(57)【要約】プラズマ処理装置が、処理チャンバと、この処理チャンバ内でプラズマを発生するように構成されたプラズマ源と、この処理チャンバ内でワークピースを支持するように構成されたプラテンとを含む。このプラテンは、パルスオン期間及びパルスオフ期間を有するパルスプラテン信号でバイアスをかけられて、パルスオン期間中にはプラズマからのイオンをワークピースに向けて加速させ、パルスオフ期間中には加速させない。この処理チャンバ内にはプレートが配置されている。このプレートは、プレート信号でバイアスをかけられて、プラズマからのイオンをプレートに向けて加速させ、パルスプラテン信号の１つのパルスオフ期間の少なくとも一部分中に、このプレートからの二次電子の放出を生じさせて、ワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和する。
2010541249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバと；
前記処理チャンバ内でプラズマを発生するように構成されたプラズマ源と；
前記処理チャンバ内でワークピースを支持するように構成されたプラテンと；
前記処理チャンバ内に配置されたプレートとを備え、
前記プラテンは、パルスオン期間及びパルスオフ期間を有するパルスプラテン信号によってバイアスをかけられて、前記パルスオン期間中には、前記プラズマからのイオンを前記ワークピースに向けて加速させ、前記パルスオフ期間中には加速させず、
前記プレートは、プレート信号によってバイアスをかけられて、前記プラズマからのイオンを前記プレートに向けて加速させ、前記パルスプラテン信号の前記パルスオフ期間の１つの少なくとも一部分中に、前記プレートからの二次電子の放出を生じさせて、前記ワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記プレートが粗面を有して、前記二次電子の放出を促進することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記プレートが円盤形状を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記プレートが導体で構成され、前記導体の少なくとも表面がシリコン膜でコーティングされ、前記シリコン膜は粗面を有して、前記二次電子の放出を促進することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記パルスプラテン信号の前記パルスオフ期間の各々の少なくとも一部分中に、前記プレートが前記プレート信号によってバイアスをかけられて、前記プラズマからのイオンを前記プレートに向けて加速させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記プレート信号が、パルスオン期間及びパルスオフ期間を有するパルスプレート信号であり、前記パルスオン期間中には前記プラズマからのイオンを前記プレートに向けて加速させ、前記パルスオフ期間中には加速させず、前記パルスプレート信号の前記パルスオン期間を、前記パルスプラテン信号の前記パルスオフ期間中に発生するように同期させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理装置において、前記パルスプレート信号の前記パルスオン期間を、前記パルスプラテン信号の前記パルスオン期間の終点から０．１マイクロ秒以内に開始するように同期させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記プレート信号によって前記プレートにバイアスをかけて、前記パルスプラテン信号の前記パルスオン期間中及び前記パルスオフ期間中に連続して、前記プラズマからのイオンを前記プレートに向けて加速させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマから前記プレートに向かうイオンの加速度を制御して、前記パルスプラテン信号の前記パルスオン期間中の、前記プラズマのプラズマ密度を制御することができることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、さらに、前記ワークピース上の電荷