TWI417947B - 捕捉離子束粒子與聚焦離子束之方法與系統 - Google Patents

Description

捕捉離子束粒子與聚焦離子束之方法與系統

本發明概有關於通常是運用在半導體裝置製程的離子植入作業，並且特別是有關於為以自離子束捕捉離子束粒子，並且將離子束聚焦。

離子植入作業係一運用於半導體裝置製程的物理處理程序，藉以將摻質選擇性地植入在半導體及/或晶圓材料之內。如此，植入的動作並不會仰賴於一摻質與半導體材料之間的化學作用。對於離子植入，摻質原子/分子係經離子化、加速而構成成一射束，並經分析且掃照跨於一晶圓上，或是該晶圓受該射束所掃照。該摻質離子物理性地轟炸該晶圓，進入該表面內，並且停駐在該表面之下一與其能量相關的深度處。

一離子植入系統係一複雜的子系統組集，各者可對該摻質離子執行一特定動作。按氣體或固體形式的摻質元素被放置在一離子室的內部，並且藉由一離子處理程序而離子化。在一示範性處理程序裡，該室體係經維持在一低壓狀態(真空)下。該室體內放置有一細絲，並經加熱至自該細絲來源產生該電子的點處。帶負電的電子被吸引至一亦在該室體內具有相反電性的陽極。在從該細絲至該陽極的行旅過程中，電子碰撞於該等摻質來源元素(即如分子或原子)，並且從該分子內的元素產生一正電離子之主體。

一般說來，除所欲之摻質離子以外亦會產生出其他的正離子。而可藉由一種稱為分析處理、質量分析、選擇作業或離子分離作業的處理程序自離子選擇出所要的摻質離子。該選擇作業是利用一質量分析器所完成，此裝置可產生一磁場，而來自該離子室的離子則行旅經此。離子按相當高的速度離開該離子室，並且被磁場彎折成一弧形。該弧形的半徑係由個別離子之質量、速度及該磁場的強度所表定。該分析器之一出口僅能容允一種離子，即所要的摻質離子，離開該質量分析器。

可運用一加速系統以將該所欲摻質離子加速或減速至一預定動量(即如一摻質離子之質量乘以其速度)，以穿透該晶圓表面。對於加速，該系統通常是具有線性設計，而沿其軸線上具環狀供電電極。當摻質離子進入其內時，該等即經此而獲加速。

而一離子植入系統或其他離子束設備(即如線性加速器)的操作可能導致產生污染粒子。這些污染粒子的大小可例如為不到約1微米。而撞擊該等粒子之射束內的離子動量又會造成粒子連同該射束而傳出，然通常是按一遠慢於該等離子的速度。從而，被帶入該離子束之內的粒子會連同於該射束而傳送朝向該晶圓(或其他基板)，導致在晶圓處並不樂見的污染結果。

例如在一離子植入系統裡，污染粒子之來源可為光阻材料。此光阻材料是在植入作業之前先經鍍置於晶圓表面上，並被用以定義在所完成積體電路上的電路。當離子撞擊到該晶圓表面時，光阻鍍層之粒子或會自該晶圓脫離，並且可能被帶入該離子束之內。在離子植入作業過程中撞擊到並黏附於一半導體晶圓或其他基板的污染粒子可能成為半導體，以及其他在所處理晶圓上要求次顯微樣式定義之裝置，的製程中之產量損失來源。

後文中呈現一簡化概要，藉此供以基本地瞭解本發明的一或更多特點。此概要並非本發明之全面性總結，且亦非為以識別本發明的關鍵或重大要素，而亦非為以劃列其範圍。相反地，此概要之主要目的在於，按如對於後文中所敘述之進一步詳細說明的序言，而依一簡要形式呈現本發明的部份概念。

本發明可藉由自一離子束移除粒子，而同時在離子植入處理程序過程中將離子束聚焦，以有助於離子植入處理程序及系統。離子束粒子或可變成出現在離子束之內的所不欲粒子。若這些粒子未經移除，則該等可被該離子束傳出至晶圓，而在此該等可造成損害，或是對植入作業或後續的處理製程具有所不欲之影響。從而，本發明有助於過濾粒子於離子束，然不致像是因下游孔徑之故而顯著地漏失該射束電流。因而，可獲得一具有較少不欲粒子的經聚焦離子束。

一用於離子植入作業之聚焦粒子捕捉系統可在進行植入作業之前先自一離子束移除不要的粒子。一入口電極含有一入口孔徑，並經偏壓至一第一基底電壓。一中央電極係經放置在該入口電極下游而距其一距離處，並且含有一中央孔徑。該中央電極係經偏壓至一中央電壓，此值小於或更負於該第一基底電壓。一出口電極係經放置在該中央電極下游而距其一距離處，並且含有一出口孔徑。該出口電極係經偏壓至一第二基底電壓，例如接地。可自該入口電極而朝向該中央電極產生一第一靜電場，並且可自該出口電極而朝向該中央電極產生一第二靜電場，藉此捕捉在一離子束內之所不欲粒子。亦揭示有其他的系統、方法及偵測器。

