[发明专利]带状离子束植入机系统的架构

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子植入，特别是涉及一种带状离子束植入机系统的架构。

背景技术

离子植入为用于将导电性更改杂质引入或掺杂进半导体晶圆中的标准技术。典型的离子植入过程使用高能离子束来将杂质引入工件(work piece)，即，半导体晶圆中。如所熟知的，以均一深度以及剂量来将杂质引入晶圆中以确保将形成的半导体装置适当地操作为重要的。

请参阅图1所示，三维地示意性展示离子进入晶圆中的现有习知的植入。X-轴以及Y-轴组成横向离子束扫描平面。离子束是(希望)平行于Z-轴来传送且撞击晶圆的平坦表面。X-轴水平地垂直于Z-轴。在带状离子束系统中，离子束为沿着X-轴的带状物。Y-轴垂直地垂直于离子束平面(即，XZ-座标平面)。藉由上下移动晶圆来沿着平行于Y-轴的另一扫描路径来上下扫描晶圆。

低能量(高电流)离子束经由离子植入机系统的输送归因于离子束的空间电荷(space-charge)的大散焦效应(large defocusingeffect)而为困难的。此情形可藉由提取(extracting)以及质量分析(mass-analyzing)具有较高能量(例如，＞约10kV)的离子束，且接着使离子束减速至在离子束接近晶圆时可低至约200eV的最终能量来减轻。然而，在之前以及在减速期间经中和的任何离子可能未充分减速，且将以较高能量来冲射于晶圆上，导致有害的能量污染(energycontamination)。

对于涉及藉由带状物在平面中的分散来对带状离子束进行质量分析，导致扇型带状离子束的系统而言，亦需要使离子束平行化，此平行化在目前是由扇形电磁(sector electromagnet)来执行的。对于各种不同类型的装置以及过程的适当操作而言，控制离子束的平行或角度为重要的。杂质植入的深度部分地取决于离子束沿着所要方向(通常垂直于半导体的晶体结构)的平行。因此，在植入期间控制离子束的角度以维持离子轨迹相对于晶圆的晶体结构的所要平行(亦即，所要方向)为重要的。详言之，尤其对于高能植入以及通道植入(channeled implant)而言，为了达成可重复植入结果，离子束的角度应为已知的且受控制的使其与平行于所要方向之间的误差范围小于1°。在扇型带状离子束方面，若平行化是在减速透镜后完成的，则将输送长度增加至系统，此进一步削弱低能束至晶圆的传送。注意，此扇形平行化透镜相当大，且在减速后可将多达1m增加至离子束输送。

鉴于前面的描述，此项技术需要一种提供带状离子束的加速/减速以及平行化而不将长度增加至离子植入机系统的方法。

发明内容

本发明揭露一种带状离子束离子植入机系统的架构。在一实施例中，架构包括：加速/减速平行化透镜系统(acceleration/decelerationparallelizing lens system)，其用于接收扇型带状离子束且用于将扇型带状离子束至少平行化(且或许亦加速或减速)为实质上平行的带状离子束；以及能量过滤系统(energy filter system)，其在加速/减速平行化透镜系统的下游且在将由实质上平行的带状离子束植入的工件之前。加速/减速平行化透镜系统包括用于至少平行化(且或许亦加速或减速)扇型带状离子束的透镜以及用于使实质上平行的带状离子束加速或减速的加速/减速透镜。平行化透镜允许高电流带状离子束以可下降至低至约200eV的能量来传送至工件。能量过滤系统提供实质上没有能量污染的实质上平行的带状离子束。

本发明的第一态样提供一种离子植入机系统，系统包含：带状离子束产生器，其用于产生扇型带状离子束，带状离子束产生器包含质量解析孔；加速/减速平行化透镜系统，其在带状离子束产生器的质量解析孔的直接下游，用于将扇型带状离子束至少平行化为实质上平行的带状离子束；以及能量过滤系统，其在加速/减速平行化透镜系统的下游且在将由实质上平行的带状离子束植入的工件之前。

本发明的第二态样提供一种离子植入工件的方法，方法包含下述步骤：输出在包含质量解析孔的带状离子束产生器内产生的扇型带状离子束；将扇型带状离子束由带状离子束产生器的质量解析孔直接引导至加速/减速平行化透镜系统；实质上同时将扇型带状离子束平行化以及加速或减速为实质上平行的带状离子束；在平行化步骤的后立即自带状离子束过滤能量污染；以及将实质上平行的带状离子束植入工件中。