リボン形ビームを用いたイオン注入クラスターツール
【課題】１枚のウェハに対して複数種類のイオンを注入する装置において、装置経費を低減するとともに生産性を向上する。
【解決手段】複数のイオンビームラインアセンブリーが、共通処理チャンバーの周囲に配置される。複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、共通処理チャンバーから選択的に分離され、複数のイオンビームラインは、共通処理チャンバーの処理領域で交差する。共通処理チャンバー内に配置された走査装置は、加工物ホルダーが、処理領域中を複数のイオンビームラインのそれぞれを横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能である。共通処理チャンバー内に配置された共通線量測定装置は、複数のイオンビームラインのそれぞれの１以上の特性を測定するように動作可能である。共通処理チャンバーと外部環境との間で加工物を交換するため、ロードロックチャンバーが共通処理チャンバーに動作可能に結合される。
【解決手段】複数のイオンビームラインアセンブリーが、共通処理チャンバーの周囲に配置される。複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、共通処理チャンバーから選択的に分離され、複数のイオンビームラインは、共通処理チャンバーの処理領域で交差する。共通処理チャンバー内に配置された走査装置は、加工物ホルダーが、処理領域中を複数のイオンビームラインのそれぞれを横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能である。共通処理チャンバー内に配置された共通線量測定装置は、複数のイオンビームラインのそれぞれの１以上の特性を測定するように動作可能である。共通処理チャンバーと外部環境との間で加工物を交換するため、ロードロックチャンバーが共通処理チャンバーに動作可能に結合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、イオン注入システムおよび加工物にイオン注入するための方法に関し、より詳しくは、１つの共通処理チャンバーに結合された複数のイオンビームラインアセンブリーを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、半導体に不純物をドーピングするためにイオン注入装置が使用される。このようなシステムでは、イオン源において所望のドーパント元素がイオン化され、そのドーパント元素はイオンビームの形でイオン源から引き出される。イオンビームは、典型的には、質量分析により所望の電荷対質量比を有するイオンが選択された後に、ウエハにドーパント元素を注入するために半導体の表面に導かれる。ビームのイオンは、ウエハの表面を貫通し、例えばウエハ中にトランジスタデバイスを製造する場合のように、所望の導電率を有する領域が形成される。典型的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるイオン源と、磁界を使用してイオンビームを質量別に分解するための質量分析装置を含むビームラインアセンブリーと、イオンビームによって注入される半導体ウエハまたは加工物を収容するターゲットチャンバーとを含んでいる。
【０００３】
典型的には、イオン源から発生するイオンは、ビーム状に整形され、既定のビーム経路に沿って注入ステーションへと導かれる。イオンビーム注入装置は、さらに、イオン源と注入ステーションとの間に延在するビーム形成／整形構造体を含む場合もある。ビーム形成／整形構造体は、イオンビームを維持するとともに、細長い内部空洞またはビームが注入ステーションへと至る途中で通過する通路を形成するものである。イオン注入装置の動作時には、通常、この通路は排気され、空気分子との衝突の結果としてイオンが既定のビーム経路から逸れる確率を低減するものである。
【０００４】
イオンの電荷に対する質量（すなわち、電荷対質量比）は、イオンが静電界または磁界によって軸方向および横方向の両方向に加速される度合いに影響を及ぼす。したがって、不要の分子量のイオンをビームから離れた位置に偏向することにより、半導体ウエハまたは他のターゲットの所望の領域に到達するビームの純度を大幅に向上させ、所望の材料以外の材料の注入を回避することができる。所望の電荷対質量比を有するイオンを、そうではないイオンと分離するこの処理は、質量分析として知られている。質量分析は、典型的には、質量分析磁石を使用して双極磁界を発生させ、弓形の通路において、磁気偏向によりイオンビーム中の様々なイオンを偏向することによって、様々な電荷対質量比を有するイオンを効果的に分離するものである。
【０００５】
イオンビームは、ターゲットステーション内の加工物の所望の表面領域に集束されて導かれる。イオンビームの高エネルギーイオンは、加工物の内部に貫入する所定のエネルギーレベルにまで加速される。例えば、イオンは、所望の導電率を有する領域を形成するために材料の結晶格子中に埋め込まれ、その際、注入の深さは、イオンビームのエネルギーによってほぼ決定される。イオンビームは、スポットビーム（例えば、ペンシル形ビーム）であってもよく、この場合、加工物は、ほぼ静止しているスポットビームに直交する２次元方向に、機械的に走査される。また、イオンビームは、リボン形ビームであってもよく、この場合、ビームが加工物上を１方向に電磁的に走査され、その間、加工物が直交方向に機械的に走査される。また、イオンビームは、静止している加工物上を電磁的に２次元方向に走査される、電磁走査型ビームであってもよい。イオン注入システムの例には、米国マサチューセッツ州ベバリー（Ｂｅｖｅｒｌｙ，Ｍａｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のアクセリステクノロジーズ社（Ａｘｃｅｌｉｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から市販されているイオン注入システムが含まれる。
【０００６】
従来、典型的なイオン注入システムは処理チャンバーを含んでおり、加工物は、注入の間に、処理チャンバー内の加工物ホルダー上に配置される。処理チャンバーは、典型的には他の環境から分離される処理環境を維持するものであり、通常、処理環境から他の環境への相互汚染は限定されている。加工物の機械的走査を使用するイオン注入システムでは、加工物ホルダーは、典型的には、処理チャンバー内の走査装置に結合されており、走査装置は、加工物ホルダーを、イオンビームに対して１以上の方向に移動させるように動作可能なものである。さらに、典型的には、処理のフィードバックのために、処理チャンバー内に、イオンビームと一直線上にビーム監視装置（例えば、ファラデーカップ）が設けられている。
【０００７】
クラスターツールを使用して、１枚のウエハに対していくつかの異なる処理を施す処理方法もあり、この場合、加工物は、クラスターツール内の様々な処理環境の間を移送される。例えば、図１に示す従来のクラスターツール１０は、加工物１５上の様々な処理を実行するように構成されている。クラスターツール１０は、例えば、中央の加工物移送ステーション４５を囲む第１イオン注入装置２０、第２イオン注入装置２５、エッチングステーション３０、レジストアッシャー３５、およびロードロックチャンバー４９を含んでいる。第１イオン注入装置２０、第２イオン注入装置２４、エッチングステーション３０、レジストアッシャー３５、およびロードロックチャンバー４９は、それぞれの仕切弁５５Ａ−５５Ｄによって加工物移送ステーション４５から選択的に分離される固有の独立した処理チャンバー５０Ａ−５０Ｄを含んでおり、各処理チャンバーは、加工物１５を処理するための独立した処理環境６０Ａ−６０Ｄを有している。さらに、各処理チャンバー５０Ａ−５０Ｄは、固有の加工物ホルダー６５Ａ−６５Ｄを含み、第１イオン注入装置２０および第２イオン注入装置２５の場合には、加工物ホルダー６５Ａ、６５Ｂは、さらに、それぞれ対応する第１走査装置７０Ａおよび第２走査装置７０Ｂに結合されている。さらに、第１イオン注入装置２０および第２イオン注入装置２５の場合には、それぞれの処理チャンバー５０Ａ、５０Ｂ内に、それぞれ対応する第１ビーム監視装置７５Ａおよび第２ビーム監視装置７５Ｂが配置されており、それぞれのイオン注入装置に対応する第１イオンビームライン８０Ａおよび第２イオンビームライン８０Ｂを監視するものである。
【０００８】
動作の間に、通常、加工物は、加工物への所望の処理に基づいて加工物ハンドラー８０により複数の処理チャンバー５０Ａ−５０Ｄの間を移送される。例えば、加工物１５に異なる複数のイオン種を注入したい場合には、第１イオン注入装置２０および第２イオン注入装置２５に、それぞれ対応する第１イオンビームライン８５Ａおよび第２イオンビームライン８５Ｂが、それぞれのイオンビームラインに関連する異なるイオン種を有するように構成される。そして、加工物１５は、ロードロックチャンバー４０から仕切弁５５Ａを通じて第１処理チャンバー５０Ａに移送され、処理チャンバー５０Ａ内の第１走査装置７０Ａに結合された加工物ホルダー６５Ａ上に配置される。次いで、仕切弁５５Ａが閉じられ、第１処理チャンバー５０Ａが排気されて、加工物１５は、第１走査装置７０Ａにより第１ビームライン８５Ａを横切るように走査される。第１ビームラインは、処理チャンバー５０Ａ内の第１ビームライン監視装置７５Ａにより監視される。
【０００９】
