使用临场光罩匹配离子注入装置的性能的技术制造方法及图纸

技术编号:5482876 阅读:211 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种使用临场光罩匹配离子注入装置的性能的技术。在一特定实施例中,在基板的一部份上执行离子注入,同时屏蔽剩余部份。再将该基板移动到第二注入器工具。随后使用该第二工具在同一基板的另一部份上执行注入,同时光罩覆盖包括第一部份在内的基板的剩余部份。在第二注入工艺之后,对在第一和第二部份上制造的半导体装置执行参数测试,以便确定这些半导体装置的一个或多个性能特征是否存在变化。如果发现变化,则建议对注入工具之一的一个或多个操作参数进行改变,以便降低制造工厂中的注入器的性能变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基板处理技术,特别是涉及使用临场光罩(in-situ mask)匹 酉己(match)离子注入装置(ion implantation device)的寸生能(performance) 的技术。
技术介绍
在半导体制造中,离子注入用于改变部份基板的材质属性。实际上,离 子注入已经成为各种基于半导体(semiconductor-based)的产品的生产过程 中变更半导体晶圓属性的标准技术。注入可用于将导电性变更杂质 (conductivity—altering impuriries)引入到产生的i里层(光晕';主入4勿/hal0 implants),改变晶体表面(预非晶化/pre-amorphization),以l更产生污染物 吸收(gettering)位置,产生扩散屏障(F及C注入物)。注入还用于平面显示 器制造以及表面处理中的非晶体应用的半导体中,例如合金化金属接触区域。 所有这些离子注入应用 一般可以归类为形成材质属性改性区域。在离子注入工艺中,所希望的杂质材质在离子源中离子化,最终的离子 进行加速以便形成规定能量的离子束,并且离子束引导到目标基板例如基于 半导体的晶圓。离子束中的高能离子穿入晶圓的松散(bu 1 k)的半导体材质内 并嵌入半导体材质的晶格内,以便形成所希望的导电性的区域。离子注入系统通常包括用于将气体或固体材质转化成明确定义的离子束 的离子源。离子束可以进行质量分析以便消除不希望的种类,加速到所希望 的能量,并且引导到目标区域,通常是半导体材质的晶圆。离子束可以藉由 光束扫描、目标区域移动或光束扫描与目标区域移动两者的组合分配到目标 区域上。目标可以相对离子束设定成规定的角度以及方位。现有技术的离子注入器的实例公开于Enge的1981年6月30日公开的美国专利第4, 276, 477 号、Turner的1981年8月11日公开的美国专利第4, 283, 631号、Freytsis 等人的1990年2月6日公开的美国专利第4, 899, 059号、Berrian等人的1990 年5月1日公开的美国专利第4, 922, 106号以及White等人的1994年9月 27日公开的美国专利第5, 350, 926号。半导体制造商的收益直接受到其保持高成品率能力的影响。制造商的成 品率是指可以成功处理成可用微电子装置(处理器、存储单元或者其它基于晶 体管的半导体组件)的硅晶圆面积的百分比。由于硅晶圓的高成本以及处理设 备的高开支,制造商希望保持高的成品率。举个例子,如果单个晶圓可以支 持300个装置,并且每个装置的批发价为$150,如果整个可用表面区域可处 理成可用装置-即成品率为100°/。,则单个处理晶圓的价值可高达$45, 000。通 常,成品率必须保持在70%以上,以便制造商实现收益或者甚至可以进行生 存发展,并且甚至是成品率的细小改良都可以转变成收益性的显著增长。在 半导体装置制造业,由于在每个晶圓上制造更多良好(即,可用)产品的增值 成本相对较低,因此,主要目标是最大化成品率。影响成品率的一个重要因素是制造商的工艺控制。因此,确保制造设备 始终如一地并且以正确的操作参数操作是非常重要的。消除工艺变化可以大 幅改进并且理论上最大化成品率。在离子注入设备的情况下,通常存在四种半导体制造商需要针对其应用 进行调节的装置参数离子束角度(ion beam angle)、离子剂量(ion dose)、 离子种类(ion species)以及离子能量(ion energy)。除了这些可调参数,还 存在可以调整的注入设备设定,所有这些都影响半导体装置性能并且从注入 工具到注入工具可能会发生变化。当前的技术包括校准各注入器的各种设定、 量测系统设定或者使用非装置无图案晶圓(blanket wafer)。使用这些关注于 一次一个地校准注入器的技术,不可能进行精确校准。此外, 一次一个地校 准注入器是很耗时的,需要高成本的晶圓而且很难与装置成品率相互关联。6考虑到前述原因,希望提供一种克服习知系统的上述某些或者全部不足及缺点以降低工具间(tool-to-tool)性能变化的技术。
