CN107112184B - 改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法 - Google Patents
改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107112184B CN107112184B CN201580070384.7A CN201580070384A CN107112184B CN 107112184 B CN107112184 B CN 107112184B CN 201580070384 A CN201580070384 A CN 201580070384A CN 107112184 B CN107112184 B CN 107112184B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- workpiece
- ion beam
- scanning
- ribbon ion
- faraday cup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 claims description 35
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 229930002839 ionone Natural products 0.000 claims 1
- 150000002499 ionone derivatives Chemical class 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000252203 Clupea harengus Species 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000019514 herring Nutrition 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
- H01J37/3045—Object or beam position registration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24405—Faraday cages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
- H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
- H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
- H01J2237/24528—Direction of beam or parts thereof in view of the optical axis, e.g. beam angle, angular distribution, beam divergence, beam convergence or beam landing angle on sample or workpiece
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
- H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
- H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
- H01J2237/24535—Beam current
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
本发明提供一种通过确定优化扫描宽度来改善混合式扫描注入机的生产率的方法。本发明还提供一种调谐经扫描离子束的方法，其中，确定期望束电流，用以利用期望特性来注入工件。利用设置法拉第杯来调谐所述经扫描射束。使用设置法拉第杯的时间信号来调整扫描宽度，以获得最佳扫描宽度。针对与期望剂量相对应的期望通量值来调谐光学器件。当获得期望通量值时，控制通量分布的均匀性。进一步测量离子束的角度分布。
Description
相关申请的引用
本申请请求于2014年12月26日提交、标题为“改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法(SYSTEM AND METHOD TO IMPROVE PRODUCTIVITY OF HYBRID SCAN IONBEAM IMPLANTERS)”的美国临时申请序列号62/096,976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
本发明大体上涉及半导体处理系统，更具体地涉及用于在离子注入期间提供改善的离子束建立时间(setup time)与最佳扫描宽度的系统及方法。
背景技术
在半导体工业中，通常会对工件(例如，半导体基板)进行各种制造过程，以便在所述工件上实现各种效果。举例而言，执行诸如注入的过程，以便在工件内获得特殊特征，例如，通过注入特定类型的离子而在该工件上获得介电层的特定体电阻率或有限的扩散率。
在典型的连续注入过程中，借由离子束每次注入单个工件，该离子束可能是大体上相对于工件往复扫描的笔状离子束或点状离子束，或者是宽带射束，在其中利用离子来促进注入或掺杂全部工件。在机械式扫描注入系统中，通过静止的离子束在快速扫描方向上机械扫描工件，同时使其在横向于离子束的方向上(例如，在慢速扫描方向上)以较慢速度步进，其中在工件每次在快速扫描方向上穿过离子束时有效注入工件的一部分或“狭带”。
