無罩幕圖案化植入的裝置及方法
【專利摘要】一種于離子植入系統(tǒng)(400)中植入工件(100)的方法。此方法可包括提供鄰近含有等離子(140)的等離子腔室(402)的萃取平板(101)，使萃取平板透過至少一個(gè)孔洞(407)由所述等離子中萃取離子(102)，所述孔洞提供具有分布于入射至工件的角度范圍的離子的離子束。此方法可包括相對(duì)于所述萃取平板以掃瞄工件，以及于掃瞄期間改變等離子的功率位準(zhǔn)從第一功率位準(zhǔn)改變到第二功率位準(zhǔn)；其中在所述工件的表面，在第一功率位準(zhǔn)的第一束流寬(W1，W3)大于在第二功率位準(zhǔn)的第二束流寬(W2)。
【專利說明】無罩幕圖案化植入的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工件的植入，且更特定地涉及一種工件可變植入的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]離子植入是用于引入可改變特性(property-altering)的雜質(zhì)于基板的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。所需的雜質(zhì)材料于離子源中離子化后，加速離子以形成規(guī)定能量的離子束，而離子束直接沖向基板的表面。束流中具有能量的離子穿透基板材料的表面下且嵌入基板材料的晶格(crystalline lattice),以形成具有所需的傳導(dǎo)性或材料性質(zhì)的區(qū)域。
[0003]高劑量的植入可容許離子植入機(jī)的最低擁有成本(cost-of-ownership)。對(duì)一些植入而言，局部或選擇性摻雜、或者局部或選擇性的材料改良是必要的。太陽能電池的制作呈現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例中，需要高劑量植入及局部區(qū)域的選擇性摻雜?？筛纳铺柲茈姵匦实膿诫s可用離子植入施行。圖1為一種選擇性射極太陽能電池(selective emitter solarcell) 10的剖面圖。摻雜射極200并提供額外的摻質(zhì)到接觸電極202下方的區(qū)域201，可增加太陽能電池的效率(光能轉(zhuǎn)換為電能的百分率)。較重地?fù)诫s區(qū)域201會(huì)改善導(dǎo)電率，而于接觸電極202間較少地?fù)诫s會(huì)改善電荷收集率(charge collection)。接觸電極202間可僅分開間隔大約2nm到3nm。區(qū)域201可僅大約100 y m到300 y m寬。太陽能電池10亦可包括抗反射(ARC)層22，其配置于射極200和基材24上方，以及位于背面接觸電極(backside contact) 26的上方。圖2為一種交指型背面接觸式(interdigitated backcontact, IBC)太陽能電池20的剖面圖。在IBC太陽能電池20中，接面(junction)位于太陽能電池的背面。太陽能電池可具有抗反射層(ARC) 20、鈍化層(passivating layer) 28、以及N+表面電場30而與N型基材32鄰接形成一堆迭結(jié)構(gòu)。在此特定的實(shí)例中，摻雜圖案可包括交錯(cuò)的P型及n型摻質(zhì)區(qū)域?？蓪?duì)P+射極203及n+背面電場204進(jìn)行摻雜。此摻雜可使IBC太陽能電池的接面可以運(yùn)作或具有增加的效能。接觸電極貫孔38形成于鈍化層40中，且可于接觸電極貫孔38中形成p型接觸指34及n型接觸指36。
[0004]在制造例如太陽能電池的物件中，使用例如微影的已知的圖案化制程結(jié)合植入，可能因?yàn)樾枰^多的步驟而具有過高的成本花費(fèi)于執(zhí)行選擇性區(qū)域的植入。
[0005]此種應(yīng)用并未徹底地測(cè)試于等離子摻雜技術(shù)。直接曝露于等離子的中子，可造成工件的沉積或蝕刻且需要額外的清潔步驟。因此，本【技術(shù)領(lǐng)域】需要工件的改善植入法以及，更具體地說，需要不用罩幕的改良的圖案化工件植入的裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一實(shí)施例中，離子植入系統(tǒng)中植入工件的方法包含提供萃取平板，其鄰近含有等離子的等離子腔室，其中萃取平板設(shè)置以提供具有分布于入射至工件的角度范圍的離子的一離子束。此方法包括相對(duì)于萃取平板掃瞄工件，以及于掃瞄期間改變等離子的功率位準(zhǔn)(power level)從第一功率位準(zhǔn)到第二功率位準(zhǔn)。其中在工件的表面上，在第一功率位準(zhǔn)的第一束流寬大于在第二功率位準(zhǔn)的第二束流寬。[0007]在另一實(shí)施例中，離子植入裝置包含等離子源，其可被操作來改變等離子腔室中等離子的等離子功率，其中等離子含有用于植入進(jìn)工件的離子。此裝置也包括萃取平板，其具有孔洞設(shè)置以改變鄰近所述萃取平板端的等離子殼層(plasma sheath)的形狀，且萃取平板可于相對(duì)于工件的至少一第一方向上被掃瞄。所述裝置進(jìn)一步包括含有工件的制程腔室(processing chamber),此工件可被操作以接收相對(duì)于等離子的偏壓,其中等離子源及萃取平板可互操作，以通過改變等離子功率，而改變?nèi)肷渲粱宓碾x子束的寬度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更好理解，以附圖作為參考，并將附圖以參考形式并入本文之中，以及其中:
