TWI292927B - Adjustable implantation angle workpiece support structure for an ion beam implanter - Google Patents

Description

Ϊ292927 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於-種連接到離子束植入機植入箱室之 調整植入角工件支樓《且杜士、^ 件或結構，而更特別的是，有關於 一種工件支撐組件或結構’其提供工件相對於離子束之链 動以及直線性移動，使得可以選擇其工件之植入角， 使得其工件以所選擇的植入角順著直線路徑平移，其 離子束進入植入箱室到達離子束與工件植入表面的交 距離在工件平移期間中保持固定。 【先前技射ί】 離子束植入機廣泛地使用於半導體晶圓之摻雜處理中 。離子束植人機產生由所需種類的正電荷離子所組成之離 子束。離子束照射在諸如半導體晶圓、基底、或者平面板 的工件顯露之表面上，获# u β i 田匕^所吊的離子來摻雜或植入里 工件之表面。某些離子植人機利用連串植人，丨中將卜 相對為大的晶圓工件放置於植入箱室中之一支樓體上，並 ^植入之。植入之動作為一次植入一個工件。該支撲體之 向係被設定，使得其工件位於離子束線上，且在工件上 重複地掃晦離子束’藉以植入所需的離子用量。當植入完 成時’便將其工件移離開支禮體，並且將另—個工件放置 於支撐體之上，以為植入之用。 近年來，半導體工業已經趨向於使用逐漸增大的晶圓 件’例如300·直徑之晶圓。用以植入大晶圓工件或者 1292927 其他諸如平面板的工件之能力已經是非常企望的了。一種 用以連串地植入工件之方法為在掃瞄、驅動、或者帶狀離 子束前面，將其工件移動。如此的離子束乃是足夠寬廣的 ，该寬度使離子束能夠均勻地植入整個工件。為了植入整 個工件，在離子束的方向上或是長度上橫向移動之第二移 動係需要的。再者，特定的工件植入通常需要能夠改變植 入角，植人角為在離子束以及卫件處理表面之間所形成的 投影之角纟。。度的植入角意味著工件的植入表面垂直於 離子束束線之直線。 習知的離子束植入機之工件支樓結構具有的其中之一 缺點’為除了 0度的植入角之外，順著垂直於離子 的直線行進路徑之工件移動會導致射束於植入箱室之内行 進的距離在傳到工件植入表面之前改變。以另 明，如果植入角並非〇度，則將工件視為相對於離子束^ 線傾斜。，如果如此傾斜的卫件垂直於離子束束線之直 動’則當傾向離子击夕丁/生立R / 、 二、Θ離子束之工件部分受到植入時，在傳到植入 表面之膝離子束於植人箱室中行進之距離相較Κ牛植入

Hi二的Ϊ束距離，將會縮小。另一方面，當傾斜遠 離離子束的工件部合參$丨姑 刀又到植入日卞，則在撞擊植入 ，離子束於植入箱室中行進之距離相較於工件植入表： 心上的射束距離為大。 中 在植入1 工件越大且從0度起始的植入角越大，見 會隨著從工件植入表面之-端移動至植入表面相 1292927 束路徑之傾向 植入之行為， 此，較大晶圓 望的是，保持 之内來回移動 構，提供選擇 入箱室並且撞 入過程期間相 植入行為而越大。依照離子束有散射於其射 在個工件植入表面上實現均句離子用量 非固定射束距離便可能具有不利之效應。因 之傾向會使此非固定射束距離問題惡化。 為了確保工件植入表面均勻植入，所期 在撞擊工件植入表面之前離子束於植入箱室 的貫質固定射束距離。所需的是工件支樓結 ^需的植入角並且之後保持在離子束進入植 擊植入表面之間的實質固定距離，同時在植 對於離子束束線移動工件。 