TW201705182A

TW201705182A - 控制植入製程的裝置及離子植入機

Info

Publication number: TW201705182A
Application number: TW105112566A
Authority: TW
Inventors: 喬治Ｍ葛梅爾; 摩根Ｄ艾文斯; 斯坦尼斯拉夫Ｓ托多羅夫; 諾曼Ｅ赫西; 葛列格里Ｒ吉本雷洛
Original assignee: 瓦里安半導體設備公司
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-02-01
Also published as: JP6847046B2; CN107548514B; US20160312357A1; KR20170139598A; KR102553606B1; US9738968B2; CN107548514A; JP2018516434A; TWI701701B; WO2016172061A1

Abstract

一種裝置包括：束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生離子束沿掃描方向的掃描，其中給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於第一掃描速率的第二掃描速率；電流探測器，攔截位於基板區外的離子束並記錄離子束對於給定波形的測量積分電流；及掃描調整元件，耦合至束掃描器且包括邏輯以確定：離子束沿所述掃描方向的束寬度何時超過閾值；及基於離子束對於多個波形中的至少兩個不同波形的測量積分電流來確定多個電流比率。

Description

控制植入製程的裝置及方法

本申請案主張於2015年4月23日提出申請且全文併入本案供參考的美國臨時專利申請案第62/151,539號的優先權。

本發明實施例涉及加工裝置及方法，且更具體而言，涉及控制植入製程中的加工的元件及方法。

當今，各種類型的加工裝置用於利用離子來處理或加工基板。對於例如半導體基板等加工基板而言，可使用離子來蝕刻基板上的層或特徵。也可使用離子在基板上沉積層或結構，以將物種植入基板中或對基板進行非晶化。也已經開發出各種技術來監測對基板的加工以控制所述對基板的加工。當今，離子植入工具為基板或晶片的植入提供增加的多功能性（versatility）。儘管先前開發著重於提高晶片加工的均勻性，但離子植入裝置的許多當今顧客可能要求對精密材料工程（Precision Materials Engineering，PME）進行各種型式的非均勻程序控制。在某些植入方法中，離子束可被提供作為其橫截面積小於待植入的基板的面積的點波束（spot beam）。在沿第二方向（例如，垂直於第一方向的方向）移動基板的同時，可沿第一方向掃描點波束。在特定方法中，可通過根據預定波形掃描點波束以對基板的不同區提供可變的離子劑量而執行非均勻植入。

為了使用經掃描點波束來提供對基板的離子植入的準確劑量控制，可在基板處或基板附近提供電流監測器，例如法拉第杯監測器（Faraday cup monitor）。在某些離子植入機中，執行對經掃描點波束的即時監測以估測提供至基板的離子劑量。可相鄰於基板而提供例如法拉第杯等電流感測器，以在於垂直方向上掃描基板的同時攔截沿第一方向被來回掃描的點波束。舉例而言，當電流感測器處的所測量離子劑量與目標離子劑量不匹配時，可使用即時監測來調整對點波束的掃描。

在為目標非均勻離子植入的情形中，可對不同掃描施加波形以在點波束掃描跨越基板時使所述點波束的掃描速率變化。掃描速率跨越基板的不同部分的變化具有改變沿掃描方向被植入至基板的不同位置處的積分離子劑量的效果。當基板在垂直方向上移動時掃描速率的變化在多遍點波束掃描中重複時，可產生其中基板的不同區接收不同離子劑量的二維植入圖案。

對上述目標非均勻離子植入的限制在於當點波束超過某一大小時對非均勻植入進行控制的能力。在某些情形中，點波束的大小可使得點波束同時與電流監測器及待植入的基板區重疊。此重疊可限制對基板施加目標波形以產生目標非均勻植入且同時準確地測量被提供至基板的離子劑量的能力。

