專利名稱：離子注入設(shè)備及離子注入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子注入設(shè)備和離子注入方法，其通過用離子束輻照襯底(例如說明書的以下描述中的半導(dǎo)體襯底)來注入離子。更具體地，本發(fā)明涉及一種離子注入設(shè)備和離子注入方法，其能減小運行該離子注入設(shè)備所需的能量。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的離子注入設(shè)備中，在未對襯底進行離子注入的時候，例如在從已經(jīng)對某組襯底完成離子注入時到對下一組襯底開始離子注入時的時期中，設(shè)備的運行狀態(tài)為以下的狀態(tài)(a)或(b)。即，運行狀態(tài)(a)為除了沒有用離子束輻照襯底外，保持與注入過程相同的狀態(tài)，并且產(chǎn)生了所需離子類型的離子束。運行狀態(tài)(b)為處于構(gòu)成離子注入設(shè)備的幾乎所有裝置均停止的狀態(tài)。
近年來，作為環(huán)境保護措施的一部分，已經(jīng)要求離子注入設(shè)備實現(xiàn)節(jié)能，該能量節(jié)約包括減小功耗。更寬泛地說，要求離子注入設(shè)備不僅實現(xiàn)功耗的降低，還要實現(xiàn)COO(設(shè)備所有人的耗費有關(guān)設(shè)備運行和維護的總的維護成本)的減小，例如原料氣體消耗、裝置耗費、維護花費等。
然而，由于(a)運行狀態(tài)連續(xù)產(chǎn)生所需離子類型的離子束，所以，不僅消耗浪費的功率或離子源原料氣體，還耗費/劣化離子源，加速用于去除廢氣和其它裝置中包含的有害物質(zhì)的除氣設(shè)備壽命縮短。因此，不能實現(xiàn)COO的降低。
另一方面，雖然(b)運行狀態(tài)可以實現(xiàn)COO的降低，但是幾乎所有的裝置被停止。因此，此方法的缺點在于，恢復(fù)離子注入時離子注入設(shè)備的啟動非常緩慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種離子注入設(shè)備和一種離子注入方法，其能實現(xiàn)COO的降低，且在恢復(fù)注入時快速啟動。
為了實現(xiàn)以上目的，采用以下措施。根據(jù)本發(fā)明，提供第一種離子注入設(shè)備，其包括一離子源，用于電離原料氣體以產(chǎn)生等離子體，并從該等離子體中引出離子束；氣體供給裝置，用于向離子源供給原料氣體；一等離子體發(fā)生電源，用于向離子源提供產(chǎn)生等離子體的功率；一能量分離磁體，用于從自離子源引出的離子束中選擇性地導(dǎo)出具有特定能量的離子；一能量分離磁體電源，用于向能量分離磁體提供能量分離所需的功率；一掃描磁體，用于使由能量分離磁體導(dǎo)出的離子束掃描；一掃描磁體電源，用于向掃描磁體提供掃描所需的功率；一束平行化磁體，用于平行地掃描來自掃描磁體的離子束，使得其與參考軸平行；一束平行化磁體電源，用于向束平行化磁體提供束平行所需的功率；一注入腔室，在該腔室內(nèi)，用由束平行化磁體導(dǎo)出的離子束輻照襯底，以將離子注入到襯底中；以及一控制裝置，用于在未對襯底進行離子注入的過程中控制離子注入設(shè)備的運行狀態(tài)處于選自以下模式的任意模式中的狀態(tài)，該模式為(a)待機(twilight mode)模式，其中，從氣體供給裝置供給至離子源的原料氣體的流速、以及從等離子體發(fā)生電源供給至離子源的功率降低到某數(shù)值，該數(shù)值比對襯底實施離子注入時的值小，并且能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生；(b)磁體關(guān)閉模式，其中，從氣體供給裝置供給至離子源的原料氣體的流速、以及從等離子體發(fā)生電源供給至離子源的功率降低到某數(shù)值，該數(shù)值比對襯底實施離子注入時的值小，并且能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生，且自能量分離磁體電源、掃描磁體電源和束平行化磁體電源的輸出停止；以及(c)停機模式，其中，從氣體供給裝置到離子源的原料氣體供給終止，且自電源的輸出終止。
