[发明专利]束流传输系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种束流传输系统及方法。

背景技术

在许多制造领域中都需要对离子束或电子束进行传输控制。例如，离子注入方法用来把通常称之为杂质的原子或分子引入靶标基片，从而改变基片材料的性能，如金属轴承通过离子注入引入其他材料，可以提高其耐磨性，延长使用寿命；离子镀膜方法是把离子材料沉淀在工件表面，从而改变工件表面的物理和化学性能，如光学器件或显示设备的制造，就需要采用厚度可控、表面性能预定的薄膜沉积的工艺，以提高其光学性能。

尤其令人感兴趣的是，用离子注入法在单晶或多晶硅中掺杂，是制造现代集成电路中使用的一种常规工艺过程。由于半导体产品的生产逐渐趋向较大晶圆(从8英寸到12英寸，而现在已向18英寸发展)的工艺，单晶圆工艺(一次处理一片晶圆)最近已被广泛地采用。晶圆工件越大，注入所需的时间就越长，因此要想达到一定的注入剂量均匀性和注入角度均匀性也变得越来越困难。

在现有的离子注入系统中，为了实现较佳的注入剂量均匀性以及注入角度均匀性，往往需要在束流的传输路径上设计多个束流光学元件以对束流的传输状态进行调整，例如使束流在预设的维度内聚集或散焦、使束流在预设的维度内偏转、使束流加速或减速等等，以使得束流在最终传输到达目标工件时，其强度分布以及角度分布等各种状态参数均能够满足制程的预设要求，从而确保对工件的注入剂量均匀性以及注入角度均匀性。

然而，一般的束流光学元件往往仅能够在一个维度内对束流的传输状态实现较为有力的控制，而在其余的维度内则对束流的控制作用有限。例如，在常见的束流传输系统中，使束流聚集或散焦以及使束流偏转的功能通常都需要利用两个不同的束流光学元件分别完成，这样一来，虽然在一定程度上有利于提高束流的注入剂量均匀性以及注入角度均匀性，但是同时，较多数量的束流光学元件必然会拉长束流的传输路径，从而显著地影响到达目标工件处的束流强度，并对制程效率产生不利的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的束流传输系统中束流光学元件数量较多，从而使得束流传输路径较长、到达目标工件处的束流强度较低的缺陷，提供一种能够缩短束流传输路径、从而提高到达目标工件处的束流强度的束流传输系统以及相应的束流传输方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种束流传输系统，其包括一束流出射装置和一作为束流传输终点的目标工件，其特点在于，在该束流出射装置与该目标工件之间设有一对相互平行的、分别位于束流传输路径两侧的杆状四极磁铁。

较佳地，该对杆状四极磁铁的铁芯长度方向与束流横截面上一需要聚焦或散焦的方向平行，且该对杆状四极磁铁的线圈电流值不相等。

较佳地，该束流传输系统还包括设于该对杆状四极磁铁与该目标工件之间的束流传输路径上的一变速装置，用于使束流在加速或减速的同时发生偏转。

较佳地，该束流传输系统还包括设于该目标工件处的一束流诊断装置，用于测量束流的强度分布和角度分布，并将测得数据反馈至用于控制该对杆状四极磁铁以及该变速装置的计算机。

本发明的另一技术方案为：一种利用上述束流传输系统实现的束流传输方法，其特点在于，在该方法中，束流由该束流出射装置出射后，该对杆状四极磁铁使束流聚焦或散焦，并使束流在与该聚焦或散焦的维度相垂直的维度内发生偏转，以最终注入该目标工件。

较佳地，该束流传输系统还包括设于该对杆状四极磁铁与该目标工件之间的束流传输路径上的一变速装置，在该方法中，束流由该束流出射装置出射后，该对杆状四极磁铁使束流聚焦或散焦，并使束流在与该聚焦或散焦的维度相垂直的维度内偏转至该变速装置，然后该变速装置使束流在加速或减速的同时发生偏转，以最终注入该目标工件。

较佳地，在该目标工件处设置一束流诊断装置，利用该束流诊断装置测量束流的强度分布和角度分布，并基于该测得数据调整该对杆状四极磁铁的线圈电流值以及该变速装置的工作参数。