NL8300056A - Inrichting en werkwijze voor het aftasten van een bundel voor het implanteren van ionen. - Google Patents

Description

E1609-152 Ned hc/hv . a

P & C

Varian Associates, Inc.

Inrichting en werkwijze voor het aftasten van een bundel voor het implanteren van ionen.

De uitvinding heeft betrekking op de aftasting van een werkstuk 5 met een bundel geladen deeltjes en meer in het bijzonder op een inrichting en werkwijze voor het met hoog rendement en grote gelijkmatigheid afbuigen van een ionenbundel over een werkstuk, zoals een halfgeleiderplaatje.

Ionenimplantatie is een gebruikelijke techniek geworden voor het invoeren van onzuiverheden in halfgeleiderplaatjes op beheerste en snelle 10 wijze. Een ionenbundel wordt opgewekt in een bron en met een variërende mate van versnelling op het halfgeleiderplaatje gericht. De onzuiverheden worden in het inwendige van het halfgeleiderplaatje ingevoerd door de impuls van de ionen te gebruiken als middel voor het inbedden daarvan in het kris-talrooster van het halfgeleidermateriaal. De gelijkmatigheid van de concen-15 tratie van de onzuiverheid over het oppervlak van het halfgeleiderplaatje is van het grootste belang bij de halfgeleiderbewerking. Verder is één van de hoofdoogmerken bij de commerciële bewerking van halfgeleiders het bereiken van een hoge bewerkingssnelheid in termen van het aantal plaatjes dat per tijdseenheid wordt bewerkt.

20 Een mogelijkheid tot het bereiken van een hoge bewerkingssnelheid is het gelijktijdig behandelen van een aantal plaatjes in een.partij. Zulke systemen maken in een typerend geval gebruik van mechanische beweging van plaatjes ten opzichte van een bundel die in één richting wordt afgetast. Stelsels waarbij een gehele partij gelijktijdig wordt behandeld zijn echter 25 in het algemeen groot teneinde die partij de kunnen onderbrengen en worden in het algemeen uitsluitend gebruikt voor implantering van hoge doses. Verder is de bewerkingssnelheid minder dan optimaal ten gevolge van de tijd die nodig is voor het met de hand verwisselen van partijen. Als er een moeilijkheid optreedt in het bewerkingsstelsel kan bovendien een groot aantal kost-30 bare halfgeleiderplaatjes worden vernield.

Een andere benadering is het één voor één behandelen van plaatjes en het toepassen van een automatische plaatjeshantering voor het verbeteren van de bewerkingssnelheid. In een typerend geval blijft het plaatje stilstaan en de ionenbundel wordt elektrostatisch volgens een tweedimensioneel 35 patroon over zijn oppervlak afgetast. Zulk een patroon is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.283.631. Aftastsignalen met constante amplitude worden toegevoerd aan x- en y-afbuigplaten teneinde de ionenbundel af te buigen volgens een vierkant Lissajous-patroon. De aftastsignalen worden in amplitude op schaal gebracht teneinde te verzekeren dat het vierkante 40 patroon het ronde halfgeleiderplaatje bedekt. (In een typerend geval hebben 8300056 * » -2- plaatjes één rechte rand, maar dat kan hier buiten beschouwing worden ge-laten.) Verder worden de afmetingen van het vierkante patroon iets groter gemaakt dan de diameter van het plaatje teneinde een zekere mate van aftas-5 ting buiten de rand van het plaatje te verzekeren. Zulk een overmatige aftasting is noodzakelijk teneinde ongelijkmatigheden bij het doteren van het plaatje te voorkomen als de bundel van richting omkeert na elke aftastlijn en teneinde variaties in diameter en plaats van het plaatje te kunnen opneraen. Verder moet de mate van aftasting over de rand worden vergroot naarmate 10 de doorsnede van de ionenbundel toeneemt, teneinde te verzekeren dat de bundel geheel buiten het plaatje ligt voordat hij van richting omkeert.

Het is duidelijk dat de tijd die het stelsel nodig heeft bij het aftasten van de hoeken van het rechthoekige patroon buiten de omtrek van het plaatje onproduktief is ten aanzien van het implanteren van ionen en de verwerkings-15 snelheid van het stelsel vermindert. Bij typerende bekende stelsels bedraagt de tijd die het stelsel gebruikt voor de aftasting van delen van het patroon buiten de omtrek van het halfgeleiderplaatje tot 30% van de totale aftast-tijd.

Een inrichting voor het verminderen van dh verspilde aftasttijd 20 en het beperken van het aftastpatroon tot de algemene vorm van een cirkel is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.260.897. Halfronde geleidende elementen opgesteld aan weerszijden van het plaatje detecteren de ionenbundel als deze buiten het plaatje wordt afgetast en veroorzaken een omkering van de aftastrichting. Deze voorzieningen maken het stelsel echter 25 ingewikkelder. Verder zijn de detectorelementen onderhevig aan slijtage door de ionenbundel en moeten zij worden verwisseld teneinde overeen te komen met de afmetingen van het halfgeleiderplaatje dat wordt bewerkt.

De uitvinding beoogt een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werkstuk.

30 De uitvinding beoogt verder een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werkstuk volgens een zeer effeciënt patroon.

De uitvinding beoogt verder een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werkstuk 35 volgens een zeer gelijkmatig patroon.

De uitvinding beoogt verder een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werkstuk volgens een patroon dat de snelheid waarmee werkstukken worden bewerkt vergroot.

