(57)【要約】半導体ウエハの注入時にウエハに電気的に接触するためのシステムは、半導体ウエハに隣接した一対又は複数対の近接して離間した接点と、接点に接続した駆動回路であって、それぞれの接点対の１つの接点から半導体ウエハへ、半導体ウエハから他方の接点へ放電を行う駆動回路とを含む。これら接点はウエハから離間させることもでき、又、低い駆動電圧においてコロナを発生する助けとなるように、ウエハに最も近接した接点の先端は尖ったポイントを備えることができる。或いは、接点は曲線的として、ウエハに接触させてもよい。駆動回路は、ケタリング点火回路、コンデンサ放電点火回路、又はブロッキング発振器回路などのパルス放電回路を応用したものでよい。或いは、駆動回路は、テスラコイル回路などの連続放電回路を応用したものでもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの注入のために当該半導体ウエハと電気的接触を確立するためのシステムであって、
前記半導体ウエハに隣接した少なくとも一対の近接して離間した接点と、
それぞれの接点対の第１接点から前記半導体ウエハへ、更に、前記半導体ウエハからそれぞれの接点対の他方の接点へ放電を行うため、前記接点に接続した駆動回路とを含む、システム。
【請求項２】
前記接点が、前記半導体ウエハに隣接した鋭いポイントで終端となる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記接点が、前記半導体ウエハに隣接した曲線的先端で終端となる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記接点が、前記半導体ウエハ上の絶縁表面被覆に接触しており、前記放電が、前記絶縁表面被覆を通過して前記半導体ウエハの内側導通部分に届く、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記駆動回路が、
一次巻線と平衡二次巻線とを備えた変圧器であって、前記接点が当該平衡二次巻線から駆動される変圧器と、
前記二次巻線に設けられ、選択した電位に接続された中央タップとを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記駆動回路が、前記放電をパルス・プラズマ堆積注入処理の堆積パルスに対応させるようにゲート制御される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記接点が、
同軸ケーブルの中心導体と、
前記中心導体の接地された外部導体とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記接点と前記半導体ウエハとのギャップ距離が、前記接点間の最小離間距離より小さい、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記接点が耐火金属で作製されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記駆動回路が、
一次巻線と平衡二次巻線とを備えた変圧器であって、前記接点が当該平衡二次巻線から駆動される変圧器と、
前記二次巻線に設けられ、選択した電位に接続された中央タップとを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記駆動回路が、前記放電をパルス・プラズマ堆積注入処理の堆積パルスに対応させるようにゲート制御される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記駆動回路を制御して、コロナ放電、グロー放電、アーク放電、及びスパーク放電を含むリストに含まれた少なくとも２つのタイプの放電間でゲート制御を提供する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記接点が耐火金属で作製されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記駆動回路が、
一次巻線と平衡二次巻線とを備えた変圧器であって、前記接点が当該平衡二次巻線から駆動される変圧器と、
前記二次巻線に設けられ、選択した電位に接続された中央タップとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記駆動回路が、ケタリング点火回路、コンデンサ放電点火回路、テスラコイル回路、及びブロッキング発振器回路を含むグループから選択された、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記駆動回路が、少なくとも１つの無線周波増幅器／発振器を備えたテスラコイル回路である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記駆動回路が、前記一次巻線と前記二次巻線との少なくとも一方が共振されるテスラコイル回路である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記駆動回路が、ケタリング点火回路、コンデンサ放電点火回路、テスラコイル回路、及びブロッキング発振器回路を含むグループから選択された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記駆動回路が、少なくとも１つの無線周波増幅器／発振器を備えたテスラコイル回路である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記駆動回路が、前記一次巻線と前記二次巻線との少なくとも一方が共振されるテスラコイル回路である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記駆動回路が、前記放電をパルス・プラズマ堆積注入処理の堆積パルスに対応させるようにゲート制御される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記堆積パルスの立ち上がり区間が、前記放電の対応する立ち上がり区間の後を追い、
前記堆積パルスの立ち下がり区間が、前記放電の対応する立ち下がり区間の後を追わない、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記駆動回路を制御して、コロナ放電、グロー放電、アーク放電、及びスパーク放電を含むリストに含まれた少なくとも２つのタイプの放電間でゲート制御を提供する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
パルス・プラズマ堆積法による半導体ウエハの注入に関連して、当該半導体ウエハに電気的に接触するための回路であって、
一次巻線と平衡二次巻線とを備えた変圧器と、
前記二次巻線に設けられ、選択した電位に接続された中央タップと、
前記平衡二次巻線から駆動されると共に前記半導体ウエハに隣接した一対の離間した接点であって、前記回路が、前記接点対の一方の接点から前記半導体ウエハへ、更に、前記半導体ウエハから前記接点対の他方の接点へ放電を行う、一対の離間した接点と、
前記放電を前記パルス・プラズマ堆積法の堆積パルスに対応させるためのゲート制御手段とを含む、回路。
【請求項２５】
前記ゲート制御手段が、コロナ放電、グロー放電、アーク放電、及びスパーク放電を含むリストに含まれた少なくとも２つのタイプの放電間で前記放電を制御する、請求項２４に記載の回路。
【請求項２６】
前記回路が、コンデンサ放電点火回路及びブロッキング発振器回路を含むパルス放電回路のグループから選択された、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記接点が、前記半導体ウエハ上の絶縁表面被覆に接触しており、前記放電が、前記絶縁表面被覆を通過して前記半導体ウエハの内側導通部分に届く、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
半導体ウエハの注入のために当該半導体ウエハに電気的に接触する方法であって、回路に通電して、前記半導体ウエハの絶縁表面層に隣接した一対の接点間で放電を発生させる段階を含み、前記放電が、前記絶縁表面層の静電破壊を引き起こして、前記接点の一方から前記絶縁表面層を介して前記半導体ウエハの内側導通部分へと、前記内側導通部分から前記絶縁表面層を介して前記接点の他方へとの導電経路を形成する、方法。
【請求項２９】
前記放電をパルス・プラズマ堆積注入処理の堆積パルスに対応させるため、前記放電をゲート制御する段階を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ゲート制御する段階が、前記放電を制御して、コロナ放電、グロー放電、アーク放電、及びスパーク放電を含むリストに含まれた少なくとも２つのタイプの放電間でゲート制御を提供する段階を含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本方法及びシステムは電気的接触に関し、より詳細には、電気的接触を行うための電気的励起の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久的に接合されていない表面同士に良好な電気的接触を確立するのは容易ではないことがある。例えば、半導体処理産業では、注入処理時にウエハを接地するため、注入時にビーム誘導電荷を除去するため、且つ／又は注入処理時にウエハの電位を制御するために、シリコン・ウエハに接点を設ける必要性が生じることがある。例えば、スイッチ、リレー、プラグ、及びソケットの設計などの他業界でも類似の状況が生じる場合がある。典型的な解決策には、良好な導体と導体との間の接合を実現するためにワイピング、穿孔、すりみがき、及び／又は研磨などの機械的変形を施すことが含まれうる。時として、液体、ゲル、及び／又はペーストを用いて接点のコンダクタンスを向上させることがある。一例としては、電極ゲルを用いてＥＥＧ（脳波記録器）及びＥＫＧ（心電計）電極との接触を向上させることもある。
【０００３】
半導体業界では、尖った接地ピンを使ってウエハと接点を取ることがある。これら尖った接点は表面仕上げの損傷を引き起こしたり、異物の導入によって裏面の汚染を引き起こしたりすることがある。更に、作製した接点のインピーダンスが、用途によっては望ましいレベルまで低くならないこともある。こうした用途には、大ビーム電流注入、パルス・プラズマ堆積処理（pulsed
