TW202135115A - 透鏡、離子植入系統及方法 - Google Patents
透鏡、離子植入系統及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202135115A TW202135115A TW109138041A TW109138041A TW202135115A TW 202135115 A TW202135115 A TW 202135115A TW 109138041 A TW109138041 A TW 109138041A TW 109138041 A TW109138041 A TW 109138041A TW 202135115 A TW202135115 A TW 202135115A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- electrode
- ion beam
- suppression
- ground electrode
- terminal
- Prior art date
Links
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 100
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/10—Lenses
- H01J37/12—Lenses electrostatic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
- H01J37/243—Beam current control or regulation circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/42—Bombardment with radiation
- H01L21/423—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/425—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
- H01J2237/053—Arrangements for energy or mass analysis electrostatic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
- H01J2237/057—Energy or mass filtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32412—Plasma immersion ion implantation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本文提供用於減少靜電透鏡中的粒子產生的途徑。在一些實施例中，一種離子植入系統可包括：靜電透鏡，包括用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送離子束的出口，所述靜電透鏡包括沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中第一接地電極被接地且鄰近出口定位。靜電透鏡可包括沿著離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中第二接地電極被接地且鄰近出口定位。植入系統還可包括電源供應器，所述電源供應器可操作以向靜電透鏡供應電壓及電流，用於控制離子束。
Description
本公開大體涉及半導體處理，且更具體來說涉及提供減少的粒子產生的靜電過濾器。
離子植入是通過轟擊（bombardment）將摻雜劑或雜質引入基板中的製程。在半導體製造中，引入摻雜劑來改變電學性質、光學性質或機械性質。舉例來說，摻雜劑可被引入本徵半導體基板中以改變基板的導電性類型及導電性水平。在製造集成電路（integrated circuit，IC）時，精確的摻雜分佈（doping profile）會改善集成電路的性能。為了實現所需摻雜分佈，可採用各種劑量及各種能級的離子形式植入一種或多種摻雜劑。
離子植入系統可包括離子源及一系列束線組件。離子源可包括產生所需離子的腔室。離子源還可包括設置在腔室附近的電源（power source）和提取電極總成。所述束線組件可包括例如質量分析器、第一加速或減速級（acceleration or deceleration stage）、准直器及第二加速或減速級。與用於操縱光束的一系列光學透鏡非常類似，束線組件可對具有所需物質種類、形狀、能量及其他特徵的離子或離子束進行過濾、聚焦及操縱。離子束穿過束線組件，並且可被朝安裝在壓板或夾具上的基板或晶圓引導。基板可通過有時被稱為多軸旋轉手臂（roplat）的設備在一個或多個維度上移動（例如，平移、旋轉以及傾斜）。
離子植入機對於各種不同的離子物質種類及提取電壓產生穩定的且良好界定的離子束。在使用源氣體（例如AsH3
、PH3
、BF3
及其他物質種類）操作若干小時之後，束的組成成分（beam constituent）最終會在束光學器件上形成沉積物。處於晶圓的視線（line-of-sight）內的束光學器件也會被來自晶圓的殘餘物（包括Si及光致抗蝕劑化合物）塗布。這些殘餘物聚積在束線組件上，從而在操作期間造成直流（direct current，DC）電勢的尖峰（spike）（例如，在為電偏壓組件的情形中）。最終殘餘物會剝落，從而造成對晶圓的微粒污染的可能性增加。
