(57)【要約】イオン注入機は、基板を保持する静電クランプと、基板に衝突する電子のフラックスを発生させるプラズマフラッドガンと、プラズマフラッドガンに結合し、測定信号に応答して、プラズマフラッドガンの動作を目標の動作レベルに調整するための制御信号を発生させるコンポーネントを含むコントローラとを備えることができる。目標の動作レベルにおいて、電子のフラックスは、安定している電子のドーズ、安定している電子の濃度を含み、安定している濃度は静電クランプにおけるクランプ電流の変化を目標値にまで低減させ、目標値は、プラズマフラッドガンが動作していないときに、クランプ電流の変化の第２値より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する静電クランプと、
前記基板に衝突する電子のフラックスを発生させるプラズマフラッドガンと、
前記プラズマフラッドガンに結合し、測定信号に応答して、前記プラズマフラッドガンの動作を目標動作レベルに調整するための制御信号を発生させるコンポーネントを含むコントローラと、
前記目標動作レベルにおいて、前記電子のフラックスは、安定している電子のドーズ量、前記安定している電子の濃度を含み、前記安定している濃度は、前記静電クランプにおけるクランプ電流の変化を目標値にまで低減させ、前記目標値は、前記プラズマフラッドガンが動作していないときのクランプ電流の変化の第２値より小さいイオン注入機。
【請求項２】
前記プラズマフラッドガンは、トロイダル型プラズマフラッドガンである、請求項１に記載のイオン注入機。
【請求項３】
前記プラズマフラッドガンの前記目標動作レベルは、２００Ｗから６００Ｗの電力を含む、請求項１に記載のイオン注入機。
【請求項４】
少なくとも１つの照射源をさらに備え、前記少なくとも１つの照射源は、可視範囲の静電放射を前記基板に向ける、請求項１に記載のイオン注入機。
【請求項５】
前記静電クランプにおける前記クランプ電流の変化を監視する電流モニタをさらに備える、請求項１に記載のイオン注入機。
【請求項６】
前記コントローラは、前記電流モニタから受信した前記クランプ電流の変化の測定に応答して、前記プラズマフラッドガンの電力レベルを第１電力レベルから第２電力レベルに調整するロジックを含む、請求項５に記載のイオン注入機。
【請求項７】
前記目標値は１ｍＡより小さく、前記第２値は１ｍＡより大きい、請求項１に記載のイオン注入機。
【請求項８】
高バルク抵抗（ＨＢＲ）ウェハーに注入するステップであって、前記ＨＢＲウェハーは、イオン注入機において１０Ω-ｃｍより大きい抵抗を有する、ステップと、
前記ＨＢＲウェハーを保持する静電クランプでクランプ電流を監視するステップと、
前記注入中に、電子をプラズマフラッドガン（ＰＦＧ）から前記ＨＢＲウェハーに向けるステップと、を含み、
前記クランプ電流の変化は目標値より低く維持される方法。
【請求項９】
前記電子は、前記ＨＢＲウェハーに電荷キャリアを発生させるのに十分な電子エネルギー及び電子密度を有し、
前記方法は、追加のＨＢＲウェハーに注入するステップをさらに含み、
前記ＨＢＲウェハー及び追加のＨＢＲウェハーに注入するステップは、中断せずに行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＰＦＧは、トロイダル型のプラズマフラッドガンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記電子を向けるステップは、前記ＰＦＧにおいて２００Ｗから６００Ｗの電力レベルを発生させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記クランプ電流を監視するステップ中に、測定されたクランプ電流の変化に応答して、前記注入中に、エネルギー源から前記ＨＢＲウェハーに静電放射を向けるステップをさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
基板を保持する静電クランプと、
前記基板に衝突する電子のフラックスを発生させるプラズマフラッドガンと、
前記プラズマフラッドガンに結合したコントローラと、
命令を有する少なくとも１つのコンピュータ可読媒体であって、前記命令が実行されると前記コントローラに、
測定信号を受信させ、
前記測定信号に応答して、前記プラズマフラッドガンの動作を調整するための制御信号を発生させ、クランプ電流の変化は目標値より小さく維持される装置。
【請求項１４】
