567542 A7 ---— —_B7___ 五、發明說明（/ ) 技術領域 本發明關於半導體晶圓的電漿摻雜’尤其是關於以陽 極脈衝進行電漿摻雜的方法和裝置，因而允許半導體晶圓 接地。 ' 先前技術 離子植入已經變成一種將改變導電率之雜質引入半導 體晶圓的標準技術。想要的雜質材料在離子來源中加以離 子化，離子被加速而形成指定能量的離子束，並且離子束 指向晶圓的表面。離子束中帶有能量的離子穿透到半導體 材料的本體內，並且嵌埋至半導體材料的晶格中，形成具 有所要導電率的區域。 離子植入系統通常包括離子來源，以將氣體或固體材 料轉變成界定良好的離子束。離子束乃加以質量分析，以 除去不想要的物種，並加速至所要的能量，進而導向靶面 上。離子束可以藉由離子束掃描、藉由靶移動或藉由離子 束掃描和靶移動的組合而分布於靶面積上。先前技藝之離 子植入器的範例乃揭示於1981年6月30日頒給Enge的美 國專利第4,276,477號、1981年8月11日頒給Tumer的 美國專利第4,283,631號、1990年2月6.日頒給Freytsis 等人的美國專利第4,899,059號、1990年5月1日頒給 Berrian等人的美國專利第4,922，106號以及1994年9月 27日頒給White等人的美國專利第5,350,926號。 .半導體工業所熟知的趨勢是朝向更小、更高速的元件 。尤其半導體元件中之特徵的側向尺寸和深度都不斷地減 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂----------線^^" (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 567542 A7 - - B7 五、發明說明（i ) 少。半導體元件目前最新的技術需要低於l，000A的接合深 度，而且可能最終需要在200A或更低等級的接合深度。 摻雜材料的植入深度至少部分是由植入半導體晶圓的 離子能量所決定的。淺接合係由低植入能量所獲得。然而 ’離子植入器典型上乃設計在比較高的植入能量做有效率 的操作，例如是在20keV到400keV的範圍，並且在淺接 合植入所需的能量可能無法有效運作。在低植入能量，例 如2keV和更低的能量，傳遞到晶圓的電流係遠低於所要 的’並且在某些情形下可能接近零。結果需要極長的植入 時間來達到特定的劑量，並且產出率也受到不利的影響。 此種產出率的降低增加了製造成本，這對半導體元件製造 者而言是無法接受的。 已經硏究電漿摻雜系統，以於半導體晶圓中形成淺接 合。在一種電漿摻雜系統中，半導體晶圓乃置於位在電漿 摻雜腔室中的導電平台上，其做爲陰極。包含所要摻雜材 料的可離子化氣體則引入腔室，並且在平台和陽極之間施 加電壓脈衝，以致形成在晶圓周圍具有電漿鞘的輝光放電 電漿。施加的電壓脈衝使電漿中的離子越過電漿鞘而被植 入晶圓。植入的深度則與晶圓和陽極之間施加的電壓有關 。可以達到極低的植入能量。電漿摻雜系統例如描述於 1994年10月11日頒給Sheng的美國專利第5,354,381號 、2000年2月1日頒給Liebert等人的美國專利第 6,020,592號以及2001年2月6日頒給Goeckner等人的美 國專利第6，182,604號。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 '^__ 五、發明說明u) 體離子的電漿係於電漿摻雜腔室中的陽極和平台之間所產 生。電黎在工件周圍具有電漿鞘。施加至陽極的脈衝使離 子加速越過電漿鞘，朝向平台以植入工件。 在一具體態樣中，電漿是由施加至陽極的脈衝所產生 2 °在某些具體態樣中，電漿是脈衝式的。在其他具體態 樣中’電漿是連續的。 2 在某些具體態樣中，電漿摻雜裝置進一步包括連接至 電缴摻雜腔室的次要真空泵，以於第一模式時泵抽電漿摻 雜腔室。主要真空泵可以用於第二模式時泵抽電漿摻雜腔 室’而次要真空泵可以用於第一模式時維持製程氣體所要 的壓力。