一種防止材料積聚產生的方式是間歇性地更換離子植入機系統的束線組件。作為另外一種選擇，可手動清潔束線組件，包括使離子源斷電並解除系統內的真空。在對束線組件進行更換或清潔之後，接著將所述系統排空並供電以達到操作狀態。因此，這些維護製程可能是費時的。另外，束線組件在維護製程期間無法使用。因此，頻繁地維護製程可能會減少通量，從而增加總製造成本。
在一種途徑中，一種離子植入系統可包括靜電透鏡，所述靜電透鏡包括用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送所述離子束的出口，所述靜電透鏡包括沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且鄰近所述出口定位。所述靜電透鏡還可包括沿著所述離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且鄰近所述出口定位，且其中所述第二抑制電極被定位在沿著所述離子束線的比所述第一抑制電極更下游處。所述植入系統還可包括電源供應器，所述電源供應器能夠操作以向所述靜電透鏡供應電壓及電流以用於控制所述離子束。
在另一種途徑中，一種透鏡可包括：腔室，具有用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送所述離子束的出口；沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且緊鄰所述出口定位。所述透鏡還可包括沿著所述離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且緊鄰所述出口定位。
在另一種途徑中，一種方法可包括：提供靜電透鏡，所述靜電透鏡包括用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送所述離子束的出口，所述靜電透鏡包括沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且鄰近所述出口定位。所述靜電透鏡還可包括沿著所述離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且鄰近所述出口定位。所述方法還可包括向所述靜電透鏡供應電壓及電流以用於控制所述離子束。
所述圖式未必按比例繪製。所述圖式僅為表示形式，而並非旨在描繪本公開的具體參數。所述圖式旨在繪示本公開的示例性實施例，且因此不被視為對範圍進行限制。在所述圖式中，相同的編號表示相同的元件。
現在將參考附圖在下文更充分地闡述根據本公開的離子植入系統、靜電過濾器或透鏡以及方法，在所述附圖中示出本公開的實施例。所述離子植入系統、靜電過濾器及方法可實施為許多不同的形式而不被視為僅限於本文所述的實施例。而是，提供這些實施例是為了使本公開內容將透徹及完整，且將向本領域中的技術人員充分傳達所述系統及方法的範圍。
本文提供用於減少離子植入機中的粒子的途徑。一種靜電過濾器可包括殼體及位於殼體內的多個導電光束光學器件（例如，電極）。導電束光學器件圍繞朝晶圓引導的離子束線排列，且可包括靠近殼體的入口的入口或端子電極。導電束光學器件還可包括沿著離子束線位於端子電極下游的抑制電極、位於抑制電極下游的被供電電極（powered electrode）以及位於被供電電極下游的接地電極。在一些實施例中，位於離子束下方的那些電極比位於離子束上方的那些電極更遠離離子束線，從而使得位於底部的抑制電極及被供電電極在物理上被阻擋或屏蔽以免被從晶圓返回的背濺射材料（back-sputter material）的包絡塗布。此外，在一些實施例中，位於底部的抑制電極可被定位在沿著離子束線的比位於上部的抑制電極更下游處。靜電過濾器還可包括用於嚮導電束光學器件中的每一者遞送電壓及電流的電氣系統。
現在參考圖1，圖中示出根據本公開的示例性系統。離子植入系統（以下被稱為“系統”）10表示製程腔室，所述製程腔室除了其他組件外還含有：用於產生離子束18的離子源14、離子植入器及一系列束線組件16。離子源14可包括用於接收氣體流24並在其中產生離子的腔室。離子源14還可包括設置在腔室附近的電源及提取電極總成。束線組件16可包括例如質量分析器34、第一加速或減速級36、准直器38及可與加速及減速級對應的靜電透鏡或靜電過濾器（electrostatic filter，EF）40。儘管未示出，但束線組件16還可包括位於靜電過濾器40下游的等離子體泛射式槍（plasma flood gun，PFG）。
在示例性實施例中，束線組件16可對具有所需物質種類、形狀、能量及其他特徵的離子或離子束18進行過濾、聚焦及操縱。穿過束線組件16的離子束18可被朝安裝在製程腔室46內的壓板或夾具上的基板引導。如所理解的，基板可在一個或多個維度上移動（例如，平移、旋轉及傾斜）。
如圖所示，可存在可與離子源14的腔室一起操作的一個或多個饋送源28。在一些實施例中，從饋送源28提供的材料可包括源材料和/或其他材料。源材料可含有以離子形式引入到基板中的摻雜劑物質。同時，所述其他材料可包括稀釋劑，所述稀釋劑與源材料一起被引入到離子源14的離子源腔室中以稀釋離子源14的腔室中的源材料的濃度。所述其他材料還可包括清潔劑（例如，刻蝕劑氣體），所述清潔劑被引入到離子源14的腔室中並在系統10內輸送以清潔一個或多個束線組件16。
