TWI732817B - 離子束裝置中汙染控制的裝置和方法 - Google Patents

離子束裝置中汙染控制的裝置和方法 Download PDF

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Abstract

一種裝置可包含產生離子束的離子源，所述離子源耦合 到第一電壓。裝置可進一步包含：停止元件，其安置於離子源與襯底位置之間；停止電壓供應器，其耦合到停止元件；以及控制元組件，其用於引導停止電壓供應器以將停止電壓施加到停止元件，當離子束包括正離子時，停止電壓等於第一電壓或比第一電壓更加偏正，且當離子束包括負離子時，停止電壓等於第一電壓或比第一電壓更加偏負，其中當將停止電壓施加到停止元件時，離子束的至少一部分從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子。

Description

離子束裝置中汙染控制的裝置和方法
本發明大體上涉及一種用於製造電子器件的技術，且更具體地說，涉及一種用於減少離子注入裝置中汙染的技術。
離子注入是用於通過轟擊將摻雜物、添加物或雜質導入到襯底的製程。已知的離子注入系統或裝置可包括離子源和一系列束線組件。離子源可包括在其中產生所要的離子的腔室。離子源還可包括安置於腔室附近的電源和擷取電極組合件。束線組件可包含，例如，質量分析器、第一加速或減速平臺、準直器和第二加速或減速平臺。極其類似於用於操控光束的一系列光學透鏡，束線組件可過濾、聚焦和操控離子或離子束，以具有所要的物質、形狀、能量和其它品質。離子束穿過束線組件且可朝向安裝於壓板或夾鉗上的襯底引導。襯底可由有時被稱作旋轉板的裝置在一個或多個維度上移動(例如，平移、旋轉和傾斜)。在包含緊密離子注入佈置的其它離子注入裝置中，襯底可位於電漿腔室內或位於鄰近電漿腔室的處理腔室中。
在束線離子注入機中，離子注入機系統產生穩定的、輪廊分明的用於多種不同離子物質和擷取電壓的離子束，以合乎需要地操作離子源持續延長的一段時間，同時避免維護或維修的需要。在使用源氣體(例如，AsH3、PH3、BF3和其它物質)操作若干小時後，束成分可最終在束光學件上形成沉積物。待注入的晶片的視距內的束光學件還可能包覆有來自晶片的殘餘物(包含Si和光阻化合物)。這些殘餘物在束線組件上堆積，這會引起在正常操作期間的DC電位的尖峰(例如，就電偏壓組件來說)，並最終脫落，從而導致晶片上的粒子汙染的可能性增加。
為緩解可能的脫落問題，可移除具有堆積物的組件，以便定期清潔，但這需要大量的停工時間。重新調整用於注入的離子束線，從而定期蝕刻束線組件以減少脫落可在原則上幫助避免脫落。此後一做法的缺點是離子束可能無法蝕刻不在離子束直接視距中的組件的遮蔽表面(包含面向晶片的表面)，這使得堆積和脫落出現於遮蔽表面上。
在一個實施例中，裝置可包含產生離子束的離子源，所述離子源耦合到第一電壓。裝置可進一步包含停止元件，其安置於離子源與襯底位置之間；停止電壓供應器，其耦合到停止元件；以及控制組件，其用於引導停止電壓供應器以將停止電壓施加到 停止元件，當離子束包括正離子時，停止電壓等於第一電壓或比第一電壓更加偏正，且當離子束包括負離子時，停止電壓等於第一電壓或比第一電壓更加偏負，其中當將停止電壓施加到停止元件時，離子束的至少一部分從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子。
在另一實施例中，系統可包含產生離子束的離子源，所述離子源耦合到第一電壓；襯底平臺，其安置於所述離子源的下游，所述襯底平臺用以容納襯底；至少一個束線組件，其用以將所述離子束引導為朝向所述襯底平臺的初級離子束；停止元件，其安置於所述離子源的下游；停止電壓供應器，其耦合到所述停止元件；以及控制組件，其引導所述停止電壓供應器以將停止電壓施加到所述停止元件，當所述離子束包括正離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏正，且當所述離子束包括負離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏負，其中當將所述停止電壓施加到所述停止元件時，所述初級離子束的至少一部分離開所述襯底向後經偏轉為經偏轉的離子。
