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1. 发明专利

TWI324354B 離子源之運轉方法及離子植入裝置 METHOD OF OPERATING ION SOURCE AND ION IMPLANTING APPARATUS 失效
简体标题：离子源之运转方法及离子植入设备 METHOD OF OPERATING ION SOURCE AND ION IMPLANTING APPARATUS
公开(公告)号：TWI324354B
公开(公告)日：2010-05-01
申请号：TW095138521
申请日：2006-10-19
申请人：日新意旺機器股份有限公司
发明人：井內裕 , 土肥正二郎 , 安東靖典 , 松田恭博
IPC分类号： H01J , H01L
CPC分类号： C23C14/48 , H01J37/08 , H01J2237/082
摘要：當一離子束4係藉由使用一含有三氟化硼之氣體作為一用於將該氣體供應至一離子源2之一電漿室20中的離子源氣體50而自該離子源2萃取時，一電漿電極31相對於該離子源2之該電漿室20之一偏電壓VB係藉由一偏壓電路64設定為正。 When an ion beam 4 is to be extracted from an ion source 2 by using a gas containing boron trifluoride as an ion source gas 50 for supplying the gas into a plasma chamber 20 for the ion source 2, a bias voltage VB of a plasma electrode 31 with respect to the plasma chamber 20 for the ion source 2 is set to be positive by a bias circuit 64. 【創作特點】本發明之具體例提供一種運轉離子源之方法，及一種離子植入裝置，其中當離子束係藉由使用一含有三氟化硼之氣體作為離子源氣體而萃取時，離子束中之B + 之比率可增加。
另外，本發明之具體例提供一種運轉離子源之方法，及一種離子植入裝置，其中當離子束係藉由切換地使用一含有三氟化硼之氣體及一含有磷化氫之氣體而萃取時，在使用前一種氣體之狀況下，離子束中之B + 之比率可增加，且在使用後一種氣體之狀況下，PHx + 之比率可增加。
一根據本發明之運轉離子源之第一方法為一運轉離子源之方法，該離子源包含：一電漿室，其中引入一離子源氣體且其用於在內部產生一電漿；一電離部件，其用於藉由電子衝擊而電離該電漿室中之該離子源氣體以產生一電漿；一萃取電極系統，其安置在該電漿室之一開口部分附近，其自該電漿萃取一離子束，且其具有一或多個電極；一絕緣部件，其用於使一電漿電極與該電漿室電絕緣，該電漿電極為組成該萃取電極系統之該等電極中的一最接近該電漿之電極；及複數個磁體，其在該電漿室之一內壁附近形成一尖磁場，在該方法中，當該離子束係藉由使用一含有三氟化硼(BF3)之氣體作為該離子源氣體而萃取時，該電漿電極相對於該電漿室之一偏電壓被設定為正。
根據第一運轉方法，已藉由實驗檢驗出：與偏電壓為負或0 V之狀況相比，當偏電壓被設定為正時，離子束中之B + 之比率可增加。
一根據本發明之運轉離子源之第二方法為一如下之方法，其中，當離子束係藉由使用一含有三氟化硼(BF3)之氣體作為離子源氣體而萃取時，將該電漿電極相對於電漿室之偏電壓設定為正，且當離子束係藉由使用一含有磷化氫(PH3)之氣體作為離子源氣體而萃取時，將該電漿電極相對於電漿室之偏電壓設定為負。
根據第二運轉方法，已藉由實驗檢驗出：當偏電壓如上所述地切換時，在使用含有三氟化硼之氣體作為離子源氣體之狀況下，離子束中之B + 之比率可增加，且在使用含有磷化氫之氣體之狀況下，離子束中之PHx + 之比率可增加。
