离子注入工艺和装置的离子束尺寸控制以及先进工艺控制制造方法及图纸

提供了一种用于离子注入方法和装置的工艺控制方法以在衬底上提供诸如可以补偿明显非均匀性的高剂量区域。在离子注入工具中，提供单独可控电极作为设置于离子束外部的多组相对电极。离子束阻挡件可定位在离子束中。电极和离子束阻挡件都可控制地减少入射在衬底上的离子束的区域。电极和离子束阻挡件也改变入射在表面上的区域减小的离子束的位置。衬底扫描穿过离子束的速度可以在注入工艺期间动态改变以在衬底中生成各种剂量浓度。本发明专利技术还提供了离子注入工艺和装置的离子束尺寸控制以及先进工艺控制。

【技术实现步骤摘要】
离子注入工艺和装置的离子束尺寸控制以及先进工艺控制
本专利技术涉及半导体制造，更具体地涉及工艺控制技术以及用于半导体器件离子注入的装置和方法。
技术介绍
半导体器件在整个电子产业和领域内的各种设备中得到广泛应用。在包括数以百计或者甚至数以千计的芯片的衬底上制造还称为芯片的半导体器件。在当今的半导体制造产业中，不断推动增大衬底尺寸并且减小形成在衬底上的半导体器件的特征尺寸。至关重要的是控制横穿衬底的每种工艺操作的均匀性。换言之，重要的是贯穿整个衬底均匀地实施每种工艺操作。随着衬底尺寸增大而特征尺寸减小，控制所需水平的均匀性甚至更具有挑战性。然而，半导体制造的现实世界中的确存在非均匀性。各种因素可能会引起非均匀性。非均匀性可归因于各种工艺操作。高级测量技术以及先进结构和分析装置能够确定这些非均匀性。非均匀性其本身可能表现为横跨衬底的不同膜厚度、横跨衬底的临界尺寸(CD)测量结果或者以各种其他方式的变化。非均匀性可能在衬底上产生数以百计或数以千计的非功能性芯片。半导体器件制造是成本密集型工艺，因此希望应用先进工艺控制技术以补偿横跨衬底的非均匀性并且贯穿整个衬底制造功能芯片。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种用于向衬底中注入离子的方法，所述方法包括：在离子注入工具中生成离子束；将衬底定位于所述离子注入工具中的可移动工作台上，使得所述离子束照射在所述衬底上；调节照射到所述衬底上的所述离子束的区域的尺寸；以及相对于所述离子束平移所述衬底，所述平移包括在正交方向中的每个方向上平移所述衬底。在该方法中，所述平移包括沿着所述正交方向中的每个方向相对于所述离子束以可变速度扫描所述衬底。在该方法中，改变尺寸包括加偏压于设置在所述离子束外部的相对电极。在该方法中，加偏压于所述相对电极包括沿着所述离子束的离子束方向单独加偏压于设置在多个位置处的多组相对电极中的至少一组，并且每一组都包括设置于所述离子束的相对侧的所述相对电极。在该方法中，加偏压于所述多组相对电极中的至少一组包括：加偏压于所述多组相对电极中的至少第一组以沿着第一方向产生电场并且加偏压于所述多组相对电极中的至少第二组以沿着与所述第一方向垂直的方向产生电场。该方法还包括：通过交替加偏压于设置在所述离子束外部的相对电极来相对于所述衬底来回摆动所述离子束的位置。在该方法中，所述摆动包括在x方向和y方向上来回摆动所述离子束以在所述x方向和所述y方向上产生离子束分布区域。在该方法中，所述摆动发生在所述平移期间并且以1至500Hz范围内的频率发生，并且调节尺寸包括收窄所述离子束使得所述区域的高度和宽度均都小于所述衬底的直径。在该方法中，所述平移包括在所述x方向和所述y方向上相对于所述离子束以可变速度扫描所述衬底。在该方法中，调节尺寸包括收窄所述离子束使得所述区域的高度和宽度均都小于所述衬底的直径。在该方法中，改变尺寸包括将离子束阻挡构件部分地定位于所述离子束的路径中。在该方法中，所述离子束的所述区域为矩形，并且所述矩形区域的对边中的每条边的尺寸都小于所述衬底的直径，并且所述离子束阻挡构件由石墨形成。根据本专利技术的另一方面，提供了一种离子注入工具，包括：离子束生成器；至少一个磁体设备，用于将所述离子束引导至用于在其上接收衬底的工作台；所述工作台，被定位成使得当所述衬底位于所述工作台上时所述离子束在z方向上入射到所述衬底上，所述工作台相对于所述离子束在x方向和y方向上均可平移；以及至少一组相对电极，设置于所述离子束的外部并且可控制地改变所述离子束入射到所述衬底上的区域的大小和位置。在该离子注入工具中，所述至少一组相对电极中的每个电极都单独可控，并且所述工作台能够在所述x方向和所述y方向上以可变速度进行平移。该离子注入工具还包括：阻挡构件，可定位在所述离子束的路径中并且可移动以改变所述离子束的所述大小和形状。在该离子注入工具中，所述至少一组相对电极包括沿着所述离子束的束方向设置于不同位置的单独可控的多组相对电极。在该离子注入工具中，所述至少一组相对电极可被控制以在所述离子束入射到所述衬底上时至少改变所述离子束入射到所述衬底上的所述区域的所述位置。在该离子注入工具中，所述至少一组相对电极可被控制以至少改变所述离子束入射到所述衬底上的所述区域的所述位置，并且当所述离子束入射到所述衬底上时所述工作台在所述x方向和所述y方向上以可变速度可移动。在该离子注入工具中，所述至少一组相对电极中的至少第一组相对电极被定向成使得所述第一组相对电极的电场与所述至少一组相对电极中的第二组相对电极的电场正交。根据又一方面，提供了一种离子注入工具，包括：离子束生成器；至少一个磁体设备，用于将离子束引导至衬底保持器；所述衬底保持器包括用于在其上接收衬底的可移动工作台，使得当所述衬底位于所述工作台上时所述离子束入射到所述衬底上，所述可移动工作台在正交方向中的每个方向上以可变速度可平移；多组相对电极，设置于所述离子束外部并且包括具有正交电场的相对电极组，所述相对电极组可单独控制以改变入射到所述衬底上的所述离子束的大小和形状；以及石墨阻挡构件，可定位于所述离子束的路径中并且可移动以改变入射到所述衬底上的所述离子束的所述大小和所述形状；其中，所述可移动工作台用于相对于所述离子束以可变速度扫描所述衬底。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下具体描述中最好地理解本专利技术。应该强调的是，根据标准实践，附图的各种部件不必按比例。相反，为了清楚，可以任意增大或者减小各种部件的尺寸。在整个说明书和全部附图中，相同的参考标号指定相同的部件。图1是示出根据本专利技术实施例的衬底相对于离子束进行平移的俯视图；图2是示出本专利技术实施例的平面图，其中，该平面图示出了离子束入射在其上的衬底区域的尺寸减少；图3是示出本专利技术的一个工艺控制实施例的具有增大的掺杂浓度的区域的半导体衬底的平面图；图4是示出根据本专利技术的离子注入工具的多方面的横截面图；图5是示出根据本专利技术的离子注入工具的多方面的横截面图；图6是沿着图5的线A-A’所截取的平面图；图7A和7B是根据实施例的离子束浓度的分布，其中，离子束的集中区域横穿衬底表面进行扫描；以及图8A至图8F示出离子注入工具中的衬底的可变扫描速度和正在注入的衬底的曲线图。具体实施方式本专利技术提供了在离子注入工具中的x方向和y方向上改变衬底穿过离子束进行扫描的扫描速度。本专利技术还提供了控制在离子注入工具中离子束入射在衬底的表面上的区域的尺寸和位置。离子束被成形为控制离子束的尺寸和位置，从而将最高掺杂浓度的离子束聚焦在期望位置处。衬底在x和y方向上相对于离子束进行扫描。在注入工艺之前或者期间在x和y方向上调节离子束入射在衬底上的区域的位置。在一些实施例中，衬底在x和y方向上以可变速度进行扫描。可变速度能够制造具有不同掺杂浓度的区域。较慢的扫描速度制造较高的掺杂剂量并且反之亦然。在一个实施例中，本专利技术提供了旋转衬底约90°并且随着衬底这样旋转，在x方向上再次进行扫描。参考图1，+x方向2和+y方向4代表离子注入工具内的衬底1的扫描方向。x轴12和y轴14代表衬底的轴本身。在x方向2和y方向4上相对于离子束3以可变速度扫描衬底，以能够在衬底的x轴12和y轴14方向上改变横穿衬底的注入剂量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向衬底中注入离子的方法，所述方法包括：在离子注入工具中生成离子束；将衬底定位于所述离子注入工具中的可移动工作台上，使得所述离子束照射在所述衬底上；调节照射到所述衬底上的所述离子束的区域的尺寸；以及相对于所述离子束平移所述衬底，所述平移包括在正交方向中的每个方向上平移所述衬底。

