JP2010515268A - プラズマイオン注入で改良シールドリングを利用する技術 - Google Patents
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Abstract
【課題】 プラズマイオン注入において改良シールドリングを用いる技術を開示する。
【解決手段】 一実施形態例によると、当該技術は高周波プラズマドーピング（ＲＦ−ＰＬＡＤ）等の、プラズマイオン注入の装置および方法として実現され得る。当該装置および方法は、ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、少なくとも１つの開口の面積を画定する開口画定デバイスを有するシールドリングと、少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、ファラデーカップに接続されて、イオンドーズ量を算出するドーズ量カウント電子機器とを備えるとしてよい。少なくとも１つの開口は、円状、円弧状、スリット状、リング状、矩形、三角形、および楕円形状のうち少なくとも１つを含む形状を有するとしてよい。開口画定デバイスは、シリコン、炭化ケイ素、炭素、およびグラファイトのうち少なくとも１つを含むとしてよい。
【選択図】 図２Ａおよび図２Ｂ
【解決手段】 一実施形態例によると、当該技術は高周波プラズマドーピング（ＲＦ−ＰＬＡＤ）等の、プラズマイオン注入の装置および方法として実現され得る。当該装置および方法は、ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、少なくとも１つの開口の面積を画定する開口画定デバイスを有するシールドリングと、少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、ファラデーカップに接続されて、イオンドーズ量を算出するドーズ量カウント電子機器とを備えるとしてよい。少なくとも１つの開口は、円状、円弧状、スリット状、リング状、矩形、三角形、および楕円形状のうち少なくとも１つを含む形状を有するとしてよい。開口画定デバイスは、シリコン、炭化ケイ素、炭素、およびグラファイトのうち少なくとも１つを含むとしてよい。
【選択図】 図２Ａおよび図２Ｂ
Description
本開示は概して、プラズマイオン注入に関する。特に、プラズマイオン注入において改良シールドリングを利用する技術に関する。
イオン注入は、エネルギーが与えられたイオンと基板とを直接衝突させることによって、基板に化学種を堆積させる処理である。半導体製造プロセスでは、イオン注入装置は主に、ターゲット材料の導電型および導電レベルを変化させるドーピング処理に利用される。集積回路（ＩＣ）基板およびその薄膜構造においては、正確なドーピングプロファイルが通常、適切なＩＣ性能を実現できるか否かの鍵となる。所望のドーピングプロファイルを実現するには、１種類以上のイオン種を、ドーズ量およびエネルギーレベルをさまざまに設定して、注入するとしてよい。イオン種、ドーズ量、およびエネルギーの仕様を、イオン注入レシピと呼ぶ。
従来のイオン注入技術によると、イオンは、プラズマ源から抽出されて、通常は（例えば、質量、電荷、エネルギー等について）フィルタリングされて、加速および／または減速されて、複数の電気的に静的／動的なレンズを介してコリメートされ、基板に方向付けられる。これとは対照的に、プラズマイオン注入では、基板をプラズマに浸漬させる。基板には負の電圧が印加され、その結果、基板とプラズマとの間のシースを介してイオンが抽出される。
プラズマ源には、いくつか例を挙げると、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、グロー放電(ＧＤ）、ホロー陰極（ＨＣ）等、いくつか種類がある。これらの例のうち、ＣＣＰに比べて電子温度が低く電子密度が高いので、ＩＣＰが通常イオン注入にはより適している。ＩＣＰの例として、高周波（ＲＦ）プラズマが挙げられる。
図１は、通常の高周波（ＲＦ）プラズマドーピングシステム（ＲＦ−ＰＬＡＤ）１００を示す断面図である。プラズマドーピングシステム１００は、プラズマチャンバ１０２とチャンバトップ１０４とを備える。チャンバトップ１０４は、伝導性上部部分１１６と、第１部分１０６と、第２部分１０８とを有する。上部部分１１６は、処理用ガスを入れるための、ガス入口１１８を含む。処理用ガスは、上部部分１１６のガス入口１１８から入れられると、バッフル１２６の上側に流入し、その後でチャンバ１０２内で均一に分散させられる。チャンバトップ１０４の第１部分１０６は一般的に、水平方向に延伸している。チャンバトップ１０４の第２部分１０８は、第１部分１０６から、一般的には垂直方向に延伸している。複数の巻き部分を持つらせんコイルアンテナ１１２は、第２部分１０８の周りに巻きつけられている。複数の巻き部分を持つ平面コイルアンテナ１１４は通常、第１部分１０６上に、第２部分１０８を取り囲むように設けられる。第１部分１０６および第２部分１０８は通常、ＲＦ電力をチャンバ１０２内のプラズマに伝達させる誘電材料１１０で形成されている。
