２６ｊは、それぞれ、任意の数ｋの処理レシピ３２Ａ、３２Ｂ．．．３２ｋと共に注入される。したがって、ワークピース２６は例えば、図１Ｃのエネルギー分布３０と共に注入される次のワークピースのために４２を交換される前に、処理レシピ３２の変化（例えば、エネルギー、線量などの変化）ごとにチャック２６に維持される。
【0047】
さらに、本開示は、注入前の複数のレシピのためのイオン注入システムの予備調整を提供する。例えば、イオン注入システムの様々な構成要素は、注入の開始前に、所与のワークピースに対する複数のレシピの全てに対して有利に予備調整することができるため、複数のレシピの各々は異なる特性のイオンビームによって実施される注入工程の連鎖から構成される単一の連続注入サイクルにおいて、ワークピースへの注入のためのエネルギー、角度、および／または線量などの異なる特性のイオンビームを生成するように、選択的かつ連続的に実施することができる。したがって、本開示は単一の調整レシピを使用して異なるエネルギーで複数の連続注入工程により単一のワークピースにイオン注入するためのプロセスをさらに提供することにより、単一の調整レシピは、複数のレシピのいずれかまたはすべてを含むか、または包含する。
【0048】
したがって、本開示は、複数のエネルギーの注入を可能にすることによって、ワークピース交換時間およびビームセットアップ時間を除去し、ビームを再調整する必要なく、ビームによって注入されるビームを阻止することなく、またはウェハをエンドステーションから、およびエンドステーションへ移動させることなく、従来のイオン注入システムに勝る生産性の利点を提供する。
【0049】
本開示はさらに、走査されるワークピースの全体にわたってビームの全てのエネルギーを提供し、したがって、任意の数の異なるエネルギーでワークピース全体にイオンを均一にドーピングする。例えば、それぞれの電圧はビームの単一の下流の加速／減速装置（例えば、加／減速装置（ａｃｃｅｌ／ｄｅｃｅｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ）とも呼ばれる）および曲げ装置（例えば、曲げ装置（ｂｅｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ）とも呼ばれる）を制御する。
【0050】
本開示は例えば、概して、ワークピースをワークピース支持体に維持し、イオンビームのエネルギーが変化するにつれてワークピースをイオンビームに連続的に晒しながら、イオン注入システムにおいてワークピースに送達されるイオンビームのエネルギーを変化させためのシステム、装置、および方法に関する。特定の一実施形態ではイオンビームのエネルギーを変化させるためのシステム、装置、および方法は、Ａｘｃｅｌｉｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｎｃ（Ｂｅｖｅｒｌｙ，ＭＡ）によって開発され、製造され、販売されているタイプの走査ペンシルビームシステムアーキテクチャと関連して開示される。しかしながら、本開示はイオン注入の分野でよく知られており、さらに説明されるように、一般に知られているリボンビームまたはペンシルビームイオン注入システムアーキテクチャで実施することができることも意図される。
【0051】
したがって、本開示は様々なイオン注入装置に適用可能であり、その実施のために意図される。例えば、本開示は、リボン状のイオンビームがビームラインを介して画定され搬送されるイオン注入装置であって、リボン状のイオンビームは、イオンビームに照射されているワークピースの幅よりも長い長さ寸法を有するイオン注入装置と、比較的固定的な断面寸法を有したイオンビームを含み、ワークピースがイオンビームに対して２次元に移動されるイオン注入装置と、イオンビームがワークピースに対して第１の方向に沿って振動または走査され、ワークピースが第１の方向を横断する第２の方向に移動されるハイブリッドシステムを含むイオン注入装置の３タイプのイオン注入装置に適用可能である。同様に、本開示は、タンデムおよび／またはＲＦ線形加速器ベースのシステムを含む、高電流注入能力、低線量注入能力、および高エネルギー注入能力を可能にするイオン注入装置にも等しく適用可能である。
【0052】
本開示は本明細書において、参照により、共通に帰する米国特許第９，２１８，９４１号および米国特許第７，５５０，７５１号の内容をさらに組み込む。
【0053】
処理チャンバ内の支持体またはプラテン上にワークピースを維持する工程、および／またはイオンビームにワークピースを連続的に晒す工程の間の、イオン注入プロセスにおけるエネルギー分布の選択的可変制御は、これまで開示または意図されていない。したがって、本開示はワークピースが処理チャンバ内のプラテン上に維持されている間に、ワークピースにわたってイオンビームによって注入されたイオンのエネルギー分布を変化させるためのシステム、装置、および方法を提供する。
【0054】
前述の用途は、本開示の可変エネルギー／深さイオン注入システムおよび方法によって可能にされる様々なプロセスおよび用途のうちの１つにすぎないことを理解されたい。本開示および特許請求の範囲は、この問題の解決策に限定されず、凸形状、凹形状、またはワークピースの任意の他の形状または他の輪郭における可変深さ注入を提供するためのプロセスにも限定されない。本開示のそのような可変の、ワークピース全体にわたる不均一なイオンエネルギー注入プロセスは、非連続的な可変注入深さ輪郭に加えて、実質的に連続的に可変の注入深さ輪郭を提供するために、所望の任意の方法で実施され得る。例えば、本開示はイオン注入エネルギーの選択的な変化を介して選択的に可変のイオン注入深さ（例えば、ワークピースにわたる）が所望される、任意の所望の用途において利用され得ることが意図される。ワークピースの表面にわたって異なる深さ／エネルギーで注入するためにはワークピースにわたる閾値電圧の変化、ワークピースの走査幅にわたる注入のエネルギープロファイルの系統的プロファイル変化、および単一のウェハ上に異なる電気特性の複数のダイを注入する能力を含むが、これらに限定されない、いくつかの理由があり得る。
【0055】
したがって、前述の目的および関連する目的を達成するために、本開示は、以下で十分に説明され、特に特許請求の範囲で指摘される特徴を含む。以下の記載および添付の図面は、本開示の例示的な実施形態を詳細に示している。しかしながら、これらの実施形態は、本開示の原理が使用され得る様々な方法のうちのほんのいくつかを示すものである。本開示の他の目的、利点および新規な特徴は、図面を参照して、本開示の詳細な記載から明らかになるのであろう。
【0056】
したがって、本開示は、図面を参照して説明され、全体を通して、同様の参照番号が同様の要素を指すために使用され得る。これらの態様の説明は単なる例示であり、限定的な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。以下の説明では、説明目的のために、本開示の完全な理解を提供すべく、様々な特定の詳細が記載されている。しかしながら、当業者には、本開示がこれらの具体的な詳細を伴って、または伴わずに実施され得ることが明らかであろう。
【0057】
