專利名稱：具有減小的掃描場(chǎng)效應(yīng)的離子注入的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開內(nèi)容整體上涉及離子注入系統(tǒng)，尤其涉及通過減輕離子束掃描的零場(chǎng)效應(yīng)來促進(jìn)跨過工件掃描的離子束的一致性的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件和其它產(chǎn)品制造中，使用離子注入來用產(chǎn)生電子部件的特定電子性質(zhì)的雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體晶片、顯示面板和其它工件進(jìn)行摻雜。離子注入機(jī)或離子注入系統(tǒng)使用離子束處理工件來產(chǎn)生η型或ρ型摻雜區(qū)域，或修改特定區(qū)域的應(yīng)變，或在工件中形成鈍化層。當(dāng)用于對(duì)半導(dǎo)體摻雜時(shí)，離子注入系統(tǒng)注入已選定的離子種類以產(chǎn)生所期望的非本征材料，其中注入由諸如銻、砷或磷的源材料產(chǎn)生的離子在半導(dǎo)體晶片中產(chǎn)生η型非本征部分，注入由諸如硼、鎵或銦的源材料產(chǎn)生的離子在半導(dǎo)體晶片中產(chǎn)生P型非本征材料部分。 離子束一般跨過半導(dǎo)體晶片的表面進(jìn)行掃描，以注入來自源材料的離子，通常由掃描部件執(zhí)行所述掃描處理。在使用經(jīng)掃描的束的單晶片離子注入系統(tǒng)中，通常通過變化掃描速度實(shí)現(xiàn)均一性校正。這需要高帶寬掃描器。在磁性掃描系統(tǒng)中，除了別的因素之外，由于渦電流損耗，可能難以滿足此要求。在磁性系統(tǒng)和靜電系統(tǒng)兩者中，當(dāng)掃描場(chǎng)經(jīng)過零場(chǎng)時(shí)，掃描器區(qū)域中的束中和會(huì)顯著地改變。所述束中和的改變會(huì)使束尺寸變化以及束電流改變。這些改變被稱為零場(chǎng)效應(yīng)(ZFE)。在中等電流且高能量的系統(tǒng)中，ZFE通常很小，且問題不大，因?yàn)槭ǔＲ韵喈?dāng)高的能量穿過掃描器。在磁性掃描的高電流束線中，在束電流顯著地改變且尺寸收縮可比較的量的情況下，ZFE將是顯著的。因此，這對(duì)掃描器的動(dòng)態(tài)范圍提出很高的要求， 而且需要復(fù)雜的校正算法。所以，需要一種可以避免ZFE的不利方面同時(shí)利用雙極掃描的簡(jiǎn)便性的簡(jiǎn)單方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供對(duì)此處的本發(fā)明公開內(nèi)容的基本理解，接下來呈現(xiàn)了簡(jiǎn)化的發(fā)明內(nèi)容。 該發(fā)明內(nèi)容不是廣泛綜述。其目的既不是用于識(shí)別重要的或關(guān)鍵的元件，也不是描繪此處的本發(fā)明公開內(nèi)容的范圍。相反，其主要目的只是以一種簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)出一個(gè)或更多的構(gòu)思，作為之后要呈現(xiàn)的更加詳細(xì)的描述的序言。如上文提及，本發(fā)明公開內(nèi)容涉及離子注入系統(tǒng)，尤其涉及對(duì)離子束的聚焦的改進(jìn)，以促進(jìn)跨過工件的注入均勻性。所述注入系統(tǒng)包括掃描器單元，其通過產(chǎn)生場(chǎng)(例如磁場(chǎng)、電場(chǎng)或兩者的組合)使離子束彎曲或轉(zhuǎn)向。掃描器的場(chǎng)與離子束相互作用以引起隨時(shí)間變化的角偏轉(zhuǎn)，這種角偏轉(zhuǎn)使離子束跨過工作進(jìn)行掃描。另外，它用作在掃描束時(shí)動(dòng)態(tài)地改變束的聚焦性質(zhì)的隨時(shí)間變化的透鏡。然而，掃描器的場(chǎng)也可能經(jīng)由束的空間電荷中和的變化而不是經(jīng)由對(duì)束離子的直接作用力的相互作用，以不被預(yù)期的且可能是不期望的方式影響離子束的性質(zhì)。通常，這些效應(yīng)在掃描器場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)或上述兩者)的量值達(dá)到零時(shí)發(fā)生，且被稱為“零場(chǎng)效應(yīng)”。
本發(fā)明公開內(nèi)容討論了一種具有可以避免這些零場(chǎng)效應(yīng)的不利后果的配置的離子注入系統(tǒng)。公開了離子注入系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)和用于將經(jīng)掃描的離子束提供給工件的方法， 其中調(diào)整或校正離子束的一個(gè)或更多個(gè)聚焦性質(zhì)以補(bǔ)償掃描機(jī)構(gòu)的零場(chǎng)效應(yīng)。本發(fā)明公開內(nèi)容發(fā)現(xiàn)了在任何類型的離子注入應(yīng)用中的應(yīng)用，且可能被有利地采用以減輕沿掃描方向的入射束變化，從而改進(jìn)被注入的工件的注入一致性/均一性。為實(shí)現(xiàn)上述和相關(guān)的目的，下述的描述和附圖將詳細(xì)闡述此處的本發(fā)明公開內(nèi)容的特定說明性的方面和實(shí)施方式。這些僅表示其中可以采用此處本發(fā)明內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)方面的多種方式中的少數(shù)幾個(gè)。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，其它的方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎的特征可以從下述詳細(xì)的描述變得清楚。


