TW478005B - Apparatus for controlling a workpiece in a vacuum chamber - Google Patents

Description

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發明領域 本發明關於提供獨立工件如矽晶片或平版顯示器以相對 於一處理束一預選方位之裝置。 · 發明背景 半導體之製造在前段階段前間包含數個加工步驟，此時 一矽晶片暴露於一入射離子束、電漿、分子束、或其他輻 照το件4某些案例巾m件掃㈣♦晶片表面以提 供一均句空間輻照，而所費時間決定摻雜程度。於其他案 例中，晶片通過輻照元件之高電流離子植入與 純粹機械性掃過工件托架為系統之實例，該系統以一穩態 束掃過晶片且在其上提供均勻空間摻雜β摻雜之一致性利 用量度後摻雜速率作伺服控制以變異一機械軸之速度與持 續時間，而其他控制在一定速。摻雜程度受調整伺服控制 方向内通過之掃描通過數控制，使全劑量平均分布於掃描 通過數内。此技術對習於此技藝者而言已然熟知且不須進 一步解釋。 半導體工業現今移轉至300公厘晶片直徑，導致真空室 與機械運動之範圍提升超出雙向機械掃描系統之施行極 限。除此之外’現今一單一 3 〇 〇公厘晶片之成本非常昂 貴’如此因成本和晶片處理風險使晶片單獨處理勝過分批 處理。最後，近來要求將晶片傾斜角自現行7度增加至6 0 度’使機械式掃描分批系統因植入角之變異和橫越晶片之 扭曲而無法適用。 發明概述 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱tt背面之注音？事項再填寫本頁) .^裝

In I In -- in 1 一 ο, · n 1-- I flu i i i · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478005

AT 五、發明說明（2 ) :發明提供碎晶方向内快速词服 在正交方向内快速磁掃描乏大角度傾斜離子植入t = 之一些特質為： 徂入本發明 ⑴對機械掃描結構γ方向対性運社_種差 體2氣轴7表真空密封； U)對繞X軸轉動運動之 密封； 喱是井抽吸一體2氣軸承真空 (3J支撐機械掃描結構' 集中並支撐旋轉密封、與集中並 支撐Υ -掃描線性密封之空氣軸承；及 (4 )植入狀態間過渡期間離子束之同步閘控。 易言之，在任何測得束損失或其他代表系統需要自一植 入進行狀態轉為一植入暫停狀態時，離子束會離開晶片。 在束通道内加入設定或切換用之一旗標法拉第時可達成上 述情事。 為描述系統幾何，機械掃描系統使用笛卡兒座標χ、γ 和Ζ ’而磁掃描束利用笛卡兒座標X，、γ，和ζ，。·於所有 案例中X和X’為相同3離子束垂直於χ，γ，平面且在X， 方向内磁掃描。 於本發明一主題中，有兩可動軸承板利用氣體軸承及一 一體差異抽吸真空密封與一固定板隔開，以防每一板上密 封表面間之物質性接觸。最外側板之氣體軸承與真空密封 之結合提供Υ方向内無摩擦運動。内側板之氣體軸承與真 空密封ά供繞X軸之無摩擦轉動。兩可動軸承板之結合提 供一工件牦架在〇至6 〇度間之傾斜以供一矽晶片内之離子 -5- 泰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冩本頁) £

n I n n U 一^· n n n n n ϋ n I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478005 A7 五、發明說明（3 ) 植入，且提供9 0度之傾斜以供水平晶a考 π處理。此事藉由兩 可動軸承板繞X軸之轉動產生Ζ和z，； 久γ和Y，方向間之 一角度達成。Z’方向平行於入射離子麦；7 + * 丁采而Z垂直於工件粍 架表面。工件托架之傾斜容許植入矽晶& 日9片表面上之深溝側

