(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置であって、該プラズマ処理装置は、
頂面と、
引き出し電圧でバイアスをかけられるプラズマ処理チャンバを画定する複数の側壁と、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを形成するために、処理ガスにエネルギーを与える無線周波数コイルと、
複数のプレートを備える底面と、を備え、
前記複数のプレートの各々は、前記底面に旋回自在に取り付けられ、引き出しプレート電圧でバイアスをかけられ、イオンビームレットは、前記複数のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出される、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記複数のプレートの各々は、直線部分を備える、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記複数のプレートの各々は、第１の直線部分と、該第１の直線部分の一端から延びる第２の直線部分とを備える、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記複数のプレートの各々は、前記第２の直線部分と反対方向に、前記第１の直線部分の反対端から延びる第３の直線部分を備える、請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数のプレートの各々は、前記第１の直線部分の反対端に配置される三角形部分を備える、請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記引き出しプレート電圧は、前記引き出し電圧に等しいか、又は、より正が少ない、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記底面は、前記引き出しプレート電圧と異なる第２の電圧でバイアスをかけられる複数の電極を備える、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記複数の電極は複数のロッドを備え、前記複数のプレートは、前記複数のロッドと前記プラズマ処理チャンバとの間に配置される、請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記複数のロッドの動きは、前記複数のプレートの回転に関連する、請求項８記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
プラズマ処理装置であって、該プラズマ処理装置は、
頂面と、
プラズマ処理チャンバを画定する複数の側壁と、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを形成するために、処理ガスにエネルギーを与える無線周波数コイルと、
底面と、を備え、
該底面は、
複数のプレートであって、前記複数のプレートの各々は、前記底面に旋回自在に取り付けられ、引き出しプレート電圧でバイアスをかけられ、イオンビームレットは、前記複数のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出される、複数のプレートと、
前記引き出しプレート電圧と異なる第２の電圧でバイアスをかけられる複数の電極と、を備え、
前記複数のプレートの各々はＬ形状部を備え、該Ｌ形状部は、第１の直線部分と、該第１の直線部分の一端から延びる第２の直線部分とを備え、
前記複数の電極の各々はＩ形状部を備え、該Ｉ形状部は直線部分を備え、該Ｉ形状部は前記Ｌ形状部の前記第１の直線部分に平行に配置される、プラズマ処理装置。
【請求項１１】
誘電材料は、前記Ｉ形状部と前記Ｌ形状部との間に配置される、請求項１０記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第２の直線部分は、前記Ｉ形状部を越えて延び、前記Ｉ形状部をビームの突き当たりからシールドする、請求項１０記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマ処理装置であって、該プラズマ処理装置は、
底面を有し、プラズマを創生するプラズマ処理チャンバを備え、
前記底面は、複数のプレートを備え、前記複数のプレートの各々は、前記底面に旋回自在に取り付けられ、イオンビームレットは、前記複数のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出され、前記複数のプレートの各々の回転及び電圧は、所望の引き出し角度を達成するために、調整される、プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記複数のプレートはグループに分けられ、各グループの前記回転は独立に制御される、請求項１３記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記複数のプレートはグループに分けられ、各グループに印加される前記電圧は独立に制御される、請求項１３記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【優先権主張】
【０００１】
本願は２０１５年３月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／１３９，１９５号及び２０１６年３月１５日に出願された米国特許出願第１５／０７０，８８０号の優先権を主張するものであり、その開示内容はその全体において参照することにより本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態はプラズマチャンバからの傾斜イオンビームを引き出すための装置、より詳しくは、低エネルギー、高電流の傾斜イオンビームを引き出すための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの製造は、複数の離散的及び複雑なプロセスを含む。最近、半導体産業において、三次元デバイスを創生する推移がある。名称が示唆するように、これらの半導体デバイスは、長さ及び幅だけでなく、高さも有する。これらの三次元デバイスを処理するために、傾斜イオン注入を用いることができる。
