TWI527079B - 離子源與處理基底的方法 - Google Patents

Description

離子源與處理基底的方法

本發明的實施例是關於使用離子處理基底的領域。更特別的是，本發明是關於使用電極調整電漿以提供離子至基底的方法與系統。

近來，在離子處理裝置(包括電漿摻雜(plasma doping,PLAD)工具與使用電漿鞘調整器的工具)中，基底是配置在接近離子源或電漿腔室。此些常規系統用於在基底上進行離子植入以及薄膜沈積。在此種系統，自離子源提取的離子的行進距離(propagation distance)可為數公分或少於數公分的數量級。因此，包括空間非均勻性的電漿性質的變化以及電漿之時間相關變化可能強烈地影響基底處理。

在一些情況下，離子可以具有在一個方向延伸的橫截面的帶狀束(ribbon beam)的形式被提取。為了處理大區域的基底，可相對於基底掃描帶狀束，同時進行植入處理。為了均勻地處理此 種基底，控制從電漿腔室提取的帶狀束中的離子的空間均勻度是想要的。此外，現今使用將離子脈衝提供至基底的脈衝處理的系統，精確地控制提供到基底的離子流與劑量(dose)是想要的。在脈衝操作中，已觀察到在脈衝的關部分(OFF portion)期間的離子流仍然存在，導致比計算的要大的離子劑量(所述計算為假設工作周期(duty cycle)是基於脈衝週期的標稱(nominal)開部分與關部分)。另外，在關部分期間的平均離子能量可以持續，以致在關部分期間基底暴露於例如物理濺鍍或化學蝕刻之不想要的製程。鑒於上述，將理解到存在有發展包括脈衝型離子處理之離子源的額外控制能力的需求。

提供本發明內容以簡化形式介紹挑選的概念，將進一步於以下實施方式描述所述概念。本發明內容並不意圖確立所請求標的的關鍵特徵或必要特徵，亦不意圖幫助判定所請求標的的範疇。

離子源可包括腔室、提取電源供應器。所述腔室經設置以收納含有將引導至基底的離子的電漿；所述提取電源供應器經設置以相對於置於腔室下游的基底的電壓來施加提取終端電壓(extraction terminal voltage)至電漿腔室。所述離子源可更包括邊界電極電壓供應器，其經設置以產生不同於提取終端電壓的邊界電極電壓，且邊界電極配置於腔室中且電耦合(electrically couple)至所述邊界電極電壓供應器，所述邊界電極經設置以在接收到邊界電極電壓時改變電漿電位。

在另個實施例中，處理基底的方法包括在電漿腔室中產生電漿(所述電漿包括將引導至基底的離子)、在腔室與基底之間施加提取終端電壓。所述提取終端電壓有效地於所述電漿中產生第一電漿電位，且在配置於所述腔室中的邊界電極處產生邊界電極電壓。所述邊界電極電壓不同於所述提取終端電壓，且至少部分在施加提取終端電壓期間產生。所述邊界電極電壓有效地產生不同於所述第一電漿電位的電漿的第二電位。