De uitvinding beoogt verder een inrichting en werkwijze te ver-40 schaffen voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werkstuk 8300056 -3- * < volgens een patroon dat in vorm overeenkomt met de vorm van het werkstuk.

De uitvinding beoogt verder een inrichting en werkwijze te verschaffen voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werk-5 stuk volgens een patroon waarvan de afmetingen zó kunnen worden gekozen dat zij overeenkomen met de afmetingen van het werkstuk.

Een inrichting volgens de uitvinding omvat daartoe een eerste afbuigorgaan voor afbuiging van de bundel als reactie op een eerste aftast-spanning en een orgaan dat daarmee is gekoppeld voor het opwekken van de 10 eerste aftastspanning. De eerste aftastspanning omvat afwisselende positieve zaagtanddelen en negatieve zaagtanddelen en overgangen daartussen. De positieve en negatieve zaagtanddelen hebben een instelbare tijdsduur. De inrichting omvat verder een tweede afbuigorgaan voor afbuiging van de bundel als reactie op een tweede aftastspanning en een daarmee gekoppeld orgaan voor het opwekken 15 van de tweede aftastspanning. Het eerste en hht tweede afbuigorgaan buigen de bundel af in onderling loodrechte richtingen. De tweede aftastspanning blijft constant tijdens de positieve en negatieve zaagtanddelen en neemt stapsgewijs toe bij de overgangen tussen de zaagtanddelen. De inrichting omvat verder een orgaan voor het instellen van de tijdsduur van de positieve 20 en negatieve zaagtanddelen overeenkomstig een reeks voorafbepaalde tijds-duren, teneinde een aftastpatroon te verkrijgen waarvan de afmetingen en vorm overeenkomen met de afmetingen en vorm van het werkstuk.

Een werkwijze volgens de uitvinding omvat daartoe het aftasten van een bundel geladen deeltjes over een werkstuk in een stelsel voor bestraling 25 met een bundel geladen deeltjes van de soort met een eerste afbuigorgaan en een tweede afbuigorgaan die de bundel in onderling loodrechte richtingen afbuigen als reactie op daaraan toegevoerde spanningen. De werkwijze omvat het opwekken van een eerste aftastspanning met afwisselende positieve zaagtanddelen en negatieve zaagtanddelen en overgangen daartussen en het toevoeren 50 van de eerste zaagtandspanning aan het eerste afbuigorgaan. De positieve en negatieve-zaagtanddelen hebben instelbare tijdsduren. De werkwijze omvat verder het opwekken van een tweede zaagtandspanning, die constant blijft tijdens de positieve en negatieve zaagtanddelen en die bij elk van de overgangen tussen de zaagtanddelen stapsgewijs toeneemt en het toevoeren van 35 de tweede afbuigspanning aan het tweede afbuigorgaan. De werkwijze omvat verder het instellen van de tijdsduren van de positieve en negatieve zaagtanddelen overeenkomstig een voorafbepaalde reeks teneinde een aftastpatroon te yerkrijgen waarvan de afmetingen en vorm overeenkomen met de afmeting en vorm van het werkstuk.

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht aan de hand van de ··! 8300056 4 -4- tekening, die betrekking heeft op een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 1 is een schets van een ionen-implantatiestelsel volgens 5 de uitvinding.

Figuur 2 is een schets van een bundel aftaststelsel volgens de uitvinding.

Figuur 3 is een schets van een aftastpatroon veroorzaakt door het aftaststelsel volgens de uitvinding.

10 Figuur 4 is een blokschema van een aftastgenerator volgens de uitvinding.

Figuur 5 is een diagram van spanninggolfvormen op verschillende punten in de aftastgenerator uit Figuur 4.

De inrichting en werkwijze voor aftasting met een bundel geladen 15 deeltjes volgens de uitvinding worden in een typerend geval toegepast in een ionen-implantatiestelsel. Een voorbeeld van een ionen-implantatiestelsel is afgebeeld in Figuur 1. Een hoogspanningsaansluiting 2 voert een hoge potentiaal ten opzichte van aarde, geleverd door een niet afgebeelde hoog-spanningvoeding. De aansluiting 2 omvat de apparatuur die nodig is voor het 20 opwekken van een ionenbundel van een bepaalde ionensoort. Gewoonlijk wordt een gasvormig uitgangsmateriaal van de gewenste soort toegepast. Een bron-gas, geleverd door een gastoevoerstelsel 6 wordt gericht op een ionenbron 8. Een typerende ionenbron 8 heeft een voeding 10 nodig voor het in stand houden van een ioniserende ontlading, een bronmagneet 12 voor het opwekken 25 van een axiaal magnetisch veld over het ontladingsgebied en een niet afgebeelde extractie elektrode voor het vormen van het elektrische veld aan de opening van de bron 8 voor het effectief doen uittreden van een goed gedefinieerde ionenbundel 18 met hoge stroomsterkte. Ionenbrontechnieken zijn algemeen bekend. De ionenbundel 18 die uit de ionenbron 8 treedt wordt in massa-impuls 30 geanalyseerd en gefocusseerd door een analysatormagneet 20 die wordt bekrachtigd door een niet afgebeelde analysatorvoeding. De geanalyseerde bundel passeert een begrenzende opening 22 en een variabele spleet 24 en bereikt dan een versnellingsbuis 26 waarin hij een zorgvuldig ontworpen veldgradiënt vanaf de potentiaal van de hoogspanningsaansluiting 2 naar aardpotentiaal 35 ondergaat. Optische elementen, zoals een vierpoollens 28 leveren een focus- sering van de ruimtelijke energie in een gewenst beeldvlak. Y-aftastplaten 40 en x-aftastplaten 42 verzorgen een elektrostatische afbuiging die de bundel 18 over de oppervlakte van het beeldvlak beweegt. De golfvormen die worden toegevoerd aan de respectieve afbuigplaten en hun synchronisatie voor het 40 vormen van het gewenste aftastpatroon worden geleverd door aftaststelsel dat 8300056 *r ·* -5- hieronder nader wordt beschreven.

