[發明專利]能量純度模塊、離子植入系統及減少其中粒子的方法

有效

• 申請號: 201980013322.0
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN111742388B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 常勝武;法蘭克·辛克萊;亞歷山大·利坎斯奇;克里斯多夫·坎貝爾;羅伯特·C·林德柏格
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01J37/147
• 分類號: H01J37/147;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: 馬爽;臧建明

本文提供減少離子植入機中粒子的方法，具體而言，提供一種能量純度模塊、離子植入系統及減少其中粒子的方法。靜電過濾器可包括殼體及位于殼體內的多個導電束光學器件。導電束光學器件圍繞朝晶片引導的離子束線排列，且可包括靠近殼體的入口孔的入口孔電極。導電束光學器件還可包括沿著離子束線位于入口孔電極的下游的高能電極以及位于高能電極的下游的接地電極。高能電極被定位成比入口電極及接地電極更遠離離子束線，從而使得高能電極在物理上被阻擋以免受從晶片返回的背濺射材料的包絡撞擊。靜電過濾器還可包括用于獨立地向導電束光學器件中的每一者遞送電壓及電流的電氣系統。

技術領域

本公開大體涉及離子植入機，且更具體來說涉及能量純度模塊、離子植入系統及減少其中粒子的方法。

背景技術

離子植入是通過轟擊(bombardment)將摻雜劑或雜質引入襯底中的工藝。在半導體制造中，引入摻雜劑來改變電學性質、光學性質或機械性質。舉例來說，摻雜劑可被引入本征半導體襯底中以改變襯底的導電性類型及導電性水平。在制造集成電路(integratedcircuit，IC)時，精確的摻雜分布(doping?profile)會改善集成電路的性能。為了實現所需摻雜分布，可采用各種劑量及各種能級的離子形式植入一種或多種摻雜劑。

離子植入系統可包括離子源及一系列束線組件。離子源可包括產生所需離子的腔室。離子源還可包括電源(power?source)和設置在腔室附近的提取電極總成。所述束線組件可包括例如質量分析器、第一加速或減速級(acceleration?or?deceleration?stage)、準直器及第二加速或減速級。與用于操縱光束的一系列光學透鏡非常類似，束線組件可對具有所需物質種類、形狀、能量及其他特征的離子或離子束進行過濾、聚焦及操縱。離子束穿過束線組件，并且可被朝安裝在壓板或夾具上的襯底或晶片引導。襯底可通過有時被稱為多軸旋轉手臂(roplat)的設備在一個或多個維度上移動(例如，平移、旋轉以及傾斜)。

離子植入機對于各種不同的離子物質種類及提取電壓產生穩定的且良好界定的離子束。在使用源氣體(例如AsH₃、PH₃、BF₃及其他物質種類)操作若干小時之后，束的組成成分(beam?constituent)最終會在束光學器件上形成沉積物。處于晶片的視線(line-of-sight)內的束光學器件也會被來自晶片的殘余物(包括Si及光致抗蝕劑化合物)涂布。這些殘余物聚積在束線組件上，從而在操作期間造成直流(direct?current，DC)電勢的尖峰(spike)(例如，在為電偏壓組件的情形中)。最終殘余物會剝落，從而造成對晶片的微粒污染的可能性增加。

一種防止材料積聚產生的方式是間歇性地更換離子植入機系統的束線組件。作為另外一種選擇，可手動清潔束線組件，包括使離子源斷電并解除系統內的真空。在對束線組件進行更換或清潔之后，接著將所述系統排空并供電以達到操作狀態。因此，這些維護工藝可能非常費時。另外，束線組件在維護工藝期間無法使用。因此，頻繁地維護工藝可能會減少可用于集成電路生產的時間，從而增加總制造成本。

發明內容

有鑒于前述，本文提供用于將能量純度模塊(energy?purity?module，EPM)內的多個導電束光學器件配置成減少聚積在能量純度模塊內的粒子的系統及方法。在一個或多個實施例中，一種離子植入系統包括用于向晶片遞送離子束的靜電過濾器。所述靜電過濾器可包括：殼體，具有靠近所述晶片的出口；以及位于所述殼體內的多個導電束光學器件。所述多個導電束光學器件圍繞離子束線排列。所述多個導電束光學器件可包括：一組入口孔電極，靠近所述殼體的入口孔；以及一組高能電極，沿著所述離子束線位于所述一組入口孔電極的下游。所述多個導電束光學器件還可包括沿著所述離子束線位于所述一組高能電極的下游的一組接地電極，其中所述一組高能電極可被定位成比所述一組入口孔電極及所述一組接地電極更遠離所述離子束線。所述離子植入系統還可包括與所述靜電過濾器通信的電氣系統，所述電氣系統能夠操作以向所述多個導電束光學器件供應電壓及電流。