专利名称：用于移除离子束中所携带的粒子的系统及方法
技术领域：
本发明总体涉及禁止在离子束中传输粒子，更具体而言，涉及一种系统及方法，其提供了用于禁止在离子束内传输粒子的静电系统及方法。
背景技术：
在半导体装置的生产中，利用离子注入器来向半导体晶片或玻璃衬底搀入杂质。特别地，通过使用离子束注入器而利用离子束对硅晶片进行处理，以便在集成电路的制作过程中产生n型或p型非固有材料搀杂质或者形成钝化层。当用于搀杂半导体时，离子束注入器喷射选定的离子种类以便产生所需的非固有材料。由源材料如锑、砷或磷产生的注入离子形成n型非固有材料晶片，而如果想要p型非固有材料晶片，则可以注入由源材料如硼、镓或铟产生的离子。
常见的离子束注入器包括一个用于由离子化的源材料产生阳离子的离子源。所产生的离子形成一束并沿通往注入站的预定束径前进。离子束注入器包括在离子源和注入站之间延伸的束成形结构。束成形结构保持离子束并限定一个长内部空腔或通道，束穿过通过其中的路线到达离子站。当操作注入器时，该通道必须抽空以便减小离子由于与空气分子碰撞而从预定束径偏离的可能性。
离子的质量相对于其上的电荷(例如电荷质量比)影响着其在静电场或磁场的作用下而沿轴向和横向加速的程度。因此，到达半导体晶片的所需区域或其它目标的束可以非常纯净，因为分子量不合要求的离子都已从束偏离至其它位置，并且可以避免注入除了所需材料之外的材料。按照选择分离电荷质量比符合要求和不符合要求的离子的过程被称作质量分析。质量分析器通常使用质量分析磁铁建立一个偶极磁场以便通过弓形通道中的磁偏离作用而使离子束中的各种离子偏离，这就能有效分离不同电荷质量比的离子。
离子束聚焦并射向衬底的所需表面区域上。通常，离子束的高能离子被加速至预定能级以便穿入工件的容积中。离子嵌入材料的晶格中以便形成一个具有所需传导率的区域，而束能量决定着注入深度。离子注入系统的实例包括可从美国Massachusetts州的AxcelisTechnologies of Beverly公司得到的这些系统。
离子注入器或其它离子束设备(例如线性加速器)的操作可能会导致产生污染粒子。举例来说，污染粒子的尺寸可能会小于大约1微米。撞击粒子的离子束中的离子的动量又会使得粒子与束一起传输，尽管其速度通常会远低于离子的速度。因此，离子束中所携带的粒子可能会与束一起向晶片(或其它衬底)传输，从而在晶片上造成意外的污染。
举例来说，在一种离子注入系统中，一种污染粒子源是光致抗蚀剂材料。光致抗蚀剂材料在注入之前涂于晶片表面上，用来限定完成后的集成电路上的电路系统。当离子撞击晶片表面时，光致抗蚀剂涂层的粒子可能会从晶片上移走并且携带在离子束中。在粒子注入过程中与半导体晶片或其它衬底碰撞并附着于其上的污染粒子可能是在制作待处理的晶片上需要亚微观模式定义的半导体或其它装置时产生收率损失的一个原因。
由于半导体装置的制造尺寸更小，精度更高，因此用于制造这类半导体装置的设备要求的更高准确度和效率。相应地，就需要降低离子束中的污染粒子的级别以便减轻晶片污染。
发明内容
本发明涉及一种用于禁止离子束中所携带的粒子传输的系统及方法。当粒子与离子束一起移过电场时，粒子就会充以更多的电荷并具有与离子束的极性相匹配的极性。电场推动带电粒子移出离子束，而这种粒子可能会被推至与电场发生器可操作地相关联的粒子容放系统中。容放系统的结构配置可以禁止粒子在从束中移出之后再次进入离子束中。容放系统还提供了一种用于将带电粒子放电至中性电位并且/或者减小粒子的动能的机构，以便使得它不会再进入束中。因此，根据本发明，可以将粒子从离子束中移除或移开，从而减轻对工件的污染。
本发明的另一个方面提供了一种用于禁止粒子与离子束一起传输的系统。这种系统包括第一和第二电极，用于在其间产生一个基本沿离子束行进路径的横向的电场。位于电场的一个区域内的离子束中的粒子进行充电至根据离子束的极性，以便使得电场可以推动带电粒子移出离子束。
