CN1424867A - 用于扼制基底电荷累积的离子速辐照装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种离子束辐照装置配备一等离子体发生器，后者产生一等离子体并将其供给一基底上游一侧附近的一个区域，借此扼制由于离子束辐照所造成的基底表面的充电。用于把用于产生等离子体的等离子体供给一等离子体发生器的无线电频率电源是一用于生成通过对一初始无线电频率信号从事调幅而形成无线电频率电功率的无线电频率电源。

Description

用于扼制基底电荷累积的离子束 辐照装置和方法

本发明涉及一种离子束辐照装置，用于通过以离子束辐照基底而将离子移植到基底中去，更为具体地说，涉及用于在以离子束辐照基底时扼制基底的充电(电荷累积)的改进措施。

有一种关于在以离子束辐照基底时扼制基底电荷累积(charge-up)的建议。由等离子体发生器产生的等离子体被供给接近基底的一个区域。包含在等离子体中的电子用于中和由于离子束辐照而产生的正电荷。与利用在某一物体用从灯丝发出的电子辐照时从此物体发出的二次电子的技术相比，所建议的技术向基底供给较低能量的电子。于是，新建议的技术具有减少基底中负电荷累积的优点。

一种无线电频率放电式等离子体生成装置是利用无线频率放电于等离子体发生的等离子体生成装置。这种型式的等离子体生成装置良好的特征在于a)由于没有灯丝，寿命很长，以及b)它可以在低气体压力下运作。在与采用灯丝用于放电的那种型式的等离子体生成装置相比时，情况如是。

图9之中画出一剖面视图，表明离子束辐照装置的相关技术，此装置配有一种无线电频率放电式的等离子体生成装置。

离子束2，截面形状像一圆点，从离子束辐照装置的离子源(未画出)中抽拉出来。而且如果需要，在送入真空室8之前，离子束作质量分离并予以加速。在真空室(处理室)8之中，离子束辐照在由一夹持器6夹持的基底(比如，一半导体基底)4上，同时由磁场在固定方向X(垂直于图的图纸表面，比如水平方向，今后将用作固定方向)上予以往复扫描。

基底4和夹持器6由夹持器驱动装置10使之在方向Y(比如，铅直方向，今后将用作此一方向)上往复移动。方向Y基本上垂直于方向X。这种往复扫描动作协同离子束2的扫描(混合扫描)以用离子均匀地辐照基底4的全部表面。

无线电频率放电式等离子体生成装置20，在离子束流运动方向上看来，设置在基底4附近。等离子体生成装置20生成等离子体12并将其供给接近基底4并在其附近的一个区域，从而造成基底4表面的充电。充电是由于离子束2的辐照而发生的。

基底4和夹持器6由夹持器的驱动装置10使之在Y方向(比如，铅直方向，今后将用以表示相应的方向)上往复移动。这种往复扫描动作协同离子束2的扫描(混合扫描)以用离子均匀地辐照基底4的全部表面。

无线电频率放电式等离子发生器20，从离子束流行进方向上看来，设置在基底4上游一侧附近的某一部位处。等离子体发生器20产生等离子体12并将其供给基底4上游一侧附近的一个区域，借此扼制基底4表面的充电；这是由离子束2的辐照造成的结果。等离子体发生器20借助于比如绝缘件30装在位于接近基底4上游一侧的真空室8的外侧上。

等离子体发生器20配有圆筒形的等离子体发生室22。气体(比如，氙气)14被送入等离子体发生室，而天线28产生无线电频率放电-由无线电频率电能18产生-进入盛有气体的发生室，以及送入的气体被离子化而产生等离子体。

所产生的等离子体经由等离子体发射孔眼24发射出去。设置在等离子体发生室22外侧的磁性线圈26产生在沿着轴线23的方向上进入等离子体发生室的磁场，穿过等离子体发射孔眼24的中心。磁场用于产生和保持等离子体12。

无线电频率电功率18被从无线电频率电功率源16借助于阻抗匹配电路19供给天线28。在通常的技术中，从无线电频率电功率源16输出的无线电频率电功率波形是标准的正弦波形，即具有固定幅度的连续正弦波形，而其频率是2.45GHz或3.56MHz。