ＲＦ源１３０は、例えばＲＦ電源であって、らせんコイルアンテナ１１２および平面コイルアンテナ１１４のうち少なくとも一方に、ＲＦ源１３０からＲＦアンテナ１１２および１１４へ伝達される電力を最大限にするインピーダンス整合ネットワーク１３２によって、電気的に接続されているとしてよい。ＲＦ源１３０がＲＦアンテナ１１２および１１４においてＲＦ電流を共振させると、ＲＦアンテナ１１２および１１４はＲＦ電流をチャンバ１０２に誘導して、処理用ガスを励起およびイオン化して、チャンバ１０２内でプラズマを生成する。
チャンバトップ１０４の第１部分１０６および第２部分１０８の配置構造およびＲＦアンテナ１１２および１１４の構成は、プラズマが均一に生成されるように、選択される。また、生成されたプラズマをより均一にするべく、コイル調整部１３４を用いて電磁結合を調整するとしてよい。
プラテン（またはＥ型クランプ）１２４は、チャンバ内１０２においてバッフル１２６の下方に配置されている。バッフル１２６は、接地されているとしてもよいし、または、フローティング状態であるとしてもよい。ターゲットウェハ１２０は、プラテン１２４の表面上に配置され、プラテン１２４は電圧電源１２８によってバイアスされ得る。この結果、生成されたプラズマ中のイオンはターゲットウェハ１２０に誘引される。
シールドリング１４４は、形状が環状であってよく、ターゲットウェハ１２０と同一平面状にターゲットウェハ１２０の周縁の周りに配置される。シールドリング１４４は通常、アルミニウムのような固体材料によって形成され、面積を画定する開口１４６を１以上含むとしてよい。ターゲットウェハ１２０の下方に位置する平面上には、シールドリング１４４の１以上の開口１４６の下方に位置づけられ、且つプラテン１２４に隣接するように、１以上のファラデーカップ１４０が配置されるとしてよい。
プラズマドーピングシステム１００におけるイオンドーズ量の測定は、１以上のファラデーカップ１４０を用いて行うとしてよい。入射イオン束は、電流として、１以上のファラデーカップ１４０によって測定されるとしてよい。ターゲットウェハ１２０のイオンドーズ量は、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２が、電流の測定値を取得して、１以上のファラデーカップ１４０の上方に位置するシールドリング開口１４６の面積で除算することによって算出されるとしてよい。このため、シールドリング開口１４６の面積は、イオンドーズ量の算出において重要なパラメータである。
しかし、シールドリング開口１４６の面積は、経時変化するパラメータである。このように変化する一因は、一例を挙げると、プラズマドーピング（ＰＬＡＤ）動作中においてＮＦ３プラズマが照射されることによって劣化（またはエッチング）されてしまうことにあると考えられる。ＮＦ３洗浄処理は、チャンバ１０２内で処理制御条件を常に満足させるべく、定期的に利用される。しかし、シールドリング１４４の材料をエッチングして、１以上のシールドリング開口１４６の面積を大きくしてしまうという望ましくない結果になってしまうことが多い。
１以上のシールドリング開口１４６の面積がある寸法まで大きくなってしまうと、例えば、１以上のシールドリング開口１４６の面積が１以上のファラデーカップ１４０の開口面積よりも大きくなってしまうと、１以上のファラデーカップ１４０は、取得する信号（または電流）が多くなり過ぎて、飽和状態となってしまい、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２が算出するイオンドーズ量が不正確な値になってしまう。
１以上のシールドリング開口１４６について良好に画定された面積を維持することを目的として、シールドリング１４４を頻繁に交換することは、一時的な解決方法にはなり得る。しかし、シールドリング交換処理は通常、コストが高く、不便であって、退屈である。
以上を鑑みると、指摘した欠点および欠陥を克服するべく、プラズマイオン注入において改良シールドリングを利用する技術を提供することが求められている。
プラズマイオン注入において改良シールドリングを利用する技術を開示する。具体的に一実施形態例によると、当該技術はプラズマイオン注入用の装置として実現され得る。当該装置は、ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、少なくとも１つの開口の面積を画定する開口画定デバイスを有するシールドリングと、少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、ファラデーカップに接続されて、イオンドーズ量を算出するドーズ量カウント電子機器とを備えるとしてよい。
当該実施形態例の別の側面によると、当該装置は、高周波プラズマドーピング（ＲＦ−ＰＬＡＤ）におけるイオン注入用である。
