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技術 角度エネルギフィルタを用いた角度スキャン

出願人 アクセリステクノロジーズ,インコーポレイテッド
発明者 ジェン,コーソンコ-チュアンビンツ,ウィリアム
出願日 2015年4月29日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2016-563914
公開日 2017年6月8日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2017-515272
状態 特許登録済
技術分野 荷電粒子線装置
主要キーワード むね高 反対側壁 測定構成要素 公称中心 偏向モジュール 最終角度 共通プロセッサ 非加工物
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題・解決手段

スキャンされたイオンビーム被加工物衝突するのと同時に、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させるためのイオン注入システムおよび方法を提供する。システムは、イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、を有する。ビームスキャナは、イオンビームを第1方向にスキャンするように構成されており、これによってスキャンされたイオンビームを規定する。被加工物支持部は、その上に被加工物を支持するように構成されており、角度注入装置は、スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されている。角度注入装置は、1つ以上の角度エネルギフィルタと被加工物支持部に結合可能な機械的装置とを備える。制御器は、角度注入装置を制御し、故に、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時に、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させる。

概要

背景

概要

スキャンされたイオンビーム被加工物衝突するのと同時に、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させるためのイオン注入システムおよび方法を提供する。システムは、イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、を有する。ビームスキャナは、イオンビームを第1方向にスキャンするように構成されており、これによってスキャンされたイオンビームを規定する。被加工物支持部は、その上に被加工物を支持するように構成されており、角度注入装置は、スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されている。角度注入装置は、1つ以上の角度エネルギフィルタと被加工物支持部に結合可能な機械的装置とを備える。制御器は、角度注入装置を制御し、故に、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時に、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させる。

目的

本発明の一部の構想を簡単な形式で、後述するより詳細な説明の前置きとして、提示することである

効果

実績

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牽制数
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請求項1

イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、前記イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、前記イオンビームを第1軸に沿ってスキャンするように構成された、これによってスキャンされたイオンビームを規定するイオンビームスキャナと、その上に被加工物を支持するように構成された被加工物支持部と、角度注入装置と、前記角度注入装置を制御するように構成された制御器と、を備え、前記角度注入装置は、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を第2軸に沿って前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されており、前記制御器は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させるように構成されていることを特徴とするイオン注入システム

請求項2

前記角度注入装置は、前記イオンビームスキャナの下流に位置する角度エネルギフィルタを備え、前記制御器は、前記角度エネルギフィルタへの入力を変化させるように構成されており、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時であることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入システム。

請求項3

前記角度エネルギフィルタは、1つ以上の磁気偏向モジュールと1つの静電偏向モジュールとを備えることを特徴とする請求項2に記載のイオン注入システム。

請求項4

前記角度注入装置は、さらに、前記被加工物支持部に結合可能な機械的装置を備え、前記機械的装置は、さらに、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のイオン注入システム。

請求項5

前記制御器は、さらに、前記機械的装置および前記角度エネルギフィルタを制御するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のイオン注入システム。

請求項6

前記機械的装置は、前記被加工物を前記イオンビームについて回転させるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のイオン注入システム。

請求項7

前記角度注入装置は、前記被加工物支持部に結合可能な機械的装置を備え、前記機械的装置は、さらに、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されており、前記制御器は、さらに、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記機械的装置を制御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システム。

請求項8

さらに、前記被加工物を前記イオンビームに対して相対的にスキャンするように構成された被加工物スキャナを備えることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入システム。

請求項9

複数の入射角度で被加工物にイオン注入するための方法であり、被加工物支持部上に被加工物を準備することと、イオンビームを前記被加工物に対して相対的にスキャンすることと、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に角度注入装置によって変化させることと、を含むことを特徴とする方法。

請求項10

前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に角度注入装置によって変化させることは、角度エネルギフィルタへの入力を変化させることを含み、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時であることを特徴とする請求項9に記載の方法。

請求項11

前記角度エネルギフィルタは、1つ以上の磁気偏向モジュールと1つの静電気偏向モジュールとを備えることを特徴とする請求項10に記載の方法。

請求項12

前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、さらに、前記被加工物支持部の角度を前記スキャンされたイオンビームについて機械的に変化させることを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。