在所谓的“混合式”扫描离子束注入系统中，沿一条轴线在快速扫描方向上扫描离子束(例如，利用电气扫描仪)，在其中限定具有给定长度(惯称为扫描宽度)的经扫描的带状射束。据此，通常通过经扫描的带状射束在大体上正交于该带状射束的慢速扫描方向上机械扫描工件，在其中使射束均匀分布在工件上。在经扫描离子束每一次在其快速扫描方向上跨经工件时便有效地注入工件的一部分或”狭带”，其中，离子束的经扫描路径的长度通常超过工件的直径(惯称为”过冲(overshoot)”或”过扫描(overscan)”)，这样才能利用离子均匀地掺杂工件。
离子注入系统中的工件的总处理量通常为离子束利用率的函数，其由给定时间周期内注入工件的掺杂物量对由离子束输出的掺杂物的总量来定义。人们曾试图通过确定带状射束的最佳扫描宽度来最大化混合式扫描离子注入机的离子束利用率。然而，一项难点在于，带状射束的扫描宽度在给定的离子注入机中通常固定，因此，扫描宽度须足以注入最大尺寸的工件(以及适量的过扫描)，方能提供均匀的注入。但许多工件的直径皆小于最大尺寸工件的直径(例如，大体上圆形的工件)，因此针对小于最大尺寸工件的工件还保持这样长的扫描宽度常会造成不良的离子束利用率。
再者，常规上，在注入建立期间描绘离子束的轮廓，其中，确定离子束的尺寸和最佳扫描宽度，使得固定的扫描宽度能确保整个工件中会有足够的注入和过冲，以便提供可接受的注入均匀性。然而，这种轮廓描绘通常包括一个或多个诊断和/或计算程序，其中会增加注入建立的时间。在注入建立期间用于描绘离子束轮廓所花费的额外时间经常抵消或否定因优化扫描宽度所实现的注入时间缩减效果，因此会对工件总处理量造成负面影响。
发明内容
本发明通过提供一种高效的系统及方法来确定带状射束的最佳扫描宽度而克服现有技术的限制，其对建立时间的影响最小并具有改善的过程性能和生产率。因而，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。本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。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。
本发明大体上针对改善混合式扫描离子束注入机的系统及方法。使所述工件以受控的方式在一个方向上移动通过经扫描的笔状离子射束，用以缓解“过冲”。所述工件在所述第一方向上移动，所述第一方向正交于所述经扫描射束的宽度。更特别地，所述笔状离子射束沿快速扫描路径来扫描，并且相对于基本上垂直的慢速扫描路径保持静止，所述工件沿所述慢速扫描路径移动以在所述工件上产生近似所述工件的尺寸和/或形状的扫描图案。如此，所述注入过程以高效的方式进行。所述工件与所述离子束的相对移动能够进一步受到控制，以在所述工件上显露一个或多个额外的扫描图案，这些额外的扫描图案交织于现有的扫描图案当中。这有助于利用离子均匀地注入整个工件。
根据本发明的另一示例性方面，本发明提供一种用于确定混合式扫描注入机中的最佳扫描宽度的系统。所述系统包括：离子源，其被配置成引出笔状离子束；质量解析设备；以及离子束扫描系统。所述离子束扫描系统被配置成在快速扫描方向上扫描所述离子，以产生所谓的带状射束。工件被安装于输送机构上，其中，所述输送机构被配置成使所述工件正交于所述带状射束的长度扫掠通过所述带状射束。控制系统进一步被设置用于控制所述离子注入系统，其中，剂量测定系统测量并储存与所述离子束相关联的束电流信号。
根据本发明的另一示例性方面，本发明提供一种用于改善混合式扫描离子束注入机的生产率的方法。所述方法包括从离子源引出离子束并且将该离子束引导至质量解析系统，由此质量解析该离子束。所述方法进一步包括扫描所述离子束，以限定带状离子束。所述带状离子束进一步经由光学器件系统而被引导至工件，以便注入其中。
根据本发明的又一示例性方面，本发明提供一种用于调谐经扫描离子束的方法，该方法确定束电流，用以利用期望特性来注入工件。所述方法包括：利用设置法拉第杯来调谐所述经扫描射束；以及使用来自所述设置法拉第杯的时间信号来调整扫描宽度，以获得最佳扫描。所述方法进一步包括：针对与所述注入的期望剂量相对应的期望通量值来调谐所述光学器件；以及当获得期望通量值时，进一步控制通量分布的均匀性。在一个示例中，所述方法进一步包括测量并控制所述离子束的角度分布。
为实现前述及有关目的，本发明包括下文完整描述且特别在权利要求书中所指出的特征。下文内容及附图详细阐明本发明的某些说明性实施方案。然而，这些实施方案仅表明采用本发明原理的多种不同方式中的少数几种。在结合附图考虑的情况下，由下文对本发明的详细描述会更清楚理解本发明的其他目的、优点及新颖性特征。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性方面的用于改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统的示意图。
图2A是根据本发明的另一示例性方面的沿混合式扫描离子束注入机和剂量测定系统的工件平面的视图。
图2B是根据本发明的又一示例性方面的正交于混合式扫描离子束注入机和剂量测定系统的工件平面的视图。
图3是图示根据本发明的另一示例性方面的束电流测量的曲线图。
图4至图6是根据本发明的又一示例性方面的正交于工件的一部分的工件平面以及剂量测定系统在离子束相对于工件的各个位置的各视图。
图7是根据本发明的另一方面的通过确定最佳扫描宽度来改善混合式扫描注入机的生产率的方法的流程图。
图8是根据本发明的又一方面的确定混合式扫描注入机的最佳扫描宽度的方法的另一流程图。
具体实施方式
本发明大体上针对改善混合式扫描离子束注入机的系统及方法。使所述工件在第一方向上以受控的方式移动通过经扫描的离子束(例如，笔状离子束或点状离子束)，以便缓解“过冲”。所述工件在所述第一方向上移动，所述第一方向正交于所述经扫描射束的宽度。更特别地，所述离子射束沿快速扫描路径来扫描，并且相对于基本上垂直的慢速扫描路径保持静止，所述工件沿所述慢速扫描路径移动以在所述工件上产生近似所述工件的尺寸和/或形状的扫描图案。
