JP2010519710A - イオン源およびイオン源の電磁石を動作させる方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2007年2月26日に出願された米国特許出願第11/678979号の一部継続出願であり、米国特許出願第11/678979号は、2004年2月4日に出願された米国特許出願第10/772132号(現在米国特許第7183716号)の一部継続出願であり、それぞれの開示は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。本出願は、2007年2月26日に出願された米国仮出願第60/891669号の利益を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
KN=K(IMAG)/K(I0)
として規定されてもよい。
KND=KDESIRED/KACTUAL(I0)
として規定されてもよい。
11 基板
12 真空処理システム
12a プロセスチャンバ
13 真空ポンプ
14 処理空間
15 イオンビーム
16 放電チャンバ
17 プラズマ
18 管状側壁
19 アジマス軸
20 バックフランジ
21 基板支持体
22 ガス入口
23 ガス源
24 放電空間
25 ファラディシールド
26 コイルアンテナ
28 電源
30 インピーダンス整合ネットワーク
31、49、51、52、53 開放端
32 格子組立体
34、36、38 格子
40 格子電源
42、42a、42b、42c 電磁石
44 リエントラント容器
46、48、130 極片
50、134 ギャップ
54、98、107 コア素子
56 端壁
58 搭載板
60 リング
62 側壁
64 絶縁材料の板
66、136 ワイヤスプール
67 止めねじ
68 穴
72、74、138、140 ワイヤコイル
76、78 フランジ
77 アパーチャ
80、82、84 タップ
86 電源
87 コントローラ
89 センサ
92 ガイドポスト
96 ワイヤ通路
100 ポジショナ
102、106、118、124 ブラケット
103 フランジ
104 ボルト
108、120、125 ねじ付きロッド
110 支持ロッド
112 スペーサ
114 回転機構
116、122、126 つまみねじ
Claims (56)
- プラズマ処理装置用のイオン源であって、
作動ガスを収容するように構成された放電空間を有する放電チャンバと、
前記放電空間の内側で前記作動ガスからプラズマを発生させるように構成されたアンテナと、
前記放電チャンバに近接して配設された電磁石とを備え、前記電磁石は、磁気透過性材料から形成された第1極片および第1コイルを含み、前記第1極片は管状側壁を含み、前記第1コイルは、前記第1極片の前記管状側壁に近接して配置され、前記第1コイルは、励磁され前記放電空間内で磁界を発生するように構成され、前記第1極片は、前記放電空間の内側で前記プラズマの分布を変化させるのに有効な磁界を形作るよう構成されるイオン源。 - 前記第1コイルは、前記第1極片の前記管状側壁に対して半径方向に離間した関係で配置される請求項1に記載のイオン源。
- 前記電磁石は、前記磁気透過性材料から形成された第2極片をさらに備え、前記第2極片は管状側壁を有し、前記第1コイルは、前記第1極片の前記管状側壁と前記第2極片の前記管状側壁との間に半径方向に配置される請求項1に記載のイオン源。
- 前記第1コイルは、格子組立体に対して前記第1コイルの軸方向位置を変更するために、第1環状空間内で移動可能である請求項3に記載のイオン源。
- 前記電磁石は、前記磁気透過性材料から形成されたコア素子をさらに備え、前記コア素子は、前記第1極片の前記管状側壁と前記第2極片の前記管状側壁を接続する請求項3に記載のイオン源。
- 前記第1および第2極片は同軸に配置される請求項3に記載のイオン源。
- 前記電磁石は、前記磁気透過性材料から形成された第3極片および第2コイルをさらに備える請求項3に記載のイオン源。
- 前記第3極片は管状側壁を有し、前記第2コイルは、前記第2極片の前記管状側壁と前記第3極片の前記管状側壁との間に半径方向に配置される請求項7に記載のイオン源。
- 前記磁気透過性材料から形成されたコア素子をさらに備え、前記コア素子は、前記第1極片の前記管状側壁と前記第2極片の前記管状側壁を接続し、前記コア素子は、前記第2極片の前記管状側壁と前記第3極片の前記管状側壁を接続する請求項8に記載のイオン源。
- 前記第1コイルは、前記第1極片に対して前記コイルの位置を変更するために移動可能である請求項1に記載のイオン源。
- 前記電磁石は第2コイルをさらに含み、前記第1コイルは第1タップを含み、前記第2コイルは第2タップを含み、前記第1および第2コイルは、前記第1タップと前記第2タップとの間の中間の第3タップにおいて直列に結合される請求項1に記載のイオン源。
