FR2820151A1 - Procede et systeme de balayage d'un faisceau d'ions sur un substrat, ainsi qu'application a la formation d'oxyde de grille ou de nanocristaux - Google Patents

Abstract

La présente invention propose un balayage de faisceau ionique présentant un haut degré d'homogénéité tout en satisfaisant aux critères de productivité industrielle. Un balayage répété est prévu selon deux axes du plan du substrat (4) à irradier, avec un décalage de faisceau égal à une fraction de diamètre et une fréquence de répétition fonction du nombre prédéfini de passages sur une même zone et de la durée de traitement.Le système de balayage d'ions multichargés générés par une source (1) comporte, outre des moyens de tri (2) des ions, de réglage de diamètre du faisceau (F) d'ions et de contrôle en direction et en vitesse (3) du faisceau (F), au moins deux séries de plaques conductrices parallèles (X1, X2; Y1, Y2) respectivement perpendiculaires aux deux axes (X'X, Y'Y) de la surface (S) du substrat (4). Des moyens d'alimentation en tension (6, 8) des plaques créent des champs électriques qui dévient le faisceau (F). Le support (5) est mobile en translation selon les deux axes orthogonaux (X'X, Y'Y) d'une fraction de diamètre du faisceau d'ions (F). Une unité de commande (7) est programmée pour appliquer la combinaison de signaux de balayage et de translation aux alimentations (6, 8) et au support (5).Application à la formation d'oxyde de grille ou de nanocristaux.

Description

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PROCEDE ET SYSTÈME DE BALAYAGE D'UN FAISCEAU D'IONS SUR UN SUBSTRAT, AINSI QU'APPLICATION A
LA FORMATION D'OXYDE DE GRILLE OU DE NANOCRISTAUX
L'invention a pour objet un procédé et un système de balayage d'un faisceau d'ions sur un substrat, en particulier une tranche de silicium, ainsi qu'aux applications de type formation d'oxyde de grille ou de nanocristaux mises en oeuvre avec un tel balayage.

Les ions sont générés par différents types de sources : sources E. C. R. (initiales de Electron Cyclotron Resonance , c'est-à-dire source d'émission par résonance cyclotronique électronique en terminologie anglo-saxonne), sources PIG (initiales de Penning Ion Gun , c'est-àdire canon à ion Penning, en dénomination anglo-saxonne), ou sources EBIS (initiales de Electron Beam Ion Source, c'est-à-dire source d'ions à faisceau électronique).

Le traitement de surface d'un substrat, notamment d'une tranche de silicium, nécessite que les ions issus d'une source, puis guidés sous la forme d'un faisceau, couvrent la surface du substrat selon une homogénéité contrôlée.

Comme le diamètre des substrats, en particulier des tranches de silicium, augmente continûment d'une part et que, d'autre part, l'homogénéité augmente en précision, le faisceau ne peut pas couvrir toute la surface du substrat. En effet, il n'est pas possible de réaliser un faisceau de grande homogénéité, qui puisse"arroser"une surface aussi grande que 200 ou 300 mm de diamètre, avec une homogénéité de l'ordre de quelques pour cent. Le défaut d'homogénéité actuellement acceptable en micro-électronique est généralement compris entre 1% et 5% à 2 sigma, qui représente le rapport égal à deux fois l'écart-type de la distribution du paramètre qui doit être uniforme, divisé par l'amplitude de cette distribution.

Aussi, l'industrie utilise des méthodes de balayage qui consistent à réaliser un faisceau ionique de petite taille, généralement en forme de banane de quelques centimètres de large et de longueur égale à

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une dizaine de centimètres. La densité du faisceau, l'énergie des ions et leur vitesse ne sont pas homogènes sur la section du faisceau ainsi formé. Il est donc connu de balayer le substrat selon deux directions orthogonales, afin que la surface de ce substrat ait vu , en moyenne, un faisceau d'ions de caractéristiques homogènes.

C'est ainsi que le faisceau est soumis, au cours de sa transmission, à des champs généralement électrostatiques ou parfois magnétiques, afin que le faisceau soit dévié de sa trajectoire rectiligne et balaye la surface du substrat dans une direction (X) déterminée. Il convient de plus de faire un balayage du faisceau dans une direction orthogonale (Y).

