TWI387993B - 用於離子植入器之裝置及用於實施離子植入之方法 - Google Patents

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Description

用於離子植入器之裝置及用於實施離子植入之方法
本發明係關於離子植入器,且更為特別關於串行(serial)離子植入器,其為一次處理一個諸如半導體晶圓之工件。
不同的設計之離子植入器係目前為商業可取得自多個來源,包括:本發明的受讓人之Axcelis科技公司。二種商業可取得的植入器係販售於型號MC3與8250。此等工具係產生一離子束,其操作於批次(batch)之工件或一次一個而操作於個別的工件。一種離子植入器之一個典型應用係使用於摻雜一離子雜質於一半導體晶圓,以產生一種半導體材料於由離子束所處理的區域。雖然不限於晶圓,本發明係具有特別的利用性於該種摻雜處理,且術語“工件”與“晶圓”係此後為可互換使用於此件申請案。
目前可利用於半導體元件製造之單晶圓離子植入器係設計以供植入晶圓之整個表面。期望的是:能夠植入不同的植入物種或劑量或能量於晶圓之不同的區域,致能多個分割、分割批量元件實驗為進行於單一個晶圓。進行多個植入於相同晶圓之不同的區域係提供機會以降低處理開發成本,且亦改善實驗之控制,此乃因所有處理步驟係實施於相同的晶圓上。
授與Iwasawa等人之美國專利第6,750,462號係關於一種離子植入方法,其掃描一離子束於一X方向且機械式驅動一基板於一Y方向。特徵為針對於基板之不同劑量的二個植入區域而分別植入離子之一個植入步驟係執行複數次,藉著改變於基板中心之該基板的一驅動速度。
本發明係關於一種離子植入器,其具有用於串行植入諸如矽晶圓的工件之結構。就此而論之“串行(serial)”係意指:一次植入一個工件。本發明之一個範例實施例係包括一源,其為藉由一抽真空區域而與一植入室分隔開。該源係提供離子,且於源與植入室之間的區域,該等離子係加速至適當能量以供諸如半導體晶圓的一工件之處理。
一種植入器之一個範例實施例係提供其進入植入室之一薄帶狀的離子束。一工件支撐件(support)係定位一工件於植入室之內,且一驅動器係往復移動工件支撐件而通過該薄的離子束以實施工件之受控制的束處理。
一控制(control)係提供一第一控制輸出,其為耦接以限制帶狀束的一限度至小於一最大量,且藉以限制工件之離子處理至工件之一指定區域。該控制係提供一第二控制輸出,其為耦接至驅動器以控制工件支撐件之往復移動。此係造成該離子束為衝擊工件之一受控制部分。
一種典型的控制係將包括:一可程式規劃的控制器與程式規劃不同配方(recipe)至該控制之能力。舉例而言,此彈性係允許非均等的離子植入作為計算植入器性能之方法。
本發明之此等及其他的態樣與特點係連同於伴隨圖式而予以更詳細說明。
第1圖係一種離子植入器10的示意圖,諸如:由本發明的受讓人所販售之Axcelis型號MC-3的中電流離子植入器。該種植入器係運用於諸如矽晶圓的工件之離子束處理以供彼等晶圓之選擇性摻雜。於該種植入器,正離子係在其橫越自一源至一植入站的一束路徑之後而撞擊於工件。雖然於第1圖所繪之離子植入器10係一種中電流離子植入器,包括其具有一直線加速器(linac)以加速離子的高能量植入器之其他型式的植入器亦為於本發明之範疇內。
範例的離子植入器10係包括一離子源12,以供發射其產生自一源材料之離子。典型的源材料係注入於一源殼體14之氣體或是其為蒸氣化之固體,以於源殼體內產生一電漿之離子。如於先前技術中眾所周知,諸如一源12係典型包括一取出電極,以致使離子為沿著遠離該源之一束路徑而退出殼體14。
於第1圖所繪之植入器10亦包括一質量區別磁鐵20,以彎曲離子為沿著離子源之下游的一離子行進路徑而離開一初始軌跡。不同物種之相同離子係產生於源12且該磁鐵係區別於此等物種之間。不期望的質量之離子係由該磁鐵所濾除,使得離開質量分析磁鐵20之離子係運用於一工件的束處理之單一物種的離子。
