イオン注入システムにおいて引き出されたイオンビームの選択的プレディスパージョンのための方法及び装置
イオン弁（120）と質量分析器（26）との間に配置されるディスパージョンシステム（140）を含むイオン注入システムが設けられる。このディスパージョンシステムは、イオン源から質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向させるように作動し、分散されたイオンビームが、引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンを少なくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、イオン注入システムに関し、特に、イオン注入システムにおいて引き出されたイオンビームの選択的プレディスパージョンのための改良した方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造において、イオン注入は、半導体ウエハに不純物を添加するのに使用される。イオンビーム注入機またはイオン注入システムは、集積回路の製造中に、ドープされたｎ型又はｐ型の半導体材料を製造したり又は集積回路の製造中に不活性層を形成するために、イオンビームで半導体ウエハを処理するのに使用される。半導体に不純物をドーピングするとき、イオン注入システムは、選択されたイオン種を注入して所望の半導体材料を製造する。アンチモンや砒素や燐等のイオン源材料から生成される注入イオンは、結果的にｎ型の半導体材料のウエハを生じることになり、一方、ｐ型の半導体材料のウエハが必要とされる場合、ボロンやガリウムやインジウム等のイオン源材料から生成されるイオンが注入される。
【０００３】
図１は、従来の低エネルギーイオン注入システム１０を図示しており、このシステムは、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４、及びエンドステーション１６を有する。ターミナル１２は、高電圧源２２によって励起されるイオン源２０を含み、このイオン源は、イオンビーム２４を発生し、このビームをビームラインアセンブリ１４に指向させる。ビームラインアセンブリ１４は、ビームガイド３２と質量分析器２６からなり、この質量分析器の双極子磁界が、エンドステーション１６内のウエハ３０に対して適切な電荷質量比のイオンのみを通過させるようになっている。イオン源２０は、正電荷のイオンを発生し、このイオンは、イオン源２０から引き出されかつイオンビーム２４内に形成され、ビームラインアセンブリ１４内の所定のビーム径路に沿ってエンドステーション１６内に向かう。このイオン注入システム１０は、イオン源２０とエンドステーション１６との間に配置されているビーム形成／整形構造体を有している。この構造体は、イオンビーム２４を維持し、ビームが注入ステーションへの途中で通過する細長い内部キャビティまたは通路の境界を定めている。この通路を通ってイオンビーム２４は、エンドステーション内に支持された１つ以上のウエハまたは加工物に移送される。このイオンビーム移送通路は、一般的に、イオンがエア分子と衝突した結果として、所定のビーム経路から偏向する確率が低下するように一般的に脱気されている。
【０００４】
イオンの電荷質量比は、静電界や磁界によって軸方向と横断方向の両方にイオンが加速される度合に影響する。質量分析器２６は、イオン源２０の下流に位置するビームラインアセンブリ１４に配置され、通路内のビーム径路を横断する双極子磁界を作り出す質量分析磁石を含んでいる。この双極子磁界は、ビームライン通路の弓状部分内の磁気偏向を介して、異なる電荷質量比のイオンに効果的に分離させるように、イオンビーム２４内の種々のイオンを偏向させるように動作する。所望のイオン及び不要な（たとえば、電荷質量比）のイオンを選択的に分離する工程は、質量分析として知られている。質量分析技術を用いて、望ましくない分子量または原子量を有するイオンがビーム径路から離れた位置に偏向され、そして所望の材料以外の注入は回避されるので、ウエハ３０上に分与されるイオンビームは、非常に純度の高いものになる。
【０００５】
イオン注入システム（イオン注入機）は、２つの異なるカテゴリーに分離することができる。低エネルギーイオン注入機は、一般的に、数千電子ボルト（１ＫｅＶ）から８０〜１００ＫｅＶまでのイオンビームを供給するように設計されており、質量分析されたビームが、質量分析器から１つ以上のウエハを注入するためのエンドステーションに供給される。高エネルギーイオン注入機は、一般的に、質量分析器２６とエンドステーション１６との間にリニア加速器（ライナック）(図示略)を用いて、質量分析されたイオンビーム２４をより高いエネルギー、一般的に数１００ＫｅＶに加速する。高エネルギーイオン注入は、一般的に半導体ウエハ３０内により深く注入するために用いられる。逆に、高電流で低エネルギーのイオンビーム２４は、一般的に、高ドーズ量で浅い注入に用いられる。この場合、イオンのエネルギーが低いと、一般的にイオンビーム２４の集中を維持することが難しい。
【０００６】
高／低エネルギーのイオン注入機のための質量分析器２６は、一般的に異なる質量及び種を有する所定範囲のイオンビーム２４に対して設計されている。たとえば、従来の質量分析器２６は、低エネルギー用として、数ＫｅＶのボロン（Ｂ１１）ビームと同様に、８０ＫｅＶの砒素（Ａｓ）ビームに対する質量分析を行うことができる。この場合、砒素ビームのエネルギーを８０ＫｅＶ程度とするために、質量分析磁石の湾曲半径を、一般的に３０ｃｍとすれば、質量分析器において、より高い双極子磁界を作り出すことができ、さらに実用的ではないが、より高い磁界を必要とする場合には、より小さい湾曲半径とすることが必要となるであろう。１ＫｅＶのボロン（Ｂ１１）ビーム等のより低いエネルギービームの質量分析を行うとき、質量分析磁石は、より低い出力レベルの双極子磁界を生じるように調整される。
【０００７】
質量分析器２６は、焦点距離に対応した二点間イメージ装置として作動し、質量分析器の入口から所定距離において、第１径路即ち軸線に沿って入来するイオンビームを受け入れる。そして、質量分析の出口から所定距離において、集束点、即ち「くびれ」を有する質量分析された出力ビーム２４を第２軸線に沿って供給する。この時点で分析開口３４が、所望質量のイオンの通路通過を可能にするように配置され、不要な質量のイオンを阻止、即ちインターセプトする。こうして、注入装置１０は、広いエネルギー範囲のイオンビームを受け入れるように設計され、高低両エネルギーのイオンビーム２４が、イオン源２０と質量分析器２６との間に特別な区間と、より大きな質量分析器の湾曲半径を必要とする、質量分析器２６と分析開口３４との間の区間とを横断できるようにしなければならない。これらの区間は、それぞれ入口ドリフト区間および出口ドリフト区間ともいう。
【０００８】
一般的に、イオンビームは、特に、高電流イオンビームは、同様に荷電された（正の）イオンをより強く集中させるように構成され、イオンビーム２４が、イオンを互いに反発させてイオンビーム径路、即ち、軸線から離れて発散させる傾向があり、この空間電荷作用は、ビームの発散と呼ばれている。
ビームの発散は、特に高電流で低エネルギーの場合においては厄介な問題であり、ビーム（高電流）内でのイオンの高い集中は、イオンの相互反発を増大させる一方、イオンが低い伝搬速度（低エネルギー）を有する場合、イオンに相互反発力を高エネルギー利用の場合よりも長い時間相互反発力を受けることになる。
【０００９】
上述したように、さらに、低いエネルギーのイオンビーム２４は、相対的に長いドリフト区間にわたり空間電荷作用を受ける。質量分析される前後で、質量分析器を設けることによって広いエネルギー範囲にわたり動作するように構成されている。さらに、空間電荷作用は、引き出されたイオンビームが、３０−５０ｃｍ程度長い質量分析器２６を通過する前に、入口ドリフト区間においてより起こる。これは、初期に引き出されたイオンビーム２４が所望の質量のイオンと共に不要な質量のイオンを含むからである。低エネルギーのＢ１１イオンビームの場合において、たとえば、イオン源２０は、ＢＦ3源ガスからプラズマを作り出し、そこからビームイオンが引き出される。引き出されたイオンビーム２４は、所望のＢ１１イオンと、他の不要な構成要素、たとえば、フッ素Ｆ+、ＢＦ1及びＢＦ2イオンを含む。この例では、Ｂ１１は、一般的に、初期に引き出される全イオンの約１／４程度である。質量分析器２６と分析開口３４は、協働して不要な構成要素の輸送を抑制する。これにより、ウエハ３０に供給される質量分析されたイオンビーム２４は、初期にイオン源２０から引き出されたイオンビーム２４の不要な構成要素を実質的に除いたＢ１１イオンからなる。
【００１０】
しかし、イオンビームの構成要素の初期の混合物の結果として、イオン源２０近くの、引き出されたビーム電流は、エンドステーションでのイオン注入のための、所望の（質量分析された後の）ビーム電流の約４倍である。引き出されたビーム電流は、分析後の電流よりも大変大きいので、引き出されたイオンビーム２４は、質量分析器２６内に入る前より４倍以上の空間電荷に晒される。従って、改良されたイオン注入装置及びイオンビームのエネルギー及び種の範囲をサポートするイオン注入機のための空間電荷中和の影響を少なくするための技術が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、単純化された要約が以下に示され、本発明のいくつかの構成を理解するために与えられている。この要約は、本発明を拡張して概要するものではなく、本発明のキーとなる、即ち、重要な要素を識別するものでもないし、また、本発明の範囲を正確に概説するものでもない。むしろ、この要約の目的は、序文として、本発明を単純化した形態でいくつかの構成を表わすことであり、その詳細は後述する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、イオン注入システム及びその方法に関し、その中のディスパージョンシステム、即ち、プレ−ディスペンサーが、ビームラインアセンブリの入口にあるイオン源近くに設けられ、イオン源から質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、あるいは、不要な質量の構成要素を少なくした分散されたビームを形成し、質量分析器に向けるために引き出されたイオンビームをプレ分散させる。
このディスパージョン装置及び本発明の方法は、イオン注入システムのいずれの形式でも使用することができる。このイオン注入システムは、質量分析後の加速構成要素を有する高エネルギーイオン注入機及び、低エネルギー注入機を含む。本発明の種々の構成は、引き出されたイオンビームから不要な質量のイオンを選択的に取り除くように、イオン源から、広い範囲のイオンビームエネルギー用に設計された一般目的の質量分析器に低エネルギーのイオンビームを輸送に際して、イオン源から低エネルギーのイオンビームを輸送する等に空間電荷作用を緩和するのに用いることができる。これにより、主質量分析器の前のビーム電流を低減し、一方、プレ分配内で主たる質量分析器に直接高エネルギービームを供給できる。
【００１３】
本発明の１つの構成によれば、イオン注入システムは、引き出されたイオンビームを生じさせるためのイオン源と、前記イオンビームを受け入れるために前記イオン源の近くに配置されるディスパージョンシステムと、入口及び出口を有し、引き出されたイオンビームまたは前記ディスパージョンシステムから分散されたイオンビームのいずれかを前記入口で受け入れて、所望の質量範囲のイオンを前記出口に向かわせる質量分析器とを含む。
前記ディスパージョンシステムは、前記イオン源から前記質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームより不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とする。
【００１４】
ディスパージョンシステムは、低エネルギーの引き出されたイオンビームを用いるので、非常に短い距離でディスパージョンを行うように発明することができる。それゆえ、引き出されたイオンビームの全体から生じる空間電荷の広がりの影響を抑制する。この天啓的な実施形態が以下に図示されかつ記載されており、ディスパージョンシステムは、ビームラインアセンブリの入口の近くに双極子磁界を形成する複数の磁石を含み、引き出されたイオンビームを選択的に分解構造体に向けて、不要な質量のイオンをインターセプトし、また所望の質量のイオンを主質量分析器内を通過させる。１つの例のディスパージョンシステムは、引き出されたビームを、分析構造体を含む二重のドッグレッグ径路を通過するように構成される。そして、分散されたイオンビームは、元の引き出されたイオンビーム径路に沿って主質量分析器に向かうように再指向させる。別の実施形態では、ディスパージョンシステムは、単一のドッグレッグ径路に沿って引き出されたビームを選択的に再指向させ、分散したイオンビームは、第２径路に沿って主質量分析器に供給される。
【００１５】
