TWI757582B - 用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器及離子植入系統 - Google Patents

用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器及離子植入系統 Download PDF

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Abstract

本文提供減少離子植入機中粒子的方法，具體而言，提 供一種用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器及一種離子植入系統。靜電過濾器可包括殼體及位於殼體內的多個導電束光學器件。導電束光學器件圍繞朝晶圓引導的離子束線排列，且可包括靠近殼體的入口孔的入口孔電極。導電束光學器件還可包括沿著離子束線位於入口孔電極的下游的高能電極以及位於高能電極的下游的接地電極。高能電極被定位成比入口電極及接地電極更遠離離子束線，從而使得高能電極在物理上被阻擋以免受從晶圓返回的背濺射材料的包絡撞擊。靜電過濾器還可包括用於獨立地向導電束光學器件中的每一者遞送電壓及電流的電氣系統。

Description

用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器及離子植 入系統
本公開大體涉及離子植入機，且更具體來說涉及用於通過減少粒子積聚來提高處理腔室內的元件的性能並延長所述元件的壽命的導電束光學器件。
離子植入是通過轟擊(bombardment)將摻雜劑或雜質引入基板中的製程。在半導體製造中，引入摻雜劑來改變電學性質、光學性質或機械性質。舉例來說，摻雜劑可被引入本征半導體基板中以改變基板的導電性類型及導電性水準。在製造積體電路(integrated circuit，IC)時，精確的摻雜分佈(doping profile)會改善積體電路的性能。為了實現所需摻雜分佈，可採用各種劑量及各種能級的離子形式植入一種或多種摻雜劑。
離子植入系統可包括離子源及一系列束線元件。離子源可包括產生所需離子的腔室。離子源還可包括電源(power source)和設置在腔室附近的提取電極總成。所述束線元件可包括例如質 量分析器、第一加速或減速級(acceleration or deceleration stage)、准直器及第二加速或減速級。與用於操縱光束的一系列光學透鏡非常類似，束線元件可對具有所需物質種類、形狀、能量及其他特徵的離子或離子束進行過濾、聚焦及操縱。離子束穿過束線組件，並且可被朝安裝在壓板或夾具上的基板或晶圓引導。基板可通過有時被稱為多軸旋轉手臂(roplat)的設備在一個或多個維度上移動(例如，平移、旋轉以及傾斜)。
離子植入機對於各種不同的離子物質種類及提取電壓產生穩定的且良好界定的離子束。在使用源氣體(例如AsH3、PH3、BF3及其他物質種類)操作若干小時之後，束的組成成分(beam constituent)最終會在束光學器件上形成沉積物。處於晶圓的視線(line-of-sight)內的束光學器件也會被來自晶圓的殘餘物(包括Si及光致抗蝕劑化合物)塗布。這些殘餘物聚積在束線元件上，從而在操作期間造成直流(direct current，DC)電勢的尖峰(spike)(例如，在為電偏壓元件的情形中)。最終殘餘物會剝落，從而造成對晶圓的微粒污染的可能性增加。
一種防止材料積聚產生的方式是間歇性地更換離子植入機系統的束線元件。作為另外一種選擇，可手動清潔束線元件，包括使離子源斷電並解除系統內的真空。在對束線元件進行更換或清潔之後，接著將所述系統排空並供電以達到操作狀態。因此，這些維護製程可能是費時的。另外，束線元件在維護製程期間無法使用。因此，頻繁地維護製程可能會減少可用於積體電路生產 的時間，從而增加總製造成本。
有鑒於前述，本文提供用於將能量純度模組(energy purity module，EPM)內的多個導電束光學器件配置成減少聚積在能量純度模組內的粒子的系統及方法。在一個或多個實施例中，一種用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器可包括：殼體；以及位於所述殼體內的多個導電束光學器件，所述多個導電束光學器件圍繞離子束線排列，其中所述多個導電束光學器件中的至少一個導電束光學器件包括內部加熱元件。