面和閘結構，其為此半導體製造技術之一種優良特質。 平晶片處理為一種優良特質，其在運動中利用重力I持t 片而不用可能導致晶片損壞之晶片邊緣夹。附加氣體轴Z 對X軸集中轉動軸承板並防止最外側軸承板沿z方向之橫 向運動。 ' 於本發明另一主題中，離子束在工件於γ方向内往復時 沿Z，方向於相同距離攔截工件（如晶片）表面上之每一點。 此僅利用控制運動之三軸即可達成。若指定晶片表面相對 於晶格方位一單位向量而指定入射離子束另一單位向量， 在曰ΕΪ片於離子束前往復之整個植入過程中此二向量間之關 係不交。除此之外，在晶片往復通過束時，沿z，至晶片气 面上每一點之距離均相同，使晶片表面上每一點均承受L 相同之離子通量與軌跡線。從而能在植入期間精確控制傳 輸通過晶格之離子，導向對全部受植入表面體積植入一致 性之高階控制。 於本發明另一主題中，在加入或撤回一上游法拉第防止 橫越晶片掺雜層次内產生細微結構（亦即不一致性）時，利 用磁掃描器維持過掃描區域内離子束一段短時間。為防止 捧雜之不一致性，在離子束掃過晶片邊緣且在測得束損失 而停下磁和機械兩掃描控制時對離子束作取樣。植入以相 -6 - 本紙張尺度_中_家辟（CNS)x ^r— f請先閱磧背面之沒音？事項再填寫本頁} ^裝 訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 v478005 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於本發 該室有一 往復構件 壁間。 於本發 方法，其 離子束， 囬’將離 第二X Y 源等距離 收納工 A7 五、發明說明（4) 同万式開始，束在法拉第撤回前偏離晶片通道且掃插浐 地自其受遮斷處開始。此方法亦在任何認為必須 時使用。 所 明另一主題中，提出一種具有一真空室之裝置， 室壁、一工件牦架設於真空室内且穿過室壁、〜 件粍架、及一轉動構件設於往復構件和室 明尚有另一主題中，提出一種離子植入一工件之 包含以下步驟：產生垂直於一第一 XY平面之一 將工件傾斜至相關於第一 X Y平面之一第二平 子束/古第一 X Y平面X軸掃過工件，及將工件沿 平面Y軸移動、該工件一面上之所有點與離子束 圖式簡單說明 圖1為依據本發明一離子植入裝置之概圖表現。 圖2A-2D為本發明移動及轉動密封總成之詳細圖示。 圖3A-3C為轉動密封總成之詳細圖示。 圖4為一真空概圖^ 圖5為依據本發明法拉第一部份之概圖表現β 圖6為電说積分器函數之一種圖例。 圖7為依據本發明法拉第系統之一種概圖表現。 較佳實施例詳細說明 本發明、可用以將2〇〇或300公厘矽晶片以足以降低晶片加 熱與帶電效應之速度機械式掃過一離子束。在此應注意雖 本...氏張^:過用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公餐 --------------------訂·-------- ^靖先閱頊背面v、fjt事項再填¾本1> 478005 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 然在此說明本發明關於離子植入，本裝置可應用於其他掃 描操作，例如平板顯示器芝平板處理。離子束以高速（約在 150赫茲級内）以正交於機械掃描方向（例如γ方向）之一方 向（例如X万向）扇過（亦即一大矩形截面）或掃過（亦即一小 束^回掃過以構成一大矩形掃描區域）。本文所用該辭、、掃 描包含磁或靜電扇形與磁或靜電掃描。γ方向内之機械 式知描（亦即往復）以高速（例如約在〇·5至丨赫茲級内）來回 移動晶片，通過速度與測得束電流成比例之離子束。依此 方式，每次機械式掃描通過之摻雜程度受到控制，且總量 與每次掃描通過劑量乘上掃描通過次數成比例。為使真空 主24内機械式掃描在高速之無摩擦運作以獲得較久耐用性 且供粒子產生，本發明利用一種新型結合，一線性運動軸 承與差異抽吸真空密封（以在γ方向内無摩擦移動）嵌於真 21： 24外部一轉動運動軸承與差異抽吸真空密封（以繞X 軸梁摩擦轉動）。線性運動軸承具有一桿u連同末端之一 工件喊架10,該端穿過每一真空密封進入真空室24。桿 11與工件托架10藉由軸承與密封構間或板12之往復而在 Y方向内移動。桿丨丨與工件技架1〇、連同軸承及密封構 件丨2、藉由軸承與密封總成17之轉動而傾斜。 一線性運動軸承與嵌於一轉動軸承、連同一工件技架及 附於其上一桿之密封構件之新型結合和密封構件使用最少 量（亦即三個）可進行運動軸向提供工件之等心掃描。