(57)【要約】【課題】誘導結合された高周波プラズマフラッドガンを提供する技術を開示する。【解決手段】一実施形態例によると、当該技術はイオン注入システムのプラズマフラッドガンとして実現され得る。当該プラズマフラッドガンは、１以上の開口を有するプラズマチャンバと、プラズマチャンバに対して少なくとも１種類のガス状物質を供給できるガス源と、プラズマを発生させることを目的として少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく、プラズマチャンバに高周波電力を誘導結合することができる電源とを備える。プラズマチャンバの内面は全面にわたって金属含有材料がなく、プラズマはプラズマチャンバ内において金属含有素子にさらされることがない。また、１以上の開口は、プラズマから発生する荷電粒子の少なくとも一部が通り抜けるだけの幅を持つ。【選択図】図１
2009520324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の開口を有するプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバに対して少なくとも１種類のガス状物質を供給できるガス源と、
プラズマを発生させることを目的として前記少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく、前記プラズマチャンバに高周波電力を誘導結合することができる電源と
を備え、
前記プラズマチャンバの内面は全面にわたって金属含有材料がなく、前記プラズマは前記プラズマチャンバ内において金属含有素子にさらされることがなく、
前記１以上の開口は、前記プラズマから発生する荷電粒子の少なくとも一部が通り抜けるだけの幅を持つ
イオン注入システムのプラズマフラッドガン。
【請求項２】
前記プラズマチャンバの前記内面の一部は、グラファイトおよび炭化ケイ素からなる群より選択された１以上の材料を含む
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項３】
前記電源は、誘電界面を介して前記プラズマチャンバに結合される
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項４】
前記誘電界面は石英を含む
請求項３に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項５】
前記プラズマの大半は、前記プラズマチャンバの外部に配設された複数の磁石が形成する１以上の磁気カスプ内に磁気的に閉じ込められる
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項６】
前記複数の磁石はさらに、前記プラズマから発生する高エネルギー電子を除去するべく、１以上の磁気双極子を形成するように配置される
請求項５に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項７】
前記１以上の開口はそれぞれ、前記プラズマのシース幅の２倍よりも幅が広い
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項８】
イオンビームが通過する開口部を有するバイアスされていないケージをさらに備え、
前記プラズマチャンバは、前記プラズマから発生する前記荷電粒子の前記少なくとも一部を前記イオンビームに運搬させるべく、前記開口部に十分近い箇所に位置決めされる
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項９】
前記１以上の開口は列を形成し、前記列は前記イオンビームの幅または前記イオンビームのスキャン幅にわたって延伸する
請求項８に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１０】
前記イオンビームはウェハに対して方向付けられ、
前記１以上の開口は、出て行く前記プラズマが角度を持って前記イオンビームに加わるように、前記ウェハに向けて傾けられる
請求項８に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１１】
前記１以上の開口は一のスリット状開口を含む
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１２】
前記電源は、前記プラズマチャンバの外壁に沿って延伸する長尺形状の平面コイルを含む
