CN1937166B - 法拉第系统和包括该法拉第系统的离子注入设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种法拉第系统，其中该法拉第系统包括用于聚集离子束以产生电流的法拉第筒，用于邻近于法拉第筒的入口形成电场，以防止响应于离子束从法拉第筒释放二次电子的抑制电极，以及围绕法拉第筒和抑制电极以及包括大量孔径的外壳，其中每个孔径适合于有选择地接收包括相应的导电杂质类型的离子束。

Description

法拉第系统和包括该法拉第系统的离子注入设备

技术领域

本发明的实施例涉及一种半导体制造设备。更具体地说，本发明的实施例涉及一种适合于决定晶片上照射的离子束浓度的法拉第系统，以及涉及一种使用该法拉第系统的离子注入设备。

本申请要求2005年9月22日申请的韩国专利申请号10-2005-0088151的优先权，因此将其主旨全部引入作为参考。

背景技术

当前的半导体器件的特点在于增加集成度、减小总体尺寸和提高性能。这些结果通过用来制造半导体器件的制造工序的复杂顺序中的小心改进来实现。这些制造工序的一种工序通常涉及将导电杂质离子注入硅晶片中。

离子注入是基础制造工序，通过其将杂质有选择地引入半导体衬底中。离子注入工序常常与热扩散工序结合执行。尽管在半导体器件的制造中它已将使用很长时间，但是与当前半导体器件相关的小尺寸和越来越精确的制造公差更强调离子注入工序的精确控制。此外，从批量生产观点，要求较精确控制注入杂质浓度，以提高半导体器件的可重复性。

有各种离子注入设备，其中可以执行精确的离子注入工序。一种常规离子注入设备包括，用于产生导电杂质离子的离子源，用于杂质离子的分开和提取的质谱分析仪(mass analyzer)，用于聚集分开/提取的杂质离子的磁集电极，以及用于输出限定束宽的离子束的扫描系统，该离子束包括聚集的杂质离子。该常规离子注入设备还包括用于加速被扫描系统输出的离子束的加速器、用于保持(即，固定)晶片和在至少一维上移动晶片的靶以及邻近于该靶布置并用于决定离子束的浓度(即，剂量)的法拉第系统。

法拉第系统可以精确决定注入杂质离子到晶片中的离子束的浓度，以便离子注入设备可以防止杂质离子被注入过高或过低的浓度。由此，该法拉第系统邻近于保持晶片的靶布置，但是与该靶隔开，以便法拉第系统可以聚集在晶片上照射的离子束的边缘部分，以由此计算离子束中的杂质离子的浓度。

示例性地，在美国专利号4,922,106，4,980,562和6,723,988中公开了常规法拉第系统，因此将其主旨引入作为参考。

下面，将参考附图(图)1描述常规法拉第系统，图1是截面示意性示图。

如图1所示，常规法拉第系统10包括用于聚集离子束20和产生相应电流的法拉第筒12。法拉第系统10还包括用于邻近于法拉第筒12的入口形成限定大小的电场的抑制电极14，以免在法拉第筒12中聚集的二次电子响应于离子束20放电。法拉第系统10还包括围绕抑制电极14和法拉第筒12以及具有孔径15的外壳16，通过该孔径15离子束20可以穿过并进入法拉第筒12。

法拉第筒12是碗状的金属结构。假定离子束20包括具有正电荷的大量导电杂质离子，例如，响应于离子束20的碰撞，在法拉第筒12中将引起电子流动(即，电流)。该电流可以被法拉第筒12和地线19之间串联连接的安培表17检测。

围绕法拉第筒12的开口的抑制电极14可以被连接到外部电压源元件18，以便形成需要的电场。该电场防止离子束20与法拉第筒12的外表面碰撞，且由此阻止与法拉第筒12相关的二次电子的产生、累积和放电。

