リボンビームの均一性向上のための方法
【課題】リボンビームの角度均一性およびドーズ量均一性を向上させる方法を提供する。
【解決手段】リボンビームの均一性向上装置は第一の補正器―バーアセンブリ３０２と、その下流に距離Ｄだけ離れた位置に配置された第二の補正器―バーアセンブリ３０４とから構成される。各補正器は磁心部とその周りに配された複数のコイルを含み、コイルは個々に励起される。リボンビーム３０の各ビームレット３１〜３７は第一の補正器で個々に偏向される。例えば、ビームレット３２は小さな角度θで偏向される。各ビームレットは第二の補正器の位置で空間的に再配置され、ドーズ量均一性を向上できる。さらに、各ビームレットは第二の補正器で偏向されて平行にされる。すなわち角度均一性を向上できる。
【解決手段】リボンビームの均一性向上装置は第一の補正器―バーアセンブリ３０２と、その下流に距離Ｄだけ離れた位置に配置された第二の補正器―バーアセンブリ３０４とから構成される。各補正器は磁心部とその周りに配された複数のコイルを含み、コイルは個々に励起される。リボンビーム３０の各ビームレット３１〜３７は第一の補正器で個々に偏向される。例えば、ビームレット３２は小さな角度θで偏向される。各ビームレットは第二の補正器の位置で空間的に再配置され、ドーズ量均一性を向上できる。さらに、各ビームレットは第二の補正器で偏向されて平行にされる。すなわち角度均一性を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００６年１月２０日に出願した米国仮特許出願番号第６０／７６０，８３７号の優先権を主張する。この全体を本願に参照として組み込む。
【０００２】
また本願は、現在、米国特許６，９３３，５０７である、２００３年７月１５日に出願した米国特許出願番号１０／６１９，７０２に関する。この全体を本願に参照として組み込む。
【技術分野】
【０００３】
本発明は概して、イオン注入に関する。より具体的には、リボンビームの均一性向上技術に関する。
【背景技術】
【０００４】
イオン注入装置は、材料の導電性を選択的に変更することを目的として、半導体製造において広く利用されている。典型的なイオン注入装置においては、イオン源が生成するイオンは、一以上の分析マグネットと複数の電極とを含む一連のビームライン部材に方向付けられる。分析マグネットは望ましいイオン種を選択し、汚染種および誤ったエネルギーを持つイオンをフィルターにかけ、更には対象ウェハのイオンビームの品質を調節する。適切に成形された電極を利用することでイオンビームのエネルギーおよび形状を修正しうる。
【０００５】
製造中、半導体ウェハは典型的にイオンビームで走査される。本明細書において、イオンビームの「走査」とは、イオンビームをウェハあるいは基板表面に対して相対運動させることである。
【０００６】
イオンビームは典型的に、略円状あるいは楕円状の断面を持つ「スポットビーム」あるいは、矩形状の断面を持つ「リボンビーム」である。本開示においては、「リボンビーム」は、静的リボンビームあるいは走査リボンビームのいずれであってもよい。後者のタイプのリボンビームは、スポットビームを高周波で往復的に走査することで形成されうる。
【０００７】
スポットビームの場合、ウェハの走査は、二つの端点間でスポットビームを往復的に掃引してビーム経路を形成し、同時にウェハを、ビーム経路を横断するように動かすことで達成されうる。あるいは、スポットビームは静的に保持されてもよく、ウェハがスポットビームに対して二次元（２Ｄ）的に動かされてもよい。リボンビームの場合、ウェハの走査は、リボンビームを静的に保持して、同時にウェハを、リボンビームを横断するように動かすことで達成されうる。リボンビームがウェハより幅広の場合、ウェハの一次元（１Ｄ）的な動きにより、リボンビームは全ウェハ表面をカバーすることができる。ウェハの一次元的な走査をより簡単にすると、リボンビームは単一ウェハイオン注入製造において望ましい選択肢となる。
【０００８】
しかし、スポットビーム同様、リボンビームも不均一性という問題を本質的に被りうる。リボンビームは典型的に、各ビームレットが概念的に一つのスポットビームとみなされうる複数のビームレットをもつ。リボンビームの複数のビームレットは大体同じ方向に向かうが、いずれの二つのビームレットをとってみても完全に同じ方向を目指さなくてよい。更に、各ビームレットは固有の角拡散を持ちうる。この結果、リボンビームを利用するイオン注入中、対象ウェハ上の異なる位置において、イオン入射角度が異なりうる。更に、リボンビーム内でビームレット間の間隔は均等ではない場合がある。ビームレットの分布密度が高いリボンビームの一部では、ビームレットの分布密度が低いリボンビームの他の部分よりも高いイオンドーズ量注入がなされうる。従って、リボンビームは角度均一性および／またはドーズ量均一性を欠きうる。
【０００９】
リボンビームの角度均一性またはドーズ量均一性を向上させる試みはこれまでもあったが、イオン注入製造に適したドーズ量要件および角度均一性要件の両方を満たすリボンビームを提供する効率的解決法は未だ見つかっていない。例えば、典型的に、リボンビームは、ウェハ平面において、１％未満のばらつきのドーズ量均一性を、０．５度未満のばらつきの角度均一性とともに達成することを要求される。両方の均一性を達成することは難しいので、このように厳しい均一性要件を満たすことは難しい。
【００１０】
上述に鑑みて、上述の不備および欠陥を克服するリボンビームの均一性向上技術の提供が望ましい。
【発明の開示】
【００１１】
リボンビームの均一性向上技術が提供される。一実施形態においては、技術は、複数のビームレットを有するリボンビームの均一性向上装置であって、第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリと、第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリと、を含み、前記第一の複数のコイルの各々を個々に励起して前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させ、前記第二の複数のコイルの各々を個々に励起して前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出する装置、により達成されうる。
【００１２】
本実施形態の他の側面においては、前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて均一なイオンドーズ量が生成されてよい。あるいは、前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて角度均一性が達成されうる。
【００１３】
本実施形態のまた別の側面においては、前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて不均一なイオンドーズ量が生成されてよい。前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて、空間的に変化する角度分布が生成されうる。
【００１４】
本実施形態の更なる側面においては、前記第一の補正器―バーアセンブリおよび前記第二の補正器―バーアセンブリの各々が起こす偏向は直線状であってよい。
【００１５】
本実施形態のまた更なる側面においては、装置は、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの前記個々の励起を制御するコントローラを更に含んでよい。装置は、前記リボンビームを計測する一以上の計測機器を更に含みうる。
【００１６】
本実施形態のまた更なる側面においては、コントローラは、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの一以上を別々に駆動し、前記リボンビーム内の対応する変化を総計することで、前記第一の補正器―バーアセンブリと前記第二の補正器―バーアセンブリとを較正しうる。
【００１７】
本実施形態のまた更なる側面においては、コントローラは、少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、前記複数のビームレットの少なくとも一つに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせうる。
【００１８】
別の実施形態においては、技術は、リボンビームの均一性向上方法であって、第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、前記リボンビームを前記第一の補正器―バーアセンブリに通す工程と、前記第一の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させる工程と、前記第二の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出する工程とを含む方法、により達成されうる。
【００１９】
本実施形態の別の側面においては、少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、少なくとも一つのビームレットに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせる工程を更に含みうる。