蓄積を表現する電荷モニタ信号を供給するように構成された電荷モニタと、前記電荷モニタ信号に応答して、前記プレート信号を前記電荷モニタ信号に応じて制御するコントローラとを備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、さらに、前記処理チャンバ内に一次ドーパントガスを供給するように構成された一次ガス源と、前記処理チャンバ内に二次ガスを供給するように構成された二次ガス源とを備え、前記二次ガスは、前記プレートからの前記二次電子の放出を変化させるように選択されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
電荷蓄積を制御する方法において、
処理チャンバ内のプラテンに供給されるパルスプラテン信号のパルスオン期間中に、前記処理チャンバ内のプラズマからのイオンを、前記プラテンによって支持されるワークピースに向けて加速させ、前記パルスプラテン信号のパルスオフ期間中には加速させないステップと；
前記パルスプラテン信号の前記パルスオフ期間の１つの少なくとも一部分中に、前記プラズマからのイオンを前記プレートに向けて加速させて、前記プレートからの二次電子の放出を生じさせて、前記ワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記プラズマからのイオンの前記プレートに向けた加速を、前記パルスプラテン信号の前記パルスオフ期間の各々の少なくとも一部分中に生じさせることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記プラズマからのイオンの前記プレートに向けた加速を、前記パルスプラテン信号の前記パルスオン期間の各々の終点から選択した期間内に開始するように同期させることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、前記プラズマからのイオンの前記プレートに向けた加速を、前記パルスプラテン信号の前記パルスオン期間中及び前記パルスオフ期間中に連続して生じさせることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、さらに、前記プラズマからのイオンが前記プレートに向かう加速度を制御して、前記パルスプラテン信号の前記パルスオン期間中の前記プラズマのプラズマ密度を制御するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、さらに、前記ワークピース上の電荷蓄積を表現する状態を監視するステップと、前記監視される状態に応じて、前記プラズマからのイオンの前記プレートに向かう加速を制御するステップとを備えていることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法において、さらに、一次ドーパントガス及び二次ガスを前記処理チャンバ内に供給するステップを含み、前記二次ガスは、前記プレートからの前記二次電子の放出を変化させるように選択することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理に関するものであり、特に、プラズマ処理装置内の電荷中和に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、処理チャンバ内にプラズマを発生して、処理チャンバ内でプラテンによって支持されるワークピース（加工片）を処理する。プラズマ処理装置は、これらに限定されないが、ドープシステム、エッチングシステム、及び成膜システムを含むことができる。プラズマ処理装置は、パルスオン期間及びパルスオフ期間を有するパルスプラテン信号でプラテンにバイアスをかけるパルスモード動作を有することができる。パルスオン期間中には、プラズマからのイオンをワークピースに向けて加速させる。これらのイオンがワークピースに当たるので、パルスオン期間中には電荷がワークピース上に蓄積し得る。
【０００３】