此外，外壳16将法拉第筒12的外表面与离子束20屏蔽，同时允许离子束20通过外壳16中形成的孔径15进入法拉第筒12。外壳16被连接到地线19，以便通过离子束20在外壳16上形成电荷电位。孔径15的尺寸限定提供到法拉第筒12中的部分离子束20。

如图1所示，外壳16的第一表面被定向为垂直于离子束20的方向。孔径15通常是矩形形状以及被布置在外壳16的第一表面的中心。

但是，在该系统结构内，在紧邻孔径15的区域中的外壳16的第一表面上，第一导电类型的杂质离子仍然可以聚集。此后，当随后通过外壳16的15应用第二导电类型的杂质离子时，在外壳16的第一表面上聚集的第一导电类型的离子可以被离子束20拾取(picked-up)，该离子束20连通随后应用的第二导电类型杂质离子，由此污染在法拉第系统10中处理的晶片表面。这种杂质减小晶片上形成的半导体器件的产品成品率。

发明内容

因此，本发明的实施例提供一种离子注入设备，用于防止在法拉第系统外壳的某些部分上无意地聚集的杂质离子污染目标晶片。

在一个实施例中，本发明提供一种法拉第系统包括，用于聚集离子束以产生电流的法拉第筒(Faraday cup)、用于邻近于法拉第筒的入口形成电场，以防止响应于离子束从法拉第筒释放二次电子的抑制电极、以及围绕法拉第筒和抑制电极以及包括大量孔径的外壳，其中每个孔径适合于有选择地接收包括相应的导电杂质类型的离子束。

在另一实施例中，本发明提供一种离子注入设备，包括用于产生导电杂质离子的离子源、用于分开-提取具有选择质量的导电杂质离子的质谱分析仪、以及用于聚焦由质谱分析仪分开提取的导电杂质离子的磁聚焦电极。该离子注入设备还包括扫描系统，用于控制离子束的束宽和浓度，该离子束包括被磁聚焦电极集中的导电杂质离子，以及用于提供离子束到晶片表面；加速器，用于加速被扫描系统扫描的离子束；靶，用于保持和移动晶片，同时晶片暴露于被加速器加速的离子束；以及，法拉第系统，包括邻近于靶布置、围绕用于决定离子束的浓度的法拉第筒的外壳，该外壳包括大量孔径，以及用于根据导电杂质离子的类型旋转由扫描系统提供的离子束，其中每个孔径适合于有选择地接收包括相应类型的导电杂质离子的离子束。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例，其中，相同的参考标记指相同或相类似的元件。在图中：

图1是示意地说明常规法拉第系统的结构的剖面图；

图2示意地示出了根据本发明的示例性实施例包括法拉第系统的离子注入设备结构的平面图；

图3示出了图2的靶和图2的法拉第系统的透视图；以及

图4是图2的法拉第系统的详细剖面图。

具体实施方式

下面将相对于相互垂直方向的通常理解系统描述图2至4所示的示例性设备；X-方向(第一方向)，Y-方向(第二方向)以及Z-方向(第三方向)。在此使用的每个方向包括正向和负向(例如，“X-方向”可以包括正X-方向和负X-方向)。这些任意地选择和相对方向的使用完全是方便的以及仅仅用来弄清楚以下撰写的说明书。所属领域的普通技术人员将理解，参考方向用来解释某些例子相关的空间关系并不打算限制本发明的范围。

图2示意地示出了根据本发明的示例性实施例包括法拉第系统的离子注入设备结构的平面图。

如图2所示，根据本发明的示例性实施例的离子注入设备包括用于产生导电杂质离子的离子源102、用于分开/提取选择的导电杂质离子的质谱分析仪104以及用于聚焦由质谱分析仪104获得的导电杂质离子的第一磁聚焦电极106。图2的离子注入设备还包括用于控制离子束100的束宽(即，线宽)和离子浓度的扫描系统108。因此离子束100包括在第一磁聚焦电极106中聚焦的导电杂质离子，以及由此被提供到晶片“W”的表面。

