TWI242788B - Electrostatic trap for particles entrained in an ion beam - Google Patents

Electrostatic trap for particles entrained in an ion beam

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TWI242788B
TWI242788B TW090120482A TW90120482A TWI242788B TW I242788 B TWI242788 B TW I242788B TW 090120482 A TW090120482 A TW 090120482A TW 90120482 A TW90120482 A TW 90120482A TW I242788 B TWI242788 B TW I242788B
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ion
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Victor Maurice Benveniste
Michael Anthony Graf
Eric Ryan Harrington
Robert Day Rathmell
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Axcelis Tech Inc
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Description

1242788 A7 ------—-----— — 五、發明說明（I ) 枝術領域 本發明係大致有關於防止在一離子束中的粒子傳輸， 並且更特定有關於一種用於提供一個用於防止在一離子束 之中細微的粒子之傳輸的靜電系統之系統以及方法。 背景技術 在半導體元件的製造中，一個離子植入器係被利用來 以雜質慘雜一個半導體晶圓或是玻璃基板。尤其，離子束 植入器係被使用來以一離子束處理矽晶圓，以便於產生η 或是Ρ型的非本徵材料摻雜或是在積體電路的製造期間形 成保護層。當被使用於摻雜半導體時，一離子束植入器係 注入一種所選的離子物種來產生一種所要的非本徵材料。 植入從例如是銻、砷或是磷的來源材料所產生的離子係產 生“η型”非本徵材料晶圓，然而若“Ρ型”非本徵材料晶圓係 所要的，以例如硼、鎵或是銦的來源材料來產生的離子可 以被植入。 典型的離子束植入器係包含一個離子源用於從可離子 化的來源材料產生帶正電的離子。該所產生的離子係被形 成爲一個束並且被導引沿著一條預定的束路徑至一個植入 站。該離子束植入器可以包含延伸在該離子源與該植入站 之間的束形成與成形結構。該束形成與成形結構係維持該 離子束，並且界定出一個細長的內部空腔或是通道，該束 係在途中通過其至該植入站。當操作一個植入器時，此通 道必須被抽真空以降低離子因爲與空氣分子的碰撞而從該 預定的束路徑偏離的機率。 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---------------------訂-----. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ____B7___ 五、發明說明（> ) 一個離子的質量相對於其上的電荷(例如，電荷對質量 的比例)係影響其藉由一個靜電場或是磁場在軸向與橫向上 被加速的程度。因此，到達一個半導體晶圓或是其它目標 之所要的區域之束可以被做成非常地純，因爲具有不想要 的分子量之離子係被偏向至遠離該束的位置，並且不是所 要的材料之植入可加以避免。選擇性地分離具有所要的與 非所要的電荷對質量比例之離子的過程係已知爲質量分析 。質量分析器典型上係利用一個質量分析磁鐵，其係在一 個拱形的通道中產生一個雙極磁場來經由磁性偏向偏轉在 一離子束中之各式各樣的離子，此將會有效地分離具有不 同的電荷對質量比例之離子。 該離子束係被聚焦並且導引在該基板之一個所要的表 面區域。典型地，該離子束之活躍的離子係被加速至一個 預先決定的能量位準以穿入一個工件的主體。該些離子係 被內嵌到該材料的晶格以形成一個具有所要的導電率之區 域，其中該束能量係決定植入的深度。離子植入系統的例 子係包含該些可以從麻薩諸塞州Bevedy的Axcelis科技公 司購得的系統。 離子植入器或是其它的離子束設備(例如是線性加速器 )之動作可能會導致污染物粒子的產生。例如，該些污染物 粒子在尺寸上可能小於約Ιμηι。於是，在撞擊該些粒子的 束中之離子的動量係使得該些粒子與該束一起被傳輸，儘 管典型上在一個遠小於離子的速度下。因此，被夾帶在離 子束中的粒子可能與該束一起被傳輸朝向該晶圓（或是其它 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — —者------- 丨訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ____Β7 _ 五、發明說明（々） 的基板），此在該晶圓處導致不想要的污染。 在一個離子植入系統中，例如，一種污染物粒子的來 源是光阻材料。光阻材料係在植入之前被塗覆在晶圓表面 之上，並且被利用來界定電路在完成後的積體電路之上。 