在一個或多個實施例中，一種用於向工件遞送離子束的能量純度模組(EPM)可包括：殼體，具有靠近晶圓的出口；以及多個導電束光學器件。所述多個導電束光學器件可包括：一組入口孔電極，靠近所述殼體的入口孔；以及一組高能電極，沿著所述離子束線位於所述一組入口孔電極的下游。所述多個導電束光學器件還可包括沿著所述離子束線位於所述一組高能電極的下游的一組接地電極，其中所述一組高能電極被定位成比所述一組入口孔電極及所述一組接地電極更遠離所述離子束線。所述多個導電束光學器件中的至少一者包括內部加熱元件。
在一個或多個實施例中，一種離子植入系統可包括用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器。所述靜電過濾器可包括：殼體，具有靠近晶圓的出口；以及位於所述殼體內的多個導電束光學器 件，所述多個導電束光學器件圍繞離子束線排列。所述多個導電束光學器件可包括：一組入口孔電極，靠近所述殼體的入口孔；以及一組高能電極，沿著所述離子束線位於所述一組入口孔電極的下游。所述多個導電束光學器件還可包括沿著所述離子束線位於所述一組高能電極的下游的一組接地電極。所述一組高能電極被定位成比所述一組入口孔電極及所述一組接地電極更遠離所述離子束線，且其中所述多個導電束光學器件中的至少一者包括內部加熱元件。所述離子植入系統還可包括與所述靜電過濾器連接的電氣系統，所述電氣系統被配置成獨立地向所述多個導電束光學器件供應電壓及電流。
4B-4B:線段
10:離子植入機或離子植入系統/系統
14:離子源
16:束線組件
18:離子束
24:氣體流
28:饋送源
30:流速控制器
34:質量分析器
36:第一加速或減速級
38:准直器
40:能量純度模組(EPM)
41:上游端
45:出口板/出口孔板
46:製程腔室
47:出口
49:殼體
50:EPM腔室
51:下游端
52、58:氣體入口
53:入口孔
54:側壁
56:氣體流/氣體
57:晶圓
58:氣體入口
59:劑量杯
60:頂部區段
61:最大包絡
62:補充氣體源
63:實際包絡
64:流量控制器
65:電氣系統
66:真空泵
67:第一電源/第一電源供應器/高壓電源供應器
68:流動路徑
69:第二電源/第二電源供應器
70a、70b:孔電極或孔端子/導電束光學器件
70c、70d、70e、70f:高能電極/導電束光學器件
70g、70h:端子電極/導電束光學器件
70i、70j、70k、70l:接地電極/導電束光學器件
70m、70n、70o、70p:出口孔/導電束光學器件/接地電極
70X:導電束光學器件
73:第一電路徑
75:第二電路徑
77:第三電路徑
78:背濺射材料
79:第四電路徑
81:氣體供應組件
84A、84B、84C、84D:繼電器
85:內部加熱元件
87:導體
88:空心殼
89:絕緣體
90A、90B:開口
100:方法
101、103、105、107、109:步驟
圖1是示出根據本公開的實施例的離子植入系統的示意圖。
圖2A到圖2B是示出根據本公開實施例的圖1所示離子植入系統的元件的半透明等軸圖。
圖3是示出根據本公開實施例的圖2A到圖2B所示元件的側面剖視圖。
圖4A是根據本公開實施例的包括內部加熱元件的導電束光學器件的透視圖。
圖4B是根據本公開實施例的圖4A所示導電束光學器件沿4B-4B線段的端視圖。
圖5是示出根據本公開實施例的與電氣系統一起操作的圖3所示元件的側面剖視圖。
圖6是示出根據本公開實施例的與氣體供應器一起操作的圖3所示組件的側面剖視圖。
圖7到圖8是示出根據本公開實施例的與一組繼電器一起操作的圖3所示組件的側面剖視圖。
圖9是示出根據本公開的實施例的一種示例性方法的流程圖。
所述圖式未必按比例繪製。所述圖式僅為表示形式，而並非旨在描繪本公開的具體參數。所述圖式旨在繪示本公開的示例性實施例，且因此不能被視為對範圍進行限制。在所述圖式中，相同的編號代表相同的元件。此外，為清晰說明起見，一些圖中的某些元件可被省略或者未按比例示出。再者，為清晰起見，一些參考編號在某些圖式中可被省略。