【技术特征摘要】
2012.05.04 US 13/463,9421.一种用于向衬底中注入离子的方法，所述方法包括：在离子注入工具中生成离子束；将衬底定位于所述离子注入工具中的可移动工作台上，使得所述离子束照射在所述衬底上；调节照射到所述衬底上的所述离子束的区域的尺寸，其中，改变尺寸包括将离子束阻挡构件部分地定位于所述离子束的路径中；以及通过交替加偏压于设置在所述离子束外部的相对电极来相对于所述衬底来回摆动所述离子束的位置；相对于所述离子束平移所述衬底，所述平移包括在正交方向中的每个方向上平移所述衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平移包括沿着所述正交方向中的每个方向相对于所述离子束以可变速度扫描所述衬底。3.根据权利要求1所述的方法，其中，改变尺寸包括加偏压于设置在所述离子束外部的相对电极。4.根据权利要求3所述的方法，其中，加偏压于所述相对电极包括沿着所述离子束的离子束方向单独加偏压于设置在多个位置处的多组相对电极中的至少一组，并且每一组都包括设置于所述离子束的相对侧的所述相对电极。5.根据权利要求4所述的方法，其中，加偏压于所述多组相对电极中的至少一组包括：加偏压于所述多组相对电极中的至少第一组以沿着第一方向产生电场并且加偏压于所述多组相对电极中的至少第二组以沿着与所述第一方向垂直的方向产生电场。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述摆动包括在x方向和y方向上来回摆动所述离子束以在所述x方向和所述y方向上产生离子束分布区域。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述摆动发生在所述平移期间并且以1至500Hz范围内的频率发生，并且调节尺寸包括收窄所述离子束使得所述区域的高度和宽度都小于所述衬底的直径。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述平移包括在x方向和y方向上相对于所述离子束以可变速度扫描所述衬底。9.根据权利要求1所述的方法，其中，调节尺寸包括收窄所述离子束使得所述区域的高度和宽度都小于所述衬底的直径。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述离子束的所述区域为矩形，并且矩形区域的对边中的每条边的尺寸都小于所述衬底的直径，并且所述离子束阻挡构件由石墨形成。11.一种离子注入工具，包括：离子束生成器；至少一个磁体设备，用于将离子束引导至用于在其上接收衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：黃至鸿，张钧琳，郑迺汉，杨棋铭，林进祥，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：