專利名稱：帶狀離子束植入機系統(tǒng)的架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子植入，特別是涉及一種帶狀離子束植入機系 統(tǒng)的架構(gòu)。
背景技術(shù)：
離子植入為用于將導(dǎo)電性更改雜質(zhì)引入或摻雜進半導(dǎo)體晶圓中的 標準技術(shù)。典型的離子植入過程使用高能離子束來將雜質(zhì)引入工件
(work piece),即，半導(dǎo)體晶圓中。如所熟知的，以均一深度以及劑 量來將雜質(zhì)引入晶圓中以確保將形成的半導(dǎo)體裝置適當(dāng)?shù)夭僮鳛橹匾摹?br> 請參閱圖1所示，三維地示意性展示離子進入晶圓中的現(xiàn)有習(xí)知 的植入。X-軸以及Y-軸組成橫向離子束掃描平面。離子束是(希望) 平行于Z-軸來傳送且撞擊晶圓的平坦表面。X-軸水平地垂直于Z-軸。 在帶狀離子束系統(tǒng)中，離子束為沿著X-軸的帶狀物。Y-軸垂直地垂直 于離子束平面(即，XZ-座標平面)。藉由上下移動晶圓來沿著平行于 Y-軸的另 一掃描路徑來上下掃描晶圓。
低能量(高電流)離子束經(jīng)由離子植入機系統(tǒng)的輸送歸因于離子 束的空間電荷(space—charge )的大散焦j文應(yīng)(large defocusing effect)而為困難的。此情形可藉由提取(extracting)以及質(zhì)量分析 (mass-analyzing)具有較高能量(例如, > 約10kV)的離子束，且接 著使離子束減速至在離子束接近晶圓時可低至約200 eV的最終能量來 減輕。然而，在之前以及在減速期間經(jīng)中和的任何離子可能未充分減 速，且將以較高能量來沖射于晶圓上，導(dǎo)致有害的能量污染(energy contaminat ion )。
對于涉及藉由帶狀物在平面中的分散來對帶狀離子束進行質(zhì)量分 析，導(dǎo)致扇型帶狀離子束的系統(tǒng)而言，亦需要使離子束平行化，此平 行化在目前是由扇形電磁(sector electromagnet)來執(zhí)行的。對于 各種不同類型的裝置以及過程的適當(dāng)操作而言，控制離子束的平行或 角度為重要的。雜質(zhì)植入的深度部分地取決于離子束沿著所要方向(通常垂直于半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu))的平行。因此，在植入期間控制離子束 的角度以維持離子軌跡相對于晶圓的晶體結(jié)構(gòu)的所要平行(亦即，所 要方向)為重要的。詳言之，尤其對于高能植入以及通道植入
(channeled implant)而言，為了達成可重復(fù)植入結(jié)果，離子束的角 度應(yīng)為已知的且受控制的使其與平行于所要方向之間的誤差范圍小于 1° 。在扇型帶狀離子束方面，若平行化是在減速透鏡后完成的，則將 輸送長度增加至系統(tǒng)，此進一步削弱低能束至晶圓的傳送。注意，此 扇形平行化透鏡相當(dāng)大，且在減速后可將多達lm增加至離子束輸送。
鑒于前面的描述，此項技術(shù)需要一種提供帶狀離子束的加速/減速 以及平行化而不將長度增加至離子植入機系統(tǒng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭露一種帶狀離子束離子植入機系統(tǒng)的架構(gòu)。在一 實施例 中，架構(gòu)包括力。速/減速平4亍化透鏡系統(tǒng) (acceleration/deceleration parallelizing lens system), 其用于 接收扇型帶狀離子束且用于將扇型帶狀離子束至少平行化(且或許亦 加速或減速)為實質(zhì)上平行的帶狀離子束；以及能量過濾系統(tǒng)(energy filter system),其在加速/減速平行化透^^竟系統(tǒng)的下游且在將由實質(zhì) 上平行的帶狀離子束植入的工件之前。加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)包括 用于至少平行化(且或許亦加速或減速)扇型帶狀離子束的透鏡以及 用于使實質(zhì)上平行的帶狀離子束加速或減速的加速/減速透鏡。平行化 透鏡允許高電流帶狀離子束以可下降至低至約200 eV的能量來傳送至 工件。能量過濾系統(tǒng)提供實質(zhì)上沒有能量污染的實質(zhì)上平行的帶狀離 子束。
本發(fā)明的第一態(tài)樣提供一種離子植入機系統(tǒng)，系統(tǒng)包含帶狀離子 束產(chǎn)生器，其用于產(chǎn)生扇型帶狀離子束；加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)，其 在帶狀離子束產(chǎn)生器下游，用于將扇型帶狀離子束至少平行化為實質(zhì) 上平行的帶狀離子束；以及能量過濾系統(tǒng)，其在加速/減速平行化透鏡 系統(tǒng)的下游且在將由實質(zhì)上平行的帶狀離子束植入的工件之前。
