CN101742809B - 等离子体生成设备 - Google Patents

等离子体生成设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101742809B
CN101742809B CN200910205161.3A CN200910205161A CN101742809B CN 101742809 B CN101742809 B CN 101742809B CN 200910205161 A CN200910205161 A CN 200910205161A CN 101742809 B CN101742809 B CN 101742809B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
antenna
exit electrodes
chamber
plasma chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200910205161.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101742809A (zh
Inventor
藤田秀树
筱原己拔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NINSSIN ION EQUIPMENT CO Ltd
Original Assignee
NINSSIN ION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINSSIN ION EQUIPMENT CO Ltd filed Critical NINSSIN ION EQUIPMENT CO Ltd
Publication of CN101742809A publication Critical patent/CN101742809A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101742809B publication Critical patent/CN101742809B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means
    • H01J37/32678Electron cyclotron resonance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/026Means for avoiding or neutralising unwanted electrical charges on tube components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32422Arrangement for selecting ions or species in the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/004Charge control of objects or beams
    • H01J2237/0041Neutralising arrangements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

本发明提供了一种等离子体生成设备,该等离子体生成设备包括:天线腔室,其被邻近于生成等离子体的等离子体腔室放置,并被排气为真空;天线,其被放置在天线腔室中,并放射高频波;分隔板,其由绝缘体制成,并将等离子体腔室与天线腔室分隔以阻挡气体进入天线腔室,并且允许从天线放射的高频波穿过分隔板;以及磁体装置,其放置在等离子体腔室外部,并在等离子体腔室中生成磁场以引起电子回旋共振。

Description

等离子体生成设备
本申请要求于2008年11月21日提交的日本专利申请No.2008-297518的优先权,其全部内容通过引用并入这里。
技术领域
本发明涉及电子回旋共振(ECR,以下应用同样的名称)类型的等离子体生成设备,其例如在用于利用离子束辐照基底以施加诸如离子注入的处理的离子束辐照设备中的离子束辐照过程中用于抑制基底的表面的电荷累积。
背景技术