Il est difficile de réaliser un double balayage du faisceau par des champs électrostatiques ou magnétiques. Aussi, généralement, le balayage orthogonal est un balayage mécanique, c'est-à-dire que la tranche est montée sur une roue qui tourne dans la direction (Y), à une vitesse constante, ce qui a pour effet d'assurer un balayage homogène dans cette direction. La roue peut être soit verticale, soit horizontale, soit en biais par rapport au faisceau. Il est possible de monter plusieurs tranches sur la roue, afin de donner à la machine un rendement de production acceptable.

L'homogénéité du faisceau est fonction des conditions générales d'obtention du faisceau et de choix particuliers effectués pour les ions composant ce faisceau. Ces conditions générales et ces choix particuliers conditionnent la mesure de paramètres liés à l'homogénéité du faisceau.

Les ions, émis par une source ionique, sont généralement de même polarité et sont accélérés en sortie. L'homogénéité du faisceau extrait dépend globalement des conditions d'extraction de la source ionique : par exemple, pour une source de type plasma E. C. R., la structure du champ magnétique et celle de la haute tension d'accélération des ions conditionnent le type de faisceau formé à la sortie de la source.

Les choix relatifs aux ions concernent leur nature chimique et leur charge. L'ion peut être du phosphore, de l'argon, de l'oxygène, etc.

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A partir d'un ion donné, par exemple l'argon, différents niveaux de charges, Ar +2, +4, +8, etc., peuvent être utilisés. La charge des ions est sélectionnée par un filtre à champ magnétique qui dévie le faisceau d'un angle de 900.

Selon le rapport de leur masse sur leur charge, les ions sont plus ou moins déviés, et on peut discriminer les ions de charge déterminée à travers une fenêtre.

Ces choix conditionnent d'autres paramètres indicatifs de l'homogénéité, en particulier la densité ionique du faisceau, qui se mesure en nombre d'ions par centimètre carré, et la vitesse des ions.

En effet, comme le filtre à champ magnétique de sélection des charges ioniques n'est pas parfait, il reste des résidus d'ions de charges différentes de celle recherchées. De plus, dans le cas des faisceaux d'ions

4 multichargés, par exemple ArT4, au cours du déplacement des ions dans le faisceau, des ions entrent en collisions avec des molécules de gaz dans l'enceinte à vide, et donc perdent une partie de leur charge. De ce fait, leur comportement aux champs électriques qui sont utilisés pour guider le faisceau, sont différent des ions principaux du faisceau. Ainsi, à l'intérieur du même faisceau, des inhomogénéités en densité et en vitesse des ions apparaissent.

Enfin, il convient de prendre en compte le phénomène de "bunching" (groupement, en langue anglaise) qui rend le faisceau moins homogène en énergie. Ce phénomène est provoqué par le balayage ionique de la manière suivante. Lorsqu'un faisceau ionique est dévié pour balayer une surface, il passe entre des plaques conductrices parallèles, servant d'électrodes, polarisées par un champ électrique. Ces plaques sont séparées de quelques centimètres, et leur plan est parallèle au faisceau d'ions. Sous l'effet du champ électrique, le faisceau est dévié perpendiculairement au plan des électrodes, ce qui permet un balayage de la surface à irradier.

Le"bunching"se traduit par le transfert d'une partie de l'énergie du champ électrostatique de déviation aux ions du faisceau.

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Ce transfert d'énergie est d'autant plus important que la fréquence de variation du champ électrique de déviation est grande. On peut noter qu'en dessous du kilohertz environ, cet effet est négligeable. A des fréquences plus importantes,. ce transfert d'énergie aux ions se traduit par des variations de vitesses des ions.

Il en résulte une forte perturbation dans les applications visées, qui mettent en oeuvre une décélération d'ions multichargés pour former des oxydes de grilles ou des nanocristaux (micropoints en dénomination anglaise) en surface d'un substrat monocristallin de silicium préalablement hydrogéné, comme décrites dans les demandes de brevet FR 9905834 et 9910116. En effet, le bunching rend quasiment impossible une décélération des ions dans des conditions correctes, notamment pour atteindre la surface du substrat avec une vitesse quasi nulle : les ions approchent alors cette même surface avec des énergies différentes, certains l'approchent sans la toucher et interagissent avec cette même surface, alors que d'autres ions plus énergétiques, ne sont pas suffisamment décélérés et pénètrent dans cette surface, créant ainsi des dommages en surface très préjudiciables.

