特許 7503664 高角度抽出光学素子を含む装置及びシステム

(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】2024-06-12

(45)【発行日】2024-06-20

(54)【発明の名称】高角度抽出光学素子を含む装置及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240613BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022576837

(86)(22)【出願日】2021-05-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-18

(86)【国際出願番号】 US2021032727

(87)【国際公開番号】W WO2021257224

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2023-02-08

(31)【優先権主張番号】63/039,760

(32)【優先日】2020-06-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/160,042

(32)【優先日】2021-01-27

(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】キャンベル， クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】ビロイウ， コステル

(72)【発明者】

【氏名】クルンチ， ピーター エフ．

(72)【発明者】

【氏名】ウォーレス， ジェイ アール．

(72)【発明者】

【氏名】ダニエルズ， ケヴィン エム．

(72)【発明者】

【氏名】ライアン， ケヴィン ティー．

(72)【発明者】

【氏名】テフェリー， ミナブ ビー．

(72)【発明者】

【氏名】シンクレア， フランク

(72)【発明者】

【氏名】オルソン， ジョセフ シー．

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２５５２４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５３３５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１１７９３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５１７２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１９０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２２１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８６８０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマを生成するよう動作可能なプラズマチャンバと、
前記プラズマチャンバの一面に沿って配置された抽出アセンブリと、を備える処理システムであって、前記抽出アセンブリが、
抽出開孔を含む抽出プレートを備え、前記抽出プレートは、非平面形状を有し、かつ、基板の平面が前記プラズマチャンバの前記一面に平行に配置されている時の前記基板の前記平面の垂線に対して所定の入射角で抽出イオンビームを生成し、
前記抽出プレートの少なくとも一部が絶縁体で形成され、前記基板に対向するところが導電層でコーティングされている、処理システム。

【請求項2】

前記抽出プレートは凸型バイモーダル構成を画定し、前記抽出開孔は、前記垂線に対して第１入射角を画定する第１抽出開孔であり、前記抽出プレートは、前記垂線に対して、前記第１入射角の反対側に第２入射角を画定する、第２抽出開孔を更に備える、請求項１に記載の処理システム。

【請求項3】

前記抽出プレートがＳ型形状を画定する、請求項１に記載の処理システム。

【請求項4】

前記抽出プレートが複数のＳ型形状を含み、前記抽出開孔は、前記垂線に対して第１入射角を画定する第１抽出開孔であり、前記抽出プレートは、前記垂線に対して、前記第１入射角と同様な又は同じ第２入射角を画定する、第２抽出開孔を更に備える、請求項１に記載の処理システム。

【請求項5】

前記抽出プレートが、
Ｓ型絶縁体と、
前記Ｓ型絶縁体の外表面上に配置された導電層とを備える、請求項１に記載の処理システム。

【請求項6】

前記抽出プレートは凹型バイモーダル構成を画定し、前記抽出開孔は、前記垂線に対して第１入射角を画定する第１抽出開孔であり、前記抽出プレートは、前記垂線に対して、前記第１入射角の反対側に第２入射角を画定する、第２抽出開孔を更に備える、請求項１に記載の処理システム。

【請求項7】

前記抽出プレートが内側抽出プレートを含み、前記抽出アセンブリが、前記プラズマチャンバからオフセットした外側抽出プレートを更に備え、前記抽出開孔は、前記内側抽出プレートに配置された第１抽出開孔を含み、第２抽出開孔が、前記外側抽出プレートに配置されて、前記第１抽出開孔と位置合わせされる、請求項１に記載の処理システム。

【請求項8】

前記第１抽出開孔及び前記第２抽出開孔が、前記垂線に対して同じ入射角を画定する、請求項７に記載の処理システム。

【請求項9】

前記外側抽出プレートの外表面上に配置されたステアリング電極を更に備える、請求項７に記載の処理システム。

【請求項10】

前記外側抽出プレートの外部に配置されたステアリング電極を更に備える、請求項７に記載の処理システム。

【請求項11】

前記所定の入射角が４５度と８５度との間の値を有する、請求項１に記載の処理システム。

【請求項12】

前記抽出プレートが、第１方向に沿って延在する長軸を有する、少なくとも１つの狭長形開孔を備える、請求項１に記載の処理システム。

【請求項13】

前記プラズマチャンバの前記一面に平行な第１方向に沿って可動な基板ステージを備える、請求項１に記載の処理システム。

【請求項14】

傾斜イオンビームを基板へと向けるための抽出アセンブリであって、
抽出プレートを備え、前記抽出プレートが、
プラズマチャンバの一面に連結される周縁部と、
非平面形状を有し、かつ狭長形抽出開孔を含む中央部とを含み、前記狭長形抽出開孔は、前記基板の平面が前記プラズマチャンバの前記一面に平行に配置されている時の前記基板の前記平面の垂線に対して所定の入射角で、抽出イオンビームを生成するよう構成され、
前記抽出プレートの少なくとも一部が絶縁体で形成され、前記基板に対向するところが導電層でコーティングされている、
抽出アセンブリ。