圖IA為示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的具有帶有掃描器和聚焦調(diào)節(jié)部件的掃描系統(tǒng)的示例性離子注入系統(tǒng)的示意圖；圖IB為示出圖IB的注入系統(tǒng)的掃描器和幾個(gè)示例性的經(jīng)掃描的離子束的部分頂部平面視圖；圖IC為示出圖IA和圖IB的掃描器中的掃描線圈電流波形的圖表；圖ID為示出了在圖IA和圖IB的系統(tǒng)中在幾個(gè)分立的時(shí)間點(diǎn)撞擊工件的經(jīng)掃描的離子束的透視圖；圖IE為示出橫跨工件掃描離子束的側(cè)視圖；圖IF至圖IL為示出由掃描器的聚焦性質(zhì)引起的在撞擊工件時(shí)離子束寬度的變化和由圖IA和圖IB的離子注入系統(tǒng)中的掃描器引起的空間電荷中和變化的部分正視圖；圖2A為示出了根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的聚焦調(diào)整部件的簡(jiǎn)化側(cè)視圖，該聚焦調(diào)整部件包括螺線管；圖2B為還示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的另一聚焦調(diào)整部件的簡(jiǎn)化側(cè)視圖，該聚焦調(diào)整部件包含具有定位在離子束路徑周圍的四個(gè)電磁體的磁四極；圖2C為示出圖IA和圖IB的掃描器中的掃描線圈電流波形和聚焦調(diào)整部件電流波形的圖表；圖2D為示出在幾個(gè)分立的時(shí)間點(diǎn)撞擊離子注入系統(tǒng)中的工件的經(jīng)掃描的離子束的透視圖；圖2E至圖^(為示出通過示例性的聚焦調(diào)整部件的操作在幾個(gè)分立的時(shí)間點(diǎn)撞擊在離子注入系統(tǒng)中的工件時(shí)的更加一致的離子束寬度的部分正視圖；圖2L為示出位于圖IA和圖IB的示例性聚焦調(diào)整部件中的離子束路徑的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)示例性的聚焦調(diào)整電極的簡(jiǎn)化透視圖；圖2M為示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的聚焦調(diào)整部件的透視圖，該聚焦調(diào)整部件包含圍繞離子束路徑的單透鏡(Einzel lens)；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖描述了此處本發(fā)明公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)方面，其中在全文中一般采用相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，其中各種結(jié)構(gòu)不必按比例繪制。在下述的描述中，為了說明的目的，闡述了許多特定細(xì)節(jié)，用以提供對(duì)此處公開內(nèi)容的一個(gè)或更多個(gè)方面的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，可以在較少程度的這些特定細(xì)節(jié)的情況下，實(shí)施此處公開內(nèi)容的一個(gè)或更多的方面。在其它例子中，以方框圖的形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和器件，用于促進(jìn)對(duì)此處公開內(nèi)容的一個(gè)或更多的方面的描述。如上文所述，本發(fā)明公開內(nèi)容涉及用于將雜質(zhì)注入到諸如半導(dǎo)體晶片的工件中的離子注入系統(tǒng)。這些系統(tǒng)一般通過以下步驟運(yùn)行產(chǎn)生包含雜質(zhì)種類的離子的離子束；引導(dǎo)離子束穿過限定和提純離子束的性質(zhì)的各種過濾和處理機(jī)構(gòu)，以及將離子束引導(dǎo)至工件定位在其上的終端站。離子束跨過工件的表面進(jìn)行掃描，以將工件的期望的部分暴露至給離子束，并且因此將雜質(zhì)注入到工件期望的部分中。圖IA示出具有掃描器136和聚焦調(diào)整或者調(diào)整設(shè)備135的示例性的低能量離子注入系統(tǒng)或離子注入機(jī)110。如圖IA所示，離子注入系統(tǒng)110包括終端112、束線組件114 和終端站116。終端112中的離子源120由電源供給裝置122供電以產(chǎn)生引出的離子束 124，其中源120包括一個(gè)或多個(gè)引出電極(未示出)以從源腔引出離子，從而產(chǎn)生被引出的離子束124。雖然圖IA的離子注入系統(tǒng)114示出具有特定位置且沿束線以特定次序設(shè)置的許多部件，但應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)包括在可以是根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容的處于多種位置和成多種次序的這樣的部件的許多系統(tǒng)。束線組件114包括束引導(dǎo)件132，該束引導(dǎo)件132具有靠近源120的入口和帶有出口孔134的出口。束線組件還包括質(zhì)量分析裝置126，該質(zhì)量分析裝置1 接收被引出的離子束IM且產(chǎn)生偶極子磁場(chǎng)，該偶極子磁場(chǎng)基于荷質(zhì)比選擇性過濾離子束中的離子，使所述得到的離子束僅包含具有所需的荷質(zhì)比(或落在所需的荷質(zhì)比范圍內(nèi))的離子。所得到的經(jīng)質(zhì)量分析的離子束124穿過分辨孔134至終端站116中的工件130?？梢灾圃旄鞣N束形成和成形結(jié)構(gòu)(未示出)以保持離子束124，且其界限了細(xì)長(zhǎng)的內(nèi)腔或通路，所述束124 通過所述內(nèi)腔或通路沿束路徑被傳輸至在終端站116中被支撐的一個(gè)或更多的工件130。束線組件114還包括具有掃描器136和聚焦調(diào)整設(shè)備135以及平行化裝置138的掃描系統(tǒng)。掃描器136接收離子束124，在一些實(shí)施例中，提供給掃描器的離子束已被聚焦成相對(duì)窄的輪廓(如所示出的系統(tǒng)110中的“筆”束)。