專利名稱：電磁感應加速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種等離子體加速器，尤其是一種電磁感應等離子體加速器。
背景技術：
隨著對高速微處理器和高記錄密度存儲器的需求增加，現已開發(fā)出了用于減小門電介質厚度和邏輯器件橫向尺寸的技術，從而可以在一個半導體芯片上安裝多個器件。即，已對將晶體管的門長度減少到0.5nm或更小、將金屬化水平增加到6或更大的技術進行了集中研究。為了實施這一技術，在半導體芯片的制造過程中需要高性能的蝕刻技術和圖案轉移技術。因此，使用等離子體加速器的蝕刻技術變得更加重要。
圖1是剖開的透視圖，示意性示出了在美國專利No.5847593中公開的“孔效應等離子體加速器”的結構。參照圖1，上述等離子體加速器包括環(huán)形槽道22，該槽道具有閉合的上端部和敞開的下端部；內部和外部環(huán)形線圈16、17、18、18’和19，這些線圈與槽道22同軸并平行于槽道22的內側面和外側面，形成了帶有物理上和磁性上分開的磁極的磁場；環(huán)形陽極24，該陽極與氣體供給管25連接，并且使氣體離子化；及陰極27，該陰極設置在槽道22的下端部處的磁極上，與氣體供給線29連接，并且輸送電子。
外部線圈17、18、18’和19劃分成圍繞槽道22的外側的上部線圈17和具有分開區(qū)段的下部線圈18、18’和19，所述分開的區(qū)段圍繞著槽道22的開口。上部線圈17和內部線圈16由電介質層23隔開，并且上部的磁場被屏蔽。因此，穿過槽道22的空間部分20的部分磁場只在開口22A中感生。在設置有下部線圈18、18’和19的部分中形成的磁場局部地捕捉電子。結果，只有正離子被加速，但是電中性的等離子體不能被由陽極24和陰極27形成的電場加速。而且，在上述現有技術中，電子在其上有離子沉積的基底的表面上累積，因此發(fā)生例如電荷短路的損耗，并且在細小圖案中產生凹口，從而使蝕刻輪廓不均勻。
圖2是橫截面圖，示意性示出“同軸等離子體加速器”的結構，該同軸等離子體加速器在“電氣和電子工程師協(xié)會會刊”等離子科學1994年卷22第6期1015頁J.T.Scheuer等人的文章中有描述。參照圖2，所述同軸等離子體加速器包括環(huán)形槽道50，具有封閉的上端部和敞開的下端部，在該處，當氣體被排放時產生的等離子體被加速；圓筒形陰極54，設置在槽道50的內側；圓筒形陽極52，與陰極54間隔一預定的間隙，并且平行于槽道50的開口的外側、與該開口的外側同軸設置；控制線圈64，用于控制在槽道50中的等離子體；陰極線圈56，設置在陰極54的內側；陽極線圈66，設置在陽極52的外側；以及磁感應器，該磁感應器利用流過陰極和陽極線圈54和56的電流在槽道50的開口感生磁場。
在上述現有技術中，安裝有槽道50，在該槽道50的內壁和外壁處設置有陽極52和陰極54，并且控制線圈64設置在槽道50的外側。這樣，在加速器中形成了橫跨槽道50的電流，并且利用電流，磁場沿圍繞陰極54的徑向感生。所述加速器是安裝在太空船中的等離子體加速器，所述太空船由洛杉磯Alamos國家實驗室制造。通過所述加速器加速的等離子體離子的速度代表了大約為500eV(電子伏特)的超磁音速。這樣，在槽道50中從陽極52到陰極54加速的等離子體離子與陰極54碰撞，因此陰極54的損壞程度是嚴重的，并且等離子體離子不容易使用在半導體薄層沉積工藝的蝕刻處理中。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用于加速中性等離子體離子的加速器，其中可實施帶有高度各向異性、高度選擇性、很好形成的均勻層、以及高加工再現性的半導體薄層沉積處理。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種電磁感應加速器。所述加速器包括內部和外部環(huán)圈感應體，所述感應體相互間隔一預定間隔，并且其內側和外側同軸且平行布置，以便沿軸向感生感應磁場；槽道，該槽道在內部和外部環(huán)圈感應體之間包括與內部和外部環(huán)圈感應體接觸的電介質層，并且由電介質層之間的磁場感生二次電流到該槽道中；以及放電線圈，該線圈將脈沖能量供送到槽道中，并產生等離子體。
