(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内でプラズマを発生するプラズマチャンバを含み、
基板を収容する処理チャンバを含み、前記処理チャンバは前記プラズマチャンバに隣接し、且つ
前記プラズマチャンバと前記基板との間に配置された回転可能な抽出電極を含み、前記回転可能な抽出電極は前記プラズマからイオンビームを抽出するように構成され、且つ抽出電極軸を中心とする回転により前記イオンビームを前記基板の移動なしに前記基板を横切って走査させるように構成されている、
基板処理システム。
【請求項２】
前記処理チャンバは前記プラズマチャンバに隣接したチャンバ壁面を規定するチャンバ壁を有し、前記抽出電極軸は前記チャンバ壁面に平行である、請求項１記載の基板処理システム。
【請求項３】
前記回転可能な抽出電極は、前記抽出電極軸に平行な長さ寸法を有する細長い抽出アパーチャを備える、請求項１記載の基板処理システム。
【請求項４】
回転可能な基板ステージを更に備え、前記基板ステージは、
前記基板を第１の表面に支持する基板プラテンと、
第２の表面で前記基板プラテンに接続されたラジアル部分と、
前記ラジアル部分に接続された回転部材とを備え、前記回転可能な基板ステージは前記回転部材の回転により前記基板を装填位置から処理位置へと移動させるように構成されている、請求項１記載の基板処理システム。
【請求項５】
基板プラテンと、前記抽出電極軸に平行なピボット軸を有する前記基板プラテンに結合されたピボットと、前記ピボットに結合されたドライブとを更に備え、前記ドライブが前記ピボット軸を中心として前記基板の傾転を生成するように構成されている、請求項１記載の基板処理システム。
【請求項６】
前記基板の傾転を前記回転可能な抽出電極の回転と同期させるために信号を発生するように構成された回転同期装置を更に備え、前記回転可能な抽出電極は、前記抽出電極軸を中心とする回転中に前記イオンビームを前記基板上で、前記基板の表面に対する前記イオンビームの入射角の変化なしに走査させるように構成されている、請求項５記載の基板処理システム。
【請求項７】
前記回転可能な抽出電極は前記抽出電極軸に平行な長さ方向を有する細長い抽出アパーチャを備え、前記基板処理システムは前記抽出電極軸を中心に回転するように構成され且つ前記回転可能な抽出電極に結合されたカムを更に備え、前記抽出アパーチャと前記基板との間の最短距離が前記抽出電極軸を中心とする回転中一定である、請求項５記載の基板処理システム。
【請求項８】
前記イオンビームは前記基板の表面に対してある入射角範囲に亘って分布した軌道を有するイオンよりなり、前記基板の表面に対する前記入射角範囲が前記抽出電極軸を中心とする回転中に変化しない、請求項６記載の基板処理システム。
【請求項９】
プラズマチャンバ内でプラズマを発生させるステップと、
基板を、基板表面が前記プラズマチャンバに面するように、基板ホルダ上に置くステップと、
回転可能な抽出電極が回転している間に、プラズマチャンバから回転可能な抽出電極を通してイオンビームを抽出することによって、イオンビームを基板を横切って走査させるステップと、
を備える基板処理方法。
【請求項１０】
前記回転可能な抽出電極は抽出電極軸を有し、前記基板処理方法は前記抽出電極軸を前記基板表面に平行に配置するステップを更に備える、請求項９記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記回転可能な抽出電極に、前記抽出電極軸に平行な長さ方向を有する細長い抽出アパーチャを設けるステップを更に備える、請求項１０記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記抽出電極軸に平行なピボット軸を有する、前記基板ホルダに結合されたピボットを設けるステップと、
前記走査中に前記ピボット軸を中心として前記基板の傾転を発生させるステップと、
を更に備える、請求項１０記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記基板の傾転を前記回転可能な抽出電極の回転と同期させるために信号を発生するステップを更に備え、前記回転可能な抽出電極が前記イオンビームを前記基板上で前記基板の表面に対する前記イオンビームの入射角の変化なしに走査させ、且つ
