JP2013511823A5 - - Google Patents

Description

図１０は、本開示の第６の実施形態によるプラズマ処理装置のブロック図である。ワークピース１００は、方向６０５に移動するコンベヤベルト８００上に配設される。コンベヤベルト８００は、ワークピース１００が上下逆向きに保持されるようにワークピース１００を把持することができる。本実施形態は、ワークピース１００上の堆積物または粒子の形成リスクを解消する。

図２２は、本開示の第９の実施形態によるプラズマ処理装置のブロック図である。システム２２００は、プラズマ源４０１とプラズマ源２２０１の両方を有する。プラズマ源２２０１は、ガス源２２０３からプラズマ２２０２を形成する。プラテン４０３を図示してあるが、コンベヤベルトまたは他のワークピース１００用搬送機構体を使用してもよい。本実施形態のプラテン４０３は、プラズマ源４０１とプラズマ源２２０１との間で回転または旋回可能である。別の実施形態では、プラテン４０３または他の何らかの搬送機構体を用いてワークピース１００の対向する２つの側面への注入処理を可能にすることができる。別の実施形態では、プラズマ源４０１とプラズマ源２２０１が異なる高さに配置されることもある。

図１４は、本発明の方法による注入処理中のステップ移動を示す断面図である。ワークピース１００は、イオン４０６に対して方向４０５に移動する。これによりワークピース１００内に高ドープ領域１４００と低ドープ領域１４０１とが形成される。高ドープ領域１４００を形成する際は、低ドープ領域１４０１の注入処理中に比べて集束プレート１０１に対するワークピース１００の走査速度を遅くする。かかるプロセスをワークピース１００の表面全体に対して繰り返すことができる。

図１５Ｃは、集束プレート１０１で使用可能な１つの走査レートシーケンス１５０２を示す。本実施形態では、走査レートシーケンスを滞留時間関数（単位：秒／ｃｍ）として示す。この滞留時間関数では、滞留時間関数のピーク１５０６が、走査レートが相対的に遅い領域を表し、ベース部分１５０８が、走査レートが相対的に速い領域を表す。したがって、領域１５０６では、領域１５０８と比較して、集束イオン１５００が基板１００の端から端まで相対的に低速に走査されるので、より高いイオンドーズ量が受け取られることになる。この遅い走査レートと速い走査レートの間の変動が図１５Ｃに示すように周期的に繰り返されるようにすることにより、基板１００内のイオンドーズ量１５０４の周期的な変動をもたらすことが可能となり、したがってＸ方向にイオンドーピング量が相対的に高い領域と相対的に低い領域とを形成することが可能となる。

図１８および図１９は、それぞれＲＦ同期またはＤＣ同期を使用してワークピースの注入処理を複数の異なるドーパントレベルで実行する本発明の方法に関与する例示的なステップを示す。無論、図１８および図１９に示したのと異なる方法も可能である。どちらの方法でも周期的な注入パルスを生成しながらターゲットを集束プレート１０１等の開孔板に対して走査することができる。図１８および図１９の各実施形態によれば、注入パルスの「オン」期間中にワークピースとプラズマとの間に電位、例えば負電位を印加し、それによりプラズマ１４０からの正イオンが集束プレート１０１を通じて加速され、ワークピース１００上に届くようにすることができる。

図２０Ａ〜図２０Ｃは、ブランケット注入と選択的注入の両方を実行するように構成された集束プレートシステム１２１０の上面図である。図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、ワークピース１００は方向１２０４に走査される。集束プレートシステム１２１０の実施形態は、第１の開孔２００２を有する第１の集束プレート２０００を含む。第１の開孔２００２は、例えば方向１２０４における走査を行う（ブランケット開孔として機能する）ことにより、ワークピース１００の幅全体にわたるブランケット注入を実行し、それにより図２０Ｃに示すようなブランケット領域１２２０を形成する。第２の集束プレート２００１は第２の開孔２００３を有する。これら第２の開孔２００３は、例えば各開孔２００３を同じ方向１２０４に走査することによりワークピース１００のパターン化注入または選択的注入を実行して、パターン化領域１２２２を形成することができる。この文脈における走査とは、開孔２００２および開孔２００３に対するワークピース１００の相対運動を指し、ワークピース１００もしくは集束プレート２０００、２００１を移動させること、またはワークピース１００および集束プレート２０００、２００１を移動させることにより達成することができる。図２０Ａおよび図２０Ｂの実施形態では２枚の集束プレートを示しているが、本発明の範囲は、第１の開孔２００２と第２の開孔２００３を両方有し得る単一の集束プレートもカバーする。図示の例では、集束プレート２０００と集束プレート２００１が共に、ポイントＡからポイントＢまでの距離と等しい距離だけ方向１２０４に沿って走査される。図２０Ｂは、走査完了後の集束プレート２０００と集束プレート２００１の相対位置を示す。パターン化領域１２２２は、走査距離を必要に応じて増加させることによりワークピース１００の各端縁まで延在させることができる。図２０Ｃは、図２０Ａに示した初期位置および図２０Ｂに示した最終位置を有する集束プレートの走査を行った後の、ワークピース１００の注入ジオメトリの詳細を示す。走査方向１２０４と直交する方向１２１２に沿って、第２の開孔２００３は第１の開孔２００２の一部分と重なるので、第２の開孔２００３の下方に露出する注入領域１２２２はより高いイオンドーズ量を受け取ることになる。

