特許 7495436 プラズマ処理を統合したビームラインアーキテクチャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】プラズマ処理を統合したビームラインアーキテクチャ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/265 20060101AFI20240528BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20240528BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20240528BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20240528BHJP

   H01J 37/18 20060101ALI20240528BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

H01L21/265 603Z

H01L21/02 Z

H01J37/317 Z

H01J37/20 Z

H01J37/18

H01L21/265 Z

H01L21/68 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021576470

(86)(22)【出願日】2020-05-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-13

(86)【国際出願番号】 US2020032506

(87)【国際公開番号】W WO2020263443

(87)【国際公開日】2020-12-30

【審査請求日】2022-02-18

(31)【優先権主張番号】16/455,160

(32)【優先日】2019-06-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ハテム， クリストファー アール．

(72)【発明者】

【氏名】ローランド， クリストファー エー．

(72)【発明者】

【氏名】オルソン， ジョセフ シー．

【審査官】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２００４９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１００９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２００３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１７７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４８０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３１１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５１４６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５１１６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６８０４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／１８

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビームラインアーキテクチャであって、
ウエハハンドリングチャンバと、
前記ウエハハンドリングチャンバに結合され、イオン注入前プロセス及びイオン注入後プロセスのうちの少なくとも１つをワークピースに実行するためのプラズマ源を含むプラズマチャンバと、
前記ウエハハンドリングチャンバに結合され、イオン注入プロセスをワークピースに実行するように適合されたプロセスチャンバと、
前記ウエハハンドリングチャンバと前記プラズマチャンバとの間に配置された移送チャンバであって、前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プラズマチャンバに対して密閉可能である、移送チャンバと、
前記移送チャンバ内に配置された計測構成要素であって、前記プラズマチャンバ内のワークピースにどのプロセスを実行するかを決定するために、前記ワークピースの表面の自然酸化物の検出及び測定、並びに前記ワークピースの表面に堆積された膜の厚さ及び組成の測定、のうちの１又は複数を容易にする、計測構成要素と
を備える、ビームラインアーキテクチャ。

【請求項2】

前記プラズマチャンバを前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プロセスチャンバから密閉するために、前記ウエハハンドリングチャンバと前記プラズマチャンバとの間に配置されたバルブを更に備える、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項3】

前記プラズマチャンバと前記プロセスチャンバとの間でワークピースを移動させるために、前記ウエハハンドリングチャンバ内に配置された真空ロボットを更に備える、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項4】

前記プラズマチャンバは、プラズマ前洗浄プロセス、プラズマ化学気相堆積プロセス、プラズマアニーリングプロセス、予熱プロセス、及びエッチングプロセスのうちの少なくとも１つを実行するように適合される、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項5】

前記プラズマチャンバ内の圧力と前記プロセスチャンバ内の圧力は互いに独立して変化させることができる、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項6】

前記ウエハハンドリングチャンバ内に配置された計測構成要素を更に備える、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項7】

前記ウエハハンドリングチャンバと前記プラズマチャンバとの間でワークピースを移動させるために、前記移送チャンバ内に配置された移送ロボットを更に備える、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項8】

大気環境と前記ウエハハンドリングチャンバとの間のワークピースの移送を容易にするために、前記ウエハハンドリングチャンバに結合されたロードロックを更に備える、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項9】