前記イオンビームを前記基板の表面に対してある入射角範囲に亘って分布した軌道を有する複数のイオンとして抽出するステップを更に備え、前記基板の表面に対する前記入射角範囲が前記抽出電極軸を中心とする回転中に変化しない、請求項１２記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記抽出電極軸を中心に回転するカムを構成するステップと、
前記回転可能な抽出電極を前記カムに結合するステップを更に備え、前記細長い抽出アパーチャと前記基板との間の最短距離が前記抽出電極軸を中心とする回転中一定である、請求項１１記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記イオンビームをパルス化イオンとして抽出するステップを更に備え、パルスの第１の部分中に前記イオンビームが前記基板に衝突し、前記パルスの第２の部分中に前記イオンビームが前記基板に衝突しない、請求項１４記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシステム及び方法に関し、特に、基板処理システム及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のプラズマベースの処理システムには、基板を包囲するプラズマ内に浸漬される間、基板を静止状態に保持する型の装置と、プラズマチャンバ又はプラズマ源に隣接した処理チャンバ内で基板を走査する型の装置とがある。後者のタイプの装置は、基板の一部分を所定時にプラズマからのイオンに暴露する必要があるだけであるために、比較的コンパクトなイオン又はプラズマ源の使用を容易にする。例えば、いくつかの構造は矩形の抽出アセンブリを用いて細長い断面を有するイオンビームを抽出するよう構成されたプラズマチャンバを使用している。
【０００３】
基板全体をプラズマ源からのイオンに暴露するために、基板は抽出アセンブリに隣接して所定の方向に走査される。如何なる場合にも、抽出アセンブリのサイズ及び形状により規定される基板部分が、処理する基板と同じ幅か、それより広い幅又は狭い幅とし得る細長い断面を有するイオンビームに暴露される。この方法の利点は、暴露される部分を基板が走査される方向に沿って数センチメートル〜数ミリメートルぐらいの狭い幅にする必要があるだけである。このように、少なくとも一つの方向に沿って、暴露する基板より小さい寸法を有するプラズマ（イオン）源を使用することができるので、大きな基板を基板サイズと一致もしくはそれより大きいプラズマ源を用いる必要なしに処理することが可能になる。
【０００４】
しかしながら、このようなプラズマシステムにおいては、基板走査を収容するために処理チャンバがプラズマ源チャンバより著しく大きくなり得る。これはプラズマ処理システムの様々なコンポーネント、例えば処理チャンバ筐体コンポーネント、走査ドライバ、ポンプ、及び他のコンポーネント、に負担をかける。基板がより大きなサイズになるにつれて、これらのコンポーネントのいくつか又はすべてに付随するスケーリングが熟慮されなければならない。これは、プラズマプロセス機器製造業者のみならず、その利用者、例えば半導体製造業者、太陽電池製造業者及びこのようなシステムを使用する他の製造業者などに更なる負担をかける。
【発明の概要】
【０００５】
本概要は、以下の発明の詳細な説明においてさらに詳しく説明されるコンセプトの選択を簡単に紹介するために付与される。本概要は請求の範囲に記載の要旨の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、請求の範囲に記載の要旨の範囲の決定の補助としても意図していない。
【０００６】
本開示の実施形態はプラズマ源又は他のコンパクトイオン源を用いてイオン処理する方法及びシステムに向けられている。一実施形態において、基板処理システムは、プラズマを発生するプラズマチャンバを含む。本システムは更に基板を収容する処理チャンバを含み、処理チャンバはプラズマチャンバに隣接する。本システムは、プラズマチャンバと基板との間に配置された回転可能な抽出電極も含み、回転可能な抽出電極はプラズマからイオンビームを抽出するように構成され、更に抽出電極軸を中心とする回転によりイオンビームを基板の移動なしに基板を横切って走査させるように構成されている。
