在不利条件下执行均匀的剂量注入的系统和方法技术方案

一种离子注入系统(100)和相关的方法包括扫描仪，配置成将笔状离子束扫描成带状离子束(110)，和束弯曲组件(112)，配置成接收具有第一方向的带状离子束，并且将带状离子束弯曲以沿第二方向行进。系统还包括末端站，定位在束弯曲组件的下游，其中末端站(102)配置成接收沿第二方向行进的带状离子束，并且进一步配置成将工件(104)固定，离子注入所述工件内。此外，系统包括束电流测量系统(122，124，106)，位于束弯曲组件的出口开口处，并且配置成在束弯曲组件的出口开口处测量带状离子束的束电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及离子注入系统，并且更具体地涉及在不利条件下(例如在覆有光致抗蚀剂的工件/晶片的植入期间的重度排气)用于执行剂量测定控制的系统和方法。
技术介绍
在制造半导体器件时，离子注入被用以对半导体进行杂质掺杂。在集成电路的制造期间离子束注入装置用来以离子束处理硅晶片，以便形成η型或ρ型非本征材料掺杂或形成钝化层或保护层。当被用于掺杂半导体时，离子束注入装置注入一选定的离子种类以产生期望的非本征材料。注入由诸如锑、砷、或磷的源材料所产生的离子得到“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，可注入诸如硼、镓、或铟的源材料所产生的离子。典型的离子束注入装置包括离子源，其用于自可离子化的源材料产生正电荷的离子。产生的离子形成为束且沿着预定的束路径被引导至注入站。离子束注入装置可包括在离子源与注入站之间延伸的束形成和成形结构。束形成和成形结构维持离子束且界定该束流通过于其途中至注入站的伸长的内部腔部或通道。当操作注入装置，此通道通常被抽真空以降低离子由于碰撞于气体分子而偏转离开预定束路径的几率。剂量测定是测量注入在晶片或工件中的离子。在控制注入离子的剂量中，通常地利用闭合回路反馈控制系统，以便动态调节注入以实现在注入工件中的均勻度。这种控制系统利用实时电流监测以控制工件慢扫描速度。法拉第碟或法拉第杯周期地测量束电流并调节慢扫描速度以确保恒定调配剂量。频繁的测量允许剂量控制系统以快速响应于束电流的变化。法拉第杯接近工件放置，由此使得其对实际调配工件剂量的束电流敏感。剂量测定系统的目的是为了了解传送至工件的掺杂物的量，并且在离子注入应用中，这通过测量电流(即束电流)完成。若所有掺杂物粒子带相同的电荷值q，每秒传送至晶片的掺杂物粒子“η”的数量仅由所测量的电流(束电流)“i”(安培)给出，如下式η = i/(qe),其中e是电子电荷的值，其约为1.6X10_19库仑。通常，所有离子具有相同的电荷值且电荷值q是一个整数。若离子束是由不同的电荷状态的离子(包括电荷值为零的中性粒子)所组成，则q是电荷值与其电荷状态分布的加权平均值并且前面给出的简单关系不再成立。因为离子束的电荷状态分布可以改变(通过将详细介绍的电荷交换反应)且难以测量，特别是由于其可能含有大部分的中性原子(其无法用任何电的方法测量)，付出很大的努力保持离子束的电荷值在初始期望的单一值。然而，一些处理是用以使改变离子的初始的电荷值，且一个这种处理被称为电荷交换反应。当高速离子紧密接近另一个分子或原子，该离子可能从该分子或原子拾取或获取电子(即电子“拾取”反应)，或可能释放电子至该分子或原子(即电子脱离反应)。 前者反应将离子电荷的值减小1，例如，一单电荷离子变成一中性粒子，即电中性的原子。 后者将离子电荷的值增大1，例如一单电荷的离子变成一双电荷的离子在离子注入系统中，花费大量的精力通过维持离子的整个路径在高的真空度(通常为在< 1X10_6托(torr))以防止频繁发生这些电荷交换反应。然而，在处理半导体制造的许多离子注入应用中，工件(半导体晶片)部分地覆盖称为光致抗蚀剂的薄有机膜，以屏蔽某些区域，并由此选择地仅掺杂晶片的期望的部分。当高速的离子撞击在晶片的光致抗蚀剂层，有机膜的一些分子键被打断并且释放的原子的部分形成气体，很可能是氢气。