TWI556341B - 處理基板的裝置 - Google Patents
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Description
本申請案主張2009年4月8日申請之題為「Apparatus to Perform Blanket and Patterned Implant」之第61/167,550號美國臨時專利申請案之優先權。第61/167,550號美國臨時專利申請案之整個說明書以引用方式併入本文。
本揭露案是關於一種用於處理基板的技術，更特定而言，是關於一種用於將摻雜劑(dopant)或雜質(impurity)引入基板中的技術。
在製造電子設備的製程中，將摻雜劑或雜質引入基板中以更改基板之原始的機械、光學或電性質。在製造記憶體設備中，可將硼離子引入矽基板中。由於在晶格(crystal lattice)中硼離子及矽原子具有不同的電性質，因此引入足夠量之硼離子可更改矽基板之電性質。
可使用離子植入(ion implantation)技術來引入摻雜劑。在此技術中，將含有所需物種(species)之饋入材料(feed material)離子化。隨後，將饋入材料之離子以具有所需能量之離子束(ion beam)之形式朝向基板引導，且隨後植入。若離子是來自不同物種，則離子可更改基板之性質。
諸如太陽電池(solar cell)之另一以矽為主基板之設備，亦可藉由將離子或摻雜劑引入矽基板中來製造。在過
去，已經由擴散製程(diffusion process)引入摻雜劑，其中將含有玻璃或糊狀物(paste)之摻雜劑安置於矽基板上。隨後，對基板進行加熱，且玻璃或膏狀物中之摻雜劑經由熱擴散擴散至基板中。
雖然擴散製程可能較經濟，但所述製程具有許多缺點。在一些太陽電池中，期望執行選擇性摻雜以將摻雜劑僅引入至基板之選定區中。然而，擴散製程難以控制，且經由擴散之選擇性摻雜可能難以達成。所述製程可導致不精確的摻雜或不一致的摻雜區之形成。另外，空隙(void)或氣泡(air bubble)或其他污染物可能在擴散製程期間與摻雜劑一起被引入基板中。
為解決此些缺點，已提出經由離子植入製程進行摻雜。在所提出之製程中，將用光阻層(photo-resist layer)塗覆基板，且執行微影製程(lithographic process)以曝露基板之若干部分。隨後，執行離子植入，且將摻雜劑植入曝露部分中。所述製程雖然達成精確之選擇性摻雜，但並不便宜。需要額外之步驟及時間來塗覆、圖案化及移除光阻，其每一者均增加製造製程之成本。若待曝露之區極小，則所述步驟可能更複雜。
在製造太陽電池中之任何增加的成本均將降低太陽電池之產生低成本能量的能力。同時，在製造具有高效率之高效能太陽電池中的任何減少的成本均將對太陽電池在全世界之實施具有積極影響。此將達成清潔能量技術之較廣可用性及接受度。
因此，需要一種新技術。
揭露一種用於處理基板的改良技術。在一特定例示性實施例中，所述技術可藉由使用用於處理基板的遮罩而實現。所述遮罩可包括：第一基座；以及多個指狀物，其彼此間隔開以界定一或多個間隙。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述多個指狀物中之每一者包括第一端及第二端，所述第一端安置於所述第一基座上。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述多個指狀物之所述第二端不受支撐。
根據此特定例示性實施例之額外態樣，所述遮罩含有石英、石墨、藍寶石、矽(Si)、碳化矽(SiC)以及氮化矽(SiN)中之至少一者。
根據另一例示性實施例，所述技術可以用於處理基板的裝置而實現。所述裝置可包括：離子源，其用於產生含有所需物種之離子的離子束；末端台，其用於容納所述基板；遮罩，其安置於所述離子源與所述基板之間，其中所述基板及所述遮罩中之一者經組態以相對於所述基板及所述遮罩中之另一者平移。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述遮罩可相對於所述離子束固定地定位。
根據此特定例示性實施例之額外態樣，所述遮罩可延伸至小於所述基板之整個高度。
