特表 2017-510024 画定アパーチャの浸食検出方法及び装置

(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】特表2017-510024(P2017-510024A)

(43)【公表日】2017年4月6日

(54)【発明の名称】画定アパーチャの浸食検出方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20170317BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20170317BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/317 C

   H01L21/265 603B

   H01L21/265 T

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-548713(P2016-548713)

(86)(22)【出願日】2015年1月13日

(85)【翻訳文提出日】2016年7月27日

(86)【国際出願番号】US2015011115

(87)【国際公開番号】WO2015116373

(87)【国際公開日】20150806

(31)【優先権主張番号】14/169,488

(32)【優先日】2014年1月31日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】500239188

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

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100134577

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 雅章

(72)【発明者】

【氏名】デイヴィッド ティンバーレイク

(72)【発明者】

【氏名】マーク アール アマト

(72)【発明者】

【氏名】ネイサン ロス

【テーマコード（参考）】

5C034

【Ｆターム（参考）】

5C034CD07

(57)【要約】

少なくとも２つの異なるサイズのアパーチャを有する画定アパーチャ板を少なくとも２つの電荷収集器とともに使用する。２つの電荷収集器はアパーチャの幅の差のために異なるイオン量を受け取り、そのイオン量は関連するアパーチャの幅に比例する。第１の電荷収集器により収集される電荷と第２の電荷収集器により収集される電荷の比を監視することによって、浸食の量を監視し、最適に補正することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオンビームを発生するイオン源と、
２つの異なるサイズのアパーチャを有する画定アパーチャ板と、
前記２つの異なるサイズのアパーチャの各々の背後にそれぞれ配置された２つの電荷収集器と、
前記画定アパーチャ板を前記イオンビームの一部分を通して動かすアクチュエータと、
前記２つの電荷収集器と通信して前記イオンビームのイオンビーム電流を監視する制御システムと、
を備える、イオン注入システム。

【請求項2】

前記制御システムは、
前記２つの異なるサイズのアパーチャの幅の比に基づいて初期アパーチャ比を決定し、
前記２つの電荷収集器により測定された電荷に基づいて最新のアパーチャ比を計算し、
前記最新のアパーチャ比と前記初期アパーチャ比とに基づいて補正係数を決定し、
前記２つの電荷収集器により収集された電荷と前記補正係数とに基づいて前記イオンビーム電流を計算し、且つ
前記イオンビーム電流に基づいて前記イオン注入システムのパラメータを設定する、
ように構成されている、請求項１記載のイオン注入システム。

【請求項3】

前記制御システムは、
前記２つの異なるサイズのアパーチャの幅の比に基づいて初期アパーチャ比を計算し、
前記２つの電荷収集器により測定された電荷に基づいて最新のアパーチャ比を計算し、
前記初期アパーチャ比と前記最新のアパーチャ比とに基づいて前記２つの異なるサイズのアパーチャの浸食の量を決定する、
ように構成されている、請求項１記載のイオン注入システム。

【請求項4】

前記浸食の量が所定の閾値より小さい場合に前記イオン注入システムはワークピースにイオン注入する、請求項３記載のイオン注入システム。

【請求項5】

前記浸食の量が所定の閾値より大きい場合に前記制御システムはワークピースへのイオン注入を停止する、請求項３記載のイオン注入システム。

【請求項6】

前記制御システムは、前記２つの電荷収集器により測定された電荷に基づいて前記イオンビーム内の異常を決定する、請求項１記載のイオン注入システム。

【請求項7】

前記異常は前記イオンビーム内の空間的異常又は一時的異常を含む、請求項６記載のイオン注入システム。

【請求項8】

イオンビームを用いてワークピースにイオン注入するステップであって、前記イオン注入のパラメータは前記イオンビームのイオンビーム電流に基づくものである、ステップと、
前記イオンビームの一部分の前に、イオンが通過し得る２つの異なるサイズのアパーチャを有する板を通過させるステップと、
前記２つのアパーチャの初期幅の比に基づいて初期アパーチャ比を決定するステップと、
前記２つのアパーチャの各々の背後で第１の電荷収集器及び第２の電荷収集器により受け取られた電荷を収集するステップであって、収集された電荷がそれぞれのアパーチャを通過するイオンビーム電流を表す、ステップと、
前記第１の電荷収集器により収集された電荷と前記第２の電荷収集器により収集された電荷との比に基づいて最新のアパーチャ比を決定するステップと、
を備える、イオンビームを用いてワークピースを処理する方法。

