JP2014513390A5 - - Google Patents

Claims (48)

1. プラズマのイオンエネルギー分布を決定するのに用いられるイオンエネルギーアナライザであって：
   当該イオンエネルギーアナライザがプラズマ処理装置内に設けられているときに、前記プラズマに曝されるように当該イオンエネルギーアナライザの第1表面を構成し、かつ、前記プラズマの境界でのプラズマシースが相対的に乱されないままで、かつ、前記プラズマシースは前記第1複数の開口部へ入り込まないように、各々が前記プラズマのデバイ長未満の寸法に設定される第1複数の開口部を有する、入射グリッド；
   前記イオンエネルギーアナライザの第2表面を構成するイオンコレクタ；
   前記イオンコレクタと操作可能なように結合し、かつ、前記入射グリッドに対して前記イオンコレクタを選択的かつ可変にバイアス印加するように構成される第1電源；
   前記イオンコレクタと操作可能なように結合し、かつ、前記イオンコレクタ上でのイオン流束を測定して、前記の測定されたイオン流束を表す信号を送信するイオン電流計；及び、
   前記入射グリッドと前記イオンコレクタとの間に設けられて、前記入射グリッドを前記イオンコレクタから電気的に絶縁し、かつ、前記入射グリッドと前記イオンコレクタとの間での絶縁破壊を緩和又は防止するするように構成される第1絶縁体；
   を有するイオンエネルギーアナライザ。
2. 前記入射グリッドと前記イオンコレクタとの間に設けられる選択グリッド；
   前記選択グリッドと前記イオンコレクタとを電気的に絶縁するように第2絶縁体；
   をさらに有する、請求項1に記載のイオンエネルギーアナライザであって、
   前記第1絶縁体は前記入射グリッドと前記選択グリッドとの間に設けられて、前記入射グリッドを前記イオンコレクタから電気的に絶縁し、かつ、前記入射グリッドと前記イオンコレクタとの間での絶縁破壊を緩和又は防止するするように構成される、イオンエネルギーアナライザ。
3. 前記イオンコレクタと操作可能なように結合し、かつ、前記入射グリッドに対して前記イオンコレクタを選択的かつ可変にバイアス印加するように構成される第1電源；及び、
   前記選択グリッドと操作可能なように結合し、かつ、前記選択グリッドを選択的かつ可変にバイアス印加するように構成される第2電源；
   をさらに有する、請求項2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
4. 前記第1絶縁体の幾何学構造は、前記入射グリッドと前記選択グリッドとの間の任意の二点間で直線経路が存在しないように、すべてのとりうる経路からなる集合から選ばれ、
   前記第2絶縁体の幾何学構造は、前記選択グリッドと前記イオンコレクタとの間の任意の二点間で直線経路が存在しないように、すべてのとりうる経路からなる集合から選ばれる、請求項2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
5. 前記第1絶縁体は、前記入射グリッドと前記選択グリッドとの間での絶縁破壊を緩和するように、前記入射グリッドと前記選択グリッドの各対応するチャネルから内向きに突出する、請求項1又は2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
6. 前記入射グリッドに対して前記選択グリッドを選択的かつ可変なようにバイアス印加する段階を有する、請求項3に記載のイオンエネルギーアナライザによって信号を生成する方法。
7. 前記選択グリッドを選択的かつ可変なようにバイアス印加する前に前記入射グリッドの電位を検出する段階をさらに有する、請求項6に記載の方法。
8. 前記イオン電流計と操作可能なように結合して、前記イオン電流計によって送信される前記の測定されたイオン電流を表す信号を受信し、かつ、前記選択グリッドの可変バイアスの関数として前記信号を記憶する制御装置をさらに有する、請求項2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
9. 前記第2複数の選択グリッドの開口部が、少なくとも前記第1複数の開口部の寸法と同一の寸法を有する、請求項2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