La présente invention vise selon un premier but à pallier les inconvénients évoqués ci-dessus, en proposant un procédé et un système de balayage d'un faisceau ionique présentant un haut degré d'homogénéité en densité et en vitesse ionique, apte à fournir un balayage selon deux axes d'un substrat et également à satisfaire aux critères de productivité industrielle concernant, plus particulièrement, le nombre de tranches traitées par heure.

Pour ce faire, l'invention prévoit d'optimiser les caractéristiques d'un balayage multiple du faisceau en respectant les contraintes industrielles, qui conditionne finalement la durée de traitement réservée à chaque tranche, c'est-à-dire en liant les paramètres de balayage, diamètre du faisceau, nombre de passages sur une même zone de substrat et fréquence de balayage, aux paramètres de production.

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Dans les applications de formation d'oxyde de grille ou de nanocristaux, la dose d'irradiation et l'intensité du faisceau sont réglées pour rester compatibles avec les caractéristiques du balayage multiple à mettre en oeuvre.

Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de balayage d'ions multichargés formant un faisceau de diamètre donné, balayage effectué selon deux axes du plan d'un substrat à irradier ; un balayage répété sur une même zone est prévu, composé d'un nombre de balayages élémentaires correspondant chacun à deux passages successifs du faisceau et formant un aller et retour ; le balayage répété possède une fréquence de répétition déterminée en fonction du nombre prédéfini de passages d'irradiation sur une même zone et en fonction de la durée préétablie de traitement de la tranche ; un décalage du faisceau à chaque passage, d'amplitude égale à une fraction de diamètre du faisceau, est effectué en relation directe avec cette fréquence pour irradier toute la surface du substrat.

Ainsi, une homogénéité élevée est obtenue lorsque le faisceau repasse plusieurs fois sur chaque zone de balayage, avec un décalage de faisceau entre deux passages successifs, d'amplitude compatible avec le balayage répétée.

Selon des modes de réalisation préférés, l'amplitude du décalage correspond à une fraction égale à l'inverse de la fréquence de balayage, et la fréquence de balayage est au moins égale à 10 balayages par seconde.

L'invention concerne également un système de balayage d'ions multichargés générés par une source, pour la mise en oeuvre de ce procédé. Un tel système comporte, outre des moyens de tri des ions, de réglage de diamètre du faisceau formé par les ions et de contrôle en direction et en vitesse du faisceau, au moins deux séries de plaques conductrices parallèles, respectivement perpendiculaires à deux axes orthogonaux de la surface du substrat à traiter, pour dévier le faisceau selon deux balayages

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orthogonaux par l'application, à l'aide de moyens d'alimentation en tension d'une différence de potentiel variable, de type balayage, entre les deux plaques respectives.

De plus, le substrat est monté sur un support mobile en translation selon les deux axes orthogonaux d'une fraction de diamètre du faisceau, perpendiculairement à la direction du faisceau.

Une unité de commande est programmée pour générer la combinaison de signaux de balayage et de translation à transmettre aux alimentations et au support afin de produire un double balayage répété selon les deux axes du substrat à irradier, par exemple en alternant les deux balayages répétés selon chacun de ces axes.

Un autre but de l'invention est d'élargir la gamme de diamètres du faisceau utilisé vers des diamètres sensiblement réduits, par exemple de l'ordre du millimètre, afin d'augmenter le rendement du balayage.
Le problème réside dans le fait que, lorsque la fréquence de balayage devient élevée pour permettre d'obtenir une irradiation homogène avec un faisceau de petit diamètre, l'effet bunching devient alors non négligeable. L'effet bunching qui se produit à ces fréquences induit une composante supplémentaire de vitesse, qui varie selon la fréquence de balayage du faisceau.

Un mode de réalisation particulier du système de balayage selon l'invention prévoit ainsi une alimentation supplémentaire en tension variable, afin d'adapter le potentiel du substrat et neutraliser l'effet bunching.

Ce déphasage est réglé sur la durée de propagation des ions, et provoque un ajustement exact de fin de décélération qui suit précisément les variations de vitesse des ions, lorsqu'ils atteignent quasiment la surface de la tranche de silicium.