作为用于抑制基底的表面的电荷累积的等离子体生成设备的示例,日本专利No.4001185公开了一种等离子体生成设备,其具有:等离子体腔室,其被排气到真空,并且气体和高频波被引入其中;以及出口电极,其被放置在等离子体腔室的一侧(出口侧),并且其具有一个或多个孔。在等离子体生成设备中,气体通过高频放电,更具体地,通过使用电子回旋共振在等离子体腔室中被离子化,以生成等离子体,并且通过出口电极将等离子体发射到外部。
在等离子体腔室中,放射高频波的杆状天线被沿着等离子体腔室的纵向方向放置。等离子体腔室中的整个天线通过由绝缘体制成的天线覆盖物覆盖。天线覆盖物的放置的主要目的是防止发生其中构成天线的金属粒子被由于等离子体导致的溅射从天线放出从而污染等离子体(即,金属污染)。
在电子回旋共振条件下,如所公知的,在高频波的频率例如为2.45GHz的情况下,磁场强度为87.5mT。被放置在等离子体腔室外部的磁体将用于引起电子回旋共振的磁场在沿着天线的方向上施加到包括天线的区域。
在现有技术的等离子体生成设备中,天线穿过满足电子回旋共振条件的部分,并且因此在天线的附近生成稠密等离子体。该稠密等离子体引起天线覆盖物中大的热输入和强溅射。因此,天线覆盖物被消耗。
如果由于天线覆盖物的消耗导致打开了孔,则等离子体直接溅射天线,并且放出构成天线的金属粒子,从而引起上述金属污染。因此,天线覆盖物的寿命是决定等离子体生成设备的寿命的因素之一。
发明内容
本发明的示例性方面提供了一种ECR型的等离子体生成设备,其具有天线,其中能够解决由于等离子体导致的天线覆盖物的消耗的问题。
一种用于生成等离子体并将等离子体发射到等离子体设备的外部的等离子体生成设备,包括:等离子体腔室,其被排气到真空,并且气体和高频波被引入其中;出口电极,其放置在等离子体腔室的一侧,并且其包括等离子体通过的一个或多个孔;天线腔室,其被邻近于等离子体腔室放置,并且被排气到真空;天线,其放置在天线腔室中,并且其放射高频波;分隔板,其由绝缘体制成,并且将等离子体腔室与天线腔室分隔以阻挡气体进入天线腔室,并且其允许从天线放射的高频波进入等离子体腔室;以及磁体装置,其被放置在等离子体腔室外部,并且在等离子体腔室中,其在与从出口电极发射等离子体所沿着的方向相交的方向上生成引起电子回旋共振的磁场。
从下面的描述、附图及其权利要求,本发明的其它方面和优点将更加显而易见。
附图说明
图1是示出本发明的等离子体生成设备的示例性实施例的剖视图。
图2是沿图1中的线A-A截取的剖视图。
图3是示出由于磁体装置导致的磁场的方式的分析结果的示例的图。
图4是示出出口电极的分隔壁的示例的截面剖视图。
图5是示意性地示出出口电极的附近的等离子体中的电子和离子的运动的示例的视图。
具体实施方式
图1是示出本发明的等离子体生成设备的示例性实施例的剖视图,并且图2是沿图1的线A-A截取的剖视图。
尽管在下面详细地进行了描述,但是等离子体生成设备10具有:等离子体腔室20,该等离子体腔室20被排气到真空,并且气体28和高频波48(通过将在后面描述的分隔板54将其引入)被引入等离子体腔室20中;以及出口电极80,其被放置在等离子体腔室20的一侧(出口侧),并且具有一个或多个孔。在等离子体腔室20中,通过使用电子回旋共振将气体28离子化以生成等离子体24,并且等离子体24通过出口电极80被发射到外部。
等离子体生成设备10进一步具有:天线腔室40,其被放置在等离子体腔室20附近,并且被排气为真空;天线42,该天线42被放置在天线腔室40中,并且放射高频波48;分隔板54,其由绝缘体制成,并且将等离子体腔室20与天线腔室40分隔开以便于阻挡气体28,并且允许从天线42放射的高频波48进入等离子体腔室20;以及磁体装置60,其被放置在等离子体腔室20的外部,并且生成磁场B,该磁场B在与从出口电极80发射的等离子体24所沿着的方向(将在后面描述的Y方向)相交的方向(在该示例中,为将在后面描述的Z方向,或者替代地相反的方向也是可能的)上引起电子回旋共振。没有气体被引入天线腔室40中。
将通过磁体装置60在等离子体腔室20中产生的磁场B的强度设定为满足电子回旋共振条件。例如,在高频波48的频率为微波频带中的2.45GHz的条件下,强度为大约87.5mT。
例如,磁体装置60可以是永磁体、永磁体和磁轭的组合、或者电磁体。替代地,磁体装置60可以具有将在后面描述的结构。