100、200、1000‧‧‧系統

101、201、1001、1101‧‧‧離子源

102、115‧‧‧腔室

104、116、120、1004、1006、1104‧‧‧電源供應器

106‧‧‧線圈

108、202、1002、1102‧‧‧電漿

110‧‧‧提取板

112‧‧‧基底

114、1108‧‧‧離子束

118‧‧‧邊界電極

1008‧‧‧第一邊界電極

1010‧‧‧第二邊界電極

1106‧‧‧第三邊界電極

124‧‧‧離子

126‧‧‧方向

204、206、402、406、412、502、606、608、706、708、806、808、906、908‧‧‧訊號

207、404、610、710、910‧‧‧脈衝

208‧‧‧同步器

302、304、306、308、310、312、1020、1022、1024‧‧‧曲線

320、322‧‧‧光譜

420、508、604、704、804‧‧‧開部分

418、510、602、702、802‧‧‧關部分

612、712、810、812、912‧‧‧脈衝週期

814、816、818‧‧‧正電壓訊號部分

1012、1014‧‧‧末梢部

1016‧‧‧帶狀束

1024‧‧‧角

圖1為與本實施例一致的示例性處理系統的示意圖。

圖2為與本實施例一致的示例性處理系統的示意圖。

圖3A為描繪第一組條件下的藉由示例性邊界電極產生的離子能量分布圖。

圖3B為描繪另一組條件下的藉由示例性邊界電極產生的離子能量分布的另一圖。

圖3C描繪展示使用示例性邊界電極的產生的增多的電漿物種的質譜。

圖4A描繪示例性提取終端電壓訊號。

圖4B描繪可與圖4A的提取終端電壓訊號一同使用的示例性邊界電極電壓訊號。

圖5A描繪示例性提取終端電壓訊號。

圖5B描繪可與圖5A的提取終端電壓訊號一同使用的另一示例性邊界電極電壓訊號。

圖6A描繪示例性提取終端電壓訊號。

圖6B描繪可與圖6A的提取終端電壓訊號一同使用的額外的示例性邊界電極電壓訊號。

圖7A描繪示例性提取終端電壓訊號。

圖7B描繪可與圖7A的提取終端電壓訊號一同使用的又一示例性邊界電極電壓訊號。

圖8A描繪示例性提取終端電壓訊號。

圖8B描繪可與圖8A的提取終端電壓訊號一同使用的再一示例性邊界電極電壓訊號。

圖9A描繪示例性提取終端電壓訊號。

圖9B描繪可與圖9A的提取終端電壓訊號一同使用的又再一示例性邊界電極電壓訊號。

圖10A為與本實施例一致的另一示例性處理系統的示意圖。

圖10B描繪由示例性處理系統製造的習知離子流輪廓(ion current profile)與示例性離子流輪廓。

圖11為與本實施例一致的再一示例性處理系統的示意圖。

接著，將參照圖式更詳細描述本發明，其說明本發明的較佳實施例。然而本發明可以許多不同形式實施，且不應被詮釋為限於本文所述的實施例。反而，提供此些實施例使得本揭露將通透且完整，且將對本領域具有通常知識者完整呈現本發明的範疇。在圖式中，通篇相似數字表示相似元件。

根據本實施例，提供諸如電漿型系統的處理系統，其為具 有一個或多於一個促進電漿性質調節的邊界電極。特別的是如下述，邊界電極可排列在電漿腔室的想要的區域中，以便以一種由用於產生離子之習知工具無法達到的方式對電漿進行局部及/或整體調節。所述邊界電極可例如調節電漿中的電漿電位、離子能量分佈(ion energy distribution，IED)及/或離子/電子流失。在其他特徵存在的情況下，利用此些調節可修整對於自此種電漿提取的離子束的離子能量與離子通量均勻性。

如下所詳述，本實施例提供的優點包括獨立控制電漿處理系統的電漿電位，其中所述電漿電位包括連續波(continuous wave，CW)與脈衝操作模式兩者。當暴露於提取自電漿的離子時，於電漿處理系統中使用邊界電極控制電漿電位，可賦予更均勻且精確地處理基底的能力。舉例來說，在現今的帶狀束式裝置(ribbon beam style apparatus)，基底充電(substrate charging)與劑量均勻度是取決於電漿的電漿電位與離子通量均勻度。本實施例的邊界電極以一種方式促進此些參數的調整，所述方式為改善劑量均勻度與減少不想要的基底充電。特別的是，在脈衝處理中，可運用邊界電極來減少引導至基底的離子的關部分的離子通量及/或關部分的離子能量。在習知系統中，在關部分期間，多餘的離子能量或離子通量可分別為不想要的基底蝕刻和離子劑量錯誤(ion dose error)的原因。

使用本實施例的邊界電極，在脈衝訊號的關部分中，藉由相對於提取電源供應器及/或局部接地電位(ground potential)對所述邊界電極進型偏壓，可抑制離子通量且入射到基底上的離子的離子能量峰值會偏移至較低離子能量。在包括電漿腔室壁可成 為以絕緣體塗覆且電漿孔徑(plasma aperture)為絕緣的情形，因為所述邊界電極可提供用於電漿的參考接地電位(reference ground potential)來控制電漿電位，此優點特別有用。以下詳述的又一優點為，藉由本實施例邊界電極提供接近於邊界電極的電漿部分中的離子密度的局部控制。以此方式，電漿中的離子的空間均勻度，進而提取的束中的離子均勻度可以被控制。

在各種實施例中，一組一個或多於一個的邊界電極在電漿處理系統的電漿腔室中不是固定地分布就是可移動地分布。邊界電極包含導電表面，所述導電表面電耦合至邊界電極電壓供應器，所述邊界電極電壓供應器經設置以提供邊界電極電壓，所述邊界電極電壓不同於施加至收納有邊界電極的電漿腔室的電壓。