連続的なプラズマを有するプラズマドープシステムでは、パルスプラテン信号のデューティサイクルが比較的低い際は、パルスオン期間中のあらゆる正電荷蓄積が、パルスオフ期間中にプラズマ中の電子によって効率的に中和されやすい。しかし、処理能力を向上させ、近年の一部の装置に求められるドーピングレベルを維持するために、パルスプラテン信号のデューティサイクルを増加させる必要性が存在する。例えば、一部の最先端の装置のポリゲートドーピング及びカウンタドーピングは、４０％以上のデューティサイクルでのプラズマドープによって実行することが望ましい。
【０００４】
パルスプラテン信号のデューティサイクルが約４０％以上に増加すると共に、ワークピース上に蓄積した電荷をパルスオフ期間中に中和するための期間がより短くなる。これに加えて、パルスオフ期間中にプラズマが形成されないプラズマシステムでは、蓄積した電荷を中和するための電子が存在しない。従って、こうしたシステムでは、パルスプラテン信号の比較的低いデューティサイクルでも電荷が蓄積し得る。従って、いずれのシステムでも過剰な電荷蓄積が発生し得る。このことは、ワークピース上に比較的高い電位の展開を生じさせ得る。こうした電位は、ドーピングの不均一性、アーク放電（発弧）、マイクロローディング、及びデバイスの損傷を生じさせ得る。例えば、薄いゲート誘電体は、過度の電荷集積によって容易に損傷し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、上述した欠点及び短所を克服する、プラズマ処理装置内の電荷中和のための技術を提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、プラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理チャンバと、この処理チャンバ内でプラズマを発生するように構成されたプラズマ源と、この処理チャンバ内でワークピースを支持するように構成されたプラテンと、この処理チャンバ内に配置されたプレートとを含み、このプラテンは、パルスオン期間及びオフ期間を有するパルスプラテン信号でバイアスをかけられて、パルスオン期間中にはプラズマからのイオンをワークピースに向けて加速させ、パルスオフ期間中には加速させない。このプレートは、パルスプラテン信号のパルスオフ期間の１つの少なくとも一部分中に、プレート信号でバイアスをかけられて、プラズマからのイオンをワークピースに向けて加速させ、プレートからの二次電子の放出を生じさせて、ワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和する。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、電荷蓄積を制御する方法が提供される。この方法は、プラテンに供給されるパルスプラテン信号のパルスオン期間中に、処理チャンバ内のプラズマからのイオンを処理チャンバ内でプラテンによって支持されるワークピースに向けて加速させ、パルスプラテン信号のパルスオフ期間中はイオンを加速させないステップと、パルスプラテン信号のパルスオフ期間の１つの少なくとも一部分中に、プラズマからのイオンをプレートに向けて加速させて、プレートからの二次電子の放出を生じさせて、ワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和するステップとを含む。
【０００８】
本発明をより良く理解するために、図面を参照しながら説明し、これらの図面では、同様の要素は同じ番号で参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例によるプラズマ処理装置のブロック図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置についてのパルスプラテン信号及び異なるプレート信号のプロット図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置についての他のプレート信号のプロット図である。
【図４】図１のプレートの異なる具体例の概略断面図である。
【図５】図１のプレートの異なる具体例の概略断面図である。