Een dubbele trefplaatkamer 46 omvat een huis, de bundel begrenzende maskers 48 en 49 en Faraday kooien 50 en 51 voor de bundelbewaking.

5 Automatische plaatje hanteerstelsels 52 en 54 voeren de halfgeleiderplaatjes één voor één in het vacuümstelsel in op de plaatsen 56 resp. 58, stellen deze in ten opzichte van het trefvlak, verzorgen koeling van de plaatjes tijdens de implantatie en verwijderen de plaatjes uit het vacuümstelsel nadat de implantatie is voltooid. De plaatsen 56 en 58 zijn in een typerend geval 10 horizontaal naast elkaar aangebracht aan weerszijden van de lengteas 60 van de onafgebogen bundel 18, zodat een bundelafbuiging van ongeveer ±. 7° ten opzichte van de lengteas nodig is voor het aftasten van de plaatsen 56 en 58. Een bundelopvanginrichting 62 bevindt zich op de lengteas 60 in de trefplaatkamer 46 en onderschept het neutrale deel van de ionenbundel 18 als 15 die is gericht op één van de plaatsen 56 en 58. Als geen van de beide plaatsen 56 en 58 wordt af getast, wordt de bundel geladen deeltjes gericht op de bundelopvanginrichting 62.

Hoewel de vacuümpomp-apparatuur en de vacuüm-omhulling niet zijn afgebeeld is het duidelijk dat het gehele gèbied dat door de bundel wordt 20 doorlopen onder hoog vacuüm wordt gehouden.

De bundelafbuiginrichting volgens de uitvinding is afgebeeld in Figuur 2. De ionenbundel 18 wordt over de plaatsen 56 en 58 af getast door geschikte spanningen toe te voeren aan de y-aftastplatén 40 en de x-aftast-platen 42. Hoewel de ionenbundel 18 in Figuur 2 de beide plaatsen 56 en 58 25 aftast, is het duidelijk dat op elk tijdstip de ionenbundel 18 op slechts één van de béide plaatsen 56 en 58 is gericht. Laagspanning-aftastsignalen Y SCAN en X SCAN die het aftastpatroon bepalen worden opgewekt door een aftast-generator 64 die hierna wordt beschreven en worden toegevoerd aan een aftast-versterkerstelsel 66. Het aftastsignaal Y SCAN wordt door de aftast-versterker 30 66 omgezet in verticale afbuigspanningen Yl en Y2 met gelijke waarde en tegengestelde polariteit, die worden toegevoerd aan de y-aftastplaten 40 en de bundel 18 verticaal afbuigen. Het aftastsignaal X SCAN wordt door de af-tastversterker 66 omgezet in horizontale afbuigspanningen Xl en X2 met gelijke waarde en tegengestelde polariteit die worden toegevoerd aan de x-aftast-35 platen 42 en de bundel 18 horizontaal afbuigen. De ionenbundel 18 wordt afgebogen naar de plaat 56 of 58 door een positieve of negatieve gelijkspanning op te tellen bij de horizontale afbuigspanningen Xl en X2 als reactie op een signaal TARGET POSITION SELECT. De ionenbundel 18 wordt op de bundelopvanginrichting 62 gericht als reactie op een signaal BEAM GATE, in welk geval 40 geen extra spanning wordt opgeteld bij de horizontale afbuigspanningen Xl en X2.

8300056 -6-

Technieken voor de constructie van deze aftastversterkers zijn algemeen bekend.

Een. voorbeeld van een bundelaftastpatroon dat wordt verkregen met de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding is afgeheeld in Figuur 3.

5 Een aftasten halfgeleiderplaatje 70 is voorgesteld als een cirkel met straal r. Beginnende bij een punt A bovenaan het plaatje 70 tast de ionenbundel horizontaal naar rechts over het plaatje 70 af. Nadat de bundel de rechter-rand van het plaatje 70 passeert beweegt hij stapsgewijs naar beneden over een verticale afstand Δy en vervolgens tast hij horizontaal naar links over 10 het plaatje 70 af. Daarna beweegt de bundel opnieuw stapsgewijs over de afstand Δγ naar beneden en hij tast horizontaal naar rechts af. Dit herhaalt zich totdat de bundel 18 een punt B bereikt en het plaatje 70 volledig is afgetast. Het aftastpatroon vertoont de volgende kenmerken. De horizontale aftasting naar links en naar rechts gebeurt bij voorkeur met constante snel-15 heid in beide richtingen teneinde een gelijkmatige dosering van de onzuiverheid te verzekeren. In plaats daarvan kan de aftastsnelheid worden gevarieerd ter compensatie van variaties van de invalshoek van de .bundel op het tref-oppervlak, als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.283.631. Een horizontale aftastlijn n heeft een lengte L^. De lengten van de horizontale 20 aftastlijnen variëren overeenkomstig de horizontale afmeting van het plaatje 70 bij het momenteel afgetaste verticale niveau. De lengteis iets groter dan de horizontale afmeting van het plaatje 70 teneinde te verzekeren dat de omkering van de bundel buiten de omtrek van het plaatje 70 plaatsvindt. De halve breedte x^ van het plaatje 70 voor een horizontale aftastlijn n kan 25 worden uitgedrukt als xn * (r - yn > (1) waarin y^ de verticale plaats van de horizontale aftastlijn n is (zie Figuur 3}.De lengte kan worden uitgedrukt als L = 2x + 2Δχ (2) η n 30 waarin Λχ de mate van aftasting buiten de rand is en L = 2(r2 - y 2)h + 2Δχ (3) η n