第１イオン注入装置２０による所望のイオン注入が完了すると、仕切弁５５Ａが開き、加工物１５は、第１イオン注入装置の処理チャンバー５０Ａから取り出されて、移送ステーション４５に戻される。次いで、加工物１５は、仕切弁５５Ｂを通じて第２イオン注入装置２５の処理チャンバー５０Ｂ内に移送され、第２イオン注入装置の処理チャンバー５０Ｂ内の第２走査装置７０Ｂに結合する加工物ホルダー６５Ｂ上に配置される。次いで、仕切弁５５Ｂが閉じられれ、処理チャンバー５０Ｂが排気される。その後、加工物１５は、第２走査装置７０Ｂにより、第２イオン注入装置２５の第２ビームライン８５Ｂを通じて走査される。ここで、第２ビームラインは、処理チャンバー５０Ｂ内の第２ビームライン監視装置７５Ｂにより監視される。第２イオン注入装置２５による所望のイオン注入が完了すると、仕切弁５５Ｂが開き、加工物１５は、第２イオン注入装置の処理チャンバー５０Ｂから取り出されて、移送ステーション４５に戻される。ここで、場合によっては、さらに他の処理が実行される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したような従来のクラスターツールは、各イオン注入装置２０、２５が、それぞれ専用の処理チャンバー５０Ａ、５０Ｂ、走査装置７０Ａ、７０Ｂ、ビーム監視装置７５Ａ、７５Ｂ、および、典型的には各イオン注入システムを制御するためのコントローラ（図示は省略する）を有しているため、高価なものとなる。したがって、複数のイオンビームラインの間で共通の構成要素を共有することによって効率性の向上を可能とし、それによって、複数のビームライン有することに伴う所有経費を低減させる、改善されたイオン注入システムクラスターツールを提供することに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数のイオンビームラインが、共通処理チャンバー、走査装置、ビーム監視装置、加工物ハンドリング装置、およびコントローラのような構成要素を共有するイオン注入クラスターツールを提供することによって、先行技術の限界を克服するものである。ここで、本発明のいくつかの態様についての基本的理解に供するために、本発明の簡単な要約を以下に提示する。但し、この要約は、本発明全体の概要ではない。また、この要約は、本発明を特定する事項または必須の構成要素を示すものではなく、本発明の範囲を画定するものでもない。この要約の目的は、後述する詳細な説明の導入として、本発明のいくつかの概念を簡単に提示することである。
【００１２】
本発明は、加工物にイオンを注入するためのイオン注入クラスターツールに関する。本発明の一態様に従って、複数のイオンビームラインの各々を有する複数のイオンビームラインアセンブリーが、共通処理チャンバーの周囲に配置される。共通処理チャンバーは、例えば、１以上の真空ポンプによって排気されるように動作可能なものである。例えば、複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、さらに、１以上の仕切弁によって共通処理チャンバーから選択的に分離され、それによって、共通処理チャンバー内の真空環境から選択的に分離される。
【００１３】
本発明の例示的な一態様に従って、複数のイオンビームラインアセンブリーに関連する複数のイオンビームラインは、共通処理チャンバーの処理領域で交差する。共通処理チャンバー内には走査装置が配置されており、この走査装置は、加工物を保持する加工物ホルダーが、処理領域中を複数のイオンビームラインの各々を横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能なものである。走査装置は、例えば、３以上の自由度を有するロボットを含むものであってもよい。また、走査装置に対してさらに２次元走査システムが結合されていていてもよく、この２次元走査システムは、選択されたイオンビームラインを横切る加工物の既定の走査を実施するように動作可能なものである。
【００１４】
本発明の別の例示的な態様に従って、共通処理チャンバー内に、例えばファラデーのような共通線量測定装置が配置されており、この共通線量測定装置は、複数のイオンビームラインの各々の１以上の特性を測定するように動作可能なものである。共通線量測定装置は、例えば、走査装置に動作可能に結合されていてもよい。さらに、共通処理チャンバーに動作可能に結合されたロードロックチャンバーを備え、共通の加工物ハンドリング装置により、共通処理チャンバーと外部環境との間で加工物を交換するものであってもよい。
以上のように、本発明は、複数のイオンビームラインに対して共通の、処理チャンバー、走査装置、線量測定装置、および加工物ハンドリング装置を備えることによって、従来のものよりも効率的なイオン注入クラスターツールを提供するものである。
【００１５】
上述した目的及び関連する目的を達成するために、本発明は、以下に詳細に説明され、また、添付特許請求の範囲に特に明示された特徴を含むものである。添付図面及び図面の説明には、本発明の特定の例示的な態様及び実施形態が詳細に記載されているが、これらは、本発明の原理を使用可能な様々な態様のごく一部を示すものである。本発明の他の態様、利点、及び新規な特徴は、以下に記載した本発明の詳細な説明を図面と共に考慮することによって、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、一般的には、複数のイオンビームラインを共通の処理チャンバーに効率的に供給するためのシステムに関するものである。以下、図面を参照して本発明を説明するが、以下の説明を通じて、同様の要素には同一の参照符号を付して参照する。また、それぞれの態様の記載は、単に例示的なものであり、限定的な意味に解すべきではない。以下の記載において、本発明の完全な理解に供することを目的として、説明のための多くの特定の詳細事項が記載されている。しかしながら、これらの特定の詳細事項を用いることなく本発明を実施可能なことは、当業者には明らかである。
【００１７】
図２には、本発明に従って、例示的なイオン注入クラスターツール１００の平面図が示されている。イオン注入クラスターツール１００は、１つの共通処理チャンバー１０２を含んでおり、この共通処理チャンバーに、複数のイオンビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃが動作可能に結合されている。尚、図２には、３つのイオンビームアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃが示されているが、この共通処理チャンバーには、１より大きな任意の数のイオンビームアセンブリー１０４を結合することが可能であり、このような任意の数のイオンビームアセンブリーは、本発明の範囲に含まれるものである。各イオンビームアセンブリー１０４は、例えば、イオン源１０６、引出アセンブリー１０８（例えば、引出電極または引出光学系）、質量分析磁石１１０、および出口分解アパーチャまたは質量分解アパーチャ１１２を含み、それぞれ異なるイオンビーム１１４Ａ−１１４Ｃ（例えば、ビームライン）を発生させるように動作可能なものである。各ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃは、例えば、チューニング用ファラデー１１５Ａ−１１５Ｃをさらに含んでいてもよく、これによって、共通処理チャンバー１０２の上流のそれぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃをチューニングするものである。各イオンビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃによって発生するビームライン１１４Ａ−１１４Ｃは、引き伸ばされたリボン形ビーム、スポットまたはペンシル形ビーム、または、それぞれのビームラインアセンブリーによって電磁的または静電的に走査された走査型ビームの断面形状を取るものであってもよい。各ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃは、例えば、それぞれ相異なるイオン種を有するものであってもよく、それによって、クラスターツール１００によって様々な異なるドーピング処理を実施することができる。
【００１８】
複数のイオンビームアセンブリー１０４は、上述したビームライン形状およびイオン種の１つまたは複数の任意の組み合せを提供するように構成可能なものである。例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂを、単一のイオン種からなるリボン形ビームが発生するように構成し、一方、ビームラインアセンブリー１０４Ｃを、異なるイオン種からなる走査型のペンシル形ビームが発生するように構成するものであってもよい。このように、本発明は、複数のビームラインアセンブリー１０４によって発生するイオンビームの形状によって限定されず、任意のビームライン形状またはそのビームラインの走査方法は、本発明の範囲に含まれるものである。複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの形状または構成に関わらず、各ビームラインは、共通処理チャンバーの処理領域１１６を横切るものであり、その詳細は後述する。
【００１９】
