專利名稱：離子束角度處理控制的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本揭露內(nèi)容大體關(guān)于半導(dǎo)體設(shè)備，且更明確地說，關(guān)于離子束角度處理控 制的技術(shù)。
背景技術(shù)：
離子注入是借由以受激離子直接轟擊基板而將化學(xué)物質(zhì)沉積至基板上的 處理。在半導(dǎo)體制造中，離子注入機(jī)主要用于改變目標(biāo)材料的傳導(dǎo)率的類型及 電壓的摻雜處理。 一集成電路(ic)基板及其薄膜結(jié)構(gòu)中的精確摻雜分布通常 對(duì)適當(dāng)IC效能至關(guān)重要。為了達(dá)成一所要摻雜分布，可以不同劑量及不同能
階注入一種或多種離子物質(zhì)。離子物質(zhì)、劑量及能量的規(guī)格被稱作離子注入配方。
圖1描繪一先前技術(shù)的離子注入機(jī)系統(tǒng)100。如對(duì)于多數(shù)離子注入機(jī)系統(tǒng) 而言為典型，系統(tǒng)IOO置于一高度真空的環(huán)境中。離子注入機(jī)系統(tǒng)IOO可包括 一離子源102及一離子束10穿過的一復(fù)雜連串的組件。連串組件可(例如) 包含一提取操縱器104、 一過濾器磁石106、 一加速或減速柱108、 一分析器磁 石110、 一旋轉(zhuǎn)質(zhì)量狹縫112、 一掃描器114以及一修正器磁石116。與操縱一 光束的一連串光學(xué)透鏡很相似，離子注入機(jī)組件可在將離子束IO朝向一目標(biāo) 基板118引導(dǎo)前過濾且聚焦離子束10。出于說明的目的，此等組件通常被稱作 "光束線元件"。
在生產(chǎn)中，通常以一離子束掃描半導(dǎo)體晶圓。舉例而言，如圖2中所說明， 當(dāng)一連串晶圓204沿線20流動(dòng)且穿過帶狀離子束202時(shí)，帶狀離子束202可 保持為靜止。或者，如圖3中所說明，可在形成一光束路徑30的兩個(gè)端點(diǎn)308 與310之間來回掃描一點(diǎn)束302，同時(shí)一連串晶圓304可沿線32流過光束路徑 30。如下文中所使用， 一離子束的"掃描"意指一離子束相對(duì)于一晶圓或基板表 面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
在一傳統(tǒng)離子注入機(jī)系統(tǒng)中， 一離子束通常經(jīng)調(diào)諧以在一基板表面上具有 一指定入射角，且通常最小化或簡(jiǎn)單地忽略單一離子束的入射角的任何分布。 然而，實(shí)際上，離子束并非總以指定角度精確地撞擊一目標(biāo)基板，且離子束通
常具有一不可忽略的有限角度擴(kuò)散。如圖4a所示， 一帶狀離子束400通常包括 多個(gè)細(xì)光束(beamlet) 404。歸因于光束發(fā)射度及/或散度，細(xì)光束404可以不 同入射角撞擊一基板表面402。因此，基板表面402暴露于離子束入射角的一 固有分布中。另外，舉例而言，如圖4b所示，歸因于空間電荷效應(yīng)，每一細(xì) 光束404也可具有入射角的一固有分布。意即，形成細(xì)光束的離子在一平均方 向上行進(jìn)，但根據(jù)一類似高斯(Gaussian)的分布圍繞平均方向散開。類似地， 一典型點(diǎn)束也可具有一固有角度擴(kuò)散，且歸因于光束引導(dǎo)誤差，點(diǎn)束可能無法 以精確的指定入射角撞擊其目標(biāo)。
離子束入射角及固有角度擴(kuò)散可引起離子注入處理中的角度變化。通常存 在三種類型的角度變化，其原因及結(jié)果分別說明于圖5至圖7中。
圖5a及圖5b說明晶圓至晶圓(或晶圓間)角度變化，其中晶圓502及504 是基于同一離子注入機(jī)系統(tǒng)中的同一配方進(jìn)行獨(dú)立處理的不同晶圓。歸因于離 子注入機(jī)系統(tǒng)的配置中的小差異及/或光束引導(dǎo)誤差，晶圓502可注入有一以第 一角度0入射的離子束50，而晶圓504可注入有一以第二角度0'入射的離子束 52，其中e'^。 e及e'是相對(duì)于晶圓表面的標(biāo)稱方向所測(cè)量的"角度誤差"。在 以下描述中，角度誤差展示為相對(duì)于晶圓表面的正入射角而進(jìn)行測(cè)量的。然而， 一般而言，此種角度誤差可相對(duì)于任何預(yù)定角度進(jìn)行測(cè)量。角度誤差通常影響 晶圓502及504上的所有結(jié)構(gòu)，且角度差異可引起裝置效能的晶圓至晶圓變化。 離子束50及52也可具有可引起兩個(gè)晶圓之間的額外摻雜變化的不同固有角度 擴(kuò)散。
圖6說明晶圓內(nèi)部(或晶圓內(nèi))角度變化，其中，舉例而言，歸因于離子 束60內(nèi)部的固有角度擴(kuò)散，晶圓602的不同部分可經(jīng)歷不同的離子束入射角 (^、 ^及^等)?；蛘?，具有一不規(guī)則表面(例如，凹或凸表面)的一晶圓 可具有顯著的晶圓內(nèi)角度變化，甚至當(dāng)其暴露于一完全平行的離子束(意即， 具有零角度擴(kuò)散的一離子束)中時(shí)。盡管(例如)借由掃描離子束穿過晶圓而 將光束電流非均一性加以平均，但是基板的不同部分中的離子束入射角可保持
為未受控制的，以使得角度擴(kuò)散局部地變窄(意即，在基板的任何部分處)， 但仍隨著位置的不同而變化。對(duì)于位于同一晶圓的不同部分中的裝置而言，此 種晶圓內(nèi)角度變化可引起顯著的效能變化。