如上文所提到的，掃描器136通過產(chǎn)生靠近離子束的電場(chǎng)或磁場(chǎng)(或上述兩者)來修改離子束124。掃描器136沿X方向來回掃描束124以使束IM展開成細(xì)長(zhǎng)的“帶”輪廓(例如經(jīng)掃描的束124)，具有至少與工件 130 —樣寬的有效的X方向?qū)挾取鳬M之后穿過平行化裝置138，該平行化裝置138大體上平行于Z方向(例如，大體上垂直于工件表面)朝向工件130引導(dǎo)帶束，盡管還設(shè)想了傾斜的注入。如在圖1中的描述中所說明的，由掃描器136產(chǎn)生且用于掃描離子束124的場(chǎng)可以產(chǎn)生某些不期望的效應(yīng)(例如零場(chǎng)效應(yīng))，這將導(dǎo)致跨過工件130的劑量(所注入的離子密度)的不一致性或跨過工件130的束尺寸和瞬時(shí)束電流密度的不一致性。掃描系統(tǒng)的聚焦調(diào)整部件135可以配置成關(guān)于掃描器136在離子束IM上的零場(chǎng)效應(yīng)來調(diào)整離子束 124的聚焦性質(zhì)，且產(chǎn)生聚焦調(diào)整后的離子束124。所述聚焦性質(zhì)可以是離子束所固有的任何聚焦性質(zhì)，例如束尺寸、束電流和/或離子劑量。因此聚焦調(diào)整部件135可以在束跨過工件130進(jìn)行掃描時(shí)提供被測(cè)量的聚焦性質(zhì)的一致性。注入機(jī)110可以采用不同類型的終端站116。例如，“批量”型終端站可以同時(shí)支撐多個(gè)工件130，其中工件130移動(dòng)通過離子束的路徑，直到所有工件130被完全注入為止。 另一方面，“連續(xù)”型終端站沿著用于注入的束路徑支撐單個(gè)工件130，其中多個(gè)工件130以連續(xù)的方式一次一個(gè)地進(jìn)行注入，每個(gè)工件130在下一個(gè)工件130的注入開始之前被完全注入。所示出的終端站116為沿著用于注入的束路徑支撐單個(gè)工件130 (例如，半導(dǎo)體晶片、 顯示面板或其它將用來自束124的離子進(jìn)行注入的工件)的“連續(xù)”型終端站。在任一情形中，束輪廓化部件152位于工件位置附近且配置成測(cè)量離子束輪廓的輪廓性質(zhì)。離子束124穿過束輪廓化部件152，該束輪廓化部件152包含一個(gè)或更多的輪廓儀156，該輪廓儀156可連續(xù)地橫穿輪廓儀路徑158，從而測(cè)量經(jīng)掃描的離子束的輪廓的一個(gè)或更多的性質(zhì)。在示出的束輪廓化部件152中，輪廓儀156包括電流密度傳感器(例如法拉第杯(Faraday cup))，用于測(cè)量經(jīng)掃描的束的電流密度。電流密度傳感器以相對(duì)于經(jīng)掃描的束大致正交的方式移動(dòng)，因此通常橫穿帶束的寬度。束輪廓化部件152可操作地連接至控制系統(tǒng)154，以接收來自控制系統(tǒng)154的命令信號(hào)，且將測(cè)量值提供給控制系統(tǒng) 154。應(yīng)當(dāng)理解，束輪廓化部件152可以如2007年4月9日申請(qǐng)的發(fā)明名稱為ION BEAM SCANNING CONTROL METHONDS AND SYSTEMS FOR ION IMPALNTATI0N UNIFORMITY、申請(qǐng)?zhí)枮?11/784，709的美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的那樣進(jìn)行實(shí)施，通過引用該美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容并入本文中，如同于在本文中完全再次書寫?？刂葡到y(tǒng)1 調(diào)整掃描器136的掃描波形以在工件130處提供更加一致的通量輪廓。如果束性質(zhì)跨過工件在實(shí)質(zhì)上發(fā)生變化，則控制系統(tǒng)巧4可能不會(huì)產(chǎn)生可以使得輪廓更加一致的掃描波形。這可能在例如掃描器136不具有遵從控制信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)發(fā)生。聚焦調(diào)整部件135關(guān)于掃描器136在離子束IM上的零場(chǎng)效應(yīng)調(diào)整離子束IM 的一個(gè)或更多的聚焦性質(zhì)。在很多的實(shí)施方式中，期望對(duì)于跨過工件的所有點(diǎn)在工件上保持束尺寸是恒定的，聚焦調(diào)整部件135可以用于這樣的目的(參見例如美國(guó)專利號(hào) 6，903，350)?？商娲兀梢孕薷氖笮?，用于改善跨過工件的通量密度的一致性。相應(yīng)地，控制系統(tǒng)IM可以產(chǎn)生控制信號(hào)，掃描器可以遵從該控制信號(hào)(即在掃描器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi))。在圖2A至圖2L的例子中，聚焦調(diào)整部件135產(chǎn)生靠近經(jīng)質(zhì)量分析的離子束124的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，其操作以調(diào)整離子束124的聚焦性質(zhì)。為了引起對(duì)離子束124的期望的聚焦調(diào)整，聚焦調(diào)整部件135可以通過產(chǎn)生靠近離子束124的另一場(chǎng)(例如電場(chǎng))調(diào)整離子束124的聚焦性質(zhì)?？梢躁P(guān)于掃描器136在離子束IM上的零場(chǎng)效應(yīng)調(diào)整由聚焦調(diào)整部件135產(chǎn)生的場(chǎng)的強(qiáng)度，許多技術(shù)可能對(duì)于這種關(guān)系是有用的。在一組實(shí)施例中，由聚焦調(diào)整部件135引起的聚焦調(diào)整與掃描器136的場(chǎng)的強(qiáng)度相關(guān)。