JP5847184B2 - 浸漬低インダクタンスrfコイル及びマルチカスプ磁気配列を用いた誘導結合型プラズマフラッドガン - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明の実施形態は、半導体構造のイオン注入の分野に関するものである。特に、本発明は、低エネルギープラズマを発生し指向させてイオンビームと接触させるための、浸漬RFコイル及びオフセットしたマルチカスプ開口を有するプラズマフラッドガンに関するものである。
イオン注入は、不純物イオンを、例えば半導体ウェハーのような基板内にドーピングするために用いるプロセスである。一般に、イオンビームはイオン源チャンバから基板に向けて指向される。異なる供給ガスをイオン源チャンバに供給して、特定のドーパント特性を有するイオンビームを形成するために用いるプラズマを得る。例えば、供給ガスPH3、BF3、またはAsH3から、種々の原子及び分子イオンがイオン源内に生成され、その後に加速されて質量選別される。発生するイオンの基板内への注入の深さは、イオン注入エネルギー及びイオンの質量に基づく。1種類以上のイオン種をターゲット(対象)ウェハーまたは基板に、異なるドーズ量及び異なるエネルギーレベルで注入して、所望のデバイス特性を得る、基板内の的確なドーピング・プロファイルが、適切なデバイス動作にとって非常に重要である。
本発明の好適例は、低エネルギー電子を発生し指向させてイオンビームと接触させるための、浸漬RFコイル及びオフセットしたマルチカスプ開口を有するプラズマフラッドガンに指向したものである。好適例では、イオン注入システム用のプラズマフラッドガンが、出口開口を有するプラズマチャンバ、ガス源、シングルターン(1回巻き)の無線周波数(RF:radio frequency)コイル、及び電源を具えている。ガス源は、ガス状物質をプラズマチャンバに供給することができる。シングルターンのRFコイルはプラズマチャンバ内に配置され、電源はこのRFコイルに結合されて、ガス状物質を励起するRFコイルを介して、RF電力をプラズマチャンバ内に誘導結合させて、プラズマを発生させる。プラズマチャンバの出口開口は、プラズマの荷電粒子が流れ通ることができるのに十分な幅を有する。
Claims (22)
- イオン注入システム用のプラズマフラッドガンであって、
出口開口を有するプラズマチャンバと;
前記プラズマチャンバにガス状物質を供給することのできるガス源と;
前記プラズマチャンバ内に配置されたシングルターンの無線周波数(RF)コイルと;
前記シングルターンのRFコイルに結合された電源であって、無線周波数電力を、前記シングルターンのRFコイルを介して前記プラズマチャンバ内に結合させて、前記ガス状物質を励起してプラズマを発生させるための電源と、
前記出口開口と整列し、かつ前記出口開口の対向する側のそれぞれに配置された一対の磁石とを具え、
前記シングルターンのRFコイルの屈曲部分が、前記プラズマチャンバ外に配置され、
前記一対の磁石の各々が、同じ磁極を有し、
前記出口開口が、前記プラズマの荷電粒子が流れ通ることができるのに十分な幅を有することを特徴とするプラズマフラッドガン。 - 前記プラズマチャンバの内面の一部分が、グラファイト及び炭化ケイ素から成るグループから選択した1つ以上の材料を含むことを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記シングルターンのRFコイルが、当該シングルターンのRFコイルを前記プラズマにさらされることから保護するためのケーシングを有することを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記ケーシングが石英材料を含むことを特徴とする請求項3に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記プラズマチャンバの周りに配置された複数の磁石をさらに具えていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記複数の磁石が、磁極が交互して並ぶように配置されて、前記プラズマチャンバ内に1つ以上の磁気双極子を生成して、前記プラズマを前記プラズマチャンバ内に閉じ込めることを特徴とする請求項5に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記一対の磁石が、異なる強度を有して、前記出口開口の周りに不平衡なカスプ磁界を与えることを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記一対の磁石が、等しい強度を有することを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記一対の磁石が、等しい強度を有し、かつ前記出口開口から異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記一対の磁石のうち第1の磁石がN極を有し、前記一対の磁石のうち第2の磁石がN極を有することを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- 前記一対の磁石のうち第1の磁石がS極を有し、前記一対の磁石のうち第2の磁石がS極を有することを特徴とする請求項1に記載のプラズマフラッドガン。
- イオン注入システム内のプラズマフラッドガンを提供する方法であって、
1つ以上の出口開口を有するプラズマチャンバを用意するステップであって、このプラズマチャンバの内面全体に、金属または金属化合物が存在しないステップと;
前記プラズマチャンバに、少なくとも1つのガス状物質を供給するステップと;
無線周波数(RF)電力を、前記プラズマチャンバ内に配置されたシングルターンのコイルを介して前記プラズマチャンバ内に結合させて、前記少なくとも1つのガス状物質を励起することによって、プラズマを発生させるステップと;
前記プラズマからの荷電粒子の少なくとも一部を、前記1つ以上の出口開口を通して前記プラズマチャンバから出すステップと
を含み、
一対の磁石が、前記出口開口の対向する側のそれぞれに設けられ、前記一対の磁石の各々が、同じ磁極を有することを特徴とする方法。 - 複数の磁石を用いて、前記プラズマを前記内面から離して維持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 多極の形態に配置された複数の磁石を用いて、前記プラズマのプラズマ密度及び均一性を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記一対の磁石が、異なる強度を有して、前記出口開口の周りに不平衡なカスプ磁界を与えることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記一対の磁石が、等しい強度を有することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記一対の磁石が、等しい強度を有し、かつ前記出口開口から異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 高エネルギーの電子が、あるラーモア半径で曲がって前記出口開口を出る軌跡から離れるように、前記一対の磁石の、配置、極性、及び強度の少なくとも1つを選択することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記プラズマチャンバの内面の一部分が、グラファイト及び炭化ケイ素から成るグループから選択した1つ以上の材料を含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記シングルターンのコイルが、当該シングルターンのコイルをプラズマにさらされることから保護するためのケーシングを有することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記ケーシングが石英材料を含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
- イオン注入システム用のプラズマフラッドガンであって、
出口開口を有するプラズマチャンバと;
前記プラズマチャンバにガス状物質を供給することのできるガス源と;
前記プラズマチャンバ内に配置されたシングルターンの無線周波数(RF)コイルと;
前記シングルターンのRFコイルに結合された電源であって、無線周波数電力を、前記シングルターンのRFコイルを介して前記プラズマチャンバ内に結合させて、前記ガス状物質を励起してプラズマを発生させるための電源と、
前記出口開口と整列し、かつ前記出口開口の対向する側のそれぞれに配置された一対の磁石とを具え、
前記シングルターンのRFコイルの屈曲部分が、前記プラズマチャンバ外に配置され、
前記一対の磁石の各々が、同じ磁極を有し、
前記出口開口が、前記プラズマの荷電粒子が流れ通ることができるのに十分な幅を有することを特徴とするプラズマフラッドガン。
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