等心 掃描意i著離子束與工件表面之每一交會點至準直磁鐵98 出射邊界均為相同距離，且在植入期間離予束角度方位及 8 本紙張尺度適用中而?i^(jNS)A4規格(210 x 297公餐) -------------------訂·-------- (請先閱謂背面之沒意事項再填冩本頁) 478005 經濟部智慧財產局員工消費合作社印#|< A7 B7 五、發明說明（6 ) 工件角度方位均保持恆定。運動僅需之三軸為（1)離子束磁 十生來回掃插之X，方向，（2)工件18和線性運動軸承和密封 構件12對X軸之傾斜，及（3)工件18和線性運動軸承和 么、封構件1 2往復所沿之傾斜Y軸（亦即在工件表面平面内 往復工件1 8和線性運動軸承和密封板丨2 )。 參照圖1，工件托架10附加於一中空桿丨丨，該桿連結 至線性可動軸承和密封構間或板12。軸承板12於γ方向 内往復，使工件（例如一矽晶片）18機械式掃過經磁掃描平 行離子束13。離子束13沿Z，方向導向且在χ，方向内受 來回磁掃描，垂直於Χ，γ，平面產生一平行掃描後離子束 Η [中空桿U穿過真空室24壁升高部分21和轉動軸承 〜成1 7内之軸承板i 2和缝3 2 (圖3 )。本文描述部分2 1 為真2立壁 < 一升高部分，但在此應瞭解部分21不一定要 升高。同樣地，在此應瞭解部分21可為附加於直空 一固定板。 一一土 可動軸承構件12和17之結合提供工件托架ι〇(朱見圖 幻在離子植入一矽晶片時自垂直傾斜〇至60产内之一 > 度夕在晶片處理時傾斜。至9Q度。藉由可二承構二 12和17繞X軸轉動產生z與z，及¥與γ， 成傾斜。ζ，方向定義為與入射離子束平行，^ 2 = = = 二表面垂直。工件拽架1〇之频斜容許植入 件編垂直傾斜9。度)依據本發明係二 將晶片維持於工件托架上，免於可能對晶片造成 _____________________ir_________§ 广請先闇讀背茄乙沭意事頊存琪¾.本貢W/ 478005 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 片邊緣夹。真2室壁21外部氣體軸承28(圖2B)使轉動軸 承和密封總成17對X軸集中。嵌於矩形軸承板19上之氣 體軸承30防止軸承構件12沿z方向之橫向運動。 軸承構件或板1 2 (圖1 )連結至一電腦1 5控制之一傳動馬 達14。電腦結合一電流積分器73監控抵達一上游法拉 第之離子通里。由馬達14傳予軸承板12在丫方向内之速 度依控制毛fe 1 5所測得離子通量成比例變化，以產生橫越 工件18表面之均句一致通量密度。橫向可動軸承板丨2藉 由支撐@ 97連結至轉動轴承構件或總成17，使工件18藉 由線性傳動馬達14來回通過離子束13時，X件18所攔 截之離子束維持沿z’軸之一恆定距離。轉動軸承總成 1 7之轉動運動藉由習知技藝所知之一線性傳動馬達（圖中 未示）和附屬連桿組（圖中未示）供給。 在軸承板12位於其最上端位置時軸承總成17自垂直對 X軸轉，9 G度* _工件i 8之水平處理，此期間晶片自晶 片處理器"上裝載和卸載。工件技架1G表面可經由穿過 中工杯11、連接<一傳動系統（圖中未示）繞其z轴轉至〇至 田度内之任何角度。如此容許晶片在植入前為平置或斜 且,、一且可在工件㈣1 G運動期間自裝載位置轉至植入位置 =除-般浪費在晶片平置之時間。本發明利用一視訊攝 處理軟體，以在處理器運動中定位每—晶片相對於 ί載/卸載機器人99及工件托架1〇之位置和方位。如此 1精確裝載晶片至工件托架1G並校正平置或斜置。此視 ;〜像亦可用以捕捉刻在晶片表面之零件代碼或編號以供 -10- f請先閱讀背面vat事項再填寫本頁} 41裝 訂---------途 %, r s m (CNS)A4 (210 478005 經濟部智慧財產局員工消費合作社印剎代 Α7 Β7 五、發明說明（8 ) 追縱材料。工件牦架表面繞Z軸之轉動亦為使植入深溝側 面和閘結構成為可能之函政。 參照圖2A-3C，顯示線性往復軸承和密封板12與轉動 軸承和密封總成1 7之細部。轉動軸承和密封總成1 7係由 軸承和密封板1 9及附加於一中央板31相反側之一圓形柄 承和僉封板2 0構成。氣體軸承將首先說明。密封總成1 7 之軸承和密封板20藉由一氣體軸承與壁部分2 1分開，該 氣禮軸承係由軸承板2 0表面5 9上之一系列氣體嘴嘴 圖3C)構成。