當離子撞擊該晶圓表面時，光阻塗層的粒子可能從該晶圓 被移出，並且可能變成被夾帶在該離子束中。在離子植入 期間撞擊並且附著至一個半導體晶圓或是其它的基板之污 染物粒子’可能是在需要在處理後的晶圓之上有次微觀的 圖樣界定之半導體以及其它的元件之製造中的良率降低之 一種來源。 由於半導體元件係在更高的精確度與縮小的尺寸下被 製造，更高的準確性以及效率是用於製造此種半導體元件 的裝置所必需的。於是，所期望的是降低在一離子束中的 污染物粒子之位準，以便於減輕晶圓的污染。 本發明之摁示 本發明係有關於一種用於防止被夾帶在一離子束中的 粒子之傳輸的系統以及方法。在一離子束之中的粒子係在 該系統的一個第一區域期間被充電至一種極性。一個第一 電場係幫助另一個在該第一電場的下游之電極提供一個相 對於該第一電場的電場，並且提供一個電位障，其係排斥 帶電的粒子。於是，帶電的粒子可以被推離束行進的方向 ’適當地離開該離子束。例如，該電位障，可以推動一個 帶電的粒子到一個電極中，在該電極處，該粒子於是放電 至一個中性的電位、或是至一個其中該粒子不太可能的彈 5 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21Q x 297公爱）' ---------:——------- 丨訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ___Β7__ 五、發明說明（4 ) 回到該束路徑之中的位置。於是，根據本發明，粒子可以 被捕捉或是被轉向離開一離子束，藉此減輕一個工件的污 染。 本發明的另一個特點係提供一種用於防止粒子與一離 子束一起傳輸之系統。該系統係包含一個第一電極，該第 一電極係提供一具有一種第一極性相反於該離子束的極性 之第一電場。在該第一電場之中，被夾帶在該離子束中的 粒子係被充電至一種相符該離子束的極性。一個第二電極 係位於相對於該第一電極，在該離子束的行進方向上之下 游處。該第二電極係提供一具有一種相符該離子束的極性 之電場用於排斥帶電的粒子離開下游的行進方向。 仍是本發明的另一個特點係提供一種用於防止粒子與 一離子束一起傳輸之系統。該系統係包含一個提供一負電 場的負電極，其係帶正電地充電被夾帶在該離子束中的粒 子。一個正電極係位在相對於該負電極的下游處。該正電 極係提供一個正電場用於排斥該帶正電的粒子離開行進的 方向。 本發明的另一個特點係提供一種離子植入系統。該系 統係包含一個離子源用於放射離子來處理一個位在一個下 游植入站的基板。一個分析磁鐵系統係偏向具有適當的質 量之離子至一個植入軌道。一個捕捉系統係防止粒子與來 自該分析磁鐵系統之被轉向的離子一起傳輸。該捕捉系統 係包含一個提供一具有一種第一極性相反於該離子束的極 性之第一電場的第一電極。被夾帶在該離子束中的粒子係 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------丨丨丨丨丨考--------tr-----#!華 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 _B7 _ 五、發明說明（< ) 被充電至一種相符於由被轉向的離子所形成的離子束之極 性。一個相對於該第一電極，位在該離子束的行進之下游 方向上的第二電極係提供一個具有一種極性相反於該第一 電場的電場用於排斥帶電的粒子。一個基板係被支撐在該 植入站，爲了用藉由該捕捉系統所提供的離子之處理。於 是，該基板的粒子污染係藉由該捕捉系統而被減輕。 仍是本發明的另一個特點係提供一種用於防止粒子與 一離子束一起的傳輸之方法。該方法係包含在該離子束的 路徑上產生一個第一電場，並且以一種相符於該離子束的 極性來充電位在該第一電場的區域中之離子束內的粒子。 一第二電場係被產生在該離子束的路徑中，相對於該第一 電場之下游處。該第二電場係具有一種相反於該第一電場 的極性以便於排斥至少某些帶電的粒子離開該離子束。 本發明的另一個特點係提供一種用於防止粒子與一離 子束一起的傳輸之系統。該系統係包含至少一個被激勵來 提供一個負電場的電極，該離子束係行進通過該負電場。 被夾帶在該離子束中的粒子帶正電地充電在該負電場之中 ，並且於是由於爲了該些帶正電的粒子而藉由一負電位井 所提供的吸引之緣故而無法通過該系統。 爲了先前以及相關的目的之達成，本發明之某些作例 證的特點係在此結合以下的說明以及所附的圖式而被敘述 。然而，這些特點僅是指示一些其中本發明的原理可以被 利用之各種的方式，並且本發明係欲包含所有的此種特點 以及其等同特點。從本發明之以下的詳細說明，當結合圖 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------— ιφ^------- 丨訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ___B7___ 五、發明說明（（；） 式一起考量時，本發明之其它的優點以及新穎之特徵將會 變爲淸楚明白的。 圖式之簡要說明 圖1是根據本發明的一種粒子捕捉系統之側剖面圖； 圖2是圖1的系統之另一圖，其係描繪根據本發明的 一條粒子軌道之一個例子； 圖3是透過圖1的系統之一靜電場電位的圖形表示； 圖4是根據本發明的一種利用一粒子捕捉系統的離子 植入系統之槪要的方塊表示圖； 圖5是根據本發明之一種利用一粒子捕捉系統的離子 植入系統之一個例子的部分剖面圖；並且 圖6是描繪一種用於防止粒子在一離子束中的傳輸之 方法的流程圖。 