離子植入器10亦包括:一束掃描結構30,其係定位為後繼於質量分析磁鐵20以截取離子且為於一種受控制方式而橫向掃描離子,以形成其具有一寬度之帶狀的離子束。於一個習知的設計中,掃描結構係運用其為建立於二個掃描板之間的一靜電場,該二個掃描板係約為長15公分且隔開為5公分。此分隔係朝外擴展至於該二個掃描電極的退出端之約為7.5公分的分隔。高達+/-5千伏特的受控制大小之時變的電壓係施加於其為耦接至各板之適合的放大器,以達成10千伏特之一總板電壓分隔。適合的鋸齒波形係由控制電子電路26(第5圖)所施加,以一受控制頻率而橫向掃描離子。產生一帶狀束之替代方式係運用時變的磁場,以及運用其界定該束為在物種區別前而退出該源之結構。
回到第1圖所示的範例結構,系統係包括:透鏡結構40,其接受自掃描結構30而移動為沿著發散路徑之離子,且隨著其為加速跨於曲面的電極之間的間隙而將其彎曲,以產生針對於離開透鏡結構40的離子之實質為平行的離子軌跡。後繼於離開透鏡結構40,構成該束之離子係移動於概括平行的方向且形成一薄的扁帶或帶狀束42(參閱第2圖)。束42係通過一能量濾波器44,其係歸因於其電荷而偏轉離子為朝下。此朝下偏轉係移除其為進入濾波器44之前的上游束成形期間而為已經進入於該束之中性粒子。
一晶圓24係由一工件支撐結構100而移動式支撐於一離子植入室50。工件24(典型為晶圓)係藉由一負載鎖54而插入於室50且藉著於真空的一機械臂(robot)53而移動至一晶圓夾具102。於室50之外側,晶圓係由一機械臂56所操縱,機械臂56係自一儲存匣58而取出未處理的晶圓且送回處理後的晶圓至一第二匣60,或者是可送回處理後的晶圓於其為抽出的相同匣。
概括而言,帶狀離子束42之限度係充分以植入工件24之一完整植入表面。即,若工件24係具有直徑為300毫米,控制電子電路26係將適當激能該等掃描電極30,俾使進入該植入室之帶狀離子束42的一水平限度或寬度W(第2圖)係將至少為300毫米。如下文所論,束42之限度係針對於特殊化的植入控制而選擇性限制至一較窄的尺寸。
如將為解說於後,工件支撐組件100係於植入期間而支撐以及移動工件24為關於帶狀的離子束42,俾使工件24之一期望的植入表面係可控制植入離子。如前文所述,除了上述的掃描技術,熟習該項技術者係將認知的是:於植入室22之內的帶狀離子束42之扁帶形狀係可為以多個替代方式而產生。
適用於工件的串行植入之一種先前技藝的離子植入器之更為詳細說明係揭示於西元1990年12月4日所授予Ray等人之美國專利第4,975,586號及於西元1988年8月2日所授予Myron之美國專利第4,761,559號。該’586與’599號專利係讓渡至本發明之受讓人,且其個別的整體內容係以參照方式而納入於本文。此等專利之結構係可達成於其授與Iwasawa等人之’462號的先前技藝專利之第12A至12D圖所含有的掃描圖案(pattern)。
在植入之前,工件支撐組件100係旋轉工件24自其為假定在轉移自機械臂53之後的水平方位至其用於植入之一垂直或接近垂直的位置。若工件24係垂直(即:垂直關於離子束42),植入角度或入射角度係零度。已經發現的是:欲使得不期望的通道效應為最小化,典型而言,小而非為零的植入角度係選取。如可看出於第10圖,工件係可如由箭頭101所指示而旋轉為通過不同的角度。於圖式所顯示之結構的一個特徵係掃描為沿著一線性路徑(由第10圖之箭頭103所指示)之能力,使得離子束42在撞擊工件之前而行進為通過植入室50的一距離係約為相同針對於工件的所有區域。
支撐組件100亦可選用為可包括一馬達105(第11圖),其為能夠旋轉該工件經過約為360度於一軸107,軸107係通過垂直於晶圓支撐件之工件的中心。此係允許控制電子電路26以施加一指定量的扭轉至工件,以重新設定該晶圓之方位。用於施加該扭轉之結構係連同於第11圖之繪圖而更為詳述於後文。
單一個晶圓係置放至負載鎖54之中,且植入室係降壓至一期望的真空。於植入室之內,一機械臂53係抓取工件24,將其帶至於植入室50之內,且將其置放於工件支撐結構100之靜電夾具或卡盤102。靜電夾具102係激能以握住工件24於定位,隨著其為重新方位於室50之內側。適合的靜電夾具係揭示於西元1995年7月25日所授與Blake等人之美國專利第5,436,790號以及於西元1995年8月22日所授與Blake等人之美國專利第5,444,597號,此二件專利係均為讓渡至本發明之受讓人。該’790與’597號專利之其個別的整體內容係以參照方式而納入於本文。在工件24之離子植入後,工件支撐結構100係送回工件24至一水平的位置,且靜電夾具102係去除激能以放鬆工件,藉著於真空的機械臂53且透過負載鎖54所移回。