鑒於這些及其他考慮因素，可能已經需要進行本發明的改良。

在一個實施例中，一種裝置可包括：束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生離子束沿掃描方向的掃描，其中所述多個不同波形中的給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於所述第一掃描速率的第二掃描速率；電流探測器，被安置成攔截位於基板區之外的所述離子束並用以記錄所述離子束對於給定波形的測量積分電流；以及掃描調整元件，耦合至所述束掃描器且包括邏輯以確定：所述離子束沿所述掃描方向的束寬度何時超過閾值；以及當以所述非均勻掃描模式運行時，基於所述離子束對於所述多個不同波形中的至少兩個不同波形的所述測量積分電流來確定多個電流比率。

在另一實施例中，一種控制植入製程的裝置可包括：束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生離子束沿掃描方向的掃描，其中所述多個不同波形中的給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於所述第一掃描速率的第二掃描速率；掃描調整元件，耦合至所述束掃描器；以及至少一個電腦可讀媒體，包含指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件：接收所述離子束沿所述掃描方向的束寬度；接收對應用於所述束掃描器的掃描模式的選擇；以及當所述選擇是非均勻掃描模式且超過閾值時，基於所述離子束對於所述多個不同波形中的至少兩個不同波形的測量積分電流來確定多個電流比率。

在又一實施例中，一種離子植入機，所述離子植入機包括：離子源，產生離子束；束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生所述離子束沿掃描方向的掃描，其中所述多個不同波形中的給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於所述第一掃描速率的第二掃描速率；電流探測器，被安置成攔截位於基板區之外的所述離子束並用以記錄所述離子束對於給定波形的測量積分電流；以及掃描調整元件，耦合至所述束掃描器且包括邏輯以確定：所述離子束沿所述掃描方向的束寬度何時超過閾值；以及當以所述非均勻掃描模式運行時，基於所述離子束對於所述多個不同波形中的至少兩個不同波形的所述測量積分電流來確定多個電流比率。

現在將參照其中示出某些實施例的附圖在下文中更充分地闡述本發明實施例。本發明的主題可實施為諸多不同形式，而不應被視為僅限於本文所述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使此公開內容將透徹及完整，並將向所屬領域中的技術人員充分傳達所述主題的範圍。在圖式中，通篇中相同編號指代相同元件。

本文所述的實施例提供用於產生基板的受控離子植入的新穎加工裝置及方法。

圖1繪示根據本發明各種實施例的被示出為離子植入機100的束線離子植入機的呈方塊形式的俯視平面圖。離子植入機100包括用以產生離子束104的離子源102。離子束104可被提供作為沿例如X方向等方向進行掃描的點波束。在本文所用的慣例中，Z方向指代與離子束104的中央射線軌跡平行的軸線的方向。因此，在X方向垂直於Z方向的情況下，Z方向的絕對方向以及X方向可如圖所示在離子植入機100內的不同點處有所變化。離子束104可在撞擊安置於基板平臺114上的基板116之前行進穿過分析器磁鐵106、質量分辨狹縫108，並穿過準直器112。基板平臺114在某些實施例中可被配置成至少沿Y方向對基板116進行掃描。在圖1所示實例中，離子植入機100包括束掃描器110。當離子束104被提供作為點波束時，束掃描器110可沿X方向對離子束104進行掃描，從而產生也沿X方向在基板處進行掃描的經掃描離子束。所得經掃描點波束的寬度可相當於基板116的寬度W。

在各種實施例中，離子植入機100可用以遞送離子束以用於與單電荷離子的1 keV至300 keV的植入能量範圍對應的「低」能量或「中等」能量離子植入，例如1 kV至300 kV的電壓範圍。如下所述，可根據針對給定經掃描離子束而進行的電流測量來調整對被提供至基板116的離子束的掃描。

離子植入機100還包括例如閉環法拉第電流探測器（closed loop Faraday current detector，CLF）的電流探測器118，以用於監測被提供至基板116的束電流。電流探測器118被安置成攔截位於基板區119之外的離子束，並可用以在離子束104的掃描期間記錄離子束104的測量積分電流。

