本申請請求于2014年1月15日提交的美國臨時申請?zhí)?1/927811、名稱為“離子注入系統(tǒng)及具有可變能量控制的方法”的權(quán)益，其在此以其全文結(jié)合于此以供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及離子注入系統(tǒng)，更具體涉及一種用于在工件的離子注入期間將選擇性控制的可變能量提供給傳遞至工件的離子束的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體裝置的制造中，離子注入用于將半導(dǎo)體摻雜有雜質(zhì)。離子注入系統(tǒng)經(jīng)常被利用來在集成電路的制造期間，將例如硅或鍺晶片的工件摻雜有來自離子束的離子，以便產(chǎn)生n型或p型材料的摻雜或形成鈍化層。當(dāng)用于摻雜半導(dǎo)體晶片時，該離子注入系統(tǒng)將所選的離子種類注入到工件中，以在該工件的基體材料中產(chǎn)生理想的電氣特性。例如，從諸如銻、砷或磷的原料所生成的注入離子產(chǎn)生“n型”材料特性，而“p型”材料特性則出自利用如硼、鎵或銦的原料所產(chǎn)生的離子。

典型的離子注入系統(tǒng)包括用于從可離子化的原料所產(chǎn)生的帶電離子的離子源。所產(chǎn)生的離子利用強(qiáng)電場而形成為高速離子束，以從離子源吸引離子并導(dǎo)引離子沿預(yù)定射束路徑至注入終端站，該注入終端站容許工件能夠被傳輸至射束的路徑中。離子注入器可包括在離子源與終端站之間延伸的射束形成及成形結(jié)構(gòu)。射束形成及成形結(jié)構(gòu)保持離子束并界定離子束通往終端站所通過的細(xì)長內(nèi)腔或通道。在操作期間，該通道通常被抽真空以便降低離子由于同氣體分子碰撞而偏離預(yù)定射束路徑的概率。

通常，在離子注入系統(tǒng)中進(jìn)行注入的工件是尺寸遠(yuǎn)大于離子束尺寸的半導(dǎo)體晶片。在大多數(shù)離子注入的應(yīng)用中，注入的目標(biāo)是將精確控制量的摻雜物均勻遞送至工件或晶片表面的整個面積上。為達(dá)成利用尺寸遠(yuǎn)小于工件面積的離子束的摻雜均勻性，一種廣泛使用的技術(shù)是所謂的混合掃描系統(tǒng)，其中小尺寸的離子束在某一方向上迅速地來回掃過或掃描，并且工件沿掃描的離子束的正交方向做機(jī)械式移動。

替選地，公知從離子源提供縱向離子束的帶狀(ribbon)射束系統(tǒng)，其中容許射束在其朝向該工件行進(jìn)時進(jìn)一步發(fā)散，由此在工件沿縱向離子束的正交方向做機(jī)械式移動時，橫跨工件的整個寬度散布離子。在又一替選方案中，公知所謂的"筆形(pencil)射束“系統(tǒng)，其中離子束以點(diǎn)的形式呈遞至工件，同時工件是在兩個維度上來掃描，由此利用來自筆形射束的離子來“涂畫”整個晶片。

通過離子束而注入工件中的離子劑量常規(guī)上是通過掃描速度(例如工件相對離子束的速度，反之亦然)上的變化來加以控制。例如，授予Berrian等人的美國專利第4922106號公開了一種離子注入系統(tǒng)，其中離子束以一種受控的方式來掃描且橫跨工件，以達(dá)到所選的射束電流以及工件上對應(yīng)的離子劑量。Berrian等人所有的專利的另一特征是一種用于感測入射至工件處的離子束并控制該離子束向工件的暴露的方法及裝置，以便在工件處達(dá)到所選的離子劑量，其特定目的是在工件的整個表面上獲得高度均勻的劑量。

在更加精細(xì)的集成電路制造技術(shù)中，對于在工件上產(chǎn)生注有不同劑量的多個區(qū)域而言，通過一種不均勻的方式對注入離子的注入過程進(jìn)行控制可能十分有利。例如，授予Iwasawa等人的美國專利第6750462號公開了一種離子注入方法及裝置，其中多個離子注入步驟是通過改變工件的驅(qū)動速度來執(zhí)行。進(jìn)一步，提供旋轉(zhuǎn)步驟，用于在尚未向工件施加離子束時的個別注入步驟之間使工件圍繞其中心旋轉(zhuǎn)指定的角度，以便提供具有橫跨工件表面來選擇性控制的離子劑量的經(jīng)注入工件。