据此，现将参照附图对本发明予以阐述，在通篇中，相似的附图标记用于指代相似的元素。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限定目的。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本发明。然而，本领域技术人员会显而易知，本发明可在不具备这些具体细节的情况下实施。
现将参照附图，图1图示出根据本发明的各方面的示例性混合式扫描离子注入系统100。例如，混合式扫描离子束注入系统100包括离子源102，其中，引出组件(图中未示)被配置成经由向引出组件施加引出电压而从离子源引出带电离子。例如，在n型注入中，在离子源102内提供的源材料可以包括硼、镓或铟。在p型注入中，这些源材料可以包括砷、磷、锑及此类元素。离子束104(例如，笔状离子束或点状离子束)进入离子源102下游的质量解析设备106，从而限定经质量分析的离子束108。然后，经质量分析的离子束108再进入离子束扫描系统110，其中，该离子束扫描系统被配置成扫描经质量分析的离子束108，以限定具有射束宽度(例如，该射束宽度进入纸面中)的所谓带状射束112。工件114被安装于输送机构116上，其中，该输送机构被配置成使工件114在第一方向118上平移通过带状射束112。例如，第一方向118正交于带状射束112的射束宽度。
根据一个示例性方面，光学器件系统120被设置用于控制带状射束112的聚焦与定位。例如，光学器件系统120的部件能够被定位于离子束104、108、112的路径上的任何位置，以控制离子束的参数，诸如聚焦、平行化及此类参数。在一个示例中，光学器件系统120包括多个离子束聚焦转向部件，例如，离子透镜(例如，偶极透镜、四极透镜或更高级的透镜)以及棱柱(例如，偶极磁体、Wien滤波器)，这些离子束聚焦转向部件中的任一部件均能够是磁性、电性或使用二者的组合。
根据另一示例，剂量测定系统122进一步被设置并配置成测量与带状射束112相关联的束电流信号。控制系统124被进一步设置用以控制混合式扫描离子束注入系统100的各个方面。例如，数据采集系统126被配置成检索、储存和/或分析与混合式扫描离子束注入系统100的操作相关联的数据并被配置成将所述数据提供给控制器124。例如，数据采集系统126被配置成从剂量测定系统122检索诸如束电流数据的数据、从输送机构116检索诸如位置数据的数据、从离子束扫描系统110检索诸如射束位置数据的数据以及此类数据，并且将所述数据提供给控制器124。例如，控制器124也可以充当数据采集系统126。
倘若期望跨剂量测定系统122的额外器件(诸如图2A中所示的设置法拉第杯150，亦称为调谐法拉第杯)扫描带状射束112，借以使得期望扫描宽度大于工件114的宽度，则设置法拉第杯的宽度可以增加至期望扫描宽度，或者能够在最佳扫描宽度中添加预定或已知的附加扫描宽度。例如，设置法拉第杯150在带状射束112的方向上的宽度152有限并代表期望扫描宽度(例如，类似于工件114的宽度)。
图2A和图2B图示出示例性剂量测定系统200，其中，工件202被安装至输送系统204，该输送系统204被定位于混合式扫描离子束注入系统(诸如图1的混合式扫描离子束注入系统100)的终端站内。例如，图2A和图2B的剂量测定系统200包括设置法拉第杯150、第一法拉第杯206和第二法拉第杯208(亦称为剂量杯)，这二者分离的距离约等于工件202的直径209。在本示例中，如箭头212所示，使具有带状射束高度211(例如，图1的离子束108的直径)的带状射束210扫掠至右侧，其中，第一法拉第杯206和第二法拉第杯208的开口高度约等于至少带状射束的高度(例如，最大高度)。
剂量测定系统200被配置成具有机构214，其可操作成如期望般控制第一法拉第杯206与第二法拉第杯208之间的距离215，其中，剂量测定系统被配置成适应不同直径209的工件202。例如，机构214包括线性驱动器、齿条和小齿轮或者可操作成控制剂量测定系统200的第一法拉第杯206与第二法拉第杯208之间的距离215的任何其他驱动系统。例如，各类工件202包括150mm、200mm、300mm和450mm的宽度，因而使得剂量测定系统200的第一法拉第杯206与第二法拉第杯208之间的距离215同样可变。应当指出，本文中所述的剂量测定系统200虽然包括两个法拉第杯206、208，但剂量测定系统能够替选地包括如上定位的任何束电流测量装置，而且所有这些替选方案皆视为落入本发明的范围内。
例如，第一法拉第杯206与第二法拉第杯208之间的距离215被配置成经由机构214而改变，以便限制带状射束210的扫描宽度216(例如，点状离子束跨工件扫描的宽度)，借以当离子束(例如，图1的经扫描的点状离子束108)穿过第一法拉第杯和第二法拉第杯时，由调谐法拉第杯150感测到的束电流下降。例如，如图2B所示，这两个法拉第杯中206、208的每一个均包括与其相关联的相应孔径218，并且机构214被配置成改变剂量测定系统200的收集面积并封闭相应孔径，由此限制正测量的带状离子束210的宽度。孔径218可以与相应的法拉第杯206、208一体成形或分立。当由调谐法拉第杯150感测到的束电流约为零时(例如，当全部离子束210处于相应的第一法拉第杯206或第二法拉第杯208上时)，扫描宽度216视为得到优化。
参照图3，曲线图300示出由图4中所示的剂量测定系统400的第一法拉第杯206收集到的各种波形。例如，第一波形302显示所测得的第一法拉第杯206的法拉第电流的时间相关性。如图4所示，使带状射束210如箭头212所示般扫描至右侧。由第一法拉第杯206所测得的法拉第电流位于虚线区域310内的某处，与第一波形302相一致。当由第一法拉第杯206收集到整个带状射束210时(如图所示)，或者由第二法拉第杯208收集到整个带状射束210时，参阅图3，图5的剂量测定系统500的法拉第电流达到近似最大值304。例如，如图6所示，在使带状射束210扫描离开第一法拉第杯206时，电流以下降斜率降至较低电平并达到图3中所示的靠近或接近零位线308的值306。