【００２０】
本実施形態の更なる側面においては、第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの少なくとも一つの電流周波数を調節することで局所的ビームレット角度分布を制御しうる。
【００２１】
本実施形態の別の側面においては、方法は、一以上のコイルに複数の駆動を起こす工程と、各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの設定を選択する工程と、を更に含みうる。
【００２２】
また別の実施形態においては、技術は、少なくとも一つの搬送波に具象化され、少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに上述の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを送信する、少なくとも一つの信号により達成されうる。
【００２３】
本実施形態の他の側面においては、技術は、少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに上述の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを記憶する、少なくとも一つのプロセッサ読み取り可能な担体により達成されうる。
【００２４】
また更なる実施形態においては、技術は、リボンビームの均一性向上方法であって、リボンビームの経路付近に一以上の調節要素を供給する工程と、前記一以上の調節要素に複数の駆動を起こす工程と、各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記一以上の調節要素の設定を選択する工程と、を含む方法により達成されうる。
【００２５】
本実施形態の他の側面においては、一以上の調節要素の前記設定が選択されることで、望ましいイオンドーズ量分布あるいは望ましい角度分布が生成されうる。
【００２６】
本実施形態の更なる側面においては、望ましいイオンドーズ量分布あるいは前記望ましい角度分布は、均一分布パターン、不均一分布パターン、および設定可能な分布パターンからなる群から選択されうる。
【００２７】
本実施形態の別の側面においては、一以上の調節要素は、補正器―バーアセンブリ、多極子、双極子、コイル、および磁性ロッドからなる群から選択されうる。
【００２８】
本開示をより詳細に、例示的な実施形態を参照しながら説明する。例示的な実施形態の例は、添付図面に例示する。以下の本開示は例示的実施形態を参照しながら記載されるが、本開示はそれに限定されるべきではない。本教示を理解する当業者であれば、本開示の範囲内で、および本開示がことさら有用である、更なる実装例、変形例、実施形態、および他の利用分野を想到するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本開示の完全な理解を促すことを目的として、添付図面について説明する。添付図面中、同様の部材には同様の参照番号を付す。添付図面は本開示を制限するとして理解されるべきではなく、添付図面は単に例示目的を意図している。
【００３０】
【図１】先行技術の実施形態による補正器―バーアセンブリの一例を示す。
【００３１】
【図２】先行技術の実施形態による補正器―バーアセンブリの別の一例を示す。
【００３２】
【図３】本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上装置の一例を示す。
【００３３】
【図４】本開示の実施形態による磁界形成方法の一例を示す。
【００３４】
【図５】本開示の実施形態による磁界形成方法の別の一例を示す。
【００３５】
【図６】本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上構成の一例を示す。
【００３６】
【図７】本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
関連する米国特許出願番号１０／６１９，７０２は、「注入装置イオンビームの特徴制御」というタイトルであり、リボンビームにわたり能動補正を行う補正器―バー技術を開示している。能動補正は、リボンビームを補正器―バーアセンブリに通すことで達成される。
【００３８】
補正器―バーアセンブリ１００の一例を図１に示す。補正器―バーアセンブリ１００は、リボンビーム１０を通すために孔が開いた矩形の鋼鉄製窓枠１０２を含む。窓枠１０２は、複数の水平方向磁心部１０４および複数の垂直方向磁心部１０６を有しうる。窓枠１０２は望ましい偏向磁界を生成するのに必要な磁気支持構造を提供する。複数のコイル１０８が複数の水平方向磁心部１０４に巻かれうる。各コイル１０８が個々におよび／または独立して電流により励起され、これにより高位の多極部材が専用巻き線なしに生成される。各コイル１０８の個々の励起、あるいは各多極子は、リボンビーム１０内の一以上のビームレットを偏向させうる。つまり、イオン密度、およびリボンビーム１０の形状の局所的ばらつきは、磁界を局所的に修正することで修正できる。これら補正は、コンピュータ制御の元に行われてよく、水平方向磁心部１０４内の渦電流の崩壊速度によってのみ制限されるタイムスケール上で行われてよい。
【００３９】
垂直方向磁心部１０６には、複数のコイル１１０が更に巻かれることで、多極部材が生成される際の磁気短絡が除去されてよい。コイル１１０は更に個々に励起されることで、水平方向磁心部１０４間にＹ方向の純粋な双極子場を生成しうる。コイル１１０がスイッチオフされると、水平方向磁心部１０４に沿ったＸ方向の双極子場が生成されうる。Ｘ方向およびＹ方向の双極子場は、更にリボンビーム１０あるいはその中の一または複数のビームレットを操作するのに用いられうる。
【００４０】
図２は補正器―バーアセンブリ２００の別の一例を示す。図１に示した補正器―バーアセンブリ１００と比べると、補正器―バーアセンブリ２００は水平方向磁心部１０６あるいはコイル１１０を持たない。この差異を別にすると、補正器―バーアセンブリ２００は補正器―バーアセンブリ１００と実質的に同じ原理の元に動作する。
【００４１】
本開示の実施形態は、上述の補正器―バー技術に基いており、リボンビームのドーズ量均一性および角度均一性の両方を向上させる。個々のビームレットを微調整する機能を持つことで、少なくとも二つの補正器―バーアセンブリを用いて、リボンビーム内のビームレット密度およびビームレット角度に独立した制御および／または組み合わせられた制御が発揮されうる。
【００４２】
図３には、本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上装置３００の一例が示される。装置３００は、実質的に互いに平行に配置され、距離Ｄ隔てられた第一の補正器―バーアセンブリ３０２および第二の補正器―バーアセンブリ３０４を有しうる。各補正器―バーアセンブリ（３０２あるいは３０４）は、それぞれ図１および２に示す補正器―バーアセンブリ１００および２００の例と同じあるいは類似した構造を持ちうる。あるいは、各補正器―バーアセンブリ（３０２あるいは３０４）は、関連米国特許出願番号１０／６１９，７０２に記載の補正器―バーアセンブリ（あるいはその変形例）の例と同じあるいは類似していてもよい。
【００４３】
明示目的から、装置３００の上面図を図３に示す。図３において、リボンビーム３０は第一の補正器―バーアセンブリ３０２および第二の補正器―バーアセンブリ３０４を順次通過する。リボンビーム３０は複数のビームレット（例えば３１〜３７）を有しうる。第一の補正器―バーアセンブリ３０２に入ると、複数のビームレットは入射角度およびイオンドーズ量の両面において均一性を欠きうる。例えば、ビームレット３４は、ｚ方向については入射角度が小さく、比較するとビームレット３１および３３は入射角度がずっと大きい。更に、ビームレット３１と３２との間隔は、ビームレット３２と３３との間隔よりもずっと大きい。
【００４４】
本開示の実施形態によると、「二段階」補正は、リボンビーム３０のドーズ量均一性および角度均一性を向上させうる。第一の補正器―バーアセンブリ３０２は主にドーズ量均一性の向上を担いうる。つまり、第一の補正器―バーアセンブリ３０２の複数のコイルは、個々に励起され磁界に局所的ばらつきを生じることで、個々のビームレットを偏向させてよい。個々のビームレットの偏向は、ビームレットが第二の補正器―バーアセンブリ３０４に到達するまでに進まねばならない距離Ｄとの組み合わせで、ビームレットをＸ方向に空間的に再配置しうる。例えば、ビームレット３２は、ビームレット３１から遠く離れて配置されているが、第一の補正器―バーアセンブリ３０２により−Ｘ方向へ小さな角度θで偏向されうる。ビームレット３２がＺ方向に距離Ｄ進み第二の補正器―バーアセンブリ３０４に到達すると、今度は−Ｘ方向に横方向に進んでビームレット３１と接近する。この間ビームレット３１自身は偏向されてもされなくてもよい。したがって、第一の補正器―バーアセンブリ３０２のコイルを適切に設定することにより、リボンビーム３０内のビームレットは、第二の補正器―バーアセンブリ３０４に到達するまでに空間的に再配置されうる。第一の補正器―バーアセンブリ３０２を「ドーズ量均一化補正器」と称してもよい。