方法可包含在離子源中產生離子；將第一電壓施加到所述離子源；從所述離子源擷取離子且引導作為初級離子束的所述離子朝向襯底位置；以及在清潔期間，將停止電壓施加到停止元件，所述停止元件安置於所述離子源和所述襯底位置之間，其中當所述初級離子束包括正離子時，所述停止電壓等於所述第一電 壓或比所述第一電壓更加偏正，且當所述初級離子束包括負離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏負，且其中所述初級離子束的至少一部分從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子。
1:裝置
2:離子源
4:電壓供應器
6:離子束
6A:離子束
8:組件
10:襯底
12:停止元件
14:停止電壓供應器
16:經偏轉的離子/離子
17:氣體源
18:沉積物
19:遮蔽表面區
20:控制組件
30:系統
34:質量分析器
36:第一加速或減速平臺
38:準直器
40:靜電過濾器
42:淹沒式電漿源
46:襯底平臺
48:襯底
52:源
54:源
56:源
70-A、70-B、70-C、70-D、70-E、70-F、70-G、70-H、70-I、70-J、70-K、70-L、70-M、70-N:靜電元件
72:離子束
74:腔室
76:離子
80:停止元件
90:停止元件
100:裝置
102:氬離子束/離子束
110:離子
112:區
120:等電位曲線
122:電壓供應器組合件
150:離子注入系統
162:氣體箱
164:離子源
166:分析器
168:準直器
170:淹沒式電漿源
180:示範性電壓曲線
182:離子束
200:氬離子束
210:離子
252:離子束
250:示範性電壓曲線
260:另一示範性電壓曲線
262:離子束
270:離子束
272:離子
300:離子束系統
302:電漿腔室
304:電漿
306:擷取組合件
308:離子束
310:經反射的離子
312:零電壓平面
318:停止元件
320:處理腔室
800:示範性處理流程
802、804、806、808:區塊
R:位置
VT:目標電壓
VS:襯底電位
V1:第一電壓
VST:停止電壓
圖1A和圖1B呈現根據本發明的實施例的裝置的框圖。
圖2繪示根據本發明的系統的示範性實施例。
圖3繪示根據本發明的其它實施例的裝置的側視圖。
圖4A繪示符合本發明實施例的用於束線離子注入系統的操作的一個情境。
圖4B繪示當施加+10kV時，在圖4A的一般情境下停止元件的操作的模擬結果。
圖4C繪示產生於圖4A的情境中的5kV氬離子束的模擬結果。
圖4D描繪基於圖4A的一般情境的模擬，其中不同於圖4B的停止元件，將+40kV電壓施加到停止元件。
圖4E描繪例如可產生於圖4A的情境中的5kV氬離子束的模擬結果。
圖5A以框圖形式繪示束線離子注入系統。
圖5B繪示表示圖5A的離子注入系統的束線的各個部分處電 位的另一示範性電壓曲線。
圖6繪示在圖5A條件下處理的離子束的模擬。
圖7描繪採用電漿腔室來產生電漿的離子束系統的實施例。
圖8繪示根據本發明的實施例的示例性處理流程。
圖式未必按比例。圖式僅為表示，並不意圖描繪本發明的特定參數。圖式意圖描繪本發明的典型實施例，且因此不應被視為在範圍上受到限制。在圖式中，相似編號表示相似元件。
現將在下文中參考附圖更全面地描述根據本發明的系統、裝置和方法，其中繪示系統、裝置和方法的實施例。系統、裝置和方法可以許多不同形式體現，且不應解釋為受限於本文中所闡明的實施例。取而代之，提供這些實施例，使得本發明將透徹且完整，且將向所屬領域的技術人員充分傳達系統和方法的範圍。
如本文中所使用，以單數形式敘述並且前面有詞“一”的元件或操作應被理解為包含多個元件或操作，直到明確敘述此類排除。此外，對本發明的“一個實施例”的參考並不意圖為限制性的。額外的實施例也可以併入到所敘述的特徵中。
在不同實施例中，提供系統、裝置和方法用於以新穎的方式控制離子束的軌跡，以促進離子束裝置中組件的清潔。
圖1A和圖1B呈現根據本發明的實施例的裝置1的框 圖。裝置1可被稱為“離子束裝置”且可通常表示束線離子注入機或產生離子束的緊湊裝置。因此，為了清楚起見，可省略離子束裝置的各個已知組件。如所說明，裝置1包含離子束源(繪示為離子源2)。離子源2還可包括安置於離子源2的腔室附近的電源和擷取電極組合件(未繪示)。
離子源2可包含發電機、電漿激勵器、電漿腔室和電漿自身。電漿源可為電感耦合的電漿(inductively-coupled plasma；ICP)源、環形耦合的電漿源(toroidal coupled plasma source；TCP)、電容耦合的電漿(capacitively coupled plasma；CCP)源、螺旋形源、電子迴旋共振(electron cyclotron resonance；ECR)源、間熱式陰極(indirectly heated cathode；IHC)源、輝光放電源、產生電子束的離子源或所屬領域的技術人員已知的其它電漿源。
