[发明专利]利用动态束成形进行改善均匀度控制的方法和装置

说明书

技术领域

本公开一般地涉及离子注入系统，更具体地，涉及用于改善离子束注入系统的剂量均匀度和生产率的系统和方法。

背景技术

离子注入是在半导体装置制造中用来选择性地将掺杂剂注入半导体工件和/或晶片中的物理工艺。可以多种方式来执行离子注入，以在衬底上或衬底内获得特定特征(例如，通过注入特定类型的离子来限制衬底上介电层的扩散率)。

在典型的顺序注入工艺中，可以使离子束在工件的单个轴上扫描，同时工件沿正交方向移动，或者备选地，可以相对于静止的离子束沿着一对正交轴移动工件。

图1示出了在注入工艺期间离子束106在工件102上扫描时，从离子束轨迹的角度来看的沿着正交的轴扫描的示例性离子束路径100的平面图。具体地，在注入工艺期间，离子束106可以聚焦于束斑，同时支托工件的可移动平台108可操作以沿着路径104平移工件102，该路径104具有快速扫描轴110和基本上正交的慢速扫描轴112。一般来说，工件沿着快速扫描轴110(也称作“快速扫描方向”)移动的速度明显快于该工件沿着慢速扫描轴112(也称作“慢速扫描方向”)移动的速度。

发明内容

下文给出了简要的发明内容，以提供对本公开的一个或多个方面的基本理解。该发明内容部分不是对本公开的泛泛概述，并且既不旨在标识本公开的关键或重要要素，也不旨在描绘本公开的范围。相反，该发明内容部分的主要目的是以简化的形式呈现本公开的一些构思，作为稍后给出的更详细描述的序言。

本公开涉及一种用于当离子束在工件(例如，半导体晶片)的表面上扫描时改变离子束的束电流密度以产生具有改善离子束电流轮廓均匀度的时间平均离子束的方法和装置，其中，改善的离子束电流轮廓均匀度将导致工件中改善的掺杂剂均匀度。在一个实施例中，包括束线的离子注入系统系配置为将离子束导向配置为支托工件的终端站。在注入期间，扫描系统以二维的方式将终端站移动通过离子束，该二维的方式包括快速扫描方向和慢速扫描方向(例如，垂直于快速扫描方向)。束聚焦装置配置为当离子束在工件的表面上移动时改变(例如，连续改变)离子束的束电流密度(例如，横截面形状)，以获得分别具有不同束电流轮廓的多个不同离子束电流密度。因为离子束的不同束电流密度分别包括不同的束轮廓(例如，在沿着束轮廓的不同位置处具有峰值)，因此快速地改变离子束的束电流密度导致平滑工件所受到的束电流(例如，使得与单独的束轮廓相关联的峰值减小)。由此产生的平滑束电流轮廓提供了束电流的改善均匀度，因此提供了改善的工件剂量均匀度。

为了实现前述和相关目的，以下描述和附图详细阐述了本公开的一些示例性方面和实施方式。这些方面和实施方式指示可以利用本公开原理的多种方式中的仅几种方式。通过下面结合附图给出的本公开的详细描述，本公开的其它方面、优点以及新颖特征将变得清楚。

附图说明

图1示出了在注入工艺期间离子束在工件上扫描时从离子束轨迹的角度来看的示例性离子束路径的平面图。

图2是示出了根据本发明一个实施例的具有束聚焦装置的离子注入系统的系统级示意图。

图3a是示出了从离子束轨迹的角度来看在离子束在工件上扫描时具有改变的离子束横截面形状的示例性离子束路径的平面图。

图3b是示出了具有改变的横截面形状的离子束的虚拟(phantom)型示意图，其中，改变的横截面形状导致在束的轮廓上具有增加的束电流均匀度的时间平均束电流。

图4a-4b示出了入射到工件上的离子束横截面形状。

图4c-4d示出了分别与图4a-4b的离子束横截面形状相关联的离子束轮廓。

图4e示出了包括图4c和图4d中所示的离子束轮廓的时间平均的时间平均离子束轮廓。

图5是示出了使用静电四极子利用不同的垂直聚焦电极电压产生的垂直束轮廓的图形，其中，在y轴上示出了束电流并且在x轴上示出了离子束的高度。

图6是示出了使用静电四极子利用不同的垂直聚焦电极电压产生的束轮廓的梯度的图形，其中，在y轴上示出了束电流的梯度并且在x轴上示出了离子束的高度。

图7a-7d示出了可以用于如在此所述改变离子束的横截面形状的束聚焦元件的多种非限制性实施例。

图8是示出了在二维扫描系统中当离子束在工件上扫描时通过改变离子束的束电流密度来改善离子束电流和工件上的剂量均匀度的方法的流程图。