牛要部份代表符號之簡要說明 10粒子捕捉系統 12、14、16、18 電極 20束方向 21電極組件 22、24、26、28、30、32 場線 36、38、40、42 孔 44離子束 46隔片 48可變的解析電極 49解析孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1242788 _B7 五、發明說明（/ ) 50加速場 52電漿鞘 54邊界 60粒子 66路徑長度 68出口電位 1〇〇離子束處理系統 102粒子捕捉系統 104離子源 106離子束 108處理站 110離子束加速器 120第一電場 122第二電場 200離子植入系統 202捕捉系統 210離子源 212質量分析磁鐵 214束線組件 216末端站 218摺箱組件 220電漿室 222離子提取器組件 224電極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) --------------------訂-----.^w 丨· ^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1242788 ____B7_ 五、發明說明（？） 228正離子束 229解析器殼體 230束中和器 232束路徑 234束導件 238真空泵 244控制電子電路 246磁鐵連接器 247入口軌道 248出口軌道 258法拉第旗狀物 250、252、254、256 電極 260解析孔電極 266電漿浴 268真空泵 270晶圓支撐件 272馬達 274點 276路徑 用於實行本發明的樟忒 本發明係提供一種用於從一離子束移除污染物粒子的 系統以及方法，例如是可以結合一個離子植入器系統而被 利用。然而，將可理解的是本發明具有比用於一個離子植 入器更廣泛的應用’因爲其可以在除了在此所述之該些應 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) --------------------訂----->^91 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r r A7 1242788 _____ B7 五、發明說明（f ) 用之外的應用中被利用來從一離子束移除污染物粒子。再 者，僅管相關於圖1至6所描繪以及敘述的例子可以被規 劃用於從正離子束移除粒子，但是熟習此項技術者將會瞭 解以及體認到本發明係同樣可應用至負離子束。 圖1係描繪根據本發明的一個特點之一種粒子捕捉系 統10。該系統10係包含電極12、14、16以及18的一種 線性地安排在20處所指的一個束方向上之配置。該電極 12、14、16以及18係形成一個電極組件21。尤其，電極 12以及18係爲在該系統1〇中，被維持在一個相對的接地 電位之接地電極。因此，電極12以及18係提供分別藉由 場線22以及24所指之中性的電場。該電極14是一個相對 於接地電位來產生一個藉由場線26以及28所指的負電場( 或是靜電場）之負電極。一個合適的直流電源(未顯示)係電 氣地耦接至該電極14,用於提供負的電能至該電極在一個 所要的位準之下。該電極16是一個帶正電的電極，其係產 生一個相對於接地電位之正電場（或是靜電場）。該正電場 係藉由場線30以及32所指示。一個合適的直流電源(未顯 示)係電氣地耦接至該電極16,用於提供正的電能至該電 極。 藉由舉例的方式，每個該等電極12、14、16、18都 是一個環形板，其分別具有一個孔36、38、40、42來限制 —實質同軸地透過該孔的離子束44。每個該等電極12、14 、16、18係與其相鄰的電極藉由一個由一種電氣絕緣材料 所形成的隔片46間隔開。該隔片46的厚度以及因而電極 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------— ιφ^------- —訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 _________ B7 ___ 五、發明說明（〆） 之間的距離可以根據例如是被提供到個別的板之相對的電 位、該離子束44的能量、以及其它的系統限制來加以選擇 〇 根據本發明的一項特點，一個可變的解析電極48可以 位在相對於該接地電極18之下游處並且與接地電極18電 氣絕緣。該可變的解析電極48係包含一個孔(一個可變的 解析孔)49 ’該離子束44係通過該孔49。例如，該可變的 解析電極48是在一個相對於相鄰的接地電極18之足夠大 的電位下，以便於加速在電極18以及48之間的離子束44 中的離子。例如，該可變的解析電極48可以在相對於該接 地電極18之大約40KV之下，以便於提供一個大的加速場 5〇用於加速在離子束44中的離子。 該接地電極12係運作來壓制藉由電極14以及16所 產生的電場。例如，當該捕捉系統10從一個質量分析磁鐵 系統接收該電子束44時，該接地電極12係防止在該磁鐵 系統的磁場以及該捕捉系統的電場之間的相互作用。 一個由離子以及電子組成的電漿鞘52係存在於藉由該 捕捉系統10所提供的電場之外部。該電漿鞘52易於中和 藉由該離子束44所引起的空間電荷，藉此大大地除去否則 可能散開該束的橫向電場。該電漿鞘係增強束的內含。該 離子束44以及電漿鞘52移動在該束方向20上，並且與藉 由該負電極14所提供的負電場互相作用。