基板处理系统中的粗糙化硅衬垫的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的示范实施例涉及一种用于加衬及粗糙化基板处理系统的部件的方法及
目.ο
【背景技术】
[0002]半导体、太阳能电池(SolarCells)或其他种类的基板可以在不同的基板处理系统中处理，像是离子植入系统、沉积系统和蚀刻系统。一些离子植入系统可以包括离子源、提取电极、质量分析仪、准直磁铁，一个或多个加速或减速台以及容纳基板的处理腔。沉积系统可以包括离子源、靶材以及配置在处理腔中的基板。像是内壁、电极、绝缘体及其他配置于这些系统中的元件常出现裂化或被镀膜的征象。这可以是由于两个不同原因。举例来说，离子或其他材质可以沉积在这些元件上。另外元件本身在被充能的离子撞击时会产生颗粒，导致下游的污染。举例来说，质量分析仪的内壁可以被充能的离子撞击，导致构成质量分析仪的材质的溅射。此外，像是在离子源中释放出的更上游的材质可以被沉积并镀膜在质量分析仪的内壁上。在形成足够厚度的一层后，这镀膜会剥落而导致下游的污染。在其他实施例中，这些接近基板的区域中的，这些元件上可以形成薄膜光阻。
[0003]目前，通常由石墨制作的衬垫来解决这些问题。石墨是碳基。因此，就算衬垫受到溅射，释放的碳对配置于下游的元件和基板来说可具有最小的影响。此外，石墨可以由机械式粗糙化来形成粗糙的内表面。粗糙化石墨可具有深度约0.3毫米的表面特征。镀膜在衬垫的沉积材质良好地粘附在此粗糙化表面，因此减少剥落的可能性。
[0004]然而，石墨的缺点是在充能离子撞击时会有粒子化的倾向。这可能是由石墨的微结构所导致，其为微小碳粒子在非结晶碳基质中结合在一起的集合。因此，如果有一种衬垫及粗糙化方法可以抗粒子化且不容许沉积的镀膜剥落，同时可用于离子植入系统中的话会是有帮助的。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种例如是离子植入系统、沉积系统和蚀刻系统的具有粗糙化硅衬垫的基板处理系统。硅衬垫是用可以产生细部特征的化学加工来粗糙化，像是微角锥，其高度可以小于二十微米。这些微角锥已经比一般在石墨衬垫中常见的粗糙化特征更小，尽管事实如此，粗糙化的硅能够保留沉积的镀膜且避免剥落。
[0006]在本发明的一实施例中，提出一种基板处理系统，其包括具有多个腔壁且有基板配置其中的处理腔、和处理腔相通的进给气体源、由进给气体产生电浆的电浆产生器、以及配置于处理腔的至少一个腔壁的表面上的硅衬垫，其中硅衬垫朝向处理腔的内侧的表面粗糙化。粗糙化的硅衬垫可具有高度小于二十微米的多个微角锥。
[0007]在本发明的另一实施例中，提出一种离子植入系统，其包括离子源、有基板配置其中的处理腔、以及配置于系统中的硅衬垫，其中硅衬垫的表面粗糙化。粗糙化的硅衬垫可具有高度小于二十微米的多个微角锥。
[0008]在本发明的另一实施例中，提出一种束线(beamline)离子植入系统，其包括离子源、配置于离子源外以吸引自离子源中产生的离子来形成离子束的电极、让离子束通过的质量分析仪、位于质量分析仪的输出端以允许具有所需荷质比的离子通过的分析孔径、位于离子束的路径使离子束聚焦的聚焦元件、有基板配置其中的处理腔、以及配置于环绕分析孔径的外壳上或聚焦元件上的硅衬垫，其中硅衬垫面对离子束的表面被化学粗糙化，以致粗糙化的表面包括高度小于二十微米的多个微角锥。
【附图说明】
[0009]为了更好地理解本发明，参照通过引用结合到本文的附图，附图包括:
[0010]图1根据本发明的一实施例展示代表性的离子植入系统。
[0011]图2表不娃衬垫的表面的放大图。
[0012]图3根据本发明的另一实施例展示代表性的离子植入系统。
[0013]图4表示代表性的沉积和蚀刻系统。
【具体实施方式】
[0014]图1根据本发明的一实施例表示可使用的代表性离子植入系统。在此系统中有离子源110，其和进给气体源105相通。进给气体自进给气体源105供给到离子源110。进给气体可以是任何适合的气体。举例来说，在一些实施例中，可以用像是三氟化硼(BF3)或乙硼烷(diborane)的含硼气体。在其他实施例中，可以用像是磷化氢(PH3)的含磷气体。
[0015]在本发明的一实施例中，离子源110可包括间接加热阴极(Indirectly HeatedCathode，IHC)储藏在钨腔中。此离子源110可以被容纳于更大的外罩100中。一般当离子源110以大量的电压偏压时，可能需要使离子源110和外罩100彼此电性独立。这可以通过源衬套115达成。