[0009]圖1為已知的選擇性射極太陽能電池的剖面圖。
[0010]圖2為已知的交指型背面接觸式太陽能電池的剖面圖。
[0011]圖3為依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的等離子制程裝置的方塊圖。
[0012]圖4為一等離子系統(tǒng)中的示范性聚焦平板的配置的剖面圖。
[0013]圖5描繪在一例示性方式中，作為等離子功率函數(shù)的等離子殼層邊界的示范性形狀。
[0014]圖6a_c描繪于不同的等離子位準(zhǔn)時(shí)，實(shí)施例所示的示范性的離子剖面。
[0015]圖7a及7b根據(jù)一實(shí)施例，呈現(xiàn)一示范性等離子功率曲線及其基板植入圖案的結(jié)果O
[0016]圖8a及Sb根據(jù)另一實(shí)施例，呈現(xiàn)另一示范性等離子功率曲線及其基板植入圖案的結(jié)果。
[0017]圖9a_c根據(jù)一實(shí)施例，分別地圖示一示范性等離子功率曲線、其同步的DC萃取電壓曲線、以及其基板植入圖案的結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本文將結(jié)合工件(基板)的植入以敘述系統(tǒng)及方法的實(shí)施例。舉例而言，在多種實(shí)施例中，舉例而言，此系統(tǒng)可以使用于太陽能電池基板、半導(dǎo)體基板、位元規(guī)則媒介(bit-patterned media)、固態(tài)電池、高分子材料、平面面板、氧化基板、以及包含絕緣材料的基板之中。因此，將不限制本發(fā)明于以下敘述的特定的實(shí)施例。
[0019]在多種實(shí)施例中，離子植入系統(tǒng)包括等離子源、等離子殼層修改器(plasmasheath modifier)(亦稱為萃取平板)、以及相對(duì)于工件掃瞄等離子源的機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，離子植入系統(tǒng)可被操作以改變萃取自等離子源并提供于工件的離子束的離子束性質(zhì)。在多種實(shí)施例中，當(dāng)相對(duì)于離子束掃瞄工件時(shí)，離子束性質(zhì)可藉重復(fù)的方式改變。在一些實(shí)施例中，等離子源可為RF源，RF源的供應(yīng)功率位準(zhǔn)(功率設(shè)定值)周期性地改變，并以此改良透過等離子殼層修改器萃取的離子束的性質(zhì)
[0020]在多種實(shí)施例中，當(dāng)相對(duì)于萃取平板以掃瞄工件時(shí)，通過改變使用于引發(fā)等離子的RF源的功率設(shè)定值，可憑經(jīng)植入的物質(zhì)的不同寬度及不同位準(zhǔn)的區(qū)域，將工件圖案化。其中，萃取平板在本文中亦稱為“等離子殼層修改器”，其萃取來自于等離子的離子束。
[0021]圖3為依據(jù)于本發(fā)明的一實(shí)施例的等離子制程裝置的方塊圖。系統(tǒng)400包括等離子源401、萃取平板101 (或殼層工程平板，sheath engineering plate)、以及制程腔室402。氣體源404連接于等離子源401。等離子源401或系統(tǒng)400的其他部件亦可連接于例如渦輪泵(turbopump)的泵(未圖示)上。舉例而言，產(chǎn)生等離子140的等離子源401可為RF等離子源、感應(yīng)稱合等離子(inductively-coupled plasma, ICP)源、間接加熱陰極(indirectly heated cathode, IHC)、或?qū)Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的其他等離子源。在此特定的實(shí)施例中，等離子源401為RF等離子源，其具有RF源產(chǎn)生器(RF sourcegenerator) 408及RF匹配網(wǎng)路(RF matching network) 409? 在此特定實(shí)施例中，等離子源401被外殼(enclosure)411所環(huán)繞，且DC中斷部(DC break)410將外殼411與制程腔室402分開。可將制程腔室402、等離子源401、或平臺(tái)403接地。
[0022]萃取平板101被用來萃取用于植入工件100的離子102。可冷卻或是加熱萃取平板101?？杉悠珘河诘入x子源401，且可提供偏壓電源供應(yīng)器(未圖示)，以相對(duì)于等離子140而提供連續(xù)的偏壓或脈沖的偏壓于基板，藉以吸引離子406。
[0023]萃取平板101可具有至少一個(gè)孔洞(aperture) 407，透過孔洞407以提供離子102到基板(工件)100。萃取平板101可用冷卻或是以其他具有熱特征的方式控制。等離子源401中的壓力及裝程腔室402中的壓力可大致相等，而產(chǎn)生電弧作用(arcing)。
