(57)【要約】プラズマイオン注入装置は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内でプラズマを生成するソースと、プロセスチャンバ内で基板を保持するプラテンと、プラズマから基板へのイオンを加速させる注入パルスを生成するよう構成された注入パルス源と、プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込めるよう構成された軸方向静電気的閉じ込め構造と、を備える。閉じ込め構造は、プラテンから距離を置いた補助電極と、該補助電極をプラズマに対し負電位で付勢するバイアス源とを含んでよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマイオン注入装置であって、
プロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバ内でプラズマを生成するソースと、
前記プロセスチャンバ内で基板を保持するプラテンと、
前記プラズマから前記基板へのイオンを加速させる注入パルスを生成するよう構成された注入パルス源と、
前記プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込めるよう構成された軸方向静電気的閉じ込め構造と、
を備えるプラズマイオン注入装置。
【請求項２】
前記軸方向静電気的閉じ込め構造は、前記プラテンと距離を置いた補助電極と、該補助電極にパルスを印加して前記プラズマに対し負電位にするよう構成された補助パルス源とを備え、前記補助パルス源は、前記注入パルス源と同期する、請求項１に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項３】
軸方向静電気的閉じ込め構造は、前記プラテンから間隔を置いた補助電極と、前記プラズマに対し負電位で前記補助電極を付勢するよう構成されたバイアス源とを含む、請求項１に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項４】
前記軸方向静電気的閉じ込め構造は、前記プラテンから距離を置き、かつ、前記注入パルス源に結合された補助電極を含む、請求項１に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項５】
前記軸方向静電気的閉じ込め構造は、前記プラテンから距離を置いた補助電極を含み、前記装置は、前記プラテンと前記補助電極との間のプラズマ放電領域のあたりに配置された中空電極をさらに備える、請求項１に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項６】
前記中空電極は接地される、請求項５に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項７】
前記中空電極と前記補助電極とは電気的に接続される、請求項５に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項８】
前記プロセスチャンバは接地される、請求項１に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項９】
前記注入パルスは、負パルスを含む、請求項８に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１０】
プラズマイオン注入装置であって、
プロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバ内でプラズマを生成するソースと、
前記プロセスチャンバ内で基板を保持するプラテンと、
前記プラズマから前記基板へのイオンを加速させる注入パルスを生成するよう構成された注入パルス源と、
前記プラテンから間隔を置いた補助電極と、
前記プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込める電位で補助電極を付勢するよう構成されたバイアス源と、
を備えるプラズマイオン注入装置。
【請求項１１】
前記バイアス源は、前記プラズマに対し負電位で前記補助電極を付勢するよう構成される、請求項１０に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１２】
前記バイアス源は、前記プラズマに対し負のパルスを前記補助電極に供給するよう構成され、該バイアス源から供給されるパルスは、前記注入パルスと同期する、請求項１０に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１３】
前記注入パルスは、前記プラズマに対し負である、請求項１２に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１４】
前記プロセスチャンバは接地される、請求項１３に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１５】
