利用动态束成形进行改善均匀度控制的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于当离子束在工件(304)的表面上扫描时改变离子束的横截面形状(308a、308b、308c)以产生具有改善的离子束电流轮廓均匀度的时间平均离子束的方法和装置。在一个实施例中，当离子束在工件的表面上移动时，改变离子束的横截面形状。离子束的不同横截面形状分别具有不同的束轮廓(例如，在沿着束轮廓的不同位置处具有峰值)，使得快速地改变离子束的横截面形状导致平滑工件所受到的束电流轮廓(例如，减少与单独的束轮廓相关联的峰值)。由此产生的平滑束电流轮廓提供改善的束电流均匀度以及改善的工件剂量均匀度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用动态束成形进行改善均匀度控制的方法和装置
本公开一般地涉及离子注入系统，更具体地，涉及用于改善离子束注入系统的剂量均匀度和生产率的系统和方法。
技术介绍
离子注入是在半导体装置制造中用来选择性地将掺杂剂注入半导体工件和/或晶片中的物理工艺。可以多种方式来执行离子注入，以在衬底上或衬底内获得特定特征(例如，通过注入特定类型的离子来限制衬底上介电层的扩散率)。在典型的顺序注入工艺中，可以使离子束在工件的单个轴上扫描，同时工件沿正交方向移动，或者备选地，可以相对于静止的离子束沿着一对正交轴移动工件。图1示出了在注入工艺期间离子束106在工件102上扫描时，从离子束轨迹的角度来看的沿着正交的轴扫描的示例性离子束路径100的平面图。具体地，在注入工艺期间，离子束106可以聚焦于束斑，同时支托工件的可移动平台108可操作以沿着路径104平移工件102，该路径104具有快速扫描轴110和基本上正交的慢速扫描轴112。一般来说，工件沿着快速扫描轴110 (也称作“快速扫描方向”)移动的速度明显快于该工件沿着慢速扫描轴112(也称作“慢速扫描方向”)移动的速度。
技术实现思路
下文给出了简要的
技术实现思路
，以提供对本公开的一个或多个方面的基本理解。该
技术实现思路
部分不是对本公开的泛泛概述，并且既不旨在标识本公开的关键或重要要素，也不旨在描绘本公开的范围。相反，该
技术实现思路
部分的主要目的是以简化的形式呈现本公开的一些构思，作为稍后给出的更详细描述的序言。本公开涉及一种用于当离子束在工件(例如，半导体晶片)的表面上扫描时改变离子束的束电流密度以产生具有改善离子束电流轮廓均匀度的时间平均离子束的方法和装置，其中，改善的离子束电流轮廓均匀度将导致工件中改善的掺杂剂均匀度。在一个实施例中，包括束线的离子注入系统系配置为将离子束导向配置为支托工件的终端站。在注入期间，扫描系统以二维的方式将终端站移动通过离子束，该二维的方式包括快速扫描方向和慢速扫描方向(例如，垂直于快速扫描方向)。束聚焦装置配置为当离子束在工件的表面上移动时改变(例如，连续改变)离子束的束电流密度(例如，横截面形状)，以获得分别具有不同束电流轮廓的多个不同离子束电流密度。因为离子束的不同束电流密度分别包括不同的束轮廓(例如，在沿着束轮廓的不同位置处具有峰值)，因此快速地改变离子束的束电流密度导致平滑工件所受到的束电流(例如，使得与单独的束轮廓相关联的峰值减小)。由此产生的平滑束电流轮廓提供了束电流的改善均匀度，因此提供了改善的工件剂量均匀度。为了实现前述和相关目的，以下描述和附图详细阐述了本公开的一些示例性方面和实施方式。这些方面和实施方式指示可以利用本公开原理的多种方式中的仅几种方式。通过下面结合附图给出的本公开的详细描述，本公开的其它方面、优点以及新颖特征将变得清楚。【附图说明】图1示出了在注入工艺期间离子束在工件上扫描时从离子束轨迹的角度来看的示例性离子束路径的平面图。图2是示出了根据本专利技术一个实施例的具有束聚焦装置的离子注入系统的系统级示意图。图3a是示出了从离子束轨迹的角度来看在离子束在工件上扫描时具有改变的离子束横截面形状的示例性离子束路径的平面图。图3b是示出了具有改变的横截面形状的离子束的虚拟(phantom)型示意图，其中，改变的横截面形状导致在束的轮廓上具有增加的束电流均匀度的时间平均束电流。图4a_4b示出了入射到工件上的离子束横截面形状。图4c_4d示出了分别与图4a_4b的离子束横截面形状相关联的离子束轮廓。图4e示出了包括图4c和图4d中所示的离子束轮廓的时间平均的时间平均离子束轮廓。图5是示出了使用静电四极子利用不同的垂直聚焦电极电压产生的垂直束轮廓的图形，其中，在y轴上示出了束电流并且在X轴上示出了离子束的高度。图6是示出了使用静电四极子利用不同的垂直聚焦电极电压产生的束轮廓的梯度的图形，其中，在y轴上示出了束电流的梯度并且在X轴上示出了离子束的高度。图7a_7d示出了可以用于如在此所述改变离子束的横截面形状的束聚焦元件的多种非限制性实施例。图8是示出了在二维扫描系统中当离子束在工件上扫描时通过改变离子束的束电流密度来改善离子束电流和工件上的剂量均匀度的方法的流程图。图9是示出了在二维扫描系统中当离子束在工件上扫描时通过改变离子束的束电流密度来改善离子束电流和工件上的剂量均匀度的更详细的方法的流程图。【具体实施方式】现在将参照附图来描述本公开，其中，类似的附图标记贯穿全文指示类似的要素。图示和以下描述在本质上是示例性的，而非限制性的。因此，应认识到，所示出的系统和方法的变形以及与本文所示出的系统和方法不同的其它此类实现被视为落入本公开和所附权利要求的范围之内。本文所提供的短语“束电流密度的改变”是非限制性短语，其旨在涵盖落入专利技术构思之内的离子束的束电流密度或束形状的任何改变(例如，从具有尖锐峰值和宽尾部的束电流改变为更接近高斯的形状，其中，两个束电流都在束的“边缘”的形状内，并且具有相同的大小(由包含例如90%的束电流的周线(contour)来度量)或者不同的大小)。