TWI489510B - 減速透鏡 - Google Patents

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TWI489510B TW100122449A TW100122449A TWI489510B TW I489510 B TWI489510 B TW I489510B TW 100122449 A TW100122449 A TW 100122449A TW 100122449 A TW100122449 A TW 100122449A TW I489510 B TWI489510 B TW I489510B
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James W Blanchette
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Description

減速透鏡 【相關申請案的交叉參考】
這是2010年6月28日申請的第61/359,048號待決美國臨時專利申請案的非臨時申請案，以及2010年10月22日申請的第61/405,886號待決美國臨時專利申請案的非臨時申請案，所述臨時申請案的全文以引用的方式併入本文中。
實施例關於元件製造的領域。更明確地說，本發明關於一種在離子植入器中使用的改進的減速透鏡(deceleration lens)。
離子植入(ion implantation)是一種用於將改變導電性的雜質引入到工件中的標準技術。在離子源中電離所要的雜質材料，離子經加速以形成具有指定能量的離子束，且將離子束引導到工件的表面上。離子束中的高能離子(energetic ion)穿透到工件材料的主體中，並嵌入工件材料的晶格(crystalline lattice)中，從而形成具有所要導電性的區。
太陽能電池(solar cell)是使用矽工件的元件的一個實例。如果能降低高性能太陽能電池的製造成本或生產成本，或者能改進高性能太陽能電池的效率，將對太陽能電池的實施產生正面影響，這將增強這種潔淨能源技術的更廣泛使用性。
一些離子植入製程在植入之前使離子減速。通常藉由將電位(voltage potential)的不同組合施加到配置於離子束的相對側上的電極來執行減速。藉由操作電位，離子能量可減少到所要的等級，從而造成離子束「減速」。這允許離子以高速運輸，直到剛好在進行植入之前為止。由於植入深度與離子能量成比例，所以在形成具有較淺接面深度(shallower junction depth)的元件時經常需要減速。
然而，此減速可導致能量污染(energy contamination)，這種情況可在形成高速中性粒子(neutral particle)時發生。中性粒子不受減速透鏡影響，因為其缺乏電荷。中性粒子可經由離子間的相互作用或離子與植入器中的其他粒子之間的相互作用來形成。一些工件(例如，半導體晶圓)對能量污染敏感，因為高速中性粒子可較深地植入到半導體晶圓的晶格中。其他工件(例如，太陽能電池)對能量污染不太敏感。這是因為太陽能電池接面實質上比典型半導體邏輯元件深，且因此，來自植入的能量污染不影響退火(annealing)之後的最終植入剖面。太陽能電池的植入可涉及處於大約1千電子伏特(keV)到10keV的離子束能量下的工件的高生產量。減速透鏡為植入器中的一個構件，其可使得能夠以這些束能量實現高生產量。一些減速透鏡可使用具有可調整z位置的分段透鏡(segmented lenses)，所述分段透鏡可需要多個電源、複雜的移動部分，且可傾向於各種構件上的粒子沈積。
例如減速透鏡的植入器構件上的粒子的沈積可造成 多種操作問題。回流粒子(back-streaming particle)為可沈積在減速透鏡的表面上的粒子的一個實例，所述減速透鏡的表面暴露於離子束視線(line-of-sight)或在離子束視線中。當離子束擊打晶圓或離子植入器的暴露於離子束的區域時，產生回流粒子。所述衝擊使離子和中性粒子濺射離開衝擊表面，從而造成粒子朝向減速透鏡回流。在一個例子中，回流粒子可沈積在透鏡絕緣體的表面上，其中針對2：1或3：1減速比(例如，從30keV到10keV)的最大電壓差為35千伏(kilovolt,kV)。回流粒子也可沈積在透鏡襯套薄板(lens bushing plate)上，其中針對2：1或3：1減速比的穿過絕緣體的最大電壓差為20kV。絕緣表面上的任何沈積可將平均故障間隔時間(mean time between failures,MTBF)減少到低於規範的等級。當粒子沈積在減速透鏡上時，作為束電流中突然的瞬變現象(transient)的低頻干擾(glitching)可發生。此外，可發生減速透鏡的高電壓崩潰(high-voltage breakdown)。當回流粒子僅沈積在透鏡絕緣體的一側(即，面向終端台的一側)上時，造成高電壓崩潰，因此減少絕緣體維持電極與接地之間的電壓差的能力。這些條件中的每一者可不利地影響目標基板上所植入物質的精確的劑量控制和劑量均勻性。因此，存在需要減輕上述問題的改進的減速透鏡。改進的減速透鏡應包含在離子植入操作期間減少透鏡表面上的粒子增長(buildup)的特徵。