前記プラテンと前記補助電極との間のプラズマ放電領域あたりに配置された中空電極をさらに備える、請求項１０に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１６】
前記中空電極は接地される、請求項１５に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１７】
前記中空電極と前記補助電極とは、電気的に接続される、請求項１５に記載のプラズマイオン注入装置。
【請求項１８】
プロセスチャンバ内におけるプラズマイオン注入の方法であって、
前記プロセスチャンバ内でプラズマを生成する工程と、
前記プロセスチャンバ内のプラテン上で基板を保持する工程と、
前記プラズマから前記基板へのイオンを加速させる工程と、
前記プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込める工程と、
を含む方法。
【請求項１９】
電子を閉じ込める工程は、前記プラテンから距離を置いた補助電極を提供し、前記補助電極にパルスを印加して前記プラズマに対し負電位することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
電子を閉じ込める工程は、前記プラテンから距離を置いた補助電極を提供し、前記プラズマに対し負電位で前記補助電極を付勢することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
電子を閉じ込める工程は、前記プラテンから距離を置いた補助電極を提供することを含み、前記方法は、前記プラテンと前記補助電極との間のプラズマ放電領域あたりに配置される中空電極を提供する工程と、該中空電極を接地する工程と、をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
電子を閉じ込める工程は、前記プラテンから距離を置いた補助電極を提供することを含み、前記方法は、前記プラテンと前記補助電極との間のプラズマ放電領域あたりに配置される中空電極を提供する工程と、該中空電極と前記補助電極とを電気的に接続する工程と、をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどのワークピースのイオン注入に用いられるプラズマドーピング装置に関し、より詳しくは、軸方向の電子閉じ込めを利用してプラズマ密度を増加させるプラズマイオン注入のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハにおいて浅い接合を形成するために、また、高電流で比較的低エネルギーイオンが要求される他の用途にプラズマドーピング装置が研究されてきた。プラズマドーピング装置では、半導体ウエハは陰極として機能する導電プラテン上に載置されたり、プラズマドーピングチャンバに配置されたりする。チャンバ内にイオン化ドーパントガスが導入され、プラテンと陽極またはチャンバ壁との間に電圧パルスが印加されることにより、ドーパントガスのイオンを含むプラズマが形成される。プラズマは、ウエハの近傍にプラズマシースを有する。印加されたパルスにより、プラズマ中のイオンがプラズマシースの向こう側に加速され、ウエハに注入される。注入の深さは、ウエハと陽極との間に印加される電圧に関連する。注入エネルギーは非常に低いものになる。プラズマドーピング装置は、以下の特許文献に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，３５４，３８１号（発行日１９９４年１０月１１日  シェン）
【特許文献２】米国特許第６，０２０，５９２号（発行日２０００年２月１日  リーベルト他）
【特許文献３】米国特許第６，１８２，６０４号（発行日２００１年２月６日  ゲクナー他）
【０００４】
上記のプラズマドーピング装置では、印加された電圧パルスがプラズマを生成し、プラズマからウエハへの正イオンを加速させる。他のタイプのプラズマ装置では、例えば、プラズマドーピング装置の内部または外部に位置するアンテナからの誘導結合高周波電力により、連続するプラズマが生成される。アンテナは、ＲＦ電源に結合されている。プラテンと陽極との間に、間隔をおいて電圧パルスが印加されることにより、プラズマ中のイオンがウエハに向けて加速化される。
【０００５】
