控制离子束撷取稳定度与离子束流的离子源外壳组件的制作方法

本发明大体而言涉及半导体装置制造领域，且更具体而言，涉及一种控制离子撷取系统的离子束撷取稳定度与离子束流的源壳体组件。

背景技术：

在半导体制造中，离子植入是用于在各种基于半导体的产品的生产期间改变半导体晶片性质的常用技术。离子植入可用于引入用来改变导电性的杂质(例如，掺杂剂植入)、使晶体表面改性(例如，预先非晶化(pre-amorphization))、生成隐埋层(例如，晕圈植入(haloimplant))、生成污染物的吸收部位、及生成扩散屏障(例如，氟与碳共同植入)。此外，离子植入可用于非晶体管应用(例如用于对金属接触区域进行合金化)、用于平板显示器制造、及用于其他表面处理。所有这些离子植入应用可一般被归类为用于形成材料改性(materialpropertymodification)区。

离子撷取系统常常包括离子源，离子源具有弧室、源壳体、以及抑制电极及接地电极。撷取孔邻近离子源定位，且源本体、弧室基座及弧室松散地组装于一起，其中撷取孔是弧室的一部分。在此种构造中，在例如对离子撷取系统进行例行维护后，撷取孔可偏移多达+/-1.5mm。如此一来，需要调整每一束线部件(beam-linecomponent)的束设置参数，以补偿撷取孔的偏移，此除了增加束微调时间外还造成束传输损耗(beamtransportloss)。遗憾的是，束微调时间增加及束传输损耗二者会降低离子撷取系统的生产吞吐量。

此外，传统的离子撷取系统可在弧室外形成作为灯丝、弧电压及所存在的偏置电压的副产物的附属弧。此附属弧不能持续地撷取，且以周期性方式存在。如此一来，自附属弧撷取的离子束会离开源壳体并损坏与源壳体邻近的抑制电极及接地电极，从而造成离子束假信号(ionbeamglitch)。离子束假信号会负面地影响离子撷取系统的束撷取稳定度及束流。

技术实现要素：

有鉴于以上所述，提供一种用于改善离子撷取系统的离子束撷取稳定度及离子束流的系统及方法将较为有利。在一种方式中，环绕弧室的离子撷取系统的源壳体中的开口中除形成于撷取孔板中的开口以外的开口是由撷取孔板及真空衬垫限界，从而确保在弧室外形成的附属弧及无关离子保持封闭于源壳体内。只有在弧室内产生的那些离子可经由撷取孔板的开口离开源壳体。如此一来，附属弧无法撞击及损坏与源壳体邻近的抑制电极及接地电极，从而减少离子束假信号的数目。

进一步有利的是提供一种提供撷取孔板作为源壳体的一部分以使撷取孔板的开口能够被更准确地定位的系统及方法，从而减少在例如源维护循环之后对源壳体的后续调整。撷取孔板的开口的准确定位会确保束光学元件在各个源维护循环之间更加均匀，从而减少束设置/微调时间及由此造成的束传输损耗。

根据本发明的一种示例性源壳体组件可包括：源壳体，包括远端及近端；离子源，包括安置于所述源壳体内的弧室；以及撷取孔板，安装至所述源壳体的所述远端，所述撷取孔板延伸于所述源壳体中的由所述源壳体的内部在所述远端处界定的开口上方，且所述撷取孔板具有与所述弧室的孔实质上对齐的开口。

根据本发明的一种示例性离子撷取系统可包括：源壳体，包括形成于所述源壳体中的一组真空抽吸孔；以及离子源，包括安置于所述源壳体内的弧室。所述离子撷取系统可进一步包括真空衬垫，所述真空衬垫安置于所述源壳体的内部内，所述真空衬垫形成所述一组真空抽吸孔与所述离子源之间的屏障。所述离子撷取系统可进一步包括撷取孔板，所述撷取孔板安装至所述源壳体的远端，所述撷取孔板延伸于所述源壳体中的由所述源壳体的内部在所述远端处界定的开口上方，且所述撷取孔板具有与所述弧室的孔实质上对齐的开口。

根据本发明的一种示例性方法可包括：提供源壳体，所述源壳体界定远端及近端；以及将撷取孔板安装至所述源壳体的所述远端，所述撷取孔板延伸于所述源壳体中的由所述源壳体的内部在所述远端处界定的开口上方，且所述撷取孔板具有与所述弧室的孔实质上对齐的开口。所述方法可进一步包括：在源壳体的内部提供真空衬垫，所述真空衬垫在所述源壳体的一组真空抽吸孔周围形成屏障。