揭示一種用於在離子植入器中使用的減速透鏡。所述透鏡可包括抑制電極，其具有上部部分和下部部分。上部和下部部分可經配置使得離子束在其之間傳輸。所述透鏡可更包含第一和第二聚焦電極，其定位於抑制電極的上部與下部部分之間，其中第一和第二聚焦電極經配置使得離子束在其之間傳輸。所述透鏡還可包含第一和第二遮蔽件，其中第一遮蔽件配置於第一聚焦電極與離子植入器的終端台之間，且第二遮蔽件配置於第二聚焦電極與離子植入器的終端台之間。第一和第二遮蔽件可保護所述第一和第二聚焦電極的支撐表面免受由所述離子束產生的回流粒子的沈積。
揭示一種用於在離子植入器中的減速透鏡。所述透鏡可包括：抑制電極，其具有經定位以使得離子束能夠在其之間傳輸的上部和下部部分；以及第一和第二聚焦電極，其定位於抑制電極的上部與下部部分之間。第一和第二聚焦電極可經定位以使得離子束能夠在其之間傳輸。第一和第二聚焦電極也可各自具有面向離子束的電極表面。第一和第二聚焦電極可以是可調整的，以使得電極表面能夠相對於離子束的傳輸方向形成斜角。
揭示一種用於在離子植入器中使用的減速透鏡。所述減速透鏡可包含抑制電極，其具有經定位以使得離子束能夠在其之間傳輸的上部和下部部分。第一和第二聚焦電極可定位於抑制電極的上部與下部部分之間，第一和第二聚焦電極經定位以使得離子束能夠在其之間傳輸。第一和第 二聚焦電極可各自具有面向離子束的電極表面。導電饋通(feedthrough)鞘層可配置於抑制電極與減速透鏡的上部部分之間，導電饋通鞘層由來自周圍真空腔室的支座支撐。第一和第二聚焦電極可由附接到抑制電極的絕緣體支撐。抑制電極由與減速透鏡的蓋部分嚙合的多個高電壓饋通支撐件支撐。饋通鞘層可以接地電位進行操作，且可提供關於離子束對稱的接地平面。
本文結合離子植入器描述減速透鏡。雖然明確提及太陽能電池的離子植入，但所述植入器可與例如半導體晶圓(semiconductor wafer)、平面面板(flat panel)或發光二極體(light-emitting diodes,LED)等其他工件一起使用。因此，本發明不限於下文所描述的具體實施例。圖1為束線式離子植入器200的方塊圖。在一個例子中，這種植入器200可用於對半導體晶圓進行摻雜。所屬技術領域者將認識到，束線式離子植入器200僅為可產生離子的束線式離子植入器的許多實例中的一者。因此，本文中所描述的減速透鏡不單獨限於圖1的束線式離子植入器200。一般來說，束線式離子植入器200包含離子源280，其用以產生用於形成離子束281的離子。離子源280可包含離子腔室283，其中供應到離子腔室283的進料氣體(feed gas)被電離。這種氣體可為或可包含或含有氫、氦、其他稀有氣體、氧、氮、砷、硼、磷、鋁、銦、銻、碳硼烷、烷烴、另一大分子化合物或其他p型或n型摻雜劑。所產生的離 子可藉由一連串提取電極從離子腔室283提取，以形成離子束281。特定來說，離子可藉由提取電極從腔室283提取，所述提取電極的部分由腔室283的出口孔隙、抑制電極284和接地電極285形成。離子束281由包含解析磁鐵282的質量分析器286和具有解析孔隙289的遮蔽電極288進行質量分析。解析磁鐵282將離子束281中的離子偏轉，使得僅與特定摻雜離子物質相關聯的具有所要質荷比(mass to charge ratio)的離子穿過解析孔隙289。非所要的離子物質不穿過解析孔隙289，因為其由遮蔽電極288阻擋。
所要離子物質的離子穿過解析孔隙289到角度修正磁鐵(angle corrector magnet)294。角度修正磁鐵294將所要離子物質的離子偏轉，且將離子束從分散離子束(diverging ion beam)轉換為具有實質上平行的離子軌跡(ion trajectory)的帶狀離子束212。在一些實施例中，束線式離子植入器200可更包含加速和/或減速單元。加速和減速單元使用於離子植入系統中，以加速離子束或使離子束慢下來。速度調整是藉由將電位的特定組合施加到配置於離子束的相對側上的電極組來完成。隨著離子束在電極之間通過，取決於所施加的電位，離子能量增加或減少。由於離子植入的深度與碰撞離子束(impinging ion beam)的能量成比例，所以在執行深離子植入時可需要束加速。相反地，在需要淺離子植入的情況下，執行束減速以確保碰撞離子僅行進到工件中較短距離。所說明的實施例包含 減速單元296。
終端台211包含壓板295，其經組態以支撐一個或一個以上工件(例如，工件138)，所述壓板295配置於帶狀離子束212的路徑中，使得所要物質的離子被植入到工件138中。工件138可為(例如)半導體晶圓、太陽能電池等。終端台211也可包含掃描器(未圖示)，其用於垂直於帶狀離子束212剖面的長度(long dimension)來移動工件138，進而將離子分佈在工件138的整個表面上。儘管說明了帶狀離子束212，但其他實施例可提供點束(spot beam)。所屬技術領域者應理解，在離子植入期間，離子束橫越的整個路徑都被抽空。在一些實施例中，束線式離子植入器200還可包含所屬技術領域者已知的額外構件，且可合併離子的熱植入或冷植入。
