[发明专利]处理离子束的装置

说明书

技术领域

本发明涉及离子植入装置，更特定言之，涉及离子植入器的透镜组件。

背景技术

在现有的半导体电子、太阳能电池以及其他技术的制造上皆依赖离子植入系统来掺杂或是改变硅或其他形式基板的性质。典型的离子植入系统藉由产生离子束来进行掺杂制程，并且操控离子束进入基板内以使离子停留于基板表面下方。不同形式的离子植入系统已发展作为不同的应用。高电流的离子植入系统是一种广泛使用于半导体制造的植入系统类型。这样的植入系统一般产生高达25毫安(mA)的电流，并且可被使用来有效地引导高剂量的植入离子物种进入基板内。

中电流的离子植入系统已被发展成为产生具有强度在一微安培(microampere)至约五毫安的范围，并且能量在2千电子伏(KeV)至900千电子伏之间的离子束，这类型的离子植入系统在导入约1E13至5E14左右范围浓度的掺杂物时特别有用。一般而言，中电流离子植入系统已发展成藉由扫描穿越晶片的点离子束(spot beam)来操纵。特别是，对许多应用而言，会希望在离子植入时于扫描路径上具有均匀的离子植入剂量或是离子束流剖面。一个可以达成上述情况的方式是当目标晶片在与平面正交的方向上移动以处理整个目标晶片的表面时，进行点离子束扫描。离子束的扫描可藉由使用静电扫描仪将离子束有效地偏离其正常前进轨迹来完成，以藉由改变在离子束前进方向的垂直方向上的电场而扩大扫描面积。扫描仪的电场强度决定离子束从正常路径的偏转总和，因此，离子束可藉由改变扫描组件的电场强度来扫描。

图1a显示根据现有技术安装的离子植入系统100。如图1a所示，离子植入系统100包括离子源102，离子源102一般用来产生用于植入的正离子。正离子提供作为在出射的离子源与被处理的基板之间偏转、加速、减速、塑形以和/或是扫描的离子束。离子束120在图1中是以中央射线轨迹(central ray trajectory，CRT)为例作说明。然而，将被本发明所属领域的技术人员理解的是离子束具有有限的宽度、高度与形状，且可沿离子源102与基板112之间的离子束路径作改变。图1a进一步显示造成离子束路径偏转的质量分析仪104、静电扫描仪106、校正磁铁108，以及可操纵基板112的终端站110。在已知的系统中，静电扫描仪106产生的电场通常垂直于当离子束120穿越静电扫描仪106时的前进方向。

图1b说明一个使用点离子束作基板植入的已知情况。在所示的例子中，基板112是一个像是硅晶片的圆形晶片。图1b显示离子束120的剖面投射在基板112上。在已知的系统中，一般是以像是静电扫描仪106的扫描仪沿着如方向122(如图1b显示平行于卡氏坐标系统X轴的方向)的方向扫描离子束，当基板112独自转换成沿第二方向124(如附图平行于Y轴方向)时，其方向可垂直于第一方向。藉由将基板转换至沿着方向124的动作并且伴随离子束120沿方向122的扫描可使离子束120将整个基板112暴露至离子中。在说明的例子中，离子束120是具有高度H₁与宽度W₁的点离子束。

如图1b所示，当离子束120沿方向122被扫描，离子束120覆盖扫描区域126。由于离子束120的形状与大小以及基板112形状的缘故，为了确保全部基板112需要处理的区域暴露于离子束120中，离子束120一般会扫描超过如显示的基板112的边缘128。例如，如图1b所示，离子束120可能需要扫描超过边缘128一个相当于甚至是大于离子束120宽度W₁的距离范围。扫描范围126可因此包括位于基板112外的实质区域130(为了附图的清楚，只表示于沿基板112的一个侧边)，并且实质区域130代表被“浪费”的离子剂量，也就是说，在区域130中的离子不会被用来植入或是处理基板112。