相關(guān)申請(qǐng)的引用

本申請(qǐng)要求于2014年12月26日遞交的題為“beamprofilingspeedenhancementforscannedbeamimplanters”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/096,963的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入。

本發(fā)明一般地涉及離子注入系統(tǒng)，更具體地，涉及用于方便地確定離子束電流輪廓的劑量測(cè)定系統(tǒng)方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體器件的制造中，使用離子注入對(duì)半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)。離子注入系統(tǒng)通常被用于利用來(lái)自離子束的離子對(duì)諸如半導(dǎo)體晶圓的工件進(jìn)行摻雜，以在集成電路的制造期間產(chǎn)生n型或p型材料摻雜或者形成鈍化層。當(dāng)被用于摻雜半導(dǎo)體晶圓時(shí)，離子注入系統(tǒng)將所選擇的離子種類注入工件中以產(chǎn)生期望的非本征材料。

在離子注入中通常希望確定傳送至該工件的摻雜劑的量。對(duì)注入到晶圓或工件中的離子的測(cè)量被稱為劑量測(cè)定。在離子注入應(yīng)用中，劑量測(cè)定通常通過(guò)測(cè)量電流(例如，離子束電流)來(lái)執(zhí)行。在控制被注入離子的劑量時(shí)，通常是利用閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)注入，以在被注入的工件中實(shí)現(xiàn)劑量均勻性。這種控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)離子束的電流，以控制工件掃描通過(guò)離子束的速度，由此在工件上提供均勻的離子注入。

在具有帶狀離子束(例如，橫截面寬度大于高度的靜電掃描離子束)的離子注入系統(tǒng)中，經(jīng)常需要離子束的輪廓或形狀，以便正確地調(diào)節(jié)工件通過(guò)束的平移速度以及路徑，以實(shí)現(xiàn)均勻摻雜。在這種情況下，當(dāng)以與向工件中進(jìn)行注入期間所利用的頻率相同的頻率對(duì)離子束進(jìn)行靜電掃描時(shí)，法拉第杯通常平移或掃描通過(guò)離子束。這樣，法拉第杯中的縫遞增地測(cè)量與離子束相關(guān)聯(lián)的束電流并且法拉第杯將在每一個(gè)空間點(diǎn)處停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以在整個(gè)束輪廓上對(duì)電流進(jìn)行積分。

法拉第杯如此通過(guò)離子束提供了離子束的時(shí)間相關(guān)輪廓，并且通常被認(rèn)為是離子束的總輪廓的充分近似。然而，因?yàn)闀r(shí)間相關(guān)輪廓通常使用與在實(shí)際向工件中注入期間所利用的離子束掃描頻率相同的頻率來(lái)執(zhí)行，并且因?yàn)榻?jīng)常期望一個(gè)以上的輪廓以降低噪聲效應(yīng)，過(guò)長(zhǎng)的輪廓確定時(shí)間非常常見，并且吞吐量受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容目前提供了一種用于通過(guò)以顯著大于實(shí)際注入期間所利用的速度的離子束掃描速度執(zhí)行輪廓確定操作來(lái)充分并快速確定離子束輪廓的系統(tǒng)和方法。因此，以下呈現(xiàn)了簡(jiǎn)單的發(fā)明內(nèi)容以提供對(duì)本發(fā)明的一些方面的基本理解。本發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的擴(kuò)展概述。其既不意在確定本發(fā)明的關(guān)鍵或必要元素，也不意在勾畫本發(fā)明的范圍。其目的是以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些構(gòu)思，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前言。

在掃描束離子注入系統(tǒng)中(例如，二維的掃描束或使用一維機(jī)械掃描的一維的掃描束)，劑量均勻性校正、角度測(cè)量和校正以及其它“帶狀”束測(cè)量通常發(fā)生于離子束以用于注入至工件中的掃描頻率進(jìn)行掃描。當(dāng)掃描頻率非常低(例如，近似1至2hz)時(shí)，為得到特定的工藝優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量時(shí)間變得非常長(zhǎng)(例如，1至2分鐘或更多的數(shù)量級(jí))，原因在于測(cè)量設(shè)備需要累積足夠數(shù)量的掃描。