本発明における共通処理チャンバー１０２は、例えば、１つ以上の真空ポンプ１２０Ａ−１２０Ｂ（例えば、低温ポンプ）に流体連通する中央真空チャンバー１１８を含んでおり、１つ以上の真空ポンプは、中央真空チャンバー内を実質的に真空化するものである。イオン注入クラスターツール１００は、さらに、１つ以上の仕切バルブ１２４を介して共通処理チャンバー１０２に動作可能に連結されたロードロックチャンバー１２２を含んでいてもよく、ロードロックチャンバーの内部環境１２６が、共通処理チャンバー内の真空環境１２８に選択的に連通するように動作可能なものである。後述するように、ロードロックチャンバー１２２は、例えば、１つ以上の加工物１３０（例えば、半導体基板またはウエハ）を、共通処理チャンバー１０２の外部から内部へ、または、内部から外部へ移送するために使用することができる。
【００２０】
本発明の１つの例示的な態様に従って、イオン注入クラスターツール１００は、走査装置１３２をさらに含むものであってもよい。この走査装置は、共通処理チャンバー１０２内に配置されており、加工物を保持するとともに１以上の方向に移動させるように動作可能なものである。例えば、走査装置１３２は、加工物１３０を保持するための加工物ホルダー１３４（例えば、静電チャック）を含んでおり、加工物ホルダー（したがって、加工物）が、共通処理チャンバー１０２の処理領域１１６中を複数のイオンビームライン１１４Ａ−１１４Ｃを横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能なものである。
【００２１】
図２に示す例では、加工物ホルダー１３４は、ビームライン１１４Ｃに対して、第１位置１３６Ａと第２位置１３６Ｂとの間を移動するように示されている。ただし、複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々と加工物１３０との間に形成される入射角（例えば、「傾斜角」）は、それぞれのビームラインに対して選択可能であり、走査装置１３２は、さらに、それぞれのビームラインに関して、加工物の一定焦点の走査を維持するように動作可能なものである。走査装置１３２の一例は、米国マサチューセッツ州ベバリーのアクセリステクノロジーズ社に付与された米国特許第６，９００，４４４号明細書に記載されており、その内容は参考として本明細書に組み込まれる。
【００２２】
例えば、走査装置１３２は、さらに、共通処理チャンバー１０２内の処理領域１１６とロードロックチャンバー１２２との間の加工物１３０の移動を行うように動作可能なものである。走査装置１３２は、少なくとも３自由度を有する中央ロボット１３８を含むものであってもよい。また、走査装置１３２は、２次元走査システム１４０を含むものであってもよく、この２次元走査システムは、加工物ホルダー１３４が、複数のイオンビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々に関して、略直交する２軸方向に処理領域１１６中を移動するように動作可能なものである。例えば、中央ロボット１３８は、加工物ホルダー１３４を、加工物１３０が各ビームライン１１４Ａ−１１４Ｃに対してそれぞれ略直交するように配置するように動作可能であり、２次元走査システム１４０は、さらに、加工物ホルダーが、各ビームラインに関して、略直交する２軸に沿って移動するように動作可能なものである。これによって、加工物の、それぞれのビームラインを横切る２次元走査が実現される。また、別の例では、中央ロボット１３８は、加工物ホルダー１３４（したがって加工物１３０）を、それぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃを横切って、略直交する２軸に沿って走査するだけでなく、ロードロックチャンバー１２２と処理領域１１６との間の加工物１３０の移動を行うように動作可能なものである。
【００２３】
本発明の別の例示的な態様に従って、イオン注入クラスターツール１００は、共通処理チャンバー１０２に関連する（共通）線量測定装置１４２を含んでおり、この線量測定装置は、複数のイオンビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々の１以上の特性（例えば、ビーム電流）を測定するように動作可能なものである。線量測定装置１４２は、例えば、各ビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々に関連するファラデーカップ１４３Ａ−１４３Ｃを含むものであってもよく、各ファラデーカップは、共通処理チャンバー１０２に動作可能に結合される。また、線量測定装置１４２は、走査装置１３２に動作可能に結合されたファラデーカップ１４４を含むものであってもよく、この走査装置は、さらに、複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃを横切って線量測定装置を選択的に移動させるように動作可能なものである。
【００２４】
本発明の別の例示的な態様に従って、イオン注入クラスターツール１００は、共通処理チャンバー１０２に動作可能に結合された加工物ハンドリング装置１４６を備えている。加工物ハンドリング装置は、走査装置１３２の加工物ホルダー１３４とロードロックチャンバー１２２との間の加工物の移送を行うように構成されている。加工物ハンドリング装置１４６は、例えば、走査装置１３２（例えば、中央ロボット１３６）に組み込まれていてもよく、または、加工物ホルダー１３４とロードロックチャンバー１２２との間の加工物１３０の移送を行うように動作可能な、走査装置１３２に結合された別のロボットまたは移動機構（図示は省略する）であってもよい。
【００２５】
上述したように、本発明に係るイオン注入クラスターツール１００は、有利なことに、それぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃが処理領域１１６で交差するように、共通処理チャンバー１０２の回りに配置された、複数のビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃを備えており、加工物１３０は、それぞれのビームラインによってイオン注入される。例えば、複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃは、処理領域１１６中のターゲット位置１４８において互いに交差するものであり、この場合、加工物１３０を、各ビームラインに対してそれぞれ略直交するように、ターゲット位置に配置することができる。これによって、従来は無かった効率性がもたらされる。例えば、走査装置１３２は、すべてのビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃに共有されており、共通の走査装置１３２により、それぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃによる注入のために加工物ホルダー１３４を適切に配置することができる。さらに、線量測定装置１４２は、すべてのビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃに共有されており、共通の線量走査装置１４２は、走査装置１３２によって適切に配置されることにより、すべてのビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃの特性を示すことができるように動作可能なものである。またさらに、共通のコントローラ１４８を、ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃおよび走査装置１３２を制御することによってイオン注入クラスターツール１００を制御するように構成するものであってもよい。共通のコントローラ１４８は、各ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃを制御するために、線量測定装置１４２を通じてフィードバック制御を実施するものであってもよく、さらに、走査装置１３２の制御（例えば、共通処理チャンバー１０２内の真空環境１２８とロードロックチャンバー１２２との間の加工物の移送を行う中央ロボット１３６の制御）を通じて、加工物１３０の操作を制御するものであってもよい。
【００２６】
本発明によってもたらされる別の効率性は、２以上のビームラインアセンブリー（例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂ）を、同一のイオン種を有する同タイプのイオンビームを供給するように構成できるように、ビームラインアセンブリーに冗長性を持たせることである。これによって、一方のビームラインアセンブリー（例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ａ）に故障が生じた場合や整備が必要な場合、すぐに他方の余剰のビームラインアセンブリー（例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ｂ）を注入用として使用することができ、処理中断時間を低減することができる。
【００２７】