【請求項9】

前記最新のアパーチャ比が前記初期アパーチャ比から所定の量より大きく偏位しない場合に前記イオン注入を継続するステップを更に備える、請求項８記載の方法。

【請求項10】

前記最新のアパーチャ比が前記初期アパーチャ比から所定の量より大きく偏位する場合に前記イオン注入を停止するステップを更に備える、請求項８記載の方法。

【請求項11】

前記初期アパーチャ比と前記最新のアパーチャ比との偏差に基づいて補正係数を決定するステップと、
前記補正係数を用いて前記アパーチャの浸食を補正してイオンビーム電流を計算するステップと、
前記イオン注入中に使用される前記パラメータを前記計算されたイオンビーム電流に基づいて調整するステップと、
を更に備える、請求項８記載の方法。

【請求項12】

前記イオンビーム内の空間的異常と一時的異常を識別し、前記識別した空間的異常及び一時的異常に基づいて前記パラメータを調整するステップを更に備える、請求項８記載の方法。

【請求項13】

イオンビームを用いてワークピースにイオン注入するステップと、
前記イオンビームの一部分の前に、イオンが通過し得る２つの異なるサイズのアパーチャを有する板を通過させるステップと、
前記２つの異なるサイズのアパーチャのうちの第１のアパーチャの幅と前記２つの異なるサイズのアパーチャのうちの第２のアパーチャの幅との比として定義される初期アパーチャ比を決定するステップと、
前記２つのそれぞれのアパーチャの背後に配置された第１の電荷収集器及び第２の電荷収集器により受け取られた電荷を収集するステップと、
前記第１の電荷収集器により収集された電荷と前記第２の電荷収集器により収集された電荷との比に基づいて最新のアパーチャ比を計算するステップと、
前記最新のアパーチャ比と前記初期アパーチャ比との比較に基づいて前記２つの異なるサイズのアパーチャの浸食を決定するステップと、
前記決定した浸食に基づいて前記イオン注入を修正するステップと、
を備える、イオンビームを用いてワークピースを処理する方法。

【請求項14】

前記イオン注入を修正するステップは、前記決定した浸食が所定の閾値より大きい場合に前記イオン注入を停止させるステップを含む、請求項１３記載の方法。

【請求項15】

前記イオン注入を修正するステップは、
前記決定した浸食と、前記第１の電荷収集器により収集された前記電荷と、前記第２の電荷収集器により収集された前記電荷とに基づいてイオンビーム電流を計算するステップと、
前記計算したイオンビーム電流に基づいて、前記イオン注入中に使用されるパラメータを調整するステップと、
を含む、請求項１３記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、例えばビームラインイオン注入システムのイオンビーム電流を測定するために使用される、画定アパーチャの浸食を検出する方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ワークピースには所望の導電率を生成するためにドーパント種が注入されることが多い。ワークピースに注入されるドーパントの量はその適正処理のために極めて重要である。それゆえ、イオン注入システムにより供給されるイオンビーム電流を正確に測定するために様々な技術が試みられている。いくつかの実施形態では、ファラデイカップ等の電荷収集器がワークピースの近くに設置される。この方法では、所定の期間中にファラデイカップにより収集される電荷の量に基づいてイオンビーム電流を測定できる。ワークピースに相対的に設置される電荷収集器はイオンビームの一部分からの電荷を受け取り得るのみである。言い換えれば、その固定位置のために、収集される電荷は全イオンビームを代表し得ない。

【0003】

他の実施形態では、電荷収集器はイオンビーム中を移動するように移動可能にする。この場合には、電荷収集器に見えるイオンビームの部分を制限するために、イオンビーム源と電荷収集器との間にアパーチャを有する板を配置し得る。この板と電荷収集器はイオンビームを横切って移動するので、全電荷を積分してビーム電流を計算することができる。この計算は電荷収集器が移動する速度とアパーチャの大きさに基づく。これはイオンビーム電流を測定するために一般に有効な方法であるが、測定誤差を受けやすい。例えば、時間とともに、イオンビームが前記板、特にアパーチャの周囲を浸食してそのサイズを大きくする傾向がある。その結果システムは実際の電流より大きいイオンビーム電流を計算することになる。この問題に対処する一つの方法として、浸食の影響が大きくなる前に所定の時間間隔でプレートを交換する方法がある。しかしながら、この方法はイオン注入システムをオフラインにする必要があり、効率及びスループットが減少する。