【００４５】
第二の補正器―バーアセンブリ３０４は主に角度均一性向上を担いうる。第二の補正器―バーアセンブリ３０４の各コイルは個々に励起されることで、リボンビーム３０内の個々のビームレットについて望ましい偏向を起こしうる。この結果、ビームレットは第二の補正器―バーアセンブリ３０４から望ましい角度で（例えば、実質的に同じ角度で）放出されうる。図３に示すように、第二の補正器―バーアセンブリ３０４から放出されるリボンビーム３０は、入射角度およびイオンドーズ量の両面において実質的に均一でありうる。第二の補正器―バーアセンブリ３０４を「角度均一化補正器」と称してもよい。
【００４６】
幾らかの実施形態によると、一方の補正器―バーアセンブリにより行われる補正は、他方の補正器―バーアセンブリが起こす補正に対して直交方向に行われて、二つの補正器―バーアセンブリの変更同士が影響しあわないことが望ましい。よって例えば、ビームレットの軌道は、ウェハ平面から第二の補正器―バーアセンブリ３０４のビームレット座標へとバックトラックすると有用である。当業者には公知のイオンあるいはイオンビームをトレースする方法がある。
【００４７】
上述の「二段階」補正法には、リボンビームを操作する幾らものオプションがある。例えば、リボンビーム３０のドーズ量均一性および角度均一性の独立制御は、装置３００内の一以上のパラメータ（例えば距離Ｄおよび補正器―バーアセンブリのいずれかあるいは両方のコイル設定）を変えることで可能となりうる。「二段階」構成は、三以上の補正器―バーアセンブリを利用してリボンビーム３０を順次操作する「多段階」構成に拡張されうる。幾らかの実装オプションを図４〜７を参照しながら以下に記載する。
【００４８】
図４は、本開示の実施形態による磁界形成方法の一例を示す。一対の磁心部（例えば鋼鉄製バー）４０２を準備してよい。一対のコイル４０６を、一コイル４０６が一磁心部４０２に巻きつくよう、対称的に磁心部４０２に巻きつける。一対のコイル４０６は、一方が右巻きで、他方が左巻きというように、反対の巻き方をしてもよい。オプションとして終端バー４０４で一対の磁心部４０２を接続してもよい。コイル４０６を同じ大きさの電流で励起することで、静磁気ポテンシャルプロファイル４４が起こる。図示するように、垂直線４１および４２の間の領域においては、磁心部４０２間の磁界が直線状に増加しうる。領域の右側には均一な磁界が生成されうる。領域の左側には磁界は形成されない。リボンビーム４０は磁心部４０２の間を通るので、ローレンツ力が垂直線４２の右側のイオンあるいはビームレットを均一に偏向させうる。垂直線４１と４２の間の領域のイオンあるいはビームレットは静磁気ポンテンシャルの勾配により発散する。垂直線４２の左側では、リボンビーム４０のイオンあるいはビームレットには偏向は起きない。
【００４９】
図５は、本開示の実施形態による磁界形成方法の別の一例を示す。図４に示したのと同じ構造に基づき、一対のコイル４０８が更に追加され、これらが励起されることで静磁気ポテンシャルの負の勾配部分が生じる。個々に駆動されるコイル４０６および４０８は、合わさって、静磁気ポテンシャルプロファイル４４（図４参照）およびコイル４０８が引き起こす新たな静磁気ポテンシャルプロファイル（不図示）の直線的組み合わせでありえる静磁気ポテンシャルプロファイル５２を生じうる。静磁気ポテンシャルプロファイル５２は、二領域（垂直線４１と４２との間および垂直線４５と４６との間）の磁界がリボンビーム４０のビームレットの不均一のあるいは発散（divergent）偏向を生じうることを示す。他の二領域（垂直線４２と４５との間および垂直線４６の右側）の磁界は、リボンビーム４０のビームレットの均一な偏向を生じうる。
【００５０】
図４および５に示す二つの例からは、補正器―バーアセンブリに一連の場の勾配変化が生じることで、リボンビーム内のビームレットあるいはイオンが選択的に偏向されうることが理解される。勾配変化は、隣接するコイルを接続する磁心部により互いに平滑に接続されうる。更に、個々のコイルあるいは一対のコイルからの効果は総計されうる。
【００５１】
図６は、本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上構成の一例を示す。イオン注入装置においては、第一の補正器―バーアセンブリ６０２（ドーズ量均一化補正器）が７０度コリメータ６０６の入口あるいは入口付近に位置してよく、第二の補正器―バーアセンブリ６０４（角度均一化補正器）が７０度コリメータ６０６の出口あるいは出口付近に位置してよい。大量選択スリット６０１から放出されるイオンビーム６０は、まず第一の補正器―バーアセンブリ６０２を通ることで例えば横方向（Ｘ方向）の偏向を生じえ、これによりビーム幅拡張および／またはドーズ量均一性補正がなされうる。イオンビーム６０が７０度コリメータ６０６を通過すると、イオンビーム６０内の角度誤差が第二の補正器―バーアセンブリ６０４により補正されることで角度均一性が向上しうる。その後、ドーズ量均一性および角度均一性が向上したイオンビーム６０が、対象ウェハ６０８に方向付けられる。これら補正器―バーアセンブリ（６０２および６０４）は互いに平行ではないが、依然上述の「二段階」補正を促す。
【００５２】
本開示の実施形態によると、ディザリングモーション（dithering motion）がリボンビームに生じることで、該リボンビームの小規模の不均一性が更に平滑化される。例えば、二段階補正構成においては、高周波電流成分を第二の補正器―バーアセンブリ（角度均一化補正器）の個々のコイルの励起電流に重畳しうる。高周波電流成分は、全リボンビーム（あるいはその部分）を対象ウェハにわたり往復運動させる。対象ウェハがこのような逆転運動を十分経ると、対象ウェハ上の局所的あるいは小規模ドーズ量および／または角度ばらつきは平均化されうる。角度均一化補正器の各個々のコイルのインダクタンスは低いので、適度な高周波が容易に達成されうる。ディザリングモーションはコンピュータ制御され得、高周波電流成分は、ビーム均一性を向上させる別のプロセスノブ（process knob）となりえる。
【００５３】
図７は、本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上方法の一例を示すフローチャートである。
【００５４】
ステップ７０２において、イオンビームが生成されて、イオン注入装置に配置される。イオンビームはリボンビームであってよく、それぞれが個々の偏向コイル（つまり多極子）を持つ二段階補正器―バーアセンブリを通過しうる。
【００５５】
ステップ７０４において、多極子を駆動して、駆動に呼応したイオンビームの角度および／またはドーズ量の変化を計測および記録しうる。例えば、小規模の駆動が偏向コイルの励起電流内に起こり得、励起電流は対応する小さな変化（角度あるいはドーズ量のばらつき）をイオンビームに起こしてよい。異なる偏向コイルに対して一つずつ、あるいはまとめて、同じまたは異なる大きさの駆動を繰り返してもよい。この結果、個々のコイル（多極子）がイオンビームにもたらす効果を反映したデータを累積しうる。本開示の実施形態によると、駆動の効果は統計データベースから調べうる、あるいは物理モデルに基づき理論シミュレーションから計算しうる。
【００５６】
ステップ７０６において、個々のコイルの効果を総計することで計算モデルを構築しうる。個々のコイルの効果に関するデータは補間あるいは外挿されうる。
【００５７】
ステップ７０８において、潜在的な多極設定を求めるべく、計算モデルに基づき一以上のメリット関数を計算しうる。メリット関数はイオンビーム角度および／またはドーズ量分布に対する潜在的な多極設定の効果を定量化するのに役立ちうる。幾らかの実施形態によると、以下の一以上の例示的メリット関数を利用しうる。ある例示的メリット関数は以下のように定義される。
ＭｅｒｉｔＦｕｎｃｔｉｏｎ１＝ｘ×ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄ＋（１−ｗ）×ＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａ
ここで、ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄはイオンビーム中のビーム角度範囲を示し、ＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａはビーム電流（あるいはドーズ量）分布の標準偏差を示し、ｗは角度均一性およびドーズ量均一性の相対的重みを定義する。別のメリット関数は以下のように定義される。
【数１】
ここで、ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄおよびＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａというパラメータは、ドーズ量均一性に対する角度均一性の相対的重要性がレシピ設定可能でありえる望ましいパラメータにスケールされるよう、各対象値に対して正規化される。三つ目のメリット関数は以下のように定義される。
【数２】