当該実施形態例のさらに別の側面によると、開口画定デバイスは、シールドリングの開口の下方であってファラデーカップの上方に配置されている挿入部材を含み、挿入部材は、エッチング速度が遅い材料から形成されている。
当該実施形態例のさらなる側面によると、開口画定デバイスは、シールドリングの開口に載置されて係合させられるレンズカバーを含み、レンズカバーは、エッチング速度が遅い材料から形成されている。
当該実施形態例のさらに別の側面によると、開口画定デバイスは、シールドリングの開口の下方であってファラデーカップの上方に配置されているバネデバイスを含み、バネデバイスは、エッチング速度が遅い材料から形成されている。
当該実施形態例の別の側面によると、少なくとも１つの開口の面積の形状は、円状、円弧状、スリット状、リング状、矩形、三角形、および楕円形状のうち少なくとも１つを含む。
当該実施形態例のさらなる側面によると、開口画定デバイスは、シリコン、炭化ケイ素、炭素、およびグラファイトのうち少なくとも１つを含む。
別の実施形態例によると、ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、バルク材料を含み、面積を画定する開口を少なくとも１つ有するシールドリングと、少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、ファラデーカップに接続されて、イオンドーズ量を算出するドーズ量カウント電子機器とを備える装置であってよい。
別の実施形態例によると、ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、面積を画定する開口を少なくとも１つ有するシールドリングと、少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、ファラデーカップに接続されて、算出モジュールを有するドーズ量カウント電子機器とを備え、算出モジュールは、開口の面積の変化に対する補償に基づいて、イオンドーズ量を算出する装置であってよい。
以下では、添付図面に図示されている本開示の実施形態例を参照しつつ、本開示をより詳細に記載する。以下では、実施形態例に基づいて本開示を説明するが、本開示はこれらに限定されないものと理解されたい。当業者であれば、本明細書の教示内容に基づき、さらなる実装例、変更例および実施形態に想到すると同時に、その他の利用分野にも想到するであろう。これらはすべて、本明細書に記載する本開示の範囲内に含まれ、本開示が多大な有用性を有する理由である。
本開示をより完全に理解していただくべく、添付図面を説明する。添付図面では、同様の構成要素は同様の参照番号で指定している。添付図面は、本開示を限定するものと理解されるべきではなく、本開示を例示を目的とするに過ぎない。
図２Ａは、本開示の一実施形態に係るシールドリング２４４の側面図である。シールドリング２４４は、形状が環状であってよく、ターゲットウェハ１２０と同一平面状に、ターゲットウェハ１２０の周縁の周りに配置されるとしてよい。シールドリング２４４は、面積を画定するシールドリング開口２４６を１以上有するとしてよい。１以上のファラデーカップ１４０が、ターゲットウェハ１２０の下方の平面上に、１以上のシールドリング開口２４６の下になり、且つ、プラテン（Ｅ型クランプ）１２４に隣接するように、配置されるとしてよい。図２Ｂは、シールドリング２４４を示す上面図である。
本実施形態によると、１以上のシールドリング開口２４６の面積は、リング２４４の下方に設けられている１以上のファラデーカップ１４０の開口面積よりも小さい。一実施形態によると、シールドリング２４４は、熱伝導性および導電性を有し、且つ、エッチング速度が遅い材料、例えばアルミニウムから形成されるとしてよく、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、グラファイト、または、その他の同様のエッチング速度が遅いコーティング材料でコーティングされている。別の実施形態によると、シールドリング２４４は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、またはグラファイトのようなバルク（固体）材料から形成されるとしてよい。さまざまな種類の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を利用するとしてもよく、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等を利用するとしてよい。さらに別の実施形態によると、バルク材料から成るシールドリング２４４は、エッチングに対する耐性を高くするべく、ドーピングされているとしてもよい。コーティングおよびドーピングについては、シールドリング２４４の材料に応じて、厚みをさまざまに設定するとしてよい。バルク材料からシールドリング２４４を形成する処理は、焼結（加熱）、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法（積層）、およびその他の同様の技術を用いるとしてよい。