Avantageusement, la présente invention permet d'obtenir un débit de production d'au moins 80 tranches de 300 mm par heures et une - homogénéité d'irradiation supérieure à 3%, pour la réalisation d'oxyde de grille ou de nanocristaux, selon les ions, doses et courants indiqués ci-après.

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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui suit, relative à des exemples de réalisation préférés, en référence aux figures annexées représentant respectivement : - la figure 1, une vue en perspective d'un schéma de système de balayage équipé d'électrodes de balayage selon deux axes conforme à l'invention ; et -la figure 2, une vue en coupe d'un schéma de système de balayage muni de moyens d'annulation de l'effet bunching.

Le diamètre des faisceaux d'ions est réglé par les sources d'ions connues de l'homme de l'art. Avec la source E. C. R. utilisée dans les exemples de réalisation qui suivent, le diamètre peut être réglé entre environ un millimètre et des valeurs de l'ordre du centimètre, voire de plusieurs centimètres.

Les ions utilisés dans les applications de formation d'oxyde de grille ou de nanocristaux concernées, ont en général une charge comprise entre +2 et +8. Dans les exemples qui suivent, l'argon, de charge comprise entre +4 et +8, et l'oxygène, avec une charge égale à +2, +3 ou +5, sont mis en oeuvre. Des états de charges plus élevés avec des ions de gaz plus lourds, comme par exemple le xénon, sont également possibles.

Le système de balayage des ions émis par la source E. C. R. est plus particulièrement illustré schématiquement par la figure 1.

En tenant compte des caractéristiques des sources, telles que la source E. C. R. 1, fournissant habituellement les ions multichargés, des moyens de tri magnétiques 2 de ces ions, et de contrôle en direction et en vitesse 3 du faisceau d'ions F, également de type magnétique. Une optimisation expérimentale conduit à régler le diamètre (p du faisceau F sur une valeur comprise entre 1 et 1,5 cm, et plus précisément 1,5 cm dans les exemples retenus. Les moyens de contrôle sont formés par exemple de deux bobines disposées en regard. Les moyens de réglage du diamètre sont par exemple des obturateurs ou des lentilles électrostatiques.

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A l'intérieur de ce même faisceau, des variations d'intensité et d'énergie peuvent atteindre environ 200%. Pour être accepté par l'industrie de la micro-électronique, une homogénéité d'irradiation inférieure à 3% est demandée au niveau de la tranche de silicium à graver 4.

A la sortie des moyens de contrôle 3, le faisceau ionique F est dévié entre deux plaques conductrices parallèles, X1 et X2, perpendiculairement à un premier axe X'X de la surface S de la tranche de silicium 4 à traiter. Ces plaques servent d'électrodes polarisées par un champ électrique variable et parallèle à l'axe X'X.

La tranche est montée sur un support 5 mobile en translation selon les deux axes orthogonaux X'X et Y'Y, perpendiculairement à la direction du faisceau F. La double translation est réalisée par deux quartz piézo-électriques.

La déviation du faisceau génère un premier balayage de la tranche selon l'axe X'X par l'application, à l'aide de moyens d'alimentation en tension 6, d'une différence de potentiels variable, de type balayage, entre les deux plaques X1 et X2, qui génère le champ électrique selon l'axe X'X.

Une unité de commande 7 est programmée selon les méthodes connues pour générer la combinaison de signaux de balayage et de translation à transmettre à l'alimentation 6 et au support 5. Par application de ces signaux, le faisceau F est décalé d'une fraction de diamètre de faisceau entre deux passages sur la tranche 4, par une translation opérée par le support 5 parallèlement à l'axe Y'Y. Un premier balayage répété est ainsi réalisé.

Après un premier balayage de toute la surface S selon l'axe X'X, l'unité de commande 7 transmet des signaux de balayage selon l'axe Y'Y à des moyens d'alimentation en tension 8 de deux plaques parallèles, Y1 et Y2, normales à l'axe Y'Y. Les plaques Y1, Y2 sont également réparties de part et d'autre du faisceau F pour dévier celui-ci entre-t-elles. En vue de dessus, les deux séries de plaques forment donc un carré autour du

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faisceau F. Les plaques en vis-à-vis sont séparées de quelques centimètres, et leur plan reste parallèle au faisceau d'ions.

