專利名稱：離子注入機(jī)中的離子束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)離子注入機(jī)中的離子束的方法。
背景技術(shù)：
0002本發(fā)明預(yù)想應(yīng)用在離子注入機(jī)中，該離子注入機(jī)可以用在制造半導(dǎo)體器件或其它材料。在這種應(yīng)用中，半導(dǎo)體晶片通過向晶片體注入期望種類的原子進(jìn)行更改，進(jìn)而例如形成傳導(dǎo)率變化的區(qū)域。
0003離子注入機(jī)是眾所周知的，并通常符合以下的通用設(shè)計(jì)。離子源一般包括產(chǎn)生等離子體的電弧室。等離子體將包含待注入的期望種類的離子。離子源工作下的條件會(huì)影響所產(chǎn)生的等離子體。例如，對影響離子源的操作參數(shù)進(jìn)行變更可以改變等離子體中的離子數(shù)、等離子體中的離子成分(例如，通過促進(jìn)分子裂解)、以及等離子體中的離子能量。
0004提取透鏡組件產(chǎn)生一個(gè)電場，該電場會(huì)從離子源中提取離子并形成固定的離子束。通常，僅僅特定種類的離子需要用來注入晶片或其它襯底，例如特定的摻雜劑用以注入半導(dǎo)體晶片。利用與質(zhì)量分辨狹縫關(guān)聯(lián)的質(zhì)量分析磁鐵，所需的離子從混合的離子束進(jìn)行選擇。通過設(shè)置關(guān)于質(zhì)量分析磁鐵及其相關(guān)的離子光學(xué)的適當(dāng)操作參數(shù)，包含幾乎全部所需離子種類的離子束從該質(zhì)量分辨狹縫出射。
0005該離子束傳送通過處理室，在處理室中離子束入射到由襯底固定器固定在離子束路徑中的襯底上。在注入前，離子可以被加速或減速并且進(jìn)行聚焦。沿著離子束路徑可以包括其它的離子光學(xué)，以便對離子束進(jìn)行控制和整形，并阻止離子束中離子電流的損失。
0006各個(gè)部分在控制器(典型地，適合編程的個(gè)人計(jì)算機(jī)等)的管理下進(jìn)行操作。離子注入機(jī)的更具體描述可以在美國專利第4,754,200號(hào)中找到。
0007因此，存在許多與離子注入機(jī)相關(guān)的操作參數(shù)，這些操作參數(shù)對到達(dá)晶片的離子束有影響。特別是，需要對這些參數(shù)進(jìn)行控制，以保證期望的離子束電流、能量、大小和形狀。而且，這些離子束屬性中的任何特性都可能從一種注入配方(recipe)到另一種注入配方而發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容
0008對照該背景，在第一方面，本發(fā)明包括一種調(diào)節(jié)離子注入機(jī)中的離子束的方法，其中所述離子束取決于離子注入機(jī)的多個(gè)操作參數(shù)，所述方法包括檢索一組操作參數(shù)，至少一些所述操作參數(shù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中；根據(jù)所檢索的這組操作參數(shù)來配置離子注入機(jī)，從而提供離子束；通過改變一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，優(yōu)化該離子束；以及更新在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中所存儲(chǔ)的、在優(yōu)化期間變化的操作參數(shù)。
0009因此，本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，其包含至少一些用以控制離子束的操作參數(shù)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的操作參數(shù)值不是固定的，在每次優(yōu)化之后允許它們演變。有利的是，這意味著離子注入機(jī)適應(yīng)于離子注入機(jī)隨時(shí)間的變化。特別是，由磨損引起的離子源內(nèi)的變化可以通過允許動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的操作參數(shù)發(fā)生演變以適應(yīng)這些變化而進(jìn)行適應(yīng)。更新在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中所存儲(chǔ)的操作參數(shù)意味著下次檢索的值可能是更接近優(yōu)化值，因此應(yīng)當(dāng)最小化離子束優(yōu)化所需的時(shí)間。
0010許多不同的更新動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的操作參數(shù)的方法都加以考慮。例如，該方法可以包括通過用優(yōu)化結(jié)束時(shí)所獲得的值代替在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中所存儲(chǔ)的值，對變化的操作參數(shù)進(jìn)行更新。替代地，該方法可以包括使用滾動(dòng)平均值(rolling average)來更新變化的操作參數(shù)，該滾動(dòng)平均值是利用優(yōu)化結(jié)束時(shí)所獲得的那些操作參數(shù)值來計(jì)算的。使用滾動(dòng)平均值是有利的，因?yàn)殚_始時(shí)其允許操作參數(shù)值迅速地變化，但然后固定為確定值，而進(jìn)一步的變化很小。
0011為了保護(hù)不期望的假結(jié)果影響在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中所存儲(chǔ)的操作參數(shù)，該方法可以進(jìn)一步包括檢查在優(yōu)化期間變化的操作參數(shù)，以查看它們是否變化超出預(yù)定限度或者變化量多于預(yù)定量。如果優(yōu)化值或變化超過各自的限度，則可以丟棄優(yōu)化值，并且動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中所存儲(chǔ)的操作參數(shù)值保持不變。如果優(yōu)化值保持在預(yù)定限度范圍內(nèi)和/或僅在預(yù)定的限度范圍內(nèi)變化，則操作參數(shù)可以如上所述加以更新。該限度可被指定為完全限度或部分限度。