前記測定信号は、測定されたクランプ電流の変化を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御信号は、前記ＰＦＧにおいて２００Ｗから６００Ｗの電力レベルを発生させる、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、2016年1月14日に出願された米国特許仮出願第62/278,950号の優先権を主張し、その全体をここに参照のために取込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は、概して機器を製造するための技術に関し、より具体的はイオン注入機における改良された基板加工の技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
イオン注入は、導入ドーパント、添加物、又は不純物をイオン衝撃によって基板に導入するプロセスである。既知のイオン注入システム又はイオン注入装置は、イオン源と、一連のビームラインコンポーネントとを備えることができる。イオン源は、所望のイオンが発生するチャンバーを備えることができる。イオン源は、電力源と、チャンバーの近傍に配置された引き出し電極アセンブリと備えることもできる。ビームラインコンポーネントは、例えば、質量分析器と、第1の加速又は減速ステージと、コリメーターと、第２加速又は減速ステージとを有することができる。イオンビームは、ビームラインコンポーネントを通過し、プラテン又はクランプに取付けられている基板の方へ向かうことができる。基板は、ロプラット（roplat）といわれることもある機器によって１以上の次元で（例えば、変位、回転、及び傾転）動くことができる。
【０００４】
多くの用途において、注入される半導体基板は、１０〜３０Ω‐ｃｍの範囲のバルク抵抗率を有し、特定の用途では、いわゆる高バルク抵抗率（ＨＢＲ）基板を用いることができ、バルク抵抗は１０〜３０Ω-ｃｍを越える。例えば、いわゆる無線周波数シリコン・オン・インシュレータ（ＲＦ ＳＯＩ）機器、又はセンサ機器の使用において、このような抵抗値が基板でみられる。
【０００５】
１０〜３０Ω-cmより高い抵抗を有する半導体ウェハーのようなＨＢＲ基板への注入が、高電流イオン又は中電流イオン注入機での加工を含む注入プロセス中にエラーをハンドリングすることに直面することなくＨＢＲ半導体ウェハー（“ＨＢＲウェハー”）を加工する能力であるときに問題があった。静電クランプは、ウェハーホルダーとして用いることができ、静電クランプ上にウェハーがあるかないかを検出する目的で注入中にクランプ電流を監視することができる。クランプ電流を監視することによって、ウェハーの安全を確実にし、注入プロセス中にウェハーが滑って落ちるリスクを回避する。本方法は、１０〜３０Ω-ｃｍの抵抗を有する基板で適切に働くことができるが、ＨＢＲ基板には十分に働かないことがあり、ウェハーのハンドリング問題をもたらす。
【０００６】
例えば、いくつかのイオン注入システムにおいて、安全機構が用いられ、イオン注入機は、ウェハークランプの電流に大きい変化が検出されるような不安定になるとウェハーへの注入を停止する。ＨＢＲウェハーは、このような不安定になることがあるため、イオン注入機内のＨＢＲウェハーの加工が不要に損なわれ、クランプ電流の変動が過度になったときにイオン注入機をシャットダウンさせることがある。多くの変化は、注入後のバルク抵抗の変化だけでなく、ウェハーの供給者から報告された値からのバルク抵抗の逸脱、間欠の原因となる注入中でのＨＢＲウェハーの特性の変化、及び連続注入でのクランプ電流の急速な減少を含む、安定したＨＢＲウェハーの監視を維持する能力を困難にすることがある。
【０００７】
これらの観点、あるいは他の観点に関し、本開示が提供される。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態において、イオン注入機は、基板を支持する静電クランプと、基板に衝突する電子のフラックスを発生させるプラズマフラッドガンと、プラズマフラッドガンに結合し、プラズマフラッドガンの動作を目標の動作水準に調整するための制御信号を測定信号に応答して発生させるコンポーネントを含むコントローラとを備えることができる。目標の動作水準で、電子のフラックスは、電子の安定したドーズ量、安定している電子濃度を有することができ、安定している濃度は静電クランプにおけるクランプ電流の変化を目標値にまで低減させる。目標値は、プラズマフラッドガンが動作していないときのクランプ電流の変化の第２値より低い。
【０００９】