離子植入機100還包括掃描調整元件120。掃描調整元件120可耦合至束掃描器110以及電流探測器118。掃描調整元件120可調整離子束104的掃描，尤其在其中執行離子束104的非均勻掃描的情形中，如下文詳細所述。掃描調整元件120可包括邏輯，所述邏輯產生用於基於例如測量電流等輸入來對離子束104的掃描進行調整的調整信號。在某些情況下，掃描調整元件120的邏輯可實作於硬體、韌體、或硬體與軟體的組合中。在某些實例中，掃描調整元件120可包括例如控制器及記憶體等電路系統，所述電路系統耦合至軟體以執行用於對離子束104的掃描進行調整的指令。實施例在此上下文中並不受限制。

在其中將執行均勻束掃描的一種運行模式中，束掃描器110可產生掃描波形以在基板116的目標區域上方提供均勻的離子劑量。在第二運行模式中，掃描調整元件120、電流探測器118、及束掃描器110可交互操作以對離子束104的掃描進行調整從而在基板116處產生離子束104的目標非均勻掃描。

以參考方式，用以非均勻離子植入的已知離子植入機可將經掃描點波束遞送至其中施加波形以產生掃描信號的基板。所述波形可具有代表將被應用於基板的不同部分的不同掃描速率的多個掃描區段。舉例而言，可為單個掃描線提供多於一打掃描區段。為了用經掃描點波束來覆蓋目標區域上方的基板，在施加掃描波形以沿X方向掃描離子束達多遍掃描的同時，可沿Y方向對基板進行掃描。在某些情況下，可產生多個不同波形以跨越基板施加多遍不同的非均勻掃描，從而產生非均勻離子植入的目標圖案。為確保在植入期間將恰當的離子劑量遞送至基板，定位於基板附近的電流監測器可執行電流測量。在某些情形中，閉環法拉第（closed loop Faraday，CLF）監測器可如圖1及以下圖2所示安置於基板位置之外，並且可在沿X方向掃描離子束時攔截所述離子束且用於測量積分電流。積分電流可被表達為∫I(t) dt，其中I代表在給定時間跨度測量的來自離子束的給定電流。可將此積分電流與由例如輪廓電流探測器，更具體而言，輪廓法拉第電流測量探測器（profile Faraday current measurement detector，PF）等監測器測量的積分電流進行比較，以確定積分CLF電流對積分PF電流的比率。PF探測器可放置於例如與基板的中心位置對應的位置處。

此確定的比率可在隨後用於確保在不同基板之間提供非均勻離子劑量的可重複性並用於控制上/下基板均勻性。

確保非均勻離子植入的準確性及可重複性的上述已知方法可能對於小點波大小的束尤其有效。然而，如果離子束沿掃描方向（X方向）的束寬度超過某一值，則當在離子束的任何部分保持於基板上的同時在掃描中引入圖案變化時可能會引入劑量錯誤。

本實施例通過提供用以更有效地測量例如CLF電流等閉環電流以及據此調整點波束的掃描的技術來提供對用於控制非均勻離子植入的已知方法的改良。在各種實施例中，對於波形圖案的主要變化，可通過對其餘波形應用的內插或計算來測量積分CLF電流。來自PF的積分電流無需以此種方法進行重新測量。以此種方式，對於波形圖案的主要變化，可獲得例如CLF/PF比率等電流比率，乃因CLF是在這些主要變化處測得。一般而言，在操作期間，可確定兩個電流比率，可確定三個電流比率，等等。這些電流比率可包括最大電流比率、最小電流比率、或額外電流比率，其中最小電流比率包括由閉環電流探測器所測量的積分電流對參考電流的最小比率，其中最大電流比率包括由閉環電流探測器所測量的積分電流對參考電流的最大比率、至少一個額外電流比率，等等。舉例而言，在一個實例中，可以產生最小CLF/PF比率、最大CLF/PF比率、及平均CLF/PF比率的方式將此種方法用於波形圖案。實施例在此上下文中並不受限制。