結果，次要真空泵可以具有比較小的容量，並且 可以經由節流泵抽口而連接至電漿摻雜腔室。 在其他具體態樣中，電漿摻雜裝置進一步在電漿摻雜 腔室和外腔室之間包括受控制的傳導孔洞。電漿摻雜腔室 於第一模式時經由受控制的傳導孔洞而加以泵抽。 平台可以在密封於電漿摻雜腔室中的處理位置以及從 電漿摻雜腔室移出的縮回位置之間移動。控制器可以包括 在第一模式的處理位置和第二模式的縮回位置之間移動平 台的機構。 電漿摻雜裝置可以進一步包括中空電極，其環繞著平 台和陽極之間的空間。在一具體態樣中，中空電極乃電連 接於陽極。在另一具體態樣中，裝置進一步包括中空電極 脈衝來源’其乃電連接於中空電極。在此具體態樣中，電 漿是由施加於陽極的脈衝以及施加於中空電極的脈衝所產 6 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂---------線· {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 ___Β7_ 五、發明說明（6 ) 離子束12通過抑制電極20和接地電極22而到質量 分析器30。質量分析器30包括解析磁鐵32以及具有解析 孔洞36的遮罩電極34。解析磁鐵32把離子束12中的離 子加以偏折，使得所要種類的離子通過解析孔洞36，並且 不想要的離子物種不會通過解析孔洞36而被遮罩電極34 所阻擋。在一較佳的具體態樣中，解析磁鐵32把所要種類 的離子偏折90°。 所要種類的離子通過解析孔洞36到達位於質量分析器 30下游的第一減速階段50。減速階段50可以包括上游電 極52、抑制電極54和下游電極56。離子束中的離子由減 速階段50所減速，然後通過角度修正磁鐵60。角度修正 磁鐵60將離子偏折，並且將離子束從發散離子束轉換成具 有大致平行之離子軌道的帶狀離子束62。在一較佳的具體 態樣中，角度修正磁鐵60把所要種類的離子偏折70°。離 子植入器可以包括第二減速階段80，其位在角度修正磁鐵 60下游。 末端站70或製程站於製程腔室74中支持一或多個半 導體晶圓(例如晶圓72)，使得所要種類的離子植入半導體 晶圓。製程腔室74由真空容器75所包住9末端站70可以 包括冷卻的靜電平台76和平台定位器78(圖4)，以垂直於 帶狀離子束62的長維度來機械掃描晶圓72，如此使離子 分布於晶圓72的表面上。
如圖1A所示，末端站70可以包括自動晶圓搬運器82 ，以將晶圓引入離子植入器以及植入後移出晶圓。圖1A 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 _____B7 __ 五、發明說明（卩） 所示的晶圓搬運器82包括晶圓機器手臂90和92、晶圓定 向器94以及裝載止動器1〇〇和1〇2。晶圓機器手臂90和 92其中一者從裝載止動器100和1〇2其中之一的卡匣或其 他的晶圓載具移出晶圓，並將晶圓傳送到平台76。晶圓可 以在晶圓定向器94加以定向。處理之後，晶圓藉由晶圓機 器手臂90和92其中一者從平台76移開，並且回到它的卡 匣或其他的晶圓載具。 末端站70也可以包括劑量測量系統、電漿浮氾槍或電 子浮氾槍以及其他已知的組件。將會了解到離子束所穿越 的整個路徑在離子植入期間係抽真空的。 根據本發明的一方面，電漿摻雜模組乃結合以束線離 子植入模組，以形成整合的處理系統。整合的處理系統可 以根據晶圓所需的植入配方，以束線離子植入、以電漿摻 雜或是以兩者來用於處理晶圓。單一製程腔室的晶圓可以 接通至束線離子植入模組以及電漿摻雜模組。整合的處理 系統可以包括任何束線離子植入模組以及任何電漿摻雜模 組。多種不同的束線離子植入器架構乃習於此技藝者所熟 知的。以下描述多種電漿摻雜架構。 束線離子植入模組可以包括所有或部分的束線離子植 入器。在一底下描述的具體態樣中，電漿摻雑模組乃加入 束線離子植入器的末端站中。在另一具體態樣中，束線離 子植入器的末端站乃以製程腔室所取代。製程腔室乃連接 至束線離子植入模組，並且包含或連接至電漿摻雜模組。 