432500 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 領域： ::明係有關於—種離子植入裳置，特 防止基板焚到荷電粒子產生器所產生…了 離子植一入裝置。 妆予5朱的 tjg背景： 就大電流離子植入裝置而言，為 離”入到基板上，其必須使用具有相：：時：將多數的 子束來進行植入。由於如此，當在進行二;電流值的離 身將帶電。而當此一帶電荷雷放電時，基 、效電而受到損傷。為避免此一情況產生， "' 荷雷+知，狀眾十 生—般係採用一 仃笔中和凋即盔來防止基板的帶電。 用以產攻螵釦A 4 订电中和調節器係 產生緩和基板如電所引起之損 負荷電之電子與植入用……Ο ’進而使帶有 植入用之帶有正何電之離子加以中和。 目的及概沭： 然而，由於荷電中和調笳器 流經燈絲使之加熱，而被加熱的燈二=係介由電流 上時，則會對形成於基极上之元件==到達基板 該荷電中和調節器會成為基板的污染源之一。心響。因此 因此’本發明之主要目的係提供—種可 屬污染的離子植入裝置。 -上述金 為達成上述目的:本發明之主轉微伯提供—稀離子 第3頁 適財Λ家標準（CNS)A4規格（210 X挪公f ! ! — 裝 *-------訂---------線 1 I、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 3 2 5 Ο Ο Α7 Β7 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 植入裝置，其係包含有：一離子源部，其係用以產生離子； 一離子束植入部，其係用以將一離子源部所產生之離子植 入於一基板中；.一荷電粒i洚生器，其係m以甚峰異右與 上述離子相反荷電之荷電粒子：一離子束引導部，其係具 有一用以接入來自上述離子源部之離子的接入口、一用以 將上述離子送出到上述離子植入部的送出口、一自該接入 口延設到該送出口的引導管、與一將上述荷電粒子產生器 所產生之荷電粒子導入上述引導管的導入部*其中，該導 入部之開口係設於上述引導管之内面；及一遮蔽部，其係 設於上述引導管之内部，且位於上述導入部之開口與上述 送出口之間。 藉由上述構成，由於在離子束引導部中係設有一用以 產生具有與上述離子相反荷電之荷電粒子的荷電粒子產 玍器，因此，對於基粒子產生器亦會產生 成為污染物質的污染粒子，；is._，由於杜列導管内壁上係設 有一位於導入部.開口與送出口之間的遮，蔽部，因此，可將 飛出自引導管内壁開口的污染粒子之飛行踗诞戚斷，i隹_而 使其無法到達基板之上。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 另外，於本發明之離子植入裝置中，該遮蔽部係可具 有一遮蔽面，該遮蔽面係與上述導入部之開口所規定之面 的各點至應植入離子之基板表面各點所形成之直線相 交。 當設有如上述之遮蔽面時，則可將飛出自引導管内壁 開口的污染粒子之飛行路徑遮斷，進而使其無法到達基板 • . ·...+ 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格¢210 X 297公釐） A7 B7 4 3 25 0。 五、發明說明（） 之上。 承上所逑，當遮敝邵係具有一自上述開口緣部附近甸 該開口上方延伸的遮蔽面時，則可自引導管内壁開口飛出 至接到達基板之汚染粒子的飛行路徑則可以簡單的遮蔽 部構造來加以遮斷，進而使其無法到達基板之上。 此外，於本發明之離子植入襞置中，該遮蔽部係亦可 具有一遮蔽面，該遮蔽面係與上述導入部之開口所規定之 面的各點至上述離子束部之送出口所規定之面的各點所 形成之直線相交。 當設有該種遮敵面時’則即使基板位於面對送出口之 位置’且處於移動途中時’由導入部開口飛出直達基板之 污染粒子的路徑亦<由此一遮蔽面所遮斷。 另外，於本發明之離子植入裝置中，上述遮蔽部之遮 蔽面係可與上述引導管之內壁面成銳角’且呈平板形狀。 再者，該遮蔽部係可具有一遮蔽面，同時更包含有一與與 上述引導管之内壁面成銳角配置的平板、及一用以支撐該 平板的框構件》 圖式簡單說明： 第1圖為本發明之離子植入裝置的分解斜視圖。 第2圖為本發明之離子植入裝置的楙略構成圖。 第3圖為自接入口至送出口所見之離子束引導部内部的斜 視圖。 第4圖為第3圖所示之卜丨，剖面的縱劍面圖’其係表示離 - 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2W X 297公釐） I — — I 丨 I ----- — (請先蘭讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 432500 A7 _B7_ 五、發明說明（） 子東引導邵内邵於一包含離子束行進方向之抽的 平面上的模式說明圖。 