[发明专利]改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法

说明书

本发明提供一种通过确定优化扫描宽度来改善混合式扫描注入机的生产率的方法。本发明还提供一种调谐经扫描离子束的方法，其中，确定期望束电流，用以利用期望特性来注入工件。利用设置法拉第杯来调谐所述经扫描射束。使用设置法拉第杯的时间信号来调整扫描宽度，以获得最佳扫描宽度。针对与期望剂量相对应的期望通量值来调谐光学器件。当获得期望通量值时，控制通量分布的均匀性。进一步测量离子束的角度分布。

相关申请的引用

本申请请求于2014年12月26日提交、标题为“改善混合式扫描离子束注入机的生产率的系统及方法(SYSTEM AND METHOD TO IMPROVE PRODUCTIVITY OF HYBRID SCAN IONBEAM IMPLANTERS)”的美国临时申请序列号62/096,976的优先权及权益，其全部内容通过引用的方式完整并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及半导体处理系统，更具体地涉及用于在离子注入期间提供改善的离子束建立时间(setup time)与最佳扫描宽度的系统及方法。

背景技术

在半导体工业中，通常会对工件(例如，半导体基板)进行各种制造过程，以便在所述工件上实现各种效果。举例而言，执行诸如注入的过程，以便在工件内获得特殊特征，例如，通过注入特定类型的离子而在该工件上获得介电层的特定体电阻率或有限的扩散率。

在典型的连续注入过程中，借由离子束每次注入单个工件，该离子束可能是大体上相对于工件往复扫描的笔状离子束或点状离子束，或者是宽带射束，在其中利用离子来促进注入或掺杂全部工件。在机械式扫描注入系统中，通过静止的离子束在快速扫描方向上机械扫描工件，同时使其在横向于离子束的方向上(例如，在慢速扫描方向上)以较慢速度步进，其中在工件每次在快速扫描方向上穿过离子束时有效注入工件的一部分或“狭带”。

在所谓的“混合式”扫描离子束注入系统中，沿一条轴线在快速扫描方向上扫描离子束(例如，利用电气扫描仪)，在其中限定具有给定长度(惯称为扫描宽度)的经扫描的带状射束。据此，通常通过经扫描的带状射束在大体上正交于该带状射束的慢速扫描方向上机械扫描工件，在其中使射束均匀分布在工件上。在经扫描离子束每一次在其快速扫描方向上跨经工件时便有效地注入工件的一部分或”狭带”，其中，离子束的经扫描路径的长度通常超过工件的直径(惯称为”过冲(overshoot)”或”过扫描(overscan)”)，这样才能利用离子均匀地掺杂工件。

离子注入系统中的工件的总处理量通常为离子束利用率的函数，其由给定时间周期内注入工件的掺杂物量对由离子束输出的掺杂物的总量来定义。人们曾试图通过确定带状射束的最佳扫描宽度来最大化混合式扫描离子注入机的离子束利用率。然而，一项难点在于，带状射束的扫描宽度在给定的离子注入机中通常固定，因此，扫描宽度须足以注入最大尺寸的工件(以及适量的过扫描)，方能提供均匀的注入。但许多工件的直径皆小于最大尺寸工件的直径(例如，大体上圆形的工件)，因此针对小于最大尺寸工件的工件还保持这样长的扫描宽度常会造成不良的离子束利用率。

再者，常规上，在注入建立期间描绘离子束的轮廓，其中，确定离子束的尺寸和最佳扫描宽度，使得固定的扫描宽度能确保整个工件中会有足够的注入和过冲，以便提供可接受的注入均匀性。然而，这种轮廓描绘通常包括一个或多个诊断和/或计算程序，其中会增加注入建立的时间。在注入建立期间用于描绘离子束轮廓所花费的额外时间经常抵消或否定因优化扫描宽度所实现的注入时间缩减效果，因此会对工件总处理量造成负面影响。

发明内容

本发明通过提供一种高效的系统及方法来确定带状射束的最佳扫描宽度而克服现有技术的限制，其对建立时间的影响最小并具有改善的过程性能和生产率。因而，下文介绍本发明的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。本发明内容部分并非本发明的详尽综述。其既非旨在确定本发明的关键元件或主要元件，亦非限定本发明的范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。