專利名稱：操作離子源的方法和離子注入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及操作用在例如離子注入裝置(在本說明書中，包括稱為離子摻雜裝置的裝置)中的離子源的方法，以及能執(zhí)行該操作方法的離子注入裝置。在本說明書中，術(shù)語離子是指陽離子，以及術(shù)語離子束是指陽離子束。
背景技術(shù)：
作為引出離子束的離子源，已知一種電子碰撞型離子源，其中，由于電弧放電或類似通過電子碰撞，離子化等離子室中的離子源氣體，從而產(chǎn)生等離子體作為電子碰撞型離子源，具有在等離子室的內(nèi)壁的附近形成會切磁場(多極磁場)的離子源。這種離子源也稱為桶型離子源、多極磁場型離子源，或多勾型離子源。
在這種離子源中，將考慮有關(guān)等離子室的等離子電極的電勢。等離子電極是構(gòu)成從等離子引出離子束的引出電極系統(tǒng)的引出電極中，最接近等離子室中的等離子的電極。通常，等離子電極通過絕緣器與等離子室電氣絕緣，以及通過DC電源，使等離子電極相對于等離子室的電勢偏壓到負壓，或設(shè)置成浮動電勢，同時通過高電阻連接等離子室和等離子電極。在浮動電勢的情況下，由于許多電子的入射通過自偏壓，將離子束引出中的等離子電極的電勢設(shè)置成負，因為在等離子中，電子輕于離子，因此它們的移動性較高。
因此，在任一情況下通常使在離子束引出中等離子電極相對于等離子室的偏壓設(shè)置成負。這是主要由下述原因引起的。當將偏壓設(shè)置成負時，等離子中的電子難以逃向相同極性的等離子電極，因此，減少電子損耗，以及等離子中的離子通過相反極性的等離子電極有效引出。
作為對應于將偏壓設(shè)置成負的技術(shù)的結(jié)構(gòu)的例子，專利文獻1(日本專利未審公開號No.2004-362901(段落0041，圖1))示出了表示其中將用于引出的電源的負電極連接到第一引出電極(對應于等離子電極)的結(jié)構(gòu)的圖(見圖1)。

發(fā)明內(nèi)容
實驗表示如下。在應用偏壓的上述相關(guān)技術(shù)方法中，或換句話說，操作離子源的方法中，當通過使用包含磷化氫(PH3)的氣體(例如，通過氫或氦稀釋磷化氫獲得的氣體)作為離子源氣體來引出離子束時，能增加所需離子特別是PHx+(x＝0至3，在x＝0的情況下，為P+，在下文中同樣適用)與其他離子(例如H+，H2+，以及H3+)的比率。通過比較，當通過使用包含三氟化硼(BF3)的氣體(例如濃度100％的三氟化硼)作為離子源氣體引出離子束時，難以增加所需離子特別是B+與其他離子(例如F+，BF+和BF2+)的比率。
本發(fā)明的實施例提供操作離子源的方法，以及離子注入裝置，其中，當通過使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體引出離子束時，能增加離子束中B+的比率。
另外，本發(fā)明的實施例提供操作離子源的方法，以及離子注入裝置，其中，當通過切換地使用包含三氟化硼和包含磷化氫的氣體引出離子束時，在使用前一氣體的情況下，能增加離子束中的B+的比率，以及在使用后一氣體的情況下，能增加PHx+的比率。
根據(jù)本發(fā)明的操作離子源的第一方法是一種操作離子源的方法，該離子源包括等離子室，其中引入離子源氣體以及用于在內(nèi)部產(chǎn)生等離子；等離子部件，其用于通過電子碰撞，在該等離子室中離子化離子源氣體以便產(chǎn)生等離子；引出電極系統(tǒng)，其位于該等離子室的開口部分附近，從等離子引出離子束，以及具有一個或多個電極；絕緣部件，其用于使等離子電極與該等離子室電氣絕緣，該等離子電極為構(gòu)成該引出電極系統(tǒng)的該電極中最接近等離子的電極；以及在該等離子室的內(nèi)壁附近形成會切磁場的多個磁體，其中，當通過使用包含三氟化硼(BF3)的氣體作為離子源氣體來引出該離子束時，將等離子電極相對于該等離子室的偏壓設(shè)置為正。
根據(jù)第一操作方法，通過實驗驗證，當將偏壓設(shè)置成正時，與偏壓為負或0V的情形相比，能增加離子束中的B+的比率。