【図６】図１のプレートの異なる具体例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明による、電荷中和を有する１つのプラズマ処理装置１００のブロック図である。図１の実施例では、プラズマ処理装置１００はプラズマドープシステムであり、本明細書ではこれについて説明する。本明細書で説明する電荷中和構成は、これらに限定されないが、ワークピース上に電荷が蓄積され得る、エッチングシステム及び成膜システムを含む他のプラズマ処理装置内で利用することもできる。さらに、図１のプラズマドープシステムは、本発明による電荷中和を伴うイオン注入を実行することのできる多数の可能なプラズマドープシステムの１つに過ぎない。
【００１１】
このプラズマドープシステムは、包囲された容積１０３を規定する処理チャンバ１０２を含む。処理チャンバ１０２は、温度調整システム（図示せず）によって冷却または加熱することができる。プラテン１３４を処理チャンバ１０２内に配置して、ワークピース１３８を支持することができる。一例では、ワークピース１３８は円盤形状を有する半導体ウェハとすることができ、一具体例では、例えば直径３００ｍｍのシリコンウェハとすることができる。ワークピース１３８は、静電力または機械力によって、プラテン１３４の平面にクランプすることができる。一具体例では、プラテン１３４は、ワークピース１３８への接続を行うための導電ピン（図示せず）を含むことができる。
【００１２】
ガス源１０４は、第１ドーパントガスを、質量流量コントローラ１０６を通して処理チャンバ１０２の内部容積１０３に供給する。複数の追加的なガス源を設けて、複数の追加的なガスを供給することができる。一例では、二次ガス源が、二次的なガスを、質量流量コントローラ１０７を通して処理チャンバ１０２の内部容積１０３に供給することができる。
【００１３】
プレート１７０は処理チャンバ１０２内に配置されている。プレート１７０にバイアスをかけて、特定時間中にワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和する。プレート１７０は、ガス源１０４及び１０５からのガスの流れを偏向させるバッフル（調節板）としても機能することができる。プレート１７０は、矢印１９７で示すように、プラテン１３４に直交する方向に可動にすることもできる。プレート１７０はあらゆる所望形状を有することができ、一例では円盤形状を有することができる。プレート１７０は平面を有するように図示しているが、代わりに、弓形または他の形状の表面を有することができる。プレート１７０は、ワークピース１３８上に直接配置されているように図示しているが、プレート１７０は、処理チャンバ１０２内の異なる位置に配置することができる。プレート１７０は随意的に温度調整システムを含んで、プレート１７０の温度を調整することもできる。この温度調整システムは、流体を循環させるための流路１８７をプレート内に含むことができる。この流体は冷却流体または加熱流体とすることができる。
【００１４】
圧力計１０８は、処理チャンバ１０２内部の圧力を測定する。真空ポンプ１１２は、処理チャンバ１０２内の排気口１１０を通して処理チャンバ１０２からの排気を排出する。排気弁１１４は、排気口１１０を通る排気の導通を制御する。
【００１５】
このプラズマドープシステムはさらに、ガス圧コントローラ１１６を含むことができ、ガス圧コントローラ１１６は、質量流量コントローラ１０６、１０７、圧力計１０８、及び排気弁１１４に電気的に接続されている。ガス圧コントローラ１１６は、排気弁１１４で排気の導通を制御するか、圧力計１０８に応答するフィードバックループ内の質量流量コントローラ１０６で処理ガスの流量を制御するかのいずれかによって、処理チャンバ１０２内の所望圧力を維持するように構成することができる。
【００１６】
処理チャンバ１０２はチャンバ上部１１８を有し、チャンバ上部１１８は、誘電材料で形成され概ね水平方向に延在する第１区分１２０を含むことができる。チャンバ上部１１８は、誘電材料で形成され第１区分１２０からある高さまで概ね垂直方向に延在する第２区分１２２も含む。チャンバ上部１１８はさらに、導電性かつ熱伝導性の材料で形成され第２区分１２２全体にわたって水平方向に延在するフタ部１２４を含む。一部の実施例では、フタ部１２４は、処理中に発生する熱負荷を消散させるための冷却システムを含むことができる。
【００１７】
