专利名称：离子植入系统中所使用的电极用终端的利记博彩app
技术领域：
本发明的实施例是关于离子植入。特别是，本发明是关于用以控制不需要的离子束偏差的离子植入工具中所使用的电极用终端。
背景技术：
离子植入是将离子掺入工件(work piece)的制程。离子植入的一种型态是，在半导体基板的制程中用以植入杂质离子，以得到所需的电子元件特性。一般而言，掺入砷或磷能在基板中形成η型区，而掺入硼、镓或铟则能在基板中建立ρ型区。图1中绘示示范性高电流离子植入工具100，其包括离子源室(ion source chamber) 102及将离子束引导到晶圆或基板上的一系列的离子束线(beam line)构件。这些构件处于真空环境并用以提供浅离子植入用的低能量的离子剂量浓度。尤其是，植入机 100包括一离子源室102，离子源室102用以产生所需的离子种类。离子源室具有由电源 101所供能的相关加热丝，以将被引入离子源室102的进料气体(feed gas)离子化，以形成带电离子及电子(等离子体)。加热部件例如是间接加热式阴极。不同的进料气体被提供给离子源室以产生具有特别掺杂特性的离子。透过标准的三个萃取电极的组态而自离子源室102萃取出离子，此组态用以建立所需的电场以让自离子源室102萃取出的离子束95能够对焦。离子束95通过质量分析室(mass analyzer chamber) 106，质量分析室106具有一磁铁并能够只让具有所需的荷质比的离子通过解析孔径(resolving aperture) 0尤其是， 分析室的磁铁包括一弯曲路径，在此弯曲路径中离子束95暴露于施加的(applied)磁场， 此磁场使具有非所需的荷质比的离子能够转向且离开离子束路径。减速区(deceleration stage) 108(亦被称为减速透镜)包括具有经定义的孔径的多个电极(例如三个)，减速区 108并输出离子束95。磁性分析器(magnet analyzer) 110配置于减速区108的下游，并用以使离子束95转向而成为具有平行轨迹的带状离子束。磁场可用来调整通过磁铁线圈的离子的转向。带状离子束朝向附于支撑件或平台114的工件。额外的减速区112亦可被使用并配置于准直仪磁性室110 (collimator magnet chamber)及支撑件114之间。减速区 112 (亦被称为减速透镜)亦可包括多个电极(例如三个)，以藉由所需的能量水平(energy level)将离子植入基板内。因为离子与基板中的电子和原子核碰撞时离子会损失能量，离子会基于加速能量而停在基板中的所需的深度。带状离子束通常与由平台支撑的工件垂直，以将离子植入工件的晶格。离子植入的深度是取决于离子植入能量及离子质量。尺寸较小的电子装置需要高离子束电流密度以低能量水平(例如彡^ceV)来作植入的操作。一般而言，因为空间电荷(space charge)效应所导致的离子束”放大”(blow-up)，低能量离子束通过离子植入机时会偏离。此效应是由离子束中的正电离子的互斥而使离子束的横截面偏离及扩大所导致。因此，变得常见的是， 自等离子体萃取离子束并分析所需的相当高能量的离子，接着仅在离子束线的末端附近将离子束减速至最终能量。此由减速透镜实现。藉由施加不同的电位组合给多个电极，减速透镜(108、112)控制与离子束95相关的离子能量，并让离子束以所需的能量水平来撞击此工件以控制植入。尤其是，当离子束中的离子通过各个透镜时，可利用减速透镜(108、112) 使离子束中的离子减速却不会改变离子束的方向。然而，施加于电极以使离子束减速的电位亦产生在电极边缘的等电位线偏移，此偏移使离子束的形状失真或扩散。此问题通常出现在上述的带状离子束高电流工具，但亦出现在针对高电流、中电流或高能量应用的扫瞄式离子束工具。在这些情况中，藉由狭窄的笔形离子束(pencil beam)来作高频地前后扫瞄，能够产生宽尺寸的有效离子束。为了校正或降低这些偏差，以前的作法是，改变电极之间的几何关系(geometry)。 例如，弯曲或斜置减速透镜中的电极边缘，以使离子束对焦并抵销扩散效应。此尝试的效果有限。或者，调整电极让离子束变得更宽，而使这些偏差出现在离子束路径之外。然而，当电极的宽度受限于植入机内的真空室的机械结构，这可能有用。因此，有需要的是，让透镜具有多个电极以终止横跨离子束路径的电极的相关静电电场，而离子束穿过透镜时却不会引发使离子束光学失真的偏差。
发明内容