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１３】
前記長尺形状の平面コイルの主材料はアルミニウムである
請求項１２に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１４】
前記長尺形状の平面コイルは、
互いから１／１６から１インチ離間された２以上の巻回部分と、
１／４から１インチの範囲内にある曲げ半径と、
６から１６インチの範囲内にある、曲げ半径から曲げ半径までの距離と
を有する
請求項１２に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１５】
前記長尺形状の平面コイルは、
互いから１／８インチ離間された２つの巻回部分と、
１／２インチである曲げ半径と、
１２．２５インチである曲げ半径から曲げ半径までの距離と
を有する
請求項１４に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１６】
前記プラズマチャンバ内に電極は配設されていない
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１７】
前記少なくとも１種類のガス状物質は、アルゴン、クリプトン、キセノンおよびヘリウムからなる群から選択された１以上の物質を含む
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１８】
前記プラズマチャンバは開口プレートを有し、前記開口プレートは、
６から１６インチの範囲内にある長さと、
２から４インチの範囲内にある幅と、
１／１６から１／４インチの範囲内にある高さと、
前記長さに沿って設けられる複数の開口と
を有し、
各開口は、直径が０．０２０から０．１００インチの範囲内にあり、深さが０．００５から０．０５０インチの範囲内にある
請求項１に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項１９】
前記プラズマチャンバは開口プレートを有し、前記開口プレートは、
１４インチの長さと、
１／２インチの幅と、
１／４インチの高さと、
前記長さに沿って１．２インチの等間隔で配置され、中央に寄せられる１０個の開口と
を有し、
各開口は、直径が１．４ｍｍで深さが０．７ｍｍである
請求項１８に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項２０】
１以上の開口を有するプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバに対して少なくとも１種類のガス状物質を供給できるガス源と、
プラズマを発生させることを目的として前記少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく、前記プラズマチャンバに高周波電力を誘導結合することができる電源と
を備え、
前記プラズマチャンバの内面は全面にわたってアルミニウム以外の金属がなく、
前記１以上の開口は前記プラズマから発生する荷電粒子の少なくとも一部が通り抜けるだけの幅を持つ
イオン注入システムのプラズマフラッドガン。
【請求項２１】
前記プラズマチャンバは前記電源に対して誘電界面を有し、前記誘電界面は酸化アルミニウムを含む
請求項２０に記載のプラズマフラッドガン。
【請求項２２】
誘電界面と１以上の開口とを有し、内面には全面にわたって金属または金属化合物がないプラズマチャンバを提供することと、
前記プラズマチャンバに少なくとも１種類のガス状物質を供給することと、
前記少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく高周波電力を前記プラズマチャンバに誘導結合することによってプラズマを生成することと、
前記１以上の開口を介して、前記プラズマから発生する荷電粒子の少なくとも一部を前記プラズマチャンバから出させることと
を含む、イオン注入システムのプラズマフラッドガンを提供する方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は米国仮特許出願第６０／７５１，２１８号（出願日：２００５年１２月１９日）に基づき優先権を主張する。当該仮出願の内容は参照により本願に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示内容は概してイオン注入に関する。特に本開示内容は、誘導結合された高周波プラズマフラッドガンを提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