[0024]于制程腔室402中的平臺(tái)403上可配置太陽能電池或其他元件的一個(gè)或多個(gè)工件100?？煽刂戚腿∑桨?01及工件100之間的距離，以補(bǔ)償萃取平板101任何的熱膨脹。工件100可配置于N個(gè)工件100寬及N個(gè)工件長的陣列或矩陣之中(在此，于寬度尺寸的“N”可變動(dòng)而與長度尺寸中的“N”不同)。在圖3之中，圖示了 1X3的工件矩陣。平臺(tái)403可使用靜電夾持(electrostatic clamping)、機(jī)械式夾持(mechanical clamping)、或者靜電夾持及機(jī)械式夾持的組合以保持工件100。可使用平臺(tái)403掃瞄工件100。在圖3的實(shí)施例中，平臺(tái)403可以于方向405做掃描。然而，視工件100上所需的植入圖案，平臺(tái)403不是執(zhí)行一維(ID)就是執(zhí)行二維(2D)的掃瞄。舉例而言，可執(zhí)行2D掃瞄以于工件100中產(chǎn)生斑點(diǎn)狀(spot-shaped)或圓點(diǎn)狀(dot-shaped)的植入?yún)^(qū)域。在一交替的實(shí)施中，萃取平板101掃瞄固定的工件100。在一例子中，平臺(tái)403可設(shè)置以提供背部冷卻氣體給工件100。在使用平臺(tái)403或一些其他裝置植入之前或于植入期間，可加熱或冷卻工件100至各種溫度。
[0025]以下進(jìn)一步地詳敘，在多種實(shí)施例中，于萃取平板101和/或工件100相對(duì)于彼此掃瞄的期間，可執(zhí)行等離子源401功率的改變和/或等離子140與基板100之間電壓偏壓的脈沖，以達(dá)成所需的劑量及工件100中離子的分布。在一些實(shí)施例中，電壓偏壓的脈沖可配上等離子功率設(shè)定值的改變，以于基板之中制造所需的植入圖案。
[0026]如圖3所示，透過萃取平板101所萃取的離子102可在一角度范圍內(nèi)沖擊于工件100上，其角度范圍中全部離子束會(huì)聚焦至比可萃取出離子102的孔洞407還要小的寬度。根據(jù)多種實(shí)施例，可控制離子102的聚焦以改變工件100的植入條件。具體地說，可改變等離子源401的功率，以變更當(dāng)離子102碰撞工件100時(shí)的離子102束流尺寸大小。
[0027]圖4為根據(jù)一實(shí)施例的等離子系統(tǒng)中萃取平板配置的細(xì)節(jié)的剖面圖。萃取平板101設(shè)置以改良等離子殼層242中的電場，并藉以控制位于等離子140及等離子殼層242之間的邊界241的形狀。因此，由遍及等離子殼層242的等離子140中所萃取的離子102，其可以大范圍的入射角撞擊工件100。[0028]可如上關(guān)于圖3的敘述產(chǎn)生等離子140。萃取平板101可為具有孔隙的單一平板，或可為一對(duì)面板(例如面板212及面板214)，其定義一個(gè)間隙，間隙間具有一個(gè)水平的間隔(G)。面板212可為絕緣體、半導(dǎo)體、或?qū)w。在多種實(shí)施例中，萃取平板101可包括多數(shù)的間隙(未圖示)。平板101可位于垂直間隔(z)之中，垂直間隔(z)在通過工件100表面所定義的平面151上方。
[0029]通過不同的機(jī)制，可自等離子140中吸引離子102穿過等離子殼層242。在一例子中，施偏壓于工件100以吸引來自于穿過等離子殼層242的等離子140中的離子102。離子102可為P型摻質(zhì)、η型摻質(zhì)、氫、惰性氣體(noble gas)、或那些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他物質(zhì)。
[0030]有利之處在于，萃取平板101改良等離子殼層242中的電場，以控制位于等離子140及等離子殼層242之間邊界241的形狀。在一例子中，等離子140及等離子殼層242之間的邊界241,其可具有相對(duì)于平面151的凸形(covex shape)。舉例而言，當(dāng)施加偏壓于工件100時(shí)，離子102被吸引而穿過等離子殼層242，并以大范圍的入射角穿過面板212和面板214之間的間隙。舉例來說，沿軌跡路徑(trajectory path) 271而行的離子可以相對(duì)于平面151呈+ θ°的角度來撞擊工件100。沿軌跡路徑270而行的離子可以相對(duì)于相同平面151呈約0°的角度來撞擊工件100。沿軌跡路徑269而行的離子可以相對(duì)于平面151呈-θ°的角度來撞擊工件100。因此，入射角的范圍可以約0°中心介于+θ°與-θ°之間。另外，一些離子軌跡路徑(例如軌跡路徑269和軌跡路徑271)可相互交叉。視若干因素(包括但不限制于面板212與面板214之間的水平間距(G)、面板212和面板214在平面151上方的垂直間距(Z)、面板212和面板214的介電常數(shù)或等離子140的其他制程參數(shù))而定，入射角(Θ)的范圍可以0°為中心介于+60°與-60°之間。
[0031]在圖4描繪的實(shí)例中，透過萃取平板101萃取的離子在沖擊工件100之前可與交叉路徑上的離子匯集，且可互相發(fā)散。雖然如圖4描繪的離子穿透過焦點(diǎn)P，在一些實(shí)施例中，由萃取平板提供的離子不需要定義萃取焦點(diǎn)。然而，根據(jù)多種實(shí)施例，例如萃取平板101的萃取平板，會(huì)提供通常匯集的離子束。再次地參考圖3，根據(jù)一些實(shí)施例，且視等離子系統(tǒng)400所選擇的參數(shù)而定，離子束可顯示匯集的區(qū)域和/或沖擊基板之前的偏離。具體地說，多種實(shí)施例通過控制等離子系統(tǒng)400中等離子的功率位準(zhǔn)(功率設(shè)定值)，以控制離子束匯集/發(fā)散(于本文中亦參照作離子束“聚焦”(focusing)/ “焦聚”(focus))。當(dāng)相對(duì)于萃取平板101掃瞄工件100時(shí)通過改變離子束的焦聚，可于工件的不同區(qū)域中改變離子植入位準(zhǔn)及對(duì)應(yīng)于工件100中不同植入位準(zhǔn)的植入寬度，。