本発明の別の実施形態は、イオン注入システムにおいて、イオンをイオン源からエンドステーションに輸送するためのビームラインアセンブリを提供する。ビームラインアセンブリは、イオン源から引き出されたイオンビームを受け入れるディスパージョンシステムと、引き出されたイオンビームまたは分散されたイオンビームのいずれかを前記ディスパージョンシステムから受け入れ、前記エンドステーションに向けて所望の質量範囲のイオンを指向させる質量分析器とを含む。前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームをイオン源から質量分析器に選択的に通過させ、または、分散されたイオンビームを前記質量分析器に向かって指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の別の構成によれば、イオン注入システムにおいて質量分析されたイオンビームを発生させる方法を提供する。この方法は、所望の質量範囲のイオンと不要な質量範囲のイオンとを有する、引き出されたイオンビームを供給し、前記引き出されたイオンビームを質量分析器内に選択的に通過させ、あるいは前記引き出されたイオンビームから分散されるイオンビームを導き、さらに、分散されたイオンビームを質量分析器に供給し、前記分散されたイオンビームが前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少なくなるようにし、質量分析器を用いて、前記分散されたイオンビームまたは前記引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかを取り除き、質量分析されたイオンビームを発生させる、各工程を有する。
【００１７】
以下の記載およびこれに付随する図面によって本発明の例示的構成が記載されている。これらの形態は、例示的なものであり、本発明の原理のために使用する種々の方法のいくつかに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、図面に関連して以下で説明される。ここで同一の参照符号は、全体を通して同一の部材に対して使用される。また、例示の構造は、必ずしも実寸法に関係して描かれていない。本発明は、ディスパージョンシステムを有するイオン注入システム及びそのビームラインアセンブリを提供しており、このディスパージョンシステムは、ビームを発散させないイオンビーム移動を容易にするため、主質量分析器の前に低エネルギービームを選択的にプレ分散させ、そして、主質量分析器に直接より高いエネルギービームを通過させるためのディスパージョンシステムを有する。低エネルギーの注入システム及びそのビームラインアセンブリは、本発明の種々の構成を説明するために、以下で説明する。本発明は、ここで図示されかつ記載されるものとは別の、加速器要素を有する高エネルギーのイオン注入機を含むイオン注入システムを用いることができることを理解してもらいたい。
【００１９】
図２は、例示的なイオン注入システム１１０を図示しており、このシステムは、本発明に従うディスパージョンシステム１４０を有する。システム１１０は、ターミナル１１２、ビームラインアセンブリ１１４、及びエンドステーション１１６からなる。ターミナル１１２は、高電圧電源１２２によって励起されるイオン源１２０を含み、引き出されたイオンビーム１２４aをビームラインアセンブリ１１４に指向させる。ビームラインアセンブリ１１４は、イオン源１２０からエンドステーション１１６にイオンを輸送するもので、ビームガイド１３２とイオン源１２０の近くのビームライン入口に配置されたディスパージョンシステム１４０を有する質量分析器１２６からなる。
【００２０】
図３Ａ−図３Ｈは、ディスパージョンシステム１４０ａを有するビームラインアセンブリ１１４ａの可能な実施形態を示し、また図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に従うイオン注入システム１１０内にディスパージョンシステム１４０ｂを有する別の例示的なビームラインアセンブリ１１４ｂを示す。さらに、図３Ａ―３Ｃ、図４Ａ及び４Ｂの例に示すように、イオン源１２０は、１つ以上の負にバイアスされた引出電極１２０ｂを用いてプラズマ室１２０ａから引き出される正に荷電したイオンを発生し、これにより、正のイオンは、引き出されたイオンビーム１２４ａに形成される。このイオンビームは、第１作動モードにおいて、ビームライン１１４内のビーム径路を通ってエンドステーション１１６に向かう。
【００２１】
本発明によれば、ディスパージョンシステム１４０は、引き出されたイオンビーム１２４ａを受け入れ、この引き出されたイオンビーム１２４ａを質量分析器１２６に選択的に通過させ、或いは、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを質量分析器１２６に向けて指向させ、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃは、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも不要な質量範囲を有するイオンが少なくなる。ディスパージョンシステム１４０は、引き出されたイオンビーム１２４ａから不要な質量範囲を有する少なくともいつくかのイオンを取り除くことにより、引き出されたイオンビーム１２４ａから分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを選択的に導く一方、ここで、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃと呼称するイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃの形で、所望の質量範囲のいくつかのまたは全てのイオンを質量分析器１２６内に通過させる。分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃは、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも不要な質量範囲を有するイオンが少なくなる。
【００２２】
１つの可能な適用において、ディスパージョンシステム１４０は、第１モードにおいて、より高いエネルギービームを励起することなく、たとえば、数ＫｅＶから約８０〜１００ＫｅＶの砒素ビームが、イオン源１２０から引き出されて、ディスパージョンシステム１４０によって影響されることなく質量分析器に向かう。第２モードでは、数ＫｅＶまたはそれ以下のボロンビーム等の低エネルギービームが、ディスパージョンシステム１４０においてプレ分散され、この分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃ（たとえば、より高いボロンの）が質量分析器１２６に供給される。
【００２３】
初期に引き出されたイオンビームの不要な要素のいくつかをプレ分散させることにより、ディスパージョンシステム１４０と質量分析器１２６との間のビームラインアセンブリ１１４の部分において、ビーム電流を低くする。これにより、この部分の空間電荷作用が相対的に減少する。これは、引き出されたイオン電流を増加させると共に、低エネルギービーム１２４ｂ、１２４ｃをビーム発散させることなく、および／またはディスパージョンシステム１４０と質量分析器１２６との間の入口ドリフト距離に沿うビーム発散を従来のイオン注入機よりも低下させて、安全に輸送する。
【００２４】
ディスパージョンシステム１４０のいずれの形式も、本発明の範囲内で使用することができ、イオンビーム１２４ａを質量分析器１２６へ、あるいは分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを質量分析器１２６に向けて指向する。その結果、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃは、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも不要な質量範囲のイオンが少なくなる。
【００２５】
以下に図示及び記載される例において、ディスパージョンシステム１４０は、分散モードにおいて作動する電磁石を含み、異なる定位にある少なくとも２つの双極子磁界を発生させる。励起されたとき、磁界は、引き出されたイオンビーム１２４ａを偏向して、分析構造体を通して不要な質量範囲のいくつかのまたは全てのイオンを取り除き、そして、その結果、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを最終の質量分析のために主質量分析器１２６に向かわせ、質量分析器１２６からエンドステーション１１６に、ビームラインアセンブリの出口にある最終の分析開口１３４を通って、最終の質量分析されたイオンビーム１２４ｄを生じさせる。
【００２６】
第１作動モードにおいて、ディスパージョンシステム１４０は、消勢され、これにより、引き出されたイオンビーム１２４ａは、ディスパージョンシステム１４０を通って質量分析器１２６にほぼ真直ぐ向かう。この二重モードの作動は、ディスパージョンシステム１４０上で、低エネルギーのイオンビームのより最適化された輸送を容易にして、より高いエネルギービームをサポートする。本発明のディスパージョンシステム１４０は、多くの場合において、ほとんど修正無く現在のイオン注入機に設置できるように設計することができる。
【００２７】
図３Ａ−３Ｈは、図２の例示的なイオン注入システム１１０におけるビームラインアセンブリ１１４ａの１つの実施形態を示す。このビームラインアセンブリ１１４ａは、イオン源１２０から引き出されたイオンビーム１２４ａを受け取るディスパージョンシステム１４０ａと、第１モードにおいて（図３Ａ及び図３Ｃ）、引き出されたイオンビーム１２４ａ、または第２モードにおいてディスパージョンシステム１４０ａから分散されたイオンビーム１２４ｂのいずれかを受け入れ（図３Ｂ）、そして、所望の質量範囲のイオンを有する質量分析さえたビーム１２４ｄをエンドステーション１１６（図２）に向かわせる及び質量分析器１２６ａとからなる。
【００２８】
図３Ａに図示するように、典型的なディスパージョンシステム１４０ａは、３つの電磁石１５１,１５２及び１５３とともに、ビームラインアセンブリ１１４ａの入口にあるイオン源１２０の近くに配置されている、１つ以上のブロック表面と開口１６２を有する分析構造体１６０を含む。磁界を発生させるいずれの装置も本発明の範囲内で用いることができ、電磁石、永久磁石、および／またはそれらの組み合せであってもよい。図３Ａの第１作動モードにおいて、これらの磁石１５１−１５３は、オフ状態（たとえば、消勢）にあり、引き出されたイオンビーム１２４ａは、ディスパージョンシステム１４０ａを通過して何ら修正されずに、第１径路を通って質量分析器１２６ａを通過できる。
【００２９】
図３Ｂ及び図３Ｄ−３Ｈは、ディスパージョンシステム１４０ａの第２作動モードを示し、ここで、磁石１５１−１５３は励磁されて、ディスパージョンシステム１４０ａ内に双極子磁界を作り出す。図３Ｂに示すように、磁石１５１−１５３の磁界は協働して、引き出されたイオンビーム１２４ａを元の第１径路から離れさせ、二重のドッグ−レッグ(dog-leg)径路を通過して分析構造体１６０に向かわせる。分析構造体１６０とその開口１６２は、分析構造体１６０のブロック表面によって不要なイオンがほぼインターセプト、即ち、阻止され、そして、所望の質量範囲のイオンが開口１６２を通過し、分散されたイオンビーム１２４ｂを形作るように配置されている。これらの所望のイオンは、ディスパージョンシステムによって第１径路上に指向される。これにより、分散されたイオンビーム１２４ｂは、主質量分析器１２６ａの入口に供給される。
【００３０】
図３Ａ及び３Ｂにおいて、分析構造体１６０は、ほぼ固定され、その結果、第１作動モード（図３Ａ）において、分析構造体１６０は、イオン源１２０から引き出されたイオンビーム１２４ａを質量分析器１２６への輸送を妨げない。図３Ｃは、１つの可能なディスパージョンシステム１４０ａの実施形態を示し、ここで、分析構造体１６０は、分析構造体１６０が第１径路に沿って引き出されたイオンビームの通路を妨げない第１作動モードでの第１位置と、分析構造体１６０が第１径路に沿って引き出されたイオンビーム１２４ａの通路を少なくとも部分的に妨げる第２作動モードでの第２位置との間を移動可能である。他の実施形態では、本発明の範囲内で可能であり、不要な質量範囲のいくつかのイオンをインターセプトし、また第２モードにおいて、所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを質量分析器内を通過させるように、分析構造体１６０が設けられている。
【００３１】
図３Ｄ−３Ｈを再び参照すると、図３Ｄは、更に、ディスパージョンシステム１４０ａ内での複数の磁石１５１−１５３および分析構造体１６０を図示し、また、図３Ｅ−３Ｈは、図３Ｄに対応する切断ライン３Ｅ―３Ｅ、３Ｆ−３Ｆ、３Ｇ−３Ｇ及び３Ｈ−３Ｈに沿って見たディスパージョンシステム１４０ａ内の、双極子磁界およびそれにより生じる横方向ビームを示している。図３Ｄは、第２モードにおける１つの作動例を示し、ここでは、ボロンＢ１１を用いてウエハをイオン注入し、イオン源１２０は、Ｂ１１と、図３Ａのプラズマ室１２０ａ内のＢＦ3源ガスから引き出されるフッ素Ｆ+（たとえば、ＢＦ1及びＢＦ2）等の不要な質量の１つ以上の構成要素を含む。
【００３２】
引き出されたビーム１２４ａは、第１径路に沿ってイオン源１２０から供給され、そして、第１磁石１５１内の第１磁界に遭遇する。第１磁石は、上側及び下側の磁極１５１ａ及び１５１ｂを含み、そこで、図３Ｅ（たとえば、図３Ｄの上側）下側の磁極（たとえば、Ｎ極）から上側の磁極（たとえば、Ｓ極）に向かう第１の双極子磁界によって、イオンビーム１２４ａ内のイオンに左側へ横方向の力を生じさせる。こうして、引き出されたイオンビーム１２４ａは、第２の双極子磁石１５２に向けて第１方向における第１径路から離れる方向に向かう。図３Ｆ及び図３Ｇは、上側及び下側磁極１５２ａ及び１５２ｂを有する第２磁石１５２内のイオンビーム１２４ａを示し、上側磁極１５２ａから下側磁極１５２ｂに走る磁力線を有する第２の磁界を作り出す。この第２の磁界は、第１方向から離れる第２方向右側に、引き出されたイオンビーム１２４ａを向かわせる。また、第１径路（例えば、図３Ｄにおける分析構造体１６０に向けて戻る）に向けてイオンビーム１２４ａを指向させる。