本発明の別の例示的な態様に従って、複数のビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃは、それぞれ仕切弁１５０Ａ−１５０Ｃを含んでいる。この仕切弁は、複数のビームラインアセンブリーを共通処理チャンバー１０２から選択的に分離するものである。例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ｃに関連するイオン種が所望の場合、仕切弁１５０Ｃを開くとともに、仕切弁１５０Ａ、１５０Ｂを閉じて、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂを、共通処理チャンバー１０２の真空環境１２８から実質的に分離するものである。これによって、例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ｃによる加工物１３０へのイオン注入を続行しながら、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂの整備作業を実施することが可能となる。加えて、仕切弁１５０Ａ−１５０Ｃは、ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃ間の環境保護壁を形成するものであり、これによって、ビームラインアセンブリー間の相互汚染を最小限にとどめることができる。
【００２８】
このように、本発明は、効率的なイオン注入クラスターツール１００を提供するものであり、共通の構成要素を使用することによって、従来のシステムと比較して所有経費が削減されるとともに、生産性と効率性が有利に向上する。
【００２９】
以上、本発明を特定の態様及び実施形態に関連させて図示及び説明してきたが、本明細書及び添付された図面の理解に基づいて、当業者が同等な変更及び修正に想至し得ることは理解されるであろう。特に、上述した構成要素（アセンブリー、装置、デバイス、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た用語（「手段」に対する参照を含む）は、特に明示されない限り、ここに示された本発明の例示的な実施形態において特定の機能を実行する上述した構成要素のその機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意の構成要素に、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、相当するものである。加えて、本発明の特定の特徴がいくつかの態様のうちの１つのみに関連して開示された場合であっても、所定の又は特定の用途のために望ましくかつ有利であるように、そのような特徴を他の態様の１つ又はそれ以上の特徴と組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、先行技術に従って加工物を処理するための、従来のクラスターツールの平面図である。
【図２】図２は、本発明の一態様に従うイオン注入クラスターツールの一例を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、イオン注入システムおよび加工物にイオン注入するための方法に関し、より詳しくは、１つの共通処理チャンバーに結合された複数のイオンビームラインアセンブリーを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、半導体に不純物をドーピングするためにイオン注入装置が使用される。このようなシステムでは、イオン源において所望のドーパント元素がイオン化され、そのドーパント元素はイオンビームの形でイオン源から引き出される。イオンビームは、典型的には、質量分析により所望の電荷対質量比を有するイオンが選択された後に、ウエハにドーパント元素を注入するために半導体の表面に導かれる。ビームのイオンは、ウエハの表面を貫通し、例えばウエハ中にトランジスタデバイスを製造する場合のように、所望の導電率を有する領域が形成される。典型的なイオン注入装置は、イオンビームを発生させるイオン源と、磁界を使用してイオンビームを質量別に分解するための質量分析装置を含むビームラインアセンブリーと、イオンビームによって注入される半導体ウエハまたは加工物を収容するターゲットチャンバーとを含んでいる。
【０００３】
典型的には、イオン源から発生するイオンは、ビーム状に整形され、既定のビーム経路に沿って注入ステーションへと導かれる。イオンビーム注入装置は、さらに、イオン源と注入ステーションとの間に延在するビーム形成／整形構造体を含む場合もある。ビーム形成／整形構造体は、イオンビームを維持するとともに、細長い内部空洞またはビームが注入ステーションへと至る途中で通過する通路を形成するものである。イオン注入装置の動作時には、通常、この通路は排気され、空気分子との衝突の結果としてイオンが既定のビーム経路から逸れる確率を低減するものである。
【０００４】
イオンの電荷に対する質量（すなわち、電荷対質量比）は、イオンが静電界または磁界によって軸方向および横方向の両方向に加速される度合いに影響を及ぼす。したがって、不要の分子量のイオンをビームから離れた位置に偏向することにより、半導体ウエハまたは他のターゲットの所望の領域に到達するビームの純度を大幅に向上させ、所望の材料以外の材料の注入を回避することができる。所望の電荷対質量比を有するイオンを、そうではないイオンと分離するこの処理は、質量分析として知られている。質量分析は、典型的には、質量分析磁石を使用して双極磁界を発生させ、弓形の通路において、磁気偏向によりイオンビーム中の様々なイオンを偏向することによって、様々な電荷対質量比を有するイオンを効果的に分離するものである。
【０００５】
イオンビームは、ターゲットステーション内の加工物の所望の表面領域に集束されて導かれる。イオンビームの高エネルギーイオンは、加工物の内部に貫入する所定のエネルギーレベルにまで加速される。例えば、イオンは、所望の導電率を有する領域を形成するために材料の結晶格子中に埋め込まれ、その際、注入の深さは、イオンビームのエネルギーによってほぼ決定される。イオンビームは、スポットビーム（例えば、ペンシル形ビーム）であってもよく、この場合、加工物は、ほぼ静止しているスポットビームに直交する２次元方向に、機械的に走査される。また、イオンビームは、リボン形ビームであってもよく、この場合、ビームが加工物上を１方向に電磁的に走査され、その間、加工物が直交方向に機械的に走査される。また、イオンビームは、静止している加工物上を電磁的に２次元方向に走査される、電磁走査型ビームであってもよい。イオン注入システムの例には、米国マサチューセッツ州ベバリー（Ｂｅｖｅｒｌｙ，Ｍａｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のアクセリステクノロジーズ社（Ａｘｃｅｌｉｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から市販されているイオン注入システムが含まれる。
【０００６】
従来、典型的なイオン注入システムは処理チャンバーを含んでおり、加工物は、注入の間に、処理チャンバー内の加工物ホルダー上に配置される。処理チャンバーは、典型的には他の環境から分離される処理環境を維持するものであり、通常、処理環境から他の環境への相互汚染は限定されている。加工物の機械的走査を使用するイオン注入システムでは、加工物ホルダーは、典型的には、処理チャンバー内の走査装置に結合されており、走査装置は、加工物ホルダーを、イオンビームに対して１以上の方向に移動させるように動作可能なものである。さらに、典型的には、処理のフィードバックのために、処理チャンバー内に、イオンビームと一直線上にビーム監視装置（例えば、ファラデーカップ）が設けられている。
【０００７】
クラスターツールを使用して、１枚のウエハに対していくつかの異なる処理を施す処理方法もあり、この場合、加工物は、クラスターツール内の様々な処理環境の間を移送される。例えば、図１に示す従来のクラスターツール１０は、加工物１５上の様々な処理を実行するように構成されている。クラスターツール１０は、例えば、中央の加工物移送ステーション４５を囲む第１イオン注入装置２０、第２イオン注入装置２５、エッチングステーション３０、レジストアッシャー３５、およびロードロックチャンバー４９を含んでいる。第１イオン注入装置２０、第２イオン注入装置２４、エッチングステーション３０、レジストアッシャー３５、およびロードロックチャンバー４９は、それぞれの仕切弁５５Ａ−５５Ｄによって加工物移送ステーション４５から選択的に分離される固有の独立した処理チャンバー５０Ａ−５０Ｄを含んでおり、各処理チャンバーは、加工物１５を処理するための独立した処理環境６０Ａ−６０Ｄを有している。さらに、各処理チャンバー５０Ａ−５０Ｄは、固有の加工物ホルダー６５Ａ−６５Ｄを含み、第１イオン注入装置２０および第２イオン注入装置２５の場合には、加工物ホルダー６５Ａ、６５Ｂは、さらに、それぞれ対応する第１走査装置７０Ａおよび第２走査装置７０Ｂに結合されている。さらに、第１イオン注入装置２０および第２イオン注入装置２５の場合には、それぞれの処理チャンバー５０Ａ、５０Ｂ内に、それぞれ対応する第１ビーム監視装置７５Ａおよび第２ビーム監視装置７５Ｂが配置されており、それぞれのイオン注入装置に対応する第１イオンビームライン８０Ａおよび第２イオンビームライン８０Ｂを監視するものである。
【０００８】
動作の間に、通常、加工物は、加工物への所望の処理に基づいて加工物ハンドラー８０により複数の処理チャンバー５０Ａ−５０Ｄの間を移送される。例えば、加工物１５に異なる複数のイオン種を注入したい場合には、第１イオン注入装置２０および第２イオン注入装置２５に、それぞれ対応する第１イオンビームライン８５Ａおよび第２イオンビームライン８５Ｂが、それぞれのイオンビームラインに関連する異なるイオン種を有するように構成される。そして、加工物１５は、ロードロックチャンバー４０から仕切弁５５Ａを通じて第１処理チャンバー５０Ａに移送され、処理チャンバー５０Ａ内の第１走査装置７０Ａに結合された加工物ホルダー６５Ａ上に配置される。次いで、仕切弁５５Ａが閉じられ、第１処理チャンバー５０Ａが排気されて、加工物１５は、第１走査装置７０Ａにより第１ビームライン８５Ａを横切るように走査される。第１ビームラインは、処理チャンバー５０Ａ内の第１ビームライン監視装置７５Ａにより監視される。