加速器109用于加速被扫描系统108输出的离子束100朝向靶120，其用于保持和移动晶片W的靶120紧邻法拉第系统110。参考图2和4，法拉第系统110包括邻近于靶120和围绕法拉第筒112布置的外壳116。法拉第系统110用于测量(例如，计算离子)离子束100的浓度，以及还用于旋转以便垂直于离子束100设置的外壳116的选择表面将对应于离子束100内包含的导电杂质的选择类型。

再次参考图2，离子源102将各种导电杂质，如硼、BF2、磷、砷等等激发为具有正电荷的离子态并将这种杂质提供到质谱分析仪104。

离子源102包括，例如，用于以源气体的形式提供导电杂质的源气体供应元件、用于释放热电子以使导电杂质的源气体带电的细丝(filament)、用于捕获从被热电子充电的导电杂质离子释放的二次电子的源抑制电极以及用于使导电杂质离子朝向质谱分析仪104加速的源加速电极。

源气体与热电子碰撞，产生大量离子种类，其具有各种电荷，以及由此产生具有各种质量的原子离子或分子离子。例如，当磷(P)用作源气体时，离子源102可以产生P+离子(单带电离子)和P++离子(双带电离子)。此外，离子源102可以产生原子离子如P+，具有不同于原子离子的质量的P2+离子，和/或分子离子如P4+。另外，离子源102可以产生原子离子如P++或分子离子如P2++。在由源气体通过离子源102产生第一导电类型的离子之后，在由离子源102产生第二导电类型的离子之前，典型地使用净化气体，如氮气或氩气，清洗离子源102。例如，在产生磷(P)离子102之后，在由离子源102产生硼、BF2或砷之前，将用净化气体清洗离子源102。

质谱分析仪104包括分解磁铁(未示出)，用于施加垂直于离子束100的方向的偶极磁场，以便从离子源102产生的大量离子和原子种类有选择地提取希望的离子种类。以此方式，具有不同质量和电荷的各种离子根据它们各自的质量和/或电荷给出不同的偏转角。质谱分析仪104还包括荫罩(mask)103，该荫罩103包括缝隙103a，用于允许具有类似的偏转角的杂质离子通过。

穿过质谱分析仪104的每个离子的特点在于电能、动能和向心力之间的下列关系：

$r=\frac{\mathrm{const}}{B}\sqrt{\frac{\mathrm{mV}}{Q}},$

其中“r”是偏转角的曲率半径，“const”是常量，“B”是磁场强度，“m”是离子的质量，“V”是离子的能量，以及“Q”是离子的电荷。

由此，质谱分析仪104可以分开、提取和仅仅使具有被其质量和电荷限定的预定曲率半径(r)的导电杂质离子有选择地穿过缝隙103a。如同离子源102一样，在使用，特别涉及提取不同导电类型的离子的相邻使用之间，在质谱分析仪104上也执行使用净化气体的清洗工序。

由于离子束100，如由质谱分析仪104提供，可以被分散，同时穿过缝隙103a且因此径向地分散，因此离子束100被第一磁聚焦电极106聚焦。实际上，第一磁聚焦电极106用于形成具有预定方向的聚焦电场。

例如，第一磁聚焦电极106可以包括多个四极磁透镜极板105，用于聚焦离子束100，在加工例子中假定具有由质谱分析仪104提供的正电荷。四极磁透镜极板105可以由具有围绕离子束100的传输路径交替地设置的北(N)和南(S)极的磁铁或电磁体构成，以及形成满足Fleming’s右手定则，以便离子束100被聚焦和朝向在逆时针方向旋转的感应磁场的中心前进。

