JP2018525786A - イオンビーム装置のためのガス注入システム - Google Patents

Abstract

イオンビーム装置用のガス注入システムであって、該ガス注入システムは、引き出しプレートと、イオンビームが引き出しプレートを通って通過することを可能にするための引き出しプレートに形成された引き出しアパーチャと、該引き出しプレートに取り外し可能に留められ、前記引き出しアパーチャの第１の側に位置づけられ、第１のガス分配器に形成されたガス口を有する第１のガス分配器と、該引き出しプレートに取り外し可能に留められ、前記引き出しアパーチャの第２の側に位置づけられ、第２のガス分配器に形成されたガス口を有する第２のガス分配器と、前記第１のガス分配器とガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸び、前記引き出しプレートに取り付けられる第１のガス管と、前記第２のガス分配器と前記ガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸びる第２のガス管と、前記ガス多岐管に接続された残留除去ガス源と、を含む。

Description

本発明の実施形態はイオンビーム装置の分野に関し、特に、本発明は残留除去ガスをイオンビーム装置のプロセススチャンバの中へ注入するための装置及び方法に関する。

所望の表面の特徴を半導体ウエーハ又は他の基板の上に創生するために、所望の特徴を基板の中へ「エッチング」するための所定のパターンで、所定のエネルギーのイオンビームを基板の表面の上へ投射することができる。このエッチングプロセス中、イオン源により基板の上へ投射されるイオンビームを横断する方向に、基板を機械的に駆動し、又は、「スキャン」することができる。例えば、イオンビームを垂直に方向づけられた基板の方へ水平面に沿って投射する場合、投射されるイオンビームに垂直な、垂直方向に、及び／又は、横方向に、基板をスキャンすることができる。したがって、基板の全表面をイオンビームにさらすことができる。

イオンビームで基板をエッチングすることにより、基板のエッチングされた表面から除去され、基板の別の部分に再堆積され、スパッタされた原子の形状の残留物を創生する。この残留物は、除去されない場合、完成基板の品質に有害となり得る。残留物を除去するために、基板のエッチングの前に、間に、及び／又は、後に、メタノール、エタノール又はイソプロパノールなどの様々な「残留除去ガス」に、基板をさらすことができる。そのような残留除去ガスは、基板のエッチングされた表面からスパッタされた原子と反応することができ、揮発性分子を形成する。これらの揮発性分子は、次いで、真空ポンプ又は同種のものを用いて排出することができる。

従来は、処理されている基板に隣接して設置された「シャワーヘッド」構造により、残留除去ガスをイオンビーム装置のプロセスチャンバの中へ導入する。基板のため及びイオンビーム装置のコンポーネントのための十分な撤去をするために、シャワーヘッドを基板から、いくらかの距離を離して、通常は、位置付ける。したがって、シャワーヘッドがあるために、プロセスチャンバを、シャワーヘッドがない場合より非常に大きくする必要がある。さらに、シャワーヘッドは、基板から、かなりの距離を離して位置付けるため、シャワーヘッドにより放出される残留除去ガスは、押し流されて基板に接触する前に、プロセスチャンバの多くのあらゆる場所に拡散する。残留除去ガスの多くは、基板の表面に到達する前に、プロセスチャンバから除去され、残留除去ガスの非効率的かつ非効果的な放出をもたらす。

これらの及び他の考慮に対して、本改良は有用であり得る。

本概要は、コンセプトの選択を簡単に紹介するために付与される。本概要は特許請求の範囲に記載の要旨の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲の決定の補助としても意図していない。

本発明による、イオンビーム装置用のガス注入システムの例示的実施態様は、引き出しプレートと、イオンビームが引き出しプレートを通って通過することを可能にするための引き出しプレートに形成された引き出しアパーチャと、該引き出しプレートに取り外し可能に留められ、ガス分配器に形成されたガス口を有するガス分配器と、を含んでもよい。

本発明による、イオンビーム装置用のガス注入システムの別の例示的実施態様は、引き出しプレートと、イオンビームが引き出しプレートを通って通過することを可能にするための引き出しプレートに形成された引き出しアパーチャと、該引き出しプレートに取り外し可能に留められ、前記引き出しアパーチャの第１の側に位置づけられ、第１のガス分配器に形成されたガス口を有する第１のガス分配器と、該引き出しプレートに取り外し可能に留められ、前記引き出しアパーチャの第２の側に位置づけられ、第２のガス分配器に形成されたガス口を有する第２のガス分配器と、前記第１のガス分配器とガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸び、前記引き出しプレートに取り付けられる第１のガス管と、前記第２のガス分配器と前記ガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸びる第２のガス管と、前記ガス多岐管と流体連結され、残留除去ガスを含むガス源と、を含んでもよい。