0012然而，在一些情況下，利用一些或所有操作參數(shù)的恒定值作為離子束優(yōu)化的起點(diǎn)，而不是使用在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的演變值作為該起點(diǎn)，是有利的。結(jié)果，該方法可以隨意進(jìn)一步包括從存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫內(nèi)的操作參數(shù)中檢索出這組操作參數(shù)中的至少一個(gè)操作參數(shù)。如果一個(gè)操作參數(shù)既存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫又存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中，則優(yōu)先于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，從主數(shù)據(jù)庫中檢索操作參數(shù)。
0013從主數(shù)據(jù)庫中檢索的操作參數(shù)優(yōu)先用作離子束優(yōu)化的起點(diǎn)。因此，如此檢索的操作參數(shù)值在優(yōu)化結(jié)束時(shí)可能是不同的。這些優(yōu)化值不是用來更新主數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的值存儲(chǔ)在該主數(shù)據(jù)庫中的值保持不變。然而，該方法還可以包括利用優(yōu)化值來更新在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的那個(gè)操作參數(shù)。
0014必須產(chǎn)生數(shù)值以便開始時(shí)填充(populate)主數(shù)據(jù)庫。這可以由操作員手動(dòng)輸入預(yù)定值來完成。替代地，可以通過優(yōu)化離子束并將一個(gè)或多個(gè)優(yōu)化操作參數(shù)存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫中來填充這些值。通常，此更新應(yīng)該在操作員的指導(dǎo)下進(jìn)行，即操作員選擇哪些操作參數(shù)要被填充為優(yōu)化值。
0015主數(shù)據(jù)庫和/或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫可以包括多組操作參數(shù)。每組可以與特定注入相關(guān)。在這種情況下，該方法可以包括從這多組操作參數(shù)中檢索與特定注入配方相關(guān)的一組操作參數(shù)。因此，適合特定配方所定制的操作參數(shù)可以進(jìn)行存儲(chǔ)和演變。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫和主數(shù)據(jù)庫可以具有多組操作參數(shù)，每組對應(yīng)于特定配方。換言之，每個(gè)配方將有兩組相關(guān)操作參數(shù)，一組存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中，而另一組存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫中。
0016當(dāng)配方被首次創(chuàng)建時(shí)，不會(huì)有數(shù)據(jù)庫提供操作參數(shù)。任選地，當(dāng)注入配方?jīng)]有相關(guān)的一組操作參數(shù)時(shí)或者缺少一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)時(shí)，缺少的操作參數(shù)可以從存儲(chǔ)在初始化數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)操作參數(shù)中進(jìn)行檢索。初始化數(shù)據(jù)庫因此可以充當(dāng)最終的起點(diǎn)，即當(dāng)初始化新配方或者甚至新離子注入機(jī)時(shí)，可以充當(dāng)要用作起點(diǎn)的一組操作參數(shù)。因此，初始化數(shù)據(jù)庫可以只包含用于此離子注入機(jī)的單組操作參數(shù)。然而，目前優(yōu)選是初始化數(shù)據(jù)庫包含多組操作參數(shù)，每組對應(yīng)于待注入的離子種類。
0017該方法可以進(jìn)一步包括根據(jù)檢索的那組操作參數(shù)配置離子注入機(jī)，從而提供離子束；通過改變一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)優(yōu)化離子束；以及將在優(yōu)化期間所確定的、缺少的操作參數(shù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中。
0018典型地，離子注入機(jī)包括離子源以產(chǎn)生離子束，該離子束將隨著使用逐漸惡化。如此，最佳的操作參數(shù)會(huì)隨著離子源的使用而變化。為了適應(yīng)這些變化，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫和/或主數(shù)據(jù)庫可以將與不同使用年限的離子源相關(guān)的操作參數(shù)存儲(chǔ)為多個(gè)組。該方法可以包括從一個(gè)如此組中檢索一組操作參數(shù)。離子源的“使用年限”可以用多種方式來進(jìn)行量化。絕對使用年限雖然粗略但是一種方式。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用離子源已工作的總時(shí)間或者使用由離子源傳送的總電流是更有用的。最優(yōu)選的是，該方法包括從與離子源的使用年限和由離子源傳送的總離子束電流的乘積相關(guān)的多個(gè)這種組中檢索一組操作參數(shù)。
0019最終，離子源需要進(jìn)行維修或更換。該方法可以包括在離子源已經(jīng)被更改或維修之后重新設(shè)置在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的操作參數(shù)。優(yōu)選地，該方法可以進(jìn)一步包括在離子源已經(jīng)被維修或更換之后，保持在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中所存儲(chǔ)的操作參數(shù)，并隨后根據(jù)自維修或更換以來離子源的使用年限，從多個(gè)與離子源的不同使用年限相關(guān)的這種組中檢索一組操作參數(shù)。