上述したように、コーティングが施されたシールドリングまたはバルク材料から成るシールドリングを利用する場合の利点には、ウェハ１２０の端縁に対するイオン入射角度を通常値に維持するべく、ウェハの端縁を越えて均一に広がるプラズマシースを生成することができる点が挙げられるとしてよい。コーティングが施されたシールドリングまたはバルク材料から成るシールドリングを利用する場合の別の利点には、寸法が良好に画定されている開口を提供および維持することができるので、１以上の磁気的に抑制されたファラデーカップ１４０にイオン束を衝突させて、ウェハ１２０に対するイオン束を正確に測定する点が挙げられるとしてよい。この結果、処理制御をより正確に行うことができるようになり、汚染レベルを最低限に抑えることができ、プラズマドーピング（ＰＬＡＤ）システムの大量生産に関連付けられる（例えば、高価なシールドリングを交換することに起因する）消費財のコストを削減することができるとしてよい。
図３Ａは、本開示の一実施形態に係るシールドリング３４４を示す側面図である。シールドリング３４４は、従来のシールドリング１４４であってもよいし、または、図２Ａおよび図２Ｂに図示するようなエッチング速度が遅い材料から成るシールドリング２４４であってもよい。図３Ｂは、シールドリング１４４を示す上面図である。
本実施形態によると、１以上のシールドリング開口３４６の面積は、シールドリング３４４の下方に設けられている１以上のファラデーカップ１４０の開口面積よりも大きいとしてよい。上述したように、１以上のシールドリング開口３４６の面積が大きくなる一因は、例えば、プラズマドーピング（ＰＬＡＤ）動作においてＮＦ３プラズマを照射することによって、劣化（またはエッチング）してしまうことが考えられる。シールドリング開口１４６の面積が、１以上のファラデーカップ１４０の開口面積よりも大きい場合、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２が算出するイオンドーズ量が不正確な値になってしまい得る。
このため、大きくなった１以上のシールドリング開口３４６の下方で、且つ、１以上のファラデーカップ１４０の上方に、小開口３１０を有する、エッチング速度が遅い挿入部材３００を配置するとしてよい。挿入部材３００の小開口３１０は、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２が正確にターゲットウェハ１２０に対するイオンドーズ量を算出できるように、寸法が良好に画定された面積を与えるとしてよい。このため、挿入部材３００がイオンドーズ量測定用の画定用開口３１０を含んでいるので、１以上のシールドリング開口３４６が大きくなってしまったシールドリング３４４の交換間隔を短くし得る。この結果、処理制御をより正確に行うことができるようになり、汚染レベルを最低限に抑えることができ、プラズマドーピング（ＰＬＡＤ）システムの大量生産において、シールドリングを頻繁に交換することに関連付けられる消費財のコストを削減することができるとしてよい。
挿入部材３００は、熱伝導性および導電性を有し、且つ、エッチング速度が遅い材料、例えばアルミニウムから形成されるとしてよく、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、グラファイト、または、その他の同様のエッチング速度が遅いコーティング材料でコーティングされている。別の実施形態によると、エッチング速度が遅い挿入部材３００は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、またはグラファイトのようなバルク（固体）材料から形成されるとしてよい。さまざまな種類の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を利用するとしてよく、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等を利用するとしてよい。さらに別の実施形態によると、バルク材料から成る挿入部材３００は、エッチングに対する耐性を高くするべく、ドーピングされているとしてもよい。コーティングおよびドーピングについては、挿入部材３００の材料に応じて、厚みをさまざまに設定するとしてよい。バルク材料から挿入部材３００を形成する処理は、焼結（加熱）、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法（積層）、およびその他の同様の技術を用いるとしてよい。
図４Ａは、本開示の一実施形態に係るシールドリング４４４を示す側面図である。図４Ｂは、シールドリング４４４を示す上面図である。