【0004】

それゆえ、イオンビームにより生じるアパーチャの浸食を検出し、最適に補正するシステム及び方法が有利である。

【発明の概要】

【0005】

少なくとも２つの異なるサイズのアパーチャを有する画定アパーチャ板を少なくとも２つの電荷収集器とともに使用する。２つの電荷収集器はアパーチャの幅の差のために異なるイオン量を受け取る。イオン量は関連するアパーチャの幅に比例する。第１の電荷収集器により収集される電荷と第２の電荷収集器により収集される電荷の比を監視することによって、浸食の量を監視し、最適に補正することができる。

【0006】

一実施形態では、イオン注入システムが開示される。本イオン注入システムは、イオンビームを発生するイオン源と、２つの異なるサイズのアパーチャを有する画定アパーチャ板と、前記２つの異なるサイズのアパーチャの各々の背後にそれぞれ配置された２つの電荷収集器と、前記画定アパーチャ板を前記イオンビームの一部分を通して動かすアクチュエータと、前記２つの電荷収集器と通信して前記イオンビームのイオンビーム電流を監視する制御システムとを備える。他の実施形態では、前記制御システムは前記イオンビームに基づいて前記イオン注入システムのパラメータを設定する。更に他の実施形態では、前記制御システムは、前記２つのアパーチャの幅の比に基づいて初期アパーチャ比を決定し、前記電荷収集器により測定された電荷に基づいて最新のアパーチャ比を計算し、前記最新のアパーチャ比と前記初期アパーチャ比とに基づいて補正係数を決定し、前記２つの電荷収集器により収集された電荷と前記補正係数とに基づいて前記イオンビーム電流を計算する。

【0007】

第２の実施形態では、イオンビームを用いてワークピースを処理する方法が開示される。本方法は、イオンビームを用いてワークピースにイオン注入するステップであって、前記イオン注入のパラメータはイオンビーム電流に基づくものである、ステップと、前記イオンビームの一部分の前に、イオンが通過し得る２つの異なるサイズのアパーチャを有する板を通過させるステップと、前記２つのアパーチャの初期幅の比に基づいて初期アパーチャ比を決定するステップと、前記２つのアパーチャの各々の背後で第１の電荷収集器及び第２の電荷収集器により受け取られた電荷を収集するステップであって、収集された電荷がそれぞれのアパーチャを通過するイオンビーム電流を表す、ステップと、前記第１の電荷収集器により収集された電荷と前記第２の電荷収集器により収集された電荷との比に基づいて最新のアパーチャ比を決定するステップとを備える。他の実施形態では、前記方法は更に、前記最新のアパーチャ比が前記初期アパーチャ比から所定の量より大きく偏位しない場合には、前記イオン注入を継続するステップを備える。更に他の実施形態では、前記方法は更に、前記最新のアパーチャ比が前記初期アパーチャ比から所定の量より大きく偏位する場合には、前記イオン注入を停止するステップを備える。更に他の実施形態では、前記方法は更に、前記初期アパーチャ比と前記最新のアパーチャ比との間の偏差に基づいて補正係数を決定するステップと、前記補正係数を用いて前記アパーチャの浸食を補正しイオンビーム電流を計算するステップと、前記イオン注入中に使用される前記パラメータを前記計算されたイオンビーム電流に基づいて調整するステップとを備える。

【0008】

第３の実施形態では、イオンビームを用いてワークピースを処理する方法が開示される。本方法は、イオンビームを用いてワークピースをイオン注入するステップであって、前記イオン注入のパラメータはイオンビーム電流に基づくものである、ステップと、前記イオンビームの一部分の前に、イオンが通過し得る２つの異なるサイズのアパーチャを有する板を通過させるステップと、前記２つの異なるサイズのアパーチャのうちの第１のアパーチャの幅と前記２つの異なるサイズのアパーチャのうちの第２のアパーチャの幅との比として定義される初期アパーチャ比を決定するステップと、前記２つのアパーチャの各々の背後に配置された第１の電荷収集器及び第２の電荷収集器により受け取られた電荷を収集するステップと、前記第１の電荷収集器により収集された電荷と前記第２の電荷収集器により収集された電荷との比に基づいて最新のアパーチャ比を計算するステップと、前記最新のアパーチャ比と前記初期アパーチャ比との比較に基づいて前記２つの異なるサイズのアパーチャの浸食を決定するステップと、前記決定した浸食に基づいて前記イオン注入を修正するステップとを備える。一つの他の実施形態では、前記イオン注入を修正するステップは、前記決定した浸食が所定の閾値より大きい場合に前記イオン注入を停止させるステップを含む。もう一つの他の実施形態では、前記イオン注入を修正するステップは、前記決定した浸食と、前記第１の電荷収集器により収集された前記電荷と、前記第２の電荷収集器により収集された前記電荷とに基づいてイオンビーム電流を計算するステップと、前記計算したイオンビーム電流に基づいて、前記イオン注入中に使用されるパラメータを調整するステップとを含む。

