TWI459866B - 電漿處理裝置中的電荷中和 - Google Patents
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Description
本發明是關於電漿處理,並且特別是關於電漿處理裝置中的電荷中和。
電漿處理裝置在製程室中產生電漿以處理由製程室內的壓盤所支撐之工件。電漿處理裝置可包括摻雜系統、蝕刻系統以及沈積系統,但並不侷限於此。電漿處理裝置可進行脈衝模式操作,其中利用具有脈衝ON時間週期及脈衝OFF時間週期的脈衝壓盤訊號來偏置壓盤。來自電漿的離子在脈衝ON週期朝工件加速。隨著離子衝擊工件,電荷在脈衝ON週期積聚於工件上。
在持續具有電漿的電漿摻雜系統中,當脈衝壓盤訊號的任務周期(duty cycle)相對較低時,在脈衝ON週期內的所有正電荷積聚傾向於在脈衝OFF週期內被電漿中的電子有效地中和。然而,需要增加脈衝壓盤訊號的任務周期來增加產量並且保持某些現代裝置(modern device)所需的摻雜位準。例如,希望藉由任務周期大於40%的電漿摻雜來進行某些最新裝置的多晶矽閘極摻雜(poly gate doping)以及反向摻雜(counter doping)。
隨著脈衝壓盤訊號的任務周期增加到大約40%以上,用以在脈衝OFF週期中和積聚於工件上之電荷的時間週期較短。此外,在脈衝OFF週期不形成電漿的電漿系統中,不存在電子來中和積聚之電荷。因此,即便脈衝壓盤
訊號的任務周期相對較低,電荷也會積聚於這種系統中。從而,在系統中出現過量的電荷積聚。這樣就會在工件上形成相對較高的電位,引起摻雜不均、電弧放電、微負載(micro-loading)以及元件損壞。例如,薄閘極介質會被過量的電荷累積所損壞。
因此,需要提供一種能克服上述不適處及缺陷之電漿處理裝置中的電荷中和技術。
根據本發明的第一方面,提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置包括:製程室;源,配置成在製程室內產生電漿;壓盤,配置成在製程室內支撐工件,壓盤由具有脈衝ON時間週期和脈衝OFF時間週期的脈衝壓盤訊號來偏置(biased),以在脈衝ON時間週期且不在脈衝OFF時間週期朝向工件加速來自電漿的離子;以及板狀物,定位於製程室內。板狀物由板狀物訊號來偏置,以在脈衝壓盤訊號的脈衝OFF時間週期中之一者的至少部份週期內朝向板狀物加速來自電漿的離子,引起從板狀物的二次電子發射來至少部份地(partially)中和工件上的電荷積聚。
根據本發明的另一方面,提供一種控制電荷積聚的方法。此方法包括在提供給壓盤之脈衝壓盤訊號的脈衝ON週期且不在脈衝OFF週期內,朝向由製程室內之壓盤支撐的工件加速來自製程室內之電漿的離子,並且在脈衝壓盤訊號的脈衝OFF週期中之一者的至少部份期間內朝向板狀物加速來自電漿的離子,以引起從板狀物的二次電子發
射來至少部份地中和工件上的電荷積聚。
圖1是根據本發明之具有電荷中和能力的一電漿處理裝置100的方塊圖。於圖1的實施例中,電漿處理裝置100是電漿摻雜系統並且將在本案中進行描述。本案描述之電荷中和配置也可用於其他電漿處理裝置,包括但不限於其中電荷可積聚於工件上的蝕刻系統及沈積系統。此外,圖1的電漿摻雜系統僅是能夠利用根據本發明之電荷中和來進行離子植入之許多可能電漿摻雜系統中之一者。
電漿摻雜系統包括定義封閉體積103之製程室102。可藉由溫度調節系統(未圖示)來對製程室102進行冷卻或加熱。壓盤134可定位於製程室102內來支撐工件138。於一實例中,工件138可以是碟形半導體晶圓,例如直徑300毫米(mm)的矽晶圓。工件138可藉由靜電力或機械力鉗夾於壓盤134的平面。於一實施例中,壓盤134可包括用以連接工件138的導電插腳(pins,未圖示)。
氣體源104經質量流控制器106提供主摻質氣體到製程室102的內部體積103。可存在多個附加氣體源來提供多種附加氣體。於一實例中,二次氣體源105可經質量流控制器107來提供二次氣體到製程室102的內部體積103。
板狀物170定位於製程室102內。板狀物170偏置成在特定時間內至少部份中和該工件138上的電荷積聚。板狀物170還可作為氣體擋板來偏轉來自氣體源104和105的氣體流。板狀物170也可在如箭頭197所示之垂直於壓