離子植入到工件138中的深度是基於離子植入能量和離子質量。較小的電子元件尺寸需要以較低能量級(energy level)(例如2keV)植入的較高束電流密度。當工件138為太陽能電池時，帶狀束212可以較高束電流和大約1keV到10keV的能量進行植入。為了完成這種情況，使用處理腔室減速(process-chamber-deceleration,PCD)模式，其中離子束281和帶狀離子束212以相對高的能量經由束線式離子植入器200進行運輸，且使用一個或一個以上減速單元296從終端台211的上游減速。例如，在藉由減速單元296進行減速之前，可以30keV到50keV的能量經由植入器200來運輸帶狀離子束212。
對於太陽能電池，帶狀離子束212以最大能量進行運輸一直到達減速單元296，其中離子就在終端台211前被減速到所要的能量。例如，帶狀離子束212可在減速單元296之前具有30keV的能量，且在減速單元296之後具有10keV的能量。這稱為3：1減速比(deceleration ratio)。取決於所要的植入深度和特定植入製程，例如，4：1或甚至50：1的更高減速比是可能的。
圖2是可為或為減速單元296(圖1中所繪示)的部分的示範性減速透鏡100的透視圖。減速透鏡100包含：抑制電極102、聚焦電極101、支撐絕緣體104以及襯套薄板(bushing plate)103(見圖14和圖15)，所述襯套薄板103至少部分配置於帶狀束212周圍。減速框(decel frame)105至少部分支撐減速透鏡100的上述構件。如所描繪，束212在z方向上行進，且在x方向上具有寬度且在y方向上具有高度。離子的減速造成束212在x方向上延伸，這導致由束損失區段106說明的束電流損耗。這種束的延伸(至少部分)是由電極的邊緣處的等電位(equipotential)中的失常(aberration)所造成的，這可使束形狀失真或擴展束形狀。延伸也由與低能離子束相關聯的空間電荷效應(space charge effect)造成。明確地說，低能離子束傾向於在其減速時分散，因為束中帶正電離子彼此排斥。這造成束從束線路徑分散。聚焦電極101可充當使帶狀束212在x方向上聚焦或散焦的靜電四極(electrostatic quadrupole)。每一聚焦電極101可獨立地經偏壓以最佳化 帶狀束212的形狀。
圖3為繪示在透鏡的各種表面上碰撞的回流粒子300的圖2的減速透鏡100的透視圖。回流粒子300可在終端台211(圖1)中產生或從束線式離子植入器200的暴露於離子的任何區域產生。如先前所提到的，當離子束擊打晶圓或離子植入器的暴露於離子束的區域時，產生這些回流粒子300。所述衝擊使離子和中性粒子濺射離開衝擊表面，從而造成粒子朝向減速透鏡回流。回流粒子300可沈積在暴露於離子帶狀束212的視線(line-of-sight)的減速透鏡100的任何表面上。此些沈積可造成減速透鏡100的低頻干擾或高電壓崩潰，如先前所提到的，這可不利地影響目標基底上所植入的物質的劑量控制和劑量均勻性。舉例來說，回流粒子300可沈積在透鏡絕緣體104的表面上，原因是帶狀束中離子的減速，其中針對3：1減速比(例如，從30keV到10keV)的最大電壓差為35kV。回流粒子300也可能沈積在襯套薄板103(見圖14和圖15)上，其中針對3：1減速比的穿過絕緣體的最大電壓差為20kV。在一個實施例中，襯套薄板可配置於可被偏壓在大約-20kV的角度修正磁鐵294(圖1)與處於接地電位的終端台211之間。絕緣表面上的任何沈積可造成比用於所要植入製程的規範更短的平均故障間隔時間(MTBF)。此更短的MTBF可能會危及元件製造和生產量。
圖4為合併有沈積保護佈置的減速透鏡1000的實施例的透視圖。在此實施例中，減速透鏡1000包含L形聚 焦電極400，其經組態以遮蔽絕緣體104(圖3)和襯套103(圖14和圖15)免受回流粒子300，同時仍沿著帶狀束212的x軸提供所要的聚焦。L形聚焦電極400可為單個連續塊，其具有相對於彼此成角度的第一部分410和第二部分420。或者，L形聚焦電極400可由以一個角結合的兩個單獨塊形成。在一個實施例中，第一部分410和第二部分420相對於彼此以約90°的角度定向。然而，應理解，也可使用其他角度，以便遮蔽絕緣體104和襯套103。可最佳化L形聚焦電極400的第一部分410和第二部分420的大小和形狀，以提供最大保護給絕緣體104和襯套以免受回流粒子300。此外，每一L形聚焦電極400可被偏壓到相同電壓。或者，取決於特定應用，L形聚焦電極400可被偏壓到不同值。此外，配置於減速透鏡1000的相對側上的聚焦電極400可如所要的那樣被偏壓到相同電壓或不同電壓，以控制帶狀束212的形狀。
圖5為減速透鏡2000的第一替代實施例的透視圖。減速透鏡2000包含聚焦電極101和聚焦遮蔽件500，其作為單獨塊形成且定位。如可見，聚焦電極101相對於相關的聚焦遮蔽件500成角度。在所說明的實施例中，聚焦電極101大致垂直於聚焦遮蔽件500定向。當然，其他角度是可能的。聚焦遮蔽件500可定位於聚焦電極100的下游(即，如相對於帶狀束212的行進沿著z方向所測量的)，使得其表面502可遮蔽透鏡絕緣體和襯套免受回流粒子300。聚焦遮蔽件500也可經組態以具有足夠大的區域以阻 擋回流粒子300，但所述區域比圖4的L形聚焦電極400的整體區域小。提供較小的聚焦遮蔽件500可減少帶狀束212的分散，這因此可減少束電流損耗。