由第一磁聚焦电极106聚焦的离子束100被提供到扫描系统108。扫描系统108限制离子束100，以具有均匀的束宽和/或预定离子浓度。

扫描系统108包括，例如，大量静电偏转板107a，离子束100穿过该偏转板107a，以及用于在多个方向上分散离子束100。扫描系统108还包括，例如，磁偏转板107b，用于聚焦被静电偏转板107a径向地分散的离子束100，以便离子束100在一个方向上前进，(即，在Z-方向)。具有限定频率的电压可以被施加到多个静电偏转板107a的两端，以分散在多个静电偏转板107a之间通过的离子束100。尽管第一静电偏转板107a平行于离子束100进入扫描系统108时的方向布置，但是另一静电偏转板107a以与平行于第一静电偏转板107a的线成大于0°的角度布置。在所示的实施例中，由于离子束100包括具有正电荷的导电杂质，当离子束100在多个静电偏转板107a之间通过时，排斥力可以周期性地施加到离子束100(通过施加电压)；因此离子束100可以在具有预定角度的径向图形中分散。

磁偏转板107b用于聚焦离子束100，其通过多个静电偏转板107a在限定的径向图形中离子束100朝向磁偏转板107b。以此方式，磁偏转板107b可以精确限定离子束100的束宽。例如，在垂直于离子束100的方向上磁偏转板107b可以施加磁场，以根据洛伦兹或法拉第定律改变其偏转角。以此方式，当从多个静电偏转板107a提供时，可以使形成离子束100的所有分量的前进方向在一个方向(例如，在Z-方向)上均匀。

此外，磁偏转板107b可以根据离子束100的偏转角，用来修改磁场的强度或磁场施加面积，且由此将径向地蔓延的离子束100转变为聚焦的离子束100，其具有恒定的束宽。例如，当通过多个静电偏转板107a分散时，磁偏转板107b可以形成为将离子束100暴露于具有与离子束100的偏转角成正比的越来越宽面积的磁通量。换句话说。磁偏转板107b在离子束100通过的一侧或两侧形成垂直于离子束100的磁场，由此使离子束100的前进分量偏斜。

在所示的实施例中，由扫描系统108输出的离子束100在X-方向上具有限定的束宽。除限定束宽之外，当在磁偏转板107b之间通过离子束100时，离子束100可以变为在Y-方向上具有限定厚度(参见，图3)。在一个实施例中，该距离可以被限定为基本上等于磁偏转板107b之间的距离。由此，扫描系统108可以产生在Y-方向上具有限定的均匀厚度的离子束100，以及在X-方向上具有限定的均匀束宽。以此方式，离子束100的离子浓度可以被容易地控制作为照射的目标晶片的单位面积的函数。

在被扫描系统108输出之后，离子束100被加速器109加速。加速器109通过施加不同的电压到多个加速电极的每一个(未示出)加速离子束100，每个加速电极具有一狭缝，离子束100穿过该狭缝。例如，对于多个加速电极，比第二加速电极更低的电压被施加到第一加速电极，其中第一加速电极远离扫描系统108以及比第二加速电极更接近晶片W。此外，较高电压被施加到最靠近扫描系统108的多个加速电极的加速电极，以及最靠近晶片W的加速电极被接地。因此，加速电极距晶片W越近，施加到加速电极的电压越低，以便穿过狭缝的离子束100可以被逐渐地加速。由此，可以根据加速电极和施加到加速电极的电压之间的距离决定离子束100的能量。此外，穿过加速电极的狭缝的离子束100可以被控制，对应于该狭缝的束宽具有均匀或恒定浓度。尽管未示出，但是借助于第二磁聚焦电极，被加速器109加速的离子束100的束宽和厚度可以被改变，其中离子束100的束宽和厚度被预先限定在扫描系统108中。此外，在包括第一类型的导电杂质的离子束100穿过扫描系统108、加速器和第二磁聚焦电极之后，在包括不同于第一类型的第二类型的导电杂质的离子束100穿过扫描系统108、加速器109和第二磁聚焦电极之前，应该执行使用净化气体的清洗工序。