技术实现思路
一种使用临场光罩匹配离子注入装置的性能的技术。在 一特定实施例中, 该技术可以实现一种降低工具间工艺变化的方法,该方法藉由屏蔽剩余晶圓并利用单个离子注入器仅处理单个基板的一部份;随后使用另 一离子注入器 处理晶圆的另一部份;重复使用多个离子注入器,每次仅处理晶圓的单一部 份;并随后对利用各注入器处理的晶圓部份执行参数测试以便确定由不同注 入器产生的装置是否存在性能变化。根据该特定实施例的第一方面,提供了 一种匹配半导体制造装置之间性 能的方法。根据该第一方面的方法包括利用第一装置处理基板的第一部份; 将基板从第一装置移到第二装置;用第二装置处理基板的第二部份;将第一 和第二部份与相应的第 一和第二装置相关联;以及将第 一部份的一个或多个 属性与第二部份的一个或多个对应属性进行比较。根据该特定实施例的另 一方面,提供了 一种匹配离子注入工具的临场方 法。根据该方面的方法包括使用第一离子注入器在基板的第一部份上执行 离子注入,其中将具有暴露该第一部份的第一开孔的第一光罩施加在该基板 上;使用第二离子注入器在该基板的第二部份上执行离子注入,其中将具有 暴露该第二部份的第二开孔的第二光罩施加到该基板上;量测第一和第二部 份两者中至少一个特征值;执行第一和第二部份的相应特征值的比较,并且 基于比较结果确定对第一或第二注入器的可调参数进行至少一次调整。根据本专利技术的其它方面,在由多个离子注入器构成的半导体制造工厂环 境中,提供了一种降低工具间性能变化的方法。根据这些方面的方法包括向 半导体基板施加第 一光罩,该第一光罩具有暴露该基板的第一部份的第 一开 孔;利用第一注入器在基板上执行离子注入工艺;将该基板移到第二注入器;向该基板施加第二光罩,该第二光罩具有暴露该基板的第二部份的第二开孔;利用该第二注入器在该基板上执行离子注入工艺;量测该第一和第二部份的 每一个的至少一个特征值;比较第一部份和第二部份的每一个的量测值;基 于比较结果调整第一或第二注入器的至少一个可调操作参数。在各种实施例中,将包括才艮据标题为"在单个基板上进行多个工艺步骤的 方法及设备"的共同受让的美国专利申请第11/327,761号(以下称为'761申 请)中所公开的一种或多种方法执行屏蔽,该申请并入本案以供参考。在一实施例中,上述'761申请中所描述的屏蔽工艺可用于对单个工具 进行实验设计(Design of Experiment, DOE)以便建立该注入工具的最佳参 凄t。随后,所建立的"主,,-没定("master" settings)可用于匹配每个工具并 将来进行重新校准。在各种实施例中,在试图匹配多个工具时,'761申请 中所描述的这种屏蔽工艺是最有效的,因为节约更多成本并且备选方法的复 杂性更差。在各种实施例中,这种屏蔽工艺可用于基于装置的参数结果选择最佳执 行工具,以便匹配那些工具(以经验方式使其匹配"主"设定)或者选出"最佳"工具进行特定应用。在各种实施例中,这种屏蔽工艺可用于在没有如图3背景中所讨论进行 优化的情况下检查本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种匹配半导体制造装置之间性能的方法,包括: 利用一第一装置处理基板的一第一部份; 将所述基板从所述第一装置移动到一第二装置; 利用所述第二装置处理所述基板的所述第二部份; 将所述第一和第二部份与所述相应的第一和第二 装置关联;以及 将所述第一部份的一个或多个属性与所述第二部份的一个或多个对应属性进行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:彼得D纽南布雷特W亚当斯
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]

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