離子源2可產生用於處理襯底10的離子束6。在各種實施例中，離子束(在橫截面中)可具有目標形狀，例如點束或帶狀束，如所屬領域中已知。在繪示的笛卡爾坐標系統中，離子束的傳播方向可表示為平行於Z軸，同時離子的實際軌跡可隨離子束6而變化。為了處理襯底10，可通過在離子源2與襯底10之間建立電壓(電位)差來加速離子束6，以獲取目標能量。如圖1A所繪示，離子源2可耦合到目標電壓(繪示為VT)，其中VT由電壓供應器4供應，且經設計以在襯底10的處理期間產生用於離子的目標離子能量。具體地說，當離子束6衝擊襯底10時，離子束6中的離子的離子能量可通過VT與VS(襯底電位)之間的差確定。 用於處理襯底的離子能量的實例可從數百eV到數十萬eV變動。實施例在此上下文中不受限制。
在操作的處理模式中，可採用裝置1，以通過在離子源2中建立電漿，將電壓VT施加到離子源2，且當襯底保持在襯底電位VS處時擷取離子束6來處理襯底10。這導致離子束6加速到襯底10，如圖1A中繪示。在離子束6用於注入摻雜或沉積材料的實例中，在處理模式期間，離子束6可包含易於在離子束裝置1內各個表面上凝結的物質。這些表面可包含未受離子束6衝擊，在那些表面上產生積聚的表面。舉例來說，表示裝置1中任何組件的組件8可在處理模式期間經歷摻雜材料的積聚，尤其是未直接暴露於離子束6的表面。
現轉而參看圖1B，繪示處於操作的清潔模式中的裝置1。在此實例中，將第一電壓(繪示為V1)耦合到離子源2，其中電壓供應器4當連接到離子源2時產生V1。因此，通過使用已知的擷取組件(未繪示)，離子束6A可從離子源2擷取且沿著初始軌跡朝向襯底10加速，在此情況下，離子束平行於Z軸且指向圖中的右側。如在以下實施例中詳細說明，可調整電壓V1的量值和正負號的選擇以調整離子束裝置內的組件的清潔。在一些實例中，離子束6A的組成可不同於離子束6的組成。舉例來說，離子束6可包含摻雜物質，而離子束6A可包含惰性氣體離子(Ar、He、Ne、Kr等)。在其它實施例中，離子束6A可包含用於清潔來自表面的沉積物的反應性離子，例如，氟、包含NF3的氟化合物、 氯、氯化合物、氧，或其類似離子。此外，如所繪示，裝置1包含停止元件12和耦合到所述停止元件12的停止電壓供應器14。裝置1可進一步包含用以引導停止電壓供應器14的控制組件20，以將停止電壓(繪示為VST)施加到停止元件12。控制組件20可體現於邏輯以及記憶體中，且可包含任何硬體與軟體的組合，以調整由停止電壓供應器14以及電壓供應器4供應的電壓。控制組件20可包含，例如，包含控制器的半導體電路，和包含指令的電腦可讀存儲媒體，當執行所述指令時使離子束裝置的各個組件操作，如本文中所揭示。以此方式，可變更離子源2和停止元件12處建立的電壓，以從操作的清潔模式切換到操作的處理模式。
根據本發明的實施例，停止電壓可等於第一電壓(V1)或比第一電壓(V1)更加偏正。本文中所使用的關於電壓(電位)的術語“更加偏正”或“更不偏正”可指兩個不同實體的相對電壓。因此，舉例來說，0V比-5kV“更加偏正”，而+10kV比0V更加偏正。此外，-10kV比-5kV“更不偏正”。術語“更不偏負”或“更加偏負”也可指相對電壓。舉例來說，0kV可被稱為比+5kV更加偏負，而+10kV比+5kV更不偏負。
在停止電壓等於第一電壓(V1)或比第一電壓(V1)更加偏正的情況下，當將停止電壓施加到停止元件12時，離子束6A的至少一部分可從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子16。離子束6A的向後經偏轉的離子的部分繪示為離子16。有利的是，離子16的軌跡可允許離子16衝擊非暴露於離子束6A或離子束6的 表面。為了清楚起見，這些表面圖示為圖2B中的遮蔽表面區19。如上文所論述，在操作的處理模式期間，此些區可能易於積聚材料，繪示為圖1B中的沉積物18。通過產生具有合適軌跡的離子16，沉積物18可在暴露於充足劑量的離子16之後被清除，這避免了從裝置1移除組件8，用於外部清潔的需要。
現參看圖2，繪示表明根據本發明的系統30的示範性實施例。系統30可經配置為束線離子注入系統，所述束線離子注入系統含有(除其它組件之外)用於產生離子束6的離子源2和一系列束線組件。離子源2可包括用於收納氣流和產生離子的腔室。離子源2還可包括安置於腔室(未繪示)附近的電源和擷取電極組合件。束線組件可包含，例如，質量分析器34、第一加速或減速平臺36、準直器38、用於加速或減速離子束6的靜電過濾器(EF)40和用於中和離子束6的淹沒式電漿源42。氣體源17(在一些實施例中的反應性氣體源)可提供氣體到淹沒式電漿源42。此外，控制組件20可包含用以發送信號的邏輯，以當將停止電壓施加到停止元件12時，在淹沒式電漿源42中產生電漿。