根據(jù)本發(fā)明的操作離子源的第二方法是這樣一種方法當通過使用包含三氟化硼(BF3)的氣體作為該離子源氣體引出該離子束時，將等離子電極相對于該等離子室的偏壓設(shè)置為正，并且當通過使用包含磷化氫(PH3)的氣體作為該離子源氣體引出該離子束時，將等離子電極相對于該等離子室的偏壓設(shè)置成負的方法。
根據(jù)第二操作方法，通過實驗可以驗證當如上所述切換偏壓時，在使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體的情況下，能增加離子束中B+的比率，以及在使用包含磷化氫的氣體的情況下，能增加離子束中PHx+的比率。
根據(jù)本發(fā)明的第一離子注入裝置是具有下述結(jié)構(gòu)的裝置，其中，通過使從離子源引出的離子束入射在襯底上，執(zhí)行離子注入，并包括(a)離子源，具有等離子室，其中引入離子源氣體以及用于內(nèi)部地產(chǎn)生等離子；離子化部件，其用于通過電子碰撞，在該等離子室中離子化離子源氣體的；引出電極系統(tǒng)，其位于該等離子室的開口部分附近，從等離子引出離子束，以及具有一個或多個電極，絕緣部件，其用于使等離子電極與該等離子室電氣絕緣，該等離子電極為構(gòu)成該引出電極系統(tǒng)的電極中最接近等離子的電極；以及多個磁體，其在該等離子室的內(nèi)壁附近，形成會切磁場；(b)供氣單元，用于將包含三氟化硼的(BF3)的離子源氣體供給到該離子源的該等離子室中；以及(c)偏壓單元，其中當通過使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體來引出該離子束時，將等離子電極相對于該等離子室的偏壓設(shè)置成正。
根據(jù)第一離子注入裝置，通過使用包含三氟化硼的離子源氣體，能從離子源引出包括硼的離子的離子束，以及能將偏壓設(shè)置成正從而能增加離子束中的B+的比率。
根據(jù)本發(fā)明的第二離子注入裝置是包括下述結(jié)構(gòu)的裝置，包括(a)以與第一離子注入裝置的離子源相同的方式構(gòu)造的離子源；(b)供氣單元，用于將包含三氟化硼(BF3)的離子源氣體以及包含磷化氫(PH3)的離子源氣體切換地供給到該離子源的該等離子室中；(c)偏壓單元，其中當從該離子源引出該離子束時，可在正電壓和負電壓之間切換等離子電極相對于該等離子室的偏壓；以及(d)控制器，用于控制該供氣單元和該偏壓單元，以便當將包含三氟化硼的離子源氣體供給到該等離子室中時，將偏壓設(shè)置成正，以及當將包含磷化氫的離子源氣體供給到該等離子室中時，將偏壓設(shè)置成負。
根據(jù)第二離子注入裝置，當在包含三氟化硼的氣體和包含磷化氫的氣體之間切換離子源氣體時，能從一個離子源切換地引出包括含硼的離子和包括含磷的離子的離子束，以及如上所述切換偏壓，以便在使用包含三氟化硼的離子源氣體的情況下，能增加離子束中的B+的比率，以及在使用包含磷化氫的離子源氣體的情況下，能增加離子束中PHx+的比率。
根據(jù)本發(fā)明的第三離子注入裝置除第一和第二離子注入裝置的結(jié)構(gòu)外，可以進一步包括質(zhì)量分離單元，在該離子源和用于該襯底的支持部分之間，用于在從該離子源引出的離子束上執(zhí)行質(zhì)量分離。
根據(jù)本發(fā)明的第一方法，在當通過使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體而引出離子束時，將偏壓設(shè)置成正的情況與偏壓為負或0V的情形相比，能增加離子束中B+的比率，即可以有效地引出B+。
因此，能獲得下述效果，當將B+用作所需離子時，可以減小除期望離子外的不期望離子被加速的比率。因此，能減少用于加速離子束的加速電源的容量。在將質(zhì)量分離單元布置在離子源的下游側(cè)的情況下，可以減少由于不期望離子碰撞在質(zhì)量分離單元中的壁面或類似產(chǎn)生的漏氣以及金屬污染(金屬物質(zhì)對襯底的污染，在下文中同樣適用)的問題。
