【手続補正書】
【提出日】平成29年11月13日(2017.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマチャンバに結合されて該プラズマ源内にプラズマを発生するためのプラズマ源と、
前記プラズマ源の側面に沿って配置された抽出プレートであって、開口を有する抽出プレートと、
前記開口に近接して配置され、前記プラズマチャンバ内に前記プラズマが存在する際に一対のプラズマ・メニスカスを規定するように構成された偏向電極と、
前記プラズマに対するバイアス電圧を前記偏向電極に印加するための偏向電極電源とを具えた処理装置であって、
前記偏向電極に印加される第１バイアス電圧は、前記プラズマから前記開口を通して抽出されるイオンビームの第１入射角を生成するように設定され、前記偏向電極に印加される第２バイアス電圧は、前記プラズマから前記開口を通して抽出されるイオンビームの第２入射角を生成するように設定され、前記第２入射角は前記第１入射角と異なる、処理装置。
【請求項２】
前記第１バイアス電圧が前記偏向電極に印加されている際に、前記一対のプラズマ・メニスカスが第１形状を有し、前記第２バイアス電圧が前記偏向電極に印加されている際に、前記一対のプラズマ・メニスカスが前記第１形状と異なる第２形状を有する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記偏向電極が、前記抽出プレートの面によって規定される平面に垂直な方向に移動するように構成され、前記平面から第１距離にある第１偏向電極位置において、前記プラズマから抽出されたイオンが第１入射角を有し、前記平面から第２距離にある第２偏向電極位置において、前記プラズマから抽出されたイオンが前記第１入射角と異なる第２入射角を有し、前記第２距離は前記第１距離よりも大きい、請求項１に記載の処理装置。
【請求項４】
前記抽出プレートに抽出プレート電圧を、前記偏向電極に印加される前記バイアス電圧と独立して印加するように構成された抽出プレート電源をさらに具えている、請求項１に記載の処理装置。
【請求項５】
前記抽出プレートが第１部分及び第２部分を含み、平面を規定し、前記処理装置が、前記第１部分に第１バイアス電圧を印加するように構成された第１抽出プレート電源、及び前記第２部分に第２バイアス電圧を印加するように構成された第２抽出プレート電源をさらに具えている、請求項１に記載の処理装置。
【請求項６】
前記偏向電極電源が前記偏向電極と相互動作して、前記偏向電極に印加される前記バイアス電圧が変化した際に、前記一対のプラズマ・メニスカスの少なくとも一方から抽出されたイオンの入射角を１０度以上変化させる、請求項１に記載の処理装置。
【請求項７】
前記開口が第１開口を構成し、前記偏向電極が第１偏向電極を構成し、前記抽出プレートが、前記第２部分に隣接して配置された第３部分を具え、該第３部分が前記第２部分との間に第２開口を規定するように構成された、請求項５に記載の処理装置。
【請求項８】
前記一対のプラズマ・メニスカスが第１の対のプラズマ・メニスカスを構成し、前記処理装置が、前記第２開口に隣接して配置された第２偏向電極をさらに具え、該第２偏向電極が、第２の対のプラズマ・メニスカスを前記第２開口に近接して発生するように構成された、請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
前記プラズマ源からのパワーがプラズマパワー範囲にわたって変化する際に、前記偏向電極が前記一対のプラズマ・メニスカスのメニスカス形状を変化させるように構成され、前記一対のプラズマ・メニスカスを通して抽出されるイオンの入射角が、少なくとも１０度だけ変化する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項１０】
プラズマチャンバに結合されて該プラズマ源内にプラズマを発生するためのプラズマ源と、
前記プラズマチャンバに隣接し、基板ホルダを含むプロセスチャンバと、
前記プラズマと前記基板ホルダとの間に配置された抽出システムとを具えた処理装置であって、
前記抽出システムが偏向電極及び抽出プレートを具え、該抽出プレートは前記偏向電極に近接して配置された開口を有し、前記プラズマチャンバと前記基板ホルダとの間に抽出電圧が印加されると、前記偏向電極と前記抽出プレートとが相互動作して、一対のイオンビームを前記プラズマから前記開口を通して抽出し、前記偏向電極と前記抽出プレートとが相互動作して、前記偏向電極及び前記抽出プレートの少なくとも一方の移動によって、前記一対のイオンビームの少なくとも一方の入射角を調整する、処理装置。
【請求項１１】