第5圖為第4圖所示之II-ΙΓ剖面的縱剖面圖。 圖號對照說明： 10 離子植入裝置 12 離子源部 14 離子植入部 1 6 晶圓裝載部 18 離子產生系 20 離子束引出前段加速系 22 質量分析系 23 後段加速系 24 離子束引導部 26 渦輪分子真空幫浦 28 渦輪分子真空幫浦 30 靶室 32 晶圓支撐台 34 開口 36 離子東檔止部 38 、40 閥 42、 44 低溫幫浦 46 搖動軸 48 中樞 50 臂 52 晶圓拖架 54 殼室 56 搬送路 58 隔絕閥 62 荷電粒子產生器 64 離子束 66 電漿產生室 68 燈絲線圏 70 電槳強化磁石 72 電源 74 氣體供給管 76 外周部 78 電源 80 導入管 82 開口 84 遮蔽邵 86 兩點鎖線 88 虛線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 裝·--I----
訂---------A 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 Α7 Β7 4 3 25 Ο ο 五、發明說明（ 90 點鎖線 92晶圓 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明詳細說明： 以下將參照圖示來說明本發明之較佳實施例。在可能 的情況下同—部分係賦予相同圖號，其說明係予以省喘。 本發明之離子植入裝置的實施態樣係以第1圖及第2圖來 加以說明。第1圖為本發明較佳實施例之離子植入裝置的 分解斜視圖。第2圖為本實施例之離子植入裝置的概略構 成圓。 如第1圖及第2圖所示’該離子植入裝置1〇係主要 包含有一離子源部12、一離子植入部14、及—離子束引 導部24 » 該離子源部12係用以產生離子並形成離子束（ΙΒ)。該 離子植入部14係配置有一晶圓（基板）W，於該離子源部J2 所產生離子係植入於該晶圓W中。該離子東引導部24係 具有一用以與離子源部1 2連接並接收離子離子的接入 口、一相對於離子植入部14成為開口並將離子送出的送 出口、及一延伸於接入口及送出口的引導管。 該離子源部1 2係具有一離子產生系1 8、一離子束引 出前段加速系2 0、一質量分析系2 2、及一後段加速系2 3 上述各系均由殼室或管所包圍。該離子束引出前段加速# 20及後段加速系23係分別與作為減壓機構之真空繁’ 引 例如渦輪分子真空幫浦2 6、2 8連接因此’該離子 出前段加速系2 0及後段加速系2 3之内部係分別會被減壓 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公笼） I--Γ I I I I --------I ---訂 ίϊ — ！· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4325 0 0 A7 _ B7 五、發明說明（） 至規定的真空度》 離子產生系1 8係可將一氣體供給源（未示於圖）所供 給之含有接入用之雜質的氣體放電，據以形成一含有捧入 離子之高密度電漿。該離子束引出前段加速系2 〇係利用 設於該離子產生系1 8之間的電位差’而自離子產生系1 8 内之電漿中的摻入離子引出，並將其加速，據以形成離子 束（IB)。質量分析系22中係配置有質量分析用磁石（未示 於圖）。因此，只有在離子束引出前段加速系20獲致運動 能與質量分析用磁石之磁場作用所決定的離子種類方能 由離子源部1 2取出。另外，離子束（IB)自離子源部1 2取 出後係進一步通過後段加速系2 3再加速’以便在到達離 子束引導部24前獲致植入所需之運動能量。 該離子束引導部2 4係於接入口處與該後段加速系2 3 相連接。該離子束引導部24係由該接入口將離子導入’ 並朝離子植入部14由送出口將離子送出。該離子係於離 子植入部1 4中植入晶圓W中。 另外’該離子植入部1 4係包含有一箱型的靶室3 0、 及一配置於靶室3 0中的晶圓支撐台3 2 ° 該離子束引導部24係配置在靶室30的一壁面上，其 一端係連接於後段加速系2 3，且其開口 3 4係位於可面對 晶圓W處。另外，該離子束引導部24係朝開口 34而凸出 於靶室30内。該靶室30之另一壁面上係於相對於開口 34 的位置處配置有一離子束擋止部3 6 °該離子束擋止部3 6 係用以阻擋通過晶圓支撐台32的離子束（ΪΒ)，另外，為控 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----lull· — 1 裝--------訂---------線}i {靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 4 3 2 5 0 0 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（） 制植入量，其係配置有用以檢出離子東照射量的離子檢出 器。