离子束角度处理控制的技术制造技术

本发明专利技术揭露一种用于离子束角度处理控制的技术。在一特定例示性实施例中，技术可实现为一离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方法。此方法可包括将一个或多个离子束导向一基板表面处。方法可还包括判定一个或多个离子束撞击基板表面的入射角的一平均扩散。此方法可更包括至少部分地基于入射角的平均扩散调整一个或多个离子束以产生离子束入射角的一所要扩散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本揭露内容大体关于半导体设备，且更明确地说，关于离子束角度处理控 制的技术。
技术介绍
离子注入是借由以受激离子直接轰击基板而将化学物质沉积至基板上的 处理。在半导体制造中，离子注入机主要用于改变目标材料的传导率的类型及 电压的掺杂处理。 一集成电路(ic)基板及其薄膜结构中的精确掺杂分布通常 对适当IC效能至关重要。为了达成一所要掺杂分布，可以不同剂量及不同能阶注入一种或多种离子物质。离子物质、剂量及能量的规格被称作离子注入配方。图1描绘一先前技术的离子注入机系统100。如对于多数离子注入机系统 而言为典型，系统IOO置于一高度真空的环境中。离子注入机系统IOO可包括 一离子源102及一离子束10穿过的一复杂连串的组件。连串组件可(例如) 包含一提取操纵器104、 一过滤器磁石106、 一加速或减速柱108、 一分析器磁 石110、 一旋转质量狭缝112、 一扫描器114以及一修正器磁石116。与操纵一 光束的一连串光学透镜很相似，离子注入机组件可在将离子束IO朝向一目标 基板118引导前过滤且聚焦离子束10。出于说明的目的，此等组件通常被称作 光束线元件。在生产中，通常以一离子束扫描半导体晶圆。举例而言，如图2中所说明， 当一连串晶圆204沿线20流动且穿过带状离子束202时，带状离子束202可 保持为静止。或者，如图3中所说明，可在形成一光束路径30的两个端点308 与310之间来回扫描一点束302，同时一连串晶圆304可沿线32流过光束路径 30。如下文中所使用， 一离子束的扫描意指一离子束相对于一晶圆或基板表 面的相对运动。在一传统离子注入机系统中， 一离子束通常经调谐以在一基板表面上具有 一指定入射角，且通常最小化或简单地忽略单一离子束的入射角的任何分布。 然而，实际上，离子束并非总以指定角度精确地撞击一目标基板，且离子束通常具有一不可忽略的有限角度扩散。如图4a所示， 一带状离子束400通常包括 多个细光束(beamlet) 404。归因于光束发射度及/或散度，细光束404可以不 同入射角撞击一基板表面402。因此，基板表面402暴露于离子束入射角的一 固有分布中。另外，举例而言，如图4b所示，归因于空间电荷效应，每一细 光束404也可具有入射角的一固有分布。意即，形成细光束的离子在一平均方 向上行进，但根据一类似高斯(Gaussian)的分布围绕平均方向散开。类似地， 一典型点束也可具有一固有角度扩散，且归因于光束引导误差，点束可能无法 以精确的指定入射角撞击其目标。离子束入射角及固有角度扩散可引起离子注入处理中的角度变化。通常存 在三种类型的角度变化，其原因及结果分别说明于图5至图7中。图5a及图5b说明晶圆至晶圆(或晶圆间)角度变化，其中晶圆502及504 是基于同一离子注入机系统中的同一配方进行独立处理的不同晶圆。归因于离 子注入机系统的配置中的小差异及/或光束引导误差，晶圆502可注入有一以第 一角度0入射的离子束50，而晶圆504可注入有一以第二角度0'入射的离子束 52，其中e'^。 e及e'是相对于晶圆表面的标称方向所测量的角度误差。在 以下描述中，角度误差展示为相对于晶圆表面的正入射角而进行测量的。然而， 一般而言，此种角度误差可相对于任何预定角度进行测量。角度误差通常影响 晶圆502及504上的所有结构，且角度差异可引起装置效能的晶圆至晶圆变化。 离子束50及52也可具有可引起两个晶圆之间的额外掺杂变化的不同固有角度 扩散。图6说明晶圆内部(或晶圆内)角度变化，其中，举例而言，归因于离子 束60内部的固有角度扩散，晶圆602的不同部分可经历不同的离子束入射角 (^、 ^及^等)。或者，具有一不规则表面(例如，凹或凸表面)的一晶圆 可具有显著的晶圆内角度变化，甚至当其暴露于一完全平行的离子束(意即， 具有零角度扩散的一离子束)中时。尽管(例如)借由扫描离子束穿过晶圆而 将光束电流非均一性加以平均，但是基板的不同部分中的离子束入射角可保持为未受控制的，以使得角度扩散局部地变窄(意即，在基板的任何部分处)， 但仍随着位置的不同而变化。对于位于同一晶圆的不同部分中的装置而言，此 种晶圆内角度变化可引起显著的效能变化。图7说明装置电压的角度变化。如图所示，具有或并不具有一角度误差的第一离子束70及第二离子束72可引起渠沟702或凸台704査看到入射角的分 布。结果，渠沟702的底部可具有一与其侧壁不同的掺杂剂分布。且渠沟702 的每一侧壁可具有一与另一者不同的掺杂剂分布。