通常，期望使橫跨工件表面所注入的離子保持均勻的能量分布。然而，授予Rouh等人的美國專利第7576339號公開了一種注入系統(tǒng)，其具有用于基于受注入的晶片的區(qū)域來控制離子束的離子注入能量的能量控制特征。如由Rouh等人所公開，進(jìn)入晶片的離子注入能量的分布是根據(jù)該晶片上的離散區(qū)域或有限區(qū)域來加以離散地(有限地)改變，使得離子以較高的注入能量注入到第一區(qū)域中，并且離子以較低的注入能量注入到第二區(qū)域中。在Rouh等人的替選實(shí)施例中，晶片的第一離散區(qū)域注入有離散的低注入能量，第二離散區(qū)域注入有離散的高注入能量，并且第三區(qū)域再度注入有低注入能量。同樣，離子注入能量基于晶片的離散區(qū)域而離散地加以改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下文介紹發(fā)明內(nèi)容的簡要概述，以便對本發(fā)明的某些方面具有基本了解。該發(fā)明內(nèi)容部分并非本發(fā)明的詳盡綜述。其既非旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵元件或主要元件，亦非限定本發(fā)明的范圍。其目的在于，以簡化形式呈 現(xiàn)本發(fā)明的某些構(gòu)思，作為下文具體實(shí)施方式的引言。

本發(fā)明大體上涉及一種用于在工件與離子束相對于彼此平移同時選擇性連續(xù)改變注入到該工件中的離子的能量的系統(tǒng)、裝置及方法。

本發(fā)明提出一種離子注入系統(tǒng)，其包括配置成將摻雜物氣體離子化成多個離子并形成離子束的離子源；以及設(shè)置于所述離子源下游且配置成質(zhì)量分析所述離子束的質(zhì)量分析器。電極級置于所述質(zhì)量分析器的下游，用于響應(yīng)向其施加的偏壓而加速或減速所述離子束。進(jìn)一步，設(shè)置能量過濾器，用于偏轉(zhuǎn)所述離子束，其中輸出偏轉(zhuǎn)角度可通過根據(jù)所述離子束的能量來選擇性改變向所述能量過濾器施加的偏壓來保持。終端站系置于所述能量過濾器的下游，其中該終端站具有與其相關(guān)的工件支撐件。

在較佳實(shí)施例中，本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)有掃描裝置，其配置成相對于彼此來掃描所述離子束和/或所述工件支撐件中的一或多個。一個或多個電源可操作地耦接至所述離子源、所述質(zhì)量分析器、所述電極級、以及所述能量過濾器中的一個或多個。控制器進(jìn)一步設(shè)置且配置成在掃描所述點(diǎn)狀(spot)離子束和/或工件支撐件的同時選擇性改變分別供應(yīng)至所述電極級以及所述能量過濾器中的一個或多個的一個或多個電壓，其中所述一個或多個電壓的選擇性改變至少部分基于所述離子束相對所述工件支撐件的位置。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提出一種用于提供工件的選擇性持續(xù)可變能量的離子注入的方法。該方法包括導(dǎo)引離子束指向工件的動作；相對于彼此地掃描所述離子束及工件中的一個或多個的動作；以及在掃描所述點(diǎn)狀離子束及工件中的一或多個的同時選擇性改變所述離子束的能量的動作。因此，離子注入到所述工件中的所得深度受到控制，并且沿所述工件的表面以連續(xù)方式選擇性加以改變。

附圖說明

圖1是其上具有氧化層的工件的局部剖視圖，其示出在其上進(jìn)行常規(guī)的化學(xué)機(jī)械平面化或拋光(CMP)過程的效應(yīng)。

圖2圖示出示例性工件的剖視圖，其根據(jù)本發(fā)明的一方面在掃描的同時進(jìn)行具有離子能量上變化的離子注入，以提供連續(xù)可變深度的離子注入。

圖3圖示出示例性工件的剖視圖，其具有根據(jù)本發(fā)明的可變深度/能量的離子注入以及根據(jù)前述內(nèi)容的CMP過程，說明本發(fā)明的有利的應(yīng)用。

圖4是根據(jù)本發(fā)明幾方面的示例性離子注入系統(tǒng)的框圖。

圖5是能夠并入根據(jù)本發(fā)明幾方面的示例性離子注入系統(tǒng)的示例性掃描儀的示意圖。

圖6是具有通常施加于圖5的掃描儀的類型的三角形或“鋸齒形”電 壓波形的圖示。

圖7是圖示出單一掃描的離子束以及其在幾個離散時間點(diǎn)撞擊工件的幾個離散點(diǎn)的立體圖。

圖8是圖示出用于橫跨工件表面掃描離子束以便用于其離子注入的典型掃描模式的端視圖。

圖9是描繪用于根據(jù)本發(fā)明另一方面的示例性離子注入設(shè)備的減速級/角能量過濾器裝置類型的電極柱所產(chǎn)生的減速及彎曲效應(yīng)的示圖。

圖10圖示出根據(jù)又一方面的用于改變掃描的離子束注入器中的點(diǎn)狀離子束的能量的方法。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明大體上涉及一種用于改變離子注入系統(tǒng)中的離子束的能量的系統(tǒng)、裝置及方法。在特定實(shí)施例中，用于改變離子束的能量的系統(tǒng)、裝置及方法是結(jié)合一種具有由馬薩諸塞州貝佛利的艾克塞利斯科技公司所開發(fā)、制造及銷售類型的掃描的筆形射束系統(tǒng)架構(gòu)來加以公開。然而，亦思及，本發(fā)明內(nèi)容可實(shí)施于通常習(xí)知的帶狀射束或筆形射束離子注入系統(tǒng)的架構(gòu)中，如下將進(jìn)一步描述。

