在不利條件下執(zhí)行均勻的劑量注入的系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

一種離子注入系統(tǒng)(100)和相關(guān)的方法包括掃描儀，配置成將筆狀離子束掃描成帶狀離子束(110)，和束彎曲組件(112)，配置成接收具有第一方向的帶狀離子束，并且將帶狀離子束彎曲以沿第二方向行進(jìn)。系統(tǒng)還包括末端站，定位在束彎曲組件的下游，其中末端站(102)配置成接收沿第二方向行進(jìn)的帶狀離子束，并且進(jìn)一步配置成將工件(104)固定，離子注入所述工件內(nèi)。此外，系統(tǒng)包括束電流測(cè)量系統(tǒng)(122，124，106)，位于束彎曲組件的出口開(kāi)口處，并且配置成在束彎曲組件的出口開(kāi)口處測(cè)量帶狀離子束的束電流。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)大體涉及離子注入系統(tǒng)，并且更具體地涉及在不利條件下(例如在覆有光致抗蝕劑的工件/晶片的植入期間的重度排氣)用于執(zhí)行劑量測(cè)定控制的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
在制造半導(dǎo)體器件時(shí)，離子注入被用以對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行雜質(zhì)摻雜。在集成電路的制造期間離子束注入裝置用來(lái)以離子束處理硅晶片，以便形成η型或ρ型非本征材料摻雜或形成鈍化層或保護(hù)層。當(dāng)被用于摻雜半導(dǎo)體時(shí)，離子束注入裝置注入一選定的離子種類以產(chǎn)生期望的非本征材料。注入由諸如銻、砷、或磷的源材料所產(chǎn)生的離子得到“η型”非本征材料的晶片，而如果想得到“P型”非本征材料晶片，可注入諸如硼、鎵、或銦的源材料所產(chǎn)生的離子。典型的離子束注入裝置包括離子源，其用于自可離子化的源材料產(chǎn)生正電荷的離子。產(chǎn)生的離子形成為束且沿著預(yù)定的束路徑被引導(dǎo)至注入站。離子束注入裝置可包括在離子源與注入站之間延伸的束形成和成形結(jié)構(gòu)。束形成和成形結(jié)構(gòu)維持離子束且界定該束流通過(guò)于其途中至注入站的伸長(zhǎng)的內(nèi)部腔部或通道。當(dāng)操作注入裝置，此通道通常被抽真空以降低離子由于碰撞于氣體分子而偏轉(zhuǎn)離開(kāi)預(yù)定束路徑的幾率。劑量測(cè)定是測(cè)量注入在晶片或工件中的離子。在控制注入離子的劑量中，通常地利用閉合回路反饋控制系統(tǒng)，以便動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)注入以實(shí)現(xiàn)在注入工件中的均勻度。這種控制系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)電流監(jiān)測(cè)以控制工件慢掃描速度。法拉第碟或法拉第杯周期地測(cè)量束電流并調(diào)節(jié)慢掃描速度以確保恒定調(diào)配劑量。頻繁的測(cè)量允許劑量控制系統(tǒng)以快速響應(yīng)于束電流的變化。法拉第杯接近工件放置，由此使得其對(duì)實(shí)際調(diào)配工件劑量的束電流敏感。劑量測(cè)定系統(tǒng)的目的是為了了解傳送至工件的摻雜物的量，并且在離子注入應(yīng)用中，這通過(guò)測(cè)量電流(即束電流)完成。若所有摻雜物粒子帶相同的電荷值q，每秒傳送至晶片的摻雜物粒子“η”的數(shù)量?jī)H由所測(cè)量的電流(束電流)“i”(安培)給出，如下式η = i/(qe),其中e是電子電荷的值，其約為1.6X10_19庫(kù)侖。通常，所有離子具有相同的電荷值且電荷值q是一個(gè)整數(shù)。若離子束是由不同的電荷狀態(tài)的離子(包括電荷值為零的中性粒子)所組成，則q是電荷值與其電荷狀態(tài)分布的加權(quán)平均值并且前面給出的簡(jiǎn)單關(guān)系不再成立。因?yàn)殡x子束的電荷狀態(tài)分布可以改變(通過(guò)將詳細(xì)介紹的電荷交換反應(yīng))且難以測(cè)量，特別是由于其可能含有大部分的中性原子(其無(wú)法用任何電的方法測(cè)量)，付出很大的努力保持離子束的電荷值在初始期望的單一值。然而，一些處理是用以使改變離子的初始的電荷值，且一個(gè)這種處理被稱為電荷交換反應(yīng)。當(dāng)高速離子緊密接近另一個(gè)分子或原子，該離子可能從該分子或原子拾取或獲取電子(即電子“拾取”反應(yīng))，或可能釋放電子至該分子或原子(即電子脫離反應(yīng))。 前者反應(yīng)將離子電荷的值減小1，例如，一單電荷離子變成一中性粒子，即電中性的原子。 后者將離子電荷的值增大1，例如一單電荷的離子變成一雙電荷的離子在離子注入系統(tǒng)中，花費(fèi)大量的精力通過(guò)維持離子的整個(gè)路徑在高的真空度(通常為在< 1X10_6托(torr))以防止頻繁發(fā)生這些電荷交換反應(yīng)。然而，在處理半導(dǎo)體制造的許多離子注入應(yīng)用中，工件(半導(dǎo)體晶片)部分地覆蓋稱為光致抗蝕劑的薄有機(jī)膜，以屏蔽某些區(qū)域，并由此選擇地僅摻雜晶片的期望的部分。當(dāng)高速的離子撞擊在晶片的光致抗蝕劑層，有機(jī)膜的一些分子鍵被打斷并且釋放的原子的部分形成氣體，很可能是氫氣。釋放氣體的量可能很多并且可以運(yùn)作以降低在離子束路徑的真空水平，且在極端的情形，在離子束中幾乎50%的離子經(jīng)歷電荷交換反應(yīng)。針對(duì)每個(gè)電荷交換反應(yīng)，存在稱為反應(yīng)橫截面的值，其描述在剩余原子的單位密度下的反應(yīng)發(fā)生機(jī)率。反應(yīng)橫截面以面積的尺寸的形式給出(如同其名稱所指，通常是平方厘米)，且其值通過(guò)離子速度、離子電荷值、離子質(zhì)量以及剩余氣體原子而在寬的范圍內(nèi)變化。