本実施形態によると、１以上のシールドリング開口４４６の面積は、上記と同様の理由で、１以上のファラデーカップ１４０の開口面積よりも大きいとしてよい。このため、本実施形態では、小開口４１０を有するレンズカバー４００を、大きくなった１以上のシールドリング開口４４６に載置するとしてよい。レンズカバー４００は、図４Ａに示すように、テーパー状になっている大きくなった１以上のシールドリング開口１４６の劣化部分（または被エッチング部分）に係合するテーパー状側面を持つとしてよい。レンズカバー４００が有する小開口４１０は、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２が正確にターゲットウェハ１２０に対するイオンドーズ量を算出できるように、寸法が良好に画定された面積を与えるとしてよい。
レンズカバー４００は、熱伝導性および導電性を有し、且つ、エッチング速度が遅い材料、例えばアルミニウムから形成されるとしてよく、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、グラファイト、または、その他の同様のエッチング速度が遅いコーティング材料でコーティングされている。別の実施形態によると、レンズカバー４００は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、またはグラファイトのようなバルク（固体）材料から形成されるとしてよい。さまざまな種類の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を利用するとしてよく、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等を利用するとしてよい。さらに別の実施形態によると、バルク材料から成るレンズカバー４００は、エッチングに対する耐性を高くするべく、ドーピングされているとしてもよい。コーティングおよびドーピングについては、レンズカバー４００の材料に応じて、厚みをさまざまに設定するとしてよい。バルク材料からレンズカバー４００を形成する処理は、焼結（加熱）、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法（積層）、およびその他の同様の技術を用いるとしてよい。
図４Ｃを参照して説明すると、本開示の別の実施形態は、１以上の階段状シールドリング開口４４６ａに係合する、１以上の階段状レンズカバー４００ａを提供するとしてよい。１以上の階段状レンズカバー４００ａは、ほとんどの点において、上述した１以上のテーパー状レンズカバー４００と同様である。しかし、シールドリング開口４４６がエッチングされて（テーパー状部分を形成するまで）大きくなるのを待つのではなく、シールドリング４４４は、１以上の階段状レンズカバー４００ａと係合する１以上の階段状開口４４６を含むとしてよい。このような構成とすることによって、シールドリング交換および関連する消費財コストを低減する別の方法が得られるとしてよい。ほかにもさまざまな係合機構を提供するとしてよい。
別の実施形態によると、小開口を有さないレンズカバー４００を提供するとしてよい。本例では、レンズカバーは、開口１４６をエッチングされないように保護するとしてよい。このようなレンズカバーは、良好に画定された開口を維持するために直接利用されるのではないとしてよい。そうではなく、当該レンズカバーは、複数のシールドリング開口を有するシールドリングの、使用されていないシールドリング開口を保護するとしてよい。このような構成は、カバーされているシールドリング開口における面積の変化と、カバーされていないシールドリング開口における面積の変化との比を間接的に算出することに関して有用であるとしてよい。この処理について、さらに詳細に後述する。
図５Ａは、本開示の一実施形態に係るシールドリング５４４を示す側面図である。図５Ｂは、シールドリング５４４を示す上面図である。図５Ｂは、シールドリング５４４を示す底面図である。
本実施形態によると、１以上のシールドリング開口５４６の面積は、上記と同様の理由で、１以上のファラデーカップ１４０の面積よりも大きいとしてよい。本開示の一実施形態によると、バネ調整開口５１０を有するバネ機構５００が、シールドリング５４４の大きくなった１以上の開口５４６の下方であって、１以上のファラデーカップ１４０の上方に配置されるとしてよい。バネ機構５００は、図５Ｃに示すように、開口画定部分５００ａおよび５００ｂ、固定部分５０２ａおよび５０２ｂ、バネ５０４、および、開口棒５０６ａおよび５０６ｂを有するとしてよい。１以上のシールドリング開口５４６の下方にバネ機構５００を配置すると、開口画定部分５００ａおよび５００ｂが、劣化および／またはエッチングの際に、１以上のシールドリング開口５４６の面積を画定し得る。開口棒５０６ａおよび５０６ｂは、エッチング速度が低く、且つ、耐性の高い材料から形成されるとしてよく、バネ調整開口５１０の寸法を画定するべく機能する。