根據(jù)本發(fā)明的第二方法，當如上所述切換偏壓時，在使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體的情況下，能增加離子束中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及在使用含磷的氣體的情況下，能增加離子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能獲得下述效果。在將B+和PHx+切換地用作所需離子的情況下，在兩種離子類型中，以與第一方法的發(fā)明相同的方式，能減少加速電源的容量。此外，能在放置質(zhì)量分離單元的情況下降低漏氣和金屬污染的問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一裝置，通過使用包含三氟化硼的離子源氣體，能從離子源引出包括含硼的離子的離子束，以及能將偏壓設(shè)置成正，從而能增加離子束中B+的比率。即，可以有效地引出B+。
因此，能獲得下述效果。當將B+用作用于襯底上的離子注入的摻雜離子時，可以減小除摻雜離子外的不期望離子被加速的比率。因此，能減少用于加速離子束的加速電源的容量。在離子源和用于襯底的支撐部之間放置質(zhì)量分離單元的情況下，可以減少由于不期望的離子碰撞質(zhì)量分離單元中的壁面等等生成的漏氣以及金屬污染問題。
根據(jù)本發(fā)明的第二裝置，當在含三氟化硼的氣體和含磷的氣體之間切換離子源氣體時，能從一個離子源切換地引出包括含硼離子和包括含磷離子的離子束，以及如上所述切換偏壓，這樣在使用含三氟化硼的離子源氣體的情況下，能增加離子束中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及在使用含磷的離子源氣體的情況下，能增加離子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能獲得下述效果。在將B+和PHx+切換地用作用于襯底上的離子注入的摻雜離子的情況下，在兩種離子類型中，以與第一裝置的發(fā)明相同的方式，能降低加速電源的容量。此外，能降低在放置質(zhì)量分離單元的情況下的漏氣和金屬污染問題。
根據(jù)本發(fā)明的第三裝置，在離子源和用于襯底的支撐部間放置質(zhì)量分離單元。因此，能抑制除摻雜離子外的不期望離子注入襯底中。如上所述，此外，可以減少由于質(zhì)量分離單元中的不期望離子碰撞壁面等等生成的漏氣和金屬污染的問題。


圖1是表示本發(fā)明的離子注入裝置的實施例的示意平面圖。
圖2是表示在圖1的離子源的外圍細節(jié)的例子的圖。
圖3是表示圖2中的供氣源的例子的圖。
圖4是表示圖2中的偏壓電路的另一例子的圖。
圖5是表示圖2中的偏壓電路的又一例子的圖。
圖6是表示在將100％BF3用作離子源氣體以及改變偏壓的情況下，離子束中的不同離子電流的比率的測量結(jié)果的例子的圖。
圖7是表示在將40％PH3/H2用作離子源氣體以及改變偏壓的情況下，離子束中的不同離子電流的比率的測量結(jié)果的例子的圖。
具體實施例方式
圖1是表示本發(fā)明的離子注入裝置的實施例的示意平面圖。將離子注入裝置配置成從離子源2引出的離子束4入射在由襯底驅(qū)動裝置14的保持部分12保持的襯底10上，以便在襯底10上執(zhí)行離子注入。從離子源2至襯底驅(qū)動裝置14的離子束4的路徑(束線)被真空管環(huán)繞，以及在離子注入期間維持真空大氣壓。
在該實施例中，從離子源引出并入射在襯底10上的離子束4具有片狀形狀，其中，在與圖1的片面(sheet face)的前后方向相符的Y方向中的寬度W(見圖2)充分地大于在垂直于Y方向的方向上的厚度T。當該束入射在襯底上時，離子束4的寬度W稍微大于在相同方向上的襯底10的尺寸。
在該實施例中，構(gòu)成用于在從離子源2引出的離子束4上執(zhí)行質(zhì)量分離的質(zhì)量分離單元的質(zhì)量分離磁體6和分離狹縫8布置在離子源2和保持部分12之間。質(zhì)量分離磁體6在厚度T的方向上彎曲離子束4以便有選擇地引出所需離子。分離狹縫8布置在質(zhì)量分離磁體6的下游側(cè)上，并與質(zhì)量分離磁體6協(xié)作以便有選擇地允許所需離子通過。
