(57)【要約】  本発明はイオン注入機用の電源装置ＡＬＴに関し、この電源装置は基板運搬トレイＰＰＳと接地Ｅとの間に設置された電気発生器ＳＯＵと、前記基板運搬トレイＰＰＳと接地Ｅとの間に同様に接続される並列のブランチ内のコンデンサＣＤＳからなる。コンデンサＣＤＳは５ｎＦより小さい電気容量を有する。  本発明はまた、電源装置を内蔵するイオン注入機を提供する。
2008504434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入機用の電源装置ＡＬＴ、ＡＬＴｉ、ＡＬＴｊであって、
電源装置は基板運搬トレイＰＰＳと接地Ｅとの間に設置された電気発生器ＳＯＵからなり、
さらに電源装置は前記基板運搬トレイＰＰＳと接地Ｅとの間に同様に接続される並列のブランチ内のコンデンサＣＤＳからなり、
前記コンデンサＣＤＳが５ｎＦより小さい電気容量を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記並列のブランチは前記コンデンサＣＤＳからなることを特徴とする、請求項１に記載された電源装置。
【請求項３】
前記発生器は電圧発生器ＡＬＴｉであって、それと直列の負荷インピーダンスＺを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載された電源装置。
【請求項４】
前記負荷インピーダンスＺは、２００ｋΩから２０００ｋΩの範囲に存在する抵抗を呈することを特徴とする、請求項３に記載された電源装置。
【請求項５】
前記発生器ＡＬＴｉによって供給された電圧が−１００Ｖから−１０，０００Ｖの範囲にあることを特徴とする、請求項３または４に記載された電源装置。
【請求項６】
前記発生器が電流発生器ＡＬＴｊであることを特徴とする、請求項１または２に記載された電源装置。
【請求項７】
前記発生器ＡＬＴｊによって供給された電圧が−１００Ｖから−１００，０００Ｖの範囲にあることを特徴とする、請求項６に記載された電源装置。
【請求項８】
請求項１から５の何れか一項に記載された電源装置とパルス・プラズマ・ソースＡＬＰとからなるイオン注入機であって、前記パルス・プラズマ・ソースＡＬＰによって出射されたプラズマ・パルスの持続時間を２０μｓから５０００μｓの範囲に確実に存在させることを特徴とするイオン注入機。
【請求項９】
請求項６または７に記載された電源装置とパルス・プラズマ・ソースＡＬＰとからなるイオン注入機であって、前記パルス・プラズマ・ソースＡＬＰによって出射されたプラズマ・パルスの持続時間を２０μｓから５０００μｓの範囲に確実に存在させて、前記プラズマ・パルスの間、前記電流発生器ＳＣＣを抑制する手段を含むことを特徴とするイオン注入機。
【請求項１０】
プラズマの電気インピーダンスは、３０ｋΩから３００ｋΩの範囲に存在することを特徴とする、請求項８または９に記載された注入機。
【請求項１１】
作動圧力が５×１０−３ｍｂａｒ未満であることを特徴とする、請求項８から１０の何れか一項に記載された注入機。
【請求項１２】
前記コンデンサＣＤＳの電気容量Ｃ、前記パルス・プラズマ・ソースＡＬＰによって生成されたパルスの持続時間ｔｐ、および前記発生器ＡＬＴ、ＡＬＴｉ、ＡＬＴｊによって供給された前記反転電圧Ｖｉｎｖと電圧Ｖｐｓは以下の数式、すなわちＣ/ｔｐ＜−１／（Ｚｐ．ｌｎ（Ｖｉｎｖ/Ｖｐｓ）によって求められることを特徴とする、請求項８から１１の何れか一項に記載された注入機。
【請求項１３】
前記基板運搬トレイＰＰＳがその軸ＡＸＴの回りを回転することを特徴とする、請求項８から１２の何れか一項に記載された注入機。
【請求項１４】
