[發明專利]具有離子束跳動回復的快速離子束偏轉的晶圓掃描離子布植機

有效

• 申請號: 200680004113.2
• 申請日: 2006-02-03
• 公開（公告）號: CN101218658A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 羅素·J·羅;郭登·C·安裘
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317;H01J37/147;H01J37/304
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 左一平

技術領域

本發明關于用于半導體制造的離子布植機領域。

背景技術

離子布植機通常包括：一來源，其產生包括待布植的離子種類以及多種不良離子種類的離子束；一分析器，其使用一分離多種種類的軌跡的磁場以及一所要種類的軌跡通過其的解析開口或隙縫；一模組，其用于調整自解析開口發出的離子束的能量；以及一目標臺，其中已調整能量的離子束與晶圓相互作用以實現所要的布植。

可根據用以達成離子束與晶圓之間的相對運動的掃描技術將離子布植機加以分類。在本文中稱作“離子束掃描”布植機的一類布植機中，當越過每一晶圓表面進行離子束掃描時，目標臺中的正布植的一個或多個晶圓保持為靜止?？山浻删A與離子束的相互磁作用或靜電作用而達成掃描。在本文中稱作“晶圓掃描”布植機的另一類布植機中，離子束保持為實質上靜止的且晶圓越過其路徑機械移動。在晶圓掃描布植機的一種子類型中，晶圓上的離子束的橫截面是平的且寬闊的，且因此稱作“帶狀”離子束，且當在正交方向上掃描晶圓(例如，離子束在水平面方向上是平的且垂直于掃描晶圓)時，離子束的寬度覆蓋晶圓。還存在使用離子束掃描與晶圓掃描的組合的布植機。掃描技術的每一種各具有優勢以及缺點，且每一種均用于多種半導體制造操作中。

不管使用何種掃描技術，離子布植機通常易受一類操作問題的影響：離子束品質在布植操作過程中突然下降，潛在地表現為晶圓不可用。此等問題一般稱作離子束“跳動”，且可在沿離子束路徑的多個位置處產生。離子布植機通常使用沿離子束路徑的若干電極，其用以加速/減速離子束或用以抑制操作過程中產生的電子偽流。通常，跳動越過加速/減速間隙以及抑制間隙而發生。跳動可作為自電極的電源的一者的電流的急劇改變而被檢測到。由于整個晶圓的電位損失，因此從成本觀點來看跳動是相當嚴重的，且因此若可能，則通常運用方法以最小化此等跳動的發生且自此等跳動回復。

當檢測到跳動時，理想地期望立即將離子束電流減小為零，從而結束晶圓上的良好地界定的位置處的布植。一旦已移除跳動條件，在晶圓上的完全相同的位置處理想地恢復布植，且離子束理想地具有與檢測到跳動時所存在的離子束特征相同的特征。目標是達成均一的摻雜曲線，且此可借由控制離子束電流及/或晶圓掃描速度(暴露時間)而達成。

在使用離子束掃描的布植機中，通常有可能達成合理地接近此理想的跳動回復。實現離子束的正常掃描的電路可借由跳動檢測以及回復電路來補充，跳動檢測以及回復電路(a)檢測到跳動且立即自晶圓完全偏轉離子束，且(b)隨后借由自晶圓外快速地移動離子束至檢測到跳動時布植中斷的位置處而恢復布植。由于可達成快速離子束偏轉，因此所得的布植曲線可為相當可接受的，且因此可保護晶圓。

發明內容

在晶圓掃描布植機中，自跳動條件的回復通常涉及控制來源處的離子束強度與晶圓越過離子束路徑的移動同步。當檢測到跳動時，例如借由斷開至來源的電源而快速地熄滅離子束，從而導致已布植區域與未布植區域之間的一區域化轉變。然而，通常不可能使用相同機制來恢復布植，意即，當晶圓恢復至停止布植的位置處時簡單地接通電源。在來源內產生等離子較熄滅等離子耗費相當更長的時間，且因此不可能足夠快速地恢復一已調節的離子束電流以在正常的晶圓掃描速度下達成所要的均一摻雜曲線。

已用于晶圓掃描離子布植機中的跳動回復的一種技術是在第二行程中以相反方向掃描晶圓，且在第一行程的停止點處結束布植。盡管稍微有效，但此技術具有包括依賴于在來源處熄滅等離子弧的缺點。此技術不可用以自越過晶圓的最后行程中所發生的第二次跳動的回復，且也不可用以自回復掃描過程中所發生的第三次跳動的回復。另外，回復技術相對復雜且緩慢，且因此可減少布植機的處理產量。結果，對于良率的與跳動相關的減少而言，與離子束掃描布植機相比，晶圓掃描離子布植機通常處于劣勢。

根據本發明，揭示一種可達成較先前的晶圓掃描布植機顯著更佳的跳動回復的晶圓掃描離子布植機。在所揭示的布植機中，分析器包括離子束偏轉裝置，其操作以：(1)回應于第一操作條件的第一離子束偏轉電壓而將離子束導向操作過程中離子束沿其正常行進的靜止離子束路徑上，以使得當越過離子束路徑掃描晶圓時離子束的末端離子束部分撞擊半導體晶圓，從而實現布植；且(2)回應于第二操作條件的第二離子束偏轉電壓而將離子束導離離子束路徑，以使得末端離子束部分并不撞擊半導體晶圓。在第二操作條件過程中操作離子束控制電路以借由自第二離子束偏轉電壓快速地切換為第一離子束偏轉電壓而轉變離子布植機為第一操作條件。此切換可與晶圓的移動同步以使得在晶圓上的所要位置處快速地恢復布植，從而產生一可接受的均一布植曲線且避免發生跳動時破壞晶圓。