出口电极80可以由例如一个电极或多个电极构造。在一个电极的情况下,出口电极可以作为容器的一部分而与容器(例如,将在后面描述的真空容器22)一体地形成以形成等离子体腔室20。出口电极80的孔可以形成为1或更多的任意数目,或者可以具有缝隙状形状。替代地,出口电极80可以具有将在后面描述的结构。
在等离子体生成设备10中,通过分隔板54将没有气体被引入其中并且被排气为真空的天线腔室40与气体28被引入其中的等离子体腔室20分隔开,从而等离子体24仅在等离子体腔室20中生成,而没有在天线腔室40中产生。因此,天线42没有暴露给等离子体24,并且因此不需要用于保护天线42避开等离子体24的天线覆盖物,从而能够解决由于等离子体24导致的天线覆盖物的消耗的问题。
虽然分隔板54被暴露给等离子体腔室20中的等离子体24,但是分隔板54处于等离子体腔室20的末端并且远离稠密等离子体24。因此,与现有技术的天线覆盖物相比,在分隔板54中以较低程度发生由于等离子体24导致的热输入和溅射。因此,分隔板54的消耗小于现有技术中的天线覆盖物的消耗,并且分隔板54的寿命也得以延长。结果,能够使等离子体生成设备10的寿命更长。
磁体装置60在与从出口电极80发射等离子体24所沿着的方向相交的方向上生成磁场B。因此,发射到外部的等离子体24中的电子主要由低能电子构成,并且能够防止高能电子被包含在发射的等离子体24中。该情况由下述现象引起。在等离子体腔室20中生成的等离子体24中的电子包括通过电子回旋共振加速的高能电子。然而,这些高能电子沿着与等离子体24的发射方向相交的方向上的磁场B移动,并且因此与等离子体腔室20的壁面(例如,将在后面描述的绝缘体30)碰撞从而消失。因此,发射到外部的等离子体24中的电子主要由已经重复地与气体分子碰撞从而具有低能量的低能电子构成。
结果,作为将在后面描述的示例性实施例,例如,在通过使用等离子体24中的电子抑制由于离子束2的辐照导致的基底4中的电荷累积的情况下,基底4中的负的电荷累积电压能够被抑制到低电平。该情况由于下面所述的原因引起,当电子被过度供应给到基底4时,基底4被负地电荷累积,但是电荷累积电压被仅增加至对应于电子的能量的电压。
接下来,将描述等离子体设备10的更具体的示例性实施例。
图1和图2示出下述示例,其中等离子体生成设备10被用在离子束辐照设备中,该离子束辐照设备用于在真空腔室6中利用离子束2辐照基底(例如,半导体基底)4以对基底4施加诸如离子注入的处理(在执行离子注入的情况下,该设备被称为离子注入设备)。等离子体生成设备10经由绝缘体90被附接到位于基底4的上游侧附近的真空腔室6的外部。
假设离子束2的行进方向被设定为Z方向,并且在基本上垂直于Z方向的平面中基本上彼此垂直的两个方向分别被设定为X方向(例如,水平方向)和Y方向(例如,竖直方向)。在该示例中,离子束2通过电场或磁场在X方向上往复地扫描,如图1中的箭头G所示。基底4在Y方向上以机械的方式往复地扫描,如图2中的箭头H所示。通过两个扫描的协作(混合扫描),基底4的整个表面利用离子束2被均匀地辐照,从而能够执行高均匀度的离子注入。
替代地,离子束2可以是具有在X方向上宽的带状形状的离子束而不进行扫描。在下文中,将通过示例离子束2在X方向上扫描的情况来描述等离子体生成设备10。而且在离子束是上述带状离子束的情况下,类似地构造等离子体生成设备10。
当基底4要被离子注入时,从等离子体生成设备10发射的等离子体24被供应到基底4或离子束2的附近,并且由于离子束辐照导致的正电荷通过使用等离子体24中的电子而中和,从而能够抑制基底4的表面的电荷累积。
在示例性实施例中,为了处理X方向上的离子束2的扫描,等离子体生成设备10具有在X方向上延长的结构。根据该构造,在X方向上宽的等离子体24被发射,等离子体24被均匀地供应到在X方向上扫描的离子束2的附近,从而能够在基底4的表面中均匀地抑制电荷累积。
等离子体生成设备10具有真空容器22,并且在真空容器22中,等离子体腔室20和天线腔室40跨过分隔板54竖直相邻地形成。真空容器22具有在X方向上延长的矩形管状形状(换言之,长侧在X方向上延伸)。因此,等离子体腔室20和天线腔室40也具有在X方向上延长的形状。
靠近磁体装置60的部件,诸如真空容器22(除了上盖23)、天线42和出口电极80由非磁性材料构造,从而不会干扰由磁体装置60生成的磁场B。在示例性实施例中,真空容器22的上盖23还用作磁体装置60的磁轭(将在后面描述)的一部分,并且因此由磁性材料(更具体地,铁磁材料)形成。为了减少高频损失,磁性材料的表面可以被银镀层等等覆盖。