根據此特定例示性實施例之額外態樣，所述遮罩之至少一部分可延伸至小於所述離子束之整個高度。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述離子束可包括第一部分及第二部分，其中所述遮罩可包括多個指狀物，所述多個指狀物彼此間隔開以界定一或多個間隙，且其中所述多個指狀物可安置於所述離子束之所述第一部分之路徑中。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述多個指狀物未安置於所述離子束之所述第二部分之路徑中。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述離子束之所述第一部分之高度可實質上等於所述離子束之所述第二部分之高度。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述離子束之所述第一部分之高度可大於所述離子束之所述第二部分之高度。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述離子束之所述第一部分之高度與所述離子束之所述第二部分之高度的比率可為約3：2。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述離子束之所述第一部分之高度小於所述離子束之所述第二部分之高度。
根據此特定例示性實施例之額外態樣，所述離子束之所述第一部分之高度與所述離子束之所述第二部分之高度的比率可為約2：3。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，來自所述離子束之所述第一部分之所述離子的一部分可穿過所述一或多個間隙，且植入所述基板中，以便執行選擇性離子植入。
根據此特定例示性實施例之額外態樣，來自所述離子束之所述第二部分之所述離子可植入所述基板中，以便執行毯覆式離子植入。
根據另一例示性實施例，所述技術可以用於處理基板的裝置而實現。所述裝置可包括：離子源，其用於產生含有所需物種之離子的離子束；末端台，其用於容納所述基板；遮罩，其安置於所述離子源與所述基板之間，所述遮罩包括多個指狀物，所述多個指狀物彼此間隔開以界定一或多個間隙，其中所述多個指狀物可沿所述離子束之高度方向延伸至小於所述離子束之整個高度。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述遮罩及所述基板中之至少一者可經組態以相對於所述遮罩及所述基板中之另一者平移。
根據此特定例示性實施例之其他態樣，所述離子束可包括位於所述離子束之相對側的第一部分及第二部分，其中來自所述離子束之所述第一部分的離子經組態以在所述基板上執行毯覆式離子植入，且來自所述離子束之所述第二部分的離子經組態以在所述基板上執行選擇性離子植入。
本文介紹用於處理基板之技術的若干實施例。為清楚
及簡單之目的，實施例可著重於用於將摻雜劑或雜質引入基板中的技術。舉例而言，本文描述之技術可用以形成含有不同劑量或程度之雜質的區及/或含有不同類型雜質或摻雜劑的區。雖然本揭露案著重於特定技術，但揭露內容不限於此。
在本揭露案中，是以帶狀射束(ribbon beam)的射束線離子植入系統(beam-line ion implantation system)來描述實施例。雖然未詳細論述，但不排除其他類型之離子植入系統，包含使用點(spot)或聚焦之離子束之掃描射束離子植入系統。另外，可同等適用於其他類型之基板處理系統，包含例如電漿輔助摻雜(plasma assisted doping，PLAD)或電漿浸沒離子植入(plasma immersion ion implantation，PIII)系統。
實施例中揭露之基板可為用於製造太陽電池之以矽為主的基板。雖然主要論述以矽為主之基板，但本揭露案可同等適用於含有其他材料之基板。舉例而言，含有碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)或其他材料之基板亦可適用。另外，其他非太陽電池基板亦可適用於本揭露案。用於製造其他機械、電子(例如，記憶體設備)或光學(例如，發光二極體(light emitting diode))設備或其他設備的金屬基板、其他半導電基板(semiconducting substrate)以及絕緣基板可同等適用。
參見圖1，繪示使用本揭露案之技術製造的例示性基板100。在本實施例中，繪示太陽電池基板100。在一側，
基板100可包含一或多個觸點區(contact region)102，在其中每一者上可形成金屬觸點(未圖示)。觸點區102可藉由將預定劑量之所需摻雜劑引入區102中而形成。若基板100包含兩個或兩個以上觸點區102，則觸點區102可被一間隔區(spacer region)104彼此間隔開。在一些實施例中，基板100亦可包括一或多個間隔區104，且每一間隔區104亦可引入摻雜劑或雜質。在本實施例中，引入觸點區102及間隔區104中之摻雜劑物種可相同。然而，觸點區102可具有比間隔區104高的摻雜劑劑量。若基板為太陽電池，則在基板100之前側上包含重度摻雜觸點區102及輕度摻雜間隔區104之此圖案可稱為選擇性發射極(selective emitter)設計。重度摻雜觸點區102可達成觸點區101與金屬觸點之間的較佳介接(interface)。另外，較高摻雜劑劑量可達成觸點區102中之較高導電性。雖然非較佳，但觸點區102及間隔區104在其他實施例中可引入不同的摻雜劑物種。舉例而言，觸點區102及間隔區104中之一者可引入p型摻雜劑，而觸點區102及間隔區104中之另一者被引入n型摻雜劑。在另一實例中，觸點區102及間隔區104可引入相同類型摻雜劑，但此相同類型摻雜劑是不同的物種。另外，觸點區102中之摻雜劑的劑量亦可大於間隔區104中之摻雜劑的劑量。或者，觸點區102中之劑量可等於或小於間隔區104中之劑量。