為達到前揭與相關之目的，本發明含有後文中完整說明並在申請專利範圍中所特別指陳的多項特性。底下的說明及附錄圖式詳細列述本發明的一些示範性特點與實作。然該等為示範性質，而僅係可運用本發明原理之各種方式的少數者。當併同於該等圖式而考量時，即可自後載之本發明詳細說明顯見本發明之其他目的、優點與新穎特性。

現將參照於後載圖式以描述本發明，其中全篇裡類似參考編號係用以參指於相仿構件。熟諳本項技藝之人士將能瞭解本發明並不受限於後文中所說明且描述的該等示範性實作與特點。

本發明可藉由在離子植入處理程序過程中，自一離子束移除粒子而同時將離子束聚焦以有助於離子植入處理程序及系統。離子束粒子係可成為出現在離子束內之不欲粒子。若這些粒子未經移除，則該等可被該離子束傳出至晶圓，而在此該等可造成損害，或是對植入作業或後續的處理製程具有所不欲之影響。從而，本發明有助於過濾粒子於離子束，然不致像是因下游孔徑之故而顯著地漏失該射束電流。因而，可獲得一具有較少不欲粒子的經聚焦離子束。

現首先參照圖1，其中按區塊圖形式描述一適合於植入本發明之一或更多特點的離子植入系統100。該系統100包含一離子來源102以供沿一射束路徑產生一離子束104。該離子束來源102含有例如一電漿來源106，而具一相關電力來源108。該電漿來源106可例如包含一相當長的電漿侷限室，並自此擷取出一離子束。

一射束線組件110係經供置於該離子來源102的下游處，以自此接收該射束104。該射束線組件110包含一質量分析器112；一加速結構114，此者可選擇性地含有例如一或更多的間隔；以及一角能量過濾器116。該射束線組件110係沿該路徑所設置以接收該射束104。該質量分析器112含有一像是一磁鐵之磁場產生元件(未以圖示)，並且可運作以提供一跨於該射束路徑的磁場，藉此將離子自該離子束104偏折至根據質量(即如電荷對質量比)而變化的投射路徑處。行旅經過該磁場的離子體驗到一力度，此力度可導引具有所欲質量之個別離子沿該射束路徑而行，並且將具有所不欲質量的離子偏折離出該射束路徑。

在該加速結構114內的(多個)加速間隔可運作以對該射束之內的離子進行加速及/或減速，俾於一工件內達到一所欲植入深度。從而，將能瞭解在此雖利用加速器或加速間隔之詞彙來描述本發明的一或更多特點，然該等詞彙並非為以狹隘地詮釋而受限於加速之字面意義而應予廣泛地詮釋，藉此納入，除他者外，減速以及方向上的變化。將能進一步瞭解可在該質量分析器112進行磁性分析之前與之後施用該加速/減速裝置。

應瞭解到污染粒子包含中性及/或其他非選定的能量範圍，並可在該離子束104內藉由離子與背景或殘餘粒子之間的碰撞所產生。此等遭遇可造成部份離子與背景或其他粒子交換電荷，從而變成中性粒子或污染物。這些中性粒子可被植入到該晶圓上待予摻入以離子的區域之內，從而稀釋所欲之摻質水準，並且不利地影響到摻質處理程序。更重要的是，由於這些粒子為電中性，因此該等可通過該加速器，並且尤其是可穿過由電極所產生的靜電場而不受影響(即如未被加速、減速、聚焦、彎折，或是在速度及/或方向上未受變動)。

該等粒子通常在直徑上是具有0.1至10微米之數量級，並且可含有例如數以千計至百萬的原子。若一粒子進入該離子束104，則在該射束104之內的離子會撞擊到該粒子，並且給予該粒子在與該射束路徑相同方向上的動量。而在進入該粒子捕捉116之前，該等粒子並不具有高度的淨正電荷，這是由於在該離子束104內亦出現有足夠數量的電子，從而均抵、負化或是無法在該等粒子上建構出正電荷。

一靜電粒子捕捉及聚焦元件116接收來自該(等)加速間隔114的經加速/減速離子束104，並且選擇性地聚焦該離子束104，而同時可自該離子束104中斥離或移除不要的粒子。