在實施例中，襯底驅(qū)動設(shè)備14以往復方式，在沿入射在襯底10上的離子束4的厚度的方向(換句話說，與寬度W交叉的方向)延伸的X方向中，機械地驅(qū)動在保持部分12上保持的襯底10。在該實施例中，襯底驅(qū)動裝置14本身沿導軌(未示出)在X方向中往復運動。因為襯底10的往復驅(qū)動以及離子束4的片狀形狀，能在將離子束4入射在襯底10的整個表面上的同時執(zhí)行離子注入。
例如，在形成許多用于平板顯示器(FPD)的襯底(玻璃襯底)10的表面上的薄膜晶體管(TFTs)的步驟中，能使用離子注入。有時，在這種情況下的離子注入稱為離子摻雜，以及離子注入裝置稱為離子摻雜裝置。襯底10可以是除上述外的襯底，或例如可以是半導體襯底或類似。
圖2表示離子源2的外圍中的細節(jié)的例子。離子源2包括等離子室20，其中引入離子源氣體50，以及用于內(nèi)部地產(chǎn)生等離子22；一個或更多(在該例子中為多個)絲極(filament)24，構(gòu)成離子化部件(嚴格地說，構(gòu)成部件的部分)，該離子化部件用于通過離子碰撞以離子化等離子室20中的離子源氣體50以便產(chǎn)生等離子22；以及引出電極系統(tǒng)30，其位于等離子室20的開口部分的附近，以及由于等離子22在電場的作用下加速離子束4從而引出離子束。
多個絲極(filament)24布置在等離子室20中以便在離子束4的寬度W的方向中并置。對每一絲極24，連接加熱絲極的絲極電源26。DC電弧電源28連接在每一絲極24的一端(在該例子中為正極端)和等離子室20之間，同時將后者設(shè)置成正極端。等離子室20還充當正極。在每一絲極24和等離子室20間發(fā)生電弧放電，以及通過在放電中生成的電子的碰撞，離子化該離子源氣體50，由此能在等離子室20中均勻地生成在離子束4的寬度W的方向上縱向分布的離子束22。在該例子中，絲極24、絲極電源26，以及電弧電源28構(gòu)成離子化部件。如上所述，離子源2是離子碰撞型離子源。
在等離子室20的外圍中，即，在該例子中，等離子室20的側(cè)面和背面的外圍中，在等離子室20的內(nèi)壁的附近，布置有用于形成會切磁場(嚴格地說，多會切磁場，也稱為多極磁場)的(在該例子中為許多)多個磁體。在該例子中，磁體40是永磁體，或者可以是電磁鐵。如上所述，離子源2稱為桶型離子源或類似。
引出電極系統(tǒng)30具有一個或多個電極。在該例子中，該系統(tǒng)具有等離子電極31、引出電極32、抑制電極33和接地電極34，均從接近等離子的側(cè)排列到下游側(cè)。在該例子中，電極31至34在相互對應的位置處具有許多離子引出孔。
用作用于使等離子電極31與等離子室20電氣絕緣的絕緣部件的絕緣器36位于等離子電極和等離子室之間。例如，絕緣器38使電極31至34彼此電氣絕緣。
簡單地說，等離子電極31是定義要引出的離子束4的能量的電極。相對于等離子室20為正或負的偏壓VB經(jīng)稍后所述的偏壓電路64，施加到等離子電極31。相對于地電勢為正的高壓(加速電壓)從DC加速電源42施加到等離子室20。引出電極32是產(chǎn)生相對于等離子電極31的電勢差，以及由于電勢差通過電場從等離子22引出離子束4的電極。相對于等離子室20的電勢為負的電壓(引出電壓)從DC引出電源44施加到引出電極。抑制電極33是抑制來自下游側(cè)的電子的逆流，以及從DC抑制電源46施加有相對于地電勢為負的電壓(抑制電壓)的電極。地電極34接地。
從構(gòu)成供氣單元的供氣源48，將包含三氟化硼(BF3)的離子源氣體50供給到等離子室20中。
另外，作為供氣源48，可以采用將能包含三氟化硼的離子源氣體50或包含磷化氫的離子源氣體50切換地供給到等離子室20中的結(jié)構(gòu)。圖3表示由此構(gòu)造的供氣源48的例子。
圖3所示的供氣源48能切換閥門60、62以便將包含來自氣體源52的三氟化硼的氣體以及包含來自氣體源56的磷化氫的氣體58的任何一個提供到等離子室20內(nèi)?？梢允謩訄?zhí)行閥門60、62或離子源氣體50的轉(zhuǎn)換。另外，最好將閥門60、62構(gòu)造成控制閥以及如在該例子中基于由控制設(shè)備80(見圖1，在下文同樣適用)提供的控制信號S1來控制這些閥門。