在圖2〜4所示的具體態樣中，電漿摻雜模組110係加 9 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) 567542 A7 __B7_____________ 五、發明說明（8 ) 入製程腔室74中，而電漿摻雜模組110的一或多個組件位 在真空容器75中，以及電漿摻雜模組110的一或多個組件 位在真空容器75外，如圖4所示。電漿摻雜模組110可以 包括電漿摻雜腔室120、製程氣體來源124、真空泵126、 腔室定位器128、連接至位於電漿摻雜腔室120中之陽極 的陽極定位器130以及連接於平板76和電漿摻雜腔室120 的陽極之間的脈衝來源132。製程氣體來源124和真空泵 126係由氣體管道連接到電漿摻雜腔室120，而腔室定位器 128乃機械連接到電漿摻雜腔室120。電漿摻雜模組11〇的 額外具體態樣則描述如下。 束線離子植入模組140供應帶狀離子束62至製程腔 室74。參見圖1A和1B，束線離子植入模組140的組件可 以包括離子來源10、質量分析器30、減速階段50、角度 修正磁鐵60以及第二減速階段80。束線離子植入模組14〇 可以採用任何束線離子植入器架構。 整合處理系統的額外組件包括真空容器75、平台76 、平台定位器78以及晶圓搬運器82。在一較佳的具體態 樣中，平台76可以是靜電晶圓夾，例如1995年9月19日 頒給Fmtiger的美國專利第5,452，177號所描述的。真空泵 142控制製程腔室74中的壓力。在圖2和3的具體態樣中 ，真空泵142包括低溫泵。額外的真空泵，例如渦輪分子 泵144 ’可以用來增加真空泵抽的能力。法拉第杯148可 以對齊於帶狀離子束62而定位，以測量劑量和均勻度。系 統控制器150控制整合處理系統的元件。系統控制器ι5〇 10 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 • ϋ «^1 ϋ· ϋ ϋ n 一：OJI 1— ϋ I - 567542 A7 ___B7 __ 五、發明說明（？） 可以包括程式化的一般用途電腦，其例如包含微處理器、 記憶體、連至整合處理系統之組件的介面以及周邊裝置(例 如鍵盤和影像顯示終端機）。 握持晶圓72的平台76在束線植入模式時可以定位成 截斷帶狀離子束62，如圖2所示，或者在電漿摻雜模式時 可以定位於電漿摻雜腔室120，如圖3所示。如此系統構 成了整合的處理系統，其能夠進行束線離子植入和電漿摻 雜。系統控制器150回應於定義每一植入參數的輸入而控 制操作模式。 參見圖2和3，電漿摻雜腔室120於電漿摻雜模式時 界定出包封的體積160。在圖3所示的電漿摻雜模式中， 平台76乃定位於電漿摻雜腔室120中的開口 158，並且平 台環162將平台76密封於電漿摻雜腔室120。平台76支 持著晶圓72並且提供電連接至晶圓72。陽極170定位於 電漿摻雜腔室120中，而與平台76分隔開來，後者乃做爲 陰極。陽極170可以藉由陽極定位器（圖4)在垂直於平台 76表面的方向上移動。平台76和陽極170之間的區域可 以由中空電極172所圍繞，如2001年2月6日頒給 Goeckner等人的美國專利第6，182,604號所描述的，其倂 於此以爲參考。包含法拉第離子束感應器的屏蔽環174可 以圍繞著平台76，如2000年2月1日頒給Liebert等人的 美國專利第6,020,592號所描述的，其倂於此以爲參考。 電漿摻雜腔室120中的包封體積160可以藉由共軸氣體線 路180而連接至製程氣體來源124(圖4)。此外，包封體積 11 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 * ϋ §MM i_i ϋ ϋ n 一：OJ· ϋ ϋ n ϋ n - 567542 A7 ____JB7__ 五、發明說明（β ) 160可以經由節流泵抽口 182而連接至真空泵126(圖4)。 電漿摻雜腔室120最好藉由腔室定位器128(圖4)而可在圖 3所示的電漿摻雜位置以及圖2所示的縮回位置之間移動 。