0020本發(fā)明還擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)程序，其包括計(jì)算機(jī)代碼指令，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)，使離子注入機(jī)根據(jù)上述方法中的任何一種方法來操作，并且擴(kuò)展到一種在其上記錄了這種計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。此外，本發(fā)明擴(kuò)展到一種控制器，其被配置以執(zhí)行上述方法中的任何一種方法，并且擴(kuò)展到一種包括這種控制器的離子注入機(jī)。


0021為了更好地理解本發(fā)明，將參考附圖對優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中0022圖1是可以與本發(fā)明一起使用的離子注入機(jī)的圖示；0023圖2是說明在主設(shè)置數(shù)據(jù)庫，動(dòng)態(tài)設(shè)置數(shù)據(jù)庫和初始化設(shè)置數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的操作參數(shù)之間的層級(jí)關(guān)系的示意圖；0024圖3是顯示從離子注入機(jī)的初始建立直到進(jìn)行使用的離子注入機(jī)使用中的各階段的示意圖；0025圖4是顯示在圖3的離子注入機(jī)初始建立的步驟期間操作參數(shù)的數(shù)據(jù)流的示意圖；0026圖5是顯示在圖3的初始注入配方建立的步驟期間操作參數(shù)的數(shù)據(jù)流的示意圖；0027圖6是顯示在圖3的進(jìn)行使用的步驟期間操作參數(shù)的數(shù)據(jù)流的示意圖；0028圖7是顯示離子注入機(jī)如何根據(jù)配方準(zhǔn)備注入的示意圖；0029圖8是對獲取圖7的操作參數(shù)的步驟進(jìn)行更詳細(xì)顯示的示意圖；0030圖9是對配置圖7的離子注入機(jī)的步驟進(jìn)行更詳細(xì)顯示的示意圖；以及0031圖10是對優(yōu)化圖7的離子束的步驟進(jìn)行更詳細(xì)顯示的示意圖。
具體實(shí)施例方式
0032為了提供本發(fā)明的背景，示例性的應(yīng)用示于圖1，但要認(rèn)識(shí)到這只是本發(fā)明應(yīng)用的一個(gè)例子，而決不是在進(jìn)行限制。
0033圖1說明了一種根據(jù)本發(fā)明可以使用的、用于將離子注入到半導(dǎo)體晶片12中的已知離子注入機(jī)10。離子由離子源14產(chǎn)生，進(jìn)而由提取透鏡組件26提取以形成離子束。在該實(shí)施例中，離子束通過離子注入機(jī)10進(jìn)行操縱和整形，以便離子束通過質(zhì)量分析級(jí)30。所需質(zhì)量的離子被選擇以通過質(zhì)量分辨狹縫32，然后通過離子注入機(jī)10被向前傳送，進(jìn)而由加速或減速透鏡組件(未示出)減速和聚焦，然后沖擊半導(dǎo)體晶片12。
0034離子注入機(jī)10包含離子源14，該離子源用以產(chǎn)生位于真空室15內(nèi)的期望種類的離子束。離子源14一般包括電弧室16，該電弧室包含位于其一端的陰極20。離子源14可以進(jìn)行操作，以便電弧室16的壁18提供陽極。陰極20被充分加熱以產(chǎn)生熱電子。
0035由陰極20發(fā)射的熱電子被吸引到陽極，在此情況下，所述陽極是相鄰的室壁18。熱電子當(dāng)其穿過電弧室16時(shí)電離氣體分子，從而形成等離子體并產(chǎn)生期望的離子。
0036熱電子所遵循的路徑可以被控制以阻止電子僅遵循最短路徑到達(dá)室壁18。磁鐵組件46提供一個(gè)延伸通過電弧室16的磁場，以致熱電子沿電弧室16的長度方向朝位于電弧室16的相對端的對立陰極44遵循螺旋形路徑。
0037氣體給料22用要注入的種類或用原始?xì)怏w種類填充電弧室16。電弧室16以減小的壓力被保持在真空室15內(nèi)。穿過電弧室16的熱電子使電弧室16內(nèi)的氣體分子電離，并還可能使分子裂解。在等離子體中生成的離子也將包含污染離子的痕量(trace amount)(例如，從室壁的材料中生成的)。
0038利用負(fù)偏離(相對于地)提取電極26，來自電弧室16內(nèi)的離子被提取穿過由電弧室16的前面板27提供的出口孔28。電勢差由電源21施加在離子源14和其后的質(zhì)量分析級(jí)30之間以加速所提取的離子，離子源14和質(zhì)量分析級(jí)30是通過絕緣體(未示出)彼此電絕緣的。被提取離子的混合物然后經(jīng)過質(zhì)量分析級(jí)30，以使它們在磁場的影響下通過曲線路徑。任何離子所行進(jìn)的曲率半徑是由其質(zhì)量，電荷狀態(tài)和能量決定的，并且磁場是受控的，以致對于固定的離子束能量，只有那些具有期望質(zhì)荷比和能量的離子沿著與質(zhì)量分辨狹縫32一致的路徑出射。出射的離子束然后傳輸?shù)侥繕?biāo)上，即待注入的襯底晶片12，或者當(dāng)目標(biāo)位置沒有晶片12時(shí)，傳輸?shù)诫x子束擋板38。以其它方式，利用位于質(zhì)量分析級(jí)30和目標(biāo)位置之間的透鏡組件，離子束也可以被加速或減速。
0039半導(dǎo)體晶片12被安裝在晶片固定器36上，為了連續(xù)注入，晶片12被接連地傳送到晶片固定器36并從晶片固定器轉(zhuǎn)移。替代地，當(dāng)許多晶片位于轉(zhuǎn)盤傳送帶(carousel)36(該轉(zhuǎn)盤傳送帶依次旋轉(zhuǎn)以將所述晶片12呈現(xiàn)到入射離子束)時(shí)，可以利用并行處理。
0040控制器示于50，其包括計(jì)算機(jī)?？刂破?0被提供了用以管理離子注入機(jī)10的操作的軟件。在控制器50的控制下，上述的離子注入機(jī)10可以用來執(zhí)行各種注入。即使在半導(dǎo)體晶片摻雜的區(qū)域內(nèi)，注入也存在無限的變化。每個(gè)注入都有相關(guān)的配方，該配方將包括由控制器50要施加到離子注入機(jī)10的操作參數(shù)值。許多操作參數(shù)都可以被改變，例如要摻雜的晶片；要注入的種類；種類如何傳送(如，硼可能以B，BF，BF2離子束進(jìn)行傳送)；注入的深度和角度；以及離子束的能量，形狀和大小。