圖7說明裝置電壓的角度變化。如圖所示，具有或并不具有一角度誤差的
第一離子束70及第二離子束72可引起渠溝702或凸臺(tái)704査看到入射角的分 布。結(jié)果，渠溝702的底部可具有一與其側(cè)壁不同的摻雜劑分布。且渠溝702 的每一側(cè)壁可具有一與另一者不同的摻雜劑分布。類似地，凸臺(tái)704的一側(cè)的 摻雜可較重于一相對(duì)側(cè)的摻雜。對(duì)于某些應(yīng)用而言，此種不對(duì)稱慘雜劑分布可 能為不可接受的。
若并未在注入及摻雜處理中適當(dāng)控制離子束入射角及/或角度擴(kuò)散，則上述 角度變化可引起若干問題。
在具有不規(guī)則表面布局的一基板中需要均一摻雜劑分布的"保形摻雜"的情 況下可出現(xiàn)一此種問題。保形摻雜的先前方法開始于在基板表面上沉積一含摻 雜劑的薄膜。接著，要求一些諸如熱擴(kuò)散之后注入處理將摻雜劑驅(qū)動(dòng)至基板。 為了達(dá)成均一摻雜劑分布，先前方法通常聚焦于改良熱驅(qū)動(dòng)處理中的均一性。 由于這些方法依賴于熱擴(kuò)散，因此這些方法受限于處理序列中的每一摻雜步驟 的熱預(yù)算約束。
圖8a及圖8b說明可由離子束角度變化引起的另一問題。圖8a描繪一具有 零角度誤差及小角度擴(kuò)散的離子束80。離子束80用以摻雜一基板表面802， 其一部分由一具有垂直側(cè)壁的結(jié)構(gòu)804 (例如， 一閘堆疊)遮蔽。由于離子束 80與側(cè)壁對(duì)準(zhǔn)，所以結(jié)構(gòu)804的任一側(cè)上的所得摻雜劑分布82及84是對(duì)稱的。 然而，若離子束80具有一如圖8b所示的小角度誤差，則來自結(jié)構(gòu)804的遮蔽 效應(yīng)引起所得摻雜劑分布86及88高度不對(duì)稱，以使得遮蔽側(cè)變得無用的。
注意，結(jié)構(gòu)804可為基板802中的裝置中的僅僅一者，其布局使其對(duì)離子 束角度變化(例如，光束引導(dǎo)誤差及角度擴(kuò)散)敏感。若并未適當(dāng)控制離子束 80的角度誤差及/或角度擴(kuò)散，則穿過基板802的不同部分或穿過不同晶圓可 查看到類似但有所變化的效應(yīng)。由于裝置特征尺寸持續(xù)變小，因此若不加以控 制，則裝置電壓、晶圓電壓及晶圓至晶圓角度變化可引起更大效能變化及其他 有害效應(yīng)。
離子束角度變化也可引起離子注入機(jī)系統(tǒng)中的處理反復(fù)性問題。如上所 述，未受控制的離子束入射角及角度擴(kuò)散可引起在同一注入機(jī)中加以處理的不 同晶圓間的顯著效能變化。配置一離子注入機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)有方法已聚焦于注入劑 量的反復(fù)性。就離子束入射角而言，現(xiàn)有方法僅受限于平均入射角的修正。并 無已知方法設(shè)法達(dá)成相對(duì)于離子束入射角以及注入劑量的正確處理反復(fù)性。
鑒于上述內(nèi)容，需要提供一克服上述不足及缺點(diǎn)的離子束注入控制的解決 方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭露一種離子束角度處理控制的技術(shù)。在一特定例示性實(shí)施例中， 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)為一離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方法。方法可包括
將一個(gè)或多個(gè)離子束導(dǎo)向一基板表面處。方法可還包括判定一個(gè)或多個(gè)離子束 撞擊基板表面的入射角的一平均擴(kuò)散。方法可更包括至少部分地基于入射角的 平均擴(kuò)散調(diào)整一個(gè)或多個(gè)離子束以產(chǎn)生離子束入射角的一所要擴(kuò)散。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的其他態(tài)樣，方法可更包括測(cè)量一個(gè)或多個(gè)離子 束中的每一者的入射角及固有角度擴(kuò)散。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的進(jìn)一步態(tài)樣，方法可更包括基于光束線元件參 數(shù)的一理論模型估計(jì)入射角的平均擴(kuò)散。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的額外態(tài)樣，方法可包括借由原位計(jì)量法測(cè)量入 射角的平均擴(kuò)散。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的另一態(tài)樣，方法可包括在注入處理期間實(shí)質(zhì)上 即時(shí)地測(cè)量入射角的平均擴(kuò)散。方法也可包括基于即時(shí)測(cè)量動(dòng)態(tài)地調(diào)整一個(gè)或 多個(gè)離子束。
在另一特定例示性實(shí)施例中，技術(shù)可借由實(shí)施于用以傳輸指令的一電腦程 序的至少一個(gè)載波中的至少一個(gè)信號(hào)而實(shí)現(xiàn)，指令的一電腦程序經(jīng)組態(tài)以可借 由至少一個(gè)處理器讀取以便指令至少一個(gè)處理器執(zhí)行一用以執(zhí)行上文所引用 的方法的電腦處理。