該離子植Λ部1 4係介由設於靶室3 0壁上的閥3 8、40 分別與作為第2減壓機構的真空幫浦連接，例如低溫幫浦 42 、 44 ° 該晶圓支撐台32係由一配於靶室30中之可搖動的搖 動袖46、一裝配於其一端之可轉動之中樞々s'及複數個 自該中樞呈故射性延設的臂所構成。每—臂5〇之前端係 設有一用以保持晶圓w的晶圓拖架52。該中樞48係被驅 動朝第1圖所示之箭號八方向轉動，另外，該搖動軸46 係沿第1圖所示之箭號B方向以規定的角度搖動。 晶圓裝載部1 6係緊鄰靶室3 0而設。就該晶圓裝載部 16而言，其係殼室54與靶室30之間係介由搬送路56來 連通》在該搬送路5 6中係設有一隔絕閥5 8，以便可使該 殼室54與把室30分離。承上所述，由於該晶圓裝載部16 係可單獨開放於大氣壓下，因此操作者係可將收容有複數 牧晶圓W的晶盒設置在殼室5 4中。晶盒内的晶圓W係可 介由機械手臂的搬送而分別裝填於靶室30内之晶圓支撐 台32的各晶圓拖架52上。 請參考第3〜5圓，以便說明離子束引導部24 =第3圖 為自接入口 24a至送出口 24b所見之離子束引導部24内 部的斜視圖。第4圖為第3圖所示之I-Ι·剖面的縱剖面圖， 其係表示離子束引導部24内部於一包含離子束行進方向 之軸的平面上的模式說明圖。第5圖為第4圖所示之Π-ΙΓ 剖面的縱剖面圖。 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . 1 ----裝--------訂--------- 線} {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 3 2 5 G Ο A7 Β7 五、發明說明（） 於該離子束引導部24中，該接入口 2物係與離子源 部之後段加速器系（23)連接，該送出口 24b係具有一連接 於離子植入部14的開口 34。該接入口 24a至送出口 2补 係由一自該接入口 24a延設至送出口 24b的引導管24c所 連接。因此，該f丨導管24c係為離子束64的通路，而所 通過的離子係到達晶圓92。該晶圓92係被裝配於該晶圓 架5 2上。另外，其他晶圓拖架5 2上亦裝配有晶圓9 4。 該等晶圓係於垂直離子束64行進軸方向的平面上高速轉 動。又，由於該等晶圓92、94係相對於離子束依序移動（第 4圖箭號c的方向），因此可對該等晶圓92、94反覆地進 行離子植入。 在該離子束5丨導部24的外侧面上係設有一荷電粒子 產生奋62 °該荷電粒子產生器62係配置於靶室3 〇中。該 荷电粒子產生器62係包含一具有兩端子的燈絲線圈68、 一將該燈絲線圈68收納於内部的電漿產生室、及一用 以於該電漿產生室66内增強產生電漿的電漿強化磁石 。燈絲線圈68的兩端子68a、68b係由該電漿產生室66 的一面以電氣絕緣的狀態而引出至外部，進而連接到電源 72上。電源72係可為一直流電壓為5伏特，電流供給量 為200安培的電源。 為於該電漿產生室66内產生電漿，則必須自氣體供 給管74將一氣體灌入電漿產生室66 ’例如灌入氬氣β由 於流經該燈絲線圈6 8的電流會使其本身加熱，因此該燈 絲線圈6 8會將熱電子釋放至該電漿產生室6 6中。該燈絲 第10Χ 本紙張尺1_中⑯家標準（CNS) A4規格⑽Γ297 ^ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -in —---訂----_ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_______ 五、發明說明（） 線圏68與電漿產生室66的外周部76之間係連接有一電 源78，以便使該產生室66的電壓高於該燈絲線圈68。電 源7 8係可為一直流電壓為5 0伏特，電流供給量為6安培 的電源。因此’當自燈絲線圈6 8釋故出熱電子時，則該 產生室66中將會產生電漿，進而使燈絲所釋出之電子大 增。承上所述，由於該荷電粒子產生器62係為一電子產 生器，因此其係具有荷電中和調節器的功能。 該電漿產生室66與離子束引導部24係藉由一導入管 (導入部）80來連接。該導入管80之開口 82係位於引導管 24c之内壁24d處’來自該荷電粒子產生器62的荷電粒子 則是經由該開口 82而被導入於該引導管24C中。據此’ 其所產生之部份熱電子係藉由擴散而通過導入管80進而 釋故到離子束引導部2 4中。