用于具有专用低溅射率离子束的颗粒控制的高入射角石墨的制作方法

本发明大体上涉及离子注入系统，更具体地涉及用于在离子注入系统中增强原子膜去除并提高溅射率的系统、装置和方法。

背景技术：

1、在半导体器件的制造中，离子注入用于在半导体中掺杂杂质。离子注入系统通常用于用来自离子束的离子来掺杂工件(诸如半导体晶圆)，以便在集成电路制造期间生成n型或者p型材料掺杂，或者形成钝化层。这种离子束处理通常用于以预定的能量水平和受控的浓度选择性地向晶圆注入特定掺杂剂材料的杂质，以在集成电路的制造期间产生半导体材料。在用于掺杂半导体晶圆时，离子注入系统将选定的离子种类注入至晶圆中以产生所需的非本征材料。注入例如从诸如锑、砷或磷等源材料产生的离子会导致“n型”非本征材料晶片，而“p型”非本征材料晶片通常由诸如硼、镓或铟的源材料产生的离子产生。

2、典型的离子注入机包括离子源、离子提取装置、质量分析装置、射束传输装置和沿晶圆平面支撑晶圆的晶圆处理装置。离子源产生所需原子或分子掺杂剂种类的离子。这些离子通过离子提取系统(通常是一组电极)从源中提取，该电极激励并引导来自离子源的离子流，从而形成离子束。所需离子在质量分析装置中从离子束中分离出来，该质量分析装置通常是对所提取的离子束进行质量分散或分离的磁偶极子。射束传输装置(其通常是包含一系列聚焦装置的真空系统)将离子束传输到晶圆处理装置，同时保持离子束的所需特性。最后，经由晶圆处置系统将半导体晶片移入或移出晶圆处理装置，该晶圆处置系统可以包括一个或多个机械臂，用于将待处理的晶圆放置在离子束前方，并从离子注入机移除经处理过的晶圆。

3、减少半导体加工设备中的颗粒产生是持续关注的领域。特别是，在延长的低能硼(b)或碳(c)操作之后，颗粒水平会升高。这种低能量注入在半导体加工中越来越受到关注。产生这种颗粒的一个原因在于经常或持续受到射束撞击的注入机表面的逐渐涂覆，以及当它们超过一定厚度(例如，在几微米的数量级上)时，随后产生的膜的分层。这种膜可以以每天约1μ m的速率沉积。例如，在一些现代装置所需的低能量(例如，小于10kev)下，入射离子的溅射率(例如，每个入射离子从膜中喷射出的原子数)明显小于1.0。因此，离子束几乎不会减缓膜的生长。

4、例如，图1示出了sem图像10，其示出了被低能离子束16撞击的传统束线组件14的横截面12，由此薄膜18已经随时间形成或沉积在束线组件的表面20上。例如，形成在束线组件14上的薄膜18可以通过在束线组件下游的工件(未示出)上的涂层的反溅射来产生，或者从工件本身以及从形成某些束线组件的石墨产生，由此薄膜可大量掺杂注入种类。特别地，在传统系统中，包含硼(b)或碳(c)的低能量(例如，约3kev)离子束16尤其容易产生问题，因为当以这种低能量撞击时，硼和碳原子容易涂覆表面。

5、当与薄膜和束线组件14之间的结合相关的应力增长超过临界水平时，可能会发生薄膜18的分层，由此薄膜具有从束线组件上剥落并随后污染工件的趋势。在靠近离子束16并且至少部分地被离子束撞击的束线组件14中，薄膜的分层会进一步加速，由此离子束会引起束线组件和薄膜之间的热循环，从而增加应力增长的可能性。例如，与薄膜18和下面的束线组件14的加热和冷却相关联的热循环会导致热膨胀的差异，这又会导致薄膜与束线组件的分层。同样，薄膜18的这种分层会导致工件的有害污染。

技术实现思路

1、本公开大体上涉及用于离子注入的系统和方法，其包括具有改性表面的各种束线组件，所述改性表面被配置用于使膜的形成和/或形成在束线组件上的膜的清洁最小化。由此，本公开提供一种用于在离子注入系统中增强膜的去除和增加溅射率的系统、装置和方法。因此，以下给出了本公开的简化概述，以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本概述不是本发明的广泛概述。其既不旨在识别本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。其目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为随后呈现的更详细描述的序言。