在用离子束2辐照基底4时，基底4表面由离子束2的正电荷使之充正电。特别是，在基底4表面覆盖以绝缘材料的情况下，容易充电。等离子体12在离子束一如以上述方式辐照时被供给接近基底4的一个区域，等离子体12之中的电子被吸引到充正电的基底4表面，借以中和基底4表面的正电荷。如果正电荷得以中和，电子之被吸向基底4就自动停止，一如理论所教示。这样，由于离子束辐照所造成的基底表面的正电荷累积得以扼制。

通过离子体辐照中和正电荷一如上述得以实现。基底表面充正电或充负电的原因如下。1)离子束2正在辐照基底4的状态

在此状态中，基底4表面4是由正电荷和从基底4发出二次电子而充正电的。二次电子发射是由离子束辐照产生的。同时，由等离子体发生器20产生的等离子体12的电子被捕获在离子束等离子体(实际上，离子束2不只是包括离子，而是被归入一种等离子体状态，由于它可以从其周围捕获电子。这种状态称作离子束等离子体)之内。离子束等离子体移动到基底4以借此中和正电荷和减弱基底表面上的充电状态。

电荷减弱的程度是由等离子体12的电子密度和其电子能量确定的。等离子体从等离子体发生器20产生出来。

一般，当前者大、后者小时，电荷减弱效果就大。原因在于，电子能量较低时，离子束等离子体就更为容易地捕获来自由等离子体发生器20供给的等离子体12的电子。2)基底4不由离子束2辐照的状态

通常，离子束2在超过基底4宽度的全部范围内为搜索而不断扫描(全部扫描)。基底4也在方向Y上移动，一如上述，于是，基底4不由离子束2辐照的各时段出现在从等离子发生器20发射等离子体12期间。在基底不由辐照的时段期间，基底4暴露于从等离子体发生器20发射的等离子体12。此时，基底表面的电荷累积电势(charge-up voltage)是由等离子体12中的电子数量与等离子体12中的离子数量的平衡来确定的。一般，电子轻于离子，而电子的迁移率大于离子。于是，基底表面的充电电压是负极性的。

比如，当离子在接近基底4的一个区域内数量极小时，充电电压升高到对应于等离子体12中最大电子能量的电压。

一如从以上说明所见，为了降低基底4的正或负电荷累积电势，特别是负电荷累积电势，必须减小等离子体12中的电子能量。

无线电频率放电式的等离子发生器20在与采用从灯丝发出的一次电子的技术相比时能够供给低能量电子并在物体由一次电子辐照时能够供给从物体发出的二次电子。近来，显微制作半导体装置的技术作出了巨大的进展。在此情况下，要求电荷累积电势在离子注入期间必须保持在低水平上。通常的技术对于满足这样一种要求来说仍然是不能令人满意的。

即使在无线电频率放电式的等离子体发生器20中，无线电频率电场在产生等离子体时也可能大大地加速电子，并因此，容易产生高能电子。采用ECR(电子回旋共振)放电作为无线电频率放电的一种形式在增大等离子体密度方面是有用的，但电子由电子回旋共振使之显著加速，并因此，非常可能产生较高能量的电子。结果，基底表面的负电荷累积电势可能很高。

在此情况下，如果供给等离子体20的无线电频率电功率18被降低到很小，则等离子体12中的电子能量也降低了。不过，等离子体12的密度降低，而等离子体12消除。只是降低无线电频率电功率18的作法在有效地扼制基底4充电方面是不能令人满意的。

本发明的目的是提供一种离子束辐照装置，能够在产生等离子体的同时降低由无线电频率放电式等离子体发生器产生的等离子流之中的电子能量，并因此能够降低基底的电荷累积电势。

在本发明的离子束辐照装置中，用于为了产生等离子体而把等离子体供给无线电频率放电式等离子体发生器的无线电频率电源是用于生成通过对初始无线电频率信号从事调幅而形成的无线电频率电功率的无线电频率电源。

在无线电频率放电式等离子体发生器中，等离子体中的电子由无线电频率电功率使之加速。此时，电子的加速度是由施加于等离子体的无线电频率电场的强度，亦即无线电频率功率(电功率)的幅度，来确定的。实际上，电子在碰撞等离子体之中中性粒子亦即送入等离子体发生器的气体的同时是重复地产生、加速、减速和消失的。