【０００４】
傾斜イオン注入は、基板を０でない角度で突き当てるイオンビームのことを指す。整合性のために、０°の角度は、イオンビームが基板の表面に垂直な角度で基板を突き当てる角度として、規定される。傾斜イオンビームは、多くの応用を有する。例えば、傾斜イオンビームは、フィン構造又はトレンチの側壁に注入するために、用いることができる。傾斜イオンビームは、エッチングプロセス、堆積プロセス及び他のアプリケーションのためにも用いることができる。
【０００５】
これらの傾斜イオン注入を実施する１つの方法は、基板がその上に配置されるプラテンを回転させ又は傾けることである。言い換えれば、イオンビームは従来の方法で生成されるが、プラテンは、イオンビームが基板を０でない角度で突き当てるように、傾けられる。このアプローチにより、基板を２０°以上の角度で突き当てるイオンビームを生成することができる。
【０００６】
このアプローチの１つの短所は、基板の様々な領域がイオンビーム源から異なる距離であることである。例えば、傾けることにより、基板のいくつかの領域は、他の領域より、イオンビーム源により近くなる。これにより、基板にわたってプロセスの変動を引き起こし得る。
【０００７】
別のアプローチは、引き出したイオンビームの所望の角度を達成するために、基板に対してイオンビーム源を回転させることである。このアプローチは、基板を傾ける前述の方法と類似の短所を有する。
【０００８】
別のアプローチは、プラズマ処理チャンバから引き出したイオンの角度を変えるために、プラズマシースの形状を制御し変えることである。しかしながら、このアプローチは、引き出すことができる電流の量に関して、制限を有し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、これらの制限を被らない高電流、低エネルギーの傾斜イオンビームを生成するためのシステムがあれば、好都合であろう。さらに、イオン注入のために用いる角度が、高度に調整可能であり、操作が容易であれば、有益であろう。
【課題解決するための手段】
【００１０】
基板に注入するための傾斜イオンビームを創生するための装置が開示される。その装置はプラズマが創生されるプラズマチャンバを含む。引き出しアパーチャは複数の回転自在のプレートを含む。イオンビームレットは、前記複数の回転自在のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出される。これらのプレートが回転させられる程度により、引き出されるイオンビームのための引き出し角度を決定する。これらのプレートは、複数の異なる形状に形成することができ、これらの形状は達成可能な最大入射角を増大することができる。さらに、引き出し角度に影響を与えるために、プレートの近くに電極を配置することができる。
【００１１】
一実施形態により、プラズマ処理装置が開示される。プラズマ処理装置は、頂面と、引き出し電圧でバイアスをかけられるプラズマ処理チャンバを画定する複数の側壁と、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを形成するために、処理ガスにエネルギーを与える無線周波数（ＲＦ）コイルと、複数のプレートを備える底面と、を備え、前記複数のプレートの各々は、前記底面に旋回自在に取り付けられ、引き出しプレート電圧でバイアスをかけられ、イオンビームレットは、前記複数のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出される。特定の実施態様において、前記複数のプレートの各々は、直線部分を備える。特定の実施態様において、前記複数のプレートの各々は、第１の直線部分と、該第１の直線部分の一端から延びる第２の直線部分とを備える。特定の更なる実施態様において、前記複数のプレートの各々は、前記第２の直線部分と反対方向に、前記第１の直線部分の反対端から延びる第３の直線部分を備える。特定の更なる実施態様において、前記複数のプレートの各々は、前記第１の直線部分の反対端に配置される三角形部分を備える。特定の実施態様において、前記複数のプレートは回転させられ、前記複数のプレートの内の各１つは、前記底面とそれぞれの前記プレートとの間に角度を形成し、前記複数のプレートの全ては同一の角度を形成するようにする。他の実施態様において、前記複数のプレートは、複数の異なる角度を形成する。特定の実施態様において、形成される角度は、前記プレートから前記プラズマ処理チャンバの中心までの距離に基づいて、変更される。特定の実施態様において、前記底面は、前記引き出しプレート電圧と異なる電圧でバイアスをかけられる第２のプレートを備える。特定の実施態様において、前記底面は、前記引き出しプレート電圧と異なる第２の電圧でバイアスをかけられる複数の電極を備える。いくつかの実施態様において、前記底面は、前記引き出しプレート電圧と異なる第２の電圧でバイアスをかけられる複数の電極を備える。特定の更なる実施態様において、前記複数の電極は複数のロッドを備え、前記複数のプレートは、前記複数のロッドと前記プラズマ処理チャンバとの間に配置される。特定の実施態様において、前記複数のロッドの動きは、前記複数のプレートの回転に関連する。いくつかの実施態様において、前記複数の電極は、前記引き出しプレート電圧よりもっと負の多い第２の電圧でバイアスをかけられる。
【００１２】
