[發明專利]寬離子束用的具多天線電感性耦合等離子體離子源

有效

• 申請號: 201380049073.3
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN104885186B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 科斯特爾·拜洛;約瑟·C·歐爾森;艾德沃·W·比爾;瑪尼·斯爾達斯奇
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 馬雯雯,臧建明

相關申請案

本申請主張于2012年8月13日申請的美國暫時案專利申請案第61/682,356號的優先權，并將該案中所揭示內容納入此申請中的全部參考。

技術領域

本揭示涉及半導體元件制備的領域，特別是，涉及具有多個天線的離子源，用以產生寬離子束。

背景技術

離子布植是一種用來摻雜離子進入工件或靶材的方法。大型的離子布植應用像是將離子植入大面積平板需要相當寬(例如2～6米寬)的帶狀離子束。除了必須配備所需的高密度等離子體用以維持高離子束流外，等離子體源使用于大型應用時，目標在于提供十分良好的等離子體均勻度(1～2％)于延伸長度上。對于氣態前驅物來說，電感性耦合等離子體(inductively?coupled?plasma，ICP)源已被證明是一個適合用于產生帶狀寬離子束的解決方法。舉例而言，射頻(radio?frequency，RF)電感性耦合等離子體源提供了適當的高離子束流(大約1mA/Boron)以及相對良好的等離子體均勻度(大于700毫米(mm)時變異差小于2％)。然而，由于射頻天線(antenna)與介電(dielectric)射頻窗長度的物理限制，不可能以單一射頻天線來進一步擴展離子束寬度，舉例而言，長天線具有高天線阻抗，在一般的射頻頻率下，需要具有非物理性調校及負荷電容值的匹配裝置。

此外，由于駐波效應可能發展于天線回路間，因此天線長度會被設計成不超過射頻電磁波長的四分之一，而造成整體天線在長度上的限制。由于上述的考量，對于13.56兆赫茲(MHz)的運轉頻率而言，最大的天線長度(由加總所有天線回圈的長度取得)大約為5米。

除此之外，用來讓射頻功率傳輸穿過并提供等離子體腔體真空密封的介電窗在尺寸上亦有限制，因為當介電窗尺寸變大時，其厚度也必須跟著變厚。舉例而言，為了在攝氏(Celsius)250～300度的熱應力(thermal?stress)下承受一大氣壓力，長1米高15公分的窗戶，若以石英(quartz)制作，需要大約15毫米的厚度，而若以氧化鋁(alumina)制作，則需要大約10毫米的厚度。然而，厚介電窗提供不良的射頻功率耦合并伴隨對等離子體密度產生減損影響。

發明內容

基于上述，揭示基于射頻等離子體的新式寬離子束源。

在本揭示的一示范實施例中，寬離子束源包括多個射頻窗，以預設關系布置。單一等離子體腔體配置在多個射頻窗的第一側。多個射頻天線，每一多個射頻天線配置在各別的每一多個射頻窗的第二側，且第二側與第一側相對。寬離子束源還包括多個射頻源，每一多個射頻源耦接于各別的每一多個射頻天線，其中藉由耦接于第一射頻天線的第一射頻源產生的第一射頻信號及藉由耦接于與第一射頻天線相鄰的一射頻天線的第二射頻源產生的第二射頻信號之間的頻率差異大于10千赫茲(kHz)。

在另一實施例中，一種用以產生寬離子束源的方法包括：以預設關系布置多個射頻窗相鄰于單一等離子體腔體，且單一等離子體腔體沿多個射頻窗的第一側配置；將每一多個射頻天線配置在各別的每一多個射頻窗的第二側，且第二側相對于第一側；以及耦接每一多個射頻源于各別的每一多個射頻天線，其中藉由耦接于第一射頻天線的第一射頻源產生的第一射頻信號及藉由耦接于與第一射頻天線相鄰的一射頻天線的第二射頻源產生的第二射頻信號之間的頻率差異大于10千赫茲。

在又一實施例中，一種用以產生寬離子束的系統包括：

多個射頻窗，以預設關系布置；單一等離子體腔體，配置在多個射頻窗的第一側；多個射頻天線，其中每一多個射頻天線配置在各別的每一多個射頻窗的第二側，且第二側相對于第一側。系統還包括多個射頻源，每一多個射頻源經組態以于1356兆赫茲且變異在2％之間的頻率運轉，其中每一多個射頻源耦接于各別的每一多個射頻天線，其中藉由耦接于第一射頻天線的第一射頻源產生的第一射頻信號及藉由耦接于與第一射頻天線相鄰的一射頻天線的第二射頻源產生的第二射頻信號之間的頻率差異大于10千赫茲。

附圖說明

通過舉例的方式，所揭示裝置的特定實施例將被說明，并以所伴隨附圖作為參考，其中：

圖1為說明根據本揭示一實施例的離子源俯視圖。

圖2為圖1的離子源沿圖1的A-A’線的剖面圖。

圖3為說明根據本揭示另一實施例的替代離子源俯視圖。

圖4a為波形圖，說明計算調變效應用于兩個運轉頻率相差5赫茲的13.56兆赫茲波。