于是，即使在其中具有固定幅度的无线电频率电功率施加于等离子体发生器的连续波模式中，电子都不是无限制地加速的，而是具有固定的能量分配。

如果无线电频率电功率幅度减小到在等离子体中的电子被加速到具有高能量之前接近0的数值，则决不进行电子的进一步加速。如果无线电频率电功率被控制得以致高功率状态和接近0的低功率状态交替地重复，则当对比于连续波模式时，确保了低电子能量分配。

当无线电频率电功率被改变(降低)到接近0的某一数值时，有机会等离子体消失。不过，实际上，等离子体并不消失。这一事实由本专利申请的发明人证实了。

在无线电频率电功率的频率为2.45GHz、输出功率为100W和送入氙气的流率为0.2ccm的条件下测定了从等离子体发生器发射的电子数量。而且在此测定中，无线电频率电功率接通而又断开。在距离接通无线电频率电功率大约60μs之后，等离子体落定在静止状态之中。在断开无线电频率电功率之后，等离子体在大约30μs之后消除。这一事实已由经验证实。

按照这一事实，本发明的发明人发现，等离子体中的电子能量可以降低而同时保持产生等离子体，只要供给等离子体发生器的无线电频率电功率的幅度控制得以致一高相对功率状态和一低相对功率状态(比如其值接近0)以各固定周期交替地重复。电子能量降低导致基底充电电压降低。

在本发明中，无线电频率电功率幅度的这一变化是利用无线电频率电源予以实现的，后者生成通过对一初始无线电频率信号，亦即一调制波模式的无线电频率电功率，从事调幅而形成的无线电频率电功率。

在本发明的一种离子束辐照装置中，用于向无线电频率放电式等离子体发生器供给无线电频率电功率的无线电频率电源是可任由选定地在两种运作模式中任一种中运作的无线电频率电源，即一连续波模式，其中无线电频率电源生成具有固定幅度的无线电频率电功率，以及一调制波模式，其中无线电频率电源生成通过对一初始无线电频率信号从事调幅而形成的无线电频率电功率，而是还设置控制装置，当等离子体室中产生等离子体时，把无线电频率电源设定在连续波模式之中，而在等离子体室中产生等离子体之后，把无线电频率电源设定在调制波模式之中。

即使在调制波模式中，等离子体也能在等离子体室中产生。不过，在连续波模式中，等离子体比较容易和可靠地在等离子体室中产生，由于在此模式中，不出现等离子体密度降低阶段。

因而，如果采用一种选定装置，用于选定从无线电频率电源16a输出的无线电频率电功率18的模式，等离子体就比较容易和可靠地在等离子体室中产生。

在等离子体产生之后，等离子体中的电子能量在产生等离子体的同时被降低。于是，离子束辐照装置形成了可与第一种离子束辐照装置所形成的那些优点相比的一些优点。

图1是侧视图，表明符合本发明的一种离子束辐照装置；

图2是在图1中直线C-C上所取的横截面视图；

图3是剖面视图，表明用于图1之中的无线电频率(radio frequency)电源；

图4是波形图，表明由一正弦调制信号调制的无线电频率电功率；

图5是波形图，表明由一三角调制信号调制的无线电频率电功率；

图6是波形图，表明由一距形调制信号调制的无线电频率电功率；

图7是一图线，表明在基底附近某一位置处观测到的负电荷电势(negative charge voltage)相对于由一矩形调制信号调制的无线电频率电功率的频率的变化情况；

图8是一图线，表明在基底附近某一位置处观测到的负电荷电势相对于经过调制而具有矩形波形的无线电频率电功率的负荷比的变化情况。

图9是侧视图，表明相关技术的一种离子束辐照装置。

图1是侧视图，表明本发明的一种离子束辐照装置。图2是在图1中直线C-C上所取的截面视图。在这些图中，同样或相当的各部分由表明相关技术的图9中同样的各参照编号予以标示。将要作出的说明重点放在与相关技术中那些部分不同的各部分上。