Voor een plaatje 70 met gegeven diameter en een gegeven aftasting Δχ buiten de rand kan dus de lengte L van elke horizontale aftastlijn worden bepaald.

n

Desgewenst kan de aftasting Δχ buiten de rand variëren, maar hij dient zo 35 gering mogelijk te worden gehouden. Een typerende horizontale aftastsnelheid bedraagt ongeveer 1kHz. De verticale stap afstand Ay na elke horizontale aftastlijn blijft bij voorkeur constant in het gehele patroon teneinde een gelijkmatige spatiëring van aftastlijnen en een gelijkmatige dosering van onzuiverheid over het oppervlak van het plaatje 70 te verzekeren. De verticale 40 stap afstand Δγ is in een typerend geval gelijk aan de straal van de dwars- 8300056 -7- doorsnede van de ionenbundel. Daardoor tast de bundel een patroon af met een ongeveer ronde vorm en een hoge mate van gelijkmatigheid.

Het is duidelijk dat het patroon volgens Figuur 3 zowel van beneden 5 naar boven als van boven naar beneden kan worden af getast. Ook kan het patroon een kwartslag worden gedraaid, waarbij verticale aftastlijnen worden gebruikt. Verder is het vaak wenselijk het aftastpatroon verscheidene, malen te herhalen teneinde een gegeven dosering en een grotere gelijkmatigheid te bereiken.

Als het patroon wordt herhaald wordt het patroon in een eerste richting 10 (bijv. van boven naar beneden) afgetast en vervolgens omgekeerd, waarbij het patroon in de tegengestelde richting wordt afgetast (van beneden naar boven). -Elk volgende aftastpatroon kan verticaal ten opzichte van het voorafgaande patroon zijn verschoven over een afstand S = waarin p het aantal malen is dat het patroon wordt af getast. Deze interliniëring van opeenvolgende 15 patronen verzekert dat de dosering vein onzuiverheid zeer gelijkmatig is.

De aftastgenerator 64 is in blokschema afgebeeld in Figuur 4. Het aftastpatroon volgens Figuur 3 dat hierboven is beschreven wordt door het circuit uit Figuur 4 opgewekt in de vorm van aftastsignalen Y SCAN en X SCAN. De aftastgenerator 64 omvat een X SCAN generator 100. Een klokcircuit 102 20 is met een uitgang gekoppeld met een programmeerbare frequentiedeler 104.

De deler 104 levert een uitgangsfrequentie f die wordt toegevoerd aan een gelijkspanning-herstelketen 106 en levert tevens een uitgangsfrequentie 2f en is voorzien van stuuringangen. Een integrator 108 is aangesloten op de uitgang van de gelijkspanning-herstelketen 106 en levert aan zijn uitgang 25 het aftastsignaal X SCAN. De integrator 108 omvat een versterker 109 met grote versterkingsfactor met een condensator C die is aangesloten tussen de ingang en de uitgang als tegenkoppelelement en een weerstand R die in serie met de ingang staat. De aftastgenerator 64 bevat tevens een Y SCAN generator 110.

Een verticale teller 112 is met zijn klokingang aangesloten op de uitgangs-30 frequentie 2f van de deelketen 104 en is met zijn uitgangen aangesloten op numerieke ingangen van een numeriek-analoog-omzetter 114. Een spanning-optel-keten 116 is aangesloten op de analogon-uitgang van de omzetter 116 en levert aan zijn uitgang het aftastsignaal Y SCAN. De optelketen 116 ontvangt tevens een ingangsspanning OFFSET. De verticale teller 112 ontvangt een vooruit/ 35 achteruit-rstuursignaal 118, een voorinstel-blokkeersignaal 120 en voorinstel-gegevens 122 uit een tellersturing 124. De tellersturing 124 ontvangt ingangssignalen START en WAFER SIZE van een bedieningspaneel of een rekentuig en levert een uitgangssignaal DONE. De tellersturing 124 ontvangt tevens een omkeersignaal 126 dat aangeeft dat de telrichting moet worden omgekeerd.

40 De aftastgenerator 64 bevat verder deelketen-stuurorganen 130. Een uitsluitend 8300056 -> * -8- voor lezen ingericht geheugen (ROM) 132 ontvangt adres-ingangssignalen van - de uitgangen van de verticale teller 112 en van de ingangen WAFER SIZE. Eén van de uitgangssignalen van het ROM 132 is het omkeersignaal 126 dat wordt 5 toegevoerd aan de tellersturing 124. De overige uitgangssignalen van het ROM 132 worden via een grendelketen 134 toegevoerd aan de stuuringangen van de programmeerbare frequentiedeler 104. Een monostabiele multivibrator 136 is met een uitgang gekoppeld met de gegevensoverdrachtingang van de grendelketen 134 en is met zijn ingang verbonden met de uitgangsfrequentie 2f van 10 de deelketen 104.