別の実施形態により、プラズマ処理装置が開示される。プラズマ処理装置は、頂面と、プラズマ処理チャンバを画定する複数の側壁と、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを形成するために、処理ガスにエネルギーを与えるＲＦコイルと、底面と、を備え、該底面は、複数のプレートであって、前記複数のプレートの各々は、前記底面に旋回自在に取り付けられ、引き出しプレート電圧でバイアスをかけられ、イオンビームレットは、前記複数のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出される、複数のプレートと、前記引き出しプレート電圧と異なる第２の電圧でバイアスをかけられる複数の電極と、を備え、前記複数のプレートの各々はＬ形状部を備え、該Ｌ形状部は、第１の直線部分と、該第１の直線部分の一端から延びる第２の直線部分とを備え、前記複数の電極の各々はＩ形状部を備え、該Ｉ形状部は直線部分を備え、該Ｉ形状部は前記Ｌ形状部の前記第１の直線部分に平行に配置される。特定の実施態様において、誘電材料は、前記Ｉ形状部と前記Ｌ形状部との間に配置される。特定の実施態様において、前記第２の直線部分は、前記Ｉ形状部を越えて延び、前記Ｉ形状部をビームの突き当たりからシールドする。
【００１３】
別の実施形態により、プラズマ処理装置が開示される。プラズマ処理装置は、底面を有し、プラズマを創生するプラズマ処理チャンバを備え、前記底面は、複数のプレートを備え、前記複数のプレートの各々は、前記底面に旋回自在に取り付けられ、イオンビームレットは、前記複数のプレートにより規定されるアパーチャを通って引き出され、前記複数のプレートの各々の回転及び電圧は、所望の引き出し角度を達成するために、調整される。特定の実施態様において、前記複数のプレートはグループに分けられ、各グループの前記回転は独立に制御される。特定の実施態様において、前記複数のプレートはグループに分けられ、各グループに印加される前記電圧は独立に制御される。
【００１４】
本発明のよりよい理解のために、参照することにより本明細書に組み込まれる添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態による、マルチアパーチャ引き出しシステムを有するシステムのブロック図である。
【図２】一実施形態による、図１に示すマルチアパーチャ引き出しシステムを形成するために用いるプレートの側面図である。
【図３】別の実施形態による、図１に示すマルチアパーチャ引き出しシステムを形成するために用いるプレートの側面図である。
【図４】別の実施形態による、図１に示すマルチアパーチャ引き出しシステムを形成するために用いるプレートの側面図である。
【図５】別の実施形態による、図１に示すマルチアパーチャ引き出しシステムを形成するために用いるプレートの側面図である。
【図６】別の実施形態による、図１に示すマルチアパーチャ引き出しシステムを形成するために用いるプレートの側面図である。
【図７】別の実施形態による、図１に示すマルチアパーチャ引き出しシステムを形成するために用いるプレートの側面図である。
【図８】別の実施形態による、マルチアパーチャ引き出しシステムを有するプラズマ処理チャンバのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上述したように、傾斜イオンビーム注入は、半導体産業において、ますます一般的になっている。したがって、良好な角拡散を維持しながら、広範囲なイオンビーム角度を可能にし、その結果として、広範囲な入射角を可能にするシステムは非常に有益であろう。
【００１７】
図１は、傾斜イオンビーム引き出しを可能にするマルチアパーチャ引き出しシステムを有する、プラズマ処理システム１０を示す。プラズマ処理システム１０は、プラズマ処理チャンバ１２０を画定する複数の側壁１１０を備えるプラズマ処理チャンバハウジング１００を含む。さらに、プラズマ処理チャンバハウジング１００は、頂面１３０及び底面１４０も含む。底面１４０は、プラズマ処理チャンバ１２０からイオンビームが引き出される、その表面である。そのようなものとして、底面１４０は、引き出しプレート又は引き出し領域として呼ぶことができる。頂面１３０は、底面１４０の反対側の表面である。
【００１８】
プラズマ処理システム１０は、また、１つ以上の処理ガスを含み、ガス注入口１６５によりプラズマ処理チャンバ１２０と連通することができる、１つ以上のガス貯蔵容器１６０も含むことができる。質量流量コントローラなどのバルブは、処理ガスがプラズマ処理チャンバ１２０に入る量及び速度を制御するために用いることができる。ただ１つのガス貯蔵容器１６０が例示されているけれども、プラズマ処理チャンバ１２０において用いられる、複数の異なる処理ガスがあり得ると理解される。
【００１９】
１つ以上のＲＦコイル１５０は、プラズマ処理チャンバハウジング１００の側壁１１０に沿って配置される。これらのＲＦコイル１５０は、ＲＦ電力をＲＦコイル１５０に供給するＲＦ電源１５５と連通する。ＲＦコイル１５０は、側壁１１０に隣接して配置されるように示されているけれども、ＲＦコイル１５０は、また、プラズマ処理チャンバハウジング１００の頂面１３０の上にも配置することができると理解される。さらに、ＲＦコイル１５０は、側壁１１０の上はもちろん、頂面１３０の上にも配置することができる。これらのＲＦコイル１５０は、独立に制御することができる。したがって、ＲＦコイル１５０の位置及び制御は、本開示により限定されない。
【００２０】
動作において、処理ガスは、ガス注入口１６５によりプラズマ処理チャンバ１２０へ導入される。ＲＦ電源１５５からのＲＦ電力はＲＦコイル１５０へ供給される。ＲＦコイル１５０は、プラズマ処理チャンバ１２０内の処理ガスが電離されプラズマを形成することを引き起こすＲＦエネルギーを創生する。このタイプのプラズマ処理チャンバ１２０は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバと呼ぶことができる。