在示範性實施例中，束線組件可過濾、聚焦和操控離子束6以具有所要的物質、形狀、軌跡、能量和其它品質。離子束6可通過至少一個束線組件朝向襯底腔室，或襯底平臺引導，且在圖2的具體實例中，朝向安裝於壓板或夾鉗上的襯底48(繪示為襯底平臺46)引導。襯底48可在一個或多個維度移動(例如平移、旋轉和傾斜)。
如所繪示，可存在一個或多個饋入源(繪示為源52、源54和源56)，其與離子源2的腔室耦合。在一些實施例中，從饋入源提供的材料可包含用於注入、沉積或清潔的源材料。源材料可含有以離子的形式引入到襯底的摻雜物質。清潔材料還可包含清洗劑(例如，蝕刻劑氣體，或反應性氣體)，其被引入到離子源2的腔室中且形成離子束6的一部分，以清潔束線組件中的一個或多個。
如上文所描述，可在清潔模式中採用停止電壓供應器14，以將電壓施加到停止組件(未繪示)，以再引導離子束6的至少一部分，產生對所選束線元件的原位清潔。舉例來說，停止組件當定位於位置R時可有效地清潔位於位置R上游的組件(例如淹沒式電漿源42或靜電過濾器40)的遮蔽表面。
在各種實施例中，停止元件可包括經配置為安置於靜電過濾器中的第一棒對的電極，其中棒具有電傳導性。靜電過濾器可包含包括第二棒對且安置於停止元件上游的至少一個額外電極。至少一個額外電極可包含非暴露於初級束的遮蔽表面區。如下文所描述，通過停止元件的適當操作，至少一個額外電極中的遮蔽表面區可攔截由停止元件產生的經偏轉的離子。
現參看圖3，繪示根據其它實施例的裝置100的側視圖。裝置100可包含圖2中繪示的系統30的靜電過濾器40，如將更詳細地描述。在各種實施例中，靜電過濾器40和下文所揭示的類似實施例的靜電過濾器可沿著Z軸和X軸，以及Y軸延伸幾十釐米。 實施例在此上下文中不受限制。在示範性實施例中，靜電過濾器40為經配置以獨立地控制離子束72的偏轉、減速和聚焦的束線組件。如下文將更詳細地描述，靜電過濾器40可包含靜電元件(例如，離子束光學件)的配置，所述靜電元件包括安置於離子束72之上方的上部電極集合和安置於離子束72之下方的下部電極集合。上部電極集合和下部電極集合可為靜止的，且具有固定位置。上部電極集合與下部電極集合之間的電位差也可沿著中心離子束軌跡變化以反映在沿著中心離子束軌跡的每個點處的離子束的能量，所述能量用於獨立地控制離子束的偏轉、減速和/或聚焦。
如所繪示，靜電過濾器40包含多個傳導靜電元件(電極)，所述多個傳導靜電元件繪示為對應於多個束線電極(例如，石墨電極棒)的靜電元件70-A到70-N。在一個實施例中，靜電元件70-A到70-N是沿著離子束線安置的傳導束光學件，如所繪示。在此實施例中，靜電元件70-A到70-N佈置成對稱配置，其中靜電元件70-A到70-B表示入口電極集合，靜電元件70-C到70-D表示出口電極集合，以及剩餘的靜電元件70-E到70-N表示若干抑制/聚焦電極集合。如所繪示，每一電極對集合提供空間/空隙以允許離子束72(例如，帶狀束)經其穿過。在示範性實施例中，靜電元件70-A到70-N設置於腔室74中。
在一個實施例中，靜電元件70-A到70-N包含彼此電耦合的數對傳導件。或者，靜電元件70-A到70-N可為一系列單式結構，每一者包含孔隙以用於離子束經其穿過。在所繪示的實施 例中，每一電極對的上部與下部部分可具有不同電位(例如，在分開的傳導件中)以便使經其穿過的離子束偏轉。儘管靜電元件70-A到70-N被描繪為七(7)個對(例如，具有五(5)個抑制/聚焦電極集合)，但在各種實施例中可採用任何數目的元件(或電極)。舉例來說，靜電元件70-A到70-N的配置可利用一系列三(3)個到十(10)個電極集合。
在一些實施例中，在處理模式中，沿著離子束線穿過靜電元件70-A到70-N的離子束72可包含硼或注入到襯底10中，或用於在襯底10上凝結的其它元素。此舉可產生沉積物18的形成，如所繪示以及參照圖1B上文所論述。在圖3中所大體上繪示的清潔模式中，離子束72可包括反應性離子或惰性氣體離子或在一些實施例中兩者的組合。在清潔模式期間，可將停止電壓施加到停止元件，再引導離子束72，如所繪示。具體地說，離子束72的至少一部分可離開初始軌跡(沿著Z軸指向右側)向後引導。此結果在離子76中繪示，其中離子76的軌跡受到靜電元件70-A到70-N的各個元件的攔截，且具體地說在遮蔽表面區19中。以此方式，可在不移除靜電過濾器40的情況下清潔靜電元件70-A到70-N。在圖3的具體實施例中，靜電元件70-C和靜電元件70-D可構成如上文所描述的停止元件。靜電元件70-C和靜電元件70-D可彼此電連接且可耦合到停止電壓供應器14，以接收停止電壓VST，其中停止電壓等於第一電壓(V1)或比第一電壓(V1)更加偏正。此情形可使離子束72中的離子減速且使其軌跡逆轉，如 所繪示。圖3的實施例說明在清潔模式期間將能量過濾器的出口電極用作停止元件，而在其它實施例中，可包含專用停止元件，其中所述專用停止元件在處理模式期間通常並不用來調整離子束。