例如，當(dāng)掃描場(chǎng)低于一預(yù)定閾值且接近約零時(shí)，調(diào)整場(chǎng)可以包括與掃描場(chǎng)的相反的關(guān)系，且因而結(jié)果，由調(diào)整組件增加。在另一組實(shí)施例中，由聚焦調(diào)整部件135引起的聚焦調(diào)整與由掃描器136引起的離子束124的角偏轉(zhuǎn)和/或離子束IM對(duì)工件130的入射角相關(guān)。在又一組實(shí)施例中，由聚焦調(diào)整部件135引起的聚焦調(diào)整與工件130所被暴露至的離子束124的輪廓相關(guān)。在這些實(shí)施例中，可以通過將構(gòu)造為測(cè)量離子束124的輪廓的離子束輪廓化部件定位在離子束124的路徑中，測(cè)量離子束124的輪廓。參見圖IB至1E，在圖IB中示出了磁性掃描器36，該磁性掃描器36可以具有在束路徑的上方和下方的一對(duì)磁極片和一對(duì)線圈36a、36b，以及將如在圖IC中的波形圖60中所示出的交流電提供給線圈36a、36b的電流源50。施加至線圈36a和36b的隨時(shí)間變化的電流產(chǎn)生跨過在這些磁極之間的束路徑的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，通過這種隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)使束M沿掃描方向(例如，圖1A、圖IB和圖1D-1L中的X方向)彎曲或偏轉(zhuǎn)(例如，掃描)。當(dāng)掃描器磁場(chǎng)是沿著自頂部磁極至底部磁極的方向上時(shí)(例如，圖IC中的時(shí)間“a” 到‘、”)，束對(duì)中帶正電荷的離子經(jīng)受X軸線上的負(fù)橫向力。當(dāng)磁場(chǎng)為零(諸如，圖IC中的時(shí)間“g”時(shí))，束M在未經(jīng)修改的情況下穿過掃描器35。當(dāng)磁場(chǎng)是沿著自底部磁極至頂部磁極的方向時(shí)(諸如，圖IC中的時(shí)間“i”到“m”)，束M中帶正電荷的離子經(jīng)受X軸線上的正橫向力。如上文所指出的，掃描器36不需要是磁性的。針對(duì)高能量、低電流束，靜電掃描器可能是更加有利的。圖IB示出在束穿過掃描器36時(shí)在進(jìn)入平行化裝置38之前的掃描期間在幾個(gè)示例性分立的時(shí)間點(diǎn)，經(jīng)掃描的束M具有被引起的角偏轉(zhuǎn)。圖ID示出了束M在圖IC中所指示的對(duì)應(yīng)時(shí)間撞擊到工件30上。圖ID中經(jīng)掃描且經(jīng)平行化的離子束2 對(duì)應(yīng)于圖IC 中的時(shí)間“a”時(shí)被施加的線圈電流，類似地，對(duì)于X軸上跨過工件30的單次大致水平掃描， 圖ID中示出的束Mc-2%1是用于圖IC中的對(duì)應(yīng)的時(shí)間“C”、“e”、“g”、“i”、“k”和“m，，的掃描電流。圖IE示出跨過工件30的束M的簡(jiǎn)化的掃描路徑，其中，機(jī)械致動(dòng)(未示出)在通過掃描器36進(jìn)行X軸線掃描的期間沿Y軸線平移工件30，由此將所述束M注入到工件 30的整個(gè)暴露的表面上。在掃描器36中的掃描之前，離子束M通常分別具有非零的X和Y尺寸的寬度和高度輪廓。束的X和Y尺寸中的一個(gè)或上述兩者可能在傳輸期間發(fā)生變化。例如，在束M 沿束路徑朝向工件30傳輸時(shí)，束M遇到可以改變束輪廓的各種電場(chǎng)和/或磁場(chǎng)和裝置。另外，包括帶正電荷的束離子的相互排斥作用的空間電荷效應(yīng)，在缺乏對(duì)策的情況下趨向于使束發(fā)散(例如，增加的X和Y尺寸)。掃描器36的幾何構(gòu)型和操作場(chǎng)提供關(guān)于離子束M的特定的聚焦性質(zhì)。通常，掃描器具有依賴于束被偏轉(zhuǎn)的角度的可變化的焦距。更大的角度導(dǎo)致了更短的焦距。因此， 與掃描場(chǎng)的中心附近的具有很小或零掃描偏轉(zhuǎn)角度的束(例如，圖ID中的Me、Mg和Mi) 相比，工件邊緣附近的束(例如圖ID中的2 和24m)趨向于更小且被更加集中。另外，當(dāng)掃描器場(chǎng)接近零時(shí)，束尺寸和束電流兩者都發(fā)生變化，從而產(chǎn)生被稱作零場(chǎng)效應(yīng)(ZFE)的狀態(tài)。這一效應(yīng)(整體或部分地)由進(jìn)入到掃描器中或保留在掃描器中的束中的電子引起，否則所述電子將由掃描器的電場(chǎng)或磁場(chǎng)排除到離子束之外。這一效應(yīng)可以增加束電流且減小束尺寸。另外，電子在非常接近零的掃描器場(chǎng)處可能被從所述束排斥出，從而與在之前和/或之后的極低強(qiáng)度的場(chǎng)相比，在零場(chǎng)周期期間可以引起突然的但未必大的電流和束尺寸的改變。采用其它的掃描系統(tǒng)(例如電掃描器)也可能發(fā)生類似的效應(yīng)，但該效應(yīng)在磁性掃描系統(tǒng)中通常是明顯的。圖IF到圖11^分別示出分別對(duì)應(yīng)于經(jīng)掃描的例子對(duì)3、對(duì)0、對(duì)6、對(duì)8、對(duì)丨、241^和 24m的入射束24。在束M在X方向上跨過工件30進(jìn)行掃描時(shí)，掃描器36的X方向聚焦發(fā)生變化，從而在束M移向中心時(shí)引起束M的減小的橫向聚焦Mc，導(dǎo)致束尺寸2 逐漸增大。在由掃描器36引起的偏轉(zhuǎn)角接近零時(shí)，由掃描器36產(chǎn)生的場(chǎng)的強(qiáng)度也接近零，且零場(chǎng)效應(yīng)表示為電流的增加以及離子束Mg輪廓的橫向減少。在掃描器36穿過且越過零值時(shí)， 零場(chǎng)效應(yīng)減小，束尺寸返回至相比較的寬、較低電流的離子束Mi，當(dāng)離子束M到達(dá)掃描器36的相對(duì)最大值時(shí)，其將逐漸聚焦到較小的尺寸Mk、2^i。如上文所述，圖IF至圖IL的順序沒有示出在非常接近零的場(chǎng)值下非?？焖俚氖叽缭黾雍碗娏鳒p小。