現在將參照附圖在下文更充分地闡述根據本公開的系統及方法，在所述附圖中示出所述系統及方法的實施例。所述系統及方法可實施為許多不同的形式而不應被視為僅限於本文所述的實施例。而是，提供這些實施例是為了使公開內容將透徹及完整，且將向所屬領域中的技術人員充分傳達所述系統及方法的範圍。
為方便及清晰起見，本文中將使用例如「頂部(top)」、「底 部(bottom)」、「上部(upper)」、「下部(lower)」、「垂直(vertical)」、「水準(horizontal)」、「側向(lateral)」及「縱向(longitudinal)」等用語來闡述圖中所示的各種元件及其組成部件的相對放置及取向。術語將包括具體提及的詞、其派生詞及具有相似意義的詞。
本文所使用的以單數形式陳述且前面帶有詞「一(a或an)」的元件或操作被理解為不排除多個元件或多個操作，直到明確地陳述此種排除。此外，在提及本公開的「一個實施例」時並非旨在被解釋為排除也包括所述特徵的其他實施例的存在。
本文提供減少離子植入機中粒子的方法。靜電過濾器可包括殼體及位於殼體內的多個導電束光學器件。導電束光學器件圍繞朝晶圓引導的離子束線排列，且可包括靠近殼體的入口孔的入口孔電極。導電束光學器件還可包括沿著離子束線位於入口孔電極的下游的高能電極以及位於高能電極的下游的接地電極。高能電極被定位成比入口電極及接地電極更遠離離子束線，從而使得高能電極在物理上被阻擋或遮罩以免被從晶圓返回的背濺射材料(back-sputter material)的包絡塗布。靜電過濾器還可包括用於向導電束光學器件中的每一者遞送電壓及電流的電氣系統。
靜電過濾器可以是能量純度模組，所述能量純度模組具有在接地電極後面「隱藏」的多個高能電極，以使背濺射材料不可能到達高能電極。在一些實施例中，能量純度模組的一個或多個導電束光學器件包括可操作以升高其溫度的內部加熱元件。通過EPM內的氣體放出進行的原位清潔及化學刻蝕還使高能電極及 孔不會沉積背濺射材料。因此，會提高離子植入機的性能及準確度。
現在參照圖1，其示出展示離子植入機或離子植入系統(以下被稱為「系統」)10的示例性實施例，離子植入機或離子植入系統10用於向晶圓或工件遞送離子束，並用於對一個或多個元件(例如靜電過濾器內的導電束光學器件)原位地執行等離子體清潔。系統10代表製程腔室，所述製程腔室除了其他組件外還含有：用於產生離子束18的離子源14、離子植入機及一系列束線組件。離子源14可包括用於接收氣體流24並產生離子的腔室。離子源14還可包括設置在腔室附近的電源及提取電極總成。束線元件16可包括例如質量分析器34、第一加速或減速級36、准直器38及與第二加速或減速級對應的能量純度模組(energy purity module，EPM)40。儘管為解釋起見以下針對束線元件16的能量純度模組40進行闡述，然而本文所述的用於進行原位等離子體清潔的實施例也可適用於系統10的不同/其他元件。
在示例性實施例中，束線元件16可對具有所需物質種類、形狀、能量及其他特徵的離子或離子束18進行過濾、聚焦及操縱。穿過束線組件16的離子束18可被朝安裝在製程腔室46內的壓板或夾具上的基板引導。基板可在一個或多個維度上移動(例如，平移、旋轉及傾斜)。
如圖所示，可存在可與離子源14的腔室一起操作的一個或多個饋送源28。在一些實施例中，從饋送源28提供的材料可包 括源材料及/或其他材料。源材料可含有以離子形式引入到基板中的摻雜劑物質。同時，所述其他材料可包括稀釋劑，所述稀釋劑與源材料一起被引入到離子源14的離子源腔室中以稀釋離子源14的腔室中的源材料的濃度。所述其他材料還可包括清潔劑(例如，刻蝕劑氣體)，所述清潔劑被引入到離子源14的腔室中並在系統10內輸送以清潔一個或多個束線元件16。
在各種實施例中，可使用不同的物質作為源材料及/或所述其他材料。源材料及/或其他材料的實例可包括含有硼(B)、碳(C)、氧(O)、鍺(Ge)、磷(P)、砷(As)、矽(Si)、氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氮(N)、氫(H)、氟(F)及氯(Cl)的原子物質或分子物質。所屬領域中的一般技術人員將認識到，以上所列物質是非限制性的，且也可使用其他原子物質或分子物質。根據應用而定，所述物質可用作摻雜劑或所述其他材料。具體來說，在一種應用中用作摻雜劑的一種物質在另一種應用中可用作其他材料，反之亦然。