10. 前記第2電源がさらに、選択された波形に従って、イオン選択電圧を第1電圧値から第2電圧値へ時間変化させる、請求項2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
11. 前記第1絶縁体の幾何学構造は、前記入射グリッドと前記選択グリッドとの間の任意の二点間で直線経路が存在しないように、すべてのとりうる経路からなる集合から選ばれる、請求項1又は2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
12. 前記第1絶縁体は、前記入射グリッドの各対応するチャネルと前記選択グリッドとの間での絶縁破壊を緩和するように、前記入射グリッドの各対応するチャネルと前記選択グリッドから内向きに突出し、かつ、
    前記第2絶縁体は、前記前記選択グリッドと前記イオンコレクタとの間での絶縁破壊を緩和するように、前記前記選択グリッドと前記イオンコレクタの各対応するチャネルから内向きに突出する、請求項2に記載のイオンエネルギーアナライザ。
13. 内部に存在する第1チャネル及び該第1チャネルを貫通する第1複数の開口部を有する入射グリッドを形成するように処理される第1基板；
    内部に存在する第2チャネル及び該第2チャネルを貫通する第2複数の開口部を有する入射グリッドを形成するように処理される第2基板；並びに、
    内部に第3チャネルを有するイオンコレクタを形成するように処理される第3基板；
    を有する、プラズマのイオンエネルギー分布を決定するのに用いられるイオンエネルギーアナライザであって、
    前記第1基板と前記第2基板は垂直に位置合わせされ、
    前記第1複数の開口部と前記第2複数の開口部を通り抜けて前記の垂直に位置合わせされた基板の対向する面上のフォトダイオードへ向かう光が最大となるように、前記入射グリッドと前記選択グリッドの第1複数の開口部と第2複数の開口部は、互いに調節され、
    前記入射グリッドは、DC絶縁することにより前記イオンコレクタから前記入射グリッドと前記選択グリッドを構成するように、前記選択グリッドとを操作可能なように結合する、
    イオンエネルギーアナライザ。
14. 前記イオンコレクタが、前記入射グリッドに対して前記イオンコレクタを可変となるようにバイアス印加するように構成される第1電源によって、前記入射グリッドと電気的に結合し、かつ、
    前記選択グリッドは、前記入射グリッドに対して前記選択グリッドを選択的かつ可変となるようにバイアス印加するように構成される第2電源によって、前記入射グリッドと電気的に結合する、
    請求項13に記載のイオンエネルギーアナライザ。
15. 前記入射グリッドのバイアス電位が、プラズマ電位によって浮遊するように構成される、請求項14に記載のイオンエネルギーアナライザ。
16. 前記入射グリッドが、基準電位に対してバイアス印加される、請求項14に記載のイオンエネルギーアナライザ。
17. 前記第1基板、第2基板、及び第3基板のうちの少なくとも1つを処理する段階が、微小電気機械に基づく方法を有する、請求項13に記載のイオンエネルギーアナライザ。
18. 前記第1基板、第2基板、及び第3基板のうちの少なくとも1つが、レーザードリル法、電荷加工法、及び電子ビーム加工法のうちの1つ以上を有する方法によって形成される、請求項13に記載のイオンエネルギーアナライザ。
19. 前記第1基板、第2基板、及び第3基板のうちの少なくとも1つを処理する段階が、伝導性基板を有する、請求項13に記載のイオンエネルギーアナライザ。
20. 前記伝導性基板がドーピングされたシリコンを含む、請求項19に記載のイオンエネルギーアナライザ。
21. 前記伝導性基板が伝導性シリコンを含む、請求項19に記載のイオンエネルギーアナライザ。
22. コンタクトパッドを形成するように焼成される第1プラチナ−ガラスフリット；並びに、
    前記コンタクトパッドに堆積される導体及び第2プラチナ−ガラスフリット；
    を有する請求項13に記載のイオンエネルギーアナライザであって、