【發明内容】 本發明之一範例涉及一種離子束植入機，具有在真* 或植入箱室之内用來支撐一工件之工件支撐結構。此離子 束植入機包含-離子束來源’用來產生順著行進路徑移動 並且順著軸向掃瞄之離子束。藉由植入箱室中的工件支撐 結構來支撐著工件，致使將其工件放置用以交錯於所掃： 的離子束之行進路徑，以為由離子束所植人之植入表面= 用。有利的是，工件支撐結構提供：a)選擇所需的植入角 ;以及b)移動其工件以為由離子束所植入之表面所用，同 時保持在離子束進入植入箱室以及撞擊到植入表面之間實 質固定的射束距離。 工件支樓結構連接至植入箱室，並且支撐工件。此工 件支撐結構包含轉動地連接至植入箱室之轉動構件，在植 1292927 相至之内此轉動構件具有 其中相對於植入箱mm 卞朿路徑之轉動軸， 植入相至内的轉動構件之轉 於在植入箱室中的Μ θ改交工件相對 相至甲的離子束路徑之角度。其 一步地包含一平薅媸Α 千支撐結構進 3 +移構件’可移動地連接至轉動構件 工件，以順著在離子束方向上來回移動的… 之線性移動之用’同時保持著所選擇的植入角。订進路徑 有利的是，離子束進入植入箱室以及 面父點之之間的距離在工件 一工件表 實質的定值。 "者'、仃進路㈣動期間維持 本發明示範例的此種以及其他之目的、 結合附圖而詳細地說明。 竹點將 【實施方式】 查閱圖式’-種離子束植入機通例以1〇顯示於圖！中 。此植入機包含—離子來源12,用來產生形成離子束14 之離子’而其離子束則在射束路# 16上來回移動，而至 -終端或者植入基纟20。植入基台2〇包含一界定内部區 域22e之真空或者植入箱g 22，於其中則放置著諸如半導 體晶圓或平面板或者基底之工件24,以為由離子束Μ所 從事之植入之用。設置控制電子裝置（概要方塊以26顯示 之）以為監視並且控制由工件24所接收的離子用量之用。 經由一使用者操縱台27來執行操作者對控制電子裝置26 之輸入。 離子來源12產生碰觸其工件24的離子束14。隨著射 10 1292927 之間的射束路徑1 β 離子便會有散射之 其界定一來源物質 包含一種離子化的 束在順著離子來源12以及植入箱室22 之距離上來回移動，在離子束14中的 趨向。離子來源12包含電漿箱室28， 注入於其中之内部區域。來源物質可以 氣體或者已蒸發的來源物質。 =射束路徑16所放置的是一種分析錢3。…吏 射束快門}相，並且將之指向經過射束快門光栅32。在 四重透之後’射束14便會通過將射束14聚焦之 重透鏡糸統36。射束路徑1 6延伸έ ,jl t Μ ^ ^ , 、伸❿過偏向電極38、40 八Τ離子束14會重複地偏向或 ^ Μ , 輙田，猎以產生帶狀 離子射束，致使在植入箱室22之内部份的離子束μ :!:Γ子束14a。帶狀離子束…經過箱室22前面障 土 22b中的空孔22a而進入植入 帶狀離子束14a 1具有極窄矩形狀之離子束，換言之，為—種延 伸於一個方向的射束，諸如具 ^ , . w ^ 八百水干或X方向寬度（圖2 所示的），而在諸如垂直或乂方向之正切方向上且 有極為受限的寬度。 八 -般而言，帶狀離子束14a的寬度對植入工件24整個 相應尺寸乃是充分的，換言之，假設在植人箱冑上來 回移動的帶狀離子们4a向水平或者x方向(圖υ延伸， 且”工件24具有300mm之水平尺度(或者3〇〇關之直徑）。 控制電子裝置26會適當地將電極38致能，致使帶狀離子 f 14a的水平寬度w視傳到植入箱室22之内的工件“而 定，至少會是300關。電極38會將射束14偏向，而水平