本發(fā)明的第二態(tài)樣提供一種離子植入工件的方法，方法包含下述 步驟產(chǎn)生扇型帶狀離子束；實質(zhì)上同時將扇型帶狀離子束平行化以 及加速或減速為實質(zhì)上平行的帶狀離子束；在平行化步驟的后立即自 帶狀離子束過濾能量污染；以及將實質(zhì)上平行的帶狀離子束植入工件中。
本發(fā)明的第三態(tài)樣提供一種帶狀離子束離子&M幾系統(tǒng)的架構(gòu)，架 構(gòu)包含加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)，其用于接收扇型帶狀離子束且用
于將扇型帶狀離子束至少平行化為實質(zhì)上平行的帶狀離子束；以及能 量過濾系統(tǒng)，其在加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)的下游且在將由實質(zhì)上平 行的帶狀離子束植入的工件之前。
本發(fā)明的說明性態(tài)樣經(jīng)設(shè)計成能解決本文所描述的問題以及熟習(xí) 此項技術(shù)者可發(fā)現(xiàn)的未討論的其他問題。


圖1是展示晶圓的離子束植入的三維視圖。
圖2是展示包括根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的架構(gòu)的帶狀離子束 離子植入機系統(tǒng)。
圖3 M示根據(jù)本發(fā)明的離子植入方法的 一較佳實施例的流程圖。
100架構(gòu)102:帶狀離子束離子植入機系統(tǒng)
104帶狀離子束產(chǎn)生器106:離子源
108質(zhì)量分析磁鐵110:質(zhì)量解析孔
112帶狀離子束120:加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)
122能量過濾系統(tǒng)124:扇型帶狀離子束
126彎曲,爭電i反128:工件
S1-S4:步驟
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及 功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的帶狀離子束植 入才幾系統(tǒng)的架構(gòu)其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參 考圖式的較。佳實施例的詳細說明中將可清，呈現(xiàn)。通過
具體實施例方式
更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并 非用來對本發(fā)明加以限制。
請參閱圖2所示，M示包括根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的架構(gòu)100的帶狀離子束離子植入機系統(tǒng)102。離子植入機系統(tǒng)102包括可能 會包括(例如)離子源106、質(zhì)量分析磁鐵108以及質(zhì)量解析孔(mass resolving aperture) 110的帶狀離子束產(chǎn)生器104。離子植入機系統(tǒng) 102可為(例如)以超過10毫安(milli-Amps; mA)傳送離子束的高 電流系統(tǒng)。如所指示的，初始離子束可使用現(xiàn)有習(xí)知的窄縫提取點至 點光學(xué)系統(tǒng)(發(fā)散實線)或長縫提取平行至點光學(xué)系統(tǒng)(平行虛線) 來產(chǎn)生。在任何情況下，質(zhì)量分析磁鐵108改善初始離子束。應(yīng)認為 上述帶狀離子束產(chǎn)生器104僅為說明性的且可采用本發(fā)明的范疇內(nèi)的 其他系統(tǒng)。
在一實施例中，架構(gòu)100包括加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)120以及 能量過濾系統(tǒng)122。加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)120 (在下文中為"透 鏡系統(tǒng)120")(亦即)自帶狀離子束產(chǎn)生器104且詳言之質(zhì)量解析孔 110接收扇型帶狀離子束124。扇型帶狀離子束124可擴展至(例如) 約35cm。術(shù)語"帶狀"指示離子束在橫向上實質(zhì)上為狹長的。透鏡系 統(tǒng)120將扇型帶狀離子束124至少平行化為實質(zhì)上平行的帶狀離子束 112，且亦可使帶狀離子束124加速或減速。透鏡系統(tǒng)120包括一組用 于使扇型帶狀離子束124平行化以及或許加速或減速的彎曲靜電板 (electrostatic plate) 126以及一組用于使實質(zhì)上平行的帶狀離子束 112加速或減速的加速/減速透鏡130。請注意，因為質(zhì)量解析孔110 提供在一組彎曲靜電板126處高度均一的扇型帶狀離子束124，所以此 等板(透鏡)126的槽需要具有均一寬度。在透鏡系統(tǒng)120下游的能量 過濾系統(tǒng)122在將由實質(zhì)上平行的帶狀離子束112植入的工件128之 前移除能量污染。能量過濾系統(tǒng)122可包括任何現(xiàn)今已知或稍后開發(fā) 的磁性或靜電(或兩者的組合)的能量過濾系統(tǒng)，此種能量過濾系統(tǒng) 通常使實質(zhì)上平行的帶狀離子束112彎曲以移除中性離子。