盤134的方向上移動。板狀物170可具有任何所希望的形狀,且於一實例中具有碟形。儘管繪示成具有平面表面,但板狀物170還可具有弓形或其他形狀表面。儘管板狀物170繪示成直接定位於工件138上方,但是板狀物170定位於製程室102內的不同位置。板狀物170還可任選包括溫度調節系統來調節板狀物170的溫度。溫度調節系統可以包括板狀物170內之通路187來使流體循環。流體可以是冷卻流體或加熱流體。
壓力計108量測製程室102內部的壓力。真空泵112透過製程室102內的排氣埠110來對製程室102進行排空。排氣閥114控制經排氣埠110的排氣導通(exhaust conductance)。
電漿摻雜系統更包括電性連接至質量流控制器106、107、壓力計108以及排氣閥114的氣壓控制器116。氣壓控制器116可配置成藉由響應於壓力計108的回授環(feedback loop)形式利用排氣閥114來控制排氣導通或者利用質量流控制器106來控制製程氣體流速而在製程室102內保持所需的壓力。
製程室102包括室頂118,其包括由在大致水平方向上延伸的介質材質形成的第一部份120。室頂118還包括第二部份122,其由在大致垂直方向上從第一部份120延伸一定高度的介質材質形成。室頂118更包括在水平方向上跨越第二部份122而延伸的導電且導熱的材質形成的蓋124。在某些實施例中,蓋124包括冷卻系統以發散處理過
程中產生的熱負載。
電漿摻雜系統可更包括源101,其配置成在製程室102內產生電漿140。源101可包括RF源150(例如,電源)以供應RF動力(power)到平面天線126及螺旋天線146中之一者或二者來產生電漿140。RF源150可藉由將RF源150的輸出阻抗匹配到RF天線126、146的輸出阻抗的阻抗匹配網路152而耦接到天線126、146以使從RF源150傳輸到RF天線126、146的動力得以最大化。
電漿摻雜系統還可包括電性耦接至壓盤134的偏置(bias)電源148。偏置電源148配置成提供具有脈衝ON時間週期及脈衝OFF時間週期的脈衝壓盤訊號來偏置該壓盤134,並且因而偏置該工件138,以在脈衝ON時間週期並且不在脈衝OFF週期朝向工件138而加速來自電漿140的離子。偏置電源148可以是DC或RF電源。
另一偏置電源172電性耦接至板狀物170以提供板狀物訊號到板狀物170。板狀物170由板狀物訊號偏置以如箭頭193所示地朝向板狀物170而加速來自電漿140的離子。有利地,衝擊板狀物170的離子將引起二次電子發射(如箭頭195所示)以至少部份地中和該工件138上的正電荷積聚。儘管繪示成不同電源,但電源172和148,甚至電源150可在實際上採用同一電源。
電漿摻雜系統可更包括電荷監控器192、控制器156以及用戶介面系統158。電荷監控器192可監控電荷積聚或累積並且提供代表該工件138上之電荷積聚的電荷訊號
到控制器156。電荷監控器192可以是本領域公知的任意類型的電荷監控器,例如,電容式監控器。電荷監控器192可定位於工件138附近的遮蔽環194內。遮蔽環194在圖1的實施例中設置於壓盤134周圍。如本領域公知者,遮蔽環194可偏置成改良該工件138邊緣附近之植入離子分佈的均勻性。一個或多個法拉第感測器(例如,法拉第杯)199也可定位於遮蔽環194內來感測離子束電流。法拉第感測器還可包括定位於工件138周圍的環形法拉第感測器或者分段式環形法拉第感測器。在離子朝向板狀物170加速時法拉第感測器所感測的電流位準代表從板狀物170的二次電子發射速率並且可由控制器156用以監控二次電子發射的實際速率。控制器156可對此實際速率進行響應來調節板狀物訊號的一個或多個參數以增加或降低二次電子發射速率。
控制器156可以是或者包括通用型電腦(general-purpose computer)或者通用型電腦網路,其程式化為執行所希望的輸入/輸出功能。控制器156還可包括其他電子電路或元件,例如,特殊應用積體電路、其他硬體或可程式化電子裝置、離散元件電路(discrete element circuit)等。控制器156還可包括通訊裝置、資料儲存裝置以及軟體。為了使描述更清楚,控制器156繪示成僅向電源148、150、172提供輸出訊號並且從電荷監控器192和法拉第杯199接收多種輸入訊號。本領域熟知此項技藝者應該意識到控制器156可向電漿摻雜系統的其他元件提
