[發(fā)明專利]掃描離子注入系統(tǒng)中原位離子束電流的監(jiān)測(cè)與控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780051450.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109643628B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿爾弗雷德·哈林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號(hào): H01J37/317
• 分類號(hào): H01J37/317
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 劉新宇;壽寧

本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)對(duì)離子束電流及其均勻性采樣而控制離子注入系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。所述離子注入系統(tǒng)包括光學(xué)元件，該光學(xué)元件配置成傳輸離子束時(shí)選擇性轉(zhuǎn)向和/或整形離子束，其中，對(duì)離子束進(jìn)行高頻采樣以提供離子束電流樣本，然后對(duì)該離子束電流樣本進(jìn)行分析以檢測(cè)離子束電流樣本當(dāng)中的波動(dòng)、不均勻性或不可預(yù)測(cè)的變化。當(dāng)檢測(cè)到的多個(gè)離子束電流密度樣本中的不均勻性超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，將這些射束電流樣本與預(yù)定閾值水平和/或預(yù)測(cè)的不均勻性水平進(jìn)行比較，以生成控制信號(hào)。控制系統(tǒng)生成控制信號(hào)，用于互鎖射束傳輸或用于更改至少一個(gè)光學(xué)元件的輸入以控制射束電流的變化。

相關(guān)申請(qǐng)的引用

本申請(qǐng)要求名稱為“IN SITU ION BEAM CURRENT MONITORING AND CONTROL INSCANNED ION IMPLANTATION SYSTEMS”、申請(qǐng)日為2016年9月7日、專利申請(qǐng)序列號(hào)為15/258,723的美國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及離子注入系統(tǒng)，更具體涉及用于實(shí)時(shí)進(jìn)行原位離子束電流采樣與檢測(cè)以對(duì)離子注入系統(tǒng)提供控制的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件的制造中，離子注入用于摻雜工件，通常以如硅或砷化鎵晶片的襯底形式提供。用雜質(zhì)或摻雜劑轟擊晶片，以便將這類摻雜劑注入晶片的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)，以修整電氣特性或以其他方式變換襯底。照此，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中公知離子注入系統(tǒng)用作通過(guò)將離子束中的離子注入工件而使工件摻雜離子或者在制造集成電路期間形成鈍化層的固定設(shè)備。當(dāng)用于摻雜半導(dǎo)體晶片時(shí)，離子注入系統(tǒng)將選定的離子粒種注入工件以產(chǎn)生所需的非本征材料。

典型的離子注入系統(tǒng)包括用于從可電離的源材料中生成帶電離子的離子源。所生成的離子成束并借助強(qiáng)電場(chǎng)來(lái)加速，以致沿預(yù)定射束路徑導(dǎo)向注入終端站。例如，注入從銻、砷或磷等源材料生成的離子例如產(chǎn)生“n型”非本征材料晶片，而“p型”非本征材料晶片常由用硼、鎵或銦等源材料生成的離子產(chǎn)生。

離子注入系統(tǒng)可以包括定位于離子源與終端站之間的射束形成、轉(zhuǎn)向、偏轉(zhuǎn)、整形、濾波和充電的子系統(tǒng)(例如，射束光學(xué)元件或射束光學(xué)器件)。射束光學(xué)元件沿細(xì)長(zhǎng)內(nèi)腔或通路(例如束線)來(lái)操縱并維持離子束，離子束途徑該內(nèi)腔或通路傳到工件所在的終端站。

在大多數(shù)離子注入應(yīng)用中，注入過(guò)程的目標(biāo)是將精確控制量的摻雜物均勻遞送到工件或晶片表面的整個(gè)面積上。這一過(guò)程最普遍認(rèn)可的方法體現(xiàn)為所謂的串列型注入架構(gòu)，其中各個(gè)工件被依序提供給終端站以供離子束注入。為了利用尺寸小于工件面積的離子束實(shí)現(xiàn)均勻摻雜，離子束與晶片彼此相對(duì)移動(dòng)，以使射束撞擊到晶片的整個(gè)表面區(qū)域上。一種用于完成這項(xiàng)任務(wù)的常見系統(tǒng)架構(gòu)稱作“二維(2D)機(jī)械掃描”，例如參閱美國(guó)專利號(hào)6,956,223，其中在相對(duì)于靜止“點(diǎn)”離子束的兩個(gè)基本正交的維度掃描晶片。通過(guò)使用2D機(jī)械掃描，在固定離子束前方，在所謂的“快掃描”方向上的快速掃描晶片，同時(shí)在正交的“慢掃描”方向上緩慢掃描，從而通過(guò)在離子束前方以大致移動(dòng)的Z字形圖案?jìng)鬏斁秒x子“涂布”晶片。替代地，離子注入系統(tǒng)中使用的另一種公知的串列型系統(tǒng)架構(gòu)是所謂的“混合掃描系統(tǒng)”，其中離子束在一個(gè)方向上沿軸以類似光柵的方式來(lái)回掃掠或掃描，以形成帶狀射束，并且工件沿正交于掃描離子束軸的方向機(jī)械移動(dòng)。

半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢(shì)涉及各種半導(dǎo)體工件尺寸，如300mm直徑的晶片，外加更高的器件密度。工件尺寸更大將提高各個(gè)工件的成本，而器件密度更高將提高處理成本及每個(gè)工件的關(guān)聯(lián)值。結(jié)果，在避免或減少刮削工件相關(guān)的成本方面，相比以往，控制關(guān)于離子束的注入均勻性及其他參數(shù)變得更加關(guān)鍵。