本发明的另一个方面提供了一种离子注入系统。这种系统包括一个用于发射对位于注入站处的衬底进行处理的离子的离子源。一个分析磁铁系统将具有适当质量的离子转移至注入轨迹。离子注入系统还包括一个粒子移除系统，粒子移除系统用于禁止粒子与来自分析磁铁系统的已转移离子一起传输。粒子移除系统包括一对用于在其间产生一个基本沿已转移离子的行进方向的横向的电场的电极。在电场的一个区域内由已转移的离子形成的离子束中携带的粒子通过与已转移离子的交互作用而进行充电，以便使得电场可以推动带电粒子移出离子束。衬底支承于注入站处，以便由来自粒子移除系统的离子进行处理。这样，对衬底造成的粒子污染就得以减轻。
本发明的另一个方面提供了一种用于禁止粒子与离子束一起传输的系统。这种系统包括用于产生一个基本沿离子束的路径的横向的电场的装置。位于电场内并且在离子束中携带的粒子被充以与离子束相匹配的极性，以便使得电场可以推动带电粒子移出离子束。
本发明的另一个方面提供了一种用于禁止粒子与离子束一起传输的方法。这种方法包括产生一个基本沿离子束的路径的横向的电场并且将位于电场的一个区域内和离子束中的粒子充以与离子束相匹配的极性。随后推动至少一些带电粒子移出离子束。
为实现前述及相关目的，在本文中结合以下描述和附图对本发明的某些示例性方面进行了描述。然而这些方面只示出了可以使用本发明的原理的各种方式中的少数几种，而本发明意欲包括所有这些方面及其等价内容。通过结合附图对本发明的以下详细描述，可以清楚了解本发明的其它优点和新特征。
图1是根据本发明的粒子捕获系统的侧剖视图；图2是图1的电极沿线2-2剖开的部分剖视图；图3是图1的系统的另一个视图，示出了根据本发明的粒子轨迹的一个实例；图4是一种使用根据本发明的粒子移除系统的离子注入系统的一个方块示意图；图5是一种使用根据本发明的粒子移除系统的离子注入系统的一个实例的部分剖视图；以及图6是一个流程图，示出了一种用于禁止粒子与离子束一起传输的方法。
具体实施例方式
本发明提供了一种用于从离子束中移除污染粒子的系统及方法，例如可以与离子注入器系统一起使用。然而，应当理解，本发明可以具有除用于离子注入器之外的更广泛的应用；本发明可以用于在除了本文中所述的应用之外的其它应用中从离子束中移除污染粒子。此外，尽管关于图1-6所示所述的实例主要公开的是从阳离子束中移除粒子，然而本领域的普通技术人员应当理解本发明同样适用于从阴离子束中移除粒子。
图1示出了根据本发明的一个方面的粒子捕获系统10。系统10包括一个电场发生器，示为一对位于离子束16的大致相对的两侧的保持空间隔开的电极12和14的形式。离子束16沿如20所示的束方向行进。特别地，电极12为与适当的直流电源22保持电联接的负电极。电源22向电极12供能以便使其相对于系统10的地电位24处于负电位。举例来说，相对的电极14与端电极26保持电联接，而端电极26则与另一个电源27相连，电源27为电极14和26提供相对于地电位24的正电位。因此，在从电极14到电极12的这对相对的电极之间就建立了一个电场，如28处所标示，并且基本沿相对于束方向20的横向。举例来说，电极12与14之间的电位差可以设为40kV左右以便建立一个从正电极14到负电极12的电场。
举例来说，每个电极12、14具有一个大致平行于束方向20延伸的半圆柱形侧壁部分30、32。相应地，侧壁部分30在上游端与下游端34和36之间延伸一定的轴向长度(例如大约100毫米)。另一个侧壁部分32也在对应的上游端和下游端38和40之间与相对的侧壁部分30共同延伸。这样，在对应电极12和14的下游端36和40之间就形成了一个孔42，离子束16可以穿过其中。多个长捕获构件44和46从对应的侧壁部分30和32处基本沿径向向内延伸以便包围着离子束16。捕获构件44和46可为由导电材料构成的长薄板。捕获构件还可以沿上游方向(如图所示)倾斜以便于在粒子向下运动时将其捕获。
本领域的普通技术人员应当理解，根据本发明，也可以使用其它捕获机构与电极可操作地相关联以便禁止粒子再进入离子束16中。尽管为简明起见，图1示出了每个对应电极12、14上有八个捕获构件44和46，然而应当理解，根据本发明可以使用数量更多或更少的捕获构件。还应当理解，根据本发明，也可以使用其它构型的电场发生器来产生待用的电场。