図３は例示的なイオン注入システム２００を示す。ここで、イオンビームエネルギーは本明細書に記載されるように、選択的に変更および／または制御され得る。システム２００は、端末２０２と、ビームラインアセンブリ２０４と、エンドステーション２０６とを有する。端末２０２は、イオンビーム２１２を生成し、ビームラインアセンブリ２０４に向ける高電圧電源２１０によって給電されるイオン源２０８を含む。この点に関して、イオン源２０８は抽出アセンブリ２１４を介して源から抽出され、イオンビーム２１２に形成される荷電イオンを生成し、イオンビームは、その後、ビームラインアセンブリ２０４内のビーム経路に沿ってエンドステーション２０６に向けられる。
【0058】
イオンを生成するために、イオン化されるドーパント材料（図示せず）が、イオン源２０８の生成チャンバ２１６内に提供される。ドーパント材料は例えば、ガス源（図示せず）からチャンバ２１６内に供給することができる。一例では、電源２１０に加えて、任意の数の適切な機構（図示せず）を使用して、ＲＦまたはマイクロ波励起源、電子ビーム注入源、電磁源、および／またはチャンバ内にアーク放電を生成する陰極などの、イオン生成チャンバ２１６内の自由電子を励起することができることが理解されよう。励起された電子はドーパントガス分子と衝突することによりイオンを生成する。一般に、陽イオンが生成されるが、本明細書の開示は陰イオンが生成されるシステムにも適用可能である。
【0059】
イオンはイオン抽出アセンブリ２１４によってチャンバ２１６内のスリット２１８を通して制御可能に抽出され、イオン抽出アセンブリは複数の抽出および／または抑制電極２２０を備える。イオン抽出アセンブリ２１４は例えば、生成チャンバ２１６から抽出されたイオンを加速するために抽出および／または抑制電極２２０にバイアスをかけるための別個の抽出電源（図示せず）を含むことができる。イオンビーム２１２は同様の荷電粒子を含むので、イオンビームは同様の荷電粒子がイオンビーム内で互いに反発するとき、半径方向外向きに拡張するか、またはビーム「ブローアップ（ｂｌｏｗ ｕｐ）」する傾向を有し得ることが理解され得る。ビームブローアップのこの現象は低エネルギー、高電流（例えば、高パービアンス（ｐｅｒｖｅａｎｃｅ））ビームにおいて悪化する可能性があり、この場合、多くの同様の荷電粒子は比較的ゆっくりと同じ方向に移動し、粒子間には反発力が多くある一方で、粒子をビーム経路の方向に移動させ続けるための粒子運動量はほとんどない。
【0060】
したがって、抽出アセンブリ２１４は一般に、イオンビーム２１２が高エネルギーで抽出され、イオンビームがブローアップしないように構成される（例えば、粒子が、ビームブローアップにつながり得る反発力に打ち勝つのに十分な運動量を有するように）。さらに、システム全体にわたって比較的高いエネルギーでビーム２１２を移送することが一般に有利であり、このエネルギーはビーム抑制を促進するために、ワークピース２２２へのイオンの注入の直前に所望のように低減することができる。分子またはクラスターのエネルギーは分子のドーパント原子間で分割されるので、分子またはクラスターイオンを生成および輸送することも有利であり得、それは比較的高いエネルギーで輸送され得るが、より低い等価エネルギーで注入される。
【0061】
図３に示す例示的なイオン注入システムでは、ビームラインアセンブリ２０４は、ビームガイド２２４と、質量分析器２２６と、走査システム２２８と、パラレライザ２３０（並列器）と、１つ以上の加速または減速および／またはフィルタリングサブシステム２３２とを含む。質量分析器２２６は、約９０度の角度を有するように構成され、その中に（双極子）磁界を確立する働きをする１つ以上の磁石（図示せず）を備える。イオンビーム２１２が質量分析器２２６に入ると、それに対応して、所望のイオンがビーム経路を下って輸送されるように磁界によって曲げられ、一方、不適切な電荷対質量比のイオンは除去される。より具体的には、質量分析器が、所望の電荷対質量比を有するビーム２１２内のイオンに、そこを通過し、分解アパーチャ２３６を通って出ることを可能にするために、質量分析器２２６の側壁２３４内にステアリングされるように、電荷対質量比が大きすぎるか、または小さすぎるイオンは不十分にまたは過度に偏向される。
【0062】
走査システム２２８がさらに示されており、走査システムは例えば、走査要素２３８と、集束および／またはステアリング要素２４０とを備える。走査システム２２８は、Ｂｅｒｒｉａｎらによる米国特許第４，９８０，５６２号、Ｄｙｋｓｔｒａらによる米国特許第５，０９１，６５５号、Ｇｌａｖｉｓｈらによる米国特許第５，３９３，９８４号、Ｂｅｎｖｅｎｉｓｔｅらによる米国特許第７，５５０，７５１号、およびＶａｎｄｅｒｂｅｒｇらによる米国特許第７，６１５，７６３号に示されているような種々の公知の走査システムを含むことができ、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0063】
例示的な走査システム２２８ではそれぞれの電源２４２、２４４は走査要素２３８および集束およびステアリング要素２４０に、より詳細にはその中に位置するそれぞれの電極２３８ａ、２３８ｂ、および２４０ａ、２４０ｂに動作可能に接続される。集束およびステアリング要素２４０は比較的狭いプロファイル（例えば、図示のシステム２００における「ペンシル」または「スポット」ビーム）を有する質量分析イオンビーム２１２を受け入れ、電源２４４によってプレート２４０ａおよび２４０ｂに印加される電圧は、走査要素２３８の最適点、好ましくは走査頂点２４６にイオンビームを集束およびステアリングするように動作する。電源２４２（例えば、電源２４４）によって走査プレート２３８ａおよび２３８ｂに印加される電圧波形は次に、ビーム２１２を前後に走査して、関心のあるワークピースと少なくとも同じ幅または幅であり得るｘ軸における幅または長さ方向の寸法を有する、細長い走査またはリボン形状のビーム（例えば、走査ビーム２１２）に広げることができる。走査頂点２４６は、各ビームレットまたはリボンビームの走査部分が走査要素２３８によって走査された後に発生するように見える光路内の点として定義することができることが理解されよう。
【0064】
本明細書に記載されるタイプのイオン注入システムは、異なる種類の走査システムを使用し得ることが理解されるのであろう。例えば、静電システムまたは磁気システムを本開示で使用することができる。静電走査システムの典型的な実施形態は走査プレートまたは電極２３８ａおよび２３８ｂに接続された電源を含み、スキャナ２３８（走査器）は走査ビームを提供する。スキャナ２３８は比較的狭いプロファイル（例えば、図示のシステムでは「ペンシル（ｐｅｎｃｉｌ）」ビーム）を有する質量分析イオンビームを受け入れ、電源２４２によって走査プレート２３８ａおよび２３８ｂに印加される電圧波形は、ビームをＸ方向（走査方向）に前後に走査して、ビームを、少なくとも対象のワークピースと同じ幅またはそれよりも広い有効Ｘ方向幅を有する細長いリボン状ビーム（例えば、走査ビーム）に広げるように動作する。同様に、磁気走査システムでは、高電流源が電磁石のコイルに接続される。磁場は、ビームを走査するように調整される。本開示の目的のために、すべての異なる種類の走査システムが意図され、本明細書に記載される静電システムは、説明の目的のためにのみ使用される。