首先说明等离子体发生器20的结构。在此情况下，等离子体发生室22采取在轴线23方向细长的圆筒形状，伸展在离子束2的扫描方向上。用于把气体14送进等离子体发生器的送气管40和天线28，装在等离子体发生室22的两端上。各等离子体发射孔眼24沿着轴线23布设。采用这样一种结构，等离子体12生成在等离子体发生室22之中。等离子体12采取的形状是，在扫描方向X很长和在宽度上很大。这样一种宽的等离子体12通过各等离子体发射孔眼24发射出去。因此，即使在离子束2为了扫描而在扫描方向X上移动时，这种结构也向离子束2附近区域均匀地供给等离子体12。结果，基底4表面上的电荷是被均匀地扼制的，从而扼制了基底表面上各高压部位的形成。

至少一块磁铁36设置在等离子体发生室22的外侧。磁铁36形成了方向沿着轴线23的磁场38。磁铁36一般是永久磁铁。磁场38使等离子体12之中的离子流弯向基底4以从而增大供给基底4的离子数量。

因此，即使在离子束辐照装置用在可能发生基底4未被离子束2辐照的一种状态之下时，由从等离子体发生器20发射出来的等离子体12中的电子造成的负电荷也会由等离子体12中的离子使之中性化。

结果是，基底表面的电荷受到扼制，并更加增强了降低基底表面电荷电势的效果。

在等离子体发生室22之内，通过利用由磁铁36形成的磁场，可以建立ECR状态。在此情况下，ECR状态是以这样一种方式建立的。当无线电频率电功率(radio frequency electric power)18的基频是2.45GHz时，如果形成了875×10^-4泰斯拉的磁场，则建立了ECR状态。于是，可以造成ECR放电。在发生ECR放电的情况下，等离子体12的产生效率提高了。

现在将说明无线电频率电源。在此情况下，无线电频率电源(electricsource)16a用以代替参照图9所述的无线电频率电功率源16。

无线电频率电源16a把初始无线电频率信号调幅成为无线电频率电功率18。无线电频率电源16a经由阻抗匹配电路19把无线电频率电功率供给等离子体发生器20(更为精确地说，供给其天线28)。

无线电频率电源16a的一种配置示范性地示于图3之中。无频电频率电源16a包括无线电频率振荡器52，用于产生初始无线电频率信号(也称作载波信号)53；调制器54，用于把无线电频率信号53调幅成为无线电频率信号55；调制信号发生器58，用于把调制信号59供给调制器54；以及无线电频率放大器56，用于把从把调制器54输出的无线电频率信号55放大成为具有所需输出功率的无线电频率电功率18。从无线电频率振荡器52输出的无线电频率信号55的频率“f”比如是2.45GHz或13.56MHz。在此说明书中，“无线电频率”用词涉及包含微波在内的很宽范围的频率。在图4至6中，铅直细线表示无线电频率信号53的幅度。

无线电频率电源16a可任由选定地运作在两种运作模式的任一之下，即一连续波模式，输出具有固定幅度的无线电频率电功率18，以及一调制波模式，产生经过调幅的无线电频率电功率18。

“经过调幅的无线电频率电功率”这一措词指的是具有波形变化的无线电频率电功率，使得大的相对输出(幅度)状态和小的相对输出(幅度)状态以各固定周期交替地重复。无线电频率电源的运作模式，连续波模式或调制波模式，是通过适当地选定从调制信号发生器58输出的调制信号59的波形而予以选定的。具体地说，为了选定连续波模式，具有一固定幅度的一连续波形用于调制信号59的波形。为选定调制波模式，幅度随时间变化的一随时间变化的波形(比如余弦波、三角波、以及矩形波)用于调制信号59的波形。

此实施例包含控制装置50，控制无线电频率电源16a并因而控制从无线电频率电源输出的经过调制的无线电频率电功率18的波形、调制周期T、幅度A、负荷比(duty ratio)(当调制信号波形为矩形时)，等等。

更为具体地说，控制装置50发送指令信息给调制信号发生器58以控制从调制信号发生器输出的调制信号59的波形、调制周期T、幅度A、负荷比，等等。控制装置50发送指令信息给无线电频率放大器56以控制从那里输出的无频电频率电功率18的幅度A。