- 前記第1タップと結合した第1極性の第1端子、および、前記第2タップまたは前記第3タップと選択的に結合するように構成された第2極性の第2端子を含む電源をさらに備える請求項11に記載のイオン源。
- 前記放電空間に対する前記電磁石の位置を調整するよう構成されたポジショナをさらに備える請求項1に記載のイオン源。
- 前記放電チャンバは、閉鎖端、開放端および前記閉鎖端から前記放電空間内に突出する管状側壁を有するカップ形状リエントラント容器を備え、前記電磁石は、前記リエントラント容器内に少なくとも部分的には配設される請求項1に記載のイオン源。
- 前記リエントラント容器の前記管状側壁の前記開放端に近接した少なくとも1つの格子をさらに備え、前記少なくとも1つの格子は、前記放電空間内でプラズマからイオンを抽出するように構成された請求項14に記載のイオン源。
- 前記リエントラント容器の前記管状側壁は、前記放電チャンバの前記閉鎖端から前記格子組立体に向かって突出する請求項15に記載のイオン源。
- 前記格子組立体はアパーチャを含み、前記アパーチャは、前記放電空間の内側でプラズマの分布と協働するために配置されかつその大きさに作られ、それにより、前記格子組立体内の前記アパーチャを通してプラズマから抽出されるイオンビームが、実質的に空間的に均一であるイオン電流を有する請求項15に記載のイオン源。
- 前記リエントラント容器の前記管状側壁に対して前記リエントラント容器内の前記電磁石の位置を調整するよう構成されたポジショナをさらに備える請求項14に記載のイオン源。
- 前記ポジショナは、前記リエントラント容器の前記管状側壁に対して横方向に前記電磁石の前記位置を調整するよう構成される請求項18に記載のイオン源。
- 前記ポジショナは、前記リエントラント容器の前記開放端に対して軸方向に前記電磁石の位置を調整するよう構成される請求項18に記載のイオン源。
- 前記第1極片は、前記第1コイルと前記リエントラント容器の前記管状側壁との間に半径方向に配設される請求項14に記載のイオン源。
- 前記第1コイルは、前記第1極片と前記リエントラント容器の前記管状側壁との間に配設される請求項14に記載のイオン源。
- 前記放電チャンバは開口を備え、
前記放電チャンバの前記開口に近接する少なくとも1つの格子をさらに備え、前記少なくとも1つの格子は、前記放電チャンバ内の前記開口を通して前記放電空間の内側でプラズマからイオンを抽出するように構成された請求項1に記載のイオン源。 - プラズマ処理装置用のイオン源であって、
第1端、第2端、前記第1端と前記第2端との間の放電空間、および、前記第2端の開口を含む放電チャンバを備え、前記放電空間は作動ガスを収容するように構成され、
前記放電空間の内側で前記作動ガスからプラズマを発生させるように構成されたアンテナと、
前記放電チャンバの前記第1端に近接し、励磁され前記放電空間内で磁界を発生するように構成されたコイルを含む電磁石と、
前記放電チャンバ内の前記開口を通して前記放電空間内のプラズマからイオンを抽出するように構成された少なくとも1つの格子とを備えるイオン源。 - 前記少なくとも1つの格子は、複数のアパーチャを含み、前記複数のアパーチャを通して、プラズマからイオンが抽出される請求項24に記載のイオン源。
- 前記少なくとも1つの格子は、前記放電空間内のプラズマからイオンを抽出するために、互いに対して電気的にバイアスされるように構成された複数の格子を備える請求項24に記載のイオン源。
- 前記アンテナは、前記放電チャンバの外に配設される請求項24に記載のイオン源。
- プラズマ処理装置用のイオン源であって、
作動ガスを収容するように構成された放電空間を有し、開口を含む放電チャンバと、
前記プラズマ容器の外に配設され、前記放電空間の内側で前記作動ガスからプラズマを発生するように構成されたアンテナと、
前記放電チャンバに近接して配設され、励磁され前記放電空間内で磁界を発生するように構成されたコイルを含む電磁石と、
前記放電チャンバ内の前記開口を通して前記放電空間内のプラズマからイオンを抽出するように構成された少なくとも1つの格子とを備えるイオン源。 - 前記少なくとも1つの格子は、複数のアパーチャを含み、前記複数のアパーチャを通して、プラズマからイオンが抽出される請求項28に記載のイオン源。
- 前記少なくとも1つの格子は、前記放電空間内のプラズマからイオンを抽出するために、互いに対して電気的にバイアスされるように構成された複数の格子を備える請求項28に記載のイオン源。
- 放電空間および電磁石を含む無線周波数イオン源を動作させる方法であって、
前記放電空間内で作動ガスからプラズマ密度分布を有するプラズマを発生させるステップと、
前記プラズマ密度分布を形成するのに有効である磁界を前記放電空間内に発生させるために、前記電磁石に電流を印加するステップと、
前記プラズマからイオンビームを抽出するステップと、