【０００７】
別の実施形態において、基板処理方法は、プラズマチャンバ内でプラズマを発生させるステップ、基板を基板表面がプラズマチャンバに面するように基板ホルダ上に置くステップ、及び回転可能な抽出電極が回転している間にプラズマチャンバから回転可能な抽出電極を通してイオンビームを抽出することによってイオンビームを基板を横切って走査させるステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る例示的な処理システムの概略図である。
【図２Ａ】本実施形態に係る別の例示的な処理システムの第１の構成の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａの処理システムの第１の構成の概略図である。
【図３】図２Ａの処理システムの動作の一例を示す。
【図４】図２Ａの処理システムの動作の別の例を示す。
【図５Ａ】様々な実施形態による回転可能な抽出アパーチャを用いてイオンビームを基板を横切って走査させる幾何構成の詳細を示す。
【図５Ｂ】様々な実施形態による回転可能な抽出アパーチャを用いてイオンビームを基板を横切って走査させる幾何構成の詳細を示す。
【図５Ｃ】例示的な抽出プレートを示す。
【図６】本実施形態に係る別の例示的な処理システムの概略図である。
【図７Ａ】図６の処理システムの動作の一例を示す。
【図７Ｂ】図６の処理システムの動作の別の例を示す。
【図８Ａ】本実施形態の回転可能な抽出電極を用いる第１の例のイオンビームの幾何構成の詳細を示す。
【図８Ｂ】図８Ａの回転可能な抽出電極を用いる第２の例のイオンビームの幾何構成の詳細を示す。
【図９Ａ】追加の実施形態による回転可能な抽出アパーチャを用いてイオンビームを基板を横切って走査させる幾何構成の詳細を示す。
【図９Ｂ】追加の実施形態による回転可能な抽出アパーチャを用いてイオンビームを基板を横切って走査させる幾何構成の詳細を示す。
【図１０】様々な実施形態による回転可能な抽出アパーチャを用いてパルス化イオンに暴露されるパターン化基板の幾何構成の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態は様々な実施形態が示されている添付図面を参照して以下でより詳しく説明される。しかしながら、本開示の要旨の範囲は多くの異なる形態に具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈すべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が全体にわたり完全になり、本開示の要旨の範囲が当業者に完全に伝わるように提供される。図面において、同等の番号は全図を通して同等の要素を指す。
【００１０】
本実施形態はイオンを用いて基板を処理する新規なシステム及び装置を提供する。様々な実施形態において、処理システムはコンパクトな処理チャンバを含み、この処理チャンバ内において基板全体を基板の平行移動なしにイオンビームで処理することができる。これにより、リニア基板ドライブ機構及び大きな基板のリニア平行移動を収容するための大きな処理チャンバが必要なくなる。
【００１１】
図１はイオンを用いて基板を処理するために使用することができる例示的な処理システム１００を示す。処理システム１００は、基板ステージ１０２を収容する処理チャンバ１０１を含む。チャンバ壁１０５に隣接して、イオンを発生するように構成されたプラズマチャンバ（イオン源チャンバ）１０４が配置される。電力がプラズマチャンバ１０４に供給されたとき、ガス源（図示せず）がプラズマを発生させるためにプラズマチャンバ１０４にガス種を供給することができる。プラズマチャンバ１０４用のプラズマ源（電源）は、様々な実施形態において、現場又は遠隔の誘導結合プラズマ源、容量結合プラズマ源、ヘリコン源、マイクロ波源、又は任意の他のプラズマ源としてもよい。図示の直交座標系のＸ−Ｙ平面内において、プラズマチャンバ１０４は正方形、長方形、円形、又は他の形状にしてもよい。いくつかの実施形態において、電源１０８は誘導又は容量結合によりプラズマを発生する無線周波数（ＲＦ）発生器としてもよい。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。更に、処理システム１００はバイアス源１１０を含み、その動作については以下に詳述される。
