[发明专利]离子束线

说明书

相关申请

本申请要求2013年3月15日提交的、名称为“Ion Beam Line”并且具有申请序列号13/833,668的部分连续申请的优先权。本申请的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本教导总体上涉及离子注入系统和方法，包括用于调节带状离子束的电流密度以增强其分布均匀性的系统和方法。

背景技术

采用离子注入技术将离子注入用于制造集成电路的半导体中已有30余年。传统上，采用三种类型的离子注入器进行这种离子注入：中等电流、高电流和高能注入器。装在高电流注入器中的离子源通常包括具有高的纵横比以改善空间电荷效应的狭缝形式的提取孔隙。从这种离子源提取的一维离子束可聚焦成椭圆形分布，以在光束被入射到其上的晶圆上产生基本上圆形的束分布。

近期一些商购的高电流离子注入器将表现出表面上一维分布的所谓带状离子束撞击到晶圆上，以将离子注入晶圆中。使用这种带状离子束为晶圆加工提供了许多优点。例如，带状离子束可具有超过晶圆直径的长尺寸，因此当只在与离子束的传播方向正交的一维上扫描晶圆时可保持固定，以将离子注入遍布整个晶圆。另外，带状离子束可允许晶圆上有较高电流。

然而，使用带状离子束进行离子注入带来多种挑战。举例来说，需要离子束的纵向轮廓具有高均匀性来得到被注入离子的可接受剂量均匀性。随着晶圆的大小增大(例如，当下一代450mm晶圆取代当前占主导地位的300mm晶圆时)，实现为了加工晶圆而利用的带状离子束的可接受纵向均匀性变得更具挑战性。

在一些传统的离子注入系统中，在离子束线中装入校正器光学器件，以改变离子束传输期间离子束的电荷密度。然而，如果在从离子源提取时离子束分布表现出高度不均匀性，或由于因空间电荷加载引起或因束传输光学器件造成的像差，这种方法通常不能够形成充足的离子束均匀性。

因此，需要解决以上缺点的增强型离子注入系统。特别地讲，需要离子注入的改进的系统和方法，包括产生具有期望能量和沿着离子束线的期望束分布的离子束的增强型系统和方法。

发明内容

在一个方面，公开了一种改变带状离子束的能量的系统，所述系统包括：校正器装置，其被构造成接收带状离子束并且沿着离子束纵向尺寸调节离子束的电流密度分布；至少一个减速/加速元件，其限定当离子束从中穿过时减速或加速离子束的减速/加速区域；聚焦透镜，其减少离子束沿着其横向尺寸的发散；以及静电弯道，其设置在所述减速/加速区域的下游，以造成离子束偏转。

在一些实施例中，校正器装置可包括沿着离子束纵向尺寸堆叠的多个分隔开的电极对，其中，各对的电极被分隔开以形成使离子束从中通过的间隙，其中，电极对被构造成能通过向电极对施加静电电压能独立地偏置，以将离子束沿着所述纵向尺寸局部偏转。可采用各种不同的电极类型。在一些实施例中，电极对可包括板电极，板电极被设置成与通过离子束的传播方向和离子束的横向尺寸而形成的平面基本上平行或垂直。系统还可包括用于向校正器装置的所述电极对施加所述静电电压的至少一个电压源。

与所述至少一个电压源通信的控制器可控制向所述电极对施加静电电压。举例来说，控制器可被构造成指导电压源向电极对施加静电电压，以将离子束的至少一部分局部偏转，从而增强沿着离子束纵向尺寸的电流密度分布的均匀性。

控制器可被构造成基于测得的例如在穿过分析仪磁铁或靠近其上被入射离子束的基板的平面之后离子束的电流密度分布向校正器装置的电极对施加的静电电压。

在一些实施例中，控制器被构造成向校正器装置的电极对暂时施加不同的电压。例如，控制器可被构造成暂时改变施加到校正器装置的电极对的电压，从而造成离子束沿着纵向尺寸进行振荡运动。离子束的这种振荡运动可表现出例如等于或小于大约20mm的幅度，例如，在大约10mm至大约20mm的范围内。举例来说，振荡频率可在大约1Hz至大约1kHz的范围内。

聚焦透镜可包括分隔开以形成用于接收离子束的间隙的至少一个聚焦元件，例如，一对对向电极。另外，减速/加速元件可包括分隔开以形成用于接收离子束的横向间隙的一对电极。聚焦元件和减速/加速元件可被相对于彼此设置以在其间形成间隙并且可保持在不同电位，使得离子穿过所述间隙造成离子的减速或加速。

在一些实施例中，聚焦电极中的至少一个可包括弯曲上游端面，弯曲上游端面被构造成减少离子束沿着其纵向尺寸的发散。例如，聚焦电极的上游端面可以是凹形，该凹形的曲率半径在大约1m至大约10m的范围内。