前記偏向電極にバイアス電圧を印加するための偏向電極電源をさらに具え、前記偏向電極電源が発生する第１バイアス電圧が、前記プラズマから抽出されるイオンの第１入射角を生成するように設定され、前記偏向電極電源が発生する第２バイアス電圧が、前記プラズマから前記開口を通して抽出されるイオンの第２入射角を生成するように設定され、前記第２入射角は前記第１入射角と異なる、請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
前記偏向電極が、互いに電気絶縁された導電性の第１偏向電極部分及び第２偏向電極部分を具え、前記偏向電極電源が第１偏向電極電源であり、前記第１偏向電極部分が前記第１偏向電極電源に結合され、前記処理装置が、前記第２偏向電極部分に結合された第２偏向電極電源をさらに具え、前記第１偏向電極部分及び前記第２偏向電極部分が、互いに独立して、それぞれ第１偏向電極電源及び第２偏向電極電源から前記バイアス電圧を受けるように動作する、請求項１１に記載の処理装置。
【請求項１３】
基板に供給されるイオンビームを制御する方法であって、
前記基板を含むプロセスチャンバに隣接したプラズマチャンバ内にプラズマを発生するステップと、
開口を有する抽出プレートを、前記プラズマチャンバと前記プロセスチャンバとの間に用意するステップと、
偏向電極を前記開口に近接して配置するステップと、
前記偏向電極に印加される偏向電極電圧を、第１電圧から第２電圧へ変化させるステップとを含み、
前記第１電圧は、前記プラズマから抽出されるイオンの第１入射角を生成するように設定され、前記第２電圧は、前記プラズマから前記開口を通して抽出されるイオンの第２入射角を生成するように設定され、前記第２入射角は前記第１入射角と異なる、方法。
【請求項１４】
前記偏向電極を、前記抽出プレートの平面に垂直な方向に、前記抽出プレートにより近い第１偏向電極位置から、前記基板からより遠い第２偏向電極位置まで移動させるステップをさらに含み、前記第１偏向電極位置において前記プラズマから抽出されたイオンが第１入射角を有し、前記第２偏向電極位置において前記プラズマから抽出されたイオンが、前記第１入射角と異なる第２入射角を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記抽出プレートが、第１平面を規定する第１部分及び第２部分を含み、前記方法が、前記第１部分を前記第１平面内で前記第２部分に対して移動させて、前記開口の幅を変化させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】基板に供給されるイオンビームを制御する処理装置及び方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
基板をイオンで処理するために使用される従来型装置は、イオン注入装置及びプラズマ浸漬イオン注入ツールを含む。これらは共に、様々なエネルギーにわたるイオンを注入するのに適している。ビームライン型イオン注入装置では、イオンをイオン源から抽出し、質量分析し、そして基板表面に運ぶ。プラズマ浸漬イオン注入装置では、基板を、プラズマが発生するのと同じチャンバ内に、プラズマに隣接して配置する。基板はプラズマに対して負電位に設定し、基板の前方にあるプラズマシースを横断するイオンが、垂直な入射角で基板に衝突する。近年、抽出されたイオンのイオン角度分布（ＩＡＤ：ion angular distribution）の制御を可能にする新型の処理装置が開発された。この装置では、イオンをプラズマチャンバから抽出するが、ビームライン型イオン注入装置とは異なり、基板をイオン源から遠く離して配置し、基板はプラズマチャンバに近接して配置される。イオンは、抽出プレート内に配置された特別な幾何学的形状の開口を通して抽出される。開口の幾何学的形状を変更することによって、イオン角度分布、即ち平均角度及びイオン分布の角度広がりを変化させることができる。このことは、注入、エッチング、または他の処理の目的で側壁がイオンに晒される表面の特徴を呈する基板を処理するのに適切であり得る。こうした側壁を処理するために、ある形状及びサイズの開口を通してイオンを抽出して、所望のイオン角度分布を生成する。しかし、基板をより効果的に処理するためには、プラズマシステム内でイオン角度分布に対する追加的な制御を行うことが望ましいことがある。これら及び他の考察に関して、本発明の改良が必要になった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