イオン注入プロセスでは通常半導体ウェハに対して、正電荷を持つイオンが当てられる。何も遮るものがない場合このような正電荷を持つイオンは、ウェハ表面の絶縁部分で正電荷を蓄積し、正の電位を生じさせてしまうことがある。このような高エネルギーイオンはまた、ウェハからの二次電子放出により、更なるウェハ帯電を生じ得る。この結果得られる正の電位は、微細構造によっては強力な電界を生成し得るとともに、永続的な損傷を発生させてしまう可能性がある。プラズマフラッドガン（ＰＦＧ）は通常、こういった電荷蓄積に関する問題を低減することを目的として使用される。
【０００４】
イオン注入システムにおいて、ＰＦＧは通常、イオンビームがウェハに衝突する直前にイオンビームに近接して配置される。多くの場合ＰＦＧはプラズマチャンバを含み、当該プラズマチャンバにおいては、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）またはクリプトン（Ｋｒ）などの不活性ガスの原子のイオン化によってプラズマを生成する。プラズマからの低エネルギー電子がイオンビームに導入され、過度に正電荷が帯電しているウェハを中性化するべく、正電荷が帯電しているウェハに対して誘引される。
【０００５】
現在利用可能なＰＦＧは多くの課題を抱えている。大きな問題として挙げられるのが、金属汚染である。従来のＰＦＧの一種に、タングステン製の熱フィラメントを用いてプラズマを生成するものがある。タングステン製のフィラメントは、徐々に消耗して、タングステン原子がイオン注入システムおよびその内部で処理されるウェハを汚染してしまう可能性がある。これ以外にも、ＰＦＧプラズマチャンバが金属汚染の主な原因として挙げられる。プラズマチャンバの内面は、１種類以上の金属または金属化合物を含有していることが多い。プラズマチャンバの内面はプラズマ放電に対して常にさらされているので、金属原子が開放されてイオン注入システム内に入り込んでしまう可能性がある。プラズマチャンバ内に載置されている金属製電極またはそれ以外の金属製の構成要素も、同様の金属汚染を引き起こし得る。例えば、既存のＰＦＧの中には、金属製電極を用いて電源をプラズマチャンバに容量結合するというものもある。この場合、金属製電極はプラズマと直接接触する。マイクロ波または高周波（ＲＦ）電力をプラズマチャンバに対して間接的にしか結合していないＰＦＧもあるが、この場合は通常、内部に配置された電極でプラズマをバイアスしている。プラズマは金属製電極またはそれと同様の金属面を腐食する傾向があり、金属汚染を発生させる可能性がある。このような汚染に関する問題は、誘電材料を全く使用せずにプラズマチャンバを構成することによって軽減し得るが、この解決方法は望ましくない場合がある。これは、内面を非伝導性とするとプラズマ電位が上昇してしまい、その結果放出される電子のエネルギーも大きくなってしまうからである。イオン注入システムにおける電荷中和という目的を鑑みると、電子エネルギーは比較的低い方が一般的に望ましい。
【０００６】
上記以外に新型ＰＦＧを設計する上で問題となるのは、旧来型のＰＦＧ用に規定されたスペースに収まるよう十分に小型化することである。既存のＰＦＧは非常にかさばったり複雑である場合が多いので、取り付ける場合には既存のイオン注入システムを大幅に変更しなければならない。しかし、新型ＰＦＧを収容するためだけに、完成度の高いイオン注入システムを変更するのはコスト的に実現不可能であることが多い。ＰＦＧ以外は問題のないイオン注入器のＰＦＧをアップグレードすることを希望する顧客は、容易に収納できる小型且つ良好なＰＦＧを求めている。
【０００７】
以上より、上記の課題およびデメリットを克服するＰＦＧを提供することが求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
誘導結合された高周波プラズマフラッドガンを提供する技術を開示する。一実施形態例によると、当該技術は、イオン注入システムに設けられるプラズマフラッドガンとして実現され得る。当該プラズマフラッドガンは、１以上の開口を有するプラズマチャンバを備えるとしてもよい。当該プラズマフラッドガンはさらに、プラズマチャンバに対して少なくとも１種類のガス状物質を供給できるガス源を備えるとしてもよい。当該プラズマフラッドガンはさらに、プラズマを発生させることを目的として少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく、プラズマチャンバに高周波電力を誘導結合することができる電源を備えるとしてもよい。プラズマチャンバの内面は全面にわたって金属含有材料がなく、プラズマはプラズマチャンバ内において金属含有素子にさらされることがなく、１以上の開口は、プラズマから発生する荷電粒子の少なくとも一部が通り抜けるだけの幅を持つとしてもよい。