優(yōu)選地，上述第一種離子注入設(shè)備還包括一離子束引出電源，用于向離子源施加引出離子束所需的電壓；一質(zhì)量分離磁體，用于從自離子源引出的離子束中選擇性地導(dǎo)出具有特定質(zhì)量數(shù)和化合價的離子；一質(zhì)量分離磁體電源，用于向質(zhì)量分離磁體提供質(zhì)量分離功率；一加速管，用于使由質(zhì)量分離磁體導(dǎo)出的離子束加速或減速；以及加速電源，用于向加速管施加加速或減速所需的電壓，其中，在停機模式(c)中，自離子束引出電源、質(zhì)量分離磁體電源和加速電源的輸出停止。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，未對襯底實施離子注入的時期中，離子注入設(shè)備的運行狀態(tài)可控制在選自以上(a)待機模式、(b)磁體關(guān)閉模式和(c)停機模式的任意模式的狀態(tài)中。
待機模式提供三種模式中最小的COO減少量，但依然能使有關(guān)至少原料氣體和等離子體發(fā)生電源的功率的耗費的COO降低。此外，此模式可保持離子源中的等離子體發(fā)生狀態(tài)，因此在恢復(fù)注入時最快速地啟動該設(shè)備。
原料氣體和幾乎所有主要電源的供給被停止的停機模式在三種模式中在恢復(fù)注入時的設(shè)備啟動中是最慢的，但是在COO減少方面是最有利的。
在COO減少量和設(shè)備啟動速度方面，作為待機模式和停機模式之間的中間模式的磁體關(guān)閉模式居于兩個模式之間。
如上所述，根據(jù)此離子注入設(shè)備，該設(shè)備在未對襯底施行離子注入期間的運行狀態(tài)可根據(jù)用戶需要而控制在從以上三種模式中選出的任意模式的狀態(tài)下。因此，可獲得COO的降低，且設(shè)備的啟動可加快。
此外，根據(jù)本發(fā)明，還提供第二種離子注入設(shè)備，該設(shè)備包括一離子源，用于電離原料氣體以產(chǎn)生等離子體，并從該等離子體中引出離子束；氣體供給裝置，用于向離子源供給原料氣體；一主泵和一初級泵，用于對連接離子源且離子束經(jīng)過其中的束路線真空室(beam line vacuum chamber)內(nèi)部抽真空；一注入腔室，在該腔室內(nèi)，以自離子源引出的離子束輻照襯底，以將離子注入到襯底中；一真空預(yù)備室，在注入腔室和外界大氣之間，襯底放入其中或從其中取出；一真空預(yù)備室泵，用于對真空預(yù)備室的內(nèi)部抽真空；以及一控制裝置，用于實施以下模式中的至少一種，該模式為(a)初級泵低速模式，其中，控制初級泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比束路線真空室內(nèi)部處于預(yù)定高真空狀態(tài)、且原料氣體未從氣體供給裝置供給到離子源的條件下的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低；以及(b)真空預(yù)備室泵低速模式，其中，控制真空預(yù)備室泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比真空預(yù)備室內(nèi)部達(dá)到預(yù)定真空度時的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低。
由于在此離子注入設(shè)備中，通過使初級泵和真空預(yù)備室泵中的至少一個以比預(yù)定條件下的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度運行，可以降低主要與運行真空泵所需的功率耗費相關(guān)的COO。此外，真空泵的運行不停止，使得需要時，泵可快速恢復(fù)至穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度。因此，可以加速注入過程恢復(fù)時設(shè)備的啟動。
可以提供一具有第一和第二離子注入設(shè)備的上述兩種功能的控制裝置。


圖1是一平面圖，示出了本發(fā)明的離子注入設(shè)備的一個示例；以及圖2是示出圖1中離子源及其電源的細(xì)節(jié)的視圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明離子注入設(shè)備的一個實施例的平面圖。這種離子注入設(shè)備在例如JP-A-8-115701和JP-A-2001-143651中得以公開，其中的不同在于通過控制裝置58進行如下所述對能量節(jié)省運行模式的控制。