前記基板運搬トレイＰＰＳおよび前記パルス・プラズマ・ソースＡＬＰがそれらの軸の間で調整可能なオフセットを呈することを特徴とする、請求項１３に記載された注入機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電効果を制限するように設計されたイオン注入機電源装置に関する。
【０００２】
本発明の技術分野はプラズマ浸漬モードにおいて動作するイオン注入機の分野である。したがって、基板に対するイオン注入は、基板をプラズマに浸漬させることと、イオンをプラズマから基板へ加速させることが可能な電界を生成するために基板を数十ボルトから数十キロボルト（一般的には１００ｋＶ未満）の範囲の負の電圧によって付勢することからなる。
【背景技術】
【０００３】
イオンが貫通する深さはイオンの加速度エネルギーによって決定される。この深さはまず基板に印加される電圧に、次にイオンと基板のそれぞれの性質に依存する。注入された原子の密度は、一平方センチメートル（ｃｍ２）当たりのイオンの数と注入する深さで表現される線量に依存する。
【０００４】
プラズマの物理的過程に関する理由として、電圧が印加された数ナノ秒後に、イオンシースが基板の周囲に生成される。基板方向にイオンを加速させることに関与する電位差は、このシースを超えて発見される差異である。
【０００５】
時間係数としてのシースの成長はチャイルド・ラングミュア法を満たしている。
【０００６】
【数１】
2008504434.tif 000003
【０００７】
ここで、
ｊｃ＝電流密度、
ｅ０＝自由空間の透過性、
ｅ＝イオン注入、
Ｍ＝イオン質量、
Ｖ０＝シースを通した電位差、
ｓ＝シースの厚さ。
【０００８】
電流密度が単位時間当たりのシースの境界を通過する電荷に等しいことを規定することによって、ｄｓ/ｄｔは前記境界の変位を表す。
【０００９】
【数２】
2008504434.tif 000004
【００１０】
ここで等式Ｓ０が以下のように与えられる。
【００１１】
【数３】
2008504434.tif 000005
【００１２】
ｕ０＝（２ｅＶ０/Ｍ）がイオンの特性速度であって、ｎ０がプラズマの密度であることが理解される。
【００１３】
シースの厚さは主に、印加電圧、プラズマの密度、およびイオンの質量に関連している。
【００１４】
注入電流を条件付けるプラズマの透過インピーダンスは、シースの厚さの二乗に直接、比例する。このようにして注入電流は、シースがより大きくなるときに非常に急速に減少する。
【００１５】
所定の時間が経過した後、再初期化が必要となる。実際には、これはシースが注入機構に到達するときに必須であることが分かり、これによって注入機構が停止する。
【００１６】
システムを再初期化するために、ほぼすべての注入機の製造業者は、プラズマを発火させたまま基板から高電圧を切り離す。したがって、高電圧のパルスを生成するパルス発生器を有することが必要となる。
【００１７】
さらに注入は加速度エネルギーが出来る限り安定することを要求する。したがって以下の仕様を満たすことが適切である。
・１マイクロ秒（μｓ）未満の増減時間；
・パルス間において安定した高電圧；
・１アンペア（Ａ）から３００Ａの範囲において非常に高い瞬間電流；
・プラズマにおけるアーク電流を提供する能力。
【００１８】
プラズマ浸漬モードにおけるイオン注入は所定の数の短所を呈する。
【００１９】
まずは、パルス高電圧電源装置は非常に高価であり、壊れやすく、行われる注入の品質に直接、影響を与える。
【００２０】
第二に、筐体中におけるプラズマの常駐は好ましくない副作用を生じさせる。
・粒子の生成；
・表面に供給された熱；
・筐体が攻撃されて、処理中の部品の金属汚染の危険性が生じる；
・マイクロエレクトロニクス応用において特に煩わしくなる可能性がある電荷の影響が発生する。
【００２１】