在又一特定例示性實(shí)施例中，技術(shù)可借由用以儲(chǔ)存指令的一電腦程序的至 少一個(gè)處理器可讀載體而實(shí)現(xiàn)，指令的一電腦程序經(jīng)組態(tài)以可借由至少一個(gè)處
理器讀取以便指令至少一個(gè)處理器執(zhí)行一用以執(zhí)行上文所引用的方法的電腦 處理。
在另一特定例示性實(shí)施例中，技術(shù)可借由一用于一離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離 子束角度處理控制的系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可包括用以將一個(gè)或多個(gè)離子束導(dǎo)向一 基板表面處的構(gòu)件。系統(tǒng)也可包括用以判定一個(gè)或多個(gè)離子束撞擊基板表面的 入射角的一平均擴(kuò)散的構(gòu)件。系統(tǒng)可更包括用以至少部分地基于入射角的平均 擴(kuò)散調(diào)整一個(gè)或多個(gè)離子束以產(chǎn)生離子束入射角的一所要擴(kuò)散的構(gòu)件。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的其他態(tài)樣，系統(tǒng)可包括用以測(cè)量一個(gè)或多個(gè)離 子束中的每一者的入射角及固有角度擴(kuò)散的構(gòu)件。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的進(jìn)一步態(tài)樣，系統(tǒng)可包括用以基于光束線元件 參數(shù)的一理論模型估計(jì)入射角的平均擴(kuò)散的構(gòu)件。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的額外態(tài)樣，系統(tǒng)可包括用以借由原位計(jì)量法測(cè) 量入射角的平均擴(kuò)散的構(gòu)件。
根據(jù)此特定例示性實(shí)施例的另一態(tài)樣，系統(tǒng)可包括用以在注入處理期間實(shí) 質(zhì)上即時(shí)地測(cè)量入射角的平均擴(kuò)散的構(gòu)件。系統(tǒng)也可包括用以基于即時(shí)測(cè)量動(dòng) 態(tài)地調(diào)整一個(gè)或多個(gè)離子束的構(gòu)件。
現(xiàn)將參看如附圖所示的本發(fā)明的例示性實(shí)施例更詳細(xì)描述本揭露內(nèi)容。盡 管下文參看例示性實(shí)施例描述本揭露內(nèi)容，但應(yīng)了解，本揭露內(nèi)容并不限制于 此?？墒褂帽疚牡慕淌镜囊话闶炝?xí)此技藝者應(yīng)認(rèn)識(shí)到屬于本文所述的本揭露內(nèi) 容的范疇的額外實(shí)施、修改、實(shí)施例以及使用的其他領(lǐng)域，且本揭露內(nèi)容相對(duì) 于這些額外實(shí)施、修改、實(shí)施例以及使用的其他領(lǐng)域可具有顯著效用。


為了有助于更全面了解本揭露內(nèi)容，現(xiàn)參考附圖，其中相同元件參考為相 同數(shù)字。此等圖式不應(yīng)理解為限制本揭露內(nèi)容，而是僅意欲為例示性的。 圖1為說明一先前技術(shù)的離子注入機(jī)系統(tǒng)的圖。 圖2說明用以掃描具有一帶狀離子束的晶圓的先前技術(shù)方法。 圖3說明用以掃描具有 一 點(diǎn)束的晶圓的先前技術(shù)方法。
圖4a及圖4b說明帶狀光束及細(xì)光束的固有角度擴(kuò)散。 圖5a及圖5b說明例示性晶圓至晶圓角度變化。
圖6說明例示性晶圓內(nèi)角度變化。
圖7說明例示性裝置電壓角度變化。
圖8a及圖8b說明離子束角度變化所引起的遮蔽效應(yīng)。
圖9說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度擴(kuò)散控制的例示性方法。
圖10說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的一受控離子束角度擴(kuò)散的例示性 效應(yīng)。
圖11說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的一用以控制離子束入射角的例示 性方法。
圖12a至圖12c說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的用以控制離子束入射角 的另一例示性方法。
圖13說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的用于進(jìn)階應(yīng)用的離子束角度擴(kuò)散 控制的例示性方法。
圖14說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束入射角與一基板內(nèi)的投射 離子范圍的間的例示性關(guān)系。
圖15說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的借由一受控離子束角度-能量分布 及角度-劑量分布摻雜一渠溝結(jié)構(gòu)的例示性方法。
圖16為說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度處理控制的例示性 方法的流程圖。
圖17為說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度擴(kuò)散控制及Z或處理 控制的例示性系統(tǒng)的方塊圖。
