一种降低颗粒污染的离子注入机的制作方法

本实用新型涉及半导体设备技术领域，特别是涉及一种降低颗粒污染的离子注入机。

背景技术：

随着集成电路工艺制成与集成化的提高，在离子注入过程中对particle(污染颗粒)的管控显得更为重要。在离子注入过程中，particle的大部分来源于磁分析器(AMU)筛选离子的过程中，如图1所示，为现有技术磁分析器中产生污染颗粒的示意图，被过滤掉的离子束A&B撞击到磁分析器腔体内的石墨壁上产生的particle，该particle的一部分会随着离子束C带到靶室晶圆表面，造成晶圆污染。

离子束(Beam)经过磁分析器筛选离子后在法拉第杯(faraday)测量离子束电流时，离子束打到法拉第杯的石墨上后也要溅射产生一些particle，这些particle也会被携带到靶室晶圆表面造成污染。

目前，生产线每48小时做一次particle检测，如果在PM周期内particle值超过规定值就造成停机，清洁机台腔体。这样不仅会额外增加设备人员的负担，还会很大的降低机台生产效率，另外还会造成产品良率及报废的风险。因此particle的管控在离子注入过程中尤为重要，也是离子注入设备中最大的难题，图2所示是典型的particle造成的晶圆污染。其中，横线上面部分是被污染晶圆，横线下面是正常晶圆。

所以，如何降低离子注入制程中的particle是业界急需考虑的一个问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种降低颗粒污染的离子注入机，用于解决现有技术中离子注入制程颗粒污染严重、产品良率低、down机时间长以及影响生产效率的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种降低颗粒污染的离子注入机，所述离子注入机至少包括磁分析器、法拉第杯以及产生离子束的离子源，所述磁分析器的离子束出口处安装有过滤污染颗粒的石墨导向装置，所述石墨导向装置为一喇叭状的通道，且所述石墨导向装置的最小端开口位于所述磁分析器内，所述石墨导向装置的最大端开口固定于所述磁分析器的离子束出口处。

于本实用新型的一实施方式中，所述石墨导向装置的最小端开口半径与所述离子束的半径相匹配。

于本实用新型的一实施方式中，所述石墨导向装置的最大端开口半径与所述磁分析器的离子束出口相匹配。

于本实用新型的一实施方式中，所述石墨导向装置的最大端开口半径范围为90-110mm，最小端开口半径范围为40-60mm。

于本实用新型的一实施方式中，所述石墨导向装置的最大端开口与最小端开口之间的距离范围为20-40mm。

于本实用新型的一实施方式中，所述法拉第杯的底部设置有凹槽，所述凹槽适于接收所述法拉第杯内掉落的污染颗粒。

于本实用新型的一实施方式中，所述凹槽的开口宽度范围为50-70mm，长度范围为90-110mm，深度范围为20-40mm。

于本实用新型的一实施方式中，所述离子源为等离子体离子源。

如上所述，本实用新型的降低颗粒污染的离子注入机，具有以下有益效果：

1、减少制程中的particle，可以减少额外的down机时间，增加机台的工作效能并且可以提高产品良率减少因particle引起的报废；

2、对于AMU出口的石墨导向装置设计，可以过滤掉磁场筛选时产生的70％以上的particle，由于石墨导向装置的设计不用加电或磁等辅助措施、所以对制程没有电子束电流以及磁场筛选没有任何的不良作用；

3、对于faraday下方的凹槽的改进设计同样不会对制程造成任何影响。

附图说明

图1为现有技术磁分析器中产生污染颗粒的示意图。

图2为典型的污染颗粒造成的晶圆污染的示意图。

图3为本实用新型降低颗粒污染的离子注入机中磁分析器的改进示意图。

图4为本实用新型降低颗粒污染的离子注入机中石墨导向装置的正视图。

图5为本实用新型降低颗粒污染的离子注入机中石墨导向装置的侧视图。

图6为本实用新型降低颗粒污染的离子注入机中法拉第杯底部的凹槽示意图。

元件标号说明

1 磁分析器

2 离子束

3 石墨导向装置

31 最大端开口

32 最小端开口

4 凹槽

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图3至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图3，本实用新型提供一种降低颗粒污染的离子注入机，所述离子注入机至少包括磁分析器1、法拉第杯(未示出)以及产生离子束2的离子源，所述磁分析器1的离子束出口处安装有过滤污染颗粒的石墨导向装置3，所述石墨导向装置3为一喇叭状的通道，且所述石墨导向装置3的最小端开口32位于所述磁分析器1内，所述石墨导向装置3的最大端开口31固定于所述磁分析器1的离子束出口处。