plasma deposition process）、或いは大きく且つ／又は頻繁に変化する電流を伝送する必要がある場合でもウエハの電位を正確に制御することが極めて重要な他の処理などがある。材料に低インピーダンス接触を確立するこれら標準的アプローチは、接触を向上させるための大きな接触力、液体状、ペースト状、或いはゲル状の電子又は電解質電導材料の使用など、接点半導体処理には望ましくないか或いは不適格な方法を含むことがある。又、鋭く尖ったコンタクト・プローブを使用すると、接触点における少なくとも局部的な損傷を与えることがあり、更に、いわゆる「広がり抵抗」が、接点のコンダクタンスを制限することがある。
【０００４】
オーム電子伝導は極めて線形であるが、電気接点を取る場合はしばしば非常に非線形的な過程を伴うことが多い。その理由は、表面絶縁層及び半絶縁性層、並びに過渡的に互いに接触することがある２つの導体間での直接冶金接合の困難さである。リレーなどのデバイスに関しては、水銀接点が使用できない場合は、接点における「ワイピング」作用が有用なことがある。同様に、回路基板ソケットは、デバイス挿入時に取られる接点の性質によって、又、挿入時に十分な「ワイピング」作用が実行されるかによって区別できる。殆どの金属が幾らかの延性を備えるため、２つの金属間では「ワイピング」接点が有用であり、これらの表面絶縁層は典型的には、酸化物、水酸化物、硫化物などであり、通常は本質的に強度が低く容易に摂動を受ける。ただし、酸化アルミニウム層はよく知られた例外である。
【０００５】
半導体業界に関連した説明を続けると、注入方法はウエハへの適切な電気的又は接地接点を必要とする。例えば、パルス・プラズマ堆積法（Ｐ２ＬＡＤと呼ばれる）を使用する場合は、堆積を行うためウエハの電位をパルス化できるため、適切な電気接点が注入処理にとってより重要となることがある。Ｐ２ＬＡＤに付いては、電気的接触が改良されれば注入の線量測定を向上する助けとなりうる。注入及び電気的接触を適切にするには、接点コンダクタンスを向上させ（すなわちインピーダンスを低くし）、電気的接触手段によりもたらされるウエハ表面仕上げの損傷を低下又は防止し、接地手段が発生する裏面粒子を減少させることが好ましいかもしれない。
【０００６】
電気的接触又は接地接点の改善は、様々な制約及び問題の影響を受ける。典型的なシリコン・ウエハは自然酸化膜などの裏面酸化物層を備えることがあり、又、裏面層を意図的に成長させることもある。更に、シリコン・ウエハによっては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は外来性の付加物質層などの絶縁層をウエハ裏面に意図的に形成させたものもある。シリコン酸化膜及び裏面及び絶縁層の他の層は、多くの金属上の酸化被膜層とは対照的に、典型的には硬く、付着性で且つ絶縁性が高くなることがある。接地構造体は材料汚染源となりうるので、材料の適合性は注意すべき問題となることがある。Ｐ２ＬＡＤに関しては、単に抵抗が低いだけでなく、ウエハ電位を大きく変化させずにパルス堆積電流をシンク可能な低インピーダンス（すなわち、抵抗だけでなくインダクタンスも低い）接点を備えることが望ましいことがある。
発明の概要
【０００７】
本明細書に記載した方法及びシステムによれば、半導体ウエハの注入時にウエハに電気的に接触するためのシステムは、半導体ウエハに隣接した一対又は複数対の近接して離間した接点と、それぞれの接点対の１つの接点から半導体ウエハへ、半導体ウエハから他方の接点へ放電を行うために接点に接続した駆動回路とを含むことができる。これら接点は、鋭い或いは曲線的なポイントを備えていてもよく、又、同軸ケーブルの内部導体と外部導体としてもよい。これら接点は、接点間の最小離間距離より小さいギャップ距離で半導体ウエハから離間していてもよい。一実施形態では、接点の曲線的ポイントは、半導体ウエハ上の絶縁表面層に接触していてもよく、放電は、この絶縁層を通過して半導体ウエハの内側導通部分に届くことができる。
【０００８】
駆動回路は、平衡二次巻線を備えた変圧器を備えることができ、二次巻線の中央タップはターゲットに印加すべき選択電位に接続されている。接点はこの平衡二次巻線から駆動できる。駆動回路は、ケタリング点火回路、コンデンサ放電点火回路、テスラコイル回路、又はブロッキング発振器回路でよい。テスラコイル回路は、少なくとも一つの無線周波増幅器／発振器を備ることができ、一次巻線、二次巻線、又は両方の巻線が共振されていてもよい。駆動回路は、放電をパルス・プラズマ堆積注入処理の堆積パルスに対応するようにゲート制御して、堆積パルスの立ち上がり区間が放電の対応する立ち上がり区間の後を追うようにし、堆積パルスの立ち下がり区間が放電の立ち下がり区間と共通境界となるか、放電の立ち下がり区間を先導するようにすればよい。このゲート制御は、駆動回路を制御して２つのタイプの放電間、すなわちコロナ放電、グロー放電、アーク放電、及び／又はスパーク放電間をゲート制御できる。
【０００９】