通常、プラズマドーピング装置は、ビームラインイオン注入装置に比べ、低エネルギー高電流を供給する。それでいて、注入時間を短縮することによりスループットを向上させるべく、イオン電流の増加が望まれる場合もある。プラズマドーピング装置におけるイオン電流は、プラズマ密度の関数であることが知られている。また、プラズマドーピングチャンバ内のドーパントガス圧力を上昇させることにより、プラズマ密度が増すことも知られている。しかしながら、ガス圧力が上昇すると、プラズマドーピングチャンバ内でのアーク発生のリスクが高まる。アメリカ特許第５，３５４，３８１号（発行日  １９９４年１０月１１日  シェン）およびアメリカ特許第５，５７２，０３８号（発行日  １９９６年１１月５日  シェン他）では、ウエハに電子を流す電極を含むプラズマ浸入イオン注入装置が開示されている。アメリカ特許第５，９１１，８３２号（発行日  １９９９年６月１５日  デンホルム他）では、パルス陽極によるプラズマ浸入注入が開示されている。アメリカ特許第６，３３５，５３６号（発行日  ２００２年１月１日  ゲクナー他）では、始動電圧パルスがイオン化可能ガスに供給され、注入電圧パルスがターゲットに印加されるプラズマドーピング装置が開示されている。前述のアメリカ特許第６，１８２，６０４号では、中空陰極を利用したプラズマドーピング装置が開示されている。中空陰極は、イオン電流を増加させるために用いることができ、優れた結果をもたらす。しかしながら、中空陰極の構成によるものよりさらに高いプラズマ密度、および／または、より低いガス圧力を要求する用途もある。
【０００６】
したがって、改良されたプラズマイオン注入装置および方法が必要とされる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、プラズマイオン注入装置であって、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内でプラズマを生成するソースと、プロセスチャンバ内で基板を保持するプラテンと、プラズマから基板へのイオンを加速させる注入パルスを生成するよう構成された注入パルス源と、プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込めるよう構成されたバイアスソースとを有するプラズマイオン注入装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、プラズマイオン注入装置は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバ内でプラズマを生成するソースと、プロセスチャンバ内で基板を保持するプラテンと、プラズマから基板へのイオンを加速させる注入パルスを生成するよう構成された注入パルス源と、プラテンから距離を置いた補助電極と、プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込める電位で補助電極を付勢するよう構成された軸方向静電気的閉じ込め構造とを有するプラズマイオン注入装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、プロセスチャンバ内におけるプラズマイオン注入の方法が提供される。方法は、プロセスチャンバ内でプラズマを生成する工程と、プロセスチャンバ内で基板を保持する工程と、プラズマから基板へとイオンを加速させる工程と、プラテンの表面と概ね直交する方向に電子を閉じ込める工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明をより良く理解するため、以下の添付の図面を参照されたい。
【００１１】
【図１】従来技術のプラズマドーピング装置の簡略化された概略ブロック図である。
【００１２】
【図２】本発明の第１の実施例に従うプラズマドーピング装置の簡略化された概略ブロック図である。
【００１３】
【図３】本発明の第２の実施例に従うプラズマドーピング装置の簡略化された概略ブロック図である。
【００１４】
【図４】本発明の第３の実施例に従うプラズマドーピング装置の簡略化された概略ブロック図である。
【００１５】
【図５】本発明の第４の実施例に従うプラズマドーピング装置の簡略化された概略ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
従来技術のプラズマイオン注入装置の一例を図１に概略的に示す。プロセスチャンバ１０は、封入空間１２を定義する。チャンバ１０内に配置されるプラテン１４は、半導体ウエハ２０のような基板を保持する表面を提供する。ウエハ２０は、例えば、その周囲がプラテン１４の平面に固定されてもよいし、または、静電的に固定されてもよい。１つの構成においては、プラテンは、ウエハ２０を支持する導電表面を有する。他の構成においては、プラテンは、ウエハ２０を接続するための導電ピン（図示せず）を含む。さらにプラテン１４は、ウエハ／基板の温度を制御する加熱／冷却システムを備えてよい。
【００１７】
陽極２４は、チャンバ１０内にプラテン１４とは距離をおいて配置される。陽極２４は、矢印２６に示す、プラテン１４に対し垂直な方向に移動可能である。陽極は、通常チャンバ１０の導電壁に接続され、導電壁はどちらも接地してよい。さらに、陽極２４およびプラテン１４はどちらもグラウンドに対し付勢されてよい。
【００１８】
ウエハ２０（プラテン１４を介した）および陽極２４は、高電圧パルス源３０に接続され、その結果、ウエハ２０は、陰極として機能する。パルス源３０は、通常約２０から２０，０００ボルトの振幅範囲、約１から２００マイクロ秒の持続時間、および、約１００Ｈｚから２０ｋＨｚのパルス繰返し率を有するパルスを提供する。これらのパルスパラメータ値は、例に過ぎず、他の値を用いてもかまわないことは言うまでもない。