由於聚焦電極101和聚焦遮蔽件500是單獨塊，所以其可經單獨偏壓。在一個實施例中，聚焦遮蔽件500可以聚焦電極電壓與接地電位之間的值進行偏壓。圖6為經由圖5的減速透鏡2000傳播的離子束的模擬模型。明確地說，圖6繪示減速透鏡2000的平面圖定向，其中聚焦電極101與聚焦遮蔽件500相對於彼此垂直定向，且將帶狀束212展示成配置於聚焦電極101之間的一系列流線(stream line)。在Opera中製成的此模型展示藉由將聚焦遮蔽件500電位調整成不等於聚焦電極101電位，可最小化帶狀束212的分散，因此改進傳輸，且提供經過減速透鏡100的較高束電流。在一個非限制性實例中，聚焦遮蔽件500可接地，且聚焦電極101可以大約-4kV進行操作以提供具有減少的x方向分散的帶狀束212。或者，聚焦遮蔽件500可被施加負電壓。此外，配置於減速透鏡2000的相對側上的聚焦遮蔽件500可如所要的那樣被偏壓到相同電壓或不同電壓，以控制帶狀束212的形狀。
在進一步實施例中，聚焦遮蔽件500可在z方向上進行調整(即，沿著帶狀束212的方向)，以最佳化透鏡出口處的有效靜電場(electrostatic field)且因此最佳化束的形狀。
圖7為包含聚焦電極101和定形的聚焦支撐件700的 減速透鏡3000的替代實施例的透視圖。定形的聚焦支撐件700經組態而具有提供對絕緣體104和襯套兩者的遮蔽的形狀，但所述形狀被隔開較遠離帶狀束212，以便減少可由延伸的聚焦電極造成的對束形狀的負面影響。定形的聚焦支撐件700可包含第一部分710和第二部分720。第一部分710實質上可為矩形，且具有足以遮蔽絕緣體104和襯套的一部分免受回流粒子300的「x」維和「z」維。可定位於比第一部分710接近終端台211的第二部分720可具有比第一部分710大的「z」維。此擴大的第二部分720用來阻擋未由第一部分710遮蔽的上部絕緣體104上的粒子沈積。擴大的第二部分720形成較連續的屏障以遮蔽絕緣體104，且防止粒子在絕緣體表面上沈積。在沒有擴大的第二部分720的情況下，絕緣體104將置於到晶圓的直接視線中，且將不會被保護而免受回流粒子300。
定形的聚焦支撐件700也可定位於比相關聚焦電極100離帶狀束212遠的距離處(即，如沿著x軸所測量)。在一個例子中，每一定形的聚焦支撐件700定位於離相關聚焦電極101超過約1.5英寸。應理解，這個值僅是示範性的，且其他定位是可能的。如同先前的實施例，定形的聚焦支撐件700可以與聚焦電極101相同的電位或不同電位進行偏壓。此外，配置於減速透鏡3000的相對側上的聚焦支撐件700可如所要的那樣被偏壓到相同電壓或不同電壓，以控制帶狀束212的形狀。在一個實施例中，聚焦支撐件700未偏壓。
圖8為減速透鏡4000的第三替代實施例的透視圖。在此實施例中，減速透鏡4000包含定形的遮蔽件800，其用以阻擋回流粒子300的一部分接觸絕緣體/襯套表面。如可見，定形的遮蔽件800為與相關聚焦電極101分開的塊。
在所說明的實施例中，定形的遮蔽件800具有實質上相對於彼此垂直定向的第一部分810和第二部分820。第一部分810可具有實質上垂直於z軸定向的表面812，而第二部分820可具有實質上垂直於x軸定向的表面814。此外，第二部分820可具有輪廓後部邊緣(contoured rear edge)816，其緊密遵循個別絕緣體104的形狀以便提供絕緣體的增強沈積保護。此外，後部邊緣816具有接近其所鄰近的絕緣體104的外部表面的扇形(scalloped)形狀。如所描述，定形的遮蔽件800的表面812、814可有效遮蔽透鏡絕緣體104和襯套免受回流粒子300。
定形的遮蔽件800可保持處於接地電位以減少對帶狀束212的任何影響。或者，與聚焦電極101相比，定形的遮蔽件800可以相同或不同電位進行偏壓。此外，配置於減速透鏡4000的相對側上的遮蔽件800可如所要的那樣被偏壓到相同電壓或不同電壓，以控制帶狀束212的形狀。
圖9為減速透鏡5000的第四替代實施例的透視圖。在所說明的實施例中，抑制電極102和聚焦電極101從上方由與頂部抑制電極直接嚙合的多個絕緣體900支撐。使用絕緣體900以將抑制電壓(suppression voltage)與接地隔開(standoff)，且在相關真空腔室內為減速透鏡5000提 供支撐。
絕緣體900的位置使用其中存在減速透鏡5000的腔室和減速透鏡100周圍的真空作為遮蔽件以在操作期間減少回流粒子300沈積。這可在圖14中看見，其中減速透鏡出口孔隙905和透鏡腔室906用來遮蔽絕緣體免受回流粒子300。
此外，聚焦電極101由附接到抑制電極102的絕緣體901而不是腔室906支撐。對於所說明的附接佈置，聚焦電極101電壓與抑制電極102電壓之間的差小於到接地的差。例如，對於其中絕緣體附接到接地的先前設計，絕緣體將需要阻擋45,000伏。因此，先前絕緣體易受高電壓崩潰(high voltage breakdown)影響，原因是存在於兩個物體之間的非常大的電位。然而，對於圖14的設計，支撐聚焦電極101的絕緣體901附接到抑制電極102，且因此絕緣體僅需要隔開抑制電壓與聚焦電壓之間的差(通常為10,000伏)。這允許使用比先前附接方案將要求的更小的絕緣體900、901，且也減少易受高電壓崩潰影響的區域的數目。因此，圖14的組態減少絕緣體的成本，同時也減少其受崩潰的影響。