【００３３】
磁石１５１−１５３の磁界及び分析構造体１６０の位置は、不要な質量範囲の少なくともいくつかのフッ素Ｆ+、ＢＦ1及びＢＦ2イオンが、ブロック表面、即ち、分析構造体１６０の表面に向けられる一方、少なくともいくつかの所望のＢ１１イオンは、分散されたイオンビーム１２４ｂを形成するために、分析構造体１６０の開口を通るように向けられる。図示する例では、磁石１５１から磁石１５３は、対向して形成された巻線を有する単一のサブアセンブリとして構成することができる。第１および第３の双極子磁石１５１及び１５３は、二重のドッグ−レッグ径路内で引き出されたイオンビームを本質的に曲げるために、対向する中央または第２の双極子磁石１５２との間で磁界が形成される。図示された例では、第１及び第後の磁石１５１及び１５３を通る磁力線は、中央磁石１５２を介して戻されるので、戻りヨークを必要としない。
【００３４】
所望のイオンが、分析構造体１６０に設けた開口１６２を通過すると、その結果の分散されたビーム１２４ｂは、図３Ｈに示すように第３磁石に遭遇する。この磁石１５３は、上側及び下側磁極１５３ａ及び１５３ｂを含み、第２磁石１５２の異なる方向の第２磁界を用いて第３磁界を作り出す。第３磁石１５３の磁力線は、下側磁極１５３ｂから上側磁極１５３ａに延びており、図３Ｄ及び３Ｈに示すように、イオンビーム１２４ｂ上に力を作用させ、分散されたイオンビーム１２４ｂを第１径路に沿って進ませる。こうして、磁石１５１−１５３によって形成される磁界は、二重のドッグ−レッグ形状のサブ径路を与え、この径路に沿ってイオンビーム１２４ａが分散されたイオンビーム１２４ｂを作動の第２モードにおいて、質量分析器１２６に輸送するためにいくつかのまたは全ての不要なイオンを取り除く（たとえば、ディスパージョン）。
【００３５】
図３Ｂに示すように、この特殊な実施形態は、第１作動モードにおいて、引き出されたイオンビーム１２４ａのために用いられる同一の径路に沿って、第２の作動モードにおいて、分散されたイオンビーム１２４ｂを質量分析器１２６に導くことを容易にする。これにより、質量分析器１２６ａは、現在のイオン注入機１１０に変更を加えることなく、ディスパージョンシステム１４０ａを設置することができる。しかし、分散されたイオンビーム１２４ｂは、第１モード（図３Ａ）において、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも質量分析器の入口からのより短い距離で、第２モード（図３Ｂ）において、主質量分析器１２６ａに現れるので、質量分析器１２６ａと最終の分析開口１３４との間の出口ドリフト距離および／または開口１３４の寸法は、入口ドリフト長さ（たとえば、シフトされた対象物距離）における差に対して補正するために、個別にまたは質量分析器１２６ａのフォーカシング特性の調整と共に調整する必要がある。
【００３６】
この点に関して、イオン源１２０と質量分析器１２６ａとの間の入口ドリフト距離の小さな初期部分内にディスパージョンシステム１４０ａを配置することが望ましい。図３Ａ−３Ｈの例において、ディスパージョンシステム１４０ａにおけるこのサブ径路に沿う湾曲半径は、約５ｃｍであり、過度の質量分析（たとえば、ディスパージョン）を与えて、分散されたイオンビーム１２４ｂの所望イオンによって見られる空間電作用を緩和する。
ディスパージョンシステム１４０ａの質量分析性能は、全体システムの質量分析性能にとって重要ではなく、初期の質量分析のいくつかの測定のためにのみ必要であることに注目してほしい。たとえば、ボロンビーム１２４に対して、ディスパージョンシステム１４０ａは、原子量が約１９であるフッ素の最も近い主構成要素（図３ＤにおけるＦ+）の全部または大部分から、原子量が約１１のＢ１１イオンの全部または大部分を効果的に分離するために、比較的低い質量分析または約２／１の分解能力を有するのに必要である。
【００３７】
そのため、ディスパージョンシステム１４０ａは、第２作動モードにおいて供給される比較的低いエネルギー（一例では、約５００ｅＶ〜約３ＫｅＶ）のイオンビームに関して、かなり強いフォーカシング性能（たとえば、小さい湾曲半径）を有することが望ましい。そこで生じる初期のディスパージョンは、輸送されるビーム電流の量を減少させ、そして、ディスパージョンシステム１４０ａと質量分析器１２６ａとの間の入口ドリフト長さに沿う空間電荷作用の影響を少なくする。
【００３８】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の別の実施形態を示し、ここでは、より小さいディスパージョンシステム１４０ａがビームラインアセンブリ１１４ｂ内に設けられる。この例では、２つの磁石１５１及び１５２のみがディスパージョンシステム１４０ｂに用いられ、引き出されたイオンビームが、１つの開口１６２を有する分析構造体１６０とともに、単一のドッグ−レッグ形状の別の径路を通過するように指向され、第２作動モードにおいて分散されたイオンビーム１２４ｃを作り出す。図４Ａ及び図４Ｂのビームラインアセンブリ１１４ｂは、イオン源から引き出されたイオンビーム１２４ａを受け取るディスパージョンシステム１４０ｂと、ディスパージョンシステム１４０ｂから、第１モード（図４Ａ）において第１径路に沿って引き出されたイオンビーム１２４ａ、または第２モード（図４Ｂ）において第２径路に沿って分散されたイオンビーム１２４ｃのいずれかを受け入れる修正された質量分析器１２６ｂとを有している。
【００３９】
図４Ａの第１作動モードにおいて、ディスパージョンシステムの磁石１５１及び１５２は、オフ状態であり、引き出されたイオンビーム１２４ａは、イオン源１２０から質量分析器１２６ｂの入口に第１径路に沿って伝搬することができる。この質量分析器１２６ｂは、質量分析機能を実行し、ビームラインアセンブリ１１４ｂの出口端にある分析開口１３４を通過して、質量分析されたイオンビーム１２４ｄをエンドステーション（図２）１１６に供給する。第２作動モードにおいて、ディスパージョンシステムの磁石１５１及び１５２は、オン状態であり、第１、第２の異なる向きの双極子磁界（たとえば、上述の図３Ｅ及び３Ｆに示されたと同様に）を形成し、これにより、引き出されたイオンビーム１２４ａは、第１径路から離れて第２のほぼ平行な径路に向けられる。このイオンビーム１２４ａは、第２径路に沿う分析構造体１６０に遭遇し、これにより、所望の質量範囲のイオンは、その開口１６２を通過（たとえば、不要なイオンの全部または大部分が分析構造体１６０によって阻止され）し、その結果、分散されたイオンビーム１２４ｃを生じる。
【００４０】
分析されたイオンビーム１２４ｃは、第２径路に沿って質量分析器の入口に向けられ、そして、図４における引き出されたイオンビーム１２４ａとは異なる位置で、この質量分析器１２６ｂ内に入る。その結果、図４Ａ及び図４Ｂのアプローチが、質量分析器１２６ｂに用いられ、上記図３Ａ−図３Ｈの実施形態よりも広い磁石の入口を有する質量分析器１２６ｂを必要とする。しかし、この構造は、測定距離の補正を可能にし、かつ図３Ａ−図３Ｈの上記実施形態よりもよりコンパクトになる。
【００４１】
多くの異なる実施形態が本発明の範囲内で可能である。この点において、上記実施形態において湾曲する先行のイオンビームは、一般的に、質量分析器１２６の平面内で起こり、これは、本発明にとって必要ではないが、ディスパージョンシステム１４０内の磁界及び第２作動モードにおいて生じるイオンビーム１２４Ｂ、１２４ｃの別のビーム径路は、質量分析平面に関してある角度を有することになる。それゆえ、たとえば、図３Ａ−図３Ｈのディスパージョンシステム１４０ｂは、引き出されたイオンビーム１２４ａを１つ以上の平面内の種々の方向に湾曲させるように変更することができ、この平面は、主質量分析器１２６ａを通過して曲げられるように、イオンビーム１２４の平面に関して必ずしも同一平面上である必要はない。
【００４２】
さらに、典型的なディスパージョンシステム１４０ａ及び１４０ｂが、図３Ａ−図３Ｈ、図４Ａ及び図４Ｂの例において、第１モードで用いられた同一の第１径路に沿って第２作動モードにおいて引き出されたイオンビーム１２４ａを受け入れるが、これは、本発明において、厳格に必要とされるものではない。さらに、線形加速器の構成要素は、本発明の範囲内のイオン注入システム１１０において、主質量分析器１２６に設けることができる。上述された電磁石１５１−１５３は、適当な構造で形成された巻線を有する適当な材料を用いて構成することができ、励磁されるとき、引き出されたイオンビーム１２４ａの選択的なプレ分散のための磁界を作り出す。さらに、適当な磁界発生装置が、引き出されたイオンビームの選択的分散のための磁界を作り出すのに用いることができる。たとえば、永久磁石が、引き出されたイオンビーム１２４ａ上に適当な磁界を生じさせるように、所定位置に配置され、第２作動モードにおいて、イオンビームを分析構造体に向かわせ、さらに、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを、主質量分析器１２６に向かわせることもできる。第２作動モードは、引き出されたイオンビーム１２４ａがプレ分散されない第１作動モードとは別の位置に移動することができる。
【００４３】
本発明は、１つ以上の実施形態に関して記載してきたが、添付の特許請求の範囲の精神及び技術的範囲から逸脱しない例示の実例に対して修正例及び変更例を作ることができる。特に上述の構成要素または構成（ブロック、ユニット、エンジン、アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、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」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。
【００４４】
更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施の内のただ一つに対して開示され得てきたようであるが、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。更に、「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」、「備える」またはそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれかに使用されている限り、このような用語は、用語の「構成されている」と同様に包含されるものであると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来例の低エネルギーイオン注入システムを示す概略図である。
【図２】本発明の１つ以上の構成に従うディスパージョンシステムを有する例示的な低エネルギーイオン注入システムを示す概略図である。
【図３Ａ】図２のイオン注入システム内のビームラインアセンブリの１つの実例を示し、第１径路に沿って引き出されたイオンビームを質量分析器に選択的に通過させために、ディスパージョンシステム（オフ）時の第１モードにおける磁石を有するディスパージョンシステムを有する上面図である。
【図３Ｂ】第１径路に沿って主質量分析器に向けて指向する分散されたビームを作り出すために、分析構造体を有する二重のドックレッグ径路を通って引き出されたビームを指向させるために、第２モードにおいて、励起されたディスパージョンシステム磁石を有する図３Ａのビームラインアセンブリを示す上面図である。
【図３Ｃ】ディスパージョンシステムが第１及び第２作動モードにおける第１及び第２位置の間で移動できる、図３Ａ及び図３Ｂのビームラインアセンブリの変形例を示す上面図である。
【図３Ｄ】図３Ａ及び図３Ｂのビームラインアセンブリにおいて、ディスパージョンシステム磁石と分析構造体のさらなる構成を示す上面図である。
【図３Ｅ】図３Ａ−図３Ｄのディスパージョンシステムにおいて、励起的な双極子磁界と横方向の分析ビームを示す、図３Ｄの切断ライン３Ｅ−３Ｅに沿って切断した部分側断面図である。
【図３Ｆ】図３Ａ−図３Ｄのディスパージョンシステムにおいて、励起的な双極子磁界と横方向の分析ビームを示す、図３Ｄの切断ライン３Ｆ−３Ｆに沿って切断した部分側断面図である。
【図３Ｈ】図３Ａ−図３Ｄのディスパージョンシステムにおいて、励起的な双極子磁界と横方向の分析ビームを示す、図３Ｄの切断ライン３Ｈ−３Ｈに沿って切断した部分側断面図である。
【図４Ａ】図２のイオン注入システム内のビームラインアセンブリの別の実例を示し、第１径路に沿って引き出されたイオンビームを質量分析器に選択的に通過させために、ディスパージョンシステム（オフ）時の第１モードにおけるディスパージョンシステムを有する上面図である。
【図４Ｂ】第２径路に沿って主質量分析器に向けて指向する分散されたビームを作り出すために、分析構造体を有する単一のドックレッグ径路を通って引き出されたビームを指向させるために、第２モードにおいて、励起されたディスパージョンシステム磁石を有する図４Ａのビームラインアセンブリを示す上面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、イオン注入システムに関し、特に、イオン注入システムにおいて引き出されたイオンビームの選択的プレディスパージョンのための改良した方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造において、イオン注入は、半導体ウエハに不純物を添加するのに使用される。イオンビーム注入機またはイオン注入システムは、集積回路の製造中に、ドープされたｎ型又はｐ型の半導体材料を製造したり又は集積回路の製造中に不活性層を形成するために、イオンビームで半導体ウエハを処理するのに使用される。半導体に不純物をドーピングするとき、イオン注入システムは、選択されたイオン種を注入して所望の半導体材料を製造する。アンチモンや砒素や燐等のイオン源材料から生成される注入イオンは、結果的にｎ型の半導体材料のウエハを生じることになり、一方、ｐ型の半導体材料のウエハが必要とされる場合、ボロンやガリウムやインジウム等のイオン源材料から生成されるイオンが注入される。