应当领会，在扫描周期中，带状射束210的法拉第电流有两次大约为(例如，当使带状射束在任一方向上扫描离开法拉第杯206或208时)。本示例图示出跨工件202的扫描宽度相对于由剂量测定系统200收集来自带状射束210的电流的长时间周期而较大的情况。然而，针对短扫描宽度或者小于剂量测定系统200的第一法拉第杯206与第二法拉第杯208之间的距离子215的扫描宽度，由剂量测定系统收集到的电流可能不会降至零308。
图7图示出根据本发明的另一示例性方面的用于调谐离子束以改善混合式扫描离子束注入机的生产率的方法700，其中参阅图1、图2A至图2B以及图3至图6。方法700能够被执行用以实现上述特征，并且酌情用以根据所述特征对离子束生成和/或射束处理执行调整。例如，方法700能够作为建立过程的一部分和/或在离子注入期间来执行。
方法700始于动作702，其中，根据一个或多个期望特征或参数来确定所需的离子束电流，以便利用期望特性来注入工件。例如，期望特性尤其能够包括：最佳扫描、期望束电流强度、期望通量值、均匀的通量和角度分布。在动作704，相对于剂量测定系统(诸如图2A至图2B的剂量测定系统200)来执行经扫描射束210的调谐。在动作706，调整扫描宽度以达最佳扫描；并且在动作708，调谐光学器件，以达到与期望剂量相对应的期望通量值。
在一个示例中，动作706包括通过积分电流(例如，“脉冲”电流，借以使得电流在“脉冲”两侧变成零)，将扫描宽度设定成最佳扫描，并且针对法拉第杯的给定宽度，选择期望电流极限值(例如，“约为零”的电流范围从法拉第杯中电流的0％至5％)。例如，选择非零电流极限值能够有利于在法拉第杯中遗留一定电流，因为过扫描工件也可能有益，借此，较小的扫描宽度提供较高的利用率。应进一步指出，光学器件能够至少部分基于上述测得的参数来实时调谐。
实时调整扫描宽度能够在射束扫描系统正运行时调谐注入机光学器件的情况下完成，例如，使得经扫描的束电流最大化。在此情况下，例如，机械控制系统的闭合回路控制子系统相比按照笔状射束的特性(例如宽度)作出射束调谐变化更快的速度将扫描宽度调整至最佳数值。该方法的示例性实施方式包括：通过调谐注入机光学器件来增成建立法拉第信号达到零的时间周期(例如，在过扫描期间)，使经扫描射束的利用率最大化；以及相继缩窄扫描宽度，同时保持或提高设置法拉第杯上的经扫描束电流。当已经获得期望或最佳的经扫描束电流时，调谐便结束。
在一个示例中，一旦在动作708获得期望通量值，便在动作710调整通量分布的均匀性。当已经获得期望通量值均匀性之后，在动作710调整通量分布，并且在动作712进一步测量角度分布。倘若在动作714判定角度分布正确或可接受，则调谐便会视为完成。倘若在动作714判定角度分布需要调整，则在动作716校正角度分布。在动作718判定均匀性是否可接受。倘若在动作718判定均匀性可接受，则调谐便会视为完成；否则，方法700便以迭代方式返回704。
在示例性方法700中所述的序列利用期望特性实现调谐最佳过扫描带状射束。这些期望特性在图1的未经扫描射束108的特性未知的情况下也能达成。例如，无需诊断未经扫描的射束108，可以节省调谐时间，并且可以提高注入机100的生产率。然而，可能会期望确定未经扫描射束108的特性以及经扫描的带状射束112的特性。
倘若是这种情况，则典型的调谐序列便会如图8中所示般开始，在动作802确定利用期望剂量的掺杂物来注入工件所需的束电流。操作者和/或控制系统在动作804调谐送往设置法拉第杯(例如，剂量测定系统)的未经扫描的束电流，并且在动作806执行轮廓描绘和角度测量。倘若在动作808未获期望束电流，则方法800便返回动作804。否则，扫描部件便在动作810扫描离子束并且在动作812使用建立法拉第的波形来快速确定最佳的扫描宽度。随后，在动作814获得跨工件的离子通量的均匀性。在动作816测量离子束的角度内容，并且视需要，在动作818调整其角度内容。倘若在动作820需要调整经扫描的射束的角度，则在动作804将扫描宽度再次设定为新的最佳数值，并且通过迭代校正方案将经扫描射束的均匀性再次调整到期望值。
尽管本发明的内容已就某一或某些优选实施方式得以阐明，但基于对本发明说明书及附图的阅读和理解，等同变化及修改对于本领域的技术人员而言显而易见。特别关于由上述组件(总成、装置、电路等)执行的各种功能，若非特别注明，否则用于描述这些组件的术语(包括提及“构件”)旨在对应于执行组件的特定功能(即功能上等同)的任意部件，即便其在结构上不等同于执行本文所述的本发明典型实施方案所公开的结构亦然。此外，虽然仅就多个实施方案中的一种方案公开本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其它实施方案的一个或多个其他特征。
Claims (16)
1.一种用于优化工件上的扫描宽度的离子注入系统，其包括：
离子源；
引出孔径，其被配置成从所述离子源引出点状离子束；
质量解析设备，其被定位于所述引出孔径的下游，其中，所述质量解析设备被配置成质量分析所述点状离子束；
离子束扫描设备，其沿所述点状离子束的路径来定位，其中，所述离子束扫描设备被配置成在快速扫描方向上往复扫描所述点状离子束，在其中限定具有带状束宽度的带状离子束；
工件扫描设备，其具有工件安装座，该工件安装座被配置成选择性固定所述工件，其中，所述工件扫描设备被配置成使所述工件平移通过所述带状离子束；
剂量测定系统，其被定位于所述工件安装座的下游，其中，所述剂量测定系统包括配置成测量所述带状离子束的束电流的调谐法拉第杯以及分离一定距离的两个法拉第杯，该距离与所述工件的直径相关联；以及