【００２１】
プラズマ処理チャンバハウジング１００の１つ以上の部分は、引き出し電圧でバイアスをかけることができる。例えば、頂面１３０は、引き出し電圧でバイアスをかけることができる。特定の実施形態において、側壁１１０も、また、引き出し電圧でバイアスをかけることができる。典型的に、プラズマ処理チャンバハウジング１００の１つ以上の表面は、誘電材料であり、一方、他の表面は導電性とすることができる。例えば、ＲＦコイル１５０に近接する表面は、ＲＦコイル１５０からのエネルギーがプラズマ処理チャンバ１２０に入ることができるように、誘電材料とすることができる。他の表面は導電性とすることができる。引き出し電圧でバイアスをかけることができるのは、これらの導電表面である。引き出し電圧は、基板に対するプラズマ処理チャンバハウジング１００の電圧として、規定することができる。正のイオンが引き出されるべき時、引き出し電圧は、約５００ｖ〜２ｋｖなどの正の直流電圧とすることができる。これは、プラズマ処理チャンバハウジング１００に正の電圧でバイアスをかけることにより、達成することができ、一方、基板は接地されている。他の実施形態において、引き出し電圧はＲＦ電圧とすることができる。この引き出し電圧は、イオンをプラズマ処理チャンバハウジング１００から、はね返すのに役立つ。
【００２２】
上述のように、引き出し電圧は、基板に対するプラズマ処理チャンバハウジング１００の電圧として、規定される。したがって、他の実施形態において、プラズマ処理チャンバハウジング１００は接地することができ、一方、基板は負の電圧でバイアスをかけられる。さらに他の実施形態において、基板は交流電圧でバイアスをかけることができる。
【００２３】
プラズマ処理チャンバハウジング１００の外部で、かつ、底面１４０に近接して配置されるのは、その上に基板１８０を配置することができるプラテン１７０である。プラテン１７０は、バイアス電圧をプラテン１７０に供給するバイアス電源（図示せず）と連通することができる。プラテン１７０が、プラズマ処理チャンバハウジング１００より、もっと負にバイアスをかけられている時、プラズマ処理チャンバ１２０内のイオンは、プラテン１７０の方に引き付けられ、底面１４０の中のアパーチャを通過する。プラズマ処理チャンバハウジング１００と、引き出し電圧と呼ばれるバイアス電圧との間の電位の差異により、上記のように、基板１８０に注入されるイオンのエネルギーを決定することができる。
【００２４】
本実施形態において、底面１４０は、イオンビームの傾斜引き出しを可能にする複数のプレート及びアパーチャを備える。図２〜７は、底面１４０を形成するために用いることができる複数のプレート及びアパーチャの様々な実施形態である。アパーチャは、複数のプレートにより、より詳しくは、隣接するプレート間の空間により規定される。そのようなものとして、図２〜７は、各々、異なる実施形態による、底面１４０の部分並びにその中のプレート及びアパーチャの構造の拡大図を表す。
【００２５】
底面１４０は、基板１８０に平行になるようにすることができる。言い換えれば、傾斜注入は、基板１８０又はプラズマ処理チャンバハウジング１００を、他に対して、回転させる必要がなく実施される。
【００２６】
図２〜７は、各々、３つのプレートを示すが、底面１４０は、任意の適切な数のプレートを備えることができると理解される。任意の２つの隣接するプレート間の空間は、アパーチャを形成し、アパーチャを通って、プラズマ処理チャンバ１２０からのイオンは、イオンビームレットの形状で引き出すことができる。
【００２７】
さらに、以下に説明する実施形態の各々において、代表的寸法が提供される。しかしながら、本発明は、本明細書で述べる寸法に限定されないと理解される。例えば、プレートの各々は、数ｍｍから数ｃｍの長さに及び得る。さらに、プレートの厚さは、１ｍｍから数ｍｍに及び得る。
【００２８】
さらに、以下に説明する実施形態の各々において、正のイオンは、プラズマ処理チャンバハウジングから引き出されていると仮定される。
【００２９】
本明細書で説明する全ての実施形態において、全てのプレートは、プレートと底面１４０の平面との間の同一角度を形成するように、アクチュエータ１３５により、全て、制御することができる。他の実施形態において、各プレートが、任意の他のプレートに関係しない底面１４０に対する角度を形成することができるように、プレートを独立に制御することができる。もちろん、プレートの各グループが、一緒ではあるが、他のグループと独立に動くように、プレートはグループで制御することができる。これらの実施形態において、複数のアクチュエータ１３５を用いることができる。アクチュエータは、ロータリーモータ、リニアアクチュエータ又はロッドとすることができる。さらに、アクチュエータは、自動にすることができ、又は、手動介入により動作することができる。
【００３０】
さらに、これらの実施形態の各々において、引き出しプレート電源１９５（図２〜７を参照）の使用による、引き出し電圧又は異なる電圧などの引き出しプレート電圧で、プレートにバイアスをかけることができる。いくつかの実施形態において、この引き出しプレート電源１９５は、引き出し電圧をプラズマ処理チャンバハウジング１００へ供給するために、用いることができる。他の実施形態において、引き出しプレート電源１９５は、プレートと連通することができるだけである。さらに、１つの引き出しプレート電源１９５が例示されているけれども、任意の実施形態において、多数の引き出しプレート電源を用いることができると理解される。さらに、上述のように、他の実施形態において、プレートは接地することができ、一方、基板１８０は負にバイアスされる。したがって、特定の実施形態において、引き出しプレート電圧は引き出し電圧と等しくすることができる。他の実施形態において、引き出しプレート電圧は引き出し電圧と異なるようにすることができる。例えば、正の引き出し電圧の場合に、引き出しプレート電圧は引き出し電圧より、より少ない正とすることができる。
