提供减少的粒子产生的静电过滤器的制作方法

1.本公开大体涉及半导体处理，且更具体来说涉及提供减少的粒子产生的静电过滤器。


背景技术：

2.离子植入是通过轰击(bombardment)将掺杂剂或杂质引入衬底中的工艺。在半导体制造中，引入掺杂剂来改变电学性质、光学性质或机械性质。举例来说，掺杂剂可被引入本征半导体衬底中以改变衬底的导电性类型及导电性水平。在制造集成电路(integrated circuit，ic)时，精确的掺杂分布(doping profile)会改善集成电路的性能。为了实现所需掺杂分布，可采用各种剂量及各种能级的离子形式植入一种或多种掺杂剂。
3.离子植入系统可包括离子源及一系列束线组件。离子源可包括产生所需离子的腔室。离子源还可包括设置在腔室附近的电源(power source)和提取电极总成。所述束线组件可包括例如质量分析器、第一加速或减速级(acceleration or deceleration stage)、准直器及第二加速或减速级。与用于操纵光束的一系列光学透镜非常类似，束线组件可对具有所需物质种类、形状、能量及其他特征的离子或离子束进行过滤、聚焦及操纵。离子束穿过束线组件，并且可被朝安装在压板或夹具上的衬底或晶片引导。衬底可通过有时被称为多轴旋转手臂(roplat)的设备在一个或多个维度上移动(例如，平移、旋转以及倾斜)。
4.离子植入机对于各种不同的离子物质种类及提取电压产生稳定的且良好界定的离子束。在使用源气体(例如ash3、ph3、bf3及其他物质种类)操作若干小时之后，束的组成成分(beam constituent)最终会在束光学器件上形成沉积物。处于晶片的视线(line-of-sight)内的束光学器件也会被来自晶片的残余物(包括si及光致抗蚀剂化合物)涂布。这些残余物聚积在束线组件上，从而在操作期间造成直流(direct current，dc)电势的尖峰(spike)(例如，在为电偏压组件的情形中)。最终残余物会剥落，从而造成对晶片的微粒污染的可能性增加。
5.一种防止材料积聚产生的方式是间歇性地更换离子植入机系统的束线组件。作为另外一种选择，可手动清洁束线组件，包括使离子源断电并解除系统内的真空。在对束线组件进行更换或清洁之后，接着将所述系统排空并供电以达到操作状态。因此，这些维护工艺可能是费时的。另外，束线组件在维护工艺期间无法使用。因此，频繁地维护工艺可能会减少通量，从而增加总制造成本。


技术实现要素：

6.在一种途径中，一种离子植入系统可包括静电透镜，所述静电透镜包括用于接收离子束的入口及用于向靶标递送所述离子束的出口，所述静电透镜包括沿着离子束线的第一侧设置的第一端子电极、第一抑制电极及第一接地电极，其中所述第一接地电极被接地且邻近所述出口定位。所述静电透镜还可包括沿着所述离子束线的第二侧设置的第二端子电极、第二抑制电极及第二接地电极，其中所述第二接地电极被接地且邻近所述出口定位，
且其中所述第二抑制电极被定位在沿着所述离子束线的比所述第一抑制电极更下游处。所述植入系统还可包括电源供应器，所述电源供应器能够操作以向所述静电透镜供应电压及电流以用于控制所述离子束。
7.在另一种途径中，一种透镜可包括：腔室，具有用于接收离子束的入口及用于向靶标递送所述离子束的出口；沿着离子束线的第一侧设置的第一端子电极、第一抑制电极及第一接地电极，其中所述第一接地电极被接地且紧邻所述出口定位。所述透镜还可包括沿着所述离子束线的第二侧设置的第二端子电极、第二抑制电极及第二接地电极，其中所述第二接地电极被接地且紧邻所述出口定位。
8.在另一种途径中，一种方法可包括：提供静电透镜，所述静电透镜包括用于接收离子束的入口及用于向靶标递送所述离子束的出口，所述静电透镜包括沿着离子束线的第一侧设置的第一端子电极、第一抑制电极及第一接地电极，其中所述第一接地电极被接地且邻近所述出口定位。所述静电透镜还可包括沿着所述离子束线的第二侧设置的第二端子电极、第二抑制电极及第二接地电极，其中所述第二接地电极被接地且邻近所述出口定位。所述方法还可包括向所述静电透镜供应电压及电流以用于控制所述离子束。
附图说明
9.附图示出迄今为止为其原理的实际应用而设想的本公开的示例性途径，且在附图中：
10.图1是示出根据本公开实施例的离子植入系统的示意图。
11.图2是根据本公开实施例的图1所示的离子植入系统的静电过滤器的侧剖视图。
12.图3是根据本公开实施例的一种方法的流程图。