De manière analogue au balayage selon l'axe X'X, un balayage selon l'axe Y'Y est effectué entre les deux plaques conductrices parallèles, Y1 et Y2, perpendiculairement au second axe Y'Y de la surface S de la tranche de silicium 4 à traiter. Comme les plaques X1 et X2, les plaques Y1 et Y2 servent d'électrodes polarisées par le champ électrique variable et parallèle à l'axe Y'Y obtenu par l'application d'une différence de potentiels variable, de type balayage, gérée par l'unité de commande 7. Un second balayage répété est ainsi réalisé.

Un double balayage selon les deux axes de la tranche à irradier est effectué en alternant les deux balayages répétés selon chacun de ces axes.

Les caractéristiques de ce double balayage répété sont fixées en fonction de la durée de traitement réservée à chaque tranche, en liant les paramètres de balayage, du diamètre du faisceau, du nombre de passages sur une même zone de substrat et de fréquence de balayage, aux paramètres de production : diamètre des tranches et nombre de tranches à traiter par heure.

Dans un premier exemple mettant en oeuvre des ions (Ar +2 générés par la source E. C. R., le faisceau repasse 10 fois sur une même zone de la tranche de silicium de largeur égale au diamètre du faisceau. Le coefficient K de répétition de balayage, défini par le nombre de passages sur une même zone, est égal à 10 dans ce cas. A chaque passage, le faisceau est décalé de 1/1 seme de diamètre de faisceau, soit de 1,5 mm, correspondant à l'inverse du nombre de balayages répétés sur une même zone.

Dans cet exemple, le nombre de tranches à traiter par heure est au minimum de 80. En prenant également en compte les temps de chargement, de manipulation à l'intérieur du réacteur, de déchargement, etc., la fréquence de balayage est ajustée pour que la durée d'irradiation A d'une tranche complète de diamètre (D ne dépasse pas 41 secondes, car

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4 secondes sont nécessaires en moyenne pour charger et décharger chaque tranche.

Il est à noter qu'un balayage élémentaire correspond à un aller et retour, c'est-à-dire à deux passages du faisceau sur la tranche, et qu'une irradiation complète correspond à un double balayage selon les axes
XetY.

Plus généralement, la fréquence de balayage Fb, définie par le nombre de balayages élémentaires effectués par seconde, est alors donnée par l'expression : 1 #tranche # K fi = 2 (P faisceau # #
Ainsi, avec un diamètre de faisceau (p de 1,5 cm, une tranche de silicium de diamètre (D de 30 cm, et un recouvrement du balayage de coefficient K = 10, la fréquence de balayage Fb est d'environ 7 balayages par seconde. A cette fréquence, le phénomène de"bunching"est négligeable et aucune variation significative de vitesse des ions à l'approche de la surface n'apparaît.

En tout état de cause, les conditions proposées font que l'effet "bunching" reste négligeable, même pour des tranches de diamètre élevé, supérieur à par exemple 18" (soit 457 mm). En effet, à ces valeurs, la fréquence de balayage reste de l'ordre de 10.

Dans les applications de formation d'oxyde de grille ou de nanodots, la dose d'irradiation et l'intensité du faisceau sont réglées pour rester compatibles avec les caractéristiques du balayage multiple à mettre en oeuvre.

Dans ces conditions, lorsqu'il s'agit d'appliquer l'irradiation d'ions à la formation d'un oxyde de grille ou à la formation de nanodots, les valeurs utiles de dose d'irradiation et de courant de faisceau sur cible sont fournies par les tableaux suivants, en fonction du type d'ions utilisé :