他の実施形態において、方法は、イオン注入機において１０〜３０Ω-ｃｍより大きい抵抗を有する高バルク抵抗（ＨＢＲ）ウェハーに注入し、ＨＢＲウェハーを保持する静電クランプでクランプ電流を監視し、注入中にプラズマフラッドガン（ＰＦＧ）から電子をＨＢＲウェハーに向けることを含むことができ、クランプ電流の変化は目標値より小さく維持される。
【００１０】
さらなる実施形態において、装置は、基板を保持する静電クランプと、基板に衝突する電子のフラックスを発生させるプラズマフラッドガンと、プラズマフラッドガンに結合したコントローラと、実行されると、前記コントローラに測定信号を受信させ、プラズマフラッドガンの動作を調整するための制御信号を測定信号に応答して発生させる命令を含む少なくとも１つのコンピュータ可読媒体とを備えることができ、クランプ電流の変化は目標値より小さく維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態による例示的なイオン注入機を示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の一実施形態による中間電流イオン注入機の動作中における電流測定の実験結果を示す図であり、図２Ｃは、クランプ電流の変化による停止中における実験結果を提供する図である。
【図３】さらなる実施形態による他の例示的なイオン注入機を示す図である。
【図４】本開示の実施形態による例示的なプロセスのフローを示す図である。
【図５】本開示の他の実施形態による他の例示的なプロセスのフローを示す図である。
【図６】本開示の追加の実施形態によるさらなるプロセスのフローを示す図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、リターディングエネルギープローブを用いて測定した、例示的なプラズマフラッドガンによって製造された電子エネルギーの分布を提供する図であり、図７Ｃは、例示的なリターディングエネルギーの形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面は必ずしも縮尺通りではない。図面は、代表的なものにすぎず、本開示の特定のパラメータを表すことを意図していない。さらに、図面は、本開示の例示的な実施形態を表すことを意図しており、そのため、発明の範囲を限定するとはみなされない。
【００１３】
利便性と明確性のために、「上」、「下」、「上方の」、「下方の」、「垂直な」、「水平な」、「横の」、及び「縦の」という用語は、本明細書において、図面に現れている機器のコンポーネントの形状及び方向に対して、これらのコンポーネント及び構成要素の相対的な位置および方向を説明するために用いられる。技術用語は、特に述べられた用語、その派生語、並びに類似の意味及び／又は意義の用語を含む。
【００１４】
単数で記載され、「１つの（”a” or “an”）」という用語に続く要素又は動作は、本明細書で用いられるとき、明確に除外されることが述べられていない限り、複数の要素又は動作を含むと理解されるべきである。さらに、本開示の「一実施形態」を参照によって限定することを意図していない。追加の実施形態は、記載された特徴も組み込むことができる。
【００１５】
本開示の様々な実施形態は、イオン注入装置又はイオン注入機での改良された基板加工のための装置、システム、及び方法を提供する。様々な実施形態は、以降で説明されるＨＢＲ基板をハンドリングするウェハーを改良するプラズマフラッドガンを提供する。いくつかの実施形態で用いられるシステム及びプラズマフラッドガンの例は、ピンチプラズマフラッドガン、又は他のタイプのプラズマフラッドガンを含む。実施形態は、本文脈に限定されない。
【００１６】
イオン注入機１００として示す例示的な高電流イオン注入機は、図１に概略的に示され、イオン源チャンバー１０２と、イオンビームを基板に向ける一連のビームラインコンポーネントとを備え、１つの例示的で非限定的な実施形態では、基板はシリコンウェハーとすることができる。これらのコンポーネントは、真空環境内に収納され、所望の注入プロファイルに基づく高エネルギー又は低エネルギーの注入でイオンドーズ量レベルを提供するよう構成される。特に、イオン注入機１００は、所望の種のイオンを発生させるイオン源チャンバー１０２を有する。イオン源チャンバー１０２は、プラズマを形成するためにイオン源チャンバー１０２内に導入された供給ガスをイオン化する、電源１０１によって電力が供給される結合熱陰極を有し、プラズマは、イオン及び自由電子を含むイオン化されたガスを有する。熱陰極は、例えば、熱フィラメント、又は間接的に加熱された陰極を含むことができる。