【請求項15】

前記抽出プレートは凸型バイモーダル構成を画定し、前記狭長形抽出開孔は、前記垂線に対して第１入射角を画定する第１抽出開孔であり、前記抽出プレートは、前記垂線に対して、前記第１入射角の反対側に第２入射角を画定する、第２抽出開孔を更に備える、請求項１４に記載の抽出アセンブリ。

【請求項16】

前記抽出プレートがＳ型形状を画定する、請求項１４に記載の抽出アセンブリ。

【請求項17】

前記抽出プレートが複数のＳ型形状を含み、前記狭長形抽出開孔は、前記垂線に対して第１入射角を画定する第１抽出開孔であり、前記抽出プレートは、前記垂線に対して、前記第１入射角と同様な又は同じ第２入射角を画定する、第２抽出開孔を更に備える、請求項１４に記載の抽出アセンブリ。

【請求項18】

前記抽出プレートは凹型バイモーダル構成を画定し、前記狭長形抽出開孔は、前記垂線に対して第１入射角を画定する第１抽出開孔であり、前記抽出プレートは、前記垂線に対して、前記第１入射角の反対側に第２入射角を画定する、第２抽出開孔を更に備える、請求項１４に記載の抽出アセンブリ。

【請求項19】

前記抽出プレートが、
Ｓ型絶縁体と、
前記Ｓ型絶縁体の外表面上に配置された導電層とを備える、請求項１４に記載の抽出アセンブリ。

【請求項20】

前記抽出プレートが内側抽出プレートを含み、前記抽出アセンブリが、前記プラズマチャンバからオフセットした外側抽出プレートを更に備え、前記狭長形抽出開孔は、前記内側抽出プレートに配置された第１抽出開孔を含み、第２抽出開孔が、前記外側抽出プレートに配置されて、前記第１抽出開孔と位置合わせされる、請求項１４に記載の抽出アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］この出願は、２０２０年６月１６日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＨＩＧＨ ＡＮＧＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＯＰＴＩＣＳ（高角度抽出光学素子を含む装置及びシステム）」と題された米国仮特許出願第６３／０３９，７６０号に対し優先権を主張するものであり、当該米国仮特許出願のすべての内容は、参照により本書に援用される。

【0002】

［０００２］本書の実施形態は、処理装置に関し、より詳細には、高基板入射角でのプラズマからのイオン抽出を可能にする装置に関する。

【背景技術】

【0003】

［０００３］イオンで基板を処理するために使用される既知の装置は、ビームライン注入装置、及びプラズマ浸漬イオン注入ツールを含む。これらのアプローチは、一定のエネルギー範囲にわたるイオンで基板を処理する上で有用である。ビームラインイオン注入装置においては、イオンは、ソースから抽出され、質量分析され、次いで基板表面に送られる。プラズマ浸漬イオン注入装置においては、プラズマが生成されている間に、基板が、同じチャンバ内のプラズマの近隣に配置される。基板はプラズマに対して負電位に設定され、基板の正面でプラズマシースと交差するイオンは、垂直入射角で基板に衝突しうる。

【0004】

［０００４］これらのアプローチの多くは、基板又はウエハに対する垂直入射を用いる一方、その他のアプローチでは、傾斜エッチング（例えば、トレンチ側壁の制御エッチング、孔伸長、フォトレジスト縮小、及び磁気ランダムメモリ構造エッチング）が用いられる。かかる傾斜エッチングにおいては、基板の垂線に対する非ゼロの中間入射角によって、イオンビームが画定される。かかるプロセスの制御は、法線入射におけるイオンビーム処理の制御よりも困難なものとなりうる。