參見圖2，繪示根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的例示性系統200。在本實施例中，系統200可用以
製造具有圖1所示之選擇性發射極設計的太陽電池基板。
如圖2說明，系統200可為射束線離子植入系統，其中可將呈離子形式的摻雜劑引入基板100中。
本實施例之離子植入系統200可包含離子源202，其耦接至含有所需摻雜劑物種之饋入氣體(feed gas)的氣體匣(gas box)230。來自氣體匣230之饋入氣體被供應至離子源202，且隨後經離子化。此饋入氣體可含有具有來自第I族及第3A族至第8A族的一種或多種元素之摻雜劑物種。舉例而言，饋入氣體可含有氫(H)、氦(He)或其他稀有氣體、氧(O)、氮(N)、砷(As)、硼(B)、磷(P)、銻、鎵(Ga)、銦(In)或其他氣體。另外，饋入氣體可含有碳硼烷C2B10H12或另一分子化合物。在饋入氣體被離子化之後，藉由萃取電極(extraction electrode)201萃取離子源202中之離子20，所述萃取電極201包含抑制電極(suppression electrode)201a及接地電極(ground electrode)201b。電源(未圖示)可耦接至萃取電極201，且可提供可調整電壓。
離子植入系統200亦可包括可選之射束線組件。射束線組件可為可選的，因為系統在其他實施例中可能省略射束線組件。若包含，則可選之射束線組件可包含質譜分析器(mass analyzer)203、角度校正器磁體(angle corrector magnet)207以及第一及第二加速/減速級205及209中之至少一者。
質譜分析器203可根據離子質量而使離子偏轉。具有
所需質量之離子可經充分偏轉以穿過質譜分析器203之退出孔口(exit aperture)，且進一步行進至系統200之下游。同時，具有非所需質量之離子可經不充分或過度偏轉，且所述離子可經引導至質譜分析器203之壁。角度校正器磁體207同時可將在發散路徑(diverging path)中行進之離子20校準於一實質上平行的路徑。在本實施例中，發散之離子束20可被校準為一實質上平行的帶狀離子束20。若包含，則第一及第二加速/減速級205及207可加速或減速沿離子束路徑行進之離子束20中的離子。
沿離子束路徑行進之離子束20可朝末端台(end station)206引導。在末端台206中，一或多個基板100可定位於離子束路徑中，使得離子束20中之離子可植入基板100中。為控制植入過程，末端台206可含有各種組件。舉例而言，末端台206可含有壓板(platen)214，其可支撐所述一或多個基板100。壓板214除支撐基板100以外亦可控制(例如)基板100之溫度以提供熱或冷的離子植入。為提供冷的離子植入，壓板214可在小於室溫之溫度(較佳小於273°K)下維持基板100。為提供熱的離子植入，壓板214可在高於室溫之溫度(較佳大於293°K)下維持基板100。除壓板214外，本揭露案之離子植入系統200可含有冷卻及/或加熱台(未圖示)，其中可在離子植入之前或離子植入之後冷卻或加熱基板100。
末端台206亦可含有掃描器(未圖示)，例如片座(roplat)，其可將基板100定位於離子束20之路徑中。掃
描器亦可相對於離子束20將基板100平移/旋轉至所需位置及定向。在一實施例中，基板100可定向成實質上垂直於離子束路徑，使得離子以實質上0°入射角或植入角植入。在另一實施例中，基板可不垂直於離子束20以提供非零入射角或植入角。在一實施例中，植入角可在整個植入過程中保持恆定。在另一實施例中，植入角可在植入過程期間變化。在本揭露案中，基板100亦可以所需速率平移，以便控制所植入的離子之劑量。為確保適當劑量，末端台306亦可包含劑量量測系統。
在離子源202與基板100之間，可定位一或多個遮罩(mask)250。在本揭露案中，遮罩250可包含一或多個指狀物(finger)以阻擋離子20到達基板100。遮罩250亦可包含一或多個孔，離子20可穿過所述孔且植入基板100中。遮罩250可由系統200之各種組件支撐，該些組件包含末端台206之壁。可由支撐遮罩250之各種組件提供遮罩250相對於離子束20及/或基板100的適當定向或位置。舉例而言，致動器(未圖示)可耦接至遮罩250以相對於基板100及/或離子束20平移、旋轉或傾斜遮罩250。為防止遮罩250之溫度過度上升，亦可提供對遮罩250之冷卻。