【００１７】
イオン源チャンバー１０２に異なる供給ガスを供給し、特定のドーパント特性を有するイオンを発生させることができる。イオンは、所望の電界を生成し、イオン源チャンバー１０２から引き出されたイオンビーム９５を集中して当てるために用いられる標準的な３つの引き出し電極の構成を介して、イオン源チャンバー１０２から引き出すことができる。イオンビーム９５は、所望の質量電荷比を有するイオンだけを分析孔に通すマグネット機能を有する質量分析チャンバー１０６を通過する。特に、アナライザマグネットは、イオンビーム９５が印加された磁界に露出される湾曲した経路を含むことができ、不所望の質量電荷比を有するイオンをビームパスから離れるよう屈折させる。減速ステージ１０８（減速レンズともいう）は、画定された孔とともに複数の（例えば、３つの）電極を有することができ、イオンビーム９５を出力するよう構成される。コリメーターマグネット１１０は、減速ステージ１０８の下流に配置され、イオンビーム９５を平行な軌道を有するリボンビームに屈折させるよう構成される。磁界は、磁気コイルを介してイオンの屈折を調整するために用いることができる。
【００１８】
イオンビーム９５は、支持体に取り付けられたワークピース、すなわちプラテン１１４をターゲットとする。減速ステージ１１２が利用されてもよく、コリメーターマグネット１１０とプラテン１１４との間に配置することができる。減速ステージ１１２（減速レンズともいう）は、プラテン１１４上のターゲット基板の近くに配置され、所望のエネルギーレベルでターゲット基板にイオンを注入するための複数の（例えば、３つの）電極を有することができる。イオンは、基板内の電子及び核に衝突するとエネルギーを失うため、加速エネルギーに基づいて基板内の所望の深さで静止するようになる。イオンビームは、ビーム走査、プラテン１１４を用いた基板の移動、又はビーム走査と基板の移動との組み合わせによって、ターゲット基板にわたって分布することができる。プラズマフラッドガン（ＰＦＧ）１１６は、プラテン１１４のすぐ上流に位置付けることができ、ビーム９５が基板に衝突する直前にイオンビーム９５にプラズマを印加する。高電流のイオン注入機である図１のイオン注入機１００を用いて説明したが、ＰＦＧ１１６は、他の高電流のイオン注入機、並びに中電流（ＭＣ）及び高エネルギー（ＨＥ）のような任意の他のイオン注入機を利用することができる。
【００１９】
本開示のいくつかの実施形態によれば、３，０００〜４，０００Ω-ｃｍのような抵抗を有するＨＢＲ基板の加工中におけるイオン注入機のクランプ電流の安定性は、以降に説明するように、プラズマフラッドガン（ＰＦＧ）を用いるときに増加することがある。他の実施形態において、このような基板がウェハー表面コーティングを有することもできる場合、１０〜３０Ω-ｃｍを超える抵抗を有するＨＢＲ基板の加工中に、イオン注入機内のクランプ電流の安定性は、プラズマフラッドガン（ＰＦＧ）を用いるときに同様に増加することがある。特に、本実施形態の例示的なＰＦＧは、注入領域の表面に十分なエネルギー密度（例えば、より多くの電荷キャリア）、及び十分な電子エネルギーを提供し、この結果、より多くの電子がウェハーの表面に到達し、クランプ電流の安定性が向上する。
【００２０】
イオン注入機１００は、静電クランプを備えることができ、静電クランプは、基板１１８を保持するプラテン１１４の一部として含まれる。イオン注入機１００は、クランプ電源１２２によって供給されるクランプ電流を測定するための、プラテン１１４として示す静電クランプに結合した電流モニタ１２４をさらに備えることができる。
【００２１】
イオン注入機１００は、コントローラ１２６も備えることができ、コントローラ１２６は、ＰＦＧ１１６と電流モニタ１２４とに結合される。コントローラ１２６は、制御ロジックのようなロジックを含むソフトウェア及びハードウェアの任意の組み合わせで具体化することができる。例えば、クランプ電流の変化は、ＴＰＦＧ電力の関数としてＰＦＧ１１６で測定することができ、そのため、コントローラ１２６によってＴＰＦＧでの電力を調整し、クランプ電流を目標レベルで安定させることができる。例えば、ＴＰＦG電力は、０．５ｍＡより小さいクランプ電流の変動を達成するように調整することができる。実施形態は、本文脈に限定されない。
【００２２】