在各種實施例中，可使用不同的物質作為源材料和/或其他材料。源材料和/或其他材料的實例可包括含有硼（B）、碳（C）、氧（O）、鍺（Ge）、磷（P）、砷（As）、矽（Si）、氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）、氮（N）、氫（H）、氟（F）及氯（Cl）的原子物質或分子物質。本領域中的一般技術人員將認識到，以上所列物質是非限制性的，且也可使用其他原子物質或分子物質。根據應用而定，所述物質可用作摻雜劑或所述其他材料。具體來說，在一種應用中用作摻雜劑的一種物質在另一種應用中可用作其他材料，反之亦然。
在示例性實施例中，源材料和/或其他材料以氣態或蒸氣形式提供到離子源14的離子源腔室中。如果源材料和/或其他材料是非氣態或非蒸氣形式，則可在饋送源28附近提供蒸發器（未示出），以將所述材料轉化成氣態或蒸氣形式。為了控制將源材料和/或其他材料提供到系統10中的量及速率，可提供流速控制器30。
靜電過濾器40可被配置成獨立地控制離子束18的偏轉、加速、減速及聚焦。在一個實施例中，靜電過濾器40是垂直靜電能量過濾器（vertical electrostatic energy filter，VEEF）。如以下將更詳細闡述，靜電過濾器40可包括以下電極配置：所述電極配置包括設置在離子束18上方的一組上部電極以及設置在離子束18下方的一組下部電極。所述一組上部電極及所述一組下部電極可為靜止的並且具有固定位置。所述一組上部電極與所述一組下部電極之間的電勢差也可沿中央離子束軌跡變化，以在沿中央離子束軌跡的每一點反射離子束18的能量，從而獨立地控制離子束18的偏轉、加速、減速和/或聚焦。
儘管不是限制性的，但離子源14可包括電力產生器、等離子體激勵器、等離子體腔室及等離子體本身。等離子體源可為電感耦合等離子體（inductively-coupled plasma，ICP）源、環形耦合等離子體（toroidal coupled plasma source，TCP）源、電容耦合等離子體（capacitively coupled plasma，CCP）源、螺旋源（helicon source）、電子回旋共振（electron cyclotron resonance，ECR）源、間接加熱式陰極（indirectly heated cathode，IHC）源、輝光放電源、電子束產生的離子源或本領域中的技術人員已知的其他等離子體源。
離子源14可產生用於處理基板的離子束18。在各種實施例中，離子束（在橫截面中）可具有靶標形狀，例如本領域中已知的點束或帶狀束。為了處理基板，可通過在離子源14與晶圓之間建立電壓（電勢）差來使離子束18加速或減速以獲得靶標能量。
現在參考圖2，將更詳細地闡述根據示例性實施例的靜電過濾器40。如圖所示，靜電過濾器40包括由腔室殼體52界定的靜電過濾器腔室50。靜電過濾器40還可與一個或多個真空泵（未示出）一起操作，以調節靜電過濾器腔室50的壓力。靜電過濾器40可沿著一端以等離子體泛射式槍32為邊界，等離子體泛射式槍32具有開口37，以允許離子束18穿過開口37到達晶圓35。如圖所示，等離子體泛射式槍32位於靜電過濾器40與晶圓35之間，且等離子體泛射式槍32及晶圓35相對於離子束線72或軌跡72以角度β取向。儘管不是限制性的，但角度β可在5°到30°之間。由於在靜電過濾器腔室50內佈置多個導電束光學器件70A到70J，且由於靜電過濾器40相對於等離子體泛射式槍32及晶圓35的取向，靜電過濾器40被認為是“彎曲的”或者不對稱的。
如圖所示，靜電過濾器40可包括一個或多個導電束光學器件70A到70J，導電束光學器件70A到70J可為沿著離子束線72或軌跡72設置的多個石墨電極棒。在此實施例中，導電束光學器件70A到70J相對於離子束線72或軌跡72以不對稱配置佈置。儘管不是限制性的，但所述多個導電束光學器件70A到70J可包括靠近靜電過濾器40的入口75的一組入口電極或端子電極70A、70B以及靠近靜電過濾器40的出口76的一組出口電極或接地電極70I、70J。在一些實施例中，端子電極70A、70B被保持於端子電壓，而接地電極70I、70J被接地。
如圖進一步所示，靜電過濾器40可包括被設置成沿著離子束線72的相對側、位於端子電極70A及70B下游的一組抑制電極70C、70D以及位於抑制電極70C、70D與接地電極70I、70J之間的多個被供電電極70E至70H。在一些實施例中，抑制電極70C、70D的電壓小於或等於端子電極70A至70B的端子電壓。儘管不是限制性的，但在離子束18是減速離子束的情況下，被供電電極70E及70G可比抑制電極70C更正，而被供電電極70F及70H可類似地比抑制電極70D更正。在離子束18是加速離子束的情況下，被供電電極70E及70G可比抑制電極70C更負，且被供電電極70F及70H可比抑制電極70D更負。
如圖所示，每組電極對提供空間/開口，以允許離子束18（例如，帶狀束）從中穿過。儘管不是限制性的，但抑制電極70C與離子束線72之間的第一距離‘D1’可小於抑制電極70D與離子束線72之間的第二距離‘D2’。此外，在一些實施例中，抑制電極70D可被定位在沿著離子束線的比抑制電極70C更下游處。換句話說，抑制電極70C與接地電極70I之間的距離‘D3’大於抑制電極70D與接地電極70J之間的距離‘D4’。
