[发明专利]改良式多层静电晶圆卡盘平台

说明书

背景技术

离子注入机(ion implanters)常用于半导体晶圆的生产。离子源是用来形成离子束，然后使离子束前往晶圆。当离子撞击晶圆时，就掺入到晶圆的特定区域中。掺杂区的组态界定了其功能，且藉由使用导电性互连(conductiveinterconnects)来将这些晶圆转变成复杂电路。

一种典型的离子注入机100的方块图绘示于图1中。离子源110产生想要物种的离子。在有些实施例中，这些物种是原子离子，最适合于高注入能量。在其他实施例中，这些物种是分子离子，最适合于低注入能量。这些离子形成离子束，然后此离子束穿过源滤波器(source filter)120。此源滤波器较佳地位于离子源附近。离子束中的离子在一圆柱体(column)130中被加速/减速至想要的能阶(energy level)。一种具有孔(aperture)145的质量分析器磁铁(mass analyzer magnet)140被用来从离子束中清除无用成分，使得具有想要的能量与质量特性的离子束150穿过分解孔145。

在特定的实施例中，离子束150是点束(spot beam)。在此例中，离子束穿过扫描器160，此扫描器160既可以是静电扫描器又可以是磁扫描器。扫描器160使得离子束150发生偏转，产生扫描束155～157。在特定的实施例中，扫描器160包括与扫描产生器进行通讯的分离扫描板(scan plates)。扫描产生器产生扫描电压波形，诸如具有振幅与频率分量的正弦波形、锯齿波形或三角波形，这些扫描电压波形被施加在扫描板上。在一较佳实施例中，扫描波形通常很接近三角波(固定斜率)，使得扫描束在每个位置上停留近乎相同的时间。偏离三角形的误差可用来使离子束达到均匀。所产生的电场造成离子束如图1所示的那样分叉。

在另一实施例中，离子束150是带状束。这种实施例中无需扫描器，带状束已经按照适当的方式成形。

角补正器170是用来将分叉的离子束155～157偏转成具有实质上平行的射道(trajectories)的一组离子束。较佳的是，此角补正器170包括磁线圈(magnet coil)与多个磁极片(magnetic pole pieces)，这些磁线圈与磁极片相互之间隔开以形成间隙，离子束从间隙中穿过。磁线圈被赋予能量，以在间隙内产生磁场，离子束根据所施加的磁场的强度与方向来发生偏转。透过改变流经磁线圈的电流可调节磁场。可选择的是，诸如平行化透镜(parallelizing lenses)的其他结构也可用来执行这一功能。

经过角补正器170之后，扫描束对准工件175。此工件是附着在工件支座上，此工件支座提供多种活动角度。

工件支座既用来将晶圆固持在适当位置，又用来对晶圆进行定向以将离子束适当地注入此晶圆。要将晶圆有效地固持在适当位置处，大多数工件支座通常使用静电力。藉由在支座顶端产生强静电力(也称为静电卡盘)，无需任何机械固定装置就能将晶圆固持在适当的位置。如此一来，污染被降到最低，而且循环时间得以改善，因为完成注入之后晶圆无需拆卸。这些卡盘通常使用两种力之一来将晶圆固持在适当位置处：库仑引力(coulombic force)或詹森-拉贝克力(Johnson-Rahbeck force)。

如图2所示，卡盘200传统上是由两层来组成的。与晶圆相接触的第一层或顶层210是用电性绝缘材料或半导体材料(诸如氧化铝)来制成，因为此层必须能够产生静电场而不发生短路。产生静电场的方法是本领域中具有通常技艺者所熟知的，此处将不做描述。在使用库仑引力的实施例中，顶层的电阻率(resistivity)通常大于10¹⁴Ω-cm，其中此顶层通常是用结晶态(crystalline)与非晶态(amorphous)介电材料来形成。在使用詹森-拉贝克力的实施例中，顶层的体积电阻率(volume resistivity)通常是在10¹⁰至10¹²Ω-cm范围内，其中顶层是用半导体材料来形成。术语“非导电性”既可用来描述此范围内的材料，也适用于产生两种力中的任意一种力。库仑引力可用交流电压(AC)或定电压(DC)供应器来产生。