CN111261482B

CN111261482B - 离子布植装置及离子布植时捕集污染物粒子的方法

Info

Publication number: CN111261482B
Application number: CN201911022505.7A
Authority: CN
Inventors: 朴兴雨; 李河圣; 崔钟武; 金成基
Original assignee: Xia Tai Xin Semiconductor Qing Dao Ltd
Current assignee: Xia Tai Xin Semiconductor Qing Dao Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: US11170975B2; CN111261482A; US20200216946A1

Abstract

本发明提供一离子布植装置及离子布植时捕集污染物粒子的方法。所述离子布植装置，包括：离子源；与所述离子源耦合的分析仪；与所述分析仪耦合的加速器；处理室，配置为从所述加速器接收掺杂物粒子；和收集板，设置在所述加速器和所述处理室之间，所述收集板具有主体，所述主体具有分别被捕集套结构部分覆盖的多个孔，其中所述捕集套结构定义了口袋开口且所述捕集套结构和所述孔共同形成收容腔。

Description

离子布植装置及离子布植时捕集污染物粒子的方法

技术领域

本公开总体上涉及离子布植装置，更具体地，涉及具有被收集板的离子布植/注入装置，所述收集板被配置用以捕集污染物粒子。

本申请要求2018年11月30日提交的美国临时专利申请号62773203的优先权，该临时专利申请通过引用结合在此并且作为说明书的一部分。

背景技术

在半导体器件制造设备中，离子布植装置的收集板须要与真空环境兼容。传统的收集板使用收集表面，例如粘合剂，多孔材料和油性材料，此等设置仍有可能在真空环境中排出污染物质，这使得它们不敷使用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种离子布植装置及方法，以解决上述技术问题。

一种离子布植装置，其包括：离子源；与所述离子源耦合的分析仪；与所述分析仪耦合的加速器；处理室，配置为从所述加速器接收掺杂物粒子；和收集板，设置在所述加速器和所述处理室之间，所述收集板具有主体，所述主体具有分别被捕集套结构部分覆盖的多个孔，其中所述捕集套结构定义了口袋开口且所述捕集套结构和所述孔共同形成收容腔。

一种离子布植装置的收集板，其包括：具有多个排列成阵列的孔的主体，所述多个孔被配置用以捕拦污染物粒子；和多个捕集套结构，分别设置于所述多个孔周边，每个所述捕集套结构部分地覆盖相应的孔，且被配置用以捕获以被加速而行经所述收集板的污染物粒子，并将污染物粒子引向相应的孔；其中，所述捕集套结构与所述孔之间的空间形成口袋开口，其中所述孔和所述捕集套结构共同形成收容腔。

一种捕集污染物粒子的方法，其包括：接收收集板，所述收集板具有多个收容腔，所述收容腔由所述收集板主体上的孔和对应地部分覆盖该孔的捕集套结构共同形成，所述捕集套结构具有面向离子束加速器方向的口袋开口；在所述加速器和处理室之间安装所述收集板；从离子源产生离子束；用分析仪分析所产生的离子束；使用所述加速器操纵离子束的速度；使用所述收集板捕集离子束射向所述口袋开口的污染物粒子；和将离子束提供至所述处理室。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了根据本公开的一些实施例的离子布植装置的区域横截面示意图；

图2A示出了根据本公开的一些实施例的收集板的局部示意图；

图2B示出了根据本发明的一些实施例的收集板的局部横截面示意图；

图3A-3C示出了根据本公开的一些实施例的收集板的局部示意图；

图4示出了根据本公开的一些实施例的捕集污染物粒子的方法的流程图。

然而，要注意的是，随附图式仅说明本案之示范性实施态样并因此不被视为限制本案的范围，因为本案可承认其他等效实施态样。

主要元件符号说明

离子源	600
		分析仪	200
加速器	300
		处理室	400
收集板	100
		主体	103’
捕集套结构	101’
		孔	102’
口袋开口	105’
		收容腔	104’

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本发明。附图中所示为本公开的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本公开内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