2、根据一个示例性方面，离子注入系统包括离子源，其中离子源被配置为沿着束线从预定种类(诸如硼或碳)形成离子束。例如，离子束由离子源在初始能量下形成。减速组件沿着束线设置，其中减速组件被配置为将离子束减速至小于初始能量的最终能量。工件支撑件沿着束线设置在减速组件的下游，其中工件支撑件被配置为沿着工件平面支撑工件。束线组件进一步沿着束线定位在减速组件的下游，其中束线组件包括至少部分地被离子束撞击的特征。例如，该特征包括相对于离子束具有预定入射角的表面，使得该表面具有最终能量下的离子束的预定溅射率，并且其中大体上减轻了离子种类在束线组件上的沉积。

3、根据本公开的一个示例性方面，提供了一种离子注入系统，其中离子源被配置为从预定种类形成初始能量下的离子束，其中离子束限定射束路径。例如，预定种类包括硼或碳中的一种。例如，减速组件沿着射束路径定位，并被配置为将离子束减速至小于初始能量的最终能量。例如，工件支撑件进一步被配置为沿着射束路径在减速组件的下游支撑工件，并且束线组件沿着射束路径定位在减速组件的下游。例如，束线组件限定孔，该孔被配置为使离子束的至少一部分穿过其中。例如，束线组件包括面向上游的表面，该面向上游的表面不平行于紧邻孔的射束路径，其中面向上游的表面包括至少部分地被离子束撞击的多个特征。例如，多个特征中的每一个包括特征表面，该特征表面相对于射束路径具有预定入射角，以限定最终能量下的离子束的预定溅射率，其中预定溅射率大体上减轻预定种类在束线组件上的沉积。

4、例如，预定溅射率由从面向上游的表面溅射的预定种类的原子数与撞击面向上游的表面的预定种类的离子数的比率限定。在一个示例中，预定溅射率优选大于1。例如，预定入射角可以介于约45度与约80度之间。

5、在一个示例中，多个特征限定多个v形凹槽。例如，在沿着射束路径观察时，多个v形凹槽具有预定深度。在一个示例中，预定深度介于约2mm与约6mm之间，并且最终能量约为3kev。

6、在另一示例中，束线组件由碳构成，并且可包括e形狭缝、与剂量杯相关联的前板、隧道出口和射束调谐杯中的一者或多者。

7、根据本公开的另一个示例性方面，提供一种离子注入系统，该离子注入系统具有离子源，该离子源被配置为沿着射束路径从包括硼或碳的预定种类限定初始能量下的离子束。能量组件被配置为沿着射束路径限定离子束的预定能量。其中预定能量小于初始能量。例如，束线组件进一步沿着射束路径定位在能量组件的下游，其中束线组件具有面向上游的表面，该面向上游的表面至少部分地被离子束撞击并且不平行于射束路径。例如，面向上游的表面包括多个特征，多个特征被配置为限定大于1的溅射率。其中溅射率由从面向上游的表面溅射的预定种类的原子数与撞击面向上游的表面的预定种类的离子数的比率限定。例如，多个特征中的每一个分别包括特征表面，该特征表面在沿着射束路径测量时在特征表面与离子束之间限定预定入射角，其中预定入射角小于90度。

8、在又一示例性方面，提供一种离子注入系统，该离子注入系统包括源种类，该源种类包括硼或碳中的一种。例如，离子源被配置为沿着射束路径从源种类形成初始能量下的离子束。例如，能量组件沿着射束路径定位在离子源的下游，并被配置为限定离子束的预定能量，其中预定能量小于初始能量。

9、例如，提供一种束线组件，并且该束线组件沿着射束路径定位在能量组件的下游，其中束线组件具有面向上游的表面，该面向上游的表面至少部分地被离子束撞击并且不平行于射束路径。例如，面向上游的表面包括多个特征，多个特征被配置为限定大于1的溅射率。在一个示例中，多个特征中的每一个分别包括特征表面，该特征表面在沿着射束路径测量时在特征表面与离子束之间限定预定入射角，其中预定入射角小于90度。

10、为了实现前述及相关的目的，本公开包括以下在权利要求中充分描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例指示了可以使用本发明的原理的多种方式中的若干方式。当结合附图考虑时，本发明的其它目的、优点和新颖特征将从本发明的一下详细描述中变得显而易见。