[发明专利]等离子体源

说明书

本发明涉及等离子体源，该等离子体源用于例如在靶上照射离子束的离子束照射装置(例如离子注入装置)中对离子束供给等离子体，利用该等离子体中的电子实现离子束的中性化，防止靶带电等，更具体地说，涉及在发射的等离子体中防止包含高能量电子的装置。

例如在半导体晶片那样的靶上照射离子束实施离子注入等处理的情况下，因离子束的正电荷，会产生使靶带正电(充电)的问题。

为了解决该带电问题，例如在特开平5-234562号公报和特开平5-47338号公报中披露了在靶的附近设置等离子体源，对离子束供给等离子体，利用该等离子体中的电子，实现离子束的中性化，防止靶带电的技术。再有，把按这种目的使用的等离子体源称为离子束中性化装置。

如果参照附图说明该装置，那么图6表示把以往的等离子体源安装在离子束照射装置上的一例。

该装置这样构成，以便在真空容器32内，对被固定在托架38上的靶36照射离子束34，在该靶36上，实施离子注入、离子束腐蚀等处理。靶36例如可以为半导体晶片、其它基片等。

在靶36附近的真空容器32的侧壁部分上设有开口部分33，在其外侧附近，通过绝缘物30，安装等离子体源2。

该等离子体源2为ECR(电子回旋共振)型等离子体源，包括生成等离子体20的金属制的等离子体室容器4，在该等离子体室容器4内导入例如氩、氙等生成等离子体用的气体12的气体导入管10(气体导入装置)，在等离子体室容器4内导入例如2.45GHz频率的微波15的金属制成的天线14(微波导入装置)，以及磁线圈18，该线圈在等离子体室容器4内，沿等离子体发射方向22产生使电子回旋共振的强磁场B(例如，在微波15为2.45GHz的情况下约为87.5mT)。16为连接器。

在等离子体室容器4和真空容器32之间，由于向真空容器32内引入等离子体20很容易，所以如该例所示，以真空容器32侧为正极，就可以从直流引出电源28施加直流电压(引出电压)。

在本例中，等离子体室容器4的前面部分由带有等离子体发射孔8的前面板6构成，在等离子体室容器4内由微波放电和电子回旋共振高效率生成的等离子体20从该等离子体发射孔8发射到真空容器32内，供给离子束34(也称为等离子体桥)。因此，利用等离子体20中的电子实现离子束34的中性化，随着离子束的照射，可以抑制靶36带正电。

此外，在该等离子体源2中，由于在等离子体20的生成中使用微波15，不使用灯丝，所以可以防止灯丝构成物质从等离子体发射孔8射出，污染靶36。

而且，在该等离子体源2中，与特开平9-245997号公报披露的技术一样，由于用绝缘物制成的盖24和26覆盖等离子体室容器4的内壁和天线14，所以可以防止金属制成的等离子体室容器4、其前面板6和天线14被等离子体20溅射，防止金属溅射粒子从等离子体发射孔8射出，污染靶36。

如果在从上述等离子体源2中发射的等离子体20中包含的电子能量高，那么这些高能量的电子到达靶36，直至与该电子能量对应的电压，存在使靶36带负电(充电)的可能性。不能忽视这种靶36带负电的问题。

例如，近年来，由于在靶晶片的表面上形成的晶体管(FET)尺寸不断微细化(例如，一边为0.18μm左右)，并且其栅极氧化膜的膜厚不断极薄化(例如，5nm)左右，所以必须把处理中的充电电压抑制得非常低(例如，5V以下)。如果不这样，那么因充电上升会产生绝缘损坏，造成晶体管良品率下降和可靠性降低。

但是，在上述以往的等离子体源2中，沿从等离子体发射孔8的等离子体发射方向22产生使等离子体室容器4内的电子回旋共振的磁场B，等离子体室容器4内的等离子体20中的电子通过电子回旋共振沿该磁场B被加速，由于在该电子加速方向上存在等离子体发射孔8，所以高速(即高能量)的电子从等离子体发射孔8中发射，这些电子被供给离子束34，到达靶36，因而存在靶36的充电电压会升高的课题。

例如，虽然参照图4可进行下述详细说明，但从以往的等离子体源2中发射的等离子体20中的电子能量分布在数eV～100eV左右的宽范围内。因此，靶36的充电电压最大可上升至100V左右。

因此，本发明的主要目的在于防止在发射等离子体中包含高能量的电子。

本发明的等离子体源的特征在于，配有磁场发生装置，该磁场发生装置在所述等离子体室容器内，在与所述等离子体发射孔的等离子体发射方向交叉的方向上产生引起所述电子回旋共振的磁场。