TW202335023A - 用於具備專用的低濺射產量離子射束的粒子控制之高入射角度石墨 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種用於一離子植入系統之離子源，該離子源經組態以沿著一射束線由一預定物種形成一離子射束，其中該離子射束處於一初始能量。一減速組件經組態以將該離子射束減速至小於該初始能量之一最終能量。一工件支撐件經組態以沿著該射束線在該減速組件下游沿著一工件平面支撐一工件。一射束線組件沿著該射束線定位在該減速組件下游。該射束線組件具有至少部分地由該離子射束碰撞之一特徵，且其中該特徵具有一表面，該表面相對於該離子射束具有一預定入射角。該預定入射角提供處於該最終能量之該離子射束之一預定濺射產量，該預定濺射產量減輕該離子物種在該射束線組件上之沈積。

Description

用於具備專用的低濺射產量離子射束的粒子控制之高入射角度石墨

本發明大體而言係關於離子植入系統，且更具體而言，係關於用於在離子植入系統中增強原子膜移除並提高濺射產量之系統、裝置及方法。 相關申請案之參考

本申請案主張於2022年1月21日提交申請的標題為「HIGH INCIDENCE ANGLE GRAPHITE FOR PARTICLE CONTROL WITH DEDICATED LOW SPUTTER YIELD ION BEAM」之美國臨時申請案第63/301,641號之權益，該美國臨時申請案之內容以全文引用的方式併入本文中。

在半導體器件的製造中，離子植入用於用雜質摻雜半導體。離子植入系統通常用於用來自離子射束之離子摻雜工件（諸如半導體晶圓），以便產生n型或p型材料摻雜，或在製作積體電路期間形成鈍化層。通常使用藉助離子射束進行此類處理來以預定能階且以控制濃度用規定摻雜劑材料之雜質選擇性地植入晶圓，以在製作積體電路期間產生半導體材料。在用於摻雜半導體晶圓時，離子植入系統將選定離子物種注入至晶圓中以產生所要外質材料。植入由源材料（諸如銻、砷或磷）產生之離子例如產生「n型」外質材料晶圓，而「p型」外質材料晶圓通常由用源材料（諸如硼、鎵或銦）產生之離子產生。

典型離子植入機包括離子源、離子提取器件、質量分析器件、射束傳輸器件及沿著晶圓平面支撐晶圓之晶圓處理器件。離子源產生所要原子或分子摻雜劑物種之離子。此等離子藉由提取系統自源提取，典型地一組電極，其激發並引導來自源之離子流，形成離子射束。在質量分析器件（典型地對所提取離子射束執行質量分散或分離之磁偶極）中，將所要離子與離子射束分離。射束輸送器件，典型地含有一系列聚焦器件之真空系統，將離子射束輸送至晶圓處理器件，同時維持離子射束之所要性質。最後，經由晶圓處置系統將半導體晶圓轉移進出晶圓處理器件，該晶圓處置系統可包括一或多個機械臂，用於將欲處理之晶圓置放在離子射束前端並將經處理晶圓自離子植入機移除。

減少半導體處理設備中之粒子產生係持續關注的領域。特定而言，在擴展低能量硼（B）或碳（C）操作之後，粒子位準可上升。此類低能量植入物在半導體處理中日益受到關注。此類粒子之一個原因係植入機之經常或連續地被射束照射之表面的逐漸塗覆，及所得膜在其超過特定厚度（例如，大約數微米）時的隨後分層。此類膜可以大約1 μm/天之速率沈積。舉例而言，在一些現代器件所需之低能量（例如，小於10 keV）下，傳入離子之濺射產量（例如，針對各傳入離子自膜噴射之原子數目）顯著小於1.0，且如此，離子射束對減緩膜之生長幾乎無作用。

舉例而言，圖1說明SEM影像10，示出被低能量離子射束16照射之習用射束線組件14之剖面12，藉此薄膜18已隨時間形成或沈積在射束線組件之表面20上。舉例而言，形成在射束線組件14上之薄膜18可藉由在射束線組件下游之工件（未示出）上背面濺射塗層，或由工件本身，以及由形成一些射束線組件之石墨產生，藉此薄膜可經重摻雜有植入物物種。特定而言，包含硼（B）或碳（C）之低能量（例如，大約3 KeV）離子射束16可在習用系統中尤其成為問題，此係因為硼及碳原子往往在以此類低能量照射時塗覆表面。

薄膜18之分層可在與薄膜與射束線組件14之間的接合相關聯的應力生長超過臨界位準時發生，藉此薄膜具有自射束線組件剝落並隨後污染工件的趨勢。薄膜之分層可在緊接近於離子射束16並至少部分地由離子射束碰撞之射束線組件14中進一步加速，藉此離子射束可在射束線組件與薄膜之間造成熱循環，因此增加應力提高的可能性。舉例而言，與薄膜18及下伏射束線組件14之加熱及冷卻相關聯的熱循環可導致熱膨脹差異，此又會導致薄膜自射束線組件分層。此外，薄膜18之此類分層可導致對工件的有害污染。