このプラズマドーピングシステムはさらに、処理チャンバ１０２内にプラズマ１４０を発生するように構成されたプラズマ源１０１を含むことができる。プラズマ源１０１は、電源のようなＲＦ源を含んで、平面アンテナ１２６及び螺旋アンテナ１４６のいずれか、あるいは両方にＲＦ電力を供給してプラズマ１４０を発生することができる。ＲＦ源１５０は、インピーダンス整合回路網１５２によってアンテナ１２６、１４６に結合することができ、インピーダンス整合回路網１５２は、ＲＦ源の出力インピーダンスをＲＦアンテナ１２６、１４６のインピーダンスに整合させて、ＲＦ源１５０からＲＦアンテナ１２６、１４６に転送される電力を最大化する。
【００１８】
このプラズマドーピングシステムは、プラテン１３４に電気的に結合されたバイアス電源１４８を含むこともできる。バイアス電源１４８は、パルスオン期間及びパルスオフ期間を有するパルスプラテン信号を供給して、プラテン１３４に、従ってワークピース１３８にバイアスをかけるように構成され、パルスオン期間中はプラズマ１４０からのイオンをワークピース１３８に向けて加速させ、パルスオフ期間中は加速させない。バイアス電源１４８は、ＤＣ電源またはＲＦ電源とすることができる。
【００１９】
他のバイアス電源１７２をプレート１７０に電気的に結合して、プレート信号をプレート１７０に供給することができる。プレート１７０にプレート信号でバイアスをかけて、矢印１９３で示すように、プラズマ１４０からのイオンをプレート１７０に向けて加速させる。プレート１７０に当たるイオンが（矢印１９５で示すように）二次電子の放出を生じさせて、ワークピース１３８上の正電荷蓄積を少なくとも部分的に中和することが有利である。電源１７２及び電源１４８、さらには電源１５０は、異なる電源として図示したが、物理的に同一の電力源とすることができる。
【００２０】
このプラズマドーピングシステムはさらに、電荷モニタ１９２、コントローラ１５６、及びユーザインタフェースシステム１５８を含むことができる。電荷モニタ１９２は、電荷の蓄積または集積を監視することができ、そして、ワークピース１３８上の電荷蓄積を表現する電荷信号をコントローラ１５６に供給することができる。電荷モニタ１９２は、容量型のモニタのような現在技術において既知のあらゆる種類の電荷モニタとすることができる。電荷モニタ１９２は、ワークピース１３８に近接したシールドリング１９４内に配置することができる。図１の実施例では、シールドリング１９４はプラテン１３４の周辺に配置されている。現在技術において知られているように、シールドリング１９４にバイアスをかけて、ワークピース１３８のエッジ付近に注入されたイオン分布の均一性を改善することができる。ファラデーカップ１９９のような１つ以上のファラデーセンサをシールドリング１９４内に配置して、イオンビーム電流を検出することもできる。このファラデーセンサは、ワークピース１３８の周囲に配置された環状ファラデーセンサまたは分割環状ファラデーセンサを含むこともできる。イオンがプレート１７０に向けて加速される時間中にファラデーセンサによって検出された電流レベルは、プレート１７０からの二次電子放出の速度を表現し、コントローラ１５６はこれを利用して、二次電子放出の実際速度を監視することができる。コントローラ１５６は、これに応答してプレート信号の１つ以上のパラメータを調整して、二次電子放出の速度を増加または減少させることができる。
【００２１】
コントローラ１５６は、所望の入力／出力機能を実行するようにプログラムすることのできる汎用コンピュータまたは汎用コンピュータのネットワークとするか、これらを含むことができる。コントローラ１５６は、特定用途向け集積回路、他のハード配線またはプログラマブル電子デバイス、ディスクリート素子回路のような、他の電子回路または構成要素を含むこともできる。コントローラ１５６は、通信装置、データ記憶装置、及びソフトウェアを含むこともできる。明瞭に図示するために、コントローラ１５６は、１つの出力信号のみを電源１４８、１５０に供給し、電荷モニタ１９２及びファラデーカップ１９９からの入力信号を受信するように図示している。コントローラ１５６がプラズマドープシステムの他の構成要素に出力信号を供給し、他の構成要素からの入力信号を受信することができることは、当業者の認める所である。ユーザインタフェースシステム１５８は、タッチスクリーン、キーボード、ユーザポインティングデバイス（ユーザ用指示装置）、ディスプレイ、プリンタ、等の装置を含んで、ユーザがコマンド及び／またはデータを入力すること、及び／または、コントローラ１５６を介してプラズマドーピングシステムを監視することを可能にする。