在示例性實施例中，源材料及/或其他材料以氣態或蒸氣形式提供到離子源14的離子源腔室中。如果源材料及/或其他材料是非氣態或非蒸氣形式，則可在饋送源28附近提供蒸發器(圖中未示出)，以將所述材料轉化成氣態或蒸氣形式。為了控制將源材料及/或其他材料提供到系統10中的量及速率，可提供流速控制器30。
能量純度模組40是被配置成獨立地控制離子束18的偏 轉、減速及聚焦的束線組件。在一個實施例中，能量純度模組40是垂直靜電能量過濾器(vertical electrostatic energy filter，VEEF)或靜電過濾器(electrostatic filter，EF)。如以下將更詳細闡述，能量純度模組40可包括以下電極配置：所述電極配置包括設置在離子束18上方的一組上部電極以及設置在離子束18下方的一組下部電極。所述一組上部電極及所述一組下部電極可為靜止的並且具有固定位置。所述一組上部電極與所述一組下部電極之間的電勢差也可沿中央離子束軌跡變化，以在沿中央離子束軌跡的每一點反射離子束的能量，從而獨立地控制離子束的偏轉、減速及/或聚焦。
現在參照圖2A到圖2B，將更詳細地闡述根據示例性實施例的能量純度模組40。如圖所示，EPM 40包括在EPM 40上方延伸並部分地包圍EPM 40的EPM腔室50。EPM腔室50被配置成接收氣體並在其中產生等離子體。在一個實施例中，如圖2A所示，EPM腔室50可在氣體入口52處通過側壁54從離子源14接收氣體流24(圖1)。在另一個實施例中，如圖2B所示，EPM腔室50可在氣體入口58處通過EPM腔室50的頂部區段60接收氣體流56。氣體56可與來自離子源14的氣體流24分開地從補充氣體源62供應。在示例性實施例中，氣體56被注入EPM腔室50中的注入速率可由流量控制器64(例如，閥門)控制。
EPM 40還與一個或多個真空泵66(圖1)一起操作以調整EPM腔室50的壓力。在示例性實施例中，真空泵66耦合到製 程腔室46，且通過一個或多個流動路徑68對EPM腔室50內的壓力進行調整。在另一個實施例中，EPM 40可包括更直接耦合到EPM腔室50的一個或多個附加泵。
現在參照圖3，其示出展示根據本公開的EPM 40的結構及操作的示例性實施例。如圖所示，EPM 40可包括多個導電束光學器件70a到70p(例如多個石墨電極棒)，所述多個導電束光學器件70a到70p沿著離子束18的相對側設置。離子束18沿著離子束線被遞送通過EPM 40，進入殼體49的入口孔53，並在出口47處離開以與晶圓57及劑量杯59發生撞擊。如圖所示，所述多個導電束光學器件70a到70p提供空間/開口以允許離子束18(例如，帶狀束)穿過其中。如上所述，真空泵66可直接或間接地連接到殼體49以用於調整其中的環境壓力。
在示例性實施例中，導電束光學器件70a到70p包括彼此電耦合的多對導電件(conductive piece)。作為另外一種選擇，導電束光學器件70a到70p可為一系列一體式結構(unitary structure)，所述一系列一體式結構分別包括供離子束穿過其中的孔。在所示實施例中，每一電極對的上部部分與下部部分可具有不同的電勢(例如，位於單獨的導電件中)，以使穿過其中的離子束偏轉。儘管多個導電束光學器件70a到70p被繪示為包括十六(16)個元件，然而也可利用不同數目的元件(或電極)。舉例來說，導電束光學器件70a到70p的配置可利用三(3)個電極組到十(10)個電極組的範圍。
在一個非限制性實施例中，導電束光學器件70a到70p可包括靠近殼體49的入口孔53的一組入口孔電極或孔端子70a到70b。所述一組入口孔電極70a到70b的下游是一組高能電極70c到70f。在所述一組入口孔電極70a到70b與所述一組高能電極70c到70f之間可為一組端子電極70g到70h。所述多個導電束光學器件70a到70p還可包括一組接地電極70i到70p，其中接地電極70m、70n、70o及70p可代表靠近出口47定位的一組出口孔。如圖所示，所述一組高能電極70c到70f被定位成比所述一組入口孔電極70a到70b及所述一組接地電極70i到70p更遠離離子束18。
