專利名稱：具有污染物收集表面的離子植入器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體晶片及其它工件的離子植入的系統(tǒng)，且特 別涉及一種在射束線內(nèi)降低污染物效應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的受讓人艾克塞利斯科技公司(Axcelis Technologies) 設(shè)計(jì)并銷售用于在集成電路制造過程中處理例如硅片這樣的工件的產(chǎn) 品。離子植入器產(chǎn)生離子束，其修改放置于離子束內(nèi)的例如硅晶片的 工件的物理性質(zhì)。例如，這個(gè)過程可用于硅的摻雜以改變半導(dǎo)體材料 的性質(zhì)，未經(jīng)處理的晶片由所述硅制成。在離子植入之前對(duì)具有抗蝕 劑材料的掩模的受控應(yīng)用以及在所述晶片內(nèi)對(duì)不同摻雜劑圖樣的敷層 可產(chǎn)生用于眾多應(yīng)用之一的集成電路。離子植入器通常含有離子源，用于從氣態(tài)饋送材料或從來自固態(tài) 或液態(tài)饋送材料的蒸氣產(chǎn)生等離子體?？赏ㄟ^在所述源等離子體與另 一電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)以從所迷源等離子體抽取離子束。在離開所述離子源之后，所述離子束穿過一塊區(qū)域，在所述離子 束進(jìn)入植入室之前，其通過所述區(qū)域被整形且加速至所需能量，射束 離子在所述植入室內(nèi)撞擊一個(gè)或多個(gè)晶片工件。離子植入器的操作會(huì) 導(dǎo)致某些污染物粒子的產(chǎn)生。 一個(gè)污染物粒子源是所述離子源中產(chǎn)生 的非所需種類的離子。相對(duì)于特定植入物而言，由現(xiàn)有的來自先前植 入不同離子的植入物的殘余離子產(chǎn)生污染物粒子。例如，在將硼離子 植入特定數(shù)量的晶片之后，可能需要轉(zhuǎn)換植入器以植入砷離子。很可 能一些殘余硼原子會(huì)遺留在所述植入器的內(nèi)部區(qū)域里。而另一個(gè)污染物粒子源是光阻材料。光阻材料在植入之前被涂覆 于晶片表面上，并且需要在所完成的集成電路上定義出電路。當(dāng)離子 撞擊晶片表面時(shí)，光阻涂層的粒子從晶片脫離而出。在離子處理過程中碰撞并附著于晶片的污染物粒子是在半導(dǎo)體和 其它器件的制造期間的主要的收得率損失源，所述半導(dǎo)體和其它器件 在所處理的晶片上要求亞微觀的圖樣定義。Blake等人的美國專利No. 5656092公開了 一種捕獲并移除在離子 束植入器的抽空的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的污染物粒子的方法。粒子收集器 具有污染物粒子容易附著的表面。所述粒子收集器固定于所述植入器， 使得附著表面的粒子與在所述內(nèi)部區(qū)域里移動(dòng)的污染物粒子流體連 通。在周期性的時(shí)間間隔從所述植入器移除所述粒子收集器。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公開一種離子植入器，包含離子源，用以產(chǎn)生限制在射 束路徑上的離子束；以及植入室，具有抽空的內(nèi)部區(qū)域，在所述內(nèi)部 區(qū)域內(nèi)放置工件以與所述離子束相交。射束限制結(jié)構(gòu)允許離開離子源 的離子加速至所述植入室。粒子捕集器具有暴露表面，所述表面具有 延伸進(jìn)入所述表面內(nèi)的溝槽或槽道，所述溝槽或槽道橫越所述暴露表 面的至少一部分而隔開。在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，所述植入器具有襯墊，所述襯墊具有 內(nèi)向表面，所述表面限定出所述植入器的抽空的內(nèi)部區(qū)域的至少一部 分，并且具有橫越所述襯墊的表面而間隔設(shè)置的溝槽，從而在離子植 入器的操作過程中，捕獲在所述內(nèi)部區(qū)域里所產(chǎn)生的污染物。下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例的上述特征及其 它特征。


