一种介电质基板的等离子体浸没离子植入的控制装置，包括配置在等离子体处理室中所产生的等离子体上方的电极。利用电位高于用以接收离子植入的基板或阴极的电位的负电压脉冲而对该电极施予偏压。电极的电位较低，以便对由该电极产生的当作二次电子的电子给予足够的能量来克服基板周围的高电压鞘层的负电压而使电子到达基板。这些电子将加速朝向基板以便中和基板上的电荷聚集。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种等离子体处理系统(plasma processing systems),尤其涉及一种改善及调节用于等离子体浸没离子植入(plasma immersionion implantation,PHI)的绝缘目标基板(insulating target substrates)的电压稱合的装置及方法。
技术介绍
等离子体(plasmas)以多种方式使用于将各种掺杂物(dopants)植入晶圆(wafers)或基板(substrates)的半导体制程(semiconductor processing)中，以便沉积(deposit)或蚀刻(etch)薄膜(thin films)。此种制程包含目标基板表面上或表面之下的离子(ions)的定向沉积(directional deposition)或掺杂。其他的制程包括等离子体 蚀刻，其中蚀刻物种的定向性(directionality)决定要蚀刻的沟槽(trenches)的品质。通常，等离子体浸没离子植入(亦称为等离子体掺杂(plasma doping, PLAD))将掺杂物植入基板。藉由供应能量给导入处理室(chamber)中的中性气体(neutral gas)可产生等离子体以形成要植入至目标基板的带电载子(charged carriers)。等离子体掺杂(PLAD)系统通常使用于需要浅接面(shallow junctions)的半导体元件制造,其离子植入的能量较低因而使掺杂物离子受限于目标基板或晶圆的表面附近。在这些情况下，植入的深度是与施加至晶圆与等离子体掺杂(PLAD)系统或工具的等离子体处理室内的阳极(anode)之间的电压有夫。尤其，在处理室内将晶圆定位于当作阴极(cathode)的平台(platen)上。包含想要的掺杂物材料的可离子化气体(ionizable gas)将导入至等离子体处理室。此气体藉由几种等离子体产生方法之一予以离子化，其中包括(但不局限干)直流辉光放电(DC glowdischarge)、电容稱合射频(capacitively coupled RF)、电感稱合射步页(inductively coupled RF)等等。一旦产生等离子体，在此等离子体与所有的周围表面(包含目标基板)之间将存在等离子体鞘层(sheath)。相较于目标基板表面上相反的负电荷，鞘层本质上是具有较大密度的正电离子(亦即，过多的正电荷)的等离子体中的层。接着施加负电压的偏压至平台及基板，以便离子可从等离子体跨越等离子体鞘层而植入或沉积在晶圆上达到与所施加的偏压成正比的深度。使用等离子体掺杂(PLAD)工具的植入通常局限于导电的基板或半导电的(例如硅)エ件(workpiece)，这是因为能够施加偏压至导电的基板以便吸引离子跨越等离子体鞘层而植入其中。为了制造某些类型的元件，需要将特殊的掺杂物植入至例如玻璃、石英(quartz)等等的绝缘基板或绝缘体基板(insulator substrates)之中。然而，为了维持适当的基板偏压来吸引离子跨越等离子体鞘层而植入，将难以经由绝缘基板来耦合电压。尤其，对于较厚的绝缘基板，比基板表面上方的等离子体鞘层的电容小的绝缘体基板的电容将限制电压耦合。这导致一种在跨越基板时下降大部分的电压的分压器电路(voltagedivider circuit)。对于使用于例如平面显示器(flat panel displays)的薄绝缘基板，电压的合理的部分与基板耦合但迅速衰退。这是部分由于在植入离子时绝缘体基板的正电充电，并且部分由于在离子撞击绝缘体基板表面时产生二次电子(secondaryelectrons)所造成。这大略地显示于附图说明图1，此图是典型的等离子体掺杂(PLAD)工具的某些电位的功能图。绝缘体基板I配置在导电平台2上。藉由将反应气体(reactive gas)导入至处理室来产生等离子体3是所属