图3示出了图2的靶120和法拉第系统110的透视图。离子束100被提供到晶片W的表面，晶片W被靶120保持。根据加速电极控制离子束100的能量。此外，在一个实施例中，离子束100的束宽可以大于晶片W的宽度。轴122以晶片W的整个表面可以暴露于离子束100的控制方式垂直地移动靶120(例如，在Y-方向)。靶120的“加工表面”是其上布置晶片W的靶120的表面。在一个实施例中，靶120的加工表面可以具有类似于晶片W的形状。在另一实施例中，靶120的加工表面可以是方形形状，其中矩形的每一侧比晶片W的直径更长。

当离子束100被提供到靶120和晶片W时，离子束100的边缘部分被提供到法拉第系统110，以便离子束100的浓度可以被检测。由此，法拉第系统110是用来检测提供到晶片W的离子束100浓度的离子束检测设备，以便可以用最佳条件控制离子源102、质谱分析仪104、第一磁聚焦电极106、扫描系统108和加速器109。此外，法拉第系统110可以检测离子束100的浓度，直到离子束100已经被提供到晶片W的整个前表面。在所示的实施例中，法拉第系统110未被垂直地移动，尽管轴122垂直地移动靶120和晶片W。图3还示出了离子束制动器124。

图4是图2的法拉第系统110的详细剖面图。法拉第系统110包括用于聚集离子束100以产生电流的法法拉第筒112；抑制电极114，用于邻近于法拉第筒112的入口形成电场(即，具有一大小的电场)，以防止在法拉第筒112中聚集的二次电子响应于离子束100从法拉第筒112放电；以及围绕抑制电极114和法拉第筒112并具有多个孔径115的外壳116，每个孔径用于有选择地接收在法拉第筒112中聚集的大量类型的离子束100的相应类型的离子束100。在此使用的离子束的“类型”根据离子束包括的杂质离子的类型定义。例如，如果第一离子束是不同于第二离子束的离子束类型，那么第一和第二离子束包括不同类型的杂质离子。

法拉第筒112是碗状的，在与其中离子束100前进的方向相反的方向中具有开口表面(如图4所示)以及用于聚集离子束100。法拉第筒112可以由例如具有优异的电导率以及能吸收碰撞法拉第筒112的离子束100的电荷的金属如铝形成。碰撞法拉第筒112的离子束100的电荷被计算以及根据每时间单位的电荷数目在安培表117上示出。在所示的实施例中，在法拉第筒112和地线119之间串联连接安培表117。由此，法拉第筒112聚集具有正电荷的离子束100，以允许安培表117检测电流。

此外，当离子束100与法拉第筒112的表面碰撞时，法拉第筒112中聚集的离子束100可以产生二次电子。法拉第筒112中的二次电子可以被溅射在靶120上布置的晶片W上，该靶120邻近法拉第系统110，由此影响离子束100的能量。但是，使用抑制电极114可以保持法拉第筒中产生的二次电子在法拉第筒112内。例如，抑制电极114可以是环形的，可以围绕法拉第筒112的入口，以及外部电压源元件118可以施加负直流电压到抑制电极114，以防止二次电子的放电。

此外，抑制电极114和法拉第筒112被外壳116围绕，这保护法拉第筒112和抑制电极114不被离子束100影响，以便离子束100未施加到法拉第筒112的外表面和抑制电极114。外壳116还包括用于有选择地接收提供到法拉第系统110的离子的孔径115，离子束100通过孔径115被提供给抑制电极114和法拉第筒112。此外，外壳116通过地线119接地，以便它不会由于与具有正电荷的离子束100接触而变为带电荷。