[0032]圖5描繪在一例示性方式中，作為等離子功率函數(shù)的等離子殼層邊界241的示范性形狀。舉例而言，曲線241a、241b、以及241c可分別地代表等離子140于低、中、高RF-功率的邊界。隨著功率下降，邊界241變成較大的曲率且進(jìn)一步地向腔室402擴(kuò)展，進(jìn)入萃取平板101上方的區(qū)域中。邊界241曲線及位置的改變會(huì)導(dǎo)致由邊界241向工件100行進(jìn)的經(jīng)加速離子的角度的整體分布的改變。
[0033]圖6ac根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例分別描繪于不同的等離子位準(zhǔn)時(shí)，示范性的離子剖面102a?102c。其中等離子位準(zhǔn)用于加速由等離子140穿過萃取平板101的離子。如圖所示，離子剖面102a、102b以及102c可為等離子殼層邊界241a、241b以及241c的結(jié)果，其分別對(duì)應(yīng)于低、中、高的等離子功率位準(zhǔn)(如以上圖5所討論)。在低等離子功率配置中，離子102a匯集于基板100上方的焦點(diǎn)并在撞擊基板前發(fā)散。經(jīng)植入的區(qū)域104a可于基板100上形成為具有寬Wl的區(qū)域。在圖6b描繪的中功率位準(zhǔn)配置中，相較于低功率而言離子剖面102b中離子的匯集更為漸進(jìn)，例如離子的“聚焦平面”(未分別地圖示)更靠近基板100的位準(zhǔn)。在這種方式下，通過離子102b所定義的植入的區(qū)域104b更為窄小，且具有寬度W2。最后，在較高功率的配置時(shí)，離子102c的角度匯集仍然較小，導(dǎo)致相較于W2而言，植入的區(qū)域102c具有更為寬大的W3。
[0034]在一實(shí)例中，等離子140的功率位準(zhǔn)可被安排以使植入的寬度Wl等于W3。因此，通過單調(diào)的方式將等離子功率從低功率位準(zhǔn)改變到高功率位準(zhǔn)，相對(duì)于基板100的平面而言，由等離子萃取的離子的聚焦平面可從過焦(overfocused)狀態(tài)改變?yōu)榫劢範(fàn)顟B(tài)、或?yàn)槲淳劢範(fàn)顟B(tài)。在一組實(shí)例中，可配置0.5kff的等離子與具有1_的孔洞寬的萃取平板，以制造過聚焦的離子束，用以于基板產(chǎn)生約1_的植入寬度；可配置2.2kff的等離子以制造具有植入寬度約0.1mm的聚焦的束流；以及可配置5kW的等離子以制造具有植入寬度約Imm的未聚焦的束流。
[0035]通過改變等離子功率以改變基板上的植入寬度的能力，提供掃瞄基板時(shí)，通過改變等離子功率以便利地在基板移植具有不同植入位準(zhǔn)及不同寬的區(qū)域。在以上實(shí)施例中，舉例而言，可使用0.5kff的等離子以于基板上產(chǎn)生摻質(zhì)物質(zhì)的植入的總括位準(zhǔn)或背景位準(zhǔn)，其使用Imm寬的束流以掃瞄基板的寬區(qū)域。因?yàn)檩腿∽?.2kW等離子的離子通量(透過萃取平板101)實(shí)質(zhì)上高于萃取自0.5kW等離子的離子通量，故可使用2.2kW的等離子以產(chǎn)生具有較高摻質(zhì)濃度的選擇性區(qū)域。再者，因?yàn)槭鲗捒蔀榧s0.1mm,故2.2kff的設(shè)定值可便于在基板移植高摻質(zhì)濃度的窄小條紋。因此，于植入制程區(qū)間中，可相對(duì)于萃取平板101而連續(xù)地掃瞄基板100，同時(shí)改變等離子功率。此制造流程可產(chǎn)生相對(duì)較高植入位準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)窄小基板區(qū)域，以及一個(gè)或多個(gè)具有相對(duì)較低植入位準(zhǔn)的較寬的基板區(qū)域。
[0036]圖7a及7b根據(jù)一實(shí)施例，呈現(xiàn)示范性等離子功率曲線及其基板植入圖案的結(jié)果。在此實(shí)施例中，等離子功率曲線702代表所施加的等離子功率作為時(shí)間的函數(shù)。在啟始時(shí)間時(shí)，Ttl可通過施加功率位準(zhǔn)Pl以啟始等離子。直到T1之前，維持功率位準(zhǔn)Pl ;并當(dāng)增加功率到位準(zhǔn)P2后，持續(xù)一段時(shí)間直到T2 ;T2之后減少功率位準(zhǔn)到P1。于^及!^之間，再次增加功率位準(zhǔn)到Ρ2，T4之后維持位準(zhǔn)Pl直到T5時(shí)將等離子熄滅。在一些實(shí)施例中，當(dāng)施加功率曲線702于鄰近萃取平板的等離子時(shí)，可相對(duì)于萃取平板等速度地掃瞄基板。因此，用于描繪圖7a中時(shí)間的橫坐標(biāo)，其亦可直接地正比于沿著基板的線性位置，其中基板接收萃取自萃取平板孔洞的離子。
[0037]圖7b描繪當(dāng)施加等離子曲線702時(shí)，于萃取平板下掃瞄后，工件720中的植入?yún)^(qū)域。維持功率Pl于區(qū)間704、區(qū)間706、以及區(qū)間708內(nèi)，Pl對(duì)應(yīng)于離子植入的第一位準(zhǔn)；且于上述區(qū)間中，植入分別形成寬的區(qū)域722、區(qū)域724、以及區(qū)域726。于增加功率到位準(zhǔn)P2的期間，區(qū)間712與714對(duì)應(yīng)于離子植入形成個(gè)別區(qū)域728與730的第二位準(zhǔn)。