图1示出了根据本公开的一些实施例的离子布植装置的区域横截面示意图。离子布植设备包括离子源600、耦合到离子源600的分析仪200、耦合到分析仪200的加速器300、配置用以接收来自加速器300的植入物粒子的处理室400、以及设置在加速器300和处理室400之间的收集板100。离子源600被配置用以产生离子的混合物。分析仪200耦合于离子源600。离子的混合物包括离子布植过程所需的离子。用于形成离子混合物的掺杂气体可包括AsH3，BF3，PH3，Co，GeF4，XeH2，N2，Ar。掺杂剂气体可产生包括碳、铁、和钨的掺杂物粒子。分析仪200被配置用于分析由离子源600所产生的离子的混合物，并从离子的混合物中选择布植过程所需的离子。加速器300与离子分析仪200耦合。加速器300被配置用以加速所选离子，以确保其能够渗透到衬底500中。收集板100可移除地设置于所述离子布植设备。收集板100具有多个口袋开口。所述多个口袋开口中的每一者可由收集板主体上的孔和部分覆盖该孔的捕集套结构形成。上述的孔和捕集套结构形成一个收容腔。在一些实施例中，用于收集板100的材料可包含非金属导电材料，例如石墨。处理室400耦合于前述加速器300，并被配置用以收容盛载衬底500。如图1所示，所选离子的行进方向可被进一步改变而确保仅有被选择的离子能够被馈送到前述处理室(如，掺杂室)400中并且被植入到衬底500中。

图2A示出了根据本公开的一些实施例的收集板的局部示意图。图2B示出了根据本公开的一些实施例的沿收集板X-X’方向的部分的横截面示意图。所示的收集板100包括主体103’、主体103’具有以阵列布置的多个孔102’、以及分别布置在多个孔102’上方的多个捕集套结构101’。每个捕集套结构101’部分覆盖相应的孔102’。捕集套结构101’所暴露的外围与孔102’的暴露的外围之间的空间形成口袋开口105’。在一些实施例中，孔102’和捕集套结构101’共同形成收容腔104’。污染物颗粒可以是来自离子源所生成的离子混合物的离子颗粒。这些离子颗粒可能是制程所不需要、但却不预期地通过前述离子注入设备的分析仪的污染种类。污染物颗粒可以朝收集板100方向行进并进入收集板100的口袋开口105’，然后进入收容腔104’。收容腔104’系配置用于捕获和存储污染物颗粒。捕集套结构101’被设置用于捕获以一定速度行进的污染物颗粒，并将污染物颗粒导向相应的孔102’。在一些实施例中，捕集套结构101’被设计成具有变窄的截面积的收容腔104’，以促使污染物颗粒更深地进入收容腔104’而降低污染物颗粒的速度。定义(暴露)于所述收容腔104’内的捕集套结构101’的内壁可用于将污染物颗粒的方向导向相应的孔102’。前述多个孔102’被设置用以保留污染物颗粒。

在一些实施例中，所述捕集套结构102'的截面轮廓为近似拱门形状，其具有实质呈半圆顶形状。在一些实施例中，主体103’的收集板100的厚度为约10mm至约18mm。一些实施例中，捕集套结构102’的最高点到收集板100’的主体103’的底表面的高度H为大约3mm至大约6mm的范围。一些实施例中，相邻孔102’之间的间距P为大约3mm至大约10mm的范围。一些实施例中，孔102’的宽度在大约为3mm至大约5mm的范围。

图3A-3C示出了根据本公开的一些实施例的收集板的局部示意图。在图3A中，捕集套结构201的截面轮廓为三角形，而其结构大致呈金字塔形。一些实施例中，捕集套结构201的截面积可以是三角形的，并且在进一步进入收容腔且远离口袋开口时可以逐渐缩小。孔202可以是泪珠状的。空腔内的孔202的轮廓可以与由捕集套结构201的周缘与身体接触而形成的形状相应(例如，大致相同)，而收容腔外的孔202的图案可以如图3A所示而呈圆形。在一些实施例中，收集板203的主体203的厚度为约10mm至约18mm。一些实施例中，从收集手套套201的最高点到收集板的主体203的底表面的高度为大约3mm至大约6mm的范围。一些实施例中，相邻孔202之间的间距为大约3mm至大约10mm的范围。一些实施例中，孔202的宽度为约3mm至约5mm。