0041因此，控制器50將要用于不同配方的操作參數(shù)的細(xì)節(jié)存儲(chǔ)在相關(guān)的存儲(chǔ)器中。這些操作參數(shù)表示一個(gè)良好起點(diǎn)，用以建立合適的離子束進(jìn)而用于注入。然而，注入是受離子注入機(jī)隨時(shí)間的變化影響的。因此，當(dāng)存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的操作參數(shù)用作起點(diǎn)時(shí)，然后通過改變操作參數(shù)值和監(jiān)控結(jié)果來優(yōu)化離子束。
0042在存儲(chǔ)器中，將用于每個(gè)注入的操作參數(shù)存儲(chǔ)為一系列文件，其如下被組織成數(shù)據(jù)庫。
0043存儲(chǔ)器保存三種數(shù)據(jù)庫主數(shù)據(jù)庫210，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220和初始化數(shù)據(jù)庫230，如圖2所示。主數(shù)據(jù)庫210和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220被組織成文件，每個(gè)文件對應(yīng)于一種特定的配方。初始化數(shù)據(jù)庫230以比配方更高的等級(jí)進(jìn)行組織，因此其根據(jù)要注入的種類包括一系列文件。這個(gè)原因?qū)⒃谙旅孢M(jìn)行解釋。
0044在其最廣義而言，本發(fā)明僅需要?jiǎng)討B(tài)數(shù)據(jù)庫220。假如這樣，操作值是從存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220、用于特定配方的文件中檢索的，并且這些值用作優(yōu)化的起點(diǎn)。顧名思義，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220隨時(shí)間演變。這是因?yàn)槊慨?dāng)配方用來反映在所存儲(chǔ)的先前值和在離子束的優(yōu)化期間得到的值之間的變化時(shí)，存儲(chǔ)在其中的操作參數(shù)值被更新。由于這些值料到會(huì)隨著時(shí)間偏移，每個(gè)文件被分成一系列二進(jìn)制文件(bin)以覆蓋與離子源14的使用對應(yīng)的連續(xù)范圍。
0045特別是，隨著離子源14老化，最優(yōu)的操作參數(shù)料到會(huì)隨著時(shí)間偏移。以其最簡單的形式，二進(jìn)制文件可以被指定為離子源14的使用年限。更有用的是，離子源14的使用應(yīng)該被反映，所以二進(jìn)制文件可以被劃分以覆蓋各范圍，這些范圍對應(yīng)于離子源14已經(jīng)被操作的時(shí)間，或者對應(yīng)于由離子源14傳送的離子束總電流。然而，優(yōu)選是劃分二進(jìn)制文件以覆蓋各范圍，這些范圍對應(yīng)于操作時(shí)間和離子束電流的乘積(如，毫安小時(shí))。每個(gè)二進(jìn)制文件都包含全套操作參數(shù)。隨著離子源14在其生存期中被使用，二進(jìn)制文件逐漸用操作參數(shù)值加以填充。有利的是，當(dāng)離子源14用壞并進(jìn)行維修或更換時(shí)，對于該配方，已經(jīng)存在一組操作參數(shù)，其可以從適當(dāng)?shù)亩M(jìn)制文件中檢索出來作為新離子源使用年限。
0046在某些情況下，使用在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)的演變值作為優(yōu)化的起點(diǎn)可能不是最佳的。替代地，更好的是強(qiáng)制預(yù)置的值作為那些操作參數(shù)的起點(diǎn)。例如，這可能是因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)操作參數(shù)接近特定值時(shí)，可以產(chǎn)生最好的注入。然而，應(yīng)該意識(shí)到，作為通過依次改變操縱參數(shù)值來有效搜索優(yōu)化值的優(yōu)化例行程序的結(jié)果，離子注入機(jī)有效地教會(huì)了它自己如何通過演化在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中的操作參數(shù)值來執(zhí)行注入。通常，搜索空間包括多個(gè)局部最優(yōu)點(diǎn)以及最優(yōu)，并且強(qiáng)制操作參數(shù)值可以是一種阻止動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220演變成遵循其中一個(gè)局部最優(yōu)點(diǎn)的方式。
0047結(jié)果，存儲(chǔ)器為每個(gè)配方在主數(shù)據(jù)庫210中存儲(chǔ)了一個(gè)文件。主數(shù)據(jù)庫210具有只應(yīng)操作員的請求而輸入的操作參數(shù)值，即這些值在優(yōu)化離子束之后從不自動(dòng)更新。若有的話，操作員已經(jīng)完成了對其的控制，操作參數(shù)將具有在主數(shù)據(jù)庫210中所輸入的值。任何特定文件可能只具有少許可用的、配有數(shù)值的操作參數(shù)，而將缺少許多操作參數(shù)。如果在主數(shù)據(jù)庫210中為某個(gè)操作參數(shù)提供了一個(gè)值，則該值優(yōu)先于存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中的相應(yīng)值被使用。
0048在主數(shù)據(jù)庫210中存儲(chǔ)的每個(gè)配方文件也可以根據(jù)離子源14的使用年限被分成一系列二進(jìn)制文件，其類似于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中的文件結(jié)構(gòu)。替代地，對于每個(gè)配方，只有單組操作參數(shù)可以被存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫210中。
0049要明白，上述的應(yīng)用于正在使用的離子注入機(jī)10，但動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220首先必須用操作參數(shù)值填充。此外，數(shù)值還可能需要用來填充主數(shù)據(jù)庫210。為了克服這個(gè)問題，向離子注入機(jī)10提供在初始化數(shù)據(jù)庫230中存儲(chǔ)的各組操作參數(shù)。因此，為了初始化一個(gè)新配方，這些操作參數(shù)用以建立離子束，然后優(yōu)化離子束以獲得期望的注入。一旦首次完成這種優(yōu)化，操作參數(shù)的結(jié)果值可以被拷貝到在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中為該配方所創(chuàng)建的文件中。