【００３１】
引き出しプレート電源１９５は、接地、引き出し電圧又は基板を基準にすることができる。引き出し電圧を基準にする場合、引き出しプレート電源１９５は、接地又は負の電圧などの正でない電圧を供給することができる。引き出しプレート電源１９５が基板を基準にする場合、引き出しプレート電源１９５は、正の電圧を供給することができる。本開示を通して、引き出しプレート電圧は、基板１８０を基準にするとして規定される。
【００３２】
図２は、底面１４０に配置されたプレート及びアパーチャの構造の第１の実施形態を表す。本実施形態において、底面１４０は、平行にすることができ、回転させることができる複数のプレート２００を含む。これらのプレート２００は、薄板に類似の直線部分を備える。これらのプレート２００は、近接端部２０１などで底面１４０に回転自在に取り付ける。他の実施形態において、プレート２００は、各プレート２００の中間点などの異なる位置で、底面１４０に回転自在に取り付けることができる。
【００３３】
特定の実施形態では、他の寸法も可能であるけれども、各プレート２００は、約５ｍｍの長さにすることができる。他の寸法も可能であるけれども、隣接するプレート２００間の空間は、約５ｍｍにもすることができる。隣接するプレート２００間の開口は、イオンビームレット２５０を引き出すことができるアパーチャ２１０を形成する。プレート２００の各々は、プレート２００が、底面１４０に平行又はほぼ平行である、閉じた又はほぼ閉じた位置から、プレート２００が、底面１４０に垂直である、開いた位置まで、回転することができる。閉じた位置において、イオンはプラズマ処理チャンバ１２０から引き出されず、一方、開いた位置において、イオンビームレット２５０は基板１８０に垂直な角度で引き出される。閉じた位置の角度は０°であるとされ、一方、開いた位置の角度は９０°であるとされる。プレート２００は、開いた位置と閉じた位置との間の任意の位置をとることもできる。言い換えれば、本明細書で用いられるように、引き出し角度は、底面１４０に平行な平面とプレート２００との間に形成される角度を言う。入射角は、基板１８０に平行な平面とイオンビームレット２５０との間に形成される角度を言う。
【００３４】
特定の実施形態では、プレート２００の全ては、引き出しプレート電源１９５を用いる引き出し電圧に等しい引き出しプレート電圧で、バイアスをかけられる。他の実施形態では、引き出しプレート電圧は、引き出し電圧より、より正が少なくすることができる。このように、基板１８０が、プラズマ処理チャンバハウジング１００より、もっと負にバイアスをかけられる時、イオンビームレット２５０は基板１８０に引き付けられる。イオンビームレット２５０の正のイオンは、プレート２００によりはね返され、したがって、小さい角分散で高度にコリメートされた方法で、アパーチャ２１０を通って出ていく。したがって、イオンビームレット２５０は、プレート２００により形成される角度でプラズマ処理チャンバ１２０から出ていくことができる。それ故に、全てのプレート２００が底面１４０に対し同一の角度である場合、イオンビームレット２５０は、各アパーチャ２１０を通って引き出され、これらのイオンビームレット２５０の全ては、互いに平行に進む。しかしながら、プラズマ処理チャンバ１２０から出た後に、イオンビームレット２５０に作用するただ一つの力は、プラテン１７０の負の電位による引力である。この引力は、引き出し角度に対するイオンビームレット２５０の基板１８０上への入射角を低減しやすい。言い換えれば、プレート２００が底面１４０に対して３０°の角度に設定された場合、イオンビームレット２５０は、プラズマ処理チャンバ１２０から大体、３０°の角度で引き出される。しかしながら、イオンが基板１８０の方に引き寄せられる時に、イオンビームレット２５０は、１５°〜２０°などのより小さい角度で基板１８０に接触しやすい。この例は、イオンビームレット２５０の動きを代表し、実施形態は本例に限定されない。底面１４０と基板１８０との間の距離は、イオンビームレット２５０の入射角にも影響を与えることができる。１つのテストで、約１５°の最大入射角が達成された。
【００３５】
図２の特定の実施形態では、プレート２００に印加される引き出しプレート電圧は、変動し得る。例えば、プレート２００の各グループがそれらに印加される独立に制御可能な電圧を有する複数のグループに、プレート２００を分けることができる。特定の実施形態では、各グループはただ１つのプレート２００を含むことができる。他の実施形態では、各グループは複数のプレート２００を含むことができる。これらのグループの各々に印加される引き出しプレート電圧は、複数の引き出しプレート電源１９５を用いて、別々に制御可能にすることができ、０Ｖから引き出し電圧まで、及ぶことができる。異なる電圧をプレート２００の様々なグループに印加することにより、異なる入射角及び異なるエネルギーを創生することができる。
【００３６】
図３は、別の実施形態を示す。本実施形態において、プレート３００の各々は、第１の直線部分３０１及び第１の直線部分３０１より短い第２の直線部分３０２を備える。第１の直線部分３０１及び第２の直線部分３０２は、接合部３０３で交わる。特定の実施形態において、プレート３００は、他の取り付け点も可能であるけれども、接合部３０３で底面１４０に回転自在に取り付けることができる。第１の直線部分３０１は約７ｍｍの長さにすることができ、一方、第２の直線部分３０２は約２ｍｍの長さにすることができる。第１の直線部分３０１及び第２の直線部分３０２は、他の角度も可能であるけれども、直角で交わることができる。それらの形状のため、プレート３００は、Ｌ形状プレート又はＬ形状部と呼ぶことができる。
【００３７】