圖1是離子束植入器的俯視截面視圖，示出從離子源至工件支撐 件的離子束路徑；圖2是供圖1的植入器使用的襯墊的平面視圖；圖3是在所述襯墊內(nèi)形成的溝槽圖樣的示意圖，當(dāng)雜質(zhì)積聚在所 述離子植入器內(nèi)的時(shí)候，所述溝槽用以捕獲所述雜質(zhì)；以及圖4是襯墊的一部分的放大的截面圖，所述襯墊具有經(jīng)機(jī)械加工 以捕獲粒子雜質(zhì)的槽道。
具體實(shí)施方式
參照附圖，圖1示出離子植入器110的示意圖。所述植入器含有 用以產(chǎn)生形成離子束的離子的離子源112，所述離子束被整形并選擇性地偏轉(zhuǎn)以通過射束路徑140而到達(dá)末端或植入臺(tái)130。所述植入臺(tái)包含 限定內(nèi)部區(qū)域的真空室或植入室，在所述真空室或植入室內(nèi)，由支撐 件132定位例如半導(dǎo)體晶片的工件以用于植入離子，所述離子構(gòu)成源 自所述離子源112的離子束。提供電子控制器以監(jiān)測(cè)并控制所述工件 所接受到的離子劑量。通過位于所述植入臺(tái)130附近的使用者控制臺(tái) 進(jìn)行對(duì)所述電子控制器的操作員輸入。當(dāng)離子束通過所述離子源與植 入室之間的區(qū)域時(shí)，所述離子束內(nèi)的離子傾向于發(fā)散。為了降低此發(fā) 散性，通過一個(gè)或多個(gè)真空泵將所述區(qū)域維持在低壓下。所述離子源112含有限定內(nèi)部區(qū)域的等離子體室，源材料被注入 到所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)。所述源材料可包含可離子化的氣體或氣化的源材 料。由離子束抽取組件從所述等離子體室抽取在所述等離子體室內(nèi)產(chǎn) 生的離子，所述離子束抽取組件含有多個(gè)電極，用以產(chǎn)生離子加速電 場(chǎng)。在所述射束抽取組件的下游，質(zhì)量分析磁鐵120使具有適當(dāng)?shù)碾?荷質(zhì)量比的離子沿著軌道彎轉(zhuǎn)，因此射束140中只有所需的離子種類 進(jìn)入到所述植入臺(tái)130內(nèi)。所述磁鐵120是具有核芯的電磁鐵，含有由鐵磁材料所構(gòu)成的磁 軛和極片。通過對(duì)載有導(dǎo)體的電流的受控電子激勵(lì)，在所述磁鐵的磁 極間隙內(nèi)感應(yīng)出磁場(chǎng)，所述導(dǎo)體限定出一塊區(qū)域，從所述離子源發(fā)射 的離子移動(dòng)通過所述區(qū)域。流入線圏的電流感應(yīng)出磁場(chǎng)，其方向垂直 于射束路徑以使離子偏轉(zhuǎn)離開其初始軌道。極片有助于整形所述磁極 間隙內(nèi)的磁場(chǎng)以具有高度均勻性，通過所述磁極間隙所感應(yīng)的磁通量 通過磁輒返回到磁極間隙的任一側(cè)上。只有供離子植入的適當(dāng)種類的離子用來沿著用于對(duì)工件撞擊的離 開軌道離開磁鐵。然而，其它的離子種類由離子源112產(chǎn)生，并且這 些離子由于其通過磁鐵產(chǎn)生的比所需的植入離子更少或更多的偏轉(zhuǎn)量 而撞擊限定離子束路徑114的結(jié)構(gòu)。這些碰撞是離子植入器的一個(gè)污 染源。另一個(gè)離子污染源是在離子植入室內(nèi)的光阻材料，其從所述工 件脫離，并且聚集在所述離子植入室130的暴露表面上。為了說明的 目的，針對(duì)所述磁鐵120的區(qū)域來討論襯墊150的使用，但是為了解 釋所附權(quán)利要求的目的，本發(fā)明在易于污染物積累的所述植入器110 的任何抽空區(qū)域內(nèi)具有適用性。圖2示出石墨襯墊150，其具有三個(gè)村墊平板152、 154、 156。所 述襯墊150限定磁鐵120的內(nèi)部區(qū)域，即，所述平板按尺寸成形并布 置使得所述平板裝入到磁鐵間隙內(nèi)，并且沿著經(jīng)過所述磁鐵的弧狀射 束路徑140的長(zhǎng)度限定所述離子束路徑。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使 用兩個(gè)村墊(在所述射束線之上及之下)。所述村墊可被移除且可倒 置，因?yàn)槊繅K襯墊平板的頂部及底部表面都有溝槽式的紋理。