TW463533B - Plasma source for ion implanting apparatus - Google Patents
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Description
463533 五、發明說明(1) ----- 明之背景 1 .發明之領域 本發明係關於-種用於將離子束向靶輻射之離子束照射 裝置(例如離子&入裝置)中的電㈣,其供給電衆至離子 束,並精電锻之電子使離子束中和,以防止把被充電,尤 指一種供防止南能量電子被包含在放電之電漿中之 , 以及使用該電漿源之離子植入裝置。 2.相關技藝之說曰;| 在實施一種例如離子植入、丰夕士、土 , , , ^ ^ 卞值入法之方法,以將離子束輻射至 歡,例如半導體晶圓,藉 鞛以植入至靶中時,會發生靶被離 子束之正電何正充電(充電)之問題。 為解決充電問題,jp — 抵一你 a 认 I 斤 A 5 23456 2 號及JP-A-5-47338 號 近—乾之電浆源。電聚予以供給至-離子 吏離子束中和’藉以防止乾之充電。順 器。 所便用之電漿源,也稱為離子束中和 電漿源將參照—圖式予以說明。圖6示—裝置,其中一 在m源:以附著至一離子束照射裝置。 在違裝置,將-離子束34照射在_ :器32内之靶36 ’㈤而將離子植入、‘ 等 施加於⑽。乾36為一半導體晶圓、另一=荨之方法 ,如圖6中所不,在—位於靠近乾36 *土 形成-孔33…電漿源2予以附著 二::32之側壁 空容器32上之部份,同時將、罪近孔33之真 U呀將絕緣構件3〇插置在其之間。
463533 五、發明說明(2) 電子迴旋加速器共振(electron cyclotron resonance,簡稱ECT)型之電漿源2的組成包含:—供產 生電漿20之金屬之電漿室4 ’ 一供將一種供電漿產生之氣 體12 ’諸如氬或亂’引入至電黎室4之氣體引入管(氣體引 入裝置)10,一供將在2.45GHz之微波15引入至電渡室4之 金屬之天線(微波引入裝置)1 4,及一供沿電漿射出方向2 2 產生具有強度高到足以在電漿室4内導致電子迴旋加速器 共振(在微波15之頻率為2.45GHz時,強度約為87.5mT)之 磁場B之磁性線圈1 8。元件編號1 6為一連接器。 為使容易將電漿20抽取至真空容器32中,較佳為提供裝 置’用於在抽取電壓之正極予以設定在真空容器Μ之狀態 下,自一DC抽取電源28施加一 DC電壓(抽取電壓)至電嘴室 4與真空容器32之間。 ’ 電漿室4之前侧,在此情形係由具有一電漿射出孔徑8之 前板6所構成。藉微波放電及電子迴旋加速器共振操作, 在電漿室4内有效率產生之電漿2〇,通過電漿射出孔徑8流 出進入真空容器32,並供給至離子束34(此稱為電漿橋 )。通過電漿橋接操作,電漿20中之電子使離子束以中 和藉以抑制在靶36形成自離子束照射所產生之正電夜。 電漿源2使用微波15而非燈絲,供產生曝光單元2〇。"7因 ㈣通過電聚射出孔徑8所賤射出之燈絲材料而 而且 24 及26 電漿室4之内壁及天線14分別予以覆蓋絕緣罩蓋 使用罩蓋,便無虞金屬電漿室4、前板6及天線14
五、發明說明(3) 被電漿20濺射,從而污染把36。 在如此所構造之電漿源2中,當電漿20中所包含電子之 能量高時,高能量電子達到靶36,並可能使靶負充電(充 電),直到對應於電子能量之電壓。對於靶36之負充電, 應該取某種技術方法。 最近,在靶晶圓之表面所形成之電晶體(場效電晶體, F E T)’在尺寸上顯著減小(例如,每-電晶體之一側面約 為0. 1 8以m), 並且其閘氧化物薄膜極度極薄(例如約 5mn)。為此原因,必要設定充電電壓在極低電壓(例如約 5 V或更低)。否則,充電電壓導致電晶體之崩潰,可能在 製造電晶體時導致生產量之減低,及產品可靠性之惡化。 