これらの副作用を減少させるために、供給業者であるＶａｒｉａｎはプラズマ・ドーピング（ＰＬＡＤ）と称されるパルス・プラズマ処理を提案した。この処理は、エルセヴィエ科学Ｂ．Ｖ．によって刊行された、表面塗装技術ジャーナル１５６号（２００２年）、「プラズマによるイオン注入（ＰＢＩＩ−２００１）における第六回国際ワークショップの手順、グルノーブル、フランス、６月２５日から２８日、２００１年」の二つの項目において書かれている。
・Ｓ．Ｂ．フェルチ等、「超浅接合の製造に関するプラズマ・ドーピング」、２２９から２３６ページ、および
・Ｄ．レノーブル等、「プラズマ・ドーピングを有する改良型トランジスタの製造」、２６２から２６６ページ
【００２２】
この方法はまた、高電圧パルスを有する基盤を付勢することからもなる。それにもかかわらず、基板とそれに対向して設けられた接地電極間に生成された電界は、プラズマをパルス化させることが可能である。基板の周囲の力線はイオンを加速させて注入させることが可能である。この方法において、パルス・プラズマは上述の副作用を部分的に回避することを可能にするものの、高電圧パルス発生器を使用することに関連する制約は依然として残っている。さらにプラズマの特徴はバイアス電圧から分離することが可能である。この結果、この機械は非常に万能であるというわけではなく、加速度電圧の範囲は小さく、プラズマの形成に貢献しない種を注入することは常に困難である。
【００２３】
米国特許第５，５５８，７１８号は、異なる接近方法を用いたパルス源を有するイオンを注入する装置および方法を教示している。このイオン注入装置は高電圧パルス発生器を有してはいない。これはパルス・プラズマ源と、対象物を付勢する低電圧を供給する発電機を利用する。
【００２４】
高電流を要求する大きな対象物を用いるときには、対象物に印加される電圧が注入段階においてできるだけ安定することが重要であるため、高電気容量のコンデンサと直列のレジスタを具備したバイパス・ブランチが発電機と並列に接続される。
【００２５】
まず、注入によって作成されたイオンの大きな流束は、基板の絶縁地帯上に累積する正の電荷をもたらす（表面酸化物、表面上の絶縁堆積物、フォトリソグラフィー樹脂などの蒸着ポリマ、……）。この減少は特に、ミクロ電子工学の分野において顕著である。この電荷の累積は、これらの絶縁地帯における制御されない電位の増加をもたらす。このような絶縁地帯と基板の導電地帯間の電位差が臨界閾値に到達すると、電気アークは打たれ、それによって基板の局地的な破壊をもたらす。
【００２６】
従来のいわゆる「高電流」注入機におけるこの電荷の累積に関する問題は、基板が任意の強力な電界から自由な位置に設けられているときに解決される。このような状態において、電子ガンを用いて、注入されたイオンの流束によって起こる正の電荷を中立化させることが可能である。それにもかかわらず、この解決策は、基板が負の高電圧によって付勢される場合には適用することができない。また、電子ガンは金属汚染をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
したがって本発明の第一の目的は、パルス・プラズマ・モードで動作する注入機における荷電効果を制限することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この第一の目的に関して、イオン注入機電源装置は、基板運搬トレイと接地との間に設置された電気発生器からなり、基板運搬トレイと接地との間にも接続される並列のブランチ内のコンデンサからなり、さらに、コンデンサは５ナノファラッド（ｎＦ）より小さい電気容量を呈する。
【００２９】
したがって電源装置は、荷電効果を制限するような方法で作られている。コンデンサＣＤＳは、その端子を越えた電圧がゼロに徐々に近づいていく一方、コンデンサＣＤＳが放電するように低値の電気容量を呈する。
【００３０】
