具有多個(gè)等離子源體的離子注入機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有多個(gè)等離子源體的離子注入機(jī)。
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域?yàn)橐晕宸N等離子體浸入模式操作的離子注入機(jī)。而且，基底離子注入在于浸入在等離子體中并以負(fù)電壓極化，從幾十伏到幾萬伏(通常小于100kV)，以便形成能夠加速等離子體離子的朝向基底的電場。
【背景技術(shù)】
[0003]離子穿透的深度由它們的加速能量確定。深度一方面取決于施加于基底的電壓和另一方面取決于離子和基底各自的屬性。注入的原子濃度取決于以每平方厘米離子數(shù)量表達(dá)的劑量和注入深度。
[0004]在安置于基底支撐對面的源體中生成等離子體。該源體呈現(xiàn)的圓柱體段未設(shè)置有任何對內(nèi)部阻礙；其在注入機(jī)的殼體中開口。圍繞源體設(shè)置有用于生成等離子體的射頻天線。通常，源體上支撐有圓柱體，圓柱體為旋轉(zhuǎn)圓柱體。
[0005]由于等離子體密度隨著遠(yuǎn)離天線而漸漸減小，需要限制源體直徑。為了將等離子體密度保持集中在源體中心，該直徑因此通常被包括在100和200_之間。
[0006]等離子體沿雙曲面輪廓自源體向基底支撐延伸。接下來如果希望注入在全部面積上，應(yīng)相對基底支撐較遠(yuǎn)地安置大尺寸基底。
[0007]該遠(yuǎn)離造成基底位置處的等離子密度被顯著減小。接下來對于給定劑量，注入持續(xù)時(shí)間被顯著增加。
[0008]而且，文件EP O 480 688揭示了一種用于注入離子的等離體源的布置。注入機(jī)具有殼體，在殼體中安置有基底支撐，通過高壓電氣通道將基底支撐連接到基底電源，殼體設(shè)置有泵送裝置，殼體還具有沒有任何阻礙物且被安置在基底支撐對面的圓柱形源體，該殼體具有至少一個(gè)附加圓柱源體，同樣沒有任何阻礙物且被安置在基底支撐對面。
[0009]還引用文件US 6，300，227，其描述了通過與上面提及的相似的通過等離子浸入的離子注入系統(tǒng)。
[0010]在這些情況下，磁約束裝置被設(shè)置在殼體位置處。然而，該配置對于等離子體的均勻性不是最佳的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供適用于大尺寸基底的離子注入機(jī)，還能夠處理配置在大尺寸基底支撐上的多個(gè)小尺寸基底，該注入機(jī)提供增加的等離子體均勻性。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的種離子注入機(jī)具有殼體，在殼體中安置有通過高壓電氣通道連接到基底電源的基底支撐，所述殼體設(shè)置有泵送裝置，所述殼體還具有沒有任何阻礙物且被安置在基底支撐對面的至少兩個(gè)圓柱形源體；所述離子注入機(jī)的特征在于，其每個(gè)源體具有至少一個(gè)約束線圈。
[0013]根據(jù)所述配置，磁場在形成等離子體的地方最強(qiáng)。磁力線在殼體中擴(kuò)大，引起等離子體擴(kuò)展，并在基底支撐處的較大表面上導(dǎo)致良好的均勻性。而且，還可能調(diào)節(jié)由各個(gè)約束線圈產(chǎn)生的磁場，這實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)充調(diào)節(jié)以改善待處理表面的均勻性。
[0014]有利地，所述源體的每一個(gè)沒置有外部射頻天線。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的附加特征，所述離子注入機(jī)具有用于所有所述天線的共用射頻發(fā)生器。
[0016]根據(jù)第一實(shí)施方式，所述離子注入機(jī)具有安置在所述射頻發(fā)生器和所述天線之間的單調(diào)諧盒。
[0017]根據(jù)第二實(shí)施方式，所述離子注入機(jī)在所述射頻發(fā)生器的下游具有調(diào)諧盒，調(diào)諧盒后接有分離器。
[0018]根據(jù)第三實(shí)施方式，所述離子注入機(jī)在所述射頻發(fā)生器的下游具有分離器，分離器后接有數(shù)量與源體相等的調(diào)諧盒。
【附圖說明】
[0019]參照附圖，本發(fā)明在以示意性方式給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述中將變得明顯，其中:
[0020]-圖1表示出根據(jù)本發(fā)明離子注入機(jī)的豎直剖面示意圖，
[0021]-圖2表示出注入機(jī)的俯視示意圖，
[0022]-圖3表不出基底電源的第一實(shí)施方式，
[0023]-圖4表示出基底電源的第二實(shí)施方式，
[0024]-圖5表示出基底電源的第三實(shí)施方式，
[0025]-圖6表示出離子注入方法的時(shí)序圖，
[0026]-圖7表不出源體電源的第一實(shí)施方式，
[0027]-圖8表示出源體電源的第二實(shí)施方式，
[0028]-圖9表示出源體電源的第三實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0029]用唯一且相同的參考標(biāo)號指示多個(gè)附圖上呈現(xiàn)的元件。