在集成電路器件和其它產(chǎn)品的制造中，需要跨過工件30均一地或根據(jù)指定的分布非均一地注入摻雜劑種類，并使束性質(zhì)(例如尺寸、形狀、角度)跨過工件30是均一的。 由零場(chǎng)效應(yīng)引起的性質(zhì)變化可能導(dǎo)致沿掃描軸線(例如，沿著X方向)的不期望的不一致的注入。在一例子中，可以通過調(diào)整掃描波形解決這樣的不一致性。在存在不正確的通量的位置，掃描器被編程以調(diào)整跨過工件的束的橫穿速率，使得離子束在否則將接收過多的通量的工件部分上更加快速地移動(dòng)，并在否則將接收太少的通量的工件部分上更加緩慢地移動(dòng)。然而，如本文之前所述，零場(chǎng)效應(yīng)的作用在掃描器的場(chǎng)強(qiáng)度接近零時(shí)可能是突變的， 且掃描系統(tǒng)可能不能夠執(zhí)行減輕零場(chǎng)效應(yīng)所必須的橫穿速率調(diào)整。用于補(bǔ)償零場(chǎng)效應(yīng)的可替代的技術(shù)涉及關(guān)于掃描器在離子束上的零場(chǎng)效應(yīng)對(duì)離子束聚焦性質(zhì)的調(diào)整，諸如(例如)通過產(chǎn)生靠近離子束的電場(chǎng)。根據(jù)這一技術(shù)的離子注入系統(tǒng)可以包括配置成產(chǎn)生離子束的離子源；配置成基于荷質(zhì)比選擇性地過濾離子束中的離子的質(zhì)量分析裝置；配置成掃描離子束且朝向工件引導(dǎo)離子束的掃描器；和配置成關(guān)于掃描器在離子束上的零場(chǎng)效應(yīng)調(diào)整離子束的聚焦性質(zhì)的聚焦調(diào)整部件。這一技術(shù)可以用來補(bǔ)償由掃描器引起的零場(chǎng)效應(yīng)，用于促進(jìn)跨過工件的注入的離子密度的一致性?？商娲兀?這一技術(shù)可以用來補(bǔ)償由掃描器引起的零場(chǎng)效應(yīng)，用于在離子束跨過工件進(jìn)行掃描時(shí)促進(jìn)離子束輪廓的一致性。參考圖2A和圖2B，聚焦調(diào)整部件135產(chǎn)生靠近經(jīng)質(zhì)量分析的離子束126的一個(gè)或更多的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，用于調(diào)整聚焦調(diào)整后的離子束124的聚焦性質(zhì)，由此補(bǔ)償由于掃描器136所造成的一個(gè)或更多的隨時(shí)間變化的聚焦性質(zhì)，例如，ZFE或掃描器的依賴角度的焦距。圖2A示出這樣的聚焦調(diào)整部件135的一個(gè)實(shí)施方式，該聚焦調(diào)整部件135包括具有環(huán)繞束路徑的繞組的螺線管172，該螺線管172操作以產(chǎn)生隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，其中電源171與螺線管連接，以將隨時(shí)間變化的電流提供給螺線管。電源171將隨時(shí)間變化的電流提供給螺線管172，其中電源171可以施加脈沖波形，其脈沖為掃描器頻率的兩倍，并被制定相位，使得脈沖大致與圖2C中示出的掃描器中的零電流相對(duì)應(yīng)。其它波形可疊加到所示的脈沖串上，用于消除來自掃描器或其它束線部件的其它效應(yīng)。例如，為掃描頻率的兩倍的三角形波形可以用于消除掃描器的依賴角度的聚焦的效應(yīng)。這與所顯示的波形相加，將形成具有三角波和脈沖的組合的波形。在圖2B中示出了另一示例性的實(shí)施方式，其中聚焦調(diào)整部件135包括具有定位于束路徑周圍的四個(gè)電磁體18 至182d的四極磁體182，以及將隨時(shí)間變化的電流提供給電磁體18 至182d的電源181。如同上文的螺線管，由圖2A和圖2B中的電源171和181 提供的電磁體電流被調(diào)整，以產(chǎn)生一個(gè)或更多的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有與經(jīng)掃描的離子束1 沿著掃描方向軸線的位置相關(guān)的強(qiáng)度，例如，該磁場(chǎng)為掃描頻率的兩倍且被制定相位以消除ZFE效應(yīng)的一系列的脈沖。當(dāng)穿過電磁體18加-182(1的電流的極性使得來自磁體18 和182c的磁北極面向束124，并且來自磁體182b和182d的磁南極面向束124時(shí)，四極182將引起束IM在Y方向上的發(fā)散以及在X方向上的會(huì)聚。當(dāng)來自電源181的電流在磁體182b和182d處產(chǎn)生磁北極以及在磁體18 和182c處產(chǎn)生磁南極時(shí)，束IM在Y方向上會(huì)聚，在X方向發(fā)散。使用具有相反極性的一對(duì)四極(二聯(lián)體)，或具有交替極性的三個(gè)四極(三聯(lián)體)，在X方向和Y方向上的會(huì)聚和發(fā)散都是有可能的。在所示出的例子中，電源181將大體如圖2C中所示出的隨時(shí)間變化的電壓(圖2C中的Vl交替波形)提供給電磁體18h-182d中的線圈， 以建立為掃描頻率的兩倍的隨時(shí)間變化的線圈電流，由此隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的強(qiáng)度與經(jīng)掃描的離子束124沿掃描方向軸線的位置相關(guān)。所述四極也可為電四極并且操作類似；以電極代替磁極且以電壓代替電流。此外，可以關(guān)于離子注入系統(tǒng)的許多性質(zhì)，有利地改變聚焦調(diào)整。在所示出的例子中，聚焦調(diào)整與掃描電流Vl相關(guān)，以使得在聚焦調(diào)整的強(qiáng)度與掃描器的場(chǎng)的強(qiáng)度之間存在一關(guān)系。該關(guān)系可以為頻率的2倍的線性關(guān)系、脈沖關(guān)系(如圖2C中所示出)、對(duì)數(shù)關(guān)系、 步進(jìn)關(guān)系等。作為另一例子，聚焦調(diào)整的強(qiáng)度可以與由掃描器引起的離子束偏轉(zhuǎn)的角度和 /或離子束對(duì)工件的入射角相關(guān)。