第二に、発電機は多量のエネルギーを消費する。発電機はイオン化される対象物の大きさに適合するように設計されなければならない。そして平行ブランチの時間係数は、プラズマ源によって提供されたパルスの持続時間より大きくなければならない。
【００３１】
したがって本発明の第二の目的は、この状況を改善する。
【００３２】
この第二の目的に関して、平行ブランチはコンデンサのみからなる。
【００３３】
上述の制限に隠れて存在するレジスタは省略する。
【００３４】
第一の実施の形態において、発生器は電圧発生器であって、電源装置はそれと直列の負荷インピーダンスを含む。
【００３５】
この負荷インピーダンスは、好適には、２００キロオーム（ｋΩ）から２０００ｋΩの範囲に存在する抵抗である。
【００３６】
有利なことに、発生器によって供給された電圧が−１００Ｖから−１０，０００Ｖの範囲にある。
【００３７】
本発明の第二の実施の形態において、発生器は電流発生器である。
【００３８】
有利なことに、発生器によって供給された電圧が−１００Ｖから−１００，０００Ｖの範囲にある。
【００３９】
本発明は好適に、上述の電源装置とパルス・プラズマ・ソースとを含むイオン注入機に適用され、この注入機はパルス・プラズマ・ソースによって出射されたプラズマ・パルスの持続時間を２０μｓから５０００μｓの範囲に確実に存在させる手段を含む。
【００４０】
電源装置の発電機が電流発生器であるときには、注入機がプラズマ・パルスの期間、電流発生器を抑制する手段を含むことが望ましい。
【００４１】
適用する発生器のタイプにかかわらず、付加的な特徴にしたがって、プラズマＺｐの電気インピーダンスは、３０ｋΩから３００ｋΩの範囲に存在し、作動圧力が５×１０−３ミリバー（ｍｂａｒ）未満である。
【００４２】
さらにコンデンサの電気容量Ｃ、パルス・プラズマ・ソースによって生成されたパルスの持続時間ｔｐ、および発生器によって供給された反転電圧Ｖｉｎｖと電源電圧Ｖｐｓは以下の数式、すなわちＣ/ｔｐ＜−１（Ｚｐ．ｌｎ（Ｖｉｎｖ/Ｖｐｓ）によって関連づけられる。
【００４３】
好適には、基板運搬トレイはその軸の回りを回転することが可能である。
【００４４】
また、基板運搬トレイおよびパルス・プラズマ・ソースは、それらの軸の間で調整可能なオフセットを呈する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
添付の図面を参照して、実施の形態を例として、本発明の詳細を下記に説明する。
一以上の図面に存在する要素には、全体を通して同じ参照符号が付される。
【００４６】
図１に示すように、イオン注入機は真空筐体ＥＮＶの内外に設置された複数の要素からなる。マイクロエレクトロニクス応用について、鉄、クロム、ニッケル、あるいはコバルトなどの金属元素による汚染を制限することが所望される場合には、アルミニウム合金から作られる筐体を使用することが推奨される。また、シリコンの塗装あるいはシリコン炭化物の塗装を使用することが可能である。
【００４７】
その垂直軸ＡＸＴの回りを回転可能な水平の平面ディスクの形状を取る基板運搬トレイＰＰＳは、イオン注入機に置かれる基板ＳＵＢを受容する。
【００４８】
筐体ＥＮＶの底部を通して設けられる高電圧電気ブッシングＰＥＴは、電源装置ＡＬＴをトレイ垂直軸ＡＸＴに電気的に接続させ、こうして、基板運搬トレイＰＰＳに接続させる。
【００４９】
従来、この基板運搬電源装置ＡＬＴは、その正の端子が接地する直流電圧発生器ＳＯＵからなる。バイパス・ブランチは発生器に平行に接続され、前記ブランチはレジスタＲＥＳに直列に接続するコンデンサＣＤＳによって構成される。
【００５０】