圖18說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的以多個(gè)離子束摻雜一渠溝結(jié)構(gòu)的 例示性方法。
圖19說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度擴(kuò)散對(duì)裝置效能的影響。
具體實(shí)施方式
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為了減少或克服現(xiàn)有離子注入機(jī)系統(tǒng)中的上文所識(shí)別及其他不足，離子束
入射角的受控?cái)U(kuò)散可引入至或保持于離子注入處理中，或者可基于具體應(yīng)用在 其他方面控制離子束角度變化。根據(jù)本揭露內(nèi)容的實(shí)施例，可使一個(gè)或多個(gè)離 子束以兩個(gè)或兩個(gè)以上不同入射角撞擊一基板表面，借此使基板表面暴露于離 子束入射角的一受控?cái)U(kuò)散中。如下文所使用，"角度擴(kuò)散"意指可由一基板表面 的一部分(例如， 一個(gè)或多個(gè)裝置或結(jié)構(gòu))、單一晶圓或多個(gè)晶圓査看出的離 子束入射角的分布。
圖9說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度擴(kuò)散控制的方法?？梢?br> 一如波形902所說明的具有一小角度誤差(或平均入射角)及一預(yù)定角度擴(kuò) 散的第一離子束92掃描基板表面。可以一如波形904所說明的具有一小角度 誤差(或平均入射角)+0及一預(yù)定角度擴(kuò)散的第二離子束94掃描基板表面。 借由出于說明的目的繪制為獨(dú)立離子束，第一離子束92及第二離子束94可表 示同一離子束的兩個(gè)狀態(tài)。意即，可以單一離子束或多個(gè)離子束且在單一掃描 通道或多個(gè)掃描通道中達(dá)成具有兩個(gè)入射角的基板表面掃描。舉例而言，可使 單一離子束多次掃描基板表面，其中可在每一掃描通道后在入射角-々與+0間 切換子束入射角?；蛘?，單一離子束可僅在一個(gè)掃描通道中掃描基板表面。在 單一掃描通道期間，光束角度可以實(shí)質(zhì)上快于掃描速度的頻率在入射角4與+0 之間交替，以使得其模擬以具有兩個(gè)不同入射角的兩個(gè)離子束同時(shí)掃描基板表 面。在另一實(shí)施例中，分別保持為兩個(gè)入射角-$與+0的兩個(gè)獨(dú)立離子束可用 以掃描基板表面。
第一離子束92與第二離子束94的組合效應(yīng)可等效于一如波形906所說明 的具有一較小平均入射角及/或一較廣角度擴(kuò)散的離子束96的效應(yīng)。意即，已 經(jīng)受兩個(gè)入射角的基板表面可合計(jì)為經(jīng)歷一減小的角度誤差及/或一較大、較受 控制的角度擴(kuò)散。盡管圖9僅說明兩個(gè)離子束，但應(yīng)注意，多個(gè)離子束可用以 達(dá)成一所要角度擴(kuò)散。
一較大角度擴(kuò)散的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可參見圖10，其說明與圖8a及圖8b所示的相 同基板表面802及結(jié)構(gòu)804。圖10中的一離子束IOO可具有如圖8b中的離子 束80相同的小角度誤差。唯一的差異可能在于，離子束IOO具有一較大于離 子束80的角度擴(kuò)散。如角度分布1002及1004所說明，較大角度擴(kuò)散減小了 遮蔽效應(yīng)(由于角分布的一較大部分現(xiàn)在可用于注入)，且因此使所得摻雜劑
分布較為對(duì)稱。較大、較受控制的角度擴(kuò)散的結(jié)果為，圍繞結(jié)構(gòu)804的區(qū)域的 摻雜處理已變得對(duì)角度誤差或光束引導(dǎo)誤差較少敏感。
一較大角度擴(kuò)散的另一優(yōu)點(diǎn)說明于圖19中，其中基于具有不同入射角及 角度擴(kuò)散的離子束對(duì)所得的裝置效能的效應(yīng)將離子束相比較。圖19中所比較
的效能參數(shù)為一晶體管裝置的源極-漏極電流偏斜，其中晶體管裝置的源極及漏 極區(qū)域注入有具有不同光束角度條件的離子束。源極-漏極電流偏斜界定為由兩
個(gè)電流的平均值所除的源極至漏極電流與漏極至源極電流之間的差。曲線1902 展示具有零角度擴(kuò)散的離子束所產(chǎn)生的電流偏斜值。曲線1904展示具有2度
的角度擴(kuò)散的離子束所產(chǎn)生的電流偏斜值。曲線1906展示具有5度的角度擴(kuò) 散的離子束所產(chǎn)生的電流偏斜值。曲線1908展示具有IO度的角度擴(kuò)散的離子 束所產(chǎn)生的電流偏斜值。這些曲線展示出兩個(gè)值得注意的趨勢(shì)(1)電流偏 斜隨著角度誤差單調(diào)增大；以及(2)對(duì)于每一給定角度誤差，當(dāng)裝置電壓角 度擴(kuò)散增大時(shí)，電流偏斜降低。意即， 一較大角度擴(kuò)散可有助于遮蔽光束角度 誤差的效應(yīng)。
受控角度擴(kuò)散也可改良晶圓內(nèi)及晶圓間注入均一性。舉例而言，對(duì)于一高 度不規(guī)則的基板表面的保形摻雜，較大、較受控制的角度擴(kuò)散可在基板表面上 的非平坦結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生摻雜劑的一較均勻分布。