前記ウエハハンドリングチャンバ内に配置されたアライメントステーションを更に備える、請求項１に記載のビームラインアーキテクチャ。

【請求項10】

ビームラインアーキテクチャであって、
ウエハハンドリングチャンバと、
大気環境と前記ウエハハンドリングチャンバとの間のワークピースの移送を容易にするために、前記ウエハハンドリングチャンバに結合されたロードロックと、
前記ウエハハンドリングチャンバに結合され、プラズマ前洗浄プロセス、プラズマ化学気相堆積プロセス、プラズマアニーリングプロセス、予熱プロセス、及びエッチングプロセスのうちの少なくとも１つをワークピースに実行するためのプラズマ源を含むプラズマチャンバと、
前記ウエハハンドリングチャンバに結合され、イオン注入プロセスをワークピースに実行するように適合されたプロセスチャンバと、
前記ウエハハンドリングチャンバと前記プラズマチャンバとの間に配置された移送チャンバであって、前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プラズマチャンバに対して密閉可能である、移送チャンバと、
前記移送チャンバ内に配置された計測構成要素であって、前記プラズマチャンバ内のワークピースにどのプロセスを実行するかを決定するために、前記ワークピースの表面の自然酸化物の検出及び測定、並びに前記ワークピースの表面に堆積された膜の厚さ及び組成の測定、のうちの１又は複数を容易にする、計測構成要素と、
前記プラズマチャンバを前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プロセスチャンバから密閉するために、前記ウエハハンドリングチャンバと前記移送チャンバとの間に配置されたバルブ、及び前記移送チャンバと前記プラズマチャンバとの間に配置されたバルブと
を備え、前記プラズマチャンバ内の圧力及び前記プロセスチャンバ内の圧力は互いに独立して変化させることができる、ビームラインアーキテクチャ。

【請求項11】

ウエハハンドリングチャンバと、前記ウエハハンドリングチャンバに結合されたプラズマチャンバと、前記ウエハハンドリングチャンバに結合されたプロセスチャンバとを含むビームラインアーキテクチャを操作する方法であって、
前記ウエハハンドリングチャンバから前記プラズマチャンバにワークピースを移動させることであって、前記ウエハハンドリングチャンバと前記プラズマチャンバとの間に配置された移送チャンバに前記ワークピースを移動させることを含み、前記移送チャンバは前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プラズマチャンバに対して密閉可能である、前記ウエハハンドリングチャンバから前記プラズマチャンバにワークピースを移動させることと、
前記プラズマチャンバ内の前記ワークピースにどのプロセスを実行するかを決定するために、前記移送チャンバ内に配置された計測構成要素へと前記ワークピースを移動させて、前記ワークピースの表面の汚染物質と表面の特徴のうちの少なくとも１つを測定することと、
イオン注入前プロセス及びイオン注入後プロセスのうちの少なくとも１つを前記ワークピースに実行することと、
前記ウエハハンドリングチャンバから前記プロセスチャンバに前記ワークピースを移動させて、イオン注入プロセスを前記ワークピースに実行することと
を含む、方法。

【請求項12】

イオン注入前プロセス及びイオン注入後プロセスのうちの少なくとも１つを前記ワークピースに実行することは、イオン注入プロセスを前記ワークピースに実行する前に、プラズマ前洗浄プロセス、プラズマ化学気相堆積プロセス、及び予熱プロセスのうちの少なくとも１つを前記ワークピースに実行することを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

イオン注入前プロセス及びイオン注入後プロセスのうちの少なくとも１つを前記ワークピースに実行することは、イオン注入プロセスを前記ワークピースに実行した後に、プラズマ化学気相堆積プロセス、プラズマアニーリングプロセス、及びエッチングプロセスのうちの少なくとも１つを前記ワークピースに実行することを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記プラズマチャンバを前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プロセスチャンバに対して密閉することを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記プラズマチャンバ内の圧力を前記ウエハハンドリングチャンバ及び前記プロセスチャンバ内の圧力に対して変化させることを更に含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記ウエハハンドリングチャンバに結合されたロードロックに前記ワークピースを移動させて、大気環境と前記ウエハハンドリングチャンバとの間で前記ワークピースを移送することを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は概して、半導体デバイス製造の分野に関し、より具体的には、プラズマ処理を統合したビームラインイオン注入アーキテクチャに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］電子部品の小型化、複雑化、高性能化に伴い、上記部品に用いられる半導体デバイスは、欠陥、不純物、及び均一性に関する公差が益々限定される。イオン注入が半導体ウエハに実行される場合、イオン注入前のウエハ表面に存在する自然酸化物、有機汚染物質によってだけでなく、イオン注入後に残留する残留堆積物、エッチング／スパッタリング残渣、及びポリマー化学物質等の残留物質の存在によって、ウエハの構造、純度、及び均一性がいずれも悪影響を受ける可能性がある。したがって、イオン注入の前後に半導体ウエハから表面汚染物質を除去することは、最新の用途における性能を最適化するために有益又は必要となり得る。ウエハのスループットに悪影響を与えず、かつウエハを（ウエハに表面汚染物質をもたらす）大気に暴露しない効率的でコスト効率の良い方法でこのような除去を実行するのに、従来は大きな課題に直面してきた。