在示例性實施例中，導電束光學器件70A到70J包括彼此電耦合的多對導電件（conductive piece）。作為另一選擇，導電束光學器件70A到70J可為一系列一體式結構（unitary structure），所述一系列一體式結構分別包括供離子束從中穿過的孔。在所示實施例中，每一電極對的上部部分與下部部分可具有不同的電勢（例如，位於單獨的導電件中），以使從中穿過的離子束偏轉。儘管導電束光學器件70A到70J被繪示為五（5）個電極對，但可利用不同數量的元件（或電極）。例如，導電束光學器件70A到70J的配置可利用三（3）到十（10）個電極組的範圍。
在一些實施例中，沿著離子束線72穿過電極的離子束18可包含硼或其他元素。離子束的靜電聚焦可通過使用幾個薄電極（例如，抑制/聚焦電極70C、70D）控制沿著離子束線72的電勢分級來實現。在所示導電束光學器件70A到70J的配置中，離子束18可通過被供電電極70E至70G被減速及偏轉。
在一些實施例中，電源供應器78（例如，直流（direct current，DC）電源供應器）向靜電過濾器40供應電壓及電流。電壓/電流可被供應給導電束光學器件70A到70J，以在靜電過濾器腔室50內產生等離子體。在各種實施例中，由電源供應器78提供的電壓及電流可為恒定的或變化的。在一個實施例中，導電束光學器件70A到70J保持在從0.1 keV到100 keV的一系列DC電勢下。導電束光學器件70A到70J可並聯（例如，單獨）或串聯電驅動，以使得導電束光學器件70A到70J中的每一者能夠均勻和/或獨立地操作。
在一些實施例中，如進一步所展示的，端子電極70B、抑制電極70D及被供電電極70F、70H可在視線67下方被接地電極70J屏蔽，以免濺射材料從晶圓35沉積，從而保持位於視線67下方的這些電極更乾淨。如圖所示，視線67可由接地電極70J的內表面68來界定。這種配置將消除或至少減少可能在位於底部的電極70B、70D、70F、70H處產生的粒子源，且可消除或至少減少用於位於頂部的電極70A、70C、70E、70G的材料剝落的傳輸機構。
現在轉到圖3，將闡述根據本公開實施例的方法100。在方框101中，方法100可包括提供靜電透鏡，所述靜電透鏡包括用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送離子束的出口。靜電透鏡可包括沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且鄰近所述出口定位。靜電透鏡還可包括沿著離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且鄰近所述出口定位。
在一些實施例中，第一端子電極及第二端子電極可被保持於端子電壓。在一些實施例中，第一制電極及第二抑制電極的電壓可被保持於小於或等於端子電壓的電平。在一些實施例中，第一抑制電極可定位在距第一接地電極為第一距離處，且第二抑制電極可定位在距第二接地電極為第二距離處，其中第二距離小於第一距離。
在方框103中，方法100可包括向靜電透鏡供應電壓及電流以用於控制離子束。在一些實施例中，電壓及電流可被提供給沿著離子束線的第一側的第一組被供電電極及沿著離子束線的第二側的第二組被供電電極，其中第一組被供電電極及第二組被供電電極可操作以通過靜電透鏡使離子束朝向晶圓減速及偏轉。
為了方便及清晰起見，例如“頂部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“側向”及“縱向”等用語將在本文中用於闡述這些組件及其構成部分相對於圖中所出現的半導體製造裝置的組件的幾何形狀及取向的相對放置及取向。術語將包括特別提及的用詞、其派生詞以及類似含義的用詞。
本文所使用的以單數敘述且以用詞“一（a或an）”開頭的元件或操作被理解為也可能包括多個元件或操作。此外，參考本公開的“一個實施例”不旨在被解釋為排除也併入所述特徵的其他實施例的存在。
根據本公開的實施例，本文關於電壓（電勢）使用的用語“更正”或“正的更少”、“更大”或“更小”可指兩個不同實體的相對電壓。因此，例如，0 V比-5 kV“更大”或“更正”，而+10 kV比0 V“更大”或更正。此外，-10 kV比-5 kV“正的更少”。用語“負的更少”、負或“更負”也可指相對電壓。例如，0 kV可被稱為比+5 kV更負，而+10 kV比+5 kV負的更少。
鑒於前述內容，本發明實施例有利地消除了間接基板污染，所述間接基板污染是由從基板再濺射的材料在靜電過濾器的電極上積聚而導致的，從而由於隨後從電極進行的濺射或剝落而形成了額外的污染源。
儘管本文已闡述了本公開的某些實施例，然而本公開不限於此，這是因為本公開的範圍如同本領域將允許及本說明書可能載明的範圍一樣廣。因此，上述說明不應被視為限制性的。本領域中的技術人員將想到處於所附發明申請專利範圍的範圍及精神內的其他修改。
10:離子植入系統/系統
14:離子源
16:束線組件
18:離子束
24:氣體流
28:饋送源
30:流速控制器
32:等離子體泛射式槍
34:質量分析器
35:晶圓
36:第一加速或減速級
37:開口
38:准直器
40:靜電過濾器
46:製程腔室
50:靜電過濾器腔室
52:腔室殼體
67:視線
68:內表面
70A、70B:導電束光學器件/端子電極/電極
70C、70D:導電束光學器件/抑制電極/聚焦電極/電極
70E、70F、70G、70H:導電束光學器件/被供電電極/電極
70I、70J:導電束光學器件/接地電極
72:離子束線/軌跡
75:入口
76:出口
78:電源供應器
100:方法
101、103:步驟
D1:第一距離
D2:第二距離
D3、D4:距離
β:角度