13.所述附图未必按比例绘制。所述附图仅为表示形式，而并非旨在描绘本公开的具体参数。所述附图旨在示出本公开的示例性实施例，且因此不被视为对范围进行限制。在所述附图中，相同的编号表示相同的元件。
具体实施方式
14.现在将参考附图在下文更充分地阐述根据本公开的离子植入系统、静电过滤器或透镜以及方法，在所述附图中示出本公开的实施例。所述离子植入系统、静电过滤器及方法可实施为许多不同的形式而不被视为仅限于本文所述的实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开内容将透彻及完整，且将向本领域中的技术人员充分传达所述系统及方法的范围。
15.本文提供用于减少离子植入机中的粒子的途径。一种静电过滤器可包括壳体及位于壳体内的多个导电光束光学器件(例如，电极)。导电束光学器件围绕朝晶片引导的离子束线排列，且可包括靠近壳体的入口的入口或端子电极。导电束光学器件还可包括沿着离子束线位于端子电极下游的抑制电极、位于抑制电极下游的被供电电极(powered electrode)以及位于被供电电极下游的接地电极。在一些实施例中，位于离子束下方的那些电极比位于离子束上方的那些电极更远离离子束线，从而使得位于底部的抑制电极及被供电电极在物理上被阻挡或屏蔽以免被从晶片返回的背溅射材料(back-sputter material)的包络涂布。此外，在一些实施例中，位于底部的抑制电极可被定位在沿着离子
束线的比位于上部的抑制电极更下游处。静电过滤器还可包括用于向导电束光学器件中的每一者递送电压及电流的电气系统。
16.现在参考图1，图中示出根据本公开的示例性系统。离子植入系统(以下被称为“系统”)10表示工艺腔室，所述工艺腔室除了其他组件外还含有：用于产生离子束18的离子源14、离子植入器及一系列束线组件16。离子源14可包括用于接收气体流24并在其中产生离子的腔室。离子源14还可包括设置在腔室附近的电源及提取电极总成。束线组件16可包括例如质量分析器34、第一加速或减速级36、准直器38及可与加速及减速级对应的静电透镜或静电过滤器(electrostatic filter，ef)40。尽管未示出，但束线组件16还可包括位于ef 40下游的等离子体泛射式枪(plasma flood gun，pfg)。
17.在示例性实施例中，束线组件16可对具有所需物质种类、形状、能量及其他特征的离子或离子束18进行过滤、聚焦及操纵。穿过束线组件16的离子束18可被朝安装在工艺腔室46内的压板或夹具上的衬底引导。如所理解的，衬底可在一个或多个维度上移动(例如，平移、旋转及倾斜)。
18.如图所示，可存在可与离子源14的腔室一起操作的一个或多个馈送源28。在一些实施例中，从馈送源28提供的材料可包括源材料和/或其他材料。源材料可含有以离子形式引入到衬底中的掺杂剂物质。同时，所述其他材料可包括稀释剂，所述稀释剂与源材料一起被引入到离子源14的离子源腔室中以稀释离子源14的腔室中的源材料的浓度。所述其他材料还可包括清洁剂(例如，刻蚀剂气体)，所述清洁剂被引入到离子源14的腔室中并在系统10内输送以清洁一个或多个束线组件16。
19.在各种实施例中，可使用不同的物质作为源材料和/或其他材料。源材料和/或其他材料的实例可包括含有硼(b)、碳(c)、氧(o)、锗(ge)、磷(p)、砷(as)、硅(si)、氦(he)、氖(ne)、氩(ar)、氪(kr)、氮(n)、氢(h)、氟(f)及氯(cl)的原子物质或分子物质。本领域中的一般技术人员将认识到，以上所列物质是非限制性的，且也可使用其他原子物质或分子物质。根据应用而定，所述物质可用作掺杂剂或所述其他材料。具体来说，在一种应用中用作掺杂剂的一种物质在另一种应用中可用作其他材料，反之亦然。
20.在示例性实施例中，源材料和/或其他材料以气态或蒸气形式提供到离子源14的离子源腔室中。如果源材料和/或其他材料是非气态或非蒸气形式，则可在馈送源28附近提供蒸发器(未示出)，以将所述材料转化成气态或蒸气形式。为了控制将源材料和/或其他材料提供到系统10中的量及速率，可提供流速控制器30。