圖2中的點a至d分別對應于圖3至5中的點a至d。
通常，使用濃度100％或左右的三氟化硼。同樣在該情況下，在本說明書中，氣體一般指的是包含三氟化硼的氣體。通常，使用被氫或氦充分地稀釋的磷化氫。在這種情況下，字面上來說，所使用的氣體是包含磷化氫的氣體。
再參考圖2，偏壓電路64連接在等離子室20和等離子電極31間。偏壓電路構(gòu)成用于當引出離子束4時，控制等離子電極31相對于等離子室20的電勢(換句話說，相對于等離子室20的等離子電極31的電勢)也即偏壓VB的偏壓單元。在偏壓電路64中，可以將偏壓VB設(shè)置成正。另外，可以將能在正和負電壓間切換偏壓VB的結(jié)構(gòu)用作偏壓電路64。
在將偏壓VB設(shè)置成正的情況下，如圖2所示，可以通過將相對于等離子室20為正的偏壓VB施加到等離子電極31的DC偏壓電源66，以構(gòu)成偏壓電路64。最好，可以將偏壓電源66配置成輸出電壓可變。這也類似地適用于稍后所述的另一例子的偏壓電源66。當將包含三氟化硼的離子源氣體50提供到等離子室20中，以及通過使用離子源氣體50引出離子束4時，使用該偏壓電路64。
例如，其中偏壓VB可在正電壓和負電壓之間切換的偏壓電路64可以是其中輸出電壓可在正電壓和負電壓之間切換的雙極電源。在這種情況下，可以手動執(zhí)行偏壓電源66的輸出電壓的極性的切換(換句話說，倒置，以及在下文中同樣適用)?？蛇x擇的，最好，如在該例子中基于從控制設(shè)備80提供的控制信號S2執(zhí)行切換。
可選擇的，可以如圖4或5所示，配置偏壓電路64。
圖4中所示的偏壓電路64具有普通(即輸出電壓具有單極性，以及在下文中相同適用)DC偏壓電源66，以及兩個切換開關(guān)68，其輸出在點a、b之間的電源的輸出電壓，同時倒置極性。可以手動地執(zhí)行切換開關(guān)68的切換，即偏壓電壓VB的極性的轉(zhuǎn)換。另外，最好如在該例子中基于從控制設(shè)備80提供的控制信號S2執(zhí)行切換。
圖5中所示的偏壓電路64具有普通DC偏壓電源66、串連連接到該電源的開關(guān)70，以及并聯(lián)連接到兩個部件的串聯(lián)電路的電阻器72。電阻器72可以具有將等離子電極31設(shè)置成浮動電勢的高電阻(例如1KΩ或1MΩ)。當接通開關(guān)70時，通過來自偏壓電源66的輸出電壓，能將偏壓VB設(shè)置成正。當斷開開關(guān)70時，通過電阻器72，將等離子電極31設(shè)置成浮動電勢，以便在離子束引出中的上述電子入射的作用下，能將等離子電極31的電勢設(shè)置成負，致使該偏壓VB為負?？梢允謩拥貓?zhí)行開關(guān)70的開/關(guān)操作，即偏壓VB的極性的切換。可選擇的，最好如在該例子中基于從控制設(shè)備80提供的控制信號S2執(zhí)行切換。
控制設(shè)備80具有通過使用控制信號S1、S2來控制供氣源48和偏壓電路64的功能，和當將包含三氟化硼的離子源氣體50供給到等離子室20中時，將偏壓VB設(shè)置成正，以及當將包含磷化氫的離子源氣體50供給到等離子室20中時，將偏壓VB設(shè)置成負的功能。
將描述操作離子源2的第一方法。當通過使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體50來引出離子束4時，將偏壓VB設(shè)置成正。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當與偏壓VB為負或0V的情況相比，能增加離子束4中的B+的比率。即，可以有效地引出B+。
圖6表示在使用100％BF3(即濃度100％的BF3)作為離子源氣體50以及改變偏壓VB的情況下，離子束4中的不同離子電流的比率的測量結(jié)果的例子。在該例子中，在下述條件下，通過250至270μA/cm的離子電流，引出B+。離子源氣體50的流速為6ccm，來自電弧電源28的電弧電壓為80V，電弧電流為22A，來自加速電源42的加速電壓為50kV，來自引出電源44的引出電壓為7至12kV，以及來自抑制電源46的抑制電壓為0.5kV。