電漿摻雜腔室120從電漿摻雜位置向上移動到縮回位置 〇 平台定位器78(圖4)依據處理系統的操作模式將平台 加以定位。在圖2所示的束線植入模式中，平台76和晶圓 72在帶狀離子束62的路徑中係垂直指向的，並且平台76 由平台定位器78加以機械式上下掃描，而將帶狀離子束 62分布於晶圓72的表面上。平台定位器78可以包括傾斜 器190，以使晶圓72以所要的角度傾斜於帶狀離子束62。 在部分的機械掃描期間，平台76最好移動到帶狀離子束 62底下，以允許法拉第杯148來監測離子束電流。 在電漿摻雜模式中，平台76和晶圓72可以是水平指 向的。平台76和晶圓72向上移動進入電漿摻雜腔室120 的開口 158中，並且平台環162乃密封於電漿摻雜腔室 120。因此，平台76和晶圓72乃密封於電漿摻雜腔室120 ，如圖3所示。電漿摻雜期間，平台76和晶圓72可以保 持靜止不動。 在晶圓交換模式中，平台76和晶圓72是水平指向的 ，並且降低到低於帶狀離子束62的路徑。晶圓72以晶圓 機器手臂90、92其中一者(圖1A)從平台76移開，而在卒 台76上放新的晶圓做處理。晶圓搬運技術乃習於此技藝者 所熟知的，因而不再討論。 12 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)
訂----------線I 567542 A7 ____B7__ 五、發明說明（Π ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在操作時，系統控制器150可以接收植入配方，其指 定了一批晶圓的摻雜參數。植入配方例如可以指定要施加 至晶圓的摻雜物種、能量以及劑量。系統控制器150可以 依照植入配方來選擇操作模式。舉例而言，大於2keV的 植入能量可以採用束線植入模式，而小於2keV的能量可 以採用電漿摻雜模式。 當系統控制器150選擇束線植入模式時，該批晶圓以 晶圓搬運器82裝載至平台76上，並且平台76旋轉到圖2 所示的垂直位置。調整束線離子植入模組140，以提供所 要的植入參數以及產生帶狀離子束62。平台定位器78機 械式掃描平台76和晶圓72而垂直經過帶狀離子束62，典 型上有多次，直到達成所要的劑量和劑量均勻度爲止。劑 量和劑量均勻度可以由法拉第杯148加以監測。束線植入 模式期間，電漿摻雜腔室120保持在圖2所示的縮回位置 ，以便提供機械掃描所需的淨空，並且電漿摻雜模組122 的組件是未作用的。完成處理之後，晶圓72可以藉由晶圓 搬運器82從製程腔室74移開。 當系統控制器150選擇電漿摻雜模式時，束線離子植 入模組140是未作用的，並且電漿摻雜腔室120由腔室定 位器128降低到圖3所示的電漿摻雜位置。晶圓72由晶圓 搬運器82裝載到平台76上以後，平台76和晶圓72升高 進入電漿摻雜腔室120的開口 158中，並且密封於電漿摻 雜腔室120。製程氣體來源124和真空泵126便開始活動 ，以提供電漿摻雜腔室12〇中所要壓力的製程氣體。脈衝 13 氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 567542 A7 ___B7__ 五、發明說明（A ) 來源132開始作用，以致在平台76和陽極170之間形成電 漿，並使離子加速朝向晶圓72。對於極低能量的植入’可 以利用中空電極172，如底下所述。施加的劑量可以由屏 蔽環174中的法拉第離子束感應器加以監測。當達到所要 的劑量時，脈衝來源132和製程氣體來源124就不再作用 ，並且真空泵126將電漿摻雜腔室120泵抽到所要的真空 程度。然後平台76和晶圓72從電漿摻雜腔室120降下來 ，並且晶圓72可以由晶圓搬運器82移走。當平台76從電 漿摻雜腔室120降下來時，真空泵142可以泵抽逸入製程 腔室74的殘餘氣體。如果想要的話，晶圓72可以由電漿 摻雜和束線離子植入來處理，而不把晶圓72從製程腔室 74移走。 將會理解到電漿摻雜腔室120在包封體積160中界定 出的製程環境，可以極不同於製程腔室74中的製程環境。 