如上所述，在運行時，例如離子植入機100等離子植入機可以多種不同模式運行。在一種運行模式中，離子植入機100可在以下假設下運行：在跨越基板116對離子束104進行掃射時，積分束電流對於所有掃描線而言為相同的。圖2說明用於以此種模式運行的幾何結構的一般原理。在此實例中，自離子束208的角度在平面圖中說明基板200。可沿X方向掃描離子束208以在目標區域202上方植入離子劑量的目標圖案。對於非均勻離子植入而言，可對離子束208施加具有多個掃描區段的至少一個波形，其中施加波形的不同掃描區段會產生不同的掃描速度或微斜率（microslope）。這些不同的掃描區段可造成隨著基板200上的位置的不同而接收到不同的離子劑量，乃因在束電流保持恒定的同時離子束208此時可以不同的速度在基板的不同區段上方進行掃描。劑量分佈的實例是通過劑量分佈206來示出，在劑量分佈206中示出隨著沿X軸的位置而變化的兩個不同劑量階層（dose level），劑量階層1及劑量階層2。

在基板200之外設置CLF 204以在離子束208如圖2所示朝基板200的左側進行掃描時攔截離子束208。當離子束208例如自左至右進行掃射時，CLF 204可測量積分束電流。當基板200的點P處的邊緣臨近CLF 204時，CLF 204可被分隔開最小距離D 。對於沿Y軸對基板200的掃描而言，此最小點P可代表其中基板200的中心與CLF的中心佔據相同的Y座標的點。如在圖2中進一步所示，距離C 代表基板200的邊緣（在點P 處）與目標區域202的邊緣之間的距離。當離子束208的束大小滿足其中離子束208沿X方向的半寬（half width，HW）小於D +C 的準則時，在離子束208掃射跨越CLF 204時所看到的積分電流可正確地假設為在例如沿Y方向掃描基板200時對於被施加至離子束208的所有掃描線而言為相同的。換言之，如果滿足此準則，則離子束208不在其中可能應用給定波形內的變化的第一位置處攔截CLF，從而導致掃射速度變化（微斜率）。在此種狀況下，由CLF 204所接收的積分電流對於所有掃描線而言為相同的。在一個實例中，在D 為35 mm的情況下，離子束208的半寬的範圍可達為35 mm +C （mm）的值，且離子束208在波形變化期間不攔截CLF。對於為10 mm的C 的值，舉例而言，離子束208的HW的範圍可達45 mm。

當離子束208沿X方向的寬度寬於（D +C ）的兩倍時，離子束208的左邊緣仍可在離子束208的掃射速率開始改變時撞射CLF。換言之，離子束208的束中心可位於其中可發生掃描速度的在基板上的轉變（on-substrate transition）的第一位置處，同時離子束208的左側部分仍撞射CLF 204。下文更詳細地突出此狀況。

具體而言轉向圖3A及圖3B，其示出根據本發明實施例的以兩種不同模式進行掃描的離子束的運行的實例。在圖3A中，示出沿Y方向掃描基板300的實例，而沿X方向掃描離子束304。在圖3A中，示出其中基板300相對於CLF 204定位於沿Y方向的兩個不同位置處的兩種不同情況。值得注意的是，儘管示出CLF 204相對於基板300位於兩個不同的位置，但CLF 204可在沿Y軸對基板300進行掃描期間為靜止的。如在圖3A中所示，在時間T1處，沿X方向在掃描線J上方掃描具有寬度W1的離子束304。在時間T1處，基板300沿Y方向相對於CLF 204的相對位置使CLF 204放置成與基板300的邊緣E1良好地分隔開。因此，當在離子束304開始在目標區域302上方進行掃描時被施加至離子束304的波形使掃射速度改變時，離子束304不被CLF 204中的探測器狹縫攔截。在時間T2處，離子束304在掃描線I上方進行掃描，其中當沿Y方向對基板進行掃描時，CLF 204與基板300的邊緣E2分隔開較小的距離，即基板300的邊緣與CLF 204之間的最小分隔。在圖3A所示的情況下，離子束304被認為進入目標區域302上方。如果掃射速度的改變是由在此點處在掃描線I上方施加的波形引起，則離子束304也不再被CLF 204中的探測器狹縫攔截。因此，對於離子束304的任一掃描線而言，在離子束304定位於目標區域302上方的同時離子束304的掃射速度會出現任何改變，同時來自離子束304的任一部分的電流不會被CLF 204探測到。