    前記第2プラチナ−ガラスフリットは、前記導体と前記コンタクトパッドとを結合させるように焼成される、
    イオンエネルギーアナライザ。
23. 前記第1プラチナ−ガラスフリットと第2プラチナ−ガラスフリットが、950℃で焼成される、請求項22に記載の方法。
24. 処理チャンバ内のプラズマのイオンエネルギー分布を決定するのに用いられるイオンエネルギーアナライザからイオンエネルギーアナライザ制御装置へ送信される高周波信号をフィルタリングするRC回路であって：
    前記イオンエネルギーアナライザの入射グリッドと前記イオンエネルギーアナライザ制御装置との間で操作可能なように結合する第1フィルタ；及び、
    前記イオンエネルギーアナライザの選択グリッドと前記イオンエネルギーアナライザ制御装置との間で操作可能なように結合する第2フィルタ；
    を有し、
    前記第1フィルタと第2フィルタはそれぞれ、ルテニウム酸化物を含むバンドパスフィルタ又はローパスフィルタを有する、
    RC回路。
25. 前記ルテニウム酸化物がアルミニウム酸化物上で層を形成する、請求項24に記載のRC回路。
26. 前記イオンエネルギーアナライザのイオンコレクタと前記イオンエネルギーアナライザ制御装置との間で操作可能なように結合する第3フィルタをさらに有する請求項24に記載のRC回路であって、
    前記第3フィルタは、ルテニウム酸化物を含むバンドパスフィルタ又はローパスフィルタを有する、
    RC回路。
27. プラズマに曝された表面と、該プラズマに曝された表面にわたって広がる凹部を有する基板；
    前記入射グリッドが前記基板のプラズマに曝された表面と同一の広がりを有するように、前記凹部の内部に設けられる請求項1、又は13、又は24に記載のイオンエネルギーアナライザ；
    を有する診断用ウエハ。
28. 前記入射グリッドから前記基板までのRFインピーダンスは、前記入射グリッドから接地電位までのRFインピーダンスよりも小さい、請求項27に記載の診断用ウエハ。
29. プラズマに曝された表面を有する基板；及び、
    請求項1、又は13、又は24に記載のイオンエネルギーアナライザ；
    を有し、
    前記基板のプラズマに曝された表面は前記入射グリッドを有する、
    診断用ウエハ。
30. 前記基板の背面が、前記選択グリッドと前記イオンコレクタを受けるように構成された凹部を有する、請求項29に記載の診断用ウエハ。
31. 複数のイオンを含むプラズマのイオンエネルギー分布を表す信号を生成する方法であって：
    第1グリッドを通過する前記複数のイオンを、前記電位障壁を超えるのに十分なエネルギーを有するイオンに制限するように、前記第1グリッドと第2グリッドとの間に及び前記第1グリッドと第2グリッドに対して電位障壁を印加する段階；
    前記第2グリッドを通過する前記複数のイオンをさらに制限するように、前記第1グリッドに対して選択的かつ可変となるように第2グリッドをバイアス印加する段階；並びに、
    前記第2グリッドを通過するイオン流束を測定する段階；
    を有する方法。
32. 前記第1グリッドと第2グリッドとの間に前記電位障壁を印加する前に、前記第1グリッドの電位を検出する段階をさらに有する、請求項31に記載の方法。
33. 前記第1グリッドを前記プラズマへ曝す段階をさらに有する請求項31に記載の方法であって、
    前記第1グリッドは第1複数の開口部を有し、
    第1複数の開口部の各々は、前記プラズマの境界でのプラズマシースが相対的に乱されないままで、かつ、前記プラズマシースは前記第1複数の開口部へ入り込まないような前記プラズマのデバイ長未満の寸法を有する、
    方法。
34. 前記第2グリッドが第2複数の開口部を有する、請求項33に記載の方法。
35. イオンコレクタが前記第1グリッド及び第2グリッドと操作可能なように結合し、
    前記イオン流束を測定する段階は：
    前記イオンコレクタと前記イオン流束とを衝突させる段階；
    前記の衝突するイオン流束を表すイオン電流を発生させる段階；
    をさらに有する、請求項31に記載の方法。