圖1繪示與本實施例一致的示例性處理系統100。所述處理系統100包括離子源101以及經設置以收納基底112的處理腔室115。所述離子源101包含用以產生電漿的腔室，其中離子束自所述電漿提取出，所述腔室稱作電漿腔室102。所述離子源101亦包括電源供應器104，其經設置以供電至所述電漿腔室102。在本實施例中，所述電源供應器104為射頻(radio frequency，RF)電源供應器。所述電源供應器104將電源引導至RF線圈106，當在電漿腔室102中提供合適的氣態物種(未繪示)時，所述RF線圈106點燃電漿108。雖然圖1繪示電漿108由RF線圈106產生，然而在其他實施例中，可使用其他已知技術來產生電漿108。舉例來說，在各種實施例中，用於電漿108的電漿源可以是在原處(in situ)或遠處的電感耦合電漿源、電容耦合電漿源、螺旋源、微波源或任何其他類型的電漿源。實施例不限於本文中。

現轉至電漿腔室102，已繪示提取板110，其設置有一個或多於一個孔徑(未繪示)以自電漿108提取離子束114，且將離子束114引導至基底112。基底112可耦合至基底固持器/平台(未繪示)，所述基底固持器/平台經操作以至少在方向126上移動所述基底112，其中所述方向126平行於已繪示的直角座標系統的Y方向。所述離子源101亦包括提取電源供應器116，所述提取電源供應器116電耦合至所述電漿腔室102。所述提取電源供應器116經設置以供應提取電壓(本文中稱作「提取終端電壓」)至所述電漿腔室102，其中在電漿108為正離子電漿的情況下，所述提取電壓為正電壓。當所述提取電源供應器116在所述電漿腔室102處產生提取終端電壓(V_EXT)時，電漿108的電漿電位V_P獲得略正於電漿腔室的內壁的電位(電壓)。在基底112接地且提取終端電壓V_EXT為+2000V的實例中，V_P在不同實例中可以是約等於+10V或約等於+80V，其取決於電漿腔室102、電漿電源、電漿腔室102中的氣壓等的確切配置。若基底112接地，由提取電源供應器產生的+2000V的提取終端電壓V_EXT則實質上施加在電漿腔室102與基底112之間。因此，離開電漿108的離子在電漿108與基底112之間可承受略大於2000V的淨電位降。

如圖1中進一步繪示，邊界電極118位於所述電漿腔室102中。在圖1的特定實例中，邊界電極118一般位於提取板110的相對處。所述邊界電極118是導電的且電耦合至邊界電極電壓供應器120，所述邊界電極電壓供應器120在各個實施例中經設置以產生直流邊界電極電壓至邊界電極118。如圖1所示，邊界電極電壓供應器120的一端耦合至由提取電源供應器116(與電漿腔室 102)供應的源終端(source terminal)，使得當施加電壓跨越所述邊界電極電壓供應器120時，相對於所述源終端，所述邊界電極118以所施加的邊界電極電壓的值來偏壓。在以下詳述的不同實施例中，相對於電漿腔室102的電位，邊界電極電壓可以是負的或正的，且可以脈衝或CW的形式施加至邊界電極118。

當邊界電極電壓供應器120施加負或正偏壓(亦即邊界電極電壓)至邊界電極118時，相對於電漿腔室102所獲得的負偏壓或正偏壓會致使邊界電極118做為電流源或電流槽(sink of current)。此做用以局部調整靠近邊界電極118的電漿108的電漿特性。此外，由所述邊界電極118獲得的偏壓會致使電漿108的V_P全面地漂移(shift in V_P globally)。因此，雖然邊界電極118位於提取板110的遠處，然圖1的所述邊界電極118可調整靠近邊界提取板110的電漿108的電漿電位V_P，而藉此調變電漿108與基底112之間的電壓降以及離子束114撞擊基底112時的離子所得的離子能量。

在各種實施例中，由邊界電極電壓供應器120產生的邊界電極電壓與提取終端電壓之差的絕對值可在10V至約500V的範圍。此外，在一些實施例中，邊界電極118的表面面積與電漿腔室102的內壁面積的比例可以在1%至30%的範圍。

圖2繪示與本實施例一致的另一示例性處理系統200。處理系統200表示處理系統100的變化，且除了另外說明之外，處理系統200共用與處理系統100相同的組件。特別的是，在處理系統200中，離子源201的提取電源供應器116經設置以提供做為脈衝提取訊號204的提取終端電壓。所述脈衝提取訊號204的 特徵可為包括開部分及關部分的脈衝週期。在不同實施例中，在各開部分期間，施加正電壓至所述電漿腔室102，且在各關部分期間，可設定所述電漿腔室102為接地電位。因此，由於基底112亦可接地，所以只有在開部分期間提取離子124且將離子124引導至基底112以做為一系列脈衝，其中離子124具有大部分由提取終端電壓V_EXT定義的離子能量。在關部分期間，一般而言不會從電漿腔室102提取離子124，且離子124一般而言不會撞擊基底112，即使如下述一部分的離子可能會以遠小於V_EXT的離子能量來撞擊基底112。