图2示出了沿图1的线2-2剖开的电极12的示例性剖视图。如上所述，圆柱形侧壁30具有曲线状横截面，每个捕获构件从其上延伸。每个捕获构件44还具有一个弯曲的径向内部延伸区，而每个捕获构件沿着下游方向沿径向向内延伸更大的长度。本领域的普通技术人员应当理解，相对的电极14的尺寸和构型可以与电极12大致相同。
回到图1，相应的电极12和14的下游端36和40可以连接于导电环形支承装置50上。端电极26也连接于环形支承50上。由电绝缘材料构成的衬垫54介于负电极12与端电极26和支承50之间以便使电极12与端电极26保持电绝缘。端电极26与这对电极12和14外切，如图所示。
等离子罩56，主要是气态介质的电子，位于在电极12和14之间建立电场的区域外部。等离子罩56易于中和由离子束16所产生的空间电荷，从而大大消除另外可能会使束散开的横向电场。等离子罩56还加强了束的容放能力。离子束16和等离子罩56沿方向20运动并与场28交互作用。电场28消除(或者吹除)等离子罩56从而在电极12和14之间形成一个等离子罩与场之间的边界58(例如，形成从等离子区域向无等离子的区域的过渡)。根据本发明的一个方面，在电极12和14之间没有等离子56可以建立一个更加有助于将粒子相对于离子束转移的环境。
可变分解电极60可以位于下游处并与粒子移除系统10保持电绝缘。可变分解电极60用于将离子束16中的离子加速至所需能级。可变分解电极60包括一个穿过离子束16的孔(例如可变分解孔)62。与端电极26保持电联接的支承装置50与可变分解电极60一起形成一个加速系统。举例来说，可变分解电极60相对于支承装置50处于足够低的电位以便在支承装置50和电极60之间加速离子束16中的离子。举例来说，可变分解电极60可以相对于支承装置50处于大约-40kV的电位，以便提供一个用于加速离子束16中的离子的大加速场64。
图3示出了图1的系统10中的粒子66的轨迹的一个实例，其中使用相同的数字来指先前在图1中所标识的零件。通常，粒子在离子束16中的行进速度比束中的离子低几个数量级。因此，粒子随着束16的运动至少部分是由于从束的离子向粒子传送的动量。
举例来说，粒子66的轨迹起始于位于离子束16外部的等离子罩56内的一个位置。在等离子罩56中，大量的自由电子以比离子束16中的离子更高的速度运动从而使得粒子66与电子碰撞的比率易于比与离子碰撞的比率更高。因此，粒子66在等离子罩56中时会带比较多的负电荷。当粒子66进入离子束16中时，离子的动量将推动粒子沿束方向20通过边界58前进。
在粒子66进入位于电极12与14之间的区域(基本上没有等离子)后，离子束16的离子以足够高的频率和速度与粒子碰撞，以便使得粒子开始带与离子束的极性相匹配的电荷。举例来说，如图3中所示，粒子66的电荷从负电(在位于等离子罩56中时)向电中性(粒子66A)而改变极性。快速运动的离子的动能被传送至粒子66，从而“释放”粒子上的电子。通过不断地与离子重复碰撞，粒子66又会变为带正电。由于粒子66的质量远大于离子束16中的离子，因此随着与快速运动的阳离子不断撞击，粒子就能够积聚更多的正电荷。因此，离子束16中的离子继续与粒子66B碰撞并将其充正电，并且沿下游方向20推动其前进。这样，粒子所带的正电荷越来越多，如66C和66D处所示。
当粒子积聚了数量足够的正电荷之后(例如粒子66B)，电场28就推动粒子沿场方向朝向一个电极12前进。电极12和14可以彼此相对以便使得电场28基本与重力方向对齐。这样，重力和由电场28作用于带电粒子66上的作用力就可以共同推动粒子移出离子束16。
如图3中的实例中所示，粒子66D被推动离开束行进方向20并偏出束16。特别地，粒子被推入位于邻近的一对捕获构件44之间的孔隙空间68中。粒子66D可以在捕获构件之间的孔隙空间68中跳飞以便减小粒子的动能；通过接触而将动能传送至捕获构件44。与电极12的捕获构件44的接触还会使得粒子66E放电至中性状态。而粒子66E又安置于不能直接看到束16的基本无场的区域70中(例如，侧壁32和捕获构件44的接合处)。