【００２２】
動作中には、ガス源１０４は、ワークピース１３８中への注入用の所望のドーパントを含む一次ドーパントガスを供給する。一次ドーパントガスの例は、これらに限定されないが、ＢＦ3、ＢＩ3、Ｎ2、Ａr、ＰＨ3、ＡsＨ3、Ｂ2Ｈ6、Ｈ2、Ｘe、Ｋr、Ｎe、Ｈe、ＳiＨ4、ＳiＦ4、ＧeＨ4、ＧeＦ4、ＣＨ4、ＣＦ4、ＡsＦ5、ＰＦ3及びＰＦ5を含む。ガス圧コントローラ１１６は、一次ドーパントガスを処理チャンバ１０２に供給する速度を調整する。プラズマ源１０１は、処理チャンバ１０２内にプラズマ１４０を発生するように構成されている。プラズマ源１０１はコントローラ１５６によって制御することができる。プラズマ１４０を発生するために、ＲＦ源はＲＦアンテナ１２６内、１４６内の少なくとも一方でＲＦ電流を共振させて振動磁界を生成する。この振動磁界は、処理チャンバ１０２内にＲＦ電流を誘起する。処理チャンバ１０２内のＲＦ電流は、一次ドーパントガスを励起しイオン化して、プラズマ１４０を発生させる。
【００２３】
二次ガス源１０５も、二次ガスを処理チャンバ１０２に供給することができる。この二次ガスは、ドーピング処理に最小の影響を与える不活性ガスとすることができる。この二次ガスは、一次ドーパントガスより重いガスとすることができる。これに加えて、この二次ガスの量は、一次ドーパントガスの供給量に比べて、比較的少なくすることができる。この二次ガスは、プレート１７０からの二次電子の放出を変化させるように選択することができる。例えば、いくつかの二次ガスは、他の全てのパラメータが等しければ、より大量の二次電子放出を促進することができる。
【００２４】
バイアス電源１４８は、パルスプラテン信号を供給して、プラテン１３４に、従ってワークピース１３８にバイアスをかけて、パルスオン期間中にはプラズマ１４０からのイオンをワークピース１３８に向けて加速させ、パルスオフ期間中には加速させない。これらのイオンは正電荷イオンとすることができ、従って、パルスプラテン信号のパルスオン期間は、処理チャンバ１０２に対して負電圧のパルスにして、これらの正電荷イオンを誘引することができる。パルスプラテン信号の周波数及び／またはパルスのデューティサイクルは、所望のドーズレート（注入率）を与えるように選択することができる。パルスプラテン信号の振幅は、所望のエネルギーを与えるように選択することができる。例えば、パルスプラテン信号の比較的高いデューティサイクルのような、処理条件の種類次第では、過度の電荷がワークピース１３８上に蓄積し得る。過度の電荷蓄積は、ワークピース１３８上に比較的高い電位の展開を生じさせ得る。こうした電位は、ドーピングの不均一性、アーク放電、マイクロローディング、及びデバイスの損傷を生じさせ得る。
【００２５】
他のバイアス電源１７２は、プレート信号を供給してプレート１７０にバイアスをかけて、矢印１９３で示すように、プラズマ１４０からのイオンをプレート１７０に向けて加速させる。プレート１７０に当たるイオンは、矢印１９５で示すような二次電子の放出を生じさせ、ワークピース１３８上の正電荷蓄積を少なくとも部分的に中和する。プレート１７０からの二次電子の放出は、パルスプラテン信号のパルスオフ期間の１つの少なくとも一部分中に生じる。プレート１７０に当たるイオンの付随的利点は、プレート１７０上の堆積層の形成を最小化すやすいことにある。従って、プレート１７０の保守頻度を、イオンが当たらないプレートに比べて低減することができる。これに加えて、イオンが当たらないプレートに比べて、より良好な粒子性能及び処理制御を達成することができる。
【００２６】
図２に、好適なパルスプラテン信号２０２のプロットを例示する。この例では、パルスプラテン信号２０２は、周波数を規定する周期Ｔを有するパルスＤＣ信号とすることができる。代表的な周波数は、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲とすることができる。パルスプラテン信号２０２は、交互するパルスオン期間及びパルスオフ期間を有する。例えば、パルスオン期間は、時刻ｔ０とｔ１の間、時刻ｔ２とｔ３の間、等に出現するのに対し、パルスオフ期間は、時刻ｔ１とｔ２の間、時刻ｔ３とｔ４の間、等に出現する。パルスプラテン信号２０２のデューティサイクルは、周期Ｔに対するパルスオン期間の比率によって与えられる。従って、より高いデューティサイクルは、より短いパルスオフ期間を生じさせる。パルスオン期間中には、パルスプラテン信号２０２は処理チャンバ１０２に対して負の振幅（−Ｖ１）を有して、プラズマ１４０からの正イオンをワークピース１３８に向けて加速させる。パルスオン期間中には、過剰な電荷がワークピース１３８上に蓄積し得る。
