掃描離子束的改善均勻性的制作方法
【專利摘要】一個實施例涉及離子注入器。該離子注入器包括：離子源，用于產(chǎn)生離子束，以及掃描儀，用于使離子束沿著第一軸在工件的表面上進(jìn)行掃描。該離子注入器還包括：偏轉(zhuǎn)濾波器，位于掃描儀的下游，用于使離子束沿著第二軸在工件的表面上抖動地掃描。
【專利說明】掃描離子束的改善均勻性
【背景技術(shù)】
[0001]在離子注入系統(tǒng)中，離子束被導(dǎo)向工件(例如半導(dǎo)體晶片或顯示面板)以將離子注入該工件的晶格中。一旦離子被嵌入到工件的晶格中，被注入的離子就改變被注入的工件區(qū)域的物理和/或化學(xué)特性。正因為如此，離子注入可以用于半導(dǎo)體器件制造中、用于金屬加工中、
[0002]并且用于材料科學(xué)研究中的各種應(yīng)用。
[0003]離子束通常具有與要注入的工件的表面區(qū)域相比明顯更小的橫截面。正因為如此，典型地使離子束在該工件的表面上進(jìn)行掃描，直到在該工件中達(dá)到期望的摻雜輪廓(doping profile)為止。例如，圖1A示出了傳統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)100的橫截面圖,其中離子束102追蹤掃描路徑104，以將離子注入工件106的晶格中。當(dāng)使該離子束在該掃描路徑104上進(jìn)行掃描時，該離子注入器利用第一軸108以及第二軸110，這些軸共同地促進(jìn)了對工件表面的二維掃描。在該系統(tǒng)100中，在第一軸108 (例如，快速軸)上每單位時間有足夠的掃描，以確保在整個工件上對第二軸110 (例如，慢速軸)上的小特征(例如，圖1B中的小特征150)適當(dāng)?shù)貟呙?。然而，?dāng)快速掃描速度被減慢至達(dá)到慢速掃描速度時，難以在束輪廓中存在非常尖銳的特征(例如，小特征150)時確保劑量均勻性。
[0004]因此，本公開的方案涉及使用掃描離子束來改善束均勻性的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]下列給出了本發(fā)明的簡化概要，以提供對本發(fā)明一些方面的基本理解。該概要不是對本發(fā)明的泛泛概述，并且既不旨在標(biāo)識本發(fā)明的關(guān)鍵或重要要素，也不旨在描繪本發(fā)明的范圍。相反，該概要的目的是以簡化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些構(gòu)思，作為稍后給出的更詳細(xì)描述的前奏。
[0006]一個實施例涉及離子注入器。該離子注入器包括:離子源，用于產(chǎn)生離子束；以及掃描儀，用于使離子束沿著第一軸在工件的表面上進(jìn)行掃描。該離子注入器還包括:偏轉(zhuǎn)濾波器，位于掃描儀的下游，用于減少能量污染并且使離子束沿著第二軸在工件的表面上抖動。
[0007]下面的描述和附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明的一些示例性方面和實現(xiàn)。這些方面和實現(xiàn)指示可以利用本發(fā)明原理的多種方式中的僅幾種方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1A示出了傳統(tǒng)的離子掃描技術(shù)。
[0009]圖1B示出了通過傳統(tǒng)的離子掃描技術(shù)產(chǎn)生的摻雜輪廓。
[0010]圖2示出了根據(jù)一些實施例的離子掃描技術(shù)。
[0011]圖3示出了根據(jù)一些實施例的離子注入系統(tǒng)。
[0012]圖4A至圖4B示出了符合圖4C的掃描技術(shù)的電壓波形。
[0013]圖4C示出了根據(jù)一些實施例的利用電場的離子掃描技術(shù)。[0014]圖4D示出了根據(jù)一些實施例、圖4C的離子掃描技術(shù)如伺以與工件平移協(xié)調(diào)的方式工作以將離子注入工件中。
[0015]圖5示出了另一個抖動的掃描離子束的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明，其中，類似的附圖標(biāo)記貫穿全文指示類似的要素，并且其中，所示的結(jié)構(gòu)不必按比例繪制。
[0017]圖2示出了根據(jù)本公開一些方面的利用改善掃描路徑的掃描技術(shù)。如圖所示，為了追蹤工件表面206上的掃描路徑204并由此將離子注入工件中，使離子束202在第一軸208上來回掃描并且同時在第二軸210上抖動掃描。因此，不是使離子束202以固定的單向速度在該第二軸210上進(jìn)行掃描(如圖1A中所示的傳統(tǒng)掃描技術(shù)中那樣)，而是使離子束202以恒定的速度與幅度較小的快速振蕩的疊加在第二軸上進(jìn)行掃描。最通常的情況下，使用電掃描儀或磁掃描儀來完成離子束沿著第一軸208的掃描，同時沿著第二軸210機(jī)械地平移該工件。然而，也可以沿著兩個軸208、210平移該工件，同時使用電離子束掃描儀或磁離子束掃描儀來實現(xiàn)該離子束的快速振蕩(抖動)。因此，在該情況下，“抖動”可以是指使用預(yù)定的、隨機(jī)的、或偽隨機(jī)的擾動來避免在摻雜輪廓中出現(xiàn)不期望的大尺寸圖案(例如“帶紋”或“條紋”)的方式。尖銳特征(例如，圖1B中的尖銳特征150)可以引起條紋，而抖動有效地使這些特征變模糊，從而使它們較不尖銳，并且因此對于注入的摻雜輪廓的均勻性損害較少。