应当理解，即使粒子碰巧与一个捕获构件44、46的径向内端接触，粒子随后也很可能会在离开下游的孔42之前被推至另一对捕获构件之间。粒子在电极12与14之间向下游行进越远，电场28施加于粒子上的作用力就越大。就是说，场强作为通过系统10的距离的函数而增大。场强的增大可能是由于在孔附近处电极12与14之间的距离减小以及与等离子罩56的距离增大所致(例如，在靠近孔42处的自由电子比靠近端部34和38处少)。
通过使系统10具有更大的沿束行进方向20的轴向长度(例如加长侧壁部分30和32)，也可以提高粒子66进入孔隙空间68的概率。长度更大会使得粒子在电场区域积聚更多的电荷同时增大进入孔隙空间的机会。
为了给本发明提供范围，图4是一种使用根据本发明的一个方面的粒子移除系统102的离子束处理系统100的功能方块示意图。举例来说，系统100可以为一个离子注入系统、一个粒子加速器、或者其它使用离子束(正电或负电)的系统，其中需要移除并且/或者转移污染粒子。
系统100包括一个用于发射形成离子束106的离子的离子源104。举例来说，离子源104包括一个源材料例如离子化气体或汽化的材料喷射于其中的腔室。对源材料施加能量以便产生离子，而离子又离开该腔室以形成离子束106(正电或负电)。对于本领域的普通技术人员来说，对离子源都非常熟知，因此为简明起见，关于这些离子源的详细内容在此省略不提。在美国专利U.S.Patent No.5,523,652中公开了一种使用微波能量将源材料离子化的离子源的一个实例，在此作为参考。本领域的普通技术人员应当理解其它类型的离子源，不管是否经过附加处理，都可以用作与根据本发明的一个方面的粒子移除系统102一起使用的离子源。
根据本发明的一个方面，离子源104向粒子移除系统102提供了离子束106。粒子移除系统102使用一个电场108来移除离子束106中携带的污染粒子。举例来说，系统102可以包括一个电极装置，该电极装置具有一对大致位于离子束的相对两侧的空间隔开的电极。电极通电以产生电场108。根据本发明的一个方面，电场108大致与束方向垂直。此外，电场108可以处于沿与重力方向大致相同的方向推动粒子的对齐方向。这样，电场产生的力和重力就可以共同作用以将污染粒子移出束106。
举例来说，电场108消除(或者吹除)了离子束16穿过其中的邻近粒子捕获系统102的等离子罩。这就在等离子罩和捕获系统102内的区域之间建立了一个壁垒。根据本发明的一个方面，在没有等离子的情况下，就在捕获系统102内建立了一个有助于粒子移除功能的环境。比粒子快得多地向下游运动的离子束106中的大量离子，对离子束106中所携带的粒子充正电。电场108使带正电粒子从束偏离开。粒子多带的正电越多，粒子就从束中偏离更大。因此，当束离开捕获系统102时，就会禁止污染粒子与离子束106’一起继续传输。有利地，场的选择使得离子束的发散比粒子的发散更小。
粒子移除系统102还可以包括一个基本上包围着束的容放系统，用于在物理上禁止粒子在从束中离开之后继续向下游前进。用于在粒子从束中离开之后截获污染粒子的系统或方法的一个实例是对于图1和2所示所述的捕获构件44和46。在标题为“用于从离子注入器的内部区域截获并移除污染粒子的设备”的美国专利U.S.Patent No.5,656,092中，公开了用于在粒子从束中离开之后截获污染粒子的系统或方法的另一个实例，其在此作为参考。
回到图4，粒子移除系统102可以向离子束加速器系统110或其它分析或处理系统(例如质量分析、聚焦)提供束106’。举例来说，离子束加速系统110由一组电极构成，这些电极沿着束轴线建立了一个电压梯度，以便按照选择将束加速和/或减速至所需能级。还可以使用加速和/或减速电极来聚焦离子束106’以便提供一种在目标区域上具有基本均一的强度的已聚焦加速过的束106”。
随后向处理站112提供已加速的束106”。举例来说，处理站112可以为一个注入站(用于进行离子注入)、一个分析站(用于进行衬底分析)、或者其它可能使用离子束的系统。
控制器120可以与离子源104、粒子移除系统102、加速系统110和处理站112中的每一个可操作地相关联。控制器120可以监控和控制向处理站110提供的离子束特性。控制器120可以由硬件构成并且/或者采用软件编程并且/或者配置以便实现对系统100的各个部分的所需控制功能从而控制离子束106的参数。