參見圖3，繪示根據本揭露案之一實施例的例示性遮罩350。在本實施例中，遮罩350可包括至少一指狀物352。遮罩350可選地含有基座(base)354，且指狀物352可由基座354支撐。若遮罩350不含有基座354，則遮罩350
可為支撐及/或固持在一起的一或多個指狀物352。若遮罩350包括兩個或兩個以上指狀物352，則指狀物352可彼此間隔開以界定間隙或孔356。在一實施例中，遮罩350可具有多個指狀物352以界定一或多個間隙或孔，且指狀物352可具有一致的形狀及大小。另外，指狀物352可經組態以使得間隙或孔356具有一致的形狀及大小。在另一實施例中，遮罩350可具有61個指狀物352，且指狀物352經組態以形成60個一致且矩形的孔356。然而，熟習此項技術者將認識到，遮罩350可具有任一數目之指狀物352及孔356。另外，孔356可具有一致或不一致的各種形狀及大小。
遮罩350可由各種材料製成。較佳地，遮罩由能夠承受離子植入之反應性條件的惰性材料(inert material)製成。遮罩350中含有之材料的實例可包含石英、石墨、藍寶石、矽(Si)、碳化矽及氮化矽。材料之其他實例亦可包含於遮罩350中。其他材料之實例可包含含有摻雜劑物種之材料。
參見圖4，繪示根據本揭露案之另一實施例的另一例示性遮罩450。在本實施例中，遮罩450可包括至少一指狀物452。遮罩450亦可包括安置於遮罩450之相對側處且用以支撐指狀物452的第一基座454a及第二基座454b。若需要，則遮罩450亦可包含位於遮罩450之相對側處且靠近指狀物而安置之第三基座454c及第四基座454d。或者，可用額外的指狀物452代替第三基座454c
及第四基座454d。若遮罩450包括兩個或兩個以上指狀物452，則指狀物452可彼此間隔開以界定一或多個間隙或孔456。在一實施例中，遮罩450可具有多個指狀物452，且指狀物452可具有一致的形狀及大小。另外，指狀物452可經組態以使得孔456具有一致的形狀及大小。然而，熟習此項技術者將認識到，遮罩450可具有任一數目之指狀物452及孔456。另外，孔456可具有一致或不一致的各種形狀及大小。
類似於圖3所示之先前實施例之遮罩350，遮罩450可包含各種材料。為清楚及簡單之目的，將省略所述材料之描述。
參見圖5a及圖5b，繪示根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的例示性技術。所述圖不一定按比例繪製。
為清楚及簡單之目的，使用圖2所示之射束線離子植入系統200及圖3所示之遮罩350描述所述技術。然而，可使用其他系統，包含使用點或聚焦之離子束的掃描射束離子植入系統。另外，亦可使用其他遮罩，包含圖4所示之遮罩450。為清楚及簡單之目的可以射束高度來描述本技術。熟習此項技術者將認識到，在帶狀射束離子植入器中，射束高度可指代帶狀射束之實際高度。相對於使用點或聚焦之射束之掃描射束離子植入器，所述術語可指經點射束掃描以達成與帶狀射束離子植入器之效果類似之效果的區域之高度。
在本實施例中，基板500及遮罩350可安置於離子植
入系統200中。如圖5a及圖5b說明，遮罩350之指狀物352可經尺寸設定或定位，使得其不沿著高度方向510所示之高度方向延伸而穿過基板500之整個高度。指狀物352亦可經尺寸設定或定位，使得其不延伸穿過離子束20之整個高度。在本實施例中，遮罩350之指狀物352可延伸穿過離子束20之高度之約50%。在指狀物352延伸穿過少於整個高度之情況下，離子束20在朝向基板500被引導時可被劃分為多個部分。舉例而言，離子束20可包括第一部分20a，其自離子束20之第一邊緣20i延伸至假想參考線20iii。離子束20亦可包括第二部分20b，其自離子束20之第二邊緣20ii延伸至參考線20iii。參考線20iii可由指狀物之一端352i界定。
若指狀物352延伸穿過離子束20之高度的約50%，則離子束20之第一部分20a及第二部分20b之高度可實質上相等。離子束之第一部分20a中的離子可直接植入基板500中以執行毯覆式離子植入(blanket ion implantation)。
同時，第二部分20b中之離子的一部分經由孔356植入基板500中以執行選擇性離子植入。
離子束20、遮罩350及基板500中之每一者可具有獨立的旋轉及平移自由度(freedom)，且離子束20、遮罩350及基板500可聯合地或獨立地傾斜、旋轉及/或平移。在本實施例中，遮罩350可相對於離子束20固定地定位。同時，基板500可沿高度方向510所示之高度方向相對於離子束20及/或遮罩350平移。雖然未詳細論述，但基板500在
另一實施例中亦可沿箭頭512所示之方向相對於離子束20及/或遮罩350平移。在基板500沿高度方向510平移時，可形成含有摻雜劑之第一區502及第二區504。第一區502可為高度摻雜區，因為來自離子束之第一部分20a及第二部分20b的摻雜劑被植入。同時，第二區504可為輕度摻雜區，因為來自離子束之第一部分20a的摻雜劑或離子被植入。將本實施例之基板500與圖1所示之基板100相比，高度摻雜之第一區502可對應於觸點區102，而輕度摻雜之第二區504可對應於間隔區104。在觸點區102的摻雜劑劑量比間隔區104少的其他實施例中，高度摻雜之第一區502可對應於間隔區104，而輕度摻雜之第二區504可對應於觸點區102。
