[发明专利]带电束收集和粒子吸引器

说明书

相关申请的参考

本申请要求了于2005年6月3日提出的标题为“PARTICULATEPREVENTION IN ION IMPLANTATION”的美国专利临时申请No.60/687,514的优先权以及权益，该申请的整个内容如同在此完整陈述一样结合在此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及一种用于将离子注入至工件中的离子注入系统、装置以及方法，并且尤其涉及一种用于一般性地防止与离子束有关的粒子污染的离子注入系统、装置以及方法。

背景技术

在半导体设备的制造中，使用离子注入系统来以杂质掺杂半导体晶片或其它工件。在这种系统中，离子源使期望的掺杂元素离子化，该掺杂元素以离子束形式由离子源提取。典型地对离子束进行质量分析以选择期望荷质比的离子，然后将所述离子导向半导体晶片的表面，以便以该掺杂元素来注入晶片。诸如在晶片中的晶体管器件的制造中，该射束离子穿透晶片表面，以形成期望的导电区域。典型的离子注入机包括：用于产生离子束的离子源；射束线组件，该射束线组件包括用于使用磁场来质量解析离子束的质量分析装置；以及靶室，该靶室包含将被离子束注入的半导体晶片或工件。

典型地，使由离子束所产生的离子形成射束，且将射束沿着预定的射束路径导引至注入台。此离子束注入机可进一步包括：形成和成形在离子源与注入台之间延伸的射束结构。此射束形成与成形结构尝试维持此离子束，并限制延长的内部腔或通道，通过该内部腔或通道将此射束传送至注人台。当操作此离子注入机时，典型地将此通路抽成真空，以降低由于与空气分子的碰撞而使得离子从预定的射束路径偏移的可能性。

离子的质量相对于其上电荷的比(即，荷质比)会影响离子通过静电或磁场而在轴向与横向上加速的程度。因此，可以使到达半导体晶片或其它目标的期望区域的离子束非常纯，这是因为不期望的分子量的离子会偏移至远离射束的位置，且可以避免期望材料以外的离子注入。选择性地分开期望与不期望荷质比的离子的过程称为质量分析。质量分析器典型地使用质量分析磁铁，质量分析磁铁在弧形通道中产生双极性磁场以经由磁性偏移使离子束中的各种离子偏移，磁性偏移将会把不同荷质比的离子有效地分开。

将离子束典型地聚焦且导引至工件期望的表面区域。通常，将离子束的高能离子加速至预定的能量级，以穿透至工件的主体。例如，使这种离子嵌入至材料的晶格中以形成期望导电区域，离子束的能量通常决定了注入深度。这种离子注入系统的实例包括从Massachusetts州Beverly市的Axcelis Technologies得到的离子注入系统。

然而，此典型离子注入机或其它离子束设备(例如，线性加速器)的操作，可能导致各种来源的污染粒子的产生。例如，这种污染粒子尺寸可能小于约1μm，但对于所注入工件仍然会造成有害影响。例如，这种污染粒子可能夹带于离子束中，且与射束一起传输至工件，因此导致工件不期望的污染。

在典型离子注入系统中，例如，此污染粒子的来源为经由质量分析器通道有关的材料。例如，质量分析器的通道典型地以石墨覆盖或涂覆，其中，非想要的离子通常会撞击通道的石墨衬里，且通常夹带于石墨涂层中。然而，随着时间流逝，当离子继续撞击石墨涂层时，此石墨涂层的粒子会从通道脱离，然后夹带于离子束中。然后，在离子注入期间，这种在离子束中的污染粒子会与工件或其它衬底碰撞且附着至该工件或其它衬底上，然后，在处理的工件上需要亚微米图案定义的半导体与其它工件的制造中，成为收率损失的来源。

由于要以更大精确度及缩小的尺寸制造半导体器件，因此用于制造这种半导体器件的设备需要更高准确度及效率。因此，令人期望的是，在此工件上游各个位置降低离子束中污染粒子的程度，以减轻工件的污染。

发明内容

本发明通过提供一种用于控制与工件上游各个位置的离子束有关的污染的装置、系统及方法，而克服已知技术的限制。因此，以下提供本发明的概要，以提供本发明一些观点的基本了解。此概要并非本发明的广泛总论。用意既非在于辨识本发明关键或重要组件，亦非描述本发明的范围。此概要目的在于，以简化形式介绍本发明的一些观念，作为在稍后更详细说明的序言。

根据本发明的示例性观点，提出一种射束收集组件，以降低在离子注入系统中的离子束的污染。其中，此离子收集组件包括：粒子收集器、粒子吸引器、以及屏蔽。可操作此粒子吸引器的电位，以通常吸引由离子注入系统所形成的废离子束并且使其减慢下来，其中与废离子束有关的污染粒子通常受限于粒子收集器中。例如，此粒子吸引器的电位通常是与离子束电位相反，其中废离子束通常被吸引至粒子收集器中的粒子吸引器。