[发明专利]用于离子注入的方法和装置

说明书

本发明涉及对至少一个基片进行离子注入的离子注入装置和方法，其中，通过放电空间内的等离子体源在所述离子注入装置中产生具有至少10¹⁰cm^-3、例如10¹⁰cm^-3～10¹²cm^-3的离子密度的等离子体，其中所述放电空间在待进行注入的所述基片的方向上受到具有彼此间隔开的贯通孔的等离子体限制壁的限制，所述等离子体限制壁处于等离子体电势或最大值为±100V的电势，并且，在所述离子注入装置内，所述放电空间内的压力高于所述基片所处的空间内的压力；其中所述基片承载在基片支架上，其基片表面与所述等离子体限制壁对置；并且其中，所述基片和/或所述基片支架用作基片电极，所述基片电极置于相对于所述等离子体为高负电势，以使得离子从所述等离子体中在所述基片的方向上被加速并注入到所述基片中。

文献US7,776,727B2披露了一种离子浸没式注入方法，其中在放电空间内使用ICP(电感耦合等离子体)放电产生等离子体。待进行注入的基片处于该等离子体中。此外，通过喷淋头构造对该等离子体提供工艺气体，所述工艺气体在等离子体中被电离。所述基片承载在基片支架上，向其施加高频AC电压。此外，借助DC电压源而将卡盘DC电压施加给该基片支架，借助卡盘DC电压，等离子体中的离子化的掺杂剂在待进行注入的基片的表面方向上被加速并且被注入到所述基片中。在离子注入过程中，进行注入的基片的整个表面与所述等离子体直接接触。这种注入在整个区域上进行而进入到该基片表面中。所述基片支架可以在离子注入的过程中进行冷却。

上述的等离子体浸没式注入设备除了用于掺杂目的之外，此类设备还可以用于对基片性质(例如硬度或断裂强度)进行靶向的影响。如上所述，此类设备在没有物质分离的条件下运行。所述基片或工件与等离子体直接大面积接触。

如果希望借助于等离子体浸没式注入装备对基片进行选择性注入，在已知的注入技术中，在基片上或在基片与等离子体之间使用对待掺杂区域进行限制的掩模。在这种情况下，所使用的掩模受到高能离子的轰击。伴随着较高的热负荷和溅射，在这种情况下对于离子的加速需要相应更高的功率。因此，在等离子体浸没式离子注入的情况中，经常将脉冲式供电单元用于加速电压。

文献US2006/0019039A1披露了所述一般类型的装置和方法，其中使用了等离子体浸没式离子注入。在这种情况下，利用了所有侧均被封闭的注入室，在其中设置有等离子体室和处理室形式的分室，并在它们之间设置有至少一个网格，借此由等离子体引出离子，并在该处理室内设置的一个基片的方向上加速离子。在这种情况下，至少一个网格和基片两者均可置于相对于该等离子体为负电势。所述等离子室和所述处理室以气体工艺彼此连接，并通过在处理室中设置的一个真空泵来排空。在注入过程中，待进行注入的基片位于所有侧均被封闭的注入室之内。如果基片大于等离子体室的尺度，则承载在处理室中整合的卡盘上的基片可以借助于所述等离子体下方的致动器臂在该处理室内来回移动。已知的注入装置的操作与基片的处理有关，其中通过晶片传送机器人，在各情况下仅有一个基片被引入到注入室内，并随后在注入室所有侧面封闭之后在注入室中接受注入，并且在该注入室打开之后随之必须将所述基片从注入室再次取出。因此，已知的装备并不适合于在有效时间内对多个基片进行注入。

因此，本发明的目的在于提供用于离子注入的方法和装置，所述方法和装置使得能够以最大可能的效率对多个基片进行区域性以及选择性的离子注入。

本发明的目的首先通过上述一般类型的方法实现，其中，至少一个基片和/或基片支架在基片传输装置上移动，所述基片传输装置与所述等离子体限制壁对置地沿朝向所述放电空间的基片传输方向且顺着所述放电空间连续或不连续地行进，并穿过所述放电空间，其中，在所述离子注入过程中，所述放电空间的气体供应及气体排出与所述至少一个基片所处的空间是分开的。

本发明提供了一种用于对基片进行离子注入的新颖的改进方法。在该方法中，至少一个待进行注入的基片不与等离子体直接接触，而且它也并不位于与该等离子体相同的对外部封闭的真空反应器腔室内。相反，该至少一个基片布置在等离子体之外，其中一个或多个基片可以借助于基片传输装置沿基片传输方向(由基片传输方向的直线路线所限定)自由地移动穿过所述等离子体。在这种情况下，不同于装卸装置的原理，基片并非来回传送，而是沿着一个基本的基片传输方向传送，也就是说，基本上沿直线朝向放电空间顺着该放电空间并最终离开该放电空间，其中，其他基片可以随后直接在该路径上传送。