例如，通常利用移動(dòng)穿過(guò)“帶狀”束輪廓的行進(jìn)縫法拉第杯來(lái)執(zhí)行劑量均勻性測(cè)量。杯需要在每一個(gè)空間點(diǎn)處駐留足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以在整個(gè)束輪廓上對(duì)電流進(jìn)行積分。典型地，在至少若干完整的輪廓上對(duì)大約300個(gè)空間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和積分，以減小噪聲。即使使用一對(duì)輪廓，在1hz處，該動(dòng)作仍耗費(fèi)約300秒(例如，300*1個(gè)完整循環(huán)(束通過(guò)杯2次)*1秒/循環(huán)＝300秒)。由于通常執(zhí)行至少兩次輪廓確定，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)至不可接受，由此產(chǎn)生與較高掃描頻率相比較大的吞吐量下降。因此，本公開內(nèi)容描述了用于縮短與慢速束掃描相關(guān)聯(lián)的測(cè)量時(shí)間的裝置和方法。

本公開目前呈現(xiàn)的是，瞬時(shí)束輪廓形狀并不強(qiáng)烈地根據(jù)關(guān)注范圍(例如，1至1000hz)中的掃描頻率。因此，本公開可以有利地提供將在高頻處進(jìn)行的束測(cè)量，由此縮短測(cè)量花費(fèi)的時(shí)間。一旦測(cè)量完成之后，掃描頻率可以降回到注入所需要的低頻。如果需要，可以在注入頻率處進(jìn)行最終檢查。

因此，本發(fā)明提供一種用于注入離子的方法，其中將離子束調(diào)節(jié)到期望電流。例如，該離子束調(diào)節(jié)能夠利用關(guān)閉對(duì)束的掃描或開啟掃描來(lái)執(zhí)行并且以注入掃描頻率或不同的頻率來(lái)執(zhí)行。然后，將掃描調(diào)節(jié)至和用于注入的頻率不同的頻率處，使得新頻率對(duì)較快的測(cè)量時(shí)間是最佳的。例如，用于測(cè)量的頻率顯著高于用于注入的頻率。進(jìn)一步執(zhí)行離子束測(cè)量，例如劑量均勻性測(cè)量和束角度測(cè)量。接著將掃描頻率改變?yōu)樽⑷霋呙桀l率。如果需要，可以在注入掃描頻率處執(zhí)行束測(cè)量的最終檢查。

如果以兩個(gè)不同頻率進(jìn)行的測(cè)量之間存在變化，則可以基于兩個(gè)測(cè)量集合之間的頻率差別應(yīng)用校正。例如，如果束角度在低頻邊緣處增加，則可以校正高頻處的測(cè)量以對(duì)此加以考慮。例如，可以按處方逐個(gè)儲(chǔ)存這些校正(例如，與自動(dòng)調(diào)節(jié)歷史類似)。

此外，提供利用這種校正的另一方法，在該方法中將離子束調(diào)節(jié)到期望電流。該束調(diào)節(jié)能夠通過(guò)掃描關(guān)閉或掃描開啟來(lái)執(zhí)行并且可以在注入掃描頻率或不同的頻率處執(zhí)行。將掃描調(diào)節(jié)至與用于注入的頻率不同的頻率處，使得新頻率對(duì)于較快的測(cè)量時(shí)間是最佳的。例如，用于測(cè)量的頻率能夠顯著高于用于注入的頻率。進(jìn)一步執(zhí)行束測(cè)量，例如劑量均勻性測(cè)量和束角度測(cè)量。

然后將掃描頻率切換至注入掃描頻率，并可以應(yīng)用對(duì)測(cè)量和掃描波形的校正。如果需要，還可以在注入掃描頻率處執(zhí)行最終束測(cè)量檢查。

以兩個(gè)頻率進(jìn)行的測(cè)量之間的變化的一個(gè)主要原因在于：掃描生成或放大系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的差別。在這種情況下，以比比較束輪廓確定器的各次操作更快的特定方式來(lái)匹配兩個(gè)頻率的波形可能是有利的。作為一個(gè)示例，可以先使用電場(chǎng)或磁場(chǎng)的高帶寬不相關(guān)測(cè)量來(lái)測(cè)量每一個(gè)頻率處的實(shí)際波形，并且然后在慢速掃描頻率處修改掃描波形直到其與較高頻率掃描處的波形形狀精確匹配為止。在一個(gè)示例中，利用頻率響應(yīng)誤差的理論模型而不是直接測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)波形同樣是足夠的。在任一情況下，本公開內(nèi)容能夠減少輪廓測(cè)量的迭代次數(shù)并且縮短總校正時(shí)間。