【０００９】
本実施形態例の他の側面によると、プラズマチャンバの内面の一部は、グラファイトおよび炭化ケイ素からなる群より選択された１以上の材料を含むとしてよい。
【００１０】
本実施形態例の他の側面によると、電源は、誘電界面を介してプラズマチャンバに結合されるとしてもよい。誘電界面は石英を含むとしてもよい。
【００１１】
本実施形態例の他の側面によると、プラズマの大半は、プラズマチャンバの外部に配設された複数の磁石が形成する１以上の磁気カスプ内に磁気的に閉じ込められるとしてもよい。複数の磁石はさらに、プラズマから生成される高エネルギー電子を除去するべく、１以上の磁気双極子を形成するように配置されるとしてもよい。
【００１２】
本実施形態例の他の側面によると、１以上の開口はそれぞれ、プラズマのシース幅の２倍よりも幅が広いとしてもよい。
【００１３】
本実施形態例の他の側面によると、イオンビームが通過する開口部を有するバイアスされていないケージをさらに備えるとしてもよい。プラズマチャンバは、プラズマから生成される荷電粒子の少なくとも一部をイオンビームに運搬させるべく、当該開口部に十分近い箇所に位置決めされるとしてもよい。１以上の開口は列を形成し、当該列はイオンビームの幅またはイオンビームのスキャン幅にわたって延伸するとしてもよい。また、イオンビームはウェハに対して方向付けられ、１以上の開口は、出て行くプラズマが角度を持ってイオンビームに加わるように、ウェハに向けて傾けられるとしてもよい。
【００１４】
本実施形態例の他の側面によると、１以上の開口は一のスリット状開口を含むとしてもよい。
【００１５】
本実施形態例の他の側面によると、電源は、プラズマチャンバの外壁に沿って延伸する長尺形状の平面コイルを含むとしてもよい。長尺形状の平面コイルの主材料はアルミニウムであるとしてもよい。長尺形状の平面コイルは、互いから１／１６から１インチ離間された２以上の巻回部分と、１／４から１インチの範囲内にある曲げ半径と、６から１６インチの範囲内にある、曲げ半径から曲げ半径までの距離とを有するとしてもよい。長尺形状の平面コイルは、互いから１／８インチ離間された２つの巻回部分と、１／２インチである曲げ半径と、１２．２５インチである曲げ半径から曲げ半径までの距離とを有するのが望ましい。
【００１６】
本実施形態例の他の側面によると、プラズマチャンバ内に電極は配設されていないとしてもよい。少なくとも１種類のガス状物質は、アルゴン、クリプトン、キセノンおよびヘリウムからなる群から選択された１以上の物質を含むとしてもよい。
【００１７】
本実施形態例の他の側面によると、プラズマチャンバは開口プレートを有し、当該開口プレートは、６から１６インチの範囲内にある長さと、２から４インチの範囲内にある幅と、１／１６から１／４インチの範囲内にある高さと、前記長さに沿って設けられる複数の開口とを有し、各開口は、直径が０．０２０から０．１００インチの範囲内にあり、深さが０．００５から０．０５０インチの範囲内にあるとしてもよい。当該開口プレートは、１４インチの長さと、１／２インチの幅と、１／４インチの高さと、前記長さに沿って１．２インチの等間隔で配置され、中央に寄せられる１０個の開口とを有し、各開口は、直径が１．４ｍｍで深さが０．７ｍｍであるのが望ましい。
【００１８】
別の実施形態例によると、上記技術はイオン注入システムに設けられるプラズマフラッドガンとして実現され得る。当該プラズマフラッドガンは、１以上の開口を有するプラズマチャンバを備えるとしてもよい。当該プラズマフラッドガンはさらに、プラズマチャンバに対して少なくとも１種類のガス状物質を供給できるガス源を備えるとしてもよい。当該プラズマフラッドガンはさらに、プラズマを発生させることを目的として少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく、プラズマチャンバに高周波電力を誘導結合することができる電源を備えるとしてもよい。プラズマチャンバの内面は全面にわたってアルミニウム以外の金属がなく、１以上の開口はプラズマから発生する荷電粒子の少なくとも一部が通り抜けるだけの幅を持つとしてもよい。プラズマチャンバは電源に対して誘電界面を有し、誘電界面は酸化アルミニウムを含むとしてもよい。