ウェハ処理ロケーションに近接する前記イオンビーム密度の実際の分布プロファイルを確定するステップと、
前記イオンビーム密度の前記実際の分布プロファイルを、前記イオンビーム密度についての所望の分布プロファイルと比較するステップと、
前記比較に基づいて、磁界を修正し、それにより、前記プラズマ密度分布を変化させるために、前記電磁石に印加される電流を調整するステップとを含む方法。 - 前記電磁石に印加される電流を調整するステップは、
前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルと前記イオンビーム密度についての前記所望の分布プロファイルとの差を低減するために、前記プラズマ密度分布を変化させるステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記電磁石に印加される電流を調整するステップは、
ユーザの介入なしで、前記電磁石に印加される電流を自動的に調整するステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記イオンビーム密度の実際の分布を確定するステップは、
前記イオン源に結合したプロセスチャンバの内側でウェハエッチレート分布またはビームプロファイルを測定するステップをさらに含む請求項33に記載の方法。 - 前記実際の密度分布プロファイルは、前記イオン源のアジマス軸の周りに半径方向依存性を示し、前記イオンビーム密度についての前記所望の密度分布を前記実際の密度分布と比較するステップは、
前記電磁石のコイルに印加される電流の大きさに対する、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルの前記半径方向依存性に関連する知識ベースを作成するステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記知識ベースを作成するステップは、
前記電磁石のコイルに複数の異なる電流を供給するステップと、
前記異なる電流のそれぞれにおいて、イオンビームを抽出するステップと、
前記異なる電流のそれぞれにおいて、前記イオンビーム密度の参照分布プロファイルを確定するステップと、
前記異なる電流と関係付けられたデータベースに、前記異なる電流のそれぞれにおける前記イオンビーム密度についての前記参照分布プロファイルを収集するステップとをさらに含む請求項35に記載の方法。 - 前記異なる電流のそれぞれにおいて、前記イオンビーム密度の前記参照分布プロファイルを確定するステップは、
前記異なる電流のそれぞれにおいて前記イオン源から抽出される前記イオンビームによって、複数のウェハをエッチングするステップと、
前記ウェハのそれぞれにわたってエッチ深さプロファイルを測定するステップと、
前記ウェハのそれぞれについての前記エッチ深さプロファイルを、前記異なる電流のそれぞれ1つの電流における、前記イオンビーム密度の前記参照分布プロファイルに関係付けるステップとをさらに含む請求項36に記載の方法。 - 前記半径方向依存性は、前記アジマス軸の周りに対称である請求項35に記載の方法。
- 前記電磁石に印加される電流を調整するステップは、
前記イオンビーム密度について前記所望の分布プロファイルを提供する前記知識ベースから前記電流の大きさを選択するステップをさらに含む請求項35に記載の方法。 - 前記電磁石に印加される電流を調整するステップは、
前記イオン源のアジマス軸の周りの前記実際の分布プロファイルの凹性または凸性を増加させるまたは減少させるために、前記電流を選択するステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記電磁石に印加される電流を調整するステップは、
前記イオンビーム密度について前記実際の分布プロファイルの均一性を改善するために、前記電流を選択するステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記イオンビーム密度について前記実際の分布プロファイルを確定するステップは、
前記イオン源から抽出される前記イオンビームによってウェハをエッチングするステップと、
前記ウェハにわたってエッチレートプロファイルを測定するステップと、
前記エッチレートプロファイルを、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルに関係付けるステップとをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記イオンビーム密度について前記実際の密度分布プロファイルを確定するステップは、
複数の位置においてイオン電流密度を測定するために、複数のファラディプローブを前記イオンビーム内に挿入するステップと、
