TW202034365A - 彎曲的後掃描電極的離子植入機系統設備 - Google Patents

Abstract

一種離子植入機系統設備，包括後掃描電極，以扇形束包絡的形式接收及傳輸經掃描束，其中所述經掃描束界定視在掃描原點，其中所述後掃描電極的至少一部分具有彎曲形狀以實質上維持所述視在掃描原點的位置。

Description

彎曲的後掃描電極的離子植入機系統設備

本發明是有關於一種離子植入，且特別是有關於一種具有後掃描抑制電極的離子植入機。

離子植入是一種用於向半導體晶片引入導電性的標準技術。可在離子源中將所期望的雜質材料離子化，可將離子加速以形成規定能量的離子束，且離子束可射向晶片的前表面。束中的能量離子滲透到半導體材料的主體中且嵌入到半導體材料的晶格（crystalline lattice）中以形成具有所期望導電性的區。

離子植入機可包括用於以掃描頻率在至少一個方向上使離子束偏向或掃描離子束的掃描器以將離子束分佈在晶片的前表面中。掃描器可為所屬領域中所知的靜電掃描器或磁性掃描器。離子束可僅通過束掃描或者通過束掃描與晶片移動的組合而被分佈在晶片區域中。在一個離子植入機中，掃描器可在一個方向上掃描束且驅動系統可在與掃描方向正交的方向上翻轉晶片以將離子束分佈在晶片的前表面中。

傳統掃描器可包括以掃描板的形式位於由離子束產生器提供的離子束的相對兩側上的掃描電極。後掃描電極可位於掃描板的下游，且前掃描抑制電極可位於掃描板的上游。用語「上游」及「下游」是以離子束傳輸的方向為參考。因此，後掃描電極位於掃描器的掃描板與角度校正器（angle corrector）之間，且前掃描抑制電極位於掃描板與離子束產生器之間。

掃描板在一個維度（dimension）上掃描離子束以提供扇形束包絡線，所述扇形束包絡線的位於偏向區及後掃描抑制區（post scan suppression）下游的軌跡實質上為直線。這些直線可向後延伸且在某一點處相交。所述點被稱為實際掃描原點。經掃描板處理的離子束被後掃描電極接收。傳統掃描器使用扁平後掃描電極（flat post scan electrode）。扁平後掃描電極會造成視在掃描原點（apparent scan origin）的不期望的移位。視在掃描原點應與實際掃描原點相同或實質上相同。視在掃描原點相比於實際掃描原點的不期望的下遊移位是由與扁平後掃描電極相關聯的束折射造成。視在掃描原點移位元使實現束平行性需要更高的準直器視野（collimator field）。更高的準直器視野會造成束角度的不期望的改變，此會使放射量測定準確度（dosimetry accuracy）及其他工藝參數折衷。

因此，需要一種不會使由掃描板提供的扇形束包絡線的掃描原點移位元的離子植入機。

提供此發明內容是為了以簡化形式介紹以下在具體實施方式中進一步闡述的一系列概念。此發明內容並非旨在識別所主張主題的關鍵特徵或本質特徵，本發明內容也不旨在說明確定所主張主題的範圍。

在一個實施例中，提供一種設備包括用於提供離子束的離子束產生器；可接收所述離子束並提供經掃描束的掃描系統；以及可接收所述經掃描束的電極。所述電極的至少一部分垂直於所述經掃描束的傳播方向。在一個實施例中，所述電極的垂直於所述經掃描束的所述傳播方向的所述至少一部分具有彎曲形狀。

在另一個實施例中，提供一種包括用於提供離子束的離子束產生器的設備。掃描系統可接收所述離子束並提供經掃描束。電極可接收所述經掃描束。所述電極的至少一部分具有彎曲形狀。

在再一個實施例中，提供一種產生離子束的方法。所述方法可進一步包括：接收所述離子束且從所述離子束提供經掃描束；以及由電極接收所述經掃描束，所述電極的至少一部分垂直於所述經掃描束的傳播方向。

在另一個實施例中，一種設備可包括用於提供離子束的離子束產生器。另外，所述設備可包括用於接收所述離子束的掃描系統，所述掃描系統包括位於所述離子束的相對兩側上的第一掃描板與第二掃描板，所述第一掃描板及所述第二掃描板用於從所述離子束產生經掃描束，所述經掃描束具有掃描原點及視在掃描原點。電極可接收所述經掃描束，所述電極的至少一部分具有彎曲形狀以實質上維持所述視在掃描原點的位置。在一個實施例中，在所述第一掃描板及所述第二掃描板的上游可設置有減速透鏡。