一根據本發明之第一離子植入裝置為一具有其中離子植入係藉由使一自一離子源萃取之離子束入射在一基板上而執行之組態的裝置，且該裝置包含：(a)一離子源，其具有：一電漿室，其中引入一離子源氣體且其用於在內部產生一電漿；一電離部件，其用於藉由電子衝擊而電離該電漿室中之該離子源氣體以產生一電漿；一萃取電極系統，其安置在該電漿室之一開口部分附近，其自該電漿萃取一離子束，且其具有一或多個電極；一絕緣部件，其用於使一電漿電極與該電漿室電絕緣，該電漿電極為組成該萃取電極系統之該等電極中的一最接近該電漿之電極；及複數個磁體，其在該電漿室之一內壁附近形成一尖磁場；(b)一氣體供應單元，其用於將一含有三氟化硼(BF3)之離子源氣體供應至該離子源之該電漿室中；及(c)一偏壓單元，其中當該離子束係藉由使用一含有三氟化硼之氣體作為該離子源氣體而萃取時，該電漿電極相對於該電漿室之一偏電壓被設定為正。
根據第一離子植入裝置，一包括含硼離子之離子束可藉由使用該含有三氟化硼之離子源氣體自該離子源萃取，且偏電壓可設定為正，以使得離子束中之B + 之比率可增加。
一根據本發明之第二離子植入裝置為一裝置，其包含：(a)一離子源，其以與第一離子植入裝置之離子源相同的方式組態；(b)一氣體供應單元，其用於將一含有三氟化硼(BF3)之離子源氣體及一含有磷化氫(PH3)之離子源氣體切換地供應至離子源之電漿室中；(c)一偏壓單元，其中當該離子束係自該離子源萃取時，電漿電極相對於電漿室之偏電壓可在一正電壓與一負電壓之間切換；及(d)一控制器，其用於控制該氣體供應單元及該偏壓單元，以便在將含有三氟化硼之離子源氣體供應至電漿室時，將偏電壓設定為正，且在將含有磷化氫之離子源氣體供應至電漿室中時，將偏電壓設定為負。
根據第二離子植入裝置，在離子源氣體在一含有三氟化硼之氣體與一含有磷化氫之氣體之間切換時，可自一個離子源切換地萃取一包括含硼離子之離子束及一包括含磷離子之離子束，且如上所述地切換偏電壓，以使得在使用含有三氟化硼之離子源氣體之狀況下，離子束中之B + 之比率可增加，且在使用含有磷化氫之離子源氣體之狀況下，離子束中之PHx + 之比率可增加。
除第一及第二離子植入裝置之結構以外，一根據本發明之第三離子植入裝置可進一步包含在離子源與基板之一固持部分之間的一質量分離單元，該單元用於對自該離子源萃取之離子束執行質量分離。
根據本發明之第一方法，與偏電壓為負或0 V之狀況相比，在離子束係藉由使用一含有三氟化硼之氣體作為離子源氣體而萃取時偏電壓被設定為正之狀況下，離子束中之B + 之比率可增加。即，可有效地萃取B + 。
因此，可獲得以下效果。在使用B + 作為所要離子時，除所要離子外之非所要離子被加速的比率可減小。因此，用於加速離子束之加速電源的容量可減小。在質量分離單元安置在離子源之下游側上之狀況下，可能減少脫氣(其係在質量分離單元中由非所要離子撞擊一壁面或其類似者產生)及金屬污染(金屬物質對基板之污染，在下文中同樣應用)之問題。
根據本發明之第二方法，當如上所述地切換偏電壓時，在使用一含有三氟化硼之氣體作為離子源氣體之狀況下，離子束中之B + 之比率可增加且可有效地萃取B + ，且在使用一含有磷化氫之氣體之狀況下，離子束中之PHx + 之比率可增加且可有效地萃取PHx + 。
因此，可獲得以下效果。在切換地使用B + 及PHx + 作為所要離子之狀況下，離子種類、加速電源之容量皆可以與本發明之第一方法相同的方式減少。此外，在安置了質量分離單元之狀況下，脫氣及金屬污染之問題可減少。
根據本發明之第一裝置，一包括含硼離子之離子束可藉由使用一含有三氟化硼之離子源氣體自該離子源萃取，且偏電壓可設定為正，以使得離子束中之B + 之比率可增加。即，可有效地萃取B + 。
因此，可獲得以下效果。當使用B + 作為用於基板上之離子植入之離子摻雜劑時，除離子摻雜劑外之非所要離子被加速的比率可減小。因此，用於加速離子束之加速電源的容量可減小。在質量分離單元安置在離子源與基板之固持部分之間的狀況下，可減少在質量分離單元中由非所要離子撞擊一壁面或其類似者所產生之脫氣及金屬污染之問題。
根據本發明之第二裝置，在離子源氣體在一含有三氟化硼之氣體與一含有磷化氫之氣體之間切換時，可自一個離子源切換地萃取一包括含硼離子之離子束及一包括含磷離子之離子束，且如上所述地切換偏電壓，以使得在使用一含有三氟化硼之離子源氣體之狀況下，離子束中之B + 之比率可增加且可有效地萃取B + ，且在使用一含有磷化氫之離子源氣體之狀況下，離子束中之PHx + 之比率可增加且可有效地萃取PHx + 。
因此，可獲得以下效果。在切換地使用B + 及PHx + 作為用於基板上之離子植入之離子摻雜劑之狀況下，離子種類、加速電源之容量皆可以與本發明之第一裝置相同的方式減少。此外，在安置了質量分離單元之狀況下，脫氣及金屬污染之問題可減少。