由圖2A和圖2B中的電源171和181提供的電磁體電流可以被調(diào)整，以產(chǎn)生一個(gè)或更多的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)具有與掃描器的場(chǎng)相關(guān)的強(qiáng)度，諸如例如為掃描頻率的兩倍且使得每一脈沖對(duì)應(yīng)于掃描器場(chǎng)的零交叉(zero-crossing)的一系列的脈沖，如圖 2C中所示的那樣。之后，將獲得的聚焦調(diào)整后的束IM提供給沿束路徑位于聚焦調(diào)整部件135的下游的掃描器136。掃描器136之后沿大致垂直于束路徑的掃描方向軸線(例如所示出的系統(tǒng)110中的X方向)掃描聚焦調(diào)整后的離子束，其中掃描器136以如圖2C所示的掃描頻率掃描束124。在示出的實(shí)施方式中，掃描器136包括在束路徑上方和下方的一對(duì)磁極片136a 和線圈136b，以及將如在圖2C的波形圖160中所顯示的交流電流提供至線圈136b的電流源 152。穿過線圈136b的隨時(shí)間變化的電流產(chǎn)生跨過磁極136a之間的束路徑的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，通過該磁場(chǎng)使束1 跨過掃描方向彎曲或偏轉(zhuǎn)(例如掃描)，以將帶狀經(jīng)掃描的離子束1 提供給平行化裝置138(圖1A)。當(dāng)掃描場(chǎng)是沿著自頂部磁極至底部磁極的方向時(shí)(例如，圖2D中時(shí)刻“a”和“c”)，束124的帶正電荷的離子經(jīng)受負(fù)X方向上的橫向力， 其中當(dāng)掃描場(chǎng)是沿著相反的方向時(shí)，束1 中的帶正電荷的離子經(jīng)受正X方向上的橫向力。 掃描器也可以使用電場(chǎng)，而不是磁場(chǎng)，公開內(nèi)容中的操作實(shí)質(zhì)上保持相同。如圖2C所示出，示例性的聚焦調(diào)整波形Vl為提供給聚焦調(diào)整電磁體182a_182d 的隨時(shí)間變化的電流，其中調(diào)整電流Vl的量值或幅度決定聚焦的量(例如，當(dāng)束124從聚焦調(diào)整部件135出來時(shí)的會(huì)聚量)。調(diào)整設(shè)備135有效地提供經(jīng)調(diào)整或校正的焦距，該焦距由調(diào)整電磁體18h-182d的電流VI、長(zhǎng)度和幾何構(gòu)型確定。當(dāng)掃描器場(chǎng)高時(shí)，不需要對(duì)零場(chǎng)效應(yīng)的校正，因此聚焦調(diào)整電流為零。在掃描器場(chǎng)接近零且之后穿過零時(shí)，聚焦調(diào)整電流快速地增加至最大值且之后減小至零。另外參考圖2D，聚焦調(diào)整后的束IM因此被分別在掃描器136中被掃描、在平行化裝置138中被平行化，并呈現(xiàn)給終端站116，以在工件130沿著正Y方向平移時(shí)對(duì)工件130 進(jìn)行注入。圖2D示出了對(duì)于電源的示例性的三角形掃描電流波形V2 136的半個(gè)循環(huán)，在幾個(gè)分離的時(shí)間“a”、“c”、“e”、“g”、“i”、“k”和“m”撞擊工件130的經(jīng)掃描且平行化的離子束124，對(duì)應(yīng)的時(shí)間在圖2C的波形圖160中示出。對(duì)束尺寸進(jìn)行修改用以補(bǔ)償零場(chǎng)異常的影響。將圖IF-L與圖2E-K相比較，可見使得束更寬以擴(kuò)展接近零磁場(chǎng)的電流的峰值效應(yīng)。圖2EH(示出在離子束橫穿工件時(shí)的束尺寸，圖2E、2F、2G、2H、2I、2J和I分別對(duì)應(yīng)于圖2D的經(jīng)掃描的例子124a、124c、124e、124g、124i、124k和124m0應(yīng)當(dāng)理解，尤其是圖1F-1L相比較，在離子束沿著X方向跨過工件30進(jìn)行掃描時(shí)，束寬度W更加一致。由于離子束M的聚焦調(diào)整減輕掃描器36在離子束M上的零場(chǎng)效應(yīng)，因此在掃描器36的場(chǎng)接近零時(shí)在圖1F-1L中看到的如離子束尺寸的突然減少的零場(chǎng)效應(yīng)被減小。圖2L-2M示出示例性的離子注入系統(tǒng)110中的聚焦調(diào)整部件的其它的可行的實(shí)施方式。在圖2L中，一對(duì)導(dǎo)電聚焦調(diào)整電極或板13 和13 定位于束路徑的兩個(gè)橫向側(cè)上，其大致平行于束路徑延伸。聚焦調(diào)整部件135也包括與電極13 和13 連接的功率源151，其將隨時(shí)間變化的(例如，共同模式)的電位提供給聚焦調(diào)整電極，從而板13 和 135b與其的接地罩或外殼之間產(chǎn)生在電場(chǎng)，如圖2C中的波形圖160所示。功率源Vl 151 可以是可編程的或可以由控制系統(tǒng)IM控制，以提供下文所示出的和描述的電壓波形。在聚焦調(diào)整電極13 和13 的入口端和出口端處，電場(chǎng)線在接地聚焦調(diào)整部件外殼與電極 13 和13 之間延伸，該電場(chǎng)操作以在束IM進(jìn)入電極13 和13 之間的束路徑的部分時(shí)最初使束1 發(fā)散，并且之后在束IM離開電極13 和13 時(shí)使束IM會(huì)聚。在圖2M中，聚焦調(diào)整部件135包括在離子束路徑周圍延伸的導(dǎo)電單透鏡(例如單透鏡電極)135d以及將隨時(shí)間變化的電位提供給單透鏡135d的電源Vl 151。如上文中的圖2L的雙調(diào)整電極例子一樣，單透鏡135d由如圖中2C所示的隨時(shí)間變化的電壓Vl激發(fā)， 且在其入口和出口處產(chǎn)生隨時(shí)間變化的電場(chǎng)以調(diào)整聚焦調(diào)整后的離子束124的聚焦性質(zhì)。本發(fā)明公開內(nèi)容的另一方面涉及將掃描的離子束提供給工件的方法，該方法可在本文所示出和描述的系統(tǒng)中以及其它系統(tǒng)中實(shí)施。