若針對(duì)改變離子電荷X至y的反應(yīng)而將電荷交換橫截面的值表示為Oxy，在已經(jīng)通過(guò)氣體層后電荷值從原始電荷χ改變至最后電荷值y的離子束的部分給定為f產(chǎn) 3. 3 X 1016p*L* σ xy,其中，ρ是真空壓力(單位為托)，且L是通過(guò)的長(zhǎng)度(單位為厘米)。原始電荷狀態(tài)X的部分如下式表示fx = 1- (。+。+· ..)-(fx+1+fx+2+fx+3+. · ·)且在右邊的第二項(xiàng)是針對(duì)在電子“拾取”反應(yīng)，而第三項(xiàng)是針對(duì)在脫離反應(yīng)。使用最后電荷部分fy，在通過(guò)氣體層后，計(jì)算的平均電荷值為qav = fx*X+ (x-1) +fx_2* (x-2) +···} + {fx+1* (x+1) +fx+2* (x+2) +···}。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，最后電荷狀態(tài)可限制為0與3之間的值。例如，對(duì)于在+l(x = 1) 的起始的離子電荷的情況，qav ^ (1-(f0+f2+f3)) + {fQ*0+f2*2+f3*3}。此外，當(dāng)所有的脫離反應(yīng)的離子束能量足夠低以至于可忽略地小 (σ 12 ^ σ 13 ^ 0)且僅有的電荷交換反應(yīng)是電子拾取，該公式變得簡(jiǎn)單得多qav ^ l-f0。在此簡(jiǎn)化的實(shí)例中，針對(duì)在摻雜原子的數(shù)目“η”的公式由測(cè)量的束電流i給出n = i/((l-f0)*e)，即針對(duì)在相同的束電流摻雜原子的數(shù)目以1/(1- 倍增大。上述的實(shí)例顯示為了通過(guò)測(cè)量的束電流得到摻雜物的實(shí)際數(shù)目，必須知道f；， 即電荷交換離子的部分，這是很難知道的。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的離子注入系統(tǒng)，其對(duì)劑量測(cè)定控制采用壓力補(bǔ)償。離子束9 離開(kāi)離子源2，并且通過(guò)質(zhì)量分析器3進(jìn)行質(zhì)量分析，然后被引導(dǎo)朝向末端站5，在一個(gè)示例中末端站5是其中包含多個(gè)工件6的批量系統(tǒng)。法拉第杯7通過(guò)在盤(pán)上的狹縫8且在末端站的后方即刻測(cè)量到達(dá)晶片的離子束。因?yàn)榈竭_(dá)盤(pán)的摻雜物粒子的數(shù)目必須通過(guò)在法拉第杯7的測(cè)量的束電流用上面包含依次依賴于束流路徑內(nèi)的壓力的因子f；的公式計(jì)算，這種5方法使用放置在處理室15的離子計(jì)16所測(cè)量的瞬時(shí)壓力對(duì)在測(cè)量的束電流根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行校正。在這種方法中，束電流與晶片上的原子數(shù)目之間的比例因子是針對(duì)在各個(gè)注入條件而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的，根據(jù)各個(gè)注入“配方(recipe)”，即該注入的離子束能量、質(zhì)量、 電荷值、束電流、與注入的總劑量水平。這種P運(yùn)算電路(p-comp)方法的缺點(diǎn)是對(duì)每個(gè)注入配方必須在實(shí)際注入前確定經(jīng)驗(yàn)因子且必須盡力使得該因子長(zhǎng)時(shí)間維持不變。現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的另一個(gè)問(wèn)題在于在壓力與劑量之間的假設(shè)作用近似傾向于在較高壓力條件下破壞。因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題，一些使用者限制束電流以保持近似有效值，但是這負(fù)面地影響生產(chǎn)力。因此，期望改進(jìn)的用于執(zhí)行劑量測(cè)定控制的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
下面給出簡(jiǎn)化的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
以便提供本專利技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)方面的基本的理解。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
不是本專利技術(shù)的寬的總的看法，并且不是為了確認(rèn)本專利技術(shù)的關(guān)鍵的或至關(guān)重要的元件， 也不是描述本專利技術(shù)的范圍。相反，
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
的主要功能是為了以簡(jiǎn)化的方式給出本專利技術(shù)一些概念，作為后面描述的更詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)的前奏。 提供一種離子注入系統(tǒng)，包括掃描儀，配置成將筆狀離子束掃描成帶狀離子束，和束彎曲組件，配置成接收具有第一方向的帶狀離子束，并且將帶狀離子束彎曲以沿第二方向行進(jìn)。系統(tǒng)還包括末端站，定位在束彎曲組件的下游，其中末端站配置成接收沿第二方向行進(jìn)的帶狀離子束，并且進(jìn)一步配置成將工件固定，離子注入所述工件內(nèi)。此外，系統(tǒng)包括束電流測(cè)量系統(tǒng)，位于束本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：佐藤秀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：艾克塞利斯科技公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：