等离子体腔室20通过未示出的真空排气设备从出口电极80侧(即,通过出口电极80)排气为真空,并且气体28通过气体引入端口26被引入等离子体腔室20。例如,气体28是氙气。然而,气体不限于此。
此外,从天线42放射的高频波48通过分隔板54被引入等离子体腔室20。由于高频波48和由磁体装置60产生的磁场B,气体28能够通过使用电子回旋共振在等离子体腔室20中被离子化,从而生成等离子体24。
优选地,围绕等离子体腔室20的壁面尽可能宽地由绝缘体覆盖。根据该构造,构成真空容器22等的粒子(例如金属粒子)通过由于等离子体24导致的溅射而从其放出从而污染等离子体24的现象能够被抑制。在示例性实施例中,通过由绝缘体制成的分隔板54构造等离子体腔室20的上面,并且因此等离子体腔室20的侧面和下面(出口面)分别由绝缘体30、32覆盖。例如,绝缘体30、32由石英、氧化铝等等制成。
绝缘体32具有在X方向上布置的等离子体24能够从其通过的多个孔33。孔33被放置在对应于出口电极80的孔83、85(在后面进行描述)的位置。
等离子体电极34放置在最靠近绝缘体32的下面或者抵靠绝缘体32的下面而放置。等离子体电极34具有放置在对应于孔33的位置处的等离子体24能够从其通过的多个孔35。例如,等离子体电极34由碳制成。
等离子体电极34与等离子体24接触以确保等离子体24的电势,并且被设定为具有与真空容器22相同的电势。当等离子体腔室20完全由绝缘体围绕时,没有导体与等离子体24接触,并且因此,电势没有被施加给等离子体24,从而没有电流在等离子体24中流动,并且几乎不能从等离子体24提取电子。然而,等离子体电极34能够防止这样的情况发生。为了在等离子体24中获得该效果和上述污染抑制,使得绝缘体32的孔33略微大于等离子体电极34的孔35(参见图5),从而等离子体电极34与等离子体24接触的区域被减小到必须的最小水平,从而由于来自等离子体电极34的金属粒子导致的等离子体24的污染被抑制到最小程度。
替代地,代替等离子体电极34,出口电极80可以被放置为紧密靠近绝缘体32或者抵靠绝缘体32放置以便于发挥与等离子体电极34类似的功能。
天线腔室40被未示出的真空排气设备(例如,与使等离子体腔室20排气的真空排气设备相同)通过空气排出端口50排气为真空。抑制从天线42放射的高频波48泄漏的金属栅格52被放置在空气排出端口50的入口中。气体28没有被引入天线腔室40。因此,等离子体腔室20与天线腔室40之间的压力差大致等于等离子体腔室20中的气体28的压力。例如,压力非常低或大约10-3至10-2Pa。
例如,分隔板54由诸如石英或氧化铝的绝缘体制成。分隔板54用于阻挡被引入等离子体腔室20的气体28泄漏到天线腔室40,但是其不需要完全(即,100%)阻挡泄漏。例如,可以发生从分隔板54的端部的轻微泄漏。必要的是,要求阻挡气体28在天线腔室40中不生成等离子体的程度。
要求分隔板54具有能够承受等离子体腔室20和天线腔室40之间的压力差的强度,并且在天线42抵靠该板的情况下,如示例性实施例中所示,承受按压力,但是不需要具有能够承受大气压力的厚度。因此,分隔板54能够变薄,从而从天线42放射的高频波48能够被以低损失引入等离子体腔室20。例如,分隔板54可以具有大约1mm至3mm的厚度。
在示例性实施例中,天线42具有沿着分隔板54在X方向上延伸的细长板状形状。高频波48被从未示出的高频功率源(例如,微波功率源)经由阻抗匹配电路等等和功率供应导体44供应给天线42。例如,高频波48是频率为2.45GHz的微波。然而,高频波不限于此。根据高频波48的频率确定天线42。
在示例性实施例中,天线42具有等于相对于2.45GHz的频率的半波长的整数倍(例如,两倍)的长度。根据该构造,高频波48能够沿着X方向从宽区域放射,并且因此能够在等离子体腔室20中生成在X方向上高度同质的等离子体24。
在现有技术的传统构造中,天线的末端是开放的,并且因此电场的节点的位置根据等离子体的高频吸收条件而改变,并且因此,生成等离子体的位置是不稳定的。在示例性实施例中,如上所述,天线42的长度被设定为半波长的整数倍,并且天线42的末端被电气连接至真空容器22的上盖23以被设定为电气固定末端。因此,天线42的末端能够总是被设定为高频电场的节点。根据该构造,天线42的电势分布能够被稳定。因此,能够指定生成等离子体的地方,并且有利于等离子体的操纵。