減速透鏡5000也可包含用於聚焦電極101的聚焦遮蔽件902以減少回流粒子在透鏡絕緣體901上的碰撞，因此改進使用壽命性能。如同先前的實施例，聚焦遮蔽件902可具有實質上垂直於z軸定向的表面903以遮蔽透鏡絕緣體901免受回流粒子300。在所說明的實施例中，聚焦遮 蔽件902也具有第二部分904，其使得能夠從蓋910上方經由一個或一個以上支撐件915來支撐聚焦遮蔽件902。聚焦電極101、聚焦遮蔽件902和絕緣體901的圖14佈置允許從減速透鏡5000的頂部而不是側面來連接高電壓饋通(high voltage feedthrough)和用於聚焦構件的支撐件。
圖9的實施例也減少構件的數目，且可提供額外絕緣長度而不改變減速透鏡5000的整體佔據面積(footprint)。可使用此實施例的型式來減少維護和成本。
圖10A和圖10B為減速透鏡的第五替代實施例的透視圖，其中聚焦電極101在x-z平面上傾斜。因此，聚焦電極101的前部表面101A相對於x軸形成角度φ(見圖12)，其中z軸與帶狀束212的方向對準。在一個實施例中，聚焦電極是可調整的，以相對於帶狀束212的方向以從約0度到約70度的角度來定位電極表面。
應理解，此傾斜聚焦電極佈置可以圖2到圖9的減速透鏡佈置中任一者來實施。為了簡化設計，聚焦電極101可共用單個電源，或可經由分壓器(voltage divider)附接到用於抑制電極102的電源。在一個實施例中，傾斜聚焦電極101可靜態地安裝到現有的支撐件，或其可包含用以調諧離子束212的動態機構。為了實現動態運動，聚焦構件與抑制匯流條(bus bar)之間的絕緣體被移除，且組合件由高電壓饋通組合件軸支撐。如應理解，移動絕緣體移除了對聚焦構件的限制，從而允許其與高電壓饋通一起移動。
如在圖11A中所繪示，為了將聚焦電極101傾斜特定的角度(φ角度，圖12)，將附接了聚焦電極101的饋通組合件旋轉特定的角度。在一個實施例中，聚焦電極101圍繞與支撐件915的軸相同或平行的軸「A-A」旋轉(如箭頭「R」所繪示)，從而形成用於圖10A和圖10B的傾斜聚焦電極實施例的φ角度。饋通支撐件915可由軸承(bearing)支撐以允許旋轉運動，且可使用適當的密封件以防止漏到真空腔室中。旋轉運動可由(例如)電磁閥(solenoid valve)賦予。
此外，在「z」方向上賦予線性運動(見圖11B)也將進一步增加束調諧能力。線性運動元件(例如，電磁步進器(solenoid stepper))可定位於聚焦電極101或支撐件915上，或鄰近於聚焦電極101或支撐件915，以沿束傳輸軸(即，z軸)向上或向下移動聚焦電極101，從而允許操作者調諧聚焦電極101的位置以獲得最佳束性能。存在許多類型的線性運動元件(例如，上述電磁步進器)，所述元件在所要的方向上提供受限制的線性運動，且當與適當的密封技術組合時提供到真空腔室環境中的線性運動。傾斜且改變聚焦電極的「z」位置的能力可在減速透鏡中組合以用於改進的調諧能力和束性能。
圖12為與用於圖10A和圖10B的傾斜透鏡實施例的φ角度相比的角度分佈的比較。比較用於三個不同φ角度的三個水平角度分佈。藉由從60°到65°到70°改變φ角度，束擴展從聚集變為平行再變為分散。聚焦電極的幾何形狀 和φ角度與皮爾斯方法(Pierce Method)一致。因此，聚焦電極101的形狀和角度可經調整以產生平行帶狀束。當然，其他φ角度有可能最佳化帶狀束。
圖13為減速透鏡7000的第六替代實施例的透視圖。透鏡7000類似相對於圖9描述的透鏡5000。然而，減速透鏡7000由高電壓饋通支撐件105支撐，這消除對抑制電極102與接地之間的額外絕緣體(即，圖9中的絕緣體900)的需要。饋通支撐件105提供用於減速透鏡7000的機械支撐，同時也提供到減速透鏡7000的高電壓電連接。
如應理解，消除額外絕緣體支撐件減少了回流粒子可在其上碰撞的表面的數目，這進而減少電崩潰的電位路徑的數目。導電饋通遮蔽件106添加於帶狀離子束212的路徑與饋通遮蔽件106上方的區域之間。饋通遮蔽件106可由來自基座的支座(standoffs)和周圍真空腔室的壁支撐。如名稱所示，此饋通遮蔽件106充當遮蔽件以幫助防止在其上方定位的構件上的沈積物。在一個示範性非限制性實施例中，饋通遮蔽件106以接地電位進行操作，且提供關於高電壓抑制構件對稱的接地平面。
如與圖9的實施例相比，透鏡7000的減速能力增加，抑制和聚焦能力增加，且平均服務間隔時間(mean time between services,MTBS)可改進。舉例來說，消除抑制電極支撐絕緣體減少了到接地的路徑的總數目，這將改進MTBS。饋通提供了用於抑制電極和透鏡組合件的必需的支撐件，同時也提供優良的遮蔽和就抑制與接地之間的軌 跡長度來說比支撐絕緣體高的隔開能力。