0050存儲(chǔ)在初始化數(shù)據(jù)庫230中的值可以由操作員進(jìn)行更改，但是優(yōu)化后不會(huì)自動(dòng)更新。在這方面，這些值類似于存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫210中的值。
0051優(yōu)化數(shù)據(jù)庫230可以只包含單個(gè)文件，該文件包含用于該離子注入機(jī)10的單組操作參數(shù)。然而，對初始化數(shù)據(jù)庫230來說，優(yōu)選是保持一系列文件，每個(gè)文件對應(yīng)于要注入的特定離子種類。因此，當(dāng)新配方正被初始化時(shí)，根據(jù)指定的離子種類，可以查考適當(dāng)?shù)奈募?br> 0052圖2示出了當(dāng)設(shè)置離子注入機(jī)10以執(zhí)行一個(gè)配方時(shí)由控制器50查考的數(shù)據(jù)庫的層級(jí)關(guān)系?？偟膩碚f，對于所選的配方，控制器50首先依賴在主數(shù)據(jù)庫210中存儲(chǔ)的文件?？刂破鳈z索其中所存儲(chǔ)的全部操作參數(shù)。然后，控制器50轉(zhuǎn)向在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中存儲(chǔ)的、用于該配方的文件?？刂破?0僅檢索那些主數(shù)據(jù)庫210中缺少的操作參數(shù)。在大多數(shù)情況下，所有的操作參數(shù)現(xiàn)在都將被檢索。如果缺少任何操作參數(shù)，或者如果新配方正在被初始化，則對于要注入的種類，控制器根據(jù)該配方從存儲(chǔ)在初始化數(shù)據(jù)庫230中的文件中檢索缺少的操作參數(shù)。
0053就到數(shù)據(jù)庫210，220和230中的數(shù)據(jù)錄入而言，遵從以下原則。在交付離子注入機(jī)10之前，在工廠填充初始化數(shù)據(jù)庫230。主數(shù)據(jù)庫210只在操作員的指導(dǎo)下進(jìn)行填充。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220首先復(fù)制初始化數(shù)據(jù)庫230的值作為起點(diǎn)來填充，然后在每次優(yōu)化后進(jìn)行更新。如此，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220是唯一自動(dòng)更新的數(shù)據(jù)庫。
0054通常，諸如上述的一種離子注入機(jī)10被制造，離廠前測試，船運(yùn)給用戶，然后在用戶設(shè)備上投入試運(yùn)轉(zhuǎn)。圖3說明了離子注入機(jī)10的初始投入運(yùn)轉(zhuǎn)以及隨后使用。
0055在310，離子注入機(jī)10經(jīng)過初始設(shè)置以確保其能正確運(yùn)行。然后在320創(chuàng)建配方，并且那些配方的操作參數(shù)被建立并存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫210和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中。接著，離子注入機(jī)10在330準(zhǔn)備進(jìn)行使用。在某個(gè)時(shí)刻，離子源14可能損壞，因此在340需要更換。在離子源14被維修或更換之后，離子注入機(jī)10可以在330繼續(xù)進(jìn)行使用。
0056圖4示出了在圖3的初始機(jī)器設(shè)置310期間的數(shù)據(jù)流。在初始機(jī)器設(shè)置310期間，在初始數(shù)據(jù)庫230中存儲(chǔ)的操作參數(shù)進(jìn)行檢索并施加到離子注入機(jī)10。然后，對離子注入機(jī)10進(jìn)行測試以確保基于這些操作參數(shù)的正確操作。
0057圖5示出了在圖3的初始配方設(shè)置320期間的數(shù)據(jù)流。當(dāng)創(chuàng)建新配方時(shí)，來自初始數(shù)據(jù)庫230的操作參數(shù)被檢索并施加到離子注入機(jī)10。然后，對離子注入機(jī)10進(jìn)行測試并優(yōu)化以執(zhí)行該配方。如此獲得的操作參數(shù)被存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220，并且如果需要，數(shù)值可以由操作員輸入到主數(shù)據(jù)庫210。
0058圖6示出了在圖3的330所示的離子注入機(jī)的進(jìn)行使用期間的數(shù)據(jù)流。在此，對配方加以選擇，并且控制器50優(yōu)先從主數(shù)據(jù)庫210中檢索操作參數(shù)，然后從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中檢索任何缺少的操作參數(shù)。如果任何操作參數(shù)出于任何原因在主數(shù)據(jù)庫210和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中是缺少的，則控制器50從初始化數(shù)據(jù)庫230中檢索相應(yīng)值。然后，離子束被優(yōu)化并且任何已變化的操作參數(shù)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中進(jìn)行更新。如果需要，存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫210中的值可以被更新。在進(jìn)行使用離子注入機(jī)期間，可能需要時(shí)不時(shí)地創(chuàng)建新的配方。在這些情況下，使用關(guān)于圖5的上述程序。
0059圖7示出了一種當(dāng)需要改變配方時(shí)在離子注入機(jī)10的進(jìn)行使用330期間所遵循的方法。在710，選擇待使用的下一個(gè)配方。這由操作員使用控制器50或通過工廠自動(dòng)化是最便利完成的。例如，工廠可能執(zhí)行一個(gè)進(jìn)度表，以致控制器50進(jìn)行一系列所指派的注入，選擇所需的配方。