[0018]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一些方面的可操作以執(zhí)行掃描技術(shù)的離子注入系統(tǒng)300的一個實施例。離子注入系統(tǒng)300包括源端302、束線裝備304、掃描系統(tǒng)306、以及終端站308，其被共同地布置以便根據(jù)期望的劑量輪廓將離子(摻雜劑)注入工件310的晶格中。
[0019]更具體地，在操作期間，源端302中的離子源316被耦合到高電壓電源318以離子化摻雜劑分子(例如:摻雜劑氣體分子)，從而形成筆狀離子束320。
[0020]為了操控來自源端302的筆狀束320去往工件310，束線裝備304具有質(zhì)量分析器322，在質(zhì)量分析器322中，偶極磁場被建立為僅使具有適當(dāng)荷質(zhì)比的離子通過分辨孔徑(resolving aperture) 324。具有不適當(dāng)?shù)暮少|(zhì)比的離子與側(cè)壁326a、326b相撞；從而僅留下具有適當(dāng)荷質(zhì)比的離子通過分辨孔徑324并且進(jìn)入工件310中。束線裝備304還可以包括各種束形成和整形結(jié)構(gòu)，其在離子源316與終端站308之間延伸，這使筆狀束320維持在細(xì)長的內(nèi)部腔體或通道中，筆狀束320通過該內(nèi)部腔體或通道傳輸至工件310。抽真空系統(tǒng)328通常使離子束傳輸通道保持在真空狀態(tài)以減少離子通過與空氣分子相撞而偏離離子束路徑的概率。
[0021]在接收到筆狀束320以后，掃描系統(tǒng)306內(nèi)的掃描儀330使該筆狀束橫向地隨著時間來回轉(zhuǎn)向或“掃描”(例如，在水平方向上)以提供掃描離子束332。在一些情況下，這種類型的掃描筆狀束可以稱作帶狀束。在所示的實施例中，掃描儀330是電掃描儀，其包括一對被布置在掃描束332的相對側(cè)上的電極334a、334b。控制系統(tǒng)336在可變電源338中引起變化以在電極334a、334b上提供時變電流或電壓，從而在該離子束路徑區(qū)域中引起振蕩的時變電場并且使離子束隨著時間來回掃描。在其它實施例中，掃描儀330可以是磁掃描儀，其在離子束路徑區(qū)域中提供時變磁場，從而使離子束隨著時間進(jìn)行掃描。在一些實施例中，可以只使用單一電極(而不是一對電極)。
[0022]掃描系統(tǒng)中的平行化器340可以將掃描離子束332重新導(dǎo)向，使得該離子束在工件310的整個表面上以相同的入射角碰撞該工件的表面。
[0023]由控制系統(tǒng)336控制并且由可變電源344供電的偏轉(zhuǎn)濾波器342沿著可以垂直于第一軸的第二軸使平行化的掃描離子束轉(zhuǎn)向。例如，在圖3中，第二軸可以延伸進(jìn)入紙面或從紙面延伸出來。偏轉(zhuǎn)濾波器342可以提供與時間無關(guān)的偏轉(zhuǎn)以及與時間有關(guān)的“抖動”偏轉(zhuǎn)。因為偏轉(zhuǎn)濾波器342在平行化器340的下游，因此與掃描儀用于在校正器之前使離子束進(jìn)行二維掃描的解決方案相比，校正器和偏轉(zhuǎn)濾波器342的工作間隙是有限的。這有助于通過簡化平行化器340和偏轉(zhuǎn)濾波器342來減少束線的成本。此外，因為該解決方案限制了將被抽至真空的體積，因此在一些實例中，還可改善真空度，這限制了離子和空氣分子之間的碰撞，從而幫助改善了離子束的分辨率/準(zhǔn)確度。
[0024]圖5示出了另一個實施例，在該實施例中，掃描儀的電極502A、502B使離子束來回掃描，并且偏轉(zhuǎn)濾波器的電極504A、504B使離子束偏轉(zhuǎn)，并且還將抖動引入掃描離子束。電極502A、502B、504A、504B上的電壓改變束跡，使得掃描束通過掃描儀下游的束分辨狹縫506的中心。
[0025]圖4A示出了第一掃描電壓402的示例，第一掃描電壓可以被施加到掃描儀的電極(例如，圖3中的334a、334b)，而圖4B示出了第二掃描電壓404的示例，該第二掃描電壓可以被施加到偏轉(zhuǎn)濾波器的電極。在一些系統(tǒng)中，慢速掃描方向262上的穩(wěn)定相對運動是由于機(jī)械地移動工件，而在其它系統(tǒng)中，這些掃描電壓可以共同地使離子束追蹤圖4C中所示的掃描路徑。在一些系統(tǒng)中，第一掃描電壓402使離子束202隨著時間在第一軸上(例如，在圖4C中的點A與G之間)來回掃描，而第二掃描電壓404可以引入抖動(例如，圖4C中的垂直位移)。如圖4D所示，當(dāng)工件310沿著第二軸平移500 (例如，工件310的上邊緣從圖4D中的點α【平移到點Y)并且第一掃描電壓和第二掃描電壓被同時施加到該離子束時，該離子束有效地追蹤覆蓋工件表面的二維掃描路徑。