圖14為圖9的減速透鏡的剖面圖，而圖15為圖13的減速透鏡的剖面圖。圖14繪示透鏡蓋910與帶狀離子束212之間的距離「D1」比透鏡的底部底板920與束212之間的距離「D2」大(即，佈置不對稱)。在圖15的實施例中，饋通遮蔽件106和底部底板920關於帶狀離子束212對稱配置。由於饋通遮蔽件106處於接地電位，所以此佈置導致關於帶狀束212的對稱電位線，原因是頂部和底部上的接地平面距帶狀離子束212相同距離。此對稱可導致帶狀離子束212的改進的品質。
圖13和圖15的減速透鏡7000以30kV減速電壓和25kV抑制和接地電壓做模型，從而形成抑制電極與接地電極之間55kV的最大電壓。雖然與其他減速透鏡設計相比，用圖13的減速透鏡7000來模擬較高電壓，但繪示了較低靜電應力(electrostatic stress)。此外，與先前減速透鏡設計相比，也已證明了帶狀離子束212中的較低低頻干擾速率。而且，所揭示的透鏡設計致使非常高的電流束(其中空間電荷效應主導)的運輸。在一個實例中，使用所揭示的佈置成功地將~100mA的束電流運輸到晶圓。
所揭示的元件的一些實施例可(例如)使用可存儲指令或指令集的存儲媒體、電腦可讀媒體或製造物品來實施，所述指令如果由機器執行，則可致使所述機器執行根據本發明的實施例的方法和/或操作。此機器可包含：(例如)任何合適的處理平臺、計算平臺、計算元件、處理元 件、計算系統、處理系統、電腦、處理器或類似物，且可使用硬體和/或軟體的任何合適的組合來實施。電腦可讀媒體或物品可包含：(例如)任何合適類型的記憶體單元、記憶體元件、記憶體物品、記憶體媒體、存儲元件、存儲物品、存儲媒體和/或存儲單元，(例如)記憶體(包含非暫時性記憶體)、可拆卸或不可拆卸媒體、可擦除或不可擦除媒體、可寫入或可再寫入媒體、數位或類比媒體、硬碟(hard disk)、軟碟(floppy disk)、唯讀光碟記憶體(Compact Disk Read Only Memory,CD-ROM)、可記錄式光碟片(Compact Disk Recordable,CD-R)、可寫入式光碟片(Compact Disk Rewriteable,CD-RW)、光碟(optical disk)、磁性媒體、磁性光學媒體、可拆卸存儲卡或磁片、各種類型的數位多功能光碟(Digital Versatile Disk,DVD)、磁帶、盒式磁帶或類似物。指令可包含任何合適類型的代碼，例如，源代碼、經編譯代碼、經翻譯代碼、可執行代碼、靜態代碼、動態代碼、經加密代碼及類似物，其使用任何合適的高級、低級、物件導向的(object oriented)、視覺化(visual)、編譯的和/或翻譯的程式語言來實施。
本發明的範圍不應受本文所描述的具體實施例限制。實際上，所屬領域中具有通常技術者從以上描述和附圖將瞭解(除本文所描述的那些實施例和修改外)本發明的其他各種實施例和對本發明的修改。因此，此類其他實施例和修改既定屬於本發明的範圍內。此外，儘管已出於特定目的而在本文中在特定環境中的特定實施方案的情境 中描述了本發明，但所屬領域中具有通常技術者將認識到，其效用不限於此，且可出於任何數目的目的在任何數目的環境中有利地實施本發明。因此，應鑒於如本文所描述的本發明的整個廣度和精神來解釋下文陳述的申請專利範圍。
14‧‧‧線
15‧‧‧線
100‧‧‧減速透鏡
101‧‧‧聚焦電極
102‧‧‧抑制電極
103‧‧‧襯套薄板/襯套
104‧‧‧絕緣體
105‧‧‧饋通支撐件/減速框
106‧‧‧饋通遮蔽件/束損失區段
138‧‧‧工件
200‧‧‧束線式離子植入器/植入器
211‧‧‧終端台
212‧‧‧帶狀離子束/離子帶狀束/帶狀束/束
280‧‧‧離子源
281‧‧‧離子束
282‧‧‧解析磁鐵
283‧‧‧離子腔室
284‧‧‧抑制電極
285‧‧‧接地電極
286‧‧‧品質分析器
288‧‧‧遮蔽電極
289‧‧‧解析孔隙
294‧‧‧校正磁鐵
295‧‧‧壓板
296‧‧‧減速單元
300‧‧‧回流粒子
400‧‧‧L形聚焦電極
500‧‧‧聚焦遮蔽件
502‧‧‧表面
700‧‧‧定形的聚焦支撐件
710‧‧‧第一部分
720‧‧‧第二部分
800‧‧‧定形的遮蔽件
810‧‧‧第一部分
812‧‧‧表面
814‧‧‧表面
816‧‧‧後部邊緣
820‧‧‧第二部分
900‧‧‧絕緣體
901‧‧‧絕緣體
902‧‧‧聚焦遮蔽件
903‧‧‧表面
904‧‧‧第二部分
905‧‧‧減速透鏡出口孔隙
906‧‧‧透鏡腔室
910‧‧‧蓋
915‧‧‧饋通支撐件/支撐件
920‧‧‧底部底板
1000‧‧‧減速透鏡
2000‧‧‧減速透鏡
3000‧‧‧減速透鏡
4000‧‧‧減速透鏡
5000‧‧‧減速透鏡
7000‧‧‧減速透鏡
為了更好地理解本發明，參考附圖，附圖以引用的方式併入本文中，且其中：圖1為束線式離子植入器的方塊圖。
圖2為示範性減速透鏡的透視圖。
圖3為說明存在回流粒子的圖2的示範性減速透鏡的透視圖。
圖4為減速透鏡的實施例的透視圖。
圖5為減速透鏡的第一替代實施例的透視圖。
圖6為圖5的實施例的模型。
圖7為減速透鏡的第二替代實施例的透視圖。
圖8為減速透鏡的第三替代實施例的透視圖。
圖9為減速透鏡的第四替代實施例的透視圖。
