特許 7604510 可動ブロッカを有する抽出光学系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】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】可動ブロッカを有する抽出光学系を含む装置及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/04 20060101AFI20241216BHJP

   C23C 14/48 20060101ALI20241216BHJP

   H01J 37/08 20060101ALI20241216BHJP

   H01J 37/147 20060101ALI20241216BHJP

   H01J 27/16 20060101ALN20241216BHJP

   H01J 27/20 20060101ALN20241216BHJP

   H01J 27/08 20060101ALN20241216BHJP

【ＦＩ】

H01J37/04 A

C23C14/48 A

H01J37/08

H01J37/147 Z

H01J27/16

H01J27/20

H01J27/08

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022556494

(86)(22)【出願日】2021-02-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-10

(86)【国際出願番号】 US2021017618

(87)【国際公開番号】W WO2021194654

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2024-02-07

(31)【優先権主張番号】16/828,886

(32)【優先日】2020-03-24

(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】ビロイウ， コステル

(72)【発明者】

【氏名】カルキンス， アダム

(72)【発明者】

【氏名】コントス， アレクサンダー シー．

(72)【発明者】

【氏名】ハワース， ジェームズ ジェー．

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第１０４６８２２６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１７－５１０９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２３７２９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０７－０５０１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３３５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５００８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１７９４０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００７１６９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

Ｈ０１Ｊ ２７／００－２７／２６

Ｃ２３Ｃ １４／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマを発生させるように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側面に沿って配置されたイオン抽出光学系と
を備え、前記イオン抽出光学系は、
第１の開口部を含む抽出プレートと、
前記第１の開口部の上方に延びる第１のビームブロッカと
を備え、前記第１のビームブロッカは、
第１のビームブロッカの第１のエッジと前記抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された第１の内側スリットと、
第１のビームブロッカの第２のエッジと前記抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された第１の外側スリットと
を備え、前記第１のビームブロッカは、前記第１の距離及び前記第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させるように移動可能である、イオン抽出システム。

【請求項2】

前記第１のビームブロッカは、第１の軸を中心に回転可能であり、前記第１の軸は、前記抽出プレートの第１の主側面によって画定された平面に平行に延び、前記第１のビームブロッカは、前記抽出プレートに対して第１の方向に移動可能であり、前記第１の方向は前記平面に直角である、請求項１に記載のイオン抽出システム。

【請求項3】

前記抽出プレートを通る第２の開口部の上方に延びる第２のビームブロッカを更に備え、前記第２のビームブロッカは、
第２のビームブロッカの第１のエッジと前記抽出プレートとの間の第３の距離によって画定された第２の内側スリットと、
第２のビームブロッカの第２のエッジと前記抽出プレートとの間の第４の距離によって画定された第２の外側スリットと
を備え、前記第２のビームブロッカは、前記第３の距離及び前記第４の距離のうちの少なくとも１つを変化させるように移動可能である、請求項２に記載のイオン抽出システム。

【請求項4】

前記第２のビームブロッカは、第２の軸を中心に回転可能であり、前記第２の軸は、前記第１の軸に平行に延び、前記第２のビームブロッカは、前記抽出プレートに対して前記第１の方向に移動可能である、請求項３に記載のイオン抽出システム。

【請求項5】

前記第１の距離が前記第３の距離に等しく、前記第２の距離が前記第４の距離に等しい、請求項３に記載のイオン抽出システム。

【請求項6】

前記第１の内側スリットを通る第１のビームレット、前記第１の外側スリットを通る第２のビームレット、前記第２の内側スリットを通る第３のビームレット、及び前記第２の外側スリットを通る第４のビームレットを受け取るウエハを更に備える、請求項３に記載のイオン抽出システム。

【請求項7】

前記プラズマチャンバは接地電位にあり、前記ウエハは負の電圧によってバイアスされる、請求項６に記載のイオン抽出システム。

【請求項8】

前記第１のビームブロッカは、前記抽出プレートの開口部内で回転可能な支持体を含む、請求項１に記載のイオン抽出システム。

【請求項9】

第１の開口部及び第２の開口部を含む抽出プレートと、
前記第１の開口部の上方に延びる第１のビームブロッカと、前記第２の開口部の上方に延びる第２のビームブロッカとを備え、前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカの各々は、
内側エッジと前記抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された内側スリットと、
外側エッジと前記抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された外側スリットと
を備え、前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカは、前記第１の距離及び前記第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させるように移動可能である、イオン抽出光学系。