本揭示內容大體而言係針對用於離子植入的系統及方法，其包括具有改質表面之各種射束線組件，該等改質表面經組態用於最小化膜的形成及/或清潔形成在射束線組件上之膜。因此，本揭示內容提供用於在離子植入系統中增強膜移除並提高濺射產量的系統、裝置及方法。因此，以下呈現本揭示內容之簡化概要以便提供對本發明之一些態樣的基本理解。此概要並非係對本發明之廣泛概述。其意欲既非識別本發明之關鍵或臨界要素，亦非描繪本發明之範圍。其目的係以簡化形式呈現本發明之一些概念，作為稍後呈現更詳細描述的序言。

根據一個實例態樣，離子植入系統包含離子源，其中離子源經組態以沿著射束線由預定物種（諸如硼或碳）形成離子射束。舉例而言，離子射束由離子源在初始能量下形成。沿著射束線提供減速組件，其中減速組件經組態以將離子射束減速至小於初始能量之最終能量。沿著在減速組件下游之射束線提供工件支撐件，其中工件支撐件經組態以沿著工件平面支撐工件。射束線組件進一步沿著射束線定位在減速組件下游，其中射束線組件包含至少部分地由離子射束碰撞之特徵。舉例而言，該特徵包含表面，該表面相對於離子射束具有預定入射角度，使得表面具有處於最終能量之離子射束之預定濺射產量，且其中通常減輕離子物種在射束線組件上之沈積。

根據本揭示內容之一個實例態樣，提供離子植入系統，其中離子源經組態以由預定物種形成處於初始能量之離子射束，其中離子射束界定射束路徑。舉例而言，預定物種包含硼或碳中之一者。舉例而言，減速組件沿著射束路徑定位，且經組態以將離子射束減速至小於初始能量之最終能量。舉例而言，工件支撐件進一步經組態以沿著減速組件下游之射束路徑支撐工件，且射束線組件沿著射束路徑定位在減速組件下游。舉例而言，射束線組件界定經組態以使離子射束之至少一部分從中通過之孔隙。舉例而言，射束線組件包含面向上游表面，該表面不平行於接近於孔隙之射束路徑，其中面向上游表面包含複數個特徵，該等特徵至少部分地由離子射束碰撞。舉例而言，複數個特徵中之各者包含特徵表面，該特徵表面相對於射束路徑具有預定入射角，以界定處於最終能量之離子射束之預定濺射產量，其中預定濺射產量通常減輕預定物種在射束線組件上之沈積。

舉例而言，預定濺射產量係由自面向上游表面濺射之預定物種之原子數目對碰撞面向上游表面之預定物種之離子數目的比率定義。在一個實例中，預定濺射產量較佳地大於1。舉例而言，預定入射角可介於大約45度與大約80度之間。

在一個實例中，複數個特徵界定複數個V形凹槽。舉例而言，在沿著射束路徑查看時，複數個V形凹槽具有預定深度。在一個實例中，預定深度介於大約2 mm與大約6 mm，且最終能量大約為3 KeV。

在另一實例中，射束線組件由碳構成，且可包含E型狹縫、與劑量杯相關聯之前板、隧道出口及射束調諧杯中之一或多者。

根據本揭示內容之另一實例態樣，提供離子植入系統，其具有離子源，該離子源經組態以沿著射束路徑由包含硼或碳之預定物種界定處於初始能量之離子射束。一種能量組件經組態以界定沿著射束路徑之離子射束之預定能量，其中預定能量小於初始能量。舉例而言，射束線組件沿著射束路徑進一步定位在能量組件下游，其中射束線組件具有至少部分地由離子射束碰撞且不平行於射束路徑的面向上游表面。舉例而言，面向上游表面包含複數個特徵，該等特徵經組態以界定大於1之濺射產量，其中濺射產量由自面向上游表面濺射之預定物種之原子數目對碰撞面向上游表面之預定物種之離子數目的比率定義。舉例而言，複數個特徵中之各者分別包含特徵表面，在沿著射束路徑量測時，特徵表面在特徵表面與離子射束之間界定預定入射角，其中預定入射角小於90度。

在另一實例態樣中，提供離子植入系統，該離子植入系統包含源物種，該源物種包含硼或碳中之一者。舉例而言，離子源經組態以由源物種形成沿著射束路徑處於初始能量之離子射束。舉例而言，能量組件沿著射束路徑定位在離子源下游且經組態以界定離子射束之預定能量，其中預定能量小於初始能量。