在以上所述之電漿源2,在電漿室4内,沿電漿通過電聚 射出孔徑8流出之電漿射出方向22,產生供電子迴旋加速 器共振之磁場B。因之’電子迴旋加速器共振使電衆室4内 之電漿2 0中之電子沿磁場Β加速。由於電漿射出孔徑8位於 沿電子之加速方向,高速率(亦即高能量)電子被抽取通過 電漿射出孔徑8。此等電子供給至離子束34,並達到乾 36。因此,發生靶36之充電電壓增加之問題。 如稍後參照圖4所將詳細說明’在曝光單元2 〇中自電聚 源2所供給之電子能量’分布在若干巧至1〇〇6^之範圍。因 此’可能增加乾36之充電電壓,最大直到接近之值。 發明之概述 因之,本發明之一項目的,為防止高能量電子被包含在 射出電漿中。
^63533 五、發明說明(4) ' ' ----- 、本發明之電漿源具有磁場產生裝置,供在電疲室内產生 磁% ’在橫越電漿通過電漿射出孔徑流出方向之方向, 致電子迴旋加速器共振。 在電漿室内被電子迴旋加速器共振所加速之電子,沿具 有方向橫越電漿射出方向之磁場移動。因此,此等電子衝 擊電漿室之内壁而消失。因之,僅電漿中擴散於一電漿射 出孔徑附近部位之低速電子,被抽取通過電漿射出孔徑。 以此方式’防止高能量電子被包含在射出電漿中。二 較佳具體例 本發明將參照以下之附圖,予以說明如下。 圖1為縱向剖面圖,示一種裝置,其中將一根據本發明 之電漿源構造組裝至一離子束照射裝置(離子植入裝置)^ 圖2為沿圖1中線A-A所取之橫向剖面圖。在該二圖中,與 圖6相同之元件編號標示相同或同等部份。以下之說明^ 強調與圖6之裝置之差異。 、 如同一種習知者’該具體例之電漿源2a係為ECR型。在 該^體例中,磁場產生裝置係採取電磁鐵4〇之形式供產生 磁%β ’其在一橫越(例如正交或實際正交於)電漿通過電 聚射出孔徑8流出方向22之方向導致ECR。 微波15之頻率為2· 45GHz時,在電漿室4内之磁場β,其 強度約為87.5mT(875高斯)。磁場B之方向可相反於所例示 者(圖3之情形亦復相同)。 在此具體例中’電磁鐵40係以一對相對於電漿室4侧向 相對配置之磁極42、捲繞在磁極42上之線圈46、及一使磁
89101713.ptd 第7頁 463533 五、發明說明(5) 極42互相連接之軛44所形成。二線圈46均藉一DC電源(未 示)予以驅動(激勵)。 在電漿源2a中,在電漿室4内所產生電漿20之電子通過 電子迴旋加速器共振被加速°加速之電子沿具有方向橫越 電漿射出方向22之磁場B移動。因此’此等電子衝擊電渡 室4之内壁(或覆蓋内壁之罩蓋24)而消失。因之,僅擴散 至一在電漿射出孔徑8附近部位之電漿20之低速電子,被 抽取通過電漿射出孔徑8。以此方式’防止高能量電子被 包含在電漿源2a所產生之電漿20中。 因之,如果使用電漿源2a供使離子束34中和(使用作為 離子束中和器)’如在以上之情形,可使在靶3 6之負充電 電壓減低。這在製造電晶體時,導致生產量之減低及產品 可靠性之惡化。 供產生磁場B之磁場產生單元,可以永久磁鐵構成。圖3 、不了使用永久磁鐵之結構。在此情形,如圖所示,一對 久磁鐵5 〇予以相對於電漿室4而側向相對地配置,從而 如以上所述,產生磁場B。 過#屯山 前板6 ’可抑制自電磁鐵40或永久磁鐵50通 射出孔Γ st黎射出孔徑8之磁場之擴展。因之’通過電渡 路電紫2〇中之電子流不會有機會在其行進 留0 I μ 考曲、或此等電子被洩漏之磁場所截 徑8之電早面專改±進電子之抽取效率。在來自電漿射出孔 之電子此量低時,此致應明顯。