而該開口 8 2之典螌的形狀係 為圓形或橢圓形，而其典型大小係為直徑3mm〜5mm。 另外，由於電流加熱燈絲線圈68並非只釋放出電子， 其係同時放出構成電極的金屬材料。於本離子植入装置之 荷電粒子產生器62中，燈絲線圈68係由鎢所形成’因此， 荷電粒子產生器62係同時釋出電子與鎢原子。若該鎢原 子被導入晶圓中的話，則將會對半導體元件產生不良的影 響·'所以，此時必須要有不使鎢原子不會到達晶圆的方 法。 因此，本實施例之離子植入裝置1 0係包含有/遮蔽 部84。該遮蔽部84係設於導管24c之内壁面24d上， 且位於導入管80之開口 82與送出口 之間。 第11買 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,5 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43 25 0 0 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 以下將具體說明上述遮蔽部84為何具有防止晶圆污 染的理由。當離子源部18(請再參考第2圖）所產生的離子 被導入離子植入部U時，在其所通過的離子東引導部 中係設有一用以產生與該離子相反電性之荷電粒子的荷 %粒予產生器62。在此同時，該猗電粒子產生器62亦同 時產生會對晶圓產生污染的粒子（例如鎢原子）。但，若是 在導入管80之開口 82與送出口 24b之間的η導管24之 内λ面24d上设置一遮蔽部84的話，將可遮斷自引導管 内壁24d之開口 82直接飛出到晶圓92的路徑。據此，即 可防止因鎢原子所產生的）亏染。 曰於第4圖所示之例中係只標示自開口 82直接飛出到 晶圓92的路徑，為何只做此種標示，本案發明人之考量 理由如下：-般而f ’該種離子植入裝置的離子束引導部 24内大多保持高度真空，其原因係為使源自接入口 所射入之離子束64的離子能大部分地到達送出口 24b，所 以其中係幾乎不能留有氣體，以免使其產生碰撞。若該離 子束引導部24内保持上述高度真空狀態，則粒子碰撞離 子束引導部24内壁d的機率將大於與其中粒子碰撞的機 率。因此自開口 82飛出的鎢原子雖然具有各方向的速度， 但若在帛4圖虛 '線8S戶斤示的速度向量上不與其他粒子碰 撞的話’其將會直接到達晶m 92的表面上。而具有其他 速度向量的粒子則會因與壁面24d碰撞，因此其運動方向 係必須變更方能對準晶圓92，但此—確率係相當小。所 以，將鎢原子自開口 82直接到達晶圓92的路徑遮斷係十 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----1 - 1--ί ------.1— 訂 *!ι!ί_ 一（ > (諳先閱讀背面之庄έ事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 432500 A7 ---------------------B7 五、發明說明（) 分必要。 請再參考第4、第5圖所示，兩點鎖線86所涵蓋的區 域係表示晶圓92移動，使其全表面呈現於離子束引導部 24之送出# 24b的情況。而，虚線88所涵蓋的區域係表 示晶圓92進一步移動，使其全表面呈現於離子束引導部 24之送出部24b中央的情況。另外，—點鎖線9〇所涵蓋 的區域係表帝晶圓92進—步移動，使其全表面開始消失 於離子束引導部24之送出部24b的情沉。 茲以開口 8 2周園上之兩點8 2 a、8 2 b為說明例，來進 一步說明防土 0曰圓污染的必要相關事項 '點8 2 a係開口 8 2 上之點中最接近提出口 24b的點’而點82b係開口 82上 《點中最遠離达出口 24b的點。該遮蔽部84之遮蔽面84a 係至少有部分與點82a至晶圓92表面各點所成之直線群 文接’同樣地’該遮蔽部84之遮蔽面84a係至少有部分 與點82b至晶圓92表面各點所成之直線群交接。因此， 行經交接直線本之路徑鎢原子在到達晶圓表面前係會碰 撞到遮蔽部84 ’亦即碰揸到遮蔽面84a。所以其原子並不 會到達晶圓表面。 上述雖以點82a、點82b為代表來進行説明，但對於 開口 82之開口面各點而言，其同樣的直線群亦有相同作 用。在上述各點處’其所規定之直線群的所有直線群係至 少有部分與遮蔽部84之遮蔽面84a交接，因此，若設置 有遮蔽面84a，即可防止因鎢原子所引起之泞染。 值得一提的是，於第4圖所示之剖面中，該遮蔽部8 4 第13頁 本紙張尺度剌_國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱〉 ii — l·---^-----0^--------訂---------線 {請先閱讀背面之；tij意事項再填窝本頁) A7 432500 r-^ 五、發明說明（） 之遮蔽面84a係與點82a至晶圆92表面各點所成之所奇 直線群交接’且該遮蔽部84之遮蔽面84a係與點82h 晶圓9 2表面各點所成之所有直線群交接。