21.ef 40可被配置成独立地控制离子束18的偏转、加速、减速及聚焦。在一个实施例中，ef 40是垂直静电能量过滤器(vertical electrostatic energy filter，veef)。如以下将更详细阐述，epm 40可包括以下电极配置：所述电极配置包括设置在离子束18上方的一组上部电极以及设置在离子束18下方的一组下部电极。所述一组上部电极及所述一组下部电极可为静止的并且具有固定位置。所述一组上部电极与所述一组下部电极之间的电势差也可沿中央离子束轨迹变化，以在沿中央离子束轨迹的每一点反射离子束18的能量，从而独立地控制离子束18的偏转、加速、减速和/或聚焦。
22.尽管不是限制性的，但离子源14可包括电力产生器、等离子体激励器、等离子体腔室及等离子体本身。等离子体源可为电感耦合等离子体(inductively-coupled plasma，icp)源、环形耦合等离子体(toroidal coupled plasma source，tcp)源、电容耦合等离子
体(capacitively coupled plasma，ccp)源、螺旋源(helicon source)、电子回旋共振(electron cyclotron resonance，ecr)源、间接加热式阴极(indirectly heated cathode，ihc)源、辉光放电源、电子束产生的离子源或本领域中的技术人员已知的其他等离子体源。
23.离子源14可产生用于处理衬底的离子束18。在各种实施例中，离子束(在横截面中)可具有靶标形状，例如本领域中已知的点束或带状束。为了处理衬底，可通过在离子源14与晶片之间建立电压(电势)差来使离子束18加速或减速以获得靶标能量。
24.现在参考图2，将更详细地阐述根据示例性实施例的ef 40。如图所示，ef 40包括由腔室壳体52界定的ef腔室50。ef 40还可与一个或多个真空泵(未示出)一起操作，以调节ef腔室50的压力。ef 40可沿着一端以pfg 32为边界，pfg 32具有开口37，以允许离子束18穿过开口37到达晶片35。如图所示，pfg 32位于ef 40与晶片35之间，且pfg 32及晶片35相对于离子束线/轨迹72以角度β取向。尽管不是限制性的，但角度β可在5
°
到30
°
之间。由于在ef腔室50内布置多个导电束光学器件70a到70j，且由于ef 40相对于pfg 32及晶片35的取向，ef 40被认为是“弯曲的”或者不对称的。
25.如图所示，ef 40可包括一个或多个导电束光学器件70a到70j，导电束光学器件70a到70j可为沿着离子束线/轨迹72设置的多个石墨电极棒。在此实施例中，导电束光学器件70a到70j相对于离子束线/轨迹72以不对称配置布置。尽管不是限制性的，但所述多个导电束光学器件70a到70j可包括靠近ef 40的入口75的一组入口或端子电极70a、70b以及靠近ef 40的出口76的一组出口或接地电极70i、70j。在一些实施例中，端子电极70a、70b被保持于端子电压，而接地电极70i、70j被接地。
26.如图进一步所示，ef 40可包括被设置成沿着离子束线72的相对侧、位于端子电极70a及70b下游的一组抑制电极70c、70d以及位于抑制电极70c、70d与接地电极70i、70j之间的多个被供电电极70e至70h。在一些实施例中，抑制电极70c、70d的电压小于或等于端子电极70a至70b的端子电压。尽管不是限制性的，但在离子束18是减速离子束的情况下，被供电电极70e及70g可比抑制电极70c更正，而被供电电极70f及70h可类似地比抑制电极70d更正。在离子束18是加速离子束的情况下，被供电电极70e及70g可比抑制电极70c更负，且被供电电极70f及70h可比抑制电极70d更负。
27.如图所示，每组电极对提供空间/开口，以允许离子束18(例如，带状束)从中穿过。尽管不是限制性的，但抑制电极70c与离子束线72之间的第一距离
‘
d1’可小于抑制电极70d与离子束线72之间的第二距离
‘
d2’。此外，在一些实施例中，抑制电极70d可被定位在沿着离子束线的比抑制电极70c更下游处。换句话说，抑制电极70c与接地电极70i之间的距离
‘
d3’大于抑制电极70d与接地电极70j之间的距离
‘
d4’。
28.在示例性实施例中，导电束光学器件70a到70j包括彼此电耦合的多对导电件(conductive piece)。作为另一选择，导电束光学器件70a到70j可为一系列一体式结构(unitary structure)，所述一系列一体式结构分别包括供离子束从中穿过的孔。在所示实施例中，每一电极对的上部部分与下部部分可具有不同的电势(例如，位于单独的导电件中)，以使从中穿过的离子束偏转。尽管导电束光学器件70a到70j被示出为五(5)个电极对，但可利用不同数量的元件(或电极)。例如，导电束光学器件70a到70j的配置可利用三(3)到十(10)个电极组的范围。