可根據指狀物352及離子束20之高度調整第一區502及第二區504中之摻雜劑劑量或程度。在本實施例中，指狀物352之高度可為離子束20之高度的約50%。因此，自指狀物352所得之離子束的第一部分20a及第二部分20b可具有相等高度。若離子束20中之離子的量沿高度方向510實質上一致，且若基板500平移之速率恆定，則第一區502中之摻雜劑劑量可為第二區504中之摻雜劑劑量的約兩倍。舉例而言，第一區502中之摻雜劑劑量可為約2E15/cm2，而第二區504中之摻雜劑劑量具有1E15/cm2摻雜劑劑量。在另一實施例中，指狀物352之高度可為離子束20之高度的約33%(三分之一)。在所述實施例中，離子束之第一部分20a之高度可比第二部分20b之高度大約
50%。在離子植入之後，第一區502中之摻雜劑的量可比第二區504中之摻雜劑的量大約50%。由此，第一區502及第二區504中之摻雜劑劑量之比率可為約3：2。
另外，為控制摻雜劑劑量，可調整指狀物352之高度以提供離子束一致性調諧。舉例而言，可調整遮罩350之指狀物352的長度以達成兩倍(2x)一致植入。
藉由使用本揭露案之技術，可製造帶有兩個具有不同摻雜劑劑量之區的基板。不同於習知技術，本揭露案之技術在使用時可以一個離子束或離子束之一次通過達成毯覆式且選擇性的植入，以同時或實質上同時地產生兩個區。
另外，所述技術不需要兩個不同遮罩。此外，可避免放置不同遮罩、以不同遮罩進行處理以及移除遮罩的額外步驟。本揭露案中描述之技術更簡單且更有效。
參見圖6，繪示根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的另一例示性技術。圖不一定按比例繪製。熟習此項技術者將認識到，本實施例含有與先前實施例中描述之特徵類似的許多特徵。為清楚及簡單之目的，可不重複類似特徵之描述。所述特徵不一定按比例繪製。
在本實施例中，遮罩650可包括至少一指狀物652，指狀物652可彼此間隔開以界定一或多個間隙或孔656。
舉例而言，離子束30可包括第一部分30a，其自離子束30之第一邊緣延伸至假想參考線30iii。離子束30亦可包括第二部分30b，其自離子束30之第二邊緣延伸至參考線30iii。參考線30iii可由指狀物之一端652i界定。在本實
施例中，基板500及遮罩650可安置於離子植入系統中。
隨後，可朝向基板500引導離子束30。在本實施例中，沿高度方向510所示的方向之離子束30的高度可充分大，使得基板500相對於離子束30之平移可為不必要的。換言之，離子束30之高度充分大，使得基板500中待植入之區可由離子束30之高度涵蓋，且基板500或離子束30無需相對於彼此平移。
本實施例之遮罩650同時可類似於遮罩350。類似於先前實施例，本實施例之離子束30、遮罩650以及基板500中之每一者可具有獨立的旋轉及平移自由度。然而，基板500及離子束30可相對於彼此固定地定位，使得其可聯合地傾斜、旋轉及/或平移。同時，遮罩650可相對於離子束30及基板500平移。在遮罩650沿高度方向平移時，可形成高度摻雜之第一區502及輕度摻雜之第二區504。為防止摻雜劑進入第一區502及第二區504中之額外植入，本實施例之遮罩650可選地包含具有較大高度之基座654。
藉由執行本實施例之技術，可藉由相對於離子束30平移遮罩650而達成高度摻雜之第一區502及輕度摻雜之第二區504。
參見圖7，繪示根據本揭露案之另一實施例的另一例示性遮罩750。在本實施例中，遮罩750可包括安置於遮罩750之相對側處的上部及下部部分702及704。熟習此項技術者將認識到，上部及下部部分702及704中之每一者類似於圖3所說明之先前實施例之遮罩350。在上部及
下部部分702及704中之每一者中，遮罩750可包括一或多個第一指狀物752a及一或多個第二指狀物752b。遮罩750亦可包括可選的第一及第二基座754a及754b，其支撐第一及第二指狀物752a及752b。另外，遮罩750亦可包含位於相對側的靠近指狀物而安置之可選的第三及第四基座754c及754d。
若遮罩750之上部及下部部分702及704中之每一者包括兩個或兩個以上第一及第二指狀物752a及752b，則指狀物752a及752b可沿寬度方向712彼此間隔開以界定一或多個第一孔756a。遮罩750亦可包括藉由上部及下部部分702及704沿高度方向710彼此間隔開而界定的第二孔756b。
類似於先前實施例之遮罩350及450，本實施例之遮罩750可包含各種材料。