一高壓氣體歧管58(圖2D)連結至每一氣 體噴嘴2 5以提供氣體軸承之一穩定氣體供給。表面5 9上 外部與内部氣體噴嘴25間之壓力藉由噴嘴25内之流量限 制器及密封和軸承板2 0與壁部分2 1間之間距維持於一恒 壓/壁部分21、其為一圓形密封板、相對於全真空室24 之位置為固定。壁部分21包含一組空氣軸承28(圖2B)， 其藉由對中央板31側邊施加徑向内一氣體力量使轉動密封 總成1 7對固定密封板21中心集中。密封總成丨7之軸承 和在封板19藉由一氣體軸承與軸承和密封板I]分開，該 氣體轴承係由軸承板19表面90上之一系列氣體噴嘴 26(圖2B和：>A)構成。一向壓氣體歧管（圖中未示）對氣體 軸承供給一穩定氣體供給。表面9〇上外部與内部氣體噴嘴 26間之壓力藉由噴嘴26内之流量限制器及密封和軸承板 19與密封和軸承板12間之間距維持於一恆壓。附加於抽 承板19'之一組氣體軸承30藉由對密封板12相反側施加 一氣體力量防止密封板12在ζ方向内移動。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) C-------- *訂--------- 478005 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 描述過氣體軸承後，今將描述真空密封。軸承和密封板 20表面内之抽吸槽37、4b和41(圖3B和3C)在軸承和 密封板20與真空室24壁部分21間構成一差異抽吸真空 密封。軸承和密封板19表面内之抽吸槽33、38和39(圖 3A和3B)在軸承和密封板19與軸承和密封板12間構成 一差異抽吸真空密封。槽33、38和39具有一橢圓外形配 合往復密封板12之矩形外形。軸承與密封相互間不接觸， 從而使往復桿11提供一無摩擦、無粒子產生、高速轉動及 線性運動真空饋入。 真空密封總成每一元件上之力平衡如以下所述。大氣壓 力對抗真空室24内真空而施加平衡軸承和密封板12與軸 承和密封板19間氣體軸承所產生氣整之一外力，該氣塾在 防止密封板12於X方向内移動之同時在板12和板19間 產生一少量隔離。位於密封板1 2相反側上且附加於轉動密 封總成1 7之空氣軸承3 0組在正Z與負Z方向内施加相等 力量，防止密封板1 2與軸承板1 9間之接觸及Z向相對運 動。依此方式&、封板12無法在X或z方向内移動，但容 許在Y方向内無摩擦移動。大氣壓力對抗真空室24内真 空亦施加平衡軸承和密封板20與壁部分21間氣體軸承所 產生氣整之外力’該氣整在防止壁部分21與轴承和密封 板2 0間之接觸及X向相對運動時在板2 〇與壁部分2 1間 產生一、量隔離。附加於壁部分21之空氣軸承2 8組對中 央板31:施加一均勻徑向力，防止密封總成i 7與壁部分板 21間之接觸及徑向相對運動。壁部分21、其為一密封 (請先閱讀背面之注意事項再填罵本頁) _裝--------訂—— -12- 478005 ^_____ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------- B7 發明說明（10 ) 板、附加於真空室24固定密封板21之位置，然後固定密 封、·心成1 7之位置再金封板:1 2相對於真空室2 4之位置。 轉動密封總成17限制在Z向内，但容許繞义軸 ，摩擦轉動。空氣軸承區域59和9〇内壓力經自我調整為 高壓歧管内壓力之數小部份^此自我調整之生成因軸承和 密封板間之間隔僅受限於施加於密封板外側之大氣壓力， 從而控制漏出軸承區域之空氣滲漏速率。藉由調整高壓歧 管内之签力，可改變密封和軸承板間之間隔。密封和軸承 板間之間隔較佳為〇. 〇 〇 1英付或更少。 由於氣體軸承間隔非常小，產生氣體軸承所需要之氣流 速率亦非常小（例如每分鐘1至4立方英呎）。為了適當間 隔’相對密封和軸承板橫越其整個寬度必須非常平坦。可 應甩由 St· Medfieid，Massachusetts 之 Form Centerless Co. 所芫成之一種、、研光夕技術達到標準平坦度在0.0003英叶 内之所需平坦度。為防止密封和軸承板可能接觸時產生之 損壞，可對密封和軸承板表面施加一電鍍表面如South Bend，Indiana 之 Nimet Industries 所出售之商標 NITUFF、 鋁合金滲入聚四氟乙婦硬蓋電鍍處理或鎳或硬鉻。 