FR2762182A1 - Procede pour empecher l'accumulation d'une charge et dispositif d'implantation ionique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé pour empêcher l'accumulation d'une charge dans lequel, lorsque des faisceaux d'ions sont implantés en même temps que des électrons afin d'empêcher que ne s'accumule une charge sur une pluralité d'objets à irradier, le nombre d'électrons injectés est ajusté tout en mesurant directement le potentiel des objets à irradier. Par ailleurs, la présente invention concerne un dispositif d'implantation ionique qui projette des faisceaux d'ions sur des objets disposés en cercle et se déplaçant en tournant, lequel dispositif comporte une source d'électrons (5) qui émet simultanément des faisceaux d'ions (1) et des électrons (6) afin d'empêcher l'accumulation d'une charge et une unité de commande (4) pour ajuster le nombre d'électrons injectés en mesurant directement le potentiel des objets (7) à irradier.
Description
La présente invention concerne un procédé pour empêcher l'accumulation d'une charge sur des objets à irradier dans un dispositif utilisant des faisceaux d'ions, ainsi qu'un dispositif d'implantation ionique, et, d'une manière plus particulière, un procédé pour empêcher 1 l'accumulation d'une charge qui est efficace pour empêcher que des tranches de silicium par exemple ne se chargent dans un dispositif d'implantation ionique à courant fort, ainsi qu'un dispositif d'implantation ionique.
Habituellement, lorsqu'on procède à une mesure de charge sur une tranche, on utilise un appareil de contrôle de la charge dans lequel une tête de mesure sans-contact est disposée du côté opposé à celui où se trouve un objet à examiner. L'appareil de contrôle de la charge est monté, lorsqu'utilisé, sur une partie qui est située en vis-à-vis de la tranche située du côté opposé à celui où se trouve celle des tranches habituellement disposées en cercle sur laquelle viennent frapper les faisceaux. La charge sur une tranche augmente lorsque des faisceaux viennent la frapper et diminue lorsqu'on écarte la tranche des faisceaux en la déplaçant par une rotation. Par conséquent, la charge au niveau de la position sur laquelle viennent réellement frapper les faisceaux ne peut pas être mesurée, d'où le problème de ne pas pouvoir injecter un nombre précis d'électrons en vue de la neutralisation. En outre, le procédé de mesure classique ne peut être utilisé lorsque l'irradiation de l'objet ou des objets à traiter s'effectue à une température élevée, ce qui constitue un problème. Ceci tient au fait que l'équipement utilisé pour la mesure de la charge ne peut être généralement utilisé dans des conditions de température élevée, supérieures à quelques centaines de "C.
On connaît, en tant que procédé pour former des films d'oxyde implantés sur des tranches de silicium, un procédé dit SIMOX ("Separation by Implanted Oxygen") destiné à l'implantation d'ions oxygène à forte dose.
Dans un équipement d'implantation recourant à ce procédé d'implantation, des faisceaux d'ions oxygène à fort courant électrique entre 50 et 70 mA et 120 et 200 keV sont implantés tout en chauffant une tranche à une température supérieure ou égale à 500"C. Par conséquent, la tranche est chargée par les faisceaux d'ions, et une décharge électrique survient entre la tranche et un élément de support supportant la tranche. Par conséquent, le phénomène d'accumulation de charge se traduit par la génération de particules suite à la décharge électrique.
Un but de la présente invention est d'empêcher que des objets irradiés ne développent une charge en mesurant la charge présente sur les objets irradiés lorsque des faisceaux d'ions viennent les frapper et en injectant un nombre précis d'électrons neutralisants.
Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé pour empêcher l'accumulation d'une charge, ainsi qu'un dispositif d'implantation ionique, qui puissent être utilisés à une température élevée, supérieure ou égale à 500"C.
Pour parvenir au but ou aux buts mentionnés cidessus, la présente invention est caractérisée en ce qu'elle consiste à ajuster la quantité d'électrons à injecter, tout en mesurant directement le potentiel d'un objet irradié ou de plusieurs objets irradiés par l'utilisation d'une tranche fictive.
Selon l'invention, lorsque des faisceaux d'ions sont implantés en même temps que des électrons afin d'empêcher l'accumulation d'une charge sur une pluralité d'objets à irradier, le nombre d'électrons injectés est ajusté tout en mesurant directement le potentiel d'au moins l'un desdits objets à irradier. De préférence, le nombre d'électrons injectés est ajusté de manière à ce que le potentiel dudit objet à irradier ne dépasse pas 20V.
On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple uniquement, en se reportant aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif d'implantation ionique auquel est appliqué un mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une représentation schématique illustrant un procédé de montage de fil de connexion sur une tranche fictive,
- la figure 3 est une représentation schématique illustrant un procédé de montage de fil de connexion utilisant un système au silicium,
- la figure 4 est une représentation schématique illustrant un procédé de montage de fil de connexion utilisant un ressort,
- la figure 5 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif d'implantation ionique dans lequel une source d'électrons du type plasma est utilisée comme source d'électrons,
- la figure 6 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif d'implantation ionique dans lequel une source d'électrons du type à filament est utilisée comme source d'électrons, et
- la figure 7 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif d'implantation ionique dans lequel une source d'électrons du type à électrons secondaires émis par un filament est utilisée comme source d'électrons.