藉由該負電極 14所提供的負電場係使該電漿鞘52消失(或是吹離該電漿 鞘52)，藉此形成一個邊界54在該電漿鞘以及電場之間(例 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------— ιφ^------- —訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A/ ____B7___ 五、發明說明（ii ) 如，從一個帶有電漿的區域至一個沒有電漿的區域之轉變) 。根據本發明的一項特點，在該電極組件21之中不存在電 漿鞘52係產生一種環境更有益來捕捉或是相對於該離子束 44偏向粒子。該在接地電位之中性的電極12係防止電漿 向下游行進到藉由至少一個的第一以及第二電極所提供的 電場區域之中，藉此提昇從該電漿區域至該電場區域的轉 0 離子束可以被賦予特徵爲由快速的離子所組成的弱電 漿，再加上藉由與殘留的氣體以及靠近該束路徑的物體碰 撞所產生之慢速的離子以及電子。該“電漿”易於降低在該 束中的離子之排斥力’其中該些離子傾向全部充電至相同 的正負號。在一個束電漿中移動之細微的污染物粒子可能 變成帶負電的，因爲撞擊此種粒子的電子通量可能高於該 正離子通量之緣故。當此一束進入到一個具有電位大於該 電子能量的電場時，電子不易於跟隨著該離子束。在此一 區域中，細微的粒子由於快速的離子之碰撞而變成帶正電 的。一個產生此電場的負電極係幫助確保該些被夾帶粒子 變成帶正電的。 圖2係描繪在圖1的系統10中，對於一個粒子60的 一條軌道之例子，其中相同的參考圖號係指先前相關於圖 1所指明的部件。粒子係典型地慢於該束的離子數倍級數 地行進在該離子束中。因此’粒子60與該束44 一起的移 動至少部分是因爲從該束的離子至該粒子的動量轉移所造 成的。 13 ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1242788 A7 ____B7 _ 五、發明說明（θ) 藉由舉例的方式，粒子60係在該離子束44的外部、 在該電漿鞘52之中的一個位置處開始其軌道。在該電漿鞘 50中之相對快速的電子係給予負電荷在該粒子60之上’ 因爲爲數眾多的電子撞擊到該粒子之緣故。因此，該粒子 60係從該電漿鞘52取得一負電荷。在離子束44中的離子 係以數倍的大小快於該粒子60地向下游移動。當該粒子 60進入該離子束44時，該離子的動量係推動該粒子在該 束方向20上，並且穿過該邊界54。 由於許多的帶正電的離子行進在該束中之緣故，在此 例子中是一正離子束的離子束44係具有一個與其相關的正 電場。在22以及26之間的負電場也排斥電子而吸引正離 子。在該電極組件21之中沒有該電漿鞘52之下，該束44 的離子以足夠的頻率以及速度來撞擊該粒子，以帶正電地 充電該粒子60。於是，如在圖2中所描繪，該粒子60開 始改變正負號，從負（當在中該電漿鞘52)至中性的60’。 因爲該粒子60’的質量係遠大於在該束44中的離子，因此 該粒子係能夠回應於被該些快速移動的正離子所轟擊，而 累積一個非常大的正電荷。於是，該束44的離子持續帶正 電地充電該粒子60’，並且移動該粒子60’在一個下游方向 上，使得該粒子60’開始累積更多的正電荷60”。 當該粒子60”到達由該正電極16所提供的正電場時， 該粒子係被充分地帶正電地充電，以便於藉由該正電場來 加以排斥。如在圖2中的例子所描繪，該粒子60”係被推 離開束的行進方向，並且與該負電極14接觸。與該負電極 14 --------------------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） 1242788 ^ Ά/ _____Β7__ 五、發明說明（A ) I4的接觸係使得該粒子60’”放電至中性的電荷。該中性的 粒子60’”於是可能離開該束。或者是，被排斥的粒子可能 被再次循環在該系統10之中，並且最後變成中性的而掉落 〇 圖3係描繪藉由圖1的系統10所提供的電位相對於在 該束方向20上的距離之函數的範例的圖形表示64。換言 之，該圖64係顯示一個暴露在該系統1〇中的粒子(以及該 離子束44)之電位。爲了簡潔起見，相同的參考圖號係指 先前相關於圖1所指的部件。 如上所述，該電漿鞘52具有快速的電子，其係使得一 個粒子在進入該電極組件的電場之前，也帶有稍微負的電 荷。該負電極14係提供一個推開電子並且吸引正離子的負 電場。該負電場也在一段路徑長度66上形成一個負電位井 。一旦在該負井中，粒子通常是充分爲正的，使得它們被 藉由該正電極16所產生之漸增地正的出口電位68加以排 斥。尤其，該粒子電荷可以是大約180度反相於在該電場 區域中所提供的電位。換言之，當該粒子在該負電位井之 中時，該粒子係具有一個大的正電荷。於是，該粒子係無 法繼續朝向下游，因爲該粒子沒有足夠的動能來脫離該負 電位井，並且超越藉由該正電極16所提供的正電位“峰”。 將被體認到的是根據本發明之一項特點的粒子捕捉功 能也可以藉由單一電極來完成。例如，該電極16可以被設 定至一實質上相同於該電極14之負電位(V-)。以此種方式 ，被夾帶在該離子束中的粒子係在該負電場中帶正電地充 15 --------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） 1242788 A7 _ B7___ 五、發明說明（A) 電，並且於是由於藉由一個作用在該帶正電的粒子之上的 負電位井所提供的吸引，而無法通過該系統。