開口画定部分５００ａおよび５００ｂは、熱伝導性および導電性を有し、且つ、エッチング速度が遅い材料、例えばアルミニウムから形成されるとしてよく、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、グラファイト、または、その他の同様のエッチング速度が遅いコーティング材料でコーティングされている。別の実施形態によると、開口画定部分５００ａおよび５００ｂは、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、またはグラファイトのようなバルク（固体）材料から形成されるとしてよい。さまざまな種類の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を利用するとしてよく、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等を利用するとしてよい。さらに別の実施形態によると、バルク材料から成るレンズカバー４００は、エッチングに対する耐性を高くするべく、ドーピングされているとしてもよい。コーティングおよびドーピングについては、開口画定部分５００ａおよび５００ｂの材料に応じて、厚みをさまざまに設定するとしてよい。バルク材料から開口画定部分５００ａおよび５００ｂを形成する処理は、焼結（加熱）、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法（積層）、およびその他の同様の技術を用いるとしてよい。
１以上のシールドリング開口５４６がエッチングされると、バネ機構５００の開口画定部分５００ａおよび５００ｂもまた、エッチングされてしまう場合がある。開口画定部分５００ａおよび５００ｂがエッチングされてしまっても、固定部分５０２ａおよび５０２ｂに取り付けられているバネ５０４が、開口画定部分５００ａおよび５００ｂを、開口棒５０６ａおよび５０６ｂに向かって押すので、１以上のシールドリング開口５４６の大きさ（面積）が維持され得る。このため、バネ開口５１０は、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２が正確にターゲットウェハ１２０に対するイオンドーズ量を算出できるように、寸法が動的に調整され、良好に画定された面積を与えるとしてよい。この結果、バネ機構５００は正確にイオンドーズ量を測定できるように画定開口５１０を提供するので、１以上の開口が大きくなってしまったシールドリングの交換間隔を短くし得る。
各シールドリングは、本開示の実施形態に関連付けて上述したように、断面が矩形のシールドリング開口を２つ有するものとして図示されているが、開口の数、形状および大きさは上記以外であってもよいことに留意されたい。例えば、図６Ａに示すように、シールドリング６４４は開口６４６ａを１以上、例えば４つ含むとしてよい。一実施形態によると、開口６４６ａはそれぞれ、異なる１以上のファラデーカップ１４０ａに対応するとしてよい。
また、図６Ｂおよび図６Ｄに示すように、シールドリング６４４は、異なる形状を持つ、例えば、円状（６４６ｂ）または円弧状（６４６ｄ）のシールドリング開口６４６を１以上備えるとしてよい。例えば、三角形、楕円形、スリット状等のその他の形状もまた、提供されるとしてよい。同様に、１以上のファラデーカップ６４０もまた、１以上のシールドリング開口６４６に対応して、異なる形状を持つとしてよい。例えば、１以上のファラデーカップ６４０ｂは、１以上の円状開口１４６ｂに対応して、円状であってもよく、または、１以上のファラデーカップ６４０ｄは、１以上の円弧状の開口６４６ｄに対応して、円弧状であってもよい。別の実施形態によると、シールドリングが有する１以上のシールドリング開口は、複数の異なる形状を持つとしてもよい。その他の変形例もまた提供され得る。
図６Ｃを参照して説明すると、シールドリング６４４は、連続したリング状の開口６４６ｃによって互いから分離されている、外側シールドリング６４４ａおよび内側シールドリング６４４ｂを備えるとしてよい。一実施形態によると、ファラデーカップ６４０ｃもまた、開口６４６ｃに対応して、形状がリング状であってよい。リング状の開口６４６ｃによれば、シールドリング６４４全体にわたって入射イオン束が平均化され得るので、イオンドーズ量を測定する際の精度が上がるとしてよい。これ以外にもさまざまな実施形態が提供され得る。
良好に画定された開口を維持してイオンドーズ量測定を改善する効果に加えて、本開示の実施形態はさらに、エッチングによって生じ得る開口の面積の変化を補償する処理を実行し得る。
例えば、一実施形態によると、エッチングに起因するシールドリング開口の面積の変化を算出および補償する処理は、エッチング速度を算出することによって実現され得る。所定の材料のエッチング速度は所定の一連の洗浄条件（例えば、電力、圧力、流れ、ＤＣバイアス、パルス幅周波数等）において予測可能なので、エッチング速度を、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２内の算出モジュールの洗浄レシピに組み込んで、イオンドーズ量測定中に開口の面積を自動的に調整するとしてよい。