本発明の実施態様による、残留除去ガスを基板に当てるための方法の例示的実施態様は、イオンビーム装置の引き出しプレートの前で前記基板をスキャンするステップと、ガス源から前記引き出しプレートへ前記残留除去ガスを供給するステップと、前記引き出しプレートに取り外し可能に取り付けられたガス分配器のガス口から前記残留除去ガスを放出するステップと、を含んでもよい。

例により、添付図面を参照して、本開示の装置の様々な実施形態が説明される。

本発明によるイオンビーム装置の例示的実施形態を例示する側面断面図である。 本発明によるガス注入システムの例示的実施形態を例示する分解斜視図である。 本発明によるガス注入システムの代替の実施形態を例示する分解斜視図である。 本発明による別の代替のガス注入システムの例示的実施形態を例示する分解斜視図である。 残留除去ガスを基板に当てるために、本発明のイオンビーム装置及びガス注入システムを用いるための、例示的方法を例示するフロー図である。

本実施形態は、いくつかの実施形態が示されている添付図面を参照して以下でより詳しく説明される。本発明の主要な事項は多くの異なる形態に具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈すべきでない。これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全になり、本発明の主要な事項の範囲が当業者に十分に伝わるように提供される。図面において、同等の番号は全図を通して同等の要素を指す。

本実施形態は、基板を処理するための新規なシステム及び方法を提供し、特に、基板の表面からエッチングされた残留物質を除去するためなどの、基板の表面を処理するための新規なシステム及び方法を提供する。特別な実施形態において、表面のエッチングの前に、間に、及び／又は、後に、基板のごく近くに１つ以上の残留除去ガスを放出するための統合ガス分配器を有する引き出しプレートが開示される。

図１は、本発明の例示的実施形態による、イオンビーム装置１００（以後、「装置１００」）を示す。装置１００はプラズマチャンバ１０２を含むことができる。プラズマチャンバ１０２は、例示するように、プラズマ１０４を内蔵することができる。装置１００は更にプロセスチャンバ１０６を含むことができる。装置１００は、機能ガス（以下に説明する）をプラズマチャンバ１０２へ供給する少なくとも１つのガス源１０８を含むことができる。装置１００は、更に、プラズマ１０４を点火し維持するための電力を生成するために、プラズマ電源１１４として示す電源を含むことができる。プラズマ電源１１４は、ＲＦ電源、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源、ヘリコン源、電子サイクロトロン共鳴源（ＥＣＲ）、傍熱陰極源（ＩＨＣ）、グロー放電源、又は、当業者に既知の他のプラズマ源であり得る。以下に更に説明するように、装置１００は、更に、残留除去ガスをプロセスチャンバ１０６の中へ導入するためのガス注入システム１１５を含むことができる。装置１００は、更に、プラズマチャンバ１０２に連結されるバイアス電源１１６を含むことができる。

バイアス電源１１６は、プラズマチャンバ１０２とプロセスチャンバ１０６内に配置された基板ステージ１２４との間の電圧差を生成するように構成することができる。図１の実施形態において、バイアス電源１１６は、プラズマチャンバ１０２に、接地電位に対して正で、バイアスをかけることができ、一方、基板ステージ１２４だけでなく、プロセスチャンバ１０６も、接地電位に維持される。プラズマチャンバ１０２内にプラズマ１０４があり、バイアス電源１１６がプラズマチャンバ１０２に、接地電位に対して正で、バイアスをかけるとき、正のイオンを含むイオンビーム１２０をプラズマ１０４から引き出すことができる。装置１００の他の実施形態において、プラズマチャンバ１０２は接地電位に維持することができ、基板１２２及び基板ステージ１２４は、接地電位に対して正で、バイアスをかけることができる。

イオンビーム１２０は、引き出しプレート１１８を通って引き出すことができ、プロセスチャンバ１０６の中へ、基板ステージ１２４の上に保持された基板１２２まで向けることができる。様々な実施形態において、基板ステージ１２４は引き出しプレート１１８に対して動かすことができる。例えば、矢印１２５により示すように、デカルト座標系のＺ軸に平行な方向に、基板ステージ１２４を動かすことができる。このように、基板１２２の表面と引き出しプレート１１８との間の距離は、変えることができる。様々な実施形態において、基板ステージ１２４は、基板１２２の平面１６２に平行な方向に、引き出しプレート１１８に対して、基板１２２をスキャンするように構成することができる。例えば、図１に示すように、矢印１２６により示すように、Ｙ軸に平行な垂直方向に、基板ステージ１２４を動かすことができる。図１に更に示すように、基板ステージ１２４は、基板１２２を加熱するためのヒーター１２８を含むことができる。

本発明の様々な実施形態により、装置１００のガス源１０８は、プラズマ１０４を生成するのに用いるための１つ以上の供給ガスをプラズマチャンバ１０２へ供給することができる。そのような供給ガスは、ネオンガス、キセノンガス及びアルゴンガスを含むことができる。１つ以上の前述の希ガスから形成されるプラズマから引き出されるイオンビームは、シリコンを含む様々な基板材料をエッチングするために、有効であることが分かった。