本发明的示范性实施例提出用于离子植入机的静电透镜。在一示范性实施例中， 静电透镜组件包括一终端电极、一接地电极、一抑制电极、一端板。终端电极接收顶部及底部之间的一离子束。接地电极使离子束离开顶部及底部之间的静电透镜组件。抑制电极配置于终端电极及接地电极之间，并由一顶部及一底部所界定，其中离子束被传送于顶部及底部之间。抑制电极具有一相关静电等电位线。端板配置于抑制电极的顶部及底部的离子束边缘之间，端板具有对应于与抑制电极相关的静电等电位线的一形状，抑制电极接近透镜的中间。使以此方式的对电极端板塑形能确保电场及其导致的离子对焦在离子束的宽度方面是均勻的。
图1绘示为现有的离子植入工具的方块图。图2绘示为根据本发明的实施例的示范性静电透镜的透视图。图3绘示为根据本发明的实施例的图2所示的电极且说明相关的示范性电位的俯视图。图4绘示为根据本发明的实施例的用以说明端板组态的沿着电极的A-A线的分段剖面图。图5绘示为根据本发明的实施例的电极的底部及相关端板的俯视切面图。
具体实施例方式现在以下列的特举实施例并配合所附图对本发明作详细说明。然而，本发明可用多种方式实现，并不限于在此揭露的实施例。这些实施例用来使本揭露深入并完整，并让所属技术领域中具有通常知识者能够充分了解本发明的范围。在图中，类似的标号代表类似的元件。图2绘示为具有终端电极(terminal electrode) 210、抑制电极(suppression electrode) 220及接地电极(ground electrode) 230的如图1中所示的示范性静电透镜108或112的透视图。每个电极210、220及230是由各个顶部210a、220a、230a及底部210b、 220b、230b所界定，其中顶部与底部在y方向相隔一距离。此距离界定出介于每一电极的各个顶部及底部之间的一孔径(aperture)，离子束95在χ方向具有宽度并在y方向具有高度，离子束95从ζ方向通过透镜。抑制电极220被绘示为单一拱形(arcuate)电极，但亦可为被偏压在多个电位的分段(segmented)电极。或者，抑制电极可为非分段电极。每个终端电极210、抑制电极220及接地电极230的顶部与底部之间的电压差皆可用来让离子束 95在通过透镜时转向。或者，每个电极的顶部与底部之间的电压差可耦接以共用相同的电位。静电透镜108(在此透镜将被称为108，但此标号等用于透镜11 可为减速透镜 (deceleration lens)，减速透镜用以让离子束95减速而使离子束以所需的植入能量撞击一目标工件。一电位被施加于终端电极210、抑制电极220及接地电极230以控制离子束通过静电透镜时的离子能量。尤其是，离子束95的初始能量可为10-20keV，离子束95通过具有特定电位的终端电极210而进入静电透镜。离子束95中的离子可在终端电极210及抑制电极220之间被加速，并可具有例如是30keV的能量。抑制电极被偏压在负电位，接地电极230被偏压在比终端电极更高的电压，因此离子从抑制电极220移动到接地电极230时会减速。离子束95的能量可为3-5keV，当离子束95通过接地电极230而离开静电透镜时， 离子束的能量可能会更低。然而，当离子能量在抑制电极及接地电极之间被降低时，离子束 95至少在χ方向的电极的边缘趋向扩展或偏离。图3绘示为图2所示的电极的俯视图且包括用以说明与终端电极210、抑制电极 220及接地电极230相关的示范性电位的虚线M0。离子束95以ζ方向通过透镜且是由 0°的中线9 及往χ方向偏离的外部边缘95b (例如与中线9 相差8° )及95c (例如与中线％a相差-8° )所界定。当离子束以ζ方向通过透镜时，关于区域250的抑制电极 220的等电位线240与中线9 处的离子束轨迹实质上互相垂直。然而，在离子束95的边缘％b及95c，离子束轨迹与离子束线没有互相垂直。例如，离子束线％b并不垂直于与抑制电极220相关的箭头251、252、253及255所指定的等电位区，。此外，离子束线％b并不垂直于与终端电极210相关的箭头2M所指定的等电位区。这指出离子束在χ方向的电极的边缘并没有保持均勻度，离子束95的离子经由抑制电极220及接地电极230而通过透镜时将会改变方向。这是由于电极的边缘的偏差，例如由箭头251、252、253、2M及255所示。 当离子束95通过透镜时，这些偏差会使离子束形状失真。当离子束95通过终端电极210 时，离子束95不会明显地偏离中线95，所以终端电极210的边缘211及212的偏差不会落在离子束95的路径之内也不会违背离子束光学。图4绘示为沿着图3的中线％a的A-A方向的终端电极210、抑制电极220及接地电极230的分段剖面图，并特别说明各个顶部210a、220a、230a及底部210b、220b、230b之间的端板。尤其是，端板320配置于抑制电极220的顶部220a及底部220b之间。