【００１２】
処理システム１００及び以下に開示される他の実施形態は、種々の基板イオン処理、例えば基板内へのイオン注入、基板のイオンエッチング（基板のパターン化特徴部のエッチングを含む）、基板上へのイオンの堆積、及び他の処理、を実行するために使用してもよい。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。
【００１３】
図１に更に示されるように、処理システム１００は、プラズマチャンバ１０４と基板１２４との間に配置された回転可能な抽出電極１２０を含む。回転可能な抽出電極１２０は図示の直交座標系のＸ方向に延びる抽出電極軸Ｒを中心に回転するように構成される。回転可能な抽出電極１２０はＸ方向に細長くし得るアパーチャ１２１を含む。この実施形態のみならず図に開示される他の実施形態においても、抽出電極軸Ｒはチャンバ壁１０５のチャンバ壁面１０７に平行にすることができる。
【００１４】
図に関連して以下に詳述されるように、回転可能な抽出電極１２０はイオンビームをアパーチャ１２１を通して基板１２４へ向かわせるようにプラズマチャンバ１０４からイオンを抽出する。回転可能な抽出電極が回転を受けると、このようなイオンビームは、基板の移動なしに、例えばＹ方向の平行移動なしに、基板１２４を横切って走査される。様々な実施形態において、回転可能な抽出電極は円筒形のような湾曲構造を有し、例えば図５Ａに示すように、Ｘ方向に細長くすることができる。
【００１５】
図１の実施形態において、回転可能な抽出電極１２０は処理チャンバ１０１内に少なくとも部分的に配置される。この構成では、ガス種がプラズマチャンバと回転可能な抽出電極の間で連通するように開口部１２２がプラズマチャンバ１０４内に設けられる。これは、以下で述べるように回転可能な抽出電極で画定される空洞領域内におけるプラズマの生成を容易にすることができる。
【００１６】
次に図２Ａには、回転可能な抽出電極１２０を有する別の処理システム１５０の一実施形態が示されている。この実施形態において、処理チャンバ１０６は、基板１２１を図２Ａに示す装填位置から図２Ｂに示す処理位置へ移動するように構成された回転可能な基板ステージ１１２を備えている。図示の実施形態において、回転可能な基板ステージは基板プラテン１１８と、回転部材１１４に接続されたラジアル部材又はラジアル部分１１６とを含む。回転部材１１４は、抽出電極軸Ｒに平行にし得る軸Ｐ１を中心に回転するように構成される。図２Ｂに示されるように、基板１２４の処理位置は装填位置に対して９０度の回転に相当する。しかしながら、基板装填位置と処理位置との間が１８０度又は２７０度である他の構成も可能である。加えて、基板プラテンを基板装填位置と処理位置との間で移動させるために平行移動のみ又は回転と平行移動の組み合わせを用いる可動基板ステージの構成も可能である。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。
【００１７】
更に、他の実施形態において、プラズマチャンバは、処理位置の基板が上に向くように処理チャンバの上に位置させてもよいし、処理位置の基板が下に向くように処理チャンバの下に位置させてもよい。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。図２Ａ及び図２Ｂに示す処理位置において、基板１２４は基板プラテン１１８に種々の方法で保持することができる。例えば、静電チャック、真空チャック、又は機械的クランプコンポーネントを基板プラテン１１８の保持のために使用してもよい。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。
【００１８】
図２Ａ及び２Ｂの実施形態の特徴は、基板１２４の平行移動を実行する必要なしに基板１２４の全面をプラズマチャンバ１０４から抽出されるイオンに暴露することができることにある。言い換えれば、基板１２４はイオンに暴露する間静止したまま、又はその軸を中心に傾けるか回転させるだけとし得る。これにより、処理チャンバ１０６のサイズを、基板全面をイオンに暴露するためにアパーチャに対して基板１２４を走査することができるシステムよりも小さい寸法に維持することが可能になる。例えば、いくつかの実施形態において、処理チャンバ１０６のＹ方向の寸法は基板のＹ方向の寸法の２倍より小さくなる。