供輸出訊號並從其接收輸入訊號。用戶介面系統158可包括諸如觸摸屏、鍵盤、用戶指向裝置(user pointing device)、顯示器、印表機等裝置,以允許用戶輸入指令和/或資料和/或透過控制器156來監控電漿摻雜系統。
操作時,氣體源104供應一種包含對工件138進行植入所需之摻質(dopant)的主摻質氣體。主摻質氣體的實例包括BF3
、BI3
、N2
、Ar、PH3
、AsH3
、B2
H6
、H2
、Xe、Kr、Ne、He、SiH4
、SiF4
、GeH4
、GeF4
、CH4
、CF4
、AsF5
、PF3
以及PF5
,但不侷限於此。氣壓控制器11調節主摻質氣體供應到製程室102的速率。源101配置成在製程室102內產生電漿140。源101可由控制器156來控制。為了產生電漿140,RF源150在RF天線126、146中之至少一者內使RF電流共振以產生振盪磁場。振盪磁場感應(induce)RF電流使流入到製程室102。製程室102內的RF電流激發並電離主摻質氣體以產生電漿140。
二次氣體源105也可供應二次氣體到製程室102。二次氣體可以是對摻雜製程影響最小的惰性氣體。二次氣體可以是比主摻質氣體更重的氣體。此外,相較於提供之主摻質氣體量,提供之二次氣體量相對較小。二次氣體可選擇成改變從板狀物170的二次電子發射。例如,在所有其他參數相同的情況下,某些二次氣體可促進更大量的二次電子發射。
偏置電源148提供脈衝壓盤訊號來偏置該壓盤134並且因而偏置該工件138,以在脈衝壓盤訊號的脈衝ON週
期並且不在脈衝OFF週期內朝向工件138而加速來自電漿140的離子。離子可以是正電離子並且因而使脈衝壓盤訊號的脈衝ON週期相對於製程室102為負壓脈衝,以吸引正電離子。脈衝壓盤訊號的頻率和/或脈衝的任務周期可選擇成提供所需的劑量率(dose rate)。脈衝壓盤訊號的幅度選擇成提供所需能量。依據製程條件的類型,例如當脈衝壓盤訊號的任務周期相對較高時,在工件138上積聚過量的電荷。過量的電荷積聚會導致在工件138上形成相對較高的電位,其引起摻雜不均、電弧放電、微負載以及元件損壞。
另一偏置電源172提供板狀物訊號來偏置板狀物170,以如箭頭193所示地朝向板狀物170而加速來自電漿140的離子。衝擊板狀物170的離子如箭頭195所示地引起二次電子發射來至少部份地中和該工件138上的正電荷積聚。從板狀物170的二次電子發射是在脈衝壓盤訊號之脈衝OFF時間週期中之一者的至少部份週期內發生。離子衝擊板狀物170的附帶好處是其傾向於使得板狀物170上之沈積層的形成得以最小化。因此,相較於未被離子衝擊的板狀物,板狀物170的維護頻率降低。此外,相較於未被離子衝擊的板狀物,可實現更好的離子性能以及製程控制。
轉向圖2,繪示了示範性脈衝壓盤訊號202的曲線圖。在本實例中,脈衝壓盤訊號202是具有定義頻率之週期T的脈衝DC訊號。典型的頻率範圍在100Hz和10kHz之間。
脈衝壓盤訊號202具有交替的脈衝ON時間週期和脈衝OFF時間週期。例如,脈衝ON時間週期出現於時間t0和t1,t2和t3等等之間,而脈衝OFF時間週期出現於時間t1和t2,t3和t4等等之間。脈衝壓盤訊號202的任務周期由脈衝ON時間週期與週期T的比率給出。因此,任務周期越高導致脈衝OFF時間週期越短。脈衝壓盤訊號202在脈衝ON時間週期具有相對製程室102的負幅度(-V1)以朝向工件138而加速來自電漿140的離子。在脈衝ON時間週期中,過量的電荷可積聚於工件138內。
偏置板狀物170之板狀物訊號的不同參數可改變,以改變從板狀物170的二次電子發射量。這些參數可包括電壓幅度、脈衝寬度、脈衝量等等。一般來說,增加電壓幅度將增加二次電子的產量。當所有其他參數相同時,增加脈衝寬度和脈衝量一般也增加二次電子的產量。
圖2中繪示了若干不同板狀物訊號以進一步繪示板狀物訊號的參數改變將如何改變從板狀物170的二次電子發射。第一示範性板狀物訊號204繪示於與脈衝壓盤訊號202一致的時間軸上。如圖2所示,板狀物訊號204是在脈衝壓盤訊號202的脈衝OFF時間週期中之一者的部份週期內具有脈衝ON時間週期210的脈衝DC訊號,例如於本實例中在時間t5和t6的脈衝OFF時間週期內。儘管繪示為脈衝DC訊號,但本領域熟知此項技藝者應意識到板狀物訊號204也可以是脈衝RF訊號。在脈衝ON時間週期210內,來自電漿140的離子朝向板狀物170加速以引起二次