舉例而言，提供射束線組件並沿著射束路徑將其定位在能量組件下游，其中射束線組件具有至少部分地由離子射束碰撞且不平行於射束路徑的面向上游表面。舉例而言，面向上游表面包含經組態以界定大於1之濺射產量的複數個特徵。在一個實例中，複數個特徵中之各者分別包含特徵表面，在沿著射束路徑量測時，特徵表面在特徵表面與離子射束之間界定預定入射角，其中預定入射角小於90度。

為了完成前述及相關目的，本揭示內容包含在下文中全面描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及附圖詳細闡述本發明之某些說明性具體實例。然而，此等具體實例指示可採用本發明之原理的各種方式中之一些方式。當結合圖式考慮時，本發明之其他目的、優點及新穎特徵將自以下對本發明之詳細描述中變得顯而易見。

本揭示內容大體而言係針對用於離子植入的系統及方法，其包括具有改質表面之各種射束線組件，該等改質表面經組態用於最小化膜的形成及/或清潔形成在射束線組件上之膜。更特定而言，本揭示內容是針對用於預防、穩定化及/或移除形成在植入有低能量離子射束之工件附近的環境中之射束線組件上之膜的系統、裝置及方法，藉此對射束線組件之一或多個表面的改質有助於預防、穩定化及/或移除該等膜。特定而言，射束線組件可包含在接近於離子植入系統之射束線之工件區域的近晶圓環境中之離子植入系統（諸如劑量杯、出口孔隙、隧道壁等）之減速後區域中之射束線組件，其中離子射束處於最終能量。

因此，現在將參考圖式描述本發明，其中貫穿全文相同的參考編號可用於指相同的元件。應理解，此等態樣之描述僅為說明性，且其不應解釋為限制意義。在以下描述中，出於解釋的目的，闡述諸多具體細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，對於所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見，可在無此等特定細節的情況下實踐本發明。此外，本發明之範圍並不意欲受下文中參考隨附圖式所描述之具體實例或實例的限制，但意欲僅受其所附申請專利範圍及等效物的限制。

亦應注意到，提供圖式以給出對本揭示內容之具體實例之一些態樣的說明且因此將僅視為示意性。特定而言，圖式中所示之元件不一定按比例縮放，且圖式中之各種元件之置放經選擇以提供對各別具體實例的清晰理解，且不應被解釋為必然係根據本發明之具體實例之實施方案中之各種射束線組件之實際相對位置的表示。此外，本文中所描述之各種具體實例及實例的特徵可彼此組合，除非另有特別說明。

亦應理解，在以下描述中，圖式中所示或本文中所描述之功能區塊、器件、組件、電路元件或其他實體或功能單元之間的任何直接連接或耦接亦可藉由間接連接或耦接來實施。此外，應瞭解，圖式中所示之功能區塊或單元在一個具體實例中可實施為單獨特徵、電路或元件，且亦可或替代地完全或部分實施在另一具體實例中之共同特徵、電路或元件中。舉例而言，數個功能區塊可利用共同特徵、電路或元件來實施。應進一步要理解，在以下說明書中描述為基於導線之任何連接亦可實施為無線通信，除非另有說明。

現在參考諸圖，為了更好地理解本發明，且根據本揭示內容之一個態樣，圖2說明例示性離子植入系統100。舉例而言，離子植入系統100包含終端設備102、射束線總成104及終端站106。大體而言，終端設備102中之離子源108耦接至電源供應器110以將摻雜劑氣體電離成複數個離子並形成處於初始能量之離子射束112並通常界定射束路徑113。本實例中之離子射束112沿著射束路徑113經引導通過質量分析器114，並自孔隙116引導出朝向終端站106。在終端站106中，離子射束112衝擊工件118（例如，諸如矽晶圓之半導體工件、顯示面板等），該工件經選擇性地夾緊或安裝在卡盤120（例如，靜電卡盤或ESC）。一旦嵌入至工件118之晶格中，所植入離子改變工件之物理及/或化學性質。因為上述情形，離子植入用於半導體器件製作及金屬表面處理，以及材料科學研究中之各種應用。

本揭示內容之離子射束112可採取任何形式，諸如筆形射束或點射束、帶射束、掃描束或離子經引導朝向終端站106之任何其他形式，且所有此類形式經考慮為屬於本揭示內容之範圍內。在較佳具體實例中，離子射束112包含點射束，其中點射束經由位於孔隙116下游之射束掃描器122進行掃描。舉例而言，射束掃描器122沿著第一軸123（例如，在x方向上）靜電或磁掃描離小射束112，其中離子射束之複數個小射束可經由並行器124在射束掃描器下游進一步並行化。此外，工件掃描器126可用於藉由離子射束112掃描工件（例如，在y方向上對工件118進行機械掃描）。