ここで、ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄおよびＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａというパラメータは、ドーズ量均一性に対する角度均一性の相対的重要性が繰り返しによりスケールされるよう、基ビームプロファイルの各対象値に対して正規化される。
【００５８】
ステップ７１０において、ステップ７０８で算出された一以上のメリット関数に基づき、望ましい多極設定が選択されうる。
【００５９】
図７との関連で上述した方法は、補正器―バー技術の利用に限られず、イオンビームの個々の駆動の総計がビーム調整要素の望ましい設定を選択するのに役立つ計算モデルを構築する任意のビーム調整要素とともに実施できることは注意されたい。
【００６０】
また、上述の本開示によるリボンビームの均一性向上技術は、典型的に入力データを処理して出力データを生成することに幾ばくか関係することに注意されたい。この入力データ処理および出力データ生成は、ハードウェアあるいはソフトウェアで実施される。例えば、特定の電子部品をイオン注入装置あるいは上述の本開示によるリボンビーム均一性制御に関する機能を実施する類似回路あるいは関連回路において利用しうる。あるいは、記憶された命令により動作する一以上のプロセッサは、上述の本開示によるリボンビーム均一性制御に関する機能を実施してよい。この場合、このような命令が一以上のプロセッサ読み取り可能な担体（例えば磁気ディスク）に記憶されうること、あるいは一以上の信号を介して一以上のプロセッサに送信されうることは本開示の範囲内である。
【００６１】
本開示の範囲はここに記載した特定の実施形態に限定されない。本開示の様々な実施形態および変形例が、ここに開示したものとともに、上述の明細書および添付図面から問う業者にとっては明らかであろう。故に、このような他の実施形態および変形例も本開示の範囲に含まれることが意図される。更には、本開示は特定の目的を意図した特定の実施形態の特定の実装例の文脈で記載されたが、当業者であればその有用性はそれに限定されず、本開示が任意の数の環境下で任意の数の目的のために実施できることが明らかであろう。故に、以下の請求項はここに記載される本開示の全幅および精神に鑑みた解釈をされるべきである。
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００６年１月２０日に出願した米国仮特許出願番号第６０／７６０，８３７号の優先権を主張する。この全体を本願に参照として組み込む。
【０００２】
また本願は、現在、米国特許６，９３３，５０７である、２００３年７月１５日に出願した米国特許出願番号１０／６１９，７０２に関する。この全体を本願に参照として組み込む。
【技術分野】
【０００３】
本発明は概して、イオン注入に関する。より具体的には、リボンビームの均一性向上技術に関する。
【背景技術】
【０００４】
イオン注入装置は、材料の導電性を選択的に変更することを目的として、半導体製造において広く利用されている。典型的なイオン注入装置においては、イオン源が生成するイオンは、一以上の分析マグネットと複数の電極とを含む一連のビームライン部材に方向付けられる。分析マグネットは望ましいイオン種を選択し、汚染種および誤ったエネルギーを持つイオンをフィルターにかけ、更には対象ウェハのイオンビームの品質を調節する。適切に成形された電極を利用することでイオンビームのエネルギーおよび形状を修正しうる。
【０００５】
製造中、半導体ウェハは典型的にイオンビームで走査される。本明細書において、イオンビームの「走査」とは、イオンビームをウェハあるいは基板表面に対して相対運動させることである。
【０００６】
イオンビームは典型的に、略円状あるいは楕円状の断面を持つ「スポットビーム」あるいは、矩形状の断面を持つ「リボンビーム」である。本開示においては、「リボンビーム」は、静的リボンビームあるいは走査リボンビームのいずれであってもよい。後者のタイプのリボンビームは、スポットビームを高周波で往復的に走査することで形成されうる。
【０００７】
スポットビームの場合、ウェハの走査は、二つの端点間でスポットビームを往復的に掃引してビーム経路を形成し、同時にウェハを、ビーム経路を横断するように動かすことで達成されうる。あるいは、スポットビームは静的に保持されてもよく、ウェハがスポットビームに対して二次元（２Ｄ）的に動かされてもよい。リボンビームの場合、ウェハの走査は、リボンビームを静的に保持して、同時にウェハを、リボンビームを横断するように動かすことで達成されうる。リボンビームがウェハより幅広の場合、ウェハの一次元（１Ｄ）的な動きにより、リボンビームは全ウェハ表面をカバーすることができる。ウェハの一次元的な走査をより簡単にすると、リボンビームは単一ウェハイオン注入製造において望ましい選択肢となる。
【０００８】
しかし、スポットビーム同様、リボンビームも不均一性という問題を本質的に被りうる。リボンビームは典型的に、各ビームレットが概念的に一つのスポットビームとみなされうる複数のビームレットをもつ。リボンビームの複数のビームレットは大体同じ方向に向かうが、いずれの二つのビームレットをとってみても完全に同じ方向を目指さなくてよい。更に、各ビームレットは固有の角拡散を持ちうる。この結果、リボンビームを利用するイオン注入中、対象ウェハ上の異なる位置において、イオン入射角度が異なりうる。更に、リボンビーム内でビームレット間の間隔は均等ではない場合がある。ビームレットの分布密度が高いリボンビームの一部では、ビームレットの分布密度が低いリボンビームの他の部分よりも高いイオンドーズ量注入がなされうる。従って、リボンビームは角度均一性および／またはドーズ量均一性を欠きうる。
【０００９】
リボンビームの角度均一性またはドーズ量均一性を向上させる試みはこれまでもあったが、イオン注入製造に適したドーズ量要件および角度均一性要件の両方を満たすリボンビームを提供する効率的解決法は未だ見つかっていない。例えば、典型的に、リボンビームは、ウェハ平面において、１％未満のばらつきのドーズ量均一性を、０．５度未満のばらつきの角度均一性とともに達成することを要求される。両方の均一性を達成することは難しいので、このように厳しい均一性要件を満たすことは難しい。
【００１０】
上述に鑑みて、上述の不備および欠陥を克服するリボンビームの均一性向上技術の提供が望ましい。
【発明の開示】
【００１１】
リボンビームの均一性向上技術が提供される。一実施形態においては、技術は、複数のビームレットを有するリボンビームの均一性向上装置であって、第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリと、第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリと、を含み、前記第一の複数のコイルの各々を個々に励起して前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させ、前記第二の複数のコイルの各々を個々に励起して前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出する装置、により達成されうる。
【００１２】
本実施形態の他の側面においては、前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて均一なイオンドーズ量が生成されてよい。あるいは、前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて角度均一性が達成されうる。
【００１３】
本実施形態のまた別の側面においては、前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて不均一なイオンドーズ量が生成されてよい。前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて、空間的に変化する角度分布が生成されうる。
【００１４】
本実施形態の更なる側面においては、前記第一の補正器―バーアセンブリおよび前記第二の補正器―バーアセンブリの各々が起こす偏向は直線状であってよい。
【００１５】
本実施形態のまた更なる側面においては、装置は、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの前記個々の励起を制御するコントローラを更に含んでよい。装置は、前記リボンビームを計測する一以上の計測機器を更に含みうる。
【００１６】
本実施形態のまた更なる側面においては、コントローラは、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの一以上を別々に駆動し、前記リボンビーム内の対応する変化を総計することで、前記第一の補正器―バーアセンブリと前記第二の補正器―バーアセンブリとを較正しうる。
【００１７】
本実施形態のまた更なる側面においては、コントローラは、少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、前記複数のビームレットの少なくとも一つに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせうる。
【００１８】
