用于离子植入机中的静电透镜的抑制电极制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于离子植入机中的静电透镜的抑制电极。抑制电极具有第一和第二表面及抑制电极开口以用于接收穿过其中沿着z轴行进的离子束，第一和第二表面中的至少一个在y‑z平面中是弯曲的；抑制电极开口具有顶端、底端和中心部分，且抑制电极开口在顶端和底端处的宽度大于在中心部分处的宽度，并且抑制电极开口在顶端处的宽度等于抑制电极开口在底端处的宽度，其中抑制电极的第一表面具有第一曲率半径，并且抑制电极的第二表面具有第二曲率半径，第一和第二曲率半径是从沿着负z轴的点测量的，负z轴从抑制电极的中心在离子束行进的相反方向上测量的，第一曲率半径小于第二曲率半径。静电透镜通过调节端电极可获得多种不同射束形状。

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施例涉及离子植入工具中的四极管透镜领域。更确切地说，本技术尤其涉及用于离子植入机中的静电透镜的抑制电极。
技术介绍
离子植入是用于将杂质离子掺杂到例如半导体芯片等衬底中的过程。一般而言，离子束从离子源腔室朝向衬底引导。不同进料气体被供应到离子源腔室以获得用于形成具有特定掺杂剂特性的离子束的等离子。举例来说，从进料气体PH3、BF3或AsH3中，各种原子和分子离子形成在离子源内，并且随后经历加速和质量选择。所产生的离子植入到衬底中的深度是基于离子植入能量和离子的质量。一种或多种类型的离子物质可以不同剂量且在不同能级下植入在目标芯片或衬底中以获得所希望的装置特性。衬底中的精确的掺杂分布对于适当的装置操作是关键的。离子植入机广泛用于半导体制造中以在衬底中提供此类掺杂分布或者修改不同材料。在典型的离子植入机中，从离子源中产生的离子被引导通过一系列射束线组件，这些射束线组件可以包括一个或多个分析磁体以及多个电极。分析磁体选择所希望的离子物质、滤出污染物质和具有不希望的能量的离子，并且在目标芯片处调节离子束质量。适当地成形的电极(通常被称作“透镜”)用于修改沿着射束的行进的不同点处的离子束的能量和形状。离子能量的显著改变可以发生在此类透镜中并且可以对离子束的形状具有相当大的影响。离子束的形状可以继而影响目标衬底的最终掺杂分布的质量。常规系统和方法可能无法提供随着离子束被引导到目标衬底的离子束的偏转和/或聚集的所希望的程度的控制。
技术实现思路
本技术公开了用于离子植入机中的静电透镜的抑制电极。抑制电极具有第一表面和第二表面以及抑制电极开口以用于接收穿过其中沿着z轴行进的离子束，第一表面和第二表面中的至少一个在y-z平面中是弯曲的，其中抑制电极开口具有顶端、底端和中心部分，并且抑制电极开口在顶端和底端处的宽度大于抑制电极开口在中心部分处的宽度。抑制电极的第一表面具有第一曲率半径，并且抑制电极的第二表面具有第二曲率半径，并且其中第一曲率半径和第二曲率半径是从沿着负z轴的点测量的，其中负z轴是从抑制电极的中心在离子束行进的相反方向上测量的，并且其中第一曲率半径小于第二曲率半径。在本技术的一实施例中，在所述y-z平面中观察的所述抑制电极的所述第一表面是凹入的。在本技术的一实施例中，在所述y-z平面中观察的所述抑制电极的所述第二表面是凸出的。在本技术的一实施例中，所述第一曲率半径和第二曲率半径在250毫米到310毫米的范围内。静电透镜通过调节抑制电极可以获得多种不同射束形状。附图说明图1是说明根据本技术的离子植入系统的示意图；图2是根据本技术的示例性静电透镜的侧视图；图3是图2的静电透镜的端视图；图4A和图4B是说明单独操作模式的图2的静电透镜的侧视图；图5-图7相应地是图2的静电透镜的示例性端电极的等距视图、正视图和侧视图；图8-图10相应地是图2的静电透镜的示例性第一抑制电极的等距视图、正视图和侧视图；图11-图13相应地是图2的静电透镜的示例性第二抑制电极的等距视图、正视图和侧视图；图14-图16相应地是图2的静电透镜的示例性接地电极的等距视图、正视图和侧视图；图17是图2的静电透镜的邻近电极之间的示例性非同心表面配置的不意图；图18-图24是与图2的静电透镜相关联的电场线的示例性图。具体实施方式图1描述根据本技术的各种实施例示出为离子植入机100的射束线离子植入机的框形式的俯视平面图。离子植入机100包括离子源102，该离子源102被配置成产生离子束95。离子束95可以提供为点状射束或带状射束，其具有射束宽度(沿着示出的笛卡尔坐标的X方向)大于射束高度(沿着Y方向)的截面。在本文中所使用的定则中，Z方向是指平行于离子束95的中心射线轨道的轴的方向。因此，Z方向的绝对方向以及X方向(垂直于Z方向)可在离子植入机100内的不同点处改变，如图所示。离子源102可以包括离子腔室，其中供应到离子腔室的进料气体得到离子化。此气体可以是以下项或可以包括或包含以下项：氢气、氦气、其它稀有气体、氧气、氮气、砷、硼、磷、铝、铟、锑、碳硼烷、烷烃、另一大分子化合物或其它p型或n型掺杂物。