現在轉向圖3B，其示出沿Y方向對基板300進行掃描的實例，而沿X方向掃描離子束306。在圖3B中，還示出其中基板300相對於CLF 204定位於沿Y方向的兩個不同位置處的兩種不同情況。在此實例中，離子束306在X方向上的寬度W2大於W1。

在時間T3處，基板300沿Y方向相對於CLF 204的相對位置使CLF 204放置成與基板300的邊緣E2分隔開。因此，當在離子束304開始在目標區域302上方進行掃描時被施加至離子束306的波形使掃射速度改變時，所述束完全離開CLF 204。在時間T4處，離子束306在掃描線I上方進行掃描，其中CLF 204如上所述與基板300的邊緣E4分隔開較小的距離。在此種狀況下，離子束306的較大寬度（寬度W2）與CLF 204至邊緣E4的接近距離（proximity）的組合可產生如在圖3B中所示的場景。具體而言，離子束306被示出處於其中離子束306被認為進入目標區域302的情況下。同時，離子束306的一部分仍被CLF 204攔截。當在掃描線I上方施加的波形在此種情況下或此後不久使掃描速度改變時，即至離子束306掃描結束而自CLF 204離開時，在CLF 204處所探測的積分電流不同於針對掃描線J所探測的積分電流。

根據各種實施例，舉例而言，掃描調整元件120可確定何時應用校正以對其中將對基板應用非均勻植入的狀況進行調整以及離子束的束寬度何時超過閾值從而產生圖3B所示的場景。舉例而言，當將應用非均勻掃描時，非均勻掃描可涉及施加諸多不同的波形（例如至少三個不同的波形）以沿掃描方向（X軸）掃描點波束，同時沿Y軸對基板進行掃描或平移。對於給定離子束電流或電流密度而言，針對給定掃描線所遞送的總積分劑量可取決於用於在給定掃描線上方掃描離子束的總體掃描持續時間，且還取決於掃描線的不同掃描區段的掃描速度。因此，當將對不同掃描施加多個不同的波形時，可確定不同波形的總積分電流對預定參考電流的比率。舉例而言，可測量每一不同波形的積分電流，可基於若干測量而對所述積分電流進行內插，或可基於微斜率來計算所述積分電流，且然後相對於所述波形中的一者的積分電流而進行正規化。以此種方式，可生成被正規化的積分電流陣列，每一不同波形一個陣列。所述陣列可接著用作將要對每一不同波形的測量積分電流應用的一系列乘數或巨集掃描因數。

圖4繪示根據本發明又一些實施例的示例性過程流程400。在某些實施例中，示例性過程流程400的操作中的至少一者可由掃描調整元件120實作。在方塊402處，可測量離子束的束寬度。可例如通過探測器來測量束寬度。在方塊404處，可調整被施加至離子束的波形以實現均勻性。在決策方塊406處，對離子束的半寬是否為大作出判斷。在此上下文中，「大」可意指例如以下狀況：在離子束中心如在圖3B中的時間T4處所繪示位於基板的目標區域上方的同時，離子束沿掃描路徑或掃描方向的半寬（HW）超過閾值且大到足以使離子束與閉環電流探測器重疊。換言之，如果HW等於或超過如上所限定的數量（D +C ），則離子束可被認為是大的。在決策方塊406處，關於是否對離子束應用非均勻束掃描（例如以上所述的掃描程式）作出進一步的判斷。

