JP2018528606A - ワークピースの選択的処理 - Google Patents

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Abstract

ワークピースの特定の部分の選択的処理のためのシステム及び方法が開示される。例えば、イオンビームを前記ワークピース上の第１の位置の方へ向けることにより、前記外側部を処理することができ、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの前記外縁を越えて伸びる。前記外側部の特定の領域が前記イオンビームにさらされるように、前記ワークピースを、次いで、その中心の周りに前記イオンビームに対して回転させる。前記外側部の全ての領域が前記イオンビームにさらされるように、前記ワークピースを、次いで、前記イオンビームに対して第２の位置へ動かし、反対方向に回転させる。このプロセスは複数回、繰り返すことができる。前記イオンビームは、イオン注入、エッチング又は堆積などの任意のプロセスを実施することができる。

Description

本発明の実施形態はワークピースを選択的に処理する方法に関し、より詳しくは、半導体ワークピースの特定の部分を選択的に処理することに関する。
半導体デバイスの生産量の改良は継続的目標である。改良することができる１つの領域はワークピースの半径方向にわたるプロセスの均一性である。特定のプロセスにおいて、ワークピースは、ワークピースの中心の近くでもっと多くの処理を受けることができる。
例えば、堆積プロセスは、ワークピースの外縁の近くより、ワークピースの中心の近くで、もっと多くの材料を堆積することができる。これは、堆積チャンバの中心の近くで増大したプラズマ密度に起因し得る。
別の例として、ワークピースのこの外縁は、ワークピースの残りの部分より多少もっと冷たくなり得るため、加熱注入により、外縁の近くで異なるドーズ量を供給することができる。
別の例において、スピン・コーティングプロセスにより、ワークピースの中心と比較して、ワークピースの外縁の近くで、もっと多くの材料を置くことができる。これは、コーティングをワークピースの外縁の方へ押しやる求心力に起因し得る。
これらの例の各々において、半径方向のこのプロセス非均一性は、半導体ワークピースの生産量に悪影響を及ぼし得る。いくつかの場合において、プロセスの均一性を改良するために、努力が図られている。しかしながら、達成し得る均一性の程度には限界があり得る。
それ故に、ワークピースの外側部を選択的に処理する方法があれば、有益であろう。さらに、この選択的処理により、ワークピースの全体のプロセスの均一性を改良すれば、有利であろう。
ワークピースの特定の部分の選択的処理のためのシステム及び方法が開示される。例えば、イオンビームを前記ワークピース上の第１の位置の方へ向けることにより、前記外側部を処理することができ、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの前記外縁を越えて伸びる。前記外側部の特定の領域が前記イオンビームにさらされるように、前記ワークピースを、次いで、その中心の周りに前記イオンビームに対して回転させる。前記外側部の全ての領域が前記イオンビームにさらされるように、前記ワークピースを、次いで、前記イオンビームに対して第２の位置へ動かし、反対方向に回転させる。このプロセスは複数回、繰り返すことができる。前記イオンビームは、イオン注入、エッチング又は堆積などの任意のプロセスを実施することができる。特定の実施態様において、外側部はアニュラ・リングであり得て、アニュラ・リングは、前記ワークピースの外径に等しい外径を有し、１〜３０ｍｍの幅を有する。
一実施態様により、ワークピースを処理する方法が開示される。該方法は、前記イオンビームが第１の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを中心の周りに第１の方向に回転させるステップであって、前記ワークピースの外側部の部分を処理するように、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第１の位置は前記ワークピースの前記外縁から所定の距離である、ステップと、前記イオンビームを前記ワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、前記ワークピースを前記イオンビームに対して動かすステップであって、前記イオンビームは２つの第２の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第２の位置は前記ワークピースの前記外縁から前記所定の距離である、ステップと、前記ワークピースの前記外側部の残りを処理するように、前記イオンビームが前記第２の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを前記中心の周りに前記第１の方向と反対の第２の方向に回転させる、ステップと、を有する。特定の実施態様において、前記ワークピースは、前記第１の方向に少なくとも１８０°、及び、前記第２の方向に少なくとも１８０°回転させられる。特定の実施態様において、前記イオンビームは、前記動かすステップの間に、前記ワークピースに衝突しない。特定の更なる実施態様において、前記イオンビームは、前記動かすステップの間に、ブロックされ又はブランクにされる。
別の実施態様により、イオン注入システムが開示される。該イオン注入システムは、イオンビームが引き出されるイオン源と、ワークピースを、保持するように適合され、横方向に、かつ、回転で動かすように構成される、プラテンと、該プラテンと通信するコントローラと、を備え、該コントローラは、前記イオンビームを前記ワークピース上の第１の位置の方へ向け、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第１の位置は前記ワークピースの前記外縁から所定の距離であり、前記ワークピースの外側部の部分を処理するように、前記イオンビームが前記第１の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを中心の周りに第１の方向に回転させ、前記イオンビームを前記ワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、前記ワークピースを前記イオンビームに対して動かし、前記イオンビームは２つの第２の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第２の位置は前記ワークピースの前記外縁から前記所定の距離であり、前記ワークピースの前記外側部の残りを処理するように、前記イオンビームが前記第２の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを前記中心の周りに前記第１の方向と反対の第２の方向に回転させる、ように構成され、前記外側部の幅は前記所定の距離により決定される。特定の実施態様において、前記ワークピースが前記イオンビームに対して動かされる間に、前記イオンビームは、前記ワークピースに衝突するのを防止される。特定の実施態様において、前記ワークピースは、一定の回転速度で回転させられる。他の実施態様において、前記ワークピースは、可変の回転速度で回転させられる。
別の実施態様により、イオン注入システムが開示される。該イオン注入システムは、イオンビームが引き出されるイオン源と、ワークピースを、保持するように適合され、横方向に、かつ、回転で動かすように構成される、プラテンと、該プラテンと通信するコントローラと、を備え、該コントローラは、前記イオンビームを前記ワークピース上の第１の位置の方へ向け、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第１の位置は前記ワークピースの前記外縁から所定の距離であり、前記ワークピースの外側部の部分を処理するように、前記イオンビームが前記第１の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを中心の周りに第１の方向に１８０°回転させ、前記イオンビームを前記ワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、前記ワークピースを前記イオンビームに対して動かす間に、前記イオンビームが前記ワークピースに衝突するのを防止し、前記イオンビームは２つの第２の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第２の位置は前記ワークピースの前記外縁から前記所定の距離であり、前記ワークピースの前記外側部の残りを処理するように、前記イオンビームが前記第２の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを前記中心の周りに前記第１の方向と反対の第２の方向に１８０°回転させる、ように構成され、前記外側部の幅は前記所定の距離により決定される。特定の実施態様において、前記イオン源は、前記イオンビームを操作するために、１つ以上の電極を備え、前記コントローラは、前記イオンビームが前記ワークピースに衝突するのを防止するために、前記１つ以上の電極に印加される電圧を変更する。特定の実施態様において、イオン注入システムは、さらに、ファラデーカップ又はシャドウマスクを備え、前記コントローラは、前記イオンビームが前記ワークピースに衝突するのを防止するために、前記ファラデーカップ又は前記シャドウマスクを前記イオンビームの通路の中に移動する。
本発明をより良く理解するために、参照により本明細書に組み込まれる添付図面が参照される。
ワークピースの外側部の選択的処理を実施するシーケンスを示す。 ワークピースの外側部の選択的処理を実施するシーケンスを示す。 ワークピースの外側部の選択的処理を実施するシーケンスを示す。 ワークピースの外側部の選択的処理を実施するシーケンスを示す。 ワークピースの外側部の選択的処理を実施するシーケンスを示す。 ワークピースの外側部の選択的処理を実施するシーケンスを示す。 図１Ａ〜図１Ｆの選択的処理を実施するために用いることができる、一実施形態によるビームラインイオン注入システムである。 選択的処理を実施するために用いることができる別の実施形態によるイオン注入システムである。 ワークピースの部分の選択的処理のために用いることができるフローチャートを示す。
上記のように、プロセスは、半径方向に沿って非均一であり、半導体ワークピースにわたり異なる特性に導くことがよくある。さらに、特定のプロセスにおいて、この非均一性の除去は困難になり得る。例えば、堆積プロセスは、ワークピースの中心の近くで、もっと多くの材料を堆積することができるが、これは、この領域で増大したプラズマ密度に起因する。ワークピースの半径方向にわたって完全に均一であるプラズマの創生は、困難だがやりがいがある。
したがって、ワークピースの外側部を選択的に処理するシステム及び方法を開発することは有利となり得る。いくつかの実施形態において、この選択的処理は、既知のプロセス非均一性を償うことである。例えば、上記の堆積例において、追加の材料をワークピースの外側部に沿って堆積するために、選択的処理を用いることができる。他の実施形態において、この選択的処理は、既知のプロセス非均一性を解消するために、用いることができる。例えば、特定のプロセスは、ワークピースの中心よりも、より多くの場合、ワークピースの外側部で処理することができる。本シナリオにおいて、選択的処理は、第１のプロセスの効果を弱める異なるプロセスとなり得る。例えば、堆積プロセスがワークピースの外側部の近くで、もっと多くの材料を堆積する場合、外側部から材料を除去し、もっと均一な堆積層を創生するために、選択的エッチングプロセスを用いることができる。
もちろん、堆積は、非均一となり得る唯一のプロセスではない。イオン注入及びエッチングプロセスも、半径方向に沿ってある程度の非均一性を有し得る。
この選択的処理は、例えば、ワークピースの外側部などのワークピースの部分のみを処理するために役立つ。外側部はアニュラ・リングであり得て、アニュラ・リングの外のり寸法は、ワークピースの外周である。例えば、ワークピースが３００ｍｍの直径を有する場合、アニュラ・リングは、３００ｍｍの外径を有し、３００ｍｍより多少小さい内径を有することができる。アニュラ・リングは、幅が数十ミリメートルとすることができ、又は、数ミリメートルのみとすることができる。言い換えれば、アニュラ・リングの幅は、変わることができ、本開示により限定されない。
図１Ａ〜１Ｆは、ワークピースの外側部の選択的処理を表す図解のシーケンスを示す。図１Ａにおいて、イオンビーム２０が示される。イオンビーム２０は、その幅よりももっと大きい長さを有するリボンイオンビームとすることができる。例えば、イオンビーム２０の長さは数百ミリメートルとすることができ、一方、イオンビーム２０の幅は約十ミリメートルとすることができる。イオンビーム２０は、長手方向に沿って、一直線にすることができる。もちろん、他の寸法も用いることができ、本発明の範囲内である。他の実施形態において、イオンビーム２０は、長手方向に走査される走査スポットイオンビームとすることができる。スポットイオンビームを長手方向に走査することにより、スポットイオンビームはリボンイオンビームに類似して動くことができる。したがって、本開示により、イオンビーム２０は、リボンイオンビーム又は走査スポットビームとすることができることが理解される。ワークピース１０も示される。最初の位置において、ワークピース１０は、イオンビーム２０にさらされない。
図１Ｂにおいて、イオンビーム２０がワークピース１０にわたって伸び、第１の弦といわれる幾何学的線を形成するように、ワークピース１０がイオンビーム２０に対して動かされる。イオンビーム２０は、ワークピース１０上の第１の位置に向けられ、ワークピース１０の外縁から所定の距離にある第１の弦を形成する。イオンビーム２０は、長手方向の２つの第１の位置１１、１２でワークピース１０を越えて伸びる。いくつかの実施形態において、２つの第１の位置１１、１２の間の距離は、イオンビーム２０の全体の長さより小さい。いくつかの実施形態において、イオンビーム２０は、長手方向の外縁の近くで、いくつかの非均一性を有し得る。したがって、２つの第１の位置１１、１２の間のイオンビーム２０の部分を用いることにより、イオンビーム２０のこの非均一性を避けることができる。
イオンビーム２０が一直線であり、ワークピース１０の外縁が弧を描くため、イオンビーム２０とワークピース１０の外縁との間の距離は変わる。イオンビーム２０はワークピース１０の外縁から最大距離１３に配置される。この最大距離１３は、２つの第１の位置１１、１２の間の第１の弦の中間点に生じ、イオンビーム２０のより長い線に垂直に測定される。この最大距離１３は、ワークピース１０の半径より小さい。いくつかの実施形態において、この最大距離１３は、ワークピース１０の半径よりかなり小さい。例えば、いくつかの実施形態において、最大距離１３は１ｍｍと３０ｍｍとの間とすることができる。さらに、最大距離１３及びワークピース１０の円周は、選択的に処理される外側部を画定する。この外側部４０は、ワークピース１０の直径に等しい外径４１、及び、最大距離１３の２倍より小さいワークピース１０の直径に等しい内径４２を有するアニュラ・リングとすることができる。言い換えれば、外側部４０は、最大距離１３に等しい幅、及び、ワークピース１０の直径に等しい外径を有するアニュラ・リングである。したがって、いくつかの実施形態において、アニュラ・リングは１ｍｍと３０ｍｍとの間の幅を有する。いくつかの実施形態において、アニュラ・リングはワークピース１０の半径より小さい幅を有する。
一旦、イオンビーム２０がワークピース１０の方へ向けられると、ワークピース１０は、次いで、中心１５の周りを第１の方向３０に回転させられる。ワークピース１０は、１８０°以上の任意の回転を用いることができるけれども、１８０°の角度などの完全な回転の一部により回転することができる。ワークピース１０は、他の回転速度を用いることができるけれども、１回転当たり１０秒と１回転当たり２分との間などの任意の適切な回転速度で回転することができる。ワークピース１０は、第１の方向３０に回転させられるので、外側部４０の異なる領域がイオンビーム２０にさらされる。
特定の実施形態において、ワークピース１０は、一定の回転速度で回転することができる。しかしながら、他の実施形態において、回転速度は時間又はワークピース１０の位置の関数として、変わることができる。例えば、特定の実施形態において、ワークピース１０は、方位角の非均一性を有し得る。本発明において、「方位角の非均一性」は、特定の半径においてであるが、異なる回転方向に存在する非均一性をいう。言い換えれば、ワークピース１０は、半径方向に非均一性を有し得るが、しかし、また、特定の半径で異なる回転角度でも非均一性を有し得て、又は、両方の方向に非均一性を有し得る。これらの実施形態において、回転速度を変えることにより、外側部４０の非均一な処理をさせることができる。例えば、回転速度を遅くすることにより、ワークピース１０の外側部４０の特定領域のもっと多くの処理をさせることができる。
図１Ｃは、ワークピース１０が１８０°回転させられた後のワークピース１０及びイオンビーム２０を示す。この時点で、外側部４０の半分は注入され所理部分４４を形成している。この回転に続いて、ワークピース１０は、次いで、イオンビーム２０に対して、横方向に動かされる。特定の実施形態において、ワークピース１０が静止している間に、イオンビーム２０が動かされる。他の実施形態において、イオンビーム２０が静止している間に、ワークピース１０が動かされる。他の実施形態において、ワークピース１０及びイオンビーム２０の両方が動かされる。
図１Ｄは、この相対的運動の後の、ワークピース１０及びイオンビーム２０の配置を示す。ワークピース１０の中心１５は、図１Ａと比較して、今や、イオンビーム２０の反対側にある。言い換えれば、図１Ａにおいてワークピース１０の中心１５がイオンビーム２０の真下にあれば、図１Ｄにおいてワークピース１０の中心１５はイオンビーム２０の上であろう。あるいは、図１Ａにおいて、イオンビーム２０の上のワークピース１０の中心１５からプロセスが始まるならば、図１Ｄにおいてワークピース１０の中心１５はイオンビーム２０の真下であろう。したがって、横方向の動きにより、ワークピース１０の中心１５が、スタートの位置と比較して、イオンビーム２０の反対側に配置されることを引き起す。
図１Ｅにおいて、イオンビーム２０がワークピース１０にわたって伸び、第２の弦といわれる幾何学的線を形成するように、ワークピース１０がイオンビーム２０に対して動かされる。イオンビーム２０は、ワークピース１０上の第２の位置に向けられ、ワークピース１０の外縁から所定の距離にある第２の弦を形成する。外縁からのこの所定の距離は、第１の位置において用いた距離と同じである。イオンビーム２０は、長手方向の２つの第２の位置１６、１７でワークピース１０を越えて伸びる。イオンビーム２０が一直線であり、ワークピース１０の外縁が弧を描くため、イオンビーム２０とワークピース１０の外縁との間の距離は変わる。イオンビーム２０はワークピース１０の外縁から最大距離１３に配置される。言い換えれば、イオンビーム２０は、イオンビーム２０が外側部４０の内径４２に接触するように、位置付けられる。特定の実施形態において、第１の弦及び第２の弦は互いに平行にすることができる。
ワークピース１０及びイオンビーム２０が、図１Ｅに示すように、正しい位置に置かれた後に、ワークピース１０は、図１Ｂで用いた第１の方向３０と反対の第２の方向３１で、中心１５の周りに回転させられる。言い換えれば、第１の方向３０が時計回りであれば、第２の方向３１は反時計回りである。逆に、第１の方向３０が反時計回りであれば、第２の方向３１は時計回りである。第２の方向３１の回転は、中心部分４３の全体を包囲する処理部分４４を創生することができる。
ワークピースが第２の方向３１に回転した後に、図１Ｆ又は図１Ａに示すように、ワークピース１０をイオンビーム２０に対して動かすことができる。なお、特定の実施形態において、ワークピース１０は、図１Ｃに示す位置から図１Ｅに示す位置へ直接動かすことができる。同様に、ワークピース１０は、図１Ｅに示す位置から図１Ｂに示す位置へ直接動かすことができる。言い換えれば、特定の実施形態において、イオンビーム２０の位置は、図１Ｂ及び図１Ｅに示す位置の間で振動することができる。特定の実施形態において、これらの２つの位置の間の距離は、最大距離の２倍より小さいワークピース１０の直径により与えることができる。
例示のこのシーケンスにおいて、処理部分４４を創生するために、全体の外側部４０がイオンビーム２０に等しくさらされるように、第１の方向３０の回転角度は１８０°であり、同様に、第２の方向３１の回転角度も１８０°であると、仮定される。
特定の実施形態において、例えば図１Ａ〜１Ｆなどに示すように、第２の方向３１の回転角度は第１の方向３０の回転角度と同じにすることができる。これらの実施形態において、ワークピース１０は、ワークピース１０が図１Ａの間において始まったのと同じ図１Ｆの配置に戻ることができる。プラテンが限定的回転運動のみできる実施形態において、この実施形態により、少なくとも１８０°の回転運動ができるプラテンを用いて、外側部４０の全体が処理されることを可能にする。したがって、３６０°の回転ができないプラテンは、この選択的処理を実施するために、なお、利用することができる。
図１Ａ〜１Ｆは１８０°の回転角度を示すが、他の実施形態も本発明の範囲内である。例えば、第１の方向３０の回転角度及び第２の方向３１の回転角度が共に２７０°である場合、図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスの２回の繰り返しにより、ワークピース１０が３回の完全な回転を完了することを引き起す。同様に、第１の方向３０の回転角度及び第２の方向３１の回転角度が共に２４０°である場合、図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスの３回の繰り返しにより、ワークピース１０が４回の完全な回転を完了することを引き起す。さらに、このシーケンスの全体は、整数回、繰り返す必要ではない。例えば、２４０°の回転角度を用いて、図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスを１回実施し、図１Ａ〜１Ｃに示すシーケンスを続ける場合、ワークピース１０は２回の完全な回転を完了する。
したがって、いくつかの実施形態において、第１の方向３０及び第２の方向３１に等しい数の回転があるように、図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスは、整数回、繰り返すことができる。他の実施形態において、第１の方向３０の回転の数が第２の方向３１の回転の数より、１つより多くなるように、図１Ａ〜１Ｃに示すシーケンスは図１Ｄ〜１Ｆに示すシーケンスより１回より多く繰り返される。
なお、図１Ｃと図１Ｄとの間、及び、図１Ｆと図１Ａとの間のように、ワークピース１０をイオンビーム２０に対して動かすために、イオンビーム２０はワークピース１０を通り越すことができる。特定の実施形態において、この相対運動により、イオンビーム２０からのイオンがワークピース１０の中心部分４３に影響を与えることを引き起すことができる。いくつかの実施形態において、中心部分４３をイオンビーム２０にさらすことは不要であり得る。
したがって、特定の実施形態において、この相対運動の影響は軽減される。例えば、一実施形態において、図１Ｃに示す位置から図１Ｄ又は図１Ｅに示す位置へ、及び、図１Ｆに示す位置から図１Ａ又は図１Ｂに示す位置へ、ワークピース１０は急速に動かされる。例えば、ワークピース１０は４５cm/secで、又は、任意の他の適切な速度で、動かすことができる。これにより、ワークピース１０の中心部分４３に影響を与えるイオンの量を低減することができる。他の実施形態において、イオンビーム２０は、この相対運動の間、物理的に妨げることができる。例えば、イオンビーム２０がワークピース１０に到達するのを停止するために、イオンビーム２０の源とワークピース１０との間にシャドウマスク又はファラデーカップを配置することができる。さらに他の実施形態において、イオンビーム２０をブランクにすることができる。イオンビーム２０は、以下にもっと詳細に説明するように、様々な技術を用いてブランクにすることができる。
各完全な回転の後に、外側部４０の全ての領域は、等しくイオンビーム２０にさらされる。その間に、円であり、中心１５、及び、外側部４０の内径４２３に等しい外径を有するワークピース１０の中心部分４３は、イオンビーム２０に全くさらされ得ない。回転速度及び回転数は、外側部４０が受ける処理の量を決定する。目標の回転数が完了した後に、シーケンスは停止する。
図１Ａ〜１Ｆは、第１の位置がワークピース１０の頂部の近くにあり、第２の位置がワークピース１０の底部の近くにあることを示すが、他の実施形態も可能である。例えば、第１の位置は、底部、左側部又は右側部の近くにすることができる。同様に、第２の位置は、頂部、右側部又は左側部の近くにすることができる。図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスが外側部４０の全体を処理する限り、第１の位置及び第２の位置はワークピース１０上のどこにも配置することができる。したがって、図１Ａ〜１Ｆは例示的であり、本発明を限定することを意図しない。
ワークピース１０の外側部４０の選択的処理は、任意の適切なイオンビーム注入システムを用いて実施することができる。
図２は、外側部４０の選択的処理を実施するために、用いることができるビームラインイオン注入システム２００を示す。図に例示するように、ビームラインイオン注入システム２００は、イオン源、及び、イオンビーム２２０が通過する複雑な一連のビームラインコンポーネントを備えることができる。イオン源は、イオンが生成されるイオン源チャンバー２０２を備えることができる。イオン源は、また、イオン源チャンバー２０２の近くに配置された電源２０１及び引き出し電極２０４を備えることができる。引き出し電極２０４は、抑制電極２０４ａ及び接地電極２０４ｂを含むことができる。イオン源チャンバー２０２、抑制電極２０４ａ及び接地電極２０４ｂの各々は、アパーチャーを含むことができる。イオン源チャンバー２０２は、引き出しアパーチャー（図示せず）を含むことができ、抑制電極は、抑制電極アパーチャー（図示せず）を含むことができ、及び、接地電極は、接地電極アパーチャー（図示せず）を含むことができる。アパーチャーは、イオン源チャンバー２０２において生成されたイオンが、通過することができ、ビームラインコンポーネントに向かうことを可能にするように、互いに連通することができる。
ビームラインコンポーネントは、例えば、質量分析器２０６、第１の加速又は減速（Ａ１又はＤ１）ステージ２０８、コリメータ２１０、及び、第２の加速又は減速（Ａ２又はＤ２）ステージ２１２を含むことができる。光ビームを操作する一連の光学レンズによく似て、ビームラインコンポーネントは、イオン又はイオンビーム２２０をフィルターし、焦点に合わせ、及び、操作することができる。ビームラインコンポーネントを通過するイオンビーム２２０は、プラテン２１６又はクランプの上に搭載されたワークピース１０の方へ向けることができる。イオンビーム２２０は、その高さよりもっと大きい長さを有するリボンイオンビームとすることができる。他の実施形態において、イオンビーム２２０は、スポットイオンビームとすることができる。これらの実施形態において、スポットビームを長手方向に走査するために、スキャナーをワークピース１０の前に配置することができる。ワークピース１０は、「roplat」と呼ばれることもある装置により、一次元以上に動かすことができる。「roplat」は、図１Ｂに示すように、ワークピースの中心の周りにワークピース１０を回転させるように構成することができる。さらに、「roplat」は、例えば図１Ｂ及び図１Ｅなどに示すように、イオンビーム２２０がワークピースの特定の領域に向けられるように、ワークピース１０を動かすように構成することができる。
ビームラインイオン注入システム２００の動作を制御するために、コントローラ２５０を用いることができる。コントローラ２５０は、処理装置２５１及び記憶要素２５２を含むことができる。記憶要素２５２は、半導体メモリ（すなわち、RAM,ROM,EEPROM, フラッシュRAM, DRAMなど）、磁気メモリ（すなわち、ディスクドライブ）、又は、光メモリ（すなわち、CD ROM）などの任意の適切な持続性メモリデバイスとすることができる。コントローラ２５０の処理装置２５１により実行される時に、ビームラインイオン注入システム２００が図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスを実施することを可能にする命令を含むために、記憶要素２５２を用いることができる。
図３は、外側部４０の選択的処理を実施するために用いることができるイオン注入システム３００の別の実施形態を示す。イオン源３０１がある。このイオン源３０１は、プラズマチャンバー壁３０７により画定されるプラズマチャンバー３０５を含み、プラズマチャンバー壁３０７は、黒鉛又は別の適切な材料から作ることができる。このプラズマチャンバー３０５には、ソースガスコンテナ３７０などの１つ以上のソースガスコンテナに格納された１つ以上のソースガスを、ガス注入口３１０により供給することができる。このソースガスには、RFアンテナ３２０、又は、限定されないが、例えば、間接的に加熱されるカソード、又は、熱フィラメントの別のプラズマ生成機構により、エネルギーを与えることができる。RFアンテナ３２０は、電力をRFアンテナ３２０に供給するRF電源（図示せず）と電気通信する。石英又はアルミナの窓などの誘電体窓３２５は、RFアンテナ３２０とイオン源３０１の内部との間に配置することができる。イオン源３０１は、また、イオンが通過することができるアパーチャー３４０も含む。負の電圧がアパーチャー３４０の外側に配置された引き出し抑制電極３３０に印加され、アパーチャー３４０を通して、プラズマチャンバー３０５の内部からワークピース１０の方へ、正に荷電したイオンをイオンビーム３８０の形で引き出す。接地電極３５０も、また、使用することができる。いくつかの実施形態において、アパーチャー３４０は、誘電体窓３２５を含む側面と反対のイオン源３０１の側面の上に設置される。
さらに、電磁石３０８をプラズマチャンバー壁３０７の周りに配置することができる。これらの電磁石３０８は、プラズマチャンバー３０５から引き出されるイオンビーム３８０の形状又は密度を変えるように、プラズマチャンバー３０５内のプラズマを操作するために、用いることができる。
ビームラインイオン注入システム２００の動作を制御するために、コントローラ３６０を用いることができる。コントローラ３６０は、処理装置３６１及び記憶要素３６２を含むことができる。記憶要素３６２は、半導体メモリ（すなわち、RAM,ROM,EEPROM, フラッシュRAM, DRAMなど）、磁気メモリ（すなわち、ディスクドライブ）、又は、光メモリ（すなわち、CD ROM）などの任意の適切な持続性メモリデバイスとすることができる。コントローラ３６０の処理装置３６１により実行される時に、イオン注入システム３００が図１Ａ〜１Ｆに示すシーケンスを実施することを可能にする命令を含むために、記憶要素３６２を用いることができる。
ワークピース１０は、回転及び直線運動が可能であり得るプラテン３９０の上に配置することができる。プラテン３９０は、図１Ｂに示すように、回転するように構成することができる。
図４は、本明細書で説明するプロセスのフローチャートを示す。このプロセスは、図２のビームラインイオン注入システム２００と共に、コントローラ２５０により実行することができる。あるいは、このプロセスは、図３のイオン注入システム３００と共に、コントローラ３６０により実行することができる。したがって、特定の実施形態において、このシーケンスを実施することを可能にするために、一組の命令を備えるソフトウェアプログラムを、コントローラの持続性記憶要素にロードすることができる。
最初に、プロセス４００に示すように、イオンビーム２０をワークピース１０上の第１の位置の方へ向けることができるまで、ワークピース１０が動かされる。この第１の位置はワークピースの外縁からの所定の距離とすることができる。さらに、イオンビームは、２つの第１の位置でワークピースの外縁を越えて伸びることができる。これは、プラテン２１６を制御する「roplat」をビームラインイオン注入システム２００で作動させることにより、又は、プラテン３９０をイオン注入システム３００で作動させることにより、達成することができる。
一旦、イオンビームが第１の位置の方へ向けられると、プロセス４１０に示すように、コントローラは、プラテンがワークピースの中心の周りに回転することを引き起すことができる。再び、これは、「roplat」を図２に示す実施形態で作動させることにより、又は、プラテン３９０を図３に示す実施形態で作動させることにより、実現することができる。ワークピース１０は、時計回りなどの第１の方向に回転させられる。
ワークピース１０が所定の回転角度により動いた後に、プロセス４２０に示すように、コントローラは、イオンビームがワークピース１０に衝突するのを停止することを引き起すことができる。これは、多くの異なる方法で、実施することができる。
最初に、イオンビームはブロックすることができる。例えば、コントローラは、イオンビーム２０がワークピース１０に到達しないように、アクチュエータがファラデーカップ又はシャドウマスクをイオンビーム２０の通路の中に移動することを引き起すことができる。このアプローチはイオンビームをブロックすることという。
あるいは、イオンビームをブランクにすることができる。これは、イオンビームがワークピース１０に衝突しないようにする、イオン注入システムの操作をいう。例えば、図２に示す実施形態において、これは、多くの方法で行うことができる。特定の実施形態において、イオン源チャンバー２０２から出るイオンビームの電流を低減するために、引き出し電極２０４に印加される電圧を変更することができる。特定の実施形態において、イオンビームの電流を低減するために、第１の加速又は減速（Ａ１又はＤ１）ステージ２０８、又は、第２の加速又は減速（Ａ２又はＤ２）ステージ２１２に印加される電圧を変更することができる。特定の実施形態において、イオン源チャンバー２０２に入るガスの流れを遅くし又は停止することができる。
図３に示す実施形態において、イオンビームをブランクにすることは、同様に多くの方法で行うことができる。特定の実施形態において、プラズマチャンバー３８０から出るイオンビームの電流を低減するために、引き出し抑制電極３３０に印加される電圧を変更することができる。特定の実施形態において、イオンビーム３８０の電流を低減するために、ソースガスコンテナ３７０からのガスの流れを遅くすることができる。
特定の実施形態において、イオンビーム２０が第１の位置から第２の位置へ動いている間に、イオンビーム２０がワークピース１０に衝突させられることを可能にする。４５cm/sec又は別の適切な速度などで、プラテンをイオンビームに対して急速に動かすことにより、この影響を最小にすることができる。
プロセス４３０に示すように、ワークピース１０は、次いで、イオンビーム２０に対して第２の位置へ動かされる。第２の位置は、ワークピース１０の中心の反対側にあることができ、外縁から第１の位置と同じ所定の距離とすることができる。言い換えれば、特定の実施形態において、所定の距離の２倍より小さいワークピース１０の直径に等しい距離だけ、ワークピース１０を動かすことができる。図１Ａ〜図１Ｆに示すものなどの特定の実施形態において、第１の位置における時のイオンビーム２０は、第２の位置における時のイオンビーム２０に対して平行にすることができる。ワークピース１０は、プラテン３９０（図３を参照）又はプラテン２１６（図２を参照）を作動することにより、動かすことができる。
ワークピース１０がイオンビーム２０に対して動かされた後に、イオンビームは、前にワークピースに衝突することを防止されていた場合、今や、有効にされる。プロセス４４０に示すように、ワークピース１０は、次いで、第１の方向と反対の第２の方向に回転させられる。前のように、これは、「roplat」を図２の実施形態で制御することにより、又は、プラテン３９０を図３の実施形態で回転させることにより、実現することができる。ワークピースは、所定の回転角度だけ回転させることができ、これは、プロセス４１０で用いた所定の回転角度と同じにすることができる。
図４に示すシーケンスは、所望の選択的処理を実施するために、複数回数、繰り返すことができる。シーケンスが繰り返される場合、シーケンスがプロセス４４０からプロセス４００へ動く時に、上記のようにイオンビームをブロックする又はブランクにすることにより、イオンビームがワークピースに衝突することを防止することができる。上記のように特定の実施形態において、プロセス４１０はプロセス４４０より、もっと多くの時間、実施することができる。
図４の変形において、ワークピースをプロセス４１０又はプロセス４４０の間に、横方向に動かすことも可能である。例えば、図４に示すシーケンスは、一定の幅を有するアニュラ・リングの形状で、外側領域の均一処理をもたらす。ワークピースをプロセス４１０又はプロセス４４０の間に、横方向に動かす場合、外側領域の形状は変更することができる。用語「横方向に」は、イオンビーム２０の長さ（すなわち、より長い寸法）に垂直な方向を表すために用いられる。
要約すれば、本方法は、イオンビームが第１の位置の方へ向けられている間に、ワークピースを中心の周りに第１の方向に回転させるステップを含み、そこで、イオンビームは２つの第１の位置でワークピースの外縁を越えて伸び、ワークピースの外側部の部分を処理するように、第１の位置はワークピースの外縁から所定の距離である。第１の方向に回転させるステップが完了した後に、イオンビームをワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、ワークピースをイオンビームに対して動かし、そこで、イオンビームは２つの第２の位置でワークピースの外縁を越えて伸び、第２の位置はワークピースの外縁から所定の距離である。この相対的運動の後に、ワークピースの外側部の残りを処理するように、イオンビームが第２の位置の方へ向けられている間に、ワークピースを、次いで、中心の周りに第１の方向と反対の第２の方向に回転させる。特定の実施形態において、シーケンスを１回以上、繰り返すことができるように、イオンビームを第１の位置へ向け戻すように、ワークピースは、次いで、イオンビームに対して動かされる。
上記説明はワークピース１０の回転を開示するが、ワークピース１０は位置が固定されたままで、イオンビーム２０が動くことも可能である。したがって、ワークピース１０のイオンビーム２０に対する回転により、たとえいかに達成しているとしても、外側部４０の選択的処理を引き起す。
本出願の上記の実施形態は、多くの優位性を有し得る。上記のように、多くの半導体プロセスは、半径方向に沿ういくらかの非均一性を示す。本明細書で説明する方法は、これらの非均一性を補償する、又は、弱めるために、ワークピースの外側部を選択的に処理する方法を提供する。さらに、本明細書で説明する選択的処理は、複数回、実施することができ、更なる改良を可能にし、向上した均一性をもたらし得る。
さらに、ワークピースの外側部を選択的に処理する機能により、他の半導体プロセスが、半径方向の非均一性の向上した程度を有することを可能にすることができる。さらに、選択的処理を実施するイオンビームがワークピースにわたって伸びるように、イオンビームを位置付けることにより、選択的処理の均一性をもっと強固に制御することができる。
さらに、本システム及び方法は、プラテンが３６０°回転することができないどのイオン注入システムに対しても動作可能である。実際に、そのシステム及び方法は、プラテンが少なくとも１８０°回転することができる限り、動作可能である。
要約すれば、本明細書で説明した選択的処理の組み込みにより、ワークピースをもっと均一に処理することができる。したがって、外縁に沿って増大した堆積、又は、外縁に沿って低減したイオンドーズ量などの問題は、本実施形態により是正することができる。
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く、本発明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ことを認識するであろう。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. イオンビームが第１の位置の方へ向けられている間に、ワークピースを中心の周りに第１の方向に回転させるステップであって、前記ワークピースの外側部の部分を処理するように、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第１の位置は前記ワークピースの前記外縁から所定の距離である、ステップと、
    前記イオンビームを前記ワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、前記ワークピースを前記イオンビームに対して動かすステップであって、前記イオンビームは２つの第２の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第２の位置は前記ワークピースの前記外縁から前記所定の距離である、ステップと、
    前記ワークピースの前記外側部の残りを処理するように、前記イオンビームが前記第２の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを前記中心の周りに前記第１の方向と反対の第２の方向に回転させる、ステップと、
    を有するワークピースを処理する方法。
  2. 前記ワークピースは、前記第１の方向に少なくとも１８０°、及び、前記第２の方向に少なくとも１８０°回転させられる、請求項１記載の方法。
  3. 前記イオンビームは、前記動かすステップの間に、前記ワークピースに衝突しない、請求項１記載の方法。
  4. 前記イオンビームは、前記動かすステップの間に、ファラデーカップ又はシャドウマスクによりブロックされる、請求項３記載の方法。
  5. 前記イオンビームは、前記動かすステップの間に、ブランクにされる、請求項３記載の方法。
  6. 前記第１の方向に回転させるステップ、前記動かすステップ及び前記第２の方向に回転させるステップは繰り返される、請求項１記載の方法。
  7. イオンビームが引き出されるイオン源と、
    ワークピースを、保持するように適合され、横方向に、かつ、回転で動かすように構成される、プラテンと、
    該プラテンと通信するコントローラと、を備えるイオン注入システムであって、
    該コントローラは、
    前記イオンビームを前記ワークピース上の第１の位置の方へ向け、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第１の位置は前記ワークピースの前記外縁から所定の距離であり、
    前記ワークピースの外側部の部分を処理するように、前記イオンビームが前記第１の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを中心の周りに第１の方向に回転させ、
    前記イオンビームを前記ワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、前記ワークピースを前記イオンビームに対して動かし、前記イオンビームは２つの第２の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第２の位置は前記ワークピースの前記外縁から前記所定の距離であり、
    前記ワークピースの前記外側部の残りを処理するように、前記イオンビームが前記第２の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを前記中心の周りに前記第１の方向と反対の第２の方向に回転させる、ように構成され、
    前記外側部の幅は前記所定の距離により決定される、イオン注入システム
  8. 前記ワークピースが前記イオンビームに対して動かされる間に、前記イオンビームは、前記ワークピースに衝突するのを防止される、請求項７記載のイオン注入システム。
  9. 前記コントローラは、前記動かす間に、前記イオンビームをブロックするために、ファラデーカップ又はシャドウマスクを作動させる、請求項８記載のイオン注入システム。
  10. 前記コントローラは、前記動かす間に、前記イオンビームをブランクにするように、前記イオン源のパラメータを変更する、請求項８記載のイオン注入システム。
  11. 前記ワークピースは、少なくとも１８０°回転させられる、請求項７記載のイオン注入システム。
  12. 前記ワークピースが整数回の回転をさせられるように、前記向けること、前記第１の方向に前記回転させること、前記動かすこと及び前記第２の方向に前記回転させることが繰り返される、請求項７記載のイオン注入システム。
  13. イオンビームが引き出されるイオン源と、
    ワークピースを、保持するように適合され、横方向に、かつ、回転で動かすように構成される、プラテンと、
    該プラテンと通信するコントローラと、を備えるイオン注入システムであって、
    該コントローラは、
    前記イオンビームを前記ワークピース上の第１の位置の方へ向け、前記イオンビームは２つの第１の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第１の位置は前記ワークピースの前記外縁から所定の距離であり、
    前記ワークピースの外側部の部分を処理するように、前記イオンビームが前記第１の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを中心の周りに第１の方向に１８０°回転させ、
    前記イオンビームを前記ワークピース上の第２の位置の方へ向けるように、前記ワークピースを前記イオンビームに対して動かす間に、前記イオンビームが前記ワークピースに衝突するのを防止し、前記イオンビームは２つの第２の位置で前記ワークピースの外縁を越えて伸び、前記第２の位置は前記ワークピースの前記外縁から前記所定の距離であり、
    前記ワークピースの前記外側部の残りを処理するように、前記イオンビームが前記第２の位置の方へ向けられている間に、前記ワークピースを前記中心の周りに前記第１の方向と反対の第２の方向に１８０°回転させる、ように構成され、
    前記外側部の幅は前記所定の距離により決定される、イオン注入システム
  14. 前記イオン源は、前記イオンビームを操作するために、１つ以上の電極を備え、前記コントローラは、前記イオンビームが前記ワークピースに衝突するのを防止するために、前記１つ以上の電極に印加される電圧を変更する、請求項１３記載のイオン注入システム。
  15. さらに、ファラデーカップ又はシャドウマスクを備え、前記コントローラは、前記イオンビームが前記ワークピースに衝突するのを防止するために、前記ファラデーカップ又は前記シャドウマスクを前記イオンビームの通路の中に移動する、請求項１３記載のイオン注入システム。
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