【００１９】
次に図３及び図４には、処理システム１５０を用いて基板１２４を処理する一実施例が示されている。本例において、電源１０８がプラズマチャンバ１０４内にプラズマ３０２を生成している。プラズマは回転可能な抽出電極１２０により規定される空洞領域３０４内に広がり、抽出電極１２０はプラズマチャンバ１０４に面する陥凹面を与える。いくつかの実施形態において、回転可能な抽出電極１２０は炭化シリコン、グラファイト又は酸化シリコンで構成してもよい。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。
【００２０】
プラズマ３０２からのイオンを基板１２４に向けるために、基板プラテン１１８と処理チャンバ１０４との間にバイアスを供給することができる。様々な実施形態において、所定の処理に適切な所望の電圧を有する連続的又はパルス状バイアスを基板プラテン１１８とプラズマチャンバ１０４との間に供給することができる。図３に示す実施例では、基板プラテン１１８が接地され、バイアス源１１０がバイアス信号をプラズマチャンバ１０４に供給することができる。しかしながら、他の実施形態においては、プラズマチャンバ１０４が接地され、バイアスを基板プラテン１１８に供給することができる。バイアスが基板プラテン１１８とプラズマチャンバ１０４との間に供給されると、プラズマ３０２からのイオンがアパーチャ１２１（図２Ｂ参照）を経てプラズマ３０２から抽出され、基板１２４へと加速される。図３に示されるように、イオンはアパーチャ１２１の位置により決まる基板部分で基板１２４に衝突するイオンビーム３０６として方向づけられる。この位置は、順番に、回転可能な抽出電極１２０のアパーチャの回転位置により決まる。図３に示す状態では、アパーチャ１２１は１０時の位置にあり、イオンビーム３０６は基板１２４の中心より上の領域３０８に衝突する。図４に示す状態では、アパーチャ１２１の位置は図３に示す位置に対して反時計方向に８時の位置へと回転している。従って、イオンビーム３０６は基板１２４の中心より下の領域３１０に衝突する。従って、連続回転が回転可能な抽出電極１２０に、例えばアパーチャ１２１の約１１時と７時の位置の間で与えられると、イオンビーム３０６は基板１２４の全体を横切って連続的に走査することができる。様々な追加の実施形態において、回転可能な抽出電極１２０は、イオンビームが基板１２４を往復走査するように振動させてもよい。
【００２１】
図５Ａ及び図５Ｂは図３及び図４に示す実施例を用いてイオンビームを基板を横切って走査させる幾何構成の更なる詳細を示す。図５Ａは、プラズマチャンバ１０４から見た基板１２４と回転可能な抽出電極１２０の図を示す。この実施形態において、回転可能な抽出電極１２０はＸ方向に細長いアパーチャ５０２を有する細長い円筒である。図に示されるように、アパーチャの幅ＷＡは基板の幅又は直径より大きい。これにより、回転可能な抽出電極１２０を経て抽出されるイオンビームは、図５Ａに示すように位置するとき、基板１２４をＸ方向に沿って完全に覆うことができる。いくつかの実施形態において、ＷＡは３００ｍｍまで又はそれより大きくしてもよい。アパーチャのＹ方向の高さは、いくつかの実施形態において２ｍｍから５ｃｍの範囲にしてもよい。
【００２２】
Ｘ軸又はＹ軸のいずれかに沿って間隔を置いて配列された複数のアパーチャを使用してもよい。図５Ｃは、Ｙ方向に沿って間隔を置いて配列された２つの細長いアパーチャ５１２を有する例示的な抽出電極５１０と、Ｘ方向に沿って間隔を置いて配列された３つのアパーチャ５２２を有する抽出電極５２０を示す。
【００２３】
次に図５Ｂを参照すると、図５Ａのように構成された回転可能な抽出電極１２０を用いてイオンビームを基板１２４を横切って走査させることによって基板１２４を処理した結果が示されている。注入パターン５０４は、回転可能な抽出電極１２０を＋θと−θの間の角度位置（０度は図５Ａに示す位置（図２Ｂの９時位置に対応する）を表す）の間で回転された後に回転可能な抽出電極１２０で提供されたＸ−Ｙ平面内の投影イオンドーズを表す。領域３０８及び３１０の位置も参考のために示されている。図に示されるように、基板全体１２４が回転可能な抽出電極１２０の回転によりイオンに暴露される。