外壳116可以由例如能吸收离子束100和使由离子束100接触外壳116引起的反应最小的石墨形成。在离子束100接触外壳116之后，来自离子束100的导电杂质留在外壳116的表面上，此处离子束100接触孔径115的边缘。留在外壳116的表面上的导电杂质可能对后续离子注入工序具有不利影响。例如，当包括第一类型的导电杂质的离子束100与不同于聚集在外壳116上的第一类型的第二类型的导电杂质碰撞时，第二类型的导电杂质可以被溅射在靶120上布置的晶片W上，靶120邻近法拉第系统110，由此污染晶片W的表面。例如，在其中磷(P)(V族元素)聚集在邻近于孔径115的外壳116上的工序和随后执行的使用硼(III族元件)的离子注入工序过程中，当包括硼的离子束100与外壳116上聚集的磷碰撞时，磷可能被溅射在晶片W的表面上。因此，晶片W的表面可能被磷污染。

在包括第一类型的导电杂质的离子束100的浓度被检测之后，在包括第二类型的导电杂质的离子束100被提供到法拉第系统110之前，可以执行使用净化气体的清洗工序。但是，因为使用净化气体的清洗工序不完全清洗外壳116的表面，其上照射具有高能量能级的离子束100，即使在清洗工序之后，某些导电杂质也可能残留在外壳116的表面。

但是，如果第一和第二类型的导电杂质是相同的或类似的，那么将不会由注入第一类型的导电杂质的工序过程中溅射在晶片W上的第二类型的导电杂质导致如上所述的离子注入工序缺陷。由此，根据本发明的示例性实施例，法拉第系统110用于使用外壳116的一个表面将法拉第筒112与离子束的一个类别的离子束100屏蔽，同时使用外壳116的不同表面将法拉第筒112与不同类别的离子束100屏蔽，由此防止如上所述的离子注入误差。在此使用的离子束的“类别”是其中离子束的一个类别中的所有离子束100包括相同的或类似的导电杂质类型的一组离子束100。

参考图3和4，在此使用的离子束的“施加方向＂是其中离子束从扫描系统108移动到靶120和法拉第系统110的方向，其也垂直于靶120(即，在Z-方向(第三方向))。同时，在此使用的用于旋转的外壳的“活动(active)表面”是在外壳的某些取向(即，在外壳可以旋转的某些取向)垂直于离子束的施加方向的表面，以及“不活动(passive)表面”是外壳不是活动的任意表面。在所示的实施例中，外壳116具有适合于旋转的多面体形状，以及围绕法拉第筒112的外表面和抑制电极114。此外，多个孔径115的每一个被布置在外壳116的活动表面中(即，多个孔径115被连续地设置在外壳116周围，在其中外壳116旋转的方向上，如图3所示)。另外，只要离子束100通过孔径115被施加到法拉第筒112和抑制电极114，外壳116被定向为其中形成孔径115的外壳116的活动表面垂直和面对离子束100。

在图3所示的实施例中，外壳116是立方体，具有四个活动表面，以及适合于围绕转动轴旋转360度，该转动轴穿过外壳116。在图3示出的实施例中，垂直于四个活动表面的每个的非活动表面被连接到转动设备110a，其用于旋转外壳116。在使用硼、BF2、磷和砷的多个离子注入工序的每个过程中，外壳116旋转以便四个活动表面的不同活动表面垂直和面对离子束100。因此，对于每种离子束110，外壳116可以将法拉第筒112与在孔径115的周边上照射的部分离子束110屏蔽，孔径115的周边接收离子束100到外壳116中，同时防止如上所述的离子注入误差。此外，旋转设备110a可以邻近于靶120布置，或外壳116可以布置在旋转设备110a和靶120之间。此外，多个孔径115的孔径115被布置在四个活动表面的每一个的中心，以及每个孔径115是相同的尺寸或它们尺寸类似。