所产生的离子可以通过一系列提取电极(未示出)从离子腔室中提取以形成离子束95。在冲击安置在衬底平台114上的衬底116之前离子束95可行进通过分析仪磁体106、质量解析缝隙108、减速透镜109且通过准直器112。在一些实施例中衬底平台114可以被配置成至少沿着Y方向扫描衬底116。在图1中所示的实例中，离子束95可以提供为由扫描仪110沿着X方向扫描的点状射束，以便提供具有与衬底116的宽度W类似的宽度的经扫描的离子束。在其它实施例中，离子束95可以提供为带状射束。在图1的实例中，为了清楚起见，省略了对所属领域的一般技术人员而言显而易见的可用于离子植入机100的操作的其它射束线组件。离子植入机100进一步包括加速器/减速器118。如图1中所示，加速器/减速器118可以安置在离子源102与分析仪磁体106之间的点A处。在其它实施例中，加速器/减速器118可以安置在离子植入机100内的其它位置处，例如，点B或点C。加速器/减速器118可以耦合到驱动系统120，该驱动系统120可操作以调节加速器/减速器118内的一个电极相对于其它电极的位置。这尤其允许离子束95中的射束电流在离子束95的给定离子能量下得到调节。在各种实施例中，离子植入机100可以被配置成输送用于“中间”能量离子植入的离子束，或对应于用于单个带电离子的60keV到300keV的植入能量范围的60kV到300kV的电压范围。如下文所论述，加速器/减速器118的透镜与端抑制电极电气绝缘且独立地驱动，因此允许离子植入机100的增大的射束电流操作范围。图2是示例性静电透镜200(其可用作图1中所示的透镜109)的侧视图，该静电透镜200具有端电极202、第一抑制电极204和第二抑制电极206以及接地电极208。邻近电极沿着z轴(即，沿着离子束95的行进方向)间隔开。因此，第一空间210可以形成于端电极202与第一抑制电极204之间，第二空间212可以形成于第一抑制电极204与第二抑制电极206之间，并且第三空间214可以形成于第二抑制电极206与接地电极208之间。如将描述，所公开的静电透镜200是四极管减速透镜并且被设计成采用高且相对薄的略微地发散的输入离子束95、对该离子束95进行减速，并且产生更加聚集的平行或会聚的输出离子束。电极中的每一个可以包括顶部部分202a、顶部部分204a、顶部部分206a、顶部部分208a、底部部分202b、底部部分204b、底部部分206b、底部部分208b和主体部分202c、主体部分204c、主体部分206c、主体部分208c。电极202、电极204、电极206、电极208中的每一个还包括开口202d、开口204d、开口206d、开口208d(图3)，其限定每个电极的主体部分202c、主体部分204c、主体部分206c、主体部分208c内的孔口，穿过孔口在x方向上具有宽度“W”以及在y方向上具有高度“H”的射束95在z方向上通过静电透镜。施加到电极202、电极204、电极206、电极208本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于离子植入机中的静电透镜的抑制电极，其特征在于，包括：抑制电极，具有第一表面和第二表面以及抑制电极开口以用于接收穿过其中沿着z轴行进的离子束，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个在y‑z平面中是弯曲的；其中所述抑制电极开口具有顶端、底端和中心部分，并且所述抑制电极开口在所述顶端和所述底端处的宽度大于所述抑制电极开口在所述中心部分处的宽度，并且所述抑制电极开口在所述顶端处的所述宽度等于所述抑制电极开口在所述底端处的所述宽度，其中所述抑制电极的所述第一表面具有第一曲率半径，并且所述抑制电极的所述第二表面具有第二曲率半径，并且其中所述第一曲率半径和所述第二曲率半径是从沿着负z轴的点测量的，其中所述负z轴是从所述抑制电极的中心在所述离子束行进的相反方向上测量的，并且其中所述第一曲率半径小于所述第二曲率半径。

【技术特征摘要】
2016.04.21 US 62/325,6281.一种用于离子植入机中的静电透镜的抑制电极，其特征在于，包括：抑制电极，具有第一表面和第二表面以及抑制电极开口以用于接收穿过其中沿着z轴行进的离子束，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个在y-z平面中是弯曲的；其中所述抑制电极开口具有顶端、底端和中心部分，并且所述抑制电极开口在所述顶端和所述底端处的宽度大于所述抑制电极开口在所述中心部分处的宽度，并且所述抑制电极开口在所述顶端处的所述宽度等于所述抑制电极开口在所述底端处的所述宽度，其中所述抑制电极的所述第一表面具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·戴维斯·李，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：新型
国别省市：美国;US