【0065】
走査ビーム２１２は、その後、パラレライザ２３０を通過する。様々な並列化システム２３０が、Ｄｙｋｓｔｒａらによる米国特許第５，０９１，６５５号、Ｄｙｋｓｔｒａらによる米国特許第５，１７７，３６６号、Ｉｎｏｕｅらによる米国特許第６，７４４，３７７号、Ｒａｔｈｍｅｌｌらによる米国特許７，１１２，８０９号、およびＶａｎｄｅｒｂｅｒｇらによる米国特許第７，５０７，９７８号によって実証されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。名前が示すように、パラレライザ２３０は、発散光線またはビームレットを有する入射走査ペンシルビームを平行光線またはビームレット２１２ａに偏向させ、その結果、注入パラメータ（例えば、注入角度）がワークピース２２２にわたって均一になる。現在図示されている実施形態では、パラレライザ２３０が２つの双極子磁石２３０ａ、２３０ｂを備え、双極子は実質的に台形であり、ビーム２１２を実質的に「ｓ－形状」に屈曲させるように互いに鏡像を描くように配向される。好ましい実施形態では、双極子が等しい角度および反対の曲げ方向を有する。
【0066】
双極子の主な目的は、走査頂点２４６から生じる複数の発散光線またはビームレットを、比較的薄く細長いリボン形状のビームの形態を有する複数の実質的に平行な光線またはビームレットに変換することである。本明細書に示されるように、２つの対称双極子の使用は、ビームレット経路長および１次およびより高次の集束特性に関して、リボン形状ビームにわたる対称特性をもたらす。さらに、質量分析器２２６の動作と同様に、ｓ字形の屈曲部はイオンビーム２１２を濾過し、汚染除去する働きをする。特に、質量分析器２２６の下流のイオンビーム２１２に入る中性粒子および／または他の汚染物質（例えば、環境粒子）の軌道は一般に、双極子によって影響を受けない（またはほとんど影響を受けない）ので、これらの粒子は元のビーム経路に沿って移動し続けることにより、曲がらないか、ほんのわずかに曲がる比較的大量のこれらの中性粒子は、ワークピース２２２に衝突しない（例えば、ワークピースは曲がったイオンビーム２１２を受け入れるように配置される）。誤った電荷および／またはエネルギーなどを有し得るので、イオンビーム２１２からそのような汚染物質を除去することが重要であることが理解され得る。一般に、そのような汚染物質は、システム２００の減速および／または他のステージによって影響を受けない（またははるかに少ない程度の影響を受ける）。したがって、それらは線量、エネルギー、および角度の均一性の点で、ワークピース２２２に対して著しい（意図されていないが、一般に望ましくない）衝撃を有し得る。これは、次に、予期せぬ、望ましくないデバイス性能の結果を生じさせる可能性がある。
【0067】
パラレライザ構成要素２３０の下流には、１つ以上の減速ステージ２３２が設けられる。減速および／または加速システムの実施例は、Ｄｙｋｓｔｒａらによる米国特許第５，０９１，６５５号、Ｈｕａｎｇらによる米国特許第６，４４１，３８２号、およびＦａｒｌｅｙらによる米国特許第８，１２４，９４６号によって実証されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。前述のように、システム２００内のこの時点まで、ビーム２１２は一般に、ビームブローアップの傾向を緩和するために比較的高いエネルギーレベルで輸送され、これは、例えば、分解アパーチャ２３６などでビーム密度が上昇する場合、特に高くなり得る。イオン抽出アセンブリ２１４、走査要素２３８、および集束およびステアリング要素２４０と同様に、減速ステージ２３２は、ビーム２１２を減速させるように動作可能な１つ以上の電極２３２ａ、２３２ｂを備えることができることが理解されよう。
【0068】
２つの電極２２０ａおよび２２０ｂ、２３８ａおよび２３８ｂ、２４０ａおよび２４０ｂおよび２３２ａおよび２３２ｂは、それぞれ、例示的なイオン抽出アセンブリ２１４、走査要素２３８、集束およびステアリング要素２４０および減速ステージ２３２に示されている。これらの要素２１４、２３８、２４０および２３２は、イオンを加速および／または減速するために、ならびに、（その全体が参照により本明細書に組み込まれている、Ｒａｔｈｍｅｌｌらによる米国特許第６，７７７，６９６号に提供されているような）イオンビーム２１２を集束、屈曲、偏向、収束、発散、走査、平行化および／または汚染除去するために配置およびバイアスされた任意の適切な数の電極を備えることができることが理解されよう。さらに、集束およびステアリング要素２４０は静電偏向板（例えば、その１つ以上のペア）、ならびにイオンビームを集束させるためのアインツェルレンズ（Ｅｉｎｚｅｌ ｌｅｎｓ）、四重極および／または他の集束要素を備えることができる。必ずしも必要ではないが、ステアリングおよび集束要素２４０内の偏向板に電圧を印加することで、その電圧をゼロまで平均化されることが有利であり得、その効果は要素２４０の集束態様の歪みを緩和するために追加のアインツェルレンズを導入する必要性を回避することである。イオンビーム２１２を「ステアリング」することは、とりわけ、ビーム方向がステアリング電圧およびプレートの長さに比例し、ビームエネルギーに反比例するので、プレート２４０ａ、２４０ｂの寸法およびそれに印加されるステアリング電圧の関数であることが理解されよう。
【0069】
イオン抽出アセンブリ２１４の電極、走査要素２３８、集束およびステアリング要素２４０、および／またはビーム経路に沿って組み込まれ得る他の光学要素（図示せず）は、イオンビームを加速または減速し、本開示に従って選択的に可変イオンビームエネルギーを提供するために利用され得るが、イオンビームエネルギーを変化させるためにこれらの上流アセンブリおよび／または要素を使用することは、典型的には他の下流構成要素の調整および再調整を誘発し、その結果、生産環境における効率的かつ有効な連鎖エネルギーイオン注入の実施および実行を以前に阻害した、本明細書で論じられた問題が生じることも理解されよう。しかしながら、図３に示される例示的なビームラインに示されるような下流減速（または加速ステージ）２３２の唯一の使用は、有利には他の下流構成要素のこのような問題のある調整および再調整を回避することを可能にし、それは、生産環境における効率的かつ有効な連鎖エネルギーイオン注入の実施および実行を可能にする。
【0070】
連鎖エネルギーイオン注入は最も有利に実施することができ、ここで、（１）イオン注入システムアーキテクチャは、単一のウェハがイオンビームエネルギーの選択的な変化を通してウェハ支持体に維持され得るように、単一ウェハエンドステーションアーキテクチャを含み、（２）システムは、ウェハの温度が可変エネルギーイオン注入プロセスを通して、実質的に一定の上昇または低下した温度に維持され得るように、高温または低温注入を可能にするためのハードウェアを組み込み、および／または（３）ウェハは、可変エネルギーイオンビームをウェハに順次送達するために、下流構成要素の調整および再調整が実行されている間に、ビーム経路からウェハを移動させる必要なく、またはビームがウェハに衝突するのを阻止する必要なく、選択的に可変エネルギーイオンビームに連続的に晒される。