[0016]离子源110外是一个或多个电极120，其以适当的偏压来吸引离子源110产生的离子。这些离子被电极120吸引并穿透电极120。在一些实施例中，可以有多个电极120像是汲取电极(extract1n electrode) 121和抑制电极(suppress1n electrode) 122。这些电极120可以具有不同电压，也因此必须是彼此电性独立。这些可以通过保持电极120的电压的绝缘操纵组件125的使用来达成。
[0017]汲取离子束130可接着进入质量分析仪140。离子束流过质量分析仪里的导管(Guide tube)(未示出)。在一些实施例中，像是四极透镜(quadrupole lens)144或离子聚焦镜(Einzel lens)的聚焦元件可以被用来使离子束聚焦。分析孔径145配置在质量分析仪140的输出端，其仅取出具有所需荷质比的离子。仅具有所需离子的分析后离子束150，接着被注入到可以被设置在基板支撑物180上的基板190。在一些实施例中，一个或多个加速或减速台170可以利用来调整分析后离子束150的速度。这些加速或减速台170可以接近处理腔185配置。基板190和基板支撑物180可以被配置在处理腔185中。
[0018]本发明所属技术领域技术人员可以认定其他没有示出于图1的元件也可以是离子植入系统的一部分。本发明所属技术领域技术人员也可以认定图1中像是质量分析仪140或加速或减速台170的各种各样的元件可以不用被用在某些离子植入系统中。
[0019]像是质量分析仪140的壁这种特别易受溅射或镀膜影响的区域可以有衬垫。其他易受影响的区域可包含像是四极透镜及离子聚焦镜144这种聚焦元件的衬垫，以及加速或减速电极组件，其中离子束邻近衬垫材料行进。根据一实施例，衬垫195可以不是石墨而是硅。硅具有数个优点。第一，硅很低廉、容易取得且可以得到非常高的纯度。此外，可以和被处理的基板具有相同的材质。因此，任何由衬垫195产生的粒子造成最小的污染。此外，硅相较于石墨倾向产生较少的粒子。
[0020]尽管有这些优点，不幸的是抛光后的硅不善于留住或保持沉积的材质。此外，硅不像是石墨，硅非常难以机械式粗糙化表面。因此，镀膜材料自抛光的硅衬垫的剥落会是问题。
[0021]不像是现有的石墨衬垫，本揭露的硅衬垫195是利用化学处理来粗糙化。本发明所使用的粗糙化的定义为衬垫表面的缺陷的引入，进而增加表面积。因此，粗糙化是用来使衬垫的表面粗糙。此表面积的增加改善了衬垫留住镀膜材料的能力。此外，上述缺陷提供一些结构可以让镀膜材料吸附其上。举例来说，镀膜材料可以更轻易地吸附在相邻的微角锥之间所形成的凹陷中。粗糙化可以以机械手段或化学手段完成。此粗糙化或粗糙的表面配置于系统中以便面对系统的内壁。
[0022]在一实施例中，提供一种按离子植入系统被加衬垫的面积或区域的大小来制作的硅薄板。在其他实施例中，硅薄板具有已知或特定的大小，且多个薄板被用来形成所需大小的衬垫，其用来加衬于所需区域。
[0023]硅衬垫195配置在植入系统的元件上。如上所述，这些衬垫可以被配置在质量分析仪140、环绕分析孔径145的外壳、处理腔壁的壁上、聚焦元件、电极或其他区域上。在一些实施例中，因为硅比较不可能会粒子化，这些硅衬垫可以被配置在离子植入系统中被暴露以受到大量的或强烈的离子束撞击的区域中。在一些实施例中，硅衬垫195被放置在像是没有接电的电极这种没有电性偏压的元件上。
[0024]然而，在其他实施例中，像是质量分析仪140这种被加衬的元件可以被一电压偏压。换句话说，硅衬垫可以被配置在有电性偏压的表面上。因为硅是天生不导电的，硅衬垫可以被掺杂来使衬垫成为导电的。举例来说，硅衬垫的硼或磷的掺杂可以减少整体电阻值(bulk resistivity)至10欧姆-厘米以下。
[0025]在任何这些实施例中，衬垫195被应用以致于(100)结晶表面被暴露于离子束。此参照为暴露面的表面被像是氢氧化钠或氢氧化钡的氢氧化物处理。此处理造成硅衬垫195的暴露面上的微角锥的形成。此处理过表面的放大代表图展示于图2。图中所见的微角锥可以是约5微米高。在其他实施例中，这些微角锥可以是约10微米高。在其他实施例中，这些微角锥可以高到20微米。此外，如图2所示，这些微角锥的高度及间隔是不规则的，使得微角锥在高度上有变化。同样地，这些微角锥之间的间隔也可以有变化。换句话说，硅的化学粗糙化所产生的表面特征可以小于传统粗糙化石墨衬垫上的表面特征约50倍。意外的是，这些粗糙化表面比切过的或是抛光过的硅可以更强韧地留住沉积材料，并像粗糙化更深的石墨衬垫一样留住沉积材料。
[0026]因此，在一实施例中，离子植入系统包括至少一表面，其有用经过化学粗糙化来产生粗糙的暴露面的硅衬垫来加衬。此化学处理可以通过暴露于像是热氢氧化物溶液这种氢氧化物来完成。
[0027]尽管图1及上述揭露内容叙述一束线离子植入系统，粗糙化硅衬垫可以被应用在其他离子植入系统中。举例来说，图3展示基板处理系统200。在一实施例中，此基板处理系统200可以是电浆掺杂(Plasma doping，PLAD)植入系