從圖6看出，當將偏壓VB設(shè)置成正，以及使其其絕對值更大時，B+的比率相對更大，以及其他離子的比率相對更小。換句話說，通過正偏壓VB的電平可以控制包含在離子束4中、諸如B+的離子類型的比率。盡管圖6中未示出，當將偏壓VB設(shè)置成負時，進一步減小B+的比率，以及進一步增加BF2+的比率。
還沒有正確地闡明實現(xiàn)這一結(jié)果的原理。然而，可以預期當將偏壓VB設(shè)置成正，以及使正壓更高時，與將偏壓設(shè)置成負的情形相比，等離子22進一步接近等離子電極31，以及通過與電子重組，在等離子電極31附近中和具有大的橫截面的BF2+、BF+等等的概率大于B+的情形。
從圖6，可以說，為增加離子束4中的B+的比率，偏壓VB最好設(shè)置在0＜VB≤10[V]的近似范圍中?？梢允蛊珘篤B的上限稍微高于10V，或例如設(shè)置成約15V。
如上所述，能增加離子束4中的B+的比率，由此獲得下述效果。在將B+用作所需離子(例如用于襯底10上的離子注入的摻雜離子)的情況下，能減少加速除摻雜離子外的不期望離子的比率。因此，能減少用于加速離子束4的加速電源的容量。在圖2的例子中，加速電源是加速電源42。在將后續(xù)級加速器放在離子源2的下游側(cè)上或例如放置在質(zhì)量分離磁體6和分離狹縫8間的情況下，如圖1所示，用于加速器的加速電源對應于加速電源(在下文中同樣適用)。
在質(zhì)量分離單元(特別地，質(zhì)量分離磁體6和分離狹縫8)位于離子源2的下游側(cè)的情況下，諸如圖1所示的實施例的情形下，能減少由于對質(zhì)量分離單元6或分離狹縫8的壁面的不期望的離子碰撞，以及由碰撞發(fā)出的金屬物質(zhì)污染襯底10(即金屬污染)產(chǎn)生的漏氣問題。
將描述操作離子源2的第二方法。當通過使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體50來引出離子束4時，將偏壓VB設(shè)置成正，以及當通過使用包含磷化氫的氣體作為離子源氣體50來引出離子束4時，將偏壓VB設(shè)置成負。在用這種方式切換地輸出偏壓VB的情況下，當使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體50時，能增加離子束4中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及當使用包含磷化氫的氣體時，能增加離子束4中的PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
在使用100％BF3作為離子源氣體50的情況下的測量結(jié)果如上參考圖6所述。圖7表示在使用40％PH3/H2(即摻雜氫的40％濃度的PH3)作為離子源氣體50以及改變偏壓VB的情況下，離子束4中的各個離子電流的比率的測量結(jié)果的例子。在該圖中，PHx+表示質(zhì)量數(shù)為31至34[amu]的離子P+、PH+、PH2+的總和。
圖7表示在下述條件下，通過375至510μA/cm的離子電流，引出PH+的例子。離子源氣體50的流速為14ccm，來自電弧電源28的電弧電壓為40V，電弧電流為22A，來自加速電源42的加速電壓為65kV，來自引出電源44的引出電壓為7kV，以及來自抑制電源46的抑制電壓為0.5kV。
從圖7看出，當將偏壓VB設(shè)置成負以及使其絕對值更大時，PHx+的比率相對更大，以及其他離子的比率相對更小。換句話說，通過負偏壓VB的電平，能控制包含在離子束4中的離子類型諸如PHx+的比率。當將偏壓VB設(shè)置成0V或正時，進一步減小PHx+的比率。
從圖7，可以說，為增加離子束4中的PHx+的比率，最好將偏壓VB設(shè)置成負，以及特別地，最好在該例子中，將偏壓設(shè)置成在-30≤VB＜0[V]的近似范圍中，特別是在-30≤VB≤-10[V]的范圍中。