在圖3中示出根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的示例性方法。在所述圖中，方法300開始于步驟302，且涉及提供離子束304。在提供離子束 304之后，方法300涉及掃描所提供的離子束以產(chǎn)生經(jīng)掃描的離子束306。方法300還涉及關(guān)于離子束掃描的零場(chǎng)效應(yīng)而調(diào)整離子束的聚焦性質(zhì)308。方法300還涉及朝向工件310 引導(dǎo)離子束，且方法300在完成這些效應(yīng)之后終止于312。通過實(shí)現(xiàn)這些效應(yīng)，提供給工件的離子束被跨過工件進(jìn)行掃描，且被聚焦調(diào)整以抵消(account for)由掃描器的場(chǎng)引起的零場(chǎng)效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，這一方法的要素可以變化順序執(zhí)行以產(chǎn)生仍然是根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的順序可替換的方法。例如，在一些實(shí)施例中，可以在調(diào)整離子束的聚焦性質(zhì)308之前進(jìn)行離子束的掃描306，而在其它實(shí)施例中，可以在調(diào)整離子束的聚焦性質(zhì)308之后進(jìn)行離子束的掃描306(例如，所述系統(tǒng)可以被校準(zhǔn)以檢測(cè)用于改變掃描器的零場(chǎng)效應(yīng)所需要的聚焦調(diào)整的量，以使聚焦調(diào)整部件在束線組件中定位于掃描器的上游)。作為另一個(gè)示例性的變型，所述方法的要素?zé)o需具體化為分離的單元；例如，可以包含掃描離子束且朝向工件引導(dǎo)離子束的掃描器，該掃描器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些目的。還應(yīng)當(dāng)理解，所述方法可以根據(jù)此處描述的原理進(jìn)行改變，以產(chǎn)生具有此處描述的各種優(yōu)點(diǎn)的所述方法的實(shí)施例，且所述方法可以是與本發(fā)明公開內(nèi)容一致的。雖然已經(jīng)參考一個(gè)或更多的實(shí)施方式示出和描述了本發(fā)明公開內(nèi)容，但是基于對(duì)本發(fā)明說明書和附圖的閱讀和理解，本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員將想到等同的改變和修改。本發(fā)明公開內(nèi)容包括所有這樣的修改和改變，且僅由下述的權(quán)利要求的范圍限制。尤其是關(guān)于通過上述的部件(組件、元件、器件、電路等)執(zhí)行的各種功能，用于描述這樣的部件的術(shù)語(包括對(duì)“裝置”的提及)意圖是對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所描述的部件的特定的功能(即功能上等同)的任何部件，除非另外地進(jìn)行了說明，即使在結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí)行本發(fā)明公開內(nèi)容的此處示出的示例性實(shí)施方式中的功能的被公開的結(jié)構(gòu)。另外，雖然僅關(guān)于幾個(gè)實(shí)施方式中的一個(gè)公開了本發(fā)明公開內(nèi)容的特定特征，但是這樣的特征可以與其它的實(shí)施方式中的一個(gè)或更多的其它的特征組合，如對(duì)于任何給定的或特殊的應(yīng)用所期望的和有利的。此外，在術(shù)語“包括”、“具有”、“帶有”、“含有”或其的變形在詳細(xì)描述或權(quán)利要求中所使用的程度上來說，這樣的術(shù)語意圖是以類似于術(shù)語“包含”的方式是包括性的。另外，如在此處使用的 “示例性”僅是指一個(gè)例子，而不是最好的。
權(quán)利要求
1.一種用于在工件中注入離子的離子注入系統(tǒng)，包括離子束源，配置成產(chǎn)生離子束；質(zhì)量分析裝置，用于對(duì)產(chǎn)生的所述離子束進(jìn)行質(zhì)量分析；掃描器，配置成跨過所述工件掃描所述離子束；聚焦調(diào)整部件，包括配置成關(guān)于所述掃描器在所述離子束上的零場(chǎng)效應(yīng)調(diào)整所述離子束的至少一個(gè)聚焦性質(zhì)的調(diào)整場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦性質(zhì)包括束尺寸、束電流，或束尺寸與束電流兩者。
3.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件調(diào)整所述聚焦性質(zhì)，以在所述離子束跨過所述工件進(jìn)行掃描時(shí)提供所述離子束的聚焦性質(zhì)的一致性。
4.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件調(diào)整所述聚焦性質(zhì)，以在所述離子束跨過所述工件進(jìn)行掃描時(shí)提供離子劑量的一致性。
5.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述掃描器包括靠近所述離子束的掃描場(chǎng)，且其中所述聚焦調(diào)整部件配置成關(guān)于所述掃描場(chǎng)的強(qiáng)度調(diào)整所述離子束的所述聚焦性質(zhì)。
6.如權(quán)利要求5所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述調(diào)整場(chǎng)包括調(diào)整場(chǎng)強(qiáng)度，使得在所述掃描場(chǎng)低于閾值且接近約零時(shí)，所述調(diào)整場(chǎng)包括與所述掃描場(chǎng)的相反的關(guān)系且因此增加。