在另一個實施例中，一種方法可包括產生離子束及接收所述離子束以及從所述離子束提供經掃描束，所述經掃描束具有掃描原點及視在掃描原點。所述方法可進一步包括由彎曲的電極接收所述經掃描束，當所述經掃描束穿過所述彎曲的電極時，所述經掃描束的所述視在掃描原點的位置實質上得到維持。

圖1示出用於體現示例性實施例的離子植入機系統100的簡化方塊圖。離子束產生器102可產生期望物質的離子束104，將離子束104中的離子加速到期望能量，執行離子束104的品質/能量分析以移除能量及品質污染物，且供應具有低水準的能量及品質污染物的離子束104。掃描系統106可包括掃描器108及角度校正器110。掃描系統106使離子束104偏向以生成經掃描離子束112。端站（end station）114在經掃描離子束112的路徑中支撐半導體晶片116或其他工件，以使期望物質的離子被植入到半導體晶片116中。離子植入機系統100可包括所屬領域中的技術人員所熟知的其他組件。舉例來說，端站114可包括用於將晶片引入到離子植入機系統100中以及用於在植入之後移除晶片的自動化晶片裝卸儀器、劑量測量系統、淹沒式電子槍（electron flood gun）等。

圖2是說明圖1所示離子植入機系統100的進一步的細節的示意性方塊圖。具體來說，圖2示出掃描系統106的另外的細節。掃描系統106可以掃描板202及204的形式包括掃描電極。掃描板202及204位於離子束104的相對兩側上。掃描板202及204包括平行部分及位於平行部分下游的分叉部分。

掃描系統106可進一步包括位於掃描板202及204下游的後掃描電極206。如圖中所示，後掃描電極206被塑形。在一個實施例中，後掃描電極206具有彎曲形狀或弧形形狀，或者後掃描電極206的至少一部分具有彎曲形狀或弧形形狀。舉例來說，後掃描電極206可具有實質上筆直部分及彎曲部分。後掃描電極206可耦合到後掃描抑制電壓產生器216。在一個實施例中，後掃描電極206的位置緊鄰掃描板202及204。

另外，掃描系統106可包括前掃描電極208。前掃描電極208位於掃描板202及204的上游。前掃描電極208可耦合到前掃描抑制電壓產生器210。減速透鏡（decel lens）208a可位於前掃描電極208的下游或上游。減速透鏡208a可為被設計成使離子束104減速的四極管減速透鏡（tetrode decel lens），以使離子束104更加平行或收斂（convergent）。在一個實施例中，減速透鏡208a與前掃描電極208整合為一個元件。

前掃描電極208可包括使離子束104從中穿過的開孔。可利用前掃描電極208的開孔來使濺射及晶片污染最小化。可對與前掃描電極208的開孔相關聯的尺寸進行選擇以為離子束104提供足以在控制電子朝掃描板202及204的遷移的同時使濺射最小化的空隙。前掃描電極208可耦合到前掃描抑制電壓產生器210。

掃描板202及204可用於提供扇形束包絡線212。如圖中所示，當扇形束包絡線212穿過掃描板202及204時，扇形束包絡線212的寬度增大。掃描板202及204被塑形成維持與扇形束包絡線212相對恒定的間距。一般來說，扇形束包絡線212起始於實際掃描原點214。如以下所闡述，使用至少所述具有彎曲形狀或弧形形狀的後掃描電極206實質上將視在掃描原點214a維持在實際掃描原點214的同一位置處。在一個實施例中，視在掃描原點214a與實際掃描原點214重疊。

當扇形束包絡線212穿過後掃描電極206時將視在掃描原點214a維持在與實際掃描原點214實質上相同的位置處可為有利的。在一個實施例中，扇形束包絡線212至少穿過後掃描電極206的彎曲部分或弧部分。使用具有所示彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極206會確保當扇形束包絡線212穿過後掃描電極206時實際掃描原點214與視在掃描原點214a保持為相同的或實質上相同的。通過使用具有與扇形束包絡線212傳播方向垂直的形狀（例如，彎曲形狀）的後掃描電極206，可有利地避免視在掃描原點214a相比於實際掃描原點214的折射移位。換句話說，在不使用具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極206而是使用具有扁平形狀的傳統後掃描電極時，將會發生視在掃描原點214a的移位。視在掃描原點214a的這種移位將會出現在實際掃描原點214的下游，並且視在掃描原點214a的這種移位會不期望地使在端站114處實現束平行性需要更高的準直器視野。更高的準直器視野可迫使束角度不期望的改變，此會使放射量測定準確度及其他工藝參數折衷。