36. 前記第2グリッドが、前記イオン流束の測定に用いられる、前記イオン流束を表すイオン電流を発生させるようにさらに構成される、請求項35に記載の方法。
37. 前記電位障壁が第1電源によって印加され、
    前記の選択的かつ可変のバイアスが第2電源によって印加され、かつ、
    前記イオン流束がイオン電流計によって測定される、
    請求項31に記載の方法。
38. 第3グリッドで前記イオン流束を受け取る段階；及び、
    前記の受け取られたイオン流束を表す信号を送信する段階；
    をさらに有する、請求項31に記載の方法。
39. 前記の測定されたイオン流束を表す信号を送信する段階をさらに有する、請求項31に記載の方法。
40. 複数のイオンを含むプラズマのイオンエネルギー分布を表す信号を生成する方法であって：
    入射グリッドを通過する前記複数のイオンを、前記電位障壁を超えるのに十分なエネルギーを有するイオンに制限するように、前記入射グリッドと前記プラズマとの間に及び前記入射グリッドと前記プラズマに対して電位障壁を印加する段階；
    選択グリッドを通過する前記複数のイオンをさらに制限するように、前記入射グリッドに対して選択的かつ可変となるように前記選択グリッドをバイアス印加する段階；
    前記選択グリッドを通過するイオン流束をイオンコレクタで受け取らる段階；
    前記イオン流束をイオン電流計によって測定する段階；並びに、
    前記の測定されたイオン流束を表す信号を送信する段階；
    を有する方法。
41. 前記第1グリッドとプラズマとの間に前記電位障壁を印加する前に、前記第1グリッドの電位を検出する段階をさらに有する、請求項40に記載の方法。
    
42. イオンエネルギーアナライザを製造する方法であって：
    第1基板を処理して、内部に存在する第1チャネル及び該第1チャネルを貫通する第1複数の開口部を有する入射グリッドを形成する段階；
    第2基板を処理して、内部に存在する第2チャネル及び該第2チャネルを貫通する第2複数の開口部を有する選択グリッドを形成するように処理する段階；
    前記第1複数の開口部と前記第2複数の開口部を通り抜けて前記の垂直に位置合わせされた基板の対向する面上のフォトダイオードへ向かう光が最大となるまで、前記入射グリッドと前記選択グリッドの第1複数の開口部と第2複数の開口部を互いに調節することによって、前記第1基板と前記第2基板とを垂直に位置合わせする段階；
    第3基板を処理して、内部に第3チャネルを有するイオンコレクタを形成する段階；並びに、
    前記選択グリッドを前記入射グリッド及び前記イオンコレクタから電気的に絶縁しながら、前記入射グリッドと前記選択グリッドとを操作可能なように結合する段階；
    を有する方法。
43. 前記入射グリッドに対して前記イオンコレクタを可変となるようにバイアス印加するように構成される第1電源によって、前記イオンコレクタと前記入射グリッドとを電気的に結合する段階；及び、
    前記入射グリッドに対して前記選択グリッドを選択的かつ可変となるようにバイアス印加するように構成される第2電源によって、前記選択グリッドを電気的に結合する段階；
    をさらに有する、請求項42に記載の方法。
44. 前記第1基板、第2基板、及び第3基板のうちの少なくとも1つが、伝導性基板を有する、請求項42に記載の方法。
45. 前記伝導性基板がドーピングされたシリコンを含む、請求項42に記載の方法。
46. 前記伝導性基板が伝導性シリコンを含む、請求項42に記載の方法。
47. 前記イオンエネルギーアナライザ内部に少なくとも1つの電気的接続を形成する段階；
    第1プラチナ−ガラスフリットを堆積する段階；
    前記第1プラチナ−ガラスフリットを焼成してコンタクトパッドを形成する段階；
    導体及び第2プラチナ−ガラスフリットを前記コンタクトパッドに堆積する段階；並びに、
    前記第2プラチナ−ガラスフリットをを焼成することで、前記導体と前記コンタクトパッドとを結合させる段階；
    ををさらに有する請求項42に記載の方法。
48. 前記第1プラチナ−ガラスフリットと第2プラチナ−ガラスフリットを焼成する段階が、950℃で実行される、請求項47に記載の方法。