在离子注入中，通常在工件上高精度地指定所需的剂量分布。因此，对于在至少一个维度上小于工件的离子束而言，离子束与工件之间的相对运动用于向工件提供正确的剂量。剂量均匀度控制通常可以通过仔细地调整相对运动的速度以及离子束和/或工件的路径来实现。在相对运动较慢并且离子束没有多次通过工件上给定点的情况下，剂量均匀度可能在很大程度上取决于离子束的确切电流分布。已经提出了若干方法来以高于束的基本相对运动的频率调节或“抖动”束位置，以便平滑束电流分布中的尖锐特征从而改善剂量均匀度。然而，在离子束的尺寸基本上填满束线的情况下，“抖动”束位置而不失去大量的电流是不太可能的，并且由此产生的束形状可能比没有抖动“更差”，这是因为对孔径的削幅(clipping)。此外,容纳由于抖动束的位置而导致的较大束尺寸是不太可能的。专利技术人已经认识到，束聚焦元件(例如，包括配置为利用磁场聚焦离子束的一系列磁四极子)可以用于当离子束在工件上扫描时改变束电流密度(例如，通过使用一个或多个束聚焦元件来改变离子束的横截面形状)，从而产生具有改善的离子束电流均匀度(例如，束电流中的峰值/尖峰减少)的时间平均束电流轮廓(profile)。因此，在一个实施例中，提供了用于当离子束在工件的表面上扫描时通过使用束聚焦改变离子束的束电流密度以获得分别具有不同束电流轮廓的多个不同的离子束电流密度来改善工件的注入剂量均匀度的方法和装置。由于改变离子束的束电流密度提供了具有多个不同的瞬时离子束电流轮廓的离子束，因此以较高频率连续改变离子束电流密度使得束轮廓在不同的束轮廓之间改变，从而导致各个束轮廓的时间平均。产生时间平均的束轮廓减小了每一单独束电流轮廓中存在的不期望特征(例如，尖峰)的幅度，从而(例如，通过对尖峰和其它尖锐特征进行平均)导致更平滑的整体束电流轮廓，并因而增加了束电流和工件上的注入剂量的均匀度。现在参照附图，根据本专利技术的一个示例性方面，图2示出了示例性离子注入系统200，该离子注入系统200包括扫描系统，该扫描系统可操作以机械扫描工件通过离子束的路径，并且该离子注入系统200具有根据本专利技术一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入系统，包括：束线，配置为将离子束导向终端站，所述终端站配置为支托一个或多个工件；扫描系统，配置为沿快速扫描方向和慢速扫描方向使所述离子束在所述工件上扫描；以及束聚焦装置，配置为在注入期间所述离子束在所述工件的表面上移动时以时变的方式改变所述离子束的束电流密度，以获得分别具有不同束电流轮廓的多个不同离子束电流密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.31 US 13/077,3291.一种离子注入系统，包括: 束线，配置为将离子束导向终端站，所述终端站配置为支托一个或多个工件； 扫描系统，配置为沿快速扫描方向和慢速扫描方向使所述离子束在所述工件上扫描；以及 束聚焦装置，配置为在注入期间所述离子束在所述工件的表面上移动时以时变的方式改变所述离子束的束电流密度，以获得分别具有不同束电流轮廓的多个不同离子束电流密度。2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述束聚焦装置快速地改变所述离子束的束电流密度，以获得时间平均的离子束电流轮廓，所述时间平均的离子束电流轮廓包括所述多个束电流密度的所述不同束电流轮廓的时间平均。3.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，改变所述离子束的束电流密度的频率实质上大于沿着所述快速扫描方向扫描所述离子束的频率。4.根据权利要求3所述的系统，其中，改变束电流密度的频率与沿着所述快速扫描方向扫描所述离子束的频率之比大于10。5.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述束聚焦装置包括一个或多个束聚焦元件，所述一个或多个束聚焦元件位于终端站、束线组件、或终端内，并且配置为改变所述离子束的束电流密度。6.根据权利要求5所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个束聚焦元件包括以下各项中的一项或多项:螺线管，设置在所述离子束周围；多极磁体，设置在所述离子束周围；多极静电透镜，设置在所述离子束周围；抑制电极，设置在所述离子束周围；以及单透镜。7.根据权利要求5所述的离子注入系统，还包括: 时变电源，配置为在所述离子束在所述工件的表面上移动时向所述束聚焦装置提供时变信号，从而使所述离子束的束电流密度连续改变，以获得所述多个不同离子束电流密度。8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述束聚焦装置配置为重复地调整所述离子束的束电流密度，直到根据测量的束电流密度计算出的预测剂量均匀度不违反预定的注入均匀度标准为止。9.一种用于均匀地掺杂工件的方法，包括: 提供离子束； 使所述离子束在工件上扫描；以及 在注入期间所述离子束在所述工件的表面上移动时，以时变的方式改变所述离子束的束电流密度，以获得分别具有不同束电流轮廓的多个不同离子束电流密度。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·艾伊斯勒，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：
国别省市：