本発明者らは、十分に高い電力レベルでＲＦ電力が発生すると、４，０００Ω-cmよりかなり大きいコーティングされたＨＢＲ基板と同じく、３，０００〜４，０００Ω-ｃｍのＨＢＲ基板を用いて、ウェハーのクランプ電流の安定性が、トロイダル型のプラズマフラッドガンを用いてかなり改良されることを予期せずに発見した。十分に高い電力レベルは、２００Ｗから６００Ｗの範囲にあるがこの範囲に限定する必要はない。特に、ＴＰＦＧにおける電力が１００Ｗのインクリメントで２００Ｗ、３００Ｗ、４００Ｗ、５００Ｗ、及び６００Ｗにまで変化する場合の一連の実験が行われた。電力が増加するほど、クランプ電流の変化がより小さく、ＨＢＲ基板のクランプ電流値が増加することが観察された。２００ＷでのＴＰＦGの動作によって注入の中断に至ることがあり、そのため、２００Ｗでの動作は注入の中断の「境界」近くとみなすことができる。２００Ｗを越える電力レベルで、注入プロセスの中断は観察されなかった。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂは、トロイダル型のプラズマフラッドガン（ＴＰＦＧ）が３，０００〜４，０００Ω-ｃｍのＨＢＲウェハーを用いた基板クランプとともに動作する中電流のイオン注入機の動作中における電流測定の２つの異なる実験結果を表す。ＰＦＧを使用することによって、動作中、イオンビームが基板に注入される電荷に堆積するのを軽減する。この電荷は、ゲート酸化膜の破壊電界を越えることによって機器に損傷を与えることがあり、イオンビーム自体を屈折させることによって注入するドーズの流出が生じることさえもある。そのため、ＰＦＧによって提供される電子のフラックスは、ビーム内の正イオンのフラックスを越えるよう調整することができ、電子は、静電的に基板に引き付けられ、イオンビームによって堆積した電荷を中和する。電子のフラックスのエネルギー分布は、ＰＦＧによって基板の負の帯電は発生しないように制御することができる。
【００２４】
ここで図２Ａに戻ると、ＴＰＦＧの電力の設定が３００Ｗであるときの、時間の関数として示される、静電クランプの電流測定の曲線２０２及びプラズマフラッドガンの電流２０４の結果が示されている。曲線２０２から明らかなように、クランプ電流の振幅は、約７ｍＡの平均値を有し、大きく変動して約１ｍＡのクランプ電流の変化をもたらす。図２Ｂに示すように、ＴＰＦGの電力の設定が５００Ｗであるとき、ＰＦＧ電流２０８は高く、曲線２０６に示すように、０．１ｍＡの位でクランプ電流が変動するとともに、クランプ電流の変化は大きく減少する。測定された平均クランプ電流は、所与の条件のもとでの動作で予期されたように８ｍＡもの値を有する。とりわけ、上記したように、３００Ｗでの平均クランプ電流はなおもかなり高いため１ｍＡの変動は中断を引き起こさない。
【００２５】
図２Ｃは、クランプ電流の変化に起因した中断中の実験結果を提供する。結果は、ウェハーのバルク抵抗が１７，０００Ω-ｃｍである場合に、コーティングされた半導体基板を露光するフィラメントＰＦＧを用いて得られた。この概要において、クランプ電流の波形２１０は、かなり低い約５ｍＡの平均電流が観察され、最低電流と最高電流との間でのクランプ電流の平均変化は１ｍＡより大きいことを示している。さらに、振幅における大きな変化、例えば、最高電流と最低クランプ電流との差が観察される。この振る舞いにより、クランプ電流における特に大きい変動が３．０ｍＡの閾値より小さいクランプ電流にいたるおよそ時刻９：３５：４８での曲線２１２の位置に示されるような中断に至り、注入プロセスの中断となる。
【００２６】
任意の特定の理論に限定することなく、図２Ａ及び図２Ｂの結果は、次のように説明することができる。十分に高い電力では、低い電力で生成された電子に比べて、比較的高いエネルギーを有する電子をＴＰＦGにおいて発生させることができ、したがって、ＨＢＲウェハーに到達することができる。比較的高いエネルギーを有する電子は、安定した電子の濃度を構成することができ、ＨＢＲウェハーを構成する半導体材料（シリコン）内にさらなる電荷キャリアが生成され、安定した電子の濃度によってウェハーのクランプ電流が安定し、増加する。
【００２７】
他のイオン注入機である、図３に概略的に示すイオン注入機３００は、通常、イオン注入機１００と同じコンポーネントを備えることができる。さらに、イオン注入機３００は、基板１１８の近くに配置された照射源３０２を備えることができる。本開示の追加の実施形態によれば、照射源３０２は、プラテン１１４でクランプ電流の変化を減少させるよう動作することができる。様々な実施形態において、照射源３０２は、十分なエネルギーの電磁波放射を提供する電力源とし、基板１１８によって表されるような半導体基板に追加の電荷キャリアを発生させることができる。