为了给本发明提供附加的范围，图5示出了一种使用根据本发明的一个方面的粒子移除系统202的离子注入系统200的一个实例。离子注入系统200包括一个离子源210、一个质量分析磁铁212、一个束线装置214以及一个目的或目标站216。一个可伸缩的不锈钢波纹管装置218将目标站216与束线装置214连接起来，使得目标站216能够相对于束线装置214运动。根据本发明，尽管图5示出的是超低能(ULE)离子注入系统的实例，但是粒子捕获也可以应用于其它类型的注入器中。
离子源210包括一个等离子室220和一个离子抽取器装置222。将能量供给至离子化的搀杂气体中以便在等离子室220内产生离子。一般地，产生的是阳离子，但是本发明也适用于通过源210产生阴离子的系统。阳离子在包括多个电极224的离子抽取器装置222的作用下通过等离子室220中的狭缝而抽取。电极224充电至负电位，其值随着离开等离子室狭缝的距离增大而增大。相应地，离子抽取器装置222的作用是从等离子室220中抽取阳离子束228并使所抽取的离子加速前进至质量分析磁铁212。
质量分析磁铁212的作用是使具有适当的电荷质量比的离子传送至束线装置214，它包括一个分解外壳229和一个束中和器230。质量分析磁铁212包括一个由具有弓形圆柱侧壁的铝制束引导器234所限定的曲线束径232，该引导器通过真空泵238而抽空。沿束径232传送的离子束228在由质量分析磁铁212产生的磁场的影响下而丢弃电荷质量比不适当的离子。该偶极磁场的强度和方向通过控制电子电路244控制，该控制电子电路244利用磁连接器246而调整通过磁铁212的磁场绕组的电流。
偶极磁场使得离子束228从靠近离子源210的第一或入口轨迹247向着靠近分解外壳229的第二或出口轨迹248而沿曲线束径232运动。束228的部分228’和228”(包括具有不适当电荷质量比的离子)偏离曲线轨迹而进入铝制束引导器234的壁中。这样，磁铁212就只向分解外壳229传送离子束228中具有所需电荷质量比的这些离子。
举例来说，粒子移除系统202置于分解外壳229中，尽管根据本发明，应当理解粒子移除系统202可以位于离子注入系统200的其它部分中。可能需要在对离子束(如果使用的话)进行加速之前定位捕获系统以便不需要增大场强以提供足够大的位垒来阻止传输束中的已加速污染粒子。
捕获系统202包括一种设置于质量分析磁铁212与剂量测定指示器，例如法拉第指示器258之间的位于束228的大致相对的两侧上的空间隔开的电极250和252的结构。举例来说，电极250为与适当的直流电源保持电联接以便提供相对于地电位的负电场的负电极。另一个电极252与一个电位(例如地电位或相对于电极250的正电位)保持电联接以便在电极250与252之间建立一个电场。电极250与252可以相对放置以便使得电场与重力方向对齐，从而通过重力和电场的共同作用而推动带电粒子离开离子束228。多个长捕获构件254和256可以基本沿径向向内延伸并且相对于离子束沿上游方向倾斜。捕获构件254和256禁止粒子在通过电场作用而离开束后再回到离子束228中。
等离子罩可以存在于质量分析磁铁212与系统202之间的区域中，束228通过其中。根据本发明的一个方面，电极250与252之间的电场消除了等离子罩，它建立了一个导电性更强的环境以便转移污染粒子。特别地，在没有等离子罩的情况下，束228中所携带的粒子由于与束中的阳离子碰撞而带正电。
在到达电极250和252的下游端之前，粒子被充以足够多的正电荷以便在电场作用下推动粒子沿场方向前进(参见例如图3)。可以向着地电极252推动粒子以便移出束228。根据本发明的一个方面，偏离的粒子离开束并进入位于给定电极的一对捕获构件254和256之间的孔隙空间中。这样，粒子就可以在孔隙空间中跳飞直到粒子的动能充分减小以便将粒子安置于不能直接看到束228的区域中。应当理解，根据本发明的一个方面，可以使用其它粒子容放系统，而非捕获构件254和256，来禁止粒子再进入离子束228中。(可选地，)通过提供一个处于比粒子移除系统202的出孔更低的电位的可变分解孔电极260以便提供一个用于加速束中的离子的沿离子束228的方向的所需电场梯度，可以进一步进行加速。