【0003】

［０００３］これら及び他の考慮事項に関して、本改良は有用であり得る。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］本概要は、概念の一部を簡略化して紹介するために提供されるものである。本概要は、請求項に係る主題の主要な特徴又は必須の特徴を特定することを意図したものではなく、また請求項に係る主題の範囲を決定する際の補助として意図されるものでもない。

【0005】

［０００５］本開示の実施形態に係るビームラインアーキテクチャの例示的な実施形態は、ウエハハンドリングチャンバと、ウエハハンドリングチャンバに結合され、イオン注入前プロセス及びイオン注入後プロセスのうちの少なくとも１つをワークピースに実行するためのプラズマ源を含むプラズマチャンバと、ウエハハンドリングチャンバに結合され、イオン注入プロセスをワークピースに実行するように適合されたプロセスチャンバとを含み得る。

【0006】

［０００６］本開示の実施形態に係るビームラインアーキテクチャの別の例示的な実施形態は、ウエハハンドリングチャンバと、大気環境とウエハハンドリングチャンバとの間のワークピースの移送を容易にするために、ウエハハンドリングチャンバに結合されたロードロックと、ウエハハンドリングチャンバに結合され、プラズマ前洗浄プロセス、プラズマ化学気相堆積プロセス、プラズマアニーリングプロセス、予熱プロセス、及びエッチングプロセスのうちの少なくとも１つをワークピースに実行するためのプラズマ源を含むプラズマチャンバと、ウエハハンドリングチャンバに結合され、イオン注入プロセスをワークピースに実行するように適合されたプロセスチャンバと、プラズマチャンバをウエハハンドリングチャンバ及びプロセスチャンバから密閉するために、ウエハハンドリングチャンバとプラズマチャンバとの間に配置されたバルブであって、プラズマチャンバ内の圧力及びプロセスチャンバ内の圧力は互いに独立して変化させることができるバルブとを含み得る。

【0007】

［０００７］本開示の実施形態に係るビームラインアーキテクチャを操作する方法の例示的な実施形態は、ウエハハンドリングチャンバからプラズマチャンバにワークピースを移動させることと、イオン注入前プロセス及びイオン注入後プロセスのうちの少なくとも１つをワークピースに実行することと、ウエハハンドリングチャンバからプロセスチャンバにワークピースを移動させて、イオン注入プロセスをワークピースに実行することとを含み得る。

【0008】

［０００８］例として、開示の装置の様々な実施形態を、添付の図面を参照しながら、これから説明する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示に係るビームラインアーキテクチャの例示的な実施形態を示す平面図である。

【図2】図１に示すビームラインアーキテクチャを操作する例示的な方法を示すフロー図である。

【図3】本開示に係るビームラインアーキテクチャの別の例示的な実施形態を示す平面図である。

【図4】本開示に係るビームラインアーキテクチャの別の例示的な実施形態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００１３］以下に、幾つかの実施形態を示す添付図面を参照しながら、本実施形態についてより詳細に説明する。本開示の主題は、多くの異なる形態で具体化され得るものであり、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではない。これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、当業者に主題の範囲を完全に伝えるように提供される。図面において、同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。

【0011】

［００１４］図１は、本開示の例示的な実施形態に係るビームラインアーキテクチャ１０（以下、「アーキテクチャ１０」）を示す図である。アーキテクチャ１０は、１又は複数のキャリア１２、バッファ１４、入口ロードロック１６、出口ロードロック１８、ウエハハンドリングチャンバ２０、プラズマチャンバ２２、及びプロセスチャンバ２４を含み得る。入口ロードロック１６及び出口ロードロック１８は、キャリア１２及びバッファ１４の大気環境と、ウエハハンドリングチャンバ２０、プラズマチャンバ２２、及びプロセスチャンバ２４の真空環境との間の気密分離を維持しながら、以下で更に説明するようにそれらの間のワークピース（例えば、シリコンウエハ）の移送を容易にするためのそれぞれのバルブ１６ａ、１６ｂ及び１８ａ、１８ｂを含み得る。