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif d'implantation ionique auquel est appliqué un mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une représentation schématique illustrant un procédé de montage de fil de connexion sur une tranche fictive,
- la figure 3 est une représentation schématique illustrant un procédé de montage de fil de connexion utilisant un système au silicium,
- la figure 4 est une représentation schématique illustrant un procédé de montage de fil de connexion utilisant un ressort,
- la figure 5 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif d'implantation ionique dans lequel une source d'électrons du type plasma est utilisée comme source d'électrons,
- la figure 6 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif d'implantation ionique dans lequel une source d'électrons du type à filament est utilisée comme source d'électrons, et
- la figure 7 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif d'implantation ionique dans lequel une source d'électrons du type à électrons secondaires émis par un filament est utilisée comme source d'électrons.
Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en se reportant aux dessins.
La figure 1 est une représentation schématique représentant un dispositif d'implantation ionique selon un mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif d'implantation ionique représenté sur la figure 1 comporte un disque circulaire 8, des tranches 7, une tranche fictive 2, un électromètre de surface 3 destiné à la mesure du potentiel et une unité de commande 4 destinée à commander le courant d'une source d'électrons 5 destinée à décharger des électrons.
Les tranches 7 et la tranche fictive 2, à laquelle est fixée un fil de connexion, sont montées sur la partie périphérique du disque 8, tournent avec le disque 8 et sont déplacées de manière à être balayées.
Les faisceaux d'ions 1 viennent irradier les tranches 7 et la tranche fictive 2, la charge existant à cet instant est mesurée par l'électromètre de surface 3 qui est destiné à la mesure du potentiel et le nombre d'électrons émis par la source d'électrons 5 est ajusté par l'unité de commande 4 de manière à ajuster le nombre d'électrons neutralisants 6. Ces opérations sont effectuées d'une manière répétée afin d'ajuster le potentiel des tranches 7 à une valeur ne dépassant pas 10 V. Bien qu'une seule tranche fictive 2 soit suffisante pour obtenir l'effet voulu, l'utilisation de plusieurs tranches fictives améliore la précision d'ajustement du courant d'électrons.
La figure 2 représente un exemple de tranche fictive. La tranche fictive 2 est une tranche du type n et une couche n+ est formée sur une partie de la surface arrière de la tranche 2 du type n, afin de s'assurer d'une parfaite adhérence lorsqu'est établi un contact ohmique. Un fil de connexion métallique 11 est fixé à la couche n .
La figure 3 représente la construction d'un système de mesure qui n'utilise pas de tranche fictive.
Dans cette construction, un vérin 12 qui comporte un piston mobile vers le haut et le bas et auquel est fixé un fil de connexion 11 est agencé sous le disque 8. Après mise en rotation du disque 8, le piston du vérin 12 est déplacé depuis la position rétractée vers la position déployée et est amené en contact avec la tranche 7. Le vérin 12 est actionné alors que le support de tranche 21 est comprimé sur le disque sous l'effet de la force centrifuge. Il est fait en sorte que la force de compression du vérin 12 soit inférieure à la force centrifuge induite par la rotation de manière à éviter que la tranche 7 ne tombe.
La figure 4 illustre un autre procédé pour mettre en contact le fil de connexion 11 et la tranche 7.
Sur la figure 4, un ressort 13 est monté sur le disque 8. Le ressort 13 a une première extrémité qui peut pivoter autour d'un point B du disque 8 et une autre extrémité à laquelle est fixé un poids 14 qui peut se déplacer librement dans une zone A. La rotation du disque 8 induit une force centrifuge F et le poids 14 est entraîné vers l'extérieur du disque 8, ce qui amène le ressort 13 à se plier et entraîne la mise en contact d'une partie du ressort 13 avec la tranche 7, une mesure pouvant ainsi être effectuée via le fil de connexion 11.
La figure 5 représente la construction d'un dispositif d'implantation ionique dans lequel les électrons générés par un plasma sont utilisés comme source d'électrons.
Sur la figure 5, le fil de connexion 11 fixé à la tranche fictive 2 est amené à l'atmosphère depuis la partie intérieure sous vide d'un collecteur de Faraday 9 et est connecté à l'électromètre de surface 3 afin de mesurer le potentiel de la tranche fictive 2. La valeur mesurée est transférée vers un générateur hyperfréquence 34 via l'unité de commande 4 pour ajuster la puissance électrique hyperfréquence et ajuster le nombre d'électrons 6 extraits d'une source d'électrons 5a du type à plasma par une électrode d'extraction 31. Bien que non-représenté sur la figure 5, le nombre d'électrons 6 peut être ajusté en ajustant la tension d'une source d'alimentation électrique 32 de manière à extraire les électrons en utilisant la sortie de l'unité de commande 4, plutôt que l'énergie électrique hyperfréquence. La référence numérique 33 indique un ampèremètre qui est destiné à la mesure du courant ionique.