【００１９】
別の実施形態例によると、上記技術はイオン注入システム内に設けられるプラズマフラッドガンを提供する方法として実現され得る。当該方法は、誘電界面と１以上の開口とを有し、内面が全面にわたって金属または金属化合物がないプラズマチャンバを提供することを含むとしてもよい。当該方法はさらに、プラズマチャンバに少なくとも１種類のガス状物質を供給することを含むとしてもよい。当該方法はさらに、少なくとも１種類のガス状物質を励起するべく、高周波電力をプラズマチャンバに誘導結合することによってプラズマを生成することを含むとしてもよい。当該方法はさらに、１以上の開口を介して、プラズマから生成される荷電粒子の少なくとも一部をプラズマチャンバから出させることを含むとしてもよい。
【００２０】
本発明は、添付図面に図示されている実施形態例を参照しつつ、より詳細に説明される。本発明を実施形態例に基づき以下で説明するが、本発明は以下の実施形態例に限定されるものではない。当業者であれば、本明細書の教示内容に基づき、更なる実施例、変形例、および実施形態に想到するであろうし、他の利用分野も考え得る。これらの更なる実施例、変形例および実施形態ならびに他の利用分野も、本明細書で説明する本発明の範囲内に含まれるものであり、この点において本開示内容は重要な有用性を持つものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明をより分かりやすく説明するべく、添付図面を参照する。添付図面では、同様の構成要素には同様の参照番号が割り当てられている。添付図面は本発明を限定するものと解釈されるべきではなく、例示を目的としているに過ぎない。
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＦＧの一例を示す側面図である。
【００２３】
【図２】本発明の一実施形態に係るＰＦＧの出口開口を示す図である。
【００２４】
【図３】本発明の一実施形態に係るＰＦＧの一例を示す斜視図である。
【００２５】
【図４】本発明の一実施形態に係る磁石列の一例を有するＰＦＧを示す底面図である。
【００２６】
【図５】本発明の一実施形態に係る磁石列の別の例を有するＰＦＧを示す底面図である。
【００２７】
【図６】本発明の一実施形態に係る磁石列のさらに別の例を有するＰＦＧを示す底面図である。
【００２８】
【図７】本発明の一実施形態に係るＰＦＧを提供する方法の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
【図８】本発明の一実施形態に係るＰＦＧ用のＲＦコイルの一例を示す図である。
【００３０】
【図９】本発明の一実施形態に係るＰＦＧ用の開口プレートの一例を示す図である。
【００３１】
【図１０】本発明の一実施形態に係る磁石列のさらに別の例を有するＰＦＧを示す底面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＦＧ１００の一例を示す側面図である。
【００３３】
ＰＦＧ１００は、略無金属の内面を有するプラズマチャンバ１０２を備え得る。好ましい実施形態によると、プラズマチャンバ１０２の内部には金属製電極または金属製構成要素は配設されないとしてもよい。また、プラズマチャンバ１０２内には露出した金属または金属化合物も存在しない。プラズマチャンバ１０２の片側は誘電界面１０４であってよく、当該誘電界面１０４によってプラズマチャンバ１０２の内部とコイル１１２が互いに分離されている。誘電界面１０４は、金属または金属化合物を含有しない石英および／またはそれ以外の誘電材料によって構成されるとしてよい。プラズマチャンバ１０２の誘電界面１０４以外の部分（例えば、開口プレート１１４または側壁１１６）は、グラファイトまたは炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの非金属導体材料から構成され得る。もしくは、誘導界面１０４の部分を除いて内面は非金属導体材料（例えば、グラファイトまたはＳｉＣ）のコーティング１０６を有するとしてもよい。コーティング１０６は金属面または非金属面のどちらに対して塗布されるとしてもよい。コイル１１２および／または側壁１１６は、水またはそれ以外の冷却材によって（所望の温度まで）冷却され得る。例えば、コイル１１２および側壁１１６は内部で冷却剤が循環できるように中空であってよい。