如果不應用非均勻掃描抑或如果離子束不大，或者存在以上兩種情形，則流程前進至方塊412。在方塊412處，確定在例如CLF等探測器處的積分電流對在PF或類似探測器處所測量的積分電流的一個比率。所述流程然後前進至其中開始進行植入製程的方塊414。在此種狀況下，植入製程可涉及均勻掃描模式或作為另一選擇涉及其中離子束被認為不大的非均勻掃描模式。如果將應用非均勻掃描以暴露出基板且離子束被認為大，則所述流程前進至方塊408，在方塊408中，可對用以產生非均勻掃描的方案的不同波形測量最小CLF/PF比率、最大CLF/PF比率、及平均CLF/PF比率。舉例而言，可根據產生最小積分電流的波形來確定最小CLF/PF比率，等等。對於波形的主要變化，可通過測量在CLF處所探測的積分電流來執行這些測量。在不同實施例中，為獲得給定比率，可將在CLF處所測量的不同積分電流與例如由PF所確定的預先測量積分電流或參考積分電流進行比較。所述流程然後前進至方塊410。在方塊410處，可對所述方案的其餘波形執行比率的內插或計算。舉例而言，儘管可對所選擇波形執行僅若干積分電流測量，但可使用這些電流測量來產生方案的諸多其他波形所需要的其他比率。流程然後前進至方塊414。

根據過程流程400，可使用CLF/PF測量對在基板上方進行掃描的離子束的給定掃描線的所期望劑量進行按比例縮放。在一個實例中，當將要對離子束應用使用給定波形的任一給定掃描線以在基板上方進行掃描時，可對波形應用「巨集掃描因數」或乘數以產生測量積分CLF電流。因此，對於由多個掃描區段構成的給定波形而言，可通過應用自CLF測量所確定的乘數或巨集掃描因數來產生當離子束在基板上方進行掃描時被應用於離子束的實際掃描速度集合。舉例而言，掃描調整元件120可發送調整信號至束掃描器110，以對給定掃描線的波形應用給定巨集掃描因數。此可導致在給定掃描線上方掃描離子束的總體持續時間增加或減少，而不改變不同掃描區段之間的相對掃描速度。

在各種實施例中，將被施加用於掃描離子束的一組波形中的第一波形可用作參考波形。當使用參考波形來掃描所述束時可由探測器來測量積分電流，且可將所述積分電流存儲作為參考積分電流。當基板的離子植入將開始進行時，可在於探測器上方掃描離子束時測量在給定掃描線處的給定波形的實際積分電流。參考積分電流對實際積分電流的比率可用作確定巨集掃描因數的方法。在一個實例中，巨集掃描因數可僅構成參考積分電流對在植入時所測量的實際積分電流的比率。

本發明實施例所提供的優點包括在離子束加工基板的目標區域的同時，當離子束的束寬度為大並與例如CLF等探測器重疊時能夠對基板應用非均勻植入加工。另一優點是無論離子束的束寬度如何均能夠執行非均勻加工而無需旋轉基板。

本發明的範圍不受本文所述的具體實施例限制。實際上，閱讀前述說明及附圖，除本文所述者之外，本發明的其他各種實施例及對本發明的潤飾將對所屬領域的普通技術人員顯而易見。因此，此類其他實施例及潤飾旨在落于本發明的範圍內。此外，在本文中，已在用於特定目的的特定環境中在特定實施方案的上下文中闡述了本發明，但所屬領域的普通技術人員將知，有用性並非僅限於此，而是本發明可在用於任何數量的目的的任何數量的環境中有益地實作。因此，下文所述發明申請專利範圍應根據本文所述的本發明的全寬度及精神來理解。

1‧‧‧劑量階層
2‧‧‧劑量階層
100‧‧‧離子植入機
102‧‧‧離子源
104‧‧‧離子束
106‧‧‧分析器磁鐵
108‧‧‧質量分辨狹縫
110‧‧‧束掃描器
112‧‧‧準直器
114‧‧‧基板平臺
116‧‧‧基板
118‧‧‧電流探測器
119‧‧‧基板區
120‧‧‧掃描調整元件
200‧‧‧基板
202‧‧‧目標區域
204‧‧‧閉環法拉第電流探測器
206‧‧‧劑量分佈
208‧‧‧離子束
300‧‧‧基板
302‧‧‧目標區域
304‧‧‧離子束
306‧‧‧離子束
400‧‧‧過程流程
402、404、406、408、410、412、414‧‧‧方塊
C‧‧‧距離
D‧‧‧最小距離
E1‧‧‧邊緣
E2‧‧‧邊緣
E3‧‧‧邊緣
E4‧‧‧邊緣
I‧‧‧掃描線
J‧‧‧掃描線
P‧‧‧點
T1‧‧‧時間
T2‧‧‧時間
T3‧‧‧時間
T4‧‧‧時間
W‧‧‧寬度
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度

