[发明专利]在具有垂直射束角装置的离子注入系统中测量垂直射束轮廓的方法

说明书

本发明涉及一种离子注入系统的测量系统，该测量系统可以具有绕轴线(184)旋转的扫描臂(166)以及使工件平移通过离子束(112)的工件支撑件(168)。第一测量构件(162)可以位于扫描臂下游并且提供来自离子束的第一信号。具有遮罩(190)和阻挡板(202)的第二测量构件(164)可以耦合(182)至扫描臂以随着扫描臂旋转提供来自离子束的第二信号，其中，遮罩基于遮罩与离子束之间的角取向而允许离子束中不同数量的离子辐射进入法拉第杯(200)；并且阻挡板基于扫描臂旋转来选择性阻挡到法拉第杯的离子束。控制器被配置成至少部分基于来自测量构件的一个或多个信号来确定离子束的尺寸以及离子束与工件之间的相对取向。

相关申请的引用

本申请请求于2014年12月26日提交、标题为“在具有垂直射束角装置的离子注入系统中测量垂直射束轮廓的方法(METHOD OF MEASURING VERTICAL BEAM PROFILE IN ANION IMPLANTATION SYSTEM HAVING A VERTICAL BEAM ANGLE DEVICE)”的美国临时申请序列号62/096,928的优先权及权益，其全部内容通过引用的方式完整并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及离子注入系统，更具体涉及一种用于在具有用于测量垂直射束角的装置的扫描射束离子注入设备中测量垂直离子射束轮廓的系统及方法。

背景技术

离子注入系统是在集成电路的制备中用于以掺杂物或杂质掺杂半导体衬底的机制。在这类系统中，将掺杂材料离子化并从中产生离子束。在半导体晶片的表面处引导离子束，以便利用该掺杂元素注入该晶片。射束中的离子穿透晶片的表面以形成理想传导率的区域，诸如在晶片中制作晶体管装置时。典型的离子注入器包括：离子源，用于产生离子束；束线组件，其包括质量分析设备，用于利用磁场来引导和/或过滤(例如，质量解析)射束内的离子；以及目标腔室，其包含待由离子束注入的工件。

通常，在离子注入中进行注入的工件是尺寸远大于离子束尺寸的半导体晶片。在大多数离子注入的应用中，注入的目标是将精确控制量的掺杂物均匀递送至工件或晶片表面的整个面积上。为达成利用尺寸远小于工件面积的离子束的掺杂均匀性，一种广泛使用的技术是所谓的混合扫描系统，其中小尺寸的离子束在某一方向上迅速地来回扫过或扫描，并且工件沿扫描的离子束的正交方向做机械式移动。

为实现工件全部面积的均匀剂量覆盖，在两个方向上的扫描宽度被设定成使得整个离子束部分在扫描的末端处完全离开工件，通常称为“过扫描(overscan)”。也就是说，扫描宽度大于工件尺寸加上离子束在扫描维度中的尺寸的总和。然而，在许多情况下，两个方向或任一方向上的离子束尺寸未知，并且在设定扫描宽度时经常会假设存在极大的射束尺寸。这一假设虽然可安全地提供均匀的剂量覆盖，但却会降低射束利用效率，因为在过扫描位置处的射束并不会有助于在工件上进行掺杂。另外，在一些注入情形下，离子束的尺寸已知以影响掺杂特性(例如，剂量率效应)，并且在进行掺杂过程之前知悉离子束的尺寸将十分有益。

发明内容

下文介绍本发明的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。该发明内容部分并非本发明的详尽综述。其既非旨在确定本发明的关键元件或主要元件，亦非限定本发明的范围。而是，其主要目的仅在于，以简化形式呈现本发明的一个或多个构思，作为下文具体实施方式的引言。

电子工业中的发展趋势是缩小电子装置，以生成更小、功能更强大的装置，其能够实行若干日趋复杂的功能，同时消耗更少的能量。因此，在这类装置中利用的半导体和集成电路(例如晶体管等)在尺寸上会不断减小。在单个半导体衬底上“封装”更多这些装置或其一部分(称为晶粒)的能力也会改善制作效率及产率。为提高封包密度，在晶片之中与之上作为半导体制作过程的一部分形成的特征元件在尺寸上可能会减小。应当领会，能够将掺杂物加入半导体衬底的选取位置的准确性在成功提高封装密度方面至关重要。举例而言，在特征元件尺寸有所减小的前提下，将掺杂物离子注入半导体衬底的选取位置内的误差裕度可能会较小。