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<tb>
<tb> Type <SEP> d'ions <SEP> Ar+8 <SEP> Ar+4 <SEP> 0+5 <SEP> 0+3 <SEP> 0+2 <SEP> 0+1 <SEP> Xe+10 <SEP> Xe+1
<tb> Dose <SEP> = <SEP> nombre <SEP> d'ions/cm2 <SEP> 1015 <SEP> 1015 <SEP> 1015 <SEP> 1015 <SEP> 1015 <SEP> 1015 <SEP> 1015 <SEP> 1015
<tb> Courant <SEP> (mA) <SEP> du <SEP> faisceau <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 19 <SEP> 11 <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> 37 <SEP> 56
<tb> Type <SEP> d'ions <SEP> Ar+8 <SEP> Ar+4 <SEP> O+5 <SEP> O+3 <SEP> O+2 <SEP> Xe+10 <SEP> Xe+15
<tb> Dose <SEP> 1012 <SEP> 1012 <SEP> 1012 <SEP> 1012 <SEP> 1012
<tb> Courant <SEP> () <SEP> JA) <SEP> du <SEP> faisceau <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 19 <SEP> 11 <SEP> 7 <SEP> 37, <SEP> 5 <SEP> 56
<tb>

En balayant le faisceau selon les deux axes X'X et Y'Y dans le plan de la tranche de silicium dans les conditions précédentes, une homogénéité inférieure à 3% est alors obtenue.

Dans les cas où un faisceau de plus petite dimension, par exemple de l'ordre du millimètre à quelques millimètres, est utilisé en combinaison avec un coefficient de balayage plus élevé, des moyens sont également prévus pour compenser l'effet bunching qui devient alors non négligeable lorsque la fréquence de balayage est plus élevée. Même faible, cet effet est susceptible d'induire un taux de défauts dans la surface irradiée incompatible avec les besoins de l'industrie.

Par exemple pour un faisceau de diamètre égal à 1mm et un coefficient de balayage égal à 100, avec une durée de traitement par tranche de 20 secondes et un diamètre de tranche de 450 mm, la fréquence de balayage à prévoir est supérieure à 2200 Hz. L'effet bunching qui se produit à ces fréquences relativement élevées peut devenir non négligeable.

Selon l'invention, l'effet bunching est annulé par une adaptation du potentiel de la tranche.

La solution proposée est illustrée en figure 2 par un système de balayage de type de celui décrit en référence à la figure 1, vu en coupe selon l'axe X'X, la description étant identique selon l'axe Y'Y compte tenu de la symétrie du système. Les mêmes signes de référence désignent des objets identiques représentés sur les figures 1 et 2.

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Dans l'exemple, les ions se propagent à une vitesse de l'ordre de 100 000 mètres par seconde, vitesse qui est donnée par le potentiel d'extraction de la source ionique 1.

Chaque ion du faisceau F qui pénètre dans un espace où règne un champ électrique de balayage échange de l'énergie avec ce dernier, ce qui se traduit en premier lieu par une modification de sa trajectoire, sans modification globale de sa vitesse. Lorsque la fréquence de balayage est suffisamment élevée, par exemple supérieure à 1000 balayages par seconde, soit 1kHz, un échange d'énergie se produit entre le champ de balayage et l'ion : une composante supplémentaire de vitesse, qui varie selon la fréquence de balayage du faisceau, s'ajoute à la composante de vitesse initiale de l'ion.

Après passage du faisceau F à travers les plaques X1 et X2, un condensateur 10 décélère globalement les ions du faisceau à l'approche de la surface S de la tranche de silicium 4.

Pour neutraliser les effets de la variation de vitesse, qui risquent de perturber la décélération des ions, l'alimentation en tension 6 des électrodes de balayage est couplée à une alimentation 11 en tension variable, connectée à la surface S de la tranche de silicium.

L'alimentation variable 11 connectée à la tranche de silicium est déphasée dans le temps par rapport à l'alimentation 6 des plaques de balayage d'une quantité égale au temps mis par les ions pour parcourir la distance D séparant les plaques de balayages de la tranche de silicium. Cette alimentation variable induit une variation de polarisation de la tranche de silicium 4 de quelques dizaines de volts. Le déphasage est réglé par l'unité de commande 7, après ajustage par un contrôleur de déflexion optique 12.

La distance D entre les plaques de balayage et la tranche, est de l'ordre de 1 mètre environ. Ainsi, les ions qui sortent des plaques de balayage mettent 10 microsecondes pour approcher la surface de la tranche de silicium. La décélération des ions ne se produit que très près de la surface

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de la tranche, et n'influence donc quasiment pas le temps de propagation des ions.

