(57)【要約】  イオン均一性監視デバイスが、プラズマ処理チャンバ内に配置され、チャンバ内に配置される処理対象物から離間して上方に位置する複数のセンサを含む。前記センサは、プラズマ処理に晒された処理対象物の表面から放出される二次電子の数を検出する。各センサは、検出された二次電子に比例する電流信号を出力する。電流比較回路は、複数の電流信号のそれぞれから生成される処理された信号を出力する。プラズマ処理の間に、処理対象物から放出される二次電子の検出は、処理対象物の表面にわたる均一特性を示し、検出は、プラズマ処理の間にその場でオンラインで実行されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバ内の処理均一性監視デバイスであって、前記処理均一性監視デバイスは、
前記チャンバ内の処理対象物に対して垂直に配置され、プラズマ処理に晒される前記処理対象物の表面から放出される電子の数を検出し、検出された前記電子の数に比例する電流信号をそれぞれ出力する複数のセンサと、
前記複数のセンサのそれぞれと接続され、前記複数のセンサのそれぞれから前記電流信号を受信し、複数の前記電流信号のそれぞれから信号を出力する電流信号処理回路と
を備え、
複数の前記電流信号は、前記プラズマ処理の均一性を表している処理均一性監視デバイス。
【請求項２】
前記複数のセンサに対応する複数のキャビティを有する監視デバイスハウジングを更に備え、
前記複数のキャビティそれぞれは、前記電子が通過する開口部を規定し、内部にそれぞれ対応する前記センサが備え付けられている請求項１に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項３】
前記デバイスハウジングは、前記処理チャンバ内のガスバッフルに備え付けられている請求項２に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項４】
前記複数のセンサは、前記処理チャンバ内のガスバッフルに一体的に形成されている請求項１に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項５】
前記複数のセンサと前記処理対象物との間に配置されるグリッドを更に備え、
前記グリッドは、正のＤＣ電圧でバイアスされて、前記プラズマからの低エネルギーイオンが前記複数のセンサのいずれか１つに漏れ出すのを防いでいる請求項１に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項６】
前記グリッドは、第１グリッドであり、
前記監視デバイスは、前記第１グリッドと前記複数のセンサとの間に配置される第２グリッドを更に備え、
前記第２グリッドは、負のＤＣ電圧でバイアスされて、低エネルギープラズマ電子及び負のイオンが前記複数のセンサのいずれか１つに入るのを防ぎ、前記複数のセンサのうちの対応するセンサ内で生成された二次電子を捕捉する請求項５に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項７】
前記複数の電流信号は、実行された前記処理のプロファイルを示す請求項１に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項８】
前記複数のセンサは、前記処理対象物における中心軸から放射状に配置されている請求項１に記載の処理均一性監視デバイス。
【請求項９】
イオン化ガスを受容するプラズマ処理チャンバと、
処理対象物を支持するべく、前記プラズマ処理チャンバ内に備え付けられるプラテンと、
前記チャンバに接続され、前記処理対象物を処理するための所望のドーパント又は化学物質を含むイオン化ガスのソースと、
前記イオン化ガスの正イオン又は負イオンを含むプラズマを生成し、前記処理対象物を処理するべく前記イオンを前記プラテンに向かって加速させるプラズマソースと、
前記プラズマ処理チャンバ内の前記処理対象物の上方に配置される複数のセンサと
を備え、
前記複数のセンサのそれぞれは、前記プラズマによって前記処理対象物の表面に処理が行われている間に、前記処理対象物から放出される二次電子の数を検出し、検出された前記二次電子の数に比例した電流信号を出力するプラズマ処理システム。
【請求項１０】