圖1所示的離子注入設(shè)備是“混合掃描系統(tǒng)”的一個實施例。即，自離子源2輸出的離子束在電場或磁場作用下在X方向(例如水平方向，在說明書的以下描述中也這樣)上往復(fù)掃描。此外，作為注入目標(biāo)的襯底48在基本正交于X方向的Y方向(垂直方向，在說明書的以下描述中也這樣)上往復(fù)地機械式掃描。更具體地，圖1示出了混合平行掃描系統(tǒng)的一個實施例，其中離子束4沿參考軸43平行地掃描。
所示的離子注入設(shè)備包括離子源2、氣體供給裝置12和等離子體發(fā)生電源14、離子束引出電源16。離子源2電離原料氣體6以形成等離子體72(圖2)并從等離子體72中引出離子束。氣體供給裝置12將原料氣體6供給至離子源2。等離子體發(fā)生電源14向離子源2提供產(chǎn)生等離子體的功率。離子束引出電源16向離子源2施加引出離子束4的電壓。
在此實施例中，氣體供給裝置12包括提供原料氣體6的氣體源10和控制原料氣體6的流速的流速控制器8。氣體供給裝置12可以是一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，固體材料蒸發(fā)，且該蒸氣作為原料氣體6供給。
于是圖2示出了離子源2和電源的細(xì)節(jié)。離子源2是例如JP-A-9-35648中公開的“貝納斯(Bernas)”型離子源，且包括具有離子引出孔67的等離子體發(fā)生室66。
等離子體發(fā)生室66結(jié)合有燈絲68和反射器70。燈絲68發(fā)射熱電子，以在其自身和該室之間產(chǎn)生電弧放電，并將引入的原料氣體電離，以形成等離子體72。反射器70反射自燈絲68發(fā)射的電子。燈絲68和反射器70彼此相對定位。在連接燈絲和反射器70的直線的方向上，通過等離子體發(fā)生室66外部的源磁體74向等離子體發(fā)生室66內(nèi)部施加磁場75。磁場75和反射器70用于提高原料氣體6的電離效率，以產(chǎn)生高密度等離子體72。
在此實施例中，等離子體電源14包括加熱以上燈絲68的燈絲電源80、產(chǎn)生以上電弧放電的電弧電源82、以及啟動源磁體74的源磁體電源84。
在此實施例中，通過電場在引出電極76和接地電極78之間的作用，離子束4從等離子體發(fā)生室66中的等離子體72中引出。為此目的，正的高電壓(例如約幾十千伏)由引出電源86施加到等離子體發(fā)生室66上。為了減少下游側(cè)的反向電子，自抑制電源(reducing power source)88向引出電極76施加以負(fù)電壓(例如約幾千伏)。接地電極78接地。在此實施例中，引出電源86和抑制電源88構(gòu)成離子束引出電源16。
再參見圖1，離子注入設(shè)備還包括質(zhì)量分離磁體26、質(zhì)量分離磁體電源28、加速管30、加速電源32、能量分離磁體34、能量分離磁體電源36、掃描磁體38、掃描磁體電源40、束平行化磁體42、束平行化磁體電源44和注入腔室46。質(zhì)量分離磁體26從自離子源2引出的離子束4中選擇性地導(dǎo)出具有特定質(zhì)量數(shù)和化合價的離子。質(zhì)量分離磁體電源28向質(zhì)量分離磁體26供給質(zhì)量分離所需的功率。加速管30加速(在加速模式中)或減速(在減速模式中)來自質(zhì)量分離磁體26的離子束4。加速電源32向加速管30施加高電壓(例如幾十千伏到幾百千伏)以加速或減速。能量分離磁體34從來自加速管30的離子束4中選擇性導(dǎo)出具有特定能量的離子。能量分離磁體電源36向能量分離磁體34提供能量分離所需的功率。通過磁場在包括X方向的平面上的作用，掃描磁體38使來自能量分離磁體34的離子束4以往復(fù)的方式掃描。掃描磁體電源40向掃描磁體38提供掃描所需的功率。通過使來自掃描磁體38的離子束折回，使得離子束平行于參考軸43，束平行化磁體42和掃描磁體38一起平行地掃描離子束4。束平行化磁體電源44向束平行化磁體42供給束平行化所需的功率。在注入腔室46中，以來自束平行化磁體42的離子束4輻照襯底48，以將離子注入襯底48。
此外，注入腔室46包括一個掃描機構(gòu)52，用于在離子束4的輻照區(qū)域內(nèi)在Y方向上以往復(fù)的方式掃描襯底48。襯底48由掃描機構(gòu)52中的夾具50夾持。