通過使用具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極206還會實現其他優點。舉例來說，使用具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極206使得能夠在掃描板202及204以及後掃描電極206上使用與傳統掃描系統中使用的電壓相比顯著更高的電壓。更具體來說，向傳統掃描系統的掃描板及後掃描電極施加的電壓可能會造成視在掃描原點214a的不期望的移位。因此，傳統掃描系統可能需要使用低於期望的掃描板及後掃描電極電壓，以便減小視在掃描原點214a的移位。相比之下，具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極206的幾何形狀使得能夠在掃描板202及204以及後掃描電極206上使用顯著的電壓，且使用顯著的電壓實質上不會改變視在掃描原點214a。在一個實例中，後掃描抑制電壓產生器216可向後掃描電極206施加高達9 kV的電壓，而視在掃描原點214a實質上仍位於與實際掃描原點214相同的位置處。

圖3說明用於處理離子束的一組示例性操作300。所述一組示例性操作可由離子植入機系統（例如，圖1至圖2所示離子植入機系統100）執行。在方塊302處，產生離子束。在方塊304處，接收離子束且從離子束提供經掃描束。在方塊306處，由電極接收經掃描束。電極具有垂直於經掃描束的傳播方向的部分。在一個實施例中，電極具有彎曲形狀或弧形形狀。

通過使用具有與扇形束包絡線傳播方向垂直的形狀（例如，彎曲形狀）的後掃描電極，可有利地避免視在掃描原點相比於掃描原點的折射移位元。換句話說，在不使用具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極而是使用具有扁平形狀的傳統後掃描電極時，將會發生視在掃描原點的移位元。通過使用具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極還會實現其他優點。舉例來說，使用具有彎曲形狀或弧形狀的後掃描電極使得能夠在掃描板以及後掃描電極上使用與傳統掃描系統中使用的電壓相比顯著更高的電壓。

儘管已公開了示例性離子植入機裝置及方法，然而所屬領域中的技術人員應理解，在不背離本申請的申請專利範圍的精神及範圍的條件下可作出各種改變且可對等效形式加以替換。在不背離申請專利範圍的範圍的條件下可作出其他修改形式來使特定情形或材料適合於以上公開的教示內容。因此，申請專利範圍不應被視為受限於所公開的具體實施例中的任意一個實施例，而是受限於落於申請專利範圍的範圍內的任意實施例。

100:離子植入機系統 102:離子束產生器 104:離子束 106:掃描系統 108:掃描器 110:角度校正器 112:經掃描離子束 114:端站 116:半導體晶片 202、204:掃描板 206:後掃描電極 208:前掃描電極 208a:減速透鏡 210、216:電壓產生器 212:扇形束包絡線 214:實際掃描原點 214a:視在掃描原點 300:示例性操作 302、304、306:步驟

圖1是根據示例性實施例的離子植入機系統的簡化方塊圖。

圖2是說明圖1所示離子植入機系統的進一步的細節的示意性方塊圖。

圖3說明用於處理離子束的一組示例性操作。

100:離子植入機系統

102:離子束產生器

104:離子束

106:掃描系統

110:角度校正器

114:端站

116:半導體晶片

202、204:掃描板

206:後掃描電極

208:前掃描電極

208a:減速透鏡

210、216:電壓產生器

212:扇形束包絡線

214:實際掃描原點

214a:視在掃描原點

Claims (10)

1. 一種離子植入機系統設備，包括： 後掃描電極，以扇形束包絡的形式接收及傳輸經掃描束，其中所述經掃描束界定視在掃描原點，其中所述後掃描電極的至少一部分具有彎曲形狀以維持所述視在掃描原點的位置。
2. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述扇形束包絡界定實際掃描原點，且其中所述視在掃描原點與所述實際掃描原點重疊。
3. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極具有弧形狀。
4. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極界定與所述扇形束包絡線垂直的形狀。
5. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極耦合以接收高達9kV的電壓，而所述視在掃描原點仍位於與所述實際掃描原點的相同位置處。
6. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極具有筆直部分及彎曲部分。
7. 如請求項6所述的離子植入機系統設備，其中所述彎曲部分佈置成垂直於所述經掃描束的傳播方向。
8. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極被配置為接收來自掃描系統的經掃描離子束。
9. 如請求項8所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極被配置為直接相鄰於所述掃描系統的掃描板。
10. 如請求項1所述的離子植入機系統設備，其中所述後掃描電極被配置為以比具有扁平形狀的傳統後掃描電極更高的電壓來操作。

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