図２を参照するに、装置１００の例示的ガス注入システム１１５を例示する分解組立図が示される。ガス注入システム１１５は、イオンビーム１２０（図１）の通過を可能にするため、貫通して形成された引き出しアパーチャ１４０を有する引き出しプレート１１８を含むことができる。引き出しアパーチャ１４０は、Ｘ軸に沿う幅Ｗ、Ｙ軸に沿う長さＬを有することができ、ＷはＬより大きい。いくつかの例において、Ｗは１５０ｍｍから３００ｍｍ以上の範囲の値を有することができ、一方、Ｌは３ｍｍから３０ｍｍの範囲の値を有することができる。本発明の実施形態は本文脈に限定されない。したがって、イオンビーム１２０（図１）は、ビームの長さより大きいビームの幅を有するリボンビームとして、引き出しアパーチャ１４０を通って引き出すことができる。

引き出しプレート１１８には、引き出しプレート１１８の前面１７４で引き出しアパーチャ１４０の反対側に（図２に示すように、例えば、引き出しアパーチャ１４０の上に、及び、下に）形成された、第１及び第２の細長い空洞又は凹部１７０ａ、１７０ｂを設けることができる。第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂは、第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂのものに類似のサイズ及び形状を有する、それぞれ、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂを受けるように適応することができる。第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂは、近接間隔で対になって係合して、それぞれ、第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂ内部に適合することができ、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂに、及び、第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂに形成された、それぞれの対の取り付け穴１７４ａ、１７４ｂ及び１７６ａ、１７６ｂを通って伸びる機械的ファスナー（図示せず）により、引き出しプレート１１８に取り外し可能に留めることができる。以下に更に説明するように、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂには、１つ以上の残留除去ガスをプロセスチャンバ１０６（図１）の中へ放出するための、それぞれ、第１及び第２の複数のガス口１７７ａ、１７７ｂを設けることができる。

第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂには、それぞれ、その中に形成された第１及び第２の細長いガス出口流路１７８ａ、１７８ｂを設けることができる。第１及び第２のガス出口流路１７８ａ、１７８ｂは、引き出しプレート１１８の内部を通って伸びる、それぞれ、第１及び第２のガス管１８０ａ、１８０ｂと流体連結することができる。ガス多岐管１８２は、引き出しプレートの後部に取り付けることができ、第１及び第２のガス管１８０ａ、１８０ｂと流体連結する出口１８４を有することができる。残留除去ガス（以下に説明する）を加圧ガス源１８８からガス多岐管１８２へ供給するために、ガス供給ライン１８６をガス多岐管１８２に接続することができる。第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂとそれぞれの第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂとの接合、第１及び第２のガス管１８０ａ、１８０ｂとガス多岐管１８２との接合、及び、ガス多岐管１８２とガス供給ライン１８６との接合を含む、上記の様々な接合のいくつか又は全てには、流体密封の接続を提供するために、様々な密封又は封止装置（図示せず）を設けることができる。

ガス源１８８は、基板１２２（図１）のエッチングされた表面１９２からスパッタされた原子と反応し、揮発性分子を形成し、それに続いて装置１００のプロセスチャンバ１０６（図１）から除去することができるために選択した１つ以上の残留除去ガスを含むことができる。そのような残留除去ガスは、限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、亜酸化窒素、エチレングリコール、塩素、フッ素、三フッ化窒素及びシアン化水素を含むことができる。

ガス注入システム１１５の実施形態には、引き出しプレート１１８には、上記よりもより大きい又はより小さい数のガス分配器（及びそれぞれの凹部及びガス管）を設けることが検討される。例えば、引き出しプレート１１８の第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂの内の１つを省略することができる。他の実施形態において、引き出しプレート１１８は、引き出しアパーチャ１４０の上に及び／又は下に位置づけられた複数のガス分配器を含むことができる。他の実施形態において、引き出しプレート１１８は、引き出しアパーチャ１４０に隣接して水平方向に位置づけられた１つ以上のガス分配器を含むことができる。他の実施形態において、ガス分配器１７２ａ、１７２ｂは、引き出しプレート１１８の不可欠な、近接する、取り外しができない部分として、形成することができる。

ガス注入システム１１５の更なる実施形態には、以下のことが検討される。第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂは、引き出しプレート１１８の後部面（目にすることができない）に形成され、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂは、引き出しプレート１１８の後部の当該第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂの中に配置され留められ、したがって、引き出しプレート１１８の前面に隣接して配置された基板をより少ないハードウエアコンポーネント（例えば、機械的ファスナー）にさらし、したがって、当該ハードウエアコンポーネントにより、図２に示す実施形態に対して、より少ない汚染物質が生成される。