【0012】

［００１５］バッファ１４は、キャリア１２から入口ロードロック１６へ、及び出口ロードロック１８からキャリア１２へワークピースを移送するように構成された１又は複数の大気ロボット２５を含み得る。ウエハハンドリングチャンバ２０は、以下で更に説明するように、入口ロードロック１６、プラズマチャンバ２２、プロセスチャンバ２４、及び出口ロードロック１８の間でワークピースを移送するように構成された１又は複数の真空ロボット２６を含み得る。ウエハハンドリングチャンバ２０は、プロセスチャンバ２４における処理の前に所望の方法でワークピースの向きを合わせるように構成されたアライメントステーション２７を更に含み得る。例えば、アライメントステーション２７は、ワークピースの向きを決定及び／又は調整するために、ワークピース上のノッチ又は他のしるしを検出するように構成され得る。ワークピースのアライメントが必要でない場合、アライメントステーション２７は、単純なペデスタル又はスタンドを含み得る。また、アライメントステーション２７は、基板識別等の追加機能を実行するようにも構成され得る。

【0013】

［００１６］ウエハハンドリングチャンバ２０は、様々な計測構成要素２８を更に含み得る。計測構成要素２８は、楕円偏光計、反射計、高温計等を含み得るが、これらに限定されない。計測構成要素２８により、プラズマチャンバ２２における処理の前後及び／又はプロセスチャンバ２４における処理の前後のワークピースの様々な側面及び特徴の測定が容易になり得る。例えば、計測構成要素２８により、ワークピースの表面の自然酸化物及び他の汚染物質の検出及び測定が容易になり得る。計測構成要素２８により、ワークピースの表面に堆積された膜の厚さ及び組成の測定も容易になり得る。

【0014】

［００１７］プロセスチャンバ２４は、ウエハハンドリングチャンバ２０に接続されていてよく、処理されるべきワークピースを受け入れ、処理中に上記ワークピースを所望の位置及び向きに保持するための整合、クランプ、及び／又は冷却機構を有するプラテン又はステージ３０を含み得る。様々な実施形態では、プロセスチャンバ２４は、そのイオン注入のためにワークピース上にイオンビームを投射するように構成された従来のビームラインイオン注入装置（以下、「イオン注入装置」）のプロセスチャンバであり得る。イオン注入装置（プロセスチャンバ２４以外は図示せず）は、イオン源、分析電磁石、修正用磁石等を含むが、これらに限定されない様々な従来のビームライン構成要素を含み得る。様々な実施形態では、イオン注入装置は、所望の種を有する１又は複数の供給ガスのイオン源への導入に応答して、イオンビームをスポット型イオンビームとして生成し得る。本開示は、この点に関して限定されない。当業者に理解されるように、イオン注入装置は、イオンビームがイオン源からプラテン３０に配置されたワークピースに伝播する際に、イオンビームを成形する、集束させる、加速する、減速する、及び／又は曲げるように適合された様々な追加のビーム処理構成要素を含み得る。例えば、イオン注入装置は、ワークピースに対して１又は複数の方向にイオンビームを走査するための静電スキャナを含み得る。

【0015】

［００１８］プロセスチャンバ２４と同様に、プラズマチャンバ２２は、ウエハハンドリングチャンバ２０に接続されていてよく、処理すべきワークピースを受け入れ、処理中に上記ワークピースを保持するためのプラテン又はステージ３２を含み得る。プラズマチャンバ２２とウエハハンドリングチャンバ２０との接合部に、それらの間の気密分離を促進するために、バルブ３１が実装され得る。したがって、プラズマチャンバ２２内の圧力は、以下で更に説明するようにプラズマチャンバ２２で実行される様々なプロセスに対応するために、ウエハハンドリングチャンバ２０の真空環境とは独立して調節され得る。

【0016】

［００１９］プラズマチャンバ２２は、ガス源（図示せず）によってプラズマチャンバ２２に供給されるガス種から高エネルギープラズマを生成するように構成されたプラズマ源３４を含み得る。様々な実施形態では、プラズマ源３４は、高周波（ＲＦ）プラズマ源（例えば、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（ＥＣＲ）源）、間接加熱カソード（ＩＨＣ）源、又はグロー放電源であり得る。特定の実施形態では、プラズマ源３４は、ＲＦプラズマ源であってよく、ＲＦジェネレータ及びＲＦマッチングネットワークを含み得る。本開示は、これに関して限定されない。