【００２７】
プレート１７０にバイアスをかけるためのプレート信号の異なるパラメータを変化させて、プレート１７０からの二次電子放出の量を変化させることができる。これらのパラメータは、電圧振幅、パルス幅、パルス数、等を含むことができる。一般に、電圧振幅を増幅させることは、二次電子の生成量を増加させる。パルス幅及びパルス数を増加させることも、一般に、他の全てのパラメータを等しくすれば二次電子の生成量を増加させる。
【００２８】
いくつかの異なるプレート信号を図２に例示して、プレート信号のパラメータを変化させることにより、プレート１７０からの二次電子放出を変化させることができる様子をさらに例示する。第１の好適なプレート信号２０４を、パルスプラテン信号２０２と同期した時間軸上に示す。図に示すように、プレート信号２０４はパルスＤＣ信号であり、パルスプラテン信号２０２の１つのパルスオフ期間の一部分中に、この例では時刻ｔ５とｔ６の間のパルスオフ期間中にパルスオン期間を有する。プレート信号２０４はパルスＤＣ信号として図示しているが、パルスＲＦ信号とすることもできることは当業者の認める所である。パルスオン期間２１０中は、プラズマ１４０からのイオンがプレート１７０に向けて加速されて、二次電子の放出を生じさせる。パルスオン期間２１０は、パルス幅（Δｔ２）を規定する開始時刻（ｔ５ａ）及び停止時刻（ｔ５ｂ）を有する。開始時刻（ｔ５ａ）は、パルスプラテン信号２０２の直前のパルスオン期間の終点から特定期間（Δｔ１）内に開始するように同期させることができる。一具体例では、この特定期間（Δｔ１）を０．１マイクロ秒とすることができる。開始時刻（ｔ５ａ）は、パルスプラテン信号２０２の直前のオン期間の終点に一致させることもできる。各パルスオン期間の開始時刻（ｔ５ａ）、停止時刻（ｔ５ｂ）、及びパルス幅（Δｔ２）を含むパルスオン期間の数は、プレート１７０からの二次電子の所望量を与えるように選択することができる。こうしたパラメータは、特定処理について想定されるワークピース１３８上の電荷蓄積、あるいは実際の電荷蓄積を表現する測定した状態に応じて調整することができる。
【００２９】
図２には、第２の好適なプレート信号２０６も例示する。第１のプレート信号２０４と同様に、第２のプレート信号もパルスＤＣ信号である。第１のパルスプレート信号に比べれば、第２のパルスプレート信号２０６は、パルスプラテン信号２０２の各パルスオフ期間中にプレート１７０にバイアスをかけて、イオンをプレート１７０に向けて加速させるように構成されている。例えば、最初のパルスオン期間２１２は、時刻ｔ１とｔ２の間のパルスプラテン信号２０２の第１パルスオフ期間中に生じるように同期させることができる。同様に、他のパルスオン期間２１４、２１６は、パルスプラテン信号２０２の他のパルスオフ期間中に生じるように同期させることができる。第１のプレート信号２０４に比べれば、第２のプレート信号２０６は、より多数の二次電子の放出を生じさせて、相対的により大きく想定または測定される電荷蓄積を、少なくとも部分的に中和することができる。パルスオン期間２１２、２１４、２１６は、パルスプラテン信号２０２の直前のパルスオン期間の終点から特定期間（Δｔ３）内に開始するように同期させることができる。一具体例では、この特定期間（Δｔ３）は０．１マイクロ秒とすることができる。信号２０６のパルス幅（Δｔ４）及び振幅（−Ｖ３）のようなパラメータを変化させて、プレート１７０から放出される二次電子の生成量を制御することもできる。
【００３０】
図２には、第３の好適なプレート信号２２４も例示する。第２のプレート信号２０６に比べれば、第３のプレート信号は、パルスプラテン信号２０２のパルスオフ期間の始点の少し前に開始し、このパルスオフ期間の少なくとも一部分まで継続するパルスオン期間を有することができる。
【００３１】