【０００９】
第１イオン注入装置２０による所望のイオン注入が完了すると、仕切弁５５Ａが開き、加工物１５は、第１イオン注入装置の処理チャンバー５０Ａから取り出されて、移送ステーション４５に戻される。次いで、加工物１５は、仕切弁５５Ｂを通じて第２イオン注入装置２５の処理チャンバー５０Ｂ内に移送され、第２イオン注入装置の処理チャンバー５０Ｂ内の第２走査装置７０Ｂに結合する加工物ホルダー６５Ｂ上に配置される。次いで、仕切弁５５Ｂが閉じられれ、処理チャンバー５０Ｂが排気される。その後、加工物１５は、第２走査装置７０Ｂにより、第２イオン注入装置２５の第２ビームライン８５Ｂを通じて走査される。ここで、第２ビームラインは、処理チャンバー５０Ｂ内の第２ビームライン監視装置７５Ｂにより監視される。第２イオン注入装置２５による所望のイオン注入が完了すると、仕切弁５５Ｂが開き、加工物１５は、第２イオン注入装置の処理チャンバー５０Ｂから取り出されて、移送ステーション４５に戻される。ここで、場合によっては、さらに他の処理が実行される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したような従来のクラスターツールは、各イオン注入装置２０、２５が、それぞれ専用の処理チャンバー５０Ａ、５０Ｂ、走査装置７０Ａ、７０Ｂ、ビーム監視装置７５Ａ、７５Ｂ、および、典型的には各イオン注入システムを制御するためのコントローラ（図示は省略する）を有しているため、高価なものとなる。したがって、複数のイオンビームラインの間で共通の構成要素を共有することによって効率性の向上を可能とし、それによって、複数のビームライン有することに伴う所有経費を低減させる、改善されたイオン注入システムクラスターツールを提供することに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数のイオンビームラインが、共通処理チャンバー、走査装置、ビーム監視装置、加工物ハンドリング装置、およびコントローラのような構成要素を共有するイオン注入クラスターツールを提供することによって、先行技術の限界を克服するものである。ここで、本発明のいくつかの態様についての基本的理解に供するために、本発明の簡単な要約を以下に提示する。但し、この要約は、本発明全体の概要ではない。また、この要約は、本発明を特定する事項または必須の構成要素を示すものではなく、本発明の範囲を画定するものでもない。この要約の目的は、後述する詳細な説明の導入として、本発明のいくつかの概念を簡単に提示することである。
【００１２】
本発明は、加工物にイオンを注入するためのイオン注入クラスターツールに関する。本発明の一態様に従って、複数のイオンビームラインの各々を有する複数のイオンビームラインアセンブリーが、共通処理チャンバーの周囲に配置される。共通処理チャンバーは、例えば、１以上の真空ポンプによって排気されるように動作可能なものである。例えば、複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、さらに、１以上の仕切弁によって共通処理チャンバーから選択的に分離され、それによって、共通処理チャンバー内の真空環境から選択的に分離される。
【００１３】
本発明の例示的な一態様に従って、複数のイオンビームラインアセンブリーに関連する複数のイオンビームラインは、共通処理チャンバーの処理領域で交差する。共通処理チャンバー内には走査装置が配置されており、この走査装置は、加工物を保持する加工物ホルダーが、処理領域中を複数のイオンビームラインの各々を横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能なものである。走査装置は、例えば、３以上の自由度を有するロボットを含むものであってもよい。また、走査装置に対してさらに２次元走査システムが結合されていていてもよく、この２次元走査システムは、選択されたイオンビームラインを横切る加工物の既定の走査を実施するように動作可能なものである。
【００１４】
本発明の別の例示的な態様に従って、共通処理チャンバー内に、例えばファラデーのような共通線量測定装置が配置されており、この共通線量測定装置は、複数のイオンビームラインの各々の１以上の特性を測定するように動作可能なものである。共通線量測定装置は、例えば、走査装置に動作可能に結合されていてもよい。さらに、共通処理チャンバーに動作可能に結合されたロードロックチャンバーを備え、共通の加工物ハンドリング装置により、共通処理チャンバーと外部環境との間で加工物を交換するものであってもよい。
以上のように、本発明は、複数のイオンビームラインに対して共通の、処理チャンバー、走査装置、線量測定装置、および加工物ハンドリング装置を備えることによって、従来のものよりも効率的なイオン注入クラスターツールを提供するものである。
【００１５】
上述した目的及び関連する目的を達成するために、本発明は、以下に詳細に説明され、また、添付特許請求の範囲に特に明示された特徴を含むものである。添付図面及び図面の説明には、本発明の特定の例示的な態様及び実施形態が詳細に記載されているが、これらは、本発明の原理を使用可能な様々な態様のごく一部を示すものである。本発明の他の態様、利点、及び新規な特徴は、以下に記載した本発明の詳細な説明を図面と共に考慮することによって、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、一般的には、複数のイオンビームラインを共通の処理チャンバーに効率的に供給するためのシステムに関するものである。以下、図面を参照して本発明を説明するが、以下の説明を通じて、同様の要素には同一の参照符号を付して参照する。また、それぞれの態様の記載は、単に例示的なものであり、限定的な意味に解すべきではない。以下の記載において、本発明の完全な理解に供することを目的として、説明のための多くの特定の詳細事項が記載されている。しかしながら、これらの特定の詳細事項を用いることなく本発明を実施可能なことは、当業者には明らかである。
【００１７】
図２には、本発明に従って、例示的なイオン注入クラスターツール１００の平面図が示されている。イオン注入クラスターツール１００は、１つの共通処理チャンバー１０２を含んでおり、この共通処理チャンバーに、複数のイオンビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃが動作可能に結合されている。尚、図２には、３つのイオンビームアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃが示されているが、この共通処理チャンバーには、１より大きな任意の数のイオンビームアセンブリー１０４を結合することが可能であり、このような任意の数のイオンビームアセンブリーは、本発明の範囲に含まれるものである。各イオンビームアセンブリー１０４は、例えば、イオン源１０６、引出アセンブリー１０８（例えば、引出電極または引出光学系）、質量分析磁石１１０、および出口分解アパーチャまたは質量分解アパーチャ１１２を含み、それぞれ異なるイオンビーム１１４Ａ−１１４Ｃ（例えば、ビームライン）を発生させるように動作可能なものである。各ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃは、例えば、チューニング用ファラデー１１５Ａ−１１５Ｃをさらに含んでいてもよく、これによって、共通処理チャンバー１０２の上流のそれぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃをチューニングするものである。各イオンビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃによって発生するビームライン１１４Ａ−１１４Ｃは、引き伸ばされたリボン形ビーム、スポットまたはペンシル形ビーム、または、それぞれのビームラインアセンブリーによって電磁的または静電的に走査された走査型ビームの断面形状を取るものであってもよい。各ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃは、例えば、それぞれ相異なるイオン種を有するものであってもよく、それによって、クラスターツール１００によって様々な異なるドーピング処理を実施することができる。
【００１８】
複数のイオンビームアセンブリー１０４は、上述したビームライン形状およびイオン種の１つまたは複数の任意の組み合せを提供するように構成可能なものである。例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂを、単一のイオン種からなるリボン形ビームが発生するように構成し、一方、ビームラインアセンブリー１０４Ｃを、異なるイオン種からなる走査型のペンシル形ビームが発生するように構成するものであってもよい。このように、本発明は、複数のビームラインアセンブリー１０４によって発生するイオンビームの形状によって限定されず、任意のビームライン形状またはそのビームラインの走査方法は、本発明の範囲に含まれるものである。複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの形状または構成に関わらず、各ビームラインは、共通処理チャンバーの処理領域１１６を横切るものであり、その詳細は後述する。
