JP2010519710A5 - - Google Patents

Description

【０００７】
さらに、プラズマの半径方向および／またはアジマス方向密度分布の局所変動は、通常、ＩＢＥプロセスの均一性を制限する。これらの変動のロケーションおよび形状は動作条件に依存する。格子プティクスの透過性は、動作条件に対するこの依存性を補償するために容易に修正できない。
イオン源は、イオンビームプロファイルの不均一性を減少させるのに役立つ物理構造を有しうる。しかし、イオン源は、イオンビーム密度において観測される不均一性をなくすための調整を必要とする可能性がある。調整は、イオン源が最初に使用されるときか、イオン源が長い期間使用された後か、プロセス条件が変更された場合か、または、イオン源点検の後に必要とされる可能性がある。これらのイベント後に効率的な調整を行うことができることで、イオン源動作によって生成される使用可能デバイスの収量を増加させ、廃棄物を減少させる可能性がある。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
【先行技術文献】
【特許文献】

【０００８】
【特許文献１】 米国特許出願２００８／０１７９２８４号明細書
【特許文献２】 米国特許第７１８３７１６号明細書
【特許文献３】 米国特許第７３０３９８２号明細書
【特許文献４】 米国特許第１６２４０７１号明細書
【特許文献５】 米国特許第２１０３６２３号明細書
【特許文献６】 米国特許第２２５７４１１号明細書
【特許文献７】 米国特許第２３４６４８３号明細書
【特許文献８】 米国特許第２４６３１８０号明細書
【特許文献９】 米国特許第２８４３５４２号明細書
【特許文献１０】 米国特許第３１００２７２号明細書
【特許文献１１】 米国特許第３２３３１３７号明細書
【特許文献１２】 米国特許第３３２９６０１号明細書
【特許文献１３】 米国特許第３３９４０６６号明細書
【特許文献１４】 米国特許第３４５８４２６号明細書
【特許文献１５】 米国特許第３６１９４０２号明細書
【特許文献１６】 米国特許第３８７５０２８号明細書
【特許文献１７】 米国特許第４１１６７９３号明細書
【特許文献１８】 米国特許第４１１８９７３号明細書
【特許文献１９】 米国特許第４１３２６１２号明細書
【特許文献２０】 米国特許第４１３２６１３号明細書
【特許文献２１】 米国特許第４３４２９０１号明細書
【特許文献２２】 米国特許第４５７８５５９号明細書
【特許文献２３】 米国特許第４６２４７６７号明細書
【特許文献２４】 米国特許第４６３２７１９号明細書
【特許文献２５】 米国特許第４８４４７７５号明細書
【特許文献２６】 米国特許第４９４６５７６号明細書
【特許文献２７】 米国特許第４９６３２４２号明細書
【特許文献２８】 米国特許第５００９７３８号明細書
【特許文献２９】 米国特許第５５２７３９４号明細書
【特許文献３０】 米国特許第５５５６５２１号明細書
【特許文献３１】 米国特許第５９９７６８６号明細書
【特許文献３２】 米国特許第２３０５７５８号明細書
【特許文献３３】 独国特許発明第４３２５０４１号明細書
【特許文献３４】 欧州特許出願公開第４５８５８号明細書
【特許文献３５】 国際公開第９２／２２９２０号
【特許文献３６】 米国特許第４６４１０３１号明細書
【特許文献３７】 米国特許第６６６４５４７号明細書
【特許文献３８】 米国特許第７１８３７１６号明細書
【特許文献３９】 特許第３０７１８１４号明細書
【特許文献４０】 米国特許第５０３６２５２号明細書
【特許文献４１】 米国特許第５３９１２８１号明細書
【特許文献４２】 米国特許第５０２１９１９号明細書
【特許文献４３】 仏国特許出願公開第２７７９３１７号明細書
【特許文献４４】 特開平０４−１４７９６９号公報
【非特許文献】

Claims (60)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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。
21. 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。
22. 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。
23. 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。
24. 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。
25. 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。
26. 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。
27. 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。
28. 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。
29. 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。
30. 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。
31. 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。
32. 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。
33. 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。
34. 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。
35. 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。
36. 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。
37. 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。
38. 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。
39. 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。
40. 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。
41. 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。
42. 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。
43. 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。
44. 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。
45. 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。
46. 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。
47. 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。
48. 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。
49. 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。
50. 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。
51. 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。
52. 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。
53. 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。
54. 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。
55. 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。
56. 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。
57. イオン源を動作させる方法であって、当該イオン源は、コイルと前記コイルに隣接して配設される磁気透過性素材からなる極片とを有する電磁石を含み、前記方法は、
    前記電磁石の前記コイルを第１の電流で励磁するステップであって、前記第１の電流は、前記極片の構成と素材とによって画定される第１の磁界を有効に生成するステップと、
    前記イオン源に前記第１の磁界により形作られる密度分布を有する第１のプラズマを生成するステップと、
    前記電磁石の前記コイルを第２の電流で励磁するステップであって、前記第２の電流は、前記第１の電流に対して逆の極性を有しかつ磁気素材ヒステリシスから生じる極片からの残留磁界に対向する第２の磁界を有効に生成するステップと、
    前記電磁石の前記コイルを第３の電流で励磁するステップであって、前記第３の電流は、前記極片によって画定されかつ前記第１の磁界よりも磁界強度が低いものである第３の磁界を有効に生成するステップと、
    前記イオン源に前記第３の磁界による密度分布に形作られる第２のプラズマを生成するステップとを有する方法。
58. 請求項５７記載の方法であって、当該方法は、前記第１の密度分布を有する前記プラズマから抽出された第１イオンビームにより第１基板をエッチングするステップと、
    前記第２のプラズマから抽出された第２イオンビームにより第２基板をエッチングするステップとをさらに有するものである。
59. 前記第２の電流によって前記電磁石の前記コイルを励磁するステップは、
    前記第２の電流を前記コイルに提供するステップをさらに有するものであって、前記第２の磁界の磁界強度が前記第１の磁界の磁界強度の約１０パーセントから約３０パーセントである請求項５７に記載の方法。
60. 請求項５７記載の方法であって、当該方法は、
    前記残留磁界の磁界強度を測定するステップと、
    前記第２の電流を前記測定された磁界強度がおよそゼロになるまで上昇させることによって前記第２の電流を設定するステップとをさらに有するものである。