【００３４】
実施形態によっては、露出したアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム含有材料（例えば、酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）をプラズマチャンバ１０２が有することも可能である。この場合は、誘電界面１０４が酸化アルミニウムを含み、プラズマチャンバ１０２の誘電界面１０４以外の部分はアルミニウムで構成されるかアルミニウムでコーティングされ得る。もしくは、内面の一部分が非金属導体材料でコーティングされ、別の部分が露出したアルミニウムを含むとしてもよい。
【００３５】
プラズマチャンバ１０２の側壁にはガス供給用パイプ１１０が設けられるとしてもよい。当該ガス供給用パイプ１１０を介して、プラズマチャンバ１０２内に１種類以上のガス状物質が供給され得る。当該ガス状物質は、キセノン（Ｘｅ）、アルゴン（Ａｒ）またはヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガスを含み得る。ガス圧は通常、１〜５０ｍＴｏｒｒの範囲内に維持される。
【００３６】
コイル１１２は、長尺状且つ平面状の形状を持ち、ＰＦＧ１００の一面に沿って延伸し得る。コイル１１２は、ＲＦ電源（不図示）に接続され、誘電界面１０４を介してプラズマチャンバ１０２にＲＦ電力を誘電結合し得る。ＲＦ電力は、工業、科学、及び医療用（ＩＳＭ）装置に通常割り当てられる周波数、例えば２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚおよび２７．１２ＭＨｚで動作し得る。
【００３７】
プラズマチャンバ１０２に結合されたＲＦ電力は、プラズマチャンバ１０２内の不活性ガスを励起してプラズマ１０を生成し得る。プラズマチャンバ１０２内のプラズマ１０の形状および位置は少なくとも部分的に、コイル１１２の形状および位置によって決まり得る。実施形態によっては、コイル１１２はプラズマチャンバ１０２の略全長および略全幅にわたって延伸しているとしてもよい。内面には金属が含まれていないので、プラズマチャンバ１０２は、金属汚染が全く発生することなく、常にプラズマ１０に対して露出し得る。また、非金属導体材料から成るコーティング１０６によってプラズマ１０の電位を低減することが出来るので、プラズマ１０から発生する電子を低エネルギーに保つことができる。
【００３８】
イオン注入システムにおいて、ＰＦＧ１００は通常イオンビーム（不図示）がウェハ（不図示）に到達する直前にイオンビームに近接して設けられる。プラズマチャンバ１０２の側壁に、イオン注入システムに連通する出口開口１０８が複数設けられているとしてもよい。出口開口１０８は一列に並べられ、当該列はイオンビームの幅にわたって延伸しているとしてもよい。例えば帯状イオンビームの場合、出口開口１０８は帯状イオンビームの幅と略対応しているとしてもよい。走査イオンビームの場合、出口開口１０８は走査幅に対応しているとしてもよい。本発明の一実施形態によると、出口開口１０８が対応する幅は１１〜１２インチであるとしてもよい。
【００３９】
プラズマ１０から発生する荷電粒子（例えば、電子およびイオン）が出口開口１０８を通るように、出口開口１０８の幅は通常プラズマ１０のシース（ｓｈｅａｔｈ）幅の２倍よりも大きく設定されている。図２は本発明の一実施形態に係る出口開口１０８を示す図である。同図で、Ｄは開口１０８の実際の幅を示すものとする。プラズマシース２０４（つまり、プラズマ１０と側壁との間の境界層）の幅はＬとする。この場合、有効開口２０２の幅はＤ−２Ｌとなる。一実施形態によると、プラズマ１０とプラズマチャンバ１０２のすぐ外側を通るイオンビームとがプラズマブリッジ（ｐｌａｓｍａ  ｂｒｉｄｇｅ）を形成するのが望ましい。このため、有効開口２０２がプラズマブリッジを収容できるだけの幅を持つようＤは２Ｌよりも大きく設定するのが望ましい。
【００４０】
図３は本発明の一実施形態に係るＰＦＧ３００の一例を示す斜視図である。ＰＦＧ３００は、上側に誘電界面３０４を有するプラズマチャンバ３０２を備えるとしてもよい。誘電界面３０４を介してコイル３０６は、ＲＦ電力をプラズマチャンバ３０２に誘電結合して、１種類以上の不活性ガスからプラズマを生成するとしてもよい。プラズマから生じる荷電粒子、特に電子は、プラズマチャンバ３０２の底側に設けられた出口開口（不図示）または少なくとも１つのスリットを通り得る。プラズマチャンバ３０２はケージ３０８に実装されるとしてもよい。ケージ３０８はバイアスされないのが望ましく、イオンビーム３２が通過する開口部３０を有するとしてもよい。プラズマチャンバ３０２内のプラズマはイオンビーム３２との間でプラズマブリッジを形成するので、イオンビーム３２はプラズマから生じる低エネルギー電子を正電荷を帯電するウェハに向けて運搬するとしてもよい。