如進一步在圖2中繪示，電源供應器104亦可經設置以供應做為一系列的脈衝207的電源至處理系統200，其可與提取電源供應器116所產生的脈衝同步。因此，在開部分期間，可點燃電漿202且施加提取終端電壓V_EXT，而在關部分期間，可熄滅電漿202且電漿腔室102接地。在不同實施例中，提取終端電壓脈衝週期可涵蓋數十微秒至數毫秒的期間。可依需要調整工作週期(duty cycle)，所述工作週期藉由開部分對總脈衝週期的相對期間來定義。

當電漿202點燃且提取終端電壓V_EXT施加至電漿腔室102時，當基底112沿著方向126掃描時，所述基底可因此暴露於撞擊在基底上的離子的脈衝。在各種實施例中，可調整來自RF電源供應器104的電源脈衝(power pulse)的工作週期、提取終端電壓開部分的工作週期以及掃描速度，來提供基底112對於在X方向上為均勻的離子劑量的離子的全面暴露(blanket exposure)，或沿著X方向離子劑量變化的圖案化暴露(patterned exposure)。舉例來說，提取終端電壓訊號的關部分可增加，或者關部分可延伸超 過一個脈衝週期，因此在基底鄰近於電漿腔室掃描時產生未暴露於離子的基底的部分。

如圖2進一步繪示，所述邊界電極電壓供應器120經設置以提供脈衝邊界電極電壓訊號206至邊界電極118。在特定實例中，所述邊界電極電壓供應器120經設置以提供脈衝邊界電極電壓訊號206或提供CW電壓訊號。如以下詳述，脈衝邊界電極電壓訊號206在脈衝提取訊號204的開部分期間可供應電壓，所述電壓與源終端差10V至500V，且所述電壓在關部分期間與提取電壓終端相同。為對準脈衝邊界電極電壓訊號206與脈衝提取訊號204，處理系統200更包括同步器208。在不同實施例中，脈衝邊界電極電壓訊號206與脈衝提取訊號204可經設置以具有相同脈衝週期。因此，在不同實施例中，所述同步器208可藉由對準各訊號的各自週期的起點來同步脈衝邊界電極電壓訊號206與脈衝提取訊號204。在這種方式下，脈衝邊界電極電壓訊號206的開部分與關部分可對準脈衝提取訊號204的相應的開部分與關部分。

如以上所述，在不同實施例中，邊界電極118可相對於提取電源供應器116施加至電漿腔室的終端電壓來進行正或負偏壓。在使用負偏壓邊界電極的實施例中，邊界電極可做為槽(sink)以自電漿吸引離子，且藉此改變電漿特性以及轉移至基底的帶電粒子的分布。已進行不同的實驗來評量藉由將負電壓施加至邊界電極而導致的離子能量的改變。特別的說，使用單一偏壓邊界電極來測量脈衝電漿的電漿關部分中的離子能量分布，所述邊界電極置於B₂H₆/H₂的電感耦合電漿放電(plasma discharge)中，且所述邊界電極是偏壓在各種負電壓。圖3A表示繪示提取自電漿腔室的 離子的模擬離子能量分布的圖形數據，其中所述提取自電漿腔室的離子是在電漿腔室外測量。如未施加電壓至邊界電極的參考條件之曲線302繪示，正離子的平均離子能量為75eV。曲線304與曲線306表示施加至邊界電極的偏壓為-25V與-40V的條件。如繪示，伴隨增加上至-40V的負電壓，峰值強度降低且平均離子能量降低。這表示藉由將負電壓施加至邊界電極會導致總離子流大降，例如在曲線306下的面積減少所決定。在-60V的曲線308，存在更明顯的離子流的顯著下降以及離子能量大降。因此，離子密度以及離子能量可強烈地被施加至邊界電極的負電壓影響是明顯的，其中所述負電壓的範圍在數十伏特。特別的說，幾十伏特的適度的負邊界電極電壓在降低脈衝提取終端電壓訊號的關部分期間的離子能量及/或離子流可以是有效的，且藉此減少基底的不想要的離子處理。