工件支撐結構100係由控制電子電路26(第5圖)所操作。工件支撐結構100係於植入期間支撐工件24,而且提供關於帶狀離子束之工件24於植入室22之內的旋轉(傾斜與扭轉)及平移移動。由於其旋轉能力,工件支撐結構100係有利為允許於離子束與工件的植入表面之間的一期望植入角度或入射角度之選取。
由於其平移或線性的移動能力,工件支撐結構100係允許工件24的植入表面為移動於其關於期望的植入角度而固定於植入期間之一平面,藉以維持期望的植入角度而且另外維持一距離,即:帶狀離子束為行進自其進入植入室50的內部之入口至其衝擊於工件的植入表面之區域。關於晶圓支撐結構之另外的細節係包含於已經公告的美國專利第6,740,894號,其為讓渡至Axcelis科技公司,且其整體內容為以參照方式而納入本文。
於工件24之植入期間,工件支撐結構100係移動工件24於其為橫向於帶狀的離子束42之一方向,俾使整個植入表面係適當衝擊以及植入所期望的離子。如可最佳為見於第2圖之示意繪圖,在衝擊於工件24的一點之帶狀離子束42係具有於“x”方向之一最大寬度W(第2圖),其為大於工件24之直徑,因此,針對於工件之完整植入係無需於“x”方向之工件的平移。
如可最佳為見於第2與3圖,工件支撐結構100係固定至植入室50之一側壁50a。工件支撐結構100係包括:一旋轉件110,以控制植入角度(傾斜);及一整體平移件150。工件支撐結構之旋轉件110係包含其固定至植入室50之一旋轉式轉盤組件。於一個較佳實施例中,旋轉件110係包括:一主軸(spindle)軸承支撐殼體112,其固定至植入室;及一旋轉式驅動機構120,其旋轉式固定至支撐殼體112。支撐殼體112係固定至植入室,且較佳為固定至植入室側壁50a而延伸至植入室側壁之開口。
旋轉件110係包括:一主軸軸承系統,其配置於支撐殼體112;及一中空的傾斜軸機軸123,其為由主軸軸承系統所旋轉式支撐。如可見於第2圖,傾斜軸機軸123係延伸至植入室內部區域。旋轉件110亦包括一鐵磁流體(ferrofluidic)旋轉真空密封系統130,其亦為配置於主軸軸承系統之分開組合的軸承116a、116b之間。
旋轉式驅動機構120係包括一旋轉式伺服馬達122,其為響應於來自控制電子電路26之控制訊號而精確旋轉傾斜軸機軸123,且藉以旋轉工件24至期望的植入角度。機軸123之角度位置係監視且為藉由一適合的旋轉編碼器126而報告至控制電子電路26。伺服馬達122係習用的設計,且可為例如一種直接驅動式伺服馬達或一種齒輪減速式伺服馬達。一中央開口或鑽孔124係延伸通過傾斜軸機軸123,以允許諸如電氣接線之設施為給定路線至平移件150。中央鑽孔124係於大氣壓力之下,不同於抽真空的植入室內部區域。
傾斜軸機軸123係旋轉式支撐於支撐殼體112之內,藉由其包括二個分開的軸承116a、116b之軸承組件,軸承116a、116b之各者係包含一習用的機械軸承組件,諸如:其為支撐於一軸承罩(cage)之內且配置於內部與外部座圈(race)之間的一滾珠或滾輪軸承。
或者,軸承組件116係可為一種不同型式的軸承組件,諸如例如:一非接觸式的氣體軸承組件或是如將為由熟習該項技術者所認知之其他型式的軸承組件。
磁性流體密封系統130之一鐵磁流體密封係提供於靜態與動態條件下的一密封而免於氣體、蒸氣、與其他污染物為進入植入室50。再者,由於密封媒體係流體,存在一低的摩擦力於旋轉式機軸123與密封系統130的靜止部分之間。用於磁性流體密封系統130之適合的中空機軸托架安裝真空饋通件(feedthrough)與中空機軸凸緣安裝真空饋通件係商業可取得自Ferrotec(USA)公司(地址為:40,Simon Street,Nashua,N.H.03060-3075)(網址為:http://www.fero.com/usa/sealing )。一種磁性流體密封系統係揭示於西元1981年10月6日所授予Ezekiel之美國專利第4,293,137號。該件’137號專利之其整體內容係以參照方式而納入於本文。