注入腔室46內(nèi)部通過真空泵(未示出)抽真空至高真空(例如約10-3Pa至10-4Pa)。注入腔室46通過真空閥(未示出)而與注入腔室46和外界大氣之間的真空預(yù)備室(也稱為空氣封閉室(air locking chamber))相鄰，襯底48裝入該真空預(yù)備室中，或從其中取出。在此實施例中，設(shè)置有兩個真空預(yù)備腔室54，以提高吞吐量。可以設(shè)置一個真空預(yù)備腔室。在例如JP-7-70298中公開了掃描機構(gòu)52和真空預(yù)備室54的一個例子。
每個真空預(yù)備室54連接真空預(yù)備室泵56，通過該泵，真空預(yù)備腔室54被抽真空至比注入腔室46中的低的真空(例如約1Pa～10-1Pa)，該泵也被稱為初級泵。真空預(yù)備室泵56可以是例如干式泵。
離子源2的出口連接至束路線真空室18，離子束4經(jīng)過該真空室。束路線真空室18和連接其上的離子源2的內(nèi)部通過主泵20和初級泵22抽到預(yù)定的高真空，這些泵連接到束路線真空室18。例如，它們在原料氣體6引入前的一個狀態(tài)中被抽到約10-3Pa至10-4Pa的高真空。主泵20可以是例如渦輪分子泵(turbo molecular bump)，初級泵22可以是例如抽吸主泵20出口側(cè)的干式泵。
初級泵22的廢氣包括引入離子源2的原料氣體6。因此，如JP-A-2001-216930中所公開的那樣，廢氣通過用于去除廢氣中包括的有害材料的有害氣體去除裝置24排放。廢氣排放到例如下面敘述的排氣管64中。
如上所述的裝置安裝在機殼60內(nèi)。機殼包括控制離子注入設(shè)備的控制裝置58，該控制包括通過控制以上裝置和下述的排氣閥62來控制如下所述的能量節(jié)約運行模式。
機殼60(例如上部)通過排氣閥62連接排氣管64。該排氣管64還連接到排氣扇(未示出)。機殼60內(nèi)產(chǎn)生的熱通過排氣管64排出。
在此實施例中，控制裝置58具有執(zhí)行能量節(jié)約模式的功能，該模式為(1)與束的形成有關(guān)的模式、(2)與真空泵的運行有關(guān)的模式、以及(3)與熱排放有關(guān)的模式。各個模式將在以下詳細(xì)說明。
(1)與束形成有關(guān)的模式控制裝置58具有在一時期中控制離子注入設(shè)備處于自以下模式(a)到(c)中選出的任何模式的運行狀態(tài)中的功能，在該時期中，在離子注入設(shè)備已經(jīng)啟動而處于產(chǎn)生所需離子類型(質(zhì)量數(shù)和化合價)的離子束4的狀態(tài)之后，還未對襯底48施行離子注入。各模式的狀態(tài)列于表1，且將在以下說明。
表1

(a)待機模式此模式為一模式，其中，自氣體供給裝置12供給至離子源的原料氣體6的流速和自等離子體發(fā)生電源14供給至離子源12的功率減低至一定的數(shù)值，該些值低于對襯底48實施離子注入時的值，并能保持離子源2中等離子體的形成。更具體地，自氣體供給裝置12供給至離子源2的原料氣體6的流速和自等離子體發(fā)生電源14供給(輸出)至離子源12的功率減低至較小的數(shù)值，其足以不使等離子體72消失。
減小從等離子體發(fā)生電源14輸出的功率更具體地是減小自圖2所示的燈絲電源80流經(jīng)燈絲68的燈絲電流和自電弧電源82輸出的電弧電流，以及還減小自源磁體電源84輸出的源磁體電流。
除了上述的電源以外，各電源16、28、32、36、40和44保持在對襯底48進行離子注入的狀態(tài)(此狀態(tài)稱為“注入態(tài)”)下。
此不使裝置的輸出停止的待機模式提供了三種模式之中最小的COO降低量，但是仍可降低有關(guān)至少原料氣體和等離子體發(fā)生電源14的功率的消耗的COO。此外，此模式可保持離子源2中的等離子體發(fā)生狀態(tài)，因此在恢復(fù)注入時在設(shè)備啟動方面是最快的。這是因為原料氣體6的流速和來自等離子體發(fā)生電源14的輸出僅需要升高至預(yù)定值。
(b)磁體關(guān)閉模式此模式為一種模式，其中，自氣體供給裝置12供給至離子源2的原料氣體6的流速和自等離子體發(fā)生電源14供給(輸出)的電源被減小到某些數(shù)值，該數(shù)值比對襯底48進行離子注入時的低，且仍能保持離子源2中的等離子體形成。更具體地，自氣體供給裝置12供給至離子源2的原料氣體6的流速和自等離子體發(fā)生電源14供給(輸出)的功率被降低到較小的值，其足以不使等離子體72消失。此外，自能量分離磁體電源36、掃描磁體電源40和束平行化磁體電源48的輸出被停止。