【００１９】
本発明における共通処理チャンバー１０２は、例えば、１つ以上の真空ポンプ１２０Ａ−１２０Ｂ（例えば、低温ポンプ）に流体連通する中央真空チャンバー１１８を含んでおり、１つ以上の真空ポンプは、中央真空チャンバー内を実質的に真空化するものである。イオン注入クラスターツール１００は、さらに、１つ以上の仕切バルブ１２４を介して共通処理チャンバー１０２に動作可能に連結されたロードロックチャンバー１２２を含んでいてもよく、ロードロックチャンバーの内部環境１２６が、共通処理チャンバー内の真空環境１２８に選択的に連通するように動作可能なものである。後述するように、ロードロックチャンバー１２２は、例えば、１つ以上の加工物１３０（例えば、半導体基板またはウエハ）を、共通処理チャンバー１０２の外部から内部へ、または、内部から外部へ移送するために使用することができる。
【００２０】
本発明の１つの例示的な態様に従って、イオン注入クラスターツール１００は、走査装置１３２をさらに含むものであってもよい。この走査装置は、共通処理チャンバー１０２内に配置されており、加工物を保持するとともに１以上の方向に移動させるように動作可能なものである。例えば、走査装置１３２は、加工物１３０を保持するための加工物ホルダー１３４（例えば、静電チャック）を含んでおり、加工物ホルダー（したがって、加工物）が、共通処理チャンバー１０２の処理領域１１６中を複数のイオンビームライン１１４Ａ−１１４Ｃを横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能なものである。
【００２１】
図２に示す例では、加工物ホルダー１３４は、ビームライン１１４Ｃに対して、第１位置１３６Ａと第２位置１３６Ｂとの間を移動するように示されている。ただし、複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々と加工物１３０との間に形成される入射角（例えば、「傾斜角」）は、それぞれのビームラインに対して選択可能であり、走査装置１３２は、さらに、それぞれのビームラインに関して、加工物の一定焦点の走査を維持するように動作可能なものである。走査装置１３２の一例は、米国マサチューセッツ州ベバリーのアクセリステクノロジーズ社に付与された米国特許第６，９００，４４４号明細書に記載されており、その内容は参考として本明細書に組み込まれる。
【００２２】
例えば、走査装置１３２は、さらに、共通処理チャンバー１０２内の処理領域１１６とロードロックチャンバー１２２との間の加工物１３０の移動を行うように動作可能なものである。走査装置１３２は、少なくとも３自由度を有する中央ロボット１３８を含むものであってもよい。また、走査装置１３２は、２次元走査システム１４０を含むものであってもよく、この２次元走査システムは、加工物ホルダー１３４が、複数のイオンビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々に関して、略直交する２軸方向に処理領域１１６中を移動するように動作可能なものである。例えば、中央ロボット１３８は、加工物ホルダー１３４を、加工物１３０が各ビームライン１１４Ａ−１１４Ｃに対してそれぞれ略直交するように配置するように動作可能であり、２次元走査システム１４０は、さらに、加工物ホルダーが、各ビームラインに関して、略直交する２軸に沿って移動するように動作可能なものである。これによって、加工物の、それぞれのビームラインを横切る２次元走査が実現される。また、別の例では、中央ロボット１３８は、加工物ホルダー１３４（したがって加工物１３０）を、それぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃを横切って、略直交する２軸に沿って走査するだけでなく、ロードロックチャンバー１２２と処理領域１１６との間の加工物１３０の移動を行うように動作可能なものである。
【００２３】
本発明の別の例示的な態様に従って、イオン注入クラスターツール１００は、共通処理チャンバー１０２に関連する（共通）線量測定装置１４２を含んでおり、この線量測定装置は、複数のイオンビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々の１以上の特性（例えば、ビーム電流）を測定するように動作可能なものである。線量測定装置１４２は、例えば、各ビームライン１１４Ａ−１１４Ｃの各々に関連するファラデーカップ１４３Ａ−１４３Ｃを含むものであってもよく、各ファラデーカップは、共通処理チャンバー１０２に動作可能に結合される。また、線量測定装置１４２は、走査装置１３２に動作可能に結合されたファラデーカップ１４４を含むものであってもよく、この走査装置は、さらに、複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃを横切って線量測定装置を選択的に移動させるように動作可能なものである。
【００２４】
本発明の別の例示的な態様に従って、イオン注入クラスターツール１００は、共通処理チャンバー１０２に動作可能に結合された加工物ハンドリング装置１４６を備えている。加工物ハンドリング装置は、走査装置１３２の加工物ホルダー１３４とロードロックチャンバー１２２との間の加工物の移送を行うように構成されている。加工物ハンドリング装置１４６は、例えば、走査装置１３２（例えば、中央ロボット１３６）に組み込まれていてもよく、または、加工物ホルダー１３４とロードロックチャンバー１２２との間の加工物１３０の移送を行うように動作可能な、走査装置１３２に結合された別のロボットまたは移動機構（図示は省略する）であってもよい。
【００２５】
上述したように、本発明に係るイオン注入クラスターツール１００は、有利なことに、それぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃが処理領域１１６で交差するように、共通処理チャンバー１０２の回りに配置された、複数のビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃを備えており、加工物１３０は、それぞれのビームラインによってイオン注入される。例えば、複数のビームライン１１４Ａ−１１４Ｃは、処理領域１１６中のターゲット位置１４８において互いに交差するものであり、この場合、加工物１３０を、各ビームラインに対してそれぞれ略直交するように、ターゲット位置に配置することができる。これによって、従来は無かった効率性がもたらされる。例えば、走査装置１３２は、すべてのビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃに共有されており、共通の走査装置１３２により、それぞれのビームライン１１４Ａ−１１４Ｃによる注入のために加工物ホルダー１３４を適切に配置することができる。さらに、線量測定装置１４２は、すべてのビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃに共有されており、共通の線量走査装置１４２は、走査装置１３２によって適切に配置されることにより、すべてのビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃの特性を示すことができるように動作可能なものである。またさらに、共通のコントローラ１４８を、ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃおよび走査装置１３２を制御することによってイオン注入クラスターツール１００を制御するように構成するものであってもよい。共通のコントローラ１４８は、各ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃを制御するために、線量測定装置１４２を通じてフィードバック制御を実施するものであってもよく、さらに、走査装置１３２の制御（例えば、共通処理チャンバー１０２内の真空環境１２８とロードロックチャンバー１２２との間の加工物の移送を行う中央ロボット１３６の制御）を通じて、加工物１３０の操作を制御するものであってもよい。
【００２６】
本発明によってもたらされる別の効率性は、２以上のビームラインアセンブリー（例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂ）を、同一のイオン種を有する同タイプのイオンビームを供給するように構成できるように、ビームラインアセンブリーに冗長性を持たせることである。これによって、一方のビームラインアセンブリー（例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ａ）に故障が生じた場合や整備が必要な場合、すぐに他方の余剰のビームラインアセンブリー（例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ｂ）を注入用として使用することができ、処理中断時間を低減することができる。
【００２７】