今參照圖3和4，將描述差異抽吸真空密封系統。一橢 圓缝32穿過板19、20和31直接連通真空室24之高度真 空區域。缝3 2容許工件拕架1 0與桿1 1在Y方向内之無 接觸全轉移。缝32附近為板19表面内之橢圓形抽吸槽 33(圖3Α)β穿過中央板31之埠36連結槽33至軸承板 20表面内之圓形槽37。橢圓槽38和39分別透過埠42和 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之么意事項再填寫本頁) --------訂·--------^ % 475UU3 A7 五、發明說明（11 ) 連、α 土圓形槽40和41。每一對橢圓形和圓形槽透過埠 ㈤中未示)連結至下文所述圖4中差異抽吸真空系統。槽 和3 7和埠3 6連結至差異抽吸系統之第三階段3 4，且 分別藉由密封表面29和35和46和49與差異抽吸系統之 南度真2區域52和第二階段53近乎隔離。槽38和4〇和 蜂42連結至差異柚吸系統之第二階段53，且分別藉由密 封表面4 6和4 9和4 7和5 0與差異抽吸系統之第三階段 34和第一階段54近乎隔離。槽39和4〇和埠43連結至 差異抽吸系統之第一階段54 ,且分別藉由密封表面47和 )0和48和）1與差異抽吸系統之第二階段53及大氣55 近乎隔離。分別位於密封板19和2〇内、且所在直徑較其 他槽大之槽56和57通達真空密封總成之大氣側，以排放 逸出2氣軸承總成内周之空氣。每組槽均描述為、、近乎" 隔離係因為有某些氣體越過密封表面移向真空區域^ 今參照圖4，真空概圖繪出差異抽吸系統，該系統包含一 高度真空低溫泵60產生工件18鄰近區域内之一真空、一 渦輪分子機械泵61維持第三階段差異抽吸區域34内之壓 力、一第二渦輪分子泵62連結至第一分子泵61之排放埠 6 5且連結至第二階段差異抽吸區域53、一乾式機械泵63 連結至第二渦輪分子泵之排放埠6 6且以其出口連結至第一 階段差異抽吸區域5 4以排放至大氣5 5。每一相繼差異抽 吸階段5 4、5 3和3 4之壓力強度約略以一數量級自5 5處 大氣壓i下降至第三階段34内之小於一毫巴。第三階段 34與高度真空區域52間之傳導較高度真空泵60抽吸速度 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先Mtf背面之注意事項再填寫本頁) 一 · n 1 -I i ϋ - -- I I —一 .eJ· 11 n i %· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478005

發明說明（12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 少數個數量級，將工件18鄰近區域内壓力降低至近乎高度 真空泵6 0基壓之程度.\ 在軸承和密封構件12沿Y軸往復時，兩最外端92和 94(圖1和2B)延伸越過密封板19末端，使末端92和94 暴路於大氣中而在此收集濕氣。在暴露於大氣之末端移動 至暴露於真空密封槽之一位置時，濕氣自密封構件12抽入 真芝區域，產生一負載導致真空泵更賣力運作。因此，於 一較佳實施例中，在末端92和94越過密封板19末端時 利用一擔板或袋子對每一端92和94施加一乾空氣（例如氛 氣）層，以防止其收集濕氣。 如習知技藝中所知，工件抱架10具有一靜電夾頭將碎晶 片支承於一陶瓷被覆平臺表面上，複數氣冷埠進給氣體至 晶片背面與平臺表面之間，複數水冷通路冷卻靜電夾頭背 側’ 一轉動軸承，一差異抽吸轉動桿密封總成，複數晶片 提重銷，及一傳動總成用以將工件技架表面繞垂直於工件 之一軸轉動0至360度。 磁掃描依據本發明使離子束軌道在所有時候維持垂直於 X ’ Y ’平面。如前文所述，利用兩磁性偏斜系統9 5和 9 8 (圖7 )沿束飛行路線一個接一個地配置。參照圖5和 7，今將描述植入控制系統。一法拉第總成1 6嵌於一線性 引動器6 8，其提供法拉第1 6沿X ’方向之運動。法拉第 16裝上一孔隙板69，該板表面位於χ，γ，平面内。一薄狹 孔70穿透孔隙板69，其長向定位於γ，方向内。