TW463533B - Plasma source for ion implanting apparatus - Google Patents

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)

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