可在離子植入系統100中進一步提供角能量濾波器（AEF）128及減速組件130中之一或多者。舉例而言，AEF 128可包含馬薩諸塞州貝弗利市之亞舍立科技股份有限公司（Axcelis Technologies, Inc.）製造之Purion離子植入系統中所提供之一或多個特徵。舉例而言，AEF 128經組態以接收經掃描且並行之離子射束112且隨後沿著第二軸線（例如，在豎直或y方向上）將離子射束自入射射束線軸偏轉。舉例而言，減速組件130經組態以使離子射束112減速至最終能量，最終能量小於自離子源108提供至離子射束112之初始能量。

此外，控制器132經提供並可操作以基於所要植入而控制離子植入系統100之一些或全部，諸如離子源108、AEF 128、減速組件130、射束掃描器122及/或系統之各種其他組件。進一步提供真空源134（例如，真空泵）以用於將系統100抽真空。

本揭示內容瞭解，離子植入系統100中之粒子污染可有害地影響工件118，藉此污染可變更工件之所要特性。離子植入系統100中之粒子污染之主要來源之一由可形成在接近於工件118之所謂近晶圓環境（NWE）138中之一或多個射束線組件136上之薄膜分層引起。舉例而言，一或多個射束線組件136可包含典型地提供在近晶圓環境138中之各種組件，諸如與用於量測離子劑量之劑量杯相關的前板、在工件118上游之射束隧道之出口孔隙、E型狹縫、用於調諧離子射束112之調諧法拉第杯，或在可為特定污染源的在減速組件130下游之任何其他組件。

特定而言，舉例而言，一或多個射束線組件136位於AEF 128及/或減速組件130下游，藉此離子射束112在遇到一或多個射束組件時處於最終能量。在一個實例中，近晶圓環境138可為自最後激勵射束線電極（例如，AEF 128或減速組件130）至基板平面140（例如，被稱為漂移區域或無場區域）的任何位置。在不存在對策的情況下，此類射束線組件136可迅速變得容易藉由與離子射束112的相互作用進行膜分層。舉例而言，近晶圓環境138可為在工件118之基板平面140之大約10 cm內之位置。

舉例而言，射束線組件136上之薄膜可藉由工件118上背面濺射塗層（未示出），或由工件本身，以及由在在真空系統中形成一些射束線組件136之石墨產生，藉此薄膜可經重摻雜有植入物物種。特定而言，包含硼（B）或碳（C）之低最終能量（例如，大約3 KeV）離子射束112可在習用系統中尤其成為問題，此係因為硼及碳原子往往在以此類低能量照射時塗覆表面。薄膜之分層可在與薄膜與射束線組件136之間的接合相關聯的應力生長超過臨界位準時發生，藉此薄膜具有自射束線組件剝落並污染工件118的趨勢。薄膜之分層可在緊接近於離子射束112時加速，藉此離子射束可在射束線組件136與薄膜之間造成熱循環，因此增加應力提高的可能性。舉例而言，與膜及下伏射束線組件136之加熱及冷卻相關聯的熱循環可導致熱膨脹差異，此又會導致膜自射束線組件分層。

因此，根據本揭示內容之一個例示性態樣，本揭示內容之一或多個射束線組件136可包含經改質石墨，該經改質石墨經組態以保護射束線組件，且其中諸如石墨襯裡之射束線組件可在經歷來自與硼或碳植入物相關聯的處於低能量之離子射束112之碰撞的位置中進行紋理化，使得來自離子射束之碰撞有利地濺射可已附接至一或多個射束線組件之表面的原子，如將在下文更詳細地論述。本揭示內容瞭解由特定材料（例如，初生未經摻雜石墨）製成之射束線組件136可在曝露於離子射束112時具有脫落小粒子的傾向。此類粒子脫落係一顧慮，且近晶圓環境138中存在愈來愈小粒子大小時日益成為問題。近晶圓環境138中之膜分層係可由背面濺射材料塗佈近晶圓環境中之襯裡或其他表面所致之粒子偏離的主要來源，且可進一步導致藉由膜應力或熱循環進行之隨後分層。

本揭示內容利用各種技術來減輕來自近晶圓環境138中之一或多個射束線組件136的粒子污染的問題。根據一個特定實例，一或多個射束線組件136係導電的。舉例而言，一或多個射束線組件136可包含NWE組件200，如在圖3至圖4中所說明。舉例而言，NWE組件200包含基板202（例如，石墨基板），藉此NWE組件之面向上游表面204經選擇性地紋理化（例如，機械地、化學地、或其他粗糙化）以界定紋理表面206。舉例而言，在NWE組件200之面向上游表面被視為一個整體時，面向上游表面204（例如，巨觀表面）通常垂直於離子射束112（例如，在垂直於射束路徑113的10度內）。