如圖進一步所示，殼體49可包括從殼體49延伸的一組出口板45。在一些實施例中，所述一組出口孔板45各自大致平行於離子束18的行進方向取向。如圖所示，第一對出口孔(例如接地電極70o及70p)靠近所述一組出口板45的下游端51定位。第二對出口孔(例如接地電極70m及70n)靠近所述一組出口板45的上游端41定位。第一對出口孔及第二對出口孔可操作以向晶圓57遞送離子束18，並控制沿著離子束18的方向從晶圓57彈開/彈回而進入EPM 40內的材料。
例如，在使用期間，離子束18對晶圓57的撞擊會產生傾向於沿著離子束18向上游行進並進入EPM 40的材料。所述一組出口孔70m到70p在所述一組出口孔70m到70p之間界定背濺射材料的最大包絡61以及從晶圓57行進並通過出口47的背濺射 材料的實際包絡63。在一些實施例中，最大包絡61是由EPM 40內的出口孔70o與70p之間以及接地電極70k與70l之間的區域界定。實際包絡63可由離子束18的上邊界/邊緣及下邊界/邊緣界定，例如，靠近殼體49的出口47。
如圖所示，所述一組高能電極70c到70f相對於所述一組出口孔70m到70p及接地電極70i、70j、70k及70l的位置會防止背濺射材料的最大包絡61以及背濺射材料的實際包絡63二者到達所述一組高能電極70c到70f。換句話說，所述一組高能電極70c到70f遠離離子束18定位，以便沿著上游或相反的離子束方向被隱藏或阻擋在所述一組出口孔70m到70p及接地電極70i、70j、70k及70l後面。
現在轉向圖4A到圖4B，將更詳細地闡述根據本公開實施例的包含加熱元件的導電束光學器件70X。導電束光學器件70X可代表圖3所示導電束光學器件70a到70p中的一者或多者。在一些實施例中，導電束光學器件70a到70p中的每一者包含內部加熱元件。在其他實施例中，僅所述一組高能電極70c到70f各自均不具有內部加熱元件。在另一些實施例中，僅所述一組高能電極70c到70f各自包含內部加熱元件。
如圖所示，代表性的導電束光學器件70X可包括內部加熱元件85(例如管狀石英加熱燈)，內部加熱元件85與導體87電連接且電連接到一個或多個電源。同心地環繞內部加熱元件的是空心殼88，例如玻璃碳(glassy carbon)或石墨。玻璃碳有利 地具有低電阻、高硬度、耐高溫性及耐化學侵蝕性。如圖進一步所示，絕緣體89可設置在空心殼88的每一端處的開口90A到90B內。
內部加熱元件85可使在空心殼88的外表面上形成的任何固體背濺射材料蒸發。在一個非限制性實施例中，內部加熱元件85將導電束光學器件70X的溫度升高到大約200℃到900℃，以使導電束光學器件70X上及導電束光學器件70X周圍的所有固體背濺射材料蒸發。
現在轉到圖5，將更詳細地闡述根據本公開實施例的與EPM 40連接的電氣系統65。如圖所示，電氣系統65可操作以向所述多個導電束光學器件70a到70p中的每一者供應電壓及電流。在一些實施例中，所述多個導電束光學器件70a到70p各自經由電氣系統65並聯連接，以允許獨立地供應/調整電壓及電流。在一些實施例中，電氣系統65可包括第一電源67(例如，端子)及第二電源69(例如，接地)。第一電源67及第二電源69可操作以向所述多個導電束光學器件70a到70p遞送高電壓(例如，200V)，包括向包含內部加熱元件85的導電束光學器件70a到70p中的任一者遞送高電壓。更具體來說，第一電源67可經由第一電路徑73與所述一組入口孔電極70a到70b及所述一組端子電極70g到70h電連接。同時，第二電源69可經由第二電路徑75與所述一組高能電極70c到70f中的每一者以及所述一組接地電極70i到70p中的每一者連接。本文使用的用語「高能電極」是指從第一電 源67或第二電源69接收高電壓的電極。
在一些實施例中，所述多個導電束光學器件70a到70p中的至少一個導電束光學器件包括可操作以升高其溫度的內部加熱元件85。例如，內部加熱元件85可位於所述一組入口孔電極70a到70b中的一者或多者內以及所述一組端子電極70g到70h中的一者或多者內。內部加熱元件85也可位於所述一組接地電極70i到70p中的每一者內。如圖所示，內部加熱元件85可經由第三電路徑77及第四電路徑79被供電。在一些實施例中，內部加熱元件85可為掩埋在每個相應的電極內的石英加熱燈，以將固體背濺射材料78蒸發成氣態形式從而被泵送出EPM 40。