本発明によれば、図２０Ｄおよび図２０Ｅに示すように、これらブランケット注入および選択的注入は少なくとも部分的に同時に行ってもよい。図２０Ｄは、開孔２００２および開孔２００３が同じ集束プレートに含まれる集束プレートシステム１２１０の一実施形態を示す。図２０Ｄに示すように、集束プレートシステム１２１０は、方向１２０４に沿って左に、位置Ｃまで走査してもよい。図２０Ｄに示す構成は注入走査の途中の一時点を表すものであってもよく、集束プレートシステム１２１０を引き続きワークピース１００に対して左に移動させてもよい。図２０Ｅは、図２０Ｄに示した時点までに集束プレートシステム１２１０によって形成されたイオン注入のパターンを示す。したがって、位置Ｃにおけるブランケット集束用開孔２００２の前縁に相当する前縁１２３０ａを有するブランケット領域１２３０が形成されている。走査が進行するとともに、ブランケット領域１２３０は、図２０Ｃに示した状況と同様にワークピース１００全体に延在するようにしてもよい。図２０Ｅは、開孔２００３を使用して少なくとも部分的に形成された選択的注入領域１２３２も示している。さらに、集束プレートでは、例えばドット状、スポット状または他の形状の注入処理を実現する他の開孔構成も可能である。このように、開孔の形状は所望の注入ジオメトリに関連する円形、楕円形または任意の形状とすることができる。

Claims (24)