優(yōu)選地，在內部和外部環(huán)圈感應體中的線圈繞組的數目沿軸向減少，或者施加到內部和外部環(huán)圈感應體上的電流沿軸向減小。
磁場形成以垂直于軸向并橫跨槽道，并且二次電流在內部環(huán)圈感應體被感應場環(huán)繞的方向形成。
本發(fā)明提供了一種電磁感應加速器，用于利用感應場和電流加速具有高磁通密度的中性等離子體，取代了使用通過電子累積的電場、利用靜電力的傳統(tǒng)加速器。


參照附圖，通過詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述及其它的方面和優(yōu)點將變得更明了。
圖1是剖開的透視圖，示意性示出了在美國專利No.5847593中公開的“孔效應等離子體加速器”的結構；圖2是橫截面圖，示意性示出了在“電氣和電子工程師協(xié)會會刊”等離子科學卷22第6期的“同軸等離子體加速器”中的結構；圖3是剖開的透視圖，示意性示出了根據本發(fā)明一實施例的電磁感應加速器；及圖4是橫截面圖，示意性示出了根據本發(fā)明一實施例的電磁感應加速器。
具體實施例方式
下文中參照附圖，通過描述本發(fā)明的實施例來詳細說明本發(fā)明。
圖3是剖開的透視圖，示出了根據本發(fā)明一實施例的電磁感應加速器。參照圖3，電磁感應加速器100包括內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103；槽道107，內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103設置在該槽道107的內側和外側處；電介質層105，設置在槽道107的內壁上；及放電線圈(discharging coil)109，設置在槽道107的底部。
內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103相互同軸并平行設置，并且電流沿圍繞槽道107的徑向加到所述內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103。電流順時針或逆時針加在內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103上，并且由此形成橫跨槽道107內部的磁場。纏繞在內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103上的各線圈的繞組的數目沿軸向減少，或者流過由相同數目的繞組纏繞的各線圈的電流減小，使得感生到槽道107內部的磁場沿軸向減弱。所述磁場形成得垂直于線圈繞組的方向并橫跨槽道107，并且沿軸向逐漸減弱。
作為根據本發(fā)明一實施例的加速器的例子，提供了長度為10cm、直徑為10cm的環(huán)圈感應體101和103；具有渦輪分子泵功能的真空室，其直徑為30cm、長度為100cm；連接到這些器件上的脈沖形成網絡；以及基于PC、信息查詢和信息分析系統(tǒng)來進行過程控制的各系統(tǒng)，由此構造了蝕刻系統(tǒng)。優(yōu)選地，將等離子體離子(plasma ion)加速，以便加速器具有大約500eV的轉化能量(translation energy)，并且因而相對于多晶硅的蝕刻速率可達到200埃/分鐘或更大而沒有由電子電荷引起的損失。
在放電線圈109中產生的電能脈沖通過氣體高速傳播，由此形成等離子體。因此，不必像使用靜電力的傳統(tǒng)加速器那樣在加速器中單獨設置電極。即，在加速器中不必單獨設置可與等離子體物理接觸的電極。
圖4是橫截面圖，示意性示出了根據本發(fā)明一實施例的電磁感應加速器。感生感應場和二次電流的步驟、以及由所述感應場和二次電流感生電磁力的步驟。