尤其在束線離子植入期間，製程腔室74最好維持在高真空 ，例如20微托耳。在電漿摻雜模式的操作期間，電漿摻雑 腔室120中的壓力可以在大約1毫托耳至大約500毫托耳 的範圍。製程氣體舉例而言可以使用像是BF3、N2、Ar、 PH3、AsH3 或 B2H6。 在圖2和3的具體態樣中，電漿摻雜腔室12〇係位於 製程腔室74中，並且可在電漿摻雜位置和縮回位置之間移 動。在其他的具體態樣中，如果平台定位器78提供足夠範 圍的平台移動，以允許機械掃描和接近電漿摻雜腔室120 ，則電漿摻雜腔室120的位置可以固定。此外，電漿摻雜 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 _ B7_—-— 五、發明說明（Η ) 腔室120可以部分地或全部地位在製程腔室74外，使得可 以從製程腔室74來接近電漿摻雜腔室120。舉例來說’可 以從製程腔室74經由門閥來接近電漿摻雜腔室120。 .電漿摻雜模組110之第一具體態樣的示意方塊圖則顯 示於圖5和6。電漿摻雜模組110之第二具體態樣的示意 方塊圖則顯示於圖7。圖1〜7中類似的元件具有相同的參 考數字。在圖5〜7中顯示出真空容器75和真空泵142 ’因 爲這些元件牽涉到電漿摻雜模組110的操作。整合處理系 統的其他組件則於圖5〜7中省略。 在圖5中，平台76於電漿摻雜模式時乃密封於電漿摻 雜腔室12〇。在圖5的組態中，電漿摻雜腔室12〇乃隔離 於製程腔室74，並且電漿摻雜腔室120和製程腔室74中 可以維持不同的環境。在圖6中，平台76從電漿摻雜腔室 120的開口 158降下來。因此，電漿摻雜腔室120和製程 腔室74具有共同的環境。此組態可適用於束線植入模式和 晶圓交換模式。 如圖5和6所示，電漿摻雜腔室120乃位於真空容器 75中。電漿摻雜腔室120乃連接至真空泵126，而真空容 器75乃連接至真空泵142。當平台76從電漿摻雜腔室120 的開口 158降下來時，真空泵142同時泵抽製程腔室74和 電漿摻雜腔室120，如圖6所示。因此，當平台76密封於 電漿摻雜腔室120時，電漿摻雜腔室120具有比較低的壓 力。電漿摻雜腔室120密封之後，電漿摻雜腔室120由真 空泵126加以泵抽。此安排允許真空泵126具有比較小的 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） --------------------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 ____B7__ 五、發明說明（ΛΑ ) 泵抽能力，同時真空泵I42具有較大的泵抽能力，而足以 泵抽真空容器75。因此在圖5和6的具體態樣中，真空泵 M2可以視爲主要真空泵，而真空泵126可以視爲次要真 空泵。 平台76在圖6所示的降低位置時，真空泵142將電 漿摻雜腔室120抽真空至所要的壓力程度。平台76然後密 封於電漿摻雜腔室120，如圖5所示。製程氣體來源124 將製程氣體引入電漿摻雜腔室120,並且真空泵126提供 足夠的栗抽，以於電漿摻雜腔室120中維持所要的製程氣 體壓力。因爲真空泵126不須要把電漿摻雜腔室120從大 氣壓力泵抽到製程壓力，所以連接電漿摻雜腔室120至真 空泵126的埠口可以加以節流，並且真空泵126可以具有 比較小的能力。處理完成之後，關掉製程氣體來源124， 並且真空泵126從電漿摻雜腔室120泵抽剩餘的製程氣體 。然後降低平台76，並且真空泵142提供電漿摻雜腔室 120進一步的泵抽。 如圖5和6所進一步顯示的，平台76和電漿摻雜腔室 120的壁可以連接至參考電位，例如地線，並且脈衝來源 132可以提供一系列的脈衝至陽極170。陽極170藉由絕緣 體176而與電漿摻雜腔室120電隔離，並且藉由絕緣體 178而與真空容器75電隔離。中空電極172藉由開關184 而連接到脈衝來源132或連接到中空電極脈衝來源190, 如底下所述。 