在一個實例中，紋理表面206藉由機械加工基板202來機械地產生。舉例而言，紋理表面206界定一或多個特徵208（例如，一或多個V形凹槽，隆脊或傾斜曲面），其中一或多個特徵中之各者具有與其相關聯之深度210及寬度212。舉例而言，深度210及寬度212係大約數毫米（例如，深度大約為2 m至大約6 mm）。在一些實例中，一或多個特徵208之深度210及寬度212橫跨紋理表面206可為均勻的，諸如在圖3中所說明，而在其他實例中，一或多個特徵可具有不同的深度及寬度，以及其間之間距（未示出）。此外，雖然一或多個特徵208經說明為線性結構，但本揭示內容進一步考慮非線性或曲線結構，且所有此類結構被考慮為屬於本揭示內容之範圍內。

如在圖5中進一步所示，舉例而言，紋理表面206之一或多個特徵208通常進一步界定各別預定入射角214（亦被稱為入射角度或俯仰角），離子射束112以該預定入射角碰撞NWE組件200。舉例而言，預定入射角214基於離子射束112之射束路徑113及一或多個特徵208中之各者之特徵表面216中，藉此預定入射角經量測垂直於特徵表面。舉例而言，面向上游表面204之至少一部分至少部分地由離子射束112碰撞，藉此面向上游表面不平行於射束路徑113。

在一個實例中，紋理表面206可藉由機械加工基板202來機械地產生。進一步，在另一實例中，圖3之面向上游表面204之一或多個區域218可經遮蔽或以其他方式阻止被紋理化（例如，巨觀紋理化）。舉例而言，面向上游表面218之一或多個區域204可與其他表面或孔隙配合，藉此對該等表面之此類充分配合，期望光滑整理。本揭示內容考慮圖3至圖4之基板202，例如，包含各種等級之石墨，諸如由揖斐電股份有限公司（Ibiden Co., LTD）製造之T-5或CX-80。本揭示內容進一步考慮選擇基板202之石墨的類型以給出石墨之不同最終多孔性及晶粒大小。

本揭示內容考慮定位在圖2之近晶圓環境138中之任何射束線組件136之任何面向上游表面204中之應用。本文中所描述之面向上游表面204之改質或轉換過程可有利地增強表面以增加壽命性質。各別射束線組件136之使用壽命主要由預防性維護活動之間的間隔判定，此由近晶圓環境138中之材料開始膜分層或過度侵蝕來觸發。因此，本揭示內容藉由利用由處於低能量之離子射束112之預定離子物種（例如，硼或碳離子）引起的濺射來延遲分層的開始，因此提高組件之使用壽命。舉例而言，硼及碳兩者皆具有在離子植入（例如，1至30 keV）相關能量範圍內明顯小於1的自濺射產量。自濺射產量可定義為碰撞於同一元素之靶材上之離子拋射體的濺射產量，例如碰撞於硼靶材上之硼離子或碰撞於碳靶材上之碳離子之濺射產量。

因此，本揭示內容提出用於藉由以下步驟減輕膜沈積的各種系統、裝置及方法：有效地移除可能先前已形成在射束線組件136之面向上游表面204上之膜，及/或通常藉助藉由物種、能量及/或幾何形狀改變提高預定濺射產量來防止此類膜沈積在面向上游表面中之形成或累積。舉例而言，預定濺射產量係由自面向上游表面204濺射之預定物種之原子數目對碰撞面向上游表面之預定物種之離子數目的比率定義。隨著預定入射角214增加，例如，濺射增加。對於濺射產量大於1，實現沈積材料的移除，以及一般防止膜之初始沈積。因此，本揭示內容有利地提供一或多個特徵208在射束線組件136之面向上游表面204上之組態，使得對於預定物種，預定濺射產量大於1。

舉例而言，本揭示內容藉由提供工件附近之一或多個射束線組件136之一或多個特徵208之預定入射角214以便有利地最佳化或提高硼離子在硼原子上之濺射產量（與呈現為大體豎直於射束路徑113之習用表面相比）來提供移除在上游面向表面204上沈積硼或碳膜以及大體上防止此類沈積。類似地，在另一實例中，可藉由最佳地選擇在工件附件之射束線組件136之特徵208之預定入射角214以便最佳化碳原子上之碳離子之濺射產量來實現沈積碳膜之移除。