抑制电极220可被偏压，例如，被偏压在低于终端电极210的电位。这建立一个相对大的电场，当离子束95在透镜内自终端电极210朝着抑制电极220移动时，此电场会加速离子束95的正离子。端板320可为邻近于抑制电极的第一边缘221(如图3所示)的一第一端板，并具有配置于顶部220a及底部220b之间且邻近于抑制电极220的第二边缘222(如图3所示) 的对应的端板。可以看出，端板320大致上为具有一对相对的弯曲部321的沙漏形状，此对相对的弯曲部321藉由横截部322而连接。为了维持离子束通过静电透镜时离子束在χ方向的均勻度，端板320的形状对应于与抑制电极220相关的静电等电位线。端板实质上必须是坚固的，且可用于顶电极的支撑。端板320是由导电材料构成，例如铝和/或石墨。因为端板320皆为电性导体，当离子束95通过电极时，端板320施加边界条件在抑制电极220 的各个边缘021及222)的导体表面。以此方式，利用一形状与中间电极附近的施加的等电位线类似的端板，可维持离子束通过透镜时在χ方向往抑制电极的边缘的离子束95的均勾度。端板330配置于接地电极230的顶部230a及底部230b之间。端板330的形状对应于与接地电极230相关的静电等电位线。如上所述，接地电极可被偏压，例如，被偏压在等于或近似于用以接收离子束95的目标工件的电位。在此实施例中，接地电极230被偏压在接地电位，以使植入用的离子束95中的离子减速。图4中的端板330可为邻近于接地电极的第一边缘221 (如图3所示)的第一端板，并具有配置于顶部230a及底部230b之间且邻近于接地电极230的第二边缘232(如图3所示)的对应的端板。可以看到，端板330大致上具有朝向抑制电极220的一内凹部331。为了维持离子束通过静电透镜时离子束在χ 方向的均勻度，端板320的形状对应于与接地电极230相关的静电等电位线。类似抑制端板320，接地电极端板330是由导电材料构成，例如铝和/或石墨。接地电极端板330施加边界条件在接地电极230的导体表面上。以此方式，利用一形状与接地电极的等电位线类似的端板330，可维持离子束通过透镜时沿着χ方向的离子束95的均勻度。端板310配置于终端电极210的顶部210a及底部210b之间。终端电极210可被偏压，例如，被偏压在与即来的离子束95相同或类似的电位。如上所述，当离子束95通过终端电极210时，离子束95不会明显地偏离中线95a(如图3所示)。在终端电极210的边缘211及212的等电位线的偏差则自χ方向的离子束95的路径中被大幅地移除，且此偏差不会影响通过此电极的离子。因此，在此示范性实施例中，端板310则不需要特别的形状来维持离子束的均勻度。图5绘示为一示范性实施例的电极的底部及相关端板的位置的俯视切面图。尤其是，离子束95通过终端电极210而进入透镜118并沿着ζ方向移动。终端电极210包括位于第一边缘211的端板310a及位于第二边缘212的端板310b。抑制电极220配置于终端电极210及接地电极230之间。抑制电极220被绘示为具有三个部分或三个分段的分段电极220i、2202及2203，但抑制电极220亦可为单一拱形电极。端板320a位于抑制电极220 的第一边缘221，端板320b位于抑制电极220的第二边缘222。第一边缘221与分段22(^ 相关，第二边缘与分段2203相关。然而，抑制电极220亦可为不分段的电极，而具有单一组态。在此示范性实施例中，端板320a及320b与ζ方向的离子束轨迹之间的夹角为角度 。端板320a及320b的位置被绘示在抑制电极的边缘，以提供广对焦的离子束。或者，端板 320a及320b可被置于更接近离子束95的中线9 的地方，以提供对焦更准的离子束轨迹。 端板330a位于接地电极230的第一边缘231，端板330b位于接地电极230的第二边缘232。 端板330a及330b与ζ方向的离子束轨迹之间的夹角为角度β。虽然本发明已以实施例揭示如上，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。据此，本发明并不限于已揭露的实施例，但其具有后附的权利要求所界定者或其等效者的全部范围。
权利要求
1.一种静电透镜组件，用于离子植入机，所述组件包括终端电极，由顶部及底部所界定，所述顶部及所述底部皆具有各别的边缘，所述终端电极接收所述顶部及所述底部之间的离子束；接地电极，由顶部及底部所界定，所述接地电极使所述离子束离开所述顶部及所述底部之间的所述组件；抑制电极，由顶部及底部所界定，其中所述离子束被传送于所述顶部及所述底部之间， 所述抑制电极配置于所述终端电极及所述接地电极之间，所述抑制电极具有相关静电等电位线；以及端板，配置于所述抑制电极的所述顶部及所述底部的各别边缘之间，所述端板具有对应于与所述抑制电极的一区域相关的所述静电等电位线的形状。