【００２４】
再び図３及び図４を参照すると、処理システム１５０のこの実施形態において、基板１２４が処理位置にあるとき、イオンビーム３０６に暴露される基板表面３１２は図示の直交座標系のＸ−Ｙ平面に平行に位置する基板平面を規定する。従って、イオンビームが基板１２４を横切って走査するように回転可能な抽出電極１２０が回転されると、基板１２４の表面に対するイオンビーム３０６の入射角が変化し得る。イオンビームの入射角は、イオンビーム３０６内のすべてのイオン軌道の（基板１２４に対する）入射角の平均と定義することができ、イオンビーム内のイオンは以下で詳細に述べるようにある角度範囲に亘って分布し得る。この平均入射角度は、基板１２４のエッジに近い部分が基板１２４の中央に近い部分に対して数度以上変化する入射角を有するイオンに暴露されるように変化し得る。従って、処理システム１５０は、処理される基板又は基板層がイオンの入射方向又は入射角に敏感でない用途又は基板の全域におけるイオンの平均入射角の変化が許容されるイオン処理の用途において基板をイオンビームで処理するために最適に使用することができる。
【００２５】
しかしながら、他の実施形態において、基板傾転（回転）能力を有する基板ステージが設けられる。これにより、回転可能な抽出電極の回転につれてイオンビームの入射角を一定に維持し得るように基板表面の角度を変化させることができる。図６は、基板プラテン６１０に傾転機能部が設けられた基板ステージ６０４を含む処理システム６０２の一実施形態を示す。回転可能な基板ステージ１１２と同様に、基板ステージ６０４は軸Ｐ１を中心に回転可能である。特に、回転部材１１４の回転は軸Ｐ１を中心とするラジアル部材６０６の回転をもたらす。例えば、基板プラテン６１０に固定されたラジアル部材６０６の９０度の回転は基板プラテン６１０を装填位置（図示してないが、図２Ａを参照されたい）から図６に示す処理位置へ移送することができる。
【００２６】
図６に更に示されるように、基板プラテン６１０に取り付けられたピボット６０８が設けられる。ピボット６０８は抽出電極軸Ｒに平行なピボット軸Ｐ２を中心とする基板プラテン６１０の回転又は傾転を容易にする。このようにすると、基板プラテン６１０は回転可能な抽出電極１２０の回転と協調して回転し得る。図６の実施形態において、回転可能な抽出電極１２０及び基板プラテン６１０の回転を同期させるために同期信号を発生する回転同期装置６１２が設けられる。特に、同期信号は回転可能な抽出電極１２０及び基板プラテン６１０の回転を制御する別々の駆動部又はコントローラ（図示せず）に送ることができる。これにより基板プラテン６１０の回転に制御された状態で連動する回転可能な抽出電極１２０の回転を発生させることができる。この回転可能な抽出電極１２０と基板プラテン６１０の連動回転は、アパーチャ１２１から抽出されるイオンビーム（矢印で示す）が基板表面３１２に対してなす角度αが連動回転中一定のままとなるようにすることができる。
【００２７】
図７Ａ及び図７Ｂは一緒に、回転可能な抽出電極１２０と基板プラテン６１０の連動回転を用いてイオンビームを基板を横切って走査させる一つのシナリオを示す。特に、図７Ａは処理システム６０２の一つの動作状態を示す。プラズマ７０２がプラズマチャンバ１０４内で発生され、バイアス源１１０によりバイアスがプラズマチャンバ１０４に供給されている。これによりイオンビーム７０４が回転可能な抽出電極１２０から抽出され、基板１２４に供給される。イオンビーム７０４を基板全体１２４を横切って走査させるために、回転可能な抽出電極は、イオンが基板１２４の第１の端部へ向けられる極端な時計回り位置（例えば、アパーチャ１２１が〜１１：３０時位置）から、イオンが基板１２４の第２の端部へ向けられる極端な反時計回り位置（例えば、アパーチャ１２１が〜６：３０時位置）へ回転することができる。図７Ａに示す状態では、回転可能な抽出電極１２０のアパーチャ１２１は、イオンビーム７０４を図の左上方向に向ける第１の回転位置又は角度に位置する。同時に、基板プラテン６１０は、基板表面３１２が図の右下方向に向く第１の基板傾斜又は角度に向けられる。図示の例では、イオンビーム７０４は基板１２４の基板表面３１２に対して９０度の入射角を成すことができる。