頂部襯 墊變?yōu)榈撞恳r墊，并且底部村墊變?yōu)轫敳看鍓|。 一旦在兩個(gè)位置(頂 部及底部)上使用所述村墊之后，就從植入器移除所述襯墊并更換新 的襯墊。雖然公開所述襯墊特別適合用在所述磁鐵120的區(qū)域內(nèi)，但 是所述村墊也可用在任何遭受到離子束撞擊的表面上，包含(但不限 于)引出電極、射束引導(dǎo)孔、排放器、解析孔與加速/減速電極，以及 處理室等等。在其上附著有賊射的污染物材料的表面的紋理會(huì)對(duì)沉積物形成的 量及沉積物的穩(wěn)定度，即所述沉積物對(duì)于剝落的抵抗性產(chǎn)生影響。根 據(jù)本發(fā)明，三個(gè)平板152、 154、 156由石墨構(gòu)成，并且在這些平板的 外部(暴露)表面內(nèi)開出槽道。所述槽道或溝槽的高度、深度和寬度 都極為重要。在頂部上有三個(gè)片段而在底部上有三個(gè)片段，從而形成射束引導(dǎo) 器的襯墊150。通過具有最大直徑為0. 2mm的單點(diǎn)刀具實(shí)現(xiàn)所述表面的 粗糙化?？砂淳哂?1. 75mm的直徑的大致環(huán)形圖樣來驅(qū)動(dòng)刀具尖端。 圍繞所述直徑的旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘500轉(zhuǎn)，并且使所述刀具以250mm/ 分鐘的速率行進(jìn)于線性往返路徑。從圖3的圖示中可以看出，其中示 出了這些移動(dòng)的圖樣160。在行進(jìn)一次線性路徑162之后，所述刀具向 側(cè)邊移動(dòng)，并沿著與第一條路徑大致平行的路徑164移動(dòng)，使得環(huán)形 溝槽或槽道重疊部分O具有至少0. 50mm的最小重疊距離。這只是許多 為進(jìn)行所述襯墊表面的粗糙化處理的適當(dāng)方式的中的一種。圖4示出石墨襯墊170的大致為平面的表面170的兩個(gè)鄰近溝槽 或槽道172、 174?？稍诟鞣N不同的范圍內(nèi)改變寬度W及深度D。 一種 示范性離子植入器在平板內(nèi)具有溝槽，所述平板具有0. 00254至1. 2mm 范圍內(nèi)的寬度。所述示范性離子植入器的溝槽具有0.00254至2. 5mm 范圍內(nèi)的溝槽或槽道深度。選擇不同形狀的切削刀片，優(yōu)選的刀片具 有約60度的攻角176。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，最重要的關(guān)鍵點(diǎn)在于控制所述寬度w，但需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于襯墊污染物收集植入器的插入而言，不同的寬度都可成功地實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)壽命。雖然已按一定程度的詳盡性描述了本發(fā)明，但目的在于，本發(fā)明 涵蓋來自所公開的設(shè)計(jì)的所有改進(jìn)和修改，其落入所附權(quán)利要求的精 神或范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種離子植入器，包含a)離子源，用以產(chǎn)生限制在射束路徑上的離子束； b)植入室，具有抽空的內(nèi)部區(qū)域，在所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)放置工件以與所述離子束相交；c)射束限制結(jié)構(gòu)，包含加速并整形來自離子源的離子的結(jié)構(gòu)，所述離子沿著離子源和植入室之間的射束路徑形成離子束；以及d)粒子捕集器，具有暴露表面，所述表面具有延伸進(jìn)入所述表面內(nèi)的溝槽或槽道，所述溝槽或槽道橫越所述表面的至少一部分而隔開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入器，其特征在于所述溝槽具 有在0. 00254至1. 2mm范圍內(nèi)的寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子植入器，其特征在于所述溝槽的 寬度約為0. 