【0005】

［０００５］本開示は、上記の考察及びその他の考察に関連して提示されるものである。

【発明の概要】

【0006】

［０００６］一実施形態では、処理システムが提供される。この処理システムは、プラズマを生成するよう動作可能なプラズマチャンバと、プラズマチャンバの一面に沿って配置された抽出アセンブリとを含みうる。抽出アセンブリは、抽出開孔を含む抽出プレートを含んでよく、抽出プレートは、非平面形状を有し、基板平面がプラズマチャンバの一面に平行に配置されている時の基板平面の垂線に対して高入射角で、抽出イオンビームを生成する。

【0007】

［０００７］別の実施形態では、傾斜イオンビームを基板へと向けるための抽出アセンブリが提供される。この抽出アセンブリは抽出プレートを含んでよく、抽出プレートは、プラズマチャンバの一面に連結される周縁部と、中央部とを含む。中央部は、非平面形状を有することがあり、かつ狭長形抽出開孔を含みうる。この狭長形抽出開孔は、基板平面がプラズマチャンバの一面に平行に配置されている時の基板平面の垂線に対して高入射角で、抽出イオンビームを生成するよう構成される。

【0008】

［０００８］添付図面は、開示されている実施形態の原理の実践的応用のためにこれまでに考案された、かかる実施形態の例示的なアプローチを示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】［０００９］本開示の様々な実施形態による高角度抽出アセンブリを含む、処理装置のブロック図を示す。

【図1A】［００１０］本開示の様々な実施形態による、図１の処理装置の抽出アセンブリの一変形例の平面図を示す。

【図2】［００１１］本開示の様々な実施形態による別の高角度抽出アセンブリを含む、別の処理装置のブロック図を示す。

【図2A】［００１２］本開示の様々な実施形態による、図２の処理装置の抽出アセンブリの一変形例の平面図を示す。

【図3】［００１３］本開示の様々な実施形態による更なる高角度抽出アセンブリを含む、更なる処理装置のブロック図を示す。

【図3A】［００１４］本開示の様々な実施形態による、図３の処理装置の抽出アセンブリの一変形例の平面図を示す。

【図4】［００１５］本開示の様々な実施形態による追加的な高角度抽出アセンブリを含む、追加的な処理装置のブロック図を示す。

【図4A】［００１６］本開示の様々な実施形態による、図４の処理装置の抽出アセンブリの一変形例の平面図を示す。

【図5】［００１７］本開示の様々な実施形態による高角度抽出アセンブリを含む、更に別の処理装置のブロック図を示す。

【図6】［００１８］本開示の様々な実施形態による別の高角度抽出アセンブリを含む、追加的な一処理装置のブロック図を示す。

【図7】［００１９］本開示の様々な実施形態による別の高角度抽出アセンブリを含む、追加的な一処理装置のブロック図を示す。

【図8】［００２０］イオンビームによる、表面フィーチャ（特徴部）の高入射角処理の形状寸法（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００２１］図面は必ずしも縮尺通りではない。図面は単なる表現にすぎず、本開示の具体的なパラメータを描写することを意図するものではない。図面は、本開示の例示的な実施形態を示すためのものであり、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではない。図面では、類似の付番は類似の要素を表わしている。

【0011】

［００２２］更に、一部の図における特定の要素は、説明を分かりやすくするために、省略されていたり、縮尺通りに図示されていないことがある。断面図は、「スライス（ｓｌｉｃｅｓ）」、又は「近視眼的（ｎｅａｒ－ｓｉｇｈｔｅｄ）」な断面図の形態であることがあり、分かりやすい図示のために、「真の（ｔｒｕｅ）」断面図であれば視認可能であったはずの特定の背景線が省略されている。更に、分かりやすくするために、特定の図面においては一部の参照番号が省略されていることがある。

【0012】

［００２３］本開示により、実施形態を図示している添付図面を参照して、高角度抽出光学素子を含む方法、装置、及びシステムが開示されている。実施形態は、異なる多くの形態で具現化されてよく、本書に記載している実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、本書に記載の実施形態は、本開示が網羅的になるように、かつ方法、システム、及びデバイスの範囲を当業者に十分に伝えるように、提供されている。

【0013】

［００２４］様々な実施形態において、プラズマ型のイオン源から高入射角（「高角度」）のイオンビームを生成するために、抽出光学素子（抽出アセンブリとも称される）が提供される。かかる抽出アセンブリは、小型のイオンビーム処理装置において使用されるのに適している。小型のイオンビーム処理装置では、基板は、プラズマチャンバ（このチャンバからイオンビームが抽出される）に密接して保持される。基板は、ハウジング又は処理チャンバ内に、プラズマチャンバに近接して、かつ、抽出アセンブリを通じてプラズマチャンバ内のプラズマと連通して、配置されうる。