電子發射。脈衝ON時間週期210具有定義脈衝寬度(△t2)的開始時間(t5a)和停止時間(t5b)。開始時間(t5a)可同步成在脈衝壓盤訊號202的前一脈衝ON時間間隔結束的特定時間間隔(△t1)內開始。於一實施例中,本特定時間間隔(△t1)可以是0.1微秒。開始時間(t5a)也可以與脈衝壓盤訊號202的前一脈衝ON時間間隔的結束一致。脈衝ON時間週期的數量,包括各脈衝ON週期的開始時間(t5a)、停止時間(t5b)以及脈衝寬度(△t2)選擇成提供所需之從板狀物170的二次電子發射量。可響應於工件138在特定製程的預期電荷積聚或者代表電荷積聚的量測條件來調節這些參數。
圖2還繪示了第二示範性板狀物訊號206。類似於第一板狀物訊號204,第二板狀物訊號206也是脈衝DC訊號。相較於第一脈衝板狀物訊號204,第二脈衝板狀物訊號206配置成偏置該板狀物170以在脈衝壓盤訊號202的各脈衝OFF時間週期內朝向板狀物而加速離子。例如,第一脈衝ON週期212同步成在時間t1和t2之間的脈衝壓盤訊號202的第一脈衝OFF週期內出現。類似地,其他脈衝ON週期214、216同步成在脈衝壓盤訊號202的其他脈衝OFF週期內出現。相較於第一板狀物訊號204,第二板狀物訊號206可導致更多的二次電子發射來至少部份地中和相對更大的預期的、或量測的電荷積聚。脈衝ON週期212、214以及216可同步成在脈衝壓盤訊號202的前一脈衝ON週期結束的特定時間間隔(△t3)內開始。於一實施
例中,此特定時間間隔(△t3)可為0.1微秒。也可改變諸如訊號206的脈衝寬度(△t4)以及幅度(-V3)等參數以控制從板狀物170發射之二次電子的產量。
圖2還繪示了第三示範性板狀物訊號224。相較於第二板狀物訊號206,第三板狀物訊號的脈衝ON週期在脈衝壓盤訊號202的脈衝OFF週期開始之前輕微地開始,並且持續至脈衝OFF週期的至少一部份。
轉向圖3,在與圖2的脈衝壓盤訊號202一致的時間軸上繪示了板狀物訊號302的另一曲線圖。相較於圖2的板狀物訊號,板狀物訊號302是相對於製程室102的恆定負電壓(-V4)以持續地在脈衝壓盤訊號的脈衝ON時間週期以及脈衝OFF時間週期二者內均朝向板狀物170而加速來自電漿140的離子。電壓幅度(V4)選擇成遠小於脈衝壓盤訊號的幅度(V4<<V1)。藉由這種方式,離子在脈衝壓盤訊號202的脈衝ON時間週期內仍加速到工件138。藉由控制板狀物訊號302的幅度(V4),來自電漿之離子朝向板狀物170的加速度是可控制的,以在脈衝壓盤訊號202的脈衝ON時間週期內控制電漿140的電漿密度。一般來說,由於電子與製程氣體的氣體分子之間的電離化碰撞數量較大,相較於板狀物訊號204和206,利用板狀物訊號302在脈衝ON時間週期內能實現相對較高的電漿密度。
轉向圖4至圖6,繪示了根據本發明的板狀物之不同實施例的橫截面圖。板狀物470、570、670可具有不同的
幾何結構,並且於一實例中為碟形以配合同樣為碟形的工件138。板狀物材料如所需要地進行選擇以增加或降低二次電子產量。
圖4繪示了板狀物470具有面向工件138的粗糙表面474以促進二次電子發射。相較於拋光表面,粗糙表面474提供較大的表面積以使離子與表面474進行相對更多的碰撞。
圖5是由導體572製成之板狀物570的另一實施例的橫截面圖,其中面向工件138之導體572的表面披覆有矽膜574。導體572可包括鋁和镍,但並不侷限於此。矽膜574還具有面向工件的粗糙表面576。
圖6也是由導體572製造之板狀物670的又一實施例的橫截面圖。相較於圖5的實施例,矽膜674沈積於導體572的外表面周圍。以這種方式,藉由面向工件之粗糙表面676來促進二次電子發射,並且封裝整個導體572避免了導體572的任何金屬污染。
因此,提供了一種電荷中和裝置以及至少部份中和電漿處理裝置之工件上電荷積聚的方法。因而,可在不產生過量電荷積聚的情況下增加朝向工件而加速離子之脈衝壓盤訊號的任務周期。電漿摻雜系統的過量電荷積聚會導致摻雜不均、電弧放電以及元件損壞。此外,這種電荷中和裝置及方法特別適用於僅在特定的時間間隔產生電漿的電漿系統。這是因為這種系統不具有電漿並且因而電漿內的電子不會有助於其他時間間隔的電荷中和效果。
本發明並不侷限於本案描述之特定實施例的範圍。實際上,透過上述描述以及附圖,除了本案描述之特定實施例以外,其他各種實施例以及修改對本領域熟知此項技藝者是顯而易見的。因而,這些其他實施例和修改意圖落在本發明的範圍內。此外,儘管本發明在特定目的之特定情況下以特定實施方式為背景來進行描述,但本領域熟知此項技藝者應意識到其用途並未侷限於此,並且本發明可在許多目的之許多情況下實施。因而,本案之申請專利範圍應參照本案描述之本發明的範圍和精神來解釋。