圖10A到圖10B為減速透鏡的第五替代實施例的模型。
圖11A為包含透鏡傾斜特徵的減速透鏡的部分透視圖，圖11B為包含透鏡平移特徵的減速透鏡的部分透視圖。
圖12為相對於圖10A到圖10B的實施例的與φ角度相比的角度分佈的模型比較。
圖13為減速透鏡的第六替代實施例的透視圖。
圖14為圖9的沿著線14-14的減速透鏡的剖面圖。
圖15為圖13的沿著線15-15的減速透鏡的剖面圖。
100‧‧‧減速透鏡
101‧‧‧聚焦電極
102‧‧‧抑制電極
104‧‧‧絕緣體
105‧‧‧減速框
106‧‧‧束損失區段
212‧‧‧離子帶狀束/帶狀束/束

Claims (23)

  1. 一種用於在離子植入器中使用的減速透鏡，包括：抑制電極，包括上部部分以及下部部分，所述上部部分以及所述下部部分經配置使得離子束在其之間傳輸；第一聚焦電極以及第二聚焦電極，定位於所述抑制電極的所述上部部分與所述下部部分之間，所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極經配置使得所述離子束在其之間傳輸；以及第一遮蔽件以及第二遮蔽件，所述第一遮蔽件配置在所述第一聚焦電極與所述離子植入器的終端台之間，所述第二遮蔽件配置在所述第二聚焦電極與所述離子植入器的所述終端台之間；其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件保護所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極的支撐表面免受由所述離子束產生的回流粒子的沈積，且其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件的每一者的偏壓經組態以控制所述離子束的形狀。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件具有垂直於所述離子束的方向定向的遮蔽表面，且所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極具有垂直於所述遮蔽表面定向的電極表面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第二 聚焦電極由絕緣體支撐，且所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件經定位以遮蔽所述絕緣體免受所述回流粒子。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第一遮蔽件為單個塊，且所述第二聚焦電極以及所述第二遮蔽件為單個塊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件定位於離所述離子束的相應第一側以及第二側的第一距離處，且所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極定位於離所述離子束的相應第一側以及第二側的第二距離處，所述第一距離比所述第二距離大。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件為L形，所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件中的每一者具有垂直於所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極的表面定向的第一遮蔽表面，所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件中的每一者具有平行於所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極的表面定向的第二遮蔽表面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述抑制電極由多個絕緣體支撐，所述絕緣體經組態以將抑制電壓與接地隔開。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第二 聚焦電極由附接到所述抑制電極的絕緣體支撐。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極具有面向所述離子束的電極表面，所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極是可調整的，使得所述電極表面相對於所述離子束的所述方向形成斜角。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中在於所述抑制電極由多個高電壓饋通支撐件支撐，所述減速透鏡更包括配置於所述抑制電極與所述減速透鏡的上部部分之間的導電饋通鞘層，所述饋通遮蔽件由來自周圍真空腔室的支座支撐。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述饋通遮蔽件以接地電位進行操作，且提供關於所述離子束對稱的接地平面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述抑制電極以與所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極不同的電壓進行偏壓。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極以與所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件不同的電壓進行偏壓。