現轉而參看圖4A，繪示符合本發明實施例的用於束線離子注入系統(繪示為離子注入系統150)的操作的一個情境。圖4A還繪示表示離子注入系統150的束線的各個部分處電位的離子束182和示範性電壓曲線180。如所繪示，離子注入系統150可包含已知組件，包含氣體箱162、離子源164、分析器166、質量解析狹縫(mass resolving slit；MRS)、準直器168、靜電過濾器40、淹沒式電漿源170和襯底10。舉例來說，出於說明的目的，繪示組件以線性的方式佈置，而在圖2中繪示組件的相對定位的更精確表示。在圖4A的實施例中，離子源164在+5kV電位處加偏壓，而在束線的中間區中的束線組件(例如，分析器166和準直器168)在-10kV處加偏壓。雖然將正電壓施加到停止元件12，但靜電過濾器40的靜電元件中的至少一些仍加負偏壓。在此實例中，施加到停止元件12的停止電壓可從+10kV到+30kV變動。實施例在此上下文中不受限制。最後，在此實例中襯底10處於0V電位。
現轉而參看圖4B和圖4C，繪示在圖4A的一般情境下停止元件12的操作的模擬結果。在圖4B的具體實例中，停止元件體現於靜電過濾器40中且施加+10kV的停止電壓。如所繪示，靜電元件70-C和靜電元件70-D充當停止元件，在此變體中標記為 停止元件80，同時如上文所一般描述而執行。在此實施例中，以及在不同其它實施例中，除了停止元件80之外，施加到靜電過濾器40的電極的電壓可類似於用於束處理模式中以允許離子束的傳播穿過靜電過濾器40的那些電壓。舉例來說，包含多個獨立電壓源(未單獨繪示)的電壓供應器組合件122可將電壓個別地供應到除停止元件80以外的靜電過濾器40的電極。電壓可為負電壓且可在已知靜電過濾器中的不同電極之間變化。具體地說，由電壓供應器組合件122施加的電壓可相對於停止電壓為負。施加到停止元件80的+10kV電壓以及施加到其它電極的電壓產生電場，所述電場由一系列等電位曲線120表示。因此，這些等電位曲線是指施加到靜電過濾器40的各個電極的不同電壓。舉例來說，近似-26kV的電位環繞靜電元件70-E附近的區，指示施加到靜電元件70-E的電壓。電位朝向右側變得越來越正。施加到停止元件80的+10kV電壓實現產生數千伏的正電位，所述正電位在靜電元件70-C與靜電元件70-D之間的區112中延伸。
現轉而參看圖4C，繪示例如可產生於圖4A的情境中，在圖4B中繪示的靜電過濾器40的條件下傳播穿過靜電過濾器40的5kV氬離子束的模擬結果。如所繪示，氬離子束102傳播到靜電過濾器40中。由停止元件80產生的電場足以使離子束102的部分停止且引導離子110向後朝向靜電過濾器40的其它電極。反過來，離子110可附著到靜電過濾器40的其它靜電元件，如所繪示。值得注意的是，根據由集合施加到靜電過濾器內不同電極的 不同電勢產生的電場的形狀，離子110的軌跡可為彎曲的。離子從下游位置向後且大體上在上游方向上的偏轉實現當離子束102朝向襯底10傳播時，清潔非暴露於離子束102的靜電元件的遮蔽表面區。如圖4C中所繪示，在此情境下，離子束102的部分還可傳播到襯底10。
在靜電過濾器可包含，例如，入口電極和安置於入口電極下游的出口電極的各種額外實施例中，停止元件可安置於入口電極和出口電極的中間。舉例來說，在圖4B中，停止元件體現於靜電過濾器40的出口前的最後一對靜電元件中，而在其它實施例中，可採用靜電過濾器40內的其它電極作為停止元件。
在圖4D中繪示的模擬中，圖4A的一般情境保持相同，同時將+30kV電壓施加到停止元件90，在此情況下，停止元件由靜電元件70-N和靜電元件70-M形成。如圖4E中所繪示，此較高電壓在靠近離子束可在靜電元件70-N與靜電元件70-M之間傳播的位置的區中產生近似10kV的電場。
現轉而參看圖4E，繪示例如可產生於圖4A的情境中，在圖4D中繪示的靜電過濾器40的條件下傳播穿過靜電過濾器40的5kV氬離子束的模擬結果。如所繪示，離子束(在此情況下，氬離子束200)傳播到靜電過濾器40中。由停止元件90產生的電場足以使氬離子束200的部分停止且引導離子210向後朝向靜電過濾器40的其它電極。反過來，離子210可附著到靜電過濾器40的其它靜電元件，如所繪示。此情形可實現清潔靜電元件的遮蔽 部分。如所繪示，在此情境下，氬離子束200的較小部分可傳播到襯底10。如圖4C和圖4E的結果所表明，若將足夠高的正電壓施加到停止元件，則可在停止電極之間的中心區中產生足夠高的電位，因此使全部離子束停止。