[0038]圖8a及Sb根據(jù)另一實(shí)施例，呈現(xiàn)另一個(gè)示范性等離子功率曲線802及其基板植入圖案的結(jié)果。在啟始時(shí)間Ttl時(shí)，可通過施加功率位準(zhǔn)P3以啟始等離子。直到T1之前，維持功率位準(zhǔn)P3 ;并當(dāng)降低功率到位準(zhǔn)P2后，持續(xù)一段時(shí)間直到T2 ；T2后增加功率位準(zhǔn)到Ρ3。于T3及T4之間，再次降低功率位準(zhǔn)到Ρ2，T4之后維持位準(zhǔn)Ρ3直到T5時(shí)將等離子熄滅。
[0039]如圖8b所示，于區(qū)間804、806及808內(nèi)維持功率于P3，其對(duì)應(yīng)于工件820的離子植入形成個(gè)別區(qū)域822、824及826的一第三位準(zhǔn)。于區(qū)間810及區(qū)間812內(nèi)，降低功率到P2，其可對(duì)應(yīng)的離子植入位準(zhǔn)類似于區(qū)域728及區(qū)域732的植入位準(zhǔn)，從而分別形成區(qū)域828、區(qū)域 830。
[0040]在圖7a及8a的等離子功率曲線702及802的多種實(shí)施例中，功率位準(zhǔn)P2可對(duì)應(yīng)于一功率，所述功率是相較于功率位準(zhǔn)Pl或P3而言，能讓萃取平板產(chǎn)生具有較小束流寬(且因此于工件中具有較小的植入寬度)的離子束。在一些實(shí)施例中，功率位準(zhǔn)P2可產(chǎn)生一離子束，這個(gè)離子束的聚焦平面(亦即，其平面中的束流寬為最小束流寬)吻合于基板平面。因此，無論發(fā)送給功率源的對(duì)應(yīng)于P2的等離子設(shè)定值為何，可于基板產(chǎn)生最小的束流寬。
[0041]因此，使用對(duì)應(yīng)于P2的等離子源設(shè)定值以提供如下能力:選擇性地改變于區(qū)域728、區(qū)域730及區(qū)域828、區(qū)域830的植入位準(zhǔn)；以及通過選擇性離子植入以減小可圖案化的區(qū)域的最小尺寸。在等離子功率曲線702的實(shí)例中，使用較低的功率位準(zhǔn)Pl以圖案化較寬大的區(qū)域722?726，其中Pl可于工件上產(chǎn)生較寬、非聚焦的束流，其可導(dǎo)致更多均勻的植入。在等離子功率曲線802的實(shí)例中，使用更高的功率位準(zhǔn)P3以圖案化較大的區(qū)域822?826，其中P3亦可于工件產(chǎn)生較寬、非聚焦的束流。然而在后者的案例中，因?yàn)楦蟮牡入x子功率，于更寬大的區(qū)域822到區(qū)域826中的植入位準(zhǔn)可為更高的植入位準(zhǔn)(相較于區(qū)域722到區(qū)域726而言)。
[0042]因此，本實(shí)施例提供的是以不同的植入位準(zhǔn)的多個(gè)區(qū)域，進(jìn)行簡便地圖案化工件的系統(tǒng)和方法?？刹恍枰帜痪鸵怨ぜ膯我贿B續(xù)的掃瞄而制造多個(gè)區(qū)域。通過依照用來植入寬區(qū)域所需的功率位準(zhǔn)及依照聚焦束流的功率位準(zhǔn)，來增加或者降低等離子功率，以便于較寬且相對(duì)較均勻的植入?yún)^(qū)域之間夾雜相對(duì)較窄的植入?yún)^(qū)域。
[0043]在多種實(shí)施例中，當(dāng)相對(duì)于萃取平板掃瞄工件時(shí)、以及當(dāng)用于等離子的功率位準(zhǔn)于所述掃瞄期間同時(shí)于不同的功率設(shè)定值之間改變時(shí)，可于工件及等離子之間施加連續(xù)的DC偏壓。通過使用連續(xù)的DC偏壓，可改善植入?yún)^(qū)域的均勻性。然而，在一些實(shí)施例中，可于工件及等離子之間使用經(jīng)脈沖DC偏壓。
[0044]雖然在一些實(shí)施例中，可以不需與等離子設(shè)定值的改變同步的于基板及等離子之間進(jìn)行施加經(jīng)脈沖DC偏壓，但是在其他實(shí)施例中，施加一個(gè)或多個(gè)經(jīng)脈沖DC偏壓的方案可與等離子設(shè)定值方法(recipe)的一個(gè)或多個(gè)方案同步。在一些實(shí)施例中，DC脈沖可同步于等離子功率位準(zhǔn)中的改變，其中等離子中第一及第二功率位準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)變將發(fā)生于經(jīng)脈沖DC電壓的關(guān)閉區(qū)間(off period)。此對(duì)于防止在不同束流尺寸及等離子會(huì)改變的不同功率位準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)變期間的離子植入是有效益的。
[0045]在其他實(shí)施例中，可根據(jù)等離子功率的設(shè)定值以調(diào)整DC脈沖協(xié)定(DCpulsingprotocol)。圖9a圖示一示范性等離子功率曲線，其所載方法用于周期性地改變功率于兩設(shè)定值之間。圖％描繪示范的DC萃取電壓曲線，其可即時(shí)地與等離子功率曲線同步；而圖9c所示為一基板植入圖案的結(jié)果，其可根據(jù)圖9a及圖9b中所描繪的等離子功率及DC萃取電壓的同步化(synchronization)而制造。除了外加的區(qū)間904外,等離子功率曲線902類似于曲線802，其中降低區(qū)間904的功率到位準(zhǔn)P2，導(dǎo)致區(qū)間806細(xì)分為高等離子功率區(qū)間906及區(qū)間908。圖9b描繪一萃取電壓曲線912，其中施加于等離子及基板之間的DC電壓是一連串的脈沖或脈沖914到922的群組。電壓于固定的電壓和零電壓之間脈沖。舉例而言，當(dāng)所需植入能量為30keV時(shí)，曲線912的電壓于OV的關(guān)閉狀態(tài)及30kV的開啟狀態(tài)(onstate)之間脈沖。電壓脈沖區(qū)間可為數(shù)千赫或是更大的范圍內(nèi)。因此，以lcm/sec的速度對(duì)IOOcm長的工件進(jìn)行掃描期間，可發(fā)生數(shù)千的脈沖。