  14. 一種用於在離子植入器中使用的減速透鏡，包括：抑制電極，具有經定位以使得離子束能夠在其之間傳 輸的上部部分以及下部部分；以及第一聚焦電極以及第二聚焦電極，定位於所述抑制電極的所述上部部分與所述下部部分之間，所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極經定位以使得所述離子束能夠在其之間傳輸，所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極各自更具有面向所述離子束的電極表面；其中所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極是可調整的，以使得所述電極表面能夠相對於所述離子束的傳輸方向形成斜角，其中所述抑制電極由多個高電壓饋通支撐件支撐，所述減速透鏡更包括配置於所述抑制電極與所述減速透鏡的上部部分之間的導電饋通鞘層，所述饋通鞘層由來自周圍真空腔室的支座支撐。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述饋通鞘層以接地電位進行操作，且提供關於所述離子束對稱的接地平面。
  16. 一種用於在離子植入器中使用的減速透鏡，包括：抑制電極，具有經定位以使得離子束能夠在其之間傳輸的上部部分以及下部部分；第一聚焦電極以及第二聚焦電極，定位於所述抑制電極的所述上部部分與所述下部部分之間，所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極經定位以使得所述離子束能夠在其之間傳輸，所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極各 自具有面向所述離子束的電極表面；以及導電饋通鞘層，配置於所述抑制電極與所述減速透鏡的上部部分之間，所述導電饋通鞘層由來自周圍真空腔室的支座支撐；其中所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極由附接到所述抑制電極的絕緣體支撐；其中所述抑制電極由與所述減速透鏡的蓋部分嚙合的多個高電壓饋通支撐件支撐；以及其中所述饋通鞘層以接地電位進行操作，且提供關於所述離子束對稱的接地平面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述離子束為帶狀束，且所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極的調整使得能夠調整所述帶狀束的平行性方面。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極是可調整的，以相對於所述離子束的所述方向以從0度到70度的角度來定位所述電極表面。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，更包括：第一遮蔽件以及第二遮蔽件，所述第一遮蔽件配置於所述第一聚焦電極與所述離子植入器的終端台之間，所述第二遮蔽件配置於所述第二聚焦電極與所述離子植入器的所述終端台之間； 其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件保護所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極的絕緣體支撐表面免受由所述離子束產生的回流粒子的沈積。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件定位於離所述離子束的相應第一側以及第二側的第一距離處，且所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極定位於離所述離子束的相應第一側以及第二側的第二距離處，所述第一距離比所述第二距離大。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一遮蔽件以及所述第二遮蔽件為L形。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述抑制電極由多個絕緣體支撐，所述絕緣體經組態以將抑制電壓與接地隔開。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之用於在離子植入器中使用的減速透鏡，其中所述第一聚焦電極以及所述第二聚焦電極由附接到所述抑制電極的絕緣體支撐。
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