別の実施形態においては、技術は、リボンビームの均一性向上方法であって、第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、前記リボンビームを前記第一の補正器―バーアセンブリに通す工程と、前記第一の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させる工程と、前記第二の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出する工程とを含む方法、により達成されうる。
【００１９】
本実施形態の別の側面においては、少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、少なくとも一つのビームレットに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせる工程を更に含みうる。
【００２０】
本実施形態の更なる側面においては、第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの少なくとも一つの電流周波数を調節することで局所的ビームレット角度分布を制御しうる。
【００２１】
本実施形態の別の側面においては、方法は、一以上のコイルに複数の駆動を起こす工程と、各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの設定を選択する工程と、を更に含みうる。
【００２２】
また別の実施形態においては、技術は、少なくとも一つの搬送波に具象化され、少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに上述の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを送信する、少なくとも一つの信号により達成されうる。
【００２３】
本実施形態の他の側面においては、技術は、少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに上述の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを記憶する、少なくとも一つのプロセッサ読み取り可能な担体により達成されうる。
【００２４】
また更なる実施形態においては、技術は、リボンビームの均一性向上方法であって、リボンビームの経路付近に一以上の調節要素を供給する工程と、前記一以上の調節要素に複数の駆動を起こす工程と、各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記一以上の調節要素の設定を選択する工程と、を含む方法により達成されうる。
【００２５】
本実施形態の他の側面においては、一以上の調節要素の前記設定が選択されることで、望ましいイオンドーズ量分布あるいは望ましい角度分布が生成されうる。
【００２６】
本実施形態の更なる側面においては、望ましいイオンドーズ量分布あるいは前記望ましい角度分布は、均一分布パターン、不均一分布パターン、および設定可能な分布パターンからなる群から選択されうる。
【００２７】
本実施形態の別の側面においては、一以上の調節要素は、補正器―バーアセンブリ、多極子、双極子、コイル、および磁性ロッドからなる群から選択されうる。
【００２８】
本開示をより詳細に、例示的な実施形態を参照しながら説明する。例示的な実施形態の例は、添付図面に例示する。以下の本開示は例示的実施形態を参照しながら記載されるが、本開示はそれに限定されるべきではない。本教示を理解する当業者であれば、本開示の範囲内で、および本開示がことさら有用である、更なる実装例、変形例、実施形態、および他の利用分野を想到するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本開示の完全な理解を促すことを目的として、添付図面について説明する。添付図面中、同様の部材には同様の参照番号を付す。添付図面は本開示を制限するとして理解されるべきではなく、添付図面は単に例示目的を意図している。
【００３０】
【図１】先行技術の実施形態による補正器―バーアセンブリの一例を示す。
【００３１】
【図２】先行技術の実施形態による補正器―バーアセンブリの別の一例を示す。
【００３２】
【図３】本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上装置の一例を示す。
【００３３】
【図４】本開示の実施形態による磁界形成方法の一例を示す。
【００３４】
【図５】本開示の実施形態による磁界形成方法の別の一例を示す。
【００３５】
【図６】本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上構成の一例を示す。
【００３６】
【図７】本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
関連する米国特許出願番号１０／６１９，７０２は、「注入装置イオンビームの特徴制御」というタイトルであり、リボンビームにわたり能動補正を行う補正器―バー技術を開示している。能動補正は、リボンビームを補正器―バーアセンブリに通すことで達成される。
【００３８】
補正器―バーアセンブリ１００の一例を図１に示す。補正器―バーアセンブリ１００は、リボンビーム１０を通すために孔が開いた矩形の鋼鉄製窓枠１０２を含む。窓枠１０２は、複数の水平方向磁心部１０４および複数の垂直方向磁心部１０６を有しうる。窓枠１０２は望ましい偏向磁界を生成するのに必要な磁気支持構造を提供する。複数のコイル１０８が複数の水平方向磁心部１０４に巻かれうる。各コイル１０８が個々におよび／または独立して電流により励起され、これにより高位の多極部材が専用巻き線なしに生成される。各コイル１０８の個々の励起、あるいは各多極子は、リボンビーム１０内の一以上のビームレットを偏向させうる。つまり、イオン密度、およびリボンビーム１０の形状の局所的ばらつきは、磁界を局所的に修正することで修正できる。これら補正は、コンピュータ制御の元に行われてよく、水平方向磁心部１０４内の渦電流の崩壊速度によってのみ制限されるタイムスケール上で行われてよい。
【００３９】
垂直方向磁心部１０６には、複数のコイル１１０が更に巻かれることで、多極部材が生成される際の磁気短絡が除去されてよい。コイル１１０は更に個々に励起されることで、水平方向磁心部１０４間にＹ方向の純粋な双極子場を生成しうる。コイル１１０がスイッチオフされると、水平方向磁心部１０４に沿ったＸ方向の双極子場が生成されうる。Ｘ方向およびＹ方向の双極子場は、更にリボンビーム１０あるいはその中の一または複数のビームレットを操作するのに用いられうる。
【００４０】
図２は補正器―バーアセンブリ２００の別の一例を示す。図１に示した補正器―バーアセンブリ１００と比べると、補正器―バーアセンブリ２００は水平方向磁心部１０６あるいはコイル１１０を持たない。この差異を別にすると、補正器―バーアセンブリ２００は補正器―バーアセンブリ１００と実質的に同じ原理の元に動作する。
【００４１】
本開示の実施形態は、上述の補正器―バー技術に基いており、リボンビームのドーズ量均一性および角度均一性の両方を向上させる。個々のビームレットを微調整する機能を持つことで、少なくとも二つの補正器―バーアセンブリを用いて、リボンビーム内のビームレット密度およびビームレット角度に独立した制御および／または組み合わせられた制御が発揮されうる。
【００４２】
図３には、本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上装置３００の一例が示される。装置３００は、実質的に互いに平行に配置され、距離Ｄ隔てられた第一の補正器―バーアセンブリ３０２および第二の補正器―バーアセンブリ３０４を有しうる。各補正器―バーアセンブリ（３０２あるいは３０４）は、それぞれ図１および２に示す補正器―バーアセンブリ１００および２００の例と同じあるいは類似した構造を持ちうる。あるいは、各補正器―バーアセンブリ（３０２あるいは３０４）は、関連米国特許出願番号１０／６１９，７０２に記載の補正器―バーアセンブリ（あるいはその変形例）の例と同じあるいは類似していてもよい。
【００４３】
明示目的から、装置３００の上面図を図３に示す。図３において、リボンビーム３０は第一の補正器―バーアセンブリ３０２および第二の補正器―バーアセンブリ３０４を順次通過する。リボンビーム３０は複数のビームレット（例えば３１〜３７）を有しうる。第一の補正器―バーアセンブリ３０２に入ると、複数のビームレットは入射角度およびイオンドーズ量の両面において均一性を欠きうる。例えば、ビームレット３４は、ｚ方向については入射角度が小さく、比較するとビームレット３１および３３は入射角度がずっと大きい。更に、ビームレット３１と３２との間隔は、ビームレット３２と３３との間隔よりもずっと大きい。
【００４４】