反之，圖3B表示將正電壓施加至邊界電極的行為模擬，其中所述邊界電極是根據相對於圖3A之上述條件配置。在此情況下，施加+30V至邊界電極(曲線310)會使平均離子能量與離子能量分布向上偏移，在+60V(曲線312)更為顯著。因為入射到基底的正離子的平均能量是藉由電漿系統中的電漿電位與基底電位之間的差來決定，因此施加至邊界電極上的額外電壓在跨越電漿鞘會下降，其中離子提取自所述電漿系統。因此，大部分的正離子在跨越電漿鞘加速時，會增加額外的速度，其導致離子之總離子通量的增加，此測量如曲線312下的增加的面積所證實。這更進一步繪示於圖3C，其描繪在沒有邊界電極電壓(光譜320)以及+120V的邊界電極電壓(322)的情況下所收集的離子的質譜。如其中 所繪示，當跨越邊界電極施加+120V的電壓時，H₃ ⁺、B⁺、BH₂ ⁺與B₂H₂ ⁺的訊號強度皆增加。如之前說明，曲線302為未施加電壓至邊界電極的參考條件。

如上所討論，在不同實施例中，邊界電極電壓可施加如CW或脈衝訊號。圖4A與圖4B描繪與本實施例一致的一種情況，其中脈衝提取訊號402與CW邊界電極電壓訊號412同時產生。所述脈衝提取訊號402包括一系列的正電壓脈衝404與零電壓訊號406，其中正電壓脈衝404在開部分420發生，所述零電壓訊號406在關部分418發生。在此情況下，不論是在開部分420或關部分418期間，CW邊界電極電壓訊號412施加恆定的正偏壓。對於從圖3B、圖3C所繪示的電漿出來的離子，在關部分期間的正偏壓的持續會造成較高的離子流與離子能量。

圖5A與圖5B描繪與本實施例一致的另一種情況，其中脈衝提取訊號402與負CW邊界電極電壓訊號502同時產生。在此情況下，不論是在開部分508或關部分510期間，CW邊界電極電壓訊號502施加恆定的負偏壓(電極電壓訊號502)。在關部分期間的負偏壓的持續會造成如繪示於圖3A中的較低離子流與較低離子能量。這可能會具有減少(不想要的)在關部分期間離開電漿的離子的離子劑量的效果，藉此改善用於將處理的基底的離子劑量的控制。

在提取終端電壓與邊界電極電壓皆以脈衝訊號提供的其他實施例中，提取終端電壓與邊界電壓訊號可彼此同步，以提供在電漿性質中之重複且可再現的變化做為時間函數。在各「開」部分期間，例如可使用邊界電極電壓的脈衝來調整電漿性質。

圖6A與圖6B描繪與本實施例一致的又一種情況，其中脈衝提取訊號402與脈衝邊界電極電壓訊號606同步。參照圖6A，脈衝週期612定義為連續的開部分604與關部分602的總和。脈衝邊界電極電壓訊號606包括定義相同的脈衝週期612的正電壓脈衝610與零電壓訊號608，如同脈衝提取訊號402。脈衝邊界電極電壓訊號606與脈衝提取訊號402同步，使得正電壓脈衝610以及零電壓訊號608與相應的正電壓脈衝404以及零電壓訊號406一致。

圖7A與圖7B描繪與本實施例一致的另一種情況，其中脈衝提取訊號402與脈衝邊界電極電壓訊號706同步。參照圖7A，脈衝週期712定義為連續的開部分704與關部分702的總和。脈衝邊界電極電壓訊號706包括定義相同的脈衝週期712的負電壓脈衝710與零電壓訊號708，如同脈衝提取訊號402。脈衝邊界電極電壓訊號706與脈衝提取訊號402同步，使得負電壓脈衝710以及零電壓訊號708與相應的正電壓脈衝404以及零電壓訊號406一致。

在同步的其他實施例中，邊界電極電壓在脈衝週期的開部分期間可變化。圖8A與圖8B描繪與本實施例一致的另外一種情況，其中脈衝提取訊號402與脈衝邊界電極電壓訊號806同步。參照圖8A，脈衝週期812被定義為連續的開部分804與關部分802的總和。脈衝邊界電極電壓訊號806包括定義相同的脈衝週期812的正電壓脈衝週期810與零電壓訊號808，如同脈衝提取訊號402。所述脈衝邊界電極電壓訊號806與脈衝提取訊號402同步，使得正電壓脈衝週期810以及零電壓訊號808與相應的正電壓脈 衝404以及零電壓訊號406一致。然而，各正電壓脈衝週期810包括三個不同的正電壓訊號部分814、正電壓訊號部分816與正電壓訊號部分818。因此，在各開部分604期間，定義不同的三個子間隔(sub-interval)，其中當提取終端電壓為定值時，邊界電極電壓會變化。這在提取用於植入基底內的離子的週期期間調整離子電漿性質可以是有用的。舉例來說，在圖8B的情況下，邊界電壓的位準(level)在各開部分804的起始(814)以及結尾(818)較低，且邊界電壓位準在中部分(正電壓訊號部分816)達到最大位準。