在圖5所示非限制性實施例中，提供四(4)個高能電極70c到70f。高能電極70c到70f被定位成「隱藏」在所述一組接地電極70i到70p後面，從而防止高能電極70c到70f免受最大包絡61和/或實際包絡63內的背濺射材料的飛濺及塗布。由所述一組入口孔電極70a到70b、所述一組端子電極70g到70h及所述一組接地電極70i到70p來停止並收集背濺射材料。掩埋在所述一組入口孔電極70a到70b、所述一組端子電極70g到70h和/或所述一組接地電極70i到70p中的一者或多者內的加熱元件85可將固體背濺射材料78蒸發成氣態形式從而被泵送出EPM 40。
在一些實施例中，固體背濺射材料的積聚可能更嚴重，例如，當使用碳硼烷即SiF4或GeF4作為源材料時。為了防止過度積聚，本公開的EPM 40可在以下兩種模式中操作：處理模式及清 潔模式。在處理模式期間，EPM 40可正常操作以對離子束18進行處理。在清潔模式期間，可原位地清潔EPM 40。在一個非限制性實施例中，可將第二電壓及第二電流供應到EPM 40的導電束光學器件70a到70p。導電束光學器件70a到70p可並行(例如，單獨地)或串列地電驅動以使得能夠對其進行均勻和/或獨立清潔。第二電壓及第二電流可由第一電源供應器67供應。
現在轉到圖6，可在清潔模式期間原位地清潔EPM 40。為了完成清潔，可從氣體供應部件81以選定的流速/注入速率將刻蝕劑氣體(例如，H2或O2)引入EPM 40中。在示例性實施例中，氣體供應元件81是氣體放出裝置，所述氣體放出裝置包括其中形成有多個孔的導管以允許刻蝕劑氣體分佈在EPM 40內。例如，通過氣體放出裝置，可將1標準立方釐米/分鐘(standard cubic centimeters per minute，SCCM)到5標準立方釐米/分鐘的氣體(例如O2或H2)引入EPM腔室內，以化學刻蝕掉來自所述一組入口孔電極70a到70b、所述一組端子電極70g到70h及所述一組接地電極70i到70p的背濺射材料78的沉積物。在其他非限制性實例中，刻蝕劑氣體可以約25SCCM到約200SCCM的流速引入。在一個實施例中，刻蝕劑氣體可以約50SCCM到約100SCCM引入，以維持導電束光學器件70a到70p周圍的高壓流。
可引入各種物質作為刻蝕劑氣體的清潔劑。清潔劑可為含有化學反應性物質的原子物質或分子物質。這些物質在被電離時，可與積聚在一個或多個導電束光學器件70a到70p上的沉積 物發生化學反應。儘管本文將闡述具有化學反應性物質的清潔劑，但本公開並不排除利用化學惰性物質。在另一個實施例中，清潔劑可含有重原子物質，以在電離時形成具有高原子質量單位(atomic mass unit，amu)的離子。清潔劑的非限制性實例可包括含有H、He、N、O、F、Ne、Cl、Ar、Kr及Xe、或其組合的原子物質或分子物質。在一個實施例中，NF3、O2或Ar與F2的混合物、或其組合可用作清潔劑。
可基於在導電束光學器件70a到70p上形成的沉積物的組成來選擇刻蝕劑氣體的組成以優化化學刻蝕。例如，可使用氟系等離子體來刻蝕含有B、P及As的束的組成成分，而可使用氧系等離子體來刻蝕光致抗蝕劑材料。在一個實施例中，向等離子體混合物中添加Ar或其他重物質會增加離子轟擊，從而在使用化學增強型離子濺射製程時提高沉積物從導電束光學器件70a到70p的移除率。等離子體或離子轟擊還引起對表面的加熱以有助於化學刻蝕率並有助於攪拌來自導電束光學器件70a到70p的表面沉積物。
現在轉到圖7到圖8，將更詳細地闡述根據本公開實施例的EPM 40內的一組繼電器84A到84D的操作。如圖所示，EPM 40可包括所述一組繼電器84A到84D，所述一組繼電器84A到84D可操作以使所述一組高能電極70c到70f中的每一者在高壓第一電源供應器67與第二電源供應器69(接地)之間切換。在所示配置中，高能電極70c到70f內可掩埋有內部加熱元件85。因此，所 述一組繼電器84A到84D可操作以控制到高能電極70c到70f的每一內部加熱元件85的電壓及電流。在離子植入期間，如圖7所示，高能電極70c到70f連接到高壓電源供應器67，且內部加熱元件85被關斷。