[0030]如圖1所示，離子注入機(jī)具有安置在空殼體ENV內(nèi)部和外部的多個(gè)元件。對于微電子應(yīng)用，如果希望限制對如鐵、鉻、鎳和鈷的金屬元件的污染，建議使用鋁合金殼體(或由鋁合金板保護(hù)的不銹鋼殼體)。還可使用硅或碳化硅涂層。
[0031 ] 基底支撐臺PPS呈現(xiàn)在水平面上圓盤形狀，任選地圍繞豎直軸AXT移動，在進(jìn)行離子注入之前接納基底SUB。
[0032]安置在殼體ENV底部的高壓電氣通道PET將臺架豎直軸AXT和由此的基底支撐架PPS電連接到基底電源ALT。
[0033]參照圖3，根據(jù)第一實(shí)施方式，所述基底電源ALT具有直流電壓發(fā)生器SOU，直流電壓發(fā)生器SOU的正極接地。并聯(lián)在發(fā)生器上的旁通支路由串聯(lián)的電容⑶S和電阻RES形成，所述電阻被連接到發(fā)生器SOU的負(fù)極?；字闻_PPS被連接到電容CDS和電阻RES之間的公共點(diǎn)。
[0034]電容CDS呈現(xiàn)較小的電容值，以在其放電階段漸漸將基底電勢降到接近零。
[0035]參照圖4，根據(jù)第二實(shí)施方式，所述基底電源ALT具有直流電壓發(fā)生器SOU，直流電壓發(fā)生器SOU的正極接地。電容⑶D被與發(fā)生器并聯(lián)地安裝。開關(guān)SW被連接在發(fā)生器SOU的負(fù)極和基底支撐臺PPS之間。用《M0S》(英文為M6tal Oxyde Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)或《IGBT》(英文為Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)技術(shù)實(shí)施該開關(guān)SW。
[0036]參照圖5，根據(jù)與文件WO 01/15200中所描述相似的第三實(shí)施方式，所述基底電源ALT具有:
[0037]-直流電壓發(fā)生器S0U，其正極接地，
[0038]-并聯(lián)于發(fā)生器GEN的電容Ct，
[0039]-第一開關(guān)ITl，其第一極接在發(fā)生器GEN的負(fù)極，第二極接在所述電源輸出端，和
[0040]-第二開關(guān)1T2，其第一極接到該輸出端，第二極接到中性端；所述中性端或者被接地，或者通過放電電阻接到低正電壓(幾十伏)。
[0041]另外，泵送裝置也被安置在殼體ENV的底部。通過沒置有閾VAk的管道將第一泵PP的輸入端聯(lián)接到殼體ENV，和通過排氣管EXG將輸出端聯(lián)接到殼外。通過沒置有閾VAi的管道將第二泵PS的輸入端聯(lián)接到殼體ENV，通過設(shè)置有閾VAj的管道將輸出端聯(lián)接到第一泵PP的輸入端。管道未被標(biāo)號。
[0042]離子注入機(jī)于此處具有四個(gè)相同的源體，圖1僅示出其中的兩個(gè)。源體呈現(xiàn)如圓柱體的剖面，其底部在殼體ENV中開通且其頂部被板體阻塞。源體中沒有任何阻礙物，以使等離子體可自由擴(kuò)散。
[0043]參照圖1和2，殼體ENV的上部因此接納面對基底支撐臺PPS的四個(gè)等離子源體CS1，CS2，CS3，CS4。所述源體的材料為石英。每個(gè)源體的外部被基本位于其中部的視頻天線ANT1，ANT2，ANT3，ANT4圍繞。每個(gè)源體上安置有定中心于頂部板體上的等離子氣體輸入端 INGl，ING2，1NG3，ING4。
[0044]有利地，四個(gè)等離子源體CSl，CS2，CS3，CS4還被位于天線ANT1，ANT2，ANT3，ANT4和殼體ENV之間的低磁約束線圈圍繞。優(yōu)選地采用源體線圈。而且，在圖1中可見，第一約束線圈BCIl用于第一源體CS1，和第二約束線圈BCI2用于第二源體CS2。
[0045]優(yōu)選地，四個(gè)源體CS1，CS2，CS3，CS4還被高磁約束線圈BOCs圍繞，為了清楚的原因，在圖2中省略高磁約束線圈BOCs。該高磁約束線圈位于天線ANT1，ANT2，ANT3，ANT4和源體頂部之間。仍于此處，設(shè)置第一線圈BCSl用于第一源體CS1，和第二線圈用于第二源體CS2。
[0046]使用所有類型的等離子體脈沖源是可能的:放電、ICP(英文為“InductivelyCoupled Plasma”，電感親合等離子體)、Helicon、微波、電弧。這些源應(yīng)在足夠低的壓力下運(yùn)行，以使產(chǎn)生于高壓臺PPS和接地殼體OENV之間的電場不激活可干擾電源脈沖功能的放電等尚子體。
[0047]所選擇的源應(yīng)該能夠使等離子電勢小于20伏特。事實(shí)上，離子加速能量在等離子電勢與基底電勢之間是不同的。僅通過施加在基底上的電壓控制加速能量。在微電子應(yīng)用的情況下，如果希望加速能量較小且小于500eV，上述這點(diǎn)應(yīng)該是占主導(dǎo)性的。
[0048]對于要求較少金屬污染的應(yīng)用，再次例如微電子和醫(yī)療領(lǐng)域中的部件處理，源不應(yīng)該呈現(xiàn)與等離子相接觸的金屬污染元件。在所示實(shí)施方式中，由石英管形成的源RF被聯(lián)結(jié)到如前所述的外部射頻天線ANT和磁約束線圈BOCi，BOCs?？蛇x地，源體的材料可為鋁。
[0049]可注入任何等離子體物質(zhì)，可來自氣態(tài)前體，如N2，O2, H2, He，Ar，BF3, B2H6, AsH3,PH3, SiH4, C2H4;