附圖示出迄今為止為其原理的實際應用而設想的本公開的示例性途徑，且在附圖中：
圖1是示出根據本公開實施例的離子植入系統的示意圖。
圖2是根據本公開實施例的圖1所示的離子植入系統的靜電過濾器的側剖視圖。
圖3是根據本公開實施例的一種方法的流程圖。
10:離子植入系統/系統
14:離子源
16:束線組件
18:離子束
24:氣體流
28:饋送源
30:流速控制器
34:質量分析器
36:第一加速或減速級
38:准直器
40:靜電過濾器
46:製程腔室
Claims (20)
- 一種離子植入系統，包括： 靜電透鏡，包括用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送所述離子束的出口，所述靜電透鏡包括： 沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且鄰近所述出口定位；及 沿著所述離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且鄰近所述出口定位；及 電源供應器，能夠操作以向所述靜電透鏡供應電壓及電流以用於控制所述離子束。
- 如請求項1所述的離子植入系統，其中所述第二抑制電極被定位在沿著所述離子束線的比所述第一抑制電極更下游處。
- 如請求項1所述的離子植入系統，還包括沿著所述離子束線的所述第一側的第一組被供電電極及沿著所述離子束線的所述第二側的第二組被供電電極，其中所述第一組被供電電極及所述第二組被供電電極能夠操作以使所述離子束減速及偏轉。
- 如請求項1所述的離子植入系統，其中所述第一抑制電極與所述離子束線之間的第一距離小於所述第二抑制電極與所述離子束線之間的第二距離，且其中所述第二抑制電極定位在所述入口與所述靶標之間延伸的視線下方，以屏蔽所述第二抑制電極從而免受來自所述靶標的濺射材料的影響。
- 如請求項1所述的離子植入系統，其中所述第一端子電極及所述第二端子電極被保持於端子電壓。
- 如請求項5所述的離子植入系統，其中所述第一抑制電極及所述第二抑制電極的電壓小於或等於所述端子電壓。
- 如請求項1所述的離子植入系統，還包括定位在所述靜電透鏡與晶圓之間的等離子體泛射式槍，其中所述等離子體泛射式槍及所述晶圓相對於所述靜電透鏡以一角度取向。
- 如請求項1所述的離子植入系統，其中所述第一抑制電極與所述第一接地電極之間的第一距離大於所述第二抑制電極與所述第二接地電極之間的第二距離。
- 一種透鏡，包括： 腔室，具有用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送所述離子束的出口； 沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且緊鄰所述出口定位；及 沿著所述離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且緊鄰所述出口定位，並且其中所述第二抑制電極被定位在沿著所述離子束線的比所述第一抑制電極更下游處。
- 如請求項9所述的透鏡，其中所述第一抑制電極與所述離子束線之間的第一距離小於所述第二抑制電極與所述離子束線之間的第二距離，其中所述第二端子電極、所述第二接地電極及所述第二抑制電極定位在所述入口與所述靶標之間延伸的視線下方，其中所述視線由所述第二接地電極的內表面來界定，且其中所述第二接地電極屏蔽所述第二端子電極及所述第二抑制電極以免受來自所述靶標的濺射材料的影響。
- 如請求項10所述的透鏡，還包括沿著所述離子束線的所述第一側的第一組被供電電極及沿著所述離子束線的所述第二側的第二組被供電電極，其中所述第二組被供電電極定位在所述視線下方。
- 如請求項11所述的透鏡，其中所述第一組被供電電極及所述第二組被供電電極能夠操作以使所述離子束減速及偏轉。
- 如請求項9所述的透鏡，其中所述第一端子電極及所述第二端子電極被保持於端子電壓。
- 如請求項13所述的透鏡，其中所述第一抑制電極及所述第二抑制電極的電壓小於或等於所述端子電壓。
- 如請求項9所述的透鏡，其中所述第一抑制電極與所述第一接地電極之間的第一距離大於所述第二抑制電極與所述第二接地電極之間的第二距離。
- 一種方法，包括： 提供靜電透鏡，所述靜電透鏡包括用於接收離子束的入口及用於向靶標遞送所述離子束的出口，所述靜電透鏡包括： 沿著離子束線的第一側設置的第一端子電極、第一抑制電極及第一接地電極，其中所述第一接地電極被接地且鄰近所述出口定位；及 沿著所述離子束線的第二側設置的第二端子電極、第二抑制電極及第二接地電極，其中所述第二接地電極被接地且鄰近所述出口定位；及 向所述靜電透鏡供應電壓及電流以用於控制所述離子束。
- 如請求項16所述的方法，還包括將所述電壓及所述電流提供給沿著所述離子束線的所述第一側的第一組被供電電極及沿著所述離子束線的所述第二側的第二組被供電電極，其中所述第一組被供電電極及所述第二組被供電電極能夠操作以使所述離子束減速及偏轉。
- 如請求項16所述的方法，還包括將所述第一端子電極及所述第二端子電極保持於端子電壓。
- 如請求項18所述的方法，還包括將所述第一抑制電極及所述第二抑制電極的電壓保持於小於或等於所述端子電壓的電平。
- 如請求項16所述的方法，還包括： 將所述第一抑制電極定位在距所述第一接地電極為第一距離處；及 將所述第二抑制電極定位在距所述第二接地電極為第二距離處，其中所述第二距離小於所述第一距離。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/714,097 US11437215B2 (en) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Electrostatic filter providing reduced particle generation |