除了以上所述的電源外，各電源16、28和32保持在對襯底48進行離子注入的狀態(tài)(此狀態(tài)被稱為“注入態(tài)”)下。
順便提及，自離子束引出電源16和質(zhì)量分離磁體28的輸出在此模式下不停止的原因在于需要耗費較長的時間來設(shè)置通過質(zhì)量分離磁體26對所需離子類型進行質(zhì)量分離所需的電流。因此，在此模式中，離子束引出電源16不停止，且供給至質(zhì)量分離磁體26的電流保持不變，從而加速設(shè)備的啟動。
自加速電源32的輸出不停止的原因在于，如果原料氣體6的流速和自等離子體發(fā)生電源14的輸出限制在足以保持離子源2中等離子體發(fā)生的數(shù)值，則離子束4幾乎不從離子源2中引出。在這種狀態(tài)下，負(fù)荷幾乎不施加到加速電源32上，使得沒有必要強行停止其輸出。然而，自加速電源的輸出可以停止。
作為待機模式和關(guān)閉模式之間的中間模式的此磁體關(guān)閉模式在COO減少量和設(shè)備啟動速度方面介于兩個模式之間。
(c)停機模式此模式是一種模式，其中原料氣體6自氣體供給裝置12的供給停止，且自所有電源的輸出均停止，該些電源包括等離子體發(fā)生電源14、離子束引出電源16、質(zhì)量分離磁體電源28、加速電源32、能量分離磁體電源36、掃描磁體電源40和束平行化磁體電源44。
在三種模式中，其中原料氣體的供給和幾乎所有的主電源均停止的此停機模式在恢復(fù)注入時在設(shè)備啟動方面是最慢的，但是其在包括原料氣體和功率的消耗的COO的降低方面是最大的，因為幾乎所有的裝置均停止了。
順便提及，應(yīng)當(dāng)注意的是，在襯底48的離子注入恢復(fù)時(例如在離子注入即將恢復(fù)前)，模式(a)到(c)中的每一種的回復(fù)通過例如控制裝置58的自動控制或手動地進行。
(2)與真空泵運行有關(guān)的模式在此實施例中，此控制裝置58具有執(zhí)行以下的(d)和(e)運行模式的功能，該模式與真空泵的運行有關(guān)。
(d)初級泵低速模式此模式是一模式，其中，初級泵22被控制而以比以下條件下的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速運行，該些條件為(A)束路線真空室18內(nèi)部為如上所述的預(yù)定高真空狀態(tài)；以及(B)原料氣體6不從氣體供給裝置12供給至離子源2。這是因為，沒有必要強行將初級泵22以條件(A)和(B)下的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運行。
在此情形下，如果初級泵22是與化學(xué)設(shè)備用的干式泵相同的、引入稀釋用氮氣的泵，則氮氣的引入可以停止。在此實施例中，它被停止。這是因為，原料氣體6未被供給至離子源2，使得不考慮排放原料氣體6。
例如在以上條件中的任一個未被保持時，自此模式的回復(fù)是自動進行的。
通過采用此運行模式，可以實現(xiàn)主要涉及運行初級泵22所需的功率耗費的COO的降低。在停止稀釋用氮氣的引入的情形下，可以減少所用的氮氣量。此外，由于初級泵22未停止，在需要時，可快速恢復(fù)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
(e)真空預(yù)備室泵低速模式此模式是一模式，其中，當(dāng)真空預(yù)備室54的內(nèi)部已經(jīng)達(dá)到如上所述的預(yù)定真空度時，響應(yīng)外界操作者等的指令，真空預(yù)備室泵56被控制而以比穩(wěn)定轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速運行。這是因為，在長期連續(xù)時，沒有必要強行使真空預(yù)備室泵56以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運行，在該長時期中，真空預(yù)備室54保持關(guān)閉，且襯底沒有經(jīng)過真空初級室54。
例如在如上所述的、在注入腔室46和真空預(yù)備室54之間的真空閥(未示出)即將開啟之前，由此模式的回復(fù)自動實現(xiàn)。更具體地，當(dāng)具有預(yù)定劑量的離子注入到注入腔室46中的襯底48內(nèi)時，真空預(yù)備室泵56在即將完成預(yù)定次數(shù)的掃描前(例如在掃描將進行兩次前)恢復(fù)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，在該腔室內(nèi)，襯底48在Y方向上多次掃描。在掃描將進行兩次前進行恢復(fù)的原因在于，給恢復(fù)以略微多余的時間。