[0026]雖然圖4Α至圖4Β描繪了建立時變電場以使離子束進(jìn)行掃描的電壓，但是將清楚的是，在其它實施例中也可以使用時變磁場。在一些實施例中，掃描儀可以使用時變電場而偏轉(zhuǎn)濾波器可以使用時變磁場，反之亦然。
[0027]雖然已經(jīng)參照一個或多個實現(xiàn)方式示出并描述了本發(fā)明，但是可以在不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下對所示出的示例進(jìn)行改變和/或修改。例如，可以在離子注入系統(tǒng)300中使用不同類型的終端站108。在一些實施例中，“批量”型終端站可以在旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)上同時支撐多個工件，其中使這些工件旋轉(zhuǎn)通過離子束的路徑，直到所有工件被完全注入為止。另一方面，可以在其它實施例中使用“順序”型終端站。順序型終端站沿著離子束路徑支撐單一工件以便注入，其中以順序的方式一次一個地對多個工件進(jìn)行注入，其中，每一工件被完全注入后開始下一個工件的注入。此外，雖然圖3示出了使離子束在第一(X或快速掃描)方向上進(jìn)行電掃描或磁掃描并且在第二(Y或慢速掃描)方向上機(jī)械地掃描工件以將掃描離子束提供到整個工件上的離子注入系統(tǒng)；但是，其它系統(tǒng)可以沿著兩個不同軸使離子束進(jìn)行機(jī)械掃描，而不是使用電平移或磁平移。
[0028]特別關(guān)于由上述組件或結(jié)構(gòu)(塊、單元、引擎、裝備、設(shè)備、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的各種功能，除非另外指示，否則用于描述這些組件的術(shù)語(包括對“裝置”的提及)旨在對應(yīng)于執(zhí)行所描述組件的指定功能的任何組件或結(jié)構(gòu)(例如，也即是說，功能等同物)，即使在結(jié)構(gòu)上不等同于在本文所示的本發(fā)明示例性實現(xiàn)中執(zhí)行該功能的所公開結(jié)構(gòu)。此外，雖然已經(jīng)參照多個實現(xiàn)中的僅一個實現(xiàn)公開了本發(fā)明的特定特征，但是在對于任何給定或特定應(yīng)用而言是期望且有利的情況下，該特征可以與其它實現(xiàn)的一個或多個其它特征相結(jié)合。不同于最佳或較優(yōu)，本文所使用的術(shù)語“示例性”旨在暗指示例。此外，就在詳細(xì)描述和權(quán)利要求中使用術(shù)語“包含”、“含有”、“擁有”、“具有”、“有”或其變形而言，這些術(shù)語旨在是開放性的，類似于術(shù)語“包括”。
【權(quán)利要求】
1.一種離子注入器，包括: 離子源，用于產(chǎn)生離子束； 掃描儀，用于使所述離子束沿著第一軸在工件的表面上來回掃描，從而提供掃描離子束；以及 偏轉(zhuǎn)濾波器，所述偏轉(zhuǎn)濾波器在所述掃描儀的下游，用于沿著第二軸將抖動引入所述掃描離子束，其中所述第二軸與所述第一軸交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，其中，所述偏轉(zhuǎn)濾波器被配置為:不但將所述抖動引入所述掃描離子束，而且提供所述掃描離子束的與時間無關(guān)的偏轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，其中，使所述離子束沿著所述第一軸根據(jù)掃描頻率進(jìn)行掃描，并且使所述離子束沿著所述第二軸根據(jù)抖動頻率進(jìn)行抖動，其中所述抖動頻率大于所述掃描頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，還包括: 機(jī)械裝備，用于沿著所述第二軸平移所述工件，由此所述掃描儀、所述偏轉(zhuǎn)濾波器、以及所述機(jī)械裝備以協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行操作以將離子注入所述工件中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子注入器，其中，沿著所述第一軸使所述離子束進(jìn)行掃描，以便間斷地達(dá)到峰值掃描速度，并且沿著所述第二軸以平移速度來平移所述工件，所述平移速度小于所述峰值掃描速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，還包括: 平行化器，所述平行化 