附图说明

图1是说明根据本发明的离子撷取系统的立体视图。

图2是说明图1所示离子撷取系统的内部的剖视图。

图3是说明图1所示离子撷取系统的侧视剖视图。

图4是说明图1所示离子撷取系统的侧视剖视图。

图5是说明根据本发明的源壳体组件的立体视图。

图6是说明图5所示源壳体组件的立体视图。

图7是说明根据本发明的示例性方法的流程图。

附图未必按比例绘制。所述附图仅为示意图，而并非旨在绘制本发明的具体参数。附图旨在显示本发明的典型实施例，且因此不应被视为用于限制范围。在附图中，相同的编号表示相同的元件。

具体实施方式

现在将参照其中示出根据本发明的系统及方法的实施例的附图在下文中更充分地阐述根据本发明的系统及方法。然而，所述系统及方法可实施为许多不同形式且不应被视为仅限于本文所述实施例。而是，提供这些实施例是为了使此公开内容将透彻及完整，并将向所属领域的技术人员充分传达所述系统及方法的范围。

为方便及清晰起见，本文中将使用例如“顶部”、“底部”、“上方的”、“下方的”、“垂直”、“水平”、“侧向”、及“纵向”等用语来阐述这些部件及其构成零件各自相对于附图中所出现的半导体制造装置的部件的几何结构及取向的相对放置及取向。所述术语将包括所具体提及的词语、其派生词、及具有类似含义的词语。

除非清楚地另外指明，否则本文中以单数形式并利用词语“一(a/an)”来叙述的元件或操作应被理解为不排除多个元件或操作。此外，所提及的本发明的“一个实施例”并非旨在被解释为排除同样包含所述特征的其他实施例的存在。

如上所述，本文提供通过减少离子束假信号的数目来改善离子撷取系统的离子束撷取稳定度及离子束流的方式。在一种方式中，一种源壳体组件可包括源壳体，所述源壳体环绕离子源，其中所述离子源包括弧室，所述源壳体具有安装于其近端的撷取孔板。所述源壳体组件还包括真空衬垫，所述真空衬垫安置于所述源壳体的内部内以在一组真空抽吸孔周围形成屏障。在构成后，所述源壳体组件中的除撷取孔板中的开口以外的开口被撷取孔板及真空衬垫封闭，进而确保在弧室外形成的附属弧或无关离子保持于源壳体内。只有在弧室内形成的那些离子经由撷取孔板的开口而离开源壳体。

现在参照图1，其示出根据本发明的离子撷取系统10(以下称为“系统10”)的示例性实施例。系统10包括源壳体14，源壳体14界定近端18及远端22。在远端22处安置有撷取孔板28，其中撷取板28包括形成于其中的单个主开口26。源壳体14进一步包括穿过源壳体的侧壁34形成的一组真空抽吸孔30，以便能够通过泵(图中未示出)对源壳体14的内部进行真空抽吸。

如图所示，系统10进一步包括接地电极38及抑制电极42，接地电极38及抑制电极42分别具有与开口26对齐的开口(分别被示出为46及50)。在某些方式中，接地电极38被提供用于限制接地电极38与源壳体14内的离子源之间的电场透入至接地电极38下游的区域中。同时，抑制电极42用以防止接地电极38的下游的离子束中的电子被吸入源壳体14内的离子源中。

现在参照图2至图3，将更详细地阐述根据示例性实施例的源壳体14的内部54。如图所示，系统10的源壳体组件55包括源壳体14、耦合至弧基座58的弧室56、以及耦合至弧基座58的离子源本体60。弧室56、弧基座58、及离子源本体60安置于源壳体14内且一同产生离子束以供植入至例如半导体晶片等靶中。

在一个非限制性实施例中，弧室56包括阴极62，其中阴极62发射电子(例如通过热离子发射而发射电子)并使电子加速至阳极。这些电子中的某些与气体原子或分子碰撞并将所述气体原子或分子离子化。通过这些碰撞产生的二次电子可被朝阳极加速至与电位分布及电子的起点相关的能量。根据源的类型而定，离子可经由阳极而垂直于阳极被撷取，或者经由阴极区域被撷取。

阴极62可包括位于弧室56的一端处的灯丝64，其中弧室56与位于另一端的反射极(repeller)65相对。来自阴极62的电子被磁场约束于阳极筒体(anodecylinder)内部且可在灯丝64与反射极65之间振荡，从而实现高的离子化效率。