図１に示すように、基板ステージ１２４の上に配置された基板１２２をエッチングするためなどの装置１００の動作中、基板ステージ１２４は、上述の方法で引き出しプレート１１８に対してスキャンすることができる。例えば、引き出しアパーチャ１４０を通して投射されたイオンビーム１２０に、基板１２２をさらすために、基板ステージ１２４は、引き出しプレート１１８に対して垂直方向にスキャンすることができる。基板ステージ１２４は、このように、スキャンされるので、ガス源１８８により供給される残留除去ガスは、ガス供給ライン１８６及びガス多岐管１８２を通して、引き出しプレート１１８の第１及び第２のガス管１８０ａ、１８０ｂ（図２）へ、制御可能に供給することができる。残留除去ガスは、次いで、第１及び第２のガス管１８０ａ、１８０ｂを通って、第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂ（図２）の第１及び第２のガス出口流路１７８ａ、１７８ｂへ流れることができ、その後、残留除去ガスは、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂのガス口１７７ａ、１７７ｂを通過することができ、そこから放出することができる。したがって、残留除去ガスを基板１２２の動く表面１９２の上へ、直接、スプレーをすることができ、残留除去ガスを表面１９２に当てる時に、表面１９２はガス口１７７ａ、１７７ｂにごく近くに（例えば、５〜２５ミリメートル）位置づけられる。

従来のシャワーヘッドガス配送システムは、残留除去ガスが、基板から大きな距離（例えば、２５〜２００ミリメートル）で、プロセスチャンバの中へ導入され、基板の表面の上へ受動的に定まる前に、プロセスチャンバのあらゆる場所に拡散させられるが、ガス注入システム１１５は、ガス口１７７ａ、１７７ｂと基板１２２の表面１９２との間の比較的短い距離のため、従来のシャワーヘッドガス配送システムに対して、より遅い流れ速度で、及び、より高い圧力で、残留除去ガスを表面１９２へ当てることができる。したがって、ガス注入システム１１５のガス口１７７ａ、１７７ｂから放出される残留除去ガスは、表面１９２により受ける時は、比較的、集中させられ、拡散されず、より高い表面カバーで、より高いガス−表面衝突頻度をもたらし、したがって、従来のシャワーヘッドガス配送システムに対して、残留除去ガスのもっと効果的な、かつ、効率的な適用を提供する。したがって、基板を処理するために必要な残留除去ガスの全量は、低減することができ、一方、残留除去ガスの有効性は、従来のシャワーヘッドガス配送システムに対して、向上する。

さらに、プロセスチャンバ１０６の中に別個のシャワーヘッド構造の必要がないため、プロセスチャンバ１０６は、より小さく作ることができ、装置１００は、したがって、従来のシャワーヘッドガス配送システムを用いるイオンビーム装置より、より小さい形状因子を有することができる。なお更に、残留除去ガスは、ガス口１７７ａ、１７７ｂから集中ジェットの形状で、直接、放出されるため、基板１２２のエッチングの前に、中に、及び／又は、の後に、正確なターゲットとされた方法で、表面１９２に当てることができる。一例において、残留除去ガスは、個々のジェットの形状で、第１のガス分配器１７２ａのガス口１７７ａから放出することができ、ジェットは、表面１９２と接触する前に、引き出しアパーチャ１４０の下から放出される残留除去ガスの単一のブレード又はリボンをまとめて形成するために、少し拡散し、互いに重複することができる。第２のガス分配器１７２ｂのガス口１７７ｂは、引き出しアパーチャ１４０の上から放出される残留除去ガスのブレード又はリボンを形成する類似の方法で、残留除去ガスを放出することができる。したがって、引き出しアパーチャ１４０の下に位置づけられる基板１２２からスタートして、基板ステージ１２４が、エッチングプロセス中、基板１２２を垂直上方にスキャンする場合、第１のガス分配器１７２ａのガス口１７７ａから放出される残留除去ガスは、表面１９２がイオンビーム１２０にさらされる前に、基板１２２の表面１９２に当てることができ、第２のガス分配器１７２ｂのガス口１７７ｂから放出される残留除去ガスは、表面１９２がイオンビーム１２０にさらされた後に、基板１２２の表面１９２に当てることができる。

第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂのガス口１７７ａ、１７７ｂの形状、サイズ及び／又は構成と異なるものを有するガス口を有する代替のガス分配器の取り付けを促進するために、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂを、引き出しプレート１１８のそれぞれの第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂから、（例えば、機械的ファスナーにより）好都合に除去することができる。例えば、図３を参照するに、それぞれの第１及び第２の複数のガス口１９６ａ、１９６ｂを有する第１及び第２のガス分配器１９４ａ、１９４ｂを、引き出しプレート１１８の第１及び第２の凹部１７０ａ、１７０ｂに取り付けることができ、ガス口１７７ａ、１７７ｂが第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂに相対的に広い間隔で相対的に更に散在する、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂのガス口１７７ａ、１７７ｂ（図２）に対して、ガス口１９６ａ、１９６ｂは、もっと隙間ない間隔で第１及び第２のガス分配器１９４ａ、１９４ｂの長手方向の中心により近く配置される。別の例において、ガス口１９６ａ、１９６ｂのいくつか又は全ては、細長いスロットにすることができる。ガス口のそのような代替の構成は、基板の特殊領域に対する残留除去ガスのターゲットとされた適用が望ましい様々な状況で有益であり得る。