該粒子捕捉116包含一進入聚焦範圍、一去焦範圍以及一離出聚焦範圍。在該射束104內的電子被一經負性偏壓之中央電極所推斥，這可讓該等粒子建構一正電荷。其中含有所不欲粒子的離子束104穿過該進入聚焦範圍。然後，該離子束104通過該去焦範圍，此者會將該離子束104略微地去焦，然後傳播至該離出聚焦範圍，此者可將該離子束104選擇性地聚焦。在該離子束104內的粒子繼續累積正電荷。因此，該去焦範圍將該等粒子偏折至一較大範圍，並且防止該等粒子連同其餘的離子束104而離出該去焦範圍。該等粒子在該去焦範圍內軌道繞行，並且持續地建構正電荷，一直到撞擊到一像是電極之物體為止。

該粒子捕捉116含有數個可建立該等聚焦及去焦範圍的電極。在一些特點裡，可將該等電極或該等電極之一局部加以塑形，藉此緩和該射束在一或更多方向上的發散性。

構成該離子束的帶正電離子會由於所謂的「空間－電荷力」之故而彼此互相推斥。該空間－電荷效應隨著離子束能資料減少而增加，並因此可在當該射束內之離子減速時而提高，使得該射束更易於發散或膨脹。由於此空間－電荷力之故，一離子束的橫向展開係正比於：

其中m為離子質量，q為離子電荷，I為射束電流，U為射束能量，並且，假定該離子束係均勻且具有一圓形截面，z為該離子束的行旅距離。從而，可瞭解到當該射束行旅的距離增長時，射束膨脹的可能性就會提高。因此，若一離子束行旅通過一長距離而至一晶圓，則所有離子要抵達該晶圓會變得更加困難，尤其是在該射束之內具有高度的射束電流或離子聚縮的情況下。

注意到該粒子捕捉116係經描繪為在該射束線組件110之內的一項個別元件。然而，應瞭解本發明之替代性特點亦考量到其他的排置與組態方式，例如當該粒子捕捉116為該加速元件114的一部份時。

在該系統100之內自該射束線組件110至該離子束104亦供置有一末端站台118。該末端站台118可沿該射束路徑支撐一或更多像是半導體晶圓(未以圖示)的工件，藉以利用該經質量分析之離子束104進行植入作業。該末端站台118含有一目標掃描系統120，藉以將一或更多的目標工件及該離子束104相對於另一者而移置或掃描。該目標掃描系統120可供以例如在給定情況、各項操作參數及/或目的之下，視需要進行批次性或系列性的植入作業。

圖2係一根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉200截面視圖。該粒子捕捉200可對離子束加以運作，像是一示範性離子束202，並且自離子束選擇性地移除粒子，而同時將離子束聚焦，藉此緩和空間電荷膨脹等等的問題。該聚焦粒子捕捉200係屬示範性質，並應瞭解其變化項目確經考量並亦為根據本發明。

該粒子捕捉200包含一入口電極204、一中央電極208及一出口電極212。該入口電極204係由一導體材料所組成，並且含有一孔徑206，而該示範性離子束202則經此行旅。該孔徑206係經塑形，使得該離子束202可大致經此穿過。該入口電極204係經偏壓至一比起該中央電極208而為較低規模或較正性的電壓，像是接地或0V。

該中央電極208係經放置於該入口電極204的下游處，並且亦由一導體材料所組成，同時含有一中央孔徑210，而該示範性離子束202在通過該入口孔徑206之後即行旅經此。該中央電極208係經偏壓至一負電壓，像是-17kV，此值小於該入口電極204者。因此，產生一第一電場218而自該入口電極204導引朝向該中央電極208。該第一電場218最初將該離子束202聚焦，而然後在自該入口電極204至該中央電極208的半途處將該離子束202去焦。

該出口電極212係經放置在該中央電極208的下游處並且與該中央電極208及該入口電極204兩者大致平行。此外，該出口電極212是由一導體材料所組成，並且含有一出口孔徑214，而該示範性離子束202在通過該中央孔徑210之後即行旅經此。該出口電極212係經偏壓至一較為正值，像是接地或零伏特。因此，產生一第二電場220，並自該出口電極212導引朝向該中央電極208。該第二電場220首先是令在該射束(具有正電荷)內的離子及粒子減緩，並且去焦而離於一中央軸線。而在該中央電極208 與該出口電極212之間的半途處，該第二電場220再將該離子束202聚焦。

在此示範性特點裡，該離子束202是由帶正電荷的離子所組成。此外，所不要的粒子亦經包含在該離子束202之內。該等粒子通常且最初是中性並且為相對靜止，同時亦較在該離子束內的離子大於數個數量級。當帶正電的離子撞擊到該等粒子時，該等粒子傾向於按該離子束202方向而朝下游移動。所不欲之粒子的速度比起該離子束202內的離子仍顯著地較低。