法拉第 1 6藉由線性引動器6 8移動，使狹孔7 0可定位於沿X，方 -15- 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之沒*事項再填寫本頁) 春 裝--------訂· ,ρ 478005 五、發明說明（13 向掃描束13之橫向範圍内n孔隙板69和其狹孔7〇 在Y方向内較束13Y向南度為長。如此容許纟掃過 孔隙、板69表面’容許—小部份束電流進人板69後之法拉 第杯7卜法拉第訊號之電流_時間曲線可利用習於此技藝 者所知:種電腦控制量度系統之適當計算變換為一束強度 -位置單因次曲線。如此使磁掃描振幅與束^ χ，方向内位 置之關聯性成為可能。 於一較佳實施例中，其有兩可動法拉第總成Μ和72。 下游法拉第16位於束掃描平面内接近工件托架1〇，法拉 第72位於上游。兩法拉第總成均具有相同運動自由度，容 4等f離子束13於上游及下游進入真空室24。下游法拉 第1 6具有束設定及測量並控制植入量之雙重用途。上游和 下游法拉第1 6和7 2係用以測量束平行度。每一法拉第均 位於束通道13内之相同X，位置，但z，位置不同。由於磁 掃描波形（振幅對時間）重複，振幅對束位置可以重複波形 之相位角表達。兩法拉第1 6和7 2内測得束位置間之相位 角差用以計算離子束13掃描線自平行偏離之誤差。此相位 角量度在工件托架10自束通道移出時作成。 法拉第杯71’透過一靜電計電路（圖中未示）電連結至真空 室2 4，測量通過板6 9，内狹孔7 0，進入法拉第杯7丨，之總 離子束電荷。在每一正離子進入法拉第杯71，場内時，杯 表面會學應產生一負電荷。此電荷結合保持淨中性。自靜 電計 >瓦入杯之負電荷量為進入杯離子束通量之基準。當離 子束以單獨帶電離子組成時，負電荷量等於通過狹孔70,進入 -16- 本纸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冩本頁)

in m In i I m - 一 · In I ϋν fn ϋ I - I - - I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478005 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14) 法拉第杯7 1 ’之正離子量。 於本發明另一主題中，▲自離子束前加入或撤回旗標法 拉第9 3防止橫越晶片摻雜層次内產生細微結構（亦即不一 致性）時’利用磁掃描咨維持工件托架1 〇外過掃描區域内 離子束一段短時間。為防止摻雜之不一致性，離子束丨3在 掃過本發明晶片邊緣時進行取樣，且在測得束損失時停下 磁掃描與機械掃描控制。磁掃描器能維持離子束在晶片邊 緣外約200亳秒，提供充分時間將旗標法拉第93加入離 子束通道内。此方法亦適合在任何需要中斷植入時使用。 植入狀態以一相似原則開始，離子束13在旗標法拉第93 撤回前切換，且精確地自其中斷位置.開始掃描。 易言之，在任何測得束損失時或其他代表系統自一植入 程度切換為一植入暫停狀態之要求，離子束會保持在晶片 外。此事發生於一旗標法拉第9 3加入束通道以設定或調諧 之數十亳秒内。起始一植入之程序以相似方式發生。首先 掃描磁鐵設定為在旗標法拉第9 3撤回時將束偏離晶片通 道。然後’掃描起始時束在晶片外以防止受植入晶片摻雜 内之結構（亦即不—致性）。 離子束1 3以一定速v X掃過法拉第杯7 1與工件1 8，使 離子束13在離子植入步驟中全然離開工件is並通過狹孔 70。單因次劑量Dx以進入法拉第杯71電荷通量之積分而 得。此予因次劑量D}C單純為電荷通量之積分且由掃描控 制電腦1'5量測。工件托件在γ方向内之機械掃描速度 v y雙#描控制電腦1 5控制，與離子束1 3於橫越法拉第 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----- 訂--------