ポンプ手段ＰＰ，ＰＳはまた、筐体ＥＮＶの底部に接続される。主用ポンプＰＰは、バルブＶＡｋを有するパイプによって筐体ＥＮＶに接続されるその吸気口と、排気パイプＥＸＧを介して雰囲気に接続されるその排気口とを有する。第二のポンプＰＳは、バルブＶＡｉが設けられたパイプを介して筐体ＥＮＶに接続されるその吸気口と、バルブＶＡｊが設けられたパイプを介して主要ポンプＰＰの吸気口に接続されたその排気口とを有する。これらのパイプはそれ自身では参照されない。
【００５１】
筐体ＥＮＶの頂部は、垂直軸ＡＸＰに対して円筒形であるソース本体ＣＳを受容する。この本体は水晶からなる。これは外部から、第一に閉じ込めコイルＢＯＣｉ、ＢＯＣｊによって、および第二に外部高周波（ＲＦ）アンテナＡＮＴによって囲繞される。このアンテナは電気的に同調ボックスＢＡＣを介してパルスＲＦソースＡＬＰに接続される。プラズマ形成ガス吸気口ＩＮＧは、ソース本体ＣＳの垂直軸ＡＸＰに対して同軸である。この垂直軸ＡＸＰは、注入用の基板ＳＵＢが載置された基板運搬トレイＰＰＳの表面と交差する。
【００５２】
放熱、誘導結合されたプラズマ（ＩＣＰ）、ヘリコン、マイクロ波、アークなどのあらゆるタイプのパルス・プラズマ・ソースを用いることが可能である。これらのソースは、高電圧でのトレイＰＰＳと接地電位での筐体ＥＮＶ間で作られる電界がソースのパルス動作を妨害する放電プラズマを確実に点火させない程度の低い圧力レベルで作用しなければならない。
【００５３】
選択されたソースは、ゼロに近いプラズマ電位を有することを可能にする。イオン加速度エネルギーは、プラズマの電位と基板の電位間の差異である。その後、加速度エネルギーが、基板に印加された電圧によって単独に制御される。この点は加速度エネルギーが５００電子ボルト（ｅＶ）未満と非常に低いことが所望されるときに顕著になる。これはマイクロエレクトロニクス応用に当てはまることである。
【００５４】
マイクロエレクトロニクスなどの金属汚染の低いレベルを要求する応用と、また医学的な応用に関する処理項目とについて、ソースはプラズマと接触する汚染金属要素を全く呈してはいない。記載の実施の形態において、水晶管によって汚染されるＲＦソースは、上述のように、外部ＲＦアンテナＡＮＴおよび電磁閉じ込めコイル、ＢＯＣｉ、ＢＯＣｊとに関連している。
【００５５】
あらゆるプラズマ生成種を注入することが可能である。これは、Ｎ２，Ｏ２，Ｈｅ，Ａｒ，ＢＦ３、Ｂ２Ｈ６、ＡｓＨ３，ＰＨ３，ＳｉＨ４、Ｃ２Ｈ４などの気体圧力、ＴｉＣｌ４，Ｈ２Ｏなどの液体圧力、あるいは固体圧力から行うことが可能である。固体圧力によって、熱蒸発システム（リン）あるいは中空陰極アーク・システムを用いることが適切である。
【００５６】
注入機を使用する注入方法は、以下の四つあるいは五つの段階を定期的に繰り返すことからなる。
・放電電圧が取得されるまで、発生器ＳＯＵによって、コンデンサＣＤＳを充電する段階（プラズマ・ソースＡＬＰＬが鎮火されているあいだ）；
・基板の電圧が放電電圧に達するときに起動されるプラズマを点火する段階、プラズマのインピーダンスはもはや無限ではないため、コンデンサＣＤＳはそれを通して放電する；
・注入が行われている間、またシースが延長している間、コンデンサＣＤＳを放電する段階；および
・前出の段階が所望の長さの時間、持続しているときに、起動されるプラズマを鎮火する段階、プラズマのインピーダンスはさらに無限であり、充電段階が繰り返される；
・何も起こらない期間における光学待機段階、これによって繰り返し期間を調整することが可能になる。
【００５７】
プラズマ・パルスの持続するあいだ続くプラズマ・パルスの放電段階において、イオン化ガスによって構成されるプラズマ延長地帯ＺＥＰは、ソース本体ＣＳと基板運搬トレイＰＰＳとの間に形成することが可能である。粒子は、それらを基板ＳＵＢに貫通させることが可能なエネルギーによって、注入用の基板ＳＵＢを打つ。
【００５８】