器位于所述掃描儀與所述偏轉(zhuǎn)濾波器之間，其中，所述平行化器隨著時間接收多個不同碰撞角的所述掃描離子束，并且改變所述掃描離子束的所述不同碰撞角以隨著時間輸出平行化的離子束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子注入器，其中，所述偏轉(zhuǎn)濾波器在所述平行化器的下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，還包括: 束通道，所述束通道在所述掃描儀與所述偏轉(zhuǎn)濾波器之間，所述束通道包括限定所述掃描離子束通過的腔室的內(nèi)表面，其中，所述腔室具有沿著所述第一軸具有第一距離并且沿著所述第二軸具有第二距離的橫截面，其中，所述第二距離小于所述第一距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，還包括: 四極子，所述四極子位于所述掃描儀與所述偏轉(zhuǎn)濾波器之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，其中，所述掃描儀包括: 第一組電極，在所述第一組電極上提供第一時變波形，其中，所述第一時變波形使所述離子束沿著所述第一軸在所述工件的所述表面上進(jìn)行掃描。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離子注入器，其中，所述偏轉(zhuǎn)濾波器包括: 第二組電極，其中，在所述第二組電極上提供第二時變波形，以將所述抖動引入所述掃描尚子束。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，其中，所述掃描儀包括: 一個或多個磁體，用于在所述掃描儀內(nèi)提供第一時變磁場，其中，所述第一時變磁場使所述離子束沿著所述第一軸在所述工件的所述表面上進(jìn)行掃描。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入器，其中，所述偏轉(zhuǎn)濾波器包括: 一個或多個磁體，用于在所述掃描儀的下游提供第二時變磁場，其中，所述第二時變磁場將所述抖動引入所述掃描離子束。
14.一種用于將離子注入工件中的方法，包括: 廣生尚子束； 使所述離子束以第一掃描速率沿著第一軸來回掃描，以提供掃描離子束； 平行化所述掃描離子束，以提供平行化的掃描離子束；以及 將抖動引入所述平行化的掃描離子束。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，使所述離子束沿著所述第一軸根據(jù)掃描頻率進(jìn)行掃描，并且使所述離子束沿著第二軸根據(jù)抖動頻率進(jìn)行抖動，其中，所述抖動頻率大于所述掃描頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括: 沿著與所述第一軸交叉的第二軸平移所述工件，使得以與呈現(xiàn)抖動的所述平行化的掃描離子束協(xié)調(diào)的方式平移所述工件，從而將離子注入所述工件中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，使所述離子束沿著所述第一軸進(jìn)行掃描，以便間斷地達(dá)到峰值掃描速度，并且沿著所述第二軸以平移速度平移所述工件，所述平移速度小于所述峰值掃描速度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16 所述的方法，其中，所述第一軸至少基本上垂直于所述第二軸。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，沿著所述第一軸進(jìn)行掃描是通過向所述離子束施加時變電場來實現(xiàn)的。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，沿著所述第一軸進(jìn)行掃描是通過向所述離子束施加時變磁場來實現(xiàn)的。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，引入抖動是通過向所述平行化的掃描離子束施加時變磁場來實現(xiàn)的。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，引入抖動是通過向所述平行化的掃描離子束施加時變電場來實現(xiàn)的。
23.一種離子注入器，包括: 用于產(chǎn)生離子束的裝置； 用于使所述離子束沿著第一軸來回掃描的裝置；以及 用于向所述掃描離子束引入抖動的裝置，位于所述用于使所述離子束進(jìn)行掃描的裝置的下游。
【文檔編號】H01J37/302GK103477416SQ201280017078
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】愛德華·艾伊斯勒, 安迪·雷, 伯·范德伯格 申請人:艾克塞利斯科技公司