【０００３】
図１は、従来の低エネルギーイオン注入システム１０を図示しており、このシステムは、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４、及びエンドステーション１６を有する。ターミナル１２は、高電圧源２２によって励起されるイオン源２０を含み、このイオン源は、イオンビーム２４を発生し、このビームをビームラインアセンブリ１４に指向させる。ビームラインアセンブリ１４は、ビームガイド３２と質量分析器２６からなり、この質量分析器の双極子磁界が、エンドステーション１６内のウエハ３０に対して適切な電荷質量比のイオンのみを通過させるようになっている。イオン源２０は、正電荷のイオンを発生し、このイオンは、イオン源２０から引き出されかつイオンビーム２４内に形成され、ビームラインアセンブリ１４内の所定のビーム径路に沿ってエンドステーション１６内に向かう。このイオン注入システム１０は、イオン源２０とエンドステーション１６との間に配置されているビーム形成／整形構造体を有している。この構造体は、イオンビーム２４を維持し、ビームが注入ステーションへの途中で通過する細長い内部キャビティまたは通路の境界を定めている。この通路を通ってイオンビーム２４は、エンドステーション内に支持された１つ以上のウエハまたは加工物に移送される。このイオンビーム移送通路は、一般的に、イオンがエア分子と衝突した結果として、所定のビーム経路から偏向する確率が低下するように一般的に脱気されている。
【０００４】
イオンの電荷質量比は、静電界や磁界によって軸方向と横断方向の両方にイオンが加速される度合に影響する。質量分析器２６は、イオン源２０の下流に位置するビームラインアセンブリ１４に配置され、通路内のビーム径路を横断する双極子磁界を作り出す質量分析磁石を含んでいる。この双極子磁界は、ビームライン通路の弓状部分内の磁気偏向を介して、異なる電荷質量比のイオンに効果的に分離させるように、イオンビーム２４内の種々のイオンを偏向させるように動作する。所望のイオン及び不要な（たとえば、電荷質量比）のイオンを選択的に分離する工程は、質量分析として知られている。質量分析技術を用いて、望ましくない分子量または原子量を有するイオンがビーム径路から離れた位置に偏向され、そして所望の材料以外の注入は回避されるので、ウエハ３０上に分与されるイオンビームは、非常に純度の高いものになる。
【０００５】
イオン注入システム（イオン注入機）は、２つの異なるカテゴリーに分離することができる。低エネルギーイオン注入機は、一般的に、数千電子ボルト（１ＫｅＶ）から８０〜１００ＫｅＶまでのイオンビームを供給するように設計されており、質量分析されたビームが、質量分析器から１つ以上のウエハを注入するためのエンドステーションに供給される。高エネルギーイオン注入機は、一般的に、質量分析器２６とエンドステーション１６との間にリニア加速器（ライナック）(図示略)を用いて、質量分析されたイオンビーム２４をより高いエネルギー、一般的に数１００ＫｅＶに加速する。高エネルギーイオン注入は、一般的に半導体ウエハ３０内により深く注入するために用いられる。逆に、高電流で低エネルギーのイオンビーム２４は、一般的に、高ドーズ量で浅い注入に用いられる。この場合、イオンのエネルギーが低いと、一般的にイオンビーム２４の集中を維持することが難しい。
【０００６】
高／低エネルギーのイオン注入機のための質量分析器２６は、一般的に異なる質量及び種を有する所定範囲のイオンビーム２４に対して設計されている。たとえば、従来の質量分析器２６は、低エネルギー用として、数ＫｅＶのボロン（Ｂ１１）ビームと同様に、８０ＫｅＶの砒素（Ａｓ）ビームに対する質量分析を行うことができる。この場合、砒素ビームのエネルギーを８０ＫｅＶ程度とするために、質量分析磁石の湾曲半径を、一般的に３０ｃｍとすれば、質量分析器において、より高い双極子磁界を作り出すことができ、さらに実用的ではないが、より高い磁界を必要とする場合には、より小さい湾曲半径とすることが必要となるであろう。１ＫｅＶのボロン（Ｂ１１）ビーム等のより低いエネルギービームの質量分析を行うとき、質量分析磁石は、より低い出力レベルの双極子磁界を生じるように調整される。
【０００７】
質量分析器２６は、焦点距離に対応した二点間イメージ装置として作動し、質量分析器の入口から所定距離において、第１径路即ち軸線に沿って入来するイオンビームを受け入れる。そして、質量分析の出口から所定距離において、集束点、即ち「くびれ」を有する質量分析された出力ビーム２４を第２軸線に沿って供給する。この時点で分析開口３４が、所望質量のイオンの通路通過を可能にするように配置され、不要な質量のイオンを阻止、即ちインターセプトする。こうして、注入装置１０は、広いエネルギー範囲のイオンビームを受け入れるように設計され、高低両エネルギーのイオンビーム２４が、イオン源２０と質量分析器２６との間に特別な区間と、より大きな質量分析器の湾曲半径を必要とする、質量分析器２６と分析開口３４との間の区間とを横断できるようにしなければならない。これらの区間は、それぞれ入口ドリフト区間および出口ドリフト区間ともいう。
【０００８】
一般的に、イオンビームは、特に、高電流イオンビームは、同様に荷電された（正の）イオンをより強く集中させるように構成され、イオンビーム２４が、イオンを互いに反発させてイオンビーム径路、即ち、軸線から離れて発散させる傾向があり、この空間電荷作用は、ビームの発散と呼ばれている。
ビームの発散は、特に高電流で低エネルギーの場合においては厄介な問題であり、ビーム（高電流）内でのイオンの高い集中は、イオンの相互反発を増大させる一方、イオンが低い伝搬速度（低エネルギー）を有する場合、イオンに相互反発力を高エネルギー利用の場合よりも長い時間相互反発力を受けることになる。
【０００９】
上述したように、さらに、低いエネルギーのイオンビーム２４は、相対的に長いドリフト区間にわたり空間電荷作用を受ける。質量分析される前後で、質量分析器を設けることによって広いエネルギー範囲にわたり動作するように構成されている。さらに、空間電荷作用は、引き出されたイオンビームが、３０−５０ｃｍ程度長い質量分析器２６を通過する前に、入口ドリフト区間においてより起こる。これは、初期に引き出されたイオンビーム２４が所望の質量のイオンと共に不要な質量のイオンを含むからである。低エネルギーのＢ１１イオンビームの場合において、たとえば、イオン源２０は、ＢＦ3源ガスからプラズマを作り出し、そこからビームイオンが引き出される。引き出されたイオンビーム２４は、所望のＢ１１イオンと、他の不要な構成要素、たとえば、フッ素Ｆ+、ＢＦ1及びＢＦ2イオンを含む。この例では、Ｂ１１は、一般的に、初期に引き出される全イオンの約１／４程度である。質量分析器２６と分析開口３４は、協働して不要な構成要素の輸送を抑制する。これにより、ウエハ３０に供給される質量分析されたイオンビーム２４は、初期にイオン源２０から引き出されたイオンビーム２４の不要な構成要素を実質的に除いたＢ１１イオンからなる。
【００１０】
しかし、イオンビームの構成要素の初期の混合物の結果として、イオン源２０近くの、引き出されたビーム電流は、エンドステーションでのイオン注入のための、所望の（質量分析された後の）ビーム電流の約４倍である。引き出されたビーム電流は、分析後の電流よりも大変大きいので、引き出されたイオンビーム２４は、質量分析器２６内に入る前より４倍以上の空間電荷に晒される。従って、改良されたイオン注入装置及びイオンビームのエネルギー及び種の範囲をサポートするイオン注入機のための空間電荷中和の影響を少なくするための技術が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、単純化された要約が以下に示され、本発明のいくつかの構成を理解するために与えられている。この要約は、本発明を拡張して概要するものではなく、本発明のキーとなる、即ち、重要な要素を識別するものでもないし、また、本発明の範囲を正確に概説するものでもない。むしろ、この要約の目的は、序文として、本発明を単純化した形態でいくつかの構成を表わすことであり、その詳細は後述する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、イオン注入システム及びその方法に関し、その中のディスパージョンシステム、即ち、プレ−ディスペンサーが、ビームラインアセンブリの入口にあるイオン源近くに設けられ、イオン源から質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、あるいは、不要な質量の構成要素を少なくした分散されたビームを形成し、質量分析器に向けるために引き出されたイオンビームをプレ分散させる。
このディスパージョン装置及び本発明の方法は、イオン注入システムのいずれの形式でも使用することができる。このイオン注入システムは、質量分析後の加速構成要素を有する高エネルギーイオン注入機及び、低エネルギー注入機を含む。本発明の種々の構成は、引き出されたイオンビームから不要な質量のイオンを選択的に取り除くように、イオン源から、広い範囲のイオンビームエネルギー用に設計された一般目的の質量分析器に低エネルギーのイオンビームを輸送に際して、イオン源から低エネルギーのイオンビームを輸送する等に空間電荷作用を緩和するのに用いることができる。これにより、主質量分析器の前のビーム電流を低減し、一方、プレ分配内で主たる質量分析器に直接高エネルギービームを供給できる。
【００１３】
本発明の１つの構成によれば、イオン注入システムは、引き出されたイオンビームを生じさせるためのイオン源と、前記イオンビームを受け入れるために前記イオン源の近くに配置されるディスパージョンシステムと、入口及び出口を有し、引き出されたイオンビームまたは前記ディスパージョンシステムから分散されたイオンビームのいずれかを前記入口で受け入れて、所望の質量範囲のイオンを前記出口に向かわせる質量分析器とを含む。
前記ディスパージョンシステムは、前記イオン源から前記質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームより不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とする。
【００１４】
ディスパージョンシステムは、低エネルギーの引き出されたイオンビームを用いるので、非常に短い距離でディスパージョンを行うように発明することができる。それゆえ、引き出されたイオンビームの全体から生じる空間電荷の広がりの影響を抑制する。この天啓的な実施形態が以下に図示されかつ記載されており、ディスパージョンシステムは、ビームラインアセンブリの入口の近くに双極子磁界を形成する複数の磁石を含み、引き出されたイオンビームを選択的に分解構造体に向けて、不要な質量のイオンをインターセプトし、また所望の質量のイオンを主質量分析器内を通過させる。１つの例のディスパージョンシステムは、引き出されたビームを、分析構造体を含む二重のドッグレッグ径路を通過するように構成される。そして、分散されたイオンビームは、元の引き出されたイオンビーム径路に沿って主質量分析器に向かうように再指向させる。別の実施形態では、ディスパージョンシステムは、単一のドッグレッグ径路に沿って引き出されたビームを選択的に再指向させ、分散したイオンビームは、第２径路に沿って主質量分析器に供給される。
【００１５】
本発明の別の実施形態は、イオン注入システムにおいて、イオンをイオン源からエンドステーションに輸送するためのビームラインアセンブリを提供する。ビームラインアセンブリは、イオン源から引き出されたイオンビームを受け入れるディスパージョンシステムと、引き出されたイオンビームまたは分散されたイオンビームのいずれかを前記ディスパージョンシステムから受け入れ、前記エンドステーションに向けて所望の質量範囲のイオンを指向させる質量分析器とを含む。前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームをイオン源から質量分析器に選択的に通過させ、または、分散されたイオンビームを前記質量分析器に向かって指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の別の構成によれば、イオン注入システムにおいて質量分析されたイオンビームを発生させる方法を提供する。この方法は、所望の質量範囲のイオンと不要な質量範囲のイオンとを有する、引き出されたイオンビームを供給し、前記引き出されたイオンビームを質量分析器内に選択的に通過させ、あるいは前記引き出されたイオンビームから分散されるイオンビームを導き、さらに、分散されたイオンビームを質量分析器に供給し、前記分散されたイオンビームが前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少なくなるようにし、質量分析器を用いて、前記分散されたイオンビームまたは前記引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかを取り除き、質量分析されたイオンビームを発生させる、各工程を有する。
【００１７】
