[發明專利]具有氣體稀釋的離子源的改善效能與延長生命期的技術

有效

• 申請號: 200880002948.3
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101589449A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 艾力克斯恩德·S·培爾;奎格·R·錢尼
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317;H01J27/00;H01J37/32;H01L21/265
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 臧建明

技術領域

本揭示案大體上是關于半導體制造裝備，且更特定言之，是關于具有氣體稀釋的離子源的改善效能與延長生命期的技術。?

背景技術

離子注入為通過使用受激離子直接轟擊基板而將化學物質沉積至基板中的制程。在半導體制造中，離子注入機主要用于變更目標材料的類型以及電導率水平的摻雜制程。集成電路(IC)基板以及其薄膜結構中的精確摻雜分布對于適當IC效能通常為至關重要的。為了達成所要摻雜分布，可能以不同劑量且在不同能級注入一種或多種離子物質。?

圖1顯示現有技術離子注入機系統100。如對于多數離子注入機系統為典型的，系統100收容于高度真空環境中。離子注入機系統100可能包含離子源102以及一系列復雜組件，離子束10通過系列復雜組件。系列組件可能包括(例如)萃取操控器104、過濾磁鐵106、加速或減速塔108、分析器磁鐵110、旋轉塊狹縫(rotating?mass?slit)112、掃描儀114以及校正器磁鐵116。與操控光束的一系列光學透鏡極其類似，離子注入機組件在朝向末端臺120導引離子束10之前可過濾并聚焦離子束10。?

末端臺120在離子束10的路徑上支撐諸如工件122的一個或多個工件，使得所要物質的離子被注入工件122中。工件122可能為(例如)需要離子注入的半導體晶圓或其他類似目標物件。末端臺120亦可能包括平臺124以支撐工件122。平臺124可能使用靜電力或其他類似力來緊固工件122。末端臺120亦可能包括用于在所要方向上移動工件122的掃描儀(未繪出)。末端臺120亦可能包括額外組件，諸如用于將工件122引入至離子注入機系統100中且用于在離子注入的后移除工件122的自動工件處置元件。離子注入機系統100亦可能包括控制器(未繪出)以控制離子注入機系統100的各種子系統以及組件。離子注入機系統100亦可能包括若干量測器件，諸如劑量控制法拉第杯(Faraday?cup)118、行進法拉第杯128以及設置法拉第杯126。此等器件可用以監視并控制離子束條件。本領域技術人員者應了解，通過離子束10橫越的整個路徑在離子注入期間被抽空。?

離子源102為離子注入機系統100的關鍵組件。要求離子源102針對各種不同離子物質以及萃取電壓而產生穩定的良好界定的離子束10。因此，需要在無需維護或修理情況下操作離子源102歷時長期的時間周期。因此，離子源102的生命期或平均無故障時間(mean?time?betweenfailures，MTBF)為離子源102的一效能準則。?

圖2顯示離子注入機系統100中的離子源102的典型實施例。離子源102可為感應加熱陰極(inductively?heated?cathode，IHC)離子源，其通常用于高電流離子注入裝備中。亦可能利用其他各種離子源。離子源102包括界定電弧腔室206的電弧腔室外殼202。電弧腔室外殼202亦包括用于離子束10的萃取孔204。陰極208以及斥拒電極(repellerelectrode)210(或陽極)可定位于電弧腔室206內。斥拒電極210可經電絕緣。陰極絕緣體212可相對于陰極208來定位以使陰極208與電弧腔室外殼202電絕緣并熱絕緣。陰極208亦可通過真空間隙與陰極絕緣體212隔開以控制熱傳導。細絲214可在電弧腔室206外部且緊密接近陰極208而定位以加熱陰極208。支撐桿216可支撐陰極208以及細絲214。一個或多個源磁鐵220亦可經提供以在朝向陰極208的方向(參見圖2的箭頭222)于電弧腔室206內產生磁場B。?

諸如接地電極240以及抑制電極(compression?electrode)242的萃取電極組態可定位于萃取孔204前方。接地電極240以及抑制電極242中的每一個具有與萃取孔204對準以用于自電弧腔室206萃取良好界定的離子束10來用于離子注入機系統100中的孔。?

萃取電源248可向接地電極240提供萃取電壓以用于自電弧腔室206萃取離子束10。可根據離子束10的所要能量而調整萃取電壓。抑制電源246可偏置抑制電極242以禁止離子束10內的電子的運動。一個或多個額外電源亦可提供至離子注入機系統100，諸如細絲電源或電弧電源。細絲電源(未繪出)可向細絲214提供電流以用于加熱細絲214自身，其又產生朝向陰極208加速以用于加熱陰極208的電子。電弧電源(未繪出)可耦接至電弧腔室外殼202以使由陰極208所發射的電子加速進入形成于電弧腔室206內的等離子20中。?