請求項13

前記被加工物支持部の角度を機械的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、行われることを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。

請求項14

前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記被加工物支持部の角度を前記スキャンされたイオンビームについて機械的に変化させることを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。

請求項15

イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、前記イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、前記イオンビームを第1軸に沿ってスキャンするように構成された、これによってスキャンされたイオンビームを規定するイオンビームスキャナと、その上に被加工物を支持するように構成された被加工物支持部と、角度エネルギフィルタと、前記角度エネルギフィルタを制御するように構成された制御器と、を備え、前記角度エネルギフィルタは、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を第2軸に沿って前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されており、前記制御器は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させるように構成されていることを特徴とするイオン注入システム。

請求項16

前記角度エネルギフィルタは、前記イオンビームスキャナの下流に位置し、前記制御器は、前記角度エネルギフィルタへの入力を変化させるように構成されており、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に前記第2軸に沿って変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時であることを特徴とする請求項15に記載のイオン注入システム。

請求項17

前記角度エネルギフィルタは、1つ以上の磁気偏向モジュールと1つの静電気偏向モジュールとを備えることを特徴とする請求項16に記載のイオン注入システム。

請求項18

前記被加工物支持部は、さらに、前記被加工物支持部に結合されることが可能な機械的装置を備え、前記機械的装置は、さらに、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されており、前記制御器は、さらに、前記機械的装置を制御するように構成されていることを特徴とする請求項15に記載のイオン注入システム。

請求項19

前記機械的装置は、前記被加工物を前記イオンビームについて回転させるように構成されていることを特徴とする請求項18に記載のイオン注入システム。

請求項20

前記制御器は、前記角度エネルギフィルタおよび前記機械的装置の制御によって、前記被加工物の表面上に配置された三次元構造の複数の側面を一様に暴露するように構成されていることを特徴とする請求項19に記載のイオン注入システム。

発明の詳細な説明

0001

〔関連出願の参照〕
本出願は、2014年4月30日出願の米国仮出願第61/986,350号、発明の名称「ANGULARSCANNING USING ANGULAR ENERGY FILER」の権利を主張し、本米国仮出願の内容は、内容全体を参照によって組み込まれる。

0002

〔技術分野〕
本開示は、おおむね被加工物(workpiece)中へイオン注入するためのイオン注入システムおよびイオン注入方法に関し、より具体的には、イオンビームを被加工物に対して相対的に第1方向にスキャン(scan)すると同時に、スキャンされたイオンビームの角度を第2方向に被加工物に対して相対的に選択的に変化させるためのシステムおよび方法に関する。

0003

背景技術
イオン注入システムは、集積回路の製造において半導体不純物をドープするために用いられている。このようなシステムにおいて、イオン源は、所望のドーパント元素イオン化し、ドーパント元素は、イオン源から所望のエネルギのイオンビームの形で引き出される。そして、イオンビームは、ドーパント元素を被加工物に注入するために、被加工物の表面に方向付けられる。イオンビームのイオンは、(例えば、半導体ウエハートランジスタデバイス制作するのに望まれる)所望の伝導率の領域を形成するように、被加工物の表面を浸透する。典型的なイオン注入機は、イオンビームを発生するイオン源、磁場を用いてイオンビームを質量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、およびイオンビームによって注入される被加工物を収容する標的チャンバを含む。

0004

イオン注入プロセスにおいて、イオンビームが被加工物にアプローチする角度(注入角度とも呼称される)は、イオン注入中、特定の角度に固定される。しかしながら、図1に示すような三次元(3D)構造12を有する被加工物12上に、デバイスを製造することが一般的になりつつあり、3D構造の全次元の表面で均等に浸透するイオン注入が望まれる。例えばFinFETデバイス14において、被加工物10へのイオンビーム16の入射角度の変化は、FinFETデバイスのトレンチ18と構造22の側壁20との両方に注入するために、望ましい。