1. 処理装置であり、
   ワークピースに注入されるイオンを含むプラズマをプラズマチャンバ内に発生させるように構成されたプラズマ源と、
   開孔を有する集束プレートであって、該開孔を出たイオンが集束イオンを画定するように該集束プレート近傍のプラズマシースの形状を変更するように構成された集束プレートと、
   前記集束イオンの注入幅が前記開孔より実質的に狭くなるように前記集束プレートから離間されたワークピースを収容するプロセスチャンバと
   を備え、注入処理中に前記ワークピースを走査することにより前記ワークピース内に複数のパターン化エリアを形成するように構成されることを特徴とする処理装置。
2. 前記集束プレートは複数の開孔を含む請求項１に記載の処理装置。
3. 前記複数の開孔はブランケット開孔と１組の選択的開孔とを含み、前記ブランケット開孔および前記１組の選択的開孔は、前記ワークピースが第１の方向に沿って走査されるときに、前記ワークピースのブランケット注入および前記ワークピースの選択的なエリアにおける注入を可能にするように構成されている請求項２に記載の処理装置。
4. ワークピースを二方向に走査するように構成されたワークピースホルダをさらに備える請求項１に記載の処理装置。
5. 前記ワークピースホルダは、水平ホルダ、垂直ホルダ、傾斜ホルダおよび上下逆向きホルダのうちの１つである請求項４に記載の処理装置。
6. 前記開孔の幅は０．５ｍｍ〜５ｍｍであり、前記注入幅は５μｍ〜２ｍｍである請求項１に記載の処理装置。
7. 所与の走査において前記ワークピースの第１の方向に沿って可変走査レートで走査を行うように構成されたワークピースホルダをさらに備え、前記第１の方向における走査後に、イオン注入レベルが異なる複数の注入領域が形成され、前記複数のパターン化エリアのうちの少なくとも１つが形成される請求項１に記載の処理装置。
8. 前記プラズマの前記イオンはドーパント種と関連付けられ、前記第１の方向における走査後に、ドーパント濃度が異なる複数の注入領域が形成される請求項７に記載の処理装置。
9. 前記プラズマ源はパルスプラズマを生成するように構成される請求項１に記載の処理装置。
10. 前記ワークピースにパルスバイアスを供給するように構成される請求項１に記載の処理装置。
11. 前記プラズマにパルスバイアスを供給するように構成される請求項１に記載の処理装置。
12. 前記開孔は、前記ワークピース内の前記複数のパターン化エリアのうちの少なくとも１つに関する所望の注入パターンに対応するアレイを含む請求項１に記載の処理装置。
13. 前記プラズマチャンバ内の前記イオンは第１の型のイオン種であり、
    前記処理装置は、
    ワークピースホルダと、
    第２のプラズマ源と、
    開孔を有する第２の集束プレートであって、該開孔は、該開孔を出たイオンが集束イオンを画定するように該第２の集束プレート近傍のプラズマシースの形状を変更するように構成されている、第２の集束プレートと、
    前記第２のプラズマ源に結合され、第２の型のイオン種を供給するように構成された第２のプラズマチャンバと
    を備え、
    前記ワークピースホルダは、前記第１の型のイオン種および前記第２の型のイオン種にそれぞれ対応する第１の領域および第２の領域が前記ワークピースに選択的に注入されるように、前記集束プレートおよび前記第２の集束プレートの下方を走査するように構成される請求項１に記載の処理装置。
14. 前記第１の型のイオン種はｎ型ドーパントであり、前記第２の型のイオン種はｐ型ドーパントである請求項１３に記載の処理装置。
15. 前記ワークピースホルダ上またはその近傍に配設されるとともに、イオンドーズ量を実時間で測定するように構成された開孔構成および検出器を含むプロセス制御装置をさらに備える請求項４に記載の処理装置。
16. ワークピースの注入処理を実行する方法であり、
    プラズマを収容したプラズマチャンバに隣接して、前記ワークピースに向かって集束イオンを提供する少なくとも１つの開孔を通じて前記プラズマからイオンを抽出するように構成された集束プレートを設けるステップと、
    ワークピースホルダと前記プラズマとの間にバイアスをかけて、前記集束イオンが前記ワークピースホルダ上に配設された前記ワークピースに引き寄せられるようにするステップと、
    前記ワークピースを前記集束プレートに対して走査して、複数の選択的注入エリアが形成されるようにするステップと
    を含むことを特徴とする方法。
17. 前記集束プレートは、ブランケット開孔と、１組の選択的開孔とを含み、単一走査における前記ワークピースの走査が、第１のイオンドーズ量における前記ワークピースのブランケット注入と、より高い第２のイオンドーズ量における前記ワークピースの１組の領域の選択的注入との両方を実現する請求項１６に記載の方法。
18. 第１のパルス周波数を有するソースパルスを前記プラズマに供給するステップと、
    前記集束プレートの開孔が前記ワークピースの第１の領域を覆う位置に配置されたときに、第１のバイアスパルス周波数を有し前記ソースパルスと同期された第１のバイアスパルスセットを提供するステップと、
    前記集束プレートの前記開孔が前記ワークピースの第２の領域を覆う位置に配置されたときに、前記第１のバイアスパルス周波数と異なる第２のバイアスパルス周波数を有し、前記ソースパルスと同期された第２のバイアスパルスセットを提供するステップと
    をさらに含む請求項１６に記載の方法。
19. 前記ワークピースを走査する前記ステップは、前記ワークピースの第１の領域を第１の走査レートで走査するステップと、前記ワークピースの第２の領域をより高い第２の走査レートで走査するステップとを含む請求項１６に記載の方法。
20. 前記ワークピースを走査する前記ステップは、前記プラズマに対して第１のパルスレートのパルスを印加しながら第１の領域を走査するステップと、前記プラズマに対してより高い第２のパルスレートのパルスを印加しながら第２の領域を走査するステップとを含む請求項１６に記載の方法。
21. 前記ワークピースを走査する前記ステップは、前記プラズマに対して第１のパルス持続時間のパルスを印加しながら第１の領域を走査するステップと、前記プラズマに対して第２のパルス持続時間のパルスを印加しながら第２の領域を走査するステップとを含む請求項１６に記載の方法。
22. プラズマ処理システムにおいてワークピースの注入処理を実行する方法であり、
    ｎ型ドーパントイオンを有する第１のプラズマを収容した第１のプラズマチャンバに隣接して、前記ワークピースに向かって集束イオンを提供する少なくとも１つの第１の開孔を通じて前記プラズマからイオンを抽出するように構成された第１の集束プレートを設けるステップと、
    ｐ型ドーパントイオンを有する第２のプラズマを収容した第２のプラズマチャンバに隣接して、前記ワークピースに向かって集束イオンを提供する少なくとも１つの第２の開孔を通じて前記プラズマからイオンを抽出するように構成された第２の集束プレートを設けるステップと、
    前記ワークピースと前記第１のプラズマおよび第２のプラズマとの間にそれぞれバイアスを印加しながら、前記ワークピースを前記第１の集束プレートおよび前記第２の集束プレートに対して走査するステップと
    を含み、選択的にｎドーピングされる１組のエリアと、選択的にｐドーピングされる別の１組のエリアとが、前記ワークピース内に形成されることを特徴とする方法。
23. 前記第１のプラズマチャンバおよび前記第２のプラズマチャンバは、前記ｐドーピングされるエリアにｐ型ドーパントイオンだけが注入され、前記ｎドーピングされるエリアにｎ型ドーパントイオンだけが注入されるように、注入処理中に前記第１および第２のプラズマのオン・オフを切り替えるように構成される請求項２２に記載の方法。
24. 印加される前記バイアスの強さは、前記ｐ型ドーパントイオンが前記ｎドーピングされるエリアよりも前記ｐドーピングされるエリアの方に多く注入され、前記ｎ型ドーパントイオンが前記ｐドーピングされるエリアよりも前記ｎドーピングされるエリアの方に多く注入されるように調整される請求項２２に記載の方法。