在靜電過濾器經配置有入口電極和安置於入口電極下游的出口電極的額外實施例中，停止元件可安置於入口電極和出口電極的中間的任何位置。
在本發明的其它實施例中，可配置束線離子注入系統，其中施加到各個束線組件的電壓不同於習知束線離子注入系統中的電壓。現轉而參看圖5A，以框圖形式繪示束線離子注入系統(繪示為離子注入系統150)。圖5A還繪示表示離子注入系統150的束線的各個部分處電位的示範性電壓曲線250。在此實例中，將-5kV電位施加到離子源164，代替如在已知束線離子注入程序中在正電位元處對離子源加偏壓，同時在-20kV處對束線的中間區中的束線組件(例如分析器166和準直器168)加偏壓。雖然將0V的停止電壓施加到停止元件12，但靜電篩檢程序40的靜電元件中的至少一些仍加負偏壓。值得注意的是，由於離子源164與襯底10(以及停止元件12)相比加偏負的偏壓，所以當離子束252在停止元件12附近橫穿時，可使離子束252完全停止。此情形可賦予以下優點：在清潔程序期間阻止任何不必要的離子進入襯底區域。
現轉而參看圖5B，繪示表示離子注入系統150的束線的 各個部分處電位的另一示範性電壓曲線260。在此實例中，將0kV(接地)電位施加到離子源164，代替如在已知束線離子注入程序中在正電位元處對離子源加偏壓，同時在-20kV處對束線的中間區中的束線組件(例如分析器166和準直器168)加偏壓。雖然將0V的停止電壓施加到停止元件12，但靜電過濾器40的靜電元件中的至少一些仍加負偏壓。值得注意的是，由於離子源164與襯底10在同一電位處加偏壓，所以當離子束262在停止元件12附近橫穿時，可使離子束262完全停止。此情形可賦予以下優點：在清潔程序期間阻止任何不必要的離子進入襯底區域，同時不需要將電壓施加到離子源164。
圖6繪示在圖5A的條件下處理的離子束270的模擬。如所繪示，在圖中，離子束270朝向右側傳播，且在停止元件12(0V)處停止，產生離子272，其中離子272如所繪示向後引導。極少或不出現離子束270傳播到襯底10的情況。
根據額外實施例，停止元件可為襯底固持器。以此方式，襯底固持器或位於襯底固持器上的襯底可使接近的離子束停止，且使離子束向後偏轉。從在襯底固持器附近橫穿的離子束中形成的經偏轉的離子可相應地沖射到位於離子源與襯底固持器之間的至少一個組件上。此情形可促進位於襯底上游的區中的清潔，其中在處理模式期間，此類區並非常常經受離子束衝擊。
在其它實施例中，停止元件可部署於緊湊的離子束系統中。圖7描繪離子束系統300的實施例，其中離子束系統300採 用電漿腔室302產生電漿304。電漿腔室302可為任何已知設計且電漿304可根據任何已知電漿裝置產生。如圖7中所繪示，擷取組合件306鄰近電漿腔室302而設置，且可相對於電漿腔室加負偏壓，以擷取離子束308。在一個實施例中，在操作期間，電漿腔室302可接地(由電壓供應器4施加的0V)以處理襯底。此外，停止元件318可定位於處理腔室320中。在操作的處理模式下，襯底固持器(未單獨繪示)可加負偏壓，以吸引來自電漿304的正離子。在操作的清潔模式下，停止元件318(在一些實施例中相同於襯底固持器)可相對於電漿腔室302加正偏壓。此偏壓可使離子束308停止，且可產生經反射的離子310，所述經反射的離子從零電壓平面312向後朝向擷取組合件306引導。在此模式中，可通過濺射蝕刻、反應性蝕刻或經反射的離子310所引起的其它蝕刻來清潔擷取組合件306和大體上未暴露於離子束308的其它零件。
在額外實施例中，可以不同方式將停止電壓施加到靜電過濾器的電極。舉例來說，在停止元件經配置為電極(由棒對組成)的靜電過濾器中，所述靜電過濾器可包含第二電極(包含第二棒對)和第三電極(包含第三棒對)。在此配置中，根據一個實施例，除施加到停止電極的停止電壓之外，還可將第二電壓施加到第二電極；且可將不同於第二電壓的第三電壓施加到第三電極。第二電壓和第三電壓可比停止電壓更不偏正，且可具有負電位，吸引經偏轉的離子。由於不同的電壓，由第二電極攔截的經 偏轉的離子的第一通量可不同於由第三電極攔截的經偏轉的離子的第二通量。以此方式，可根據用於給定電極清潔的目標數量，通過調整第二電極、第三電極和靜電過濾器中的其它電極來調整引導到靜電過濾器內不同電極的離子的數量。