以下の記載およびこれに付随する図面によって本発明の例示的構成が記載されている。これらの形態は、例示的なものであり、本発明の原理のために使用する種々の方法のいくつかに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、図面に関連して以下で説明される。ここで同一の参照符号は、全体を通して同一の部材に対して使用される。また、例示の構造は、必ずしも実寸法に関係して描かれていない。本発明は、ディスパージョンシステムを有するイオン注入システム及びそのビームラインアセンブリを提供しており、このディスパージョンシステムは、ビームを発散させないイオンビーム移動を容易にするため、主質量分析器の前に低エネルギービームを選択的にプレ分散させ、そして、主質量分析器に直接より高いエネルギービームを通過させるためのディスパージョンシステムを有する。低エネルギーの注入システム及びそのビームラインアセンブリは、本発明の種々の構成を説明するために、以下で説明する。本発明は、ここで図示されかつ記載されるものとは別の、加速器要素を有する高エネルギーのイオン注入機を含むイオン注入システムを用いることができることを理解してもらいたい。
【００１９】
図２は、例示的なイオン注入システム１１０を図示しており、このシステムは、本発明に従うディスパージョンシステム１４０を有する。システム１１０は、ターミナル１１２、ビームラインアセンブリ１１４、及びエンドステーション１１６からなる。ターミナル１１２は、高電圧電源１２２によって励起されるイオン源１２０を含み、引き出されたイオンビーム１２４aをビームラインアセンブリ１１４に指向させる。ビームラインアセンブリ１１４は、イオン源１２０からエンドステーション１１６にイオンを輸送するもので、ビームガイド１３２とイオン源１２０の近くのビームライン入口に配置されたディスパージョンシステム１４０を有する質量分析器１２６からなる。
【００２０】
図３Ａ−図３Ｈは、ディスパージョンシステム１４０ａを有するビームラインアセンブリ１１４ａの可能な実施形態を示し、また図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に従うイオン注入システム１１０内にディスパージョンシステム１４０ｂを有する別の例示的なビームラインアセンブリ１１４ｂを示す。さらに、図３Ａ―３Ｃ、図４Ａ及び４Ｂの例に示すように、イオン源１２０は、１つ以上の負にバイアスされた引出電極１２０ｂを用いてプラズマ室１２０ａから引き出される正に荷電したイオンを発生し、これにより、正のイオンは、引き出されたイオンビーム１２４ａに形成される。このイオンビームは、第１作動モードにおいて、ビームライン１１４内のビーム径路を通ってエンドステーション１１６に向かう。
【００２１】
本発明によれば、ディスパージョンシステム１４０は、引き出されたイオンビーム１２４ａを受け入れ、この引き出されたイオンビーム１２４ａを質量分析器１２６に選択的に通過させ、或いは、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを質量分析器１２６に向けて指向させ、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃは、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも不要な質量範囲を有するイオンが少なくなる。ディスパージョンシステム１４０は、引き出されたイオンビーム１２４ａから不要な質量範囲を有する少なくともいつくかのイオンを取り除くことにより、引き出されたイオンビーム１２４ａから分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを選択的に導く一方、ここで、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃと呼称するイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃの形で、所望の質量範囲のいくつかのまたは全てのイオンを質量分析器１２６内に通過させる。分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃは、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも不要な質量範囲を有するイオンが少なくなる。
【００２２】
１つの可能な適用において、ディスパージョンシステム１４０は、第１モードにおいて、より高いエネルギービームを励起することなく、たとえば、数ＫｅＶから約８０〜１００ＫｅＶの砒素ビームが、イオン源１２０から引き出されて、ディスパージョンシステム１４０によって影響されることなく質量分析器に向かう。第２モードでは、数ＫｅＶまたはそれ以下のボロンビーム等の低エネルギービームが、ディスパージョンシステム１４０においてプレ分散され、この分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃ（たとえば、より高いボロンの）が質量分析器１２６に供給される。
【００２３】
初期に引き出されたイオンビームの不要な要素のいくつかをプレ分散させることにより、ディスパージョンシステム１４０と質量分析器１２６との間のビームラインアセンブリ１１４の部分において、ビーム電流を低くする。これにより、この部分の空間電荷作用が相対的に減少する。これは、引き出されたイオン電流を増加させると共に、低エネルギービーム１２４ｂ、１２４ｃをビーム発散させることなく、および／またはディスパージョンシステム１４０と質量分析器１２６との間の入口ドリフト距離に沿うビーム発散を従来のイオン注入機よりも低下させて、安全に輸送する。
【００２４】
ディスパージョンシステム１４０のいずれの形式も、本発明の範囲内で使用することができ、イオンビーム１２４ａを質量分析器１２６へ、あるいは分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを質量分析器１２６に向けて指向する。その結果、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃは、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも不要な質量範囲のイオンが少なくなる。
【００２５】
以下に図示及び記載される例において、ディスパージョンシステム１４０は、分散モードにおいて作動する電磁石を含み、異なる定位にある少なくとも２つの双極子磁界を発生させる。励起されたとき、磁界は、引き出されたイオンビーム１２４ａを偏向して、分析構造体を通して不要な質量範囲のいくつかのまたは全てのイオンを取り除き、そして、その結果、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを最終の質量分析のために主質量分析器１２６に向かわせ、質量分析器１２６からエンドステーション１１６に、ビームラインアセンブリの出口にある最終の分析開口１３４を通って、最終の質量分析されたイオンビーム１２４ｄを生じさせる。
【００２６】
第１作動モードにおいて、ディスパージョンシステム１４０は、消勢され、これにより、引き出されたイオンビーム１２４ａは、ディスパージョンシステム１４０を通って質量分析器１２６にほぼ真直ぐ向かう。この二重モードの作動は、ディスパージョンシステム１４０上で、低エネルギーのイオンビームのより最適化された輸送を容易にして、より高いエネルギービームをサポートする。本発明のディスパージョンシステム１４０は、多くの場合において、ほとんど修正無く現在のイオン注入機に設置できるように設計することができる。
【００２７】
図３Ａ−３Ｈは、図２の例示的なイオン注入システム１１０におけるビームラインアセンブリ１１４ａの１つの実施形態を示す。このビームラインアセンブリ１１４ａは、イオン源１２０から引き出されたイオンビーム１２４ａを受け取るディスパージョンシステム１４０ａと、第１モードにおいて（図３Ａ及び図３Ｃ）、引き出されたイオンビーム１２４ａ、または第２モードにおいてディスパージョンシステム１４０ａから分散されたイオンビーム１２４ｂのいずれかを受け入れ（図３Ｂ）、そして、所望の質量範囲のイオンを有する質量分析さえたビーム１２４ｄをエンドステーション１１６（図２）に向かわせる及び質量分析器１２６ａとからなる。
【００２８】
図３Ａに図示するように、典型的なディスパージョンシステム１４０ａは、３つの電磁石１５１,１５２及び１５３とともに、ビームラインアセンブリ１１４ａの入口にあるイオン源１２０の近くに配置されている、１つ以上のブロック表面と開口１６２を有する分析構造体１６０を含む。磁界を発生させるいずれの装置も本発明の範囲内で用いることができ、電磁石、永久磁石、および／またはそれらの組み合せであってもよい。図３Ａの第１作動モードにおいて、これらの磁石１５１−１５３は、オフ状態（たとえば、消勢）にあり、引き出されたイオンビーム１２４ａは、ディスパージョンシステム１４０ａを通過して何ら修正されずに、第１径路を通って質量分析器１２６ａを通過できる。
【００２９】
図３Ｂ及び図３Ｄ−３Ｈは、ディスパージョンシステム１４０ａの第２作動モードを示し、ここで、磁石１５１−１５３は励磁されて、ディスパージョンシステム１４０ａ内に双極子磁界を作り出す。図３Ｂに示すように、磁石１５１−１５３の磁界は協働して、引き出されたイオンビーム１２４ａを元の第１径路から離れさせ、二重のドッグ−レッグ(dog-leg)径路を通過して分析構造体１６０に向かわせる。分析構造体１６０とその開口１６２は、分析構造体１６０のブロック表面によって不要なイオンがほぼインターセプト、即ち、阻止され、そして、所望の質量範囲のイオンが開口１６２を通過し、分散されたイオンビーム１２４ｂを形作るように配置されている。これらの所望のイオンは、ディスパージョンシステムによって第１径路上に指向される。これにより、分散されたイオンビーム１２４ｂは、主質量分析器１２６ａの入口に供給される。
【００３０】
図３Ａ及び３Ｂにおいて、分析構造体１６０は、ほぼ固定され、その結果、第１作動モード（図３Ａ）において、分析構造体１６０は、イオン源１２０から引き出されたイオンビーム１２４ａを質量分析器１２６への輸送を妨げない。図３Ｃは、１つの可能なディスパージョンシステム１４０ａの実施形態を示し、ここで、分析構造体１６０は、分析構造体１６０が第１径路に沿って引き出されたイオンビームの通路を妨げない第１作動モードでの第１位置と、分析構造体１６０が第１径路に沿って引き出されたイオンビーム１２４ａの通路を少なくとも部分的に妨げる第２作動モードでの第２位置との間を移動可能である。他の実施形態では、本発明の範囲内で可能であり、不要な質量範囲のいくつかのイオンをインターセプトし、また第２モードにおいて、所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを質量分析器内を通過させるように、分析構造体１６０が設けられている。
【００３１】
図３Ｄ−３Ｈを再び参照すると、図３Ｄは、更に、ディスパージョンシステム１４０ａ内での複数の磁石１５１−１５３および分析構造体１６０を図示し、また、図３Ｅ−３Ｈは、図３Ｄに対応する切断ライン３Ｅ―３Ｅ、３Ｆ−３Ｆ、３Ｇ−３Ｇ及び３Ｈ−３Ｈに沿って見たディスパージョンシステム１４０ａ内の、双極子磁界およびそれにより生じる横方向ビームを示している。図３Ｄは、第２モードにおける１つの作動例を示し、ここでは、ボロンＢ１１を用いてウエハをイオン注入し、イオン源１２０は、Ｂ１１と、図３Ａのプラズマ室１２０ａ内のＢＦ3源ガスから引き出されるフッ素Ｆ+（たとえば、ＢＦ1及びＢＦ2）等の不要な質量の１つ以上の構成要素を含む。
【００３２】
引き出されたビーム１２４ａは、第１径路に沿ってイオン源１２０から供給され、そして、第１磁石１５１内の第１磁界に遭遇する。第１磁石は、上側及び下側の磁極１５１ａ及び１５１ｂを含み、そこで、図３Ｅ（たとえば、図３Ｄの上側）下側の磁極（たとえば、Ｎ極）から上側の磁極（たとえば、Ｓ極）に向かう第１の双極子磁界によって、イオンビーム１２４ａ内のイオンに左側へ横方向の力を生じさせる。こうして、引き出されたイオンビーム１２４ａは、第２の双極子磁石１５２に向けて第１方向における第１径路から離れる方向に向かう。図３Ｆ及び図３Ｇは、上側及び下側磁極１５２ａ及び１５２ｂを有する第２磁石１５２内のイオンビーム１２４ａを示し、上側磁極１５２ａから下側磁極１５２ｂに走る磁力線を有する第２の磁界を作り出す。この第２の磁界は、第１方向から離れる第２方向右側に、引き出されたイオンビーム１２４ａを向かわせる。また、第１径路（例えば、図３Ｄにおける分析構造体１６０に向けて戻る）に向けてイオンビーム１２４ａを指向させる。
【００３３】
磁石１５１−１５３の磁界及び分析構造体１６０の位置は、不要な質量範囲の少なくともいくつかのフッ素Ｆ+、ＢＦ1及びＢＦ2イオンが、ブロック表面、即ち、分析構造体１６０の表面に向けられる一方、少なくともいくつかの所望のＢ１１イオンは、分散されたイオンビーム１２４ｂを形成するために、分析構造体１６０の開口を通るように向けられる。図示する例では、磁石１５１から磁石１５３は、対向して形成された巻線を有する単一のサブアセンブリとして構成することができる。第１および第３の双極子磁石１５１及び１５３は、二重のドッグ−レッグ径路内で引き出されたイオンビームを本質的に曲げるために、対向する中央または第２の双極子磁石１５２との間で磁界が形成される。図示された例では、第１及び第後の磁石１５１及び１５３を通る磁力線は、中央磁石１５２を介して戻されるので、戻りヨークを必要としない。
【００３４】