[0046]如圖9a及9b所描繪，高等離子功率設(shè)定值(P3)的區(qū)間804、906、908及808可同步化于窄電壓脈沖914、916及918的區(qū)間，其中“開啟”(on)區(qū)間(其可代表30kV的基板偏壓)可為數(shù)微秒到數(shù)百微秒。根據(jù)所需的植入位準(zhǔn)，此種脈沖壓的工作周期(duty cycle)可為任何方便的值，例如5%、10%、或50%。此外，較低等離子功率設(shè)定值P2的區(qū)間812及區(qū)間814，可各自與DC萃取電壓脈沖920及脈沖922同步化。于全部的低等離子功率(P2)區(qū)間(T1及T2之間和T3及T4之間)，電壓“脈沖”920及“脈沖”922可實(shí)際上地代表連續(xù)的經(jīng)施加萃取電壓(舉例而言，30kV)。以下lcm/sec掃瞄速率的實(shí)例中，若較低的功率設(shè)定值P2制造0.1mm的束流且其植入寬度擬為0.2mm時(shí)，“脈沖”920及“脈沖”922的寬可為約20msec,而脈沖914~918的寬可于10 μ sec到100 μ sec的程度。
[0047]圖9a及9b所圖示為DC萃取電壓及等離子功率位準(zhǔn)的同步化處理，其可促進(jìn)更好的控制于高等離子功率區(qū)域及低等離子功率區(qū)域中的離子劑量。舉例而言，如上述所討論，功率位準(zhǔn)P3的使用可制造具有較大束流寬的束流，適用于大區(qū)域的圖案化。較大的束流寬的使用，可減少發(fā)生在脈沖開關(guān)較窄束流的“條紋”(striping)的傾向。此外，通過往上或往下調(diào)整脈沖914、916與918的工作循環(huán)，可簡便地調(diào)整在更寬大區(qū)域中的萃取植入劑量。再者，通過于等離子功率位準(zhǔn)為P2的短區(qū)間812和814內(nèi)提供連續(xù)的萃取電壓(之前提及的“脈沖”920及922)，可于較短的區(qū)間內(nèi)植入相對(duì)較高劑量的離子。如以上所述，對(duì)應(yīng)于功率位準(zhǔn)P2的束流寬是在0.1mm的程度，以形成窄的植入?yún)^(qū)域。舉例而言，通過提供較高的工作循環(huán)(亦即，實(shí)例中所示的100% )于窄區(qū)間812及814的DC萃取電壓，即便窄區(qū)間812及814內(nèi)總等離子功率小于區(qū)間814及區(qū)間808的總等離子功率，仍可造成較高的植入劑量。
[0048]圖9c圖示一基板的實(shí)施例，其可分別源于示范性等離子功率與DC萃取的方法902及912?；?20含有對(duì)應(yīng)于高等離子功率位準(zhǔn)P3的數(shù)個(gè)寬區(qū)域922、924、926以及928，其分別以窄區(qū)域930、932以及934分開。如此實(shí)施例所示，窄區(qū)域930及區(qū)域934彼此類似，且可含有相對(duì)較高的植入位準(zhǔn)，其事實(shí)上為施加連續(xù)的DC萃取電壓于個(gè)別的區(qū)間T1-T2及T3-TJ^結(jié)果。另一方面，因?yàn)槭聦?shí)上于T6及T7之間的整個(gè)期間施加經(jīng)脈沖DC電壓(以小于100%的工作循環(huán))，所以對(duì)應(yīng)于T6及T7之間較低等離子功率區(qū)間的窄區(qū)域932可具有較低的植入位準(zhǔn)。
[0049]在一些實(shí)施例中，例如工件720、820或工件920的工件可為經(jīng)植入的太陽能電池。通過控制等離子功率及DC萃取電壓的脈沖，其可以使用連續(xù)的掃瞄制程以定做太陽能電池的選擇性地植入?yún)^(qū)域的寬度及劑量。相較于采用物理性罩幕和/或微影步驟以形成圖案化植入的制程，本實(shí)施例于摻雜太陽能電池或其他需要不同植入位準(zhǔn)(包括窄寬度)的區(qū)域的基板，提供較為簡單及更有效率的方式。`具體地說，在固定掃瞄速率下的單一掃瞄期間內(nèi)，使用窄離子束寬形成的一個(gè)或多個(gè)窄植入?yún)^(qū)域，可移植于使用較寬的植入束寬形成的植入?yún)^(qū)域之間；期間可通過調(diào)整基板的脈沖偏壓，來各自地調(diào)整窄及寬植入?yún)^(qū)域的植入程度。之前提及的實(shí)施例都不需要機(jī)械式的調(diào)整，例如改變物理孔洞尺寸、改變掃瞄速率、改變萃取平板及基板之間的分隔距離、或其他繁瑣及減少可靠度的機(jī)械式的調(diào)整。[0050]舉例而言，本文所敘述的方法可通過切實(shí)地體現(xiàn)電腦可讀儲(chǔ)存媒體上的指令的程式而自動(dòng)化，且可通過可施行此指令的機(jī)器以讀取電腦可讀儲(chǔ)存媒體。一般性通用的電腦可為此種機(jī)器的一個(gè)實(shí)例。適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存媒體的非限制性的示范性清單為本【技術(shù)領(lǐng)域】已熟知，其包括此種裝置如可讀取或可寫入的⑶、閃存芯片(以U盤(thumb drive)為例)、多種磁性儲(chǔ)存媒體、以及其相似物。