本発明の別の例示的な態様に従って、複数のビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃは、それぞれ仕切弁１５０Ａ−１５０Ｃを含んでいる。この仕切弁は、複数のビームラインアセンブリーを共通処理チャンバー１０２から選択的に分離するものである。例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ｃに関連するイオン種が所望の場合、仕切弁１５０Ｃを開くとともに、仕切弁１５０Ａ、１５０Ｂを閉じて、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂを、共通処理チャンバー１０２の真空環境１２８から実質的に分離するものである。これによって、例えば、ビームラインアセンブリー１０４Ｃによる加工物１３０へのイオン注入を続行しながら、ビームラインアセンブリー１０４Ａ、１０４Ｂの整備作業を実施することが可能となる。加えて、仕切弁１５０Ａ−１５０Ｃは、ビームラインアセンブリー１０４Ａ−１０４Ｃ間の環境保護壁を形成するものであり、これによって、ビームラインアセンブリー間の相互汚染を最小限にとどめることができる。
【００２８】
このように、本発明は、効率的なイオン注入クラスターツール１００を提供するものであり、共通の構成要素を使用することによって、従来のシステムと比較して所有経費が削減されるとともに、生産性と効率性が有利に向上する。
【００２９】
以上、本発明を特定の態様及び実施形態に関連させて図示及び説明してきたが、本明細書及び添付された図面の理解に基づいて、当業者が同等な変更及び修正に想至し得ることは理解されるであろう。特に、上述した構成要素（アセンブリー、装置、デバイス、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た用語（「手段」に対する参照を含む）は、特に明示されない限り、ここに示された本発明の例示的な実施形態において特定の機能を実行する上述した構成要素のその機能を実行する（すなわち、機能的に同等である）任意の構成要素に、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、相当するものである。加えて、本発明の特定の特徴がいくつかの態様のうちの１つのみに関連して開示された場合であっても、所定の又は特定の用途のために望ましくかつ有利であるように、そのような特徴を他の態様の１つ又はそれ以上の特徴と組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、先行技術に従って加工物を処理するための、従来のクラスターツールの平面図である。
【図２】図２は、本発明の一態様に従うイオン注入クラスターツールの一例を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のイオンビームラインの各々を有する複数のイオンビームラインアンセブリーと、
前記複数のイオンビームラインの各々が処理領域で交差する共通処理チャンバーと、
前記共通処理チャンバー内に配置され、加工物ホルダーを含むとともに、前記加工物ホルダーが、前記処理領域中を前記複数のイオンビームラインを横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能な走査装置と、
前記共通処理チャンバーに関連し、前記複数のイオンビームラインの各々の１以上の特性を測定するように動作可能な線量測定装置と、
前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されたロードロックチャンバーと、
を含むことを特徴とするイオン注入クラスターツール。
【請求項２】
大部分が前記共通処理チャンバー内に存在し、前記加工物ホルダーと前記ロードロックチャンバーとの間の加工物の移送を行うように構成された加工物ハンドリング装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項３】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーは、前記共通処理チャンバーの周囲に配置され、前記複数のイオンビームラインは、前記処理領域中のターゲット位置で互いに交差することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項４】
前記共通処理チャンバーは、１以上の真空ポンプに動作可能に結合され、前記１以上の真空ポンプは、前記共通処理チャンバー内に実質的に真空化された環境を形成するように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項５】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々に、それぞれ関連する複数の仕切弁をさらに含み、該複数の仕切弁は、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々を、前記共通処理チャンバーから選択的に分離するように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項６】
前記走査装置は、少なくとも３自由度を有するロボットを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項７】
前記走査装置は、前記加工物ホルダーが、前記複数のイオンビームラインの各々に関して、略直交する２軸方向に前記処理領域中を移動するように動作可能な２次元走査システムを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項８】
前記線量測定装置は、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々に関連するファラデーカップを含み、それぞれの前記ファラデーカップは、前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項９】
前記線量測定装置は、前記走査装置に動作可能に結合されており、前記走査装置は、前記線量測定装置を、前記複数のイオンビームラインを横切るように選択的に移動させることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１０】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、イオン源、引出アセンブリー、質量分析装置、質量分解アパーチャ、および調整用ファラデーを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１１】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの１つまたは複数は、リボン形イオンビームを形成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１２】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、前記共通処理チャンバーの上流に配置された調整用ファラデーを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１３】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、それぞれ相異なるイオン種を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１４】
共通処理チャンバーと、
前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されたロードロックチャンバーと、
前記共通処理チャンバーの周囲に配置されて前記共通処理チャンバーに動作可能に結合され、前記共通処理チャンバーの処理領域に向けて導かれる複数のイオンビームラインの各々を供給するように構成された複数のイオンビームラインアンセブリーと、
大部分が前記共通処理チャンバー内に配置され、加工物を保持するように動作可能な加工物ホルダーを含み、前記複数のイオンビームラインの各々を横切って前記加工物を移動させるように動作可能であるとともに、さらに、前記共通処理チャンバーと前記ロードロックチャンバーとの間の前記加工物の移動を行うように動作可能である加工物ハンドリング装置と、
前記加工物ハンドリング装置に関連し、前記複数のイオンビームラインの各々の１以上の特性を測定するように動作可能な共通線量測定装置と、
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々を制御するように構成されたコントローラと、
を含むことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項１５】
前記複数のイオンビームラインの各々は、前記共通処理チャンバーの処理領域で交差することを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
前記コントローラは、さらに、前記共通線量測定装置により測定された１以上の特性に基づいて、前記複数のイオンビームラインアセンブリーを制御するように動作可能であることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
前記共通線量測定装置は、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々に関連するファラデーカップを含み、それぞれの前記ファラデーカップは、前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１８】