| US16/714,097 | 2019-12-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202135115A true TW202135115A (zh) | 2021-09-16 |
Family
ID=76318310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109138041A TW202135115A (zh) | 2019-12-13 | 2020-11-02 | 透鏡、離子植入系統及方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11437215B2 (zh) |
| JP (1) | JP2023505674A (zh) |
| KR (1) | KR20220115982A (zh) |
| CN (1) | CN114787957A (zh) |
| TW (1) | TW202135115A (zh) |
| WO (1) | WO2021118696A1 (zh) |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69916241T2 (de) | 1998-09-24 | 2005-04-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ionenimplantierungsvorrichtung gestaltet zur ausfilterung von neutralen ionen aus dem ionenstrahl und methode |
| JP3727047B2 (ja) | 1999-07-30 | 2005-12-14 | 住友イートンノバ株式会社 | イオン注入装置 |
| US7326941B2 (en) | 2004-05-18 | 2008-02-05 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Apparatus and methods for ion beam implantation using ribbon and spot beams |
| US7888653B2 (en) | 2009-01-02 | 2011-02-15 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for independently controlling deflection, deceleration and focus of an ion beam |
| US8519353B2 (en) | 2010-12-29 | 2013-08-27 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method and apparatus for controlling an asymmetric electrostatic lens about a central ray trajectory of an ion beam |
| JP6257411B2 (ja) | 2014-03-27 | 2018-01-10 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン注入装置、最終エネルギーフィルター、及びイオン注入方法 |
| US9679739B2 (en) * | 2014-12-26 | 2017-06-13 | Axcelis Technologies, Inc. | Combined electrostatic lens system for ion implantation |
| US9721750B2 (en) | 2015-07-28 | 2017-08-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Controlling contamination particle trajectory from a beam-line electrostatic element |
| US10468224B2 (en) * | 2017-12-21 | 2019-11-05 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Apparatus and method for controlling ion beam properties using energy filter |
| US10504682B2 (en) | 2018-02-21 | 2019-12-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Conductive beam optic containing internal heating element |
