離子注入系統(tǒng)中引出電極組件的電壓調(diào)制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子注入系統(tǒng)操作中的改進(jìn)，更特別涉及用于離子源引出抑制電極配置中電極電壓調(diào)整的系統(tǒng)，用于在非注入期間產(chǎn)生放電以移除電極附近的沉淀物并且由此減輕離子束線(xiàn)沿路的污染。
【背景技術(shù)】
[0002]離子注入機(jī)是用于通過(guò)用離子束撞擊晶片來(lái)處理硅晶片。這種射束處理的一種使用是選擇性用指定的摻雜劑材料的雜質(zhì)以預(yù)定的能級(jí)和控制濃度注入晶片，以在集成電路的制備過(guò)程中生產(chǎn)半導(dǎo)體材料。
[0003]典型的離子注入機(jī)包括離子源、離子引出裝置、質(zhì)量分析裝置、射束傳輸裝置以及晶片處理裝置。離子源生成所需的摻雜劑原子或分子種類(lèi)的離子。由引出系統(tǒng)(通常是一組電極)從離子源引出這些離子，該引出系統(tǒng)激勵(lì)并且引導(dǎo)來(lái)自源的離子流，形成離子束。在質(zhì)量分析裝置(通常是進(jìn)行所引出離子束的質(zhì)量色散或分離的磁偶極子)中將所需的離子從離子束中分離出來(lái)。射束傳輸裝置(通常是包含一系列聚焦裝置的真空系統(tǒng))將離子束傳送至晶片處理裝置，同時(shí)保持離子束的所需屬性。最后，經(jīng)由晶片傳送系統(tǒng)將半導(dǎo)體晶片傳遞進(jìn)并傳遞出晶片處理裝置，該晶片傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)械臂，用于將待處理晶片置于離子束之前并將已處理的晶片移出離子注入機(jī)。
[0004]批處理型離子注入機(jī)已眾所周知，其通常包括用于使多個(gè)硅晶片在離子束中移動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)支架。在支架旋轉(zhuǎn)晶片穿過(guò)離子束時(shí)，離子束撞擊晶片表面。連續(xù)型離子注入機(jī)也已公知，其一次處理一個(gè)晶片。晶片支承于輸送盒中，一次取出一片并將其置于晶片支架上。再將晶片定向于注入方向以使離子束撞擊單個(gè)晶片。這種連續(xù)型注入機(jī)利用射束成形電子設(shè)備使射束偏離其初始軌跡并時(shí)常結(jié)合協(xié)調(diào)晶片支架的移動(dòng)而用于選擇性摻雜或處理整個(gè)晶片表面。由于穿過(guò)離子注入系統(tǒng)來(lái)處理晶片，因而這些晶片在專(zhuān)門(mén)的處理室與晶片輸入/輸出站之間傳輸。自動(dòng)控制裝置通常用于將晶片傳遞進(jìn)并傳遞出處理室。
[0005]現(xiàn)有注入機(jī)中所使用的生成離子束的離子源通常是指電弧離子源并且能夠包括用于產(chǎn)生成形為適于晶片處理的離子束的離子的熱絲式陰極。Sferlazzo等人所著的美國(guó)專(zhuān)利第5，497，006號(hào)涉及一種離子源，其陰極受到基底的支撐并相對(duì)于隔氣室定位成將電離電子射入隔氣室。該專(zhuān)利文件的陰極是管狀導(dǎo)體，其封頭部分伸入隔氣室。絲極支承于管狀體內(nèi)并且發(fā)出通過(guò)電子轟擊而加熱封頭的電子，由此以熱電方式將電離電子射入隔氣室中。
[0006]例如在美國(guó)專(zhuān)利第6，501，078號(hào)中所述的引出電極一般結(jié)合離子源來(lái)用于自其中引出離子束，其中將在隔離室中所形成的離子引過(guò)離子源正面中的出口孔。離子源的正面在離子源電位形成第一有孔源電極。引出電極通常包括與第一有孔源電極(有時(shí)稱(chēng)為引出電極)對(duì)齊的有孔抑制電極和有孔接地電極，以使從離子源發(fā)出的離子束穿過(guò)其中。較佳地，每一孔均具有狹槽結(jié)構(gòu)。陶瓷絕緣子通常裝于抑制電極與接地電極之間，用于使兩個(gè)電極電氣隔離。接地電極限制了接地電極與離子源之間的電場(chǎng)傳播至接地電極下游的區(qū)域中。抑制電極受到電壓供應(yīng)器的偏壓而相對(duì)于地面偏向負(fù)電勢(shì)并且作用于阻止接地電極下游離子束中的電子卷入引出區(qū)域并進(jìn)入離子源。通常，將抑制和接地電極安裝成可在離子束行進(jìn)的方向上相對(duì)于源移動(dòng)，從而能夠根據(jù)從離子源所引出射束的能量來(lái)“調(diào)諧”引出電極。進(jìn)一步將電極安裝成使抑制和接地電極可基本垂直于離子束的方向而相對(duì)于源20相對(duì)橫向移動(dòng)。此外，還可以提供用于改變電極中孔的尺寸的機(jī)構(gòu)。
[0007]通過(guò)向離子源供電的電壓確定從引出組件發(fā)出的離子束30的能量。該電壓的典型值是20千伏(kV)，提供20千電子伏特(keV)的引出射束能量。然而，也可能獲得80千電子伏特的引出射束能量及更高或者0.5千電子伏特或更低。為獲得更高或更低的射束能量，分別提高或降低源電壓至關(guān)重要。