29.在一些实施例中，沿着离子束线72穿过电极的离子束18可包含硼或其他元素。离子束的静电聚焦可通过使用几个薄电极(例如，抑制/聚焦电极70c、70d)控制沿着离子束线72的电势分级来实现。在所示导电束光学器件70a到70j的配置中，离子束18可通过被供电电极70e至70g被减速及偏转。
30.在一些实施例中，电源供应器78(例如，直流(direct current，dc)电源供应器)向ef 40供应电压及电流。电压/电流可被供应给导电束光学器件70a到70j，以在ef腔室50内产生等离子体。在各种实施例中，由电源供应器78提供的电压及电流可为恒定的或变化的。在一个实施例中，导电束光学器件70a到70j保持在从0.1kev到100kev的一系列dc电势下。导电束光学器件70a到70j可并联(例如，单独)或串联电驱动，以使得导电束光学器件70a到70j中的每一者能够均匀和/或独立地操作。
31.在一些实施例中，如进一步所展示的，端子电极70b、抑制电极70d及被供电电极70f、70h可在视线67下方被接地电极70j屏蔽，以免溅射材料从晶片35沉积，从而保持位于视线67下方的这些电极更干净。如图所示，视线67可由接地电极70j的内表面68来界定。这种配置将消除或至少减少可能在位于底部的电极70b、70d、70f、70h处产生的粒子源，且可消除或至少减少用于位于顶部的电极70a、70c、70e、70g的材料剥落的传输机构。
32.现在转到图3，将阐述根据本公开实施例的方法100。在方框101中，方法100可包括提供静电透镜，所述静电透镜包括用于接收离子束的入口及用于向靶标递送离子束的出口。静电透镜可包括沿着离子束线的第一侧设置的第一端子电极、第一抑制电极及第一接地电极，其中所述第一接地电极被接地且邻近所述出口定位。静电透镜还可包括沿着离子束线的第二侧设置的第二端子电极、第二抑制电极及第二接地电极，其中所述第二接地电极被接地且邻近所述出口定位。
33.在一些实施例中，第一端子电极及第二端子电极可被保持于端子电压。在一些实施例中，第一制电极及第二抑制电极的电压可被保持于小于或等于端子电压的电平。在一些实施例中，第一抑制电极可定位在距第一接地电极为第一距离处，且第二抑制电极可定位在距第二接地电极为第二距离处，其中第二距离小于第一距离。
34.在方框103中，方法100可包括向静电透镜供应电压及电流以用于控制离子束。在一些实施例中，电压及电流可被提供给沿着离子束线的第一侧的第一组被供电电极及沿着离子束线的第二侧的第二组被供电电极，其中第一组被供电电极及第二组被供电电极可操作以通过静电透镜使离子束朝向晶片减速及偏转。
35.为了方便及清晰起见，例如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“侧向”及“纵向”等用语将在本文中用于阐述这些组件及其构成部分相对于图中所出现的半导体制造装置的组件的几何形状及取向的相对放置及取向。术语将包括特别提及的用词、其派生词以及类似含义的用词。
36.本文所使用的以单数叙述且以用词“一(a或an)”开头的元件或操作被理解为也可能包括多个元件或操作。此外，参考本公开的“一个实施例”不旨在被解释为排除也并入所述特征的其他实施例的存在。
37.根据本公开的实施例，本文关于电压(电势)使用的用语“更正”或“正的更少”、“更大”或“更小”可指两个不同实体的相对电压。因此，例如，0v比-5kv“更大”或“更正”，而 10kv比0v“更大”或更正。此外，-10kv比-5kv“正的更少”。用语“负的更少”、负或“更负”也可
指相对电压。例如，0kv可被称为比 5kv更负，而 10kv比 5kv负的更少。
38.鉴于前述内容，本发明实施例有利地消除了间接衬底污染，所述间接衬底污染是由从衬底再溅射的材料在静电过滤器的电极上积聚而导致的，从而由于随后从电极进行的溅射或剥落而形成了额外的污染源。
39.尽管本文已阐述了本公开的某些实施例，然而本公开不限于此，这是因为本公开的范围如同本领域将允许及本说明书可能载明的范围一样广。因此，上述说明不应被视为限制性的。本领域中的技术人员将想到处于所附权利要求的范围及精神内的其他修改。