Claims (1)

1. (楚)正本 拾、申請專利範圍·· 1 . 一種離子束植入機，包含： a) 一離子束來源，用以產生順著束線移動的離子束，· b) -植入箱室’其定義一排空内部區域，其中工件 放置以交錯離子束1於由離子束所離子植人的卫件植入、 表面之用；以及 C)工件支撐結構，其連接到植入箱室並且支撐著工件 ’其工件支撐結構包含： 1)一連接到植人箱室之轉動構件，用以改變位於植 入箱室内部之工件相對於一部分的離子束之植入角，兮 轉動構件定義-内部區域，其内部區域係與植人箱室之 排空内部區域呈現流體連通；以及 “ 2)-可移動連接到轉動構件並且支揮著卫件以為順 者仃進路徑移動之用的平移構件，其中平移構件的移動 保持在撞擊到卫件植人表面之前離子束移動通過植入箱 室之固定距離，該平移構件包含一縱向延伸之掃描軸， 其以平行於工件運行路徑的方向移動，其掃描軸之至少 一部份係延伸進入該轉動構件之内部區域。 2·如申請專利範圍第1項之齙 私槐从 子束植入機，其中的轉 構件具有垂直於植入箱室内的部分離子束之轉動軸。 3. 如申請專利範圍帛1項之離子束植人機，1中工件 之行進路徑為一種直線性的行進路徑。 4. 如申請判制第i項之料束植人機，1中 構件之移動垂直於轉動構件之轉動軸並且平行於工件之‘ 27 1292927 入表面 0 5. 如申請專利範圍第i項之離子束植入機 描轴係以由—掃插軸支承殼體所支“移自$ 撐殼體係附加至—轉動構件之侧壁。 ’该掃描軸支 6. 如申請專利範圍第5項之離子束植 移構件係進-步地包含一工件支承件，其支1其中的平 該掃描軸並且延伸於 — 牛係連接至 ，用以夾紅件植人相至之内以且包含-靜電央具 其中的靜 7. 如申請專利範圍第6項之離子束植入機 電夾具係可相對於離子束轉動。 8. 如申請專利範圍第i項之離子束植入機， 動構件藉由轴承組件連接到—支揮板 ㈣、 植入基台。 叉棕板則是附在 -二Γ!㈣圍…之離子束植入機，其中藉由 的=的真空密封物’保持在植入箱室以及轉動構件之間 10.如申請專利範圍第1項之離子束植入機，其中的平 移構件與轉動構件係整合在一起。 、千 11 · 一種離子束植入機，其包含： a) —離子束來源，用以產生順著束線移動的離子束； b) -植入箱室，其中一工件係放置於其中 ， 離子束，作為由離子束植人工件表面之m 乂錯者 C)工件支撐結構，其連接到植入箱室並且支撐著該工 件’其工件支撐結構包含； 28 1292927 υ-連接到植人箱室之轉動構件1以改變工件相 1於植入箱室内部一部分的離子束之植入角，該轉動構 件係疋義一内部區域，其鄰接於該植入箱室·以及 2)-可移動連接到轉動構件並且支撐著工件 行進路徑移動的平移構件，其中該平移構件的㈣Μ 於工件之植人表面，該平移構件包含―縱向延伸之掃描 軸’其以平行於工件運行路徑的方向移動，其掃描轴之 至少-部份係延伸進入該轉動構件之内部區域。 12.如申請專利範圍第11項之離子束植人機，其中在 工件順者其行進路徑的移動期間中，離子束進入 之位置以及離子束與工件表面的交錯之間的距離維持固定 1 3 ·如申請專利範圍第 Μ ^ s 員之離子束植入機，其中該 直於植入箱室内的部分離子束之轉動軸。 :4·、如中請專利範圍第u項之離子束植人機，其中工 仃進路徑為一種直線性的行進路徑。 其中平 其中平 該殼體 I如巾請專利範圍第u項之離子束植入機 夕構件之移動垂直於轉動構件之轉動轴。 1 6 ·如申請專利範圚筮 ㈣項之離子束植入機 俜附力二軸支承殼體所支承以移動 係附加至轉動構件之側壁。 