采用此運行模式可以降低主要涉及運行真空預(yù)備室泵56所需的功耗的COO。此外，在需要時，由于真空預(yù)備室泵56未停止，所以它能快速恢復(fù)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
在此離子注入設(shè)備中，控制裝置58被設(shè)計成使得(d)和(e)兩種運行模式可選擇性地進行。然而，僅必須進行該運行模式中的至少一種。在此情形中，如可從闡述中理解到的那樣，也可降低COO。
(3)與排熱有關(guān)的模式在此實施例中，控制裝置58還具有進行與熱排放有關(guān)的模式的功能。此模式是一種模式，其中，(A)在束路線真空室18的內(nèi)部處于如上所述的預(yù)定高真空狀態(tài)時，排氣閥62半開啟，以及(B)在產(chǎn)生離子束4并將其引入到注入腔室46中的時候，排氣閥62全開啟。狀態(tài)是否處于(B)狀態(tài)例如由條件AND確定，該條件為能量分離磁體34、掃描磁體38和束平行化磁體42的所有磁體電流值比預(yù)定值大。
在狀態(tài)(A)中，機殼60中的發(fā)熱量小，而在狀態(tài)(B)中，其幾乎最大。因此，通過如上所述地控制排氣閥62并利用此信息以控制排氣管64端部處附著的排氣扇(未示出)的旋轉(zhuǎn)速度，排氣扇可以根據(jù)離子注入設(shè)備的運行狀態(tài)在較低轉(zhuǎn)速下運行。結(jié)果，主要涉及運行排氣扇所需的功耗的COO可以降低。
通過采用一個或多個指令可進行模式的選擇或改變，該指令例如是(i)來自控制裝置58的主控裝置的指令、(ii)來自控制裝置58的操作者(具體地為顯示器)的指令、以及(iii)由控制裝置58的操作者(具體地為顯示器)設(shè)定的計時器的時間流逝形成的指令，該模式的選擇或改變即為是否應(yīng)當(dāng)分別進行與束產(chǎn)生有關(guān)的(1)模式、與真空泵的運行有關(guān)的(2)模式、以及與熱排放有關(guān)的(3)模式；與束產(chǎn)生有關(guān)的(1)模式的(a)到(c)三種模式中的哪一種應(yīng)當(dāng)選擇；以及是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行與真空泵的運行有關(guān)的(2)模式的模式(d)和(e)中的一種或兩種。
與束產(chǎn)生有關(guān)的(1)模式、與真空泵的運行有關(guān)的(2)模式、以及與熱排放有關(guān)的(3)模式可以獨立地、任意組合地、或全部地執(zhí)行。在此實施例中，設(shè)計控制裝置58以采取這些執(zhí)行模式中的任意模式。隨著更多的模式得以執(zhí)行，可以提高降低COO的效果。
此外，至于與束產(chǎn)生有關(guān)的(1)模式的(a)待機模式、(b)磁體關(guān)閉模式和(c)停機模式，可以根據(jù)以上指令直接執(zhí)行(a)到(c)中的所需模式，或者根據(jù)例如計時器的時間流逝，這些模式可以以模式(a)→模式(b)→模式(c)的過程順序執(zhí)行。
順便提及，應(yīng)當(dāng)注意到，圖2所示的離子源2和其電源的構(gòu)造、以及圖1所示的整個離子注入設(shè)備是示例性的，可采用其它任何的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種離子注入設(shè)備，包括一離子源，用于離子化原料氣體以產(chǎn)生等離子體，并從該等離子體中引出離子束；氣體供給裝置，用于向離子源供給原料氣體；一等離子體發(fā)生電源，用于向離子源提供產(chǎn)生等離子體所需的功率；一能量分離磁體，用于從自離子源引出的離子束中選擇性地導(dǎo)出具有特定能量的離子；一能量分離磁體電源，用于向能量分離磁體提供能量分離所需的功率；一掃描磁體，用于使由能量分離磁體導(dǎo)出的離子束掃描；一掃描磁體電源，用于向掃描磁體提供掃描所需的功率；一束平行化磁體，用于平行地掃描來自掃描磁體的離子束，使得其與參考軸平行；一束平行化磁體電源，用于向束平行化磁體提供束平行所需的功率；一注入腔室，在該腔室內(nèi)，用來自束平行化磁體的離子束輻照襯底，以將離子注入到襯底中；以及一控制裝置，用于在未對襯底進行離子注入的過程中控制離子注入