圖9A與圖9B描繪與本實施例一致的另外一種情況，其中脈衝提取訊號402與脈衝邊界電極電壓訊號906同步。參照圖9A，脈衝週期912被定義為連續的開部分904與關部分902的總和。脈衝邊界電極電壓訊號906包括施加為正電壓脈衝910的週期性正電壓訊號以及零電壓訊號908。在此實例中，正電壓脈衝910持續的時間週期短於開部分904的時間。然而，脈衝邊界電極電壓訊號906仍然與脈衝提取訊號402同步，因為正電壓脈衝910在各開部分904中在相同的相對實例(same relative instance)T ₁ 與T ₂ 開始與結束。

需強調的是，上述圖1至圖9B的實施例一般可使用邊界電極而對電漿以及電漿處理系統產生全面的效果，例如調變電漿的電漿電位與調變提取自電漿的總離子流。然而，與各實施例一致的是，可使用邊界電極來產生電漿中以及提取自此種電漿的離子束的空間變化。在一些實施例中，一個或多於一個的邊界電極位於電漿腔室內來調整接近於所述邊界電極的局部電漿性質。以這種方式，所述邊界電極亦可修整提取自所述電漿的離子束的性質的 空間變化。

圖10A繪示與本實施例一致的具有多個邊界電極的另一示例性處理系統1000。除了特別說明，處理系統1000與包括電漿腔室102的處理系統100共用相同的組件。在處理系統1000中，可使用提取電源供應器116來產生在電漿腔室102處的提取終端電壓，但為簡潔起見，已在圖10省略提取電源供應器116。注意到，圖10表示電漿腔室102的上視圖，而非示於圖1與圖2中的側視圖。亦參照圖1，電漿腔室102沿著X方向而非Y方向延伸。在X方向延伸的維度(dimension)會促進使用對於提取板110的延伸提取孔徑(未繪示)，其可適於產生帶狀離子束或帶狀束1016。在此實施例中，離子源1001包括分別與第一邊界電極1008與第二邊界電極1010耦合的一對邊界電極電源供應器1004與邊界電極電源供應器1006，其配置於鄰近提取板110的相對的末梢部1012與末梢部1014。

當帶狀束1016自電漿1002提取時，帶狀束可沿著方向126(平行於繪示於圖1中的Y軸)被掃瞄，以將整個基底112暴露於離子處理。離子密度在跨越X方向上為均勻的是特別想要的，如此一來可使得基底112的各部分暴露於相同的離子通量。現轉至圖10B，已繪示表示離子通量為沿著X方向的位置的函數的示例性曲線。曲線1020與曲線1022可表示提取自處理系統1000的離子流。特別的是，當沒有施加電壓至第一邊界電極1008、第二邊界電極1010時，曲線1020可表示經提取的離子通量。在此情況下，電漿腔室102內部的邊緣效應(edge effect)或其他效應可能會造成帶狀束1016的外部分附近不均勻。這些不均勻會造成離 子通量中的大變動(large fluctuation)，特別是近束邊緣處(由曲線1020表示)。離子通量的不均勻度會在基底沿著Y方向掃描時，導致沿著X方向的不同區域處的不同的離子劑量的條紋(stripe)產生。此情況可藉由對第一邊界電極1008、第二邊界電極1010施加電壓來改善，其可在鄰近於末梢部1012、末梢部1014(所述第一邊界電極1008、第二邊界電極1010置於此處)的區域局部地改變離子流。舉例來說，將小的負電壓施加至第一邊界電極1008、第二邊界電極1010可局部地減少離子流，使得束輪廓(beam profile)中的「角(horn)」1024消失，形成曲線1022所示的較均勻的流分布。

在圖10A的實例中，邊界電極可至少在X方向上移動，使得其位置可最佳化來調整電漿特性，以調變提取自電漿腔室102的離子束的離子通量的均勻度及/或離子能量。根據不同的實施例，此促進電漿的動態調整而最佳化離子束特性。舉例來說，可如所要的在帶狀束1016中的一系列位置進行電流密度量測及/或離子能量量測。從此種量測得到的離子束流輪廓及/或離子能量分布可接著用於調整施加至第一邊界電極1008、第二邊界電極1010的電壓及/或調整電極的位置。