【請求項10】

前記第１のビームブロッカは第１の軸を中心に回転可能であり、前記第２のビームブロッカは第２の軸を中心に回転可能であり、前記第２の軸は前記第１の軸に平行に延び、前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカは、前記抽出プレートに対して第１の方向に移動可能であり、前記第１の方向は、前記抽出プレートの第１の主側面によって画定された平面に直角に延びる、請求項９に記載のイオン抽出光学系。

【請求項11】

前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカの各々は、Ｕ字形の輪郭を有する、請求項９に記載のイオン抽出光学系。

【請求項12】

前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカは、前記抽出プレートの開口部内で回転可能な支持体を含む、請求項９に記載のイオン抽出光学系。

【請求項13】

前記支持体は、
円筒形シャフトと、
前記円筒形シャフトを通る複数の開口部と
を備え、前記複数の開口部のうちの１つの開口部に係合して前記円筒形シャフトの回転を防止するように、ピンが動作可能である、請求項１２に記載のイオン抽出光学系。

【請求項14】

プラズマチャンバの側面に沿って配置されるイオン抽出光学系を設けることであって、前記イオン抽出光学系は、
第１の開口部及び第２の開口部を含む抽出プレートと、
前記第１の開口部の上方に延びる第１のビームブロッカと、前記第２の開口部の上方に延びる第２のビームブロッカとを備え、前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカの各々が、
内側エッジと前記抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された内側スリットと、
外側エッジと前記抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された外側スリットと
を備える、イオン抽出光学系を設けることと、
前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカを移動させることによって、前記第１の距離及び前記第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させることと
を含む、方法。

【請求項15】

前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカを移動させることは、
前記抽出プレートの第１の主側面によって画定された平面に平行に延びる第１の回転軸を中心に前記第１のビームブロッカを回転させることと、
前記第１の回転軸に平行に延びる第２の回転軸を中心に前記第２のビームブロッカを回転させることと
を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１のビームブロッカ及び前記第２のビームブロッカを移動させることは、前記抽出プレートの前記第１の主側面によって画定された前記平面に対して直角である第１の軸に沿って、前記第１のビームブロッカを移動させることを更に含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記内側スリット及び前記外側スリットの各々を通して、イオンビームレットをウエハに供給することを更に含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項18】

前記プラズマチャンバは、接地電位に維持され、前記ウエハは、負の電圧によってバイアスされる、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記プラズマチャンバ内でプラズマを発生させることを更に含む、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、処理装置に関し、より詳細には、プラズマからの改善されたイオン抽出のための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板をイオンで処理するために使用される既知の装置は、ビームラインイオン注入装置及びプラズマ浸漬イオン注入ツールを含む。これらの手法は、ある範囲のエネルギーにわたってイオンを注入するのに有用である。ビームラインイオン注入装置では、イオンは、ソースから抽出され、質量分析され、次いで、基板表面に移送される。プラズマ浸漬イオン注入装置では、基板は、プラズマが生成される同じチャンバ内に、プラズマに隣接して配置される。基板は、プラズマに対して負の電位に設定され、基板の前でプラズマシースを横切るイオンは、直角の入射角で基板に衝突しうる。

【0003】

プラズマアシスト処理の用途の多くは、ゼロ又は小さなウエハ上のイオンビーム入射角を必要とする。しかしながら、トレンチ側壁の制御されたエッチング、孔の伸長、フォトレジストの収縮、及び磁気ランダムメモリ構造のエッチングのようなある複雑なプロセスは、イオンビームがウエハ上の平均入射角がゼロでないことを特徴とするイオン角度分布（ＩＡＤ）を有しており、更なる課題をもたらす。現在のいくつかの手法は、調整可能なイオン角度分布を有するイオンビームを供給して処理スループットを増加させ、抽出スリットの数を増やすことによってイオンビーム電流を増加させる。しかし、異なる抽出スリットに由来するイオンビームレットの角度分布には差がある。この不一致は、ｒｆ電力、そして暗に、プラズマ密度が減少するにつれて、より顕著になる。これは、これら及び他の考慮事項に関して、本開示が提供される。

【発明の概要】

【0004】

１つの手法では、イオン抽出システムは、プラズマを発生させるように動作可能なプラズマチャンバと、プラズマチャンバの側面に沿って配置されたイオン抽出光学系とを含みうる。イオン抽出光学系は、第１の開口部を含む抽出プレートと、第１の開口部の上方に延びる第１のビームブロッカとを含みうる。第１のビームブロッカは、第１のビームブロッカの第１のエッジと抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された第１の内側スリットと、第１のビームブロッカの第２のエッジと抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された第１の外側スリットとを含み、第１のビームブロッカは、第１の距離及び第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させるように移動可能である。

【0005】

別の手法では、イオン抽出光学系は、第１の開口部及び第２の開口部を含む抽出プレートと、第１の開口部上方に延びる第１のビームブロッカと、第２の開口部上方に延びる第２のビームブロッカとを含みうる。第１のビームブロッカ及び第２のビームブロッカの各々は、内側エッジと抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された内側スリットと、外側エッジと抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された外側スリットとを含みうる。第１のビームブロッカ及び第２のビームブロッカは、第１の距離と第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させるように移動可能である。

【0006】

更に別の手法では、方法は、プラズマチャンバの側面に沿って配置されたイオン抽出光学系を提供することを含みうる。イオン抽出光学系は、第１の開口部及び第２の開口部を含む抽出プレートと、第１の開口部の上方に延びる第１のビームブロッカと、第２の開口部の上方に延びる第２のビームブロッカとを含む。第１のビームブロッカ及び第２のビームブロッカの各々は、内側エッジと抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された内側スリットと、外側エッジと抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された外側スリットとを含みうる。本方法は、第１のビームブロッカ及び第２のビームブロッカを移動させることによって、第１の距離及び第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させることを更に含みうる。

【0007】

添付の図面は、その原理の実際の用途のために考案された、これまでに開示された実施形態の例示的な手法を示す。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の様々な実施形態による処理装置のブロック図を示す。

【図2A】本開示の様々な実施形態による、図１の処理装置の抽出光学系の正面斜視図である。

【図2B】本開示の様々な実施形態による、図１の処理装置の抽出光学系の背面斜視図である。

【図3】本開示の様々な実施形態による、切断線４－４に沿った図２Ｂの抽出光学系の側方断面図である。

【図4A】本開示の様々な実施形態による、ビームブロッカを回転させる効果を実証するグラフである。

【図4B】本開示の様々な実施形態による、ビームブロッカを回転させる効果を実証するグラフである。

【図5】本開示の様々な実施形態による、内側及び外側ビームレットのイオン角度分布を実証するグラフである。

【図6A】本開示の様々な実施形態による、ビームブロッカを回転させるための装置の斜視図である。

【図6B】本開示の様々な実施形態による、ビームブロッカを回転させるための装置の斜視図である。

【図7】本開示の実施形態による方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面は、必ずしも縮尺どおりではない。図面は、単なる表現であり、本開示の特定のパラメータを表すことを意図していない。図面は、本開示の例示的な実施形態を示すことを意図しており、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面では、類似の番号は類似の要素を表している。

【0010】

更に、図のいくつかにおける特定の要素は、説明を明確にするために、省略されるか、又は縮尺通りには図示されないことがある。断面図は、「スライス（ｓｌｉｃｅ）」、又は「近視的な（ｎｅａｒ－ｓｉｇｈｔｅｄ）」断面図の形をとっていることがあり、説明を明確にするために、そうでなければ「本当の（ｔｒｕｅ）」断面図では見える特定の背景線が省略される。更に、明確にするために、いくつかの参照番号が、ある特定の図面で省略されていることがある。

【0011】

実施形態が示される添付の図面を参照して、可動ブロッカを有する抽出光学系を含む方法、装置、及びシステムが本明細書に開示される。実施形態は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載されるものに限定されると解釈されるべきではない。代わりに、これらの実施形態は、本開示が一貫した完全なものであり、方法、システム、及びデバイスの範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。

【0012】

図１は、本開示の実施形態による、システム又は処理装置１００を示す。処理装置１００は、その中にプラズマ１０３を発生させるためのプラズマチャンバ１０２からなるプラズマ源を含む。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、又は当業者に知られた他のプラズマ源）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、ＩＣＰ源である。このＩＣＰ源では、ＲＦ発生器１０５からの電力が、ＲＦ整合ネットワーク１０７を介してプラズマに結合する。ＲＦ発生器からガス原子及び／又は分子へのＲＦ電力の伝達は、アンテナ１０６及び誘電体ウィンドウ（図示せず）を介して行われる。

【0013】

更に示されるように、ガスマニホールド１０９は、適切なガスライン及びガス注入口を通し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又は他の構成要素はまた、真空システム（図示せず）（例えば、回転ポンプ又は膜ポンプによって支えられたターボ分子ポンプ）に接続されてもよい。プラズマチャンバ１０２は、チャンバ壁によって画定され、絶縁体１１７によって電気的に絶縁された、処理チャンバ１０４に隣接して配置されうる。処理チャンバ１０４は、基板ホルダ１１４及びウエハ又は基板１１６を含みうる。

【0014】

いくつかの実施形態では、プラズマチャンバ１０２は、バイアス電圧供給部１１２を使用して、基板ホルダ１１４及び処理チャンバ１０４に対してバイアスされうる。例えば、基板ホルダ１１４、基板１１６、及び処理チャンバ１０４が接地されている間、プラズマチャンバ１０２は、高電圧（例えば、＋１０００Ｖ）に保持されうる。代替的に、プラズマチャンバ１０２が接地されている間、基板ホルダ１１４が負の電位に保持されてもよい。バイアス電圧供給部１１２と基板ホルダ１１４との間の電気的接続は、電気フィードスルー１１８を通して達成される。これらの場合、プラズマ１０３から正イオンが抽出され、プラズマチャンバ１０２と基板ホルダ１１４との間の電圧差に比例したイオンエネルギーで基板１１６に方向付けられうる。

【0015】

更に示されるように、イオン抽出光学系（以下、「光学系」）１２０は、プラズマチャンバ１０２の側面に沿って配置されうる。限定的ではないが、光学系１２０は、プラズマチャンバ１０２の底部に配置され、水平面内に延びうる。いくつかの実施形態では、プラズマチャンバ１０２は、処理チャンバ１０４の側面に配置されてもよく、光学系１２０は、プラズマチャンバ１０２の垂直側面に沿って配置される。光学系１２０は、特に、プラズマチャンバ１０２と処理チャンバ１０４との間に配置される。光学系１２０は、プラズマチャンバ１０２若しくは処理チャンバ１０４、又はその両方のチャンバ壁の一部を画定しうる。光学系１２０は、イオンビーム、即ちイオンビームレット１３０としてイオンが抽出され、基板１１６に向かって方向付けられうる開孔を含む。限定的ではないが、光学系１２０は、２つの内部スリット及び２つの外部スリットを含みうる。これにより、ビームレットが基板１１６に衝突可能となる。

【0016】

様々な実施形態では、基板ホルダ１１４は、図示されている直交座標系のＹ軸に平行な方向に沿って基板ホルダ１１４を移動させるように構成されたドライブ（図示せず）に連結されうる。更なる実施形態では、基板ホルダ１１４は、Ｘ軸、Ｚ軸、又はその両方に平行な方向に沿って移動可能でありうる。この移動は、処理装置１００に２つの自由度を提供し、即ち、抽出開孔に対する基板の相対位置を変更可能にし、基板１１６を開孔に対して走査可能にし、したがって、場合によっては、基板１１６の表面全体にわたってイオンが提供されうる。様々な実施形態では、基板ホルダ１１４は、１度の増分といった小さな増分でＺ軸を中心に回転可能になり、したがって、プロセスの均一性が更に改善されうる。

【0017】

様々な追加の実施形態では、以下に詳述するように、光学系１２０は、複数のイオンビームレットを画定する別個の部分を含みうる。様々な実施形態では、光学系１２０は、Ｘ方向に沿って（図１の図の平面内に）伸長された、複数の抽出スリットを画定する。これらの抽出スリットは、Ｘ方向に沿って伸長され、且つ設計特性（例えば、イオンエネルギー、イオン電流密度、Ｚ軸に対する設計入射角、及び設計角度広がり）を有する複数のリボンビームを画定する。

【0018】

図１に更に示すように、光学系１２０は、中央リブプレート１２６を含む抽出プレート１２２を含みうる。特定の実施形態では、光学部１２０は、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂを更に含みうる。これらは、以下により詳しく説明する抽出プレート１２２によって定義される開孔に近接して配置される。様々な実施形態によれば、図１の構成において、抽出プレート１２２、中央リブプレート１２６、第１のビームブロッカ１２４Ａ、第２のビームブロッカ１２４Ｂは、４つの抽出スリットを画定しうる。これら４つの抽出スリットは、４つの異なるリボンビーム又はイオンビームレット１３０を生成しうる。抽出プレート１２２、第１のビームブロッカ１２４Ａ、及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの選択的配置によって、特に、低電力動作の場合には、異なる抽出スリットから抽出されたイオンビームレット１３０のイオン角度分布の差の緩和が可能である一方で、２つのスリット抽出光学系構成に関して２倍増加した総抽出イオンビーム電流を維持する。

【0019】

次に、図２Ａ～２Ｂを参照すると、本開示の実施形態による光学系１２０の平面図が示される。図２Ａの図は、プラズマチャンバ１０２に向かって見た処理チャンバ１０４の斜視図を示し、一方、図２Ｂの図は、プロセスチャンバ１０４に向かって見たプラズマチャンバの斜視図を示す。抽出プレート１２２は、第２の主側面１２７とは反対側の第１の主側面１２５を含み、第１の主側面１２５はプラズマチャンバに面し、第２の主側面１２７は処理チャンバ１０４に面する。図示されたように、抽出プレート１２２は、概して矩形の構成要素でありうる。しかしながら、本明細書の実施形態は、この文脈に限定されない。

【0020】

抽出プレート１２２は、切り欠き領域１２８を含みうる。ここで、切り欠き領域１２８は、第１の方向に沿って（この場合、Ｘ軸に沿って）伸長される。切り欠き領域１２８は、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４００ｍｍなど、切り欠き領域１２８の長さとほぼ同じ長さを有するイオンビームを生成する程度に伸長されうる。本明細書の実施形態は、この文脈に限定されない。切り欠き領域１２８は、第１の方向に直角な第２の方向に沿った（例えば、図示されるように、Ｙ軸に沿った）幅を有するように更に配置されうる。Ｙ軸に沿った切り欠き領域１２８の幅は、プラズマチャンバ１０２内の均一なプラズマの領域と重なり合う大きさの設置面積を生成するように設計されうる。言い換えれば、切り欠き領域１２８は、プラズマチャンバ１０２の側部の中央に配置されてもよく、Ｙ軸に沿った切り欠き領域１２８の幅は、プラズマがＹ軸に沿って均一である領域の幅以下である。このようにして、切り欠き領域１２８から、複数のイオンビームが抽出されうる。切り欠き領域１２８では、種々のイオンビーム間においてイオン電流密度及び角度特性の差がない。

【0021】

更に図示するように、中央リブプレート１２６は、切り欠き領域１２８に重なり合うように配置されるが、また、Ｘ軸に沿って切り欠き領域１２８を越えて延びうる。そのように、中央リブプレート１２６及び切り取り領域１２８は、第１の開孔１３２及び第２の開孔１３４を画定する。いくつかの実施形態では、中央リブプレート１２６は、互いに等しいサイズを有するよう第１の開孔１３２及び第２の開孔１３４を生成するように配置されうる。

【0022】

様々な実施形態では、抽出プレート１２２及び中央リブプレート１２６は、金属、グラファイト、又は他の導体などの導電性材料から作製されうる。抽出プレート１２２が第１の材料から作製される様々な実施形態によれば、中央リブプレート１２６は、第１の材料、又は第１の材料とは異なる第２の材料から作製されうる。

【0023】

更に示されるように、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは、中央リブプレート１２６の反対側の切り欠き領域１２８にわたり延びる。制限しないが、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは、抽出プレート１２２の第２の主側面１２７によって画定される平面を超えて延びうる。

【0024】

ここで図３を参照して、光学系１２０をより詳細に説明する。第１のビームブロッカ１２４Ａは、第１の開孔１３２の一部と重なり合うように配置され、この第１のビームブロッカ１２４Ａと、抽出プレート１２２を通る第１の開孔１３２は、第１の内部スリット１４２Ａと第１の外部スリット１４２Ｂとを画定する。同様に、第２のビームブロッカ１２４Ｂは、第２の開孔１３４の一部に重なり合うように配置され、第２のビームブロッカ１２４Ｂと、抽出プレート１２２を通る第２の開孔１３４は、第２の内側スリット１４４Ａと第２の外側スリット１４４Ｂとを画定する。いくつかの例では、抽出スリット（１４２Ａ～１４２Ｂ及び１４４Ａ～１４４Ｂ）の個々の幅が約数ミリメートル、１ミリメートル又は１ミリメートル未満である一方で、抽出スリットの長さは、約数十センチでありうる。したがって、抽出スリット１４２Ａ～１４２Ｂ及び１４４Ａ～１４４Ｂは、非常に狭いリボンビームがプラズマチャンバ１０２から抽出されうる伸長された開孔を画定しうる。

【0025】

いくつかの実施形態では、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂが、動作中に第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの熱膨張を収容する装着構造１２３を用いて、抽出プレート１２２に取り付けられうる。第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの凹状のＵ字形状は、静電ポテンシャル力線（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｌｉｎｅｓ）を形成し、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂが抽出プレート１２２に対して独立してバイアス可能である実施形態において、光学系１２０を通して抽出されるイオンビームの入射角及び角度広がりの制御を容易にする。第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは導電体でありうるが、いくつかの実施形態では、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは電気絶縁体であってもよい。更に、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの形状も同様に、例えば、凹面半径の異なる凹面から長方形（例：平行なプレート）などに、変化しうる。

【0026】

例示的な実施形態において、第１のビームブロッカ１２４Ａは、第１の軸１４８を中心に回転可能であり、第１の軸１４８は、抽出プレート１２２の第１の主側面１２５によって画定される平面に平行に延びる。加えて、第１のビームブロッカ１２４は、第１の方向１５０に（例えば、Ｚ軸に沿って）抽出プレート１２２に対して移動可能でありうる。第１の方向１５０は、抽出プレート１２２の第１の主側面１２５に対して直角である。同様に、第２のビームブロッカ１２４Ｂは、第２の軸１５２を中心に回転可能でありうる。第２の軸１５２は、第１の軸１５０に平行に延びる。図示されたように、第２のビームブロッカ１２４Ｂはまた、抽出プレート１２２に対して、抽出プレート１２２の第１の主側面１２５に直角な第１の方向１５６に移動可能である。

【0027】

更に図示されるように、第１の内部スリット１４２Ａは、第１のブロッカの第１のエッジ１６１と抽出プレート１２２との間の第１の距離「Ｄ１」によって画定されうる。より具体的には、第１の距離Ｄ１は、第１のブロッカの第１のエッジ１６１と第１の開孔１３２の第１の周辺点１６２との間で測定されうる。第１の周辺点１６２は、中央リブプレート１２６の第１の側面によって画定される。第１の外側スリット１４２Ｂは、第１のブロッカの第２のエッジ１６３と第１の開孔１３２の第２の周辺点１６４との間の距離「Ｄ２」によって画定されうる。

【0028】

第２の内側スリット１４４Ａは、第２のブロッカ第１のエッジ１６５と抽出プレート１２２との間の第３の距離「Ｄ３」によって画定されうる。より具体的には、第３の距離Ｄ３は、第２のブロッカの第１のエッジ１６５と第２の開孔１３４の第１の周辺点１６６との間で測定されうる。第１の周辺点１６６は、中央リブプレート１２６の第２の側面によって画定される。第２の外側スリット１４４Ｂは、第２のブロッカの第２のエッジ１６７と第２の開孔１３４の第２の周辺点１６８との間の距離「Ｄ４」によって画定されうる。いくつかの実施形態では、Ｄ１は、Ｄ３に等しいか、又はほぼ等しく、Ｄ２は、Ｄ４に等しいか、又はほぼ等しい。

【0029】

動作中、プラズマ密度は、アンテナ１０６（図１）に近接するプラズマチャンバ１０２で最も高くなり、ここで、電力堆積が生じる。固有の拡散プロセスのために、プラズマ密度は、プラズマチャンバ１０２の壁に向かって減少する。結果として、垂直方向の（例えば、ｙ軸に沿った）のプラズマ密度プロファイルは、放物線のような形状を有する。従って、第１の内部スリット１４２Ａ及び第２の内部スリット１４４Ａは、第１の外部スリット１４２Ｂ及び第２の外部スリット１４４Ｂよりもプラズマ密度が高くなるだろう。この不一致を緩和するために、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは、任意の距離Ｄ１～Ｄ４を調整するために、第１の軸１４８及び第２の軸１５２を中心にそれぞれ回転可能である。加えて、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは、任意の距離Ｄ１～Ｄ４を更に調整するために、抽出プレート１２２に対して移動可能である。いくつかの実施形態では、第１のビームブロッカ１２４Ａは、中央リブプレート１２６に向かって、時計回り方向に回転され、第２のビームブロッカ１２４Ｂは、反時計回り方向に回転されうる。これにより、第１の内側スリット１４２Ａに対して第１の外側スリット１４２Ｂのサイズが大きくなり、第２の内側スリット１４４Ａに対して第２の外側スリット１４４Ｂのサイズが大きくなる。なお、図示した非制限実施形態では、第１のビームブロッカ１２４Ａが、第１のアングル「－α」により回転され、第２のビームブロッカ１２４Ｂが、第２アングル「＋α」により回転される。第１の角度と第２の角度の絶対値は、同じであっても異なっていてもよい。

【0030】

図４Ａ～４Ｂは、本開示の原理をより詳細に示す。第１のビームブロッカ１２４Ａのみが示されているが、記述された手法は第２のビームブロッカ１２４Ｂにも同様に適用されると理解されるだろう。図４Ａは、第１の軸１４８を中心に約２．５度の角度「α」回転する第１のビームブロッカ１２４Ａを示す一方、図４Ｂは、第１の軸１４８を中心に約５度の角度「β」回転する第１のビームブロッカ１２４Ａを示す。

【0031】

上述のように、内側ビームレット１８０と外側ビームレット１８２のイオン角度分布の差に対処することは、第１のビームブロッカ１２４Ａを回転させて、等電位線分布１８４を第１の内側スリット１４２Ａに向かって、かつ第１の外側スリット１４２Ｂから遠くにシフトさせることによって克服されうる。第１のビームブロッカ１２４Ａの回転は、第１の内部スリット１４２Ａの狭まり及び第１の外部スリット１４２Ｂの拡大につながる。第１の内部スリット１４２Ａ及び第１の外側スリット１４２Ｂをそれぞれ狭め、拡大することは、抽出したイオンビーム電流の差を補償することになる。内側スリットの断面積が小さくなるのに対し、外側スリットは断面積が大きくなるだろう。いくつかの実施形態では、プラズマ密度と抽出スリット面積との積は、一定、即ち、
ｎ_ｍ ^{ｏｕｔｅｒ＊}Ａ_ｓｌｉｔ ^{ｏｕｔｅｒ}＝ｎ_ｍｉｎｎｅｒ^＊Ａ_ｓｌｉｔ ^{ｉｎｎｅｒ}
となろう。引き出されたイオンビーム電流を内側及び外側スリットを通して平衡させることは、イオン角度分布に対して同一の空間電荷効果を提供しうる。図示されていないが、第３のビームレットは、第２のビームブロッカ１２４Ｂの第２の内側スリット１４４Ａを通ってウエハ１１６で同様に受け取られ、第４のビームレットは、第２のビームブロッカ１２４Ｂの第２の外側スリット１４４Ｂを通ってウエハ１１６で受け取られることが理解されよう。

【0032】

ブロッカの回転及び／又は抽出プレート１２２から離れる移動の全体的な効果は、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの双方の内側及び外側ビームレットの準類似の（ｑｕａｓｉ－ｓｉｍｉｌａｒ）イオン角度分布である。例えば、図５Ａに見られるように、２．５度回転させた第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂに対応するＩＡＤは、内側ビームレット１８０に対して平均角度２５度及び角度広がり４度を示す一方で、外側ビームレット１８２は、角度広がり２６．５度及び角度広がり０．５度を有している。図５Ｂに示されるように、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂを５度回転させると、内側ビームレット１８０のＩＡＤ特性は、２６度の平均角度及び３度の角度広がりを示す一方で、外側ビームレット１８２の平均角度は２６度であり、角度広がりは０．５度である。実証されたように、内側ビームレット１８０及び外側ビームレット１８２のＩＡＤは、平均角度に関して類似しており、角度広がりにおいて準類似（ｑｕａｓｉ ｓｉｍｉｌａｒ）している。

【0033】

ここで図６Ａ～６Ｂに注目すると、本開示の実施形態による第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂを回転させるための装置が説明される。図示されたように、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂは、第１の主側面１２５から延びる、装着構造１２３内で回転可能及び／又は移動可能な一組の支持体１８４Ａ～１８４Ｂを使用して、抽出プレート１２２に連結されうる。図示されるように、支持体１８４Ａ～１８４Ｂは、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂそれぞれの第１の端部１８８から延長されうる。図示されていないが、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの反対側の端部に類似の支持体が存在しうると理解されよう。

【0034】

いくつかの実施形態では、各支持体１８４Ａ～１８４Ｂは、複数の開口部１９１が内部に形成された円筒形シャフト１９０を含みうる。ピン１９２は、第１のビームブロッカ１２４Ａ及び第２のビームブロッカ１２４Ｂの所望の角度位置がいったん達成されると、円筒形シャフト１９０の回転を防止するために、開口部１９１のうちの１つと係合するように動作可能である。図示されるように、ピン１９２は、装着構造１２３の上面１９５に形成された凹部１９４の側壁と係合するように構成される。第１及び／又は第２のビームブロッカ１２４Ａ～１２４Ｂの角度回転を調整するために、ピン１９２が取り外されうる。図６Ｂに最もよく示されるように、開口部１９１は、円筒形シャフト１９０の周りの異なる角度位置に配置されうる。これらの開口部１９１の軸は、円筒形シャフト１９０の中心軸に直角であり、所定の角度増分で回転する。第１のブロッカ１２４Ａ及び第２のブロッカ１２４Ｂは、望ましい角度に対応する開口部１９１が凹部１９４と整列されるまで回転する。

【0035】

図７は、本開示の実施形態による方法２００を示すフローチャートである。ブロック２０１において、方法２００は、プラズマチャンバの側面に沿って配置されたイオン抽出光学系を提供することを含みうる。イオン抽出光学系は、第１の開口部及び第２の開口部を含む抽出プレートと、第１の開口部の上方に延びる第１のビームブロッカと、第２の開口部の上方に延びる第２のビームブロッカとを含む。第１のブロッカ及び第２のブロッカの各々は、内側エッジと抽出プレートとの間の第１の距離によって画定された内側スリットと、外側エッジと抽出プレートとの間の第２の距離によって画定された外側スリットとを含む。

【0036】

いくつかの実施形態において、本方法は、抽出プレートの第１の主側面によって画定された平面に平行に延びる第１の回転軸を中心に第１のブロッカを回転させることと、第１の回転軸に平行に延びる第２の回転軸を中心に第２のブロッカを回転させることとを含みうる。いくつかの実施形態では、第１のブロッカ及び第２のブロッカを移動させることは、第１のブロッカを、抽出プレートの第１の主側面によって画定される平面に直角な第１の軸に沿って移動させることを更に含みうる。

【0037】

いくつかの実施形態では、本方法は、チャンバを接地電位に維持することを含みうる。ウエハは、負電圧によってバイアスされる。いくつかの実施形態では、本方法は、プラズマチャンバ内でプラズマを発生させることを含みうる。

【0038】

ブロック２０３において、本方法は、第１のブロッカ及び第２のブロッカを移動させることによって、第１の距離及び第２の距離のうちの少なくとも１つを変化させることを含みうる。ブロック２０５において、方法２００は、オプションで、内側スリット及び外側スリットのそれぞれを通して、イオンビームレットをウエハに送達することを含みうる。

【0039】

本明細書で使用する際に、「入射角」という用語は、基板表面上の法線に対するイオンビームのイオンのグループの平均入射角を指しうる。「角度広がり（ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｒｅａｄ）」という用語は、略して、平均角度を中心とした分布の幅又は入射角の範囲を指しうる。本明細書に開示される実施形態では、新規な抽出システムは、他のパラメータ（イオンビームの入射角又は角度広がり）に影響を及ぼさずに、リボンビーム構成のプラズマから抽出されたイオン電流を増加させることができる。

【0040】

前述の実施形態は４スリット構成に焦点を当てているが、追加の実施形態では、６スリット構成及び８スリット構成が可能である。例えば、３つの抽出開孔を画定するために、２つの中央リブプレートが共通の切り欠き領域の上方に配置される、６スリット構成が実現されうる。したがって、３つのそれぞれのビームブロッカは、３つのそれぞれの抽出開孔に重なり合うように配置され、所与のビームブロッカは、抽出開孔を有する一対の抽出スリットを画定しうる。同様に、８スリット構成は、４つのビームブロッカと対になる４つの抽出開孔を画定するために、共通の切り欠き領域上方に３つの中央リブプレートを位置決めすることによって実現されうる。概して、本実施形態によるマルチスリットイオン抽出光学系は、１つの切り欠き領域、Ｎ個の中央リブプレート、及びＮ＋１個のビームブロッカを使用して構成されうる。抽出スリットの数は、２（Ｎ＋１）に等しい。

【0041】

便宜上及び明確性のために、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「垂直方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平方向（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「横方向（ｌａｔｅｒａｌ）」、及び「縦方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」といった用語は、本明細書では、図に見られるように、構成要素及びそれらを構成する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。専門用語には、具体的に言及される文言、その派生語、及び、同様の重要度の文言が含まれる。

【0042】

本明細書では、単数形で列挙され、「ａ」又は「ａｎ」という単語が付く要素又は動作は、そのような単数形の除外が明示的に記載されない限り、複数の要素又は動作を含むものと理解すべきである。更に、本開示の「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、限定を意図するものではない。追加の実施形態も列挙された特徴を包含しうる。

【0043】

更に、「実質的な（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）」又は「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語、及び「約、ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」又は「約、ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、いくつかの実施形態において互換的に使用することができ、当業者によって許容されうる任意の相対的尺度を用いて説明することができる。例えば、これらの用語は、基準パラメータとの比較として役割を果たし、（意図されている機能を提供しうる）許容差を示しうる。非限定的ではあるが、基準パラメータからの許容差は、例えば、１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満等でありうる。

【0044】

更に、層、領域、又は基板といったある要素が、他の要素上の「上に（ｏｎ、ｏｖｅｒ、又はａｔｏｐ）」形成され、堆積され、又は配置されると言及された場合に、当業者は、１つの要素が他の要素の上に直接的に存在しうる、又は介在要素も存在しうると理解するだろう。対照的に、ある要素が他の要素の「上に直接的に存在する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ、ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｖｅｒ、又はｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｔｏｐ）」と言及される場合には、介在要素は存在しない。

【0045】

本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態による範囲には限定されない。実際、本明細書に記載された実施形態に加えて、本開示の他の様々な実施形態及び本開示の変形例が、上述の説明及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及び変形例は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。更に、本開示は、本明細書において、特定の目的のための特定の環境における特定の実施態様の文脈で説明されてきた。当業者は、有用性がそれに限定されず、本開示が、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施されうることを認識するだろう。したがって、以下に記載される特許請求項の範囲は、本明細書に記載した本開示の完全な範囲及び主旨を考慮して解釈されるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】