図２のプレート２００のように、プレート３００は、イオンビームレット３５０が９０°の角度で引き出される開いた位置と、０°の角度に関する閉じた位置との間に回転することができる。プレート３００は、それらの間の任意の位置をとることができる。プレート３００は、第２の直線部分３０２が、隣接するプレート３００間に創生されたアパーチャ３１０の部分を塞ぐように、成形することができる。これにより、隣接するイオンビームレット３５０間により大きい空間を創生することができる。
【００３８】
特定の実施形態において、プレート３００は、全て、引き出しプレート電源１９５を用いて引き出し電圧に等しい引き出しプレート電圧で、バイアスをかけられる。他の実施形態において、引き出しプレート電圧は、引き出し電圧より、より少ない正とすることができる。このように、イオンビームレット３５０は、プレート３００からはね返され、イオンビームレット３５０をコリメートされた方法で引き出させる。さらに、この構成により、引き出されたイオンビームレット３５０の全てを、互いに平行となるようにさせることができる。上述のように、他の実施形態において、各グループに印加される電圧が、複数の引き出しプレート電源１９５を用いて、独立に制御することができる、複数のグループにプレート３００を分けることができる。これにより、イオンビームレット３５０の引き出し角度及びエネルギーを変化させることができる。さらに他の実施形態において、プレート３００は、接地することができ、又は、ＲＦ電圧を用いてバイアスをかけることができる。
【００３９】
第２の直線部分３０２の組み入れにより、電界及びプラズマシースを変更し、図２のプレート２００により達成することができるよりも大きい最大の入射角を可能にすることができる。１つのテストにおいて、イオンビームレット３５０と基板１８０との間の約２３．５°の最大入射角を達成した。
【００４０】
図４は別の実施形態を示す。本実施形態において、プレート４００の各々は、中央直線部分４０１、中央直線部分４０１より短い第２の直線部分４０２及び中央直線部分４０１より短い第３の直線部分４０４を備える。中央直線部分４０１及び第２の直線部分４０２は第１の接合部４０３で交わる。中央直線部分４０１及び第３の直線部分４０４は、中央直線部分４０１の反対端の第２の接合部４０５で交わる。第２の直線部分４０２及び第３の直線部分４０４は、中央直線部分４０１から反対方向に延び、したがって、Ｓ形状プレート又はＳ形状部と呼ぶことができる。
【００４１】
特定の実施形態において、プレート４００は、他の取り付け点も可能であるけれども、第１の接合部４０３で、底面１４０に回転自在に取り付けることができる。例えば、特定の実施形態において、プレート４００は、中央直線部分４０１の中間点で回転自在に取り付けることができる。前の実施形態のプレートのように、プレート４００は、イオンビームレット４５０が９０°の角度で引き出される開いた位置と、０°の角度に関する閉じた位置との間に回転することができる。プレート４００は、それらの間の任意の位置をとることができる。
【００４２】
中央直線部分４０１は約１０ｍｍの長さにすることができ、一方、第２の直線部分４０２及び第３の直線部分４０４は、各々、約２ｍｍの長さにすることができる。中央直線部分４０１及び第２の直線部分４０２は、他の角度も可能であるけれども、直角で交わることができる。同様に、中央直線部分４０１及び第３の直線部分４０４も、他の角度も可能であるけれども、直角で交わることができる。
【００４３】
特定の実施形態において、プレート４００の全ては、引き出しプレート電源１９５を用いる引き出し電圧に等しい引き出しプレート電圧で、バイアスをかけられる。他の実施形態では、引き出しプレート電圧は、引き出し電圧より、より正が少なくすることができる。このように、イオンビームレット４５０は、アパーチャ４１０を通過する時に、プレート４００からはね返される。上述のように、他の実施形態において、各グループに印加される引き出しプレート電圧が、複数の引き出しプレート電源１９５を用いて、独立に制御可能にすることができる、複数のグループに、プレート４００を分けることができる。さらに他の実施形態において、プレート４００は、接地することができ、又は、ＲＦ電圧を用いてバイアスをかけることができる。
【００４４】
第２の直線部分４０２及び第３の直線部分４０４の存在により、プレート４００の近くの電界及びプラズマシースを変更することができ、図２〜３のプレートよりも大きい最大の入射角を可能にすることができる。例えば、１つのテストにおいて、イオンビームレット４５０と基板１８０との間の２５°の最大入射角を達成した。
【００４５】
図５は、図4に示す実施形態を変化させた別の実施形態を示す。本実施形態において、プレート４００は、図４に示すものと同じであり、それ故に、再び説明しない。本実施形態において、ロッド５００であり得る複数の電極は、底面１４０の下に配置される。いくつかの実施形態において、これらのロッド５００は位置を固定することができる。他の実施形態において、ロッド５００は、プレート４００の角度の関数として動く。例えば、ロッド５００は、第２の接合部４０５の直接下にあり続けるように、動くことができる。
【００４６】
特定の実施形態において、プレート４００の全ては、引き出しプレート電源１９５を用いる引き出し電圧に等しい引き出しプレート電圧で、バイアスをかけられ、一方、電極は、電極電源１９６を用いて、異なる電位に維持される。例えば、特定の実施形態において、ロッド５００は接地される。もちろん、上述のように、引き出しプレート電圧は、引き出し電圧より、もっと正を少なくすることができる。したがって、イオンビームレット５５０は、プレート４００からはね返され、同時に、ロッド５００に引き付けられる。電界のこの変化により、達成することのできる最大入射角に影響を及ぼすことができる。例えば、接地された時のロッド５００の使用により、図４と比較して、最大入射角を増大することができる。
【００４７】
他の実施形態において、電極は、同一の電位に、必ずしも維持されるとは限らなくすることができる。例えば、各グループに印加される電圧が、複数の電極電源１９６を用いて、独立に制御される、グループに、ロッド５００を分けることができる。