17·如申請專利範圚笙 平移構件進一步地勺八圍第16項之離子束植入機’其中 箱室之内邛並且勺：3工件支承件’其支承件延伸自植 包^—靜電失具，作為件之用。 29 1292927 18. 如申請專利範圍第17項之離子束植入機，其中 靜電夾具可相對於離子束轉動。 〃 、 19. 如申請專利範圍帛u項之離子束植入機，其中該 轉動構件藉由軸承組件連接到植入基台。 μ 20. 如申請專利範圍第u項之離子束植入機， 由-種環形的真空密封物，保持在植入箱室 動: 之間的真空。 行初攝件 。.如申請專利_ n項之離子束植入機， 平移構件係與轉動構件整合在一起。 、 22. -種用於離子束植入機之工件支撐組件 植入機係產生順荖击綠较& 、 予束 頃者束線移動的離子束並且包含-植入卜 ，其中一工件係放置以交錯 目至 曰雕丁不，以用於離子走 植入表面之離子植入，該工件支擇組件包含：束的工件 a) 一連接到植入箱室之轉動構件，用以 於植入箱室内一部分的離 交工件相對 I刀的離子束之植入角；以及 b) 一可移動連接到轉動構件並且 進路徑移動之用的平移構件，彳件Μ順著行 i立躲ί ί a 中平移構件的移動俾拉 件植人表面之前離子束移動通 ㈣持在 距離’該平移構件包含一縱向延伸之 ，：至之固定 工件運行路徑的方向於說 八以平行於 進入該轉動構件之内部夕區域f知描轴之至少一部份係延伸 轉動構件具有月垂專=圍弟^項之工件支擇組件，其中的 24如申… 至内的部分離子束之轉動軸。 .如“專利範圍第22項之工件支律組件動其軸中該 30 1292927 件之行進路植為—種直線性的行進路徑。 移構15.如夕申請專利範圍第22項之工件支撐組件，其中平 =u㈣直於轉動構件之轉動轴並且平行於工件之 值入表面。 26. 如申請專利範圍第22項之工件支撐組件，盆 T構件掃描軸係由—掃描轴支承殼體所支揮以移動:、 承设體係附加至轉動構件的侧壁。 27. 如巾請㈣範圍第26項之卫件支^组件，其中的 去1夕構件進-步包含卫件支承件’其支承件打 軸並延伸於楣入铲〜七〜 …生 相至之内部並且包含-靜電夾具，以為失 住工件之用。 ~人 …讥如申請專利範圍第27項之工件支擇組件，其 靜電夹具乃是可轉動的。 八 29. 一種將離子植入一工件的方法，其利用一離子植入 一 :J生用以植入-工件的離子束，並且具有-植入箱 至，其中-工件係放置藉以交 面之離子植人，其方法之步驟包含：彳為工件植入表 a)提供連接到植人箱室並且支❹玉 構，其工件支撐結構包含： 又葆〜 i)-連接㈣人箱室之轉動構件，m變工件 對於植入箱室之内一部分的離子束束線之植入角，該轉 動構件係定義一内部區域，該 鄰接；以及 /内^域係與该植入箱室 2)—可移料接到㈣構件並且支㈣工件以沿著 31 1292927 仃進路徑移動之用的平移構件，該平 伸的-掃描勒，其以平行於工件運 ％ n縱向延 '㈣的至少-部份係延伸進人轉動構 b)將其工件放置於平移構件之上·， -或， 〇藉由轉動其轉動構件，選擇工件所 d) 將其離子束指向於工件；以及 角， e) 藉由移動平移構件，沿 致使平移構件之移動保持在撞擊到工件其工件， 束移動通過植入箱室之固定距離。 之則離子 二=1 專利範圍第29項之將離子植入-工件的方 / /、中12亥工件以直線性路徑移動。 31.如申請專利範圍第29項之將離子植入一 法’其中該離子束在撞擊到工件時為-種帶狀離子束，而 工：：進之路徑則來回移動於帶狀離子束之寬度以及在植 入箱室之内部的離子束束線路徑。 在植 拾壹、圖式： 如次頁 32