0005

従来、異なる入射角度で被加工物10中へイオンを注入するために、イオン注入は、一時的に中断または空運転(イオンビーム16が被加工物に向けて方向付けられていない)され、被加工物はイオンビーム16に対して機械的に斜め(例えば、矢印24で示す)にされる。このようにして、被加工物へのイオンビームの入射角度は変化または修正される。そして再び、イオンビーム16は被加工物10に向かって方向付けられ、ワークピースに修正された入射角度で注入される。FinFETデバイスには、複雑な3D構造が存在することがあり、このため、トレンチ18および/または構造22の側壁22に十分に注入するために、2つ以上の異なる入射角度の変化が求められることがある。従来、角度変化を成し遂げるためのシステムおよび方法は、イオンビーム16が異なる角度で被加工物に当たるように、軸まわりで被加工物を旋回させるものであった。

0006

このように、被加工物10での入射角度を機械的に変化させるので、入射角度が機械的に変化している間に、イオンビームが被加工物に衝突しないで大幅な時間を浪費することがあるので、イオン注入システムの稼働と関連する処理能力は、悪影響を被ることがある。

0007

〔発明の概要
本開示は、被加工物へのイオンビームの入射角度を選択的に変化させることができる新規性があるアプローチを提示する。これによって、イオンビームが進む角度は、選択された角度で被加工物に当たるように、変化させられる。故に、本開示は、システムと関連する処理能力を最大化し、所有コストを最小化すると共に、被加工物中にイオンを注入するためのシステム,装置,および方法を提示する。より詳細には、本開示は、イオン注入中に非加工物をスキャンすると同時に、小さな角度範囲で注入角度を連続的に変化させることを提示する。したがって、最終ドーパントプロファイルは、複数の離散的角度注入ステップを用いる従来の方法と対照的に、三次元トレンチ様(three-dimensional trench-like)構造にとってより均等になることができる。

0008

したがって、本発明の一部の態様の基礎的理解のために、本発明の簡単な概要を以下に提示する。本概要は、本発明の広範な概観ではなく、本発明の要点すなわち決定的要素を特定することを意図するものでも、本発明の範囲を線引きすることを意図するものでもない。本概要の目的は、本発明の一部の構想を簡単な形式で、後述するより詳細な説明の前置きとして、提示することである。

0009

本発明は、イオン注入システムにおおむね方向づけられており、該イオン注入システムは、イオンビームを形成するように構成されたイオン源と、前記イオンビームを質量分析するように構成された質量分析器と、を備える。イオンビームスキャナは、前記イオンビームを第1方向にスキャンするように構成されており、これによってスキャンされたイオンビームを規定する。被加工物支持部は、その上に被加工物を支持するように構成されている。角度注入装置がさらに設けられ、前記角度注入装置は、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化せるように構成されており、制御器は、前記角度注入装置を制御するように構成されている。前記制御器は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させるように構成されている。さらに、別の例において、該入射角度は、被加工物支持部上にある前記被加工物を機械的にスキャンするのと同時に、変化する。

0010

典型的な一態様によれば、前記角度注入装置は、前記イオンビームスキャナの下流に位置する角度エネルギフィルタを備える。故に、前記制御器は、前記角度エネルギフィルタへの入力を変化させるように構成されており、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的に変化させることは、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時である。一例において、前記角度エネルギフィルタは、1つ以上の磁気偏向モジュールと1つの静電偏向モジュールとを備える。

0011

別の一例において、前記角度注入装置は、前記被加工物支持部に結合可能な機械的装置を備え、前記機械的装置は、前記スキャンされたイオンビームの入射角度を前記被加工物に対して相対的にさらに変化させるように構成されている。前記制御器は、さらに、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記機械的装置を制御するように構成されている。別の典型的な一態様によれば、前記角度注入装置は、前記角度エネルギフィルタと前記被加工物支持部に結合可能な前記機械的装置との両方を備える。

0012

さらに別の態様によれば、1つ以上の入射角度で被加工物にイオンを注入するための方法が提供される。該方法は、被加工物支持部上に被加工物を準備することと、イオンビームを前記被加工物に対して相対的にスキャンすることと、を含む。さらに該方法によれば、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、前記スキャンされたイオンビームの前記被加工物に対して相対的な入射角度は、変化する。前記スキャンされたイオンビームの前記被加工物に対して相対的な入射角度は、例えば、1つ以上の角度エネルギフィルタへの入力を変化させることと、前記被加工物支持部の角度を前記スキャンされたイオンビームについて機械的に変化させることとによって、変化する。このように、前記スキャンされたイオンビームの前記被加工物に対して相対的な入射角度は、前記スキャンされたイオンビームが前記被加工物に衝突するのと同時に、変化する。