參見圖8a及圖8b，繪示根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一例示性技術。圖不一定按比例繪製。為清楚及簡單之目的，將以圖7所說明之遮罩750描述本實施例之技術。熟習此項技術者將認識到，可以其他遮罩執行本技術。另外，為清楚及簡單之目的，未繪示第三及第四可選基座754c及754d。
本實施例之技術可為多部分技術，其中第一部分可類似於圖5a及圖5b所描述之技術。由此，應參照圖5a及圖5b所描述之先前實施例之技術來解讀本實施例之技術。
在本實施例中，遮罩750可安置於離子源(未圖示)
與基板500之間。隨後，離子束20可沿離子束路徑被引導至基板500。在技術之第一部分期間，離子束20可被引導至遮罩750之上部部分702，且遮罩750之上部部分702可安置於離子束路徑中。如圖8a所說明，第一指狀物752a可經尺寸設定或定位，使得第一指狀物752a不延伸穿過離子束20之整個高度。在過程中，離子束20可被劃分為第一部分20a及第二部分20b。離子束20之第一部分20a中的離子可經由第二孔756b直接植入基板中，以便執行毯覆式離子植入。同時，來自離子束20之第二部分20b之離子的一部分可穿過一或多個第一孔756a以執行選擇性離子植入。類似於圖5a及圖5b中揭露之技術，基板500可沿高度方向710平移。同時，遮罩750之上部部分702可關於離子束20固定地定位。因此，高度摻雜區(未圖示)及輕度摻雜區(未圖示)可形成於基板500上。
在可在第一部分之後或之前發生的技術之第二部分期間，離子束20可被引導至遮罩750之下部部分704。類似於技術之第一部分，第二指狀物752b可經尺寸設定或定位，使得第二指狀物752b不延伸穿過離子束20之整個高度。在過程中，離子束20可被劃分為第一部分20a及第二部分20b。不同於技術之第一部分，離子束之第一部分20a可用以經由遮罩750中之下部部分704中的第一孔756a執行選擇性離子植入。同時，可以離子束20a之第二部分20b執行毯覆式離子植入。
本實施例之技術提供若干優點。其中，所述技術可用
以解決離子束20沿高度方向710的不一致性。在許多離子植入器中，諸如離子劑量變化之不一致性可沿高度方向存在。所述變化可尤其由空間電荷效應(space-charge effect)引起。藉由使用離子束之第一及第二部分兩者來產生高度摻雜及輕度摻雜區，可減輕不一致性。
另外，可確定遮罩750相對於基板之位置。舉例而言，遮罩750可安置於基板500之上游，而無需校準第一及第二指狀物752a及752b相對於基板500及離子束20的相對位置。可朝向遮罩750引導離子束20，且根據由於指狀物752a及752b帶來之離子束電流的損失，可產生「晶圓圖(wafer map)」。另外，可調整離子束或基板沿高度方向710掃描的速率以補償任何不對稱性。舉例而言，當基板500不處於進行離子植入的狀態時，遮罩750可在基板500回轉的同時相對於離子束移動。此可允許在基板之毯覆式植入部分中消除離子束中之不一致性。遮罩750無需在每次基板回轉時移動，但可以使遮罩750以與離子束波動之重疊達最小化的間隔來進行移動。舉例而言，此可避免50Hz及60Hz之諧波(harmonic)。
參見圖9，繪示根據本揭露案之另一實施例的另一例示性遮罩950。為清楚及簡單之目的，對遮罩950的孔來進行描述。遮罩950可包括沿高度方向910之孔956a-956c的多個列955a-955c。在本實施例中，遮罩950可包括三個列955a-955c。在每一列955a-955c上，可安置一或多個孔956a-956c。在本實施例中，孔956a-956c可為矩形形狀。
如圖9所說明，本實施例之每一孔956a-956c可包括沿高度方向910延伸一距離l的第一及第二側967a及967b以及沿寬度方向912延伸一距離w的第一及第二寬度969a及969b。在其他實施例中，孔956a-956c可具有其他形狀。
在本實施例中，鄰近列955a-955c中之孔956a-956c可為不一致的。在本實施例中，不一致性可與孔956a-956c之位置或對準有關。舉例而言，第一列955a中之第一孔956a以及第二列955b中之第二孔956b在高度方向910上未對準。在過程中，孔956a及956b之中心可沿高度方向910移位一距離x且不對準。
而且，鄰近列955a-955c中之孔956a-956c可經定位以使得一個列955a-955c中之孔956a-956c的第一側967a可相對於鄰近列955a-955c中之孔956a-956c的第一側967a移位且不對準。在本實施例中，鄰近列中之孔956a-956c經移位以使得第一孔956a之第一側967a與第二孔956b之第二側967b對準。在其他實施例中，第一孔956a之第一側967a可與第二孔956b之第二側967b之間移位一距離d(未圖示)且不對準。在本揭露案中，第一孔956a可與第三列955c中之第三孔956c對準或不對準。