別の実施形態によると、エッチングに起因する開口の面積の変化を算出および補償する処理は、インサイチュの光学的な測定方法によって実現されるとしてもよい。本例によると、開口の面積の変化は、イオンドーズ量測定中にドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２において、光学的に測定されて、自動的に補償されるとしてよい。
さらに別の実施形態によると、エッチングに起因する開口の面積の変化を算出および補償する処理は、別のイオン源を用いるか、または、略安定しているＲＦ源等の主要プラズマ生成源を用いることによって実現されるとしてよい。本例によると、公知のイオン源を用いて、開口面積を逆算するのに利用され得る、ファラデーカウント回路における応答を生成するとしてよい。この処理に基づくキャリブレーションは、ドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２の算出モジュールに挿入されて、頻繁に、および／または、周期的に実行されるとしてよい。
本開示のさらに別の実施形態によると、主要プラズマ生成源が上記キャリブレーションを実行するべく十分に安定していなければ、別の処理を行うとしてよい。本例によると、デュアルチャネルドーズ量測定処理を提供してよい。一実施形態によると、第１のチャネルをリアルタイムのドーズ量測定に用いて、第２のチャネルを、例えば、一定の面積を維持するべくレンズカバーによってカバーされている開口に接続してよい。尚、レンズカバーは、キャリブレーションを実行する場合のみ取り外される。このようにして、キャリブレーション中に第２のチャネルが受け取る値を、第１のチャネルと比較して、その差分および面積の変化を算出するとしてよい。
別の実施形態によると、第１のチャネルは、特定の物理的構造、例えば、円状の形状を持つ一の開口（または一連の開口）に接続するとしてよい。第２のチャネルは、異なる物理的構造、例えばスリット状の形状を持つ別の一の開口（または別の一連の開口）に接続するとしてよい。開口がプラズマ照射に応じてエッチングされると、周囲の長さと面積の比率は、第２のチャネルに接続されている開口と、第１のチャネルに接続されている開口とを比較すると、変化幅が異なる場合がある。このため、例えば、比率の差分をドーズ量カウント電子機器（ＤＣＥ）１４２に挿入して、当該差分に基づいて、エッチングされた開口のそれぞれの実際の面積を算出して、イオンドーズ量測定を改良するとしてよい。
本開示の実施形態はＲＦ−ＰＬＡＤにおいて二次電子を閉じ込めることに関連しているが、その他の実装例も同様に提供され得ると理解されたい。例えば、二次電子を閉じ込める技術は、グロー放電プラズマドーピング（ＧＤ−ＰＬＡＤ）システムのような、プラズマイオン注入システムに適用され得る。この例では、追加のプラズマ源、例えば、ホロー陰極をさらに提供するとしてよい。
本開示の範囲は、本明細書に記載した具体的な実施形態に限定されるものではない。上述の説明および添付図面から、当業者には、本明細書に記載したものに加えて、本開示のその他のさまざまな実施形態および変形例が明らかである。このようなその他の実施形態および変形例は本開示の範囲に含まれるものとする。また、本明細書では特定の目的を実現するための特定の環境における特定の実装例に関連付けて本開示を説明してきたが、当業者であれば、本開示の有用性は上述の説明内容に限定されるものではなく、本開示はさまざまな目的を実現するべくさまざまな環境において実装されて効果を奏することに想到するであろう。したがって、本願の請求項は、本明細書に記載した本開示の範囲および精神を最大限に鑑みて、理解されるべきである。
Claims (24)
- ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、少なくとも１つの開口の面積を画定する開口画定デバイスを有するシールドリングと、
前記少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、
前記ファラデーカップに接続されて、イオンドーズ量を算出するドーズ量カウント電子機器と
を備えるプラズマイオン注入用の装置。 - 前記装置は、グロー放電（ＧＤ）ＰＬＡＤにおけるイオン注入用である
請求項１に記載の装置。 - 前記装置は、高周波（ＲＦ）ＰＬＡＤにおけるイオン注入用である
請求項１に記載の装置。 - 前記開口画定デバイスは、シリコン、炭化ケイ素、炭素、およびグラファイトのうち少なくとも１つを含む
請求項１に記載の装置。 - 前記開口画定デバイスは、前記シールドリングの前記開口の下方であって前記ファラデーカップの上方に配置されている挿入部材を含み、
前記挿入部材は、エッチング速度が遅い材料から形成されている
請求項１に記載の装置。 - 前記開口画定デバイスは、前記シールドリングの前記開口に載置されて係合させられるレンズカバーを含み、