De werking van de aftastgenerator 64 uit Figuur 4 wordt beschreven onder verwijzing naar de spanninggolfvormen uit Figuur 5. De spanningen, zijn als functie van de tijd afgebeeld waarbij verticaal boven elkaar liggende spanningwaarden gelijktijdig optreden. Het klokcircuit 102, dat bij voorkeur 15 een kristalgestuurde klok is, levert een constante uitgangsfrequentie. De klokfrequentie wordt door de programmeerbare frequentiedeler 104 verlaagd ter verkrijging van een rechthoekgolf met frequentie f aan de uitgang, als afgebeeld in Figuur 5. De verhouding tussen de klokfrequentie en de uitgangsfrequentie f hangt af van de toestand van de stuuringangen uit de grendelketen 20 134. Programmeerbare frequentiedelers zijn in de handel verkrijgbaar als geïntegreerde circuits, zoals het type CD4089BM van National Semiconductor Corporation. De uitgangsfrequentie f van de deelkèten 104 is in een typerend geval een logisch signaal en wordt door de gelijkspanning-herstelketen 106 uit Figuur 5 omgezet in een signaal met gemiddelde waarde nul. De rebhthoekige 25 üitgangsgolf van de gelijkspanning-herstelketen 106 slingert tussen een positieve waarde +V en een negatieve waarde -V die afgezien van het teken

R R

aan elkaar gelijk zijn. De uitgangsspanning van de gelijkspanning-herstelketen 104 blijft constant door het uitgangssignaal met vaste amplitude van de deelketen 104, terwijl de frequentie f varieert. Gelijkspanning-herstelketens 30 zijn algemeen bekend.

De rechthoekige üitgangsgolf van de gelijkspanning-herstelketen 106 wordt door de integrator 108 omgezet in een reeks afwisselend positieve en negatieve zaagtandspanningen, gewoonlijk aangeduid als een driehoekgolf (zie X SCAN in Figuur 5) . Als de integrator 108 een constante ingangsspanning 35 ontvangt, wordt zijn uitgangsspanning bepaald door X SCAN ft) = (4) waarin een constante ingangsspanning is.f en RC de tijdconstante van de integrator is.

Het ingangssignaal voor de integrator 108 wisselt tussen +V en -V in de R R 1 8300056 frequentie f. Derhalve geldt * + -9- X SCAN (t) = als V. = +V_

RC i R

X SCAN (t) = —EË. als V. = -V

RC i R

g Deze vergelijkingen stellen een golfvorm met afwisselend positieve en negatieve zaagtandspanningen voor waarbij de hellingen tegengesteld gericht zijn en, wat belangrijk is, gelijke waarden vertonen- Dit verzekert dat de ionenbundel steeds met een constante snelheid wordt afgetast en dat de dosering van de geïmplanteerde onzuiverheid in beide aftastrichtingen 10 gelijk is.

De lengte van elke horizontale aftastlijn wordt bepaald door de top-top-amplitude van X SCAN en kan worden uitgedrukt als L = K (X SCAN ) (5) n p-p waarin K een constante is.

15 Als X SCAN een zaagtandspanning met constante helling is, is de top-top-amplitude van X SCAN afhankelijk van de tijdsduur van de zaagtand.

De tijdsduur van elke zaagtand wordt bepaald door t = h (-4-} <6> o r waarbij substitutie van t en VR in vergelijking (4) resulteert in 20 X SCAN = (7)

p-p 2fRC

zodat vergelijking (5) overgaat in L =-Hb. (8)

n 2fRC

Het blijkt dat L·^ invers met de frequentie f varieert. Derhalve 25 kunnen de lengte en de vorm van het aftastpatroon worden gestuurd door variatie van de frequentie f die wordt geleverd door de programmeerbare frequentiedeler 104. De frequentie f kan meer in het bijzonder worden gevarieerd ter verkrijging van het ronde aftastpatroon volgens Figuur 3.

Oplossing van vergelijking (8) voor f levert 30 f - 2¾ (9) n

Daar de lengte van elke horizontale aftastlijn bekend is uit vergelijking (3), kan de vereiste frequentie f voor elke aftastlijn worden berekend uit vergelijking (9). De korte horizontale aftastlijnen boven en onder aan de cirkel kernen overeen met betrekkelijk hoge frequenties f, terwijl de langere horizontale aftastlijnen in het midden van de cirkel overeenkomen met betrekkelijk lage frequenties f. üit Figuur 5 blijkt dat de frequentie f daalt op het tijdstip t en de top-top-amplitude van X SCAN na het tijdstip t c o toeneemt.

Aanvankelijk worden gegevens WAFER SIZE toegevoerd aan de aftast- 8300056

V

-10- - r generator 64 teneinde de afmetingen van het af te tasten patroon te bepalen. De tellersturing 124 zet de gegevens WAFER SIZE om in de voorinstelgegevens 122 volgens een voorafbepaalde omzetting die de aanvangstoestand van de ver-5 ticale teller 112 bepaalt. De verticale teller kan één of meer synchrone vooruit/achteruit-tellers in de vorm van geïntegreerde circuits bevatten.

Als het signaal STARE wordt ontvangen door de tellersturing 124, doet'ihet voorinstel-deblokkeersignaal 120 de voorinstelgegevens 122 invoeren in de verticale teller 112. Deze aanvangstelling wordt door de numeriek-analoog-10 omzetter 114 omgezet in een spanning Y SCAN die de ionenbundel instelt nabij de rand van het halfgeleiderplaatje (punt A in Figuur 3) . Geschikte numeriek-analoog-omzetters zijn in de handel verkrijgbaar. Uiteraard is de aanvangstelling groter voor grote plaatjes en kleiner voor kleine plaatjes.