在正離子要被植入晶圓72的典型情形中，正脈衝乃施 16 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) --------訂----------線一 567542 A7 ___B7_ 五、發明說明（) 加於陽極170。在對應於所需植入能量的電壓係足以在陽 極170和晶圓72之間起始電漿放電的情形中，脈衝來源 132可以用於起始電漿放電並且使離子從電漿加速朝向晶 圓72。正脈衝使離子加速越過電漿鞘而進入晶圓72。在負 離子要被植入晶圓72的情形中，脈衝來源132施加負脈衝 於陽極170。在脈衝來源132用於在陽極170和晶圓72之 間起始電漿放電的情形中，藉由把開關184放在圖5和6 所示的位置1，而使中空電極172連接到脈衝來源132。在 此組態中，電漿乃大致由正偏壓的陽極170和中空電極 172所圍繞(在晶圓72處除外），並且電漿中帶正電的離子 乃加速朝向晶圓72。 在需要非常低的植入能量以及脈衝來源132供應脈衝 的對應振幅係不足以在陽極170和晶圓72之間起始電漿放 電的情形中，開關184則放在位置2，而使中空電極172 連接到中空電極脈衝來源190。在圖5和6的具體態樣中 ，當正離子要被植入晶圓72時，負脈衝乃施加於中空電極 172。施加於中空電極172的負脈衝結合以施加於陽極170 的正脈衝，則足以在陽極170和晶圓72之間起始電漿放電 ，並且施加於陽極170之比較小振幅的脈衝就達到非常低 的植入能量。舉例而言，在具有500電子伏特能量之帶單 一電荷的正離子要被植入晶圓72的情形中，開關184乃放 在位置2，將脈衝來源132加以程式化以產生正500伏特 脈衝，以及將中空電極脈衝來源190加以程式化以產生負 1〇〇〇伏特脈衝。將脈衝來源132和190加以同步化，以產 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂—.— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 ___B7__ 五、發明說明（A) 生時間上重疊的脈衝。此導致在陽極170和中空電極172 之間施加1500伏特脈衝’其足以起始電漿放電。電槳放電 中的正離子由施加於陽極170和晶圓72之間的脈衝加速到 500電子伏特。 圖5和6所示的電漿摻雜模組，其中晶圓72和平台 76係接地的，乃具有幾個優點。因爲晶圓72係接地的’ 所以簡化了偏壓和劑量的量測。晶圓Μ乃大致由陽極170 和中空電極172所圍繞，並且電漿摻雜腔室120經由節流 泵抽口 182而連接到真空泵126。結果限制了腔室壁和真 空泵抽組件之濺鍍所造成的晶圓72污染。此外，收集離子 的表面積也有所限制，因而降低了置於脈衝來源132和 190的負荷。爲了進一步降低濺鍍所造成的污染，中空電 極172和其他暴露的元件可以披覆以非污染性材料，例如 在矽晶圓的情況中可以披覆矽。節流泵抽口 182降低了電 漿中的離子進入泵抽口並且沉積在真空泵抽組件的傾向。 電漿摻雜模組110之第二具體態樣的示意方塊圖顯示 於圖7。在接地和電連接於脈衝來源132和中空電極脈衝 來源190方面，圖7的具體態樣不同於圖5和6的具體態 樣。尤其陽極170乃連接至參考電位，例如地線，並且陰 極(平台76)乃脈衝式爲負，以植入正離子。中空電極172 藉由開關184連接至平台76或中空電極脈衝來源190(依 據所需的植入能量而定）。在圖7的具體態樣中，平台環 162是電絕緣材料，以允許平台76和電漿摻雜腔室π〇之 間有電隔絕。 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） ---------------------訂----------線 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 567542 A7 ___ B7 —_ 五、發明說明（) 在真空栗抽安排方面，圖7的具體態樣也不同於圖5 和6的具體態樣。