如圖8所示，在束設置期間，或者在植入機空閒的時間期間，高能電極70c到70f可連接到第二電源供應器69，且內部加熱元件85可被接通。在一些實施例中，高能電極70c到70f在植入期間保持高於200℃，以確保高能電極70c到70f免受由於氣態背濺射材料的冷凝而造成的沉積。通過EPM 40內的氣體供應元件81進行的原位清潔及化學刻蝕使高能電極70c到70f及出口孔70m、70n、70o及70p不會沉積背濺射材料。因此，會提高離子植入機的性能及準確度。
現在參照圖9，其示出根據本公開實施例的減少離子植入機中粒子的方法100的流程圖。將結合圖1到圖8所示表示形式來闡述方法100。
在方框101處，方法100可包括提供靠近EPM的殼體的入口孔設置的一組入口孔電極。在一些實施例中，EPM包括多個導電束光學器件，所述多個導電束光學器件包括所述一組入口孔電極。在一些實施例中，所述多個導電束光學器件包括多個電極棒。在一些實施例中，所述多個導電束光學器件中的一者或多者包括可操作以升高其溫度的內部加熱元件。內部加熱元件可為被空心殼環繞且電連接到導體的加熱燈(例如石英加熱燈)。
在方框103處，方法100可包括提供沿著離子束線設置在所述一組入口孔電極的下游的一組高能電極。在方框105處，方法100可包括提供沿著離子束線設置在所述一組高能電極的下游的一組接地電極，其中所述一組高能電極被定位成比所述一組入口孔電極及所述一組接地電極更遠離離子束線。
在一些實施例中，方法100的方框105可包括靠近出口提供所述一組接地電極的一組出口孔，並提供從殼體延伸的一組出口板，其中所述一組出口孔大致平行於離子束線取向。方法100的方框105還可包括靠近所述一組出口板的下游端定位所述一組出口孔中的第一對出口孔，其中所述一組出口孔中的第二對出口孔靠近所述一組出口孔的上游端定位。所述一組出口孔可界定從晶圓行進然後通過出口孔的背濺射材料的包絡。
在方框107處，方法100可包括對電氣系統進行使能以獨立地向所述多個導電束光學器件中的每一者供應電壓及電流。在一些實施例中，在處理模式期間向所述多個導電束光學器件供應第一電壓及第一電流。在一些實施例中，第一電壓及第一電流由直流(direct current，DC)電源供應器供應。在一些實施例中，方法100還包括從處理模式切換到清潔模式。在一些實施例中，方框107包括在達到預定閾值(例如，最大可接受數量的束假信號)的情況下自動從處理模式切換到清潔模式。
在清潔模式期間，可向導電束光學器件供應第二電壓及第二電流。在一些實施例中，第二電壓及第二電流被施加到導電 束光學器件以產生等離子體。在一些實施例中，第二電壓及第二電流由直流(DC)電源供應器或射頻(radio frequency，RF)電源供應器供應。
在方框109處，方法100可包括供應刻蝕劑氣體和/或對所述多個導電束光學器件中的一者或多者的溫度進行調整以減少離子植入機中的粒子並能夠進行刻蝕。在一些實施例中，對刻蝕劑氣體的注入速率進行調整。在一些實施例中，基於在元件的表面上形成的沉積物的組成來選擇刻蝕劑氣體的組成以優化對元件的刻蝕。在一些實施例中，所述多個導電束光學器件中的至少一個導電束光學器件包括可操作以升高其溫度的內部加熱元件。
有鑒於前述，通過本文所公開的實施例實現了至少以下優點。在第一個優點中，EPM通過消除或大大減少背濺射材料沉積到EPM電極及孔上來減少粒子，從而提高離子植入機的器件良率及生產率。在第二個優點中，EPM可僅包括隱藏在接地電極及孔後面的四(4)個高能電極，從而防止高能電極免受背濺射材料的飛濺及塗布。由接地電極/孔以及端子電極/孔來停止並收集背濺射材料。在第三個優點中，一個或多個導電束光學器件可包括掩埋在內部的加熱燈，以將背濺射材料蒸發成氣態形式從而被泵送出EPM。除了隱藏的高能電極之外，自動且原位清潔機制有助於在植入期間保持所有EPM電極及孔不受沉積的背濺射材料影響。
儘管本文已闡述了本公開的某些實施例，然而本公開並非僅限於此，這是因為本公開的範圍如同所屬領域將允許及本說 明書可能載明的範圍一樣廣。因此，上述說明不應被視為限制性的。所屬領域中的技術人員將想到處於所附權利要求書的範圍及精神內的其他修改。
4B-4B:線段
70X:導電束光學器件
85:內部加熱元件
87:導體
88:空心殼
89:絕緣體
90A、90B:開口

Claims (14)