[0051]具體地說，可至少部分地通過電子處理器、電腦可讀取存儲(chǔ)器、和/或電腦可讀取程序的組合以執(zhí)行用于改變等離子功率設(shè)定值的步驟及用于改變DC萃取電壓的步驟。電腦存儲(chǔ)器可進(jìn)一步地設(shè)置以接收、顯示及儲(chǔ)存關(guān)于等離子系統(tǒng)的制程歷史信息，并通過經(jīng)儲(chǔ)存的電壓值將制程歷史信息作為例證。
[0052]將不限制本發(fā)明于本文所敘述的特定的實(shí)施例范疇內(nèi)。事實(shí)上，除了本文中所敘述的那些實(shí)施例之外，對(duì)于那些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其他多種實(shí)施例及改良方法，將顯而易見于前面的敘述及所附的圖示。具體地說，改變等離子功率于兩個(gè)以上的設(shè)定值(對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上的不同功率位準(zhǔn))之間的實(shí)施例是可能的。再者，使用脈沖等離子功率而非連續(xù)等離子功率的實(shí)施例亦是可能的。此外，擬想實(shí)施例中掃瞄速率的改變將結(jié)合任何之前提及的參數(shù)(例如基板經(jīng)脈沖而具有偏壓及等離子功率設(shè)定值的改變)的改變。
[0053]因此，此種其他實(shí)施例及改良方法將傾向于落入本發(fā)明的范疇內(nèi)。更進(jìn)一步地說，雖然本發(fā)明已敘述于本文的用于特定目的的特定環(huán)境的特定落實(shí)方法的上下文中，對(duì)那些對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，將理解本發(fā)明的用處將不限制于此且本發(fā)明可有效益地落實(shí)于任何數(shù)量的目的的任何數(shù)量的環(huán)境中。因此，應(yīng)該以本文所敘述的本發(fā)明的完整廣度及靈感的觀點(diǎn)來解釋闡述的權(quán)利要求。
【權(quán)利要求】
1.一種于離子植入系統(tǒng)植入工件的方法,包括: 提供鄰近等離子腔室的萃取平板，所述等離子腔室包含等離子，所述萃取平板設(shè)置以提供離子束，所述離子束具有分布于入射至所述工件的角度范圍的離子； 相對(duì)于所述萃取平板掃瞄所述工件；以及 在所述掃瞄期間改變所述等離子的功率位準(zhǔn)從第一功率位準(zhǔn)到第二功率位準(zhǔn)，其中在所述工件的表面，在第一位準(zhǔn)的第一束流寬大于在第二位準(zhǔn)的第二束流寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述改變所述功率位準(zhǔn)于所述工件中產(chǎn)生多數(shù)個(gè)植入?yún)^(qū)域，且所述植入?yún)^(qū)域中至少一區(qū)域與所述工件中另一區(qū)域具有不同的離子植入位準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在第一持續(xù)期間施加所述第一功率位準(zhǔn)，所述第一持續(xù)期間對(duì)應(yīng)于第一植入?yún)^(qū)域?qū)挘灰约霸诘诙掷m(xù)時(shí)間施加所述功率位準(zhǔn)，所述第二持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于第二植入?yún)^(qū)域?qū)挕?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括周期性地交替所述第一功率位準(zhǔn)之間的所述等離子的所述功率數(shù)次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述第一功率位準(zhǔn)高于所述第二功率位準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述第一功率位準(zhǔn)小于所述第二功率位準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括于所述掃瞄期間改變所述等離子的功率位準(zhǔn)到第三功率位準(zhǔn)，其中于所述工件的表面，在所述第三功率位準(zhǔn)的第三束流寬不同于所述第一束流寬及所述第二束流寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中施加DC電壓作為所述等離子及所述工件之間的DC脈沖，所述DC電壓包括開啟與關(guān)閉區(qū)間，其中于所述關(guān)閉區(qū)間時(shí)，于所述等離子及所述工件之間無施加DC電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括隨所述等離子的功率位準(zhǔn)的改變同步化所述施加的DC電壓，其中所述第一功率位準(zhǔn)與所述第二功率位準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)變發(fā)生于所述經(jīng)脈沖的所述DC電壓的關(guān)閉區(qū)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括當(dāng)施加所述等離子的所述第一功率位準(zhǔn)時(shí)，于所述DC脈沖間施加第一工作循環(huán)至少一段區(qū)間；以及當(dāng)施加所述等離子的所述第二功率位準(zhǔn)時(shí)，于所述DC脈沖間施加第二工作循環(huán)至少一段區(qū)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其包含: 