工件支撐結構100更包括平移或往復件150,其配置於植入室的一內部區域之內。如可最佳為見於第4圖,平移件150係包括:一支撐框架152,其附接至旋轉式的傾斜軸機軸123;及一托架154,其經由一線性軸承組件160而機械式耦接至支撐框架152,以供關於支撐框架152之線性移動。平移件150係提供工件24之線性平移於沿著其符合於選定的植入角度之一平面。
如可最佳為見於第2圖,托架154係包括其支撐工件保持(holder)組件200之二個凸緣155。工件保持組件200係包括一支撐臂206,其一端為附接至托架154。於其相對端,支撐臂206係支撐工件保持組件200之一工件保持座208。工件保持座208係支撐靜電夾具102,其接著為支撐工件24以供移動通過帶狀離子束42。
回到第4圖,托架154係支撐用於關於支撐框架152之線性移動,藉由線性軸承組件160。軸承組件160係較佳包括:一對之間隔、平行的線性軌道支撐件162、164,其為固定至靜止支撐框架152之一朝外端面166;及,四個軸承通道(way)168、170、172、174(第4圖),其為固定至托架154之一朝內端面176。複數個滾珠或滾輪軸承係配置於該四個軸承通道168、170、172、174之各者。二個分開的通道168、170之軸承係支承於且滾動沿著軌道支撐件162而二個分開的通道172、174之軸承係支承於且滾動為沿著軌道支撐件164,以提供關於靜止的支撐框架152與植入室22之托架154的線性移動。
於第3與4圖中,關於支撐框架152之托架154的線性運動係由一線性馬達組件所達成,該線性馬達組件係包括一線性伺服馬達180,其配置於托架154的一朝內面對階式部分182與支撐框架152之間。關於馬達180之另外細節係揭示於前述的’894號專利。諸如馬達180之一種馬達係運用於先前技藝的離子植入器,且熟悉此技藝人士係習知其必須為輸出自控制電子電路之訊號的方式與大小以激能針對於所謂的慢速掃描移動之速度控制及方向控制。
第11圖係描繪用於選擇性施加一扭轉至於夾具的晶圓24之選用式的結構。於此繪圖,安裝於軸承221之一機軸220係耦接至一滑輪222,其為響應於來自馬達105之一機軸224的一旋轉輸出而旋轉,機軸224係旋轉一滑輪226且移動一皮帶230。該馬達係可旋轉晶圓24約為一個完整旋轉。皮帶230與滑輪之區域係於大氣壓,且機軸220係通過一密封至於室50之內側的抽真空區域。
隨著離子為移動自該源至離子植入室,離子係由掃描電極30且在控制電子電路26之控制下而掃描於一受控制的方式。離子之此受控制的偏轉係產生由源所發射的離子之一橫向(side to side)掃描,以提供其移動至植入室之一薄的離子束。於到達離子植入室時,離子係撞擊於工件支撐件之一工件(典型為一晶圓),該工件支撐件係移動式定位於植入室之內。同時於由電極30所提供之掃描,控制電子電路係上下移動工件支撐組件200而通過薄的離子束以實施工件之受控制束處理。
控制電子電路26係包括一第一控制輸出26a,其耦接至掃描電極30,以限制離子束之橫向掃描的一限度(extent)至小於一最大量。轉而參考第6圖,本發明之此態樣係可運用以限制工件之離子處理至一指定的子區域,例如:工件24之左半部的象限A與C。耦接至驅動馬達180之一第二控制輸出26b係協調工件之往復移動,隨著束之橫向掃描係控制以致使離子束為衝擊於工件24之一指定的子區域。作為一個實例,第7圖係顯示由離子束42所植入之象限A的一子區域210。此植入區域係藉由限制其構成該束的離子之掃描以及機械式的慢速掃描移動而達成。一個類似的植入係可達成於具有確實相同掃描圖案(或許為具有不同能量)之象限,藉由利用該植入器之扭轉(twist)能力。或者是,無須運用扭轉,於象限B之一類似區域係可植入為藉由調整掃描電壓而且維持慢速掃描移動。