再び図１を参照するに、装置１００は、所定の（例えば、前もってプログラムされた）方法で、残留除去ガスを引き出しプレート１１８へ送ることを制御するために、ガス源１８８に動作可能なように接続されたコントローラ１９８を含むことができる。例えば、コントローラ１９８は、基板１２２のスキャン中、（支持アーム１９９により）基板ステージ１２４を駆動する駆動機構１９７に動作可能なように接続することができ、コントローラ１９８は、引き出しプレート１１８への残留除去ガスの配送することを調整し、したがって、所望の方法で残留除去ガスを基板１２２へ配送するための基板ステージ１２４の位置及び動きと共に、ガス口１７７ａ、１７７ｂからの残留除去ガスの放射を調整するために、プログラムすることができる。一例において、コントローラ１９８は、ガス口１７７ａ、１７７ｂから放射される残留除去ガスの圧力を変えるために、引き出しプレート１１８へ配られる残留除去ガスの速度を制御することができる。

図４を参照するに、本発明の実施形態による例示的代替のガス注入システム２１５を例示する分解図が示される。ガス注入システム２１５は、上記のガス注入システム１１５に類似することができ、ガス注入システム１１５の代わりに、装置１００（図１）に実装することができる。ガス注入システム２１５は、２つの異なる残留除去ガスをプロセスチャンバ１０６の中へ制御可能に放射するように適応することができ、以下にもっと詳細に説明するように、そのような残留除去ガスは、別々に互いに独立に放射することができる。

ガス注入システム２１５は、イオンビームの通過を可能にするために、貫通して形成される引き出しアパーチャ２４０を有する引き出しプレート２１８を含むことができる。引き出しアパーチャ２４０は、Ｘ軸に沿う幅Ｗ、Ｙ軸に沿う長さＬを有することができ、ＷはＬより大きい。いくつかの例において、Ｗは１５０ｍｍから３００ｍｍ以上の範囲の値を有することができ、一方、Ｌは３ｍｍから３０ｍｍの範囲の値を有することができる。本発明の実施形態は本文脈に限定されない。したがって、イオンビームは、ビームの長さより大きいビームの幅を有するリボンビームとして、引き出しアパーチャ２４０を通って引き出すことができる。

引き出しプレート２１８には、引き出しプレート２１８の前面２７４で引き出しアパーチャ２４０の反対側に（図４に示すように、例えば、引き出しアパーチャ２４０の上に、及び、下に）形成された、第１及び第２の細長い空洞又は凹部２７０ａ、２７０ｂを設けることができる。第１及び第２の凹部２７０ａ、２７０ｂは、第１及び第２の凹部２７０ａ、２７０ｂのものに類似のサイズ及び形状を有する、それぞれ、第１及び第２のガス分配器２７２ａ、２７２ｂを受けるように適応することができる。第１及び第２のガス分配器２７２ａ、２７２ｂは、近接間隔で対になって係合して、それぞれ、第１及び第２の凹部２７０ａ、２７０ｂ内部に適合することができ、第１及び第２のガス分配器２７２ａ、２７２ｂに、及び、第１及び第２の凹部２７０ａ、２７０ｂに形成された、それぞれの対の取り付け穴２７４ａ、２７４ｂ及び２７６ａ、２７６ｂを通って伸びる機械的ファスナー（図示せず）により、引き出しプレート２１８に取り外し可能に留めることができる。以下に更に説明するように、第１及び第２のガス分配器２７２ａ、２７２ｂには、１つ以上の残留除去ガスをプロセスチャンバの中へ放出するための、それぞれ、第１及び第２の複数のガス口２７７ａ、２７７ｂを設けることができる。

第１及び第２の凹部２７０ａ、２７０ｂには、それぞれ、その中に形成された第１及び第２の細長いガス出口流路２７８ａ、２７８ｂを設けることができる。第１のガス出口流路２７８ａは、引き出しプレート２１８の内部を通って伸びる、第１のガス管２８０ａと流体連結することができる。第１のガス多岐管２８２ａは、引き出しプレート２１８の後部に取り付けることができ、第１のガス管２８０ａと流体連結する第１の出口２８４ａを有することができる。第１の残留除去ガスを第１の加圧ガス源２８８ａから第１のガス多岐管２８２ａへ供給するために、第１のガス供給ライン２８６ａを第１のガス多岐管２８２ａに接続することができる。同様に、第２のガス出口流路２７８ｂは、引き出しプレート２１８の内部を通って伸びる、第２のガス管２８０ｂと流体連結することができる。第２のガス多岐管２８２は、引き出しプレート２１８の後部に取り付けることができ、第２のガス管２８０ｂと流体連結する第２の出口２８４ｂを有することができる。第２の残留除去ガスを第２の加圧ガス源２８８ｂから第２のガス多岐管２８２ｂへ供給するために、第２のガス供給ライン２８６ｂを第２のガス多岐管２８２ｂに接続することができる。