| US10714301B1 (en) | 2018-02-21 | 2020-07-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Conductive beam optics for reducing particles in ion implanter |
| US10804068B2 (en) | 2018-11-20 | 2020-10-13 | Applied Materials, Inc. | Electostatic filter and method for controlling ion beam properties using electrostatic filter |
| US10886098B2 (en) | 2018-11-20 | 2021-01-05 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic filter and ion implanter having asymmetric electrostatic configuration |
| US10790116B2 (en) | 2018-11-20 | 2020-09-29 | Applied Materials, Inc. | Electostatic filter and method for controlling ion beam using electostatic filter |
| US10937624B2 (en) | 2018-11-20 | 2021-03-02 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for controlling ion beam using electrostatic filter |
| US11011343B2 (en) | 2019-07-15 | 2021-05-18 | Applied Materials, Inc. | High-current ion implanter and method for controlling ion beam using high-current ion implanter |
| US20210090845A1 (en) | 2019-09-19 | 2021-03-25 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic filter with shaped electrodes |
-
2019
- 2019-12-13 US US16/714,097 patent/US11437215B2/en active Active
-
2020
- 2020-10-25 CN CN202080085364.8A patent/CN114787957A/zh active Pending
- 2020-10-25 KR KR1020227023199A patent/KR20220115982A/ko unknown
- 2020-10-25 JP JP2022534753A patent/JP2023505674A/ja active Pending
- 2020-10-25 WO PCT/US2020/057252 patent/WO2021118696A1/en active Application Filing
- 2020-11-02 TW TW109138041A patent/TW202135115A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021118696A1 (en) | 2021-06-17 |
| KR20220115982A (ko) | 2022-08-19 |
| CN114787957A (zh) | 2022-07-22 |
| US11437215B2 (en) | 2022-09-06 |
| JP2023505674A (ja) | 2023-02-10 |
| US20210183609A1 (en) | 2021-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11495434B2 (en) | In-situ plasma cleaning of process chamber components | |
| TWI757582B (zh) | 用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器及離子植入系統 | |
| US20170092473A1 (en) | In-situ plasma cleaning of process chamber electrostatic elements having varied geometries | |
| TWI764190B (zh) | 離子植入系統及透鏡 | |
| TWI754129B (zh) | 能量純度模組、離子植入系統及減少其中粒子的方法 | |
| TW202135115A (zh) | 透鏡、離子植入系統及方法 | |
| US10879038B1 (en) | Conductive beam optic containing internal heating element | |
| KR102682681B1 (ko) | 고-전류 이온 주입기 및 고-전류 이온 주입기를 사용하여 이온 빔을 제어하기 위한 방법 |