【0071】
図４は、本開示の１つ以上の態様による例示的な加速／減速ステージ２３２を、第１および第２の電極２５４および２５４と、一対の中間電極板２５６および２５８とを含む電極列２５０としてより詳細に示す。第１および第２の電極２５２および２５４は互いに実質的に平行であり、第１および第２の開口２６０および２６２をそれぞれ画定する。ギャップ２６４は開口２６０、２６２と電極２５２、２５４との間に画定され、第１および第２の電極２５２、２５４に実質的に垂直な軸２６６がギャップ２６４を通り、第１および第２の開口２６０、２６２を通るように配置される。中間電極板は、上部中間ギャップ電極２５６および下部中間ギャップ電極２５８を含む。第１の上部サブギャップ領域２６８は、第１の電極２５２と上部中間ギャップ電極２５６との間に画定される。第１の下部サブギャップ領域２７０は、第１の電極２５２と下部中間ギャップ電極２５８との間に画定される。同様に、第２の上部サブギャップ領域２７２は第２の電極２５４と上部中間ギャップ電極２５６との間に画定され、第２の下部サブギャップ領域２７４は第２の電極２５４と下部中間ギャップ電極２５８との間に画定される。イオンビーム２７６はギャップ２６４を通過し、例えば約１２°など、軸２６６から偏向され、ギャップ２６４の下流の点２７８に集束される。本開示は、Ｊｅｎらによる共通に帰する米国特許第９，２１８，９４１号の内容の全体を本明細書に参照によりさらに組み込む。
【0072】
図示の例では、例示的な加速／減速２３２を構成する電極列２５０の動作の説明を容易にするために、特定のバイアスが示されている。しかしながら、本開示の目的のために、所望の結果（例えば、ある程度の加速／減速度、および／またはたわみ）を達成するために、電極間に任意の適切な電気バイアスが印加され得ることが理解されよう。実際、可変イオンビームエネルギーが所望の結果である本開示の文脈において、これらの電極に印加される電気バイアス信号の変化は、これが電極に印加される電圧またはそれを通る電流の変化を含むかどうかにかかわらず、存在することが理解されるのであろう。しかしながら、図４のバイアス値は、イオンビーム２７６の減速を実証するのに有効である。
【0073】
イオンビーム２７６、より具体的にはその中に含まれる正イオンは、初期エネルギーレベル（例えば、図示の例では６ＫｅＶ）で第１の開口２６０を通ってギャップ２６４に入る。ビーム内のイオンを加速または減速させるために、第１および第２の電極２５２および２５４は、それらの間に電位差が存在し、イオンが第１および第２の電極２５２、２５４の間のギャップ２６４を通過するときに、エネルギーの対応する増加または減少を経験するように、異なるようにバイアスされる。例えば、図４に示される例では、イオンビームの正イオンは、負の４ＫＶバイアスを有する第１の電極２５２からゼロ電位を有する（例えば、グランドに接続される）第２の電極２５４へと通過するとき、４ＫｅＶのエネルギー降下を経験する。したがって、正の６ＫｅＶのオリジナルのイオンビームエネルギーは、イオンがギャップ２６４を通過し、４ＫｅＶのエネルギー降下を経験するにつれて、２ＫｅＶに低減される。したがって、イオンビーム２７６はギャップ２６４から出てギャップ２６４の下流の中性領域２８０に入ると、特定の結果として生じるエネルギーレベル（例えば、図示の例では２ＫｅＶ）を有する。
【0074】
これは、イオンがギャップ２６４を通過するのに要した経路に関係なく当てはまることが理解されるのであろう。例えば、図示の実施例では、第１の電極２５２と下部中間ギャップ電極２５８との間の下部サブギャップ２７０に入るイオンは、第１の電極２５２と上部中間ギャップ電極２５６との間の上部サブギャップ２６８に入るイオンが加速される速度よりも早い速度で加速される。これは、第１の電極２５２と下部中間ギャップ電極２５８との間の電位差が第１の電極２５２と上部中間ギャップ電極２５６との間の電位差よりも大きいためである（例えば、下部サブギャップ２７０については負の２．５ＫＶ（負の４ＫＶ－負の６．５ＫＶ）、上部サブギャップ２６８については負の０．５ＫＶ（－負の４ＫＶ－負の４．５ＫＶ））。
【0075】
しかしながら、この加速度の差は、上部２５６および下部２５８の中間ギャップ電極と第２の電極２５４との間の電位の対応する差によって相殺される。たとえば、図示の例では、第２の電極２５４はゼロにバイアスされる（たとえば、グランドに接続される）。したがって、第１の下部サブギャップ２７０から来るイオンは、第１の上部サブギャップ２６８から来るイオンよりも大きく減速される。これは、イオンがギャップを出るときにイオンが全て実質的に同じエネルギー（例えば、２ＫｅＶ）を有するように、ギャップに入るときのイオンの加速度の差は相殺される。第１の下部サブギャップ２７０から来るイオンは、第２の下部サブギャップ２７４を横断しながら、負の６．５ＫＶを横断しなければならないので、より大きな程度に減速される（例えば、下部中間ギャップ電極２５８の負の６．５ＫＶバイアスから第２の電極２５４の０Ｖバイアスを引いたもの）。対照的に、第１の上部サブギャップ２６８から来るイオンは第２の上部サブギャップ２７２を横断しながら、単に負の４．５ＫＶを横断する必要があるため（例えば、上部中間ギャップ電極６１４の負の４．５ＫＶバイアスから第２の電極２５４の０Ｖバイアスを引いたもの）、より少ない程度に減速される。したがって、イオンがとる異なる経路およびイオンが通過するエネルギー準位にかかわらず、実質的にすべてのイオンが実質的に同じエネルギー準位（例えば、２ＫｅＶ）でギャップの効果から出現する。
【0076】
上部および下部中間ギャップ電極２５６、２５８は、イオンビームをギャップ２６４内に引っ張ってイオンビームを加速または減速させ、ビームフィルタリング目的のためにビーム偏向または曲げを提供するという２つの目的を果たすことが理解されよう。例えば、中間ギャッププレート２５６、２５８は一般に、電極のバイアスの大きさおよびイオンビームのエネルギーに応じて、ビームを上下に、または様々な大きさで屈曲または偏向させるために、静電界がそれらの間で発生するように、互いに対して差動バイアスされる。例えば、特徴的な例では上部および下部中間ギャップ電極２５６、２５８は、それぞれ負の４．５ＫＶおよび負の６．５ＫＶにバイアスされる。ビームが正に帯電したイオンを含むと仮定すると、この電位差はギャップ２６４を通過する正に帯電したイオンを、より負に帯電した下部中間ギャップ電極２５８に向かって下方に押しやり、最終的にビーム２７６を下方に（例えば、約１２°）屈曲または偏向させる。このようにイオンを屈曲または偏向させることは、イオンビームが通過する電場によって影響されない中性粒子をビームからフィルタリングする効果を有し、また、注入されるイオンと実質的に同じエネルギーではない可能性があるイオンをフィルタリングする効果を有する。
【0077】