該系統係可植入不同的劑量於各個象限,藉著於慢速掃描方向而植入不同的劑量於晶圓之各個半圓(A+B與C+D)且水平掃描整個寬度。藉著接著扭轉工件晶圓為90度於其垂直於晶圓的中心之一軸107,可重疊多二個劑量至新的頂與底半部(A+C與B+D)。於各個象限之累積的劑量係針對於此等組合的植入而為不同。
掃描尺寸之限制(於其限制x掃描方向的起始與終止點之幾何術語)係實施為連同於控制處理參數,以確保該植入之可接受的劑量與均等度於工件之一植入面積的一指定子區域內。
用於致能多個植入於單一個晶圓之一種替代方式係由實施一可選擇的慢速掃描速度輪廓(profile)而組成。於此實例之慢速掃描係指該支撐結構100之馬達驅動器的上下移動。植入的劑量係自慢速掃描方向之一端而單調增大至另一端,根據其構成植入配方的一部分者之可選擇的指定劑量限制。此係藉由改變馬達180之掃描速度而達成。欲增大劑量,掃描速度係減慢(允許較多時間為針對於晶圓的一部分通過該束),而欲減小劑量,則掃描速度係提高。
此外,可保持該束於各個快速掃描之末端為一小時間增量,該增量係隨著晶圓為以一線性速度掃描於慢速掃描方向而減小。此係假定:晶圓係於各個快速掃描之間而未移動太遠,相較於甚至具有另外的時間增量之束的高度。此係容易達成於諸如目前使用之系統,於其中,快速、水平的掃描頻率係約為1000赫茲而機械、垂直的掃描頻率係1赫茲之規模。基於加諸於概括水平的快速掃描之間的間隔或延遲,劑量係將同樣或是由另一種預先程式規劃的模式而單調增大。
來自上述的植入之連續變化的劑量係將允許以選取其較為準確產生最佳化的元件性能之劑量,相較於如為目前實用於此技藝之藉著一些離散的劑量增量而可作成者。欲實施該等評估,一光罩(mask)係運用以產生半導體元件於工件之不同區域。在不同強度的劑量為植入於工件之後,可測試已經完成的元件之性能以及僅是何個劑量為可提供最佳或最佳化的性能。作為一個簡單的實例,不同的劑量係可植入至各個象限,且於各個象限之製造的元件係接著為針對於其性能而評估。
針對於慢速與快速掃描方向的起始與終止點之選取
系統係調整該束且產生均等通量,藉著“校正因數”而修改掃描波形。施加至掃描電極之波形係截斷,以僅由掃描圖案(pattern)之自中心至左(或右)側的部分所組成。劑量係由位於一適當側之二個劑量杯(cup)230、232的一者所監視。第9圖係顯示位於末端站之劑量監視設備,其就是位在於晶圓24之前方且由位於掃描束42的各側之二個小杯230、232所組成,以監視於植入期間之過度掃描電流。一能量屏蔽234係自側邊而插入於束42以阻斷該束之一部分(頂部至底部),以控制該植入之能量。
杯校準係於掃描整個寬度時而獨立作成針對於晶圓的右與左側之杯230、232的各者,取代如為目前作成於先前技藝的植入器而總和該等振幅。由一個杯所測量的通量係將略為雙倍,由於掃描的面積係降低為一半,故植入時間係相較於植入於整個晶圓而將為降低。劑量計算係基於單一個劑量杯所測量的通量而將依循正常的例行程序。控制電子電路軟體係具有於該配方之一欄位(field),以指明於晶圓之僅為左側或僅為右側的一植入。
慢速掃描方向
馬達180係致使工件為掃描自該掃描之一端而直到該束係到達晶圓之中心,且接著為倒轉方向。非均等劑量之區域係將取決於束高度與欲停止掃描於一個方向所需要的距離,且激能馬達180以所期望的掃描速度而移動工件於相反的方向。二個劑量杯係運用,且植入係於相同的標稱慢速掃描速度而採取如為對於整個晶圓所需要的相同數目之慢速掃描。執行於控制電子電路26之可程式規劃控制器的軟體係包括於該配方之一欄位,以指明於晶圓之僅為頂半部或僅為底半部的一植入。
可選取的劑量輪廓(profile) 運用快速掃描器以控制輪廓:
若標稱(nominal)的快速掃描頻率係1000赫茲,則跨於晶圓之各個條紋(stripe)係分隔為500微秒之間隔。於掃描的各端之500微秒的一延遲係將降低劑量為2之一個因數,若慢速掃描速度係不變。此係將仍允許緊密間隔的掃描,故不具有調線(striping)之風險。一個範例的配方係開迴路操作於一固定的Y掃描速度,當於掃描的各端之延遲為跨於晶圓而線性增大自0至500微秒。劑量係接著自頂部至底部而線性改變自標稱的劑量至標稱者的一半。非線性的劑量分布函數亦為產生。