【００４１】
本発明の実施形態によると、ＰＦＧ３００の設計は単純であるので、旧型ＰＦＧ用に予め定められたスペース内に納まるようにＰＦＧ３００を構成することが可能となる。このため、アップグレードの際に既存のＰＦＧ用筐体を変更する必要がなくなり得る。
【００４２】
図３に示すＰＦＧ３００は出口開口が下方に開いてイオンビーム３２に対向しているが、これ以外の構成としてもよい。ＰＦＧ３００全体または出口開口を傾けて、プラズマブリッジがイオンビーム３２に対して角度を持って加わるとしてもよい。例えば、出口開口から出てくる電子（またはプラズマブリッジ）が概してウェハの方向に方向付けられて４５度でイオンビーム３２に加わるようにＰＦＧ３００を構成するとしてもよい。角度は４５度以外としてもよい。
【００４３】
本発明の他の実施形態によると、プラズマチャンバ内にプラズマを効率よく閉じ込めることを目的として、複数の磁石から成る様々な構造を、ＰＦＧプラズマチャンバの外部に設けるとしてもよい。図４乃至６および図１０に当該構造を２例示す。
【００４４】
図４は、本発明の一実施形態に係る磁石列の一例を有するＰＦＧを示す底面図である。当該ＰＦＧは、図３に示したＰＦＧ３００と同一または同様であってよい。ＰＦＧプラズマチャンバの底部には複数の出口開口４０８が設けられていてもよい。複数の磁石４０２（例えば、永久磁石、または電磁石コイル）は、プラズマチャンバの両側に配設され、Ｎ極とＳ極が交互になっており、逆の極性と対向し得る。このように配置することによって、磁場において双極子およびカスプが形成され得る。ここで、磁気カスプはプラズマチャンバ内に長手方向にプラズマを閉じ込め、磁気双極子は高エネルギー電子を除去し得る。
【００４５】
図５は、本発明の一実施形態に係る磁石列の別の例を有するＰＦＧを示す底面図である。ＰＦＧプラズマチャンバの底部には複数の出口開口５０８が設けられていてもよい。同図に示す磁石列は、図４に示したものとは少し異なるとしてもよい。複数の磁石５０２は、プラズマチャンバの両側に配設され、Ｎ極とＳ極が交互になっているが、同じ極性と対向し得る。このように配置する場合、磁場においてはカスプのみが形成され、双極子は形成されない。
【００４６】
図６は、本発明の一実施形態に係る磁石列のさらに別の例を有するＰＦＧを示す底面図である。図４に示した磁石列とは異なり、磁石６０２は、対向する磁石同士と開口６０８との位置がずれるように配置されるとしてもよい。
【００４７】
図１０は、本発明の一実施形態に係る磁石列のさらに別の例を有するＰＦＧを示す底面図である。当該磁石列によると、磁石１００２はＰＦＧの長手方向に沿って設けられ、対向する磁石同士と開口１００８との位置がずれている。このような構成とすることによって、多極磁場ＢがＰＦＧの長手方向に沿ってプラズマを閉じ込めるので、プラズマ密度が上昇しプラズマ電位が低減する。また、多極磁力線は開口１００８を横切るように延伸する。
【００４８】
図４乃至６および図１０に示すように、プラズマをＰＦＧプラズマチャンバ内に閉じ込めることを目的としてＰＦＧプラズマチャンバ内に所望の磁場を形成するべく、磁石の配列は柔軟に変更および再配置されるとしてもよい。磁場の強度および形状を変えることによって、プラズマの均一性および密度を調整し得る。このため、プラズマチャンバの側壁に対する電子拡散損失を低減し得る。プラズマを適切に閉じ込めることによってさらに、プラズマ電位およびシース幅を低減させることが出来るので、電子出力を改善し得る。
【００４９】
図７は、本発明の一実施形態に係るＰＦＧを提供する方法の一例を示すフローチャートである。
【００５０】
ステップ７０２において、プラズマチャンバを準備し得る。プラズマチャンバの内壁は、汚染を防止することを目的として、グラファイト等の非金属導体材料がコーティングされているとしてもよい。
【００５１】
ステップ７０４において、キセノン（Ｘｅ）ガスを１０から２０ｍＴｏｒｒの低圧でプラズマチャンバに供給するとしてもよい。キセノンガスは、不活性ガスの中でもイオン化電位が比較的低く且つ質量が大きいので、ＰＦＧには好ましい。
【００５２】