変化するエネルギービームを考慮してこの例示的な１２°の偏向を維持するために、中間ギャップ電極２５６、２５８に印加されるバイアスも、対応する方法で変化させなければならないことが理解されるのであろう。例えば、イオンビームの加速度は電極２８２、２８４を負の４ＫＶにバイアスし、電極２５２、２５４を正の４０ＫＶにバイアスすることによって誘導することができるが、任意のバイアス値が考えられる。このバイアス構成は、中性領域内に延在する負電位障壁を形成する。これらのバイアス電圧が印加されると、装置の動作は、ビーム２７６が減速されるのではなく加速されることを除いて、記載された動作と実質的に同様であることが理解されるのであろう。これらの例示的な値は、ビームのエネルギーレベルを例えば８０ＫｅＶから１２０ＫｅＶに増加させ、ビームを１．５因子加速させる働きをし、ビーム２７６内の正イオンは、イオンが第２の上部サブギャップ領域２７２および第２の下部サブギャップ領域２７４を横切るにつれて加速される。
【0078】
上部２５６および下部２５８の中間ギャップ電極の配置、構成、および／または成形は、ビームに対するレンズ化、集束、偏向、および／または加速／減速効果の制御を容易にするように調整することができることが理解されよう。一例として、図４に示す図では、下部中間ギャップ電極２５８が上部中間ギャップ電極２５６の幅に対してわずかに減少した幅を有し、わずかに傾斜した角２８２も有する。これらの調整は、印加バイアスの差に起因してより強い加速度および／または減速を経験するにつれて、下部中間ギャップ電極２５８付近のイオンが経験する増加したレンズ効果に本質的に対抗する。しかしながら、本開示の目的のために、これらの電極２５６、２５８は、同一の形状を含む任意の適切な構成を有し得ることが理解されよう。ビーム曲げに主に関与する上部および下部中間ギャップ電極２５６、２５８は、ビーム２７６の加速／減速に主に関与する第１および第２の電極２５２、２５４とは実質的に独立して動作するので、ビームは加速／減速および／またはドリフト（例えば、ゼロ加速／減速）モードで曲げられても曲げられなくともよく、または偏向されても偏向されなくてもよいことがさらに理解されよう。例えば、上部および下部中間ギャップ電極は、イオンビーム２７６を曲げることなく加速または減速を誘発することができるように同一の電圧にバイアスすることができる。
【0079】
電位差のすべての全体的な正味の効果は、ビーム２７６内のイオンの集束、減速（または加速度）、および任意選択の偏向である。イオンビームの偏向はビーム内の中性粒子としてのエネルギー除染を提供し、これらは、電極の効果によって妨げられず、軸２６６に平行な元のビーム経路に沿って続く。次いで、汚染物質は例えば、何らかのタイプの障壁または吸収構造（図示せず）に遭遇する可能性があり、これは汚染物質の前進を停止させ、任意のワークピースを汚染物質から遮蔽する。対照的に、偏向イオンビーム２７６の軌道は、ビームをワークピース（図示せず）の選択領域に適切に遭遇させドープさせる。
【0080】
電極の配置（例えば、第１および第２の電極２５２、２５４の中間の上部および下部中間ギャップ電極２５６、２５８）はまた、ウェハに遭遇する前にビーム２７６が移動しなければならない距離をこの構成が最小限にするので、ビームのブローアップを軽減する働きをすることが理解されよう。ビーム２７６を（例えば、上部および下部中間ギャップ電極２５６、２５８によって）加速、減速、または偏向させ、同時にビームを（例えば、第１および第２の電極２５２、２５４によって）集束させることによって、これらの屈曲および集束ステージを直列に配置するのではなく、エンドステーションをイオン注入システムの加速／減速ステージのより近くに配置することができる。
【0081】
図示の例では、特定の電気バイアスが電極に印加され、図３の減速ステージ２３２の動作のより良い理解を容易にするために示されている。しかしながら、本開示の目的のために、加速／減速、および／またはたわみ（もしあれば）の程度などの所望の結果を達成するために、任意の適切なバイアスが電極間に印加されてもよいことが理解されよう。加えて、本開示の目的のために、磁石およびそれを通る電流が、これらの所望の結果を達成するために利用され得る。さらに、特定のバイアスは本開示の選択的かつ可変のエネルギー制御を達成するために、選択的に可変かつ制御された方法で印加される。しかしながら、図４に示すバイアス値は、イオンビーム２７６の減速を実証するのに有効である。
【0082】
バイアス電圧の選択的な変化は例えば、図３のワークピース２２２のオペレータおよび特性評価のうちの１つによって提供される１つ以上の所定の特性にさらに基づくことができ、反復することができることに留意されたい。例えば、「連鎖注入（ｃｈａｉｎ ｉｍｐｌａｎｔ）」を実施することができ、ここでは、可変の線量またはエネルギーを有する注入の別個の回数（例えば、「連鎖（ｃｈａｉｎ）」を構成する複数の連続注入）が、所定の連続的な順序で、またはランダム化された様式で、ワークピース２２２に提供される。連鎖インプラントの所定の連続配列は例えば、低エネルギーおよび、低エネルギーから高エネルギーまでの特定の配列で所定のエネルギーのセットを通る順序で開始することができる。別の実施例では、連鎖インプラントの所定の連続配列は、高エネルギーおよび高エネルギーから低エネルギーまでの特定の配列で所定のエネルギーのセットを通る配列で開始することができる。さらに別の例では、連鎖インプラントは任意の指定されたまたはランダム化された順序で、所定のエネルギーのセットを通して任意の所与のエネルギーおよび順序で開始することができる。各「連鎖」は例えば、注入前のワークピース２２２の計測マップによって予め決定することができる。さらに、連鎖の各工程は、注入連鎖の開始前に複数の連続工程としてイオン注入装置の制御システムにプログラムすることができる。
【0083】
したがって、全体的な効果はワークピース２２２に交わる、制御された可変のドーピング深さプロファイルであり、これは、所望に応じて、均一または不均一のいずれかであり、したがって、エネルギーパターン化された注入を画定する。例えば、異なるエネルギーの連鎖が反復的に実行されてもよく、連鎖の各工程において提供されるワークピースに交わる線量およびドーピング深さプロファイルは、実質的に均一な注入プロファイルをもたらす。あるいは、トポグラフィフィードバックを利用して、注入エネルギーの選択的な変化と同時に、および／または連鎖を構成する連続的な注入の間でバイアス電圧を選択的に変化させることができる。
【0084】
異なる種類のエンドステーション２０６が、注入システム２００において使用されてもよいことを理解されたい。例えば、「一括（ｂａｔｃｈ）」タイプのエンドステーションは回転支持構造上の複数のワークピース２２２を同時に支持することができ、ワークピース２２２は、全てのワークピースが完全に注入されるまで、イオンビームの経路を通って回転される。一方、「連続（ｓｅｒｉａｌ）」タイプのエンドステーションは注入のためにビーム経路に沿って単一のワークピース２２２を支持し、複数のワークピース２２２は連続的に一度に１つずつ注入され、各ワークピース２２２は次のワークピース２２２の注入が始まる前に完全に注入される。ハイブリッドシステムでは、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、共通に帰する米国特許第９，４４３，６９８号に開示されているように、ワークピース２２２が第１の（Ｙまたは低速走査）方向に機械的に平行移動されてもよく、一方、ビームは第２（Ｘまたは高速走査）方向に電気的または磁気的に走査され、ワークピース２２２全体にビーム２１２を与える。対照的に、当技術分野で知られており、マサチューセッツ州ベバリーのアクセリステクノロジー社によって製造され販売されているオプティマＨＤＴＭイオンインプランテーションシステムによって例示される、いわゆる２次元機械的走査アーキテクチャでは、ワークピース２２２は固定位置イオンビームの前方において、第１（低速）走査方向に機械的に並進されてもよく、一方、ワークピースは、実質的に直交する第２（高速）走査方向に同時に走査されて、ワークピース２２２全体にビーム２１２を与える。加えて、いわゆるリボンビームシステムではイオンビームは、ビームがワークピースよりも大きい長さ寸法を有するようにビームラインに沿って輸送され得、その結果、ワークピースのみが、ワークピースの表面全体にわたってイオンを注入するためにビームの長さ寸法を横方向に走査される。