當一粒子穿過該入口電極204時，此者會繼續被正離子所撞擊。在此範圍裡，電子被負電極所推斥，並且在粒子上建構出正電荷。該粒子被該入口電極與該中央電極間之電場的縱向成分所加速。當一粒子穿過該中央電極時，此者被該中央電極與該出口電極間之電場的縱向成分所減速。由於在粒子上的電荷繼續變成更具正性，因此該經負性偏壓之中央電極的電場效果在該離出側會比起在進入側處而為較大。所以粒子減速大於加速並且粒子的移動反轉。此循環將隨著粒子朝向該入口電極移動返回而重複。從而，將該粒子捕捉在靠近該中央電極的範圍之內。

此外，粒子主要是被捕捉在一去焦範圍216之內，此範圍係從該入口電極204與該中央電極208間之半途延伸至該中央電極208與該出口電極212間之半途。在此範圍裡，電場的橫向成分從該中央而係朝外。在此範圍裡，離子會被些微地去焦，然而粒子確因其較長的常駐時間而被大幅地去焦。因此，粒子被分離於該離子束202之一中央傳播軸線，並且在該去焦範圍裡軌道繞行一或多次，直到撞擊到一物體為止，像是該中央電極208。

即如一範例，一單一示範性粒子222係經描述為進入該離子束202，並且連同該離子束202而傳移到下游處。當進入該離子束202時，該粒子222變成帶有較高正電。當進入該去焦範圍216時，該粒子222被拉動朝向該經負性偏壓的中央電極208。在此範例裡，該粒子222因其速度之故而繼續通過該中央電極208，然最終地反方向而朝該中央電極208。然後該粒子222繼續軌道繞於該去焦範圍216而行旅，直到撞擊一像是該中央電極208之物體為止。

圖3A係一行旅繞於一根據本發明之一特點的粒子捕捉之去焦範圍的粒子之示範性模擬圖式301。該粒子捕捉在組態及操作方面類似於圖2的粒子捕捉。該301圖描繪模擬結果，並經提供以有助於瞭解本發明，而非為以將本發明限制於在此所敘述的特定數值或特徵。

該圖301描繪對於具1微米大小而經捕捉於該去焦範圍內之粒子的速度相對於位置圖。一中央電極係經偏壓至－15.0 kV並且入口及出口電極被偏壓至接地(0 V)。x軸代表按毫米為單位之距離，而y軸代表按每秒米為單位之速度。對此範例，該入口電極位在約1000 mm處，該中央電極位在約1020 mm處，而該出口電極位在約1040 mm處。粒子在該捕捉之內的時段長度為0.002秒。

首先，該粒子具有一相對為低的速度(低於100m/s)。當進入該粒子捕捉時，可觀察到其速度因由各式電極所產生之電場而顯著改變，並且被吸引朝向經負性偏壓的中央電極。最終，該粒子撞擊到一像是該中央電極之物體，並且喪失其正電荷。

圖3B係一繞於一根據本發明之一特點的粒子捕捉之去焦範圍而行旅的粒子之另一示範性模擬圖式302。該模擬已如前參照於圖3A所述。

在此，該圖式302描繪對於一具1微米大小，而經捕捉於該去焦範圍內之粒子的電荷相對於位置圖。一中央電極係經偏壓於－15.0 kV，並且入口及出口電極係經偏壓至接地(0 V)。x軸代表按毫米為單位之距離，而y軸代表電荷。對此範例，該入口電極位在約1000 mm處，該中央電極位在約1020 mm處，而該出口電極位在約1040 mm處。首先，該粒子具有相對為低的正電荷，然當位在該捕捉之內時其電荷穩定地增加。

圖4係一圖式400，其中說明藉一根據本發明之一特點的粒子捕捉來捕捉粒子之最小中央電極電壓。該粒子捕捉在組態及操作上係類似於圖2之聚焦粒子捕捉。該圖式400描繪模擬結果，並經提供以有助於瞭解本發明，而並非為以將本發明限制於在此所描述的特定數值或特徵。

一中央電極係經偏壓至一負電壓，並且入口及出口電極係經偏壓至接地。此外，該等電極之間的間隔約為4 mm。x軸代表按微米為單位的粒子直徑，而y軸代表一經施加於該粒子捕捉之中央電極的負偏壓規模。

一第一繪線401代表在一離子束之內的不欲粒子，其中，對於該射束內之砷離子而言，該射束具有約每平方米2 Amp的電流密度。一般說來，較小粒子要求較大的負偏壓值(大小規模)，而較大粒子要求較低小的負偏壓值。在此，可觀察到即使是相對為小的粒子，即小於0.1微米者，亦可藉由相當低的電壓(<約2 kV)所捕捉。一第二繪線402代表在一離子束內，並且按一約每平方米20 Amp之電流密度的粒子。對於較小的粒子直徑而言，較高的電流密度要求較大的負偏壓，即約4 kV。一第三繪線403代表在一離子束內，並且按一約每平方米200 Amp之電流密度的粒子。而此一甚至更高的電流密度要求甚至更大的負偏壓。