第１及び第２のガス分配器２７２ａ、２７２ｂとそれぞれの第１及び第２の凹部２７０ａ、２７０ｂとの接合、第１及び第２のガス管２８０ａ、２８０ｂと第１及び第２のガス多岐管２８２ａ、２８２ｂとの接合、及び、第１及び第２のガス多岐管２８２ａ、２８２ｂと第１及び第２のガス供給ライン２８６ａ、２８６ｂとの接合を含む、上記の様々な接合のいくつか又は全てには、流体密封の接続を提供するために、様々な密封又は封止装置（図示せず）を設けることができる。

第１のガス源２８８ａは、基板のエッチングされた表面からスパッタされた原子と反応し、揮発性分子を形成し、それに続いてプロセスチャンバから除去することができるために選択した第１の残留除去ガスを含むことができる。そのような残留除去ガスは、限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、亜酸化窒素、エチレングリコール、塩素、フッ素、三フッ化窒素及びシアン化水素を含むことができる。第２のガス源２８８ｂは、第１のガス源２８８ａに含まれる残留除去ガスと同一の又は異なる第２の残留除去ガスを含むことができる。

基板の処理（例えば、エッチング）中、第１の点で、第１の残留除去ガスを基板に当てるために、及び、基板の処理中、第２の点で、第２の残留除去ガスを基板に当てるために、ガス注入システム２１５を用いることができる。例えば、引き出しアパーチャ２４０の下に位置づけられる基板１２２からスタートして、エッチングプロセス中、引き出しプレート２１８の正面に配置された基板を垂直上方にスキャンする場合、第１のガス分配器２７２ａのガス口２７７ａから放出される第１の残留除去ガスは、表面が引き出しアパーチャ２４０を通して引き出されるイオンビームにさらされる前に、基板の表面に当てることができ、第２のガス分配器２７２ｂのガス口２７７ｂから放出される第２の残留除去ガスは、表面がイオンビームにさらされた後に、基板の表面に当てることができる。一例において、ガス注入システム２１５は、装置１００（図１）のガス注入システム１１５の代わりとなり、第１のガス源２８８ａ及び第２のガス源２８８ｂは、コントローラ１９８に動作可能なように接続することができ、上記のように、基板の処理中、異なる点で、第１の残留除去ガス及び第２の残留除去ガスを基板に当てることは、駆動機構１９７により基板ステージ１２４の動きに協働して所定の（例えば、前もってプログラムされた）方法で、コントローラ１９８により実行することができる。

図５を参照するに、本発明の実施形態による例示的方法を例示するフロー図が示される。特に、１つ以上の残留除去ガスを、基板のエッチングの前に、中に、及び／又は、の後に、基板に当てるために、装置１００（図１）を用いる方へ本方法を向け、そのような適用は、従来のシャワーヘッドガス配送システムを用いて以前に達成したことに対して、もっと効果的な、かつ、効率的な方法で実施される。本方法は、図１〜４に示すように、装置１００及び引き出しプレート１１８、２１８を参照して、詳細に説明される。

図５に例示する例示的方法のブロック３００において、基板１２２は基板ステージ１２４の上に配置することができ、基板１２２の表面１９２は引き出しプレート１１８に平行に方向づけられ、基板１２２の上端は図１に示すＹ軸に沿う第１のガス分配器の下で垂直方向に位置づけられる。方法のブロック３１０において、コントローラ１９８は、駆動機構１９７が（支持アーム１９９により）基板ステージ１２４及び基板１２２を垂直上方にスキャンし始めることを命令する。

基板１２２が第１のガス分配器１７２ａの正面でスキャンされる時、コントローラ１９８は、図５に例示する例示的方法のブロック３２０において、ガス源１８８が上記の方法で残留除去ガスを引き出しプレート１１８へ供給し始めることを命令し、残留除去ガスが第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂのガス口１７７ａ、１７７ｂから放出されることを引き起す。したがって、第１のガス分配器１７２ａのガス口１７７ａから放出される残留除去ガスは、ガス口１７７ａにごく近くに（例えば、５~２５ミリメートル）配置される表面１９２がイオンビーム１２０によりエッチングされる前に、基板１２２の表面１９２に当てることができる。あるいは、ガス注入システム２１５（図４）が、装置１００のガス注入システム１１５の代わりとなっている場合、コントローラ１９８は、図５に例示する例示的方法のブロック３２０において、第１のガス源２８８ａが上記の方法で第１の残留除去ガスを引き出しプレート２１８へ供給し始めることを命令し、第１の残留除去ガスが第１のガス分配器２７２ａのガス口２７７ａから放出されることを引き起す。したがって、第１のガス分配器２７２ａのガス口２７７ａから放出される第１の残留除去ガスは、ガス口２７７ａにごく近くに（例えば、５~２５ミリメートル）配置される表面１９２がイオンビーム１２０によりエッチングされる前に、基板１２２の表面１９２に当てることができる。