【００４８】
さらに、特定の実施形態において、各グループに印加される引き出しプレート電圧が、複数の引き出しプレート電源１９５を用いて、独立に制御することができる、複数のグループに、プレート４００を分けることができる。
【００４９】
特定の実施形態において、ロッド５００及びプレート４００は、各々、独立に制御されるグループに分けることができる。これにより、広範囲の入射角及び注入エネルギーを可能にすることができる。
【００５０】
さらに、特定の実施形態において、電極は、ロッドにしなくてもよいが、別の形状にしてもよい。
【００５１】
特定の実施形態において、プレート４００は、引き出しプレート電圧でバイアスをかけられ、一方、電極は、引き出しプレート電圧とは異なる第２の電圧でバイアスをかけられる。特定の実施形態において、第２の電圧は、引き出しプレート電圧より、もっと負である。言い換えれば、引き出しプレート電圧は正の電圧とすることができ、一方、第２の電圧は、正がより少ない電圧、負の電圧又は接地である。あるいは、引き出しプレート電圧は接地とすることができ、第２の電圧は負の電圧とすることができる。
【００５２】
図５は、図４の実施形態の変形として例示されるけれども、電極は、本明細書に記載の任意の実施形態に追加することができると理解される。言い換えれば、電極の存在及びプレートの形状は、互いに独立である。
【００５３】
図６は別の実施形態を示す。本実施形態において、プレート６００の各々は、中央直線部分６０１、中央直線部分６０１より短い第２の直線部分６０２及び中央直線部分６０１の反対端に配置される三角形部分６０４を備える。中央直線部分６０１及び第２の直線部分６０２は第１の接合部６０３で交わる。中央直線部分４０１及び三角形部分６０４は、中央直線部分４０１の反対端で交わる。第２の直線部分４０２及び三角形部分６０４は、中央直線部分６０１から反対方向に延びる。三角形部分６０４は、中空でないとして示すが、本発明は本実施形態に限定されない。例えば、特定の実施形態において、三角形部分６０４は中空とすることができる。さらに、他の形状も用いることができる。例えば、長方形、円形、楕円形および他のも多角形も用いることができる。
【００５４】
特定の実施形態において、プレート６００は、他の取り付け点も可能であるけれども、第１の接合部６０３で、底面１４０に回転自在に取り付けることができる。例えば、特定の実施形態において、プレート６００は、中央直線部分６０１の中間点で回転自在に取り付けることができる。中央直線部分６０１は約１０ｍｍの長さにすることができ、一方、第２の直線部分６０２は約２ｍｍの長さにすることができる。中央直線部分６０１及び第２の直線部分６０２は、他の角度も可能であるけれども、直角で交わることができる。三角形部分６０４は、各側面が約２ｍｍの長さである、正三角形を備えることができる。もちろん、他の異なるサイズの三角形部分を使用することができる。
【００５５】
前の実施形態のように、特定の実施形態において、プレート６００の全ては、引き出しプレート電源１９５を用いる引き出しプレート電圧で、バイアスをかけられ、したがって、イオンビームレット６５０は、アパーチャ６１０を通過する時に、プレート６００からはね返される。引き出しプレート電圧は、引き出し電圧に等しいか、又は、より正が少なくすることができる。上述のように、他の実施形態において、各グループに印加される引き出しプレート電圧が、複数の引き出しプレート電源１９５を用いて、独立に制御可能にすることができる、複数のグループに、プレート６００を分けることができる。第２の直線部分６０２及び三角形部分６０４の存在により、プレート６００の近くの電界を変更し、図２〜４のプレートよりも大きい最大の入射角を可能にすることができる。例えば、１つのテストにおいて、２８°の最大入射角を達成した。
【００５６】
さらに他の実施形態において、プレート６００は、接地することができ、又は、ＲＦ電圧を用いてバイアスをかけることができる。
【００５７】
図７は別の実施形態を示す。本実施形態において、プレート７００の各々は、２つの部材を備え、これらの２つの部材は、異なる電位でバイアスをかけることができる。図７において、プレート７００は、Ｌ形状部７０１及び直線であり得るＩ形状部７０５を備える。Ｌ形状部７０１は、第１の直線部分７０２、第１の直線部分７０２より短い第２の直線部分７０３を含む。第１の直線部分７０２及び第２の直線部分７０３は接合部７０４で交わる。第１の直線部分７０２及び第２の直線部分７０３は、他の角度も可能であるけれども、直角で交わることができる。第２の直線部分７０３が、そこから延びる表面は、Ｌ形状部７０１の内部表面と呼ぶことができる。
【００５８】
Ｉ形状部７０５は、Ｌ形状部７０１に近接して配置され、Ｉ形状部７０５が、第１の直線部分７０２に平行であり、Ｌ形状部７０１の内部表面に沿って配置されるようにされる。Ｉ形状部７０５は、アーク放電を防ぐように、誘電材料を用いて、Ｌ形状部７０１に接合することができる。図７に示すように、第２の直線部分７０３は、Ｉ形状部７０５の一端の上に延びることができる。この第２の直線部分７０３は、ビームの突き当たりを最小にするように、Ｉ形状部７０５をイオンビームレット７５０からシールドするのに役立つことができる。したがって、プレート７００は、Ｌ形状部７０１により形成される第１の直線部分７０２及び隣接する第２の直線部分７０３を有する。第１の直線部分７０２の反対側及び平行にあるのは、Ｉ形状部７０５である。上述のように、第２の直線部分７０３は、Ｉ形状部７０５の厚さを超えて延びることができる。
【００５９】
特定の実施形態において、プレート７００は、他の取り付け点も可能であるけれども、接合部７０４で、底面１４０に回転自在に取り付けることができる。中央直線部分７０２は約７ｍｍの長さにすることができ、一方、第２の直線部分７０３は約２ｍｍの長さにすることができる。Ｉ形状部７０５は約６ｍｍの長さにすることができる。