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五、發明說明（15 ) 杯71和工件18之每一來回通過期間所測得單因次劑量 Dx成比例。劑量DX乘上L常數κ決定每單位工件18面 積在工件1 8單次來回通過掃插離子束i 3所接收之總劑 量。工件在一完整植入循環内所接收之每單位面積總劑量 由單次通過劑量乘上通過次數N決定。通過次數n與常數 K皆為預定，使工件1 8在N次通過後接收所需劑量。 於束設定期間’工件艳架1 0於γ方向内移動至一無法拉 第1 6位置，以容許法拉第1 6之X，向運動以測量束平行 性及掃描一致性。圖6繪出伴同掃描控制電腦ι5之電流積 分器7 3 (圖1)之振幅時間波形β離子束丨3所產生之波形 掃過法拉第狹孔7 0。電流積分器7 3包含一積分器區塊之 後之一電流一至一電壓轉換器區塊。電流—至—電壓轉換 器産塊之輸出波形74經積分產生積分波形75。積分器輸 出之平坦區域76和78代表沒有離子束13進入法拉第杯 71之間隔。積分器輸出之上揚部分79代表離子束13越過 法拉第狹孔70、容許一部份離子束進入法拉第杯71之間 隔 '波形7 5之陡峭負斜坡8 0代表積分器重設函數。利用 一快速取樣A/D轉換器（圖中未示）在間隔76、79和78 期間測量積分器輸出之振幅，以決定儀器偏位、暗電流或 雜散電流、及電流一至一電壓轉換器所複製之束電流。偏 位與暗電流由間隔7 6和7 8期間之振幅斜度決定。束電流 在間隔7 9期間測量。間隔7 6和7 8之斜度乘上全積分器 間隔81、然後自開始取樣82與結束取樣83間之差異中減 去以得到一校正後積分量度。二分之一高度量度8 4之時間 -18· 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頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478005 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（16)

相當於束集中於猜確定義χ，方向内束位置之法拉第狹孔 m “和72跨m置，且測量關 於磁知描芏間X’内反轉點之數抵達時間84。儘管法拉第 16和72覆蓋相同χ’位置，此二者在以上測量；驟中：用 分開但平行之X，Y，平面。 一脈衝積分器（圖中未示）結合一取樣A/D轉換哭（圖中 未示）與小型可動法拉第杯16和72測量束數據、磁掃描線 性、束平行性、劑量速率、及儀器偏位。此資料用以在設 定及植入運作期間補償偏位或暗電流、掃描非線性、束= 流對X’位置之變異、及束平行性。磁鐵電流對時間之磁掃 描曲線可經修改，以產生在X，方向内橫越目標平面之一單 因次均勻摻雜數據。測量暗電流（其為所有不要之恆電流包 含儀器偏位）之方法藉由在束橫越通過法拉第孔隙時對積分 器輸出之斜度取樣、包含其通過之前與之後一段時間、而 達成。脈衝積分器能針對一段精確固定時間且產生一類比 輸出’該輸出為時間對束電流脈衝及任何無關於離子束之 雜散電流作積分。雜散電流可包含儀器偏位電流、法拉第 内滲漏電流、晶片帶電中和物之電子流、環繞離子束背景 電漿之離子電流、或任何其他恆電流源總結並包含於積分 量度内。在對無加入偏位之一脈衝或電流取樣時，積分器 輸出之典型波形具有兩段時間間隔，一先一後於積分器輸 出對時間斜度為零之脈衝通過。當一偏位電流同時併入真 實束電流脈衝，先於及後於束脈衝通過之斜度為定數，且 利用一快速取樣A / D轉換器可輕易測得。由於斜度為定 -19- 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頁) 裝---- 訂---- % 478005 A7 五、發明說明（17 ) 數且可量測，斜度與積分器時間間隔之乘積可輕易自積分 量度中減去以得到真實積分\後束電流脈衝。 "、J 1束平行度與掃描一致性之方法利用兩個別法拉第1 6 和72結合積分器73，以測量離子束在兩平行χ，γ，平面 内之X’位置。每一法拉第16和72之定位利用一步進馬 達傳動組91結合一線性傳動機構68和68，，以〇 〇〇ι英 吋小間斷步進提供精確且可重複之χ，位置。法拉第16經 定位使其狹孔70位在植入平面内，此時法拉第72定位於 上游。束13寬度大於狹孔寬度，但並非必然如此，因為一 旦束越過狹孔70和70,積分器輸出產生全積分電流。此積 分電流為^每-法拉第在χ，位置之單因次劑量&。變化每 一法拉第之X’位置能測得橫越磁掃描空間之不連續位置 量度。輸出波形在針對偏位或暗電流校正後會有對此控 制演算方式很重要之三個資料。