在額外實施例中，反應性氣體可流動穿過淹沒式電漿源，例如淹沒式電漿源170，其中所述淹沒式電漿源安置於停止電極與襯底位置之間。以此方式，來自淹沒式電漿源的反應性物質可沖射於至少一個額外電極(非用作用於清潔的停止元件)上。除向後朝向遮蔽表面區再引導的離子所引起的蝕刻外，此舉還可幫助從電極上除去材料。根據流動穿過淹沒式電漿源的反應性氣體的數量調諧濺射清潔與反應性離子蝕刻之間的平衡。
再次參看圖2，在更進一步的實施例中，可使用安置於停止元件下游的電漿源(例如，淹沒式電漿源42)產生第二離子束。以此方式，第二離子束和由停止元件所引起的其它經偏轉的離子束可引導到電極或其它待清潔表面上。
在更進一步的實施例中，清潔離子束不僅可由靜電元件操控，還可由已呈現的磁體或額外磁體操控，以將束引導到束線的非視距(或其它)區中。
在其它額外實施例中，上文大體上所揭示的裝置和技術可配合負離子使用，以執行原位清潔。在這些額外實施例中，離子源可產生包括負離子的離子束，其中將第一電壓施加到離子源。停止電壓供應器可經引導以將停止電壓施加到停止元件，其 中停止電壓等於第一電壓或比第一電壓更加偏負。
現轉而參看圖8，繪示根據本發明的實施例的示範性處理流程800。在區塊802處，在離子源中產生離子。離子源可為，例如，束線離子注入機中的離子源，或緊湊離子束裝置中的電漿腔室。實施例在此上下文中不受限制。在區塊804處，將第一電壓施加到離子源。在區塊806處，從離子源中擷取離子，且將離子引導為朝向給定離子束裝置內襯底位置的初級離子束。在區塊808處，在清潔期間，將停止電壓施加到安置於離子源與襯底位置之間的停止元件，其中停止元件等於第一電壓或比第一電壓更加偏正。在各種實施例中，停止元件可為束線的組件，例如靜電過濾器中的電極、襯底固持器，或襯底。實施例在此上下文中不受限制。以此方式，初級離子束的至少一部分從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子。
鑒於前述內容，通過本文中揭示的實施例達成至少以下優勢。第一，提供停止元件有助於在處理期間對易於積聚材料的離子束裝置內表面的原位清潔。第二，一些實施例可將現有電極或組件捆束於離子束裝置內，以在不需要大量再設計或在裝置內部附加組件(例如，束線離子注入系統)的情況下執行原位清潔。第三，各種實施例提供在清潔模式期間停止元件能夠防止清潔離子束衝擊襯底位置的能力，在清潔期間保護襯底固持器或襯底免於不必要的離子暴露。
本發明的範圍應不受到本文中描述的具體實施例限制。 實際上，根據以上描述和附圖，除本文中所描述的那些實施例和修改外，本發明的其它各種實施例和對本發明的修改對所屬領域的一般技術人員將是顯而易見的。因此，此些其它實施例和修改傾向於屬於本發明的範圍。此外，儘管本文中已出於特定目的在特定環境下在特定實施方案的上下文中描述了本發明，但所屬領域的一般技術人員將認識到，本發明的實施例的有用性並不限於此，並且出於任何數目個目的，本發明的實施例可有益地在任何數目個環境中實施。因此，上文闡述的權利要求書應鑒於如本文中所描述的本發明的完全廣度來解釋。
1:裝置
2:離子源
4:電壓供應器
6A:離子束
8:組件
10:襯底
12:停止元件
14:停止電壓供應器
16:經偏轉的離子/離子
18:沉積物
19:遮蔽表面區
20:控制組件
V1:第一電壓
VST:停止電壓

Claims (14)

  1. 一種離子注入裝置，包括：產生離子束的離子源，所述離子源耦合到第一電壓；停止元件，其安置於所述離子源與襯底位置之間；停止電壓供應器，其耦合到所述停止元件；以及控制組件，其引導所述停止電壓供應器以將停止電壓施加到所述停止元件，當所述離子束包括正離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏正，且當所述離子束包括負離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏負，其中，當將所述停止電壓施加到所述停止元件時，所述離子束的至少一部分從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中所述停止元件包括經配置為第一棒對的電極，所述電極安置於靜電過濾器中，所述靜電過濾器進一步包括至少一個額外電極，所述至少一個額外電極包括第二棒對且安置於所述停止元件的上游，其中所述至少一個額外電極包含非暴露於所述離子束的遮蔽表面區，其中所述遮蔽表面區攔截所述經偏轉的離子。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中所述靜電過濾器包括入口電極和安置於所述入口電極下游的出口電極，且其中所述停止元件安置於所述入口電極與所述出口電極的中間。