在图3B中，捕集套结构302的截面图为三角形，而其立体结构大致呈圆锥形。捕集套结构301的截面轮廓可以是半圆形的，并且在进一步进入收容腔且远离口袋开口时可以逐渐减小。孔302可以是泪珠状的。空腔内的孔302的图案可以与由捕集套结构301的周缘与本体接触而形成的形状一致，而收容腔外的孔302的轮廓可以如图3B所示而呈圆形。在一些实施例中，收集板的主体303的厚度为约10mm至约18mm。一些实施例中，从收集手套套301的最高点到收集板的主体303的底表面的高度为大约3mm至大约6mm的范围。一些实施例中，相邻孔302之间的间距为大约3mm至大约10mm的范围。一些实施例中，孔302的宽度为约3mm至约5mm。

在图3C中，捕集套结构的截面轮廓为四边形，而手套状的捕集套结构的结构形大致呈箱形。捕集套结构401可以包括沿着相应边缘彼此附接的四个平坦表面。捕集套结构401的截面轮廓可以是四边形的，并且可以在进入收容腔且远离口袋开口的方向保持基本相同的轮廓。在一些实施例中，截面积可以朝着腔的末端逐渐减小。孔402可以是具有两个相邻的角落被削圆的四边形形状。收容腔内的孔402的图案可以与由捕集套结构402的外围与所述本体接触而形成的形状一致，而空腔外的孔402的图案可以如图3C所示而呈圆形。在一些实施例中，收集板的主体403的厚度为约10mm至约18mm。一些实施例中，从手套组件的最高点到收集板的主体403的底表面的高度为大约3mm至大约6mm的范围。一些实施例中，相邻孔402之间的间距为大约3mm至大约10mm的范围。一些实施例中，孔402的宽度为大约3mm至大约5mm的范围。

图4示出了根据本公开的一些实施例的捕获污染物颗粒的方法的流程图。捕获污染物粒子的方法包括：在加速器和处理室之间设置收集板(501)；安装收集板(502)；由离子源产生离子束(503)；使用分析仪分析所产生的离子束(504)；使用加速器调节离子束的速度(505)；使用收集板对离子束进行处理(506)，进而从离子收集污染物粒子；并向处理室提供离子束(507)。所述收集板具有多个口袋开口。多个口袋开口中的每一者由在收集板的主体上的孔和部分覆盖该孔的捕集套结构共同形成。所产生的离子束沿朝向所述收集板的多个口袋开口的方向移动。然后，离子束的污染物粒子进入收集板的口袋开口，并朝着由捕集套结构形成的收容腔移动。捕集套结构可降低污染物颗粒的行进速度。此外，该捕集套结构可以用作引导污染物颗粒朝收集板的孔移动，进而被收集到该收集板的孔。在一些实施例中，该方法还包括将污染物颗粒捕获于收集板。污染物颗粒被捕集套结构捕截并暂时收容于孔中。

本案所公开的收集板的实施例形成有能够捕获污染物颗粒的口袋开口。袋的开口和收集板的收容腔提高了捕获污染物颗粒的效率，并降低了污染物颗粒被反射回系统并进入处理室的机会。

因此，本公开的一个方面提供了一种离子布植装置，其包括：离子源；与所述离子源耦合的分析仪；与所述分析仪耦合的加速器；处理室，配置为从所述加速器接收掺杂物粒子；和收集板，设置在所述加速器和所述处理室之间，所述收集板具有主体，所述主体具有分别被捕集套结构部分覆盖的多个孔，其中所述捕集套结构定义了口袋开口且所述捕集套结构和所述孔共同形成收容腔。

在一些实施例中，用于所述收集板的材料包括石墨。

在一些实施例中，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为拱形，并且所述捕集套结构具有圆顶形状。

在一些实施例中，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为三角形，且所述捕集套结构具有金字塔形状。

在一些实施例中，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为三角形，且所述捕集套结构具有圆锥形状。