如图3所示，由于在离子注入过程中，污染颗粒大部分来源于磁分析器1筛选离子的过程中，因为被磁分析器1过滤掉的离子束A和离子束B撞击到磁分析器1的腔体石墨壁上会产生一些污染颗粒，这些污染颗粒的一部分会随着未被过滤的离子束C带到靶室晶圆(未示出)表面，从而造成晶圆污染。

本实用新型通过在所述磁分析器1的离子束出口处安装一石墨导向装置3，用于过滤所述污染颗粒，由于所述石墨导向装置3为一喇叭状的通道，且所述石墨导向装置3的最小端开口32位于所述磁分析器1内，所述石墨导向装置3的最大端开口31固定于所述磁分析器1的离子束出口处。这样，大部分的所述污染颗粒会被喇叭状的所述石墨导向装置3阻挡，并沿着所述石墨导向装置3滑落至磁分析器1的分析腔体中，从而减小了污染颗粒对晶圆的污染。

作为示例，所述石墨导向装置3的最小端开口32半径与所述离子束2的半径相匹配。需要注意的是，这里的所述离子束2是被所述磁分析器1选择的离子束C，且所述石墨导向装置3的最小端开口32半径与所述离子束2的半径相匹配是指：所述石墨导向装置3的最小端开口32半径不小于所述离子束2的半径并刚好适于被所述磁分析器1选择的离子束C穿过。

作为示例，所述石墨导向装置3的最大端开口31半径与所述磁分析器1的离子束出口相匹配。这里所述石墨导向装置3的最大端开口31半径与所述磁分析器1的离子束出口相匹配需要保证所述石墨导向装置3的最大端开口31半径不大于所述磁分析器1的离子束出口半径，并能完全阻挡所述石墨导向装置3最小端开口32以外的污染颗粒。

请参阅图4和图5，分别为石墨导向装置3的正视图和侧视图。

作为示例，所述石墨导向装置的最大端开口31的半径范围为90-110mm，最小端开口32的半径范围为40-60mm。在一实施例中，所述石墨导向装置3的最大端开口31半径为100mm，最小端开口32半径为50mm。该半径大小是一实施例中的优选半径，但需要理解的是，所述石墨导向装置3的最大端开口31半径和最小端开口32半径可以根据所述磁分析器1的离子束出口半径以及所述磁分析器1选择的离子束C半径设计。

作为示例，所述石墨导向装置的最大端开口31与最小端开口32之间的距离范围为20-40mm。在一实施例中，所述石墨导向装置3的最大端开口31与最小端开口32之间的距离为30mm。

由于只是在所述磁分析器1出口增加了所述石墨导向装置3，并不需要加电或磁等辅助措施、所以对制程没有电子束电流以及磁场筛选没有任何的不良作用。

法拉第杯是一种金属制设计成杯状，用来测量带电粒子入射强度的一种真空侦测器，测得的电流可以用来判定入射电子或离子的数量。由于离子束2经过磁分析器1筛选离子后在法拉第杯测量离子束2电流时，离子束2打到法拉第杯的石墨上后也会溅射产生一些污染颗粒，这些污染颗粒被携带到靶室晶圆表面造成污染，为了避免离子注入过程中法拉第杯中产生污染颗粒，本实用新型对法拉第杯底部作了进一步改进，如图6所示，为本实用新型降低颗粒污染的离子注入机中法拉第杯底部的凹槽示意图。

作为示例，所述法拉第杯的底部设置一凹槽4，所述凹槽4适于接收所述法拉第杯内掉落的污染颗粒。

作为示例，所述凹槽4的开口宽度范围为50-70mm，长度范围为90-110mm，深度范围为20-40mm。于一实施例中，所述凹槽4的开口宽度为60mm，长度为100mm，深度为30mm。需要理解的是，该所述凹槽4的规格是一示例中的优选大小，实际情况可根据所述法拉第杯的具体规格设计。

由于只是对法拉第杯下方进行所述凹槽4的设计，所以也不会对制程造成任何影响。

作为示例，所述离子源为等离子体离子源。

综上所述，本实用新型的降低颗粒污染的离子注入机，在磁分析器的离子束出口处安装一过滤污染颗粒的石墨导向装置，可以过滤掉磁场筛选时产生的70％以上的污染颗粒，减少对晶圆的污染，由于石墨导向装置的设计不用加电或磁等辅助措施、所以对制程没有电子束电流以及磁场筛选没有任何的不良作用；同时在法拉第杯的底部设置一凹槽，用于接收所述法拉第杯内掉落的污染颗粒，该改进同样不会对制程造成任何影响；两种改进均达到了减少制成中的产生的污染颗粒，减少额外的down机时间，增加机台的工作效能并且可以提高产品良率减少因污染颗粒引起的报废。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。