在圖6之圖表230中說明在垂直入射角度（例如，零度）下硼及碳離子（例如，3 keV離子）在各別硼膜及碳膜上之濺射產量之實例。舉例而言，硼離子射束之濺射產量0.37指示將植入之硼原子多於將濺射出之硼原子。在此類實例中，包含硼原子之膜通常將沈積在射束線組件之表面上。然而，若碰撞離子射束之入射角增加（例如，自0至45度或更大），如在圖7之曲線232中說明，則對於實例硼或碳離子射束，硼之自濺射產量可提高至大於1。因此，本揭示內容考慮，在一個實例中，藉由紋理化面向上游表面204來相對於特徵表面216之平面增加碰撞射束之入射角214以提供較大入射角（諸如圖4中所說明），因此提高濺射產量234（如在圖7中所示）。雖然本揭示內容考慮表面改質以使濺射產量提高大於1，亦考慮其他實例，藉此濺射產量遞增地提高至任何大於通常在垂直於碰撞離子射束之平面表面上所經歷之濺射產量的值。在由圖7中之資料所見之本實例中，對於硼離子射束，預定入射角214最佳地介於大約45度與大約80度之間。舉例而言，本揭示內容因此提供在小於離子射束之初始能量之離子射束之最終能量下接收直接離子射束照射之各種射束線組件（例如，工件附近之組件）之幾何形狀。舉例而言，具有較大角度之表面提高濺射產量，而無需改變工具操作之其他態樣，諸如聚焦、離子植入系統之佔用面積等。因此，本揭示內容降低接近於工件之沈積速率。

舉例而言，圖8至圖9說明各種射束線組件136之實例，其中硼或碳之沈積在工件附近減少。舉例而言，圖8說明可在劑量杯或調諧杯中實施之實例前板240，其中前板包含本文中所界定之孔隙242。舉例而言，前板240包含複數個特徵208，諸如上文所描述之彼等特徵，藉此與面向上游表面204相關聯之複數個特徵至少部分地由圖5之離子射束112碰撞，藉此離子射束不平行於射束路徑113。

圖9將射束線組件136說明為包含第一板244及第二板246，藉此在第一板與第二板之間界定孔隙242，藉此孔隙經組態以使離子射束之至少一部分從中通過。在本實例中，第一板244及第二板246中之各者包含與面向上游表面204相關聯且至少部分地由圖5之離子射束112碰撞之複數個特徵208。應瞭解，射束線組件136可包含任何數目個與任何數目個E型狹縫、劑量杯、隧道出口或射束調諧杯相關聯的板。

本揭示內容進一步考慮了至少部分地基於正植入之離子物種，射束照射之位置處之能量、材料選擇及濺射產量而控制入射角。舉例而言，濺射產量可被認為類似於撞球，其中多個離子噴射或位移多個原子。舉例而言，濺射產量可定義為針對賦予至表面之各離子所噴射之原子之平均數目。舉例而言，若一個離子導致兩個原子位移或噴射，則濺射產量為2。濺射產量大於1之原子級的一致濺射將允許表面上實質上無任何膜沈積或累積。藉由提供與能量相關之入射角，本揭示內容提出可以大於1之濺射產量減輕及/或抑制膜生長。如此，濺射產量可基於能量、種類、基板及離子射束至射束線組件表面的入射角而變化。因此，本揭示內容提供具有大於預定值（諸如大於1）之濺射產量的表面。舉例而言，本揭示內容因此經由濺射提高沈積膜之移除速率，從而通常抑制總或淨沈積速率並減輕膜在由低濺射產量離子射束（諸如硼離子射束）碰撞之一或多個射束線組件上之生長及/或沈積。

本揭示內容進一步瞭解，能量影響濺射產量，諸如3 keV離子射束與25 keV離子射束。在25 kv下，在極端實例中，圖7中所示之曲線232將向上移位，藉此在零入射角下，可實現1.2之濺射產量。如此，本文中所提出之改質表面在此類高能量環境中可並非所要，且可為有害的。舉例而言，一般而言，在較高能量下，濺射通常不合意，此歸因於所噴射之額外材料。然而，本揭示內容瞭解，在較低能量下，此類濺射可導致極其少問題。

舉例而言，本揭示內容提供任何最終減速組件下游之射束線組件之面向上游表面上之幾何形狀，使得離子射束處於較低最終能量，且其中幾何形狀通常界定離子射束至其之預定入射角，且其中預定入射角提供預定濺射產量。

本揭示內容進一步瞭解，根據需要，基於濺射產量，可為各種離子物種實施相同或相似架構。本揭示內容進一步瞭解，可在用於植入唯一物種之所謂「專用」離子植入系統中實踐本發明。然而，本揭示內容進一步瞭解，各種組件可基於物種/能量/程序配方等進行交換。

本揭示內容進一步考慮任何分類之非垂直入射角度，藉此濺射產量用作選擇入射角之導引。在一個實例中，與提供上文所提及凹槽相反，本揭示內容進一步考慮以非垂直入射角度提供整個射束線組件。舉例而言，對於穿過孔隙之離子射束，本揭示內容考慮了以入射角度（例如，30、45、60度等）提供孔隙，使得表面不會由於入射角度下之濺射產量而發生沈積。然而，在一些情況下，在此類實例中，諸如佔用面積、聚焦顧慮等問題可為限制性。若空間注意因素係一顧慮，則諸如圖2至圖3中所示之小面或凹槽表面可更有利。