對(duì)所述第一工作循環(huán)的所述開啟區(qū)間設(shè)定第一脈沖寬；以及 對(duì)所述第二工作循環(huán)的所述開啟區(qū)間設(shè)定第二脈沖寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一工作循環(huán)與所述第二工作循環(huán)是不同的。
13.一種離子植入裝置，包括: 等離子源，其可操作以改變等離子腔室中的等離子的等離子功率，所述電將含有用于植入進(jìn)工件中的多個(gè)離子； 萃取平板，具有孔洞設(shè)置以改變鄰近所述萃取平板的等離子殼層的形狀，所述萃取平板在相對(duì)于所述工件的至少一第一方向上被掃貓；以及 制程腔室，含有工件，所述工件可操作以接收相對(duì)于所述等離子的偏壓，其中所述等離子源及所述萃取平板相互操作，以通過改變等離子功率而改變?nèi)肷渲了龌宓碾x子束的覽度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的離子植入裝置，其中所述等離子源為RF源。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的離子植入裝置，包括DC電源，其可操作以于所述工件及所述等離子之間供應(yīng)經(jīng)脈沖DC偏壓及固定DC偏壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的離子植入裝置，其中所述離子植入裝置可操作以于多個(gè)等離子功率位準(zhǔn)下，于所述工件產(chǎn)生相同的離子束寬。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的離子植入裝置，其中所述裝置可操作以于所述等離子及所述工件之間施加DC電壓作為DC脈沖，所述DC電壓包括開啟區(qū)間及關(guān)閉區(qū)間，其中于所述關(guān)閉區(qū)間時(shí)，于所述等離子及所述工件之間無施加DC電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的離子植入裝置，其中于所述經(jīng)脈沖DC電壓的關(guān)閉區(qū)間，所述系統(tǒng)可操作以改變于所述第一功率位準(zhǔn)及所述第二功率位準(zhǔn)之間的等離子功率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的離子植入裝置，其中于施加所述等離子的所述第一功率位準(zhǔn)的區(qū)間時(shí)，所述系統(tǒng)可操作以施加所述DC脈沖的第一工作循環(huán)；以及于施加所述等離子的所述第二功率位準(zhǔn)的區(qū)間時(shí)，所述系統(tǒng)可操作以施加所述DC脈沖的第二工作循環(huán)。
20.一種物件，包括含有多個(gè)指令的電腦可讀儲(chǔ)存媒體，若通過處理器施行所述指令則能使離子植入系統(tǒng)執(zhí)行的步驟包括: 相對(duì)于萃取平板掃瞄工件載臺(tái)，所述萃取平板經(jīng)配置以透過至少一個(gè)孔洞萃取來自等離子的多個(gè)離子，以向所述工件 提供離子束； 施加DC電壓于所述等離子及所述工件之間；以及 于所述掃瞄期間改變所述等離子的功率位準(zhǔn)，同時(shí)維持所述第一掃描速率。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的物件，包括含有多個(gè)指令的電腦可讀儲(chǔ)存媒體，若通過處理器施行所述指令時(shí)，則能使離子植入系統(tǒng)執(zhí)行的步驟包括: 施加所述DC電壓作為DC脈沖于所述等離子及所述工件之間，所述DC電壓包含開啟區(qū)間及關(guān)閉區(qū)間，其中于所述關(guān)閉區(qū)間時(shí)，于所述等離子及所述工件之間無施加DC電壓；以及 同步化所述等離子的所述第一及所述第二功率位準(zhǔn)間的轉(zhuǎn)變與所述經(jīng)脈沖DC電壓的關(guān)閉區(qū)間。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的物件，包括含有多個(gè)指令的電腦可讀儲(chǔ)存媒體，若通過處理器施行所述指令時(shí)，則能使離子植入系統(tǒng)執(zhí)行的步驟包括: 于施加所述等離子的所述第一功率位準(zhǔn)時(shí)，施加所述DC脈沖的第一工作循環(huán)；以及 于施加所述等離子的所述第二功率位準(zhǔn)時(shí)，施加所述DC脈沖的第二工作循環(huán)。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103493172SQ201280012665
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】克里斯多夫·J·里維特, 盧多維克·葛特, 提摩太·J·米勒 申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司