若干技術(shù)可用以控制且變化離子束入射角。根據(jù)一方法，可借由光束路徑 中的一個(gè)或多個(gè)光束線元件將離子束偏轉(zhuǎn)至所要角度?？山栌筛淖円粋€(gè)或多個(gè) 靜電場(chǎng)、或一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)，或其的一組合而達(dá)成離子束的偏轉(zhuǎn)。
圖11說明一具有多個(gè)光束線元件的例示性離子注入機(jī)系統(tǒng)1100。 一離子 源1104可借由一電源1102而固持于一所要注入電位。當(dāng)一提取操縱器1106 自離子源牽引離子時(shí)，可產(chǎn)生一離子束11。離子束11可借由一90。分析器磁石 1108加以純化。離子束11可隨后穿過一第一抑制臺(tái)1110及一第一減速器臺(tái) 1112，且可借由一 70。修正器磁石1114而成形。最終，離子束ll可在撞擊一 固持于地面電位的基板1120之前穿過一第二抑制臺(tái)1116及一第二減速器臺(tái) 1118。與提取操縱器1106或光束線操縱器(例如，第一抑制臺(tái)1110)相關(guān)聯(lián) 的靜電場(chǎng)可經(jīng)變化以修整離子束角度。若離子注入機(jī)系統(tǒng)1100裝備有靜電掃 描器板(圖11中未圖示)，則掃描器板的形狀或幾何結(jié)構(gòu)可經(jīng)變化以達(dá)成不
同離子束角度。
或者，在70。修正器磁石1114內(nèi)部的磁場(chǎng)可經(jīng)變化以使離子束11偏轉(zhuǎn)于
其的標(biāo)稱入射角。舉例而言， 一隨時(shí)間變化的電流可提供至修正器磁石1114
內(nèi)部的多磁極(未圖示)，以便控制改變帶狀光束的不同部分處的入射角的局
部磁場(chǎng)。類似地，成形修正器磁石1114內(nèi)部的磁場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)鋼條(未圖 示)的位置可經(jīng)改變以控制離子束角度。
根據(jù)本揭露內(nèi)容的實(shí)施例，可連續(xù)或增量地改變離子束入射角。舉例而言， 若修正器磁石1114用以偏轉(zhuǎn)離子束11，則調(diào)變磁場(chǎng)的電流可具有一連續(xù)波形 或一具有階梯式變化的波形。另外，當(dāng)前波形可為緩慢變化或快速振蕩。
根據(jù)另一方法，可借由將目標(biāo)基板相對(duì)于入射離子束傾斜至一個(gè)或多個(gè)角 度而實(shí)現(xiàn)所要離子束入射角。圖12a至圖12c說明一根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施 例的多位置基板固持器1200。圖12a為基板固持器1200的側(cè)視圖，圖12b為 基板固持器1200的俯視圖，且圖12c為基板固持器1200上的一晶圓1202的簡(jiǎn) 化透視圖?；?202可緊固地附著至晶圓固持器1200。當(dāng)基板1202處于其并 未傾斜的位置時(shí)，離子束1208可具有一至基板表面的正入射角。為了改變離 子束1208的入射角，基板1202可圍繞垂直穿過紙的第一軸1204上下傾斜(如 圖12a所示)。舉例而言，若基板1202向上傾斜一角度6^，則離子束1208的 入射角將處于相對(duì)于基板1202的正入射角的入?；?202也可圍繞垂直穿過 紙的第二軸1206左右傾斜(如圖12b中所示)。舉例而言，若基板1202向左 傾斜角度0y，則離子束1208的入射角將處于相對(duì)于基板1202的正入射角的0y。 視需要，舉例而言， 一機(jī)械制動(dòng)器1210可經(jīng)提供以限制基板1202的橫向傾斜。 根據(jù)一些實(shí)施例，參照離子束1208旋轉(zhuǎn)基板1202可能是有益的。可在部分注 入后開始旋轉(zhuǎn)以使得對(duì)角度變化具有一平均效應(yīng)且旋轉(zhuǎn)可改良摻雜劑分布的 均一性。旋轉(zhuǎn)可圍繞一如圖12c所示的垂直于基板表面的z軸。旋轉(zhuǎn)可連續(xù)或 增量地改變基板定向。舉例而言，可在考慮基板1202的晶格定向的情況下判 定旋轉(zhuǎn)角度。根據(jù)本揭露內(nèi)容的實(shí)施例，可每次實(shí)施基板1202的傾斜及/或旋 轉(zhuǎn)中的一者或可相互配合地實(shí)施傾斜及/或旋轉(zhuǎn)。
控制且改變離子束入射角的一進(jìn)一步方法可涉及以磁場(chǎng)或靜電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)離 子束的上述方法與傾斜或旋轉(zhuǎn)基板的方法的一組合。如熟習(xí)此技藝者應(yīng)了解， 也可使用根據(jù)本揭露內(nèi)容的實(shí)施例的控制且改變離子束入射角的其他方式。
對(duì)于進(jìn)階應(yīng)用而言，離子束劑量及能量可隨不同入射角變化，以便達(dá)到所 要的角度-劑量及/或角度-能量分布。此種離子束角度-劑量及/或角度-能量分布 可導(dǎo)致一具有一不規(guī)則表面的基板中的精確控制的摻雜劑分布。舉例而言，如 此獲得的摻雜劑分布可不受熱預(yù)算限制，且可結(jié)合進(jìn)階的無擴(kuò)散退火處理而使 用。