【0014】

［００２５］図１は、この開示の実施形態による、システム又は処理装置１００を示している。処理装置１００は、内部でプラズマ１０３を生成するためのプラズマチャンバ１０２を含む、プラズマ源を含む。プラズマチャンバ１０２は、プラズマ源（例えばＲＦ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、グロー放電源、又はその他の当業者に既知のプラズマ源）の一部として機能しうる。この特定の実施形態では、プラズマ源は、直列式のＲＦ生成装置－整合ネットワーク（図示せず）を通じて電力がプラズマに結合される、ＩＣＰ源である。ＲＦ生成装置からガスの原子及び／又は分子へのＲＦ電力の伝達は、アンテナ及び誘電体ウィンドウ（図示せず）を通じて行われる。

【0015】

［００２６］当該技術分野において既知であるように、ガスマニホールド（図示せず）が、適切なガスライン及びガス入口を通じて、プラズマチャンバ１０２に接続されうる。処理装置１００のプラズマチャンバ１０２又はその他の構成要素は、回転ポンプ又は膜ポンプによって支援されるターボ分子ポンプといった真空システム（図示せず）に接続されることもある。プラズマチャンバ１０２は、チャンバ壁によって画定され、プロセスチャンバ１０５の近隣に配置されうる。プロセスチャンバ１０５は、プラズマチャンバ１０２から電気絶縁されている。プロセスチャンバ１０５は、基板ホルダ２０と、ウエハ又は基板１０とを含みうる。

【0016】

［００２７］一部の実施形態では、プラズマチャンバ１０２は、バイアス電圧供給源１０７を使用して、プロセスチャンバ１０５に対してバイアスされうる。例えば、基板１０、基板ホルダ２０、及びプロセスチャンバ１０５が接地されている時に、プラズマチャンバ１０２は高電圧（例えば＋１０００Ｖ）に保持されうる。あるいは、プラズマチャンバ１０２及び処理チャンバ１０５が接地されている時に、基板１０、基板ホルダ２０は負電位に保持されうる。処理装置１００は、一対の抽出開孔（抽出開孔１０６として図示されている）を有する抽出アセンブリ１０４を含みうる。抽出アセンブリ１０４は、プラズマチャンバ１０２の一面（図示しているデカルト座標系におけるＸ－Ｙ平面に平行に配置されている面）に沿って配置されうる。抽出開孔１０６及び以下の抽出開孔の別の実施形態により、第１方向に沿って（この場合はＸ軸に沿って）延在する長軸を有する狭長型開孔（複数可）が形成されうる。換言すると、抽出開孔１０６は、１つの方向に沿って細い（例えば数ミリメートル程度など）一方、第２の方向に沿っては幅広（例えば数十センチメートル程度）でありうる。このような場合、正イオンが、プラズマ１０３から抽出され、プラズマチャンバ１０２とプロセスチャンバ１０５との間、又は代替的な電気バイアス構成では、プラズマと基板ホルダアセンブリ（基板１０及び基板ホルダ２０）との間の電圧差に比例するイオンエネルギーで、基板１０へと向けられうる。

【0017】

［００２８］抽出アセンブリ１０４は抽出プレートを伴って構成される。この抽出プレートは、非平面形状を有し、プラズマチャンバ１０２に連結される一又は複数の周縁部１０９を含む。この実施形態及び以下の実施形態では、抽出アセンブリ１０４の抽出プレートの中央部１０１は、高角度イオンビーム又は高角度イオンビームのセットを生成するよう構成されている、非平面形状を有する。詳細には、抽出アセンブリ１０４は、イオンビーム１０８が互いから離れる方向を向くようにイオンビームのセットを生成する抽出開孔１０６を含む、「凸型バイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）」構成を有する抽出プレートとして構成される。抽出開孔１０６は、凸型プレート上の、イオンビーム１０８が基板１０の平面の垂線に対して高入射角（θ）を画定するような場所に配置される。θの好適な値の例は、高入射角と称されうる値であり、非限定的な様々な実施形態によると、例えば４５度を上回り、詳細には５０度と８５度との間である。図１の例では、例えば表面フィーチャの両側の２つの側壁を処理するのに適した、＋／－θによって画定された、２つの異なるイオンビーム（イオンビーム１０８として図示されている）の角度を有する、バイモーダルなイオン入射が提供される。イオンビーム１０８は更に、プラズマチャンバ１０２の中央領域から抽出される。この中央領域では、プラズマ密度の垂直プロファイル（このプロファイルは放物線状形状を有しうる）を表わすプラズマチャンバ１０２内の点曲線で図示しているように、イオン密度が高くなりうる。イオンビーム１０８は互いから離れる方向に向いているので、それぞれのイオンビーム１０８は、基板１０上の、互いから遠く離れた２つの異なる場所に、瞬時に衝突することになる。そのため、基板１０全体にわたって両方のイオンビーム１０８を当てる（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）ために、基板１０はより長い距離を移動することが必要になりうる。