0060選擇了下一個(gè)配方，控制器50在720檢索用于該配方的操作參數(shù)。在730，控制器50使用檢索的操作參數(shù)來配置離子注入機(jī)10以提供離子束。離子束在740被優(yōu)化，并在750操作參數(shù)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中進(jìn)行更新。參考圖8到10，現(xiàn)在更詳細(xì)描述步驟720到740中的每個(gè)步驟。
0061圖8示出了一種在獲取操作參數(shù)720時(shí)所用的方法。在810，控制器50遵循的方法取決于配方是否是新的。如果一個(gè)新配方正被初始化，則在820控制器50在主數(shù)據(jù)庫210和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中創(chuàng)建一個(gè)用于該配方的新文件。然后，在830控制器50從初始設(shè)置數(shù)據(jù)庫230中檢索操作參數(shù)?？刂破?0既檢索這些操作參數(shù)，還在840將這些參數(shù)保存到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中。
0062如果選擇一個(gè)現(xiàn)有配方，則控制器50首先轉(zhuǎn)向?yàn)樵撆浞皆谥鲾?shù)據(jù)庫210中保存的文件，并在850檢索其中所存儲(chǔ)的全部操作參數(shù)。主數(shù)據(jù)庫210可能只提供一小部分必需的操作參數(shù)。不過此后，在860控制器50確定是否需要檢索更多的操作參數(shù)。如果不需要，則控制器50可以僅僅繼續(xù)到在730的配置離子注入機(jī)10的下一個(gè)階段。
0063如果需要更多的操作參數(shù)，則控制器50轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220。為了檢索正確的那組操作參數(shù)，在870控制器50必須確定離子源14的使用年限。在此實(shí)施例中，離子源14已經(jīng)操作的時(shí)間和離子源14所傳送的電流的乘積用作離子源14的使用年限的度量。確定了該乘積，控制器50從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220內(nèi)的配方文件的適當(dāng)二進(jìn)制文件中檢索缺少的操作參數(shù)。如果離子源14已經(jīng)老化以致找到空的新二進(jìn)制文件，則來自先前二進(jìn)制文件的數(shù)值可以被使用并復(fù)制到新二進(jìn)制文件。如果配方長時(shí)間沒有使用，則一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制文件可能是空的。在這種情況下，其中所存儲(chǔ)的一個(gè)值的最后一個(gè)二進(jìn)制文件被使用。在740進(jìn)行優(yōu)化之后，存儲(chǔ)在新二進(jìn)制文件中的數(shù)值將被更新，而在先前二進(jìn)制文件中的數(shù)值將保持不變。
0064從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中檢索進(jìn)一步的操作參數(shù)后，在890控制器50進(jìn)行檢查以確保所有的操作參數(shù)已經(jīng)被檢索。如果正如所料，所有的操作參數(shù)已經(jīng)被檢索，則在730控制器50可以繼續(xù)到配置離子注入機(jī)的下一個(gè)階段。如果缺少一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，則在892控制器50從初始化數(shù)據(jù)庫230中檢索這些參數(shù)。
0065不管使用哪一種檢索操作參數(shù)的方法，在圖8中的895，提供一組用于該配方的操作參數(shù)。
0066圖9示出了一種利用在步驟720檢索的操作參數(shù)來配置離子注入機(jī)10的方法。控制器50如何繼續(xù)進(jìn)行取決于離子束是否已經(jīng)建立，如在910所示。如果沒有，則在920控制器50僅把所有的操作參數(shù)施加到離子注入機(jī)10，從而建立離子束。
0067如果離子束已經(jīng)建立，則在930控制器50查看標(biāo)記設(shè)定或提示操作員確定是否需要對離子束加以維持的緩慢變化或者對離子束進(jìn)行喪失的快速變化。如果要維持離子束，則在940控制器50緩慢地調(diào)節(jié)離子注入機(jī)10以從那些已經(jīng)使用的操作參數(shù)中采用新的操作參數(shù)。對于快速變化，則在950離子束通過關(guān)掉提取電極組件26僅僅被切斷，新的操作參數(shù)被執(zhí)行并且又重新建立離子束。然而，在執(zhí)行此方法后，其在960提供了一個(gè)離子束，該離子束與由存儲(chǔ)用于該配方的操作參數(shù)所產(chǎn)生的離子束相符。
0068然后，控制器50優(yōu)化離子束，如圖10所示。這個(gè)過程包括，在1010的第一、調(diào)諧階段以及在1020的第二、電弧調(diào)節(jié)階段。在調(diào)節(jié)階段1010期間，關(guān)于離子束提取和操縱的操作參數(shù)通過它們的系統(tǒng)調(diào)節(jié)并通過監(jiān)控隨之發(fā)生的結(jié)果進(jìn)行研究；例如提取元件間隙、橫向位置、提取電壓或質(zhì)量分析依次加以改變并監(jiān)控離子束電流中的結(jié)果變化。每個(gè)配方會(huì)指定一個(gè)期望的離子束電流。因此，優(yōu)化首先要設(shè)法滿足這個(gè)離子束電流要求，并且如果離子束電流被傳送，則試圖優(yōu)化所需的設(shè)置以傳送該電流(例如，通過最小化電弧電壓以保護(hù)電弧室)。在電弧調(diào)節(jié)階段1020期間，離子束是通過系統(tǒng)改變關(guān)于等離子體密度的操作參數(shù)而優(yōu)化的。
0069如上所述，優(yōu)化例行程序通過操作參數(shù)的系統(tǒng)變更，有效地進(jìn)行了最優(yōu)條件的搜索。伴隨這種方法的是，總存在該搜索會(huì)導(dǎo)致找到局部最佳而不是總體最佳的危險(xiǎn)。如本領(lǐng)域所熟知，可以實(shí)施各種策略以減輕這種風(fēng)險(xiǎn)。例如，當(dāng)查看動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中的更新值時(shí)，可以使用主數(shù)據(jù)庫210中的值和使用閾值以約束在數(shù)據(jù)庫210和220中存儲(chǔ)的值。