7.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件配置成關(guān)于所述離子束沿著掃描方向軸線的位置調(diào)整所述離子束的所述聚焦性質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件配置成關(guān)于所述離子束對(duì)所述工件的入射角調(diào)整所述離子束的所述聚焦性質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，還包括束輪廓化部件，所述束輪廓化部件配置成測(cè)量所述離子束的輪廓性質(zhì)，其中所述聚焦調(diào)整部件配置成根據(jù)所述輪廓性質(zhì)調(diào)整所述離子束的所述聚焦性質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件包括一個(gè)或更多個(gè)電四極，具有在所述離子束的路徑周圍彼此間隔開的聚焦調(diào)整電極；功率源，與所述聚焦調(diào)整電極連接，所述功率源提供隨時(shí)間變化的電位至所述聚焦調(diào)整電極中的至少兩個(gè)。
11.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件包括一個(gè)或更多個(gè)磁四極，具有在所述離子束的路徑周圍彼此間隔開的聚焦調(diào)整磁極；功率源，與聚焦調(diào)整線圈連接，所述功率源提供隨時(shí)間變化的電流至所述聚焦調(diào)整線圈中的至少一個(gè)。
12.一種用于在離子注入系統(tǒng)中將離子束提供給工件的掃描系統(tǒng)，所述掃描系統(tǒng)包括掃描器，配置成接收離子束且產(chǎn)生被朝向所述工件引導(dǎo)的經(jīng)掃描的離子束；束輪廓化部件，配置成測(cè)量所述離子束的輪廓性質(zhì)；和聚焦調(diào)整部件，配置成關(guān)于由所述束輪廓化部件測(cè)量的所述輪廓性質(zhì)調(diào)整所述離子束的聚焦性質(zhì)；其中，所述聚焦調(diào)整部件包括與其相關(guān)的用于抵消零場(chǎng)效應(yīng)的調(diào)整場(chǎng)，且配置成改變所述調(diào)整場(chǎng)以調(diào)整所述聚焦性質(zhì)。
13.如權(quán)利要求12所述的掃描系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件配置成調(diào)整所述離子束的聚焦性質(zhì)，以促進(jìn)跨過所述工件掃描的離子束輪廓的一致性。
14.如權(quán)利要求12所述的掃描系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件配置成調(diào)整所述離子束的聚焦性質(zhì)，以促進(jìn)跨過所述工件的被注入的離子密度的一致性。
15.如權(quán)利要求12所述的掃描系統(tǒng)，其中所述掃描器配置成沿著大致垂直于束路徑的掃描方向軸線來掃描所述離子束，且其中所述聚焦調(diào)整部件配置成關(guān)于所述離子束沿著所述掃描方向軸線的位置調(diào)整所述離子束的聚焦性質(zhì)。
16.如權(quán)利要求12所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦性質(zhì)包括束尺寸、束電流、或者束尺寸和束電流兩者。
17.如權(quán)利要求12所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述聚焦調(diào)整部件包括一個(gè)或更多個(gè)電四極，具有在所述離子束的路徑周圍彼此間隔開的聚焦調(diào)整電極； 功率源，與所述聚焦調(diào)整電極連接，所述功率源提供隨時(shí)間變化的電位至所述聚焦調(diào)整電極中的至少兩個(gè)。
18.一種用于在離子注入系統(tǒng)中提供離子束的方法，所述方法包括下述步驟 產(chǎn)生離子束；用掃描場(chǎng)來掃描所產(chǎn)生的離子束，以產(chǎn)生經(jīng)掃描的離子束；測(cè)量所述離子束的聚焦性質(zhì)；根據(jù)測(cè)量的聚焦性質(zhì)確定零場(chǎng)效應(yīng)；和通過改變由調(diào)整場(chǎng)部件產(chǎn)生的調(diào)整場(chǎng)強(qiáng)度，關(guān)于零場(chǎng)效應(yīng)調(diào)整所述離子束的聚焦性質(zhì)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中沿著掃描方向軸線掃描所述離子束，其中關(guān)于所述離子束沿著所述掃描方向軸線的位置調(diào)整所述離子束的聚焦性質(zhì)，其中所述聚焦性質(zhì)包括束尺寸、束電流，或者束尺寸和束電流兩者。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中沿著掃描方向軸線掃描所述離子束，所述調(diào)整場(chǎng)的強(qiáng)度隨著離子束沿掃描方向軸線的位置的變化而變化，且在所述掃描場(chǎng)低于閾值且接近約零時(shí)，所述調(diào)整場(chǎng)包括與所述掃描器的掃描場(chǎng)相反的關(guān)系，且因此增加。
全文摘要
本發(fā)明提供了離子注入系統(tǒng)和掃描系統(tǒng)，其中提供了聚焦調(diào)整部件用于調(diào)整離子束的聚焦性質(zhì)，來減小掃描器在離子束上的零場(chǎng)效應(yīng)。聚焦性質(zhì)可以被調(diào)整，用于改善跨過工件掃描的束輪廓的一致性，或改善跨過工件的離子注入的一致性。本發(fā)明公開了將經(jīng)掃描的離子束提供給工件的方法，包括掃描離子束以產(chǎn)生經(jīng)掃描的離子束，關(guān)于掃描器在離子束上的零場(chǎng)效應(yīng)調(diào)整離子束的聚焦性質(zhì)，以及朝向工件引導(dǎo)離子束。
文檔編號(hào)H01J37/317GK102257592SQ200980150790
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者愛德華·艾伊斯勒 申請(qǐng)人:艾克塞利斯科技公司