当包括孔径115的外壳116的活动表面，围绕在X-方向中布置的旋转轴旋转时，旋转轴穿过外壳116，法拉第系统110被布置在靶120和旋转设备110a之间。尽管未示出，但是当外壳116的活动表面包括围绕在Y-方向上布置的旋转轴旋转的孔径115，旋转轴穿过外壳116，邻近于靶120形成旋转设备110a。法拉第筒112和抑制电极114被连接到引入立方体外壳116的旋转中心的多个引线以及由此提供电流或电压。换句话说，外壳116中的法拉第筒112和抑制电极114被连接到从旋转设备110a导向外壳116中的多个引线。该引线可以被连接到在与外壳116围绕其旋转的旋转轴相同的方向中布置的中心棒(未示出)。中心棒将法拉第筒112和抑制电极114保持在原位，以及旋转设备110a被连接到在管(未示出)的尖端上形成的齿轮，其中管围绕中心棒并用于旋转外壳116。

此外，外壳116的四个活动表面中形成的孔径115有选择地接收到法拉第筒112或抑制电极114中的离子束100。孔径115可以是例如拉伸的矩形孔径，每个具有相同的或类似的尺寸。在此使用的“拉伸的矩形孔径”是在外壳的活动表面中形成的矩形孔径，当活动表面被定向为它基本上垂直于离子束的施加方向时，该孔径在Y-方向比在X-方向更长。另外，孔径的形状不随外壳旋转改变，而是孔径的取向相对于离子束的施加方向改变。此外，垂直贯穿外壳116的四个活动表面中形成的孔径115的各个中心的直线将在外壳116中的一个点相遇。

此外，由于包括孔径115的四个活动表面的每个彼此并行或垂直，以及因为活动表面形成为立方体的表面，法拉第系统100可以操作，以便当包括第一类型导电杂质的部分离子束100例如穿过第一孔径115时，离子束100仅仅垂直照射在外壳116的第一活动表面上(即，包括第一孔径115的活动表面)。如果在第一活动表面上剩下任意导电杂质，那么与第一活动表面上剩下的第一类型的导电杂质相同或相似。另外，当法拉第系统110如上所述操作时，外壳116的第一活动表面将离子束100与平行于第一活动表面的活动表面屏蔽，以及离子束110平行于外壳116的其他表面。如此，因为可以操作法拉第系统110为离子束100每次仅仅照射在一个活动表面上，所以可以防止不同于离子束100的导电杂质类型的导电杂质和外壳116的表面上剩下的导电杂质被溅射在晶片W上。

由此，法拉第系统110包括外壳116，其用于旋转，以便外壳116的不同活动表面可以将法拉第筒112与包括不同类型的导电杂质的离子束100屏蔽。因此，在使用包括第一类型的杂质离子的离子束100的离子注入工序过程中，可以防止离子束100溅射不同于第一类型的第二类型的杂质离子在晶片W上，由此污染晶片W的表面。通过防止先前提及的问题，可以增加在晶片上形成的半导体器件的产品成品率。

上面描述了本发明的示例性实施例；但是本发明的范围不局限于公开的示例性实施例。相反，本发明的范围包括在所属领域的技术人员的能力内的各种改进和选择性布置。例如，外壳116可以是多面体，如六面体、七面体、八面体、十面体等等。因此权利要求的范围应该给予最广泛的解释，以便包含或包括所有这种改进和类似的布置。

Claims (20)