在本实施例中，控制装置50具有以下另外的控制功能。当等离子体发生器20产生等离子体12时，控制装置50把无线电频率电源16a的运作模式，也就是从无线电频率电源16a输出的无线电频率电功率18的模式，设定为连续波模式。而且，在产生等离子体12之后，控制装置50把运作或信号模式改变为调制波模式。

在调制波模式下，从无线电频率电源16a输出的无线电频率电功率18的各例示性波形示于图4至6之中。

图4是波形图，表明由一正弦调制信号调制的无线电频率电功率18的波形。

无线电频率电功率18可以由表述式1的函数F(t)予以表述。在表述式1中，f是无线电频率信号53频率，t是时间，G(T，t)是表述调制信号59的函数(调制函数)，T是函数的周期(调制周期)，以及A是函数的幅度。一般，调制周期T充分地大于无线电频率信号53的周期(1/f)。[表述式1]

F(t)＝G(T，t)·sin2πft

G(T，t)＝(A/2){1-cos2π(t/T)}

图5是波形图，表明由一三角调制信号调制的无线电频率电功率18的波形。无线电频率电功率18可以由表述式2的函数F(t)予以表述。在表述式2中，n＝整数。[表述式2]

F(t)＝G(T，t)·sin2πft

G(T，t)＝(2A/T)·{t-nT}…当nT≤t＜(n+1/2)T

G(T，t)＝A{1-(t-nT)/T}…当(n+1/2)T≤t＜(n+1)T

图6是波形图，表明由一矩形调制信号调制的无线电频率电功率18的波形。在此情况下，无线电频率电功率的幅度在A与0之间变化。无线电频率电功率18可以由表述式3的函数F(t)予以表述。在此表述式中，负荷比“d”由下式给出：

d＝t_o/T其中t_o是幅度A持续的时段(开通时段)。负荷比取0与1之间的某一数值。[表述式3]

F(t)＝G(T，t)·sin2π ft

G(T，t)＝A…当nT≤t＜(n+d)T时

G(T，t)＝0…当(n+d)≤t＜(n+1)T时

在每一无线电频率电功率18的波形中，最小幅度设定在0处。如果需要，可以设定在接近0的某一数值处。另外，它可以设定在能够保持由等离子体发生器20产生等离子体12的最小数值处(最小数值小于幅度A)。

调制波模式的无线电频率电功率18的波形不限于示于图4至6之中的那些，而是可以采用任一不同于那些波形的其他适当波形。

这方面的一项范例是通过总括表述式1和2中的各调制函数G(T，t)而形成的波形，也就是通过组合一正弦波形和一三角波形而形成的波形。在此情况下，重要的是，这些波形中的任一个其形状必须是使得一大的相对幅度部分和一小的相对幅度部分以各固定的周期交替地出现。

在设计无线电频率电源16a时，最简单的设计方法是，别的除外，如上所述那些波形的示于图6之中的一矩形波形用于无线电频率电源输出信号的波形。在此意义上，最为实用的方法是把矩形波形用于无线电频率电功率18的波形。

当无线电频率电源16a输出连续波模式的无线电频率电功率18时，调制函数G(T，t)在表述式1至3中的每一个中总是A。

等离子体12中的电子能量可予以降低而同时保持产生等离子体12，也就是防止等离子体12消失，方式是，有待供给等离子体发生器20的无线电频率电功率18的功率幅度利用无线电频率电源16a予以控制，使得一高的相对功率状态和一低的相对功率状态(比如，其数值接近0)以固定的周期交替地出现。电子能量的降低导致基底电荷电势的降低。

结果是防止了离子束辐照期间半导体装置的绝缘强度击穿并提高了半导体装置生产的产出。

其次，电荷累积电势降低为半导体装置的微观制作起到有利作用。

在采用ECR放电的场合下，在电子回旋共振下电子被迅速加速而具有较高的能量。于是，由于利用调制模式的无线电频率电功率18实现的等离子体12中电子能量的降低所造成的有利效果是很大的。

无线电频率电源16a，与不断产生具有固定幅度的无线电频率电功率的通常的无线电电功率源16相比，消耗较少的电功率。这一点导致装置的能量节省和运行成本降低。

同样在如上所述的调制波模式中，等离子体发生器20可以产生等离子体12。不过，在产生等离子体期间，在连续波模式中不存在等离子体密度减小。因此，在此模式中，等离子体12的产生比较容易和可靠。