【0017】

［００２０］当業者に理解されるように、プラズマチャンバ２２は、プラテン３２に配置されたワークピースに様々な従来のプロセスを実行するように構成され得る。例えば、プラズマチャンバ２２は、プラズマ洗浄プロセスをワークピースに実行するために使用することができ、プラズマチャンバ２２に供給されるガス種のプラズマ活性化原子及びイオンがワークピースの表面上の有機汚染物質を分解し、その後上記汚染物質はプラズマチャンバ２２から排出され得る。プラズマ洗浄は、いわゆる「予洗浄」プロセスの一部として実行することができ、ワークピースがプロセスチャンバ２４においてイオン注入処理される前に、自然酸化物及び他の表面汚染物質がワークピースの表面から除去され得る。予洗浄により、イオン注入中のワークピースへの望ましくない酸素原子の「取り込み（ノックイン）」が防止又は軽減され、予洗浄プロセスなしで注入されるワークピースと比較して、より高品質で性能の優れたワークピースが製造され得る。

【0018】

［００２１］プラズマチャンバ２２は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）をワークピースに実行するために使用することもでき、ガス種をワークピースの表面に堆積させて、その上に所望の材料の薄膜が形成され得る。例えば、ワークピースをプロセスチャンバ２４におけるイオン注入プロセスで処理する前に、所望の化学物質の薄膜をワークピースの表面に適用することができ、イオン注入プロセスにより、適用された化学物質が活性化又は相互作用して、ワークピースの表面に所望の組成又は条件が達成され得る。具体的な例では、所望の材料の薄いドーピング層をワークピースの表面に適用することができ、その後、適用された層はプロセスチャンバ２４のイオンを用いてワークピースに取り込まれ得る。別の例では、自然酸化物を除去するために、ＰＥＣＶＤを介して予洗浄化学物質が適用され得る。別の例では、所望の材料の膜を用いてワークピースのキャッピング（例えば、活性化アニール中に揮発するドーパント損失を防止するための窒化ケイ素キャッピング）を達成するために、ワークピースのイオン注入後にＰＥＣＶＤが実行され得る。

【0019】

［００２２］また、プラズマチャンバ２２は、イオン注入後のワークのプラズマアニールを実行するためにも使用され得る。例えば、プラズマ源３４によって生成された高エネルギープラズマが、ワークピースから欠陥を除去するために、所定の速度で所定の温度までワークピースを加熱するために用いられ得る。例えば、アニールプロセスは、ワークピースを５００から６００℃の中間温度までランピングさせ、その後、１５０℃／秒の速度で８５０から１０５０℃の間のピーク温度までランピングさせることを含み得る。本開示は、これに関して限定されない。

【0020】

［００２３］他の例では、プラズマチャンバ２２は、イオン注入の前及び／又は後のワークピースに他の様々な処理を実行するために用いられ得る。これらには、加熱、冷却、及びエッチングが含まれるが、これらに限定されない。

【0021】

［００２４］図２を参照すると、本開示に係る上述したアーキテクチャ１０を操作する例示的な方法を示すフロー図が示されている。ここで本方法を、図１に示す本開示の実施形態を参照しながら詳細に説明する。

【0022】

［００２５］例示的な方法のブロック１００において、大気ロボット２５が、キャリア１２のうちの１つから入口ロードロック１６にワークピースを移動させ得る。その後、入口ロードロック１６のバルブ１６ａが閉じられ得、入口ロードロック１６は、真空圧又は真空圧付近（例えば、１ｘ１０^－３Ｔｏｒｒ）までポンプダウンされ得る。その後、入口ロードロック１６のバルブ１６ｂが開かれ得る。

【0023】

［００２６］例示的な方法のブロック１１０において、真空ロボット２６が、入口ロードロック１６から計測構成要素２８にワークピースを移動させることができ、そこでワークピースの様々な側面及び特徴が測定又は検出され得る。例えば、計測構成要素２８を使用して、ワークピースの表面上の自然酸化物及び他の汚染物質を検出又は測定し、（後述するように）プラズマチャンバ２２のワークピースに実行される処理が決定され得る。