在本揭示內容之另一態樣，圖10說明用於減輕膜在離子植入系統之一或多個射束線組件上之沈積的方法300。應注意，雖然例示性方法在本文中經說明及描述為一系列動作或事件，但應瞭解，本揭示內容不限於此類動作或事件之所說明順序，因為一些步驟可根據本揭示內容以不同次序及/或與除了本文中所示出及所描述之外的其他步驟同時發生。另外，實施根據本揭示內容之方法可能並不需要所有所說明步驟。此外，可瞭解，方法可聯合與本文中所說明及描述之系統以及聯合未說明之其他系統來實施。

圖10中所示之方法300說明在動作302中為離子植入系統提供用於一或多個射束線組件的起始基板。舉例而言，起始基底可包含碳基基板，諸如石墨基板。在動作304中，諸如藉由機械、化學、電氣或任何其他紋理程序，將基板之表面之一或多個區域紋理化。可使用遮罩或其他構件來將基板之表面選擇性地巨觀紋理化。紋理化石墨之一個實例方法使用專門端銑刀來橫跨選定表面機械加工凹槽之圖案。舉例而言，凹槽界定大於1之預定濺射產量。

儘管已相對於特定具體實例或多個具體實例進行示出及描述本發明，應注意，上文所描述之具體實例僅用作本發明之一些具體實例之實施方案的實例，且本發明之申請案不限於此等具體實例。特定而言關於由上文所描述組件（總成、器件、電路等）執行之各種功能、用於描述此類組件之術語（包括對「構件」的提及）意欲除非另有說明否則對應於執行所描述之組件的特定功能（以及，在功能上等效的）的任何組件，儘管在結構上等同於所揭示結構，該結構執行本發明之本文中所說明例示性具體實例中之功能。另外，雖然可僅相對於數個具體實例中之僅一者揭示本發明之特定特徵，此類特徵可根據需要與其他具體實例之一或多個其他特徵組合且有利於任何給定或特定應用。因此，本發明不限於上文所描述之具體實例，但意欲僅受所附申請專利範圍及其等效物限制。

10:SEM影像 12:剖面 14:射束線組件 16:低能量離子射束 18:薄膜 20:表面 100:離子植入系統 102:終端設備 104:射束線總成 106:終端站 108:離子源 110:電源供應器 112:離子射束 113:射束路徑 114:質量分析器 116:孔隙 118:工件 120:卡盤 122:射束掃描器 123:第一軸 124:並行器 126:工件掃描器 128:角能量濾波器（AEF） 130:減速組件 132:控制器 134:真空源 136:射束線組件 138:近晶圓環境（NWE） 140:基板平面 200:NWE組件 202:基板 204:面向上游表面 206:紋理表面 208:特徵 210:深度 212:寬度 214:預定入射角 216:特徵表面 218:區域 230:圖表 232:曲線 234:濺射產量 240:前板 242:孔隙 244:第一板 246:第二板 300:方法 302:動作 304:動作

[圖1]為硼原子在習用射束線組件上之沈積之實例的SEM照片。 [圖2]為根據本揭示內容之各種態樣之例示性真空系統的方塊圖。 [圖3]為根據本揭示內容之各種態樣的具有表面之例示性射束線組件的示意性表示。 [圖4]為根據本揭示內容之各種態樣的具有表面之例示性射束線組件的示意性表示。 [圖5]為根據本揭示內容之各種態樣之用於形成離子植入系統之射束線組件的例示性方法。 [圖6]為根據本揭示內容之各種態樣說明各種物種之實例濺射產量的圖表。 [圖7]為根據本揭示內容之各種態樣說明各種硼離子之實例濺射產量曲線的曲線圖。 [圖8]為根據本揭示內容之各種態樣之包含具有表面之孔隙板之實例射束線組件的透視圖。 [圖9]為根據本揭示內容之各種態樣之具有具有表面之孔隙之實例射束線組件的透視表示。 [圖10]為根據本揭示內容之各種態樣之用於形成射束線組件的方法。

100:離子植入系統

102:終端設備

104:射束線總成

106:終端站

108:離子源

110:電源供應器

112:離子射束

113:射束路徑

114:質量分析器

116:孔隙

118:工件

120:卡盤

122:射束掃描器

123:第一軸

124:並行器

126:工件掃描器

128:角能量濾波器(AEF)

130:減速組件

132:控制器

134:真空源

136:射束線組件

138:近晶圓環境(NWE)

140:基板平面

Claims (20)