図３に、プレート信号のさらに他のプロット３０２を、図２のパルスプラテン信号２０２に同期した時間軸上に例示する。図２のプレート信号に比べれば、プレート信号３０２は、処理チャンバ１０２に対して一定の負電圧（−）であり、パルスプラテン信号のパルスオン期間中及びパルスオフ期間中に共に連続して、プラズマ１４０からのイオンをプレート１７０に向けて加速させる。電圧振幅（Ｖ４）は、パルスプラテン信号の振幅よりずっと小さい（Ｖ４＜＜Ｖ１）ように選択する。このようにして、パルスプラテン信号２０２のパルスオン期間中になおも、イオンがワークピース１３８に向けて加速される。プレート信号３０２の振幅（Ｖ４）を制御することによって、プラズマからのイオンがプレート１７０に向かう加速度を制御して、パルスプラテン信号２０２のパルスオン期間中のプラズマ１４０のプラズマ密度を制御することができる。一般に、プレート信号３０２では、電子と処理ガスのガス分子との間の電離衝突がより多数であるものとすれば、プレート信号２０４及び２０６に比べて相対的により高いプラズマ密度をパルスオン期間中に達成することができる。
【００３２】
図４〜６に、本発明によるプレートの異なる具体例の概略断面図を例示する。プレート４７０、５７０、６７０は種々の幾何学的形状を有することができ、一例では円盤状であり、これも円盤状にすることのできるワークピース１３８に整合する。プレート材料は、二次電子生成量を増加または減少させる要求に応じて選択することができる。
【００３３】
図４にプレート４７０を例示し、プレート４７０は、ワークピース１３８に対面する粗面４７４を有して、二次電子の放出を促進する。粗面４７４は、研磨面に比べてより大きい表面積を提供して、相対的により多数のイオンの、粗面４７４との衝突をもたらす。
【００３４】
図５は、他の具体例の概略断面図であり、プレート５７０は導体５７２製とすることができ、導体５７２のワークピース１３８に対面する表面はシリコン膜５７４でコーティング（被覆）されている。導体５７２は、これらに限定されないが、アルミニウム及びニッケルを含むことができる。シリコン膜５７４も、ワークピースに対面する粗面５７６を有することができる。
【００３５】
図６は、プレートのさらに他の具体例６７０の概略断面図であり、プレート６７０も導体５７２製とすることができる。図５の具体例に比べれば、シリコン膜６７４は、導体５７２の外面全体の周りに配置されている。このようにして、二次電子の放出は、ワークピースに対面する粗面６７６によって促進され、導体５７２の全体を密閉することは、導体５７２からのあらゆる金属汚染物質を回避する。
【００３６】
従って、プラズマ処理装置のワークピース上の電荷蓄積を少なくとも部分的に中和する電荷中和装置及び方法が提供される。従って、ワークピースに向けてイオンを加速させるパルスプラテン信号のデューティサイクルを、過度の電荷蓄積を生じさせることなしに増加させることができる。プラズマドープシステム内の過剰な電荷蓄積は、ドーピングの不均一性、アーク放電、及び装置の損傷をもたらし得る。これに加えて、この電荷中和装置及び方法は特に、特定期間中のみプラズマを発生させるプラズマシステムにとって有用である。このことは、こうしたシステムは他の期間中にプラズマを有さず、従って、電荷中和動作を手助けするプラズマ中の電子を有さないからである。
【００３７】
本発明は、本明細書で説明した特定の実施例によって、その範囲を限定されない。実際に、本明細書で説明した実施例に加えて、本発明の他の種々の実施例及び変更は、以上の説明及び図面より当業者にとって明らかである。従って、こうした他の実施例及び変更は、本発明の範囲に入ることを意図している。さらに、本明細書では、特定目的の特定環境内の特定実現に関連して本発明を説明してきたが、本発明の有用性はこうした実現に限定されず、本発明は、あらゆる目的であらゆる環境内で有益に実現することができることは、当業者の認める所である。従って、特許請求の範囲は、本明細書で説明した本発明の範囲全体を考慮して理解するべきである。
【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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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