【００１９】
チャンバ１０の封入空間１２は、制御可能なバルブ３２を介し、真空ポンプ３４に結合される。プロセスガス源３６は、マスフローコントローラ３８を介しチャンバ１０に結合される。チャンバ１０内に配置された圧力センサ４４は、チャンバ圧を示す信号をコントローラ４６に提供する。コントローラ４６は、検知されたチャンバ圧と入力された所望の圧力とを比較し、バルブ３２またはマスフローコントローラ３８に制御信号を提供する。制御信号は、チャンバ圧と所望の圧力との差を最小限にするよう、バルブ３２またはマスフローコントローラ３８を制御する。真空ポンプ３４、バルブ３２、マスフローコントローラ３８、圧力センサ４４およびコントローラ４６は、閉ループ圧力制御システムを構成する。圧力は、通常約１ミリパスカルから約５００ミリパスカルの範囲内に制御されるが、この範囲に限定されない。ガス供給源３６は、ワークピースに注入する所望のドーパントを含むイオン化可能ガスを供給する。イオン化可能ガスは、一例として、ＢＦ３、Ｎ２、Ａｒ、ＰＨ３、ＡｓＨ３、ＡｓＦ５、ＰＦ３、ＸｅおよびＢ２Ｈ６を含む。マスフローコントローラ３８は、ガスがチャンバ１０に供給される速度を制御する。図１に示す構成は、所望の流量および定圧でのプロセスガスの連続流通系を提供する。圧力およびガス流量は、好ましくは、再現可能な結果をもたらすよう制御される。他の構成においては、ガスの流れは、バルブ３２を固定位置に維持しつつ、コントローラ４６により制御されるバルブを用いて調整されてよい。このような処置は、アップストリーム圧力制御と呼ばれる。ガス圧力を調整するために他の構成を用いてもよい。
【００２０】
プラズマイオン注入装置は、中空陰極パルス源５６に接続された中空陰極５４を含んでよい。中空陰極５４は、陽極２４とプラテン１４との間の空間を囲む導電中空円柱を備えてよい。中空陰極は、非常に低いイオンエネルギーを要する用途に利用されることができる。具体的には、中空陰極パルス源５６は、チャンバ１２内でプラズマを形成するのに十分なプラズマ電圧を提供し、パルス源３０は、所望の注入電圧を確立する。中空陰極の利用に関するさらなる詳細は、前述のアメリカ特許第６、１８２，６０４号に記載されており、本願明細書に引用したものとする。
【００２１】
ウエハ２０に注入されるイオン線量を測定するための１つまたはそれ以上のファラデーカップがプラテン１４に隣接して配置される。図１の装置では、ファラデーカップ５０、５２等は、ウエハ２０の周辺に一定の間隔を空けて配置される。各ファラデーカップは、プラズマ４０に面した入口６０を有する導電エンクロージャを備える。各ファラデーカップは、好ましくは、ウエハ２０に対し同じように近い位置に配置され、プラズマ４０からプラテン１４へと加速される正イオンのサンプルを妨害する。他の構成では、ウエハ２０およびプラテン１４のまわりに環状ファラデーカップが配置される。
【００２２】
ファラデーカップは、線量プロセッサ７０または他の線量監視回路に電気的に接続される。入口６０を介し各ファラデーカップに入る正イオンは、ファラデーカップに接続された電子回路においてイオン電流を表す電流を生成する。線量プロセッサ７０は、電流を処理することによりイオン線量を決定してよい。
【００２３】
プラズマイオン注入装置は、プラテン１４を囲む保護リング６６を含んでもよい。保護リング６６は、ウエハ２０の端部近くの注入イオン分布の均一性をより高めるべく付勢されてよい。ファラデーカップ５０および５２は、ウエハ２０およびプラテン１４の周辺部近くの保護リング内に配置されてよい。
【００２４】
プラズマイオン注入装置は、装置の構成によってさらなる構成要素を含んでもよい。装置は、通常、所望の注入プロセスを実施するべくプラズマイオン注入装置の構成要素を制御しかつ監視するプロセス制御システム(図示せず)を含む。連続的または間断的な無線周波エネルギーを利用する装置は、アンテナまたは誘導コイルに結合されるＲＦ源を含む。装置は、電子を閉じ込め、かつ、プラズマ密度および空間分布を制御する磁界を提供する磁性素子を含むこともできる。プラズマイオン注入装置における磁性素子の利用は、例えば、国際公開番号ＷＯ  ０３／０４９１４２（公開日２００３年６月１２日）に記載されており、本願明細書に引用したものとする。
【００２５】
動作中、ウエハ２０は、プラテン１４上に配置される。圧力制御システム、マスフローコントローラ３８、および、ガス供給源３６は、チャンバ１０内で所望の圧力及びガス流量を生成する。例えば、チャンバ１０は、三フッ化ホウ素(ＢＦ３)ガスにより圧力１０ミリパスカルで動作できる。パルス源３０は、一連の高電圧パルスをウエハ２０に印加することにより、ウエハ２０と陽極２４との間のプラズマ放電領域４８にプラズマ４０を形成する。周知のように、プラズマ４０は、ガス供給源３６からのイオン化可能ガスの正イオンを含む。プラズマ４０は、通常、ウエハ２０の近くの表面にプラズマシース４２を有する。高電圧パルスの間に、陽極２４とプラテン１４との間に存在する電界は、プラズマ４０からプラズマシースを超えてプラテン１４へと向かう正イオンを加速させる。加速化したイオンがウエハ２０に注入されることにより、不純物材料の領域を形成する。パルス電圧が選択されることにより、正イオンがウエハ２０の所望の深さまで注入される。パルス数およびパルス持続時間が選択されることにより、ウエハ２０における不純物材料の所望の線量が提供される。毎パルスの電流は、パルス電圧、パルス幅、パルス周波数、ガス圧力および種類、および、電極のあらゆる可変位置の関数である。例えば、陰極と陽極との間隔は、様々な電圧に応じて調整されてよい。