0013

上述の概要は、本発明の一部の実施形態の一部の特徴の簡単な概観を与えることを意図されたものである。他の実施形態は、上述の特徴に対して追加のおよび/または異なる特徴を備えてもよい。詳細には、本概要は、本出願の範囲を限定すると解釈されるものではない。故に、前述の目標および関連する目標の達成のために、本発明は、後述の、詳細には請求項において示される特徴を備える。以下の説明および添付の図面は、本発明の例示的な特定の実施形態を詳細に陳述する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の本質が採用されてもよい様々な様式のうちの少数を示すに過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、図面と併せて考慮されたときに、本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
〔図面の簡単な説明〕
図1は、本開示の様々な態様に係る典型的な三次元被加工物を示す。

0014

図2は、本開示の様々な態様に係る典型的なイオン注入システムのブロック概略図を示す。

0015

図3は、本開示の様々な態様に係る図2のブロック概略図の部分の別の図を示す。

0016

図4は、本開示の様々な態様に係る典型的な角度エネルギフィルタを示す。

0017

図5は、本開示の様々な態様に係る別の典型的な角度エネルギフィルタおよび機械的なスキャンを示す。

0018

図6は、本開示の様々な態様に係る被加工物中へのイオン注入を操作するための典型的な方法を示すブロック図である。

0019

〔詳細な説明〕
本開示は、おおむね、被加工物中へイオンを注入するためのイオン注入システムおよびイオン注入方法に関し、より具体的には、イオンビームを被加工物に対して相対的に第1方向にスキャンすると同時に、スキャンされたイオンビームの角度を第2方向に被加工物に対して相対的に選択的に変化させるためのシステムおよび方法に関する。したがって、本発明は図面を参照して以下に説明されるであろう。図面中で、類似の参照符号は、全体に渡って類似要素を参照スルタンに用いられることがある。なお、これらの態様の説明は例示に過ぎず、限定的意味に判断されるべきでない。以下の説明において、例示の目的のために、多数の具体的な詳細は、本発明の理解を十分に深めるために陳述される。ただし、これらの具体的な詳細なく、本発明が実施されてもよいことは、当業者にとって明白である。さらに、発明の範囲は、添付の図面を参照して以下に説明される実施形態または実施例によって、限定されることを意図されておらず、添付の請求項および請求項と等価なものによってのみ限定されることを意図されている。

0020

なお、図面も、本開示の実施形態の一部の態様の例示を与えるために提示され、そのため、概略とのみ見なされるものである。詳細には、図面中に示される要素は、互いに対する尺度のためには不必要であり、図面中の様々な要素の配置は、各実施形態の理解を明確にするために選択され、図面中の様々な要素の配置は、本発明の一実施形態に従った実施における様々な構成要素の実際の相対的位置の必然的な描写であると解釈されるものではない。さらに、本詳細な説明に述べられる様々な実施形態および実施例の特徴は、そうではないと具体的に注記されている場合を除き、互いに組み合わされてもよい。

0021

なお、その上、以下の説明において、図面中に示されるまたは本詳細な説明に述べられる機能ブロック間、デバイス間、構成要素間、回路素子間、あるいは他の物理的または機械的ユニット間の直接的接続または結合は、何れも、間接的接続または結合によって実施されてもよい。なお、さらに、図面中に示される機能的ブロックまたはユニットは、一実施形態において別個機構または回路として実施されてもよく、その上にまたは代わりに、別の実施形態において共通の機構または回路で完全にまたは部分的に実施されてもよい。例えば、一部の機能的ブロックは、信号プロセッサのような共通プロセッサ上を走るソフトウェアとして実施されてもよい。なお、さらに、以下の説明において有線であるとして述べられる接続は、相容れないと注記されている場合を除き、何れも、無線接続として実施されてもよい。

