具有减少金属污染的衬套的等离子源制造技术

提供一种具有金属腔室壁的等离子腔室（１０２）的等离子源（１００），此等离子源（１００）包括处理气体。介电窗（１２０、１２２）将射频信号传送至等离子腔室中。射频信号激发以及离子化处理气体，从而在等离子腔室中形成等离子。等离子腔室衬套（１２５）定位于等离子腔室内部，并提供等离子腔室内部的位点线遮蔽，以遮蔽离子撞击等离子腔室的金属壁（１０２）而溅镀的金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有减少金属污染的村套的等离子源具有用于减少金属污染的衬套的等离子源此处所用的标题仅为组织上的目的而不应被解释为对本申请此处描述的 内容的限制。
技术介绍
现有射束线离子注入器(beam-line ion implanter )通过电场来力口速离 子。经加速离子4艮据其质荷比(mass-to-charge ratio)来过滤，以选择用 于注入的所要离子。近来，已开发等离子掺杂(plasma doping)系统，以满足 一些现代电子以及光学设备的掺杂要求。等离子掺杂有时称作PLAD或等离子 浸没离子注入(plasma immersion ion implantation, PIII)。 这些等离子 掺杂系统将目标浸没于包括离子掺杂剂(dopant ion)的等离子中，且通过 一系列负电压脉沖来偏压目标。等离子鞘(plasma sheath)内的电场加速离 子朝向目标，其将离子注入至目标表面中。等离子掺杂系统通常包括由铝制造的等离子腔室(plasma chamber), 其因为铝抵抗许多处理气体，且因为铝可容易形成以及加工成所要形状。许 多等离子掺杂系统亦包括用于将射频(radio frequency; RF )以及微波信号 自外部天线传送至等离子腔室中的氧化铝(A1203)介电窗(dielectric window)。铝以及铝基材料的存在可能导致金属污染经掺杂的基板。附图说明可通过结合附图参看以下描述来较佳理解本专利技术的形态，其中在各图中 相同数字指示相同结构元件以及特征。图式未必按比例绘制。本领域技术人 员将理解以下所描述的图式仅出于说明目的。图式并不意欲以任何方式来限制本启示的范畴。图1说明包括才艮据本专利技术的等离子腔室衬套的射频等离子源的一个实施例。图2说明根据本专利技术在腔室壁与腔室内部间提供位点线遮蔽的单件或整 体等离子腔室衬套的示意图。图3说明才艮据本专利技术在等离子腔室壁与等离子腔室内部间提供位点线遮 蔽的分段等离子腔室衬套的示意图。图4说明根据本专利技术提供在等离子腔室壁与等离子腔室内部间的位点线 遮蔽以及对等离子腔室衬套的内表面上的温度分布的控制的温度受控等离子 腔室衬套的示意图。具体实施例方式尽管结合各种实施例以及实例来描述本启示，但并不意欲将本启示限于 所述实施例。相反地，如本领域技术人员将了解，本启示涵盖各种替代实施 例、修改以及等效物。举例而言，尽管结合减少等离子掺杂装置中的金属污染来描述本专利技术的 等离子腔室衬套(1 iner)，但可将本专利技术的等离子腔室衬套用以减少许多类型 的处理装置中的金属污染，其包括(但不限于)各种类型的蚀刻以及沉积系 统。应理解只要本专利技术保持可操作，则可以任何次序及/或同时执行本专利技术的 方法的个别步骤。此外，应理解只要本专利技术保持可操作，则本专利技术的装置可 包括任何数目或全部所描述的实施例。金属污染可能将有害杂质引入至通过等离子掺杂系统所掺杂的基板中。 等离子腔室的任何金属内部均潜在地为金属污染源。此项技术中已知铝污染 可能由铝等离子腔室壁的溅镀(sputtering)所导致。铝通常用作许多等离子 腔室的基底金属。铝污染亦可能由通常用以形成介电窗以及等离子腔室内的其他结构的Al2()3介电材料的溅镀所导致。溅镀由于形成等离子的射频天线以及其他电极在等离子反应器内部施加 相对高的电压而发生。这些高电压使等离子中的离子加速至相对高的能量水平。所得能量离子撞击铝基材料以及Al203介电材料，且因此变位(dislodge) 铝原子以及Ah03分子。经变位的铝原子以及Ah03分子撞击经掺杂的基板，从而导致基板至少聚集一些有害金属掺杂。一般需要将等离子浸没离子注入过程中的铝以及A1203污染减少至小于 5xl0"/cm2的区域密度(areal density)。