本開示の実施形態によると、「二段階」補正は、リボンビーム３０のドーズ量均一性および角度均一性を向上させうる。第一の補正器―バーアセンブリ３０２は主にドーズ量均一性の向上を担いうる。つまり、第一の補正器―バーアセンブリ３０２の複数のコイルは、個々に励起され磁界に局所的ばらつきを生じることで、個々のビームレットを偏向させてよい。個々のビームレットの偏向は、ビームレットが第二の補正器―バーアセンブリ３０４に到達するまでに進まねばならない距離Ｄとの組み合わせで、ビームレットをＸ方向に空間的に再配置しうる。例えば、ビームレット３２は、ビームレット３１から遠く離れて配置されているが、第一の補正器―バーアセンブリ３０２により−Ｘ方向へ小さな角度θで偏向されうる。ビームレット３２がＺ方向に距離Ｄ進み第二の補正器―バーアセンブリ３０４に到達すると、今度は−Ｘ方向に横方向に進んでビームレット３１と接近する。この間ビームレット３１自身は偏向されてもされなくてもよい。したがって、第一の補正器―バーアセンブリ３０２のコイルを適切に設定することにより、リボンビーム３０内のビームレットは、第二の補正器―バーアセンブリ３０４に到達するまでに空間的に再配置されうる。第一の補正器―バーアセンブリ３０２を「ドーズ量均一化補正器」と称してもよい。
【００４５】
第二の補正器―バーアセンブリ３０４は主に角度均一性向上を担いうる。第二の補正器―バーアセンブリ３０４の各コイルは個々に励起されることで、リボンビーム３０内の個々のビームレットについて望ましい偏向を起こしうる。この結果、ビームレットは第二の補正器―バーアセンブリ３０４から望ましい角度で（例えば、実質的に同じ角度で）放出されうる。図３に示すように、第二の補正器―バーアセンブリ３０４から放出されるリボンビーム３０は、入射角度およびイオンドーズ量の両面において実質的に均一でありうる。第二の補正器―バーアセンブリ３０４を「角度均一化補正器」と称してもよい。
【００４６】
幾らかの実施形態によると、一方の補正器―バーアセンブリにより行われる補正は、他方の補正器―バーアセンブリが起こす補正に対して直交方向に行われて、二つの補正器―バーアセンブリの変更同士が影響しあわないことが望ましい。よって例えば、ビームレットの軌道は、ウェハ平面から第二の補正器―バーアセンブリ３０４のビームレット座標へとバックトラックすると有用である。当業者には公知のイオンあるいはイオンビームをトレースする方法がある。
【００４７】
上述の「二段階」補正法には、リボンビームを操作する幾らものオプションがある。例えば、リボンビーム３０のドーズ量均一性および角度均一性の独立制御は、装置３００内の一以上のパラメータ（例えば距離Ｄおよび補正器―バーアセンブリのいずれかあるいは両方のコイル設定）を変えることで可能となりうる。「二段階」構成は、三以上の補正器―バーアセンブリを利用してリボンビーム３０を順次操作する「多段階」構成に拡張されうる。幾らかの実装オプションを図４〜７を参照しながら以下に記載する。
【００４８】
図４は、本開示の実施形態による磁界形成方法の一例を示す。一対の磁心部（例えば鋼鉄製バー）４０２を準備してよい。一対のコイル４０６を、一コイル４０６が一磁心部４０２に巻きつくよう、対称的に磁心部４０２に巻きつける。一対のコイル４０６は、一方が右巻きで、他方が左巻きというように、反対の巻き方をしてもよい。オプションとして終端バー４０４で一対の磁心部４０２を接続してもよい。コイル４０６を同じ大きさの電流で励起することで、静磁気ポテンシャルプロファイル４４が起こる。図示するように、垂直線４１および４２の間の領域においては、磁心部４０２間の磁界が直線状に増加しうる。領域の右側には均一な磁界が生成されうる。領域の左側には磁界は形成されない。リボンビーム４０は磁心部４０２の間を通るので、ローレンツ力が垂直線４２の右側のイオンあるいはビームレットを均一に偏向させうる。垂直線４１と４２の間の領域のイオンあるいはビームレットは静磁気ポンテンシャルの勾配により発散する。垂直線４２の左側では、リボンビーム４０のイオンあるいはビームレットには偏向は起きない。
【００４９】
図５は、本開示の実施形態による磁界形成方法の別の一例を示す。図４に示したのと同じ構造に基づき、一対のコイル４０８が更に追加され、これらが励起されることで静磁気ポテンシャルの負の勾配部分が生じる。個々に駆動されるコイル４０６および４０８は、合わさって、静磁気ポテンシャルプロファイル４４（図４参照）およびコイル４０８が引き起こす新たな静磁気ポテンシャルプロファイル（不図示）の直線的組み合わせでありえる静磁気ポテンシャルプロファイル５２を生じうる。静磁気ポテンシャルプロファイル５２は、二領域（垂直線４１と４２との間および垂直線４５と４６との間）の磁界がリボンビーム４０のビームレットの不均一のあるいは発散（divergent）偏向を生じうることを示す。他の二領域（垂直線４２と４５との間および垂直線４６の右側）の磁界は、リボンビーム４０のビームレットの均一な偏向を生じうる。
【００５０】
図４および５に示す二つの例からは、補正器―バーアセンブリに一連の場の勾配変化が生じることで、リボンビーム内のビームレットあるいはイオンが選択的に偏向されうることが理解される。勾配変化は、隣接するコイルを接続する磁心部により互いに平滑に接続されうる。更に、個々のコイルあるいは一対のコイルからの効果は総計されうる。
【００５１】
図６は、本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上構成の一例を示す。イオン注入装置においては、第一の補正器―バーアセンブリ６０２（ドーズ量均一化補正器）が７０度コリメータ６０６の入口あるいは入口付近に位置してよく、第二の補正器―バーアセンブリ６０４（角度均一化補正器）が７０度コリメータ６０６の出口あるいは出口付近に位置してよい。大量選択スリット６０１から放出されるイオンビーム６０は、まず第一の補正器―バーアセンブリ６０２を通ることで例えば横方向（Ｘ方向）の偏向を生じえ、これによりビーム幅拡張および／またはドーズ量均一性補正がなされうる。イオンビーム６０が７０度コリメータ６０６を通過すると、イオンビーム６０内の角度誤差が第二の補正器―バーアセンブリ６０４により補正されることで角度均一性が向上しうる。その後、ドーズ量均一性および角度均一性が向上したイオンビーム６０が、対象ウェハ６０８に方向付けられる。これら補正器―バーアセンブリ（６０２および６０４）は互いに平行ではないが、依然上述の「二段階」補正を促す。
【００５２】
本開示の実施形態によると、ディザリングモーション（dithering motion）がリボンビームに生じることで、該リボンビームの小規模の不均一性が更に平滑化される。例えば、二段階補正構成においては、高周波電流成分を第二の補正器―バーアセンブリ（角度均一化補正器）の個々のコイルの励起電流に重畳しうる。高周波電流成分は、全リボンビーム（あるいはその部分）を対象ウェハにわたり往復運動させる。対象ウェハがこのような逆転運動を十分経ると、対象ウェハ上の局所的あるいは小規模ドーズ量および／または角度ばらつきは平均化されうる。角度均一化補正器の各個々のコイルのインダクタンスは低いので、適度な高周波が容易に達成されうる。ディザリングモーションはコンピュータ制御され得、高周波電流成分は、ビーム均一性を向上させる別のプロセスノブ（process knob）となりえる。
【００５３】
図７は、本開示の実施形態によるリボンビームの均一性向上方法の一例を示すフローチャートである。
【００５４】
ステップ７０２において、イオンビームが生成されて、イオン注入装置に配置される。イオンビームはリボンビームであってよく、それぞれが個々の偏向コイル（つまり多極子）を持つ二段階補正器―バーアセンブリを通過しうる。
【００５５】
ステップ７０４において、多極子を駆動して、駆動に呼応したイオンビームの角度および／またはドーズ量の変化を計測および記録しうる。例えば、小規模の駆動が偏向コイルの励起電流内に起こり得、励起電流は対応する小さな変化（角度あるいはドーズ量のばらつき）をイオンビームに起こしてよい。異なる偏向コイルに対して一つずつ、あるいはまとめて、同じまたは異なる大きさの駆動を繰り返してもよい。この結果、個々のコイル（多極子）がイオンビームにもたらす効果を反映したデータを累積しうる。本開示の実施形態によると、駆動の効果は統計データベースから調べうる、あるいは物理モデルに基づき理論シミュレーションから計算しうる。
【００５６】
ステップ７０６において、個々のコイルの効果を総計することで計算モデルを構築しうる。個々のコイルの効果に関するデータは補間あるいは外挿されうる。
【００５７】
ステップ７０８において、潜在的な多極設定を求めるべく、計算モデルに基づき一以上のメリット関数を計算しうる。メリット関数はイオンビーム角度および／またはドーズ量分布に対する潜在的な多極設定の効果を定量化するのに役立ちうる。幾らかの実施形態によると、以下の一以上の例示的メリット関数を利用しうる。ある例示的メリット関数は以下のように定義される。
ＭｅｒｉｔＦｕｎｃｔｉｏｎ１＝ｘ×ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄ＋（１−ｗ）×ＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａ
ここで、ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄはイオンビーム中のビーム角度範囲を示し、ＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａはビーム電流（あるいはドーズ量）分布の標準偏差を示し、ｗは角度均一性およびドーズ量均一性の相対的重みを定義する。別のメリット関数は以下のように定義される。