【0018】

［００２９］図１に示しているように、処理装置１００は、プラズマチャンバ１０２の一面（Ｘ－Ｙ平面）に平行な第１方向に沿って可動の、基板ホルダ（基板ステージ２０として図示されている）を含みうる。図示しているこの例では、基板ホルダ２０はＹ軸に沿って可動でありうる。そのため、イオンビーム１０８を当てるために、基板１０はＹ軸に沿ってスキャンされうる。これにより、基板１０の全て又はほぼ全ての部分が、両方のイオンビーム１０８によって処理される。

【0019】

［００３０］図８は、イオンビームによる表面フィーチャの高入射角処理の形状寸法を示している。この図には、高入射角（この例では７０度）では、マスク４０２の側壁へのイオンビーム４００のイオンフラックス（この場合のフラックスは、単位面積・単位時間当たりに表面に到達するイオンの数を示しうる）が、マスク４０２の上面上へのフラックスよりも大幅に多くなることが図示されている。ゆえに、かかる形状寸法は、フィーチャの側壁のイオン処理（側壁のエッチングなど）が、上面の処理よりも求められる応用に好適でありうる。より定量的には、垂直面に沿った線量率（ｄｏｓｅ ｒａｔｅ）は、水平面に沿った線量率のｔａｎθ倍となる。この関係性は、θが４５度を上回っていれば、エッチングプロセスが進むにつれて、水平方向に沿ったエッチング深さ（Δｈ）が垂直方向に沿ったエッチング深さ（Δｖ）を超過することを意味する。ｔａｎθの値の例を表１に提示している。
表１

【0020】

［００３１］図２は、本開示の様々な実施形態による別の高角度抽出アセンブリを含む、別の処理装置のブロック図を示している。この例では、処理装置１１０は、処理装置１００と同様の構成要素を有している（同様の構成要素は同じように付番されている）。処理装置１１０は、抽出アセンブリ１１４が処理装置１００と異なっている。抽出アセンブリ１１４は、イオンビームが互いの方に向くようにイオンビーム１１８のセットを生成する抽出開孔１１６を含む、「凹型バイモーダル」構成を有する抽出プレートから形成される。抽出開孔１１６は、凸型プレート上の、イオンビーム１１８が同様に基板１０の平面の垂線に対して高入射角（θ）を画定するような場所に配置される。θの好適な値の例は、非限定的な様々な実施形態によると、５０度と８５度との間である。図２の例では、＋／－θによって画定された、２つの異なるイオンビーム（どちらもイオンビーム１１８として図示されている）の角度を有する、バイモーダルなイオン入射が提供される。イオンビーム１１８は更に、プラズマチャンバ１０２の中央領域から抽出される。この中央領域では、プラズマチャンバ１０２内の点曲線（この曲線は放物線状のプラズマ密度の垂直プロファイルを示す）で図示しているように、イオン密度が高くなりうる。イオンビーム１１８は互いの方に向いているので、それぞれのイオンビーム１１８は、基板１０に衝突する前に、互いと交差することになる。

【0021】

［００３２］図３は、本開示の様々な実施形態による更なる高角度抽出アセンブリを含む、更なる処理装置のブロック図を示している。この例では、処理装置１２０は、処理装置１００と同様の構成要素を有している（同様の構成要素は同じように付番されている）。処理装置１２０は、抽出アセンブリ１２４が処理装置１００と異なっている。抽出アセンブリ１２４は、一種類のイオンビームを生成する開孔１２６を含む「ユニモーダル（ｕｎｉｍｏｄａｌ）」な抽出プレートであって、イオンビーム１２８が同様に基板１０の平面の垂線に対して高入射角（θ）を画定するように、イオンビーム１２８がＳ型の抽出プレートの傾斜部分に配置された開孔１２６から形成される、「ユニモーダル」な抽出プレートから形成されている。θの好適な値の例は、非限定的な様々な実施形態によると、５０度と８５度との間である。