図５に例示する例示的方法のブロック３３０において、駆動機構１９７は、基板ステージ１２４を垂直上方にスキャンし続けることができ、基板１２２の表面１９２はイオンビーム１２０を通過し、表面１９２の所望の部分はイオンビーム１２０によりエッチングされる。基板１２２が第２のガス分配器１７２ｂの正面でスキャンされる時、第２のガス分配器１７２ｂのガス口１７７ｂから放出される残留除去ガスは、例示的方法のブロック３４０において、ガス口１７７ｂにごく近くに（例えば、５~２５ミリメートル）配置される基板１２２の表面１９２に当てることができる。したがって、残留除去ガスは、表面１９２がイオンビーム１２０によりエッチングされた後に、基板１２２の表面１９２に当てることができる。あるいは、ガス注入システム２１５（図４）が、装置１００のガス注入システム１１５の代わりとなっている場合、コントローラ１９８は、図５に例示する例示的方法のブロック３４０において、基板１２２が第２のガス分配器２７２ｂの正面でスキャンされる時、第２のガス源が上記の方法で第２の残留除去ガスを引き出しプレート２１８へ供給し始めることを命令し、第２の残留除去ガスは、第１の残留除去ガスと同じであり得るし、又は、異なるようにし得る。したがって、第２の残留除去ガスは、第２のガス分配器２７２ｂのガス口２７７ｂから放出することができ、ガス口２７７ｂにごく近くに（例えば、５~２５ミリメートル）配置される表面１９２がイオンビーム１２０によりエッチングされた後に、基板１２２の表面１９２に当てることができる。

後続のエッチングアプリケーション（すなわち、上記の及び図５のブロック３００〜３４０で説明したアプリケーションの後の）で用いるため、引き出しプレート１１８を修正するために、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂを引き出しプレート１１８に留める複数の機械的ファスナーの取り外しによるなどで、図５に例示する例示的方法のブロック３５０において、引き出しプレート１１８の第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂは、引き出しプレート１１８から取り外すことができる。例示的方法のブロック３６０において、ガス分配器１７２ａ、１７２ｂのものと異なって構成されるガス口１９６ａ、１９６ｂを有する一対の代替ガス分配器（図２）を、引き出しプレート１１８に取り付けることができる。

したがって、上記の装置１００及び残留除去ガスをプロセスチャンバの中へ導入するための対応する方法は、残留除去ガスをプロセスチャンバの中へ導入するための従来のシャワーヘッドガス分配システムを用いるイオンビーム処理システムに対して、多くの有利性を提供することができる。例えば、１つのそのような有利性は、ガス口１７７ａ、１７７ｂと処理される基板の表面との間の比較的短い距離のため、ガス注入システム１１５は、従来のシャワーヘッドガス分配システムに対して、より低い流れ速度で、かつ、より高い圧力で、残留除去ガスを表面１９２に当てることができることである。したがって、ガス注入システム１１５のガス口１７７ａ、１７７ｂから放出される残留除去ガスは、基板の表面により受ける時は、比較的、集中させられ、拡散されず、従来のシャワーヘッドガス配送システムに対して、残留除去ガスのもっと効果的な、かつ、効率的な適用をもたらす。したがって、基板を処理するために必要な残留除去ガスの全量は、低減することができ、一方、残留除去ガスの有効性は、従来のシャワーヘッドガス配送システムに対して、向上する。ガス注入システム１１５によりもたらされる更なる有利性は、装置１００のプロセスチャンバ１０６の中に別個のシャワーヘッド構造の必要がないため、プロセスチャンバ１０６は、より小さく作ることができ、装置１００は、したがって、従来のシャワーヘッドガス配送システムを用いるイオンビーム装置より、より小さい形状因子を有することができることである。ガス注入システム１１５によりもたらされる更なる有利性は、残留除去ガスは、ガス口１７７ａ、１７７ｂから集中ジェットの形状で、直接、基板の表面の上へ放出されるため、基板１２２のエッチングの前に、及び／又は、の後に、正確なターゲットとされた方法で、表面に当てることができることである。ガス注入システム１１５によりもたらされる更なる有利性は、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂは、取り外し可能な機械的ファスナーにより、引き出しプレート１１８に留められるため、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂは、引き出しプレート１１８から好都合に取り外すことができ、第１及び第２のガス分配器１７２ａ、１７２ｂのガス口の形状、サイズ及び／又は構成と異なるものを有するガス口を有する代替の第１及び第２のガス分配器を、特定のアプリケーションにより良く適合するために、引き出しプレート１１８に取り付けることができることである。ガス注入システム２１５によりもたらされる更なる有利性は、第１の残留除去ガスを処理の直前に基板の表面に当てることができ、第２の残留除去ガスを処理の直後に基板の表面に当てることができることである。

本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したけれども、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでないことを認識するであろう。本発明の実施形態は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装し得る。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈しなければならない。

Claims (15)

1. イオンビーム装置用のガス注入システムであって、該ガス注入システムは、
   イオンビームが引き出しプレートを通って通過することを可能にするための引き出しアパーチャを有する引き出しプレートと、
   該引き出しプレートに連結され、ガス分配器に形成されたガス口を有するガス分配器と、を備える、ガス注入システム。
2. 前記ガス分配器は、前記引き出しプレートに形成された凹部の内部に取り外し可能に配置される、請求項１記載のガス注入システム。
3. 前記凹部とガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸び、前記引き出しプレートに取り付けられるガス管を、さらに備える、請求項２記載のガス注入システム。
4. 前記ガス分配器は第１のガス分配器であり、前記引き出しプレートは、第２のガス分配器に形成されたガス口を有する第２のガス分配器を、さらに備える、請求項１記載のガス注入システム。
5. 前記第１のガス分配器は前記引き出しアパーチャの第１の側に位置づけられ、前記第２のガス分配器は前記引き出しアパーチャの前記第１の側の反対の第２の側に位置づけられる、請求項４記載のガス注入システム。
6. 前記第１のガス分配器とガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸び、前記引き出しプレートに取り付けられる第１のガス管と、前記第２のガス分配器と前記ガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸びる第２のガス管とを、さらに備える、請求項５記載のガス注入システム。
7. 前記ガス多岐管と流体連結され、残留除去ガスを含むガス源を、さらに備える、請求項６記載のガス注入システム。
8. 前記第１のガス分配器と第１のガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸び、前記引き出しプレートに取り付けられる第１のガス管と、前記第２のガス分配器と第２のガス多岐管との間の前記引き出しプレートを通って伸び、前記引き出しプレートに取り付けられる第２のガス管とを、さらに備える、請求項５記載のガス注入システム。
9. 前記第１のガス多岐管と流体連結され、第１の残留除去ガスを含む第１のガス源と、前記第２のガス多岐管と流体連結され、第２の残留除去ガスを含む第２のガス源とを、さらに備える、請求項８記載のガス注入システム。
10. 残留除去ガスを基板に当てるための方法であって、該方法は、
    イオンビーム装置の引き出しプレートの前で前記基板をスキャンするステップと、
    ガス源から前記引き出しプレートへ前記残留除去ガスを供給するステップと、
    前記引き出しプレートのガス分配器のガス口から前記残留除去ガスを放出するステップと、を有する、方法。
11. 前記ガス分配器は、前記引き出しプレートの引き出しアパーチャの第１の側に位置づけられた第１のガス分配器であり、
    前記方法は、さらに、前記ガス源から前記引き出しアパーチャの前記第１の側の反対の第２の側に位置づけられた第２のガス分配器へ前記残留除去ガスを供給するステップと、
    前記第２のガス分配器のガス口から前記残留除去ガスを放出するステップと、を有する、請求項１０記載の方法。
12. 前記引き出しプレートに対する前記基板の動きに合わせて、前記ガス口からの前記残留除去ガスの放出を自動的に調整するコントローラを、さらに備える、請求項１０記載の方法。
13. 前記残留除去ガスは第１の残留除去ガスであり、前記ガス分配器は、前記引き出しプレートの引き出しアパーチャの第１の側に位置づけられた第１のガス分配器であり、
    前記方法は、さらに、第２のガス源から前記引き出しアパーチャの前記第１の側の反対の第２の側に位置づけられた第２のガス分配器へ第２の残留除去ガスを供給するステップと、
    前記第２のガス分配器のガス口から前記第２の残留除去ガスを放出するステップと、を有する、請求項１０記載の方法。
14. 前記引き出しプレートに対する前記基板の動きに合わせて、前記第１のガス分配器の前記ガス口からの前記第１の残留除去ガスの放出、及び、前記第２のガス分配器の前記ガス口からの前記第２の残留除去ガスの前記放出を自動的に調整するコントローラを、さらに備える、請求項１３記載の方法。
15. 前記引き出しアパーチャを通して引き出されるイオンビームに前記基板の一部がさらされる前に、前記第１の残留除去ガスを前記一部の上へ放出するステップと、
    前記引き出しアパーチャを通して引き出される前記イオンビームに前記一部がさらされた後に、前記第２の残留除去ガスを前記一部の上へ放出するステップと、を、さらに有する、請求項１３記載の方法。

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