在又再一實施例中，可在電漿腔室中以任意想要的位置組來排列一組邊界電極，以允許進一步控制電漿性質。圖11描繪另一示例性處理系統1100，其中離子源1101包括三個不同的邊界電極。在此實例中，處理系統1100是處理系統1000的變形，且除非另外說明否則包括相同的組件。如繪示，除了第一邊界電極1008、第二邊界電極1010之外，處理系統1100包括第三邊界電 極1106，其接收來自邊界電極電壓供應器1104的電壓。當電漿腔室102產生電漿1102時，可施加電壓至任意數目的第一邊界電極1008、第二邊界電極1010、第三邊界電極1106，來調整想要的電漿性質。此外，第三邊界電極1106可沿著Z方向移動以進一步促進電漿性質的控制，其可產生具有想要的離子通量輪廓、離子能量、離子能量分布等的離子束1108。

總之，呈現使用邊界電極來調整電漿處理系統中的電漿性質的新穎的裝置與技術。所述邊界電極可產生與電源同步的電壓脈衝及/或用於產生電漿及/或自電漿提取離子束的電壓脈衝。本實施例的處理裝置藉由調整由邊界電極吸引的正電荷流或產生自邊界電極的正電荷流來促進離子束中的離子束能量及/或離子通量均勻度的控制。離子流的控制可能反過來全面地影響電漿性質(例如電漿電位以及局部性質(例如鄰近於邊界電極的離子密度))。由邊界電極提供的電漿控制可進一步影響脈衝操作模式中的隨時間變化的電漿性質，其可允許離子通量與離子能量在脈衝週期的關部分期間最小化。

本文中描述的方法可藉由(例如)將指令的方案有形的體現在能夠由能夠執行指令的機器讀取的電腦可讀儲存媒體上而自動化。通用電腦為這種機器的一個實例。本領域周知的非限制性的適當的儲存媒介的示例性清單包括可讀或可寫CD、快閃記憶體晶片(如隨身碟)、各種磁性儲存媒體及其類似物。

本發明並非由本文所述的特定實施例的範疇所限制。確實，本揭露的其它各種實施例以及修改加上本文所述的此些部分將從以上描述與隨附圖式而對本領域具有通常知識者而言為顯而 易見。

因此，這種其他實施例及修改意圖為落入本揭露的範疇中。此外，雖然本揭露已為特定目的在特定環境中的特定實施的上下文中描述於本文中，然此些本領域具有通常知識者將辨識到，其用途並非限制於此，且本揭露可為任意數目個目的以任意數目的環境有益地實施。因此，本揭露的標的應鑒於如本文所述的本揭露的全面的廣度及精神被闡釋。

100‧‧‧系統

101‧‧‧離子源

102、115‧‧‧腔室

104‧‧‧電源供應器

106‧‧‧線圈

108‧‧‧電漿

110‧‧‧提取板

112‧‧‧基底

114‧‧‧離子束

116、120‧‧‧電源供應器

118‧‧‧邊界電極

126‧‧‧方向

Claims (21)