尤其電漿摻雜腔室120係提供以受控制 的傳導孔洞194，並且免除了真空泵126(圖5和6)。受控 制的傳導孔洞194在電漿摻雜腔室120的內部體積和製程 腔室74之間提供受控制的氣體流動。因此當平台76密封 於電漿摻雜腔室120時，電漿摻雜腔室120藉由經過孔洞 194之受控制的氣體流動而真空泵抽至真空泵142。受控制 的傳導孔洞194可以包括一或多個具有已知氣體流動特性 的開口。在一具體態樣中，孔洞194的開口避免了在電漿 摻雜腔室120的內部體積和製程腔室74之間的直接視線， 以允許氣體流動同時抑制電漿通過。舉例而言，孔洞194 可以是固定的、可以是打開或關閉的，或者可以具有可調 整整的氣體導通量。將會了解到圖7的真空泵抽安排可以 用於圖5和6的具體態樣。再者，圖5和6的真空泵抽安 排可以用於圖7的具體態樣。 圖5〜7所示並且上面所述的電漿摻雜系統可以用於圖 2〜4所示並且上面所述的整合處理系統。此外，圖5〜7的 具體態樣可以分開使用或用於任何具有外真空容器的處理 系統，以提供如上所述之電漿摻雜腔室的真空泵抽。外真 空容器可以包括或不包括另一個處理模組。 於本發明的範圍中可以利用其他的電漿摻雜架構。舉 例來說，電漿可以是脈衝式或連續式。電漿可以由DC電 壓、RF電壓或微波電壓所產生，每一者都可以是脈衝式或 連續式。也可以使用不同的製程氣體。 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) ·1111111 ·11111111. 567542 A7 ___Β7 五、發明說明（A ) 應該理解到在本發明的精義和範圍中可以對圖式所示 和說明書所述的具體態樣做出多種變化和修改。據此’包 含於上面敘述和所附圖式所示的所有事物意欲以不範性而 非限制性來解讀。本發明僅以底下的申請專利範圍和其等 效者所定義的加以限制。 圖式簡單說明 爲了更了解本發明，參考所附的圖式，其係以參考的 方式加於此，其中： 圖1A是適合實行本發明之束線離子植入器的俯視示 意圖； 圖1B是圖1A之束線離子植入器的俯視示意圖，其顯 示束線組件； 圖2是根據本發明具體態樣之製程系統的側截面示意 圖’其係以束線離子植入模式來顯不； 圖3是圖1之製程系統的側截面示意圖，其係以電漿 摻雜模式來顯示； 圖4是圖2和3之製程系統的示意方塊圖； 圖5是電漿摻雜模組之第一具體態樣的示意方塊圖， 其係以平台密封於電漿摻雜腔室中來顯示； 圖6是電漿摻雜模組之第一具體態樣的示意方塊圖， 其係以平台從電漿摻雜腔室移除來顯示；以及 圖7是電漿摻雜模組之第二具體態樣的示意方塊圖， 其係以平台密封於電漿摻雜腔室中來顯示。 20 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) _ n I ϋ ϋ^eJ丨 w Μ· ΜΜ vs MM _ · 567542 A7 _ B7 五、發明說明（4 ) 圖式元件符號說明 10 離子來源 12 離子束 14 電源供應 20 抑制電極 22 接地電極 30 質量分析器 32 解析磁鐵 34 遮罩電極 36 解析孔洞 50 第一減速階段 52 上游電極 54 抑制電極 56 下游電極 60 角度修正磁鐵 62 帶狀離子束 70 末端站 72 晶圓 74 製程腔室 75 真空容器 76 平台 78 平台定位器 80 第二減速階段 82 晶圓搬運器 --------------------訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 567542 A7 _ B7 五、發明說明（y) 90 晶圓機器手臂 92 晶圓機器手臂 94 晶圓定向器 100 裝載止動器 102 裝載止動器 110 電漿摻雜模組 120 電漿摻雜腔室 124 製程氣體來源 126 真空泵 128 腔室定位器 130 陽極定位器 132 脈衝來源 140 束線離子植入模組 142 真空泵 144 渦輪分子泵 148 法拉第杯 150 系統控制器 158 開口 160 包封的體積 162 平台環 170 陽極 172 中空電極 174 屏蔽環 176 絕緣體 22 丨 — — — — — — — — — — *-------^ — — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 修正丨 補克 五、發明說明（）） 在其他種類的電漿系統中，已知爲電漿浸沒系統，係 於平台和陽極之間施加連續的RF電壓，因此產生連續的 電漿。