【００６０】
特定の実施形態において、Ｌ形状部７０１の全ては、引き出しプレート電源１９５を用いる引き出しプレート電圧で、バイアスをかけることができる。引き出しプレート電圧は、引き出し電圧に等しいか、又は、もっと正を少なくすることができる。上述のように、各グループに印加される引き出しプレート電圧が、複数の引き出しプレート電源１９５を用いて、独立に制御される、グループに、Ｌ形状部７０１を分けることができる。さらに他の実施形態において、Ｌ形状部７０１は、接地することができ、又は、ＲＦ電圧を用いてバイアスをかけることができる。
【００６１】
Ｉ形状部７０５は、電極電源１９６を用いて、Ｌ形状部７０１とは異なる電圧で、バイアスをかけることができる。一実施形態において、Ｉ形状部７０５は接地される。別の実施形態において、Ｉ形状部７０５は、接地と引き出しプレート電圧との間の任意の電圧を供給することができる電極電源１９６に連通することができる。特定の実施形態において、Ｉ形状部７０５に印加される電圧を負にすることができる。Ｌ形状部７０１のように、各グループに印加される電圧が、複数の電極電源１９６を用いて、独立に制御される、グループに、Ｉ形状部７０５を分けることができる。
【００６２】
Ｉ形状部７０５に印加される電圧を変えることにより、最大入射角を非常に増大することができる。例えば、１つのテストにおいて、イオンビームレット７５０と基板１８０との間の４７〜５０°の入射角を達成した。
【００６３】
図７は、Ｌ形状部７０１を示すが、他の形状も用いることができる。例えば、特定の実施形態において、Ｌ形状部７０１は、また、第１の直線部分７０２の反対端から延びる第３の直線部分を備えることができる。この第３の直線部分は、第２の直線部分７０３と同じ方向に延びることができ、Ｉ形状部７０５をビームの三側面上の突き当たりからシールドするのに役立つことができる。
【００６４】
前の実施形態は、全て、全てのプレートが同じ方向を向くことを示す。しかしながら、他の実施形態も可能である。例えば、図８は、マルチアパーチャ引き出しシステムを有するプラズマ処理システム１０の別の実施形態を示す。図１に示すものと類似の全てのコンポーネントは、同一の参照番号を与えており、ここでは説明しない。
【００６５】
本実施形態において、アパーチャ８４５及びプレート８４７は、プラズマ処理チャンバ１２０の中心に対して対称に向いている。プレート８４７をプラズマ処理チャンバ１２０の中心に対して対称に配置することにより、非均一プラズマ密度分布の影響は低減することができる。例えば、一実施形態において、プレート８４７及びイオンビームレット８５０の引き出し角度は、プラズマ処理チャンバ１２０の中心からの距離の関数として、変えることができる。
【００６６】
さらに、図示しないけれども、特定の実施形態において、異なる形状のプレートを底面１４０において用いる。例えば、底面１４０は、複数のプレートを備えることができ、それらの内のいくつかは、図２〜７に示す任意の実施形態により、成形することができる。
【００６７】
上記のように、本開示は正のイオンの引き出しを仮定した。しかしながら、他の実施形態も可能である。例えば、特定の実施形態において、負のイオンを引き出すことができる。本実施形態において、引き出し電圧は負であり、引き出しプレート電圧は、引き出し電圧に等しいか、又は、もっと負が少ない。さらに、電極に印加される電圧は、引き出しプレート電圧より、もっと正にすることができる。
【００６８】
上記に説明した本アプリケーションの実施形態は、多くの優位性を有することができる。本システムは、高角度で大電流を有するイオンビームレットの引き出しを可能にする。これにより、１５°より大きいなどの高入射角でイオンが基板に突き当たることを可能にする。いくつかの実施形態において、入射角は２５°より大きくすることができる。特定の実施形態において、入射角は４０°以上に近づくことができる。
【００６９】
さらに、プラズマ処理チャンバハウジング１００は、多数の技術を用いて引き出し角度の調整を可能にする。例えば、引き出し角度は、プレートに印加される電圧を変えることにより、調整することができる。その上、引き出し角度は、底面１４０におけるプレートの回転を変えることにより、調整することができる。いくつかの実施形態において、底面１４０は、また、電極を含み、電極は、また、引き出し角度を別の方法で変えることを可能にするために、バイアスをかけることができる。
【００７０】
その上、引き出し角度は、引き出しプレート電圧及び電極に印加される電圧を調整することにより、さらに操作することができ、引き出し角度を制御する別の機構を提供する。
【００７１】
さらに、いくつかの技術とは違って、底面１４０は基板に平行なため、注入される基板の領域と、プラズマ処理チャンバハウジング、特に、底面１４０との間の距離は、基板の全ての領域に対して、一定である。
【００７２】
本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定実装の文脈にて本明細書中で説明したが、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本発明はいくつかの環境におけるいくつかの目的のために有益に実装し得ることを認識するであろう。従って、以下に記載する請求項は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈されるべきである。
【図１】
0006668376.tif 000002
【図２】
0006668376.tif 000003
【図３】
0006668376.tif 000004
【図４】
0006668376.tif 000005
【図５】
0006668376.tif 000006
【図６】
0006668376.tif 000007
【図７】
0006668376.tif 000008
【図８】
0006668376.tif 000009