[发明专利]用于捕获离子束粒子和聚焦离子束的方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及典型用于半导体装置制造过程的离子植入作业，更具 体地涉及从离子束捕捉离子束粒子，并且将离子束聚焦。

背景技术

离子植入作业是运用于半导体装置制造过程以将掺质选择性地植入 半导体和/或晶圆材料之内的物理过程。如此，植入的动作并不会仰赖于掺 质与半导体材料之间的化学作用。对于离子植入，掺质原子/分子被离子化、 加速而形成为射束，并经分析且扫照跨过晶圆，或该晶圆受该射束的扫照。 该掺质离子物理性地轰炸该晶圆，进入该表面内，并且停驻在该表面之下 与其能量相关的深度处。

离子植入系统是复杂的子系统组集，每一个子系统可对该掺质离子执 行特定动作。气体或固体形式的掺质元素位于离子室的内部，并且被适当 离子处理离子化。在一示例性处理程序中，该室被维持在低压状态(真空)。 该室内放置有一细丝，并经加热至自该细丝源产生电子的温度点处。带负 电的电子被吸引至也在该室体内具有相反电性的阳极。在从该细丝至该阳 极的行进过程中，电子与该掺质来源元素(即如分子或原子)碰撞，并且从 该分子内的元素产生大量正电离子。

一般说来，除希望的掺质离子以外也会产生其它的正离子。而可藉由 一种称为分析处理、质量分析、选择作业或离子分离作业的处理程序自离 子选择出所要的掺质离子。该选择作业是利用质量分析器所完成，此装置 可产生磁场，而来自该离子室的离子则行进通过它。离子以相当高的速度 离开该离子室，并且被磁场弯折成一弧形。该弧形的半径由个别离子的质 量、速度及该磁场的强度所规定。该分析器的出口仅能容允一种离子，即 所要的掺质离子，离开该质量分析器。

可运用加速系统将该所要的掺质离子加速或减速至穿透该晶圆表面 的预定动量(即掺质离子的质量乘以其速度)。对于加速，该系统通常是具 有线性设计，而沿其轴线具环状供电电极。当掺质离子进入其内时，它们 通过其而获得加速。

而离子植入系统或其它离子束设备(即如线性加速器)的操作可能导致 产生污染粒子。这些污染粒子的大小可例如为不到约1微米。而撞击该粒 子的射束内的离子动量又会造成粒子连同该射束而传出，然通常是按一远 慢于该离子的速度。从而，被带入该离子束之内的粒子会连同于该射束而 朝向该晶圆(或其它基板)传送，导致在晶圆处并不希望的污染结果。

例如在离子植入系统里，污染粒子的来源可为光阻材料。此光阻材料 是在植入作业之前被镀层在晶圆表面上，并被用于限定在完成的集成电路 上的电路。当离子撞击到该晶圆表面时，光阻镀层的粒子或会从该晶圆脱 离，并且可能被带入该离子束之内。在离子植入作业过程中撞击到并黏附 到半导体晶圆或其它基板的污染粒子可能成为制造半导体、以及其它在处 理的晶圆上要求次显微图案定义的器件的过程中的产量损失来源。

发明内容

后文中呈现简化概要，藉此供基本地了解本发明的一个或更多方面。 此概要并非本发明的全面性总结，而且也不用于识别本发明的关键或重大 要素，不用于限定本发明的保护范围。相反地，此概要的主要目的在于， 以简要形式呈现本发明的部分概念，作为对于后文中所叙述的进一步详细 说明的序言。

本发明可藉由从离子束移除粒子，而同时在离子植入处理程序过程中 将离子束聚焦，以有助于离子植入处理程序及系统。离子束粒子或可变成 出现在离子束之内的不希望的粒子。若这些粒子未经移除，则其可被该离 子束传出至晶圆，而在此其可造成损害，或是对植入作业或后续的处理制 造过程具有不希望的影响。从而，本发明有助于从离子束过滤粒子，而不 致例如由于下游孔而显著地漏失射束电流。因而，可获得具有较少不希望 的粒子的经聚焦的离子束。

用于离子植入作业的聚焦粒子捕捉系统可在进行植入作业之前先从 离子束移除不要的粒子。入口电极包括入口孔，并被偏压至第一基底电压。 其中入口电极包括平坦的第一表面和面向中央电极的凹入第二表面。中央 电极位于该入口电极下游而与其距有距离处，并且包括中央孔。该中央电 极被偏压至中央电压，此值小于或更负于该第一基底电压。出口电极位于 该中央电极下游而与其距有距离处，并且包括出口孔。该出口电极被偏压 至第二基底电压，例如接地。可自该入口电极而朝向该中央电极产生第一 静电场，并且可自该出口电极而朝向该中央电极产生第二静电场，藉此捕 捉在离子束内的不希望的粒子。也揭示有其它的系统、方法及侦测器。