离子注入的剂量闭环控制制造技术

一种导出终端返回电流以在离子注入期间调节和／或补偿束流变化的方法。从离子注入系统的区域获得一个或多个单独的逆向电流测量值，从所述的逆向电流测量值导出终端返回电流或复合逆向电流。然后为了促进目标晶片上的束流均匀性，所述终端返回电流用来调节离子束的扫描或剂量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及离子注入系统，更具体地，涉及控制和调节剂量的系 统和方法。
技术介绍
在制造半导体器件时，离子注入用来用杂质或掺杂物掺杂半导体。为了在集成电路制造期间生产n或p型非本征掺杂材料或形成钝化层，离子 束注入机用来用离子束处理晶片。当用来掺杂半导体时，离子束注入机射 出选定的离子种类以生产所需要的非本征材料。从源材料如锑、砷或磷产 生的注入离子产生n型非本征材料晶片，而如果需要p型非本征 材料晶片，可注入由源材料如硼、镓或铟产生的离子。典型的离子束注入机包括从离子化源材料产生正电荷离子的离子源。 产生的离子形成束并沿着预定的束路径投向注入位置。离子束注入机可包 括在离子源和注入位置之间延伸的束形成和成形结构。束形成和成形结构 保持离子束并限定一个使所述束通过并到达所述注入位置的拉长的内部 腔或通道。当操作注入机时，该通道被抽成真空，以降低离子由于与气体 分子碰撞而从所述预定的束路径反射的可能性。相对于离子电荷的离子质量(如，电荷-质量比)影响离子被静电场或磁 场在轴向和横向上加速的角度。因此，由于不需要的分子重量的离子会被 偏移到远离所述束的位置，到达半导体晶片或其他目标的所需要区域的所 述束可能变得很纯，并可避免不需要的材料的注入。有选择地分离需要和 不需要的电荷质量比的离子的过程称之为质量分析。质量分析器通常采用 产生偶极磁场的质量分析磁体，并通过磁偏转在弓形通道中偏移离子束中 的各种离子，其中弓形通道将有效地分离不同电荷质量比的离子。剂量测定是对注入晶片或其他工件中的离子的测量。在控制注入离子 的剂量时，为了动态调节注入以在注入的工件中达到均匀性，通常采用闭环反馈控制系统。在一个例子中，控制系统利用实时电流监控来控制慢扫 描速度。法拉第盘或法拉第杯周期性地测量束流，并调节慢扫描速度以确 保连续掺杂。频繁的测量允许剂量控制系统能对束流的改变进行快速响 应。所述法拉第杯可以是固定的、很好地屏蔽的并位于晶片附近，以使它 对实际掺杂所述晶片的所述束流敏感。法拉第杯仅测量电流。注入期间的离子束与析出气体的交互作用可将 所述束中的掺杂离子的一部分中性化，析出气体例如是从光刻胶中析出的 气体。结果，测量的流量或束流不能代表实际的束流或流量。注入的中性 粒子对晶片接收的剂量有贡献，但不能通过法拉第杯进行测量。结果，晶 片会被过掺杂和/或具有实质上的剂量非均匀性。解决这种变化的传统机制是采用除获得法拉第杯读数之外还获得压 力读数的方式。然后，压力读数和法拉第测量用来调节束流。然而，压力 补偿机制可能不能解决这些变化，例如，在气体混合物、束能量、种类、 剂量水平等方面的变化，不能在选定的水平和剂量条件下提供合适的、均 匀的注入。
技术实现思路
接下来介绍本专利技术的简单概述，以提供对本专利技术的某些方面的基本理 解。该概述不是本专利技术的广泛意义上的总结，并且即不是试图确定本专利技术 的关键或主要元件也不是描述本专利技术的保护范围。准确地说，该概述的目 的是以简单的形式介绍本专利技术的某些原理，以作为后面将介绍的更详细的 描述的序言。本专利技术的方面是补偿源自离子注入期间由于除气(out gassing)而引 起的束流的变化。终端返回电流被获得或导出，以在用中性化检测或确定 束流变化之前，指示或代表完整束流。法拉第杯不能引起(account for) 中性化的离子或掺杂物，因此，不能检测和/或指示束流变化，且在中性 的离子或掺杂物均不存在时能检测和/指示变化。通过测量外壳、壳体、电极等由通过的离子束所产生的一个或多个电 流，可以获得或导出终端返回电流。单独的电流可被处理成终端返回电流。 可替换地，分离结构或壳体可直接定位于质量分析器的下游，以测量终端4返回电流。 一旦获得，终端返回电流可用来调节离子束的剂量或扫描，以 促进晶片上的束流和注入均匀性。接下来的描述和附图详细阐述本专利技术的某些例证性方面和实施方式。 这些仅仅是本专利技术的原理可应用的多种方式中的少许部分。附图说明图l是图示适合实现本专利技术一个或多个方面的示范性离子注入的平面 视图。图2是图示根据本专利技术一个方面的离子注入系统200和系统中的各个 区域的示意图。