天线42可以抵靠分隔板54,如示例性实施例中所示。根据该构造,获得下面的效果。
由于能够使得天线42最大地靠近等离子体腔室20,因此从天线42放射的高频波48能够通过分隔板53被高效地引入等离子体腔室20。结果,能够进一步改进等离子体腔室20中的等离子体24的生成效率。
当天线42和分隔板54彼此分隔时,他们用作电容器,并且在天线42以及分隔板54的表面上出现互相相反极性的电荷以在其间生成电场。出现了在天线42和分隔板54之间生成不想要的放电的可能性。相反地,由于天线42抵靠分隔板54,因此,能够防止发生在天线42和分隔板54之间生成电场并且在其间生成不想要的放电的现象。结果,能够防止发生由于放电导致的诸如分隔板54的损坏的缺陷。
此外,到天线42的热传导允许分隔板54的热逸出,从而能够冷却分隔板54。结果,能够抑制分隔板54的温度上升,并且进一步延长分隔板54的寿命。
除了其中天线42在X方向上延伸的构造之外,采用了其中磁体装置60也在天线42沿着延伸的X方向上延伸的进一步的构造。此外,出口电极80具有天线42延伸所沿着的X方向上布置的多个孔83、85。根据该结构,能够生成和发射在X方向上宽且高度均匀的等离子体24。结果,如上所述,等离子体24能够均匀地供应到在X方向上扫描的离子束2(或者在X方向上宽的带状离子束)的附近,并且能够均匀地执行基底4中的电荷累积的抑制。
在示例性实施例中,磁体装置60包括:第一和第二磁体62、64,其被放置为在Z方向上跨过等离子体腔室20而彼此相对;以及具有下面的结构的磁轭70。
在示例性实施例中,磁体62、64是永磁体。磁体62、64中的每一个可以由单条状永磁体或者其中在X方向上布置多个条状永磁体的布置来构造。在图2中,由磁体62、64生成的磁场B定向在Z方向(即,离子束2的行进方向)上。替代地,磁场可以被定向在相反方向上。在示例性实施例中,为了减小磁场的集中度(concentration),每个由具有半圆截面形状的铁磁部件构造的磁极66、68分别被放置在磁体62、64的内侧面上。
磁轭70具有:连接部分71,其将磁体62、64的背面彼此连接;以及突出部分72,其彼此相对,并且在出口电极80的横向侧附近并且在等离子体24的发射方向上从磁体62、64的下游的向内延伸(更具体地,延伸到对应于第一出口电极82和第二出口电极84之间的部分的位置)。连接部分71和突出部分72由铁磁材料制成。如上所述,真空容器22的上盖23由铁磁材料制成,并且构成连接部分71的一部分。
磁轭70围绕磁体62、64的外部,除了突出部分72之间的部分。因此,能够减少泄漏磁场,特别是进入等离子体24的发射区域的泄漏磁场,从而能够防止发生下述现象,即发射到外部的等离子体24中的电子的密度分布被泄漏磁场扰乱从而变得不均匀。结果,在通过使用等离子体24中的电子抑制由于离子束辐照导致的基底4中的电荷累积的情况中,能够增强电荷累积的抑制的均匀性。
图3是示出由于磁体装置60导致的磁场的方式的分析结果的示例的图。在图3中示出表示磁场B的典型的磁力线74。从该分析,确认的是,从磁体装置60到外部的泄漏磁场非常弱。
此外,检查其中满足电子回旋共振条件的区域76(由实线表示的部分)远离分隔板54。在区域76的附近生成稠密等离子体24。由于该区域远离分隔板54,因此,与现有技术中的天线覆盖物相比,由于等离子体24导致的溅射和热输入在分隔板54中以较低程度发生。
如还从图3中所见的,在磁体装置60中,磁体62、64之间的磁力线没有被扩展(这被称为镜磁场),并且这样的磁力线74被布置在X方向上。因此,在没有跨过磁力线74的情况下,等离子体24中的电子24e不能从磁体装置60跑出。当电子24e跨过磁力线74时,电子24e通过Larmor(拉莫尔)运动限制到磁场B,从而他们的速度被降低,并且因此电子24e频繁地与气体分子碰撞。当电子24e与气体分子碰撞时,电子24e的能量被减少。如上所述,因此,发射到外部的等离子体24中的电子主要由低能电子构造。例如,电子主要由那些具有大约1ev至10ev的能量的电子构成。
此外,磁轭70中的突出部分72的放置加强了在第一和第二磁体62、64的两侧上由突出部分72围绕的区域78中的磁场。当电子24e穿过磁场时,电子24e更频繁地与气体分子碰撞,从而电子24e的能量被进一步减小。因此,包含在发射到外部的等离子体24中的低能电子的速率被进一步增加。结果,在通过使用等离子体24中的电子24e抑制由于离子束辐照导致的基底4中的电荷累积的情况下,基底4中的负的电荷累积电压能够被抑制到较低水平。