半導体ウエハの注入のため半導体ウエハに電気的に接触又は接地する方法は、半導体ウエハの絶縁表面層に隣接した一対の接点間に放電を発生させるために回路に通電する段階を含むことができる。この放電は、絶縁表面層の静電破壊を引き起こし、一方の接点から絶縁表面層を介して半導体ウエハの内側導通部分へ、又、内側導通部分から絶縁表面層を介して他方の接点への導電経路を形成できる。又、この方法は放電をゲート制御して、放電をパルス・プラズマ堆積注入処理の堆積パルスに対応させることができ、更に、放電は、コロナ放電、グロー放電、アーク放電、及び／又はスパーク放電の間でゲート制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、回路１０の部分略図を示す。回路１０は、低インピーダンスの電気的接触を提供可能とする一方、この電気的接触手段が原因となる表面仕上げ損傷を防止又は低下させ、この電気的接触手段が発生する異物の導入を減少する。接地は電気的接触を行う一般的な目的の一つだが、本明細書に記載する装置及び方法は、様々な目的の様々な電気的接触に有用である。一般的に、電気的励起を利用すると、導体同士を必ずしも機械的或いは物理的に接触させたり、且つ／又は必ずしも永久的な損傷を与えたりすることなく、導体間を電気的にブリッジできる。
【００１１】
電気的励起又は放電は、アーク、スパーク、コロナ、又はグローとして分類できるが、これらの分類は互いに重なり合うこともある。これら分類間を区別する特徴は、放電の連続性又は断続性（例えば、アークに対するスパーク）、放電の空間的範囲（例えば、アークに対するコロナ）、或いはある意味での放電の程度（例えばアーク強度に対するグロー強度）などとすることができる。電気アークは、非常にインピーダンスが低い経路を提供する、持続時間が長く高出力の放電となることがある。スパークは持続時間が短く高出力の放電で、同様に非常にインピーダンスが低い経路を提供することがある。しかし、アークもスパークも電極物質の揮発を伴うことがある。グロー放電はインピーダンスが低い経路を提供でき、グロー発生時には通常は電極の揮発は起こらない。しかし、カソードの正イオン衝撃の結果としてカソードスパッタリングが発生することがある。ガス圧を高くすると、グローからアークへの移行が起こりやすくなる。コロナ放電の発生は、ポイント、角、又はワイヤなどに見られる小さな曲率半径による電界強度の増大が原因となることがある。コロナ放電は電極間のギャップをブリッジできない場合もあるので、それ自体では低インピーダンス接触を確立するには十分でないことがある。しかし、電界強度を増大させると、グロー又はアーク放電を引き起こすのに有用となりうる。更に、コロナはプラズマ源を提供でき、プラズマはＥＧＫ／ＥＥＧ用途の電極ゲルと機能が類似した電極「湿潤」剤として作用でき、コロナが存在しない場合の電気接点での接点インピーダンスに比べ、かなり低いインピーダンスを実現することがある。
【００１２】
高電圧で低電流の励起を用いることにより、過渡的な局部的絶縁破壊を誘導できる。平衡駆動（原語：drive）と共に使用する２つの接点で実現できるような高周波励起には幾つかの利点があるが、他の周波数及び直流も使用できる。しかし、高周波の場合は、駆動の平衡化が不完全だと、正味の電位のずれが誘起されることがある。又、半導体業界では、ウエハ内の高周波電流は、表面密集すなわち「表皮効果」を発生することがあり、更に、高周波電流は、ウエハの前面間を伝導することがある。こうした場合は、ウエハ上の部分的に完成したデバイスが破壊され、注入が不均一となることがある。
【００１３】
これらの影響を最小限とするため、図１の接点１２で示したように、極めて近接した対となる尖った接点を使用できる。変圧器１４を用いることで、それぞれ対となる接点１２を、その中央タップ１８を局部接地２０に直接接続した独立した平衡二次巻線１６から駆動できる。接点１２は非常に近接した対となっているので、誘導電流は、２，３の先端スペーシングより離れた半径の２Ｄダイポール構成に追従できるように思われる。接地した中央タップ１８を備えた変圧器の平衡二次巻線１６からそれぞれの対の接点１２を駆動することにより、不平衡駆動が起こる度合いを最小化できる。すなわち、ウエハが被る電位のずれの量を最小化できる。又、ウエハ２２から中央タップ１８の接地２０への低インピーダンス経路を形成できる。中央タップ１８及び後述する他の実施形態の中央タップは、ターゲットに印加することを選択した他の電位に接続してもよい。
【００１４】
図１の回路１０に関しては、ウエハ２２上の接点１２付近で二次プラズマ点火を起こすことができる。これは裏面損傷及び粒子の原因となることがある一方で、リレー接点の水銀湿潤又はＥＫＧ電極上の電極ゲル塗布のように作用することがある。この改良型接点は、接点１２がウエハ２２に機械的に接触する必要を無くし、結果として裏面損傷及び異物導入を低下させうる。接点１２の対は、ウエハ２２の近くで終端となっているが、実際にはウエハ２２には接触しておらず、又、実際の電気的接触は、接点１２間及び接点１２とウエハ２２との間の放電による。更に、絶縁破壊は必ずしも有害ではなく、ウエハ２２への永久的な機械的又は化学的変化を誘発するものでもない。