【数１】
ここで、ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄおよびＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａというパラメータは、ドーズ量均一性に対する角度均一性の相対的重要性がレシピ設定可能でありえる望ましいパラメータにスケールされるよう、各対象値に対して正規化される。三つ目のメリット関数は以下のように定義される。
【数２】
ここで、ＡｎｇｌｅＳｐｒｅａｄおよびＰｒｏｆｉｌｅＳｉｇｍａというパラメータは、ドーズ量均一性に対する角度均一性の相対的重要性が繰り返しによりスケールされるよう、基ビームプロファイルの各対象値に対して正規化される。
【００５８】
ステップ７１０において、ステップ７０８で算出された一以上のメリット関数に基づき、望ましい多極設定が選択されうる。
【００５９】
図７との関連で上述した方法は、補正器―バー技術の利用に限られず、イオンビームの個々の駆動の総計がビーム調整要素の望ましい設定を選択するのに役立つ計算モデルを構築する任意のビーム調整要素とともに実施できることは注意されたい。
【００６０】
また、上述の本開示によるリボンビームの均一性向上技術は、典型的に入力データを処理して出力データを生成することに幾ばくか関係することに注意されたい。この入力データ処理および出力データ生成は、ハードウェアあるいはソフトウェアで実施される。例えば、特定の電子部品をイオン注入装置あるいは上述の本開示によるリボンビーム均一性制御に関する機能を実施する類似回路あるいは関連回路において利用しうる。あるいは、記憶された命令により動作する一以上のプロセッサは、上述の本開示によるリボンビーム均一性制御に関する機能を実施してよい。この場合、このような命令が一以上のプロセッサ読み取り可能な担体（例えば磁気ディスク）に記憶されうること、あるいは一以上の信号を介して一以上のプロセッサに送信されうることは本開示の範囲内である。
【００６１】
本開示の範囲はここに記載した特定の実施形態に限定されない。本開示の様々な実施形態および変形例が、ここに開示したものとともに、上述の明細書および添付図面から問う業者にとっては明らかであろう。故に、このような他の実施形態および変形例も本開示の範囲に含まれることが意図される。更には、本開示は特定の目的を意図した特定の実施形態の特定の実装例の文脈で記載されたが、当業者であればその有用性はそれに限定されず、本開示が任意の数の環境下で任意の数の目的のために実施できることが明らかであろう。故に、以下の請求項はここに記載される本開示の全幅および精神に鑑みた解釈をされるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビームレットを有するリボンビームの均一性を向上する装置であって、
第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリと、
第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリと、を含み、
前記第一の複数のコイルの各々は個々に励起されて前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向して、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させ、
前記第二の複数のコイルの各々は個々に励起されて前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向して、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出させる、装置。
【請求項２】
前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて均一なイオンドーズ量が生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて角度均一性が達成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて不均一なイオンドーズ量が生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて、空間的に変化する角度分布が生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の補正器―バーアセンブリおよび前記第二の補正器―バーアセンブリの各々が起こす偏向は直線状である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの前記個々の励起を制御するコントローラを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記リボンビームを計測する一以上の計測機器を更に含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの一以上を別々に駆動し、前記リボンビーム内の対応する変化を総計することで、前記第一の補正器―バーアセンブリと前記第二の補正器―バーアセンブリとを較正する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、前記複数のビームレットの少なくとも一つに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせる、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
リボンビームの均一性を向上する方法であって、
第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、
第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、
前記リボンビームを前記第一の補正器―バーアセンブリに通す工程と、
前記第一の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させる工程と、
前記第二の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出する工程と、を含む方法。
【請求項１２】
少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、少なくとも一つのビームレットに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせる工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの少なくとも一つの電流周波数を調節することで局所的ビームレット角度分布を制御する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
一以上のコイルに複数の駆動を起こす工程と、
各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、
前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、
前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの設定を選択する工程と、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つの搬送波に具象化され、少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに請求項１１に記載の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを送信する、少なくとも一つの信号。
【請求項１６】
少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに請求項１１に記載の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを記憶する、少なくとも一つのプロセッサ読み取り可能な担体。
【請求項１７】
リボンビームの均一性を向上する方法であって、
リボンビームの経路付近に一以上の調節要素を供給する工程と、
前記一以上の調節要素に複数の駆動を起こす工程と、
各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、
前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、
前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記一以上の調節要素の設定を選択する工程と、を含む方法。
【請求項１８】