因為距工件128的距離縮短，所以透鏡系統(tǒng)120允許實質(zhì)上平行 的帶狀離子束112在工件128之前(在加速后)以可下降至低至約200 eV的能量來傳送至工件128，此為優(yōu)于現(xiàn)有習(xí)知的系統(tǒng)的低能量達成 的改良。能量過濾系統(tǒng)122提供實質(zhì)上沒有能量污染的實質(zhì)上平行的 帶狀離子束112。另外，由于一組至少平行化(且或許亦加速或減速) 透鏡126以^wi4/減速透鏡128經(jīng)整合，所以與J賄習(xí)知的系統(tǒng)相比，實 質(zhì)上平^^J帶狀離子束112至工件128的行進距離減少。舉例而言，在 一實施例中，透鏡系統(tǒng)120可能會具有不小于約25 cm且不大于約30 cm的長度。另外，在一實施例中，能量過濾系統(tǒng)122可能會具有低至約 20cm的長度。累計地，架構(gòu)IOO可能會具有不大于50 cm的長度，與 現(xiàn)有習(xí)知的的獨自為l m長的扇形平行化透鏡相比，長度顯著減少。
請參閱圖3所示，A^示根據(jù)本發(fā)明的離子植入方法的一較佳實 施例的流程圖。在另一實施例中，本發(fā)明包括一種離子植入工件的方 法。第一步S1，使用(例如)帶狀離子束產(chǎn)生器104來產(chǎn)生扇型帶狀 離子束124。在一實施例中，帶狀離子束產(chǎn)生器包括離子源106、質(zhì)量 分析磁鐵108以及質(zhì)量解析孔IIO，三者共同產(chǎn)生扇型帶狀離子束124。 接著，在步驟S2中，(例如)使用透鏡系統(tǒng)120來將扇型帶狀離子束 124實質(zhì)上同時地平行化以及加速或減速為實質(zhì)上平行的帶狀離子束 112。在步驟S3中，(例如)使用能量過濾系統(tǒng)122來在平行化步驟后 立即自實質(zhì)上平行的帶狀離子束112過濾能量污染。最后，在步驟S4 中，將實質(zhì)上平行的帶狀離子束112植入工件128中。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何 形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以 限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范 圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或^f務(wù)飾為等同變化 的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技 術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬 于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
8
權(quán)利要求
1、一種離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其包含帶狀離子束產(chǎn)生器，其用于產(chǎn)生扇型帶狀離子束；加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)，其在所述帶狀離子束產(chǎn)生器的下游，用于將所述扇型帶狀離子束至少平行化為實質(zhì)上平行的帶狀離子束；以及能量過濾系統(tǒng)，其在所述加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)的下游且在將由所述實質(zhì)上平行的帶狀離子束植入的工件之前。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，其特征在于所述的加速/減 速平行化透鏡系統(tǒng)具有不小于約25 cm且不大于約30 cm的長度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，其特征在于所述的能量過 濾系統(tǒng)具有低至約20 cm的長度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入系統(tǒng)，其特征在于所述的加速/減 速平行化透鏡系統(tǒng)包括一組用于將所述扇型帶狀離子束至少平行化為所述 實質(zhì)上平行的帶狀離子束的彎曲靜電板，以及一組用于使所述實質(zhì)上平行 的帶狀離子束加速或減速的加速/減速透鏡。