前記複数のイオンビームラインの各々に関連し、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々を前記共通処理チャンバーから選択的に分離する複数の仕切弁を含むことを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１９】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの１つまたは複数は、リボン形ビームを用いたイオン注入装置からなることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項２０】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、前記共通処理チャンバーの上流に配置されたチューニング用ファラデーを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１】
複数のイオンビームラインの各々を有する複数のイオンビームラインアンセブリーと、
前記複数のイオンビームラインの各々が処理領域で交差する共通処理チャンバーと、
前記共通処理チャンバー内に配置され、加工物ホルダーを含むとともに、前記加工物ホルダーが、前記処理領域中を前記複数のイオンビームラインを横切って１以上の方向に選択的に移動するように動作可能な走査装置と、
前記共通処理チャンバーに関連し、前記複数のイオンビームラインの各々の１以上の特性を測定するように動作可能な線量測定装置と、
前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されたロードロックチャンバーと、
を含むことを特徴とするイオン注入クラスターツール。
【請求項２】
大部分が前記共通処理チャンバー内に存在し、前記加工物ホルダーと前記ロードロックチャンバーとの間の加工物の移送を行うように構成された加工物ハンドリング装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項３】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーは、前記共通処理チャンバーの周囲に配置され、前記複数のイオンビームラインは、前記処理領域中のターゲット位置で互いに交差することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項４】
前記共通処理チャンバーは、１以上の真空ポンプに動作可能に結合され、前記１以上の真空ポンプは、前記共通処理チャンバー内に実質的に真空化された環境を形成するように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項５】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々に、それぞれ関連する複数の仕切弁をさらに含み、該複数の仕切弁は、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々を、前記共通処理チャンバーから選択的に分離するように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項６】
前記走査装置は、少なくとも３自由度を有するロボットを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項７】
前記走査装置は、前記加工物ホルダーが、前記複数のイオンビームラインの各々に関して、略直交する２軸方向に前記処理領域中を移動するように動作可能な２次元走査システムを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項８】
前記線量測定装置は、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々に関連するファラデーカップを含み、それぞれの前記ファラデーカップは、前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項９】
前記線量測定装置は、前記走査装置に動作可能に結合されており、前記走査装置は、前記線量測定装置を、前記複数のイオンビームラインを横切るように選択的に移動させることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１０】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、イオン源、引出アセンブリー、質量分析装置、質量分解アパーチャ、および調整用ファラデーを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１１】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの１つまたは複数は、リボン形イオンビームを形成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１２】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、前記共通処理チャンバーの上流に配置された調整用ファラデーを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１３】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、それぞれ相異なるイオン種を有することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入クラスターツール。
【請求項１４】
共通処理チャンバーと、
前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されたロードロックチャンバーと、
前記共通処理チャンバーの周囲に配置されて前記共通処理チャンバーに動作可能に結合され、前記共通処理チャンバーの処理領域に向けて導かれる複数のイオンビームラインの各々を供給するように構成された複数のイオンビームラインアンセブリーと、
大部分が前記共通処理チャンバー内に配置され、加工物を保持するように動作可能な加工物ホルダーを含み、前記複数のイオンビームラインの各々を横切って前記加工物を移動させるように動作可能であるとともに、さらに、前記共通処理チャンバーと前記ロードロックチャンバーとの間の前記加工物の移動を行うように動作可能である加工物ハンドリング装置と、
前記加工物ハンドリング装置に関連し、前記複数のイオンビームラインの各々の１以上の特性を測定するように動作可能な共通線量測定装置と、
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々を制御するように構成されたコントローラと、
を含むことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項１５】
前記複数のイオンビームラインの各々は、前記共通処理チャンバーの処理領域で交差することを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
前記コントローラは、さらに、前記共通線量測定装置により測定された１以上の特性に基づいて、前記複数のイオンビームラインアセンブリーを制御するように動作可能であることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
前記共通線量測定装置は、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々に関連するファラデーカップを含み、それぞれの前記ファラデーカップは、前記共通処理チャンバーに動作可能に結合されていることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１８】
前記複数のイオンビームラインの各々に関連し、前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々を前記共通処理チャンバーから選択的に分離する複数の仕切弁を含むことを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１９】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの１つまたは複数は、リボン形ビームを用いたイオン注入装置からなることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項２０】
前記複数のイオンビームラインアセンブリーの各々は、前記共通処理チャンバーの上流に配置されたチューニング用ファラデーを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−８１０３２（Ｐ２００９−８１０３２Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４８９９９（Ｐ２００７−２４８９９９）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【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）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【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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