１つの好適例では、処理装置が、プラズマチャンバに結合されてプラズマチャンバ内にプラズマを発生するためのプラズマ源を含む。この処理装置は、プラズマチャンバの側面に沿って配置された抽出プレートであって開口を有する抽出プレート、この開口に近接して配置され、プラズマチャンバ内にプラズマが存在する際に一対のプラズマ・メニスカスを規定する偏向電極、及びプラズマに対するバイアス電圧をこの偏向電極に印加するための偏向電極も含むことができる。偏向電極電源によって第１バイアス電圧を印加すると、プラズマから開口を通して抽出されるイオンの第１入射角を生成することができ、第２バイアス電圧を偏向電極電源によって印加すると、プラズマから開口を通して抽出されるイオンの第２入射角を生成することができ、第２入射角は第１入射角と異なる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図４Ａ及び４Ｂに、処理システム内のオブジェクト指向セル内粒子（ＯＯＰＩＣ：object oriented particle in cell）シミュレーションの結果を、抽出プレート４０６に対する偏向電極４０２の位置の関数として示す。図に示す例では、サンプルイオンはＡｒ+である。プラズマと基板との間の抽出電圧は３kVであるものと仮定し、偏向電極４０２には−１００Vのバイアスを印加する。図４Ａでは、偏向電極４０２が抽出電極４０６の３．５mm上方に配置されているのに対し、図４Ｂでは、偏向電極が抽出プレート４０６の４．５mm上方に配置されている。図示するように、偏向電極４０２が抽出プレート４０６からより遠くに移動するに連れて、イオン軌跡はより窄まる。また、偏向電極が抽出プレートからより遠くに移動するに連れて、Ｏy方向のビームレットの広がりは、より狭くなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
簡単に、図６Ｂ及び６Ｃに、単一の偏向電極−抽出プレート内側部分の対について、他のパラメータを一定に保ちつつ偏向電極バイアス電圧を変化させた際の、プラズマ・メニスカスの形状の変化を例示する。図示するように、内側部分６０７ｂと偏向電極部分６０２ｂとの間に形成されるメニスカス６１０は、バイアス電圧を変化させると大幅に変化することができる。こうした形状の変化は、曲率半径の変化を含むことができ、あるいは、偏向電極６０２と交差する垂直プレートに対するメニスカスの傾斜の変化を含むことができる。この変化は、プラズマ６０８から抽出されたイオンのイオン軌跡の角度の変化をもたらす。同様に、図６Ｄ及び６Ｅに、他のパラメータを一定に保ちつつ抽出プレート・バイアス電圧を変化させた際の、プラズマ・メニスカスの形状の変化を例示する。こうした形状の変化は、曲率半径の変化を含むことができ、あるいは、抽出プレートの先端を含む水平プレートに対するメニスカスの傾斜を含むことができる。このことは、プラズマ６０８から抽出されるイオンのイオン軌跡の角度の変化をもたらす。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
図７Ａ〜Ｃは、平均角度、角度広がり、及びイオンビーム電流の測定値の実験結果を、図６Ａ〜６Ｅに関して上述したように抽出プレート開口と共に配置した偏向電極に印加したバイアス電圧の関数として示す。次の２つの特定条件：１keV及び３keVのイオンエネルギーを示す。偏向電極に印加したバイアス電圧は０〜−３３０Vの範囲である。抽出プレートにはバイアス電圧を印加していない。図７Ａから明らかなように、偏向電極に印加した減少する負のバイアス電圧の関数として、平均角度の直線的増加が生じている。このバイアス電圧範囲全体にわたって、１keVのイオンビーム・エネルギーについては平均ビーム角度が１５度から３６度まで変化し、３keVのイオンビーム・エネルギーについては１８度から２５度まで変化し、より大きな角度は（Ｚ軸に沿った）垂直入射からのより大きな角度偏差を表す。この変化は、それぞれ、１keVのビームエネルギーについてはバイアス電圧の１ボルト当たり０．０６度の平均角度の変化を表し、３keVのビームエネルギーについては、印加したバイアス電圧の１ボルト当たり０．０２度の平均角度の変化を表す。平均角度対バイアス電圧のこうした傾きの差は、抽出光学系の異なる静電設定の差に起因して現れ、３keVの抽出電圧（ビームエネルギー）では、電気力線が１keVの抽出電圧よりも深くプラズマ中に突出し、その結果、より高い抽出電圧では、バイアス電圧がプラズマ・メニスカスを形作ることが、より低い抽出電圧におけるよりも困難になる。従って、図６Ａ〜６Ｅの実施形態により構成された処理装置は、偏向電極に印加されるバイアスを容易に到達可能な電圧範囲全体にわたって変化させることによって、基板に指向されるイオンのイオンビーム入射角を調整するための好都合な方法を提供する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
