[发明专利]具有离子束跳动回复的快速离子束偏转的晶圆扫描离子布植机

说明书

技术领域

本发明关于用于半导体制造的离子布植机领域。

背景技术

离子布植机通常包括：一来源，其产生包括待布植的离子种类以及多种不良离子种类的离子束；一分析器，其使用一分离多种种类的轨迹的磁场以及一所要种类的轨迹通过其的解析开口或隙缝；一模组，其用于调整自解析开口发出的离子束的能量；以及一目标台，其中已调整能量的离子束与晶圆相互作用以实现所要的布植。

可根据用以达成离子束与晶圆之间的相对运动的扫描技术将离子布植机加以分类。在本文中称作“离子束扫描”布植机的一类布植机中，当越过每一晶圆表面进行离子束扫描时，目标台中的正布植的一个或多个晶圆保持为静止。可经由晶圆与离子束的相互磁作用或静电作用而达成扫描。在本文中称作“晶圆扫描”布植机的另一类布植机中，离子束保持为实质上静止的且晶圆越过其路径机械移动。在晶圆扫描布植机的一种子类型中，晶圆上的离子束的横截面是平的且宽阔的，且因此称作“带状”离子束，且当在正交方向上扫描晶圆(例如，离子束在水平面方向上是平的且垂直于扫描晶圆)时，离子束的宽度覆盖晶圆。还存在使用离子束扫描与晶圆扫描的组合的布植机。扫描技术的每一种各具有优势以及缺点，且每一种均用于多种半导体制造操作中。

不管使用何种扫描技术，离子布植机通常易受一类操作问题的影响：离子束品质在布植操作过程中突然下降，潜在地表现为晶圆不可用。此等问题一般称作离子束“跳动”，且可在沿离子束路径的多个位置处产生。离子布植机通常使用沿离子束路径的若干电极，其用以加速/减速离子束或用以抑制操作过程中产生的电子伪流。通常，跳动越过加速/减速间隙以及抑制间隙而发生。跳动可作为自电极的电源的一者的电流的急剧改变而被检测到。由于整个晶圆的电位损失，因此从成本观点来看跳动是相当严重的，且因此若可能，则通常运用方法以最小化此等跳动的发生且自此等跳动回复。

当检测到跳动时，理想地期望立即将离子束电流减小为零，从而结束晶圆上的良好地界定的位置处的布植。一旦已移除跳动条件，在晶圆上的完全相同的位置处理想地恢复布植，且离子束理想地具有与检测到跳动时所存在的离子束特征相同的特征。目标是达成均一的掺杂曲线，且此可借由控制离子束电流及/或晶圆扫描速度(暴露时间)而达成。

在使用离子束扫描的布植机中，通常有可能达成合理地接近此理想的跳动回复。实现离子束的正常扫描的电路可借由跳动检测以及回复电路来补充，跳动检测以及回复电路(a)检测到跳动且立即自晶圆完全偏转离子束，且(b)随后借由自晶圆外快速地移动离子束至检测到跳动时布植中断的位置处而恢复布植。由于可达成快速离子束偏转，因此所得的布植曲线可为相当可接受的，且因此可保护晶圆。

发明内容

在晶圆扫描布植机中，自跳动条件的回复通常涉及控制来源处的离子束强度与晶圆越过离子束路径的移动同步。当检测到跳动时，例如借由断开至来源的电源而快速地熄灭离子束，从而导致已布植区域与未布植区域之间的一区域化转变。然而，通常不可能使用相同机制来恢复布植，意即，当晶圆恢复至停止布植的位置处时简单地接通电源。在来源内产生等离子较熄灭等离子耗费相当更长的时间，且因此不可能足够快速地恢复一已调节的离子束电流以在正常的晶圆扫描速度下达成所要的均一掺杂曲线。

已用于晶圆扫描离子布植机中的跳动回复的一种技术是在第二行程中以相反方向扫描晶圆，且在第一行程的停止点处结束布植。尽管稍微有效，但此技术具有包括依赖于在来源处熄灭等离子弧的缺点。此技术不可用以自越过晶圆的最后行程中所发生的第二次跳动的回复，且也不可用以自回复扫描过程中所发生的第三次跳动的回复。另外，回复技术相对复杂且缓慢，且因此可减少布植机的处理产量。结果，对于良率的与跳动相关的减少而言，与离子束扫描布植机相比，晶圆扫描离子布植机通常处于劣势。

根据本发明，揭示一种可达成较先前的晶圆扫描布植机显著更佳的跳动回复的晶圆扫描离子布植机。在所揭示的布植机中，分析器包括离子束偏转装置，其操作以：(1)回应于第一操作条件的第一离子束偏转电压而将离子束导向操作过程中离子束沿其正常行进的静止离子束路径上，以使得当越过离子束路径扫描晶圆时离子束的末端离子束部分撞击半导体晶圆，从而实现布植；且(2)回应于第二操作条件的第二离子束偏转电压而将离子束导离离子束路径，以使得末端离子束部分并不撞击半导体晶圆。在第二操作条件过程中操作离子束控制电路以借由自第二离子束偏转电压快速地切换为第一离子束偏转电压而转变离子布植机为第一操作条件。此切换可与晶圆的移动同步以使得在晶圆上的所要位置处快速地恢复布植，从而产生一可接受的均一布植曲线且避免发生跳动时破坏晶圆。