束中和器230可以包括一个等离子喷射器266，用于中和由于注入阳离子束240而可能在目标晶片上积聚的正电荷。束中和器230和分解外壳229使用真空泵268抽空。
束中和器230的下游为目标站216，它包括一个盘状晶片支承270，待处理的晶片安装于该支承上。晶片支承270位于一个目标平面上，该平面基本与注入束的方向垂直。马达272带动目标站216处的盘状晶片支承270旋转。这样，当它们沿圆形路径运动时，离子束就撞击安装在支承上的晶片。目标站216绕着点274枢轴转动，该点274为离子束的路径276与晶片W相交处，因此目标平面可以绕着该点调整。
图6为一个流程图，示出了一种根据本发明的一个方面用于禁止粒子与离子束一起传输的方法的一个实例。尽管为简明起见，图6的方法按照一系列步骤示出和描述，但是应当理解本发明并不限于这种步骤顺序，因为根据本发明，某些步骤可以按照与本文中所示所述不同的顺序进行并且/或者与本文中所示所述的其它步骤同时进行。此外，实现根据本发明的一个方面的方法并不需要所有所示的步骤。
参看图6，所示的方法从步骤310处开始，在该步骤中产生沿基本处于离子束的路径的横向的电场。电场可以大致与重力方向对齐，以便可以通过重力和电场的共同作用而推动带电粒子移出离子束。电场还用于消除离子束经过的等离子罩(步骤320)。等离子罩提供了一个带负电的环境，而该环境又易于使粒子带负电荷。在不存在等离子罩的情况下，粒子和离子继续沿束方向向下游运动。
在步骤330处，由于与离子束中的离子交互作用，粒子开始带正电荷。接着，在步骤340处，沿电场方向推动带电粒子移出离子束。根据本发明的一个方面，可以将粒子推向一个粒子容放系统。如本文中所述，通过重力可以便于进行粒子的运动。继续进行至步骤350，在这里通过例如与可与一个或两个电极可操作地相关联的容放系统的交互作用而禁止粒子再进入离子束中。通过与电极和/或容放系统的交互作用，还可以从粒子中取出电子(360)，从而使粒子为中性并降低动能。因此，就可以减轻对下游衬底造成的粒子污染。
在已从离子束中移除了粒子(或者移出离子束，或者移至变动后的轨迹上)之后，继续前进至步骤370。在步骤370处，可以通过例如提供与所需的加速级别相当的适当电场梯度，而将离子束加速至所需能级。应当理解，根据本发明的一个方面，加速过程可以在捕获粒子之前进行，或者也可以不一起使用加速过程。
尽管上文中相对于特定的实施例对本发明进行了说明和描述，但是通过对本说明书和附图的阅读和理解，本领域的普通技术人员应当清楚，可以进行等价的变动和改型。特别是对于上述组件(装置、设备、电路、系统等等)所实现的各种功能而言，除非另外指明，用于描述这些组件的词(包括称作“机构”)是意指相应的能够实现所述组件的特定功能(就是说，具有等价功能)的任意组件，即使结构上与所公开的用于实现本文所示的本发明的示例性实施例中的功能的结构并不等价。在这点上，还应当认识到，本发明包括具有用于实现本发明的各种方法的步骤的计算机可运行的指令的计算机可读的介质。此外，尽管本发明的特定特征可能只相对于一个或几个实施例而公开，但是根据任何给定或特定应用的有利需要，这些特征可以与其它实施例的一个或多个其它特征而组合。另外，对于在详细描述或权利要求中使用词“包括”、“具有”等等所达到的程度而言，这些词意思指的就是其方式类似于“包括在内”。
工业实用性这种设备和相关方法可以用于离子束处理领域，以便提供一种相对于离子束移除污染粒子的系统及方法。
权利要求