释放气体的量可能很多并且可以运作以降低在离子束路径的真空水平，且在极端的情形，在离子束中几乎50%的离子经历电荷交换反应。针对每个电荷交换反应，存在称为反应横截面的值，其描述在剩余原子的单位密度下的反应发生机率。反应横截面以面积的尺寸的形式给出(如同其名称所指，通常是平方厘米)，且其值通过离子速度、离子电荷值、离子质量以及剩余气体原子而在宽的范围内变化。若针对改变离子电荷X至y的反应而将电荷交换横截面的值表示为Oxy，在已经通过气体层后电荷值从原始电荷χ改变至最后电荷值y的离子束的部分给定为f产 3. 3 X 1016p*L* σ xy,其中，ρ是真空压力(单位为托)，且L是通过的长度(单位为厘米)。原始电荷状态X的部分如下式表示fx = 1- (。+。+· ..)-(fx+1+fx+2+fx+3+. · ·)且在右边的第二项是针对在电子“拾取”反应，而第三项是针对在脱离反应。使用最后电荷部分fy，在通过气体层后，计算的平均电荷值为qav = fx*X+ (x-1) +fx_2* (x-2) +···} + {fx+1* (x+1) +fx+2* (x+2) +···}。对于实际应用，最后电荷状态可限制为0与3之间的值。例如，对于在+l(x = 1) 的起始的离子电荷的情况，qav ^ (1-(f0+f2+f3)) + {fQ*0+f2*2+f3*3}。此外，当所有的脱离反应的离子束能量足够低以至于可忽略地小 (σ 12 ^ σ 13 ^ 0)且仅有的电荷交换反应是电子拾取，该公式变得简单得多qav ^ l-f0。在此简化的实例中，针对在掺杂原子的数目“η”的公式由测量的束电流i给出n = i/((l-f0)*e)，即针对在相同的束电流掺杂原子的数目以1/(1- 倍增大。上述的实例显示为了通过测量的束电流得到掺杂物的实际数目，必须知道f；， 即电荷交换离子的部分，这是很难知道的。图1示出现有技术的离子注入系统，其对剂量测定控制采用压力补偿。离子束9 离开离子源2，并且通过质量分析器3进行质量分析，然后被引导朝向末端站5，在一个示例中末端站5是其中包含多个工件6的批量系统。法拉第杯7通过在盘上的狭缝8且在末端站的后方即刻测量到达晶片的离子束。因为到达盘的掺杂物粒子的数目必须通过在法拉第杯7的测量的束电流用上面包含依次依赖于束流路径内的压力的因子f；的公式计算，这种5方法使用放置在处理室15的离子计16所测量的瞬时压力对在测量的束电流根据经验进行校正。在这种方法中，束电流与晶片上的原子数目之间的比例因子是针对在各个注入条件而根据经验来确定的，根据各个注入“配方(recipe)”，即该注入的离子束能量、质量、 电荷值、束电流、与注入的总剂量水平。这种P运算电路(p-comp)方法的缺点是对每个注入配方必须在实际注入前确定经验因子且必须尽力使得该因子长时间维持不变。现有技术的解决方案的另一个问题在于在压力与剂量之间的假设作用近似倾向于在较高压力条件下破坏。因为这个问题，一些使用者限制束电流以保持近似有效值，但是这负面地影响生产力。因此，期望改进的用于执行剂量测定控制的系统和方法。
技术实现思路
下面给出简化的
技术实现思路
以便提供本专利技术的一个或多个方面的基本的理解。
技术实现思路
不是本专利技术的宽的总的看法，并且不是为了确认本专利技术的关键的或至关重要的元件， 也不是描述本专利技术的范围。相反，
技术实现思路
的主要功能是为了以简化的方式给出本专利技术一些概念，作为后面描述的更详细的说明书的前奏。 提供一种离子注入系统，包括扫描仪，配置成将笔状离子束扫描成带状离子束，和束弯曲组件，配置成接收具有第一方向的带状离子束，并且将带状离子束弯曲以沿第二方向行进。系统还包括末端站，定位在束弯曲组件的下游，其中末端站配置成接收沿第二方向行进的带状离子束，并且进一步配置成将工件固定，离子注入所述工件内。此外，系统包括束电流测量系统，位于束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：佐藤秀，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：