本發(fā)明一般地涉及一種用于快速確定離子束輪廓的離子注入系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)示例性方面，離子注入系統(tǒng)包括：離子源，被配置為產(chǎn)生具有與離子束相關(guān)聯(lián)的離子束電流的離子束。例如，離子束包括掃描筆狀束或帶狀束。質(zhì)量分析器還被提供和配置為對(duì)離子束進(jìn)行質(zhì)量分析。

根據(jù)一個(gè)示例，提供離子束掃描器并將其配置為沿掃描平面對(duì)離子束進(jìn)行掃描，從而限定掃描離子束。例如，束掃描器還被配置為以第一頻率和第二頻率掃描離子束，其中第一頻率大于第二頻率。在一個(gè)示例中，第一頻率比第二頻率大一個(gè)數(shù)量級(jí)，其中第一頻率用于對(duì)離子束進(jìn)行分析，并且第二頻率用于將離子注入到工件中。端臺(tái)被配置為例如當(dāng)所述束掃描器以所述第二頻率掃描所述離子束時(shí)在與所述工件相關(guān)聯(lián)的工件平面處接收所述掃描離子束。

在一個(gè)方面，束輪廓設(shè)備被配置成至少當(dāng)以第一頻率掃描離子束時(shí)沿掃描平面平移掃描離子束。例如，束輪廓設(shè)備還被配置為測(cè)量掃描離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性，例如掃描離子束的電流和角度取向，其中測(cè)量與束成像設(shè)備的平移同時(shí)發(fā)生。

控制器還被配置為在離子束以第二頻率掃描時(shí)確定掃描離子束的輪廓，其中該確定至少部分地基于在以第一頻率掃描離子束時(shí)掃描離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性。在另一示例中，控制器還被配置為當(dāng)以第二頻率掃描離子束時(shí)基于以第一頻率測(cè)量的離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性以及離子束的期望的一個(gè)或多個(gè)屬性來(lái)調(diào)節(jié)離子束?？刂破骼绫慌渲脼榻?jīng)由對(duì)離子源、質(zhì)量分析器以及束掃描器中的一個(gè)或多個(gè)的控制來(lái)調(diào)節(jié)離子束。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了用于注入離子的方法，其中將離子束調(diào)節(jié)到第一工藝配方。沿掃描平面以第一頻率掃描離子束，其中限定第一掃描離子束，并且束輪廓確定裝置平移通過(guò)第一掃描離子束。在束輪廓確定裝置平移的同時(shí)在第一掃描離子束的寬度范圍測(cè)量第一掃描離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性，由此限定與第一掃描離子束相關(guān)聯(lián)的第一束輪廓。例如，第一束輪廓包括在第一掃描頻率處的離子束的時(shí)間和位置相關(guān)輪廓。

離子束還被配置為以第二頻率沿掃描平面掃描以注入工件中，由此限定第二掃描離子束，其中第二頻率小于第一頻率。由此，至少部分地基于第一束輪廓確定與第二掃描離子束相關(guān)聯(lián)的第二束輪廓。例如，第二束輪廓包括在第二掃描頻率處的離子束的時(shí)間和位置相關(guān)輪廓，其中第二束輪廓同樣基于第一束輪廓。在一個(gè)示例中，進(jìn)一步將離子束調(diào)節(jié)到第二工藝處方，其中第二工藝處方基于第二輪廓。在另一示例中，確定第二輪廓還基于與離子束的掃描相關(guān)聯(lián)的掃描生成和放大系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。

因此，為了完成前述和相關(guān)目的，本發(fā)明包括：在下文中完全描述且在權(quán)利要求中具體指出的特征。以下描述和附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明的特定說(shuō)明性執(zhí)行例。然而，這些執(zhí)行例指示可以采用本發(fā)明原理的各種方式中的一些方式。在結(jié)合附圖考慮時(shí)，根據(jù)下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎性特征將變得清楚。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的離子注入系統(tǒng)的框圖。