高電壓脈衝時時施加於平台和陽極之間，使電漿中 的正離子加速朝向晶圓。 先前技藝的電漿摻雜系統典型上利用的組態是陽極和 腔室壁乃接地的，而陰極乃脈衝式爲負的。此組態的優點 是只有晶圓被來自電漿的離子所植入。利用脈衝式陽極的 電漿浸沒系統乃揭示於1999年6月15日頒給Denholm等 人的美國專利第5,911，832號。揭示的做法缺點在於腔室 壁需要屏蔽，以限制電源消耗以及限制腔室壁的濺鑛與所 造成的晶圓污染。很難有效地屏蔽真空泵抽口和連接到腔 室的真空泵抽設備。據此，需要改善電漿摻雜系統和方法 〇 發明內容 根據本發明的第一方面，乃提供電漿摻雜裝置。電漿 摻雜裝置包括：界定出電漿摻雜腔室的外罩、於電漿摻雜 腔室中支持工件的平台(平台乃耦合至參考電位，例如地線 )、於電漿摻雜腔室中與平台分開的陽極、耦合至電漿摻雜 腔室的製程氣體來源、包住電漿摻雜腔室並且界定出外腔 室的真空容器、連接至真空容器的主要真空泵、施加脈衝 至陽極的脈衝來源以及控制器。控制器在第一模式(典型爲 電漿摻雜模式)於電漿摻雜腔室中建立了受控制的電駿摻雜 環境，而在第二模式(典型爲真空泵抽和晶圓交換模式）於 電漿摻雜腔室和外腔室之間建立了氣體連接。包含製程氣 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) 訂---------線一
5f^54f；：
T γ : n i、發明說明（5 ) 生的。 根據本發明的另一方面，乃提供電漿摻雜方法。電漿 摻雜方法包括以下的步驟：提供電漿摻雜腔室(其包含耦合 至參考電位的平台以及與平台分開的陽極）、在平台上支持 工件、供應製程氣體至電漿摻雜腔室、把電漿摻雜腔室包 於真空容器中（真空容器界定出外腔室）、以主要真空泵泵 抽真空容器、施加脈衝至陽極以及控制該裝置以於第一模 式在電漿摻雜腔室中建立受控制的電漿摻雜環境並且於第 二模式在電漿摻雜腔室和外腔室之間建立氣體連接。包含 製程氣體離子的電漿係於電漿摻雜腔室中的陽極和平台之 間所產生。電漿在工件周圍具有電漿鞘。施加至陽極的脈 衝使離子加速越過電漿鞘，朝向平台以植入工件。 實施方式 適合實行本發明之束線離子植入器的具體態樣方塊圖 乃顯示於圖1A和1B。離子來源10產生離子並且供應離 子束12。如此技藝所知者，離子來源10可以包括離子腔 室以及包含要離子化之氣體的氣體箱。氣體供應至離子腔 室，在此被離子化。如此形成的離子從離子腔室引出以形 成離子束12。離子束12具有延長的截面且爲帶狀，而離 子束截面的長維度最好具有水平指向。電源供應14連接至 離子來源的引出電極’並且提供可以調整的電壓’例如 從大約0.2到80kv°因此’來自離子來源10.的離子藉由 電源供應14的電壓而加速到大約0·2到80keV的能量。離 子來源的建構和操作乃習於此技藝者所熟知的。 7 本紙張尺度iiTiiS^CNS)A4規格（210><297公釐) ： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I ! I I I 1 訂·1111!· *5^ 567542 A7 B7 五、發明說明（W ) 178 絕緣體 180 共軸氣體線路 182 節流泵抽口 184 開關 190 中空電極脈衝來源 192 傾斜器 194 傳導孔洞 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂---------線 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）