本発明において、基板搬送電源装置ＡＬＴは、荷電効果を制限するような方法でなされる。これを行うために、コンデンサＣＤＳは、基板の電位をコンデンサ放電段階においてゼロに近い値に徐々に戻すような小さい値の電気容量を呈する。
【００５９】
荷電効果を制限するパルス・プラズマを用いたとしても、特に、処理中（大電気容量のコンデンサを用いているとき）に、基板の電位が非常に負である場合に問題はなお残る。
【００６０】
小さい電気容量と十分な長さのプラズマ・パルスを用いる場合、以下の現象が生じる。
・パルスの初めにコンデンサは充電され、基板の電位はコンデンサが充電される電圧によって設定され、イオンは上述のように機構によって基板に向けて加速される；
・プラズマに放電されるために、コンデンサの端子を越えた電圧は降下する；
・所定の電位を越えて（ここでは反転電位と称する）、絶縁地帯の上に累積した正の電荷は、その後、顕著になってプラズマの電子を引き付ける電界を生成し、これは正の電荷を中立化させてアーチング除去する。
【００６１】
中立化は、作業圧力が低いときに特に、有効になる。電子の平均自由行程の長さが長い場合、その後、荷電効果を中立化させるために、基板に到達する電子の流束もそれ自身、同様にかなりの量になる。
【００６２】
したがって、この機構を成立させるために必要な状況は以下の通りである。
・コンデンサＣＤＳの電気容量は十分に小さい；
・プラズマ・パルスの持続時間は、表面上に累積する電荷がアーチングを生じる前に、反転電位に到達する；
・作業圧力は、プラズマ・ソースによって生成される電子の平均自由行程が、筐体中に存在するガス分子とイオンによって衝突および再結合する危険性を持たずに、基板に到達するために十分な程、小さい。
【００６３】
例として、以下のパラメータを採用することが可能である。
・コンデンサＣＤＳは、３００ピコファラッド（ｐＦ）から５ｎＦの範囲に存在する電気容量Ｃを有する；
・プラズマの持続時間ｔｐは２０μｓから５０００μｓの範囲に存在し、好適には２０μｓから５００μｓの範囲に存在する；
・注入機において生成されるイオン流束の本発明の電圧Ｖinvは−２０Ｖから−２００Ｖの範囲に存在する（この発明の電圧は、基板の絶縁地帯に格納された正の電荷の量に依存する）；
・パルスで生成されたプラズマの電子インピーダンスＺｐは、３０ｋΩから３００ｋΩの範囲に存在する（このインピーダンスはプラズマ・ソースの調整に依存する）；
・発生器によって供給された電圧Ｖｐｓは−１００Ｖから−１０，０００Ｖの範囲に存在し、好適には−１００Ｖから−５０００Ｖの範囲に存在する；
・注入機内の作動圧力は５×１０−３ｍｂａｒ未満であり、好適には２×１０−３ｍｂａｒ未満である；
・プラズマ・パルス反復周波数は１Ｈｚから５００Ｈｚの範囲に存在する。
【００６４】
反転電圧Ｖｉｎｖの値は、アーチングを抑制するために、コンデンサＣＤＳが放電しているあいだ到達すべき値に相当する。
【００６５】
プラズマの相当インピーダンスの値Ｚｐも同様に、圧力に依存するプラズマの密度に依存する。
【００６６】
プラズマ・パルスの期間のコンデンサＣＤＳを再充電する電流は取るに足らないと想定する、すなわち、電圧発生器ＳＯＵと直列に設けられた負荷抵抗器Ｚは非常に高い抵抗を呈すると想定する。
【００６７】
バイアス電圧Ｖｐｌａに関するプラズマ・パルスの期間、イオン・電子流束を反転させるための電圧Ｖｉｎｖより大きい値に戻る必要がある。
Ｖｐｌａ＞Ｖｉｎｖ
もしＶｐｌａ＝Ｖｐｓｅ-tp/Zp.cであるなら、プラズマ・パルスの最小持続時間ｔｐと最大電気容量値Ｃとの関係性は以下の等式によって表される。
すなわち、Ｃ/ｔｐ＜−１（Ｚｐ．ｌｎ（Ｖｉｎｖ/Ｖｐｓ）
ここでｌｎは自然対数を表す。
【００６８】
したがって、長持続時間ｔｐのプラズマ・パルスおよびまたは小電気容量Ｃのコンデンサを求めることが適切である。