【0085】
図示の例におけるエンドステーション２０６は、注入のためにビーム経路に沿って単一のワークピース２２２を支持する「連続」タイプのエンドステーションである。注入ステアリング前の校正測定のために、線量測定システム２８６は、ワークピース位置付近のエンドステーション２０６に含まれる。校正中、ビーム２１２は線量測定システム２８６を通過する。線量測定システム２８６はプロファイラ経路２９０を連続的に横断することよって走査ビームのプロファイルを測定することができる、１つ以上のプロファイラ２８８を含む。プロファイラ２８８は例えば、走査ビームの電流密度を測定するファラデーカップなどの電流密度センサを備えることができ、電流密度は注入角度（例えば、ビームとワークピースの機械的表面との間の相対的方位、および／またはビームとワークピースの結晶格子構造との間の相対的方位）の相関的要素である。電流密度センサは走査ビームに対してほぼ直交するように移動し、したがって、典型的には、リボンビームの幅を横切る。線量測定システムは、一例ではビーム密度分布と角度分布の両方を測定する。ビーム角度の測定は文献に記載されているように、スロットを有する遮蔽物（ｍａｓｋ）の背後にある移動プロファイラ感知電流を使用することができる。短ドリフト後のスロット位置からの各個々のビームレットの変位は、ビームレット角度を計算するために使用することができる。この変位は、システムにおけるビーム診断の校正された基準と呼ぶことができることが理解されよう。
【0086】
線量測定システム２８６は制御システム２９２に動作可能に接続され、そこからコマンド信号を受信し、そこに測定値を提供する。例えば、コンピュータ、マイクロプロセッサなどを備え得る制御システム２９２は、線量測定システム２８６から測定値を取得し、ワークピースに交わる走査リボンビームの平均角度分布を計算するように動作可能であり得る。制御システム２９２は同様に、イオンビームが生成される端末２０２、並びにビームラインアセンブリ２０４の質量分析器２２６、走査要素２３８（例えば、電源２４２を介している）、集束およびステアリング要素２４０（例えば、電源２４４を介している）、パラレライザ２３０および加速／減速ステージ２３２に動作可能に接続される。したがって、これらの要素のいずれも、線量測定システム２８６または任意の他のイオンビーム測定もしくは監視装置によって提供される値に基づいて、所望のイオン注入パラメータを容易にするために、制御システム２９２によって調整することができる。制御信号はまた、典型的には実験を通して収集された経験的データに基づいて、メモリモジュールに記録されるルックアップテーブルを介して発生させられ得る。
【0087】
一例として、イオンビームは最初に、所定のビーム調整パラメータ（例えば、制御システム２９２に記録／ロードされる）に従って確立することができる。次に、線量測定システム２８６からのフィードバックに基づいて、スキャナ２３８を調整して、走査ビームの走査速度を変更し、ワークピース上のイオン線量を変化させることができる。同様に、加速／減速ステージ２３２および／またはイオン抽出アセンブリは例えば、イオン抽出アセンブリ２１４および／または減速ステージ２３２内の電極に印加されるバイアスを調整することによって、接合深さを調整するためにビームのエネルギーレベルを変更するように調整することができる。これに対応して、例えば走査電極に供給される電気バイアス信号を調整することなどによって、スキャナ内に発生する磁場または電場の強度および配向を調整することができる。注入角度は例えば、ステアリング要素２４０または加速／減速ステージ２３２に印加される電圧を調整することによってさらに制御することができる。
【0088】
本開示の一態様によれば、制御システム２９２が提供され、ワークピース２２２上に所定の走査パターンを確立するように構成され、走査システム２２８の制御手段によってワークピースがスポットイオンビームまたはペンシルビームに露光される。制御システム２９２は例えば、イオンビームのビーム密度および電流、ならびにイオンビームに関連する他の特性、具体的にはそのエネルギーなど、イオンビームの様々な特性を制御するように構成される。さらに、コントローラ２９２は、ワークピース支持体２９４上に配置されたワークピースの走査速度を制御するように構成される。図示されていないが、ワークピース支持体２９４は例えば、イオンビーム２１２を通してワークピース支持体に存在するワークピース２２２を並進させるように構成された並進機構（例えば、ロボット装置または他の装置）に動作可能に接続される。
【0089】
さらに、イオン注入システム２００において連続的に制御された可変エネルギーイオンビームを提供するための本開示の文脈において、制御システム２９２は、様々なサブシステムに印加される電気バイアス信号２９５を修正および調整するように構成される。例えば、制御システム２９２は、１つ以上の可変電源２９６から減速／加速ステージ２３２に供給される電気バイアス信号２９５を制御するように構成されることにより、イオン注入システム内のイオンビーム２１２のエネルギーが本明細書に示される様々な電極に印加される。
【0090】
本明細書で説明される例示的なイオン注入システム２００に関して、制御システム２９２はスキャナ２２８に印加される走査電圧を修正および変更するように構成され得、イオンビームのエネルギーおよび／または偏向を対応して調整するために、走査電圧と同期して、加速／減速ステージ２３２に印加されるバイアス電圧を修正および変更するようにさらに構成され得る。走査電圧およびバイアス電圧のそのような変更は例えば、プラテン、チャック、クランプ、またはＥＳＣまたはプロセス環境からワークピースを除去することなく、個別の工程で、または連続的な（例えば、個別ではない）方法で実施することができ、したがって、既知のシステムおよび方法に勝る様々な利点を提供する。
【0091】
前述のように、本開示の実施は、高温の低温イオン注入プロセスおよびシステムに有利に適用することができる。例えば、高温イオン注入システムにおいて、エンドステーション４１６は、高温の、大気環境と真空環境との間でワークピースを移送するための装置を含むことができる。ロードロックアセンブリ（図示せず）が提供されてもよく、ロードロックアセンブリはチャンバと、チャンバに関連付けられた予熱装置を有する第２のチャンバとを備えてもよく、予熱装置はチャンバ内に配置されたワークピースを第１の温度まで加熱するように構成される。この第１の温度は、ワークピースの所望の最終プロセス温度であってもよい。