另外，颉魂藏 面84a係與開口 82所規定之開口面各點至晶圓92表雨j 點所成之所有直線群交接。 第5圖所示者為遮蔽面84a與開口 82所規定之開η 面各點至晶圓92表面各點所成之所有直線群交接的κ 況，而由該等直線群所规定的外形84b係呈現在該埯錢部 84之遮蔽面84a上。在此~情況下約可完全防止污染。 以下係針對遮蔽面84a來做進一步說明。 該遮蔽面8 4 a係與上述導入部8 0之開口 8 2所規—、 面的各點至應植入離子之晶圓92表面各點所形成之士 相交者為佳。當設有如上述之遮蔽面84a時，則可将 自引導管内壁2 8 d開口的污染粒子之飛行路徑遮斷，拖 而 使其無法到達該晶圓92之上。 另外，該遮蔽面84a係自上述開口 82緣部82a附近 向該開口 82上方延伸者為佳。當設有如上述之遮蔽面84a 時，則自引導管内壁24d開口飛出至接到達晶圓之污染粒 子的飛行路徑則可以簡單的遮蔽部構造來加以遮斷，進而 使其無法到達晶圓之上》 再者1該遮蔽面84a係與上述導入邵80之開口 82所 規定之面的各點至上述離子束部，丨4之送出口 24b所規定 之面的各點所形成之直線相交者為值。當設有如上述之遮 蔽面84a時，則即使晶圓92相對於送出口位置移動時’ 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr.........線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 432500 五·、發明說明（ 由引導管内壁24d之開口 82飛出直達晶圓92之污染粒子 的路徑亦可由此一遮蔽面所遮斷。 另外，上述遮蔽部84係具有一遮蔽面84a，該遮蔽面 84a係與上述引導管之壁面24d成銳角，且其係為一離子 東64方向延伸的平板狀構件。再者，該遮蔽84部係亦可 具有一遮蔽面84a，同時更包含有一與上述内壁24d面成 銳角配置的平板、及一用以支撐該平板的框構件。 '請再參考第3圖所示，為求簡單，其中只表示有離子 東引導部24、電荷產生部62、及遮蔽部84 〇該導入管80 之開口 82係位於該離子束引導部24之内璧24d上。在該 遮蔽部84之遮蔽面84a上係標示有開口 82之各點與晶圓 92上各點所連接之直線群的外形84b。承上所述，由於自 開口_ 8 2緣部延伸至其上方係覆蓋有一遮蔽面8 4 a，因此上 述直線群係至少部分與其交又。事實上，該遮蔽面84a係 以能與上述直線交叉者為佳。 用以形成上述遮蔽部84之較佳材料者係為石墨。另 外，亦可使用其他材料來形成該遮蔽部84 ,之後再施以石 墨的表面覆蓋處理，如此亦能防止；亏染。 以下，係以一具有遮蔽部8 4之離子植入裝置來對燈 絲68來進行遮蔽實驗。實驗時所使用之植入條件如下： 離子種類：As 加速能量：SOlceV 植入量·_ 5x 1015/cm2 在此一條件下，針對有無遮蔽部84，來對基板進行分 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公爱） ---.----,,-------------訂---------線}: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 432500 A7 _B7__ 五、發明說明（） 析其中之嫣含量，此分析係使用誘導結合電装質量分析 法。其實驗結果為： 燈絲.未裝遮蔽部：2.4xl012atoms/cm2 燈絲.裝有遮蔽部：1.6xlOiQatoms/cm2 由上述結果可知，污染元素之原子數下降到 1 / 1 〇以 下。 承上所述，本發明之離子植入裝置之荷電粒子產生器 係設·有一用以游離子東送入離子植入部的離子彔引導 部。因此，在該荷電粒子產生器中除會產生具有與離子電 性相反之粒子外，其亦會產生對基板污染的污染粒子。 但，由於其在引導管之内面±設有一位於導入部開口與送 __ 〆_«· 出口間的遮蔽部，因此，污染粒子自引f管内璧飛出至基 板的路徑係可由其遮斷。所以，本發明之離子柏入裝置係 可防止荷電粒子產生器所產生之污染粒子污染基板。 -----:----------------—訂----------線- /.··· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'1^ 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）