根據本發明之第三裝置，質量分離單元係安置在離子源與基板之固持部分之間。因此，除離子摻雜外之非所要離子可受抑制而不被植入至基板中。此外，如上所述，可減少在質量分離單元中由非所要離子撞擊一壁面或其類似者所產生之脫氣及金屬污染之問題。
简体摘要：当一离子束4系借由使用一含有三氟化硼之气体作为一用于将该气体供应至一离子源2之一等离子室20中的离子源气体50而自该离子源2萃取时，一等离子电极31相对于该离子源2之该等离子室20之一偏电压VB系借由一偏压电路64设置为正。 When an ion beam 4 is to be extracted from an ion source 2 by using a gas containing boron trifluoride as an ion source gas 50 for supplying the gas into a plasma chamber 20 for the ion source 2, a bias voltage VB of a plasma electrode 31 with respect to the plasma chamber 20 for the ion source 2 is set to be positive by a bias circuit 64. 【创作特点】本发明之具体例提供一种运转离子源之方法，及一种离子植入设备，其中当离子束系借由使用一含有三氟化硼之气体作为离子源气体而萃取时，离子束中之B + 之比率可增加。另外，本发明之具体例提供一种运转离子源之方法，及一种离子植入设备，其中当离子束系借由切换地使用一含有三氟化硼之气体及一含有磷化氢之气体而萃取时，在使用前一种气体之状况下，离子束中之B + 之比率可增加，且在使用后一种气体之状况下，PHx + 之比率可增加。一根据本发明之运转离子源之第一方法为一运转离子源之方法，该离子源包含：一等离子室，其中引入一离子源气体且其用于在内部产生一等离子；一电离部件，其用于借由电子冲击而电离该等离子室中之该离子源气体以产生一等离子；一萃取电极系统，其安置在该等离子室之一开口部分附近，其自该等离子萃取一离子束，且其具有一或多个电极；一绝缘部件，其用于使一等离子电极与该等离子室电绝缘，该等离子电极为组成该萃取电极系统之该等电极中的一最接近该等离子之电极；及复数个磁体，其在该等离子室之一内壁附近形成一尖磁场，在该方法中，当该离子束系借由使用一含有三氟化硼(BF3)之气体作为该离子源气体而萃取时，该等离子电极相对于该等离子室之一偏电压被设置为正。根据第一运转方法，已借由实验检验出：与偏电压为负或0 V之状况相比，当偏电压被设置为正时，离子束中之B + 之比率可增加。一根据本发明之运转离子源之第二方法为一如下之方法，其中，当离子束系借由使用一含有三氟化硼(BF3)之气体作为离子源气体而萃取时，将该等离子电极相对于等离子室之偏电压设置为正，且当离子束系借由使用一含有磷化氢(PH3)之气体作为离子源气体而萃取时，将该等离子电极相对于等离子室之偏电压设置为负。根据第二运转方法，已借由实验检验出：当偏电压如上所述地切换时，在使用含有三氟化硼之气体作为离子源气体之状况下，离子束中之B + 之比率可增加，且在使用含有磷化氢之气体之状况下，离子束中之PHx + 之比率可增加。一根据本发明之第一离子植入设备为一具有其中离子植入系借由使一自一离子源萃取之离子束入射在一基板上而运行之组态的设备，且该设备包含：(a)一离子源，其具有：一等离子室，其中引入一离子源气体且其用于在内部产生一等离子；一电离部件，其用于借由电子冲击而电离该等离子室中之该离子源气体以产生一等离子；一萃取电极系统，其安置在该等离子室之一开口部分附近，其自该等离子萃取一离子束，且其具有一或多个电极；一绝缘部件，其用于使一等离子电极与该等离子室电绝缘，该等离子电极为组成该萃取电极系统之该等电极中的一最接近该等离子之电极；及复数个磁体，其在该等离子室之一内壁附近形成一尖磁场；(b)一气体供应单元，其用于将一含有三氟化硼(BF3)之离子源气体供应至该离子源之该等离子室中；及(c)一偏压单元，其中当该离子束系借由使用一含有三氟化硼之气体作为该离子源气体而萃取时，该等离子电极相对于该等离子室之一偏电压被设置为正。