[发明专利]独立控制离子束的偏移、减速与聚焦的技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子注入技术，尤其涉及一种独立控制离子束的偏移、减速和/或聚焦的技术。

背景技术

离子注入机(ion implanter)广泛用于半导体制造中以选择性地改变材料的导电性。在一典型的离子注入机中，从一离子源产生的离子被导向通过一系列束线元件，所述的束线组件包含一或多个分析磁铁(analyzing magnet)以及多个电极。分析磁铁选择所要的离子种类，滤出污染种类(contaminant species)以及不具有所需能量的离子，且调整目标晶圆处的离子束品质。适当成形的电极可修改离子束的能量以及形状。

图1显示现有离子注入机100，其包括离子源102、提取电极104、90°磁铁分析器(magnet analyzer)106、第一减速(D1)级(first deceleration(D1)stage)108、70°磁铁分析器110以及第二减速(D2)级112。D1以及D2减速级(亦称为“减速透镜(deceleration lens)”)分别由具有允许离子束通过的界定孔的多个电极所组成。藉由向多个电极施加不同组合的电压电位，D1以及D2减速透镜可操纵离子能量且使离子束以所要能量撞击目标工件。

以上提及的D1或D2减速透镜可为静电三极管(或四极管)减速透镜。图2显示现有静电三极管减速透镜200的透视图。静电三极管减速透镜200包含三组电极：入口电极(entrance electrode)202(亦称为“端电极”)、抑制电极(suppression electrode)204(或“聚焦电极”)以及出口电极(exit electrode)206(亦称为“接地电极”，尽管其未必连接至接地)。现有静电四极管减速透镜类似于静电三极管减速透镜200，除了四极管透镜具有在抑制电极204与出口电极206之间的另一组抑制电极(或聚焦电极)。

在静电三极管减速透镜200中，每一组电极可具有允许离子束20穿过(例如，沿束线方向的+z方向)的空间/间隙。如图2中所示，每一组电极可包括电耦接至彼此以共用相同电压电位的两个导电片。或者，每一组电极可为具有用于使离子束20穿过的孔径的单片结构。如此一来，每一组电极有效地为具有单一电压电位的单电极。为简便起见，以单数指示每一组电极。亦即，将这些入口电极202称为一“入口电极202”，将这些抑制电极204称为一“抑制电极204”，且将这些出口电极206称为一“出口电极206”。

在操作中，独立地对入口电极202、抑制电极204以及出口电极206施加偏压，藉此能以下述方式来操纵离子束20的能量和/或形状。离子束20可经由入口电极202进入静电三极管减速透镜200且可具有初始能量，例如10-20keV。可在入口电极202与抑制电极204之间加速离子束20中的离子。一旦到达抑制电极204，离子束20可具有例如大约30keV或更高的能量。在抑制电极204与出口电极206之间，可将离子束20中的离子减速至通常接近用于目标晶圆的离子注入的离子的能量。因此，当离子束20离开静电三极管减速透镜200时，其可具有例如大约3-5keV或更低的能量。

在静电三极管减速透镜200中发生的离子能量的显著变化可对离子束20的形状有实质性影响。例如，减速透镜200可提供共同局部偏移(co-local deflection)以过滤高能量的中性离子，其会面临控制偏移角度与束线聚焦的挑战。用以控制离子束聚焦的电压可能会根据离子束20具有不同电流与高度而改变，但控制离子束20偏移所需要的电压是由离子束的能量(例如输入与输出)来决定。若离子束20的位置持续改变，由于无法迅速地调整离子束20的大小(聚焦)，因而要以此方式调整离子束20是困难的。现有的系统与方法并无法提供解决方法，使局部共存的偏移透镜与减速透镜无法独立地控制离子束的偏移和/或聚焦。

鉴于前述内容，可理解现有的离子注入技术存在着相关的显著问题以及缺陷。

发明内容

本发明揭示一种独立控制离子束的偏移、减速与聚焦的技术。在一特定的例示性实施例中，所述技术可藉由一独立控制离子束的偏移、减速与聚焦的装置而实现。此装置包括一电极结构，电极结构包括配置于一离子束上方的一组上电极与配置于离子束下方的一组下电极。此组上电极与此组下电极均具有固定位置且不可移动。此组上电极与此组下电极之间的电位差亦可随着离子束的中央射线轨迹而改变，藉以反映沿着中央射线轨迹上每一点的离子束能量，以独立地控制离子束偏移、减速和/或聚焦。