【0092】
代替的に、または追加的に、エンドステーション２０６は熱装置２９７、例えば、その注入中にワークピース２２２が存在する加熱プラテンまたはチャックを含むことができる。熱装置２９７は例えば、イオンの注入中に所望のプロセス温度であり得る、第２の温度までワークピース２２２を加熱または冷却するように構成され得る。ワークピース支持体２９４は例えば、サーマルチャック２９８を備えることができ、サーマルチャック２９８は、エンドステーションまたは処理チャンバ／処理チャンバ環境内でワークピースをそこに選択的に保持するようにさらに構成される。サーマルチャックは例えば、ワークピース２２２を所定の高い温度に加熱するように構成することができ、サーマルチャックは、イオンビーム２１２がワークピースに衝突するのと同時にワークピースを保持する。サーマルチャックは例えば、加熱された静電チャックを含むことができる。あるいは、サーマルチャック２９８はイオン注入と同時にワークピース２２２を冷却するように構成され得る。
【0093】
本開示の例示的な一態様によれば、サーマルチャック２９８はその上に配置されたワークピース２２２を、所望のプロセス温度に等しくてもよいし、より低くてもよいし、またはより高くてもよい、約３００℃～７００℃程度の温度に加熱するように構成される。一例では、所望のプロセス温度が一般に、約４００℃～６００℃の範囲であり得る。
【0094】
別の態様によれば、エンドステーション２０６は、ワークピースが配置されたときにワークピースをさらに別の温度に冷却するように構成された注入後冷却装置を含むことができる。一例によれば、注入後冷却装置はウェハを大気下に導入する前に、ワークピースをより低い温度に冷却するために、ワークピースを第２のチャンバ内で支持するように構成された冷却板を含むことができる。
【0095】
したがって、高温イオン注入システムでは、コントローラ２９２は、予熱装置を介して大気環境内の第１の温度にワークピース２２２を加熱し、次いで、高真空環境内で加熱されたイオン注入のためにサーマルチャックを介してより高い第２の温度にワークピースを加熱するように設けられ、構成されてよい。コントローラ２９２はイオン注入装置を介してワークピース２２２にイオンを注入し、注入後冷却装置を介してワークピースを第３の温度に冷却するように構成することができる。コントローラ２９２は例えば、大気環境と真空プロセス環境との間でワークピース２２２を選択的に移送するようにさらに構成することができる。
【0096】
あるいは、冷却ワークピースにイオンを注入するためのイオン注入システムが提供される。イオン注入システムは例えば、処理チャンバ内に配置されたワークピースにイオンビームを提供するように構成されたイオン注入装置を備える。一例では、極低温冷却静電チャックなどの準周囲温度チャックは、イオンビームにワークピースを晒している最中に、処理チャンバ内でワークピースを支持するように構成される。極低温チャックは、ワークピースをプロセス温度まで冷却するようにさらに構成される。一態様によれば、ロードロックチャンバが提供されてもよく、ロードロックチャンバは、プロセスチャンバに動作可能に接続され、プロセス環境を外部環境から隔離するように構成される。ロードロックチャンバは、処理チャンバと中間チャンバとの間でワークピースを移送する間、ワークピースを支持するように構成されたワークピース支持体をさらに備える。予備冷却ステーションは処理チャンバまたはロードロック内にさらに配置されてもよく、予備冷却ステーションはワークピースを第１の温度まで冷却するように構成された、冷却されたワークピース支持体を備える。一例では、第１の温度はプロセス温度よりも著しく低い。予備冷却ステーションは例えば、ワークピースを支持し、ワークピースを第１の温度まで冷却するように構成された冷却板を備えてもよい。
【0097】
そのような低温イオン注入システムではプロセスチャンバまたはロードロックチャンバ内に配置された、注入後加熱ステーションは設けられてもよく、注入後加熱ステーションはワークピースを第２の温度に加熱するように構成された、加熱されたワークピース支持体を備える。注入後ヒートステーションは例えば、ワークピースを支持し、ウェハを大気下に再導入する前にワークピースを第２の温度に加熱するように構成された加熱プレートを備える加熱ステーション支持体を備える。
【0098】
コントローラは、所望のプロセススループットに少なくとも部分的に基づいて、第１の温度および第２の温度を決定するようにさらに構成され得る。例えば、温度監視システムは、注入前冷却ステーションおよび注入後加熱ステーションにおけるワークピースの温度、ならびにプラテン上のワークピースの温度を測定するように構成され得る。したがって、コントローラは、ワークピースの測定温度に少なくとも部分的に基づいて、ワークピースの冷却およびその後のワークピースの加熱を制御するようにさらに構成される。
【0099】
様々な高温および低温イオン注入システムが、特許文献および他の方法、ならびに加熱または冷却イオン注入プロセスに記載されていることが理解されるのであろう。イオンビームエネルギーに対する調整が行われるとき、エンドステーション内のワークピース支持体にワークピースを維持しながら、イオン注入システム内にエネルギー連鎖注入を提供するための本開示は、任意のそのようなイオン注入システムにおいて実施され得る。
【0100】
また、本開示はイオン注入中のイオン注入プロセスのより大きな変化性を提供するために、当技術分野で知られている特徴と組み合わせることができることも理解されよう。例えば、前述のように、注入の可変用量制御を提供するという特徴を対象とする先行技術の開示がある。注入プロセスの選択的に可変のエネルギー制御を提供するための本開示の特徴は、ウェハ表面にわたって選択的に可変のエネルギーおよび線量イオン注入を達成するために、イオン注入プロセスの選択的に可変の線量制御を提供するための特徴と組み合わせることができる。
【0101】
本開示によれば、本明細書に記載されるシステムは図５にフローチャート形式で示されるように、様々な深さでイオンを注入するための方法を可能にする。例示的な方法は一連の工程または事象として本明細書に図示および説明されるが、いくつかの工程が本開示に従って、本明細書に図示および説明されるものとは別に、異なる順序でおよび／または他の工程と同時に起こり得るので、本開示はそのような工程または事象の図示される順序によって限定されないことが理解されるのであろう。さらに、本開示による方法を実施するために、すべての図示の工程が必要とされるわけではない。さらに、これらの方法は、ここで図示しかつ記載されたシステムに関連して、また、説明しない他のシステムとも関連して包含させることができる。
【0102】