在示例性实施例中,出口电极80包括:具有多个孔83的第一出口电极82,其中多个孔83被布置在天线42延伸所沿着的X方向上;第二出口电极84,其被放置在等离子体24的发射方向上从第一出口电极82的下游(即,在Y方向上向下),并且其在对应于第一出口电极82的多个孔83的位置处具有多个孔85;以及分隔壁86,其被放置在第一出口电极82和第二出口电极84之间以将第一出口电极82的相邻孔85彼此分隔开。电极82、84被设定为具有与真空容器22和等离子体电极34相同的电势。
而且参考图4,在示例性实施例中,电极82、84的孔83、85沿着X方向被布置成一行。替代地,孔83、85可以布置成多行。在其中孔83、85被布置成多行的情况下,将行彼此分隔开的进一步的分隔壁可以以与分隔壁86相同的方式放置。
出口电极80的上述结构阻挡高能电子和离子,并且选择性地(换言之,优选地)允许低能电子穿过出口电极80。该结构将参考图5进一步详细地描述。
虽然弱,但是由磁体装置60生成的磁场B存在于出口电极80的附近。该磁场B在下述两种情况中存在,即磁体装置60不具有诸如图2和3中所示的结构的磁轭的情况以及磁体装置具有磁轭70的情况,其原因在于磁体装置60具有突出部分72。磁场B随着在Y方向上向下与磁体装置60更加分离而变得更弱。更具体地,第一出口电极82附近的磁场B强于第二出口电极84附近的磁场。
当等离子体24中的电子24e和离子24i进入出口电极80时,这些带电粒子在磁场B中进行螺旋的Larmor运动,并且Larmor半径变得更大,其原因在于磁场B随着与磁体装置60更加分离而更弱。
电子24e由不同能量的电子构成。在第一出口电极82的附近,磁场B很强,高能电子24e1和低能电子24e2的Larmor半径都小于第一出口电极82的孔83的尺寸,并且因此电子24e1和24e2都穿过孔83。然而,在第二出口电极84的附近,磁场B很弱,并且高能电子24e1和低能电子24e2的Larmor半径都较大。在电子当中,低能电子24e2的Larmor半径小于第二出口电极84的孔85的尺寸,并且因此低能电子24e2能够穿过孔85。然而,高能电子24e1的Larmor半径大于第二出口电极84的孔85的尺寸,并且因此高能电子24e1不能穿过孔85,从而高能电子与第二出口电极84等等的表面碰撞。该功能能够防止高能电子通过第二出口电极84被发射。
离子24i具有远大于电子24e的质量,并且因此Larmor半径非常大。然而,在第一出口电极82的附近,主要通过强磁场B将离子24i弯曲到预定方向,并且因此不能穿过第二出口电极84的孔85,从而离子与第二出口电极84的表面和分隔壁86碰撞。
通过上述功能,在出口电极80中,可能的是,高能电子和离子被阻挡,并且低能电子被选择性地允许穿过出口电极80。在该情况下,由于离子能够被阻挡,因此,被发射通过出口电极80的粒子主要由电子构成。允许穿过的电子24e的能量能够通过第二出口电极84的孔85的尺寸(例如,直径D)进行调整。当使得孔85很小时,例如,允许穿过第二出口电极84的电子24e的能量被减小,并且当使得孔85很大时,允许穿过第二出口电极84的电子24e的能量被增加。
结果,在通过使用被选择性地允许通过的低能电子24e抑制由于离子束辐照导致的基底4中的电荷累积的情况下,能够将基底4中的负的电荷累积电压进一步抑制到更低的水平。
当等离子体24中的离子穿过出口电极80并且进入离子束2的束线时,离子引起噪声等等在离子束2的束流的测量中产生,从而有时相反地影响离子束2的测量。出口电极80能够防止该现象发生。
如在图1中所示的示例中,相对于真空腔室6的电势的负的提取电压VE可以通过DC提取电源92施加到出口电极80和与出口电极80相同电势的部分。根据该构造,通过出口电极80从在等离子体腔室20中生成的等离子体24容易地提取电子24e。提取电压VE的水平可以被设定为例如大约3V至25V。
虽然已经参考本发明的某些示例性实施例描述并且示出了本发明的概念,但是本领域技术人员将理解的是,在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,能够进行形式和细节上的各种改变。

Claims (4)