【0022】

［００３３］この設計は、特に、表面フィーチャのただ１つの側壁又は面を処理するのに適切である。しかし、基板回転が行われるのであれば、基板１０の垂直スキャンと垂直スキャンとの間に基板１０を回転させることによって、表面フィーチャの複数の面が処理されることも可能である。

【0023】

［００３４］図４は、本開示の様々な実施形態による追加的な高角度抽出アセンブリを含む、追加的な処理装置のブロック図を示している。この例では、処理装置１３０は、処理装置１００と同様の構成要素を有している（同様の構成要素は同じように付番されている）。処理装置１３０は、抽出アセンブリ１３４が処理装置１００と異なっている。抽出アセンブリ１３４は、複数のイオンビームを生成する複数の抽出開孔１３６を含む「複数ビーム上行（ｍｕｌｔｉｂｅａｍ ｕｐ）」抽出プレートであって、イオンビーム１３８が同様に基板１０の平面の垂線に対して高入射角（θ）を画定するように、イオンビーム１３８が多重Ｓ型の抽出プレートの傾斜部分に配置された抽出開孔１３６から形成される、「複数ビーム上行」抽出プレート抽出プレートから形成される。θの好適な値の例は、非限定的な様々な実施形態によると、５０度と８５度との間である。

【0024】

［００３５］この設計は、特に、表面フィーチャのただ１つの側壁又は面を処理するのに適切である。しかし、基板回転が行われるのであれば、基板１０のスキャンとスキャンとの間に基板１０を回転させることによって、表面フィーチャの複数の面が処理されることも可能である。この設計の利点は、複数の開孔が設けられることによって、イオンフラックスを多くすることができることである。２つの開孔だけを図示しているが、他の実施形態では３つ以上の開孔が使用されることもある。

【0025】

［００３６］図１Ａは、本開示の様々な実施形態による、図１の処理装置の抽出アセンブリの変形例の平面図を示している。図２Ａは、本開示の様々な実施形態による、図２の処理装置の抽出アセンブリの変形例の平面図を示している。図３Ａは、本開示の様々な実施形態による、図３の処理装置の抽出アセンブリの変形例の平面図を示している。図４Ａは、本開示の様々な実施形態による、図４の処理装置の抽出アセンブリの変形例の平面図を示している。上記の実施形態の各実施形態では、上述したそれぞれの抽出開孔は、基板１０の全長にわたって延在するように、Ｘ軸に沿って細長く延びている。この様態では、図１Ａから図４Ａに示している抽出開孔によって生成されるイオンビーム又はイオンビームのセットはリボンビームを画定しうる。かかるリボンビームの幅は、Ｘ方向に沿ったビーム幅にわたり延在し、基板１０の全幅を（たとえＸ方向に沿って最も幅広の部分であっても）曝露するのに十分である。これらの実施形態の例示的な抽出開孔幅は、１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ、４５ｃｍ、又はそれ以上という範囲内でありうる一方、Ｙ方向に沿った例示的なビーム長は、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、又は２０ｍｍという範囲内でありうる。実施形態はこの文脈に限定されるわけではない。

【0026】

［００３７］本開示の様々な追加的な実施形態において、図１から図４の装置の、上述した抽出アセンブリ設計は、金属の抽出プレートを、この抽出プレートの一部を絶縁体にするように改変することによって改変されうる。本開示の他の実施形態では、図１から図４の装置の、上述した抽出アセンブリ設計は、抽出電極に加えて一又は複数のステアリング電極（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を追加することによって改変されうる。本開示の更に別の実施形態では、図１から図４の装置の、上述した抽出アセンブリ設計は、第１の抽出電極に形状が類似した追加の電極を追加することによって改変されうる。