【００１５】
電極を駆動する標準的（すなわち電圧源）電源とは違って、電流及び電力を制限する助けとするためにより高いインピーダンスが望ましいこともある。これは、一見するとウエハ２２から接地２０へ低インピーダンス経路を提供するという目標とは対立しているかもしれない。大部分において、この問題は、放電が起こる周波数をウエハ２２に電気的に接触又は接地する上で対象となる周波数から分離することで解決できる。例えば、直流接地は、高周波の交流放電により実現でき、反対に無線周波数電流は、低周波又は直流励起放電（原語：D.C.-exchited
discharge）により接地できる。何れの場合も、回路への電気接点は低インピーダンスとなりうるが、回路内の経路は周波数によって異なることがある。放電を行うための周波数に関しては、駆動回路により提供される経路は高インピーダンス経路となりうるが、接地する周波数範囲に関しては、回路は低インピーダンス経路を提供する。当業者であれば、多くの回路内で、周波数により且つ／又は平衡及び不平衡モードによる電流或いはその他の電気信号のこうした分割を同様の理由で利用するのは理解できるはずである。
【００１６】
更に、変圧器に接続した駆動方式を利用する場合、電気的接触が二次巻線１６の中央タップ１８に接続されていれば、電流制限の多くは一次回路内で達成できる。接地又は他の接点関連電流が二次巻線１６の両半分を反対称に流れると、極小の電束が一次巻線２４に結合できる。言い換えれば、一次巻線２４のインピーダンスは高くなることがあるが、これは分割した二次巻線１６の差動モード内のみに反映可能で、二次巻線１６の同相モード内には反映されない。この駆動方式は、放電電流及び電力を制限することにより、放電がウエハ２２の裏面酸化物層に永久的な変化が起こるのを回避できる可能性が高いという利点がある。接地した中央タップ付きの平衡二次巻線を使うこのアプローチは、多くの標準的な回路の性能を向上させるための改良方式として使用できる。
【００１７】
図１の実施形態では、接点１２は非接触モードで動作できる。すなわち、接点１２とウエハ２２との間に小さなギャップ２６を維持できる。このモードでは、接点１２の先端１２ａは尖ったポイントを備えることができるため、先端１２ａにおける電界集中によって、これが無い場合で可能となるより低い駆動電圧におけるコロナの発生を補助できる。コロナからの電離は、とりわけ表面が電気的に「清潔」な導体への低インピーダンス経路を形成する助けとなるはずである。ウエハ２２の実例では、その絶縁酸化物層のため、コロナのみでは目標インピーダンスを達成するには不十分かもしれないので、局部的で過渡的なアーク又はグロー放電が必要となることがある。
【００１８】
上述した例示的なＰ２ＬＡＤ処理については、Ｐ２ＬＡＤ処理ガスにおけるコロナ誘導電離は、ウエハ２２の絶縁層における内部電離を自動的には誘導しないことがある。更にＰ２ＬＡＤ処理に関連して、例えば変圧器１４などの接点１２を駆動する励起源を、Ｐ２ＬＡＤ堆積パルスと同期でゲート制御して、裏面損傷を制限できる。Ｐ２ＬＡＤ処理のための好適な一実施形態では、Ｐ２ＬＡＤ堆積パルスの立ち上がり区間が、接点１２の励起の立ち上がり区間の後を追うようにし、又、Ｐ２ＬＡＤ堆積パルスの立ち下がり区間が、接点１２の励起の立ち下がり区間と共通境界となるか、接点１２の励起の立ち下がり区間を先導するようにすればよい。更に、ゲート制御は、例えば、グローとアーク、コロナ、又はスパーク放電との間、コロナとアーク又はスパーク放電との間、アークとスパーク放電との間など、１つの放電形態と別の放電形態との間で接点を駆動できる。
【００１９】
ウエハから接地へのインピーダンスを最小とするため、一対の接点１２の１つの接点先端１２ａからウエハ２２への放電と、ウエハ２２からこの接点１２対の他方の接点先端１２ａへの放電を実行できる。接点１２間での直接放電を防止するためには、一対の接点１２における接点１２間の最小離間距離を、ウエハ２２から接点１２までの離間距離より大きくすればよい。図１の接点先端１２ａとして示した鋭いポイント以外の接点先端の形状も使用できる。図２に示した一例では、ボタン接点を分割して、分割３０、３２を接点１２対に固定できる。別の例では、図３に断面図で示したように、一対の接点１２を同軸ケーブル４０の形式で構成できる。この構成では、中心導体４２を駆動し、外部導体４４を接地すればよい。アーク放電は電極から物質を揮発させる傾向があるので、接点は定期的に取り替える必要があるかもしれない。接点１２に耐火金属を使用するか、少なくとも接点先端１２ａに耐火金属を使用すると、取り替え頻度を減少できることがある。しかし、ポイント・コロナでも十分低いインピーダンスを提供できない場合も、グロー放電であればアークが無くても事足りるばあいがあることは注意すべきである。
【００２０】
図４に示した実施形態では、接点１２はウエハ２２に接触していてもよい。この実施形態では、アーク発生に関する問題（例えば、接点対の間隔及び揮発）はそれほど重要でなくなるが、それは、過渡的な電離が、ウエハ２２の絶縁層すなわち被覆２２ａに直接誘導されるからである。この実施形態では、絶縁層２２ａを貫通するのに通常用いる鋭く尖った接点は、図４に示し、図２に関連して上述したボタン電極分割５０、５２などの、より曲線的先端と取り替えてもよい。過渡的な電離に起因するウエハ２２の絶縁表面層２２ａの絶縁破壊は、絶縁体を貫通する機能性を提供できる。曲線的先端５０、５２はウエハと機械的に接触していてもよいが、介在する絶縁表面層２２ａによってウエハの導電性内部２２ｂとは電気的に接触してなくてもよい。こうした曲線的先端は、誘起される裏面損傷が減少することがあり、又、ウエハ２２に異物をあまり付着させないことがあるので有利となりうる。
【００２１】
従って、回路１０のような駆動回路を使用すると、１つの接点１２から半導体ウエハ２２へ、又、半導体ウエハ２２から別の接点１２へ放電させることができる。コロナ、グロー、アーク、又はスパーク放電は、絶縁層２２ａの絶縁破壊を引き起こすことができ、半導体ウエハ２２を通過する電気回路又は導電路が形成できる。この導電路が形成されることにより、半導体ウエハ注入時にウエハを接地する方法が提供される。
【００２２】
当業者であれば、図１の回路１０は、必要とされる放電を発生させうる多数の回路の単なる一例にすぎないことは容易に理解できるはずである。例えば、図５ａに示したようなケタリング点火回路１００では、大電流であれば、一次及び二次コイル１０２、１０４が共有する共通磁気回路内に束を発生させることができる。すると、この電流は、ポイント１０６を開くことなどにより遮断され、二次巻線に大きな電圧スパイクを誘導でき、これが接点先端１０８間のギャップに誘電破壊を誘導できる。回路１００には、構成の単純さに加え、内部に磁気を蓄積することによりエネルギーを制限でき、更に二次巻線の絶縁が容易にできる場合があるという利点がある。欠点としては、ポイントにおける大電流切換の必要性、繰り返し率を高くすることが困難なこと、高い繰り返し率におけるパルス毎のエネルギーの減少、及び放電の非連続性に起因するトリガリングの困難さなどが含まれうる。図５ａの標準的なケタリング回路１００は、一方側が接地に繋がった不平衡出力駆動機構（原語：drive）を提供するが、図５ｂの回路１００’に示したように、平衡二次巻線１０４’を提供することでこの回路を修正可能である。この場合、図１の回路１０に類似の様態で、平衡二次巻線１０４’の中央点１１０は接地接続されており、接点１０８は、平衡二次巻線１０４’から駆動される。中央点すなわち中央タップ１１０は接地１１２に直接接続してもよいし、破線１１４で示したようにポイント１０６を介して接続してもよい。
【００２３】
別の例として、図６に示したようなコンデンサ放電点火（ＣＤＩ）回路２００は、高速で再充電可能な一次側コンデンサ２０２にエネルギーを蓄積できる。従って、パルス毎のエネルギーは、パルス繰り返し率を増加させてもケタリング点火回路１００ほどは低下しない。ＣＤＩ式回路２００は、高速且つ／又は繰り返しオン・オフ切り換えできる能動接地システムに関連して本明細書で記載した他の回路に比べると有利となりうる。機械的スイッチング素子（すなわちポイント１０６）を電子スイッチング素子２０４（例えば、シリコン制御整流器、バイポーラ、又はＦＥＴ素子）と取り替えたことにより、より高速の繰り返し率と一層容易なトリガリングとの実現に貢献できる。
【００２４】
ケタリング点火回路１００と同様に、ＣＤＩ回路２００は、その特性が極めて重要となることがある点火コイル式インダクタ２０６を用いて動作できる。素子２０４は、コンデンサ２０２に蓄積されたエネルギーを点火コイル２０６の一次巻線２０６ａに移すことができ、それにより接点の先端２０８間のギャップで放電を発生させる。ＣＤＩ回路２００は、ケタリング点火回路１００よりも多少複雑かもしれないが、変圧器の二次巻線２０６ｂを通常は容易に絶縁できる。図６に示したように、標準的なＣＤＩ回路２００は、一方側を接地した状態で不平衡出力駆動機構を提供できる。しかし、回路２００を修正して、図６において破線で示したように中央点２１０を接地２１２に接続できる平衡二次巻線２０６ｂとすることも可能である。
【００２５】
図７ａは、放電を発生させるための更に別の代表的な回路を示す。テスラコイル回路３００は、繰り返しパルス変調又は連続的な無線周波高電圧を提供できる。テスラコイル回路３００では、オプションの線条変圧器３０２は線間電圧をより高圧に変圧できる。典型的には、スパークギャップ３０４をコイル変圧器３０６の変圧器一次巻線３０６ａに設けることができ、これが、印加した交流線間電圧の作用で絶縁破壊を起こし、豊かな高調波源を提供できる。二次側と一次側の大きな比率の増大に加え、コイル変圧器３０６は典型的には共振させることもできる。一般的に、図７ａに示したように、共振コンデンサ３０８を一次回路に使用できる。随意選択だが、二次巻線は、一次巻線の代わりに或いはそれに加えて共振させることができる（図示しない）。
【００２６】
コンデンサ３０８が十分高い値まで荷電すると、スパークギャップ３０４は放電し、コンデンサ３０８を一次コイル３０６ａに効果的に接続する。すると、コンデンサ３０８／一次コイル３０６ａ回路は、コンデンサ３０８に蓄積されたエネルギーが損失により散逸するまで（印加した交流周波数より遙かに高い周波数で）発振できる。コンデンサ３０８／一次コイル３０６ａ回路の発振は、二次巻線３０６ｂを共振させることができ、結果として接点の先端３１０において放電を引き起こす。殆どのテスラコイル回路は高電圧／高出力デバイスであるが、テスラコイル回路３００は、半導体ウエハ２２を接地する用途においては低出力回路として設計できる。上述した回路と同様に、コイル変圧器３０６は優れた絶縁性を実現できる。更に、出力は連続的とすることができ、従ってトリガリング及び繰り返し率の問題を回避できる。しかし、テスラコイル回路３００は、ケタリング点火回路１００又はＣＤＩ回路２００よりも多少複雑となることもあり、又、高電圧ＲＦ出力からの電磁干渉が起こる可能性も存在する。ケタリング回路１００’及びＣＤＩ回路２００に関して述べたように、テスラコイル回路３００を修正して、図７ａにおいて破線で示したように、中央点３１２を接地３１４に接続できる平衡二次巻線３０６ｂを提供できる。回路３００などのテスラコイル回路で一般的な構成は、典型的には二次巻線３０６ｂの側を接地するが、図示し且つ説明したように、テスラコイル式回路には、一般的に中心を接地させた平衡出力修正を施すことができる。
【００２７】
図７ｂは、図７ａに示したテスラコイル３００のスパークギャップ３０４の代わりに、無線周波増幅器／発振器駆動機構３１６を備えた代替的なテスラコイル回路３００’を示す。無線周波増幅器／発振器駆動機構３１６を使用することで電磁干渉をかなり減少できる。こうした駆動機構３１６は、テスラコイル式の共振逓昇変圧器を使用する高圧無線周波発生器に使用できる。無線周波発生器は、より厳密な周波数制御を実現でき、更に、帯域を超えるエネルギーの「スパッタリング」を防止できる。しかし、回路がより複雑となり、無線周波電力増幅回路が必要となるのでコスト高となることがある。放電がオン・オフ切り換えすると高調波が発生されることがあるので、電磁障害の強度又は電磁障害の欠如はシステムの動作に依存することがあることも分かる。切り換え又はパルス動作は、連続動作に比べて特に利点を提供することなく周波数外の（原語：off-frequency）発電量を増加させる。
【００２８】
テスラコイル回路３００の共振コンデンサ３０８もテスラ式の無線周波発生器も極めて重要な構成要素となる場合がある。こうしたコンデンサは、低損失、高圧能力を備えることが必要となる場合があり、かなり過酷に使用されることもある。別法として、標準的な無線周波電力増幅器を用いて非共振逓昇変圧器を駆動することもでき、これには無線周波増幅器／発振器駆動機構３１２と類似の利点及び欠点があるが、共振コンデンサは必要としない。しかし、無線周波電力増幅器を用いても、出力変圧器を共振させるのは希なことではない。
【００２９】
図８ａは、低出力で高電圧のパルスを発生するように容易に適合できるブロッキング発振器回路４００の形式とした代表的な回路を示す。回路４００にＶで電力を印加すると、抵抗４０２は順方向バイアスを提供し、トランジスタ４０４は導通可能となる。トランジスタ４０４と変圧器４０６の一次巻線４０６ａを通る電流は、二次巻線４０６ｂに電圧を誘導できる。変圧器４０６は、一次巻線４０６ａと二次巻線４０６ｂとの間に１８０度の移相をもたらすように巻くことができる。従って、二次巻線４０６ｂの底部側が正となる時に、一次巻線４０６ａの底部側が負となることができる。二次巻線４０６ｂの正電圧は、コンデンサ４０８を介してトランジスタ４０４のベース４０４ａに接続でき、トランジスタ４０４はより多くの電気を導通できる。この構成は、正のフィードバックによって、より大きなコレクタ電流と一次巻線４０６ａを通るより大きな電流とを提供できる。
【００３０】
トランジスタ４０４のベース４０４ａを飽和できる電圧を非常に高速に印加できるので、接点の先端４１０における出力パルスに極めて急勾配の立上り区間を形成する。一次巻線４０６ａが飽和するまで、電圧は一定を維持し、コンデンサ４０８は充電できる。すると、コンデンサ４０８は抵抗４０２を介して放電し、トランジスタ４０４を遮断でき、パルスを終了させる。コンデンサ４０８を放電すると、トランジスタ４０４のベース４０４ａの電圧が順方向バイアス状態まで徐々に復帰し、次のパルスを開始する。
【００３１】
図８ｂは、代替的なブロッキング発振器回路５００を示す。接点５０２は変圧器５０４の平衡二次巻線５０４ａに接続でき、その中央点５０４ｂは接地５０６に接続できる。負荷５０８は出力から入力へフィードバックを提供でき、従って、フィードバック及びトランジスタ５１０のゲインの大きさによっては回路５００内で負性抵抗を与え、発振がもたらされる。コンデンサ５１２はフィードバックを増加できる。
【００３２】
従って、ブロッキング発振器回路４００及び５００は、比較的単純な回路及び出力側の比較的容易な絶縁により必要な放電を提供できる。しかし、このパルス出力は用途によっては不利となる場合がある。Ｐ２ＬＡＤなどのようにパルス出力が使用される場合は、ゲート制御手段などによる、堆積パルスに一致するパルスのトリガリングが、ある種の変形回路で利用できることがある。具体的には上述したように、ＣＤＩ回路２００、２００’のスイッチング素子２０４は変圧器２０６のゲート制御を実現して、出力パルス又は放電を堆積パルスに対応させられるので、ＣＤＩ回路２００、２００’は、トリガ使用には特に適することがある。