1. 一種離子植入系統，其包含： 一離子源，其經組態以由包含硼或碳中之一者的一預定物種形成處於一初始能量之一離子射束，其中該離子射束界定一射束路徑； 一減速組件，其沿著該射束路徑定位，且經組態以將該離子射束減速至小於該初始能量之一最終能量； 一工件支撐件，其經組態以沿著該射束路徑在該減速組件下游支撐一工件；及 一射束線組件，其沿著該射束路徑定位在該減速組件下游，其中該射束線組件界定一孔隙，該孔隙經組態以使該離子射束之至少一部分從中通過，且其中該射束線組件包含不平行於接近於該孔隙之該射束路徑之一面向上游表面，其中該面向上游表面包含至少部分地由該離子射束碰撞之複數個特徵，且其中該複數個特徵中之各者包含一特徵表面，該特徵表面相對於該射束路徑具有一預定入射角，以界定處於該最終能量之該離子射束之一預定濺射產量，且其中該預定濺射產量通常減輕該預定物種在該射束線組件上之一沈積。
2. 如請求項1之離子植入系統，其中該預定濺射產量係由自該面向上游表面濺射之該預定物種之一原子數目對碰撞該面向上游表面之該預定物種之一離子數目的一比率定義，且其中該預定濺射產量大於1。
3. 如請求項1之離子植入系統，其中該預定入射角介於大約45度與大約80度之間。
4. 如請求項1之離子植入系統，其中該複數個特徵界定複數個V形凹槽。
5. 如請求項4之離子植入系統，其中在沿著該射束路徑查看時，該複數個V形凹槽中之各者具有一預定深度。
6. 如請求項5之離子植入系統，其中該預定深度介於大約2 mm與大約6 mm之間。
7. 如請求項1之離子植入系統，其中該最終能量為大約3 KeV。
8. 如請求項1之離子植入系統，其中該射束線組件由碳構成。
9. 如請求項1之離子植入系統，其中該射束線組件包含一E型狹縫、與一劑量杯相關聯之一前板、一隧道出口及一射束調諧杯中之一或多者。
10. 一種離子植入系統，其包含： 一離子源，其經組態以沿著一射束路徑由包含硼或碳之一預定物種界定處於一初始能量之一離子射束； 一能量組件，其經組態以界定沿著該射束路徑之該離子射束之一預定能量，其中該預定能量小於該初始能量；及 一射束線組件，其沿著該射束路徑定位在該能量組件下游，其中該射束線組件具有至少部分地由該離子射束碰撞且不平行於該射束路徑之一面向上游表面，其中該面向上游表面包含經組態以界定大於1之一濺射產量的複數個特徵，其中該濺射產量係由自該面向上游表面濺射之該預定物種之一原子數目對碰撞該面向上游表面之該預定物種之一離子數目的一比率定義，且其中該複數個特徵中之各者分別包含一特徵表面，在沿著該射束路徑量測時，該特徵表面在該特徵表面與該離子射束之間界定一預定入射角，其中該預定入射角小於90度。
11. 如請求項10之離子植入系統，其中該預定入射角介於大約45度與大約80度之間。
12. 如請求項10之離子植入系統，其中該複數個特徵包含在該射束線組件之該面向上游表面中界定之複數個V形凹槽。
13. 如請求項12之離子植入系統，其中在沿著該射束路徑查看時，該複數個V形凹槽中之各者具有一各別預定深度，其中該各別預定深度介於大約2 mm與大約6 mm之間。
14. 如請求項10之離子植入系統，其中該預定能量為大約3 KeV。
15. 如請求項10之離子植入系統，其中該射束線組件界定經組態以使該離子射束之至少一部分從中通過的一孔隙。
16. 如請求項15之離子植入系統，其中該射束線組件包含一E型狹縫、與一劑量杯相關聯之一前板、一隧道出口及一射束調諧杯中之一或多者。
17. 一種離子植入系統，其包含： 一源物種，其包含硼或碳中之一者； 一離子源，其經組態以由該源物種形成沿著一射束路徑處於一初始能量之一離子射束； 一能量組件，其沿著該射束路徑定位在該離子源下游且經組態以界定該離子射束之一預定能量，其中該預定能量小於該初始能量；及 一射束線組件，其沿著該射束路徑定位在該能量組件下游，其中該射束線組件具有至少部分地由該離子射束碰撞且不平行於該射束路徑之一面向上游表面，其中該面向上游表面包含經組態以界定大於1之一濺射產量的複數個特徵，其中該濺射產量係由自該面向上游表面濺射之該源物種之一原子數目對碰撞該面向上游表面之該源物種之一離子數目的一比率定義，且其中該複數個特徵中之各者分別包含一特徵表面，在沿著該射束路徑量測時，該特徵表面在該特徵表面與該離子射束之間界定一預定入射角，其中該預定入射角小於90度。
18. 如請求項17之離子植入系統，其中該射束線組件包含經組態以使該離子射束之至少一部分從中通過的一孔隙。
19. 如請求項17之離子植入系統，其中該預定入射角大於大約45度。
20. 如請求項17之離子植入系統，其中該複數個特徵包含在該射束線組件之該面向上游表面中界定之複數個V形凹槽，且其中在沿著該射束路徑查看時，該複數個V形凹槽中之各者具有一各別預定深度，其中該各別預定深度介於大約2 mm與大約6 mm之間。

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