De tellersturing 124 levert tevens het vooruit/achteruit-stuursignaal 118 15 dat de verticale teller 112 aanvankelijk instelt op achterwaartse telling.

De verticale teller 112 telt dan met de frequentie 2f terug, wat tweemaal de frequentie f van de rechthoeksgolf geleverd door de integrator 108 is.

Daar elke halve periode van de rechthoeksgolf overeenkomt met één horizontale aftastlijn verandert de telling in de verticale teller 112 aan het einde van 20 elke horizontale aftastlijn. In Figuur 5 wordt de verticale teller 112 bijv·, voortgeschakeld telkens als de golfvorm met de frequentie 2f laag wordt, overeenkomende met de overgangspunten van het signaal X SCAN. De gewijzigde telling in de verticale teller 112 wordt door de omzetter 114 omgezet in een analogonspanning die in gelijke stappen verandert (zie Y SCAN in Figuur 5).

25 Verder zijn de stappen in het signaal Y SCAN gesynchroniseerd met de over-gangen van het signaal X SCAN tussen een positieve en een negatieve zaag-tandspanning. Daar de stappen in het-signaal Y SCAN gelijk zijn, vertonen opeenvolgende horizontale aftastlijnen steeds dezelfde onderlinge afstand. Daardoor wordt een gelijkmatige implantering van onzuiverheden verzekerd.

30 Als de aftasting is voortgeschreden tot het midden van het half geleiderplaatje 70 bereikt de verticale teller 112 een telling nul en hij gaat dan voort met in negatieve richting te tellen. De spanning Y SCAN blijft met gelijke stappen dalen aan het einde van elke horizontale aftastlijn. Als de ionenbundel de laatste lijn aan de onderzijde van het plaatje heeft afge-35 tast, wordt het omkeersignaal 126 ontvangen uit het ROM 132, zoals hierna zal worden beschreven. De tellersturing 124 doet het vooruit/achteruit-stuursignaal 118 van toestand veranderen. De verticale teller 112 telt nu vooruit met de frequentie 2f en het signaal Y SCAN neemt met gelijke stappen toe. Daardoor wordt de aftasting van het plaatje herhaald, maar nu in .tegen-40 gestelde richting. Als de ionenbundel de laatste lijn bovenaan het plaatje 8300056 r, » -11- .

heeft af getast, wordt de teller 112 opnieuw omgekeerd en de aftasting wordt in tegengestelde richting herhaald. Als een voorgeschreven aantal aftast-patronen is voltooid, levert de tellersturing 124 het signaal DONE en wordt 5 het proces beëindigd.

De spanning-optelketen 116 telt de spanning OFFSET op bij het uitgangssignaal van de omzetter 114 teneinde een interliniëring van de hierboven beschreven aftastpatronen te verkrijgen. De optelketen 116 kan een eenvoudige optelversterker zijn. De spanning OFFSET wordt met gelijke stappen veranderd 10 aan het einde van elk aftastpatroon, wat een verschuiving van het signaal Y SCAN veroorzaakt.

De frequentie f geleverd door de deelketen 104 en de overeenkomstige lengte van de horizontale aftastlijnen worden gestuurd door de informatie die wordt bewaard in het ROM 132. Elke horizontale aftastlijn van het aftast-15 patroon heeft een overeenkomstig gegevenswoord dat wordt bewaard in het HOM 132. Als het aftastpatroon bijv. 256 horizontale aftastlijnen omvat, worden 256 gegevenswoorden die de frequentie f van de deelketen 104 voor elke aftastlijn aangeven, bewaard in het ROM 132. Het ROM 132 wordt geadresseerd door het signaal WAFER SIZE, dat hierna wordt beschreven, en de uitgangssignalen 20 van de verticale teller 112. Naarmate de teller 112 de ionenbundel verticaal omhoog of omlaag over het plaatje beweegt, als hierboven beschreven, worden opeenvolgende gegevenswoorden in het ROM 132 geadresseerd en de gegevenswoorden worden aan de deelketen 104 geleverd teneinde de frequentie f voor elke horizontale aftastlijn te sturen. De juiste frequenties voor het beschrijven van 25 een rond aftastpatroon worden bepaald:uit de hiervoor gegeven vergelijkingen (3) en (9) .

Elke plaatjesafineting die door het stelsel moet kunnen worden verwerkt heeft een bijbehorend aantal horizontale aftastlijnen. Ook heeft elke plaatjesafmeting een bijbehorende reeks lengten vein de horizontale aftast-30 lijnen. Door voor het ROM 132 de juiste capaciteit te kiezen, kunnen gegevens voor alle mogelijke plaatjesafmetingen worden bewaard in het ROM 132. Gegevens overeenkomende met een plaatje met een diameter van 76mm kunnen bijvoorbeeld worden bewaard in een gebied dat de geheugenplaats Q t/m 255 bevat, gegevens overeenkomende met een diameter van 127mm kunnen worden bewaard in een ander 35 gebied dat de geheugenplaten 256 t/m 512 cmvat enz. Bij een voorkeursuitvoering bewaart het ROM 132 zowel ronde als vierkante patronen voor elke te behandelen plaatjesafmeting. Het vierkante patroon wordt gebruikt tijdens het instellen en richten van het stelsel, terwijl het ronde patroon wordt gebruikt voor de normale impantatie van plaatjes. Het ingangssignaal WAFER SIZE adresseert 40 het gewenste gebied van het ROM 132, terwijl de verticale teller 112 bepaalde 8300056 i -12- gegevenswoorden binnen het gebied adresseert. Het ROM 132 kan een uitwisbaar en programmeerbaar uitsluitend voor lezen ingericht geheugen van het type 2708 zijn, dat 2048 woorden van 8 bits elk bevat. Het type 2708 wordt in de 5 handel gebracht door National Semiconductor Corporation.

Het is duidelijk dat de capaciteit van het ROM 132 kan worden verminderd door toe te staan dat verscheidene opeenvolgende horizontale aftast-lijnen dezelfde lengte Ln hebben. Elke groep van opeenvolgende aftastlijnen met dezelfde lengte Ln wordt door een enkel gegevenswoord in het ROM 132 10 voorgesteld. Als het aftastpatroon bijv. wordt uitgevoerd met groepen van vier aftastlijnen met gelijke lengte L^, kan de capaciteit van het ROM 132 met een factor vier worden verkleind. Dit gaat echter gepaard met enige ongewenste overmatige aftasting.

Eén bit van elk gegevenswoord in het ROM 132 is gereserveerd voor 15 het omkeersignaal 126. Dit bit wordt uitsluitend actief nadat de laatste aftastlijn boven of onder aan het plaatje is voltooid. Het omkeersignaal 126 geeft aan dat een aftastpatroon is voltooid en dat de aftastrichting moet worden omgekeerd.

Hoewel de aftastgenerator 64 uit Figuur 4 is beschreven aan de 20 hand van de opwekking van een rond patroon, kunnen aftastpatronen met willekeurige vorm worden opgewekt. De vorm van het resulterende aftastpatroon wordt bepaald door de gegevenswoorden in het ROM 132 die overeenkomen met de lengten Ln van elke horizontale aftastlijn. Zo kunnen vierkante of driehoekige patronen worden opgewekt door de aftastgenerator 64, door geschikte 25 keuze van de gegevenswoorden in het ROM 132.

De grendelketen 134 en de monostabiele multivibrator 136 zijn aanwezig om te verzekeren dat de programmeerbare frequentiedeler 104 de frequentie f verandert in het midden van de horizontale aftastlijn, het punt waarop het signaal X SCAN door nul passeert. Dit verzekert dat het uitgangssignaal 30 van de integrator 108 symmetrisch blijft om 0V en dat het aftastpatroon op het plaatje gecentreerd blijft.

De grendelketen 134 brengt de gegevens aan zijn ingangen naar zijn uitgangen over op het tijdstip waarop een impuls wordt ontvangen uit de monostabiele multivibrator 136. In het hier beschreven voorbeeld verandert de 35 verticale teller 112 van toestand bij de negatief gerichte flank van de frequentie 2f, wat in tijd overeenkomt met het einde van élke aftastlijn.

De monostabiele multivibrator 136 is zo uitgevoerd dat hij wordt getrokken door de positief gerichte flank van de frequentie 2f (zie Figuur 5). In plaats daarvan kan de verticale teller 112 zó worden uitgevoerd dat de toestand 40 verandert bij de positief gerichte flènk van de frequentie 2f, in welk geval 8300056 «k -13- de monosteibiele multivibrator 136 wordt getrokken bij de negatief gerichte flank van de frequentie 2f. Daar het uitgangssignaal met de frequentie 2f van de deelketen een rechthoeksgolf is, wordt de monostabiele multivibrator 5 136 getrokken als de ionenbundel het midden van het plaatje passeert. Op dat tijdstip ontvangt de deelketen 104 nieuwe stuurgegevens uit de grendel-keten 134 en hij levert een nieuwe frequentie f. Figuur 5 illustreert de verandering van de frequentie f op het tijdstip t__. Men merke op dat de monostabiele multivibrator 136 een impuls levert telkens als het signaal 10 X SCAN door 0V passeert.

De uitvinding verschaft derhalve een inrichting en werkwijze voor het aftasten, van een ionenbundel over een werkstuk volgens een voorafbepaald patroon. De inrichting is bijzonder geschikt voor het aftasten van een rond patroon overeenkomende met de afmetingen en vorm van een halfgeleider-15 plaatje. Het ronde patroon vermindert de aftasttijd buiten de rand en verbetert de werksnelheid van het stelsel. Verder verzekert de inrichting dat het plaatje een zeer gelijkmatige dosering vein onzuiverheid ontvangt doordat hij een constant aftasttempo en een gelijkmatige afstand tussen aftastlijnen levert, ongeacht de afmetingen van het afgetaste plaatje.

20 25 30 35 1 8300056

Claims (19)

1. Inrichting voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes over 5 een werkstuk, gekenmerkt door een eerste afbuigorgaan voor het afbuigen van de bundel als reactie op een eerste afbuigspanning, een tweede afbuigorgaan voor het afbuigen van de bundel als reactie op een tweede aftastspanning, waarbij het eerste en tweede afbuigorgaan de bundel in onderling loodrechte richtingen afbuigen, een eerste generator aangesloten 10 op het eerste afbuigorgaan voor het opwekken van de eerste aftastspanning die afwisselend positieve en negatieve zaagtanddelen en overgangen daartussen bevat, waarbij de positieve en negatieve zaagtanddelen een instelbare tijdsduur hebben, een tweede generator die is aangesloten op het tweede afbuigorgaan voor het opwekken van de tweede afbuigspanning die 15 constant blijft tijdens de positieve en negatieve zaagtanddelen en stapsgewijs verandert bij de overgangen tussen de zaagtanddelen en een instel-orgaan voor het instellen van de tijdsduren van de positieve en negatieve zaagtanddelen volgens een reeks voorafbepaalde tijdsduren teneinde een aftastpatroon te verkrijgen waarvan de afmetingen en de vorm overeenkomen 20 niet de afmetingen en vorm van het werkstuk.

2. Inrichting voor het aftasten van een bundel geladen deeltjes volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tweede generator een orgaan bevat voor het met gelijke stappen veranderen van de tweede aftastspanning op het tijdstip van de overgangen.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de afwisselend positieve en negatieve zaagtanddelen een constante en onderling gelijke helling hebben.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de eerste generator een integrator bevat voor het omzetten van een rechthoeksspanning 30 met constante amplitude in afwisselend positieve en negatieve zaagtanddelen, waarbij de rechthoeksgolf een instelbare frequentie heeft.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de eerste generator een frequentiebron voor het opwekken van de rechthoeksspaiming beyat.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de frequentie bron een programmeerbare frequentiedeler bevat voor het instellen van de frequentie van de rechthoeksspanning overeenkomstig instelgegevens geleverd door het instelorgaan'.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat het instel- 40 orgaan een geheugen bevat voor het bewaren van de instelgegevens. 8300056 -15-

8. Inrichting-volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het geheugen stuurgegevens bewaart die overeenkomen met een ongeveer rond aftast-patroon. /

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het geheugen stuurgegevens bewaart die overeenkomen met een aantal verschillende aftastpatronen.

10. Inrichting voor het aftasten van een ionenbundel over een werkstuk in een ionen-implantatiestelsel, gekenmerkt door een eerste afbuigorgaan 10 dat de bundel afbuigt als reactie op een eerste aftastspanning, een tweede afbuigorgaan dat de bundel aftast als reactie op een tweede aftastspanning, waarbij het eerste en tweede aftastorgaan de bundel in onderling loodrechte richtingen afbuigen, een frequentiebron die een rechthoeksgolf met instelbare frequentie opwekt, een integrator die de rechthoeksspan-15 ning omzet in de eerste aftastspanning met afwisselend positieve en negatieve zaagtanddelen die elk de bundel het werkstuk doen aftasten in een tijdsduur overeenkomende met de frequentie van de rechthoeksgolf, een teller die een getal bewaart dat de afbuiging van de bundel door het tweede afbuigorgaan bepaalt, welk getal constant blijft tijdens de zaag-20 tanddelen en wordt gewijzigd bij de voltooiing van elk zaagtanddeel, een numeriek-analoog-omzetter die het getal bewaart én de teller amzet in de tweede aftastspanning en een geheugen dat wordt geadresseerd door de teller en dat de frequentie van de frequentiebron instelt overeenkomstig een voorafbepaalde reeks teneinde een aftastpatroon te leveren dat in 25 afmetingen en vorm overeenkomt met de afmetingen en de vorm van het werkstuk.

11. Inrichting voor het aftasten van een ionenbundel volgens conclusie 10, met het kenmerk dat de frequentiebron een rechthoeksspanning met constante amplitude opwekt, waardoor de zaagtanddelen een constante en 30 onderling gelijke helling vertonen.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de teller in telling verandert bij de voltooiing van elk zaagtanddeel, waardoor de tweede aftastspanning met gelijke stappen verandert.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk dat het geheugen 35 de frequentie van de frequentiebron zó stuurt dat een ongeveer rond aftastpatroon wordt verkregen.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de frequentiebron een programmeerbare frequentiedeler bevat voor het instellen vein de frequentie van de rechthoeksspanning als reactie op stuurgegevens 40 geleverd door het geheugen. 8300056 -16- *

15. Inrichting voor het aftasten van een ionenbundel volgens conclusie 14, gekenmerkt door een tijdorgaan dat de stuurgegevens uit het geheugen naar de programmeerbare frequentiedeler overbrengt bij de nul doorgangen 5 van de eerste aftastspanning.

16. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk dat het geheugen stuurgegevens bewaart die overeenkomen met een aantal verschillende aftastpatronen.

17. Werkwijze voor het doen werken van een stelsel voor het bestralen 10 met een bundel geladen deeltjes voorzien van een eerste afbuigorgaan en een tweede afbuigorgaan die de bundel in· onderling loodrechte richtingen afbuigen als reactie op daaraan toegevoerde spanningen, met het kenmerk dat men een eerste aftastspanning opwekt met afwisselend positieve en negatieve zaagtanddelen en overgangen daartussen, waarbij de positieve 15 en negatieve zaagtanddelen een instelbare tijdsduur hebben, dat men de eerste aftastspanning toevoert aan het eerste afbuigorgaan, dat men een tweede aftastspanning opwekt die constant blijft tijdens de positieve en negatieve zaagtanddelen en stapsgewijs verandert bij elk van de overgangen tussen de zaagtanddelen, dat men de tweede aftastspanning toevoert 20 aan het tweede afbuigorgaan en dat men de tijdsduren van de positieve en negatieve zaagtanddelen instelt overeenkomstig een voorafbepaalde reeks teneinde een aftastpatroon te verkrijgen dat in afmetingen en vorm overeenkomt met de afmetingen en vorm van het werkstuk.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk dat men de eerste 25 aftastspanning zodanig opwekt dat de zaagtanddelen constante en onderling gelijke hellingen vertonen.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk dat men de tweede zaagtandspanning in gelijke stappen varieert bij elk van de overgangen tussen de zaagtanddelen. 30 35 1 8300056