【００３３】
上述の代表的な回路から、トリガ（パルス）放電方式と連続放電方式との一方を選択できることが分かるはずである。出力レベルを低く維持できれば、トリガリング及び繰り返し率の問題によって、連続放電方式が有利と判断することもできる。連続方式では、目標とする周波数を、指定された「工業、科学、医療（ＩＳＭ）」周波数の何れかに一致するように選択して、無線干渉／電磁干渉の適合性問題を最小化できる。Ｐ２ＬＡＤ動作には堆積を制御するためウエハ電位のパルス化が伴うことがあるので、選択した回路及び能動的接続を確立する励振のタイミングには、これらタイミングが互いにどのように関連するかを十分に考慮する必要があろう。当業者であれば、これら２つの周波数又は時定数間に大きな相違が存在する場合は、相対的なタイミング又は相対的な周波数の問題は些細な問題となりうることは理解するはずである。この原則に基づけば、能動的接地回路の動作の時定数は、Ｐ２ＬＡＤ処理の２０マイクロ秒乃至２００マイクロ秒パルスに比べかなり短く又は長く設定できる。選択した回路の動作を長くすることも短くすることも理論的には可能だが、発生器を出力の印加点に極めて近接させられない場合は、非常に短い時間尺度は問題をはらむ可能性が高い。
【００３４】
更に、選択した回路は、二次巻線を浮動状態としつつ一次巻線を接地させたり、回路全体を浮動状態としたりしてもよい。一次側を接地レベルに維持しつつ出力側すなわち二次側を浮動状態にすると、回路の電力供給及び制御が単純となり、従って回路を浮動状態とするより好ましいかもしれない。この場合、変圧器は、一次側と二次側との間に適切な高電圧絶縁と直流絶縁が必要となることがある。更に、高電圧絶縁変圧器で通常必要となるものに比べ、変圧器は、パルス動作には広い帯域幅を、連続無線周波動作には高周波能力を必要とするかもしれない。点火システム用に設計された変圧器は広い帯域幅を提供できる一方、スイッチモード電力供給用の変圧器は、低い無線周波範囲（数１０乃至数１００キロヘルツ）における広い帯域幅と高周波能力とを提供できる。
【００３５】
本発明のシステム及び方法を、図示し且つ詳細に説明した好適な実施形態に関連して記載してきたが、通常の技能を備えた当業者には、様々な修正及び改良が可能なことは明らかとなるかもしれない。例えば、図示した構成要素の構成は例示目的のみであり、実際の用途に合わせて適宜変更できる。更に、他の構成要素を使用することもできる。例えば、望ましくない電圧スパイクを最小とするため、安全チョーク、コンデンサ及び／又はスパークギャップを設けてもよい。別の例として、ダイオード、抵抗、コンデンサ、及び本発明の分野で公知の他の構成要素を、スイッチング、信号処理、タイミングなどの目的で設けてもよい。従って、開示した実施形態の範囲から逸脱することなく、部材の組合せ、拡張、或いはその他の再構成が可能である。
【００３６】
上述の実施形態、修正、及び変更も単に例示目的であって網羅的ではない。従って、他の修正及び／又は変更を行うことができる。従って、当業者であれば、本明細書で説明し図示した部材の詳細及び配列に多くの付加的変更を行うことができる。よって、次の特許請求の範囲は、本明細書で開示した実施形態には限定されないことは理解できるはずである。これら特許請求の範囲は、具体的に記載されたものとは異なる様態で実行可能であって、法律によって許された最大の範囲で解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
次の図は、本システム及び方法の幾つかの例示的な実施形態を示すものであり、類似の参照番号は類似の要素を示す。上述の実施形態は例示的なものと理解すべきであり、いかなる意味でも限定的に解釈されるべきではない。
【図１】電気的接触を提供するための回路の略図を示す。
【図２】ボタン電極の電気接点を示す。
【図３】同軸ケーブルの電気接点を示す。
【図４】半導体ウエハに接触したボタン電極の電気接点を示す。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）電気的接触を提供するためのケタリング点火回路の略図を示す。
【図６】電気的接触を提供するためのコンデンサ放電点火回路の略図を示す。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）電気的接触を提供するためのテスラコイル回路の略図を示す。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）電気的接触を提供するためのブロッキング発振器回路の略図を示す。
【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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【図７】
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【図８】
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