圖1繪示根據本發明各種實施例的束線離子植入機的呈方塊形式的俯視平面圖。圖2說明用於使點波束以給定模式運行的幾何結構的一般原理。圖3A及圖3B示出根據本發明實施例的以兩種不同模式進行掃描的離子束的運行的實例。圖4繪示示例性過程流程。

100‧‧‧離子植入機

102‧‧‧離子源

104‧‧‧離子束

106‧‧‧分析器磁鐵

108‧‧‧質量分辨狹縫

110‧‧‧束掃描器

112‧‧‧準直器

114‧‧‧基板平臺

116‧‧‧基板

118‧‧‧電流探測器

119‧‧‧基板區

120‧‧‧掃描調整元件

W‧‧‧寬度

Claims

一種裝置，包括：束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生離子束沿掃描方向的掃描，其中所述多個不同波形中的給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於所述第一掃描速率的第二掃描速率；電流探測器，被安置成攔截位於基板區之外的所述離子束並用以記錄所述離子束對於給定波形的測量積分電流；以及掃描調整元件，耦合至所述束掃描器且包括邏輯以確定：所述離子束沿所述掃描方向的束寬度何時超過閾值；以及當以所述非均勻掃描模式運行時，基於所述離子束對於所述多個不同波形中的至少兩個不同波形的所述測量積分電流來確定多個電流比率。
如申請專利範圍第1項所述的控制植入製程的裝置，還包括在所述基板區中保持基板的基板平臺，其中所述閾值被表示為HW=D +C ，其中HW等於所述離子束沿所述離子束的所述掃描方向的半寬，D 等於在對所述基板進行掃描期間所述基板的邊緣與所述電流探測器之間的最小距離，且C 代表當所述基板的所述邊緣被定位成距所述電流探測器為所述最小距離時所述基板的所述邊緣與將被所述離子束處理的目標區域的邊緣之間的距離。
如申請專利範圍第1項所述的控制植入製程的裝置，其中所述邏輯產生用於調整所述多個不同波形中的至少一個波形的巨集掃描因數的調整信號，其中調整所述巨集掃描因數包括調整在給定掃描線上方掃描所述離子束的總體持續時間，而不改變所述第一掃描區段與所述第二掃描區段之間的相對掃描速度。
如申請專利範圍第1項所述的控制植入製程的裝置，還包括輪廓法拉第電流測量探測器，所述輪廓法拉第電流測量探測器被安置成在所述基板位置上方攔截所述離子束，其中所述多個電流比率中的給定電流比率包括所述離子束對於所述給定波形的所述測量積分電流對由所述輪廓法拉第電流測量探測器所測量的參考電流的比率。
如申請專利範圍第1項所述的控制植入製程的裝置，其中所述多個電流比率中的給定電流比率包括所述離子束對於所述給定波形的所述測量積分電流對預定參考電流的比率。
如申請專利範圍第1項所述的控制植入製程的裝置，其中所述多個不同波形包括至少三個不同波形，其中所述多個電流比率包括至少三個電流比率，所述邏輯基於所述離子束對於所述至少兩個不同波形的所述測量積分電流來確定至少兩個電流比率。
如申請專利範圍第6項所述的控制植入製程的裝置，其中所述邏輯基於自所述至少兩個電流比率進行的內插或基於根據所述至少兩個電流比率進行的計算來確定其餘電流比率。
一種控制植入製程的裝置，其特徵在於，包括：束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生離子束沿掃描方向的掃描，其中所述多個不同波形中的給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於所述第一掃描速率的第二掃描速率；掃描調整元件，耦合至所述束掃描器；以及至少一個電腦可讀媒體，包含指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件：接收所述離子束沿所述掃描方向的束寬度；接收對應用於所述束掃描器的掃描模式的選擇；以及當所述選擇是所述非均勻掃描模式且超過閾值時，基於所述離子束對於所述多個不同波形中的至少兩個不同波形的測量積分電流來確定多個電流比率。