圖5係一另一根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉500之截面視圖。該粒子捕捉500可對離子束進行運作，像是一示範性橢圓形離子束502，並且自離子束中選擇性地移除粒子，而同時亦將離子束聚焦，藉此緩和空間電荷膨脹等等的問題。該聚焦粒子捕捉500係屬示範性質，並且應瞭解其變化項目確經考量並亦為根據本發明。

在此範例裡，該示範性離子束具有一橢圓形狀，並且因此在x方向(水平)上較y方向(垂直)上為窄。此離子束在x及y方向上會受到空間電荷問題所影響。可藉由運用較高電壓以減輕在x方向上的空間電荷膨脹，而會獲致較強大的x聚焦結果，然確無法按此方式以顯著地緩和在y方向上的空間電荷膨脹，因為在一縱切透鏡之高度方向上，縱切透鏡近似處理並不成立。從而，該粒子捕捉500是運用具曲型表面的電極，這可在y方向上緩和的此等問題。

該粒子捕捉500包含一入口電極504、一中央電極508及一出口電極512。該入口電極504是由一導體材料所組成，並且含有一孔徑506，而該示範性離子束502則經此行旅。該入口電極504含有一相對為平坦的第一表面，以及一面向該中央電極508的凹面第二表面。該孔徑506係經塑形，使得該離子束502可大致經此穿過。該入口電極504係經偏壓至一比起該中央電極508而為較低規模或較正性的電壓，像是接地或0 V。該凹面第二表面係經塑形，藉此具有一較曲率半徑為長，並依照所施加之電壓相較於射束能量而定的焦距。

該中央電極508係經放置於該入口電極504的下游處，並且亦由一導體材料所組成，同時含有一中央孔徑510，而該示範性離子束502在通過該入口孔徑506之後即行旅經此。該中央電極508具有一面向該入口電極504的第一凸面表面，以及一面向該出口電極512的第二平坦表面。該中央電極508係經偏壓至一負電壓，像是－17 kV，此值小於該入口電極504者。因此，產生一第一電場218而自該入口電極504導引朝向該中央電極508。該第一電場518最初將該離子束502自該入口電極504至該中央電極508加速。此外，該第一凸面表面係經塑形，藉此具有一較曲率半徑為長，並依照施加於該中央電極508上之電壓而定的焦距。

該出口電極512係經放置在該中央電極508的下游處並且與該中央電極508及該入口電極504兩者大致平行。在此示範性特點裡，該出口電極212具有一面朝向於該中央電極508的相對平坦/平面第一表面，以及一面朝離於該中央電極508的第二相對平坦表面。此外，該出口電極512是由一導體材料所組成，並且含有一離出孔徑514，而該示範性離子束502在通過該中央孔徑510之後即行旅經此。該出口電極512係經偏壓至一較為正值，像是接地或零伏特。因此，產生一第二電場520，並自該出口電極512導引朝向該中央電極508。該第二電場520令在該射束(具有正電荷)內的離子及粒子減速。而由於其較高的正電荷之故，粒子會被較大程度地減速。此外，應瞭解該等電極(504、508及512)之第一及第二表面可具有與前文所述及圖5所繪出者相異的形狀，藉以對不同的離子束形狀進行補償。

該粒子捕捉500的操作大致類似於圖2之粒子捕捉200者。再度地，該離子束502是由帶正電離子所組成，然具有一相對為橢圓形而在y方向上較長的形狀。此外，所不欲粒子，像是光阻殘餘物等等，亦經含納於該離子束502之內。該等粒子通常且最初為中性，並且相對為靜止，同時亦較在該離子束內的離子大於數個數量級。當帶正電的離子撞擊到該等粒子時，該等粒子變為正性，並且傾向於按該離子束502方向而朝下游移動。由於該等粒子通常具有遠大於離子的質量，因此該等粒子可累積相較於該離子束內的離子而為遠高的正電荷。不過，所不欲之粒子的速度比起該離子束502內的離子仍顯著地較低。

第6A及6B圖描繪一根據本發明之一特點的示範性聚焦粒子捕捉600。該粒子捕捉600係屬示範性質，並經提供以說明一根據本發明之聚焦粒子捕捉的一種可能組態與組件方式。應瞭解可將其他組件及組態運用於本發明。

第6A圖係一根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉600之示範性實作的外觀視圖。該粒子捕捉600包含一入口電極604、一中央電極606及一出口電極608，並經固接於一架置612，藉以放置在一離子植入系統(未以圖示)的射束線組件之內或附近。該粒子捕捉600係按大致類似於圖6之粒子捕捉600的方式而運作。