【0009】

本発明のよりよい理解のために添付図面を参照されたい。添付図面は参照することにより本明細書に組み込まれる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態による、アパーチャを有する板を示す。

【図2】若干の浸食された後の図１の板を示す。

【図3】第１の実施形態による、フローチャートを示す。

【図4】第２の実施形態による、フローチャートを示す。

【図5】図５Ａは、第１のエラー状態中の２つの電荷収集器の電荷収集を示すタイミング図を示す。図５Ｂは、図５Ａの実施形態で使用する画定アパーチャ板を示す。

【図6】第２のエラー状態中の２つの電荷収集器の電荷収集を示すタイミング図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

上述したように、画定アパーチャ板としても知られる、アパーチャを有する板は、画定アパーチャ板の近くに配置された電荷収集器に最終的に到達するイオンの量を制限するために使用される。図１はイオン注入システムの一部分を示す。図に示されていないが、イオン注入システムはイオンを発生するために使用されるイオン源も備える。イオン源は間接加熱カソード（ＩＨＣ）イオン源、ベルナス型イオン源、ＲＦプラズマイオン源、又は任意の他のイオン源としてもよい。イオンはその後イオン源から引き出され、一組のビーム光学素子（図示せず）を用いてイオンビーム１１０に変換される。いくつかの実施形態では、得られるイオンビームは高さより幅がはるかに大きいリボンビームである。他の実施形態では、ほぼ円形のビームであるスポットビームを生成してもよい。

【0012】

このイオンビーム１１０はワークピース（図示せず）に向けられる。典型的には、ワークピースとイオンビーム１１０は、ワークピースのすべての部分がイオンビーム１１０に暴露されるように相対的に動かされる。リボンビームの場合には、イオンビーム１１０はワークピースより幅（ｘ寸法）を広く、ワークピースより高さ（ｙ寸法）を狭くすることができる。この場合には、ワークピースのすべての部分がイオンビーム１１０に暴露されるように、ワークピースはイオンビーム１１０に対してｙ方向、即ち垂直方向に移動させることができる。当然のことながら、他の実施形態では、ワークピースは静止したまま、イオンビーム１１０を垂直方向に移動させてもよい。他の実施形態では、ワークピースとイオンビーム１１０の両方を垂直方向に相対的に移動させてもよい。

【0013】

このイオンビーム１１０の電流を測定するために、画定アパーチャ板１２０をイオン源とワークピースとの間でイオンビーム１１０の通路内に移動させることができる。画定アパーチャ板１２０はイオンビーム１１０の幅の全体を通過するように水平方向に（ｘ方向に）移動させることができる。こうして、イオンビーム１１０の空間的不均一性が画定アパーチャ板１２０によって観測される。

【0014】

画定アパーチャ板１２０は少なくとも２つのアパーチャ１２１，１２２と、対応する数の電荷収集器１３１，１３２とを備える。これらの電荷収集器は一実施形態ではファラデイカップとしてもよいが、他の電荷収集器を使用してもよい。本実施形態では、第１の電荷収集器１３１は第１のアパーチャ１２１を通過するイオンを受け取るように配置される。第２の電荷収集器１３２は第２のアパーチャ１２２を通過するイオンを受け取るように配置される。上述したように、もっと多数のアパーチャをそれぞれ対応する電荷収集器とともに使用してもよい。

【0015】

更に、本明細書全体を通して「画定アパーチャ板」という用語が使用されるが、この装置は各々個別のアパーチャを有する２つの別個の板を用いて生成してもよい。本実施形態では、これらの２つの板は互いに独立に移動可能にしてもよく、また固定の空間関係を有するようにしてもよい。従って、「画定アパーチャ板」は２以上の物理的板を用いる実施形態も包含すると解釈されるべきである。

【0016】

一実施形態では、第１の電荷収集器１３１は第１のアパーチャ１２１を通過するイオンのみを受け取るように配置されるが、第２の電荷収集器１３２は第２のアパーチャ１２２を通過するイオンのみを受け取るように配置される。