1.一种用于禁止粒子与离子束一起传输的系统，包括一电场发生器(12、14)，用于产生相对于离子束(16)的路径(20)的电场(28)，电场(28)可操作地推动位于离子束(16)中的粒子(66)离开离子束(16)的路径(20)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括一粒子容放系统(44、46)，该粒子容放系统(44、46)与电场发生器(12、14)可操作地相关联，以便禁止带电粒子(66)再进入离子束(16)中。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电场发生器(12、14)包括彼此在空间上相隔开的第一电极(12)和第二电极(14)，离子束(16)的路径(20)横向穿过位于第一电极(12)和第二电极(14)之间的区域。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，产生的电场(28)大致与重力方向对齐并且基本沿离子束(16)的横向，使得重力和电场(28)共同作用以便推动带电粒子(66)移出离子束(16)。
5.一种用于禁止粒子与离子束一起传输的系统，包括第一和第二电极(12、14)，用于在其间产生一基本沿离子束(16)的行进路径(20)的横向的电场(28)；其中，位于离子束(16)中并且位于电场(28)的一区域内的粒子(66)充电至与离子束(16)相匹配的极性，电场(28)推动带电粒子(66)离开离子束(16)的路径(20)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其还包括一粒子容放系统(44、46)，该粒子容放系统(44、46)与第一电极(12)和第二电极(14)中的至少一个可操作地相关联，以便禁止带电粒子(66)再进入离子束(16)中。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，粒子容放系统(44、46)包括多个与每个第一电极(12)和第二电极(14)可操作地相关联的捕获构件(44、46)。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，电场(28)大致与重力方向对齐，从而重力和电场(28)共同作用以便推动带电粒子(66)移出离子束(16)。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，电场(28)禁止等离子(56)向下游移动进入电场(28)中，从而提供了便于对离子束(16)内的粒子(66)充电的环境。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，每个第一和第二电极(12、14)还包括一大致平行于行进路径(20)延伸的大致为半圆柱形的侧壁部分(30、32)，侧壁部分(30、32)彼此在空间上相隔开以便使离子束(16)通过其间。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，粒子容放系统(44、46)包括多个捕获构件(44、46)，该捕获构件(44、46)与每个侧壁部分(30、32)的内表面可操作地相关联并且沿基本向上游和径向向内的方向从该内表面延伸。
12.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，其还包括一相对第一和第二电极(12、14)位于下游的加速电极(60)，用于将离子束加速所需的数量。
13.一种离子注入系统，包括一用于发射对位于注入站(216)处的衬底进行处理的离子的离子源(210)；一用于将具有适当质量的离子转移至注入轨迹的分析磁铁系统(212)；一用于禁止粒子与来自分析磁铁系统(212)的已转移离子一起传输的粒子移除系统(202)，该粒子移除系统(202)包括一电场发生器(250、252)，用于产生一电场，该电场可操作地推动位于由已转移离子构成的离子束中的粒子离开离子束的行进方向；以及一衬底，其支承于注入站(216)处，利用来自粒子移除系统(202)的离子进行处理，从而减轻对衬底造成的粒子污染。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，电场发生器(250、252)还包括第一电极(250)和第二电极(252)，用于在第一和第二电极之间产生基本沿离子束的行进方向的横向的电场。