1.一种等离子体生成设备,用于生成等离子体并将等离子体发射到所述等离子体生成设备的外部,包括:
等离子体腔室,所述等离子体腔室被排气为真空,并且气体和高频波被引入所述等离子体腔室中;
出口电极,所述出口电极被放置在所述等离子体腔室的一侧,并包括等离子体所穿过的一个或多个孔;
天线腔室,所述天线腔室被邻近于所述等离子体腔室放置,并被排气为真空;
天线,所述天线被放置在所述天线腔室中,并放射高频波;
分隔板,所述分隔板由绝缘体制成,并将所述等离子体腔室与所述天线腔室分隔以阻挡所述气体进入所述天线腔室,并且所述分隔板允许从所述天线放射的所述高频波进入所述等离子体腔室;以及
磁体装置,所述磁体装置被放置在所述等离子体腔室外部,并且在所述等离子体腔室中,所述磁体装置在与等离子体从所述出口电极发射所沿着的方向相交的方向上生成引起电子回旋共振的磁场,
其中所述出口电极包括:
第一出口电极,所述第一出口电极包括多个孔;
第二出口电极,所述第二出口电极被放置于在等离子体的发射方向上所述第一出口电极的下游,并且所述第二出口电极包括多个孔,所述第二出口电极的多个孔在位置上分别对应于所述第一出口电极的多个孔;以及
分隔壁,所述分隔壁被放置在所述第一出口电极和所述第二出口电极之间,以将所述第一出口电极的相邻孔彼此分隔并将所述第二出口电极的相邻孔彼此分隔。
2.根据权利要求1所述的等离子体生成设备,其中
所述天线具有沿着所述分隔板延伸的形状,
所述磁体装置在所述天线延伸所沿着的方向上延伸,并且
在所述第一出口电极和所述第二出口电极中的所述多个孔被布置在所述天线延伸所沿着的方向上。
3.根据权利要求1所述的等离子体生成设备,其中所述天线抵靠所述分隔板。
4.根据权利要求1所述的等离子体生成设备,其中所述磁体装置包括:
第一和第二磁体,所述第一和第二磁体被放置为跨过所述等离子体腔室彼此相对;以及
磁轭,包括:
连接部分,所述连接部分将所述第一和第二磁体的背面彼此连接;以及
多个突出部分,所述多个突出部分彼此相对,并在所述出口电极的横向侧附近且在等离子体的发射方向上从所述第一和第二磁体的下游向内延伸,并且
所述磁轭围绕所述第一和第二磁体的外部,除了所述突出部分之间的部分。
CN200910205161.3A 2008-11-21 2009-10-16 等离子体生成设备 Expired - Fee Related CN101742809B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008297518A JP4992885B2 (ja) 2008-11-21 2008-11-21 プラズマ発生装置
JP2008-297518 2008-11-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101742809A CN101742809A (zh) 2010-06-16
CN101742809B true CN101742809B (zh) 2012-10-10

Family

ID=42196467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910205161.3A Expired - Fee Related CN101742809B (zh) 2008-11-21 2009-10-16 等离子体生成设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8840844B2 (zh)
JP (1) JP4992885B2 (zh)
CN (1) CN101742809B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5400434B2 (ja) * 2009-03-11 2014-01-29 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
CN103155718B (zh) * 2010-09-06 2016-09-28 Emd株式会社 等离子处理装置
JP5722681B2 (ja) * 2011-03-30 2015-05-27 株式会社ダイヘン 模擬負荷装置
CH705474A1 (de) * 2011-09-08 2013-03-15 Inficon Gmbh Ionisations - Vakuummesszelle.