如申請專利範圍第8項所述的控制植入製程的裝置，其中所述至少一個電腦可讀媒體包含所述指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件確定何時超過所述閾值，其中所述閾值被表示為HW=D +C ，其中HW等於所述離子束沿所述離子束的所述掃描方向的半寬，D 等於在對所述基板進行掃描期間所述基板的邊緣與所述電流探測器之間的最小距離，且C 代表當所述基板的所述邊緣被定位成距所述電流探測器為所述最小距離時所述基板的所述邊緣與將被所述離子束處理的目標區域的邊緣之間的距離。
如申請專利範圍第8項所述的控制植入製程的裝置，其中所述至少一個電腦可讀媒體包含所述指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件產生用於調整所述多個不同波形中的至少一個波形的巨集掃描因數的調整信號，其中調整所述巨集掃描因數包括調整在給定掃描線上方掃描所述離子束的總體持續時間，而不改變所述第一掃描區段與所述第二掃描區段之間的相對掃描速度。
如申請專利範圍第8項所述的控制植入製程的裝置，其中所述多個不同波形包括至少三個不同波形，其中所述多個電流比率包括至少三個電流比率，所述至少一個電腦可讀媒體包含所述指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件基於所述離子束對於所述至少兩個不同波形的測量積分電流來確定至少兩個電流比率。
如申請專利範圍第8項所述的控制植入製程的裝置，還包括閉環電流探測器，所述閉環電流探測器探測所述離子束對於所述至少兩個不同波形的所述測量積分電流，所述至少一個電腦可讀媒體包含所述指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件：接收最小電流比率，所述最小電流比率包括由所述閉環電流探測器測量的積分電流對參考電流的最小比率；接收最大電流比率，所述最大電流比率包括由所述閉環電流探測器測量的積分電流對所述參考電流的最大比率；以及基於所述最小電流比率及所述最大電流比率來確定對於所述多個不同波形中的至少一個額外波形的至少一個額外電流比率。
如申請專利範圍第10項所述的控制植入製程的裝置，其中所述至少一個電腦可讀媒體包含所述指令，其中所述指令在被執行時使所述掃描調整元件：在所述調整信號產生後發送開始進行植入製程的信號。
一種離子植入機，包括：離子源，產生離子束；束掃描器，在非均勻掃描模式期間施加多個不同波形，以產生所述離子束沿掃描方向的掃描，其中所述多個不同波形中的給定波形包括多個掃描區段，其中第一掃描區段包括第一掃描速率且第二掃描區段包括不同於所述第一掃描速率的第二掃描速率；電流探測器，被安置成攔截位於基板區之外的所述離子束並用以記錄所述離子束對於給定波形的測量積分電流；以及掃描調整元件，耦合至所述束掃描器且包括邏輯以確定：所述離子束沿所述掃描方向的束寬度何時超過閾值；以及當以所述非均勻掃描模式運行時，基於所述離子束對於所述多個不同波形中的至少兩個不同波形的所述測量積分電流來確定多個電流比率。
如申請專利範圍第14項所述的離子植入機，其中所述電流探測器包括閉環法拉第電流探測器（CLF），所述裝置還包括：基板掃描器，在垂直於所述掃描方向的方向上對基板進行掃描；以及輪廓電流探測器（PF），相對於所述基板安置於中心位置，所述輪廓電流探測器收集參考電流，其中所述多個電流比率是根據對於所述多個不同波形而言由所述閉環法拉第電流探測器所探測的電流對參考電流的比率來確定。