該粒子捕捉 功能可以進一步藉由利用多個電極以及/或是一個分段的電 極來加以增進，因爲粒子將會易於聚集在電極(或是電極的 片段)之間的空間中。於是，粒子可能進入此種空間，因而 減輕此種粒子再進入該離子束中並且進一步向下游行進。 圖4是根據本發明的一個特點之利用一個粒子捕捉系 統102的離子束處理系統100之槪要的方塊表示圖。藉由 舉例的方式，該系統1〇〇可以是一種離子植入系統、一種 粒子加速器、或是其它的利用離子束之系統，其中移除以 及/或是偏向污染物粒子可能是所要的。 該系統1〇〇係包含一個放射形成一離子束106的離子 之離子源104。該離子源104係包含一個例如是一種可離 子化的氣體或是汽化的材料之來源材料被注入其中的室。 能量係被施加至該來源材料來產生離子，該些離子於是離 開該室以形成該離子束1〇6(正或是負的）。離子源是熟習此 項技術者所熟知的，因此有關此種來源的細節爲了簡潔起 見而被省略。利用微波能量來離子化來源材料之離子源的 一個例子係被揭露在美國專利案號5,523,652中，該案係 被納入於此作爲參考。熟習此項技術者將會瞭解並且體認 到其它的離子源（可以或是不能進行額外的處理）可以結合 根據本發明的一項特點之粒子捕捉系統102 —起使用，而 被利用作爲一個離子源。 該離子束1〇6從該離子源1()4橫越一段距離至一個處 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 A/ _B7 _ 五、發明說明（〆） 理站108。在處理之前或是作爲該處理站的部件，該離子 束106也可以通過一離子束加速器11〇。 根據本發明的一項特點，該離子源104係提供該束 106至該粒子捕捉系統102。該捕捉系統102係利用一個具 有一種極性相反於該離子束的極性之第一電場120以及一 個具有一種極性相符於該離子束的極性之第二電場122, 來幫助被夾帶在該離子束106中的粒子之移除。藉由舉例 的方式，該捕捉系統102係包含一個電極組件，其係具有 緊鄰著彼此設置的負以及正的電極，用於分別提供負以及 正的電場。若該粒子捕捉系統102係位於相鄰一個磁場的 來源時，接地電極更可以被利用來抑制在磁場以及電場之 間的相互作用，例如是相關於圖1的電極組件21所示以及 敘述的接地電極。 藉由舉例的方式，當一個正離子束被利用時，該第一 電場120是負的，並且下一個下游的電場122是正的。該 負電場120係使得(或是吹離)相鄰該離子束106通過之粒 子捕捉系統102的電漿鞘消失。此係建立一個障礙在該電 漿鞘以及該捕捉系統102之中的區域之間。根據本發明的 一項特點，不存在電漿係產生一個環境在該捕捉系統1〇2 之中，其係有助於該粒子捕捉功能。該離子束106之遠快 於粒子地向下游移動的眾多離子係帶正電地充電被夾帶在 該束106中的粒子。於是，當到達該正電場122時，粒子 可以累積一個大的正電荷。於是，該正電場122排斥該些 帶正電的粒子離開該離子束行進的下游方向，此係有效地 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂----- #!si (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1242788 ____^B?_ _ 五、發明說明（) 避免當該離子束106’離開該捕捉系統102時，粒子持續與 該離子束106’一起傳輸。有利地，該離子束的發散相對於 粒子發散係很小的。 於是，該束106’可以被提供至該離子束加速器系統 110或是其它的分析或是處理系統(例如，質量分析、聚焦) 。例如，該離子束加速系統110係由一組電極所形成的， 其係沿著該束軸建立一個電壓梯度，用於選擇性地加速以 及/或是減速該束至一個所要的能量位準。加速/減速電極 可以進一步被利用來聚焦該離子束106’，以在一個目標區 域之上提供一個具有實質上均勻的強度之集中的、加速的 束 106”。 該加速的束106”係被提供至該處理站108。藉由舉例 的方式，該處理站108可以是一個植入站(用於離子植入) 、一個分析站（用於基板分析）、或是其它可能利用到離子 束的系統。 一個控制器130可以運作地分別與該離子源104、該 粒子捕捉系統102、該離子束加速器110、以及該處理站 108相連。該控制器130可以監視並且控制被提供至該處 理站的離子束特性。該控制器130可以是由硬體以及/或是 軟體程式化所形成的，以及/或是被配置來施行相關於該系 統100的各種部分所要的控制功能，來控制該離子束106 的參數。 爲了對於本發明提供額外的脈絡，圖5係描繪根據本 發明的一項特點，一種被配置來利用捕捉系統202的離子 18 _____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） * " " --------------------訂-----^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 _____B7____ 五、發明說明（) 植入系統200之例子。該離子植入系統200係包含一個離 子源210、一個質量分析磁鐵212、一個束線組件214、以 及一個目標或是末端站216。一個可擴張的不銹鋼摺箱組 件218係容許該末端站216相對於該束線組件214的移動 ，其係連接該末端站216以及該束線組件214。