【0017】

更に、第１のアパーチャ１２１の幅（ｗ１）は第２のアパーチャ１２２の幅（ｗ２）と相違する。両アパーチャ１２１，１２２の高さは同じにしてもよい。第１の電荷収集器１３１は第１のアパーチャ１２１により画定される領域を通過するイオンを受け取るが、第２の電荷収集器１３２は第２のアパーチャ１２２により画定される領域を通過するイオンを受け取る。いくつかの実施形態では、ビームの高さはアパーチャ１２１，１２２の高さより小さい。この場合には、第１の電荷収集器１３１により収集される電荷はビームの高さと第１のアパーチャの幅の積に比例する。第２の電荷収集器１３２により収集される電荷はビームの高さと第２のアパーチャの幅との積に比例する。

【0018】

こうして、第１の電荷収集器１３１により受け取られるイオンの数と第２の電荷収集器１３２により受け取られるイオンの数の比は、第１及び第２のアパーチャ１２１，１２２の幅の比、即ちｗ１／ｗ２に等しくすることができる。

【0019】

制御システム４００は電荷収集器１３１，１３２と通信する。電荷収集器１３１，１３２により収集されるイオンの数を測定することによって、制御システム１４０はイオンビーム電流を決定することができる。この電流はイオン注入の性状であり、ドーズ量、ドーパント均一性、注入時間、及びその他のパラメータを決定するのに役立つ。更に、アクチュエータ１５０が制御システム１４０及び画定アパーチャ板１２０と通信する。アクチュエータ１５０は画定アパーチャ板１２０をイオンビーム１１０の通路内に進入し退出させるように作用する。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１５０は水平（即ちｘ方向）移動のみを与えるが、他の実施形態では、垂直（即ちｙ方向）移動も許される。

【0020】

図２は、イオンビーム１１０に連続的に暴露された後の図１の画定アパーチャ板１２０を示す。上述したように、画定アパーチャ板は各々が個別のアパーチャを有する２つの物理的板を交互に備えるものとしてもよい。イオンビーム１１０はアパーチャ１２１，１２２の高さより狭いため、アパーチャの浸食は小さい領域に制限される。図２はイオンビームがアパーチャ１２１，１２２の中心部付近を叩く場合を示すが、イオンビーム１１０はアパーチャ１２１，１２２の任意の部分を叩くことができ、本発明はこの実施形態に限定されない。イオンビームは各アパーチャ１２１，１２２の周囲領域を等しく叩くため、浸食は各アパーチャ１２１，１２２の周囲でほぼ同一である。言い換えれば、イオンビーム１１０に暴露された各アパーチャ１２１，１２２の幅は同じ量だけ大きくなる。説明のために、浸食は対称であり、各アパーチャ１２１，１２２の各側でα／２であると仮定する。この浸食のために、第１の電荷収集器１３１は現時点でより多くのイオンを受け取る。例えば、第１のアパーチャ１２１の幅は現時点ではｗ１＋αであるため、第１の電荷収集器１３１が現時点で受け取るイオンの数と図１において受け取られるイオンの数との比は（Ｗ１＋α）／ｗ１である。同様に、第２のアパーチャ１２２の幅は現時点でｗ２＋αであるため、第２の電荷収集器１３２もより多数のイオンを受け取る。図１において受け取られるイオンの数と比較すると、第２の電荷収集器１３２は現時点で（Ｗ２＋α）／ｗ２倍のイオンを受け取る。浸食を考慮しなければ、制御システム１４０は依然としてアパーチャ１３１、１３２の幅はｗ１及びｗ２であると見なすため、制御システム１４０はイオンビームが実際よりも大きな電流であると確信する。

【0021】

説明のために、ｗ１は１／８（０．１２５）インチであり、ｗ２は１／４（０．２５０）インチであると仮定する。更に、浸食は０．０５インチの一定の幅の増加を生じるものと仮定する。この例では、第１の電荷収集器１３１は浸食前と比較して（０．１２５＋０．０５）／０．１２５倍又は１．４倍のイオンを受け取る。同様に、第２の電荷収集器１３２は浸食前と比較して（０．２５０＋０．０５）／０．２５０倍又は１．２倍のイオンを受け取る。

【0022】

加えて、第１の電荷収集器１３１により受け取られるイオンと第２の電荷収集器により受け取られるイオンとの比も変化する。先に述べたように、この比は対応するアパーチャ１２１，１２２の幅の比に等しい。従って、図１においては、第１の電荷収集器１３１により受け取られるイオンと第２の電荷収集器により受け取られるイオンとの比はｗ１／ｗ２で与えられる。図２においては、この比は（ｗ１＋α）／（ｗ２＋α）に変化する。ｗ１がｗ２より小さい場合、この比は連続する浸食とともに徐々に大きくなる。逆に、ｗ１がｗ２より大きい場合には、連続する浸食とともに徐々に減少する。