ステップ７０６において、誘電界面を介してＲＦパワーをプラズマチャンバに誘導結合し得る。誘導結合とすることによって、プラズマチャンバ内に電極等の金属製素子を配設する必要がなくなる。
【００５３】
ステップ７０８において、キセノンプラズマを点火および維持するべくＲＦパワーを調整するとしてもよい。キセノンガス原子を分解するためには、比較的高いガス圧および／またはＲＦパワーを高く設定した状態で開始するのが望ましい。プラズマが点火されると、ガス圧および／またはＲＦパワー設定を低くしてプラズマを維持するとしてもよい。
【００５４】
ステップ７１０において、プラズマは磁気的に閉じ込められ、プラズマから生じる電子は外部に配設された複数の永久磁石によって磁気的に除去され得る。これらの永久磁石は、プラズマの密度および均一性を改善することにより電子発生を改善するべく、多極構造で配置され得る。
【００５５】
ステップ７１２において、プラズマから発生した電子は、プラズマチャンバに設けられた複数の出口開口を介して、イオンビームがウェハに当たる直前でイオンビームに対して供給され得る。当該イオンビームは、ドリフトしている低エネルギーの電子に対するキャリアとして機能し得る。ウェハがわずかに正電位に荷電するとすぐに、過剰な正電荷を中性化するべく、ウェハに向かって電子が誘引され得る。
【００５６】
図８は、本発明の一実施形態に係るＰＦＧで利用されるＲＦコイル８００の一例を示す図である。ＲＦコイル８００は、例えば図１に示すコイル１１２および図３に示すコイル３０６の代わりに利用されるとしてもよい。コイル８００は、長尺形状で２つ以上の巻回部分を有するとしてもよい。互いに隣接する２つの巻回部分の間隔Ｄは１／１６から１／２インチであってよい。曲げ半径Ｒは１／４から３／４インチの範囲内にあるとしてもよい。曲げ半径から曲げ半径までの長さＬＬは８から２０インチの範囲内にあるとしてもよい。好ましい一実施形態によると、ＲＦコイル８００は、互いから１／８インチ離間した２つの巻回部分を有し、該巻回部分は上下方向に重ねられているとしてもよい。曲げ半径Ｒは１／２インチであってよく、この場合はＲＦコイル８００の２つの長手アーム部分の間に１インチ（２Ｒ）の間隙がある。曲げ半径から曲げ半径までの距離ＬＬは１２インチであってよい。
【００５７】
図９は、本発明の一実施形態に係るＰＦＧで利用される開口プレート９００の一例を示す図である。開口プレート９００は例えば、グラファイト、アルミニウム、炭化ケイ素またはグラファイトもしくは炭化ケイ素がコーティングされた金属から成るとしてもよい。開口プレート９００は、長さＬが６から１６インチの範囲内にあり、幅Ｗが２から４インチの範囲内にあり、高さＨが１／１６から０．２５インチの範囲内にあるとしてもよい。開口プレート９００の内側（プラズマチャンバ側）には、複数の出口開口９０２を含む凹部領域が設けられているとしてもよい。出口開口９０２は、直径ｄが０．０２０から０．１００インチの範囲内にあり、開口プレート９００の中央線に沿って等間隔で配置され得る。互いに隣接する２つの出口開口９０２の中心間の距離Ｓは０．１から３インチの範囲内であってよい。各出口開口９０２の深さｈは、０．００５から０．０５０インチの範囲内であってよい。好ましい一実施形態によると、開口プレート９００は、長さＬが１４インチであって、幅Ｗが１／２インチであって、高さＨは１／４インチであってよい。１０個の出口開口９０２が、１．２インチの間隔で長さに沿って設けられ、中央に寄せられているとしてもよい。各出口開口９０２は、直径ｄが１．４ｍｍで深さｈが０．７ｍｍであってよい。
【００５８】
本発明の範囲は、本明細書に記載された具体的な実施形態によって限定されるものではない。本明細書に記載した実施形態以外にも、本発明には様々な実施形態および変形例があることは、上述の説明および添付図面から当業者には明らかである。このため、そういった上記以外の実施形態および変形例も本発明の範囲内に含まれるものとする。また、本明細書では特定の目的のために特定の環境下で実施される特定の実施例に基づいて本発明を説明してきたが、本発明の有用性がそれに限定されるものでないことおよび本発明は様々な目的のために様々な環境化で実施されても効果を奏するものであることは当業者には理解されている。従って、本願の特許請求の範囲は、本明細書に記載する本発明の範囲および目的を最大限鑑みて理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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