所望のイオンが、分析構造体１６０に設けた開口１６２を通過すると、その結果の分散されたビーム１２４ｂは、図３Ｈに示すように第３磁石に遭遇する。この磁石１５３は、上側及び下側磁極１５３ａ及び１５３ｂを含み、第２磁石１５２の異なる方向の第２磁界を用いて第３磁界を作り出す。第３磁石１５３の磁力線は、下側磁極１５３ｂから上側磁極１５３ａに延びており、図３Ｄ及び３Ｈに示すように、イオンビーム１２４ｂ上に力を作用させ、分散されたイオンビーム１２４ｂを第１径路に沿って進ませる。こうして、磁石１５１−１５３によって形成される磁界は、二重のドッグ−レッグ形状のサブ径路を与え、この径路に沿ってイオンビーム１２４ａが分散されたイオンビーム１２４ｂを作動の第２モードにおいて、質量分析器１２６に輸送するためにいくつかのまたは全ての不要なイオンを取り除く（たとえば、ディスパージョン）。
【００３５】
図３Ｂに示すように、この特殊な実施形態は、第１作動モードにおいて、引き出されたイオンビーム１２４ａのために用いられる同一の径路に沿って、第２の作動モードにおいて、分散されたイオンビーム１２４ｂを質量分析器１２６に導くことを容易にする。これにより、質量分析器１２６ａは、現在のイオン注入機１１０に変更を加えることなく、ディスパージョンシステム１４０ａを設置することができる。しかし、分散されたイオンビーム１２４ｂは、第１モード（図３Ａ）において、引き出されたイオンビーム１２４ａよりも質量分析器の入口からのより短い距離で、第２モード（図３Ｂ）において、主質量分析器１２６ａに現れるので、質量分析器１２６ａと最終の分析開口１３４との間の出口ドリフト距離および／または開口１３４の寸法は、入口ドリフト長さ（たとえば、シフトされた対象物距離）における差に対して補正するために、個別にまたは質量分析器１２６ａのフォーカシング特性の調整と共に調整する必要がある。
【００３６】
この点に関して、イオン源１２０と質量分析器１２６ａとの間の入口ドリフト距離の小さな初期部分内にディスパージョンシステム１４０ａを配置することが望ましい。図３Ａ−３Ｈの例において、ディスパージョンシステム１４０ａにおけるこのサブ径路に沿う湾曲半径は、約５ｃｍであり、過度の質量分析（たとえば、ディスパージョン）を与えて、分散されたイオンビーム１２４ｂの所望イオンによって見られる空間電作用を緩和する。
ディスパージョンシステム１４０ａの質量分析性能は、全体システムの質量分析性能にとって重要ではなく、初期の質量分析のいくつかの測定のためにのみ必要であることに注目してほしい。たとえば、ボロンビーム１２４に対して、ディスパージョンシステム１４０ａは、原子量が約１９であるフッ素の最も近い主構成要素（図３ＤにおけるＦ+）の全部または大部分から、原子量が約１１のＢ１１イオンの全部または大部分を効果的に分離するために、比較的低い質量分析または約２／１の分解能力を有するのに必要である。
【００３７】
そのため、ディスパージョンシステム１４０ａは、第２作動モードにおいて供給される比較的低いエネルギー（一例では、約５００ｅＶ〜約３ＫｅＶ）のイオンビームに関して、かなり強いフォーカシング性能（たとえば、小さい湾曲半径）を有することが望ましい。そこで生じる初期のディスパージョンは、輸送されるビーム電流の量を減少させ、そして、ディスパージョンシステム１４０ａと質量分析器１２６ａとの間の入口ドリフト長さに沿う空間電荷作用の影響を少なくする。
【００３８】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の別の実施形態を示し、ここでは、より小さいディスパージョンシステム１４０ａがビームラインアセンブリ１１４ｂ内に設けられる。この例では、２つの磁石１５１及び１５２のみがディスパージョンシステム１４０ｂに用いられ、引き出されたイオンビームが、１つの開口１６２を有する分析構造体１６０とともに、単一のドッグ−レッグ形状の別の径路を通過するように指向され、第２作動モードにおいて分散されたイオンビーム１２４ｃを作り出す。図４Ａ及び図４Ｂのビームラインアセンブリ１１４ｂは、イオン源から引き出されたイオンビーム１２４ａを受け取るディスパージョンシステム１４０ｂと、ディスパージョンシステム１４０ｂから、第１モード（図４Ａ）において第１径路に沿って引き出されたイオンビーム１２４ａ、または第２モード（図４Ｂ）において第２径路に沿って分散されたイオンビーム１２４ｃのいずれかを受け入れる修正された質量分析器１２６ｂとを有している。
【００３９】
図４Ａの第１作動モードにおいて、ディスパージョンシステムの磁石１５１及び１５２は、オフ状態であり、引き出されたイオンビーム１２４ａは、イオン源１２０から質量分析器１２６ｂの入口に第１径路に沿って伝搬することができる。この質量分析器１２６ｂは、質量分析機能を実行し、ビームラインアセンブリ１１４ｂの出口端にある分析開口１３４を通過して、質量分析されたイオンビーム１２４ｄをエンドステーション（図２）１１６に供給する。第２作動モードにおいて、ディスパージョンシステムの磁石１５１及び１５２は、オン状態であり、第１、第２の異なる向きの双極子磁界（たとえば、上述の図３Ｅ及び３Ｆに示されたと同様に）を形成し、これにより、引き出されたイオンビーム１２４ａは、第１径路から離れて第２のほぼ平行な径路に向けられる。このイオンビーム１２４ａは、第２径路に沿う分析構造体１６０に遭遇し、これにより、所望の質量範囲のイオンは、その開口１６２を通過（たとえば、不要なイオンの全部または大部分が分析構造体１６０によって阻止され）し、その結果、分散されたイオンビーム１２４ｃを生じる。
【００４０】
分析されたイオンビーム１２４ｃは、第２径路に沿って質量分析器の入口に向けられ、そして、図４における引き出されたイオンビーム１２４ａとは異なる位置で、この質量分析器１２６ｂ内に入る。その結果、図４Ａ及び図４Ｂのアプローチが、質量分析器１２６ｂに用いられ、上記図３Ａ−図３Ｈの実施形態よりも広い磁石の入口を有する質量分析器１２６ｂを必要とする。しかし、この構造は、測定距離の補正を可能にし、かつ図３Ａ−図３Ｈの上記実施形態よりもよりコンパクトになる。
【００４１】
多くの異なる実施形態が本発明の範囲内で可能である。この点において、上記実施形態において湾曲する先行のイオンビームは、一般的に、質量分析器１２６の平面内で起こり、これは、本発明にとって必要ではないが、ディスパージョンシステム１４０内の磁界及び第２作動モードにおいて生じるイオンビーム１２４Ｂ、１２４ｃの別のビーム径路は、質量分析平面に関してある角度を有することになる。それゆえ、たとえば、図３Ａ−図３Ｈのディスパージョンシステム１４０ｂは、引き出されたイオンビーム１２４ａを１つ以上の平面内の種々の方向に湾曲させるように変更することができ、この平面は、主質量分析器１２６ａを通過して曲げられるように、イオンビーム１２４の平面に関して必ずしも同一平面上である必要はない。
【００４２】
さらに、典型的なディスパージョンシステム１４０ａ及び１４０ｂが、図３Ａ−図３Ｈ、図４Ａ及び図４Ｂの例において、第１モードで用いられた同一の第１径路に沿って第２作動モードにおいて引き出されたイオンビーム１２４ａを受け入れるが、これは、本発明において、厳格に必要とされるものではない。さらに、線形加速器の構成要素は、本発明の範囲内のイオン注入システム１１０において、主質量分析器１２６に設けることができる。上述された電磁石１５１−１５３は、適当な構造で形成された巻線を有する適当な材料を用いて構成することができ、励磁されるとき、引き出されたイオンビーム１２４ａの選択的なプレ分散のための磁界を作り出す。さらに、適当な磁界発生装置が、引き出されたイオンビームの選択的分散のための磁界を作り出すのに用いることができる。たとえば、永久磁石が、引き出されたイオンビーム１２４ａ上に適当な磁界を生じさせるように、所定位置に配置され、第２作動モードにおいて、イオンビームを分析構造体に向かわせ、さらに、分散されたイオンビーム１２４ｂ、１２４ｃを、主質量分析器１２６に向かわせることもできる。第２作動モードは、引き出されたイオンビーム１２４ａがプレ分散されない第１作動モードとは別の位置に移動することができる。
【００４３】
本発明は、１つ以上の実施形態に関して記載してきたが、添付の特許請求の範囲の精神及び技術的範囲から逸脱しない例示の実例に対して修正例及び変更例を作ることができる。特に上述の構成要素または構成（ブロック、ユニット、エンジン、アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、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」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。
【００４４】
更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施の内のただ一つに対して開示され得てきたようであるが、そのような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。更に、「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」、「備える」またはそれらの変形が詳細な説明か特許請求の範囲のいずれかに使用されている限り、このような用語は、用語の「構成されている」と同様に包含されるものであると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来例の低エネルギーイオン注入システムを示す概略図である。
【図２】本発明の１つ以上の構成に従うディスパージョンシステムを有する例示的な低エネルギーイオン注入システムを示す概略図である。
【図３Ａ】図２のイオン注入システム内のビームラインアセンブリの１つの実例を示し、第１径路に沿って引き出されたイオンビームを質量分析器に選択的に通過させために、ディスパージョンシステム（オフ）時の第１モードにおける磁石を有するディスパージョンシステムを有する上面図である。
【図３Ｂ】第１径路に沿って主質量分析器に向けて指向する分散されたビームを作り出すために、分析構造体を有する二重のドックレッグ径路を通って引き出されたビームを指向させるために、第２モードにおいて、励起されたディスパージョンシステム磁石を有する図３Ａのビームラインアセンブリを示す上面図である。
【図３Ｃ】ディスパージョンシステムが第１及び第２作動モードにおける第１及び第２位置の間で移動できる、図３Ａ及び図３Ｂのビームラインアセンブリの変形例を示す上面図である。
【図３Ｄ】図３Ａ及び図３Ｂのビームラインアセンブリにおいて、ディスパージョンシステム磁石と分析構造体のさらなる構成を示す上面図である。
【図３Ｅ】図３Ａ−図３Ｄのディスパージョンシステムにおいて、励起的な双極子磁界と横方向の分析ビームを示す、図３Ｄの切断ライン３Ｅ−３Ｅに沿って切断した部分側断面図である。
【図３Ｆ】図３Ａ−図３Ｄのディスパージョンシステムにおいて、励起的な双極子磁界と横方向の分析ビームを示す、図３Ｄの切断ライン３Ｆ−３Ｆに沿って切断した部分側断面図である。
【図３Ｈ】図３Ａ−図３Ｄのディスパージョンシステムにおいて、励起的な双極子磁界と横方向の分析ビームを示す、図３Ｄの切断ライン３Ｈ−３Ｈに沿って切断した部分側断面図である。
【図４Ａ】図２のイオン注入システム内のビームラインアセンブリの別の実例を示し、第１径路に沿って引き出されたイオンビームを質量分析器に選択的に通過させために、ディスパージョンシステム（オフ）時の第１モードにおけるディスパージョンシステムを有する上面図である。
【図４Ｂ】第２径路に沿って主質量分析器に向けて指向する分散されたビームを作り出すために、分析構造体を有する単一のドックレッグ径路を通って引き出されたビームを指向させるために、第２モードにおいて、励起されたディスパージョンシステム磁石を有する図４Ａのビームラインアセンブリを示す上面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き出されたイオンビームを生じさせるためのイオン源と、
前記イオンビームを受け入れるために前記イオン源の近くに配置されるディスパージョンシステムと、
入口及び出口を有し、引き出されたイオンビームまたは前記ディスパージョンシステムから分散されたイオンビームのいずれかを前記入口で受け入れて、所望の質量範囲のイオンを前記出口に向かわせる質量分析器とを含み、
前記ディスパージョンシステムは、前記イオン源から前記質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、前記イオン源から質量分析器に向けて前記引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、或いは、第２モードにおいて前記第１径路に沿って、前記分散されたイオンビームを前記質量分析器に向かうように作動可能であることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項３】
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームを前記第１径路から離れた方向に指向させ、さらに、前記第１径路上に所望の質量範囲のイオンを戻して、前記第２モードにおいて、前記分散されたイオンビームを作り出すように作動可能であることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項４】
前記ディスパージョンシステムは、前記第２モードにおいて、前記引き出されたイオンビームからのイオンを前記第１径路から離れた方向に向かうように前記第１径路に沿って第１磁界を形成する第１磁界発生装置と、
第２モードにおいて、前記引き出されたイオンビームを前記第１径路に戻すように指向させる第２磁界を形成する第２磁界発生装置と、
不要な質量範囲の少なくとも幾つかのイオンをインターセプトしかつ所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンが前記第２モードにおいて前記質量分析器を通過するようにする分析構造体と、を含んでいることを特徴とする請求項３記載のイオン注入システム。