【0023】

２つの異なる寸法のアパーチャ１２１，１２２の使用はアパーチャの浸食を監視し、適切に対応する能力をもたらす。

【0024】

図３は第１の実施形態によるフローチャートを示す。このフローチャートに示すステップシーケンスは制御システム１４０により実行される。この制御システム１４０はマイクロプロセッサなどの処理装置と、処理装置で実行される命令を格納するために使用される関連するメモリ装置とを備え得る。このメモリ装置は不揮発性、揮発性、又はその両方にしてもよく、データも格納するために使用してもよい。制御システム１４０は様々な入力及び出力も有し得る。例えば、制御システム１４０は電荷収集器１３１，１３２からの入力を受信し得る。同様に、制御システム１４０は画定アパーチャ板１２０を移動させる出力を有し得る。追加の入力及び出力も制御システム１４０の一部とし得る。

【0025】

本実施形態では、ボックス３００に示すように、新しい画定アパーチャ板１２０をイオン注入システム内に設置する。次に、ボックス３１０に示すように、画定アパーチャ板１２０をイオンビーム１１０の通路内に移動させる。いくつかの実施形態では、画定アパーチャ板１２０をイオンビーム１１０を横切って水平に移動させる。他の実施形態では、画定アパーチャ板１２０をイオンビーム全体を横断しないでイオンビームの通路内の固定位置へと移動させる。他の実施形態も可能である。しかしながら、その目的は画定アパーチャ板１２０の両アパーチャ１２１，１２２がイオンビーム１１０の通路内に入るようにすることにある。制御システム１４０はアクチュエータ１５０を制御して画定アパーチャ板１２０を所望の位置へ移動させる。

【0026】

制御システム１４０はその後、ボックス３２０に示すように、第１の電荷収集器１３１及び第２の電荷収集器１３２から各収集器が受け取ったイオンの数に関するデータを受信する。制御システム１４０はその後、ボックス３３０に示すように、これらの値の比を初期アパーチャ比として保存する。この初期アパーチャ比は、上述したように、浸食を受ける前の第１のアパーチャ１２１の幅と第２のアクセスの幅との比を表す。

【0027】

第２の実施形態では、初期イオン測定を行わない。むしろ、第１のアパーチャ１２の幅と第２のアパーチャ１２２の幅との比を初期アパーチャ比と定める。この実施形態では、図３のボックス３１０，３２０，３３０は実行されず、ボックス３２５において単に物理的アパーチャ幅の比を計算する。

【0028】

この初期プロセスが完了すると、ボックス３４０に示すように、イオン注入システムは通常通りに動作し得る。このモードにおいて、上述したようにイオンビーム電流を測定するために画定アパーチャ板１２０が周期的に使用される。通常動作において、制御システム１４０は電荷収集器１３１，１３２の一方又は両方からのデータを用いてイオンビーム電流を測定する。一実施形態では、大きいアパーチャの方が浸食に敏感でないので、大きい方のアパーチャと関連する電荷収集器からのデータを用いることができる。別の実施形態では、小さい方のアパーチャと関連する電荷収集器からのデータを用いることができる。

【0029】

制御システムは、ボックス３５０に示すように、様々なインターバルで浸食の測定を行うことができる。これは、イオンビーム電流が測定されている間に行ってもよいし（ボックス３４０参照）、別のプロシージャとしてもよい。画定アパーチャ板１２０はイオンビームの通路内に配置されるため、両アパーチャ１２１，１２２は等しくイオンビーム１１０に暴露される。第１の電荷収集器１３１により受け取られたイオンの数と第２の電荷収集器１３２により受け取られたイオンの数との比が決定される。電荷収集器１３１，１３２は所定の持続時間に亘ってイオンビーム１１０に暴露させて電荷が時間とともに積分されるようにしてもよい。他の実施形態では、瞬時測定を行ってもよい。いずれの実施形態でも、この比は最新のアパーチャ比と見なされる。

【0030】

制御システム１４０はその後、判定ボックス３６０において、最新のアパーチャ比をボックス３３０又はボックス３２５内の初期アパーチャ比と比較する。これらの比が互いに所定の許容範囲内にある場合、制御システム１４０は、浸食の量は許容範囲であると決定し、ボックス３４０に戻り通常動作を続けることを許可する。制御システム１４０が、最新のアパーチャ比と初期アパーチャ比との偏差が大きすぎると決定する場合には、ボックス３７０に示すように、オペレータに通知される。