  4. 一種離子注入系統，包括： 產生離子束的離子源，所述離子源耦合到第一電壓；襯底平臺，其安置於所述離子源的下游，所述襯底平臺用以容納襯底；至少一個束線組件，其用以將所述離子束引導為朝向所述襯底平臺的初級離子束；停止元件，其安置於所述離子源的下游；停止電壓供應器，其耦合到所述停止元件；以及控制組件，其引導所述停止電壓供應器以將停止電壓施加到所述停止元件，當所述離子束包括正離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏正，且當所述離子束包括負離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏負，其中，當將所述停止電壓施加到所述停止元件時，所述初級離子束的至少一部分離開所述襯底向後經偏轉為經偏轉的離子。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中所述停止元件包括經配置為第一棒對的電極，所述電極安置於靜電過濾器中，所述靜電過濾器進一步包括至少一個額外電極，所述至少一個額外電極包括第二棒對且安置於所述停止元件的上游，其中所述至少一個額外電極包含非暴露於所述初級離子束的遮蔽表面區，其中所述遮蔽表面區攔截所述經偏轉的離子。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的系統，其中所述靜電過濾器包括入口電極和安置於所述入口電極下游的出口電極，且其中所述停止元件安置於所述入口電極與所述出口電極的中間。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的系統，進一步包括：氣體源，其安置於所述停止元件與所述襯底平臺之間，其中反應性物質從所述氣體源經引導到所述遮蔽表面區。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的系統，進一步包括：電漿源，其安置於所述停止元件與所述襯底平臺之間；其中所述控制組件包含用以發送信號的邏輯，以當將所述停止電壓施加到所述停止元件時，在所述電漿源中產生電漿，且其中第二離子束從所述電漿源中擷取且經引導到所述靜電過濾器。
  9. 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中所述停止元件包括安置於所述襯底平臺上用以固持所述襯底的襯底固持器。
  10. 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中所述離子束包括反應性離子。
  11. 一種離子注入方法，包括：在離子源中產生離子；將第一電壓施加到所述離子源；從所述離子源擷取所述離子且引導作為初級離子束的所述離子朝向襯底位置；以及在清潔期間，將停止電壓施加到停止元件，所述停止元件安置於所述離子源和所述襯底位置之間， 其中，當所述初級離子束包括正離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏正，且當所述初級離子束包括負離子時，所述停止電壓等於所述第一電壓或比所述第一電壓更加偏負，且其中所述初級離子束的至少一部分從初始軌跡向後經偏轉為經偏轉的離子。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的方法，其中所述停止元件包括經配置為第一棒對的電極，所述電極安置於靜電過濾器中，所述靜電過濾器進一步包括至少一個額外電極，所述至少一個額外電極包括第二棒對且安置於所述停止元件的上游，其中所述至少一個額外電極包含非暴露於所述初級離子束的遮蔽表面區，其中所述遮蔽表面區攔截所述經偏轉的離子。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中所述至少一個額外電極包括包含所述第二棒對的第二電極和包含第三棒對的第三電極，所述方法進一步包括：將第二電壓施加到所述第二電極；以及將不同於所述第二電壓的第三電壓施加到所述第三電極，所述第二電壓和所述第三電壓比所述停止電壓更不偏正，其中，由所述第二電極攔截的所述經偏轉離子的第一通量不同於由所述第三電極攔截的所述經偏轉離子的第二通量。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中所述靜電過濾器包括入口電極和安置於所述入口電極下游的出口電極，且其中所述停止元件安置於所述入口電極與所述出口電極的中間。
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