【００６９】
以下の値を取る。
・イオン流束反転電圧Ｖｉｎｖ＝−６０Ｖ；
・電圧発生器ＳＯＵによって供給される電圧＝−１０００Ｖ；
・プラズマの電子インピーダンスＺＰ＝１００ｋΩ；および
・プラズマ・パルス持続時間ｔｐ＝１００μｓ；
それから電気容量Ｃは３５０ｐＦを超えてはいけない。
【００７０】
本発明はまた、基板搬送波電源装置ＡＬＴの性能をさらに改善することを追及している。
【００７１】
図２を参照して、第一の実施の形態において、基板搬送波電源装置は、直流電圧発生器ＳＯＵの負の端末に接続された第一の端子を有する負荷インピーダンスＺからなるトレイ電源装置ＡＬＴｉの形態を取る。負荷インピーダンスの第二の実施の形態は、基板運搬トレイＰＰＳおよびその第二の端子が接地されるコンデンサＣＤＳの第一の端子に接続される。
【００７２】
負荷インピーダンスＺはほとんどの場合、コンデンサＣＤＳへの充電を開始するときに電流を制限するために働く抵抗である。また、この抵抗がプラズマの相当インピーダンスより大きい場合には、負荷インピーダンスＺはまた、コンデンサを放電することが所望される場合、プラズマ・パルスの期間、コンデンサの再充電を制限するためにも働く。
【００７３】
１００ｋΩに相当する代表的なプラズマ・インピーダンスに関して、負荷抵抗は好適に、２００ｋΩから２０００ｋΩの範囲に存在する。コンデンサＣＤＳの電気容量はプラズマ・パルスの最後にほぼ完全に放電される。
【００７４】
この実施の形態で用いられるパラメータは以下の通りである。
・１立方センチメートル当たりの１０８イオン（イオン/ｃｍ３）から１０１０イオン/ｃｍ３の範囲に存在するプラズマ濃度；
・１５μｓから５００μｓの範囲に存在するプラズマ・パルス持続時間；
・１Ｈｚから３ｋＨｚの範囲に存在するパルスの繰り返しの周波数；
・２×１０−４ｍｂａｒから５×１０−３ｍｂａｒの範囲に存在する作動圧力；
・使用されたガス：Ｎ２、ＢＦ３、Ｏ２、Ｈ２、ＰＨ３、ＡｓＨ３、あるいはＡｒ；
・３００ｋΩより大きい抵抗によって構成される負荷インピーダンスＺ；
・５００ｐＦの電気容量Ｃ；および
・−１００Ｖから−１０，０００Ｖの範囲にあるバイアス電圧。
【００７５】
図３を参照して、第二の実施の形態において、基板搬送波電源装置は、設置された第一の端子を有する直流発生器ＳＣＣからなるトレイ電源装置ＡＬＴｊの形態を取る。コンデンサＣＤＳの第一の端子は基板運搬トレイＰＰＳおよび電流発生器ＳＣＣの第二の端子に接続され、一方、その第二の端子は接地される。
【００７６】
プラズマ・パルスの期間、電流発生器ＳＣＣを禁止することが望ましい、あるいは言い換えれば、上記パルスの期間、コンデンサＣＤＳは発生器によって電力が供給されないことが望ましい。例を挙げると、発生器ＳＣＣの第二の端子を、（上述のように）プラズマ・パルスを持たないコンデンサＣＤＳの第一の端子にあるいはプラズマ・パルスの期間、抵抗（図示せず）の第一の端子に、あるいは接地される抵抗の第二の端子に接続するスイッチ（図示せず）を提供することが可能である。有利なことに、ほとんどのチョッパ発生器に供給される抑制モードを使用することが可能である。
【００７７】
電流発生器ＳＣＣが抑制されるとき、プラズマ・パルスの最小持続時間ｔｐと最大電気容量Ｃとの上述の関係は以下を適用し続ける。
Ｃ/ｔｐ＜−１/（Ｚｐ.ｌｎ（Ｖｉｎｖ/Ｖｐｓ））
【００７８】
一般的にこの実施の形態で用いられるパラメータは以下の通りである。
・１０８イオン/ｃｍ３から１０１０イオン/ｃｍ３の範囲に存在するプラズマ濃度；
・１５μｓから５００μｓの範囲に存在するプラズマ・パルス持続時間；
・１Ｈｚから３ｋＨｚの範囲に存在するパルスの繰り返しの周波数；
・２×１０−４ｍｂａｒから５×１０−３ｍｂａｒの範囲に存在する作動圧力；