運用慢速掃描速度以控制輪廓:
植入設定之處理係計算一標稱的慢速掃描速度與需要達成指定劑量之掃描的總數。軟體係可運用以改變馬達180之速度,以設定於晶圓的中央之一掃描速度至一標稱值且令於頂部與底部的諸值為於頂部之標稱值+X%與於底部之-X%。此係將提供跨於晶圓之一線性劑量變化2X%。同樣,植入係可為開迴路執行於此慢速掃描速度輪廓。或者,可指明於配方之一劑量輪廓與其作為Y位置的一函數之機械或慢速掃描速度變化,以當運用劑量杯電流作為一閉迴路控制時而達成該劑量輪廓。
連鎖(chaining)多個植入
上文論述之植入係允許晶圓之種種部分以接收一不同的劑量、植入角度、能量、或物種。於劑量或角度為掃描之間的僅有差異之情形而論,其為有效率以連鎖諸個配方(recipe)而使得晶圓之種種的分段為可植入而無須將晶圓移出自晶圓夾具102。針對於一物種或能量變化,若是相同的物種之植入係進行於多個晶圓,可能為非有效率以重調該束。能量變化係可藉由改變一能量屏蔽234之一位置而實施,且物種變化係可藉由不同的源材料之取代而作成。於此等實例,處理整批之晶圓且接著為改變植入之物種或能量係可為較有效率。
第8圖係根據本發明的範例實施例之一種用於控制工件植入之方法的流程圖。該種方法係由典型為一種可程式規劃控制器的形式之控制電子電路26所起始於250,得到用於植入一或多個工件的一或多個配方。離子束係建立或校準於260,產生一指定的電流與能量之離子以供移動沿著一初始的軌跡。跨於帶狀者之通量密度係藉由監視於晶圓平面的束劑量之一個迭代程序而作成均等,運用一移動式法拉第(faraday)輪廓器231且藉著“校正因數”而修正該掃描波形電子電路。二個法拉第杯230、232係運用以監視於植入期間之束電流。該等配方係將指出是否為實施正常(均等整個晶圓)的植入或是否為不同植入多個區域。於一決策270,該種方法係決定是否為實施正常的處理,且若為如此,則發生該處理280且該種方法係終止360。
若不同的區域係植入於不同的劑量,該植入是否將為可變或均等之一決策係作成於290。若為可變,往復的工件移動之一掃描輪廓係建立於300,且橫向的掃描係於310而設定至全範圍掃描。最後,植入係實施於320。
若均等的掃描係選取,控制電子電路係於330為針對於多個區域之各者而設定於x與y方向之傾斜、扭轉、與掃描範圍。接著,植入係發生於340,且是否為作成另外的植入至多個植入的下一個後續者之一決定係作成於350。若為如此,植入參數係調整,且若為否,則處理係終止於360。
本發明係已經藉著某個程度之特定性而說明。然而,意圖的是:本發明係包括已經揭示的設計之所有的修改與變更,其為歸屬於隨附的申請專利範圍之精神與範疇。
10...離子植入器
12...離子源
14...源殼體
20...質量區別磁鐵(質量分析磁鐵)
24...晶圓
26...控制電子電路
26a、26b...控制輸出
30...束掃描結構(電極)
40...透鏡結構
42...帶狀離子束
44...能量濾波器
50...離子植入室
50a...室50之側壁
53...機械臂
54...負載鎖
56...機械臂
58...儲存匣
60...第二匣
100...工件支撐結構(組件)
101...工件旋轉方向(箭頭)
102...夾具
103...掃描路徑(箭頭)
105...馬達
107...工件中心之軸
110...旋轉件
112...主軸軸承支撐殼體
116...軸承組件
116a、116b...軸承
120...旋轉式驅動機構
122...旋轉式伺服馬達
123...傾斜軸機軸
124...中央開口(鑽孔)
126...旋轉編碼器
130...密封系統
150...整體平移(往復)件
152...支撐框架
154...托架
155...凸緣
160...線性軸承組件
162、164...線性軌道支撐件
166...支撐框架152之朝外端面
168、170、172、174...軸承通道
176...托架154之朝內端面
180...線性伺服馬達(驅動馬達)
182...托架154的朝內面對階式部分
200...工件保持組件
206...支撐臂