流過內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103的電流導致在槽道107中感生磁場B，并且該感應磁場B導致感生二次電流J，這可通過解Maxwell方程得到。如果流過內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103的電流加在來自地面的方向，如圖4所示，磁場B穿過槽道107感生，并且二次電流J在感生場B環(huán)繞內部環(huán)圈感應體101的逆時針方向感生。
二次電流J導致產生足以將外部供給的氣體分解為等離子狀態(tài)的電場強度。二次電流J和磁場B導致在Z方向形成電磁力F，不管極性如何，等離子體離子朝向槽道107的出口被加速。由電磁力F加速的等離子束通過混合電子和正離子形成，并且因此呈電中性。即，根據本發(fā)明實施例的加速器不論極性如何，在相同的方向對離子進行加速。因此，不必設置必需在傳統(tǒng)靜電型加速器中設置的陽極和陰極，從而簡化了加速器的結構。
F→=J→×B→...(1)]]>根據本發(fā)明實施例的加速器控制流過內部環(huán)圈感應體101和外部環(huán)圈感應體103的電流，從而控制電磁力F。優(yōu)選地，等離子體離子的速度控制為500eV或更小的磁亞音速，從而使目標的蝕刻輪廓均勻，并且可改善在基底上沉積的薄層的均勻度?？蛇M一步采用磁場波動探針、滯后探針(lagmuir probe)或測速計來測量等離子體離子的速度。
如上所述，在根據本發(fā)明的電磁感應加速器中，線圈與等離子體離子在其中被加速的槽道的內側和外側共軸地被纏繞，且電流沿相同的方向施加給所述線圈，從而形成橫跨槽道的磁場。另外，繞在環(huán)圈感應體上的繞組數目減少，或者電流減小，從而在槽道中感生出沿軸向逐漸減小的磁場，從而通過由所述槽道中磁場感生出的二次電流與感應磁場之間的相互作用產生電磁力。另外，由放電線圈形成的等離子體被有效地加速，從而不會出現在現存靜電型加速器中出現的凹口(notching)，并且可實施高度各向異性、高度選擇性、均勻層很好形成、以及高加工再現性的半導體蝕刻處理。
雖然參照其優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了具體圖示和說明，本領域的技術人員應該明白，在不脫離如后附權利要求所述的實質和范圍的情況下，可對其作形式和細節(jié)上的多種修改。
權利要求
1.一種電磁感應加速器，包括內部和外部環(huán)圈感應體，所述感應體以預定間隔彼此間隔開，并且其內側和外側同軸且平行布置，以便沿軸向感生感應磁場；槽道，該槽道包括位于內部和外部環(huán)圈感應體之間的、與內部和外部環(huán)圈感應體接觸的電介質層，并且二次電流由電介質層之間的感應磁場感生到該槽道中；以及放電線圈，該線圈將脈沖能量供送給槽道并產生等離子體。
2.如權利要求1所述的加速器，其中，纏繞在內部和外部環(huán)圈感應體上的各線圈的繞組的數目沿軸向減少。
3.如權利要求1所述的加速器，其中，施加到內部和外部環(huán)圈感應體上的電流沿軸向減小。
4.如權利要求1所述的加速器，其中，形成的磁場垂直于所述軸向并橫跨槽道。
5.如權利要求1所述的加速器，其中，二次電流沿感應磁場環(huán)繞內部環(huán)圈感應體的方向形成。
全文摘要
一種電磁感應加速器，所述電磁感應加速器包括內部和外部環(huán)圈感應體，所述感應體相互間隔一預定間隔，并且其內側和外側同軸且平行布置，以便沿軸向感生感應磁場；槽道，該槽道在內部和外部環(huán)圈感應體之間包括與內部和外部環(huán)圈感應體接觸的電介質層，并且由電介質層之間的磁場感生二次電流到該槽道中；以及放電線圈，該線圈將脈沖能量供送到槽道中，并產生等離子體。
文檔編號H05H1/00GK1509131SQ0314244
公開日2004年6月30日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權日2002年12月14日
發(fā)明者樸源澤 申請人:三星電子株式會社