[0008]經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與典型的離子注入系統(tǒng)的離子源和引出電極系統(tǒng)相關(guān)的偏壓與該環(huán)境中存在的電離氣源相結(jié)合會(huì)導(dǎo)致在抑制和接地電極以及位于其間的絕緣子上形成沉淀物。這些沉淀物可能引起絕緣子的電解、絕緣子的熔敷層和涂層以及尤其是這種熔敷層和絕緣子的無(wú)法控制的釋放和放電，這會(huì)產(chǎn)生夾雜粒子，這些夾雜粒子隨離子束傳輸至離子注入系統(tǒng)的其他部分并最終傳至正受注入的工件，從而對(duì)離子注入系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生有害影響。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種用于離子源引出電極設(shè)備中的電極電壓調(diào)制的系統(tǒng)，用于在其中形成受控放電以移除電極附近的沉淀物并由此減輕離子注入系統(tǒng)中粒子束線(xiàn)沿路以及晶片上的污染。在某種程度上，本發(fā)明建立在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布文本第20110240889號(hào)所述及所公開(kāi)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，其中提供一種用于減少離子注入系統(tǒng)中微粒污染的方法。在該發(fā)明中，離子注入系統(tǒng)設(shè)有剛好在離子源和離子源環(huán)境下游并且緊鄰晶片處理端站的減速度抑制板，其中將施加于減速抑制板的減速度(減速)抑制電壓調(diào)制為引起離子束擴(kuò)張及收縮，從而一個(gè)或多個(gè)束線(xiàn)部件受到離子束的撞擊而減輕工件由于先前所沉積的物料遺留在一個(gè)或多個(gè)束線(xiàn)部件的表面上所遭受的后續(xù)污染。該專(zhuān)利申請(qǐng)指出，能夠通過(guò)電壓調(diào)制使射束波動(dòng)受控，由此射束撞擊移除先前沉積的物料或者或者將先前沉積的物料強(qiáng)力粘附至一個(gè)或多個(gè)表面，從而減輕這種污染。相比之下，本發(fā)明提供電極電壓調(diào)制，用于在電極之間產(chǎn)生受控放電以移除電極附近的沉淀物，由此減輕離子注入系統(tǒng)中粒子束線(xiàn)沿路以及晶片上的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為對(duì)本發(fā)明的一方面或多方面作出基本理解，下文提出本發(fā)明的簡(jiǎn)述內(nèi)容。該
【發(fā)明內(nèi)容】
并非對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)概述，其目的既非確定本發(fā)明的重要或關(guān)鍵元件，亦非描述其范圍。確切而言，該
【發(fā)明內(nèi)容】
的主要目的在于以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)發(fā)明構(gòu)思，作為后文詳細(xì)說(shuō)明的序目。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種用于減小離子注入系統(tǒng)中微粒污染的方法，該方法包括下列步驟:提供離子注入系統(tǒng)，其包括:離子源;位置臨近離子源的引出電極組件；以及端站，該端站配置成為選擇性將離子注入工件而將工件轉(zhuǎn)入及轉(zhuǎn)出端站。經(jīng)由離子源與引出組件的協(xié)同操作而產(chǎn)生離子束，包括向離子源施加陰極電壓以在其中生成離子，并且向引出組件施加抑制電壓以阻礙離子束中的電子卷入離子源，并且在端站與外部環(huán)境之間傳送工件。在調(diào)制該抑制電壓期間，由此誘發(fā)穿過(guò)引出組件的電流或弧放電，以移除其表面上的沉淀物，進(jìn)而減輕工件的后續(xù)污染。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種改進(jìn)的離子注入系統(tǒng)，用于減少其中的微粒污染，該離子注入系統(tǒng)包括:離子源；引出電極組件，該引出電極組件位置臨近離子源以從其中引出離子；以及端站，該端站配置成為選擇性將離子注入工件而將工件轉(zhuǎn)入及轉(zhuǎn)出端站。所述改進(jìn)系統(tǒng)包括控制器，該控制器配置成基本在傳送工件的同時(shí)選擇性將電壓調(diào)制于預(yù)定電壓與預(yù)定的抑制電壓之間，由此誘發(fā)穿過(guò)引出電極組件的電流或弧放電，以移除其表面上的沉淀物，進(jìn)而減輕工件的后續(xù)污染。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1圖示出示例性離子注入系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的層次圖；
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明一方面的現(xiàn)有技術(shù)的離子源引出設(shè)備以及電極組件的示意圖；
[0015]圖3是示例性大劑量離子注入系統(tǒng)的某些部件的簡(jiǎn)化示意框圖，其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面。
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明一方面的電極組件的透視圖；
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性方面的電極組件的剖視圖；
[0018]圖6是根據(jù)本發(fā)明另一示例性方面的用于減少微粒污染的示例性方法的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]首先參照?qǐng)D1，圖示現(xiàn)有技術(shù)的離子注入系統(tǒng)100，其利用類(lèi)似于現(xiàn)有技術(shù)圖2的引出電極系統(tǒng)200。圖1圖示出可操作為相對(duì)于離子束掃描工件190(例如半導(dǎo)體襯底或晶片)的常規(guī)