【請求項５】
前記分析構造体は、前記第１径路に沿って引き出されたイオンビームの通過を妨害しない第１モードの第１位置と、前記第１径路に沿って引き出されたイオンビームの通過を部分的に妨害する第２モードの第２位置との間を移動可能であり、
不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンをインターセプトし、そして、所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記第２モードにおいて通過させることを特徴とする請求項４記載のイオン注入システム。
【請求項６】
前記ディスパージョンシステムは、所望の質量範囲のイオンが、第２モードにおいて第１径路に沿って前記質量分析器に向けて指向させる第３磁界を形成する第３磁界発生装置を含んでいることを特徴とする請求項４記載のイオン注入システム。
【請求項７】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
前記第２モードにおいて前記ディスパージョンシステム内に複数の磁界を形成するように作動可能で、前記複数の磁界は、不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記引き出されたイオンビームから前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に向かい、かつ前記分散されたイオンビームを形成するために、前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記分析構造体の開口を通過するように指向させる複数の双極子磁石と、を含むことを特徴とする請求項３記載のイオン注入システム。
【請求項８】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
イオン源近くの第１の定位に、前記引き出されたイオンビームのイオンを、前記第２モードにおいて第１方向へ前記第１径路から離れるように指向させる第１双極子磁界を形成する第１磁界発生装置と、
前記第１の定位と異なる第２の定位に、前記分析構造体に向けて前記第１方向から離れる第２の方向にイオンを指向させる第２双極子磁界を形成し、前記第２双極子磁界が、不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に向かい、さらに前記第２双極子磁界が前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分散されたイオンビームを形成するために前記分析構造体の開口を通過するように指向するための第２磁界発生装置と、
前記第２の定位と異なる第３の定位に、前記第１径路に沿って前記質量分析器に向けて分散したイオンビームのイオンを指向させる第３双極子磁界を形成する第３磁界発生装置とを含むことを特徴とする請求項３記載のイオン注入システム。
【請求項９】
前記第１、第２、第３磁界発生装置は、双極子電磁石であることを特徴とする請求項８記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、前記イオン源から引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または、前記第２モードにおいて第２径路に沿って、前記分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向するように作動可能であることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームを前記第１径路から離れるように指向させ、かつ前記第２モードにおいて前記第２径路に沿って、所望の質量範囲のイオンを前記質量分析器に向けて再び指向させるように作動可能であることを特徴とする請求項１０記載のイオン注入システム。
【請求項１２】
前記ディスパージョンシステムは、
前記引き出されたイオンビームからのイオンを前記第２モードにおいて前記第１径路から離れるように指向させる、前記第１径路に沿う第１磁界を形成する第１磁界発生装置と、
前記引き出されたイオンビームからのイオンを前記第２モードにおいて前記第２径路に沿って指向させる第２磁界を形成する第２磁界発生装置と、
前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンをインターセプトし、さらに、前記所望の質量範囲のイオンの少なくともいくつかが、前記第２モードにおいて前記第２径路に沿って前記質量分析磁石内を通過するための分析構造体と、含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
前記第２モードにおいて前記ディスパージョンシステム内に複数の磁界を形成するように作動可能で、前記複数の磁界は、不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記引き出されたイオンビームから前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に向かい、かつ前記分散されたイオンビームを第２径路に沿って形成するために、前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記分析構造体の開口を通過して、前記質量分析器に向かうように指向させる複数の双極子磁石と、を含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
イオン源近くの第１の定位に、前記引き出されたイオンビームのイオンを前記第２モードにおいて第１方向へ前記第１径路から離れるように指向させる第１双極子磁界を形成する第１磁界発生装置と、
前記第１の定位と異なる第２の定位に、前記分析構造体に向けて前記第１方向から離れる第２の方向にイオンを指向させる第２双極子磁界を形成し、前記第２双極子磁界が、イオンを前記分析構造体に向かって第２方向に指向させ、かつ不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを、前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に指向させ、さらに前記第２双極子磁界は、前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分散されたイオンビームを形成するために前記分析構造体の開口を通過するように指向させ、前記第２双極子磁界が、分散されるイオンビームのイオンを前記第２径路に沿って前記質量分析に向けて指向するようにした第２磁界発生装置と、を含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
前記ディスパージョンシステムは、分散されたイオンビームを引き出されたイオンビームから導くことを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
前記ディスパージョンシステムは、分散されたイオンビームを導くために、引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを除去することを特徴とする請求項１５記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
イオン注入システムにおいて、イオンをイオン源からエンドステーションに輸送するためのビームラインアセンブリであって、
イオン源から引き出されたイオンビームを受け入れるディスパージョンシステムと、
引き出されたイオンビームまたは分散されたイオンビームのいずれかを前記ディスパージョンシステムから受け入れ、前記エンドステーションに向けて所望の質量範囲のイオンを指向させる質量分析器と、を含み、
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームをイオン源から質量分析器に選択的に通過させ、または、分散されたイオンビームを前記質量分析器に向かって指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とするビームラインアセンブリ。
【請求項１８】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、引き出されたイオンビームを前記イオン源から質量分析器に向けて選択的に通過させ、または第２モードにおいて第１径路に沿って、前記分散されたイオンビームを質量分析器に向けて指向させるように作動可能であることを特徴とする請求項１７記載のビームラインアセンブリ。
【請求項１９】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、前記引き出されたイオンビームを前記イオン源から前記質量分析器に向けて選択的に通過させ、または第２モードにおいて第２径路に沿って、前記分散されたイオンビームを質量分析器に向けて指向させるように作動可能であることを特徴とする請求項１７記載のビームラインアセンブリ。
【請求項２０】
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームから導くことを特徴とする請求項１７記載のビームラインアセンブリ。
【請求項２１】
前記ディスパージョンシステムは、分散されたイオンビームを導くために、前記引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを取り除くことを特徴とする請求項２０記載のビームラインアセンブリ。
【請求項２２】
イオン注入システムにおいて質量分析されたイオンビームを発生させる方法であって、 所望の質量範囲のイオンと不要な質量範囲のイオンとを有する、引き出されたイオンビ ームを供給し、
前記引き出されたイオンビームを質量分析器内に選択的に通過させ、あるいは前記引き
出されたイオンビームから分散されるイオンビームを導き、さらに、分散されたイオンビームを質量分析器に供給し、前記分散されたイオンビームが前記引き出されたイオンビームより不要な質量範囲のイオンが少なくなるようにし、
質量分析器を用いて、前記分散されたイオンビームまたは前記引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかを取り除き、質量分析されたイオンビームを
発生させる、各工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記分散されたイオンビームを前記引き出されたイオンビームから導く工程は、前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記引き出されたイオンビームから取り除くステップを有することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記引き出されたイオンビームから取り除くステップは、
前記引き出されたイオンビームのイオンを偏向する第１双極子磁界を第１の定位に形成し、
前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを分析構造体のブロック表面に指向させ、さらに前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分散されたイオンビームを形成するために前記分析構造体の開口を通過させて指向させるように、第２の定位にある第２双極子磁界を形成することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記分散されたイオンビームを質量分析器に供給する供給する工程は、前記分散されたイオンビームを前記引き出されたイオンビームの元の径路に沿って、前記質量分析器に向けて指向させる第３双極子磁界を形成することを含んでいる請求項２４記載の方法。
【請求項１】
引き出されたイオンビームを生じさせるためのイオン源と、
前記イオンビームを受け入れるために前記イオン源の近くに配置されるディスパージョンシステムと、
入口及び出口を有し、引き出されたイオンビームまたは前記ディスパージョンシステムから分散されたイオンビームのいずれかを前記入口で受け入れて、所望の質量範囲のイオンを前記出口に向かわせる質量分析器とを含み、
前記ディスパージョンシステムは、前記イオン源から前記質量分析器に引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、前記イオン源から質量分析器に向けて前記引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、或いは、第２モードにおいて前記第１径路に沿って、前記分散されたイオンビームを前記質量分析器に向かうように作動可能であることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項３】
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームを前記第１径路から離れた方向に指向させ、さらに、前記第１径路上に所望の質量範囲のイオンを戻して、前記第２モードにおいて、前記分散されたイオンビームを作り出すように作動可能であることを特徴とする請求項２記載のイオン注入システム。
【請求項４】
前記ディスパージョンシステムは、前記第２モードにおいて、前記引き出されたイオンビームからのイオンを前記第１径路から離れた方向に向かうように前記第１径路に沿って第１磁界を形成する第１磁界発生装置と、