【００２８】
図７Ｂは処理システム６０２の第２の動作状態を示す。イオンビーム７０４が回転可能な抽出電極１２０から抽出され、基板１２４に供給され続けるように、図７Ａのシナリオにおいて、プラズマチャンバ１０４内に発生され、イオンビーム７０４を抽出するために使用されるプラズマ７０２が、依然として点火されている。図７Ｂに示す状態では、回転可能な抽出電極１２０のアパーチャ１２１は、イオンビーム７０４を図の左下方向に向ける第２の回転位置又は角度に位置する。同時に、基板プラテン６１０は、基板表面３１２が図の右上方向に向く第２の基板傾斜又は角度に向けられる。図示の例でも、イオンビーム７０４は基板１２４の基板表面３１２に対して９０度の入射角を成すことができる。従って、イオンビーム７０４は基板１２４の平行移動を必要とすることなく基板１２４の全体を基板表面３１２に対して一定の角度で走査することができる。様々な追加の実施形態において、基板プラテン６１０と回転可能な抽出電極１２０の連動回転は、イオンビームが基板１２４を往復走査するような振動としてもよい。
【００２９】
様々な追加の実施形態において、回転可能な抽出電極はカム（図示せず）に結合してもよい。いくつかの実施形態において、このカムは、回転中に抽出アパーチャと処理基板との間を一定の最短距離に維持する動きを回転可能な抽出電極の抽出アパーチャに与えるように設計することができる。これは、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示されるような回転可能な基板プラテンを有するシステムに使用することができる。このようにすると、イオンビームは基板全体を、基板に対して一定の入射角度で且つ一定の抽出アパーチャ及び基板間距離で走査することができる。
【００３０】
基板のイオン処理の様々な応用において、イオンを基板にある角度範囲に亘って供給するのが有用もしくは望ましい。例えば、これは所定の方向に対して異なる角度の表面に与えるパターン化特徴部を処理するのに有用である。図２Ａ〜図７Ｂに示す実施形態の変形例において、イオンは回転可能な抽出電極からある角度範囲に亘って抽出することができる。所定の実験状態のセットに関して、角度範囲は固定とすることができ、場合によっては２０度、３０度、６０度、９０度又は１２０度の範囲にすることができる。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。従って、図３及び図４の例では、イオンビーム３０６が基板１２４を横切って走査されるにつれて、イオンは基板１２４にある角度範囲に亘って衝突し得るが、イオンの平均角度は基板１２４の垂線１２５に対して変化し得る。特に、イオンビーム３０６の平均角度（イオンビーム３０６の中心のイオン軌道が成す角度とし得る）は図３の垂線１２５に対して正の角度から図４の負の角度に変化し得る。
【００３１】
様々な追加の実施形態によれば、回転可能な抽出電極と基板プラテンの連動回転によって、基板表面に対する入射角範囲が一定であるイオンビームで基板を走査する装置が提供される。図８Ａ及び図８Ｂは、回転可能な抽出電極１２０を用いて基板１２０を処理する一つのシナリオを示す。図８Ａに示すように、処理システム内の実験状態を、プラズマ８０２が図に示すような湾曲凹面を有するシース境界部分８０４を有するものとなるように生成することができる。これはある角度範囲に亘って基板表面３１２に衝突するイオン８０６の抽出をもたらし、この角度範囲は場合によっては１２０度まで広がり得るが、この角度範囲は、数例を挙げると、９０度、６０度又は４０度であり得る。これらの実施形態はこの文脈で限定されない。一例では、この範囲は基板表面３１２の垂線８１０に対して−６０°から＋６０度の角度範囲とし得る。
【００３２】
図８Ｂに示す状態では、回転可能な抽出電極と基板プラテン１１８は図８Ａのシナリオに対して連動回転を受けている。この場合には、イオン８０６は同じ角度範囲に亘って、例えば図８Ａに示すような基板表面３１２の垂線８１０に対して−６０°から＋６０度の角度範囲に亘って、基板表面に衝突する。このように、基板１２４の各部分は首尾一貫して同じ入射角分布を有するイオンの捕集により処理される。