【００２８】
様々な実施形態において、照射源３０２は、ＴＰＦGを含むＰＦＧとともに動作し、クランプ電流の安定性を向上させることができる。特定の実施形態において、照射源３０２は、可視光源、紫外線（ＵＶ）光源、イオンビーム、又は高エネルギー放射とすることができ、特には可視範囲、紫外範囲、又は高エネルギー範囲で基板１１８に放射を向けることができる。追加の実施形態によれば、クランプ電流の安定性を向上させるために、クランプ要素とともに様々な照射要素を最適化することができる。これらの要素は、限定はされないが、周波数スペクトル、パルス繰り返し、照射強度、照射の入射角度、照射タイプ、クランプ周波数、クランプ電圧、及び充電率（ｄＶ／ｄｔ）を含むことができる。
【００２９】
様々な実施形態において、クランプ電流の安定性を向上させるために、述べられたクランプ電流の特性の動的な監視を行うことができる。いくつかの実施形態において、ＴＰＦGの電力を調整するため、照射パラメータを調整するため、あるいはその両方のために、フィードバック動作において動的な監視を用い、クランプ電流の動的に安定化させることができる。図３をふたたび参照するに、イオン注入機３００は、プラテン１１４として示される静電クランプに結合した電流モニタ１２４を備え、クランプ電流を測定することができる。イオン注入機３００は、コントローラ３０６を備えることもでき、コントローラ３０６は、ＰＦＧ１１６、電流モニタ１２４に結合し、照射源３０２にも結合することができる。いくつかの実施形態において、イオン注入機３００は、照射源３０４として示す第２の照射源を備えることができる。複数の照射源の使用は、第１の照射源の設定、及び注入された基板のバルク抵抗によっては有用であることがある。コントローラ３０６は、ソフトウェア及びハードウェアの任意の組み合わせで具体化することができる。例えば、クランプ電流の変化は、ＰＦＧ１１６のＴＰＦＧ電力の関数として測定することができ、そのため、ＴＰＦＧを動作させるために供給される電力は、測定されたクランプ電流の変化に応じて、クランプ電流の安定性の目標レベルとなるようにコントローラ３０６によって調整することができる。例えば、ＴＰＦＧ電力は、０．５ｍＡより小さいクランプ電流の変動を達成するように調整することができる。実施形態は、本文脈に限定されない。
【００３０】
特に、半導体ウェハーの照射の影響下で変化するクランプ電流の波形の形、すなわち、波形の下の領域が、観察されてきた。そのため、クランプ電流の波形信号は、ＨＢＲウェハーの内部の電荷キャリアの変化を示す。クランプ電流の波形の形は、直接的にその場で、注入プロセス中の変化に対応するため、本明細書で開示される装置及び方法は、クランプ電流の均一性を向上させるための新規のアプローチを提供する。本実施形態において、十分なエネルギーのエネルギー種源をＨＢＲウェハーに提供することによって、ＨＢＲウェハー内の電荷キャリアは、クランプ電流の変動を減少させるように動的に調整することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、クランプ電流の波形信号は、ソフトウェアで規定されるマイクロプロセッサ、又はデータ取得システムによって測定することができる。この測定は、監視される静電クランプの電源３１０への接続を伴う。いくつかの実施形態において、より遅いサンプリングレートでバッファされたデータを問い合わせるヴァリアンコントロールシステム（ＶＣＳ）によって制御されるソフトウェアは、バッファされたメモリのデータを用いてウェハーのクランプ電流の変化を検出するために用いることができる。クランプ電源からの波形を捕えるオシロスコープを用いることは可能であるが、データセットを捕える／分析するため人手を要するという不利益があり、時間での「スナップショット」に限定され、連続的なその場での測定を提供しない。
【００３２】
いくつかの実施形態において、クランプ電流の波形の特徴を捕え、分析するために、既知の多くのアルゴリズムを利用することができる。特定の実施形態において、ソフトウェアは、特に、マイクロプロセッサが設計するプラテン電源に組み込むことができる。例えば、マイクロプロセッサは、クランプ電流の波形信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）分析のような周波数分析の機能を実行するためにプログラムされてもよい。追加の実施形態において、ＴＰＦＧを用いる代わりに、標準のプラズマフラッドガン（ＰＦＧ）を用い、クランプ電流の安定性を向上させることがきる。従来の標準的なフィラメントＰＦＧの２〜４Ａｍｐsでの動作はクランプ電流の安定性における適切な向上を促すことができないが、５Ａより大きい条件のもとでＰＦＧを動作させることによってより大きい電子エネルギー及び電子密度を生成することができる。したがって、クランプ電流の安定性を限界まで改良するために、電荷キャリアをウェハー表面のようなところでＨＢＲウェハーに誘導することができる。