【0027】

［００３８］図５は、この開示の実施形態による、システム又は処理装置２００を示している。処理装置２００は、内部でプラズマ１０３を生成するためのプラズマチャンバ１０２を含む、プラズマ源を含む。プラズマチャンバ１０２は、前述したように機能しうる。この例では、抽出アセンブリ２０４は、図３のＳ型抽出電極に類似した概形を有するように設けられる。抽出アセンブリ２０４は、抽出プレートが、プラズマチャンバ１０２に対向したＳ型絶縁体２０６として図示されている誘電体（セラミックなど）で形成されているという点で、抽出アセンブリ１２４と異なっている。Ｓ型絶縁体２０６は、基板１０に対向しているところが導電層２０８でコーティングされている。この導電層は、Ｓ型絶縁体２０６の製造後にＳ型絶縁体２０６に付加されうる。プラズマチャンバ１０２を導電層２０８に対して（又はその逆に）バイアスするために、抽出電圧供給源２２４が設けられる。例えば、プラズマチャンバ１０２に＋１０００Ｖが印加されている時に、導電層２０８と基板１０及び基板ホルダ２０とが接地されうるか、又は代替的な電気構成においては、プラズマチャンバ１０２及び処理チャンバ１０５が接地されている場合に、導電層２０８と基板－基板ホルダアセンブリ（１０、２０）とが－１０００Ｖにバイアスされうる。ゆえに、Ｓ型絶縁体２０６の厚さ（この厚さは、数ミリメートルや１センチメートル程度でありうる）にわたって強力な電界が生じる。より重要なのは、この電界が、抽出スリット２１６のエリア内に延在するということである。この様態では、この電界により、抽出アセンブリ２０４に設けられた開孔を通じて抽出される高角度イオンビーム２１０が、より正確に制御されうる。

【0028】

［００３９］抽出アセンブリ２０４は、例えばＳ型絶縁体２０６の外表面上又はその付近に配置された、一又は複数のステアリング電極を更に含みうる。ステアリング電極２１２及びステアリング電極２１４が例示目的で図示されている。プラズマチャンバ１０２が＋１０００Ｖに保たれている時に導電層が接地される例では、抽出されたイオンビーム（例えば高角度イオンビーム２１０）の更なる制御を提供するために、ステアリング電極は、接地に近いが接地とは異なる電位（例えば＋／－１００Ｖ、＋／－２００Ｖの間）にバイアスされうる。ステアリング電極は、図５に示しているように個別にバイアスされうる（図５では、ステアリング電圧供給源２２０がステアリング電極２１４に連結され、ステアリング電圧供給源２２２がステアリング電極２１２に連結されている）。このような微細制御は、正確な入射角の精密制御が求められる高角度イオンビーム２１０の焦準及びコリメーションを制御する上で、特に有用でありうる。例えば、表１に示しているように、７５度という通常の入射角では、５度＋／－の角度変化により、ｔａｎθが２．７と５．７という値の間で変動することになり、その結果として、垂直面へのイオンフラックスと水平面へのイオンフラックスの比率も比例的に変動しうる。しかし、導電層でコーティングされた絶縁体で抽出電極が形成されている一部の実施形態では、ステアリング電極が省略されることもある。図６は処理装置３００の一例を提示しており、この例では、イオンビーム３１０を抽出するために、抽出アセンブリ３０４は導電層２０８でコーティングされたＳ型絶縁体２０６で形成されており、ステアリング電極はない。

【0029】

［００４０］他の実施形態では、抽出アセンブリは、図２から図４の抽出アセンブリの形状を有する、導電層でコーティングされた絶縁体を有して形成されてよく、ステアリング電極はあることもないこともあるが、この場合、図５に関連して上述したのと同じ概括的な原理及び動作が適用されることに、留意されたい。

【0030】

［００４１］図７は、本開示の様々な実施形態による追加的な高角度抽出アセンブリを含む、追加的な一処理装置２５０のブロック図を示している。この図では、分かりやすくするために、プラズマチャンバ１０２及びプロセスチャンバ１０５は省略されている。内側抽出プレート２５６及び外側抽出プレート２５８を含む、抽出アセンブリ２５４が設けられる。これらの抽出プレートは、基板１０までの距離（この距離は、本開示のこの実施形態及び他の実施形態においては、数ミリメートルから数センチメートル程度でありうる）に関して互いからオフセットしている、凹型部分と２つの平面部分とを有しており、形状がやや複雑である。第１抽出開孔２６０は内側抽出プレート２５６の急傾斜部分に配置されており、第２抽出開孔２６６は、外側抽出プレート２５８の急傾斜部分に配置され、第１抽出開孔２６０と位置合わせされている。非限定的な様々な実施形態において、好適な角度（例えば５０～８５度）の傾斜イオンビーム２６８を抽出するために、内側抽出プレート２５６と外側抽出プレート２５８との間に、抽出電圧（例えば１０００Ｖ）が印加される。