【0031】

図４は第２の実施形態を示し、この実施形態では制御システム１４０はアパーチャ１２１，１２２の浸食を測定し、補正を行う。ボックス４００−４４０の初期化プロセスは図３に記載の初期化プロセスと同様であり、繰り返し説明しない。また、上述したように、ボックス４１０，４２０，４３０は除去し、ボックス４２５に示すように、初期アパーチャ比はアパーチャの物理的幅に基づいて計算してもよい。

【0032】

ボックス４５０において、制御システム１４０は浸食の測定を行う。これは図３につき上述したのと同じ方法で行うことができる。しかし、本実施形態では、制御システム１４０は、ボックス４６０に示すように、補正係数を決定する。いくつかの実施形態では、測定値を時間及び／又は位置に関して微分する。他の実施形態では、実際の測定値をそのまま使って浸食を測定する。これらの実施形態のいくつかでは、２つの電荷収集器から得られた測定値を上述したように時間とともに積分して収集された電荷を平均化することができる。例えば、初期アパーチャ比と最新のアパーチャ比とに基づいて、浸食の量を測定することができる。ｗ１は第１のアパーチャ１２１の初期幅であり、ｗ２は第２のアパーチャの初期幅であり、ｋは初期アパーチャ比（ｗ１／ｗ２）であり、αは各アパーチャ１２１，１２２の幅の増加分であり、ｋ１は最新のアパーチャ比（（ｗ１＋α）／（ｗ２＋α））であると仮定する。浸食αは、ｗ２の関数として、ｗ２（ｋ１−ｋ）／（１−ｋ１）に等しいと示すことができる。更に、第２のアパーチャ１２２の最新の幅（即ち、ｗ２＋α）とその初期幅（ｗ２）との比は（１−ｋ）／（１−ｋ１）に等しいと示すことができる。同様に、第１のアパーチャ１２１の最新の幅（即ち、ｗ１＋α）とその初期幅（ｗ１）との比はｋ１（１−ｋ）／（ｋ（１−ｋ１））と定義することができる。これらの計算は、αは両アパーチャ１２１，１２２に対して一定であることを前提とすることは、勿論である。異なる前提とする場合、他の値となり得る。

【0033】

各アパーチャの最新の幅とその初期幅の比は、いったん決定されると、電荷収集器１３１，１３２から受信されるデータに補正係数を乗算することによってアパーチャ幅の変化を補正することができる。この補正係数は浸食の影響を除去するように電荷収集器１３１，１３２から受信されたデータを調整する働きをする。こうして、イオン注入装置１００は、画定アパーチャ板１２０が浸食され始めたときでも、通常通り動作し続けることができる（ボックス４４０）。言い換えれば、画定アパーチャ板１２０がもはや初期アパーチャ比でなくなっても、システムは所望のドーズ量を供給し続けることができる。補正係数の使用は、アパーチャ１２１，１２２の浸食が存在しても、システムが実際のイオンビーム電流を計算することを可能にする。この計算された実際の電流はその後イオンビームパラメータを制御するために使用される。この補正技術は必要とされる予防保守の時間間隔を長くし、長期にわたるイオンビーム電流のより精密な表示をもたらす働きもする。

【0034】

例えば、制御システム１４０がボックス４５０における計算によって第１のアパーチャ１２１の幅が浸食により１０％増加したことを決定したとする。この理由のために、第１の電荷収集器１３１は理論的には、画定アパーチャ板１２０が最初に設置されたときより１０％多いイオンを受け取る。従って、この浸食を補整するためには、第１の電荷収集器１３１から得られる電荷値を１．１０で割り算すればよい。これにより第１の電荷収集器１３１の出力を正規化することができ、浸食により実際のアパーチャ幅が変化された後も継続動作が可能になる。

【0035】

画定アパーチャ板１２０上の２つのアパーチャの使用は他の応用例も可能である。例えば、画定アパーチャ板１２０はイオンビーム１１０中を水平方向に移動すると仮定する。通常動作状態下において、イオンビームが比較的均一である場合、個々の電荷収集器１３１，１３２により収集される電荷は時間及びビーム位置の関数として比較的一定である。更に、これらの電荷収集器１３１，１３２の各々により収集される電荷の比も比較的一定に維持されることが予期される。従って、この予期される動向からの偏差はビーム不均一性又は他の問題を表し得る。