圖2是示出了根據(jù)本公開的用于確定離子束輪廓的示例性方法的框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明總體上針對(duì)一種用于快速確定掃描離子束的輪廓的系統(tǒng)、裝置和方法。因此，現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中，相似的參考標(biāo)號(hào)可以用于始終表示相似的元件。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)這些方面的描述僅是說(shuō)明性的，它們不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制意義。在下文的描述中，為了解釋的目的，闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是：可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下執(zhí)行本發(fā)明。

現(xiàn)在參照附圖，圖1示出了具有終端102、束線組件104和端臺(tái)106的示例性離子注入系統(tǒng)100。終端102例如包括由高壓電源110供電的離子源108，其中，離子源產(chǎn)生并引導(dǎo)離子束112通過(guò)束線組件104，并最終到達(dá)端站106。離子束112例如可以采用點(diǎn)狀束、筆狀束、帶狀束或任何其他形狀束的形式。束線組件104還具有束導(dǎo)(beamguide)114和質(zhì)量分析器116，其中，建立偶極磁場(chǎng)以僅使具有適當(dāng)電荷質(zhì)量比的離子在束導(dǎo)114的出口端通過(guò)孔徑118以到達(dá)位于端站106中的工件120(例如，半導(dǎo)體晶圓、顯示面板等)。

根據(jù)一個(gè)示例，諸如靜電或電磁掃描器(一般被稱為“掃描器”)的離子束掃描機(jī)制122被配置為沿相對(duì)于工件120的至少第一方向123(例如，+/-y方向，也叫做第一掃描路徑或者“快速掃描”軸、路徑或方向)掃描離子束112，其中限定帶狀離子束124或掃描離子束。此外，在本示例中，提供了工件掃描機(jī)制126，其中，工件掃描機(jī)制被配置為沿至少第二方向125(例如，+/-x方向，也叫作第二掃描路徑或者“慢速掃描”軸、路徑或方向)選擇性地掃描工件120通過(guò)離子束112。例如，離子束掃描系統(tǒng)122和工件掃描系統(tǒng)126可以被單獨(dú)設(shè)立或者彼此結(jié)合地設(shè)立，以提供工件相對(duì)于離子束112的期望掃描。

在另一示例中，沿第一方向123靜電掃描離子束112，其中產(chǎn)生掃描離子束124，并且通過(guò)掃描離子束124沿第二方向125機(jī)械地掃描工件120。離子束112和工件120的這種靜電和機(jī)械掃描的組合產(chǎn)生了所謂的“混合掃描”。本發(fā)明適用于相對(duì)于離子束112掃描工件120的所有組合，反之亦然。

根據(jù)另一示例，沿離子束112的路徑設(shè)置束輪廓確定裝置128，以測(cè)量離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性(例如，離子束電流)。束輪廓確定裝置128可以設(shè)置在工件120的上游或下游，其中，束輪廓確定裝置被配置為當(dāng)離子束沒有與工件相交時(shí)感測(cè)離子束112的一個(gè)或多個(gè)屬性(例如，離子束電流)。例如，束輪廓確定裝置128被配置為在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沿輪廓確定平面130(例如，沿第一方向123)平移通過(guò)離子束，其中，束輪廓確定裝置還被配置為在平移的同時(shí)在離子束112的寬度132的范圍測(cè)量束電流，由此限定離子束的時(shí)間和位置相關(guān)束電流輪廓134(也稱為時(shí)間相關(guān)輪廓或時(shí)間相關(guān)測(cè)量)。

束輪廓確定裝置128例如包括法拉第杯136，其中，一個(gè)示例中的法拉第杯包括指向上游(例如，面向離子束112)的窄縫138，并被配置為在離子束的整個(gè)寬度范圍沿第一方向123橫穿法拉第杯，以獲得離子束的輪廓。相應(yīng)地，法拉第杯136因而被配置為向控制器140提供與時(shí)間和位置相關(guān)的束電流輪廓134。例如，控制器140被配置為針對(duì)離子源108、高壓電源110、束導(dǎo)114、質(zhì)量分析器116、離子束掃描機(jī)制122、工件掃描機(jī)制126和束輪廓確定裝置128中的至少一個(gè)或多個(gè)控制和/或發(fā)送并接收信號(hào)。具體地，如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)討論的，控制器140被配置為控制掃描離子束112的頻率，參見下文。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，圖2示出了用于快速確定離子束輪廓的示例性方法200。應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明，盡管示出了示例性方法并且本文中將示例性方法描述為一系列動(dòng)作或事件，但是將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不受這些動(dòng)作或事件的所示出的順序限制，一些步驟可以按不同順序發(fā)生和/或與除本文中示出并描述的步驟之外的其他步驟同時(shí)發(fā)生。另外，并非所示出的所有步驟都是執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法所需的。此外，將認(rèn)識(shí)到，可以與本文中示出并描述的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)地以及與未示出的其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)地實(shí)現(xiàn)方法。