0070一旦完成在740的離子束優(yōu)化，則對照在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中存儲(chǔ)的舊值，對操作參數(shù)的優(yōu)化值進(jìn)行檢查以查看它們是否已經(jīng)改變。即使對于從主數(shù)據(jù)庫210中最初檢索的操作參數(shù)而言，這為真如果它們已經(jīng)改變，則在740，在優(yōu)化結(jié)束時(shí)更新在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中它們的相應(yīng)值。
0071一旦已經(jīng)變化的操作參數(shù)被識(shí)別，則對照由控制器50存儲(chǔ)的閾值來檢查操作參數(shù)。盡管閾值可能對應(yīng)于絕對值(以約束如上剛所述的優(yōu)化搜索)，對應(yīng)于差異的絕對量，對應(yīng)于部分差或?qū)?yīng)于其結(jié)合。優(yōu)選是對新值使用絕對限度，對差值使用部分限度。對于后者，對操作參數(shù)在優(yōu)化值和舊值之間的變化進(jìn)行檢查以查看其是否在臨界值之內(nèi)，例如±20％。如果在該范圍之外，則丟棄優(yōu)化值并且操作參數(shù)保持不變。如果在此閾值之內(nèi)，則對操作參數(shù)的舊值進(jìn)行更新。更新可以僅包括用優(yōu)化值代替舊值，但在此實(shí)施例中優(yōu)選使用滾動(dòng)平均值。滾動(dòng)平均值如下進(jìn)行計(jì)算
0072因此，所采樣的優(yōu)化值數(shù)目的計(jì)數(shù)是由控制器50保持的。利用這個(gè)計(jì)數(shù)來確保操作參數(shù)值最初快速變化，然后穩(wěn)定到一個(gè)值，只有微小的進(jìn)一步變化。無論何時(shí)離子源14被更換或者被維修，存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)可以被重置。
0073以上描述了離子注入機(jī)10的一種操作模式，其中對操作參數(shù)加以更新，稱為“開啟與學(xué)習(xí)(on and learning)”。此外，還提供了兩種模式。第一種額外的附加模式對應(yīng)于“斷開”，其中不使用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220。在這種模式中，使用主數(shù)據(jù)庫210，而任何缺少的操作參數(shù)由初始化數(shù)據(jù)庫230提供。因此，在圖8中，來自步驟860的箭頭將直接延伸至步驟892。在稱為“開啟”的第二種附加模式中，使用在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫220中存儲(chǔ)的操作參數(shù)，但在740的優(yōu)化離子束之后不被更新。因此，步驟750從圖7中省去。
0074本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解，不偏離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的情況下，可以對上述的實(shí)施例進(jìn)行變更。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)離子注入機(jī)中的離子束的方法，其中所述離子束取決于該離子注入機(jī)的多個(gè)操作參數(shù)，所述方法包括檢索一組操作參數(shù)，這組參數(shù)中的至少一些參數(shù)被存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中；根據(jù)所檢索的這組操作參數(shù)來配置所述離子注入機(jī)，從而提供離子束；通過改變一個(gè)或多個(gè)所述操作參數(shù)來優(yōu)化所述離子束；以及對所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的、在優(yōu)化期間變化的所述操作參數(shù)進(jìn)行更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過用在所述優(yōu)化結(jié)束時(shí)獲得的值代替在所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的值對變化的所述操作參數(shù)進(jìn)行更新。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括用滾動(dòng)平均值更新所述操作參數(shù)，所述滾動(dòng)平均值是利用在優(yōu)化結(jié)束時(shí)為那些操作參數(shù)所獲得的值來計(jì)算的。
4.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括只有當(dāng)特定的操作參數(shù)在預(yù)定的限度內(nèi)變化時(shí)才更新所述操作參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，包括只有當(dāng)特定操作參數(shù)的變化小于預(yù)定部分時(shí)才更新所述操作參數(shù)。
6.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括從存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫中的那些操作參數(shù)中檢索這組操作參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，如果操作參數(shù)被存儲(chǔ)在所述主數(shù)據(jù)庫和所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中，則所述方法包括優(yōu)先于所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，從所述主數(shù)據(jù)庫中檢索所述操作參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的方法，包括通過改變一個(gè)或多個(gè)所述操作參數(shù)來優(yōu)化所述離子束，以及將如此建立的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)存儲(chǔ)在所述主數(shù)據(jù)庫中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任何一項(xiàng)所述的方法，其中，即使一個(gè)在優(yōu)化期間變化的操作參數(shù)是從所述主數(shù)據(jù)庫中檢索的，所述方法包括更新在所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的那個(gè)操作參數(shù)。