第8頁 463533 五、發明說明(6) —-- 供覆蓋電渡室4之内壁以及天線14之罩蓋24及26,較佳 為以排放較 > 量雜資,諸如氧化紹、氣化删、石夕、或碳 等’無重金屬污染問題之陶瓷所作成。 在電聚室4之内壁及前板6之内壁整個覆蓋絕緣材料之情 形,電子流動中斷’並且電子射出困難。為避免此情形。 至少-電漿室4之内壁’其罩蓋之一部份較佳為以導電材 料作成:在圖1之情形’覆蓋在電漿射出孔徑8附近之一部 份之罩蓋2 7 ’係以導電材料,諸如矽或碳所作成。 供引入微波15至電聚室4中之微波引入單元,可為一供 微波15等之波導管或導引窗口,以代替天線14。 實施例 吾人曾在下列狀況下進行實驗。在自圖6中所示習知電 聚源2所排放電漿20之電子能量分布之測量結果,予以描 :二圖4之曲線圖。在圖)中所示本發明之電漿源以所產生 :2 0之電子能量分布之測量結果,丨以描繪在圖5之曲 線圖。測量係使用一種靜電能量分布分析器。
引入氟體:0 _ 2 c c m之氣 植入微波功率:1 〇 〇 W 抽取電壓:30V 旦如=4看出’習知電装源2在電聚2〇所產生之電子能 =1 i在若干“至1〇〇以之寬廣範圍,並存在大量之高 ’本發明之電漿源2a在電 局部化在5eV及其附近之 在另—方面’如在圖5中所示 躁20所產生之大多數電子能量,
89101713.ptd 第9頁 463533 五、發明說明(7) 部位。此事實清楚示本發明成功自電漿2〇排除高能量電 子。 如自上述說明看出,本發明之電漿源包括磁場產生裝 置’供產生一有方向橫越電漿通過電漿射出孔徑流出之方 向之磁場。因之,僅擴散在一在電漿射出孔徑附近之部位 之電漿中之低速電子,被抽取通過電漿射出孔徑。以此方 式’自射出電漿成功排除高能量電子。
39101713.ptd 第10頁 463533 案號 89101713 年 年 y〇. S. -6 圖式簡單說明 圖1為縱向剖面圖,示一種裝置,其中將一根據本發明 之電漿源構造組裝至一離子束照射裝置(離子植入裝置); 圖2為沿圖1中線A-A所取之橫向剖面圖; 圖3為橫向剖面圖,示使用一永久磁鐵供磁場產生裝置 之情形,該情形對應於圖2情形; 圖4為曲線圖,示在自圖6中所示習知電裂源放電之電衆 的電子能量分布測量結果; 圖5為曲線圖示在圖1中所示之電漿源所產生之電漿的電 子能量分布測量結果;以及 圖6為縱向剖面圖,示一種裝置,其中將一習知電漿源 組裝至離子束照射裝置。 元件編號說明 2 電漿源 2a 電漿源 4 電漿室 6 前板 8 電漿射出孔徑 10 氣體引入管 12 氣體 14 天線 15 微波 16 連接器 18 磁性線圈 20 電漿 22 電漿射出方向
89101713,ptc 第11頁 4 63533 案號 89101713 年 圖式簡單說明 24 罩蓋 26 罩蓋 27 罩蓋 28 電源 30 絕緣構件 32 真空容器 33 孔 34 離子束 36 靶 38 拖座 40 電磁鐵 42 磁極 44 輛 46 線圈 50 永久磁鐵
liL 00. 8. - 6
89101713.ptc 第12頁
Claims (1)
- 463533 8910171¾ 年 月 Η 六、申請專利範圍 L 1. 一種用於離子植入裝置之電漿源,包含: 一電衆室’微波功率予以引入至其中,因而在電漿室中 利用電子迴旋加速器共振產生電漿’,' 電漿通過一形成在該 電聚室^側面之電渡射出孔徑流出;以及 一磁%產生裝置,供在一電漿室内產生磁場,在一電漿 橫越通過該電漿射出孔徑流出方向之方向’導致電子迴旋 加速器共振。 、2.如申叻專,範圍第!項之用於離子植入裝置之電漿 源其中磁場予以產生為實正於 漿通過 射出扎徑流出方向之方向。 3. 如申請專利範圍笛 源,其中,該磁場用_於離子植入裝置之電衆 4. 如申請專利範圍第i項置為-電磁鐵。 源’其中,該磁場產^裝員署\用於離子植入裝置之電f 5_如申請專利範圍第永久磁鐵。 源,其中,該電喈它— 用於離子植入裝置之電漿 導電材料作成 6.如申請專利範圍 置之電漿源,其中,又勺j j中任一項之用於離子植入 覆蓋一種絕緣材料。 3 供引入微波之天線,其予 種 導電材料作成。至之内壁罩蓋之至少-部份,係以 以 \\326\2d-\90O8\89101713.ptc
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