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公開番号2025113292
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2025081433,2023561424
出願日2025-05-14,2021-12-07
発明の名称少なくとも1つの結合要素を伴うイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体
出願人エムイー2-ファクトリー・ゲーエムベーハー
代理人個人,個人,個人
主分類G21K 3/00 20060101AFI20250725BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】処理の局面の間の応力またはその影響と、膜の亀裂、膜の脆性の増加、または同様の問題を通じたエネルギーフィルタ膜への損傷の関連する危険性とを低減または回避するために、機械的に結合解除されたエネルギーフィルタを用いてイオン注入システムにエネルギーフィルタ組立体を提供する。
【解決手段】エネルギーフィルタ(25)と、第1のフィルタフレーム(40)と、少なくとも1つの結合要素(50)とを備える、イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体(1、100、200、300)が提供される。エネルギーフィルタ(25)は、イオンビーム(10)のビームエネルギーを吸収する少なくとも1つのフィルタ要素(25a)を有する。少なくとも1つの結合要素(50)は、第1のフィルタフレーム(40)をエネルギーフィルタ(25)と弾性的に連結する。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項１】
イオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体であって、
イオンビームのビームエネルギーを吸収する少なくとも１つのフィルタ要素を有するエネルギーフィルタと、
第１のフィルタフレームと、
前記第１のフィルタフレームを前記エネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素と
を備えるエネルギーフィルタ組立体。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの結合要素は前記エネルギーフィルタの前記少なくとも１つのフィルタ要素に配置される、請求項１に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項３】
前記エネルギーフィルタを収容する第２のフィルタフレームをさらに備え、前記少なくとも１つの結合要素は前記第１のフィルタフレームを前記第２のフィルタフレームと弾性的に連結する、請求項１に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項４】
前記少なくとも１つの結合要素は微細ばね要素として構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項５】
前記微細ばね要素は６μｍ、１６μｍ、または１００μｍの厚さを有する、請求項４に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項６】
前記微細ばね要素は５０μｍ、１００μｍの幅と、１００μｍから最大数ｍｍまでの長さとを有する、請求項４または５に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項７】
前記少なくとも１つの結合要素は、前記エネルギーフィルタおよび前記第１のフィルタフレームの少なくとも一方と一体に形成される、請求項１に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項８】
前記少なくとも１つの結合要素は、前記第１のフィルタフレームおよび前記第２のフィルタフレームの少なくとも一方と一体に形成される、請求項３に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項９】
前記少なくとも１つの結合要素は、レーザ溶接、ボンディング技術、または少なくとも１つの機械的固定具によって、前記エネルギーフィルタ、前記第１のフィルタフレーム、および前記第２のフィルタフレームに連結される、請求項３に記載のエネルギーフィルタ組立体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのフィルタ要素は、三角柱形、錐体形、または自由形態の形である、請求項１に記載のエネルギーフィルタ組立体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１のフィルタフレームをエネルギーフィルタと弾性的に連結するための少なくとも１つの結合要素を備えるイオン注入システムのためのエネルギーフィルタ組立体に関する。本発明は、このようなエネルギーフィルタ組立体を製造するための方法にも関する。本発明はさらに、このようなエネルギーフィルタ組立体によりイオン注入をフィルタリングするための方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、半導体材料または光学材料などの材料におけるドーピングまたは欠陥プロファイルの生成を、数ナノメートルから数十マイクロメートルまでの深さ範囲における所定の深さプロファイルで達成するための方法である。このような半導体材料の例には、限定されることはないが、ケイ素、炭化ケイ素、および窒化ガリウムがある。このような光学材料の例には、限定されることはないが、ＬｉＮｂＯ
３
、ガラス、およびＰＭＭＡがある。
【０００３】