控制系统，其被配置成调谐所述带状离子束，以至少部分基于由所述剂量测定系统的调谐法拉第杯和/或两个法拉第杯测量的束电流来优化所述扫描宽度。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统被配置成实时调谐控制所述带状离子束的尺寸、电流以及角度中的一个或多个，以优化所述带状离子束的所述扫描宽度。
3.如权利要求1所述的系统，其进一步包括平行化设备，其被配置用于使所述点状离子束的扫描顶点聚焦至无限远，产生所述带状离子束的平行性。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统被配置成利用包括以下一个或多个技术来收集所述束电流：电流至电压转换技术、绝缘技术、平均技术以及过滤技术。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述两个法拉第杯都具有开口，该开口的高度等于所述带状离子束的最大高度。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述剂量测定系统包括配置成改变所述两个法拉第杯之间的所述距离并配置成适应所述工件的不同直径的机构。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述不同直径的范围从150mm至450mm。
8.如权利要求6所述的系统，其中，所述两个法拉第杯中的每一个均包括与其相关联的相应孔径，并且，所述机构被配置成改变所述剂量测定系统的收集面积并封闭相应孔径，由此限制正测量的带状离子束的宽度。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统被配置成以一定分辨率和精确性获取在所述快速扫描方向上扫描的所述点状离子束的扫描周期的至少一半，以捕捉在跨所述剂量测定系统扫描所述点状离子束时所发生的束电流变化。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述调谐法拉第杯具有与其相关联的有限宽度，其中，所述控制系统被配置成至少部分基于由所述调谐法拉第杯测量的所述束电流来调谐所述带状离子束，以优化所述扫描宽度。
11.一种用以改善混合式扫描离子束注入机的生产率的方法，其包括：
从离子源引出点状离子束并且将所述点状离子束引导至质量分析器；
经由所述质量分析器来分析所述点状离子束；
在快速扫描方向上扫描所述点状离子束，在其中限定带状离子束；
使工件横越所述带状离子束的宽度平移通过所述带状离子束；
利用剂量测定系统来测量所述带状离子束的束电流信号，所述剂量测定系统包括调谐法拉第杯和分离一定宽度的两个法拉第杯；以及
调谐所述带状离子束，以至少部分基于由所述剂量测定系统的调谐法拉第杯和/或两个法拉第杯的测量来优化扫描宽度。
12.如权利要求11所述的方法，其中，平行系统使所述点状离子束从扫描顶点聚焦至无限远。
13.如权利要求11所述的方法，其中，输送系统使所述工件在正交于所述带状离子束的宽度的方向上平移通过所述带状离子束。
14.如权利要求11所述的方法，其进一步包括经由封闭的孔径来改变所述剂量测定系统的收集面积，由此基于所述剂量测定系统的两个法拉第杯的测量，限制正测量的带状离子束的宽度。
15.如权利要求14所述的方法，其中，改变所述剂量测定系统的收集面积包括改变所述剂量测定系统的两个法拉第杯之间的宽度，以适应各种直径的工件。
16.如权利要求11所述的方法，其中，改变所述剂量测定系统的收集面积是至少部分基于所述工件的直径变化，所述工件的直径变化范围从150mm至450mm。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462096976P | 2014-12-26 | 2014-12-26 | |
| US62/096,976 | 2014-12-26 | ||
| PCT/US2015/067715 WO2016106421A2 (en) | 2014-12-26 | 2015-12-28 | System and method to improve productivity of hybrid scan ion beam implanters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107112184A CN107112184A (zh) | 2017-08-29 |
| CN107112184B true CN107112184B (zh) | 2019-11-05 |
Family
ID=55315700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580070384.7A Active CN107112184B (zh) | 2014-12-26 | 2015-12-28 | 改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9711329B2 (zh) |
| JP (1) | JP6741667B2 (zh) |
| KR (1) | KR102517465B1 (zh) |
| CN (1) | CN107112184B (zh) |
| TW (1) | TWI686838B (zh) |
| WO (1) | WO2016106421A2 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3311404A4 (en) | 2015-06-22 | 2019-02-20 | INTEL Corporation | INVERSION OF PICTURE SHADES WITH DIELECTRIC USING ASCENDING RETICULATION FOR INTERCONNECTIONS OF FINAL MANUFACTURING UNITS (BEOL) |