在如上所述的通過雙極電源構(gòu)造構(gòu)成偏壓電路64的偏壓電源66的情況下，當合計上述范圍時，輸出的可變范圍可以是例如-30V至+15V。
如上所述，根據(jù)第二操作方法，在將B+和PHx+切換地用作所需離子(例如，用于襯底10上的離子注入的摻雜離子)的情況下，在兩種離子類型中，以與第一操作方法相同的方式，可以減少加速電源的容量。此外，能減少在放置質(zhì)量分離單元的情況下的漏氣和金屬污染的問題。
離子注入裝置，在圖1和2中所示，作為供氣源48，包括供氣源，用于將包含三氟化硼的離子源氣體50供給到等離子室20中，以及作為偏壓電路64，包括用于在通過使用包含三氟化硼的離子源氣體50來引出離子束4的情況下將偏壓VB設(shè)置成正的電路，該離子注入裝置被稱為第一離子注入裝置。從操作離子源2或類似的第一和第二方法的描述可以看出，根據(jù)第一離子注入裝置，通過使用包含三氟化硼的離子源氣體50，能從離子源2引出包括含硼的離子的離子束4，以及能使偏壓VB為正，以便能增加離子束4中的B+的比率。即，能有效地引出B+。
因此，能獲得下述效果。當將B+用作摻雜離子，用于離子注入在襯底10上時，能減少加速除所期望的離子外的不期望離子的比率。因此，能減小用于加速離子束4的加速電源的容量。在將質(zhì)量分離單元放在離子源2和用于襯底10的保持部12之間的情況下，如上所述，可以減少由于在質(zhì)量分離單元中不期望的離子碰撞壁面或類似生成的漏氣，以及金屬污染的問題。
在質(zhì)量分離單元如圖1所示的實施例放置的情況下，質(zhì)量分離功能能抑制除摻雜離子外的不期望離子注入到襯底10中(這在第二離子注入裝置中同樣適用)，如下所述。
離子注入裝置，在圖1和2中示出，作為供氣源48，包括用于可將包含三氟化硼的離子源氣體50和包含磷化氫的離子源氣體50切換地供給到等離子室20中的供氣源，作為偏壓電路64，包括用于當從離子源2引出離子束4時，在正電壓和負電壓間切換偏壓VB的電路，以及包括用于控制供氣源48和偏壓電路64的控制設(shè)備80，以及當將包含三氟化硼的離子源氣體50供給到等離子室20中時，將偏壓VB設(shè)置成正，以及當將包含磷化氫的離子源氣體50供給到等離子室20中時，將偏壓VB設(shè)置成負，其被稱為第二離子注入裝置。從操作離子源2等等的第一和第二方法的描述看出，根據(jù)第二第一離子注入裝置，將離子源氣體50切換到包含三氟化硼的氣體和包含磷化氫的氣體的任何一個，以便能從單個離子源2切換地引出包含三氟化硼的氣體和包含磷化氫的氣體，以及如上所述切換偏壓VB，因此，當使用包含三氟化硼的離子源氣體50時，能增加離子束4中的B+的比率，以及能有效地引出B+，以及當使用包含磷化氫的離子源氣體時，能增加離子束中PHx+的比率，以及能有效地引出PHx+。
因此，能獲得下述效果。當將B+和PHx+切換地用作用于襯底10上的離子注入的摻雜離子時，在兩種離子類型中，能以與第一離子注入裝置相同的方式，降低加速電源的容量。在放置質(zhì)量分離單元的情況下，可以減少漏氣和金屬污染的問題。
權(quán)利要求
1.一種操作離子源的方法，所述離子源包括等離子室，其中引入離子源氣體以及用于內(nèi)部地產(chǎn)生等離子；離子化部件，其用于通過電子碰撞在所述等離子室中離子化離子源氣體以便產(chǎn)生等離子；引出電極系統(tǒng)，其位于所述等離子室的開口部分附近，其從等離子引出離子束，以及具有一個或多個電極；以及用于使等離子電極與所述等離子室電氣絕緣的絕緣部件，所述等離子電極為構(gòu)成所述引出電極系統(tǒng)的所述電極中最接近等離子的電極，以及在所述等離子室的內(nèi)壁附近形成會切磁場的多個磁體，所述方法包括步驟當通過使用包含三氟化硼(BF3)的氣體作為該離子源氣體來引出該離子束時，將所述等離子電極相對于所述等離子室的偏壓設(shè)置為正。
2.如權(quán)利要求1所述的操作離子源的方法，進一步包括步驟當通過使用包含磷化氫(PH3)的氣體作為該離子源氣體來引出該離子束時，將所述等離子電極相對于所述等離子室的偏壓設(shè)置成負。