【0036】

図５Ａは、第１のエラー状態中に第１の電荷収集器１３１と第２の電荷収集器１３２により収集される電荷を時間の関数として示すタイミング図である。この実施形態では、例えば図５Ｂに示すような画定アパーチャ板１２０がイオンビーム１１０中を一定の速度ｖで移動する。上述したように、一つの画定アパーチャ板の代わりに、互いに固定の空間的関係を有する２つの別個の物理的板を使用してもよい。殆どの時点において、第２の電荷収集器１３２により収集される電荷は第１の電荷収集器１３１により収集される電荷の２倍である点に注意されたい。これはそれぞれのアパーチャの幅の差に起因する。しかしながら、この図では、第１の電荷収集器１３１は時間ｔ１で予期されるよりも低い量の電荷を受け取る。同様に、第２の電荷収集器１３２は時間ｔ２で予期されるよりも低い量の電荷を受け取る。この時間差（Δｔ＝ｔ２−ｔ１）に画定アパーチャ板１２０の速度ｖを乗算するとこれらの２つの事象の間の距離Δｘが決まる。この距離Δｘが第１のアパーチャ１２１と第２のアパーチャ１２２との間の距離と同じである場合、これは異常がイオンビーム１１０内の同じ空間的位置で起こることを表している。これはイオンビーム１１０内のこの位置に対処すべき欠乏があることを示す。図５Ａは異常中に収集された電荷の減少を示すが、本発明はこの実施形態に限定されない。他の実施形態では、イオンビーム１１０の異常はビーム電流が大きくなりすぎる空間位置としてもよい。

【0037】

図６は、第２のあり得るエラー状態を示す。この実施形態では、図５Ａと同様に、第２の電荷収集器１３２により収集される電荷は第１の電荷収集器１３１により収集される電荷の、典型的には２倍であり、これはそれぞれのアパーチャ幅の差に起因する。しかしながら、本実施形態では、時間ｔ３において、両電荷収集器が異常を経験する。図６は電流の減少を示すが、異常は電流の増加もあり得る。異常が両電荷収集器１３１，１３２に対して同時に起こるため、これは図５Ａにつき述べたような空間的な異常ではない。むしろ、これはビーム全体がある時点で影響を受ける一時的外乱を示す。

【0038】

従って、２つのアパーチャ１２１，１２２と２つの電荷収集器１３１，１３２の使用によって、制御システム１４０はイオンビームの空間的異常と一時的異常を区別することができる。イオンビームチューニングシステムの性能は、２つの測定基準、即ちドーパント又はビームの均一性及び時間、に基づいて測定することもでき、時間基準は許容均一性を達成するのに要する時間と定義される。空間的異常と一時的異常を識別可能にすることによって、より適切な補正処置を決定することができ、よってイオンビームの所望の均一性を達成するのに要する時間を減少させることができる。

【0039】

別の実施形態では、画定アパーチャ板１２０の水平速度ｖを変調することができる。水平速度ｖと距離Δｘにより周波数が決まる。これにより制御システム１４０はイオンビームの異常頻度を識別することが可能になる。

【0040】

２つの異なるサイズのアパーチャの使用によって制御システム１４０は２つの電荷収集器により測定される電流を監視することができる。最新のアパーチャ比の変化に基づいて、制御システム１４０はアパーチャ１２１，１２２の浸食を決定することができる。アパーチャの浸食に基づいて、制御システム１４０は注入プロセスを修正又は調整することができる。例えば、図３に示す一実施形態では、制御システム１４０は、最新のアパーチャ比と初期アパーチャ比との偏差が大きすぎる場合に注入プロセスを停止させ、オペレータに警告する。言い換えれば、アパーチャの浸食が大きすぎる場合には、注入プロセスは停止される。これは誤ったイオンビーム電流測定量がワークピースに影響を与えるのを防止する。別の実施形態では、制御システム１４０は、最新のアパーチャ比と初期アパーチャ比との偏差が所定の閾範囲である場合には、注入プロセスを継続する。更に別の実施形態では、図４に示すように、制御システム１４０は最新のアパーチャ比と初期アパーチャ比との偏差を用いて補正係数を決定する。その後この補正係数を用いて実際のイオンビーム電流を計算する。この補正係数により制御システム１４０は計算したイオンビーム電流を用いてドーズ量を決定し、注入プロセスを適切に調整及び変更することによって、注入プロセスを継続することができる。

【0041】

本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際には、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図される。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したが、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本発明はいくつかの環境におけるいくつかの目的のために有益に実装し得ることを認識されるであろう。従って、以下に記載する請求項は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】