・使用されたガス：ＢＦ３，ＰＨ３，ＡｓＨ３，Ｎ２，Ｏ２，Ｈ２，あるいはＡｒ；
・５００ｐＦの電気容量Ｃ；および
・−１００Ｖから−１００ｋＶの範囲にあるバイアス電圧。
【００７９】
この注入機ＩＭＰを用いた注入方法は、負荷インピーダンスＺがないことは別として、上述の方法に類似している。
【００８０】
この実施の形態において、電流発生器あるいはコンデンサ充電器が直接、使用され、いったん所望の電圧がコンデンサの端子を越えて到達すると、充電は停止する。この第二の実施の形態の利点は、電力消費要素および注入機の弱点の原因となる負荷インピーダンスＺを除外することにある。
【００８１】
したがって本発明は並列に接続されたブランチに関連したあらゆる発生器に関する。それはこの並列のブランチを単一のコンデンサに制限することにある。
【００８２】
依頼に応じて、第一および第二のポンプＰＰおよびＰＳは、基板ＳＵＢが基板運搬トレイＰＰＳ上に設置された後に、筐体ＥＮＶ内の所望の真空に到達する。
【００８３】
プラズマ・パルス・ソースは、一般的に、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）±１０％の高周波で電力を供給されている。
【００８４】
平均注入電流はプラズマの密度、バイアス電圧、およびプラズマ・パルスの周波数および持続時間に依存している。固定瞬間状態に関して、電流はパルス繰り返し期間を調整することによって設定することができる。５０ｋｅＶでの注入に関して、電流を設定することが可能な範囲は１μＡから１００ｍＡとなるべきである。５００ｅＶでの注入に関して、電流を設定することが可能な範囲は１μＡから１０ｍＡとなるべきである。
【００８５】
基板電圧に関する最小値は第一に、放電時間に依存し、プラズマ鎮火時間に相当し、また第二に、コンデンサの電気容量に依存する。
【００８６】
最大基板電圧はコンデンサに対する充電に依存する。
【００８７】
基板が大きい場合、図１に示される注入機の付加的な特徴は均一な注入に関する。
【００８８】
上述のように、基板ＳＵＢは、その垂直軸ＡＸＴの回りに回転するディスクの形態を一般的に取る基板運搬トレイの上に存在する。回転するしないにかかわらず、基板ＳＵＢの上方のプラズマ・ソースＡＬＰの軸ＡＸＰがトレイＰＰＳの軸ＡＸＴに接近すると、その後、プラズマ拡散はこの軸に沿って最大となり、またこの軸に関して分布の勾配を呈する。基板ＳＵＢ中に注入された線量は均一でない分布を呈する。
【００８９】
二つの軸ＡＸＴとＡＸＰの間にオフセットがあれば、基板運搬トレイＰＰＳを回転させて、基板ＳＵＢが、プラズマ・ソースの軸ＡＸＰに関して移動することを可能にする。基板ＳＵＢに注入された線量はその後、均一性がかなり改善された分布を呈する。
【００９０】
このシステムの有効性は２００ｍｍの直径を有するシリコンウエアに関して確認された。ここで結果として生じる非均一性は、５００ｅｖおよび１０１５イオン/ｃｍ２でＢＦ３を注入するとき、２．５％より小さくなることが分かった。
【００９１】
上述の本発明の実施の形態はそれらの具体的な性質によって選択された。それにもかかわらず、余すところなくすべての実施の形態を本発明の範疇に入れることは不可能である。特に、記載されたあらゆる手段は、本発明の範囲を超えることなく、相当する手段によって置き換えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】注入機の縦断面図を示している。
【図２】基板運搬トレイ用の第一の変形電源装置を示している。
【図３】そのトレイ用の第二の電源装置を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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