[发明专利]具有定制提取孔的离子源

说明书

一种离子注入系统，包括离子源，所述离子源具有离子源弧形腔室壳体，其限制所述腔室壳体内的离子的高密度浓度。限定提取孔(126)的提取构件(128)允许离子离开所述弧形腔室。所述提取构件限定了定制的提取孔的形状，以用于修改离子束特征并在整个离子束尺寸范围内产生基本均匀的离子束电流。提取孔构件限定细长隙缝形式的孔，所述细长隙缝具有变化的宽度(W1，W2)。所述提取孔的定制形状包括具有第一宽度尺寸(W1)的中心部分，以及从所述中心部分的相对侧延伸的第一远侧部分和第二远端部分，所述相对的远端部分具有第二宽度尺寸(W2)，所述第二宽度尺寸大于所述中心部分的所述第一宽度尺寸。

相关申请的引用

本申请要求2018年12月12日提交的标题为“具有定制提取孔径的离子源”的美国申请16/217，664号的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种具有离子源的离子注入机，其用于产生和发射离子以形成用于处理工件或晶片的离子束，并且更具体地，涉及一种具有用于提供改进的离子束均匀性特性(特别是在源自离子源的高纵横比离子束的情况下)的定制提取孔(另外称为“弧形隙缝”)的离子源。

背景技术

离子注入机是众所周知的，并且已经在半导体制造领域中使用了许多年来修改诸如硅晶片的工件。在最简单的术语中，这些复杂的系统产生离子束，该离子束被引导至晶片以选择性地掺杂具有受控浓度和能量的杂质的晶片，从而产生形成用于制造集成电路或所谓的微芯片的基础的半导体材料。

典型的离子注入机包括：离子源；离子提取电极子系统；质量分析装置；束传输组件；以及晶片处理站。离子源通常包括用于接收掺杂剂材料并由此产生所需原子或分子掺杂剂物质的离子的腔室。这些离子经由提取构件从腔室提取，提取构件通常定义了与提取电极子系统配合使用的提取孔，提取电极子系统包括一组电极，该组电极通过提取孔对离子流供能并将离子流导出离子源腔室。然后在质量分析装置(通常为磁偶极子)中将所需的掺杂剂离子与离子源的其他离子和副产物分离，从而执行提取的离子束的质量分散。束传输组件包括真空系统，该真空系统包括多个各种静电和/或磁性聚焦、过滤和加速/减速部件，以用于将离子束传输到晶片处理站，同时产生和/或维持离子束所要求的性质。最后，传输的离子束撞击在传送进/出的晶片处理站的晶片上，以将离子从离子束注入晶片中。

产生离子的离子源用于产生离子束，是众所周知的。例如，Trueira的共同授予的美国专利第5，420，415号和Sferlazzo等人的美国专利第5，497，006号描述了用于在半导体制造设备中产生离子的典型“Bernas型”离子源的各个方面和细节。虽然出于所有目的将‘415和‘006专利的内容以引用方式并入本文中，但应理解，本发明可应用于其它类型的离子源，包含(但不限于)所谓的“弗里曼型(Freeman-type)”离子源以及用于提取离子束的基于RF的离子源。

如前所述，离子源通常包括腔室，有时称为：气体限制腔室；弧形腔室；或等离子体腔室，其由限制电离区域的导电腔室壁构成。如本领域公知的，气体供应装置被定位成与气体限制腔室连通，用于将可电离气体输送到气体限制腔室(或用于在气体限制腔室中容纳可溅射电离材料)。电子源相对于气体限制腔室定位，用于将电离电子发射到气体电离区域中。在典型的基于“内部加热的阴极”的离子源中，加热的阴极以灯丝的形式提供，该灯丝被支撑在导电体内部，用于加热阴极并使电离电子发射到气体限制腔室中。

气体限制腔室包括限定提取孔的提取构件，或用于允许离子离开腔室的所谓的弧形隙缝。气体限制腔室和提取孔相对于提取子系统定位，以便从气体限制腔室提取的和离开气体限制腔室的离子产生明确限定的离子束。因此，在腔室内部内产生的离子朝向提取构件提取并且通过提取孔被传输，以形成离子束。提取孔可以是形成在提取构件中的细长开口或通孔的形式。以引用方式并入本文中的共同授予的美国专利第7，453，074号，公开了可能需要改变提取孔的大小及/或形状以界定不同离子束特征及/或改变离子源操作及其各种特性。

发明内容