208...工件保持座
210...子區域
220、224...機軸
221...軸承
222、226...滑輪
230、232(第9圖)...法拉第杯
230(第11圖)...皮帶
231...法拉第輪廓器
234...能量屏蔽
250-360...第8圖之流程圖的步驟
第1圖係根據本發明所構成之一種離子植入器的概觀示意圖;第2與3圖係一植入室的平面圖與前視圖,其說明一工件支撐件之定位於植入室之內;第4圖係截面圖,其顯示一線性軸承與馬達,用於當已經成形為一離子束之離子係撞擊工件而移動工件支撐件為沿著一線性行進路徑;第5圖係運用於第1圖之離子植入器之控制電子電路的方塊圖;第6圖係一種晶圓工件的示意繪圖,晶圓工件係分割為象限且不同的劑量配方係施加至不同的象限;第7圖係一種晶圓工件的示意繪圖,離子束係掃描於晶圓工件之二個不同的子部分或子區域;第8圖係用於控制植入至第6與7圖之晶圓的一部分之一種方案的流程圖;第9圖係其安裝以供監視離子束劑量之二個劑量測定杯的立體圖;第10圖係示意描繪不同的傾斜角度以及關於彼等傾斜角度之不同的往復掃描方向之運用;及第11圖係用於施加一扭轉角度至其安裝於一植入室之一夾具的一晶圓工件之一種系統的示意繪圖。
10...離子植入器
12...離子源
14...源殼體
20...質量區別(分析)磁鐵
24...工件(晶圓)
30...束掃描結構
40...透鏡結構
44...能量濾波器
50...離子植入室
53...機械臂
54...負載鎖
56...機械臂
58...儲存匣
60...第二匣
100...工件支撐結構(組件)

Claims (24)

  1. 一種用於離子植入器之裝置,該離子植入器係具有一離子源與一植入室,該裝置係包含:a)束形成結構,其係橫向掃描離子進而產生移動至一離子植入室之一薄的離子束;b)一工件支撐件,其係用於定位一工件於該植入室之內;c)一驅動器,其係用於往復移動該工件支撐件而通過該薄的離子束,以實施該工件之受控制的束處理;及d)一控制器,包括:i)一第一控制輸出,其係耦接至該束形成結構,其係限制橫向掃描的一限度進而降低該離子束之一寬度至小於一最大量,且藉以限制該工件之離子處理至該工件之一指定區域;及ii)一第二控制輸出,其係耦接至該驅動器,以控制該工件之往復移動至一指定量;該第一與第二控制輸出係致使該離子束衝擊該工件之一受控制部分。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中,該控制器係致使該驅動器以一非均等速率而往復移動該支撐件。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中,該工件係一概括圓形工件,且該控制器係限制該離子束之一限度且更限制該支撐件之往復移動,致使該束於一掃描週期期間而植入離子至該概括圓形工件之選定的單一個象限。
  4. 如申請專利範圍第3項之裝置,其中,該控制器係實 施另外的掃描週期於該工件之其他的象限。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置,其中,一劑量係被調整,以於該工件之不同的象限中具有不同的值。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置,其中,該劑量係藉由調整一往復掃描速度而控制。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置,更包含:間隔於該工件支撐件的相對側之二個電流感測器,以監視其通過該植入室於該工件的區域之電流。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中,該束形成結構係包括:用於橫向掃描離子之結構。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置,更包含:一傾斜驅動器,其係用於調整其構成該束的離子為撞擊於一工件處理表面之一角度。
  10. 如申請專利範圍第1項之裝置,更包含:一扭轉驅動器,其係用於旋轉該工件於一軸以實施該工件的一指定部分之處理。