众所周知的。位于所产生的等离子体与绝缘体基板I的表面的间的鞘层4具有如下所示的有效植入电压(effecive implant voltage) (Veff)权利要求1.一种等离子体处理工具，包括 等离子体处理室，用以由导入该处理室中的气体产生具有多个离子的等离子体； 平台，用以支撑及电性连接至等离子体掺杂用的绝缘体基板，该平台连接至电压源，该电压源供应第一电位的多个负偏压脉冲给该平台及该基板；以及 电极，配置在所产生的该等离子体的上方，该电极接收第二电位的多个负偏压脉冲，该第二电位大于该第一电位，其中该多个离子撞击用来产生多个二次电子的该电极的表面，该多个二次电子以该第二电位加速朝向该基板，以中和该基板上的电荷聚集。2.根据权利要求I所述的等离子体处理工具，还包括 隔板，配置在该电极上方且与该平台相隔一距离；以及 绝缘部分，配置在该隔板与该电极之间以电气隔离该电极。3.根据权利要求I所述的等离子体处理工具，其中该电极是具有第一表面的电极板，该表面指向该平台，该第一表面的轮廓可被组构以增加与该电极上的该多个离子有关的入射角。4.一种将等离子体处理工具中的绝缘体目标基板表面上的电荷聚集予以中和的方法，包括 提供反应气体给处理室； 激发该反应气体以产生具有多个离子的等离子体； 施加多个第一偏压脉冲至配置在该处理室中的绝缘体基板； 施加多个第二偏压脉冲至配置在该等离子体上方的电极，该多个第二偏压脉冲的电位高于该多个第一偏压脉冲的电位，以吸引该多个离子朝向该电极； 当所吸引的该些离子撞击该电极的表面时产生多个二次电子；以及加速所产生的该多个二次电子使朝向该绝缘体基板，以中和出现在该基板的表面的电荷聚集。5.根据权利要求4所述的将等离子体处理工具中的绝缘体目标基板表面上的电荷聚集予以中和的方法，其中该些第二偏压脉冲是负电位且该多个第一偏压脉冲与该多个第二偏压脉冲同步。6.根据权利要求4所述的将等离子体处理工具中的绝缘体目标基板表面上的电荷聚集予以中和的方法，其中该多个二次电子以对应于该多个第二偏压脉冲的电位而加速朝向该绝缘体基板。7.根据权利要求6所述的将等离子体处理工具中的绝缘体目标基板表面上的电荷聚集予以中和的方法，还包括在该些二次电子到达该绝缘体基板的表面之前使该多个二次电子减速。8.根据权利要求4所述的将等离子体处理工具中的绝缘体目标基板表面上的电荷聚集予以中和的方法，还包括在施加该多个第二偏压脉冲之前加热该电极。9.根据权利要求4所述的将等离子体处理工具中的绝缘体目标基板表面上的电荷聚集予以中和的方法，还包括经由配置在该绝缘体基板上方的隔板而在该处理室内散布该反应气体，该电极配置在该隔板的指向该绝缘体基板的一侧上。10.一种监测等离子体浸没离子植入的装置，包括 等离子体处理室，用以由导入该处理室中的气体来产生具有多个离子的等离子体；平台，用以支撑及电性连接至用于植入该多个离子的绝缘体基板，该平台连接至电压源，该电压源供应第一电位的多个负偏压脉冲给该平台及该基板； 屏蔽环，配置在该处理室内且与该平台相邻，该屏蔽环电性连接至该平台且偏压至该第一电位； 绝缘体，配置在该屏蔽环上； 金属层，配置在该绝缘体上，该金属层的电荷对应于在植入该多个离子期间该基板的电荷聚集；以及 探测器，连接至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：提摩太·J·米勒，维克拉姆·辛，卢多维克·葛特，克里斯多夫·J·里维特，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：
国别省市：
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