前記複数のセンサのそれぞれと接続され、前記複数のセンサのそれぞれから前記電流信号を受信し、処理を行った前記電流信号それぞれから差分信号を出力する電流信号処理回路を更に備える請求項９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１１】
前記複数のセンサに対応している複数のキャビティを有する監視デバイスハウジングを更に備え、
前記複数のキャビティそれぞれは、前記二次電子が通過する開口部を規定し、内部にそれぞれ対応する前記センサが備え付けられている請求項９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１２】
前記デバイスハウジングは、前記プラズマ処理チャンバ内のガスバッフルに備え付けられている請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１３】
前記複数のセンサは、前記プラズマ処理チャンバ内のガスバッフルに一体的に形成されている請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１４】
前記複数のセンサと前記処理対象物との間に配置されるグリッドを更に備え、
前記グリッドは、正のＤＣ電圧でバイアスされて、低エネルギーイオンが前記複数のセンサのいずれか１つに向かって、対応する前記開口部を通過するのを防いでいる請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１５】
前記グリッドは、第１グリッドであり、
前記監視デバイスは、前記第１グリッドと前記複数のセンサとの間に配置される第２グリッドを更に備え、
前記第２グリッドは、負のＤＣ電圧でバイアスされて、低エネルギープラズマ電子が前記複数のキャビティに入るのを防ぎ、前記対応するキャビティ内で前記処理により生成された二次電子を捕捉する請求項１４に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１６】
前記処理された電流信号は、前記複数のセンサそれぞれにおける二次電子の相対数のプロファイルを示す請求項１０に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１７】
前記複数のセンサは、前記処理対象物における中心軸から放射状に配置されている請求項９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１８】
プラズマチャンバ内のプラテンに処理対象物を載置する段階と、
前記プラズマチャンバ内にイオン化ガスを導入する段階と、
前記イオン化ガスの正イオンを含むプラズマに、前記処理対象物を晒す段階と、
前記処理対象物をバイアスすることによって、前記正イオンを注入エネルギーに加速させる段階と、
前記処理対象物を処理するべく、加速された前記イオンを前記プラテンに向かわせる段階と、
プラズマイオンによって前記処理対象物が処理される時に、前記処理対象物の表面の複数の位置から放出される二次電子を検出する段階と
を備えるプラズマ処理の均一性を監視する方法。
【請求項１９】
前記複数の位置のそれぞれからの前記二次電子を検出することにより生成された電流信号を測定する段階を更に備える請求項１８に記載のプラズマ処理の均一性を監視する方法。
【請求項２０】
複数の前記電流信号のそれぞれを比較する段階と、
複数の前記電流信号のそれぞれを比較することによって生成され処理された信号を出力する段階とを更に備え、
前記処理された信号は、前記処理対象物の前記プラズマ処理の均一性を示している請求項１９に記載のプラズマ処理の均一性を監視する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ処理システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、処理対象物又はウェハに適用されるプラズマ処理の均一性を測定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、イオンを処理対象物に注入するのに使用されるプロセスである。イオン注入の１つは、所望の電子デバイス特性を得るべく半導体基板の製造の間に、不純物イオンを注入するのに使用される。イオン注入機は、一般的に、イオンビームを制御するための一連のビームライン構成要素、及びイオンビームを受けるウェハを載置するための取り付け板（プラテン）を使用して、特定の種のイオンを生成するイオンソースチャンバを含む。これらの構成要素は、真空環境下に収容されて、イオンビームの飛散及び汚染を防いでいる。ビームライン構成要素は、ソースチャンバからイオンを抽出する一連の電極、所望の質量対電荷比を有するイオンのみが分析器を通過するような特定の磁場を備える質量分析器、及び、イオンをウェハ基板に注入するイオンビームに対して直交するウェハに向けられるリボンビームを提供する補正マグネットを含んでもよい。イオンは、基板において電子及び核と衝突するとエネルギーを失い、加速エネルギーに応じた基板内の所望の深さで停止する。基板への注入深さは、イオン注入エネルギー及びソースチャンバで生成されるイオンの質量に依存する。一般的に、基板にｎ型領域を形成するにはヒ素又はリンをドープすることができ、基板にｐ型領域を形成するにはボロン、ガリウム又はインジウムをドープすることができる。
【０００３】
上述のイオン注入機は、多くの場合、相対的に高い注入エネルギーと関係する。半導体デバイスの製造において、浅い接合が要求される場合には、ドーパント材料をウェハの表面付近に閉じ込めるのに、低い注入エネルギーが必要となる。このような背景から、プラズマ蒸着（ＰＬＡＤ）システムが使用され、このシステムでは、注入の深さは、ウェハとプラズマ処理チャンバ内の陽極との間に印加される電圧と関係している。具体的には、ウェハは、チャンバ内で陰極として機能するプラテン上に配置される。所望のドーパント材料を含むイオン化ガスが、プラズマチャンバ内に導入される。ガスは、プラズマを生成する幾つかの方法のいずれかによってイオン化され、これに限定されないが、ＤＣグロー放電、容量結合ＲＦ、誘導結合ＲＦ等が含まれる。プラズマが確立されると、プラズマと、被処理物を含む全ての周囲面との間にプラズマシースが発生する。そして、プラテンと被処理物との間が、負の電圧でバイアスされ、プラズマからのイオンが、プラズマシースを横切って、印加されたバイアス電圧に比例した深さでウェハに注入される。ウェハに注入されたドーズ量（線量）を計測するのに、現在は、ファラデーカップが使用されている。しかしながら、ファラデーカップは、イオン電荷総数に関連した情報を提供するのみであり、均一性についての洞察は提供しない。プラズマの均一性の測定は、現在は、ラングミュア単針を使用して推定することにより行われている。注入プロセスを開始する前又はプロセスの終了後に、この単針をプラズマチャンバ内に配置する。プローブはバイアスされ、プラズマイオン及び電子からプローブへ流れる電流を表す電流／電圧特性を、プローブのバイアス及び位置の関数として提供する。この測定技術は現場で実行可能ではあるが、注入の最中は実行することができないため、注入プロセスの間、オンラインで測定情報が提供されることはない。プラズマ及びプロセスの状態は、ウェハ表面の状態、プラズマイオン化等を含む様々な要因によって、注入前の測定と実際の注入との間で変化する場合がある。したがって、プラズマチャンバ内のその場所で、注入プロセスの最中に使用される均一性監視デバイスを提供する必要があり、それにより、目的のウェハ又は処理対象物の表面における二次元の、正確なプラズマ注入均一性情報を提供する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明を例示する実施形態は、プラズマ処理の均一性監視デバイスを対象としている。ある例示的実施形態においては、プラズマ処理の均一性監視デバイスは、プラズマ処理チャンバ内に配置され、チャンバ内の処理対象物上方に位置する複数のセンサを備える。センサのそれぞれは、プラズマ処理に晒される処理対象物の表面から放出される二次電子を検出する。センサはそれぞれ、検出された二次電子の数に比例する電流信号を出力する。電流比較回路が、複数のセンサのそれぞれに接続されており、センサから電流信号をそれぞれ受信する。電流比較回路は、複数の電流信号それぞれから生成される差分電流信号を出力する。プラズマ処理が、処理対象物の表面にわたって均一である場合、複数のセンサからの電流信号は等しくなり、電流比較回路からの差分電流信号は、ほぼゼロになる。差分電流信号がゼロでない場合、又はほぼゼロでない場合、センサに関連付けられた電流信号は等しくなくなり、複数のセンサのうちの１つ又は複数が、対象物の対応する表面からより多くの又は少ない数の二次電子を受け取っていることを示している。差分電流信号の存在は、処理対象物のプラズマ処理が不均一であることを示唆している。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマチャンバ内の監視デバイスを概略的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る例示的プラズマ注入オペレーションの間の、プラズマチャンバ内の監視デバイスを概略的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る複数のセンサを組み込んだガスバッフルの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る均一性監視の段階を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態が描かれた添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。本発明は、しかしながら、数多くの異なる形態で実現されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。本明細書に記載される実施形態は、本開示によって当業者に本発明の範囲が完全に理解されることを目的として提供されるものである。図面において、同様な参照番号は、同様な要素であることを示している。
【０００７】
図１には、プラズマ堆積（ＰＬＡＤ）システムにおいて使用される監視デバイスが概略的に示されている。ＰＬＡＤシステムは、例えば、プラズマエッチングツール、プラズマ堆積ツール又はプラズマドーピングツールである。ＰＬＡＤシステムにおける監視デバイスは、プラズマチャンバ１０内のバッフル１５内に搭載されている複数のセンサ２０Ａ、２０Ｂを含む。バッフル１５は、例えば、プラズマチャンバの一端に配置される処理対象物５の上方に離間して配置されるガスバッフルであってもよく、処理対象物５に注入を行うためのプラズマ処理が行われる。処理対象物は、例えば、処理対象物を支持し、電気的な接続を適用するプラテン６に載置されていてもよい。ガスソース（図示せず）は、チャンバ１０内のバッフル１５上方、Ｙ方向に、所望の圧力及び流量でイオン化ガスを導入する。バッフル１５は、チャンバ内のガスを拡散させる。ここでは、ガスバッフル１５が開示されたが、ガスをチャンバ内に導入するように構成され、処理対象物５の上方に配置されたあらゆるデバイスを採用してもよい。ガスは、周知の技術のいずれかによってイオン化される。バイアス電源８は、プラテン６、処理対象物５、及びファラデーカップ７Ａ、７Ｂに電圧パルスを供給し、これらは、壁１０Ａ及び１０Ｂ並びにチャンバ１０のガスバッフル１５によって形成される陽極に対して、負の極性を有する。電圧パルスによって、プラズマ内のイオンが加速され、イオンドーズとして処理対象物５に注入されて、処理対象物内に不純物ドーパント領域が形成される。プラテン６に印加された電圧は、処理対象物５にも印加され、プラズマシースに分布するイオンを、イオン注入のために引き付ける。電圧パルスの振幅は、処理対象物へのイオン注入深さに対応している。線量及び注入の均一性は、ガス圧、ガス流量、ガス分布、陽極の位置、パルスの長さ等から影響を受ける。イオンドーズ量は、処理対象物５に注入されたイオンの数であり、イオン電流の時間積分値に等しい。処理対象物５に接触するように配置され、処理対象物５から同時にパルスを受け取る１組のファラデーカップ７Ａ及び７Ｂにより、イオンドーズ量を測定してもよい。
【０００８】
バッフル１５は、バッフルの表面に沿って放射状に配置される複数の開口部２５Ａ、２５Ｂを含む。カップ３０Ａ及び３０Ｂは、センサ２０Ａ及び２０Ｂがそれぞれ内部に収容されている開口部２５Ａ及び２５Ｂとそれぞれ一列になるように配置されている。図１に示されているカップは、説明を容易にするために拡大して示されており、通常は、バッフル１５の断面の厚みに対応する大きさである。本明細書に記載されているセンサは、バッフル１５と一体的に形成されているものとして描かれているが、センサは、別々に収容されて、バッフル１５に搭載されてもよいし、バッフル１５から離間して処理対象物５の上方に位置していていてもよい。検出器２０Ａ及び２０Ｂの正面に配置される低電圧静電グリッド５０及び５５は、相対的に高エネルギーの注入によって生成された二次電子と、低エネルギーのプラズマイオン及び電子とを区別するのに使用される。具体的には、第１グリッド５０が、センサ２０Ａ、２０Ｂと、処理対象物５との間に配置されて、開口部２５Ａ及び２５Ｂにわたって延在する。グリッド５０は、開口部２５Ａ及び２５Ｂにそれぞれ並列に設けられた複数のスクリーン部５０Ａ及び５０Ｂを含み、二次電子が、開口部を通過してセンサ２０Ａ及び２０Ｂへと移動可能となるように構成されている。開口部２５Ａ及び２５Ｂはバイアスされていないことから、開口部を通過する二次電子又は低エネルギープラズマイオン及び電子による望ましくない堆積又は浸食を受けることがない。グリッド５０は、正のＤＣ電圧（＋ＶＤＣ）によってバイアスされ、チャンバ１０内のプラズマからの低エネルギーイオンが、注入の間に、センサ２０Ａ及び／又はセンサ２０Ｂへと漏れ出すのを防いでいる。第２グリッド５５は、センサ２０Ａ、２０Ｂと第１グリッド５０の間に設けられ、開口部２５Ａ及び２５Ｂにわたって延在している。グリッド５５は、開口部２５Ａ及び２５Ｂにそれぞれ並列に設けられた複数のスクリーン部５５Ａ及び５５Ｂを含み、注入によって生成された二次電子が、開口部を通過してセンサ２０Ａ及び２０Ｂへと移動可能となるようになっている。グリッド５５は、負のＤＣ電圧（−ＶＤＣ）でバイアスされている。この負の電圧は、実質的に、注入により生成される二次電子のエネルギーよりも低い。したがって、それぞれカップ３０Ａ及び／又は３０Ｂ内の開口部２５Ａ及び２５Ｂを、二次電子が通過すると、センサ２０Ａ又は２０Ｂのうちの対応する一方によってカウントされる。注入によって生成された二次電子がセンサ２０Ａ又は２０Ｂに衝突することにより、相対的に低いエネルギーの二次電子が、センサ２０Ａ又は２０Ｂの表面で生成されるが、これらの粒子をセンサに向かってはじき返してセンサによって収集されてカウントされるように、十分に大きい負の電圧がインナーグリッド５５には設定されるので、測定をより正確に行うことができる。また、グリッド５５は、相対的に低いエネルギーのプラズマ電子をプラズマ１２の方向にはじき返して、カップ３０Ａ又は３０Ｂに入るのを防いでいる。
【０００９】
以下に詳細に説明するように、センサ２０Ａは、開口部２５Ａを通過する、注入によって生成された相対的にエネルギーの高い二次電子の数を検出し、検出された二次電子の数に比例する電流信号３６を生成する。これらの二次電子は、開口部２５Ａと一列に並ぶ処理対処物５の領域の上方で生成される。電流信号３６は、接続３５Ａを介して、電流比較回路４０に供給される。同様に、センサ２０Ｂは、開口部２５Ｂを通過する二次電子の数を検出し、検出された二次電子の数に比例する電流信号３８を生成する。これらの二次電子は、開口部２５Ｂと一列に並ぶ処理対処物５の領域の上方で生成される。電流信号３８は、接続３５Ｂを介して、電流比較回路４０に供給される。電流比較回路４０は、電流信号３６と電流信号３８とを比較して、差分電流信号４１を出力する。電流信号３５Ａと３５Ｂとが等しい場合には、差分電流信号４１はゼロとなり、処理対象物における、開口部２５Ａ及び２５Ｂと並ぶ２つの領域におけるプラズマ処理が等しいことを意味する。電流信号３５Ａと３５Ｂとが異なる場合には、差分電流信号４１はゼロとならず、処理対象物５の２つの領域におけるプラズマ処理が等しくないことを意味する。上記の説明から推測できるように、処理対象物５の表面から放出される二次電子を検出するのに、多くのセンサを使用すればするほど、処理対象物全体にわたる処理均一性に関する情報をより多く取得することができる。加えて、特定のプラズマレシピにおいて、処理対象物５全体にわたる所望の不均一な特性又は繰り返し発生する不均一特性が要求される場合には、電流比較回路は、センサ２０Ａ、２０Ｂのそれぞれと関連付けられた比較電流計算を提供する。
【００１０】
図２には、プラズマ注入オペレーションの間の、複数のセンサ２０Ａ、２０Ｂを有する監視デバイスが概略的に示されている。特に、イオン化ガスが、チャンバ１０内でＹ方向にバッフル１５上方に、所望の圧力及び流量で導入される。そして、周知の方法でエネルギーが付加されて、プラズマチャンバ１０内にプラズマ１２が生成される。バイアス電源８は、チャンバ１０の壁及びガスバッフル１５によって形成される陽極に対して負である電圧バイアスを、処理対象物５に提供する。これにより、正のイオン（図２では"＋"で表されている）が、プラズマシース１２を通じて加速されて、処理対象物５に注入され、処理対象物５内に不純物ドーパントの均一な分布を形成する。イオンが処理対象物５に注入されると、二次電子（図２では"−"で表されている）が処理対象物５の表面から放出されて、バッフル１５に向かって垂直方向に加速される。電子が、処理対象物５上方のプラズマシース１２を通じて加速されることから、二次電子のエネルギーは、注入バイアス電圧によって決定される。このエネルギーは、実質的に、注入されたイオンのエネルギーと等しい。これらの二次電子はセンサによって検出され、それに比例した電流信号が生成されて、処理対象物の表面上方に配置された別のセンサによって生成された電流と比較される。例えば、開口部２５Ａ及び２５Ｂを介してキャビティ３０Ａ及び３０Ｂと垂直方向に並べられた処理対象物５の表面から、二次電子６０Ａ及び６０Ｂが放出される。二次電子６０Ａ及び６０Ｂは、第１グリッド５０のスクリーン部分５０Ａ及び５０Ｂ、並びに第２グリッド５５のスクリーン部分５５Ａ及び５５Ｂを通過して、センサ２０Ａ及び２０Ｂによって検出される。二次電子６０Ａが検出されると、センサ２０Ａは、電流３６を生成して、線３６を介して比較回路４０に供給する。同様に、二次電子６０Ｂが検出されると、センサ２０Ｂは、電流３８を生成して、線３５Ｂを介して比較回路４０に供給する。電流比較回路４０は、電流信号３６と電流信号３８とを比較して、差分電流信号４１を出力する。差分電流信号は、検出された二次電子に基づいて評価されることから、処理対象物の表面に衝突するイオンによって生成された二次電子の絶対数を測定することは重要ではない。差分電流信号は、センサ２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの場所で検出された電子の数が同等であるか否かを表す。上記で簡単に説明したように、特定のレシピでは、ウェハ上の特定の位置と関連付けられた不均一な注入又は不均一な特性を必要とする場合が存在する。この場合、電流比較回路は、この不均一性に応じた特定の電流信号を提供する。
【００１１】
図では、矢印６２１〜６２Ｎで示されている処理対象物５の表面から垂直方向に放出された二次電子６１１−６１Ｎは、キャビティ３０Ａ又は３０Ｂと一列になっていないので、センサ２０Ａ及び２０Ｂでは検出されない。図２に描かれているセンサ２０Ａ及び２０Ｂは、説明を容易にするために簡略的に示されており、チャンバ１０内で使用される監視デバイスは、正確な均一性の測定結果を提供するのに十分な数のセンサを備えている。開口部２５Ａ又は２５Ｂと並んでいる低エネルギープラズマイオン７０（図２では、"ｘ"で表されている）は、プラズマイオンのエネルギーを超える正の電圧でバイアスされているグリッド５０によって、センサ２０Ａ又は２０Ｂに入らないようになっている。低エネルギープラズマイオン７０は、矢印７１で示されるように、プラズマ１２に向かってはじき返される。プラズマ電子７３もまた、開口部２５Ａ又は２５Ｂを通過すると考えられる。この典型的なプラズマ電子は、開口部２５Ａを通過して、グリッド５０における正のバイアスからエネルギーを得るが、グリッド５５が、グリッド５０におけるバイアスを超える負のＤＣ電圧（−ＶＤＳ）でバイアスされていることから、プラズマ電子７３は、矢印７４で示されるように、グリッド５０及びプラズマ１２に向かってはじき返される。このようにして、監視デバイスは、イオン注入が行われている間その場で、処理対象物５の表面から放出される二次電子を検出し、実行されているプラズマ処理の均一性を監視することができる。
【００１２】
図３は、複数のセンサ２０Ａ〜２０Ｅをバッフルの全面にわたって放射状に有するバッフル１５の別の実施形態の概略断面図である。上述したように、バッフル１５は、プラズマチャンバ内で処理対象物の上方に、支持部材１１０によって配置される。あるいは、この種の構造を、プラズマチャンバと一体化した部分として形成してもよい。バッフル１５は、複数のキャビティ３０Ａ〜３０Ｅを含み、それぞれ対応するセンサ２０Ａ〜２０Ｅを収容している。図面では、キャビティ３０Ａ〜３０Ｅがバッフル１５の全面にわたって半径方向に等間隔で設けられているが、キャビティの配置及び位置は、ユーザーが任意に選択することができる。センサ２０Ａ〜２０Ｅのそれぞれは、対応する線３５Ａ〜３５Ｅを介して比較回路（図２及び図３に示す比較回路４０と同様な回路）に接続される。