在一些实施例中，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为四边形，且所述捕集套结构呈盒状。

在一些实施例中，从所述捕集套结构的最高点到所述收集板的底表面的高度为约3mm至约6mm的范围。

在一些实施例中，其中相邻孔之间的间距在为约3mm至约10mm的范围。

在一些实施例中，所述孔的宽度范围为约3mm至约5mm。

在一些实施例中，所述多个叶片中的每一者具有与彼此实质相同的形状和尺寸。

本公开的另一个方面提供了一种离子布植装置的收集板，其包括：具有多个排列成阵列的孔的主体，所述多个孔被配置用以捕拦污染物粒子；和多个捕集套结构，分别设置于所述多个孔周边，每个所述捕集套结构部分地覆盖相应的孔，且被配置用以捕获以被加速而行经所述收集板的污染物粒子，并将污染物粒子引向相应的孔；其中，所述捕集套结构与所述孔之间的空间形成口袋开口，其中所述孔和所述捕集套结构共同形成收容腔。

在一些实施例中，其中所述收集板的厚度范围为约10mm至约18mm。

在一些实施例中，其中从所述捕集套结构的最高点到所述收集板的底表面的高度为约3mm至约6mm的范围。

在一些实施例中，其中相邻孔之间的间距为约3mm至约10mm的范围。

在一些实施例中，所述孔的宽度范围为约3mm至约5mm。

在一些实施例中，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为拱形，且所述捕集套结构具有圆顶形状。

在一些实施例中，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为三角形，并且所述捕集套结构具有圆锥形状。

本公开的另一个方面提供了一种捕集污染物粒子的方法，其包括：接收收集板，所述收集板具有多个收容腔，所述收容腔由所述收集板主体上的孔和对应地部分覆盖该孔的捕集套结构共同形成，所述捕集套结构具有面向离子束加速器方向的口袋开口；在所述加速器和处理室之间安装所述收集板；

从离子源产生离子束；用分析仪分析所产生的离子束；使用所述加速器操纵离子束的速度；使用所述收集板捕集离子束射向所述口袋开口的污染物粒子；和将离子束提供至所述处理室。

在一些实施例中，捕集污染物粒子的方法还包括：将污染物粒子捕集于所述收集板中，其中污染物粒子被所述捕集套结构舀取并暂时储存在所述收容腔内。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种离子布植装置，包括：

离子源；

与所述离子源耦合的分析仪；

与所述分析仪耦合的加速器；

处理室，配置为从所述加速器接收掺杂物粒子；和

收集板，设置在所述加速器和所述处理室之间，所述收集板具有主体(103)，所述主体(103)具有分别被捕集套结构(101)部分覆盖的多个孔(102)，

其中所述捕集套结构与所述孔之间的空间形成口袋开口(105)且所述捕集套结构和所述孔共同形成收容腔(104)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用于所述收集板的材料包括石墨。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为拱形，并且所述捕集套结构具有圆顶形状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为三角形，且所述捕集套结构具有金字塔形状。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为三角形，且所述捕集套结构具有圆锥形状。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述捕集套结构的横截面轮廓实质为四边形，且所述捕集套结构呈盒状。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，从所述捕集套结构的最高点到所述收集板的底表面的高度为3mm至6mm的范围。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述孔的宽度范围为3mm至5mm。

9.一种离子布植装置的收集板，其特征在于，包括：

具有多个排列成阵列的孔的主体，所述多个孔被配置用以捕拦污染物粒子；和

多个捕集套结构，分别设置于所述多个孔周边，每个所述捕集套结构部分地覆盖相应的孔，且被配置用以捕获以被加速而行经所述收集板的污染物粒子，并将污染物粒子引向相应的孔；

其中，所述捕集套结构与所述孔之间的空间形成口袋开口，其中所述孔和所述捕集套结构共同形成收容腔。

10.一种捕获污染物粒子的方法，其特征在于，包括：

接收收集板，所述收集板具有多个收容腔，所述收容腔由所述收集板主体上的孔和对应地部分覆盖该孔的捕集套结构共同形成，所述捕集套结构具有面向离子束加速器方向的口袋开口；

在所述加速器和处理室之间安装所述收集板；

从离子源产生离子束；

用分析仪分析所产生的离子束；

使用所述加速器操纵离子束的速度；

使用所述收集板捕集离子束射向所述口袋开口的污染物粒子；和

将离子束提供至所述处理室。