La figure 6 représente la construction d'un dispositif d'implantation ionique dans lequel sont utilisés des électrons qui sont générés en utilisant un filament thermique 41 de la source d'électrons.
Sur la figure 6, un fil de connexion 11 fixé à une tranche fictive 2, est amené vers l'extérieur à partir d'un collecteur de Faraday 9 et est connecté à l'électromètre de surface 3 afin de mesurer le potentiel de la tranche fictive 2. La sortie de l'électromètre de surface 3 est envoyée vers l'unité de commande 4. L'unité de commande 4 commande une source d'alimentation électrique 39 qui alimente le filament 41 d'une source d'électrons 5b du type à filament, pour ajuster ainsi le nombre d'électrons 6 extraits par l'électrode d'extraction 31.
La figure 7 représente la construction d'un dispositif d'implantation ionique dans lequel est utilisée une source d'électrons 5c du type à filament qui utilise des électrons secondaires.
Sur la figure 7, la source d'électrons 5c du type à filament comporte un filament 41 qui est destiné à générer des électrons. Les électrons générés par la source d'électrons 5c du type à filament et extraits par une électrode d'extraction 31 viennent frapper une paroi, telle qu'une plaque émettrice d'électrons secondaires 42, pour générer des électrons secondaires 6a. Les électrons secondaires 6a viennent irradier les tranches 7 et une tranche fictive 2. Dans le présent cas, du fait que le filament 41 n'est pas directement situé en vis-à-vis des tranches 7, il est possible d'éviter que des impuretés ne tombent du filament 41 sur les tranches.
Le nombre d'électrons secondaires 6a est ajusté en ajustant les électrons 6. L'ajustement des électrons 6 est effectué à l'aide du même dispositif que sur la figure 6 et en utilisant le même procédé que sur la figure 6.
En outre, il est possible d'obtenir un effet qui est similaire même si l'on utilise une source d'électrons du type à plasma pour la production des électrons primaires sur les figures 6 et 7. En outre, bien qu'une tranche de silicium du type-n ait été utilisée comme tranche pour la mesure du potentiel, une tranche de silicium du type-p peut être utilisée, ce qui est naturel si l'on s'en tient à la nature de la présente invention. En outre, bien qu'on ait pris comme exemple un dispositif d'implantation d'ions oxygène dans lequel la température de la tranche de silicium est maintenue à plus de 500"C lorsqu'est effectuée l'irradiation à l'aide des faisceaux d'ions, il est évident que d'autres semi-conducteurs (parmi lesquels des semi-conducteurs accepteurs d'impuretés), tels que du Ge, du SiC, etc., qui ont une résistance spécifique à peu près identique à celle du silicium dans la plage de températures mentionnée ci-dessus, peuvent être choisis.
Conformément à la présente invention, il est possible de mesurer la charge d'un objet irradié même lorsque des faisceaux d'ions viennent frapper sur l'objet, ce qui permet d'ajuster avec précision le nombre d'électrons neutralisants injectés. En outre, la charge peut être mesurée avec précision, même lorsque la température est élevée.
Claims (5)
1. Procédé pour empêcher l'accumulation d'une charge caractérisé en ce que, lorsque des faisceaux d'ions sont implantés en même temps que des électrons afin d'empêcher l'accumulation d'une charge sur une pluralité d'objets à irradier, le nombre d'électrons injectés est ajusté tout en mesurant directement le potentiel d'au moins l'un desdits objets à irradier.
2. Procédé pour empêcher l'accumulation d'une charge selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre d'électrons injectés est ajusté de manière à ce que le potentiel dudit objet à irradier ne dépasse pas 20V.
3. Dispositif d'implantation ionique qui émet des faisceaux d'ions qui sont projetés séparément sur des objets agencés en cercle et se déplaçant en tournant, caractérisé en ce qu'il comporte une source d'électrons (5 ; 5a ; 5b ; 5c) qui émet simultanément des faisceaux d'ions (1) et des électrons (6) afin d'empêcher l'accumulation d'une charge et des moyens de commande (4) pour ajuster le nombre d'électrons injectés tout en mesurant directement le potentiel d'au moins l'un desdits objets à irradier.
4. Dispositif d'implantation ionique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une tranche fictive (2) est utilisée pour la mesure du potentiel.
5. Dispositif d'implantation ionique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite source d'électrons est une source d'électrons qui peut être choisie parmi une source d'électrons (5b) du type à filament qui produit des électrons en chauffant un filament (41), une source d'électrons qui extrait des électrons d'un plasma (5a) et une source d'électrons (5c) qui produit des électrons secondaires (6a) en projetant les électrons générés par le filament ou extraits du plasma, par exemple, contre une paroi (42) afin d'utiliser les électrons secondaires comme source d'électrons.
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