10.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括從與不同的注入配方相關(guān)的多個(gè)這種組中檢索與特定的注入配方相關(guān)的一組操作參數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括當(dāng)注入配方?jīng)]有相關(guān)的一組操作參數(shù)時(shí)，檢索在初始化數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的一組操作參數(shù)，根據(jù)檢索的這組操作參數(shù)來配置所述離子注入機(jī)從而提供離子束，通過改變一個(gè)或多個(gè)所述操作參數(shù)來優(yōu)化所述離子束，以及將優(yōu)化期間所確定的所述操作參數(shù)存儲(chǔ)在所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中。
12.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述離子注入機(jī)的離子源來產(chǎn)生所述離子束。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括從與所述離子源的不同使用年限相關(guān)的多個(gè)這種組中檢索一組操作參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括從與所述離子源所傳送的總離子束電流相關(guān)的多個(gè)這種組中檢索一組操作參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括從與所述離子源的使用年限和由所述離子源所傳送的總離子束電流的乘積相關(guān)的多個(gè)這種組中檢索一組操作參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13到15中的任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在所述離子源被維修或更換之后重新設(shè)置在所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的所述操作參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13到15中的任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在所述離子源被維修或更換之后，保持在所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的所述操作參數(shù)，以及隨后，根據(jù)所述離子源自維修或更換以來的使用年限，從與離子源的不同使用年限相關(guān)的多個(gè)這種組中檢索一組操作參數(shù)。
18.一種計(jì)算機(jī)程序，其包括計(jì)算機(jī)代碼指令，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)，使離子注入機(jī)按照權(quán)利要求1到17中的任何一項(xiàng)所述的方法來操作。
19.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上記錄了如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序。
20.一種控制器，其被配置以執(zhí)行如權(quán)利要求1到17中的任何一項(xiàng)所述的方法。
21.一種可編程控制器，其被布置成從存儲(chǔ)器中檢索如權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)程序，并執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序。
22.一種離子注入機(jī)，包括如權(quán)利要求20所述的控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)諸如可用在半導(dǎo)體器件制造中的離子注入機(jī)中的離子束的方法。存在許多與離子注入機(jī)的操作相關(guān)的操作參數(shù)，這些操作參數(shù)影響到達(dá)晶片的離子束?？刂七@些參數(shù)允許對離子束進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提供用于任何特定注入的最佳離子束電流、能量、大小和形狀。本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)離子束的方法，包括檢索一組參數(shù)，這組參數(shù)中至少一些參數(shù)被存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中；根據(jù)檢索的這組參數(shù)來配置該離子注入機(jī)從而提供離子束；通過改變一個(gè)或多個(gè)所述參數(shù)來優(yōu)化所述離子束；以及對所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的、在優(yōu)化期間變化的所述參數(shù)進(jìn)行更新。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101086945SQ20071010898
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者C·伯吉斯, M·基恩 申請人:應(yīng)用材料有限公司