0022

以下に図を参照する。図2は、本開示の一態様に係る典型的なイオン注入システム100を示す。イオン注入システム100は、例えば、ターミナル102、ビームラインアセンブリ104、エンドステーション106を備える。一般的に言って、ターミナル102中のイオン源108は、ドーパント期待を複数のイオンへとイオン化するためかつイオンビーム112を形成するための電源110に結合されている。本実施例におけるイオンビーム112は、質量分析器114を通って、開口116から外へエンドステーション106に向かって、方向付けられる。エンドステーション106において、イオンビーム112は被加工物118(例えば、シリコンウエハーのような半導体被加工物、ディスプレイパネル等)に衝突する。被加工物118は、チャック120(例えば、静電気チャックまたはESC)に選択的に留められているか、または載せられている。一旦、被加工物118の格子内に埋め込まれると、注入されたイオンは、被加工物の物理的および/または化学的特性を変更する。このため、イオン注入は、半導体デバイスの制作および金属の最終処理において、材料科学研究における様々な応用と同様に、用いられる。

0023

本開示のイオンビーム112は、ペンシルまたはスポットビームリボンビーム、またはスキャンされたビームなど、イオンがエンドステーション106に方向づけられる形式であればどのような形式であってもよい。そのような形式は全て、本開示の範囲内に含まれるものとして意図される。好ましい実施形態において、イオンビーム112は、スポットビームを包含し、スポットビームは、開口116の下流に位置するビームスキャナ122を経てスキャンされる。ビームスキャナ122は、例えば、第1軸123に沿って(例えば、x方向で)イオンビーム112を静電気的または磁気的にスキャンし、イオンビームの複数の小ビームは、さらに、平行化器124を経てビームスキャナの下流で平行化されることができる。さらに、被加工物スキャナ126は、スキャンされたイオンビーム112を通じて被加工物をスキャンするために活用される(例えば、被加工物118は、y方向で機械的にスキャンされる)ことができる。

0024

本開示は、さらに、イオン注入システム100に設けられた角度(angular)エネルギフィルタ(AEF)128を使用する。例えば、AEF128は、米マサチューセッツ州ベバリーのAxcelis Technologiesによって製造されたPurion Ion Implantation Systemに設けられた1つ以上の機構を備えることができる。AEF128は、中性粒子を被加工物に到達させないために、例えば図3中に示されるように、スキャンされた平行なイオンビーム112を受け入れ、続いて、入射ビームライン軸127から第2軸129に沿って(例えば、垂直方向またはy方向で)被加工物118に向かってイオンビームを変更させるように構成されている。例えば、全体を参照によって組み込まれるバンヴェニストらの米国特許第6886966号は、静電気偏向器と共に採用されて複合偏向システムを形成する磁気偏向器を開示している。複合偏向システムにおいて、磁気偏向器モジュールは、おおむね低いイオンビームエネルギでの変更のために採用されており、静電気偏向モジュールは、おおむね高ビームエネルギで採用されている。AEF128は、例えば、そのエネルギの関数としてイオンビーム112の軌道を変化させて、ビームの進んだ経路に沿って進んでいる中性イオンから注入が望まれているイオンを偏向させるように、制御されてもよい。AEFシステムの追加的な開示は、例えば、ラスマインズらの米国特許第6777696号とグラフらの米国特許公開第2010/0065761号とに見ることでき、全体を参照によって組み込まれる。

0025

本開示はAEF128を活用して、注入されるイオンビーム112の軌道を変化させるので、イオンビームの前に位置する被加工物の角度を機械的に調整するのと対照的に、被加工物118に向かうイオンビームがアタックする角度を調整することによって、注入と同時に注入角度を変化させることができる。例えば、従来、イオン注入システムにおける垂直ビーム調整は、イオンビームと被加工物との間の相対的方位を決定するシステムをによってなされる。測定構成要素は、イオンビームに対して相対的な選択的関係で測定構成要素とワークピースとの間の相対的方位を計算に入れるので、被加工物とビームとの間の相対的方位は、機械的に調整または確定されることができる。例えば、ラスマインズらの米国特許第7361914号は、イオンビームとワークピースとの間の相対的方位を決定するための典型的な測定構成要素を提示する。

0026

被加工物支持部120における被加工物の方位を上述のように機械的に調整するのではなく、本開示は、注入と同時にイオン注入角度を変化させるために、AEF128によるビーム変更を経てビーム軌道電子的および/または磁気的に調整することを有利に活用する。被加工物支持部120による傾き角度機械的変化は、傾き角度の変化の周波数を提示するが、それは本開示のAEF128による角度変化よりも著しく遅いと現在認められている。例えば、従来の傾き角度は、被加工物支持部120の機械的変化を用いて約2〜3Hzで変化する。一方、AEF128または他のビームスキャン装置を活用する本開示の角度変化は、従来の機械的システムよりも数桁大きい規模の周波数で角度変化する能力がある。

0027

なお、本開示は、上述の機械的な被加工物の調整を補完するために用いられてもよいので、被加工物支持部120での機械的な被加工物の調整は、大まかな角度調整または回転を実行することができ、AEF128によるイオンビーム112の電気または磁気偏向は、イオンビーム112と被加工物118との間の正確な角度方位のために、より精密な最終角度調整を実行する。したがって、角度注入装置130は、1つ以上のAEF128と調整可能な被加工物支持部120とを備えると見なされることができ、角度注入装置は、被加工物118に対して相対的にスキャンされたイオンビーム112の入射角度を変化させるように構成されている。なお、さらに、本発明は、ペンシル/スポットビーム注入システムとリボンビーム注入システムとの両方に応用できる。

0028

本開示において実行される高速スキャン角度変更は、被加工物傾き角度ならびに機械的な被加工物の調整と関連する振動から(例えば、被加工物スキャナ126と関連する)被加工物スキャンを分離するために用いられてもよいと現在認められている。AEF128は、例えば、電気的または磁気的なエネルギフィルタであることができ、ビーム角度の変化の周波数は、機械的な変化よりも著しく高速であることができる。例えば、イオン注入システム100は、約1kHzすなわち毎秒1000回で水平方向に(例えば、図2の第1軸123に沿ってすなわちx方向に)イオンビーム112をスキャンするように構成されている。さらに、AEF128は、垂直方向にスキャンされたイオンビーム112全体を曲げる(例えば、図3の第2軸129に沿って、すなわちy方向に約15〜20度で曲げる)ことが可能である。例えば、スキャンされたイオンビーム112を、数百ヘルツで前後に搖動する(例えば、y方向に毎秒数百回の搖動にスキャンされたイオンビームを掃く)ことがAEF128によってできる。もしも被加工物118が、毎秒数センチメートル程度の相対的に遅いスキャン速度で被加工物スキャナ126によってスキャン軸図3の矢印132参照)に沿って移動するならば、被加工物スキャナ126によって被加工物がスキャンされる間に、実質的な角度変化量は相対的に短い期間で獲得されるので、被加工物の上端/中心/下端における角度変化は、無視してもよいであろう。

0029

それ故、図2の本イオン注入システムは、注入と同時に注入角度を変化させ、このため、有利に、三次元構造の側壁およびトレンチ注入プロファイルを制御し、ならびに、従来の方法論およびシステムを超えて処理能力を増やす。それ故、AEF128はシステムに小角度スキャン能力を付与するので、角度は注入中、被加工物118の表面でより均一な角度の広がりを有するように変更されることができる。

0030

したがって、本開示は、注入中に注入角度を変化させるために、角度エネルギフィルタを活用する。より広く言えば、イオンビーム112は、水平にスキャンされたイオンビーム112(例えばx方向に)の垂直に(例えばy方向に)スキャンされることができる。イオンビーム112は、ビームスキャナ122によって(例えば約1kHzで)x方向に素早くスキャンされることができるので、瞬間的にみるとイオンビームがスポットビームのままであったとしても、リボン見えるように形成される。そのように、スキャンされたイオンビーム112全体(“リボンビーム”としても知られる)は、スキャンデバイスとして角度注入装置130を用いて、さらに垂直方向にスキャンされる。それ故、角度注入装置130は、上述のような角度エネルギフィルタに不可欠ではない、むしろ、本開示によれば、第1方向および第2方向の両方に被加工物118についてイオンビーム112を電気的および/または磁気的にスキャンすることが可能な任意のデバイスが意図されている。

0031

図3および図4は、AEF128を備える典型的な角度注入装置130を示し、スキャンされたイオンビーム112(例えば、図2の第1軸123に沿ってすなわちx方向にスキャンされた)は、AEF128を活用してさらにスキャン(例えば、第2軸129に沿ってすなわちy方向に)される。被加工物118は、例えば、図2の被加工物スキャナ126によってy方向にスキャン軸132に沿ってさらにスキャン(例えば機械的に)される。図4中に概略的に示されるように、例えば、被加工物118は、その上に形成された、またはそうではなく配置された複数の三次元構造134、例えば、FinFET構造フォトレジスト、窒化物酸化物等のようなその上に配置された他の層または構造を含む)を備え、複数の三次元構造は、被加工物の表面136から伸びている。したがって、角度注入装置130は、有利にかつ迅速に、AEF128を活用してイオンビーム112をスキャンすることによって、的確に注入トレンチ138および/または構造134の側壁140への1つ以上の異なる入射角度変化を実行することができる。

0032

図5は、機械的装置142を備える典型的な角度注入装置130を示し、スキャンされたイオンビーム112(例えば、ビームスキャナ122によって図2の第1軸123すなわちx方向に沿ってスキャンされた)は、被加工物118に衝突し、被加工物はさらに、機械的に傾けられる、すなわち、図2および図3の被加工物支持部120を活用してスキャンされる。かさねて、図5のワークピース118はさらに、図2および図3の被加工物スキャナ126によってスキャン軸132に沿ってy方向にスキャンされる。機械的装置142は、例えば、z軸について被加工物118(および図2および図3の被加工物支持部120)を回転(例えば、90度または任意量で)させることがさらに可能であるので、構造134の付加的な表面(図示せず)は、イオンビーム112によって衝突されてもよい。例えば、もしも三次元構造134のレイアウトが、互いに関しておよび被加工物118の表面136に関して様々な方向に伸びているならば、被加工物の90度回転または他の所望の回転は、機械的装置142によって実現されてもよい。

0033

図2図5の角度注入装置130の組合せを活用して、例えば、1つ以上の入射角度でイオンを注入するために、被加工物118を電気的/磁気的にスキャンすることと、機械的にスキャンする/傾けることとの両方を有利に実行することができる。さらに図2に示される制御器150は、AEF128、角度注入装置130、ビームスキャナ122、機械的装置142、および/または所望の注入に基づくイオン注入システムの他の様々な構成要素のようなシステム100の一部または全部を制御するように、設けられており可能である。

0034

それ故、本開示は、例えば、被加工物118上に配置された図4(例えば、FinFETデバイス)の三次元構造134の側壁140の反対側にイオンビーム112を供給するような能力を設けてもよい。典型的なイオン注入において、そのような三次元構造の反対側壁は、被加工物の中心軸に対して相対的に被加工物を回転させる(例えば、いわゆる“捩じり角度(twist angle)”について回転させる)ことによって、被加工物の傾き角度で連続して注入される。このような注入は、しばしば“バイモード注入(bi-mode implant)”と呼ばれる。同様に、三次元構造の4つの異なる側壁は、いわゆる“クワッド注入(quad implant)”で、典型的に、四回九十度で被加工物を連続して捩じることによって注入される。しかし、デバイスの一方側のラインエッジ(line edge)に対して相対的にデバイスの他方側のラインエッジに悪影響が、おそらくは第1注入スキャンから第2注入スキャンへの記憶効果に起因して、バイモード(0°/180°)注入には存在することが見出されている。

0035

本開示によれば、イオンビーム112は有利に、図2の第1軸123に沿ってスキャン(例えば、ビームスキャナ122によって水平方向にすなわちx方向にスキャン)され、平行なビームは、平行化器124によって形成される。これによって平行化されたビームはさらに、図2図5の第2軸129に沿ってスキャン(例えば、垂直方向すなわちy方向にスキャン)される。したがって、本開示によって与えられたイオンビーム112は、
従来行われていたように、被加工物を回転させことと分離注入スキャンを実行することとを必要とせずに、1回の注入スキャン中に構造134の反対側壁140に注入することが可能である。例えば、本開示の注入は、詳細には、被加工物118の表面136が、傾き角無し(例えば、いわゆる“ゼロ度注入(zero-degree implant))でイオンビーム112の公称中心線144に垂直であるとき、有用であることができる。この場合、イオンビームは、例えば+/−10度のスキャン等、上述のようにAEF128を用いてスキャンされる。このようなAEFによるイオンビーム112のスキャンは、例えば、有利に、1回の衝突サイクルで反対側壁140の両側に衝突する。さらに、スクウェアトレンチ注入(square trench implant)のためのこのアプローチ(例えば、三次元構造138の底面および側壁)を用いて、従来の“クワッド注入”は、有利に、被加工物支持部120によって、および、イオンビーム112をスキャンするためにAEFを活用して、被加工物118の1回の九十度回転によって複写されることが可能である。このため、三次元構造134の4つの側面140全ては、従来は互いから九十度回転されていた4つの分離スキャンパスなしで、注入されることができる。

0036

別の典型的な態様によれば、複数の入射角度でイオンを注入するための方法200は、図6に示される。なお、典型的な方法は、一連アクト(act)またはイベント(event)として図面と本詳細とに示されるが、本発明によれば一部のステップは、図示および本詳細な説明に記載されているのと、異なる順序でおよび/または離れている別の一部のステップと同時に、起こってもよいので、本発明は、このようなアクトまたはイベントの図示された順序によって限定されないと理解されるであろう。加えて、図示される全てのステップが、本発明に係る補法論を実施するために、必要とされるわけではない。さらに、該方法は、図示および本詳細な説明に記載されているシステム、ならびに、図示されていない別のシステムに関連して実施されてもよいと認められるであろう。

0037

図6に示されるように、方法200は、アクト202において、被加工物支持部上に被加工物を準備することを含む。アクト204において、イオンビームは、被加工物に対して相対的にスキャンされる。被加工物支持部は、例えば、イオンビームについて被加工物を平行移動および/または回転させることが可能である可動被加工物支持部を備えることができる。アクト206において、スキャンされたイオンビームの入射角度は、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時に、被加工物に対して相対的に変化する。アクト206においてスキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させることは、例えば、角度エネルギフィルタへの入力を変化させることを含み、ここで、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させることは、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時である。角度エネルギフィルタは、例えば、1つ以上の磁気偏向モジュールと1つの静電気偏向モジュールをとを備える。別の例によれば、スキャンされたイオンビームの入射角度を被加工物に対して相対的に変化させることは、さらにまたはあるいは、スキャンされたイオンビームについて被加工物支持部の角度を機械的に変化させることを含んでもよい。被加工物支持部の角度を機械的に変化させることは、例えば、スキャンされたイオンビームが被加工物に衝突するのと同時に行われてもよい。

0038

本発明は、特定の実施形態に関して図示および記載されたが、ただし、上述の実施形態は、本発明の一部の実施形態の実施例としてのみ扱われ、本発明の応用はこれらの実施形態に限定されるものではない。特に上述の構成要素(アセンブリ,デバイス,回路など)によって実行される様々な機能に関し、このような構成要素を記載するために用いられた用語(“手段”への言及を含む)は、記載された構成要素の明記された機能を実行する任意の構成要素(すなわち、機能的に等価な任意の構成要素)に対応することが、そうではないと指示された場合を除き、たとえ、本明細書中に示された典型的な本発明の実施形態における機能を実行する開示された構造と構造的には等価でなかったとしても、意図されている。加えて、発明の特定の特徴は、幾つかの実施形態のうちの1実施形態のみについて開示されていてもよく、そのような特徴は、任意の所与のまたは特定の応用のために望まれ有利なように、別の実施形態の1つ以上の別の特徴と組み合わせられてもよい。したがって、本発明は、上述の実施形態に限定されることを意図されておらず、添付の請求項および請求項と等価なものによってのみ限定されることを意図されている。

図面の簡単な説明

0039

図1は、本開示の様々な態様に係る典型的な三次元被加工物を示す。
図2は、本開示の様々な態様に係る典型的なイオン注入システムのブロック概略図を示す。
図3は、本開示の様々な態様に係る図2のブロック概略図の部分の別の図を示す。
図4は、本開示の様々な態様に係る典型的な角度エネルギフィルタを示す。
図5は、本開示の様々な態様に係る別の典型的な角度エネルギフィルタおよび機械的なスキャンを示す。
図6は、本開示の様々な態様に係る被加工物中へのイオン注入を操作するための典型的な方法を示すブロック図である。

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