雖然圖5 係描繪一種超低能量(ULE)的離子植入系統之一個例子， 但是根據本發明的粒子捕捉也可以應用於其它類型的植入 該離子源210係包括一個電漿室220以及一個離子提 取器組件222。能量係被給予一種可離子化的摻雜氣體來 產生離子在該電漿室120之中。一般而言，正離子係被產 生，雖然本發明係可應用至其中負離子是藉由該來源212 所產生的系統。該些正離子係藉由該離子提取器組件222 ，而透過在該電漿室220中的一個縫隙被提取出，該離子 提取器組件222係包括複數個電極224。該些電極224係 以負電位電壓被充電，其係隨著離該電漿室縫隙的距離增 加而在大小上增加。於是，該離子提取器組件222係作用 來從該電漿室220提取一個正離子束228，並且加速被提 取出的離子進入該質量分析磁鐵212之中。 該質量分析磁鐵212係作用來通過具有適當的電荷對 質量的比例之離子至該包括一個解析器殼體229以及一個 束中和器230的束線組件214。該質量分析磁鐵212係包 含一條藉由一個具有弧形的圓筒狀之側壁的鋁製束導件 234所界定之彎曲的束路徑232，該束導件234的抽真空係 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ____一__B7__ 五、發明說明（d ) 被藉由一個真空泵238來提供的。沿著此路徑232傳播的 離子束228係受到藉由該質量分析磁鐵212所產生的磁場 所影響’來排斥具有不適當的電荷對質量的比例之離子。 此雙極磁場的強度以及方向係藉由控制電子電路244來控 制，其係透過一個磁鐵連接器246來調整通過該磁鐵212 的場繞組之電流。 該雙極磁場使得該離子束228沿著該彎曲的束路徑 232，從一個靠近該離子源210之第一或是入口軌道247移 動至一個靠近該解析殼體224之第二或是出口軌道248。 該束228的部分228’以及228”(由具有不適當的電荷對質 量的比例之離子所構成)係被偏離開該彎曲的軌道，並且進 入鋁製束導件234的壁中。以此種方式，該磁鐵212只通 過在該束228中具有所要的電荷對質量的比例之該些離子 至該解析殻體224。 藉由舉例的方式，該捕捉系統202係位於該解析殻體 229中，雖然將可理解的是根據本發明，該捕捉系統可以 位在該離子植入系統200之其它的部件中。將該捕捉系統 置放在該離子束的加速（若有利用到時）之前可能是所期望 的，因而不需要增加的場強度來提供一個足夠的電位障以 阻止在該束中加速的污染物粒子之傳輸。 該捕捉系統202係包含一種線性地配置在該質量分析 磁鐵212以及一個例如是法拉第旗狀物258的劑量指示器 之間的電極250、252、254、以及256之配置。該電極250 以及256是被配置來提供中性的電場的接地電極。該電極 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂-----.^—>^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1242788 B7 五、發明說明（1) 252是一個提供相對於接地電位爲負電場的負電極。該電 極254是一個產生相對於接地電位的正電場之帶正電的電 極。 該接地電極250係運作來壓制藉由電極252以及254 所產生的電場，並且抑制在該質量分析磁鐵212的磁場以 及藉由該捕捉系統202所產生的電場之間的相互作用。一 個電漿鞘係存在於以及該捕捉系統202之間，該束228係 通過該質量分析磁鐵212。根據本發明的一項特點，藉由 該負電極252所產生的負電場使該電漿鞘52消失，其係產 生一個環境更有益來捕捉以及/或是偏向污染物粒子。同時 ，該負電場係形成一個對於在該束電漿中的電子之障礙， 因此電子不易於因爲該正電極而從該電漿被拉出。 該負電場進一步帶正電地充電被夾帶在該束228中的 粒子，使得該些粒子帶有一個正電荷。當該粒子到達藉由 該正電極254所提供的正電場時，該些粒子已經是充分帶 正電的，以便於藉由該正電場來加以排斥(請見例如是圖2) 。該些粒粒子可以被推離該束，並且與一個例如是該電極 14的電極接觸，該接觸係使得粒子放電至一個中性的電荷 。於是，該些中性的粒子可能從該束掉出至一個動能減少 的狀態。被排斥的粒子也可能再次循環在該系統200之中 ，並且於是變成中性的，而從該束228落下。然而，若粒 子具有足夠的能量來通過該正電位障時，粒子可能會通過 該捕捉系統202。當然，若粒子污染持續在規格位準之上 時，該場強度可以被增加。該正電極254以及出口接地電 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ___B7 五、發明說明（/) 極256可以形成一個靜電透鏡用於聚焦以及/或是加速該離 子束228。額外的加速可以(選用地)藉由提供一個在相對於 該接地電極256爲高電位之可變的解析孔電極260來加以 完成。 該束中和器230可以包含一個電漿浴266用於中和因 爲藉由該帶正電的離子束240所植入之可能累積在該目標 晶圓之上的正電荷。該束中和器230以及解析器殼體229 係藉由一個真空泵268被抽真空。 該束中和器230的下游係爲該末端站216，其係包含 一個將被處理的晶圓被安裝於其上之碟狀的晶圓支撐件 270。該晶圓支撐件270係存在於一個大致垂直朝向該植入 束的方向之目標平面上。一個馬達272係轉動在該末端站 216之碟狀的晶圓支撐件270。該離子束因此在它們移動在 一個環形的路徑中撞擊被安裝至該支撐件的晶圓。