1.一种法拉第系统，包括：

法拉第筒，用于聚集离子束并产生相应电流；

抑制电极，用于邻近于法拉第筒的入口形成电场，以防止响应于离子束从法拉第筒释放二次电子；以及

围绕法拉第筒和抑制电极并包括大量孔径的外壳，其中每个孔径适合于有选择地接收包括相应的导电杂质类型的离子束。

2.根据权利要求1的法拉第系统，其中该外壳用于围绕旋转轴旋转，该旋转轴穿过外壳；以及

旋转轴被布置基本上垂直于离子束的施加方向，其中离子束的施加方向是第三方向。

3.根据权利要求2的法拉第系统，其中该外壳是六面体，以及多个孔径的每一个形成在外壳的活动表面中。

4.根据权利要求3的法拉第系统，其中该外壳包括四个活动表面，

多个孔径的每个孔径被布置在外壳的四个活动表面的每一个的中心；以及，

该外壳用于在一个方向上旋转。

5.根据权利要求4的法拉第系统，其中四个活动表面分别用于有选择地接收包括硼、BF2、磷和砷的离子束。

6.根据权利要求4的法拉第系统，其中多个孔径的每个孔径是拉伸的矩形孔径，以及多个孔径的每个孔径基本上是相同的尺寸。

7.根据权利要求4的法拉第系统，还包括垂直于离子束的施加方向布置并用于旋转外壳的旋转设备，

其中外壳包括两个非活动表面，该非活动表面没有孔径，以及旋转设备垂直于两个非活动表面布置。

8.根据权利要求7的法拉第系统，其中外壳被布置在旋转设备和靶之间，以及旋转轴被布置在第一方向中。

9.根据权利要求7的法拉第系统，其中靶邻近旋转设备和外壳，以及旋转轴被布置在第二方向中。

10.根据权利要求7的法拉第系统，其中法拉第筒和抑制电极被连接到从旋转设备导向外壳的多个引线。

11.根据权利要求10的法拉第系统，其中该引线被连接到中心棒；中心棒垂直于离子束的施加方向布置，以及用于将法拉第筒和抑制电极保持在原位；以及，

旋转设备被连接到在围绕中心棒的管尖端上形成的齿轮。

12.一种离子注入设备，包括：

用于产生导电杂质离子的离子源；

用于分开/提取具有限定质量和/或电荷的导电杂质离子的质谱分析仪；

用于聚焦由质谱分析仪接收的导电杂质离子的磁聚焦电极；

用于控制离子束的束宽和离子浓度并提供离子束到晶片表面的扫描系统；

用于加速由扫描系统提供的离子束的加速器；

用于保持和移动晶片以便将晶片暴露于通过加速器提供的离子束的靶；以及，

法拉第系统，适于检测离子束的浓度，该法拉第系统包括邻近于靶布置的外壳，该外壳围绕法拉第筒并且包括大量孔径，并且其中该外壳用于根据扫描系统提供的离子束中的导电杂质离子的类型旋转，

其中每个孔径适合于有选择地接收包括相应类型的导电杂质离子的离子束。

13.根据权利要求12的离子注入设备，其中该外壳适合于围绕旋转轴旋转，该旋转轴穿过外壳；以及

旋转轴被布置基本上垂直于离子束的施加方向，其中离子束的施加方向是第三方向。

14.根据权利要求13的离子注入设备，其中该外壳是六面体，以及多个孔径的每一个形成在外壳的活动表面中。

15.根据权利要求14的离子注入设备，其中该外壳包括四个活动表面，

多个孔径的每个孔径被布置在外壳的四个活动表面的每一个的中心；以及，

该外壳用于在一个方向上旋转。

16.根据权利要求15的离子注入设备，其中四个活动表面分别用于有选择地接收包括硼、BF2、磷和砷的离子束。

17.根据权利要求15的离子注入设备，其中多个孔径的每个孔径是拉伸的矩形孔径以及多个孔径的每个孔径基本上是相同的尺寸。

18.根据权利要求15的离子注入设备，还包括垂直于离子束的施加方向布置并用于旋转外壳的旋转设备，

其中外壳包括两个非活动表面，非活动表面没有孔径，以及旋转设备垂直于两个非活动表面布置。

19.根据权利要求18的离子注入设备，其中该外壳被布置在旋转设备和靶之间，以及旋转轴被布置在第一方向中。

20.根据权利要求18的离子注入设备，其中靶邻近旋转设备和外壳，以及旋转轴被布置在第二方向中。

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