用于在扫描束离子布植器中提高束利用率的方法技术

本发明专利技术提供了一种用以增加离子束利用率的剂量系统和方法，其中一个或多个侧法拉第杯沿着离子束路径而设置,并被用于感测其电流。一个或多个侧法拉第杯所分开的距离与工件直径有关。离子束跨越工件往返扫描，窄扫描和宽扫描交错着，其中窄扫描是由靠近工件边缘的逆转扫描方向来定，宽扫描是由位于侧法拉第杯的外部区域处的逆转扫描方向来定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及离子布植系统，尤其涉及一种在扫描束离子布植设备中提高离子束利用率的系统方法。
技术介绍
在半导体装置的制造中，离子布植被用于将半导体和杂质掺杂起来。离子布植系统常常被用于用来自离子束的离子掺杂工件，例如半导体晶片，从而在集成电路的制造期间生产n或p型材料掺杂，或形成钝化层。当用于掺杂半导体晶片时，离子布植系统将所选种类的离子注射到工件里以生产所需要的非本征材料。例如，从锑、砷或磷来源的材料所产生的布植离子导致“n型”非本征材料晶片，而“p型”非本征材料晶片常常源自于例如硼、镓或铟的材料所产生的离子。典型的离子布植系统包括离子来源，用于从可离子化的源材料产生带电离子。产生的离子在强电场的帮助下形成高速离子束，并且沿着预定的离子束路径而被导向布植末端站。离子布植器可包括在离子来源和末端站之间延伸的离子束形成和塑形结构。离子束形成和塑形结构维持离子束并且限定出让离子束通到末端站的长形内部腔体或通道。操作时，这通道通常被抽真空，以降低由于离子与气体分子碰撞而被偏折离开预定离子束路径的可能性。对于离子布植中被布植的工件来说，半导体晶片所具有的尺寸远大于离子束的尺寸很常见。在大多数的离子布植应用中，布植的目标是要均匀递送精确控制量的掺杂物在工件或晶片的整个表面上。为了实现利用尺寸显著小于工件的离子束掺杂的均匀性，广泛被使用的技术为所谓的混合扫描系统，即小尺寸的离子束在一个方向上来回快速扫动或扫描，并且工件沿着扫描离子束的正交方向机械地移动。一种被广泛使用的技术是序列式布植，每件工件由扫描离子束所布植。为了维持布植的均匀性，在布植过程中常常测量离子束电流，其中离子束取样杯(例如：法拉第杯)放置在靠近扫描离子束的边缘或逆转点。离子束扫描宽度一般而言是由(多个)取样杯的位置而非工件尺寸所决定，离子束通过对(多个)取样杯超量扫描以产生可靠的参数。由于取样杯的位置常常明显远离工件边缘，因此，利用此种边缘取样杯的布植器的扫描宽度通常要求远大于被布植的工件尺寸。当离子束不是正对着工件扫描时，离子束不会在工件上贡献出额外的剂量，因此该种布植器的离子束利用率不高。
技术实现思路
本专利技术公开了离子束利用率和用于剂量控制的精确的离子束电流测量,这二者都是离子布植的重要方面。因此，本专利技术通过提供一种用于在扫描离子束布植系统中提高离子束利用率的系统、设备和方法,从而克服现有技术的缺陷。据此，以下是对本专利技术的简单描述,以便提供对本专利技术某些方面的基本理解。此简述不是本专利技术的穷尽概括。它既不确定本专利技术的关键或重要因素，也不限制本专利技术的范围。它的目的是以简化形式来阐述本专利技术的某些概念，而作为稍后提出更详细描述的前言。本专利技术涉及一种用于提高离子束利用率的方法和系统。根据本专利技术的第一方面，所述方法包括在工件支持物上设置工件，沿着离子束的路径设置一个或多个侧法拉第杯，例如一个或多个侧法拉第杯沿着扫描离子束的扫描路径设置。例如:一个或多个侧法拉第杯用于感测靠近扫描离子束宽度边缘的离子束电流，其中一个或多个侧法拉第杯所分开的距离与所述工件的直径有关。在一个实施例中，离子束扫描(如静电或磁性)跨越工件表面，所述离子束的窄扫描一般由逆转位于所述工件的边缘位置的所述离子束的扫描方向而定。举例而言，窄扫描是至少足够宽，能将来自离子束的离子均匀放射到工件上。离子束的宽扫描一般由逆转位于一个或多个侧法拉第杯的外部区域处的所述离子束的扫描方向来定。相应地，离子束电流通过在往返扫描离子束的同时经由一个或多个侧法拉第杯而被感测。根据该实施例，为了增加离子束利用率，本专利技术将窄扫描和宽扫描混合，从而使宽扫描与几个窄扫描交错。