  1. 一種用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，包括：殼體；以及多個導電束光學器件，位於所述殼體內，所述多個導電束光學器件圍繞離子束線排列，其中所述多個導電束光學器件中的至少一個導電束光學器件包括內部加熱元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，其中所述內部加熱元件是加熱燈，且其中所述至少一個導電束光學器件更包括：空心殼，環繞所述加熱燈；以及導體，與所述加熱燈電連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，其中所述空心殼是玻璃碳。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，其中所述空心殼是石墨。
  5. 申請專利範圍第2項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，更包括設置在所述空心殼的每一端內的絕緣體。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，其中所述多個導電束光學器件包括：一組入口孔電極，靠近所述殼體的入口孔；一組高能電極，沿著所述離子束線位於所述一組入口孔電極的下游；以及 一組接地電極，沿著所述離子束線位於所述一組高能電極的下游，其中所述一組高能電極被定位成比所述一組入口孔電極及所述一組接地電極更遠離所述離子束線。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，其中所述一組高能電極中的每一者包括內部加熱元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，更包括與所述多個導電束光學器件連接的電氣系統，所述電氣系統被配置成獨立地向所述多個導電束光學器件中的每一者供應電壓及電流。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的用於向晶圓遞送離子束的靜電過濾器，其中所述電氣系統包括一組繼電器，所述一組繼電器能夠操作以控制到所述內部加熱元件的所述電壓及所述電流。
  10. 一種離子植入系統，包括：靜電過濾器，用於向晶圓遞送離子束，所述靜電過濾器包括：殼體，具有靠近所述晶圓的出口；以及多個導電束光學器件，位於所述殼體內，所述多個導電束光學器件圍繞離子束線排列，且所述多個導電束光學器件包括：一組入口孔電極，靠近所述殼體的入口孔；一組高能電極，沿著所述離子束線位於所述一組入口孔電極的下游；以及一組接地電極，沿著所述離子束線位於所述一組高能電 極的下游，其中所述一組高能電極被定位成比所述一組入口孔電極及所述一組接地電極更遠離所述離子束線，且其中所述多個導電束光學器件中的至少一者包括內部加熱元件；以及電氣系統，與所述靜電過濾器連接，所述電氣系統被配置成向所述多個導電束光學器件供應電壓及電流。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，其中所述內部加熱元件是加熱燈，且其中包括所述內部加熱元件的所述多個導電束光學器件中的所述至少一者包括：空心殼，同心地環繞所述加熱燈；以及導體，與所述加熱燈電連接，其中所述導體是所述電氣系統的一部分；以及絕緣體，設置在所述空心殼的每一端處的開口內。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，其中所述多個導電束光學器件中的每一者並聯連接以允許獨立調整所述電壓及所述電流。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，更包括從所述殼體延伸的一組出口板，其中所述一組出口板平行於所述離子束的行進方向取向。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的離子植入系統，其中所述一組接地電極包括靠近所述出口的一組出口孔，其中所述一組出口孔在所述一組出口孔之間界定從所述晶圓行進並通過所述出口的背濺射材料的最大包絡，其中所述一組出口孔中的第一對出 口孔靠近所述一組出口板的下游端定位，且其中所述一組出口孔中的第二對出口孔靠近所述一組出口板的上游端定位。
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