2+/-0. Olmm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入器，其特征在于所述溝槽為v形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入器，其特征在于所述溝槽或 槽道沿著弧狀路徑形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入器，其特征在于所述溝槽或 槽道進(jìn)入到所述表面內(nèi)的深度在0. 00254至2. 5mm的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子植入器，其特征在于所述溝槽具 有1+/-0. Olmm的深度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子植入器，其特征在于該粒子捕集 器含有石墨材料。
9. 一種離子植入方法，包含a) 在限制區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生離子；b) 使離子通過抽空的區(qū)域加速離開所述限制區(qū)域以形成射束，并 整形所述射束，使得所述射束內(nèi)的離子遵從所需的射束路徑；c) 將工件放置在與所述抽空的區(qū)域流體連通的離子植入室內(nèi)，用 于通過所述射束的離子撞擊該工件而進(jìn)行離子處理；以及d) 通過粗糙化限定所述射束的抽空的區(qū)域或所述植入室的內(nèi)壁的 內(nèi)向表面來收集污染物；e) 所述粗糙化包含橫越所述內(nèi)向表面的暴露表面來形成溝槽。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將襯墊插入到限定 所述離子束的抽空的區(qū)域或所述植入室之內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于通過將環(huán)形圖樣機(jī) 械加工到所述表面之內(nèi)以形成所述溝槽。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于用刀具進(jìn)行所述 機(jī)械加工，所述刀具圍繞環(huán)形路徑移動(dòng)，并同時(shí)橫越所述表面而平移。
13. —種離子植入器內(nèi)的設(shè)備，離子植入器具有離子源，用以產(chǎn)生 沿射束路徑移動(dòng)到植入室的離子，該設(shè)備包含限定從所述離子源至所述植入室的抽空的內(nèi)部區(qū)域的結(jié)構(gòu)；以及 襯墊，具有內(nèi)向表面，所述表面限定所述抽空的內(nèi)部區(qū)域的至少 一部分，并且包含4黃越所述襯墊的表面而隔開的溝槽，從而在所述離 子植入器的操作過程中捕獲在所述內(nèi)部區(qū)域里產(chǎn)生的污染物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述襯墊為石墨， 并且所述溝槽具有至少0. 00254mm的深度，以及在所述溝槽的最寬部 分具有至少0. 00254mm的寬度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述溝槽的截面 為v形。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述溝槽橫越弧 狀路徑而延伸，弧狀路徑與其它弧狀外形的溝槽相交。
全文摘要
一種離子植入器(110)，包含離子源(112)，用以產(chǎn)生沿射束路徑運(yùn)動(dòng)的離子束；以及真空室或植入室(130)，例如硅晶片這樣的工件被放置在所述真空室或植入室內(nèi)與所述離子束相交，通過離子束對(duì)工件的表面進(jìn)行離子植入。襯墊具有內(nèi)向表面，其限定抽空的內(nèi)部區(qū)域的至少一部分，并且包含橫越所述襯墊的表面而隔開的溝槽，從而在離子植入器的操作過程中捕獲在所述內(nèi)部區(qū)域里產(chǎn)生的污染物。
文檔編號(hào)H01J37/317GK101305443SQ200680041821
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者M·格拉夫, P·林 申請(qǐng)人:艾克塞利斯技術(shù)公司