類似於先前實施例之遮罩，本實施例之遮罩950可包含各種材料。
參見圖10，繪示根據本揭露案之另一實施例的另一例示性遮罩1050。在本實施例中，遮罩1050類似於圖9所示之遮罩950。然而，鄰近列955a-955c中之孔956a-956c
可在高度方向910上重疊有一距離y。
參見圖11，繪示根據本揭露案之另一實施例的用於處理基板之另一例示性技術。圖不一定按比例繪製。為清楚及簡單之目的，將以圖9說明之遮罩950描述本實施例之技術。熟習此項技術者將認識到，可以其他遮罩執行本技術。
本實施例之技術可為多部分技術，其中第一部分可類似於圖5a、圖5b、圖8a及圖8b描述之技術。由此，應參照圖5a、圖5b、圖8a及圖8b描述之先前實施例之技術來解讀本實施例之技術。
在本實施例中，遮罩950可安置於離子源(未圖示)與基板(未圖示)之間。隨後，可沿離子束路徑朝向基板引導離子束20。在技術之第一部分期間，離子束20可被引導至遮罩950之上部部分。舉例而言，離子束20及遮罩950可經定位以使得離子束之第一部分20a與第二列955b中之第二孔956b之至少一部分重疊。同時，離子束之第二部分20b可與第一列955a中之第一孔956a之至少一部分重疊。當基板沿高度方向910平移時，可形成植入區。
若第一孔966a之第一側967a沿高度方向910與第二孔966b之第二側967b對準，則可形成具有等於第一及第二孔956a及956b之寬度的寬度的植入區。若第一孔966a之第一側967a與第二孔966b之第二側967b之間移位一距離d，則具有寬度d之非植入區可形成於兩個間隔開的植入區之間。
在可在第一部分之前或之後發生的技術之第二部分期間，離子束20可相對於遮罩950移動，使得朝向遮罩950之下部部分引導離子束20。舉例而言，離子束20及遮罩950可經定位以使得離子束之第一部分20a與第三列955c中之第三孔956c之至少一部分重疊。同時，離子束之第二部分20b可與第二孔956b之至少一部分重疊。在基板平移時，可減輕沿高度方向910之離子束的不一致性。
若使用圖10所示之遮罩1050，則第一及第二孔956a及956b之重疊或第二及第三孔956b及956c之重疊可使得能夠在輕度摻雜區之間形成具有寬度y之高度摻雜區。可藉由穿過重疊區之離子形成重度摻雜區，而可藉由穿過非重疊區之離子形成輕度摻雜區。此外，若所述技術為多部分過程，則可減輕沿射束(未圖示)之高度方向的不一致性。
參見圖12，繪示根據本揭露案之另一實施例的另一例示性遮罩。遮罩1250可包括多個列，每一列含有一或多個孔。在本實施例中，遮罩1250可包括沿著高度方向1210的5個列1255a-1255e。在每一列1255a-1255e中，一或多個孔1256a-1256e可沿著寬度方向1212安置。如圖12說明，鄰近列中之孔1256a-1256e為不一致的。舉例而言，鄰近列中之孔1256a-1256e可在大小及位置方面不同。
類似於先前實施例之遮罩，本實施例之遮罩1050可包含各種材料。
本揭露案之範疇不受本文所描述之特定實施例限
制。實際上，熟習此項技術者自前文描述以及隨附圖式將明白除本文所述之實施例之外的本揭露案之其他各種實施例及修改。因此，希望此些其他實施例及修改屬於本揭露案之範疇內。另外，儘管本文已出於特定目的在特定環境中之特定實施方案之上下文中描述了本揭露案，但熟習此項技術者將認識到，本揭露案之有用性不限於此，且可出於任何數目之目的在任何數目之環境下有益地實施本揭露案。因此，應鑒於本文所述之本揭露案之全部廣度及精神而解釋下文所陳述之申請專利範圍。
1‧‧‧距離
20‧‧‧離子束
20a‧‧‧第一部分
20b‧‧‧第二部分
20i‧‧‧第一邊緣
20ii‧‧‧第二邊緣
20iii‧‧‧參考線
30‧‧‧離子束
30a‧‧‧第一部分
30b‧‧‧第二部分
30iii‧‧‧參考線
100‧‧‧基板
102‧‧‧觸點區
104‧‧‧間隔區
200‧‧‧系統
201‧‧‧萃取電極
201a‧‧‧抑制電極
201b‧‧‧接地電極
202‧‧‧離子源
203‧‧‧質譜分析器
205‧‧‧第一加速/減速級
206‧‧‧末端台
207‧‧‧角度校正器磁體
209‧‧‧第二加速/減速級
214‧‧‧壓板
230‧‧‧氣體匣
250‧‧‧遮罩
350‧‧‧遮罩
352‧‧‧指狀物
352i‧‧‧端
354‧‧‧基座
356‧‧‧間隙/孔
450‧‧‧遮罩
452‧‧‧指狀物
454a‧‧‧第一基座
454b‧‧‧第二基座
454c‧‧‧第三基座
454d‧‧‧第四基座
456‧‧‧間隙/孔
500‧‧‧基板
502‧‧‧第一區
504‧‧‧第二區
510‧‧‧高度方向
512‧‧‧箭頭
650‧‧‧遮罩
652‧‧‧指狀物
652i‧‧‧端
654‧‧‧基座
656‧‧‧間隙/孔
702‧‧‧上部部分
704‧‧‧下部部分
710‧‧‧高度方向
712‧‧‧寬度方向
750‧‧‧遮罩
752a‧‧‧第一指狀物
752b‧‧‧第二指狀物