【００３３】
図４は、本開示の追加の実施形態による、処理フロー４００として示す例示的な処理フローを表す。処理フロー４００によって、静電クランプ電流の不安定性によって中断することなく、ＨＢＲウェハーへの連続的な注入を容易にすることができる。ブロック４０２に示す最初の動作において、高バルク抵抗（ＨＢＲ）ウェハーの注入が行われ、ＨＢＲは、１０〜３０Ω-ｃｍより大きい抵抗を有する。ブロック４０４で、トロイダル型のプラズマフラッドガンのようなプラズマフラッドガンにおいて電子を発生させる動作を行うことができ、電子は、注入中にＨＢＲウェハーに衝突する。ブロック４０６で、注入中にＨＢＲウェハーを保持する静電クランプでクランプ電流を監視する動作を行うことができる。クランプ電流の監視は、断続的に、あるいは連続的に行うことができる。いくつかの実施形態において、クランプ電流が時間とともに変動する場合のクランプ電流の波形によって示されるようなクランプ電流の変化を判定するために、数秒から多数分までの十分に連続した時間にわたって、監視を行うことができる。ブロック４０８で、クランプ電流の変化が目標値より小さく維持されている場合に、監視されたクランプ電流に応じて、プラズマフラッドガンにおいて電力を調整する動作を行うことができる。
【００３４】
図５は、本開示のさらなる実施形態による、処理フロー５００として示す他の例示的な処理フローを表す。判断ブロック５０２で、クランプ電流の波形情報が注入プロセス中に受信される。判断ブロック５０４で、クランプ電流の波形によって表されるクランプ電流の変化が目標値より小さいか否か判定される。一例において、目標値は、０．２ｍＡとすることができる。実施形態は、本文脈に限定されない。クランプ電流の変化が目標値より小さい場合、フローはブロック５０６に進み、現在の動作パラメータで注入プロセスが継続する。クランプ電流の変化が目標値より小さくない場合、フローはブロック５０８に進み、プラズマフラッドガンの電力レベルを調整するための制御信号が送信される。そして、フローは、判断ブロック５０２に戻る。
【００３５】
図６は、本開示のさらなる実施形態による、処理フロー６００として示す他の例示的な処理フローを表す。判断ブロック６０２で、測定されたクランプ電流の波形は、注入プロセス中に、電流モニタで受信される。判断ブロック６０４で、測定されたクランプ電流の波形が記憶されたクランプ電流の波形から所定量より小さく異なるか否かを判定する。一例において、所定量は、０．１ｍＡ又は０．５ｍＡとすることができる。特定の変形において、所定量は、波形の振幅における差異を表し、クランプ電流の変化において、測定されたクランプ電流の波形と、記憶されたクランプ電流の波形との差を意味する。実施形態は、本文脈に限定されない。差異が所定量より小さい場合、フローはブロック６０６に進み、現在の動作パラメータで注入プロセスが継続する。差異が所定量より小さくない場合、フローは、ブロック６０８に進み、プラズマフラッドガン、照射源、静電クランプ電力源、又はこれら３つの任意の組み合わせの動作を調整するために制御信号が送信される。そして、フローは判断ブロック６０２に戻る。
【００３６】
いくつかの実施形態において、クランプ電流の波形信号は、ソフトウェアによって規定されるマイクロプロセッサ又はデータ取得システムによって測定することができる。この測定は、監視される静電クランプの電力源３１０への接続を伴う。
【００３７】
要するに、本実施形態は、静電クランプのようなクランプにおけるクランプ電流の安定性を向上させる新規のアプローチを提供する。クランプ電流を安定化するための予期されなかった能力がＴＰＦＧを用いて初めて実証された。追加の実施形態は、クランプとともにウェハーの照射の最適化を提供し、ＰＦＧ、特にはＴＰＦGから電子への露光に伴う照射を用いることを含む。さらなる実施形態において、静電クランプの電流の安定性を向上させるために、他のプラズマフラッドガンのタイプを利用することができる。図７Ａ及び図７Ｂは、図７Ｃに示すようなＰＦＧによって放出される電子７０６を測定するために、接地開口プレート７０４を有するリターディングエネルギープローブ７０２を用いて測定されたような、例示的なプラズマフラッドガンによって製造される電子のエネルギー分布を提供する。