設(shè)備的運行狀態(tài)處于選自以下模式的任意模式中的狀態(tài)，該模式為(a)待機模式，其中，從氣體供給裝置供給至離子源的原料氣體的流速、以及從等離子體發(fā)生電源供給至離子源的功率降低到某些數(shù)值，該些數(shù)值比對襯底實施離子注入時的值小，并且能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生；(b)磁體關(guān)閉模式，其中，從氣體供給裝置供給至離子源的原料氣體的流速、以及從等離子體發(fā)生電源供給至離子源的功率降低到某些數(shù)值，該些數(shù)值比對襯底實施離子注入時的值小，并且能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生，且自能量分離磁體電源、掃描磁體電源和束平行化磁體電源的輸出停止；以及(c)停機模式，其中，從氣體供給裝置到離子源的原料氣體的供給終止，且自電源的輸出終止。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入設(shè)備，還包括一離子束引出電源，用于向離子源施加引出離子束所需的電壓；一質(zhì)量分離磁體，用于從自離子源引出的離子束中選擇性地導(dǎo)出具有特定質(zhì)量數(shù)和化合價的離子；一質(zhì)量分離磁體電源，用于向質(zhì)量分離磁體提供質(zhì)量分離所需的功率；一加速管，用于使由質(zhì)量分離磁體導(dǎo)出的離子束加速或減速；以及加速電源，用于向加速管施加加速或減速所需的電壓，其中，在停機模式(c)中，自離子束引出電源、質(zhì)量分離磁體電源和加速電源的輸出停止。
3.一種離子注入設(shè)備，包括一離子源，用于電離原料氣體以產(chǎn)生等離子體，并從該等離子體中引出離子束；氣體供給裝置，用于向離子源供給原料氣體；一主泵和一初級泵，用于對連接于離子源且離子束經(jīng)過其中的束路線真空室內(nèi)部抽真空；一注入腔室，在該腔室內(nèi)，以自離子源引出的離子束輻照襯底，以將離子注入到襯底中；一真空預(yù)備室，在注入腔室和外界大氣之間，襯底放入其中或從其中取出；一真空預(yù)備室泵，用于對真空預(yù)備室的內(nèi)部抽真空；以及一控制裝置，用于實施以下模式中的至少一種，該些模式為(a)初級泵低速模式，其中，控制初級泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比束路線真空室內(nèi)部處于預(yù)定高真空狀態(tài)、且原料氣體未從氣體供給裝置供給到離子源的條件下的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低；以及(b)真空預(yù)備室泵低速模式，其中，控制真空預(yù)備室泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比真空預(yù)備室內(nèi)部達(dá)到預(yù)定真空度時的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低。
4.如權(quán)利要求1所述的離子注入設(shè)備，還包括一主泵和一初級泵，用于對連接于離子源且離子束經(jīng)過其中的束路線真空室內(nèi)部抽真空；一真空預(yù)備室，在注入腔室和外界大氣之間，襯底放入其中或從其中取出；以及一真空預(yù)備室泵，用于對真空預(yù)備室的內(nèi)部抽真空，其中，控制裝置實施以下模式中的至少一種，該些模式為(a)初級泵低速模式，其中，控制初級泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比束路線真空室內(nèi)部處于預(yù)定高真空狀態(tài)、且原料氣體未從氣體供給裝置供給到離子源的條件下的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低；以及(b)真空預(yù)備室泵低速模式，其中，控制真空預(yù)備室泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比真空預(yù)備室內(nèi)部達(dá)到預(yù)定真空度時的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低。