間隔係經顯示為位在該入口電極604與該中央電極606之間，以及在該中央電極606與該出口電極608之間。一前側平板602係經架置於該入口電極604之一第一表面上。該前側平板602含有一孔徑610，此者係對齊於該入口電極604之一孔徑。一孔徑(不可見)亦出現在該中央電極606及該出口電極608內，而離子束係經此而通過。一或更多的電力供應係電子連接於該等604、606及608，藉此施加適當的偏壓。

第6B圖係一根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉600之爆出外觀視圖。此視圖更清晰地顯示個別電極及示範性形狀。此視圖進一步詳細地說明該平板602、該入口電極604、該中央電極606及該出口電極608。

該入口電極604係按兩個片段所顯示，藉此更完整地說明本發明。該入口電極604之一第二表面614係凹面狀，藉此緩和沿y方向上的發散問題。類似地，該中央電極606之一第一表面616係凸面狀，藉此緩和沿y方向上的發散問題。可看到該孔徑610以及該等電極604、606和608的孔徑係經塑形，以利納入一橢圓形離子束。

圖7係一流程圖，其中說明一根據本發明之一特點，自一離子束移除粒子並且將一離子束聚焦的方法700。該方法700運用一聚焦粒子捕捉，其中含有一去焦範圍，這可獲以自該離子束移除粒子，並且通常是在一離子植入系統之內運作。從而，將有助於離子植入處理程序的效能，並且可緩和植入所不欲粒子的問題。

該方法開始於區塊702，其中提供一離子束，而此離子束內或含有不欲粒子。該等粒子變成出現在該離子束內，並被撞擊該等粒子之個別離子，連同於該離子束，推送往下游處。此外，在該離子束內的離子載荷一正電荷，這會造成該等粒子變成帶有正電。同時，該等粒子具有較大的質量，並因此傾向於，相較於該射束之內的離子，可累積較多電荷並帶得更多正電。

該離子束及該等粒子首先是在區塊704處被一第一靜電場聚焦局部所聚焦。該第一靜電場是藉由對一具有一入口孔徑之入口電極以及一具有一中央孔徑之中央電極，而該離子束經此穿過，施加適當的偏壓所產生。該入口電極與孔徑以及該中央電極與孔徑係經塑形，使得自該入口電極而經導引朝向該中央電極的第一電場能夠在x及y兩者方向上提供所欲聚焦及去焦功能，並且亦能容納該離子束的形狀，像是筆形或條形。此外，可藉由將該中央電極適當地偏壓至一負電壓，而該入口電極通常是被偏壓至接地，以調整該場域強度。該第一靜電場的聚焦局部開始於該入口電極處，並且結束於約朝向該中央電極的半途處。同時，由於在該射束內之電子被經負偏壓的中央電極所推斥，因此於聚焦局部過程中會在該等粒子上累積出正電荷。

接著，在區塊716處，該離子束被一去焦範圍所去焦，此範圍含有該第一靜電場之一去焦局部以及一第二靜電場之去焦局部。該第二靜電場是由對該中央電極及一出口電極所施加之偏壓所產生，此出口電極具有一出口孔徑，而該離子束則經此通過。該出口電極與該孔徑以及該中央電極與該孔徑係經塑形，使得自該入口電極而經導引朝向該中央電極的第二電場能夠在x及y兩者方向上提供所欲聚焦及去焦功能，並且亦能容納該離子束的形狀，像是筆形或條形。此外，可藉由將該中央電極適當地偏壓至一負電壓，而該出口電極通常是被偏壓至接地，以調整該場域強度。

該第二靜電場含有去焦局部，此者開始於該中央電極處，並且繼續至約朝向該出口電極之下游的半途處。在此點處，聚焦處理開始於該第二靜電場之一聚焦局部，這會繼續直到觸抵該出口電極為止。

同時地，，在區塊708處，粒子被含有該第一靜電場之去焦局部與該第二靜電場之去焦局部的去焦範圍所大致去焦，而造成該等粒子在該去焦範圍內軌道繞行。該等粒子具有遠大於該射束內之離子的質量及正電荷，並因此更易於分散或去焦而離於該離子束路徑。從而，該等粒子傾向於在該去焦範圍之內軌道繞行，並且繼續累積正電荷，直到離出該離子束並且撞擊到一像是該中央電極的物體為止。

然後，在區塊710處，該離子束被該第二靜電場的聚焦局部所聚焦。而在該離子束入口該第二靜電場的聚焦局部之前，既已移除該等粒子，或者至少一部份的粒子。因此，大致僅有該離子束之內的離子會在x及y方向上聚焦。

在區塊712處，該離子束被導引朝向一目標晶圓，造成該離子束之內的離子被植入到該目標晶圓內。由於既已移除至少一部份的粒子，因此可更均勻地執行植入作業，並且較少來自於該等粒子的污染。從而，可獲得更均勻的裝置操作以及較佳的效能。