積分器輸出之結束振幅減 去起始振幅為纟電流之積分。$到積分器冑出二分之_振 f之時間相當於束中心符合法拉第狹孔中心之時間。此二 I度、Dx和X (t)、提供校準系統平行性及掃描或劑量一 致性之基準。由於磁掃描波形為重複，離子束以一連續原 則撤回橫越X，方向每一持續磁掃描通過之相同空間。接續 其後藉由將-法拉第定位於χ，掃插空間内不連續位置，可 在每一以上位置測得χ，及〇χ。指定X，^和q分別對應 於上游和下游法拉第16和72之位置、其中…位置在 X’内㈣但在z，内不同，離子束軌道自z，方向之角度偏 是為ΔΧ/ΔΖ之反正切函數。其中Δχ等於x，i減ΧΊ。 (請先閱ti背面之沒意事項再填寫本頁) 裝.-------訂·--------*组 ¾. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 -20- 478005 A7 B7 五、發明說明（18) 準直磁鐵9 8經軟體控制調整以確保橫越掃播空間之一最小 角度變異。 Λ 下一步校準掃描器磁鐵9 5·.。為在植入平面内獲得均勻劑 量控制會要求D xj之分離值相同。掃描速度Vx必須恆定 以在束電流恆定時獲得一均勻劑量。掃描，器9 5藉由測量 Xj對Bj之值及找出滿足恆定掃描速度要求之一掃描波形 而簡單校準β —旦產生一恆定速度νχ之波形經定義、劑 量經檢查、以X為背景之D X經測量，且利用差異重新計 算一函數以修改掃描速度。最後結果為時間T之一多項式 足義磁掃描波形，該波形包含束強度變異修正與掃描器磁 鐵9 5内之非線性。 習於此技藝者會發現本發明可以其他特定形式實施而不 背離本發明之精神或其基本特質。因此在此所揭示實施例 在任何方面僅作說明而非限制。本發明之範圍由附加申請 專利範圍項表示而非前述說明，且所有等義範圍内之音義 均包含在内。 ί請先閱讀背面之注意事頊再填寫本頁) 裝.' 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. 478005 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種工件掃瞄裝置，用以機械地往復一工件於一真空室 中，其包括： 一真空室，其具有一室壁、； 一可轉動構件，其裝設於室壁上以延一轴旋轉。 一旋轉真空密封，其介於該可轉動構件與該室壁之 間； 一狹孔，其穿透該可轉動構件； 一往復構件，其裝設於該可轉動構件，用以靠近該狹 孔並以該軸橫向線性地往復運動於一掃描距離； 一線性真空密封，其介於該往復構件與該可轉動構件 之間；及 一工件托架，其裝設於該往復構件上且穿過該狹孔， 該，狹孔之尺寸大小在該往復運動方向上，用以容納該工 件托架往復運動於該掃描距離。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包括第一氣體軸 承，用以支撐該轉動構件於室壁上，該第一氣體軸承具 有一體差異抽吸真空密封以形成該旋轉真空#封。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之裝置，其進一步包括第 二氣體軸承，用以支撐該往復構件於該可轉動構件上， 該第二氣體軸承具有一體差異抽吸真空密封以形成該線 性真空密封。 -22- 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冩本頁) 零m HI flu n In fl· fn 一 ^ e f SI n an n I HI «ϋ · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 478005 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 4.如申請專利範圍第1項之裝置，其中該往復構件具有相反 兩端於該掃描方向，且狹~孔提供一乾燥氣體層位於該相 反兩端上。 -----------裝--------訂--------- (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 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）