[發明專利]操控離子束的系統與方法

有效

• 申請號: 201080055374.3
• 申請日: 2010-11-12
• 公開（公告）號: CN102696091A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 法蘭克·辛克萊;維克多·M·本夫尼斯特;史費特那·瑞都凡諾;詹姆士·S·貝福
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01J37/153
• 分類號: H01J37/153;H01J37/317
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明;張洋

技術領域

本揭示是關于離子束。更特定言之，本揭示是關于布植系統內的帶狀離子束的旋轉。

背景技術

束線離子布植器提供用于處理工件的離子束。此離子束可為點狀離子束或帶狀離子束，且可藉由離子束移動、工件移動或兩者的組合而跨越工件的前表面分布。點狀離子束具有大致圓形或橢圓形的剖面，而帶狀離子束具有大致矩形的剖面。

轉至圖1，說明如現有技術中已知的提供用于處理工件110的帶狀離子束104的束線離子布植器100的平面圖。束線布植器100包含離子源102、提取電極總成122、四極透鏡124、熟習此項技術者已知的其他束線組件(未說明)以及具有平板112以支撐工件110以用于由帶狀離子束104處理的終端站126。終端站126亦包含熟習此項技術者已知的額外組件。舉例而言，終端站126通常包含自動化工件處置設備。由離子束橫越的整個路徑在離子布植期間撤出。束線離子布植器100亦可具有控制器(未說明)以控制多種子系統以及其組件。在描述已知束線離子布植器100的操作之前，界定由帶狀離子束104的質心(centroid)界定Z軸的笛卡爾坐標系統(Cartesian?coordinate?system)為有幫助的。由X以及Y軸界定的X-Y平面如由圖1的坐標系統所示正交于Z軸，其中X沿著帶狀離子束的寬尺寸，且Y跨越薄尺寸。

在操作中，自輸入饋入氣體的激勵，電漿形成于離子源102的離子源腔室中。提取電極總成122定位為接近離子源腔室的細長提取孔隙，且經加偏壓以將離子自此提取孔隙提取至良好定義的帶狀離子束104中。在此情況下，帶狀離子束104在X方向上具有寬度(W)且在Y方向上具有高度(H)。四極透鏡124在帶狀離子束104會通過以將力施加于離子束上的間隙中產生四極磁場，此等力在水平平面(X-Z平面)中擴展離子束104的寬度且在垂直平面(Y-Z平面)中收縮離子束的高度。

圖2為更詳細的已知四極透鏡124的透視圖，而圖3為在于Z方向或帶狀離子束104的行進方向上向下游看時同一四極透鏡124的端視圖略圖。四極透鏡124包含間隔開的上部磁心部件302以及下部磁心部件304以形成帶狀離子束104可通過的間隙306。多個線圈可沿著上部磁心部件302以及下部磁心部件304纏繞。左反感線圈(bucking?coil)320、中央線圈322以及右反感線圈324可圍繞上部磁心部件302纏繞。類似地，左反感線圈326、中央線圈328以及右反感線圈330可圍繞下部磁心部件304纏繞。反感線圈將磁路中的循環通量保持于0以避免飽和，且防止長程偶極場展開至所述場可能不合需要的其他區域。線圈中的電流的方向由圖2中的箭頭以及圖3的符號340、342說明。接近間隙306的邊界條件提供四極場，此四極場在水平平面(X-Z平面)中擴展帶狀離子束104的寬度且在垂直平面(Y-Z平面)中收縮帶狀離子束104的高度，以提供后續束線的所要縱橫比。當在帶狀離子束的行進方向上向下游看而自圖3的透視圖檢視時，接近帶狀離子束104的中央線圈322、328的彼等部分370、372中的電流方向指向頁面之外。

在撞擊工件110之前，帶狀離子束104可由位于四極透鏡124下游的其他束線組件(未說明)操控，諸如質譜分析器、角度校正器以及減速透鏡(僅舉幾個例子)。由平板112支撐的工件110的前表面界定工件平面118。工件110可包含(但不限于)半導體晶圓、平面板、太陽能面板以及聚合物基板。工件平面118處的帶狀離子束104可具有等于或大于工件110的寬度(W)。平板112在正交于帶狀離子束104的長尺寸的方向上(例如，在Y方向上)驅動工件，以將帶狀離子束分布于工件110的整體之上。