5.一種離子注入方法，該方法在包括離子源、氣體供給裝置、等離子體發(fā)生電源、能量分離磁體、能量分離磁體電源、掃描磁體、掃描磁體電源、束平行化磁體、束平行化磁體電源、以及注入腔室的離子注入設(shè)備中進行，該方法包括在離子源中離子化原料氣體以產(chǎn)生等離子體，并從該等離子體中引出離子束；由氣體供給裝置向離子源供給原料氣體；自等離子體發(fā)生電源向離子源提供產(chǎn)生等離子體所需的功率；通過能量分離磁體從自離子源引出的離子束中選擇性地導(dǎo)出具有特定能量的離子；自能量分離磁體電源向能量分離磁體提供能量分離所需的功率；通過掃描磁體使由能量分離磁體導(dǎo)出的離子束掃描；自掃描磁體電源向掃描磁體提供掃描所需的功率；通過束平行化磁體平行地掃描來自掃描磁體的離子束，使得其與參考軸平行；自束平行化磁體電源向束平行化磁體提供束平行所需的功率；用來自束平行化磁體的離子束輻照襯底，以將離子注入到襯底中；以及在未對襯底進行離子注入的過程中控制離子注入設(shè)備的運行狀態(tài)處于選自以下模式的任意模式中的狀態(tài)，該模式為(a)待機模式，其中，從氣體供給裝置供給至離子源的原料氣體的流速、以及從等離子體發(fā)生電源供給至離子源的功率降低到某些數(shù)值，該些數(shù)值比對襯底實施離子注入時的值小，并且能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生；(b)磁體關(guān)閉模式，其中，從氣體供給裝置供給至離子源的原料氣體的流速、以及從等離子體發(fā)生電源供給至離子源的功率降低到某些數(shù)值，該些數(shù)值比對襯底實施離子注入時的值小，并且能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生，且自能量分離磁體電源、掃描磁體電源和束平行化磁體電源的輸出停止；以及(c)停機模式，其中，從氣體供給裝置到離子源的原料氣體的供給終止，且自電源的輸出終止。
6.一種離子注入方法，該方法在包括離子源、氣體供給裝置、主泵和初級泵、注入腔室、真空預(yù)備室、真空預(yù)備室泵的離子注入設(shè)備中進行，該方法包括在離子源中離子化原料氣體以產(chǎn)生等離子體，并從該等離子體中引出離子束；自氣體供給裝置向離子源供給原料氣體；通過主泵和初級泵對連接于離子源且離子束經(jīng)過其中的束路線真空室內(nèi)部抽真空；在注入腔室中以自離子源引出的離子束輻照襯底，以將離子注入到襯底中；通過真空預(yù)備室在注入腔室和外界大氣之間放入或取出襯底；通過真空預(yù)備室泵對真空預(yù)備室的內(nèi)部抽真空；以及實施以下模式中的至少一種，該些模式為(a)初級泵低速模式，其中，控制初級泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比束路線真空室內(nèi)部處于預(yù)定高真空狀態(tài)、且原料氣體未從氣體供給裝置供給到離子源的條件下的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低；以及(b)真空預(yù)備室泵低速模式，其中，控制真空預(yù)備室泵以一旋轉(zhuǎn)速度運行，該速度比真空預(yù)備室內(nèi)部達(dá)到預(yù)定真空度時的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)速度低。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子注入設(shè)備及離子注入方法。該離子注入設(shè)備設(shè)置有控制裝置，該裝置在未對襯底進行離子注入的過程中控制其運行狀態(tài)處于選自以下模式的任意模式中的狀態(tài)，該模式為(a)待機模式，其中，供給至離子源的原料氣體的流速以及從等離子體發(fā)生電源供給的功率降低到能保持離子源內(nèi)等離子體的產(chǎn)生的數(shù)值；(b)磁體關(guān)閉模式，其中，除了待機模式中的狀態(tài)外，自能量分離磁體電源、掃描磁體電源和束平行化磁體電源的輸出也被停止；以及(c)停機模式，其中，原料氣體的供給終止，且自電源的輸出終止。
文檔編號C23C14/48GK1427446SQ02154068
公開日2003年7月2日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者松本貴雄, 織平浩一, 中尾和浩, 中村光則 申請人:日新電機株式會社