接地板５１は、グリッド５０と処理対象物５との間に配置される。接地板５１は、チャンバ１０内に収容されるプラズマのシールドとして機能する。具体的には、チャンバ内のプラズマが、接地電位で囲まれるように、チャンバ１０の内側が等電位となっている。接地板５１の面全体にわたって配置される複数の開口部２５Ａ〜２５Ｅは、センサ２０Ａ〜２０Ｅのそれぞれと並ぶように配置される。グリッド５０は、キャビティ３０Ａ〜３０Ｅそれぞれにわたって延在し、開口部２５Ａ〜２５Ｅ及びセンサ２０Ａ〜２０Ｅと並べられたスクリーン部分５０Ａ〜５０Ｅを含む。グリッド５０は、正のＤＣ電圧（＋ＶＤＣ）でバイアスされて、低エネルギープラズマイオンが、センサ２０Ａ〜２０Ｅに到達するのを妨げている。同様に、グリッド５５は、キャビティ３０Ａ〜３０Ｄそれぞれにわたって延在し、開口部２５Ａ〜２５Ｅ及びセンサ２０Ａ〜２０Ｅと並べられたスクリーン部分５５Ａ〜５５Ｅを含む。グリッド５５は、負のＤＣ電圧（−ＶＤＣ）でバイアスされ、キャビティ３０Ａ〜３０Ｅ内で二次電子を捕捉し、センサ２０Ａ〜２０Ｅによって検出するために使用され、また、プラズマ電子をプラズマに向かってはじき返す。このようにして、複数のセンサ２０Ａ〜２０Ｅは、バッフル１５内に一体的に形成されて、処理対象物から放出されてプラズマチャンバ内で垂直方向に加速される二次電子を検出する。十分な大きさを有する開口部を使用することにより、処理対象物５の比較的大きな面積から二次電子が抽出又は検出されるため、処理対象物上における、二次電子放出又はフォトレジストの被覆範囲における局所的な差の影響が少ない。
【００１３】
注入が行われている間の均一性の監視に加えて、グリッド５０及び５５へのバイアス電圧を制御することにより、注入が開始される前に、チャンバ１０内のプラズマの特性を決定してもよい。例えば、グリッド５０における正のバイアスを低電圧として、グリッド５５における負のバイアスを、ある電圧範囲内でスイープする。そして電圧スイープの間に、各センサからの出力を監視して、プラズマ中の電子のエネルギー分布を読み取る。同様に、正の電圧をスイープして、プラズマイオンのエネルギー分布を読み取ることもできる。当業者であれば、これらの電圧を操作することにより、プラズマについての更なる情報を抽出することができる。別の構成では、グリッドがバイアスされているか否かに関わらず、センサ２０Ａ〜２０Ｅ自身を、正又は負にバイアスして、プラズマ特性を引き出してもよい。
【００１４】
図４は、プラズマ注入処理の均一性の監視に関連する段階を示したフローチャートである。ステップＳ−１０において、処理対象物５が、プラズマチャンバ１０内のプラテン又は支持部に載置される。ステップＳ−２０において、イオン化ガスがプラズマチャンバ内に導入され、ステップＳ−２５においてプラズマが点火される。ステップＳ−３０において、処理対象物５は、イオン化ガスに含まれる正イオンを含むプラズマに晒される。ステップＳ−３５において、電源８によって供給される電流Ｉのバイアスによって、処理対象物５がバイアスされる。ステップＳ−４０において、正イオンが、プラテンに向かって注入エネルギーにまで加速されて、処理対象物５に注入される。ステップＳ−５０及びＳ−６０では、プラズマイオンが処理対処物に注入された時に、処理対処物５の表面全体にわたる複数の位置から放出される二次電子が、複数のセンサ２０Ａ〜２０Ｅによって検出される。ステップＳ−７０では、複数のセンサ２０Ａ〜２０Ｅそれぞれからの二次電子の検出によって生成される電流信号が測定される。
【００１５】
本発明が、特定の実施形態を参照して説明されたが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内で、上記の実施形態に対して、数多くの改良、代替及び変更が可能である。したがって、本発明は、上記の実施形態に限定されることを意図しておらず、添付の請求項の文言及びそれらの均等物によって規定される全範囲を有する。
【図１】
2012513677.tif 000003
【図２】
2012513677.tif 000004
【図３】
2012513677.tif 000005
【図４】
2012513677.tif 000006
【国際調査報告】
2012513677.tif 000007
2012513677.tif 000008