前記一以上の調節要素の前記設定が選択されることで、望ましいイオンドーズ量分布あるいは望ましい角度分布が生成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記望ましいイオンドーズ量分布あるいは前記望ましい角度分布は、均一分布パターン、不均一分布パターン、および設定可能な分布パターンからなる群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一以上の調節要素は、補正器―バーアセンブリ、多極子、双極子、コイル、および磁性ロッドからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
複数のビームレットを有するリボンビームの均一性を向上する装置であって、
第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリと、
第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリと、を含み、
前記第一の複数のコイルの各々は個々に励起されて前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向して、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させ、
前記第二の複数のコイルの各々は個々に励起されて前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向して、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出させる、装置。
【請求項２】
前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて均一なイオンドーズ量が生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて角度均一性が達成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第二の補正器―バーアセンブリにおける前記複数のビームレットの前記望ましい空間的拡散が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて不均一なイオンドーズ量が生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のビームレットの前記望ましい角度が達成されることで、前記第二の補正器―バーアセンブリから放出される前記リボンビームについて、空間的に変化する角度分布が生成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の補正器―バーアセンブリおよび前記第二の補正器―バーアセンブリの各々が起こす偏向は直線状である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの前記個々の励起を制御するコントローラを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記リボンビームを計測する一以上の計測機器を更に含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの一以上を別々に駆動し、前記リボンビーム内の対応する変化を総計することで、前記第一の補正器―バーアセンブリと前記第二の補正器―バーアセンブリとを較正する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、前記複数のビームレットの少なくとも一つに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせる、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
リボンビームの均一性を向上する方法であって、
第一群の磁心部と、前記第一群の磁心部の周りに配された第一の複数のコイルとを含む第一の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、
第二群の磁心部と、前記第二群の磁心部の周りに配された第二の複数のコイルとを含み、前記第一の補正器―バーアセンブリから所定の距離に位置する、第二の補正器―バーアセンブリを供給する工程と、
前記リボンビームを前記第一の補正器―バーアセンブリに通す工程と、
前記第一の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの少なくとも一つのビームレットを偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい空間的拡散で前記第二の補正器―バーアセンブリに到達させる工程と、
前記第二の複数のコイルの一以上を個々に励起して前記リボンビームの一以上のビームレットを更に偏向することで、前記複数のビームレットを望ましい角度で前記第二の補正器―バーアセンブリから放出する工程と、を含む方法。
【請求項１２】
少なくとも一つのコイルを十分高い周波数で励起することで、少なくとも一つのビームレットに対してディザリングモーション（dithering motion）を生じさせる工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルのうちの少なくとも一つの電流周波数を調節することで局所的ビームレット角度分布を制御する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
一以上のコイルに複数の駆動を起こす工程と、
各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、
前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、
前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記第一の複数のコイルおよび前記第二の複数のコイルの設定を選択する工程と、を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つの搬送波に具象化され、少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに請求項１１に記載の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを送信する、少なくとも一つの信号。
【請求項１６】
少なくとも一つのプロセッサにより読み取り可能であり前記少なくとも一つのプロセッサに請求項１１に記載の方法を行うコンピュータプロセスの実行を指示する複数の命令を含むコンピュータプログラムを記憶する、少なくとも一つのプロセッサ読み取り可能な担体。
【請求項１７】
リボンビームの均一性を向上する方法であって、
リボンビームの経路付近に一以上の調節要素を供給する工程と、
前記一以上の調節要素に複数の駆動を起こす工程と、
各変化が一つの駆動に対応する、前記複数の駆動に呼応する前記リボンビームの複数の変化を計測する工程と、
前記計測された複数の変化を総計することで計算モデルを構築する工程と、
前記計算モデルに基づき計算された一以上のメリット関数の値を求めることで、前記一以上の調節要素の設定を選択する工程と、を含む方法。
【請求項１８】
前記一以上の調節要素の前記設定が選択されることで、望ましいイオンドーズ量分布あるいは望ましい角度分布が生成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記望ましいイオンドーズ量分布あるいは前記望ましい角度分布は、均一分布パターン、不均一分布パターン、および設定可能な分布パターンからなる群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一以上の調節要素は、補正器―バーアセンブリ、多極子、双極子、コイル、および磁性ロッドからなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９３３２７（Ｐ２０１３−９３３２７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２６５７８５（Ｐ２０１２−２６５７８５）
【出願日】平成２４年１２月４日（２０１２．１２．４）
【分割の表示】特願２００８−５５１３９４（Ｐ２００８−５５１３９４）の分割
【原出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（５００３２４７５０）バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド (88)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６５７８５（Ｐ２０１２−２６５７８５）
【出願日】平成２４年１２月４日（２０１２．１２．４）
【分割の表示】特願２００８−５５１３９４（Ｐ２００８−５５１３９４）の分割
【原出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【出願人】（５００３２４７５０）バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド (88)
【Ｆターム（参考）】
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