該末端 站216係繞著點274樞轉，該點274係該離子束的路徑 276以及該晶圓W之交叉點，因而該目標平面係可對於此 點調整的。 圖6是描繪根據本發明的一項特點之用於防止粒子在 離子束中的傳輸之方法的一個例子之流程圖。儘管爲了解 說的簡化起見，圖6的方法係被顯示並且被描述爲一連串 的步驟，但是將可理解並且體會的是本發明並不限於該步 驟的順序，因爲根據本發明，某些步驟可以在不同的順序 下發生，以及/或是與在此所示與敘述之其它步驟同時發生 。再者，並不是所有被敘述的步驟都是實行根據本發明的 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1242788 A7 ----B7 _ 五、發明說明（ >丨） 一項特點之一種方法所必需的。 簡單地說，根據本發明的一項特點之一種方法係利用 一對相反的電場，一離子束係被導引穿過該些電場。該些 電場的極性可以根據一個正或是負離子束被利用來加以改 變。一個第一電場係被產生在該離子束的路徑中，其電場 具有一個極性相反於該離子束的極性。位在該第一電場的 一個區域之中的離子束內的粒子係以一個相符該離子束的 極性被充電。一個第二電場係被產生在該離子束相對於該 第一電場的下游路徑中。該第二電場具有一個極性相反於 該第一電場，以便於排斥至少某些帶電的粒子離開該離子 束。 參考圖6，所描繪的方法開始在步驟320，其中一個 負電場係被產生，例如是藉由用一個相對於接地電位之適 當的負電位來充電一個電極。該負電場係運作來使一個該 離子束所通過的電漿鞘(步驟330)消失。該電漿鞘係提供一 個環境爲使得粒子也帶有一個負電荷。在沒有該電漿鞘之 下，該些粒子以及離子繼續在該束方向中向下游移動。 在步驟340中，由於與該負電場的相互作用，該粒子 開始帶有一個正電荷。接著，在步驟350中，一個正電場 係在相鄰於該負電場並且相對於該負電場之下游處被產生 。該正電場係排斥該些帶正電的污染物粒子(步驟360)。尤 其，該正電場係運作來減緩帶正電的粒子並且改變其軌道 。有利地，該些粒子通常無法通過該正電場、或是該些粒 子會充分改變軌道，因而其無法撞擊到一個相關聯的基板( 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1242788 ___B7____ 五、發明說明（，） 例如，一個晶圓）。於是，該基板的粒子污染係被減輕。 在該粒子已經被排斥之後(離開該離子束或是在一條修 改後的軌道之上），該程序可以前進至步驟370。在步驟 370中，該離子束可以被加速至一個所要的能量位準’例 如是藉由提供一個與所要之加速的位準相稱的合適的電場 梯度。將可理解的是，根據本發明的一項特點’加速可以 發生在捕捉該粒子之前、或是加速可以完全不被利用。 雖然本發明已經相關於一個特定的實施例而被表示並 且描述，但將可理解的是均等的變化與修改將會爲熟習此 項技術者在讀取並且理解此說明書與所附的圖式之後可思 及的。特別有關於藉由上述的組件(總成、元件、電路、系 統等等)所執行之各式各樣的功能，被用來描述此種組件的 用語(包含參照至“機構”)係欲對應到(除非另有指明）執行該 所描述的組件之所指明的功能(亦即，其係爲功能上等效的 )之任何組件，即使是結構上不均等於該所揭露的結構，其 係執行在此所描繪之本發明舉例的實施例中之功能。就這 一點而言，也將可體認到的是本發明係包含一個電腦可讀 取的媒介，其係具有用於執行本發明的各種方法之步驟之 電腦可執行的指令。此外，雖然本發明之一個特定的特點 可能已經只有關於數個實施例中之一被揭露，但是當對於 任何給定或是特定的應用可能爲所要的並且是有利的，此 項特點可以與其它實施例的一或多個其它特點結合。再者 ，對於該等用語“包含”、“具有”、以及其之變化型被使用 在該詳細的說明或是申請專利範圍中之範疇而言，這些用 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂------>^^wi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1242788 _B7_ 五、發明說明（V]) 語係欲以一種類似於該用語“包括”之方式被含括。 產業上可利用件 該裝置以及方法可以被使用在離子束處理的領域中， 以提供一種用於移除相關於一離子束之污染物粒子的系統 以及方法。 ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------ 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 8 8 7 42 2 Γ Θ8899 ABCD 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁) 一個在該離子束(44)行進的下游方向上，相鄰於該負 電極（14)之正電極（16)，該正電極（16)係提供一個正電場(3〇 、32)用於排斥該帶正電的粒子(6〇)離開行進的方向。 5.如申請專利範圍第4項之系統，其更包含一個在上 游而與該負電極（14)間隔開、並且大致相鄰於該負電極（14) 之第一接地電極（12)，其係用於防止電漿(52)向下游行進到 藉由該負以及正電極（14、16)中的至少一個電極所提供之 電場中。 .6·如申請專利範圍第5項之系統，其更包含一個在下 游而與該正電極（16)間隔開、並且大致相鄰於該正電極（16) 之第二接地電極（18)，該接地電極（12、18)係整體地壓制藉 由該正以及負電極（14、16)所提供的電場(26、28、30、32) 〇 如申請專利範圍第4項之系統，其中每個該正以及 負電極（14、16)係分別包括一個具有一中央孔(38、40)的環 形電極，該等中央孔係實質上同軸地延伸穿過該等電極， 該離子束(44)係通過該等環形電極（14、16)的孔。 8.—種離子植入系統，其係包括： 一個用於放射離子（106、228)來處理一個位在一植入 站（108、216)之基板的離子源（104); 一個用於偏向具有一適當的質量之離子至一條植入軌 道的分析磁鐵系統(212); 一個捕捉系統（102)，其係用於防止粒子與來自該分析 磁鐵系統之被轉向的離子一起傳輸，該捕捉系統（102)係包 2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱^ 1242788 i C8 D8 六、申請專利範圍 括： 一個第一電極(252)，其係提供一個具有一種第一極性 相反於該離子束的極性之第一電場（120)，被夾帶在該離子 束（106、228)中的粒子係被充電至一個極性相符於由該等 被轉向ή離子所形成之離子束；以及 一個第二電極(254)，其係位在該離子束（106、228)的 行進方向上、相對於該第一電極(252)的下游處，該第二電 極(259)係提供一個具有一種極性相反於該第一電場（120)的 電場（122)，用於排斥帶電的粒子；以及 一個被支撐在該植入站（108、216)的基板(W)，其係用 於利用來自該捕捉系統（102)的離子來處理，藉以在該基板 處的粒子污染係被減輕。 9·如申請專利範圍第8項之系統，其中該捕捉系統 (102)係更包含一個在上游而與該第一電極(252)間隔開、並 且大致相鄰於該第一電極(252)之第一接地電極(250)，其係 用於防止電漿向下游行進到藉由該第一以及第二電極（252 、254)中的至少一個電極所提供之電場中。 10·如申請專利範圍第9項之系統，其中該捕捉系統 (1〇2)係更包含一個在下游而與該正電極(254)間隔開、並且 大致相鄰於該正電極(254)之第二接地電極(256)，該接地電 極(250、256)係整體地壓制藉由該正以及負電極(252、254) 所提供的電場。 11·如申§靑專利範圍第10項之系統，其中每個該等電 極(250、252、254、256)係分別包括一個具有一中央孔的 3 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塡寫本頁) 訂： % 1242788 i C8 D8 六、申請專利範圍 環形電極，該等中央孔係實質上同軸地延伸穿過該等電極 ，該等被轉向離子係通過每個環形電極的孔。 12. 如申請專利範圍第1〇項之系統·，其更包含一個間 隔開的相對於該第二接地電極（254)在下游處之加速電極 (260)，該加速電極(260)係在一個足夠來加速該等離子至一 個所要的能量位準之電位下，用於在該植入站（108、216) 之處理。 13. —種用於防止粒子與一離子束一起傳輸之系統，其 係包括： 用於在該離子束(44)的路徑中產生一個第一電場(26、 28)之機構（14)，當在該第一電場(26、28)時，被夾帶在該 離子束(44)中的粒子(60)係被充電至一個極性相符該離子束 (44);以及 用於在該離子束(44)的路徑中之下游處產生一個第二 電場(30、32)之機構（16)，其係具有一種相反於該第一電場 (26、28)之極性，該第二電場(30、32)係將帶電的粒子（60) 推離該離子束(44)的路徑。 14·如申請專利範圍第13項之系統，其更包含用於防 止在一個相鄰的磁場以及第一以及第二電場(26、28、30、 32)中的至少一個電場之間的互相作用之機構（12、18)。 15·如申請專利範圍第13項之系統，其中每個用於產 生的機構（14、16)係分別包含一個中央孔，該等孔係分別 實質上同軸地延伸穿過該機構的一個環形電極，該離子束 (44)係通過該等孔。 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •1T-· 1242788 g ^ —— 六、申請專利範圍 16. —種用於防止粒子與一離子束一起傳輸之方法，該 方法係包括步驟有： 在該離子束(44)的路徑上產生(320)—個第一電場(26、 28)； 在該第一電場(26、28)的一個區域中，以一種相符該 離子束(44)的極性來充電位在該離子束(44)中的粒子（340) ;並且 在該離子束(44)的路徑上、相對於該第一電場(26、28) 之下游處產生(350)—個第二電場(30、32)，該第二電場(30 、32)係具有一種相反於該第一電場(26、28)的極性，以便 於排斥至少某些帶電的粒子(60)離開該離子束(44)。 17. 如申請專利範圍第16項之方法，其更包含產生一 個中性的電位電場在該負電場(26、28)以及一個相鄰的磁 場之間，以便於抑制電漿(52)向下游行進到該第一電場(26 、28)中。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其更包含在一個 捕捉區域之中壓制該第一以及第二電場(26、28、30、32) 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先間讀背面之注意事項再塡寫本頁)
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