[发明专利]离子束扫描控制方法和用于均匀注入离子的系统

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及离子注入系统，更具体地涉及用于均匀地扫描离子束穿过工件的改进的系统和方法。

背景技术

在半导体器件和其它产品的制造中，离子注入被用来利用杂质对半导体晶片、显示面板或其他工件进行掺杂。离子注入器或离子注入系统利用离子束对工件进行处理，以便在工件中产生n或p型掺杂区或者形成钝化层。当用于掺杂半导体时，离子注入系统注入所选的离子种类以产生期望的非本征材料，其中从诸如锑、砷或磷之类的源材料产生的注入离子导致n型非本征材料晶片，以及诸如硼、镓或铟之类的注入材料在半导体晶片中产生p型非本征材料部分。

图1A说明一种具有端子(terminal)12、束线组件14和终端站16的示例性离子注入系统10。端子12包括由高压电源22供电的离子源20，该离子源产生离子束24并将其引导到束线组件14。该束线组件14具有束引导(beamguide)32和质量分析器26，在该质量分析器中建立偶极磁场，以便仅仅使适当荷质比的离子通过在束引导32的出口端处的分辨孔34，从而到达终端站16中的工件30(例如半导体晶片、显示面板等)。离子源20产生带电离子，所述带电离子从源20中被提取，并被形成离子束24，该离子束沿着束线组件14中的束路径被引导到终端站16。离子注入系统10可以包括在离子源20和终端站16之间延伸的束形成和整形结构，该结构维持离子束24并且形成细长的内部腔或通道的边界，通过所述内部腔或通道，束24被传输到在终端站16中所支撑的工件30。通常将离子束传输通道抽空来降低离子通过与空气分子的碰撞而从束路径偏离的概率。

低能注入器通常被设计成提供几千电子伏(keV)一直到大约80-100keV的离子束，而高能注入器可以使用在质量分析器26和终端站16之间的直线加速(linac)装置(未示出)来将经质量分析的束24加速到较高能量，通常为几百keV，其中DC加速也是可能的。对于在工件30中的较深注入通常使用高能离子注入。相反，对于大剂量、浅深度的离子注入通常使用强电流低能离子束24，在这种情况下，较低的离子能量通常造成难以维持离子束24的会聚。

在集成电路器件、显示面板和其他产品的制造中，期望在工件30的整个表面上均匀地注入掺杂物种类。在常规注入器中可以发现不同形式的终端站16。“成批”型终端站可以同时在旋转支撑结构上支撑多个工件30，其中工件30被旋转通过离子束的路径，直到所有工件30都被完全注入。另一方面，“串行”型终端站沿着用于注入的束路径支撑单个工件30，其中多个工件30以串行的方式一次被注入一个，每个工件30在下一个工件30的注入开始之前被完全注入。

注入系统10包括串行终端站16，其中束线组件14包括束扫描器36，该束扫描器接收具有相对较窄剖面的离子束(例如“锥形”束)，并且在X方向上来回扫描束24，以将束24展开成细长的“带状”剖面，该剖面具有至少与工件30一样宽的有效X方向宽度。然后带状束24通过平行化器38，该平行化器通常平行于Z方向(例如通常垂直于工件表面)将带状束向工件30引导。

还参考图1B-1J，在图1B中进一步说明了束扫描器36，该束扫描器在束路径的任一横向侧上具有一对扫描板或电极36a和36b，还具有向电极36a和36b提供交变电压的电压源50，图1C中示出了该电压源50的波形图60。扫描电极36a和36b之间的时变电压电位在其间的束路径上建立了时变电场，束24通过该时变电场沿着扫描方向(例如图1A、1B和1F-1J中的X方向)被弯曲或偏转(例如被扫描)。当扫描器电场处于从电极36a到电极36b的方向时(例如，电极36a的电位比电极36b的电位更正，比如在图1C中的时间“a”和“c”)，束24带正电的离子在负X方向(例如朝着电极36b)受到横向力。当电极36a和36b处于相同电位时(例如，扫描器36中的零电场，比如图1C中的时间“e”)，束24未被改变地通过扫描器36。当电场处于从电极36b到电极36a的方向时(例如，图1C中的时间“g”和“i”)，束24带正电的离子在正X方向(例如朝着电极36a)受到横向力。