| US10395889B2 (en) * | 2016-09-07 | 2019-08-27 | Axcelis Technologies, Inc. | In situ beam current monitoring and control in scanned ion implantation systems |
| US20230057995A1 (en) * | 2021-08-20 | 2023-02-23 | Applied Materials, Inc. | Fast beam calibration procedure for beamline ion implanter |
| US20230386785A1 (en) * | 2022-05-27 | 2023-11-30 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for optimizing full horizontal scanned beam distance |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05225944A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入制御装置 |
| CN1429397A (zh) * | 2000-05-15 | 2003-07-09 | 瓦里安半导体设备联合公司 | 离子注入机中的高效率扫描 |
| CN101065823A (zh) * | 2004-09-14 | 2007-10-31 | 艾克塞利斯技术公司 | 受控剂量离子注入 |
| CN101371327A (zh) * | 2006-01-20 | 2009-02-18 | 瓦里安半导体设备公司 | 改善带状离子束的均一性的技术 |
| CN103367088A (zh) * | 2012-03-29 | 2013-10-23 | 斯伊恩股份有限公司 | 离子注入装置及其控制方法 |
Family Cites Families (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8929029D0 (en) | 1989-12-22 | 1990-02-28 | Vg Instr Group | Selectable-resolution charged-particle beam analyzers |
| JP3052420B2 (ja) * | 1991-04-18 | 2000-06-12 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置 |
| JP3125384B2 (ja) * | 1991-11-14 | 2001-01-15 | 日本電気株式会社 | イオン注入装置 |
| JPH0656955U (ja) * | 1993-01-11 | 1994-08-05 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置 |
| JP3257206B2 (ja) * | 1993-12-15 | 2002-02-18 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置 |
| US5481116A (en) | 1994-06-10 | 1996-01-02 | Ibis Technology Corporation | Magnetic system and method for uniformly scanning heavy ion beams |
| US5780863A (en) | 1997-04-29 | 1998-07-14 | Eaton Corporation | Accelerator-decelerator electrostatic lens for variably focusing and mass resolving an ion beam in an ion implanter |
| US6111260A (en) | 1997-06-10 | 2000-08-29 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for in situ anneal during ion implant |
| US6231054B1 (en) | 1998-12-21 | 2001-05-15 | Axcelis Technologies, Inc. | Elastomeric sliding seal for vacuum bellows |
| US6441382B1 (en) | 1999-05-21 | 2002-08-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Deceleration electrode configuration for ultra-low energy ion implanter |
| US6998625B1 (en) | 1999-06-23 | 2006-02-14 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion implanter having two-stage deceleration beamline |
| US6635880B1 (en) | 1999-10-05 | 2003-10-21 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | High transmission, low energy beamline architecture for ion implanter |