【0024】

［００２７］例示的な方法のブロック１２０において、真空ロボット２６が、計測構成要素２８からプラズマチャンバ２２のプラテン３２にワークピースを移動させ得る。その後、プラズマチャンバ２２のバルブ３１が閉じられ得、１又は複数のイオン注入前プロセスをプラズマチャンバ２２内のワークピースに実行するために、（例えば、ポンプアップ又はポンプダウンを介して）プラズマチャンバ２２内に所望の圧力が確立され得る。様々な例では、上記のように、プラズマチャンバ２２でプラズマ洗浄プロセス、ＰＥＣＶＤプロセス、予熱プロセス等がワークピースに行われ得る。本開示は、これに関して限定されない。

【0025】

［００２８］例示的な方法のブロック１３０において、プラズマチャンバ２２のバルブ３１が開かれ得、真空ロボット２６が、プラズマチャンバ２２のプラテン３２から、ワークピースの様々な側面及び特徴を測定又は検出することができる計測構成要素２８にワークピースを移動させ得る。例えば、計測構成要素２８を使用して、プラズマチャンバ２２で実行されたプラズマ洗浄プロセスが、ワークピース上の表面汚染物質を所定の汚染閾値を下回るレベルまで低減させるのに有効であったか否かを決定することができる。

【0026】

［００２９］例示的な方法のブロック１４０において、真空ロボット２６が、計測構成要素２８からアライメントステーション２７にワークピースを移動させ得る。アライメントステーション２７を使用して、（後述するように）プロセスチャンバ２４での処理の前に、所望の方法でワークピースの向きを合わせることができる。例えば、アライメントステーション２７は、ワークピース上のノッチ又は他のしるしを検出することができ、ノッチを所定の位置に移動させるようにワークピースを回転させ得る又は他の方法で再度向きを合わせることができる。

【0027】

［００３０］例示的な方法のブロック１５０において、真空ロボット２６が、アライメントステーション２７からプロセスチャンバ２４のプラテン３０にワークピースを移動させ得る。その後、上述したように、プロセスチャンバ２４内で１又は複数のイオン注入プロセスがワークピースに行われ得る。

【0028】

［００３１］例示的な方法のブロック１６０において、真空ロボット２６が、プロセスチャンバ２４のプラテン３０からプラズマチャンバ２２のプラテン３２にワークピースを移動させ得る。その後、プラズマチャンバ２２のバルブ３１が閉じられ得、１又は複数のイオン注入後プロセスをプラズマチャンバ２２内のワークピースに実行するために、（例えば、ポンプアップ又はポンプダウンを介して）所望の圧力がプラズマチャンバ２２内に確立され得る。様々な例では、上記のように、プラズマチャンバ２２でプラズマ洗浄プロセス、ＰＥＣＶＤキャッピングプロセス、プラズマアニーリングプロセス、エッチングプロセス等がワークピースに行われ得る。本開示は、これに関して限定されない。

【0029】

［００３２］例示的な方法のブロック１７０において、プラズマチャンバ２２のバルブ３１が開かれ得、真空ロボット２６が、プラズマチャンバ２２のプラテン３２から、ワークピースの様々な側面及び特徴が測定又は検出され得る計測構成要素２８にワークピースを移動させ得る。例えば、計測構成要素２８を使用して、プラズマチャンバ２２で実行されるイオン注入後プロセスの有効性が決定され得る。

【0030】

［００３３］例示的な方法のブロック１８０において、真空ロボット２６が、計測構成要素２８から出口ロードロック１８にワークピースを移動させ得る。その後、出口ロードロック１８のバルブ１８ｂが閉じられ得、出口ロードロック１８は大気圧までポンプアップされ得る。その後、出口ロードロック１８のバルブ１８ａが開かれ得、大気ロボット２５が出口ロードロック１８からキャリア１２のうちの１つにワークピースを移動させ得る。

【0031】

［００３４］図３を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態に係るビームラインアーキテクチャ２００（以下「アーキテクチャ２００」）が示されている。アーキテクチャ２００は、上述したアーキテクチャ１０と同様であってよく、上述したアーキテクチャ１０の対応する構成要素と同様の１又は複数のキャリア２１２、バッファ２１４、入口ロードロック２１６、出口ロードロック２１８、ウエハハンドリングチャンバ２２０、プラズマチャンバ２２２、及びプロセスチャンバ２２４を含み得る。

【0032】

［００３５］上述したアーキテクチャ１０とは異なり、アーキテクチャ２００は、ウエハハンドリングチャンバ２２０とプラズマチャンバ２２２との間に配置された移送チャンバ２２３を更に含み得る。ウエハハンドリングチャンバ２２０と移送チャンバ２２３の接合部、及び移送チャンバ２２３とプラズマチャンバ２２２の接合部に、それらの間の気密分離を促進するために、バルブ２３１、２３３がそれぞれ実装され得る。移送ロボット２３５を移送チャンバ２２３内に配置することができ、ウエハハンドリングチャンバ２２０とプラズマチャンバ２２２との間でワークピースを移送するために使用することができる。移送チャンバ２２３は、上述した計測構成要素２８と同様の様々な計測構成要素２２８を追加的に収容し得る（例えば、計測構成要素２２８は、アーキテクチャ１０の構成に対して移送チャンバ２２３に再配置され得る）。アーキテクチャ２００は、上述し、図２に示す方法と同様の方法で操作され得る。

【0033】

［００３６］図４を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態に係るビームラインアーキテクチャ３００（以下、「アーキテクチャ３００」）が示されている。アーキテクチャ３００は、上述したアーキテクチャ２００と同様であってよく、アーキテクチャ２００の対応する構成要素と同様の１又は複数のキャリア３１２、バッファ３１４、ウエハハンドリングチャンバ３２０、プラズマチャンバ３２２、プロセスチャンバ３２４、及び移送チャンバ３２３を含み得る。上述のアーキテクチャ２００とは異なり、アーキテクチャ３００は、別々の入口及び出口ロードロックを有する代わりに、キャリア３１２とウエハハンドリングチャンバ３２０との間でワークピースが移送され得る複合入口／出口ロードロック３１７を含み得る。更に、移送チャンバ３２３及びプラズマチャンバ３２２は、入口／出口ロードロック３１７、バッファ３１４、及びキャリア３１２と同様に、ウエハハンドリングチャンバ３２０の同じ側に位置し得る。アーキテクチャ３００は、上述し、図２に示す方法と同様の方法で操作され得る。

【0034】

［００３７］当業者に理解されるように、上述のアーキテクチャ１０、２００、及び３００、並びに上述の方法は、半導体ワークピースのビームライン処理に関して多数の利点を提供する。例えば、特にアーキテクチャ１０に関しては（及びアーキテクチャ２００及び３００において同様に提供するように）、プラズマチャンバ２２及びプロセスチャンバ２４がウエハハンドリングチャンバ２０に直接接続されているため、プラズマチャンバ２２とプロセスチャンバ２４との間でワークピースが移送されるときにワークピースが（汚染物質がワークピースに導入され得る）大気に暴露されるのを回避しつつ、イオン注入プロセスをワークピースに行う直前及び／又は直後に、プラズマ洗浄、ＰＥＣＶＤ、及びプラズマアニーリング等のプロセスがワークピースに実行され得る。更に、プラズマチャンバ２２は、プロセスチャンバ２４から分離し、離れているため、上記チャンバ内で所望のプロセスを実施するために、一方のチャンバに関連する多数の変数（例えば、圧力、材料、化学物質等）を変化させることができ、上記変数が他方のチャンバに及ぼす影響を考慮する必要はない。

【0035】

［００３８］本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲が限定されるものではない。実際に、本明細書に記載されたものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び変更が、前述の説明及び添付の図面から当業者に明らかになるであろう。したがって、そのような他の実施形態及び変更は、本開示の範囲内に含まれるものとする。更に、本開示を、特定の目的のための特定の環境における特定の実装態様の文脈で本明細書で説明してきたが、当業者であれば、その有用性がそれらに限定されないことを認識するであろう。本開示の実施形態は、任意の数の目的のための任意の数の環境で有益に実装され得る。したがって、以下に示す特許請求の範囲は、本明細書に記載の本開示の全域と主旨を考慮して解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】