圖13說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的用于進(jìn)階應(yīng)用的離子束角度擴(kuò)散 控制的例示性方法。圖13展示一具有一復(fù)雜布局的類似FinFET結(jié)構(gòu)1300。為 了達(dá)成一精確控制的摻雜劑分布，結(jié)構(gòu)1300可經(jīng)受處于不同入射角的若干離 子束狀態(tài)。舉例而言，可以角度1將一具有能量1的離子束1301導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1300 處且離子束1301傳遞一離子劑量l;可以角度2將一具有能量2的離子束1302 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1300處且離子束1302傳遞一離子劑量2;可以角度3將一具有能量 3的離子束1303導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1300處且離子束B03傳遞一離子劑量3等?？山栌?數(shù)學(xué)模擬及/或基于經(jīng)驗(yàn)資料判定每一入射角的適當(dāng)離子能量及劑量。注意，盡 管在圖13中將離子束1301、 1302及1303等描繪為獨(dú)立離子束，但其可為單 一離子束的不同表示。且不同離子束狀態(tài)可提供于單一掃描通道或多個(gè)通道 中。
一受控角度-能量分布可對(duì)一具有一不規(guī)則表面的基板的保形摻雜尤其有 用。圖14說明離子束入射角與投射離子范圍之間的例示性關(guān)系。本文所使用 的離子為10 keV (千電子伏)、20keV及30keV的砷(As)離子。在10 keV 離子的狀況下，當(dāng)離子入射角自正入射角(意即，入射角為零)改變至掠入射 角(Glancing Incidence)(意即，入射角為90°)時(shí)，可看出投射離子范圍自 高達(dá)130埃(angstrom)穩(wěn)步降低至低于40埃。對(duì)于20 keV及30 keV離子而 言，顯而易見類似趨勢(shì)。意即，當(dāng)入射角增大時(shí)，離子在基板材料中的穿透性 變得較差。結(jié)果，為了確保自所有角度均勻地?fù)诫s基板表面結(jié)構(gòu)，可能需要增 大較大入射角處的離子能量。在目標(biāo)為具有一垂直于基板的均一摻雜側(cè)壁的具 體狀況下，摻雜劑分布均一性可受到來自側(cè)壁的頂部部分的歸因于離子的反射 及濺鍍等的劑量損失的影響?？梢砸惠^大離子束入射角(無法查看到底部)但 減少的能量補(bǔ)償這些劑量損失?；蛘?，若頂部處存在過多掾雜劑，則可注入一
反摻雜物質(zhì)以平衡結(jié)構(gòu)側(cè)壁中的凈摻雜。
圖15說明一垂直渠溝結(jié)構(gòu)1500，其摻雜劑分布可得益于一受控角度-能量 分布及/或角度-劑量分布。渠溝1500的共形摻雜可要求一在側(cè)壁表面以及渠溝 底部下的均一摻雜區(qū)域1600。意即，對(duì)于渠溝側(cè)壁或渠溝底部而言，摻雜劑的 深度及濃度應(yīng)并無不同?；诠残螕诫s的要求，可估計(jì)且模擬離子束的角度-能量分布及角度-劑量分布。可要求一對(duì)稱的平均角度擴(kuò)散以確保側(cè)壁中的摻雜 劑對(duì)稱性。盡管沉積摻雜劑至側(cè)壁中可能需要一個(gè)或多個(gè)大角度離子束(例如， 光束1504及1506)，但平均入射角可垂直于渠溝底部。大角度離子束可具有 高于正入射光束(例如，離子束1502)的能量的能量，以便在側(cè)壁及渠溝底部 中達(dá)成同一穿透深度。應(yīng)注意，由于晶圓的頂部表面(若未遮蔽)暴露于所有 入射角的離子束中，所以與渠溝1500的內(nèi)部表面相比較，晶圓的頂部表面通 常被較重度地?fù)诫s。
不同入射角的離子劑量可以若干方式加以控制。基板的一特定部分所接收 的離子劑量可與其暴露于一掃描離子束的量成比例。因此，離子束掃描速度的 改變可在某種程度上改變有效離子劑量。加速掃描可降低離子劑量且減慢掃描 可增大離子劑量?；蛘?，可調(diào)諧離子提取處理或者可調(diào)整光束線元件，其也可 引起離子劑量的一所要改變。
根據(jù)本揭露內(nèi)容的實(shí)施例，調(diào)適光束角度以使其適合于基板表面布局通常 是有益的。圖18展示一實(shí)例，其中一離子束1802可向上傾斜一入射角^以使 得可查看到渠溝結(jié)構(gòu)1800的全部側(cè)壁。最大入射角^可借由渠溝的縱橫比H/L 而判定。為了補(bǔ)償渠溝1800的頂部與底部部分之間的前述離子劑量差，可利 用與離子束1802相比入射角較大(例如，但能量較少的一個(gè)或多個(gè)額外離 子束(例如，離子束1804)。在基于渠溝幾何結(jié)構(gòu)及離子劑量損失調(diào)適離子束 角度及能量后，渠溝的底部處以及側(cè)壁上可達(dá)成一所要慘雜劑分布。
為了最小化自晶圓至晶圓或自配置至配置的角度變化，離子束入射角的受 控?cái)U(kuò)散可看作一可用于離子束配置及/或即時(shí)調(diào)整中的關(guān)鍵處理參數(shù)，以便保持 處理反復(fù)性。 一旦已判定及/或測(cè)試一所要角度擴(kuò)散，則可根據(jù)所要角度擴(kuò)散配 置每一隨后的注入操作。