1. 一種離子源，包括：腔室，經設置以收納電漿，所述電漿包括將通過孔徑被引導至基底的離子；提取電源供應器，經設置以相對於置於所述腔室下游的所述基底的電壓來施加提取終端電壓至所述腔室；邊界電極電壓供應器，經設置以產生不同於所述提取終端電壓的邊界電極電壓；以及多個邊界電極，包括：第一邊界電極，配置於所述腔室中鄰近於所述孔徑的第一末梢部，且電耦合至所述邊界電極電壓供應器，所述第一邊界電極經設置以在接收到所述邊界電極電壓時改變所述電漿的電漿電位，以及第二邊界電極，配置於所述腔室中鄰近於所述孔徑的第二末梢部，且經設置以施加不同於所述提取終端電壓的第二邊界電極電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述多個邊界電極經設置以調整在所述電漿的至少部分中的局部離子密度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，更包括一個或多於一個的額外電極，配置於一個或多於一個的所述腔室中的相應的額外位置處，且所述額外電極經設置以施加不同於所述提取終端電壓的相應的邊界電極電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述第一邊界電極與所述第二邊界電極一般而言經設置以平行於長方向移動。
5. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，更包括提取孔徑，用於自所述電漿提取離子，其中所述多個邊界電極更包括第三邊界電極，配置於相對於所述提取孔徑的所述腔室的部分中。
6. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述提取電源供應器經設置以供應所述提取終端電壓做為脈衝的提取終端電壓訊號，且所述邊界電極經設置以供應所述邊界電極電壓做為恆定邊界電極電壓或做為脈衝的邊界電極電壓訊號，其中脈衝的所述邊界電極電壓訊號與脈衝的所述提取終端電壓訊號同步。
7. 如申請專利範圍第6項所述的離子源，其中脈衝的所述提取終端電壓訊號包括具有開部分與關部分的提取終端電壓週期，其中所述開部分中的所述提取終端電壓訊號相對於所述基底的電壓為正的，且所述關部分中的所述提取終端電壓訊號等於所述基底的電壓，其中所述邊界電極電壓訊號包括具有與所述提取終端電壓週期相同的邊界電極週期的脈衝邊界電極電壓訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述的離子源，其中所述邊界電極電壓訊號包括週期性正電壓脈衝，其在所述提取終端電壓週期的所述開部分中發生，且涵蓋短於所述提取終端電壓週期的所述開部分的期間的期間。
9. 如申請專利範圍第7項所述的離子源，其中所述邊界電極電壓訊號包括開部分，其包括多個子部分，其中所述邊界電極電壓 在所述子部分之間變化。
10. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述邊界電極電壓與所述提取終端電壓之間的差的絕對值包括五百伏特或少於五百伏特。
11. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述多個邊界電極的電極表面面積與所述腔室的內部腔室壁的面積的比例為約1%至約30%。
12. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，更包括提取電極，經設置以自所述電漿提取離子束，其中所述多個邊界電極經設置以調整所述離子束中的離子的均勻度。
13. 一種處理基底的方法，包括：於腔室中產生電漿，所述電漿包括將被引導至基底的離子；於所述腔室與所述基底之間施加提取終端電壓，所述提取終端電壓對於在所述電漿中產生第一電漿電位是有效的；在配置於所述腔室中的第一邊界電極處產生第一邊界電極電壓，所述第一邊界電極電壓不同於所述提取終端電壓，且在施加所述提取終端電壓期間至少產生部分的所述第一邊界電極電壓，所述第一邊界電極電壓對於產生不同於所述第一電漿電位的用於所述電漿的第二電漿電位是有效的；以及在相應的一個或多於一個額外邊界電極處產生一個或多於一個額外邊界電極電壓，所述額外邊界電極配置於所述腔室中的一個或多於一個相應的額外位置處，其中一個或多於一個的所述額 外邊界電極電壓的各個相應的邊界電極電壓與所述提取終端電壓不同。
14. 如申請專利範圍第13項所述的處理基底的方法，更包括：供應所述提取終端電壓做為脈衝的提取終端電壓訊號，以及供應所述邊界電極電壓做為恆定的邊界電極電壓或做為脈衝的邊界電極電壓訊號，脈衝的所述邊界電極電壓訊號與脈衝的所述提取終端電壓訊號同步。
15. 如申請專利範圍第14項所述的處理基底的方法，其中產生所述電漿包括傳送脈衝電源訊號以產生所述電漿做為脈衝電漿，所述方法更包括將所述脈衝電源訊號與脈衝的所述提取終端電壓訊號同步。
16. 如申請專利範圍第14項所述的處理基底的方法，更包括：產生脈衝的所述提取終端電壓訊號做為包括提取終端電壓週期的週期性訊號，其中所述提取終端電壓週期具有開部分與關部分，所述開部分中的所述提取終端電壓訊號相對於所述基底的電壓為正的，所述關部分中的所述提取終端電壓訊號等於所述基底的電壓；以及產生所述邊界電極電壓訊號做為脈衝邊界電極電壓訊號，所述脈衝邊界電極電壓訊號具有與所述提取終端電壓週期相同的邊界電極週期。
17. 如申請專利範圍第16項所述的處理基底的方法，更包括在所述提取終端電壓週期的所述開部分中的所述邊界電極處產生 電壓脈衝，其中所述電壓脈衝的期間短於所述開部分的期間。
18. 如申請專利範圍第16項所述的處理基底的方法，更包括在提取電極週期的開部分中的兩個或多於兩個邊界電極電壓位準之間使所述邊界電極電壓變化。
19. 如申請專利範圍第13項所述的處理基底的方法，其中所述邊界電極電壓與所述提取終端電壓之間的差的絕對值少於五百伏特。
20. 如申請專利範圍第14項所述的處理基底的方法，更包括相對於所述腔室移動所述基底，以及調整脈衝的所述提取終端電壓訊號以產生所述基底的圖案化離子暴露。
21. 如申請專利範圍第16項所述的處理基底的方法，更包括在脈衝的所述提取終端電壓訊號的至少一關部分期間調整所述邊界電極電壓，以減少所述關部分期間離開所述電漿的離子的離子劑量。