US9852887B2 (en) 2013-08-23 2017-12-26 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Ion source of an ion implanter
JP6147177B2 (ja) 2013-12-11 2017-06-14 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 アンテナカバー及びそれを用いたプラズマ発生装置
KR20180066575A (ko) * 2016-12-09 2018-06-19 (주)트리플코어스코리아 아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치용 양극 구조물 및 이를 구비하는 플라즈마 토치
US10163609B2 (en) * 2016-12-15 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Plasma generation for ion implanter
JP6680271B2 (ja) * 2017-06-23 2020-04-15 日新イオン機器株式会社 プラズマ源
WO2021171183A1 (en) 2020-02-24 2021-09-02 Vacon Ltd. Systems and methods for creating an electron coil magnet
CN115665962B (zh) * 2022-12-19 2024-01-23 广东省新兴激光等离子体技术研究院 引出带状离子束的离子源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000150487A (ja) * 1999-01-01 2000-05-30 Hitachi Ltd プラズマ処理方法
CN1269692A (zh) * 1999-02-02 2000-10-11 日新电机株式会社 等离子体源
CN1543671A (zh) * 2002-03-08 2004-11-03 ���������ƴ���ʽ���� 等离子体装置
CN1666322A (zh) * 2002-08-20 2005-09-07 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2552701B2 (ja) * 1988-02-29 1996-11-13 日本電信電話株式会社 イオン源
US5107170A (en) * 1988-10-18 1992-04-21 Nissin Electric Co., Ltd. Ion source having auxillary ion chamber
JPH0320460A (ja) * 1989-06-19 1991-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波プラズマ装置
JPH041185A (ja) 1990-04-19 1992-01-06 Nippon Oil Co Ltd ジエポキシ化合物の製造方法
JPH0668838A (ja) * 1992-08-20 1994-03-11 Nec Kyushu Ltd エレクトロンシャワー装置
JP3780540B2 (ja) * 1995-02-06 2006-05-31 石川島播磨重工業株式会社 イオン源
JPH10134996A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Nec Corp プラズマ処理装置
WO1998033362A1 (fr) * 1997-01-29 1998-07-30 Tadahiro Ohmi Dispositif a plasma
JPH11102799A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Mitsubishi Electric Corp プラズマ発生装置
JP4069966B2 (ja) * 1998-04-10 2008-04-02 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の成膜方法および装置
KR100367662B1 (ko) 2000-05-02 2003-01-10 주식회사 셈테크놀러지 하이퍼서멀 중성입자 발생 장치 및 이를 채용하는 중성입자 처리 장치
JP2002352761A (ja) * 2001-05-28 2002-12-06 Nissin Electric Co Ltd イオンビーム照射装置
JP4855625B2 (ja) * 2002-12-27 2012-01-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の観測窓およびプラズマ処理装置
JP2004281232A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Ebara Corp ビーム源及びビーム処理装置
WO2004107825A1 (ja) * 2003-05-30 2004-12-09 Tokyo Electron Limited プラズマ源及びプラズマ処理装置
JP4540369B2 (ja) * 2004-03-09 2010-09-08 株式会社シンクロン 薄膜形成装置
JP4001185B1 (ja) 2007-03-06 2007-10-31 日新イオン機器株式会社 プラズマ発生装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000150487A (ja) * 1999-01-01 2000-05-30 Hitachi Ltd プラズマ処理方法
CN1269692A (zh) * 1999-02-02 2000-10-11 日新电机株式会社 等离子体源
CN1543671A (zh) * 2002-03-08 2004-11-03 ���������ƴ���ʽ���� 等离子体装置
CN1666322A (zh) * 2002-08-20 2005-09-07 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010123467A (ja) 2010-06-03
US20100129272A1 (en) 2010-05-27
US8840844B2 (en) 2014-09-23
JP4992885B2 (ja) 2012-08-08
CN101742809A (zh) 2010-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101742809B (zh) 等离子体生成设备
JP5767627B2 (ja) 幅広リボンビームの生成および制御のための複合型icpおよびecrプラズマ源
US20030168172A1 (en) Plasma treatment apparatus with improved uniformity of treatment and method for improving uniformity of plasma treatment
US20100074807A1 (en) Apparatus for generating a plasma
US7402816B2 (en) Electron injection in ion implanter magnets
SE521904C2 (sv) Anordning för hybridplasmabehandling
US9330889B2 (en) Plasma generation device with microstrip resonator
US10290462B2 (en) High brightness ion beam extraction using bias electrodes and magnets proximate the extraction aperture
JP2014037555A (ja) スパッタリング装置
TWI449079B (zh) Plasma generation device
US20090166555A1 (en) RF electron source for ionizing gas clusters
KR101674615B1 (ko) 증착장치
KR20080028848A (ko) 대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR100845917B1 (ko) 대면적 플라즈마 처리를 위한 유도 결합 플라즈마 반응기
KR101112745B1 (ko) 가변형 용량 결합 전극을 구비한 플라즈마 반응기
RU2151438C1 (ru) Плазменный источник ионов с ленточным пучком (варианты)
WO2009048294A2 (en) Magnetized inductively coupled plasma processing apparatus and generating method
JPH05325811A (ja) マイクロ波イオン源
JP2012084624A (ja) プラズマ発生装置
JPH07262945A (ja) 負イオン生成装置
KR102168952B1 (ko) 제전 장치 및 플라즈마 발생 장치
Bacal et al. ECR‐Driven Multicusp Volume H− Ion Source
KR101281191B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 반응기
JP2644203B2 (ja) マイクロ波給電装置並びにこれを使用したプラズマ発生装置
KR20230142608A (ko) 스퍼터링 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121010

Termination date: 20211016