因而，如果在此情况下采用选定装置以选定从无线电频率电源16a输出的无线电频率电功率18的模式，等离子体发生器20就比较容易和可靠地产生等离子体12。在产生等离子体之后，采用调制波模式，并获得了由此模式所造成的可与上面提及的那些相比的各种优点。准确地说，等离子体12之中的电子能量被减少了，同时维持了等离子体12的产生。其次，获得了装置的能量节省和运行成本降低。

如果无线电频率电功率18的调制周期T被设定得太长，没有无线电频率电功率18施用于等离子体发生器的周期就长。在这种状况下，等离子体发生器20就可能无法产生等离子体12。

相反，如果调制周期T设定得太短，则无线电频率电功率18将在等离子体12中的电子能量充分减小之前被施用于等离子体发生器。结果是，等离子体12中的电子能量减少所获得的效果将变得较小。

考查一个优选范围的调制周期T。当无线频率电功率18的关断周期(短于保持产生等离子体12的一门槛值的周期)超过大约30μs时，等离子体12消失。当此值30μs用调制周期T表述时，获得30μs两倍大的60μs，该值是极其严格的(tight)。

于是，调制周期T在数值上设计得具有大约20％的裕度。如果这样作，调制周期T最好是大约50μs或更短。调制周期T的下限设定在最大值的20％，并因而最好是设定在大约10μs或更长处。优选的调制周期T的范围可以粗略地表述在表述式4之中。

如果用调制频率f_M(＝1/T)代换，其数学表述式是表述式5。[表述式4]

10≤T≤50[μs][表述式5]

20≤f_M≤100[kHz]

曾经进行过一项实验。在此实验中，在图1和2的离子束辐照装置中无线电频率电功率18由一矩形波信号予以调制。

测定了矩形波的调制周期T和负荷比“d”的优选范围。测定结果说明如下。

在实验中，调制频率f_M是在负荷比“d”固定在0.5处的状态下予以改变的，并在基底4附近的某一部位处测定负电荷电势。测定结果示于图7之中。当由等离子体12产生的电子流与由等离子体12产生的离子流相比时，电子流比离子流大得多。

因此，测得的电势值几乎等于最大电子能量。在测定中，无线电频率电功率18的基频(亦即无线电频率信号53的频率“f”)是2.45GHz，无线电频率电功率18的峰值功率(图6中幅度A)是100W，以及送入的氙气14的流率是0.2ccm。

一如从图7可见，电荷电势在接近30kHz调制频率f_M的某一部位处取最小值。其原因所在可以推定如下。

在接近10kHz调制频率f_M(以调制周期T计为100μs)的各频率处，无线电频率电功率18的接通周期和关断周期各自是大约50μs。于是，产生和不产生等离子体12是交替地重复的，而开通周期几乎等于一个时段，在该时段内等离子体12在连续波模式中落定到稳态。

在接近这一频率的各频率处，观测到可与连续波模式中的电子能量相比的高电子能量。

由于等离子体发生器20的运作，停止产生等离子体12的时间局限于接近这一频率的各频率处。于是，存在有暂时没有任何电子从等离子体12供给基底4的可能性。因此，应当避免使用接近10kHz的各频率。

随着调制频率f_M逐渐增大，等离子体12的正常产生状态逐渐建立起来。在此状态下，无线电频率电功率18的接通周期短。其次，当无线电频率电功率18处在关断状态时，电子在与等离子体12中的中性粒子碰撞的同时被减速，并产生低能电子且负电荷电势变小。