應知悉可參照於本發明之其他圖式以進一步瞭解該方法700，以及其變化項目。此外，亦可運用該方法及其說明以有助於更佳瞭解前述發明的其他特點。

而為簡化說明之目的，該方法800雖係按如序列方式執行所描述及說明，然應瞭解且知悉本發明並不限於根據本發明之所述次序，即如部份特點者，而是可按不同次序及/或與自本文所描述及說明之其他特點同時地進行。

雖既已參照於一或更多實作以描述且說明本發明，然對於熟諳本項技藝之人士而言，當閱讀並瞭解本規格文件及隨附圖式時，即可進行等同的替代與修改項目。尤其是對於由前述元件(組件、裝置、電路、系統等等)所執行的各式功能來說，用以描述該等元件之詞彙(包含對於「裝置」的參照)係為以對應於，除另表述外，任何執行該所述元件之特定功能的元件(即如具有功能等同性)，即使是對於在本揭之本發明示範性實作中執行該項功能的所揭示結構而言並不具有結構等同性亦然。此外，雖既已僅參照於多項實作之一者以揭示本發明的其一特定特性，然確可視需要，並且對於任何給定或特定之應用項目為有利的方式，將該特性合併於其他實作的一或更多特性。並且，就以在詳細說明與申請專利範圍中所使用的「包含」、「含有」、「具有」、「具備」、「附有」或其變化項目之詞彙的範圍而言，該等詞彙係類似於該詞彙「包含」之方式而為以具有含入性。

100．．．離子植入系統

102．．．離子來源

104．．．離子束

106．．．電漿來源

108．．．電力來源

110．．．射束線組件

112．．．質量分析器

114．．．加速結構

116．．．角能量過濾器/靜電粒子捕捉及聚焦

118．．．末端站台

120．．．目標掃描系統

200．．．聚焦粒子捕捉

202．．．離子束

204．．．入口電極

206．．．入口孔徑

208．．．中央電極

210．．．中央孔徑

212．．．出口電極

214．．．出口孔徑

216．．．去焦範圍

218．．．第一電場

220．．．第二電場

222．．．單一粒子

301．．．模擬圖

302．．．模擬圖

400．．．圖式

401．．．第一繪線

402．．．第二繪線

403．．．第三繪線

500．．．聚焦粒子捕捉

502．．．橢圓形離子束

504．．．入口電極

506．．．入口孔徑

508．．．中央電極

510．．．中央孔徑

512．．．出口電極

514．．．出口孔徑

516．．．去焦範圍

518．．．第一電場

520．．．第二電場

600．．．聚焦粒子捕捉

602．．．前側平板

604．．．入口電極

606．．．中央電極

608．．．出口電極

610．．．孔徑

612．．．架置

614．．．第二表面

616．．．第一表面

圖1係按區塊圖形式說明適合於植入本發明之一或更多特點的離子植入系統。

圖2係根據本發明之特點的聚焦粒子捕捉截面視圖。

圖3A係繞於根據本發明之一特點的粒子捕捉之去焦範圍而行旅的粒子之示範性模擬圖式。

圖3B係繞於根據本發明之一特點的粒子捕捉之去焦範圍而行旅的粒子之另一示範性模擬圖式。

圖4係說明根據本發明之一特點的粒子捕捉來捕捉粒子之最小中央電極電壓圖式。

圖5係另一根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉截面視圖。

第6A圖係根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉之示範性植入作業外觀視圖。

第6B圖係根據本發明之一特點的聚焦粒子捕捉之爆出外觀視圖。

圖7係根據本發明之一特點，說明自一離子束移除粒子並且將一離子束聚焦之方法的流程圖。

202．．．離子束

204．．．入口電極

206．．．入口孔徑

208．．．中央電極

210．．．中央孔徑

212．．．出口電極

214．．．出口孔徑

216．．．去焦範圍

218．．．第一電場

220．．．第二電場

222．．．單一粒子

Claims (23)