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，其还包括一粒子容放系统(254、256)，该粒子容放系统(254、256)与第一电极(250)和第二电极(252)中的至少一个可操作地相关联，以便禁止带电粒子再进入离子束中。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，粒子容放系统(254、256)包括多个与每个第一电极(250)和第二电极(252)可操作地相关联的捕获构件(254、256)。
17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，其还包括一粒子容放系统(254、256)，该粒子容放系统(254、256)与电场发生器(250、252)可操作地相关联，以便禁止带电粒子再进入离子束中。
18.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，电场大致与重力方向对齐，使得重力和电场共同作用以便推动带电粒子离开离子束的行进方向。
19.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，电场禁止等离子(56)向下游移动进入电场中，从而提供了便于对位于离子束和电场中的粒子充电的环境，电场推动带电粒子离开离子束的行进方向。
20.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，其还包括一位于粒子移除系统(202)与注入站(216)中间的加速电极(260)，用于将离子束加速至所需能级。
21.一种用于禁止粒子与离子束一起传输的系统，包括用于产生电场(28)的装置(12、14)，位于离子束(16)中并且位于电场(28)内的粒子(66)充电至与离子束(16)相匹配的极性，并且又被推动离开离子束(16)的行进方向(20)。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，其还包括用于禁止粒子(66)在移出离子束(16)之后再进入离子束(16)中的装置(44、46)。
23.一种用于禁止粒子与离子束一起传输的方法，该方法包括以下步骤产生电场(310)；将位于离子束中并且位于电场的一区域内的粒子充有与离子束相匹配的极性(330)；以及推动至少一个带电粒子离开离子束的行进方向(340)。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，其还包括禁止带电粒子再进入离子束中(350)。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，产生电场的步骤还包括产生大致与重力方向对齐的电场，使得重力和电场共同作用以便推动带电粒子移出离子束。
26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，其还包括禁止等离子与离子束一起向下游移动进入电场中的步骤，从而提供了便于进行充电步骤的环境。
27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，其还包括在推动步骤之后加速离子束的步骤(370)。
全文摘要
一种用于禁止污染粒子与离子束(16)一起传输的系统包括一个电场发生器(12、14)，用于产生相对于离子束(16)的行进路径(20)的电场(28)。位于电场(28)的一个区域内并且位于离子束(16)中的粒子(66)充电至与离子束(16)相匹配的极性，以便使得电场(28)可以推动带电粒子(66)移出离子束(16)。
文档编号H01J37/02GK1473347SQ0181848
公开日2004年2月4日 申请日期2001年8月21日 优先权日2000年9月1日
发明者E·R·哈林顿, V·M·本维尼斯特, M·A·格拉夫, R·D·拉斯梅尔, E R 哈林顿, 拉斯梅尔, 本维尼斯特, 格拉夫 申请人:艾克塞利斯技术公司