图3是图示根据本专利技术一个方面的用于离子注入系统的终端返回电流 系统的方框图。图4是图示根据本专利技术一个方面的终端返回电流系统的方框图。 图5是图示根据本专利技术一个方面的终端返回电流剂量控制系统的一部 分的方框图。图6是图示根据本专利技术一个方面的离子注入系统的示意图。 图7是图示根据本专利技术一个方面的用于导出离子束的终端返回电流 和根据终端返回电流调节离子束剂量的方法的流程图。具体实施例方式以下将参照附图描述本专利技术，其中在附图中所有相同的附图标记表示 相同的元件，并且所示出的结构没有必要按比例画出。除气(outgassing)，例如光刻胶除气，是离子注入系统的难题。除气 增加了系统中的真空压力，导致离子流中的一些离子转变成中性粒子。中 性粒子通常不能被检测到，从而导致剂量测定问题。特别是在缺少弯曲的 高电流离子注入系统中是会有问题的。结果，对传统系统来说剂量控制是 一个问题。传统已知技术如压力补偿，至少在某些情况下，是不足以处理 上述中性化问题的。本专利技术的各方面采用终端返回电流，也称之为逆向电流测量来调节晶 片的扫描速度。终端返回电流可包括，例如，束引导件电流、电源电流和其他单独的逆向电流测量值。终端返回电流可指示，例如，在磁体内的离子束损失百分比的量，用来调节晶片在一个或多个方向如水平、垂直、慢、快等条件下的扫描速度的量，从而改善剂量测定。在闭环系统中采用终端返回电流和扫描控制。在中性化被用来检测或确定束流的变化前，终端返回电流被获得或导出并用来指示或代表一个完整束流。在仅有一部分注入期间的法拉第杯测量电流并位于目标晶片的下游。法拉第杯并不引起(accoimtfor)中性粒子或掺杂物，因此不能检测和/或指示束流变化，和/或在中性粒子或掺杂物都不存在时能检测或指示变化。通过测量外壳、壳体、电极等由通过的离子束产生的一个或多个电流，可获得或导出终端返回电流。单独的电流可被处理成终端返回电流。可选择地，分离结构或壳体可直接定位于质量分析器的下游以测量终端返回电流。 一旦获得，终端返回电流可用来调节离子束的剂量或扫描，以促进晶片上的束流和注入均匀性。图1是图示具有终端12、束线组件14和终端站16的示例性的离子注入系统10的平面视图。该示例性系统IO适合实现本专利技术的一个或多个方面。应当理解，可以釆用其他离子注入系统来实现本专利技术的各方面。终端12包括由高压电源22供电的离子源20，离子源产生离子束24并使离子束24投向束线组件14。离子源20产生从所述离子源20提取并形成为离子束24的带电离子，离子束沿着束线组件中的束路径投向终端站16。束线组件14具有束引导件32;质量分析器26，其中在质量分析器中建立偶极磁场以仅使合适的电荷质量比的离子穿过分解孔34;扫描系统35;和平行器38。离子注入系统10也可包括在离子源20和终端站16之间延伸的各种束形成和成形结构，这些结构保持离子束24并限定形成拉长的内部腔或通道，其中离子束24通过内部腔或通道被输送到被支撑在终端站16中的工件30。通常这种离子束输送通道抽成真空，以降低离子由于与空气分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入系统，包括：　沿着束路径产生离子束的离子源；　外壳内的束引导件，所述束引导件沿着所述束路径并位于离开所述离子源的下游；　位于所述束引导件下游的扫描系统，所述扫描系统在快和／或慢方向可控地扫描所述离子束；　 位于所述束引导件下游的目标晶片；　获得法拉第电流测量值的法拉第杯；以及　终端返回电流系统，所述终端返回电流系统获得终端返回电流并根据所述终端返回电流通过所述扫描系统改变扫描。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-6-2 60/810,4301. 一种离子注入系统，包括沿着束路径产生离子束的离子源；外壳内的束引导件，所述束引导件沿着所述束路径并位于离开所述离子源的下游；位于所述束引导件下游的扫描系统，所述扫描系统在快和/或慢方向可控地扫描所述离子束；位于所述束引导件下游的目标晶片；获得法拉第电流测量值的法拉第杯；以及终端返回电流系统，所述终端返回电流系统获得终端返回电流并根据所述终端返回电流通过所述扫描系统改变扫描。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永章，约翰叶，迈克尔葛雷夫，布赖恩弗瑞尔，克里斯托夫戈弗雷，帕特里克斯普林特，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]