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子植入系統(tǒng)，其特征在于其中所述的一組 彎曲靜電板亦執(zhí)行所述實質(zhì)上平行的帶狀離子束的加速或減速。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離子植入系統(tǒng)，其特征在于其中所述的實質(zhì) 上平行的帶狀離子束在所述工件之前具有低至約200 eV的能量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所迷的離子植入系統(tǒng)，其特征在于其中所述的實質(zhì) 上平行的帶狀離子束實質(zhì)上沒有能量污染。
8、 —種離子植入工件的方法，其特征在于其包含以下步驟 產(chǎn)生扇型帶狀離子束；大體上同時地使所述扇型帶狀離子束平行化以及加速或減速為實質(zhì)上 平行的帶狀離子束；在所述平行化步驟后立即自所述帶狀離子述過濾能量污染；以及 將所述實質(zhì)上平行的帶狀離子束植入工件中。
9、 一種帶狀離子束離子植入機系統(tǒng)的架構(gòu)，其特征在于其包含 加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)，其用于接收扇型帶狀離子束且用于將所述扇型帶狀離子束至少平行化為實質(zhì)上平行的帶狀離子束；以及能量過濾系統(tǒng)，其在所述加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)的下游且在將由所 述實質(zhì)上平行的帶狀離子束植入的工件之前。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其中所述的 加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)具有不小于約25 cm且不大于約30cm的長度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其中所述的能量過濾系統(tǒng)具有低至約20 cm的長度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其中所述的 加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)包括一組用于將所述扇型帶狀離子束至少平行 化為所述實質(zhì)上平行的帶狀離子束的彎曲靜電板，以及一組用于使所述實 質(zhì)上平行的帶狀離子束加速或減速的加速/減速透鏡。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其中所述的 一組彎曲靜電板亦執(zhí)行所述實質(zhì)上平行的帶狀離子束的加速或減速。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其中所述的 實質(zhì)上平行的帶狀離子束在所述工件之前具有低至約200 eV的能量。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子植入機系統(tǒng)，其特征在于其中所述的 實質(zhì)上平行的帶狀離子束實質(zhì)上沒有能量污染。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種帶狀離子束植入機系統(tǒng)的架構(gòu)，在一實施例中，架構(gòu)包括加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)，其用于接收扇型帶狀離子束且用于將扇型帶狀離子束至少平行化(且或許亦加速或減速)為實質(zhì)上平行的帶狀離子束；以及能量過濾系統(tǒng)，其在加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)的下游且在將由實質(zhì)上平行的帶狀離子束植入的工件之前。加速/減速平行化透鏡系統(tǒng)包括用于至少平行化(且或許亦加速或減速)扇型帶狀離子束的透鏡以及用于使實質(zhì)上平行的帶狀離子束加速或減速的加速/減速透鏡。平行化透鏡允許高電流帶狀離子束以可下降至低至約200eV的能量來傳送至工件。能量過濾系統(tǒng)提供實質(zhì)上沒有能量污染的實質(zhì)上平行的帶狀離子束。
文檔編號H01J37/30GK101416269SQ200780009281
公開日2009年4月22日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月27日
發(fā)明者坷若許·沙丹特曼德, 彼德·L·凱勒曼 申請人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司