如圖2中所示，方法200以動(dòng)作202開始，在動(dòng)作202中利用第一工藝處方形成離子束。例如，第一工藝處方包括用于對(duì)工件進(jìn)行處理的各種設(shè)置。在動(dòng)作204中，沿掃描平面以第一頻率掃描離子束，以形成第一掃描離子束。例如，以第一頻率經(jīng)由離子束掃描系統(tǒng)122對(duì)圖1的離子束112進(jìn)行靜電式掃描，由此限定圖2的動(dòng)作204的第一掃描離子束。在動(dòng)作206中，通過(guò)將束輪廓確定裝置平移通過(guò)離子束來(lái)測(cè)量第一掃描離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性。相應(yīng)地，在一個(gè)示例中，限定與第一掃描離子束相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和位置相關(guān)第一輪廓。

例如，在束輪廓確定裝置平移的同時(shí)在第一掃描離子束的寬度范圍測(cè)量第一掃描離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性，由此限定與第一掃描離子束相關(guān)聯(lián)的第一束輪廓。例如，第一掃描離子束的一個(gè)或多個(gè)屬性包括電流、均勻性和離子束入射到工件的平面的角度中的一個(gè)或多個(gè)。

在動(dòng)作208中，沿掃描平面以第二頻率掃描離子束，以形成第二掃描離子束。在本示例中，第二頻率小于第一頻率。在一個(gè)示例中，第一頻率比第二頻率大一個(gè)數(shù)量級(jí)。在另一示例中，第一頻率是第二頻率的至少兩倍。

在動(dòng)作210中，確定與第二掃描離子束相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和位置相關(guān)第二輪廓，在動(dòng)作210中該確定至少部分地基于第一束輪廓。因此，在動(dòng)作212中，經(jīng)由以第二頻率掃描的第二掃描離子束將離子注入工件中。這樣，例如，在以實(shí)質(zhì)上高于注入期間所利用的掃描頻率的頻率處對(duì)圖1的離子束112進(jìn)行輪廓確定。因此，通過(guò)縮短確定離子束的輪廓所耗費(fèi)的時(shí)間而提高吞吐量。

根據(jù)另一示例，離子束在圖2的動(dòng)作214中進(jìn)一步按照第二工藝處方被調(diào)節(jié)，其中，第二工藝處方至少部分地基于第二輪廓。例如，第一掃描頻率與第二掃描頻率之間的變化能夠通過(guò)將離子束調(diào)整到第二工藝處方而得到補(bǔ)償。此外，確定第二輪廓可以進(jìn)一步基于與離子束的掃描相關(guān)聯(lián)的掃描生成和放大系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。

雖然已經(jīng)參照特定優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但是顯然的是，在閱讀和理解本說(shuō)明書和附圖后本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠進(jìn)行等同替換和修改。具體地，關(guān)于由以上描述的元件(組件、裝置、電路等)執(zhí)行的各種功能，除非另外指示，否則用于描述這些元件的術(shù)語(yǔ)(包括對(duì)“裝置”的引用)意在與執(zhí)行所描述的元件的指定功能的任何元件相對(duì)應(yīng)(即，功能上等同)，即使結(jié)構(gòu)上與本文中示出的本發(fā)明示例性實(shí)施例中的執(zhí)行所述功能的公開結(jié)構(gòu)不等同。另外，雖然可能已經(jīng)僅針對(duì)若干實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例公開了本發(fā)明的具體特征，但是這種特征可以與其他實(shí)施例中的對(duì)于任何給定或具體應(yīng)用而言是想要的和有利的一個(gè)或多個(gè)其它特征組合。