3.一種離子注入裝置，具有通過使從離子源引出的離子束入射在襯底上來執(zhí)行離子注入的結(jié)構(gòu)，其中所述裝置包括離子源，具有引入離子源氣體以及用于內(nèi)部地產(chǎn)生等離子的等離子室；用于通過電子碰撞在所述等離子室中離子化離子源氣體以便產(chǎn)生等離子的離子化部件；引出電極系統(tǒng)，其位于所述等離子室的開口部分附近，從等離子引出離子束，以及具有一個或多個電極；用于使等離子電極與所述等離子室電氣絕緣的絕緣部件，所述等離子電極為構(gòu)成所述引出電極系統(tǒng)的所述電極中最接近等離子的電極；以及在所述等離子室的內(nèi)壁附近形成會切磁場的多個磁體；供氣單元，用于將包含三氟化硼的(BF3)的離子源氣體供給到所述離子源的所述等離子室中；以及偏壓單元，當通過使用包含三氟化硼的氣體作為該離子源氣體來引出該離子束時，將所述等離子電極相對于所述等離子室的偏壓設(shè)置成正。
4.一種離子注入裝置，具有通過使從離子源引出的離子束入射在襯底上來執(zhí)行離子注入的結(jié)構(gòu)，其中所述裝置包括離子源，具有引入離子源氣體以及用于內(nèi)部地產(chǎn)生等離子的等離子室；離子化部件，其用于通過電子碰撞在所述等離子室中離子化離子源氣體，以便產(chǎn)生等離子；引出電極系統(tǒng)，其位于所述等離子室的開口部分附近，從等離子引出離子束，以及具有一個或多個電極；用于使等離子電極與所述等離子室電氣絕緣的絕緣部件，所述等離子電極為構(gòu)成所述引出電極系統(tǒng)的所述電極中最接近等離子的電極；以及在所述等離子室的內(nèi)壁附近形成會切磁場的多個磁體；供氣單元，用于將包含三氟化硼(BF3)的離子源氣體以及包含磷化氫(PH3)的離子源氣體切換地供給到所述離子源的所述等離子室中；偏壓單元，當從所述離子源引出該離子束時，所述等離子電極相對于所述等離子室的偏壓可在正電壓和負電壓間切換；以及控制器，用于控制所述供氣單元和所述偏壓單元，以便當將包含三氟化硼的離子源氣體供給到所述等離子室中時，將偏壓設(shè)置成正，以及當將包含磷化氫的離子源氣體供給到所述等離子室中時，將偏壓設(shè)置成負。
5.如權(quán)利要求3或4所述的離子注入裝置，其中，所述裝置進一步包括質(zhì)量分離單元，用于在所述離子源和用于所述襯底的保持部分之間，在從所述離子源引出的離子束上執(zhí)行質(zhì)量分離。
6.如權(quán)利要求1所述的操作離子源的方法，其中，當使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體時，將偏壓設(shè)置在0＜VB≤15[V]的范圍中，其中，VB是偏壓。
7.如權(quán)利要求2所述的操作離子源的方法，其中，當使用包含磷化氫(PH3)的氣體作為離子源氣體時，將偏壓設(shè)置在-30≤VB＜0的范圍中，其中，VB為偏壓。
8.如權(quán)利要求3所述的離子注入裝置，其中，當使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體時，將偏壓設(shè)置在0＜VB≤15[V]的范圍中，其中，VB為偏壓。
9.如權(quán)利要求4所述的離子注入裝置，其中，當使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體時，將偏壓設(shè)置在0＜VB≤15[V]的范圍中其中，VB為偏壓，以及當使用包含磷化氫(PH3)的氣體作為離子源氣體時，將偏壓設(shè)置在-30≤VB＜0的范圍中，其中，VB為偏壓。
全文摘要
當通過使用包含三氟化硼的氣體作為離子源氣體50，用于將該氣體供給到用于離子源2的等離子室20中來從離子源2引出離子束4時，通過偏壓電路64，將等離子電極31相對于用于離子源2的等離子室20的偏壓V
文檔編號H01L21/02GK1953129SQ20061013605
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者井內(nèi)裕, 土肥正二郎, 安東靖典, 松田恭博 申請人:日新意旺機械股份有限公司