他の実施形態によれば、偏向電極を次の２つの部分：図８Ｂに示す偏向電極部分８２２ａ及び８２２ｂで構成することができる。図８Ｂには、処理装置８２０の一部分を例示し、非導電性部分８２６ａと８２６ｂ、及び導電性の内側部分８２７ａと８２７ｂで構成される抽出プレート８２５を示す。これらの部分は軸８２９に沿って独立して移動することができ、軸８２９はデカルト座標系のＯz軸に平行である。抽出プレート８２５の内側部分８２７ａ及び８２７ｂに対する偏向電極部分８２２ａ及び８２２ｂの相対位置を変化させることによって、プラズマ・メニスカス８３０及び８３１の形状を変化させて、抽出されるイオン・ビームレットの異なるイオン平均角度及び角度分布を生じさせることができる。これに加えて、偏向電極部分８２２ａ及び８２２ｂに印加するバイアス電圧、または内側部分８２７ａ及び８２７ｂに印加するバイアス電圧を、偏向電極部分８２２ａ及び８２２ｂの軸８２９に沿った移動と共に変化させることができる。このような偏向電極部分８２２ａ及び８２２ｂの移動に伴う抽出構成要素に印加するバイアス電圧の結合変化は、プラズマ８０８から抽出されるイオンの平均イオン角度及びイオン角度分布に対する追加的制御を提供する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図８Ｄに、処理装置８６０の他の実施形態を示し、ここでは抽出プレート８６６が独立して移動可能な部分を含み、部分８６３及び８６５として示す。部分８６３及び部分８６５の各々は、Ｚ軸に平行に位置する軸８６９に沿って移動可能である。図８Ｄに例示するように、この動きは、抽出プレート８６６が段違い構造を有することを可能にし、部分８６３及び８６５の互いに対する移動によって、これらの部分が異なる平面Ｐ１、Ｐ２内に配置され、各平面はＸ−Ｙ平面に平行にすることができる。抽出プレート８６６は、非導電性部分である外側部分８６７ａ及び８６７ｂを含む。抽出プレート８６６は、導電性部分である内側部分８６６ａ及び８６６ｂも含む。抽出プレート８６６は、さらに偏向電極８６２を含む。図示する例では、このことが、プラズマ・メニスカス８７０、８７１として示す２つの異なるプラズマ・メニスカスを生じさせ、これらは互いに形状が異なる。こうした形状の相違は、抽出電圧を印加した際にプラズマ８０８からプラズマ・メニスカス８７０、８７１を通して抽出されるイオンビーム（図示せず）の異なる平均角度を生成するために有効である。プラズマ・メニスカス８７１のように低い方の部分に隣接するプラズマ・メニスカスを、より垂直に配向させて、平面Ｐ２に垂直な方向からより大きな角度偏差を有する平均角度を生成することができることも特徴的である。種々の実施形態では、単一の処理システムが、図８Ａ〜８Ｄに示す種々の抽出構成要素の移動能力を含むことができる。従って、抽出システムは、抽出プレートに対する偏向電極の別個の部分の動き、並びに抽出プレートの別個の部分の互いに対する相対運動を、互いに直交する方向に提供することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図１０に、他の実施形態による処理装置１０００の一部分を示し、この部分は、３つの開口９０４、１０１４、及び１０２４を設けた抽出プレート９１０を含む。偏向電極９０２及び１０１２は、それぞれ開口９０４、１０１４に近接して配置され、偏向電極１０１２がプラズマチャンバ（図示せず）の外側に配置されること以外は図９の実施形態と同様である。偏向電極１０１２を開口１０１４の付近であるがプラズマチャンバの外側に配置することは、図２Ｂに示すように非常に大きな平均角度を有するイオンビーム１０１６の抽出を可能にする。さらに、本実施形態では、開口１０２４に近接して配置される偏向電極はない。この場合、単一のイオンビーム（イオンビーム１０２６）が開口１０２４から抽出される。開口１０２４のＹ方向に沿った幅に応じて、メニスカスの形状を変化させることができる。図１０に示す例では、プラズマ１００８から開口１０２４を通して抽出されるイオンビーム１０２６の結果的なイオン軌跡を、Ｚ軸に接近するように合わせて、イオンビーム１０２６がほぼ垂直な入射で基板９３０に当たるようにする。抽出プレート９１０によって提供されるイオン軌跡の組合せは、レリーフ（浮き彫り）の特徴１０１０のような基板の特定の特徴を処理するために有用である。図１０に示すように、処理装置１０００はイオンビーム９０６、１０１６、１０２６を発生し、基板９３０を軸９４０に沿って往復の通過で走査する際に、これらのイオンビームは、各レリーフの特徴１０１０の両側面１０３０、１０５０及び水平面１０４０に当たる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017510932.tif 000001
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017510932.tif 000002
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2017510932.tif 000003