类似地，凸台704的一侧的 掺杂可较重于一相对侧的掺杂。对于某些应用而言，此种不对称惨杂剂分布可 能为不可接受的。若并未在注入及掺杂处理中适当控制离子束入射角及/或角度扩散，则上述 角度变化可引起若干问题。在具有不规则表面布局的一基板中需要均一掺杂剂分布的保形掺杂的情 况下可出现一此种问题。保形掺杂的先前方法开始于在基板表面上沉积一含掺 杂剂的薄膜。接着，要求一些诸如热扩散之后注入处理将掺杂剂驱动至基板。 为了达成均一掺杂剂分布，先前方法通常聚焦于改良热驱动处理中的均一性。 由于这些方法依赖于热扩散，因此这些方法受限于处理序列中的每一掺杂步骤 的热预算约束。图8a及图8b说明可由离子束角度变化引起的另一问题。图8a描绘一具有 零角度误差及小角度扩散的离子束80。离子束80用以掺杂一基板表面802， 其一部分由一具有垂直侧壁的结构804 (例如， 一闸堆叠)遮蔽。由于离子束 80与侧壁对准，所以结构804的任一侧上的所得掺杂剂分布82及84是对称的。 然而，若离子束80具有一如图8b所示的小角度误差，则来自结构804的遮蔽 效应引起所得掺杂剂分布86及88高度不对称，以使得遮蔽侧变得无用的。注意，结构804可为基板802中的装置中的仅仅一者，其布局使其对离子 束角度变化(例如，光束引导误差及角度扩散)敏感。若并未适当控制离子束 80的角度误差及/或角度扩散，则穿过基板802的不同部分或穿过不同晶圆可 查看到类似但有所变化的效应。由于装置特征尺寸持续变小，因此若不加以控 制，则装置电压、晶圆电压及晶圆至晶圆角度变化可引起更大效能变化及其他 有害效应。离子束角度变化也可引起离子注入机系统中的处理反复性问题。如上所 述，未受控制的离子束入射角及角度扩散可引起在同一注入机中加以处理的不 同晶圆间的显著效能变化。配置一离子注入机系统的现有方法已聚焦于注入剂 量的反复性。就离子束入射角而言，现有方法仅受限于平均入射角的修正。并 无已知方法设法达成相对于离子束入射角以及注入剂量的正确处理反复性。鉴于上述内容，需要提供一克服上述不足及缺点的离子束注入控制的解决 方案。
技术实现思路
本专利技术揭露一种离子束角度处理控制的技术。在一特定例示性实施例中， 技术可实现为一离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方法。方法可包括将一个或多个离子束导向一基板表面处。方法可还包括判定一个或多个离子束 撞击基板表面的入射角的一平均扩散。方法可更包括至少部分地基于入射角的 平均扩散调整一个或多个离子束以产生离子束入射角的一所要扩散。根据此特定例示性实施例的其他态样，方法可更包括测量一个或多个离子 束中的每一者的入射角及固有角度扩散。根据此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方法，包括：　　　　将一个或多个离子束导向基板表面处；　　　　判定一个或多个所述离子束撞击所述基板表面的入射角的平均扩散；以及　　　　至少部分地基于所述入射角的所述平均扩散调整一个或多个所述离子束，以产生离子束入射角的所要扩散。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-7 11/146,0641.一种用于离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方法，包括将一个或多个离子束导向基板表面处；判定一个或多个所述离子束撞击所述基板表面的入射角的平均扩散；以及至少部分地基于所述入射角的所述平均扩散调整一个或多个所述离子束，以产生离子束入射角的所要扩散。2. 如权利要求1所述的用于离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方 法，还包括测量一个或多个所述离子束中的每一者的所述入射角及固有角度扩 散。3. 如权利要求1所述的用于离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方 法，还包括基于光束线元件参数的理论模型估计所述入射角的所述平均扩散。4. 如权利要求1所述的用于离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方 法，还包括借由原位计量法测量所述入射角的所述平均扩散。5. 如权利要求1所述的用于离子注入机系统中的离子束角度处理控制的方 法，还包括在注入处理期间，实质上即时地测量所述入射角的所述平均扩散；以及 基于即时测量，动态地调整一个或多个所述离子束。6. —种实施于至少一个载波中的信号，用以传输指令的电脑程序，所述指 令的电脑程序经组态以可借由至少一个处理器读取，以便指令至少一个所述处 理器执行用以执行如权利要求1所述的用于离子注入机系统中的离子束角度处 理控制的方法的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿塔尔古普塔，约瑟C欧尔森，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]