  11. 一種用於離子植入器之裝置,該離子植入器係具有一源與一植入室,該裝置係包含:a)結構,其包含一或更多掃描電極,其係藉由偏轉在一橫向掃描偏轉圖案中的離子來產生移動至一離子植入室之一薄的離子束;b)一工件支撐件,其係用於定位一工件於該植入室之內;c)一驅動器,其係用於往復移動該工件支撐件而通過該 薄的離子束,以實施該工件之受控制的束處理;及d)一控制器,其係包括耦接至該等掃描電極之一控制輸出,藉由改變在該工件的移動期間而在往復的偏轉圖案的終止點處的延遲週期的一速度以變化由該工件所接收的一劑量。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置,其中,該控制器係致使該驅動器以一非均等速率而往復移動該支撐件。
  13. 如申請專利範圍第11項之裝置,更包含:間隔於該工件支撐件的相對側之二個電流感測器,以監視其通過該植入室於該工件的區域之電流。
  14. 如申請專利範圍第11項之裝置,其中,該束形成結構係包括:用於橫向掃描離子之結構。
  15. 一種用於實施概括圓形工件的離子植入之方法,包含:橫向掃描離子且致使離子為沿著一初始軌跡而移動,以形成一薄離子束;定位一工件於一抽真空之室,以截取該薄束;往復移動該工件而通過該薄束於一位置,俾使該薄束之離子係隨著其為掃描跨於一工件表面而衝擊該工件之一受控制部分;及限制橫向掃描的一限度進而降低衝擊該工件之該離子束掃描之一寬度。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法,其中,該薄離子束係由受控制的橫向掃描而形成,且橫向掃描之一受控制量 係限制離子接觸至該工件之一半者。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法,其中,該工件之受控制的移動係限制離子接觸至該工件之一半者。
  18. 如申請專利範圍第15項之方法,其中,該工件之往復移動係藉著一非均等的移動速度而實施,以達成一非均等的劑量植入為跨於其為處理之工件的受限制部分。
  19. 如申請專利範圍第15項之方法,其中,該往復移動係施加於一階式函數,該移動之一第一部分係於一均等速率且該移動之一第二部分係於一不同的均等速率。
  20. 如申請專利範圍第15項之方法,更包含:傾斜該工件至關於該離子束之一受控制的角度。
  21. 如申請專利範圍第15項之方法,更包含:扭轉該工件,以致使於該離子束之離子為衝擊該受控制部分。
  22. 如申請專利範圍第15項之方法,其中,該等離子之受控制的掃描係於於比該工件之移動為快之速率下,且包括於離子掃描的倒轉之間的一停留時間,以達成於該工件之受控制部分的離子植入劑量之一控制。
  23. 一種用於實施離子植入之方法,包含:產生離子且致使離子為沿著一初始軌跡移動;橫向掃描一控制量之離子,以產生一薄離子束;提供具有結構以產生半導體元件的結構之一工件,該等半導體元件係間隔為跨於該工件之一植入表面的不同位置;定位一工件於一抽真空之室,以截取該薄束; 往復移動該工件而通過該薄束於一位置,俾使該薄束之離子係隨著其為掃描跨於一工件表面而衝擊該工件;及控制該工件之移動通過該薄束的一速度,以調整於該工件植入表面的不同間隔位置之不同元件的植入劑量為離子橫向掃描的一限度進而降低該薄束之一寬度至小於該工件的一完整的量。
  24. 一種用於實施概括圓形工件的離子植入之方法,包含:產生一指定電流與能量之離子,以供移動於沿著一初始軌跡;橫向掃描一控制量之離子,以產生一具有選擇性之受控寬度的薄離子束;藉由監視於其接近一晶圓支撐件的一區域之束劑量而校準該束;定位一工件於該晶圓支撐件之一抽真空之室,以截取該薄束;於一可變或均等的掃描速度下,往復移動該工件而通過該薄束;若一均等的掃描速度係選取於一位置,俾使該薄束之離子係隨著其為掃描跨於一工件表面而衝擊該工件之一受限制部分;及若一非均等的掃描速度係選取,則選取一掃描輪廓且設定掃描至一全範圍。
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