圖16說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度處理控制的例示性方法。在步驟1602中，可判定一當(dāng)前離子束角度擴(kuò)散。步驟1602可包含可個(gè)別 或組合實(shí)施的一個(gè)或多個(gè)子步驟。如上所述，借由具有不同入射角及固有角度 擴(kuò)散的一個(gè)或多個(gè)離子束可引起離子束角度擴(kuò)散。在子步驟1604中，可分別 測(cè)量每一個(gè)別離子束角度及其固有角度擴(kuò)散。個(gè)別光束角度(或組件光束角度) 的效應(yīng)可經(jīng)合計(jì)以判定當(dāng)前離子束角度擴(kuò)散?；蛘撸谧硬襟E1606中，可由 光束線參數(shù)的理論模型估計(jì)個(gè)別入射角?；蛘?，在子步驟1608中，可使用原 位計(jì)量法直接測(cè)量當(dāng)前離子束角度擴(kuò)散。隨后在步驟1610中，可將當(dāng)前角度 擴(kuò)散與一所要角度擴(kuò)散相比較。所要角度擴(kuò)散可借由反映一先前測(cè)試的角度擴(kuò) 散的一組確立的處理參數(shù)而界定。若在步驟1612中判定已達(dá)成所要角度擴(kuò)散， 則在步驟1614中可以所要角度擴(kuò)散繼續(xù)進(jìn)行注入。否則在步驟1616中，個(gè)別 光束角度或角度擴(kuò)散可經(jīng)調(diào)整以產(chǎn)生所要角度擴(kuò)散。調(diào)整可涉及引入或移除一 個(gè)或多個(gè)個(gè)別光束角度以改變總體角度分布，且可借由在穿過離子束的一個(gè)或 多個(gè)掃描期間調(diào)諧光束線元件及/或調(diào)整基板定向而達(dá)成調(diào)整。可重復(fù)步驟 1616、 1602 (包含子步驟1604、 1606及1608中的一者或多者)及1610直至
已達(dá)成所要角度擴(kuò)散為止。
可在一離子注入機(jī)系統(tǒng)的初始配置期間或在離子注入期間實(shí)質(zhì)上即時(shí)地 執(zhí)行圖16所說明的方法步驟。在即時(shí)注入中，可確立一反饋回路以便有效地 控制且保持離子束角度擴(kuò)散。
圖17為說明根據(jù)本揭露內(nèi)容的一實(shí)施例的離子束角度擴(kuò)散控制及/或處理 控制的例示性系統(tǒng)1700的方塊圖。系統(tǒng)1700可包括一處理器單元1702，處理 器單元可為一微處理器、微控制器、個(gè)人電腦(PC)或任何其他處理裝置。系 統(tǒng)1700也可包括一光束角度控制器1706，其根據(jù)自處理器單元1702接收的指 令調(diào)整離子注入機(jī)系統(tǒng)1704。系統(tǒng)1700可更包括一測(cè)量接口 1708，經(jīng)由接口 1708處理器單元1702可接收來自離子注入機(jī)系統(tǒng)1704的測(cè)量資料。
在操作中，處理器單元1702可基于理論模擬或歷史角度擴(kuò)散資料判定一 所要離子束角度擴(kuò)散。隨后，處理器單元1702可指令光束角度控制器1706在 離子注入機(jī)系統(tǒng)1704中執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試掃描，且可經(jīng)由測(cè)量接口 1708接 收離子束角度測(cè)量。處理器單元1702可判定一當(dāng)前角度擴(kuò)散且識(shí)別光束角度 控制器1706所采取的調(diào)整行動(dòng)以便達(dá)成所要角度擴(kuò)散。隨后，光束角度控制
器1706可執(zhí)行調(diào)整行動(dòng)，且所得測(cè)量資料可由處理器單元1702檢查以便判定 是否必須進(jìn)一步調(diào)整。除了角度調(diào)整之外，光束角度控制器1706也可引起離 子能量及離子劑量隨入射角變化，借此實(shí)現(xiàn)如處理器單元1702所指定的所要 角度-能量分布及角度-劑量分布。
此處應(yīng)注意到，如上所述的根據(jù)本揭露內(nèi)容的離子束角度處理控制的技術(shù) 在某種程度上通常涉及輸入資料的處理及輸出資料的產(chǎn)生。此輸入資料處理及 輸出資料產(chǎn)生可以硬件或軟件實(shí)施。舉例而言，可在離子注入機(jī)系統(tǒng)、或類似 或相關(guān)電路中使用具體電子組件以實(shí)施與如上所述的根據(jù)本揭露內(nèi)容的離子 束角度處理控制相關(guān)聯(lián)的功能?；蛘?，根據(jù)所儲(chǔ)存的指令操作的一個(gè)或多個(gè)處 理器可實(shí)施與如上所述的根據(jù)本揭露內(nèi)容的離子束角度處理控制相關(guān)聯(lián)的功 能。若為此種狀況，則其屬于本揭露內(nèi)容的范疇，意即，這些指令可儲(chǔ)存于一 個(gè)或多個(gè)處理器可讀載體(例如，磁盤)上，或經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)信號(hào)傳輸至一 個(gè)或多個(gè)處理器。
本揭露內(nèi)容并不受限于本文所述的具體實(shí)施例的范疇。實(shí)際上，通過前述 描述及附圖， 一般熟習(xí)此技藝者顯而易見除本文所述的這些實(shí)施例之外的本揭 露內(nèi)容的其他多種實(shí)施例及修改。因此，吾人意欲此等其他實(shí)施例及修改屬于
本揭露內(nèi)容的范疇。另外，盡管出于一特定目的本文已在一特定環(huán)境中的一特 定實(shí)施內(nèi)容中描述本揭露內(nèi)容，但一般熟習(xí)此技藝者應(yīng)認(rèn)識(shí)到，其效用并不受 限于此處且可出于任何目的在任何環(huán)境中有益地實(shí)施本揭露內(nèi)容。因此，下文 所提出的權(quán)利要求書應(yīng)理解為鑒于本文所述的本揭露內(nèi)容的全部范圍及精神。