每个宽扫描交错的窄扫描数目是可调整的，例如，每一个宽扫描交错有三个窄扫描。由此，可以在增加离子束利用率和降低离子束电流监测频率之间建立平衡。在离子束的窄扫描中，例如，离子束的扫描宽度可能不完全或不充分地将侧法拉第杯暴露于离子束。由此，对侧法拉第杯足够的离子束电流监测仍不能保证该窄扫描。因此，在本专利技术的另一实施例，提供的系统和方法可有利的排除此种错误的可能。举例而言，本专利技术利用同步的离子束电流闸系统和设备，其中,一个或多个侧法拉第杯的离子束电流，分别同步于离子束交错的(多个)宽扫描和(多个)窄扫描，或者通往剂量系统，或者被阻挡通往剂量系统。例如，在离子束的宽扫描期间，一个或多个侧法拉第杯电连接到剂量仪。在离子束的窄扫描期间，一个或多个侧法拉第杯电连接到地，由此一个或多个侧法拉第杯上所感测的任何电流被阻挡而无法抵达剂量仪。如此，则正确测量了离子束电流，同时,相比现有技术方法进一步提高了离子束利用率。因此，为了实现前述和有关目标，本专利技术包括下文所描述的特征和在权利要求中所特别指出的特征。以下描述和附图将详细阐述本专利技术的某些示例性实施例。然而，这些实施方式仅指出了依据本专利技术原理可以采用的多种方式中的部分。结合附图来考虑本专利技术的以下详细叙述，本专利技术的其他目的、优点和新的特征将显而易见。附图说明图1是依据本专利技术的几个方面的示例性离子布植系统的方框图。图2是依据本专利技术实施例的离子束相对于工件做反复扫描的示例性平面图。图3A是示例性离子束窄扫描测得的离子束电流分布，示出依据本专利技术另一方面的侧法拉第杯部分暴露于离子束。图3B是示例性离子束宽扫描测得的离子束电流分布，示出依据本专利技术另一方面的侧法拉第杯基本完全均匀暴露于离子束。图4是依据本专利技术另一方面离子束相对于工件做反复窄扫描的示例性平面图。图5A是离子束相对于工件和两个侧法拉第杯做反复宽扫描的示例性平面图。图5B是图5A所示扫描区域部分的分解图。图6A是依据另一方面用于增加离子束利用率的反复交错窄和宽扫描的示例性平面图。图6B是图6A所示扫描区域的分解图。图7是根据本专利技术另一方面的离子束电流切换设备的示例性图。图8示出了依据本专利技术另一方面，两个窄扫描与一个宽扫描交错的示例性扫描周期相关的电子闸的波形和同步时序图。图9示出了依据本专利技术另一方面，一种用于在扫描离子束布植器中提高离子束利用率的方法。具体实施方式本专利技术涉及一种用于在离子布植系统中提高离子束利用率的系统、设备和方法。现将结合附图来对本专利技术予以描述，其中相同标号的数字在全文中指称相同的元件。应当了解这些方面的描述仅仅是说明性的，它们不应被理解为对本专利技术的任何限制。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了很多具体细节，以便对本专利技术彻底的理解。然而，对本领域技术人员来说，可以不用这些具体细节来实现本专利技术。现参考附图，根据本专利技术的第一方面，图1示出了离子布植系统100，例如，其中离子布植系统包括终端机102、束线总成104、末端站106。一般而言，终端机102、束线总成104、末端站106组成了离子布植设备107，其中，终端机102中的离子源108耦合于电源供应器110，以电离掺杂的气体形成多个离子并形成离子束112。本实施例的离子束112通过束导向设备114，并且从孔洞116出来而朝向末端站106。在末端站106，离子束112轰炸工件118(如：半导体，如硅晶片、显示面板等)，其驻留在工件支持物120上，(如：选择性夹钳或安装于静电卡盘ESC)。一旦嵌入工件118里，则布植的离子就会改变工件的物理和/或化学性质。因此，离子布植常被用于半导体装置的制造和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高离子束利用率的方法，该方法包括：在工件支持物上设置工件；沿着离子束的路径设置一个或多个配置为感测所述离子束电流的侧法拉第杯，其中所述一个或多个侧法拉第杯与所述工件分开的距离与所述工件的直径有关；跨越所述工件的表面往返扫描所述离子束，其中，所述离子束的窄扫描一般由逆转位于所述工件边缘位置的所述离子束的扫描方向而定，所述离子束的宽扫描一般由逆转位于所述一个或多个侧法拉第杯的外部区域处的所述离子束的扫描方向来定，且使所述离子束的一个或多个窄扫描与所述离子束的一个或多个宽扫描交错；在往返扫描所述离子束的同时，经由所述一个或多个侧法拉第杯来感测所述离子束的电流；在所述离子束宽扫描的同时，将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到剂量仪；以及在所述离子束窄扫描的同时，将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到电接地。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 US 14/168,7701.一种提高离子束利用率的方法，该方法包括：在工件支持物上设置工件；沿着离子束的路径设置一个或多个配置为感测所述离子束电流的侧法拉第杯，其中所述一个或多个侧法拉第杯与所述工件分开的距离与所述工件的直径有关；跨越所述工件的表面往返扫描所述离子束，其中，所述离子束的窄扫描一般由逆转位于所述工件边缘位置的所述离子束的扫描方向而定，所述离子束的宽扫描一般由逆转位于所述一个或多个侧法拉第杯的外部区域处的所述离子束的扫描方向来定，且使所述离子束的一个或多个窄扫描与所述离子束的一个或多个宽扫描交错；在往返扫描所述离子束的同时，经由所述一个或多个侧法拉第杯来感测所述离子束的电流；在所述离子束宽扫描的同时，将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到剂量仪；以及在所述离子束窄扫描的同时，将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到电接地。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到剂量仪还包括电阻挡所述一个或多个侧法拉第杯连接到地。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到电接地还包括电阻挡所述一个或多个侧法拉第杯连接到所述剂量仪。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离子束的宽扫描的同时将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到所述剂量仪。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离子束的窄扫描的同时将所述一个或多个侧法拉第杯电连接地。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括提供与所述离子束扫描相关的闸信号，其中所述闸信号包括与所述离子束的宽扫描同步的闸开信号和与所述离子束的窄扫描同步的闸关信号，其中所述闸信号在所述离子束宽扫描的同时将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到所述剂量仪，在所述离子束窄扫描的同时将所述一个或多个侧法拉第杯电连接到电接地。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所述剂量仪仅在所述离子束宽扫描的同时才确定所述离子束的电流。8.一种增加离子束利用率的方法，该方法包括：在工件支持物上设置工件；沿着离子束的路径设置一个或多个用于感测所述离子束的电流的侧法拉第杯，其中所述一个或多个侧法拉第杯与所述工件分开的距离与所述工件的直径有关；跨越所述工件表面往返扫描所述离子束，离子束的一个或多个窄扫描与离子束的一个或多个宽扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒·佐藤，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US