図７Ｃの装置は、プラズマフラッドガンから放出された電子の電子エネルギーの分布の十分に正確な測定を提供する。図７Ａは、ＴＰＦGからの電子エネルギーの分布を、標準的なＰＦＧ、すなわちフィラメントＰＦＧからの電子エネルギーの分布と比較し、図７Ｂは、ＴＰＦGからの電子エネルギーの分布を、無線周波数（ＲＦ）ＰＦＧからの電子エネルギーの分布と比較する。様々な実施形態において、ＲＦ−ＰＦＧ又はフィラメントＰＦＧは、クランプ電流を減少させるのに十分な電力で動作し、ＴＰＦＧの動作はフィラメントＰＦＧとの比較において、あるいは以降で説明するような比較的優れた結果をもたらすことができる。
【００３８】
フィラメントＰＦＧにおいて、電子エネルギーの出力は、他の全ての要因が固定されている場合、Ａｍｐ（Ａ）で測定されたフィラメント電流の変化によって変化し、２〜４Ａの電流で述べられたような従来の動作が起こる。いくつかの実験において、フィラメントＰＦＧにおいてフィラメント電流を７Ａｍｐｓにまで上昇させることによって、注入プロセスで中断を発生させずにＨＢＲウェハーに注入する能力の最低限の向上が観察された。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、電子エネルギー分布は、通常、３つのＰＦＧの設計全てで１ｅＶと２ｅＶの範囲に向かって進む。とりわけ、図７Ａ及び図７Ｂの両方に現れているように、１ｅＶと２ｅＶとで、ＴＰＦＧで利用可能な電子のパーセントは、フィラメントＰＦＧ又はＲＦ ＰＦＧよりかなり大きい。このため、本実施形態によって動作するＴＰＦＧによって提供される、１ｅＶ及び２ｅＶで利用可能な電子の大きいパーセンテージは、何らかの理論に拘束されることなく、クランプ電流の安定性をかなり大きく向上させる。クランプされたＨＢＲ基板が、本実施形態によるＴＰＦＧからの放出に露光されると、機構によらず、クランプ電流はより大きく、ウェハーのクランプ電流の最大及び最小の間でのクランプ電流の変化はより小さい。本向上は、イオン注入機のコンポーネントを動作させるソフトウェアを制御することによって、規定された閾値の最小のクランプ電流より大きいクランプ電流を順次、維持する。ソフトウェアはコントローラを用いて、クランプ電流の値を周期的にサンプリングするように動作し、所与のサンプリングレートでの十分なサンプルが閾値より下がると、注入プロセスを中断するための信号を送信することができる。クランプ電流の最小値を閾値より高く、より一定に維持することによって、中断の発生を回避する又は大きく減らすことができる。
【００３９】
本実施形態は、多様なＨＢＲ製造プロセス、ＨＢＲ供給者間の差異、注入中におけるＨＢＲウェハーの特徴の動的な変化においてさまざまな利点を提供する。例えば、様々な実施形態は、イオン注入機のパラメータをリアルタイムで調整する能力を提供し、ウェハーをハンドリングする問題を回避する。例えば、その場でのウェハーのクランプ電流の監視、測定されたクランプ電流データの分析、及びａ）ＴＰＦＧ電力、及び／又はｂ）照明及び静電クランプ電源の照射／動作条件の動的な制御の実施は、ＨＢＲクランプ電流を安定化するために行うことができる。このリアルタイムの監視及び調整は、能力に起因して中断することなくＨＢＲへ連続的に注入することでクランプ電流の変化を最小にすることによって、基板のスループットを増加させるという追加の利点を提供することができる。
【００４０】
本開示の特定の実施形態について本明細書で説明されてきたが、本開示はこれに限られず、本開示は、技術が許し、本明細書に読めるような範囲と同じように広い。そのため、上記の説明は、限定として解釈されるべきでない。代わりに、上記の説明は、特定の実施形態の単なる例示である。当業者は、ここに添付された請求項の範囲及び精神の範囲内で他の変更を予測することができるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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７−１】
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【図７−２】
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【国際調査報告】
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