在使用过程中，弧室56产生主弧66、以及附属弧68。主弧66是在弧室56内部形成，且离子束经由弧室56的撷取孔67而自主弧66撷取出。附属弧68是在弧室56外作为由灯丝64及区域中所存在的弧电压/偏置电压而产生的副产物形成。

仍如图2至图3所示，源壳体组件55进一步包括安置于源壳体14的内部54内的真空衬垫70。在示例性实施例中，真空衬垫70邻近真空抽吸孔30定位，因而在源壳体14的内部54与环绕源壳体14的区域72之间形成屏障。在一个非限制性实施例中，真空衬垫是能够耐受源壳体14内的高温程度的材料(例如钢)，且被形成为大致拱形的元件。真空衬垫70利用焊缝、螺钉、铆钉等而耦合至源壳体的内表面73。真空衬垫70被配置成允许对源壳体的内部54进行抽吸，这是因为真空衬垫70不与源壳体14的内表面73齐平、也不沿真空衬垫70的整个长度与源壳体14的内表面73形成密封。亦即，在真空衬垫70与源壳体14之间设置有空间75，以实现源壳体14的内部54与真空抽吸孔30之间的流体连通。同时，真空衬垫70在弧室56与真空抽吸孔30之间提供屏障，以确保附属弧68保持封闭于源壳体14内。

现在参照图3至图4，将更详细地阐述根据示例性实施例的撷取孔衬垫74。如图所示，撷取孔衬垫74环绕弧室56的撷取孔67、以及形成于撷取孔板28中的开口26。在示例性实施例中，撷取孔衬垫74耦合至弧室56的远侧，例如经由弧室56的侧壁78与朝撷取孔衬垫74的周边形成的凹槽80之间的压配合(pressfit)而耦合至弧室56的远侧。

撷取孔板28中的开口26界定径向延伸部82，径向延伸部82延伸至撷取孔衬垫74的开口86中。径向延伸部82的尺寸被确定成使撷取孔板28耦合至撷取孔衬垫74(例如经由压配合而耦合)。在示例性实施例中，撷取孔板28中的开口26的尺寸被确定成类似于或略大于(例如直径大出15％至20％)撷取孔67的尺寸。此使得能够自源壳体14撷取离子束，同时也确保附属弧68(图2)和/或任何无关离子保持容纳于源壳体14内。

在构成后，撷取孔板28及撷取孔衬垫74一同阻塞在远端22处位于源壳体组件55的前面的所有开口，撷取孔板28的开口26除外。如此一来，附属弧68保持封闭于源壳体14内，且在弧室56外形成的任何离子将被阻止撷取出源壳体14，从而改善束撷取稳定度及束流二者。只有在弧室56内部形成的那些离子可经由弧室56的撷取孔67以及撷取孔板28的开口26而被撷取出源壳体14。因此，可减少因附属弧68造成的束假信号。

此外，在构成后，撷取孔板28及撷取孔衬垫74会改善束微调时间及降低束传输损耗。具体而言，在一个非限制性实施例中，撷取孔板28耦合至源壳体14而成为一体式部件。举例而言，如图4中所示，撷取孔板28被定位成使撷取板贴靠源壳体14的凹槽87内的肩部84。撷取孔板28延伸于源壳体14中的由源壳体14的内部在远端22处界定的开口81上方。撷取孔板28可利用包括例如压配合在内的任何种类的方式被固定至源壳体。一旦被固定就位，撷取孔板28便与源壳体14的端面88实质上齐平。

此种构造使撷取孔板28能够被更准确地定位，从而将在例如测试或维护之后开口26的偏移最小化。撷取孔板28的开口26的准确定位会确保束光学元件更一致，从而减少束微调时间及束传输损耗二者，这是因为需要调整束光学元件以补偿开口26的预期偏移的可能性减小。

现在参照图5至图6，将更详细地阐述根据另一示例性实施例的源壳体组件155。源壳体组件155包括源壳体114，源壳体114界定近端118及远端122，其中远端122包括围绕弧室156的开口188。源壳体114进一步包括穿过源壳体114的侧壁形成的一组真空抽吸孔130，以便能够通过泵(图中未示出)对源壳体114的内部进行真空抽吸。

在示例性实施例中，弧室156耦合至弧基座，其中弧基座耦合至离子源本体(图中未示出)。弧室156、弧基座、及离子源本体安置于源壳体114内且一同产生离子束以供植入至例如半导体晶片等靶中。