前記レンズカバーは、エッチング速度が遅い材料から形成されている
請求項１に記載の装置。 - 前記開口画定デバイスは、前記シールドリングの前記開口の下方であって前記ファラデーカップの上方に配置されているバネデバイスを含み、
前記バネデバイスは、エッチング速度が遅い材料から形成されている
請求項１に記載の装置。 - 前記少なくとも１つの開口の面積の形状は、円状、円弧状、スリット状、リング状、矩形、三角形、および楕円形状のうち少なくとも１つを含む
請求項１に記載の装置。 - ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、バルク材料を含み、面積を画定する開口を少なくとも１つ有するシールドリングと、
前記少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、
前記ファラデーカップに接続されて、イオンドーズ量を算出するドーズ量カウント電子機器と
を備えるプラズマイオン注入用の装置。 - 前記バルク材料は、シリコン、炭化ケイ素、炭素、およびグラファイトのうち少なくとも１つを含む
請求項９に記載の装置。 - ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に配置され、面積を画定する開口を少なくとも１つ有するシールドリングと、
前記少なくとも１つの開口の下方に配置されるファラデーカップと、
前記ファラデーカップに接続されて、算出モジュールを有するドーズ量カウント電子機器と
を備え、
前記算出モジュールは、開口の面積の変化に対する補償に基づいて、イオンドーズ量を算出する
プラズマイオン注入用の装置。 - 前記算出モジュールは、開口の面積の変化に対する補償に基づいて、イオンドーズ量を算出する
請求項１１に記載の装置。 - 前記算出モジュールは、前記シールドリングのエッチング速度情報に基づいて、開口の面積の変化を補償する
請求項１２に記載の装置。 - 前記算出モジュールは、開口の面積の変化をインサイチュに光学的に測定することに基づいて、開口の面積の変化を補償する
請求項１２に記載の装置。 - 前記算出モジュールは、別のイオン源に基づいて、開口の面積の変化を補償する
請求項１２に記載の装置。 - 前記算出モジュールは、略安定している主要プラズマ源に基づいて、開口の面積の変化を補償する
請求項１２に記載の装置。 - 前記算出モジュールは、デュアルチャネルキャリブレーションに基づいて、開口の面積の変化を補償する
請求項１２に記載の装置。 - 前記デュアルチャネルキャリブレーションは、第１のチャネルと第２のチャネルとを含む
請求項１７に記載の装置。 - 前記第１のチャネルは、リアルタイムにドーズ量測定を行うために少なくとも１つの開口に接続され、前記第２のチャネルは、カバーされている少なくとも１つの開口に接続されており、カバーされていない場合に、前記第２のチャネルが受け取り、前記第１のチャネルと比較される測定値は、イオンドーズ量の算出に用いられる
請求項１８に記載の装置。 - 前記第１のチャネルは、第１の形状を有する少なくとも１つの開口に接続され、前記第２のチャネルは、第２の形状を有する少なくとも１つの開口に接続されており、前記第１のチャネルに接続されている前記少なくとも１つの開口に対する周囲の長さと面積との第１の比率および前記第２のチャネルに接続されている前記少なくとも１つの開口に対する周囲の長さと面積との第２の比率を含む測定情報は、互いに比較されて、イオンドーズ量の算出に用いられる
請求項１８に記載の装置。 - プラズマイオン注入において、少なくとも１つの開口の面積を維持する方法であって、
ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に、イオンドーズ量の算出に用いられるファラデーカップ上で少なくとも１つの開口の面積を画定する開口画定デバイスを有するシールドリングを配置することを含む方法。 - プラズマイオン注入において、少なくとも１つの開口の面積を維持する方法であって、
ターゲットウェハの周縁を取り囲むように同一平面に、エッチング速度が遅いバルク材料から形成されており、イオンドーズ量の算出に用いられるファラデーカップ上で面積を画定する少なくとも１つの開口を有するシールドリングを配置する段階を含む方法。 - プラズマイオン注入の方法であって、
開口面積変化情報に基づいて得られる開口の面積の変化に対する補償に少なくとも部分的に基づいてイオンドーズ量を算出する段階を含む方法。 - 前記開口面積変化情報は、エッチング速度情報、開口の面積の変化に関するインサイチュ光学測定情報、別のイオン源に基づく情報、略安定しているプラズマ源に基づく情報、および、デュアルチャネルキャリブレーションに基づく情報のうち少なくとも１つを含む
請求項２３に記載の方法。
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