図５の方法３００は、工程３０２において、支持体にワークピースを提供することから始まる。工程３０４において、スポットイオンビームなどのイオンビームは提供され、工程３０６において、イオンビームを質量分析して、所定の電荷対質量比を有するイオンビームを定義することができる。工程３０８において、ワークピースおよびイオンビームのうちの１つ以上が、他方に対して走査される。例えば、ワークピースは、工程３０８において、２つの直交方向に機械的に走査されてもよい。代替となる別の実施形態では、イオンビームは第１の方向に静電的または磁気的に走査され、第２の方向に機械的に走査される。工程３１０において、イオンビームのエネルギーは第１のエネルギーから第２のエネルギーに選択的に変更され、工程３０８の走査はすべてのエネルギーが注入されるまで、その後再び行われる。したがって、ワークピースへのイオン注入の結果として生じる深さを、ワークピースの表面に沿って均一にすることができる。
【0103】
したがって、本開示はワークピースが注入されるときに、イオンビームのエネルギーを連続工程で変化させるためのイオン注入システムおよび方法を対象とする。本開示は加速／減速電極に供給されるバイアス電圧を変化させることによって可能になり、その結果、ワークピースに供給されるイオンのエネルギーを選択的に変化させて、ワークピースにおける所定の可変エネルギーパターンを達成することができる。本開示は、ディスクリート可変エネルギーレベル、エネルギーの工程関数変化、またはその他の形態で可変エネルギー注入を提供するためのシステムに組み込むことができることが理解されるのであろう。ワークピースの表面を横切るエネルギープロファイルの変化は、対称的であってもよく、また、特定の位置Ｑ１におけるＸ１エネルギー、Ｑ２におけるＸ２エネルギーのように、象限または他の形であってもよい。さらに、単一のワークピースは、イオンビームの複数の通過において複数のエネルギーを注入されることができる。
【0104】
例示目的のために本明細書で説明される例示的なイオン注入システムアーキテクチャは図３のシステム２００が走査スポットビームを組み込み、ビームがワークピースの表面にわたって電子的または磁気的に走査されるという点で、ワークピースの表面にわたるイオンビームエネルギーの選択的な変化を可能にするのに特によく適している。スポットビームのこの走査は、ビームが走査されるときのイオンビームエネルギーの選択的な変化の変調を可能にする。したがって、ビームはウェハ上の選択された位置に当たるように走査されると、ビームラインの光学素子のすべてを通過し、ビームはウェハに当たる直前に、そのエネルギーを選択されたエネルギーに変化させるように修正され得る。ビームエネルギーの変化は、走査ビームのエネルギーをｘおよび／またはｙの機能として変化させることができるように、スキャナおよび／またはエンドステーションのｘおよびｙ走査機能と同期して達成することができる。
【0105】
有利には、本明細書に記載される例示的なイオン注入システムでは、最終ビームエネルギーは単一の下流構成要素、減速／加速ステージ２３２に供給される電気バイアスによって変化させることができるため、必要条件を調整する困難さおよび複雑さの排除は、イオン源２０８のすぐ下流に位置する引出し電極２１４の調整など、イオンエネルギーを変化させることができる上流構成要素に供給される電気バイアスを修正するときに、典型的に必要とされる。加えて、減速／加速および偏向エネルギーフィルタに印加されるバイアス電圧は、走査ビームの位置ｘおよび位置ｙの関数として選択的に変化させることができ、その結果、ビームはイオンビームのエネルギーの変化とは無関係に、ウェハへの同じ経路上を移動するように制約されることができる。
【0106】
構成要素およびサブシステムの選択的バイアスのすべては、制御システム４５４を介して達成され得、走査システムから出力されるビームの位置に基づいて、加速／減速ステージへのフィードバックループ入力、ならびにエネルギーフィルタを介して実施され得る事が理解されよう。しかしながら、フィードバックループは、本開示の選択的に可変なエネルギーイオン注入特徴を可能にするための必要条件ではなく、また、予めプログラムされたイオンビームエネルギープロファイルは、本開示の選択的に可変なエネルギーイオン注入を実行するために有利に実施され得ることが理解される。したがって、イオンビームエネルギーは、ウェハ上のビームの座標位置ｘ、ｙのためのフィードバックループを介して、または何らかの所定の所望のパターンを介して、ダイごとに、または何らかの他の特徴もしくは領域ごとに選択的に変化させることができる。
【0107】
本開示の選択的可変エネルギーイオン注入はまた、ワークピースのマップを通して実施することができ、電極列および／またはエネルギーフィルタ内の１つ以上の電極にそれぞれ供給される１つ以上の電圧の選択的な変化は、ワークピース支持体に配置されたワークピースのマップに基づく。代替となる別の実施形態では本開示のイオン注入システムは、検出器、またはワークピース支持体に配置されたワークピースの１つ以上の特性を検出するように構成された複数の検出器を備えることができ、減速／加速ステージおよび／またはエネルギーフィルタの電極列のうちの１つ以上にそれぞれ供給される１つ以上の電圧の選択的な変化は、検出器からのフィードバックにさらに基づく。この代替となる実施形態によれば、検出器は好ましくはワークピースの厚さ、ワークピース上に配置された層の厚さ、ワークピース上のダイパターン、ワークピースのエッジ、ワークピースの中心、またはワークピース上の所定の領域のうちの１つ以上を検出するように構成され得、検出された情報はイオンビームのエネルギーを選択的に変化させるための入力として提供される。
【0108】
本開示は１つ以上の実施形態に関して図示および説明されてきたが、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、図示された例に対して変更および／または改変が行われ得ることが理解されよう。特に、上記の構成要素または構造（ブロック、ユニット、エンジン、アセンブリ、装置、回路、システムなど）によって実行される様々な機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用される用語（「手段」への任意の参照を含む）は別段の指示がない限り、本開示の本明細書に例示される例示的な実施において機能を実行する開示される構造と構造的に等価ではなくとも、説明される構成要素の指定された機能（例えば、機能的に等価である）を実行する任意の構成要素または構造に対応することが意図される。加えて、本開示の特定の特徴はいくつかの実施形態のうちの１つのみに関して開示されている場合があるが、そのような特徴は任意の所与のまたは特定の用途に対して所望され、かつ有利であり得るように、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わされてもよい。さらに、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｗｉｔｈ）」、またはそれらの変化物が詳細な説明および特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される限り、そのような用語は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様の用い方を含んで用いられる。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】