| US6710358B1 (en) | 2000-02-25 | 2004-03-23 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Apparatus and method for reducing energy contamination of low energy ion beams |
| US6946667B2 (en) | 2000-03-01 | 2005-09-20 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Apparatus to decelerate and control ion beams to improve the total quality of ion implantation |
| US6437350B1 (en) | 2000-08-28 | 2002-08-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Methods and apparatus for adjusting beam parallelism in ion implanters |
| JP4252237B2 (ja) | 2000-12-06 | 2009-04-08 | 株式会社アルバック | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
| KR100864048B1 (ko) | 2002-06-26 | 2008-10-17 | 세미이큅, 인코포레이티드 | 이온 소스 |
| US6777695B2 (en) | 2002-07-12 | 2004-08-17 | Varian Semiconductors Equipment Associates, Inc. | Rotating beam ion implanter |
| US6777696B1 (en) | 2003-02-21 | 2004-08-17 | Axcelis Technologies, Inc. | Deflecting acceleration/deceleration gap |
| US6770888B1 (en) | 2003-05-15 | 2004-08-03 | Axcelis Technologies, Inc. | High mass resolution magnet for ribbon beam ion implanters |
| JP4133883B2 (ja) | 2003-12-04 | 2008-08-13 | 日新イオン機器株式会社 | イオンビーム装置 |
| US7323695B2 (en) | 2004-04-05 | 2008-01-29 | Axcelis Technologies, Inc. | Reciprocating drive for scanning a workpiece |
| JP4901094B2 (ja) | 2004-11-30 | 2012-03-21 | 株式会社Ｓｅｎ | ビーム照射装置 |
| US20060145095A1 (en) | 2004-12-30 | 2006-07-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Methods and apparatus for ion implantation with control of incidence angle by beam deflection |
| US7417242B2 (en) | 2005-04-01 | 2008-08-26 | Axcelis Technologies, Inc. | Method of measuring ion beam position |
| WO2006133038A2 (en) | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Axcelis Technologies, Inc. | Particulate prevention in ion implantation |
| WO2007146394A2 (en) | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Semequip, Inc. | Ion beam apparatus and method for ion implantation |
| JP5329050B2 (ja) | 2007-04-20 | 2013-10-30 | 株式会社Ｓｅｎ | ビーム処理装置 |
| US7994488B2 (en) | 2008-04-24 | 2011-08-09 | Axcelis Technologies, Inc. | Low contamination, low energy beamline architecture for high current ion implantation |
| US8071964B2 (en) * | 2008-05-01 | 2011-12-06 | Axcelis Technologies, Inc. | System and method of performing uniform dose implantation under adverse conditions |
| JP5373702B2 (ja) * | 2010-06-07 | 2013-12-18 | 株式会社Ｓｅｎ | イオンビームスキャン処理装置及びイオンビームスキャン処理方法 |
| JP2014041707A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | イオン注入装置 |