100‧‧‧電漿處理裝置
101‧‧‧源
102‧‧‧製程室
103‧‧‧封閉體積
104‧‧‧氣體源
105‧‧‧二次氣體源
106‧‧‧質量流控制器
107‧‧‧質量流控制器
108‧‧‧壓力計
110‧‧‧排氣埠
112‧‧‧真空泵
114‧‧‧排氣閥
116‧‧‧氣壓控制器
118‧‧‧室頂
120‧‧‧第一部份
122‧‧‧第二部份
124‧‧‧蓋
126‧‧‧平面天線
134‧‧‧壓盤
138‧‧‧工件
140‧‧‧電漿
146‧‧‧螺旋天線
148‧‧‧偏置電源
150‧‧‧電源
152‧‧‧阻抗匹配網路
156‧‧‧控制器
158‧‧‧用戶介面系統
170‧‧‧板狀物
172‧‧‧電源
187‧‧‧通路
192‧‧‧電荷監控器
193‧‧‧箭頭
194‧‧‧遮蔽環
195‧‧‧箭頭
197‧‧‧箭頭
199‧‧‧法拉第感測器
202‧‧‧脈衝壓盤訊號
204‧‧‧板狀物訊號
206‧‧‧板狀物訊號
210‧‧‧脈衝ON時間週期
212‧‧‧脈衝ON週期
214‧‧‧脈衝ON週期
216‧‧‧脈衝ON週期
224‧‧‧板狀物訊號
302‧‧‧板狀物訊號
470‧‧‧板狀物
474‧‧‧粗糙表面
570‧‧‧板狀物
572‧‧‧導體
574‧‧‧矽膜
576‧‧‧粗糙表面
670‧‧‧板狀物
674‧‧‧矽膜
676‧‧‧粗糙表面
T‧‧‧週期
t0‧‧‧時間
t1‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
t3‧‧‧時間
t4‧‧‧時間
t5‧‧‧時間
t5a‧‧‧開始時間
t5b‧‧‧停止時間
t6‧‧‧時間
△t1‧‧‧時間間隔
△t2‧‧‧脈衝寬度
△t3‧‧‧時間間隔
△t4‧‧‧脈衝寬度
-V1‧‧‧電壓幅度
-V3‧‧‧電壓幅度
-V4‧‧‧電壓幅度
圖1是根據本發明實施例的電漿處理裝置的方塊圖。
圖2是圖1的電漿處理裝置之脈衝壓盤訊號及不同板狀物訊號的曲線圖。
圖3是圖1的電漿處理裝置的另一板狀物訊號的曲線圖。
圖4至6是圖1之板狀物的不同實施例的示意性橫截面圖。
100‧‧‧電漿處理裝置
101‧‧‧源
102‧‧‧製程室
103‧‧‧封閉體積
104‧‧‧氣體源
105‧‧‧二次氣體源
106‧‧‧質量流控制器
107‧‧‧質量流控制器
108‧‧‧壓力計
110‧‧‧排氣埠
112‧‧‧真空泵
114‧‧‧排氣閥
116‧‧‧氣壓控制器
118‧‧‧室頂
120‧‧‧第一部份
122‧‧‧第二部份
124‧‧‧蓋
126‧‧‧平面天線
134‧‧‧壓盤
138‧‧‧工件
140‧‧‧電漿
146‧‧‧螺旋天線
148‧‧‧偏置電源
150‧‧‧電源
152‧‧‧阻抗匹配網路
156‧‧‧控制器
158‧‧‧用戶介面系統
170‧‧‧板狀物
172‧‧‧電源
187‧‧‧通路
192‧‧‧電荷監控器
193‧‧‧箭頭
194‧‧‧遮蔽環
195‧‧‧箭頭
197‧‧‧箭頭
199‧‧‧法拉第感測器
202‧‧‧脈衝壓盤訊號
204‧‧‧板狀物訊號
206‧‧‧板狀物訊號
210‧‧‧脈衝ON時間週期
212‧‧‧脈衝ON週期
214‧‧‧脈衝ON週期
216‧‧‧脈衝ON週期
224‧‧‧板狀物訊號
302‧‧‧板狀物訊號
470‧‧‧板狀物
474‧‧‧粗糙表面
570‧‧‧板狀物
572‧‧‧導體
574‧‧‧矽膜
576‧‧‧粗糙表面
670‧‧‧板狀物
674‧‧‧矽膜
676‧‧‧粗糙表面
Claims (18)
- 一種電漿處理裝置,包括:製程室;源,配置成在所述製程室中產生電漿;壓盤,配置成在所述製程室內支撐工件,所述壓盤由具有脈衝ON時間週期及脈衝OFF時間週期的脈衝壓盤訊號來偏置以在所述脈衝ON時間週期內並且不在所述脈衝OFF時間週期內朝向所述工件而加速來自所述電漿的離子;以及板狀物,定位於所述製程室內,所述板狀物由板狀物訊號來偏置,以朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子,而在所述脈衝壓盤訊號的所述脈衝OFF時間週期中之一者的至少一部份週期內從所述板狀物引起二次電子發射來至少部份地中和所述工件上的電荷積聚。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中所述板狀物具有粗糙表面以促進所述二次電子發射。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中所述板狀物為碟形的形狀。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中所述板狀物包括導體,所述導體之至少一表面披覆有矽膜,所述矽膜具有粗糙表面以促進所述二次電子發射。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中所述板狀物由所述板狀物訊號來偏置,以在所述脈衝壓盤訊號之各所述脈衝OFF週期的至少一部份週期內朝向所述 板狀物而加速來自所述電漿的離子。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中所述板狀物訊號是具有脈衝ON時間週期以及脈衝OFF時間週期的脈衝板狀物訊號,以在所述脈衝ON時間週期並且不在所述脈衝OFF時間週期朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子,並且所述脈衝板狀物訊號的脈衝ON週期同步成在所述脈衝壓盤訊號的所述脈衝OFF週期出現。
- 如申請專利範圍第6項所述之電漿處理裝置,其中所述脈衝板狀物訊號的所述脈衝ON週期同步成在所述脈衝壓盤訊號之所述脈衝ON週期結束的0.1微秒內開始。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中所述板狀物由所述板狀物訊號來偏置以在所述脈衝壓盤訊號的所述脈衝ON週期以及所述脈衝OFF週期內連續地朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子。
- 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理裝置,其中來自所述電漿的離子朝向所述板狀物的加速度之速率是可控制的,以在所述脈衝壓盤訊號的所述脈衝ON週期內控制所述電漿的電漿密度。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,更包括電荷監控器,配置成提供代表所述工件上之電荷積聚的電荷監控器訊號;以及響應於所述電荷監控器訊號的控制器,以響應於所述電荷監控器訊號來控制所述板狀物訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,更包括主氣體源,配置成提供主摻質氣體到所述製程室內;以 及二次氣體源,配置成提供二次氣體到所述製程室內,其中所述二次氣體選擇成改變從所述板狀物而來的所述二次電子發射。
- 一種控制電荷積聚的方法,包括:在提供給壓盤之脈衝壓盤訊號的脈衝ON週期並且不在脈衝OFF週期內朝向由製程室內的壓盤所支撐之工件而加速來自所述製程室內之電漿的離子;以及在所述脈衝壓盤訊號的所述脈衝OFF週期中之一者的至少一部份週期內朝板狀物而加速來自所述電漿的離子以從所述板狀物引起二次電子發射來至少部份地中和所述工件上的電荷積聚。
- 如申請專利範圍第12項所述之控制電荷積聚的方法,其中朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子的步驟發生於所述脈衝壓盤訊號的各所述脈衝OFF週期之至少一部份週期內。
- 如申請專利範圍第13項所述之控制電荷積聚的方法,其中朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子的步驟同步地在所述脈衝壓盤訊號的各所述脈衝ON週期之選定的時間週期內開始。
- 如申請專利範圍第12項所述之控制電荷積聚的方法,其中朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子的步驟在所述脈衝電漿訊號的所述脈衝ON週期和所述脈衝OFF週期內連續發生。
- 如申請專利範圍第15項所述之控制電荷積聚的方 法,更包括控制來自所述電漿的離子朝向所述板狀物的加速度之速率以在所述脈衝壓盤訊號的所述脈衝ON週期內控制所述電漿的電漿密度。
- 如申請專利範圍第12項所述之控制電荷積聚的方法,更包括監控代表所述工件上的電荷積聚的狀況,並且響應於所述監控狀況來控制所述朝向所述板狀物而加速來自所述電漿的離子。
- 如申請專利範圍第12項所述之控制電荷積聚的方法,更包括提供主摻質氣體和二次氣體到所述製程室內,其中所述二次氣體選擇成可改變從所述板狀物的所述二次電子發射。
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US7767977B1 (en) * | 2009-04-03 | 2010-08-03 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion source |
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JP5665290B2 (ja) * | 2009-08-24 | 2015-02-04 | 富士フイルム株式会社 | 成膜装置 |
US8877654B2 (en) * | 2010-04-15 | 2014-11-04 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Pulsed plasma to affect conformal processing |
US20120000421A1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-01-05 | Varian Semicondutor Equipment Associates, Inc. | Control apparatus for plasma immersion ion implantation of a dielectric substrate |
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CN108493106B (zh) * | 2018-05-15 | 2020-10-02 | 浙江蓝晶芯微电子有限公司 | 一种半导体晶圆刻蚀方法 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2719690B2 (ja) * | 1989-10-04 | 1998-02-25 | ホシデン・フィリップス・ディスプレイ株式会社 | ドーピング装置 |
US5354381A (en) * | 1993-05-07 | 1994-10-11 | Varian Associates, Inc. | Plasma immersion ion implantation (PI3) apparatus |
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EP0966028A1 (en) * | 1996-01-26 | 1999-12-22 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor manufacturing apparatus |
US6054013A (en) * | 1996-02-02 | 2000-04-25 | Applied Materials, Inc. | Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density |
JPH1079372A (ja) * | 1996-09-03 | 1998-03-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
US5911832A (en) * | 1996-10-10 | 1999-06-15 | Eaton Corporation | Plasma immersion implantation with pulsed anode |
US6045877A (en) * | 1997-07-28 | 2000-04-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Pyrolytic chemical vapor deposition of silicone films |