2.根据权利要求1所述的静电透镜组件，其中当所述离子束以ζ方向穿过所述透镜组件时，所述离子束是由χ方向的宽度及y方向的高度所界定，所述离子束穿过所述透镜时， 所述端板降低与所述离子束相关的χ方向的偏差。
3.根据权利要求2所述的静电透镜组件，其中所述端板为第一端板，所述第一端板位于所述抑制电极的第一端，所述组件更包括第二端板，所述第二端板位于所述抑制电极的第二端并配置于所述抑制电极的所述顶部及所述底部之间，所述第二端板具有对应于与所述抑制电极相关的所述静电等电位线的形状。
4.根据权利要求3所述的静电透镜组件，其中所述抑制电极的所述顶部以y方向偏离所述抑制电极的所述底部，所述抑制电极的所述顶部及所述底部具有电压差而使传送于其间的所述离子束转向。
5.根据权利要求3所述的静电透镜组件，其中所述接地电极的所述顶部以y方向偏离所述接地电极的所述底部，所述接地电极的所述顶部及所述底部具有电压差而使传送于其间的所述离子束转向。
6.根据权利要求1所述的静电透镜组件，其中所述端板具有实质上像骨胳的轮廓。
7.根据权利要求1所述的静电透镜组件，其中所述终端电极、所述抑制电极及所述接地电极被偏压，以当所述离子束穿过其间时将所述离子束减速。
8.根据权利要求1所述的静电透镜组件，其中所述接地电极具有相关静电等电位线。
9.根据权利要求8所述的静电透镜组件，其中所述端板为第一端板，所述组件更包括第二端板，所述第二端板配置于所述接地电极的所述顶部及所述底部之间，所述第二端板具有对应于与所述接地电极相关的所述静电等电位线的形状。
10.根据权利要求2所述的静电透镜组件，其中所述端板是由导电材料构成，使得与所述抑制电极相关的所述等电位线和以ζ方向穿过所述透镜的所述离子束实质上成直角。
11.根据权利要求2所述的静电透镜，其中所述离子束沿着ζ方向的中间平面穿过所述透镜，所述端板与所述中间平面成锐角。
12.根据权利要求3所述的静电透镜，其中所述离子束沿着ζ方向的中间平面穿过所述透镜，位于所述第二端的所述第二端板与所述中间平面成锐角。
13.一种静电透镜组件，用于离子植入机，所述组件包括终端电极，由顶部及底部所界定，终端电极接收所述顶部及所述底部之间的离子束；接地电极，由顶部及底部所界定，所述接地电极使所述离子束离开所述顶部及所述底部之间的所述组件，所述接地电极具有相关静电等电位线；抑制电极，由顶部及底部所界定，其中所述离子束被传送于所述顶部及所述底部之间， 所述抑制电极配置于所述终端电极及所述接地电极之间；以及端板，配置于所述接地电极的所述顶部及所述底部之间，所述端板具有对应于与所述接地电极相关的所述静电等电位线的形状。
14.根据权利要求14所述的静电透镜组件，其中当所述离子束以ζ方向穿过所述透镜组件时，所述离子束是由χ方向的宽度及y方向的高度所界定，所述第一端板降低所述离子束穿过其间时在χ方向的分散度。
15.根据权利要求13所述的静电透镜组件，其中所述端板为第一端板，所述第一端板位于所述接地电极的第一端，所述组件更包括第二端板，所述第二端板位于所述接地电极的第二端并配置于所述接地电极的所述顶部及所述底部之间，所述第二端板具有对应于与所述接地电极相关的所述静电等电位线的形状。
16.根据权利要求13所述的静电透镜组件，其中所述端板具有实质上像骨胳的轮廓。
17.根据权利要求14所述的静电透镜组件，其中所述端板是由导电材料构成，使得与所述抑制电极相关的所述等电位线和以ζ方向穿过所述透镜的所述离子束实质上成直角。
18.根据权利要求14所述的静电透镜，其中所述离子束沿着ζ方向的中间平面穿过所述透镜，所述端板与所述中间平面成锐角。
19.根据权利要求15所述的静电透镜，其中所述离子束沿着ζ方向的中间平面穿过所述透镜，位于所述第二端的所述第二端板与中间平面成锐角。
全文摘要
离子植入系统包括一静电透镜。静电透镜包括一终端电极、一接地电极及配置于其间的一抑制电极。一离子束通过终端电极而进入静电透镜并通过接地电极而离开静电透镜。这些电极具有相关的静电等电位线。端板配置于抑制电极的顶部及底部及/或接地电极的顶部及底部。为了让离子束通过静电透镜时保持均匀度，各个端板具有对应于与特定电极相关的静电等电位线的一形状。
文档编号H01L21/265GK102422395SQ201080020279
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月3日
发明者史费特那·瑞都凡诺, 法兰克·辛克莱, 肯尼士·H·波什 申请人:瓦里安半导体设备公司