754a‧‧‧第一基座
754b‧‧‧第二基座
754c‧‧‧第三基座
754d‧‧‧第四基座
756a‧‧‧第一孔
756b‧‧‧第二孔
910‧‧‧高度方向
912‧‧‧寬度方向
950‧‧‧遮罩
955a-955c‧‧‧列
956a-956c‧‧‧孔
967a‧‧‧第一側
967b‧‧‧第二側
969a‧‧‧第一寬度
969b‧‧‧第二寬度
1050‧‧‧遮罩
1210‧‧‧高度方向
1212‧‧‧寬度方向
1255a-1255e‧‧‧列
1256a-1256e‧‧‧孔
w、x、y‧‧‧距離
圖1說明可使用本揭露案中描述之技術達成的基板。
圖2說明根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的例示性射束線離子植入系統。
圖3說明根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的例示性遮罩。
圖4說明根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一例示性遮罩。
圖5a及圖5b說明根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的例示性技術。
圖6說明根據本揭露案之一實施例之用於處理基板的另一例示性技術。
圖7說明根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一例示性遮罩。
圖8a及圖8b說明根據本揭露案之另一實施例之用於
處理基板的另一例示性技術。
圖9說明根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一例示性遮罩。
圖10說明根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一例示性遮罩。
圖11說明根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一例示性技術。
圖12說明根據本揭露案之另一實施例之用於處理基板的另一遮罩。
20‧‧‧離子束
100‧‧‧基板
200‧‧‧系統
201‧‧‧萃取電極
201a‧‧‧抑制電極
201b‧‧‧接地電極
202‧‧‧離子源
203‧‧‧質譜分析器
205‧‧‧第一加速/減速級
206‧‧‧末端台
207‧‧‧角度校正器磁體
209‧‧‧第二加速/減速級
214‧‧‧壓板
230‧‧‧氣體匣
250‧‧‧遮罩
Claims (6)
- 一種用於處理基板的裝置，所述裝置包括：離子源，其用於產生含有所需物種之離子的離子束，所述離子束包括彼此接近的第一部分及第二部分；以及遮罩，其安置於所述離子源與基板之間，所述遮罩包括多個指狀物，所述多個指狀物彼此間隔開以界定一或多個間隙，其中所述多個指狀物沿所述離子束之高度方向延伸至小於所述離子束之整個高度，其中來自所述離子束的所述第一部分的所述離子經組態以對所述基板執行毯覆式離子植入，且來自所述離子束的所述第二部分的所述離子經組態以對所述基板執行選擇性離子植入，其中來自所述離子束的所述第一部分及所述第二部分的所述離子經組態以在所述基板中形成第一摻雜區及第二摻雜區，所述第二摻雜區鄰近所述第一摻雜區且摻雜劑劑量比所述第一摻雜區中的摻雜劑劑量高，以及其中所述遮罩及所述基板中的至少一者相對於所述遮罩及所述基板中的另一者在所述高度方向上平移，同時所述基板被所述離子束植入。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於處理基板的裝置，其中所述遮罩含有石英、石墨、藍寶石、矽、碳化矽以及氮化矽中之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於處理基板的裝置，其中所述離子束的所述第一部分及所述第二部分的所述離子含有硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、磷(P)、 砷(As)以及銻(Sb)中之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於處理基板的裝置，其中所述遮罩包括第一基座及第二基座，至少一所述指狀物配置於所述第一基座及所述第二基座之間並連接所述第一基座及所述第二基座。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於處理基板的裝置，其中所述離子束的所述第一部分的所述離子植入整個所述基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於處理基板的裝置，其中所述遮罩相對於所述離子束固定地定位。
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