權(quán)利要求
1.一種用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方法，包括將一個(gè)或多個(gè)離子束導(dǎo)向基板表面處；判定一個(gè)或多個(gè)所述離子束撞擊所述基板表面的入射角的平均擴(kuò)散；以及至少部分地基于所述入射角的所述平均擴(kuò)散調(diào)整一個(gè)或多個(gè)所述離子束，以產(chǎn)生離子束入射角的所要擴(kuò)散。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方 法，還包括測(cè)量一個(gè)或多個(gè)所述離子束中的每一者的所述入射角及固有角度擴(kuò) 散。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方 法，還包括基于光束線元件參數(shù)的理論模型估計(jì)所述入射角的所述平均擴(kuò)散。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方 法，還包括借由原位計(jì)量法測(cè)量所述入射角的所述平均擴(kuò)散。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方 法，還包括在注入處理期間，實(shí)質(zhì)上即時(shí)地測(cè)量所述入射角的所述平均擴(kuò)散；以及 基于即時(shí)測(cè)量，動(dòng)態(tài)地調(diào)整一個(gè)或多個(gè)所述離子束。
6. —種實(shí)施于至少一個(gè)載波中的信號(hào)，用以傳輸指令的電腦程序，所述指 令的電腦程序經(jīng)組態(tài)以可借由至少一個(gè)處理器讀取，以便指令至少一個(gè)所述處 理器執(zhí)行用以執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處 理控制的方法的電腦處理。
7. —種用以儲(chǔ)存指令的電腦程序的處理器可讀載體，所述指令的電腦程序 經(jīng)組態(tài)以可借由至少一個(gè)處理器讀取，以便指令至少一個(gè)所述處理器執(zhí)行用以 執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方法 的電腦處理。
8. —種用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的系統(tǒng)，包括 用以將一個(gè)或多個(gè)離子束導(dǎo)向基板表面處的構(gòu)件；用以判定一個(gè)或多個(gè)所述離子束撞擊所述基板表面的入射角的平均擴(kuò)散的構(gòu)件；以及用以至少部分地基于所述入射角的所述平均擴(kuò)散調(diào)整一個(gè)或多個(gè)所述離 子束以產(chǎn)生離子束入射角的所要擴(kuò)散的構(gòu)件。
9. 如權(quán)利要求8所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的系 統(tǒng)，還包括用以測(cè)量所述一個(gè)或多個(gè)離子束中的每一者的入射角及固有角度擴(kuò)散的 構(gòu)件。
10. 如權(quán)利要求8所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的 系統(tǒng)，還包括用以基于光束線元件參數(shù)的理論模型估計(jì)所述入射角的所述平均 擴(kuò)散的構(gòu)件。
11. 如權(quán)利要求8所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的 系統(tǒng)，還包括用以借由原位計(jì)量法測(cè)量所述入射角的所述平均擴(kuò)散的構(gòu)件D
12. 如權(quán)利要求8所述的用于離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的系統(tǒng)，還包括用以在注入處理期間實(shí)質(zhì)上即時(shí)地測(cè)量所述入射角的所述平均擴(kuò)散的構(gòu) 件；以及用以基于即時(shí)測(cè)量動(dòng)態(tài)地調(diào)整一個(gè)或多個(gè)所述離子束的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種用于離子束角度處理控制的技術(shù)。在一特定例示性實(shí)施例中，技術(shù)可實(shí)現(xiàn)為一離子注入機(jī)系統(tǒng)中的離子束角度處理控制的方法。此方法可包括將一個(gè)或多個(gè)離子束導(dǎo)向一基板表面處。方法可還包括判定一個(gè)或多個(gè)離子束撞擊基板表面的入射角的一平均擴(kuò)散。此方法可更包括至少部分地基于入射角的平均擴(kuò)散調(diào)整一個(gè)或多個(gè)離子束以產(chǎn)生離子束入射角的一所要擴(kuò)散。
文檔編號(hào)H01J37/317GK101189699SQ200680019506
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者約瑟·C·歐爾森, 阿塔爾·古普塔 申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司