当调制频率f_M超过30kHz时，负电荷电势将再次增大。负电荷电势的重新增大趋势的机理目前在理论上尚无法解释。

据我们判断，这将出自以下事实，即由于无线电频率电功率18的供给的中断，电子减速时间减少了。

在任一情况下，等离子体12中的电子能量依照调制频率f_M而改变，而随着电子能量变化，负电荷累积电势也发生变化。因此，调制频率f_M应当具有一个最佳的范围。

这一事实也曾为实验所证实。假定电荷电势的最大值是8V，当以离子束辐照(离子注入)基底4表面上的各半导体装置时，这是需要的。

在此情况下，一如从图7中看出，调制频率f_M的最佳范围在负荷比“d”是0.5时是25kHz到80kHz。

改变调制频率f_M就是改变无线电频率电功率18的接通周期和关断周期的长度。在矩形波形的情况下，这也可以通过改变负荷比“d”来实现。在我们的实验中，调制频率f_M固定在50kHz处，而在此状态下改变负荷比“d”。在接近基底4的某一部位处测定负电荷累积电势。测定结果示于图8之中。一如从此图中所见，随着负荷比“d”的增大，电荷电势逐渐增大。当电荷电势的最大值一如前一情况是8V时，负荷比“d”的最佳值是0.7或更小。如果负荷比“d”太小，等离子体12的密度降低。于是，负荷比“d”最好是设定在0.3或更大处。因而，当调制频率f_M是50kHz时，负荷比“d”的最佳范围是在0.3至0.7之内。

当矩形波形的调制频率f_M和负荷比“d”都予以考虑时，最好是，在以上各种条件下，调制频率f_M设定为在30至50kHz之内，而负荷比“d”设定为在0.4至0.5之内，甚至在上面提及的最佳范围之内。

正或负抽提电压(extraction voltage)V_E可以从一DC电源42施加于等离子体发生室22，一如图2之中所示的情况那样。这样作，从等离子体发生器20发出的等离子体12中的离子数量和电子数量，可以由抽提电压V_E的幅度和极性予以控制，并因而控制了基底表面上的充电状态。

由于以上提及的各种原因，最好采用示于图1和2之中的等离子体发生器20的结构。不过，如果需要，可以采用图9的结构或另一结构。

等离子体发生器20可以设置在真空罐8之内，以便将其置放得靠近离子束2。另外，等离子体发生器20可以设置在插进真空罐8的一管筒之内。如果这般设置，等离子体12将被有效地从其附近部位供给离子束2和包含它的成束等离子体。而且等离子体12可以在充电扼制的情况下有效地予以利用。

等离子体发生室22的内壁可以用绝缘材料覆盖，以便防止其金属由于等离子体12的溅射而污染，防止导电的溅射材料粘牢于绝缘件30，和用于其他目的。

Claims (3)

1.一种用于以一离子束辐照一基底的装置，包括：

一通过无线电频率放电产生等离子体的等离子体发生器，等离子体发生器把等离子体供给到基底上游侧附近的一个区域以借此扼制由于离子束辐照所造成的基底表面的电荷累积(charge up)；以及

一无线电频率电源，把一无线电频率电功率供给等离子体发生器以便产生等离子体，

其中无线电频率电源输出包含一信号的无线电频率电功率，所述信号通过对无线电频率电源的一初始无线电频率信号进行调幅形成。

2.一种用于以一离子束辐照一基底的装置，包括：

一通过无线电频率放电产生等离子体的等离子体发生器，等离子体发生器把等离子体供给到基底上游侧附近的一个区域以借此扼制由于离子束辐照所造成的基底表面的电荷累积；以及

一无线电频率电源，把一无线电频率电功率供给等离子体发生器以便产生等离子体，

其中无线电频率电源可任由选择地在两种运作模式中的任一种下运作，其中无线电频率电源产生具有固定幅度的无线电频率电功率的连续波模式，以及其中所述无线电频率电源产生通过对初始无线电频率信号进行调幅形成的无线电频率电功率的调制波模式，而且其中控制装置在所述等离子体发生器产生等离子体时把所述无线电频率电源设定在所述连续波模式下，以及其中控制装置在等离子体发生器产生等离子体之后把无线电频率电源设定在所述调制波模式下。

3.一种用于以一离子束辐照一基底的方法，此方法包括以下各步骤：

向一等离子体发生器供给无线电频率电功率以便产生等离子体；

通过无线电频率放电产生等离子体，由一等离子体发生器产生；

选定两种运作模式中的任一种，无线电频率电功率具有一固定的幅度的连续波模式，以及无线电频率电功率是通过对初始无线电频率信号进行调幅形成的调制波模式；以及

向基底上游侧附近的一个区域供给等离子体以借此扼制由于离子束辐照所造成的基底表面的电荷累积。

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