【００２６】
図１のプラズマドーピング装置において、陽極２４は、接地され、プラテン１４は、負パルスを印加されることによりイオンがウエハ２０に注入される。この構成において、プラズマ４０は、グランド電位であり、プラズマ４０の電子は、陽極２４に入射してよい。このような電子は陽極２４により制御され、ドーパントガスのさらなるイオン化には寄与しない。
【００２７】
図２から５は、本発明の実施例に従うプラズマイオン注入装置の簡略化された概略ブロック図である。図２から５の実施例は、図１を参照して上述した従来技術の装置の変形例として説明される。
図２から５において、図１と同様な構成要素には、同じ参照符号が付される。ガス供給源３６、マスフローコントローラ３８、バルブ３２、真空ポンプ３４、コントローラ４６、圧力センサ４８、ファラデーカップ５０、５２、および、線量プロセッサ７０のようなシステム構成要素は、説明を簡単にするため、図２から５において省略している。図２および３の実施例は、中空電極および中空電極パルス源を含まない。以下に述べる他の実施例は、中空電極を含む。
【００２８】
図２は、本発明の第１の実施例に従うプラズマイオン注入装置の簡略化された概略ブロック図である。図２に示すように、プロセスチャンバ１００は、封入空間１１２を定義する。チャンバ１００内に配置されたプラテン１１４は、半導体ウエハ１２０のような基板を保持するための表面を提供する。
プラテン１１４は、パルス源１３０に接続され、プロセスチャンバ１１０は、接地される。プラテン１１４は、陰極として機能し、プロセスチャンバ１１０は、陽極として機能する。パルス源１３０は、パルス源３０に関して上述したように、プラテン１１４に負の注入パルスを印加する。
【００２９】
補助電極１２２は、チャンバ１１０内にプラテン１１４とは距離を置いて配置される。補助電極１２２は、プラテン１１４に対し垂直の方向に移動することができる。概して、補助電極１２２は、プラテン１１４と並行かつ距離を置いてよく、図１を参照して上述したように、陽極２４と同じ物理的形状を有してよい。補助電極１２２は、電気バイアスに関し、陽極２４とは異なる。図２に示すように、補助電極１２２は、負電圧を補助電極１２２に印加するバイアス源１２８に接続される。バイアス電圧は、直流電圧またはパルス電圧であってよい。いずれにせよ、注入パルスの少なくとも一部がパルス源１３０によりプラテン１１４に供給される間は、補助電極１２２にはバイアス電圧が存在する。
【００３０】
動作中、図１を参照して前述したガス制御システムは、プロセスチャンバ１１０内で所望の圧力およびガス流量を確立する。パルス源１３０がプラテン１１４に一連のパルスを印加することにより、ウエハ１２０と補助電極１２２との間のプラズマ放電領域１４８にプラズマ１４０が形成される。プラズマ１４０は、ドーパントガスの正イオンを含み、通常、ウエハ１２０近くの表面にプラズマシース１４２を有する。パルス源１３０からのパルスにより生成されるプラズマ１４０とプラテン１１４との間の電界は、プラズマ１４０からプラズマシース１４２を超えてプラテン１１４へと向かう正イオンを加速させる。加速されたイオンがウエハ１２０に注入されることにより、不純物材料の領域が形成される。パルス電圧が選択されることにより、ウエハ１２０の所望の深さまで正イオンが注入される。
【００３１】
プラズマ１４０は、また、イオン化衝突を生じさせる電子も含む。各電子は、プラズマ放電領域１４８に存在する間に何度もイオンと衝突する可能性がある。プラズマ放電領域の外に出た電子は、もはやイオン衝突を生じることはない。したがって、電子をプラズマ放電領域１４８に閉じ込め、それによってイオン衝突数を増やすことにより、プラズマ１４０の密度を増すことが望ましい。補助電極１２２は、プラズマ１４０とは反対の方向に付勢され、電子がプラズマ１４０の方にはね返されるようにする。ここで電子はさらにイオンと衝突する。したがって、プラズマ１４０の密度は、プラズマ放電領域１４８に電子をはね返すよう付勢される補助電極１２２の存在によって増大する。プラテン１１４もまた、イオン注入の間に反対方向に付勢され、それによって電子をプラズマ放電領域１４８にはね返す。従来技術の構成と比べて、電子供与性電極１２２および１１４の構成は、このようにして電子をプラズマ放電領域１４８に閉じ込め、プラズマ１４０の密度が増加する。電極１１４および１２２の構成は、これら電極に垂直な電界の結果として、プラテン１１４のウエハ支持表面と概ね直交する軸１３２に沿う電子閉じ込めを生じる。
【００３２】