源壳体组件155进一步包括安置于源壳体114的内部内的真空衬垫170，在示例性实施例中，真空衬垫170邻近真空抽吸孔130定位，因而在源壳体14的内部与环绕源壳体114的区域172之间产生屏障。真空衬垫170被配置成允许对源壳体114的内部进行抽吸，同时确保所形成的任何附属弧保持封闭于源壳体114内部。真空衬垫170进一步确保防止在弧室156外形成的任何离子经由真空抽吸孔130逸出。

在操作期间，弧室156可产生主弧及附属弧二者。主弧是在弧室156内部形成，且经由弧室156的撷取孔167自主弧撷取离子束。附属弧68是在弧室156外作为由灯丝64及区域中所存在的弧电压/偏置电压而产生的副产物形成。

为防止附属弧及任何其他离子经由环绕弧室156的开口188离开源壳体114，撷取孔板128耦合至源壳体114的外表面190。在示例性实施例中，撷取孔板128延伸于开口188上方且包括形成于撷取孔板128中的开口186，其中开口186与弧室156的撷取孔167大致对齐。

如此一来，在弧室156外形成的任何附属弧均无法在弧室156周围行进并经由开口188离开源壳体114。此外，在弧室156外形成的任何离子也将无法自源壳体114撷取出，从而改善束撷取稳定度及束流二者。只有在弧室156内形成的那些离子可经由撷取孔板128的开口186而被撷取出源壳体114。因此，可减少由附属弧造成的束假信号。

现在参照图7，其示出说明根据本发明的用于改善离子撷取系统的离子束撷取稳定度及离子束流的示例性方法200的流程图。将结合图1至图6的示意图来阐述方法200。

方法200包括提供源壳体，所述源壳体界定远端及近端，如方块201所示。在某些实施例中，源壳体是离子撷取系统的一部分。在某些实施例中，源壳体进一步包括穿过源壳体的侧壁形成的一组真空抽吸孔，以便能够对源壳体的内部进行真空抽吸。

方法200进一步包括将撷取孔板安装至源壳体的远端，所述撷取孔板具有与安置于源壳体内的弧室的孔实质上对齐的开口，如方块203中所示。在某些实施例中，撷取孔板延伸于源壳体中的由源壳体的内部在远端界定的开口上方。在某些实施例中，撷取孔板可具有与弧室的孔实质上对齐的开口。在某些实施例中，撷取孔板耦合至源壳体而成为一体式部件，从而使撷取孔板能够被更准确地定位。在某些实施例中，撷取孔板耦合至源壳体的外表面且其尺寸被确定成封闭环绕弧室的开口。

方法200进一步包括在源壳体的内部内提供真空衬垫，以在源壳体的一组真空抽吸孔周围形成屏障，如方块205中所示。在某些实施例中，真空衬垫是钢制拱形元件，其中所述钢制拱形元件耦合至源壳体的内表面。在某些实施例中，真空衬垫被配置成允许对源壳体的内部进行抽吸，同时确保附属弧保持封闭于源壳体内部。

方法200进一步包括将撷取孔衬垫耦合至安置于源壳体的内部内的弧室，如方块207中所示。在某些实施例中，撷取孔板耦合至撷取孔衬垫，其中撷取孔板包括与弧室的撷取孔实质上对齐的开口。在某些实施例中，撷取孔板中的开口界定径向延伸部，所述径向延伸部延伸至撷取孔衬垫的开口中。在某些实施例中，径向延伸部的尺寸被确定成使撷取孔板耦合至撷取孔衬垫，例如经由压配合而耦合至撷取孔衬垫。

综上所述，本文所公开的实施例实现至少以下优点。首先，离子束撷取稳定度及离子束流得到改善，这是因为除与弧室的撷取孔对齐的撷取孔板的开口外，位于离子撷取系统的源壳体的远端处的任何开口均被撷取孔板及真空衬垫阻塞。此确保在弧室外形成的那些弧保持封闭于源壳体内且只有在弧室内形成的那些离子经由撷取孔板的开口被撷取出源壳体。其次，所公开实施例的撷取孔板被设置成源壳体的一部分，从而使撷取孔板能够被更准确地定位，由此将撷取孔板的开口在各个源维护循环之间的偏移最小化。撷取孔板的开口的准确定位会确保束光学元件更一致，从而减少束微调时间及束传输损耗二者。

尽管本文已阐述了本发明的某些实施例，然而本发明并非仅限于此，这是因为本公开内容可如所属技术领域将容许的范围般宽广，且因此本说明书应以相同方式加以理解。因此，以上说明不应被视为限制性的，而是仅作为特定实施例的范例。所属领域的技术人员将在随附权利要求的范围及精神内设想出其他润饰。