単一エネルギーイオン照射によって得られるドーピング濃度ピークもしくは欠陥濃度ピークの深さ分布より広い深さ分布を有するイオン注入によって深さプロファイルを生成する必要性、または、１つもしくはいくつかの単純な単一エネルギー注入によっては生成できないドーピング深さプロファイルもしくは欠陥深さプロファイルを生成する必要性がある。ドーピング濃度ピークは、しばしば、ガウス分布によって、または、より正確にはピアソン分布によって、おおよそ表現することができる。しかしながら、特に、いわゆるチャネリング効果が結晶材料に存在する場合、このような分布からの逸脱もある。単一エネルギーイオンビームが微細構造化エネルギーフィルタ要素を通過するときに単一エネルギーイオンビームのエネルギーが変更される構造化エネルギーフィルタを使用して深さプロファイルを生成するための先行技術の方法が、知られている。結果的に生じるエネルギー分布は、標的材料において深さプロファイルイオンの作成をもたらす。これは、例えば、欧州特許００１４５１６Ｂ１（Ｂａｒｔｋｏ）に記載されている。
【０００４】
このようなイオン注入デバイス２０の例が図１に示されており、この例では、イオンビーム１０が構造化エネルギーフィルタ２５に衝突する。イオンビーム発生源５は、サイクロトロン、高周波線形加速器、静電タンデム加速器、またはシングルエンド静電加速器とすることもできる。他の態様では、イオンビーム発生源５のエネルギーは、０．５ＭｅＶ／核子から３．０ＭｅＶ／核子の間、または好ましくは１．０ＭｅＶ／核子から２．０ＭｅＶ／核子の間である。ある特定の実施形態では、イオンビーム発生源は、１．３ＭｅＶ／核子から１．７ＭｅＶ／核子の間のエネルギーでイオンビーム１０を生成する。イオンビーム１０の総エネルギーは、１ＭｅＶから５０ＭｅＶの間であり、ある好ましい態様では４ＭｅＶから４０ＭｅＶの間であり、好ましい態様では８ＭｅＶから３０ＭｅＶの間である。イオンビーム１０の周波数は、例えば３Ｈｚから５００Ｈｚの間といった、１Ｈｚから２ｋＨｚの間とでき、ある態様では７Ｈｚから２００Ｈｚの間とできる。イオンビーム１０は連続イオンビーム１０であってもよい。イオンビーム１０におけるイオンの例には、限定されることはないが、アルミニウム、窒素、水素、ヘリウム、ホウ素、リン、炭素、ヒ素、およびバナジウムがある。
【０００５】
図１において、エネルギーフィルタ２５が、右手側における三角形の断面形態を有する膜から作られることが分かるが、この種類の断面形態は本発明の限定ではなく、他の断面形態が使用できる。上方のイオンビーム１０－１がエネルギーフィルタ２５を通過するのに通る領域２５
ｍｉｎ
が、エネルギーフィルタ２５の膜の最小の厚さを有するため、上方のイオンビーム１０－１は、エネルギーにおける低減がほとんどなく、エネルギーフィルタ２５を通過する。別の言い方をすれば、左手側における上方のイオンビーム１０－１のエネルギーがＥ１である場合、（膜におけるイオンビーム１０のエネルギーの少なくとも一部の吸収をもたらす膜の阻止能による小さいエネルギー損失により）上方のイオンビーム１０－１のエネルギーは右手側において実質的に同じ値Ｅ１を有することになる。
【０００６】
一方で、下方のイオンビーム１０－２は、エネルギーフィルタ２５の膜がその最も厚いところである領域２５
ｍａｘ
を通過する。左手側における下方のイオンビーム１０－２のエネルギーＥ２は、実質的にエネルギーフィルタ２５によって吸収され、したがって、右手側における下方のイオンビーム１０－２のエネルギーは低減され、上方のイオンビームのエネルギーより小さく、つまり、Ｅ１＞Ｅ２である。その結果、より大きなエネルギーの上方のイオンビーム１０－１が、より小さいエネルギーの下方のイオンビーム１０－２に対して、基板材料３０においてより大きい深さへ浸透することができることになってしまう。これは、ウェーハの一部である基板材料３０において、差異のある深さプロファイルをもたらしてしまう。
【０００７】
この深さプロファイルは、図１の右手側に示されている。実線の矩形の領域は、イオンが深さｄ１とｄ２との間の深さで基板材料に浸透することを示している。しかしながら、水平のプロファイルの形は特別な場合であり、これは、すべてのエネルギーが幾何学的に等しいと見なされる場合で、エネルギーフィルタおよび基板の材料が同じである場合に得られる。ガウス曲線は、エネルギーフィルタ２５がなく、ｄ３の深さにおいて最大値を有するおおよその深さプロファイルを示している。イオンビーム１０－１のエネルギーの一部がエネルギーフィルタ２５において吸収されるため、深さｄ３が深さｄ２より大きいことは、理解されるものである。
【０００８】
先行技術において、エネルギーフィルタ２５の製作について知られているいくつかの原理がある。典型的には、エネルギーフィルタ２５は、図１から知られている三角形の断面パターンなどの所望のパターンを生成するために、エッチングされたエネルギーフィルタ２５の表面を伴うバルク材料から作られる。ドイツ特許ＤＥ１０２０１６１０６１１９Ｂ４（Ｃｓａｔｏ／Ｋｒｉｐｐｅｎｄｏｒｆ）には、異なるイオンビームエネルギー低減特性を有する材料の層から製造されるエネルギーフィルタが記載されている。Ｃｓａｔｏ／Ｋｒｉｐｐｅｎｄｏｒｆの特許出願に記載されているエネルギーフィルタから生じる深さプロファイルは、材料の層の構造にも表面の構造にも依存する。
【０００９】
さらなる構造の原理が、本出願者の同時継続出願ＤＥ１０２０１９１２０６２３．５に示されており、エネルギーフィルタは、鉛直の壁によって一体に連結される離間された微細構造化層を備える。
【００１０】
エネルギーフィルタ２５を通じて吸収され得るイオンビーム１０からの最大出力は、３つの因子、すなわち、エネルギーフィルタ２５の効果的な冷却機構と、エネルギーフィルタ２５が作られる膜の熱機械特性と、エネルギーフィルタ２５が作られる材料の選択とに依存する。典型的なイオン注入過程では、出力の約５０％がエネルギーフィルタ２５において吸収されるが、これは、処理条件およびフィルタ形状に依存して８０％まで上昇することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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