La tension sur la tranche est déphasée de 10 microsecondes par rapport à la polarisation des électrodes de balayage. Ce déphasage, réglé à la durée de propagation des ions, provoque un ajustement exact de fin de décélération qui suit précisément les variations de vitesse des ions, lorsqu'ils atteignent quasiment la surface de la tranche de silicium. Ainsi, lorsque les ions arrivent à proximité de la surface S de la tranche de silicium, le potentiel de tranche neutralise la variation de vitesse que les ions ont acquise par le potentiel de balayage.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est par exemple possible d'utiliser d'autres systèmes de déviation pour réaliser des balayages répétés, par exemple à l'aide de bobines magnétiques. De plus, dans le cas d'utilisation de plaques de déviation, le nombre de séries de plaques peut être supérieur à deux.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de balayage d'ions multichargés formant un faisceau de diamètre donné, le balayage s'effectuant selon deux axes du plan d'un substrat à irradier, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un balayage répété sur une même zone, ce balayage répété étant composé d'un nombre de balayages élémentaires correspondant chacun à deux passages successifs du faisceau et formant un aller et retour, à appliquer le balayage répété avec une fréquence de répétition déterminée en fonction du nombre prédéfini de passages d'irradiation sur une même zone et en fonction de la durée préétablie de traitement du substrat, et à réaliser un décalage du faisceau à chaque passage, d'amplitude égale à une fraction de diamètre du faisceau, en relation directe avec cette fréquence pour irradier toute la surface du substrat.
2. 2. Procédé de balayage selon la revendication 1, dans lequel l'amplitude du décalage correspond à une fraction égale à l'inverse de la fréquence de balayage.
3. 3. Procédé de balayage selon la revendication 2, dans lequel la fréquence de balayage est au moins égale à 10 balayages par seconde.
4. 4. Système de balayage d'ions multichargés générés par une source (1) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, outre des moyens de tri (2) des ions, de réglage de diamètre du faisceau (F) formé par les ions et de contrôle en direction et en vitesse (3) du faisceau (F), au moins deux séries de plaques conductrices parallèles, (X1, X2 ; Y1, Y2) respectivement perpendiculaires à deux axes orthogonaux (X'X, Y'Y) de la surface (S) du substrat (4) à traiter, pour dévier le faisceau (F) selon deux balayages orthogonaux par l'application, à l'aide de moyens d'alimentation en tension (6,8) d'une différence de potentiel variable, de type balayage, entre les deux plaques (X1, X2 ; Y1, Y2), en ce que le substrat est monté sur un support (5) mobile en translation selon les deux axes orthogonaux (X'X, Y'Y) d'une fraction de diamètre du faisceau d'ions (F), en ce qu'une unité de

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   commande (7) est programmée pour générer la combinaison de signaux de balayage et de translation à transmettre aux alimentations (6, 8) et au support (5) afin de produire un double balayage répété selon les deux axes du substrat.
5. 5. Système de balayage selon la revendication 4, dans lequel le diamètre du faisceau est réglé entre 1 et 1,5 cm et la fréquence de balayage Fb, définie par le nombre de balayages élémentaires effectués par seconde, est donnée par l'expression :

   
6. 6. Système de balayage selon la revendication 4, adapté à un diamètre de faisceau de l'ordre d'un à quelques millimètres, dans lequel il est prévu une alimentation supplémentaire (11) en tension variable, afin d'adapter le potentiel du substrat (4) par un déphasage réglé sur la durée de propagation des ions et provoquer un ajustement de fin de décélération qui suit les variations de vitesse des ions lorsqu'ils atteignent quasiment la surface (S) du substrat (4).
7. 7. Système de balayage selon la revendication 6, dans lequel l'alimentation en tension (6) des plaques de balayage (X1, X2) est couplée à une alimentation (11) en tension variable, connectée à la surface (S) du substrat, et dans lequel l'alimentation variable (11) est déphasée dans le temps par rapport à l'alimentation (6) des plaques de balayage d'une quantité égale au temps mis par les ions pour parcourir la distance (D) séparant les plaques de balayages du substrat.
8. 8. Applications du système de balayage selon l'une des revendications quelconques 4 à 7, à la formation d'un oxyde de grille ou à la formation de nanocristaux, avec une dose d'irradiation respectivement égale à 1015 ions/cm2 et 1012 ions/cm2 et un courant de faisceau sur cible déterminé en fonction de la charge et du type d'ions utilisé.