第２モードにおいて、前記引き出されたイオンビームを前記第１径路に戻すように指向させる第２磁界を形成する第２磁界発生装置と、
不要な質量範囲の少なくとも幾つかのイオンをインターセプトしかつ所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンが前記第２モードにおいて前記質量分析器を通過するようにする分析構造体と、を含んでいることを特徴とする請求項３記載のイオン注入システム。
【請求項５】
前記分析構造体は、前記第１径路に沿って引き出されたイオンビームの通過を妨害しない第１モードの第１位置と、前記第１径路に沿って引き出されたイオンビームの通過を部分的に妨害する第２モードの第２位置との間を移動可能であり、
不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンをインターセプトし、そして、所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記第２モードにおいて通過させることを特徴とする請求項４記載のイオン注入システム。
【請求項６】
前記ディスパージョンシステムは、所望の質量範囲のイオンが、第２モードにおいて第１径路に沿って前記質量分析器に向けて指向させる第３磁界を形成する第３磁界発生装置を含んでいることを特徴とする請求項４記載のイオン注入システム。
【請求項７】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
前記第２モードにおいて前記ディスパージョンシステム内に複数の磁界を形成するように作動可能で、前記複数の磁界は、不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記引き出されたイオンビームから前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に向かい、かつ前記分散されたイオンビームを形成するために、前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記分析構造体の開口を通過するように指向させる複数の双極子磁石と、を含むことを特徴とする請求項３記載のイオン注入システム。
【請求項８】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
イオン源近くの第１の定位に、前記引き出されたイオンビームのイオンを、前記第２モードにおいて第１方向へ前記第１径路から離れるように指向させる第１双極子磁界を形成する第１磁界発生装置と、
前記第１の定位と異なる第２の定位に、前記分析構造体に向けて前記第１方向から離れる第２の方向にイオンを指向させる第２双極子磁界を形成し、前記第２双極子磁界が、不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に向かい、さらに前記第２双極子磁界が前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分散されたイオンビームを形成するために前記分析構造体の開口を通過するように指向するための第２磁界発生装置と、
前記第２の定位と異なる第３の定位に、前記第１径路に沿って前記質量分析器に向けて分散したイオンビームのイオンを指向させる第３双極子磁界を形成する第３磁界発生装置とを含むことを特徴とする請求項３記載のイオン注入システム。
【請求項９】
前記第１、第２、第３磁界発生装置は、双極子電磁石であることを特徴とする請求項８記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、前記イオン源から引き出されたイオンビームを選択的に通過させ、または、前記第２モードにおいて第２径路に沿って、前記分散されたイオンビームを前記質量分析器に向けて指向するように作動可能であることを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームを前記第１径路から離れるように指向させ、かつ前記第２モードにおいて前記第２径路に沿って、所望の質量範囲のイオンを前記質量分析器に向けて再び指向させるように作動可能であることを特徴とする請求項１０記載のイオン注入システム。
【請求項１２】
前記ディスパージョンシステムは、
前記引き出されたイオンビームからのイオンを前記第２モードにおいて前記第１径路から離れるように指向させる、前記第１径路に沿う第１磁界を形成する第１磁界発生装置と、
前記引き出されたイオンビームからのイオンを前記第２モードにおいて前記第２径路に沿って指向させる第２磁界を形成する第２磁界発生装置と、
前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンをインターセプトし、さらに、前記所望の質量範囲のイオンの少なくともいくつかが、前記第２モードにおいて前記第２径路に沿って前記質量分析磁石内を通過するための分析構造体と、含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
前記第２モードにおいて前記ディスパージョンシステム内に複数の磁界を形成するように作動可能で、前記複数の磁界は、不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記引き出されたイオンビームから前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に向かい、かつ前記分散されたイオンビームを第２径路に沿って形成するために、前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンが、前記分析構造体の開口を通過して、前記質量分析器に向かうように指向させる複数の双極子磁石と、を含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
前記ディスパージョンシステムは、
少なくとも１つのブロック表面と１つの開口を含む分析構造体と、
イオン源近くの第１の定位に、前記引き出されたイオンビームのイオンを前記第２モードにおいて第１方向へ前記第１径路から離れるように指向させる第１双極子磁界を形成する第１磁界発生装置と、
前記第１の定位と異なる第２の定位に、前記分析構造体に向けて前記第１方向から離れる第２の方向にイオンを指向させる第２双極子磁界を形成し、前記第２双極子磁界が、イオンを前記分析構造体に向かって第２方向に指向させ、かつ不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを、前記分析構造体の少なくとも１つのブロック表面に指向させ、さらに前記第２双極子磁界は、前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分散されたイオンビームを形成するために前記分析構造体の開口を通過するように指向させ、前記第２双極子磁界が、分散されるイオンビームのイオンを前記第２径路に沿って前記質量分析に向けて指向するようにした第２磁界発生装置と、を含むことを特徴とする請求項１１記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
前記ディスパージョンシステムは、分散されたイオンビームを引き出されたイオンビームから導くことを特徴とする請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
前記ディスパージョンシステムは、分散されたイオンビームを導くために、引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを除去することを特徴とする請求項１５記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
イオン注入システムにおいて、イオンをイオン源からエンドステーションに輸送するためのビームラインアセンブリであって、
イオン源から引き出されたイオンビームを受け入れるディスパージョンシステムと、
引き出されたイオンビームまたは分散されたイオンビームのいずれかを前記ディスパージョンシステムから受け入れ、前記エンドステーションに向けて所望の質量範囲のイオンを指向させる質量分析器と、を含み、
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームをイオン源から質量分析器に選択的に通過させ、または、分散されたイオンビームを前記質量分析器に向かって指向させるように作動可能であり、前記分散されたイオンビームは、前記引き出されたイオンビームよりも不要な質量範囲のイオンが少ないことを特徴とするビームラインアセンブリ。
【請求項１８】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、引き出されたイオンビームを前記イオン源から質量分析器に向けて選択的に通過させ、または第２モードにおいて第１径路に沿って、前記分散されたイオンビームを質量分析器に向けて指向させるように作動可能であることを特徴とする請求項１７記載のビームラインアセンブリ。
【請求項１９】
前記ディスパージョンシステムは、第１モードにおいて第１径路に沿って、前記引き出されたイオンビームを前記イオン源から前記質量分析器に向けて選択的に通過させ、または第２モードにおいて第２径路に沿って、前記分散されたイオンビームを質量分析器に向けて指向させるように作動可能であることを特徴とする請求項１７記載のビームラインアセンブリ。
【請求項２０】
前記ディスパージョンシステムは、前記引き出されたイオンビームから導くことを特徴とする請求項１７記載のビームラインアセンブリ。
【請求項２１】
前記ディスパージョンシステムは、分散されたイオンビームを導くために、前記引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを取り除くことを特徴とする請求項２０記載のビームラインアセンブリ。
【請求項２２】
イオン注入システムにおいて質量分析されたイオンビームを発生させる方法であって、 所望の質量範囲のイオンと不要な質量範囲のイオンとを有する、引き出されたイオンビ ームを供給し、
前記引き出されたイオンビームを質量分析器内に選択的に通過させ、あるいは前記引き
出されたイオンビームから分散されるイオンビームを導き、さらに、分散されたイオンビームを質量分析器に供給し、前記分散されたイオンビームが前記引き出されたイオンビームより不要な質量範囲のイオンが少なくなるようにし、
質量分析器を用いて、前記分散されたイオンビームまたは前記引き出されたイオンビームから不要な質量範囲の少なくともいくつかを取り除き、質量分析されたイオンビームを
発生させる、各工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記分散されたイオンビームを前記引き出されたイオンビームから導く工程は、前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記引き出されたイオンビームから取り除くステップを有することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記引き出されたイオンビームから取り除くステップは、
前記引き出されたイオンビームのイオンを偏向する第１双極子磁界を第１の定位に形成し、
前記不要な質量範囲の少なくともいくつかのイオンを分析構造体のブロック表面に指向させ、さらに前記所望の質量範囲の少なくともいくつかのイオンを前記分散されたイオンビームを形成するために前記分析構造体の開口を通過させて指向させるように、第２の定位にある第２双極子磁界を形成することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記分散されたイオンビームを質量分析器に供給する供給する工程は、前記分散されたイオンビームを前記引き出されたイオンビームの元の径路に沿って、前記質量分析器に向けて指向させる第３双極子磁界を形成することを含んでいる請求項２４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【公表番号】特表２００７−５３１９６８（Ｐ２００７−５３１９６８Ａ）
【公表日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０６３５０（Ｐ２００７−５０６３５０）
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１１３２８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９８８９４
【国際公開日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（５００２６６６３４）アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド (101)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１１３２８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９８８９４
【国際公開日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（５００２６６６３４）アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド (101)
【Ｆターム（参考）】
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