| JP6086819B2 (ja) * | 2013-05-29 | 2017-03-01 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | 高エネルギーイオン注入装置 |
-
2015
- 2015-12-25 TW TW104143753A patent/TWI686838B/zh active
- 2015-12-28 US US14/979,663 patent/US9711329B2/en active Active
- 2015-12-28 WO PCT/US2015/067715 patent/WO2016106421A2/en active Application Filing
- 2015-12-28 KR KR1020177017084A patent/KR102517465B1/ko active IP Right Grant
- 2015-12-28 CN CN201580070384.7A patent/CN107112184B/zh active Active
- 2015-12-28 JP JP2017531338A patent/JP6741667B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05225944A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入制御装置 |
| CN1429397A (zh) * | 2000-05-15 | 2003-07-09 | 瓦里安半导体设备联合公司 | 离子注入机中的高效率扫描 |
| CN101065823A (zh) * | 2004-09-14 | 2007-10-31 | 艾克塞利斯技术公司 | 受控剂量离子注入 |
| CN101371327A (zh) * | 2006-01-20 | 2009-02-18 | 瓦里安半导体设备公司 | 改善带状离子束的均一性的技术 |
| CN103367088A (zh) * | 2012-03-29 | 2013-10-23 | 斯伊恩股份有限公司 | 离子注入装置及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170098836A (ko) | 2017-08-30 |
| JP2017539063A (ja) | 2017-12-28 |
| KR102517465B1 (ko) | 2023-03-31 |
| CN107112184A (zh) | 2017-08-29 |
| WO2016106421A2 (en) | 2016-06-30 |
| US20160189928A1 (en) | 2016-06-30 |
| JP6741667B2 (ja) | 2020-08-19 |
| TW201633358A (zh) | 2016-09-16 |
| WO2016106421A3 (en) | 2016-08-25 |
| US9711329B2 (en) | 2017-07-18 |
| TWI686838B (zh) | 2020-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107112184B (zh) | 改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法 | |
| CN103367088B (zh) | 离子注入装置及其控制方法 | |
| KR101781644B1 (ko) | 이온빔 스캔처리장치 및 이온빔 스캔처리방법 | |
| CN109643628A (zh) | 扫描离子注入系统中原位离子束电流的监测与控制 | |
| US8772741B2 (en) | Ion implantation method and ion implantation apparatus | |
| CN105869978B (zh) | 提高离子注入系统中磁扫描离子束一致性的方法 | |
| CN101124650B (zh) | 离子束扫描控制方法和用于均匀注入离子的系统 | |
| CN101553897A (zh) | 用于离子注入器的新型且改进的束线架构 | |
| KR101514185B1 (ko) | 이온 주입 공정 및 장치를 위한 이온 빔 크기 제어 및 진보된 공정 제어 | |
| CN105280467A (zh) | 射束照射装置及射束照射方法 | |
| CN101501812B (zh) | 扫描束离子注入器的产量提高 | |
| CN113169011B (zh) | 用于高生产量扫描束离子注入机的扫描和校正器磁体设计 | |
| US8354654B2 (en) | Apparatus and method for ion beam implantation using scanning and spot beams with improved high dose beam quality | |
| CN101838796B (zh) | 离子注入装置及方法 | |
| US9263231B2 (en) | Moveable current sensor for increasing ion beam utilization during ion implantation | |
| CN107112180A (zh) | 组合多极磁体及偶极扫描磁体 | |
| JP6779880B2 (ja) | 走査ビーム注入器のためのビームプロファイリング速度の向上 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |