离子注入装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种离子注入装置及其控制方法。通过多个固定式射束测量器以及可移动式或固定式射束测量装置测量离子束的纵向剖面、横向剖面及积分电流值。控制装置在离子注入前的射束电流调节阶段，根据所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的测量值，同时执行射束电流到所述射束电流的预设值的调节、确保横向离子束密度的均匀性所必需的横向射束尺寸的调节以及确保纵向离子注入分布的均匀性所必需的纵向射束尺寸的调节中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
离子注入装置及其控制方法本申请主张并基于2012年3月29日提交的日本专利申请第2012-77101号的优先权。上述申请的所有内容通过参考援用于本文中。
本专利技术涉及一种能够将从离子源引出的离子束注入到晶片中的离子注入装置及其控制方法。
技术介绍
离子注入装置通常具备将离子源、引出电极、质量分析磁性单元、质量分析狭缝、射束扫描仪、射束平行化装置、加速/减速装置、角能量过滤器（AEF：AngularEnergyFilter）装置、晶片处理室、射束测量装置等沿射束线配置的结构。离子注入装置用于将离子注入到晶片中，该晶片是使用从离子源引出的离子束的半导体衬底。通常，为了测量通过射束扫描仪用离子束往复扫描晶片之后平行化的扫描离子束的射束电流量以及射束的纵向（Y方向）、横向（X方向）的剖面而提出了各种射束测量装置和方法。X方向、Y方向的意思分别与X轴方向、Y轴方向相同。已知有如下混合式离子注入装置：使离子束通过射束扫描仪在例如水平方向的一轴向上往复扫描（可以称为第一扫描或射束扫描或X扫描），另一方面，使晶片通过机械Y扫描装置在例如垂直方向的与所述一轴向垂直的方向上往复移动（有时称为慢扫描或机械Y扫描）。在这种离子注入装置中，作为射束测量及射束电流控制方法的示例，提出了使用基于可移动式法拉第杯的测量和基于射束偏转装置的射束扫描控制的方法（日本专利No.3153784）。在使用该射束测量及射束扫描控制的射束电流控制方法中，使法拉第杯沿扫描离子束的扫描路径移动的同时测量入射到法拉第杯的扫描离子束的射束电流，之后，在离子注入位置（即，进行离子注入的晶片保持位置）的一侧测量经调节的离子束。在此，离子注入位置的所述一侧是指在晶片的离子注入区域中沿与Y方向平行的晶片的直径分割成两个部分的两个分割的离子注入区域的一侧。在使用该射束测量及扫描控制的射束电流控制方法中，在开始离子注入前，在射束线上的任意位置使可移动式法拉第杯沿离子束的扫描路径移动的同时测量入射到法拉第杯的扫描离子束的射束电流，之后，通过配置于离子注入位置的一侧的单侧射束电流测量器测量经调节的离子束的射束电流量。射束电流量仅通过单侧射束电流测量器进行测量。另外，可移动式法拉第杯并不进行扫描离子束的横向（X方向）的剖面（以及扫描离子束的纵向（Y方向）的剖面）的测量。另外，在前述射束电流控制方法中，用可移动式法拉第杯和在离子注入位置的一侧以固定方式配置的单侧射束电流测量器测量扫描离子束。但是，在前述的射束电流控制方法中，由于单侧射束电流测量器是以固定方式配置的，因此在与离子注入位置的一侧的相反侧的位置以及离子注入位置的扫描范围内无法进行射束测量。因此，基于射束测量及扫描控制的射束电流控制受到限制，从而这种限制成为妨碍高精度测量要求的原因。因此，作为用于提高射束测量和射束电流控制的精确度的射束测量方法的示例，提出了在离子注入位置即晶片支承压板前方（上游侧）的两个扫描侧位置与晶片支承压板后方的射束线的最后方位置之间的射束扫描范围内，通过固定配置的法拉第杯测量入射到该射束扫描范围的离子束的方法（日本专利No.3257205）。日本专利No.3153784的射束测量方法具有如下配置：通过可移动式法拉第杯和固定配置在离子注入位置的一侧的单侧射束电流测量器测量扫描离子束。但在该射束测量方法中，在与离子注入位置的一侧的相反侧的位置以及离子注入位置的扫描范围内无法进行射束测量。因此，射束测量可以受到限制，从而这种限制成为妨碍基于射束测量及扫描控制的射束电流控制的高精度化要求的原因。另一方面，日本专利No.3257205公开的是在离子注入位置即晶片支承压板前方的两个扫描侧位置与晶片支承压板后方的射束线的最后方位置之间的射束扫描范围进行射束测量的方法。这种方法不考虑射束线上的离子注入位置及其正前方、正后方通过使用法拉第杯测量入射到法拉第杯的离子束。因此，无法将日本专利No.3257205应用于日本专利No.3153784。另外，在日本专利No.3257205中公开的方法中，需要合理进行横向离子束密度的均匀度测量、射束电流总量测量、射束的横向（X方向）的剖面（以及射束的纵向（Y方向）的剖面）测量，并进行离子束的调节。因此，需要全面优化的射束控制的方法。例如，在日本专利No.3153784中，提出了在混合式离子注入装置中使第一扫描方向（横向）上的扫描离子束的横向离子束密度的分布均匀的方法。这些方法假定一定程度的射束的横向斑点尺寸变化，但未假定即使在射束扫描的两端射束也停留在靶上的这种射束尺寸的扩大。图10中示出了在射束尺寸较小的情况下的离子束密度分布，图11中示出了在射束尺寸增大时离子束在两个扫描端不扫频离开靶的情况下的离子束密度分布。另一方面，在扫描离子束的横向离子束密度分布的均匀化之前执行的射束调谐中，若进行仅增大射束电流值的简单调谐，则虽能够增大射束电流，但在离子注入位置的射束的横向（X方向）的离子束密度分布发生变化，从而可以使射束尺寸扩大。当为静电式射束扫描仪时，通过校正（增或减）施加的交流电场（通常为三角波）的施加电压的倾斜度dV/dt来实施扫描离子束的横向离子束密度分布的均匀化，但若离子束在两个扫描端不扫频离开靶则无法顺利进行该校正，无法使扫描离子束的横向离子束密度的分布均匀化。这是因为扫描范围端部的射束电流值由初始射束电流强度以外的重要因素来决定，所以校正该位置的交流电场的施加电压的倾斜度dV/dt这本身产生矛盾。为了解决该问题，在扫描离子束的均匀化之前执行的射束调谐中，除了射束电流值以外，还有必要通过监测静止射束的横向分布（横向静止剖面），同时调谐射束电流值和静止射束的横向离子束密度分布这两者。为了测量静止射束的横向（X方向）静止剖面，利用具有沿Y方向长且细的狭缝的法拉第杯，并且必须使法拉第杯在X方向上机械地移动来进行测量。在射束的X方向为基于射束扫描仪的静电扫描且射束的Y方向为机械Y扫描的混合式离子注入装置的情况下，为了测量射束的横向静止剖面，需在停止射束的静电扫描之后使上述法拉第杯在X方向上移动，并且测量X方向上各点的静止射束强度分布，来得到射束的横向静止剖面。但是，在该方法中，由于一点的测量时间受法拉第杯的机械移动时间的限制，因此限制了测量的高速化。因此，该方法对于对要求高速化的离子注入装置的调谐进行监测是不现实的。另外，参数调谐中应优化的响应由单变量构成时，改变参数以使该单变量成为期望值。但是，在响应由多变量构成时，必须构成这些变量并转换为一个变量。考虑如下混合式离子注入装置：通过射束扫描仪在例如水平方向的一轴向上以任意第一扫描频率（射束扫描（第一扫描）速度）进行离子束的往复扫描，并且使晶片通过机械Y扫描装置在例如垂直方向的与所述一轴向垂直的方向上以任意慢扫描频率（晶片扫描速度或纵扫描速度）往复移动。在这种混合式离子注入装置中，在将射束的往复扫描频率设定为变量并且改变往复扫描的射束扫描速度时，尤其是在低频侧使用慢射束扫描速度时，如图12A和图12B所示，当第一扫描频率（射束扫描速度）接近慢扫描频率（晶片扫描速度）并且Y方向上的射束尺寸变小时，由各周期的射束扫描改变纵向射束重叠宽度（重叠量），对晶片（靶衬底）产生纵向上的注入分布不均。因此，纵向离子注入分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合式离子注入装置，其具有如下结构：其中使用从离子源引出的离子束并通过射束扫描仪在横向上进行往复扫描并且使扫描离子束平行化，其中通过调节所述射束扫描仪的扫描速度来控制平行化的离子束的横向离子束密度分布的均匀性并确保所述均匀性，并且其中使晶片沿与所述横向垂直的纵向以机械扫描速度机械地移动，并且通过实时射束测量反馈来控制所述机械扫描速度，从而确保所述晶片中的纵向离子注入分布的均匀性，其中通过多个固定式射束测量器以及可移动式或固定式射束测量装置来测量所述离子束的纵向剖面、横向剖面及积分电流值，并且所述混合式离子注入装置包括控制装置，所述控制装置在离子注入前的射束电流调节阶段，根据所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的测量值，同时执行射束电流到所述射束电流的预设值的调节和确保所述横向离子束密度分布的均匀性所必需的横向射束尺寸的调节。

【技术特征摘要】
2012.03.29 JP 2012-0771011.一种混合式离子注入装置，其具有如下结构：其中使用从离子源引出的离子束并通过射束扫描仪在横向上进行往复扫描并且使扫描离子束平行化，其中通过调节所述射束扫描仪的扫描速度来控制平行化的离子束的横向离子束密度分布的均匀性并确保所述均匀性，并且其中使晶片沿与所述横向垂直的纵向以机械扫描速度机械地移动，并且通过实时射束测量反馈来控制所述机械扫描速度，从而确保所述晶片中的纵向离子注入分布的均匀性，其中通过多个固定式射束测量器以及可移动式或固定式射束测量装置来测量所述离子束的纵向剖面、横向剖面及积分电流值，并且所述混合式离子注入装置包括控制装置，所述控制装置在离子注入前的射束电流调节阶段，根据所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的测量值，同时执行射束电流到所述射束电流的预设值的调节和确保所述横向离子束密度分布的均匀性所必需的横向射束尺寸的调节。2.根据权利要求1所述的混合式离子注入装置，其中，由所述控制装置进行的、射束电流到所述射束电流的预设值的调节和所述横向射束尺寸的调节的同时调节是以所述射束电流到所述射束电流的预设值的调节为优先的同时调节。3.根据权利要求1所述的混合式离子注入装置，其中，由所述控制装置进行的、射束电流到所述射束电流的预设值的调节和所述横向射束尺寸的调节的同时调节是以所述横向射束尺寸的调节为优先的同时调节。4.一种混合式离子注入装置，其具有如下结构：其中使用从离子源引出的离子束并通过射束扫描仪在横向上进行往复扫描并且使扫描离子束平行化，其中通过调节所述射束扫描仪的扫描速度来控制平行化的离子束的横向离子束密度分布的均匀性并确保所述均匀性，并且其中使晶片沿与射束扫描方向垂直的纵向以机械扫描速度移动，并且通过实时射束测量反馈来控制所述机械扫描速度，从而确保所述晶片中的纵向离子注入分布的均匀性，其中，通过多个固定式射束测量器以及可移动式或固定式射束测量装置来测量所述离子束的纵向剖面、横向剖面及积分电流值，并且所述混合式离子注入装置包括控制装置，所述控制装置在离子注入前的射束电流调节阶段，根据所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的测量值，同时执行射束电流到所述射束电流的预设值的调节和纵向射束剖面的调节。5.根据权利要求4所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置执行确保所述晶片中的所述纵向离子注入分布的均匀性所必需的纵向射束尺寸的调节，来作为所述纵向射束剖面的调节。6.根据权利要求5所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置在所述离子注入前的所述射束电流调节阶段，根据所述射束扫描仪的扫描频率并且基于所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的所述测量值，同时执行所述射束电流到所述射束电流的预设值的调节和确保所述纵向离子注入分布的均匀性所必需的所述纵向射束尺寸的调节。7.根据权利要求5所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置在所述离子注入前的所述射束电流调节阶段，根据所述机械扫描速度并且基于所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的所述测量值，同时执行所述射束电流到所述射束电流的预设值的调节和确保所述纵向离子注入分布的均匀性所必需的所述纵向射束尺寸的调节。8.根据权利要求5所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置在所述离子注入前的所述射束电流调节阶段，根据所述射束扫描仪的扫描频率和所述机械扫描速度并且基于所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的所述测量值，同时执行所述射束电流到所述射束电流的预设值的调节和确保所述纵向离子注入分布的均匀性所必需的所述纵向射束尺寸的调节。9.一种混合式离子注入装置，其具有如下结构：其中使用从离子源引出的离子束并通过射束扫描仪在横向上进行往复扫描并且使扫描离子束平行化，其中通过调节所述射束扫描仪的扫描速度来控制平行化的离子束的横向离子束密度分布的均匀性并确保所述均匀性，并且其中使晶片沿与射束扫描方向垂直的纵向以机械扫描速度移动，并且通过实时射束测量反馈来控制所述机械扫描速度，从而确保所述晶片中的纵向离子注入分布的均匀性，其中，通过多个固定式射束测量器以及可移动式或固定式射束测量装置来测量所述离子束的纵向剖面、横向剖面及积分电流值，并且所述混合式离子注入装置包括控制装置，所述控制装置在离子注入前的射束电流调节阶段，根据所述固定式射束测量器以及所述可移动式或固定式射束测量装置的测量值，同时执行射束电流到所述射束电流的预设值的调节、确保所述横向离子束密度分布的均匀性所必需的横向射束尺寸的调节以及纵向射束剖面的调节。10.根据权利要求9所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置执行确保所述晶片中的所述纵向离子注入分布的均匀性所必需的纵向射束尺寸的调节，来作为所述纵向射束剖面的调节。11.根据权利要求9所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置同时执行所述射束电流到所述射束电流的预设值的调节、确保横向离子束密度分布的均匀性所必需的所述横向射束尺寸的调节、以及作为所述纵向射束剖面的调节的确保所述晶片中的所述纵向离子注入分布的均匀性所必需的纵向射束尺寸的调节。12.根据权利要求9所述的混合式离子注入装置，其中，所述多个固定式射束测量器中的至少一个固定式射束测量器为旁侧杯电流测量器，所述旁侧杯电流测量器在射束线上的离子注入位置前或后设置于所述射束线的侧面。13.根据权利要求9所述的混合式离子注入装置，其中，所述可移动式或固定式射束测量装置为设置于离子注入位置的注入位置射束测量装置。14.根据权利要求9所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置通过导入个别满足度值和合成满足度值来进行对所述射束电流和所述纵向射束剖面的控制。15.根据权利要求9所述的混合式离子注入装置，其中，在射束线的最下游配置具有测量总射束电流的功能并在所述离子注入位置的后方的位置测量最终设定射束的调谐法拉第杯，并且所述控制装置监控作为参考的由所述固定式射束测量器提供的射束波形和射束电流信号、由所述可移动式或固定式射束测量装置提供的射束波形和射束电流信号、由所述调谐法拉第杯得到的射束电流信号，利用合成满足度值的函数将这些信号转换为一个变量，并且进行参数调谐。16.根据权利要求14所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置在所述合成满足度值成为设定值时，产生计算公式以使所有变量满足规定极值。17.根据权利要求15所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置按照受到所述调谐的参数的特性准备多个所述合成满足度值。18.根据权利要求15所述的混合式离子注入装置，其中，所述控制装置构成为通过AD转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：狩谷宏行，石川雅基，院田佳昭，黑濑猛，八木田贵典，弓山敏男，
申请(专利权)人：斯伊恩股份有限公司，
类型：发明
国别省市：