【００３３】
追加の実施形態において、回転可能な抽出電極は上述した複数のアパーチャを含んでもよい。図９Ａは、一直線に配列された３つの分割されたアパーチャ９０４を有する回転可能な抽出電極９０２の一実施例を示す。図９Ｂは、イオンが分割されたアパーチャ９０４を経て抽出されている間に回転可能な抽出電極９０２が角度範囲−θから＋θまで回転した後の基板１２４のイオン注入処理の一例を示す。図に示すように、注入領域９０８が基板１２４上に縞状パターンの注入を生成し、非注入領域９１０が注入領域９０８を分離する。
【００３４】
追加の実施形態において、走査は回転可能な抽出電極を用いて実行され、イオンはパルス化されて基板に供給される。イオンのパルス化は、基板内にイオンにより衝突された領域とイオンにより処理されない領域が散在して生成されるように設定することができる。パルスの「オン」部分中イオンビームは抽出され、基板に衝突し、パルスの「オフ」部分中イオンビームは基板に衝突しない。パルス化は、例えばプラズマチャンバ内でプラズマをオンオフすることによって実行してもよい。代わりに、パルス化は、基板とプラズマチャンバとの間にバイアスを一連のパルスとして供給し、パルスの「オン」部分中は供給されたバイアスにより規定されるイオンエネルギーを有するイオンが基板へと加速され、パルスの「オフ」部分中は基板とプラズマチャンバとの間にバイアスが供給されないようにすることによって実行してもよい。図１に戻り説明すると、異なる実施形態において、バイアス源１１０及び／又は電力源１０８の何れかをパルス源として構成してもよい。走査方向と直角に向いた長軸を有する細長いアパーチャ（図５Ａ参照）を使用すると、このようなイオンのパルス化は、例えば太陽電池などの基板の表面上の選択位置に注入ドーパントのライン又はストライプを生成することができる。所望の幅の処理（注入）領域を生成するためにパルス持続時間を回転抽出電極の回転速度と連動して調整することができる。いくつかの実施形態において、パルス化はキロヘルツ又はそれより高い周波数で行うことができる。図１０は、回転可能な抽出電極が図示の角度範囲の間で回転している間にイオンをパルス化することによって生成されるパターン化基板１００２の一例を示す。結果として、注入ストライプ１００４と非注入領域１００６が散在するパターン化基板１００２が生成される。
【００３５】
図に示す実施形態は抽出アパーチャ軸が処理チャンバ内に配置されている装置を例示しているが、他の実施形態において抽出アパーチャ軸は処理チャンバとプラズマチャンバとの境界に沿って位置させてもよい。更に、追加の実施形態において、抽出アパーチャ軸はプラズマチャンバ内に位置させてもよい。
【００３６】
更に、図は基板プラテン及び基板が（主として）垂直方向に配置されている実施形態を例示しているが、他の実施形態において、基板プラテン及び基板は下向きにしても、上向きにしてもよい。これらの実施形態において、プラズマチャンバは処理チャンバ１０６の底部又は最上部に配置してもよい。
【００３７】
本開示の要旨は本明細書に記載されている具体的な実施形態により特定される範囲に限定されない。実際には、以上の記載及び添付図面の内容から、本明細書に記載された実施形態に加えて、本開示に対する他の様々な実施形態及び変更例が当業者に明らかであろう。
【００３８】
従って、このような他の実施形態及び変更例は本開示の範囲に含まれることを意図している。更に、本開示は特定の目的のために特定の環境において特定の実施形態の文脈にて記載されているが、当業者は、その有用性はこれに限定されないこと及び、本開示は多くの目的のために多くの環境において有益に実行可能であることを認識するであろう。従って、本開示の要旨は本明細書に記載される本開示の全範囲及び精神に鑑みて解釈されるべきである
【図１】
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【図２Ａ−２Ｂ】
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【図３−４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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