1. 一種離子植入系統，其中包含：一離子源，其產生一離子束；一射束線組件，其接收來自於該離子源的離子束，其中含有：一質量分析器，其選擇性地傳過選定離子；一加速/減速元件，其接收來自於該質量分析器的離子束，並且更動該離子束的能量位準；以及一聚焦靜電粒子捕捉，其接收來自該加速/減速元件的離子束，並且自該離子束移除粒子，其中含有：一入口電極，此者含有一入口孔徑並經偏壓至一第一基底電壓一中央電極，此者係經放置在距該入口電極一距離之下游處，並含有一中央孔徑，且經偏壓至一中央電壓，其中該中央電壓係小於該第一基底電壓；以及一出口電極，此者係經放置在距該中央電極一距離之下游處，並含有一出口孔徑，且經偏壓至一第二基底電壓；以及其中第一靜電場係自該入口電極所產生而朝向該中央電極，並且一第二靜電場係自該出口電極所產生而朝向該中央電極；以及一末端站台，其接收來自該射束線組件的離子束。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該中央電極的中央電壓係依據該等粒子之大小及速度所設定。
3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該中央電極的負電壓為-17kV，而該第一基底電壓約為0，且該第二基底電壓約為0。
4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該入口電極、該中央電極及該出口電極為橢圓形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該入口孔徑、該中央孔徑及該出口孔徑為圓形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該加速/減速元件將該等粒子引入至該離子束之內。
7. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該第一靜電場包含一聚焦局部，其於該入口電極處開始，並且結束於該中央電極與入口電極之間的中點處；以及一去焦局部，其開始於該中央電極(與入口電極)之間的中點處，並且於該中央電極處結束。
8. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該第二靜電場包含一去焦局部，其於該中央電極處開始，並且結束於該中央電極與出口電極之間的中點處；以及一聚焦局部，其開始於該中央電極(與出口電極)之間的中點處，並且結束於該出口電極處。
9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該第一靜電場的去焦局部及該第二靜電場的去焦局部包含一去焦範圍，該等粒子以軌道形式繞行於其中並被捕捉。
10. 一種用於離子植入作業之聚焦粒子捕捉系統，其中包含：一入口電極，其含有一入口孔徑，並經偏壓至一第一基底電壓；一中央電極，其經放置在該入口電極下游而與其具有一距離處，且該中央電極含有一中央孔徑，並經偏壓至一中央電壓；一出口電極，其經放置在該中央電極下游而與其具有一距離處，且含有一出口孔徑，並經偏壓至一第二基底電壓，該第一基底電壓及該第二基底電壓係大於該中央電壓；以及其中可自該入口電極而朝向該中央電極產生一第一靜電場，並且可自該出口電極而朝向該中央電極產生一第二靜電場。
11. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中該中央電極的中央電壓約為－18 kV，並且該第一基底電壓約為1 kV，而該第二基底電壓約為0。
12. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中含有選定離子及粒子之離子束通過該入口孔徑、該中央孔徑及該出口孔徑。
13. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中該入口電極含有一前側表面，其面朝離於該中央電極，及一背側表面，此者面朝向於該中央電極，其中該背側表面具有一凹面形狀。
14. 如申請專利範圍第13項所述之系統，其中該中央電極含有一前側表面，此者面朝向於該入口電極，及一背側表面，此者面朝向於該出口電極，其中該前側表面具有一凸面形狀。
15. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中該第一靜電場包含一聚焦局部，其開始於該入口電極處，並且結束於該中央電極與入口電極之間的中點處；以及一去焦局部，其開始於該中央電極的中點處，並且結束於該中央電極處，並且其中該第二靜電場包含一去焦局部，其開始於該中央電極處，並且結束於該中央電極與出口電極之間的中點處；以及一聚焦局部，其開始於該中央電極(與出口電極)之間的中點處，並且結束於該出口電極處。
16. 如申請專利範圍第15項所述之系統，其中該第一靜電場的去焦局部及該第二靜電場的去焦局部包含一去焦範圍，其中該等粒子以軌道形式繞行並被捕捉。
17. 如申請專利範圍第15項所述之系統，其中該第二靜電場的聚焦局部選擇性地僅對一離子束內的離子進行聚焦。
18. 一種將離子束聚焦並且捕捉在該離子束內之粒子的方法，其中包含：提供一離子束，而在該離子束內具有粒子及離子；藉由第一聚焦範圍將該離子束聚焦；在去焦範圍內，將該離子束之內的離子去焦；藉由將該離子束之粒子去焦以捕捉在該去焦範圍內的粒子，藉此自該離子束移除粒子；以及在第二聚焦範圍內，僅將該離子束之內的離子聚焦。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，進一步包含於入口電極與中央電極之間產生第一靜電場，其含有一聚焦局部及一去焦局部，其中該聚焦局部定義該第一聚焦範圍。
20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，進一步包含於一中央電極與一出口電極之間產生一第二靜電場，其含有一去焦局部及一聚焦局部，其中該第一靜電場的去焦局部及該第二靜電場的去焦局部定義該去焦範圍，並且其中該第二靜電場的聚焦局部定義該第二聚焦範圍。
21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中產生該第一靜電場包含將該入口電極偏壓至接地，並且將該中央電極偏壓至一負值。
22. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中所提供的離子束具有一橢圓形狀。
23. 如申請專利範圍第18項所述之方法，進一步包含將不含粒子的離子束導引朝向一目標晶圓。