前記複数の位置のそれぞれにおける前記イオン電流密度から、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルを生成するステップとをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記イオンビーム密度について前記実際の分布プロファイルを確定するステップは、
前記抽出されたイオンビームによってウェハを部分的にエッチングするステップと、
前記部分的にエッチングされたウェハにわたってエッチレートプロファイルを測定するステップと、
前記部分的にエッチングされたウェハについての前記エッチレートプロファイルを、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルに関係付けるステップとをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記コイルに印加される電流を調整するステップは、
前記比較に基づいて、前記コイルに印加される電流が徐々に変化するようにさせるステップをさらに含む請求項44に記載の方法。 - 本プロセスは、前記プラズマから抽出された前記イオンビームによる単一ウェハの処理中に反復的に実施される請求項45に記載の方法。
- 前記エッチレートプロファイルは、前記イオン源に結合されたプロセスチャンバ内でインサイチュで測定される請求項44に記載の方法。
- エッチ深さプロファイルを測定するために、前記イオン源に結合したプロセスチャンバから測定モジュールへ前記ウェハを移動させるステップと、
前記エッチ深さプロファイルを、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルに関係付けるステップと、
前記エッチ深さプロファイルが測定された後に、さらなる処理のために、前記ウェハを前記プロセスチャンバに戻すステップとをさらに含む請求項44に記載の方法。 - 前記電磁石に印加される電流を調整するステップは、
前記調整される電流を指示する制御信号を、コントローラから前記電磁石のコイルに結合した電源へ通信するステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルを、前記イオンビーム密度についての前記所望の分布プロファイルと比較するステップは、
前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルおよび前記イオンビーム密度についての前記所望の分布プロファイルを、コントローラのメモリに格納するステップと、
前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルを、前記イオンビーム密度についての前記所望の分布プロファイルと比較するアルゴリズムを前記コントローラ上で実行するステップとをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記イオン源は、前記コイルに隣接する磁気透過性材料の極片を含み、
前記プラズマを分散させるために、前記極片によって前記放電空間内の前記磁界の力線を形作るステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記プラズマから前記イオンビームを抽出するステップは、
前記プラズマから前記イオンビームを抽出するために、1つまたは複数の電圧を格子組立体イオンオプティクスに印加するステップをさらに含む請求項31に記載の方法。 - 前記実際の密度分布プロファイルは、前記イオン源のアジマス軸の周りに半径方向依存性を示し、
前記半径方向依存性に影響を及ぼす可変の半径方向透過性を有するように、前記格子組立体イオンオプティクスをデザインするステップをさらに含む請求項52に記載の方法。 - 前記格子組立体イオンオプティクスの前記可変の半径方向透過性は、動作パラメータの差または動作条件の差を補償するために、前記イオンビーム密度について前記実際の分布プロファイルの形状を調整するための前記電磁石の能力を最大にするようデザインされる請求項53に記載の方法。
- 前記格子組立体イオンオプティクスの前記可変の半径方向透過性は、前記磁界の作用が、前記イオンビーム密度についての前記所望の分布プロファイルからの、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルの凹形状偏移または凸形状偏移を補償することを可能にするようデザインされる請求項53に記載の方法。
- 前記格子組立体イオンオプティクスは、イオン源デザインと、電流だけを増加させる作用が、前記イオンビーム密度についての前記実際の分布プロファイルの凸性または凹性を増加させるまたは減少させる、磁石電流動作の使用可能範囲と共に使用される請求項55に記載の方法。
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