このように、電極１２２と１１４との間に電子を閉じ込めることにより、プラズマ放電領域１４８におけるプラズマ密度を増大させる。この結果は、ウエハ１２０に供給されるイオン電流を増加させるのに利用でき、その結果、所望のイオン電流、または、増加したイオン電流と低下したガス圧力との組み合わせを維持する一方で、プロセスチャンバ１１０内のドーパントガス圧力を低下させることができる。特定の注入パラメータは、補助電極１２２に供給されるバイアス電圧、および、プロセスチャンバ１１０内のドーパントガス圧力に依存する。補助電極１２２およびバイアス源１２８を利用することにより、プロセスチャンバ１１２内のドーパントガス圧力が低下するため、アーク発生のリスクが減り、その一方で、所望のイオン電流が維持される。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施例に従うプラズマイオン注入装置の簡略化された概略ブロック図である。図３の実施例は、パルス源１３０がプラテン１１４および補助電極１２２の両方に接続されている点において、図２の実施例とは異なる。したがって、プラテン１１４に供給される注入パルスは、補助電極１２２にも供給される。電極１１４および１２２には負電圧が印加されるので、電子は、プラテン１１４のウエハ支持表面と直交する軸１３２に沿い軸方向に閉じ込められる。図３の実施例は、プラテン１１４および補助電極１２２にエネルギーを与えるために単一のパルス源を利用できるという利点を有する。しかしながら、この構成は、補助電極１２２の独立制御を欠くという欠点ももつ。
【００３４】
図４は、本発明の第３の実施例に従うプラズマイオン注入装置の簡略化された概略ブロック図である。図４の実施例では、パルス源１３０がプラテン１１４に、接続され、補助パルス源１５０が補助電極１２２に接続される。パルス源１３０は、ウエハ１２０にドーパントイオンを所望に注入するよう選択されたパルス振幅、パルス幅、および、パルス繰返し率を有する負の注入パルスをプラテン１１４に供給する。補助パルス源１５０は、所望の密度のプラズマ１４０を提供するよう選択された振幅を有する負の補助パルスを補助電極１２２に供給する。パルス幅およびパルス繰返し率は、パルス源１３０により供給されるパルスの幅および繰返し率と一致してよい。以下に述べる他の実施例において、パルス幅は異なってもよい。パルス源１３０および１５０は、プラテン１１４および補助電極１２２に供給されるパルスを適時に同期させる同期デバイス１６０により制御されてよい。他の実施例では、パルス源１３０は、パルス源１５０にトリガパルスを供給してもよいし、または、パルス源１５０がトリガパルスをパルス源１３０に供給してもよい。
【００３５】
パルス源１３０により供給される注入パルスおよびパルス源１５０により供給される補助パルスの例が図４Ａに示される。図に示すように注入パルスは、ウエハ１２０に注入されるイオンエネルギーを決定する負の振幅―ＶＩを有する。補助パルスは、所望のプラズマ密度を決定するよう選択された負の振幅−ＶＡを有する。図４Ａの例では、注入パルスおよび補助パルスは、同じパルス幅および同じパルス繰返し率を有する。他の実施例では、注入パルスおよび補助パルスは、異なるパルス幅を有するが、プラズマ密度を所望に増加すべく、適時少なくとも部分的に重複していなければならない。
【００３６】
図４の実施例は、中空電極１５４を含む。中空電極１５４は、補助電極１２２とプラテン１１４との間の空間を囲む導電中空円柱であってよい。図４の実施例では、中空電極１５４は、電気的に接地されてプラズマ放電のための陽極として機能する。
【００３７】
図５は、本発明の第４の実施例に従うプラズマイオン注入装置の簡略化された概略ブロック図である。図５の実施例は、中空電極１５４が補助パルス源１５０に電気的に接続しているという点で図４の実施例とは異なる。したがって、補助電極１２２、プラテン１１４および中空電極１５４すべての働きによって、電子がプラズマ放電領域１４８に閉じ込められる。図５の実施例では、プロセスチャンバ１１０は、プラズマ放電のための陽極として機能する。
【００３８】
図２−５を参照して上述した特徴は、いかように組み合わせても使用できる。例えば、中空電極は、図２および３の実施例で利用してもよい。さらに、図４および５のデュアルパルス源構成は、中空電極なしで利用することができる。いずれかの実施例で中空電極が用いられる場合は、中空電極は、接地されるかまたは補助パルス源１５０に接続されてよい。本発明は、プラズマイオン注入装置のあらゆる構成に利用できる。
【００３９】
以上、本発明の一側面を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、以下の特許請求の範囲の記載から明らかである。
【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４Ａ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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