JP3676919B2 (ja) * | 1997-10-09 | 2005-07-27 | 株式会社アルバック | 反応性イオンエッチング装置 |
JPH11224796A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Matsushita Electron Corp | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
JPH11329335A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-11-30 | Toshiba Corp | イオンドーピング装置 |
KR100317915B1 (ko) * | 1999-03-22 | 2001-12-22 | 윤종용 | 플라즈마 식각 장치 |
JP2001237197A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-08-31 | Sony Corp | イオン注入装置 |
JP4592867B2 (ja) * | 2000-03-27 | 2010-12-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 平行平板形プラズマcvd装置及びドライクリーニングの方法 |
US6646277B2 (en) * | 2000-12-26 | 2003-11-11 | Epion Corporation | Charging control and dosimetry system for gas cluster ion beam |
US20030079688A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-01 | Walther Steven R. | Methods and apparatus for plasma doping by anode pulsing |
US7022611B1 (en) * | 2003-04-28 | 2006-04-04 | Lam Research Corporation | Plasma in-situ treatment of chemically amplified resist |
US20050241762A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-03 | Applied Materials, Inc. | Alternating asymmetrical plasma generation in a process chamber |
US7396746B2 (en) * | 2004-05-24 | 2008-07-08 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Methods for stable and repeatable ion implantation |
US20060121704A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-08 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Plasma ion implantation system with axial electrostatic confinement |
US20060236931A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Tilted Plasma Doping |
JP4998972B2 (ja) * | 2005-08-16 | 2012-08-15 | 株式会社アルバック | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
KR100659148B1 (ko) * | 2005-10-05 | 2006-12-19 | 삼성전자주식회사 | 플라스마 도핑 방법 및 이를 수행하기 위한 플라스마 도핑장치 |
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