然而，4吏用已知等离子反应器以 及使用BF3与AsH3的许多PLAD注入过程导致显著大于5xl()U/cm2的铝以及 Al203区域密度。本专利技术的一方面是关于一种具有在等离子腔室壁(以及腔室内的开口) 与腔室内部间提供位点线遮蔽(line-of-site shielding)的结构的等离子 掺杂系统。在一个实施例中，通过向溅镀材料提供障壁(barrier)的特定设 计的等离子腔室衬套来完成位点线遮蔽。使用本专利技术的特定设计的等离子腔 室衬套可在等离子掺杂过程中防止任何显著金属污染。特定而言，使用本发 明的特定设计的等离子腔室衬套可防止由具有铝腔室的等离子掺杂装置所处 理的基板中的任何显著铝污染。本专利技术的等离子腔室衬套可构造成可与所有已知等离子掺杂过程(其包 括使用二硼烷(diborance) 、 BF3以及AsH3掺杂气体的等离子掺杂过程) 相容。此外，本专利技术的腔室衬套与各种类型的放电(例如，射频以及辉光放 电源(glow discharge source))协作。图1说明包括根据本专利技术的等离子腔室衬套的射频等离子源100的一个 实施例。等离子源100为包括平面和螺旋状的射频线圈以及传导顶部区的电 感耦合等离子源。在颁予本专利技术受让人的于2004年12月20日申请的题为"射 频Plasma Source with Conductive Top Section"的美国专利申请案第 10/905,172号中描述了类似射频电感耦合等离子源。美国专利申请案第i10/905, 172号的完整说明书以引用方式并入本文中。等离子源100非常适合于PLAD应用，因为等离子源100可提供高度均一的离子流(ion flux),且等 离子源亦有效消散由二次电子发射所产生的热。更特定而言，等离子源100包括等离子腔室102，其包括由外部气体源 104所供应的处理气体。经由比例阀(proportional valve) 106耦接至等离 子腔室102的外部气体源104将处理气体供应至腔室102。在一些实施例中， 使用气体挡板来将气体分散至等离子源102中。压力计108量测腔室102内 部的压力。腔室102中的排气口 (exhaust port) 110耦接至抽空腔室102 的真空泵112。排气阀114控制经由排气口 110的排气传导率。气体压力控制器116电连接至比例阀106、压力计108以及排气阀114。 气体压力控制器116通过回应于压力计108而控制反馈回路中的排气传导率 以及处理气体流动速率，从而维持等离子腔室102中的所要压力。通过排气 阀114来控制排气传导率。通过比例阀106来控制处理气体流动速率。在一些实施例中，通过与提供主要掺杂气体物质的处理气体直列 (in-line)耦接的质量流量计来向处理气体提供微量气体种类(trace gas species )的比率控制。又，在一些实施例中，分离气体注入构件用于原位 (in-situ)调节种类。此外，在另一些实施例中，使用多口气体注入构件来提 供导致中性化学效应(其导致横穿基板的变化)的气体。腔室102具有包括第一区120的腔室顶部118，第一区UO由在大致水 平方向上延伸的介电材料形成。腔室顶部118的第二区122由在大致垂直方 向上自第一区120延伸一高度的介电材料所形成。本文中第一以及第二区 120、 122—般有时称作介电窗。应理解存在腔室顶部118的众多变化。举例 而言，如在以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子源，包括：　ａ）等离子腔室，其具有金属腔室壁，所述等离子腔室在所述等离子腔室内部包括处理气体；　ｂ）介电窗，其将射频信号传送至所述等离子腔室中，所述射频信号电磁耦合至所述等离子腔室中以激发以及离子化所述处理气体，从而在 所述等离子腔室中形成等离子；以及　ｃ）等离子腔室衬套，其定位于所述等离子腔室内部，所述等离子腔室衬套提供所述等离子腔室的所述内部的位点线遮蔽，以遮蔽离子撞击所述等离子腔室的所述金属壁而溅镀的金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德J赫尔特，李祐家，菲利浦J麦桂尔，提摩太J米勒，哈勒德M波辛，维克拉姆辛，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]