【0031】

［００４２］図５に関連して上述した実施形態と同様に、抽出アセンブリ２５４は、一又は複数のステアリング電極を更に含みうる。図７の例では、ステアリング電極２６２が、基板１０に対向するように、外側抽出プレート２５８の近隣に設けられている。ステアリング電極２６２は、絶縁体２６４を使用して、外側抽出プレート２５８に機械的にアンカーされうる。絶縁体２６４は、ステアリング電極２６２を外側抽出プレート２５８から電気的に絶縁する構成要素である。そのため、図５に関連して概説したように、ステアリング電極２６２を個別にバイアスして、イオンビーム２６８の更なる制御を提供するために、ステアリング電圧供給源２２０が設けられる。

【0032】

［００４３］前述した実施形態において、図示している開孔は（したがってイオンビームも）、基板の幅又は直径の全体にわたって延在しうるリボン状イオンビームを生成するように、図の平面の奥へと延在しうることに、留意されたい。

【0033】

［００４４］要するに、本書の実施形態により、概括的には、抽出イオンビームに高入射角を提供するために、新規な非平面形状寸法を有する一又は複数の抽出プレートを伴って構成される、新規な装置及び抽出アセンブリが提供される。

【0034】

［００４５］本書では、便宜上及び分かりやすくするために、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「横方向（ｌａｔｅｒａｌ）」、及び「長手方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」といった語が、図に示されている構成要素及びそれらの構成部分の相対的な配置及び配向を説明するために使用される。かかる用語は、具体的に言及された文言、その派生語、及び同様の重要度の文言を含む。

【0035】

［００４６］本書で使用される場合、「１つの／ある（ａ若しくはａｎ）という語で始まる、単数形で記述された要素又は動作は、複数の要素又は動作を除外することが明示的に記載されていなければ、かかる複数の要素又は動作を含むと理解すべきである。更に、本開示の「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、限定を意図するものではない。追加の実施形態も記述された特徴を包含しうる。

【0036】

［００４７］更に、「実質的（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）」又は「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という語、それに加えて「おおよその（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」又は「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という語は、一部の実施形態では互換的に使用されてよく、当業者によって許容されうる任意の相対的尺度を使用して説明されうる。例えば、これらの語は、基準パラメータとの比較として、（意図されている機能を提供することは可能な）ずれを示すという役割を果たしうる。かかる基準パラメータからのずれの量は、非限定的ではあるが、例えば１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満などでありうる。

【0037】

［００４８］また更に、当業者には、層、領域、又は基板といった要素が、別の要素の「上（ｏｎ／ａｔｏｐ）」又は「上方（ｏｖｅｒ）」に形成され、堆積され、又は配置されると記載されている場合、その要素が別の要素に直接接していることも、介在要素が存在することもあることを、理解されよう。これとは対照的に、ある要素が別の要素の「直上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ、ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ、又はｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｔｏｐ）」あると記載されている場合は、介在要素が存在することはない。

【0038】

［００４９］本書の実施形態は、少なくとも以下の利点を提供する。概括的に、一又は複数の抽出プレートを伴って構成されている新規な装置及び抽出アセンブリは、抽出イオンビームに高入射角を提供して、かかる高角度に配向される、基板表面の選好性イオン処理を可能にする。複数の抽出開孔を有するある種の実施形態によって提供される別の利点は、高角度イオンのイオンフラックスを増大させ、これにしたがって、基板処理のスループットを増大させる能力である。追加的な実施形態によって提供される更なる利点は、互いに反対方向を向くように配置された複数の抽出開孔を有する、複数開孔の抽出アセンブリを使用して、高角度のイオンで、対向するように配向された複数の基板表面を同時に処理する能力である。

【0039】

［００５０］本開示の範囲は、本書に記載の具体的な実施形態によって限定されるべきではない。実際のところ、上述の説明及び添付図面から、当業者には、本書に記載の実施形態に加えて、本開示のその他の様々な実施形態及び本開示への改変事例が自明となろう。ゆえに、かかるその他の実施形態及び改変事例は、本開示の範囲に含まれることが意図されている。更に、本書では、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実行形態に照らして説明されてきた。当業者には、これらの特定の実行形態だけが有用なわけではなく、本開示は、任意の数の目的のために、任意の数の環境において有利に実装されうることが、認識されよう。ゆえに、以下に記載する特許請求の範囲は、本書に記載の本開示の最大範囲及び本質という観点から解釈されるべきである。

【図1】

【図1A】

【図2】

【図2A】

【図3】

【図3A】

【図4】

【図4A】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】