根据第一离子植入设备，一包括含硼离子之离子束可借由使用该含有三氟化硼之离子源气体自该离子源萃取，且偏电压可设置为正，以使得离子束中之B + 之比率可增加。一根据本发明之第二离子植入设备为一设备，其包含：(a)一离子源，其以与第一离子植入设备之离子源相同的方式组态；(b)一气体供应单元，其用于将一含有三氟化硼(BF3)之离子源气体及一含有磷化氢(PH3)之离子源气体切换地供应至离子源之等离子室中；(c)一偏压单元，其中当该离子束系自该离子源萃取时，等离子电极相对于等离子室之偏电压可在一正电压与一负电压之间切换；及(d)一控制器，其用于控制该气体供应单元及该偏压单元，以便在将含有三氟化硼之离子源气体供应至等离子室时，将偏电压设置为正，且在将含有磷化氢之离子源气体供应至等离子室中时，将偏电压设置为负。根据第二离子植入设备，在离子源气体在一含有三氟化硼之气体与一含有磷化氢之气体之间切换时，可自一个离子源切换地萃取一包括含硼离子之离子束及一包括含磷离子之离子束，且如上所述地切换偏电压，以使得在使用含有三氟化硼之离子源气体之状况下，离子束中之B + 之比率可增加，且在使用含有磷化氢之离子源气体之状况下，离子束中之PHx + 之比率可增加。除第一及第二离子植入设备之结构以外，一根据本发明之第三离子植入设备可进一步包含在离子源与基板之一固持部分之间的一质量分离单元，该单元用于对自该离子源萃取之离子束运行质量分离。根据本发明之第一方法，与偏电压为负或0 V之状况相比，在离子束系借由使用一含有三氟化硼之气体作为离子源气体而萃取时偏电压被设置为正之状况下，离子束中之B + 之比率可增加。即，可有效地萃取B + 。因此，可获得以下效果。在使用B + 作为所要离子时，除所要离子外之非所要离子被加速的比率可减小。因此，用于加速离子束之加速电源的容量可减小。在质量分离单元安置在离子源之下游侧上之状况下，可能减少脱气(其系在质量分离单元中由非所要离子撞击一壁面或其类似者产生)及金属污染(金属物质对基板之污染，在下文中同样应用)之问题。根据本发明之第二方法，当如上所述地切换偏电压时，在使用一含有三氟化硼之气体作为离子源气体之状况下，离子束中之B + 之比率可增加且可有效地萃取B + ，且在使用一含有磷化氢之气体之状况下，离子束中之PHx + 之比率可增加且可有效地萃取PHx + 。因此，可获得以下效果。在切换地使用B + 及PHx + 作为所要离子之状况下，离子种类、加速电源之容量皆可以与本发明之第一方法相同的方式减少。此外，在安置了质量分离单元之状况下，脱气及金属污染之问题可减少。根据本发明之第一设备，一包括含硼离子之离子束可借由使用一含有三氟化硼之离子源气体自该离子源萃取，且偏电压可设置为正，以使得离子束中之B + 之比率可增加。即，可有效地萃取B + 。因此，可获得以下效果。当使用B + 作为用于基板上之离子植入之离子掺杂剂时，除离子掺杂剂外之非所要离子被加速的比率可减小。因此，用于加速离子束之加速电源的容量可减小。在质量分离单元安置在离子源与基板之固持部分之间的状况下，可减少在质量分离单元中由非所要离子撞击一壁面或其类似者所产生之脱气及金属污染之问题。根据本发明之第二设备，在离子源气体在一含有三氟化硼之气体与一含有磷化氢之气体之间切换时，可自一个离子源切换地萃取一包括含硼离子之离子束及一包括含磷离子之离子束，且如上所述地切换偏电压，以使得在使用一含有三氟化硼之离子源气体之状况下，离子束中之B + 之比率可增加且可有效地萃取B + ，且在使用一含有磷化氢之离子源气体之状况下，离子束中之PHx + 之比率可增加且可有效地萃取PHx + 。因此，可获得以下效果。在切换地使用B + 及PHx + 作为用于基板上之离子植入之离子掺杂剂之状况下，离子种类、加速电源之容量皆可以与本发明之第一设备相同的方式减少。此外，在安置了质量分离单元之状况下，脱气及金属污染之问题可减少。根据本发明之第三设备，质量分离单元系安置在离子源与基板之固持部分之间。因此，除离子掺杂外之非所要离子可受抑制而不被植入至基板中。此外，如上所述，可减少在质量分离单元中由非所要离子撞击一壁面或其类似者所产生之脱气及金属污染之问题。

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