本公開內(nèi)容可應(yīng)用于各種離子注入器，并且思及用于在各種離子注入器中的實(shí)施方案。例如，本發(fā)明內(nèi)容可應(yīng)用于三種類型的離子注入器：那些采用在兩個維度上掃過工件的離子束的離子注入器，其中帶狀離子束界定為具有大于用該離子束照射的工件寬度的縱長尺寸；那些采用具有相對靜態(tài)的橫截面尺寸的離子束并且其中工件相對于該離子束而在兩個維度上移動的離子注入器；以及那些采用一種混合系統(tǒng)的離子注入器，其中該離子束相對于工件沿第一方向振蕩或掃描，并且該工件沿橫向于該第一方向的第二方向而移動。

所公開的離子注入過程中的能量分布的選擇性可變控制迄今尚未被公開或考慮，特別是以橫跨目標(biāo)工件的表面的連續(xù)方式注入能量的選擇性可變控制。因此，本發(fā)明內(nèi)容提供一種用于以連續(xù)方式改變由離子束所注入的離子橫跨工件的能量分布的系統(tǒng)、裝置及方法。

本發(fā)明內(nèi)容對于先進(jìn)集成電路制造中存在的特定問題提供一種解決方案。近來，集成電路制造產(chǎn)業(yè)已采用適應(yīng)性模式化過程，其在許多情況下依賴于移除沉積在半導(dǎo)體工件上的材料的輔助過程。例如，硅晶片可設(shè)有氧化層(或多晶硅或氮化物層)，其可能被曝露到注入步驟，諸如經(jīng)由氫(例如，通常用于剝落表面)或經(jīng)由諸如氟或氯的反應(yīng)離子(例如，通常用于改變氧化層的化學(xué)成分)。一種用于移除沉積在半導(dǎo)體工件上的材料的較佳 過程是所謂的化學(xué)機(jī)械平面化或拋光(CMP)，其利用化學(xué)及機(jī)械力的組合使表面平滑的過程。CMP可視為化學(xué)蝕刻及游離磨料(free abrasive)拋光的混合，并且是一種用于從基板以平面且均勻的方式來移除材料的較佳方法，因?yàn)槠溆绕涮峁┚哂芯_度及可重覆性的停止移除材料的能力，例如在半導(dǎo)體晶片上形成的銅及氧化物絕緣層之間的重點(diǎn)介面處。

盡管該過程具有各種優(yōu)點(diǎn)，但該CMP過程仍經(jīng)受其并非始終橫跨該晶片的表面均勻地移除某些材料層。更具體地，經(jīng)發(fā)現(xiàn)，移除的涂層(例如，通常是氧化層)可能會有彎曲的輪廓，其在晶片的中間較厚且在邊緣上較薄，由此產(chǎn)生凸表面層。

本發(fā)明內(nèi)容目前領(lǐng)會到，通過在CMP步驟前使該層受到離子注入步驟，所產(chǎn)生的經(jīng)CMP處理的層可以具有更均勻的厚度。特別是，對待移除層的離子注入可以改變CMP材料的移除速率。更特別地，材料移除速率可通過注入離子的深度來加以調(diào)適，因此注入離子的深度直接與注入離子的能量成比例。

一種類似方法亦可以應(yīng)用于在工件之間形成不均勻?qū)訒r使工件表面平滑化的控制的蝕刻過程。根據(jù)表面層厚度而將不同的能量傳遞至工件的不同部分的離子注入可以在不同的深度修改材料蝕刻速率。因此，在不同的晶片位置的蝕刻移除層的最終深度可以相稱于原始非均勻度來加以控制，并由此在蝕刻之后產(chǎn)生更均勻的層。

因此，本發(fā)明內(nèi)容有利地解決材料改性領(lǐng)域中的問題，由此獲得先進(jìn)的集成電路制造技術(shù)。有關(guān)由本發(fā)明人所思及的特定解決方案，圖1-3提供示例以供說明。例如，圖1描繪出工件100，諸如具有用作在半導(dǎo)體過程的初始步驟中的工件基板類型的常規(guī)硅晶片。在該說明性示例中，具有預(yù)定厚度104的氧化層102已形成于工件100的表面106上。該氧化層102可以隨后經(jīng)由CMP來加以處理，以達(dá)成指定的特性。

典型的CMP過程使用結(jié)合拋光墊的研磨及腐蝕性化學(xué)研漿(例如膠體)。拋光墊及工件100通過動態(tài)拋光頭而被壓在一起，該拋光頭以不同的旋轉(zhuǎn)軸(即非同心軸)來加以旋轉(zhuǎn)。CMP過程的目標(biāo)是移除材料并整平任何不規(guī)則的表面構(gòu)形，由此使晶片變得平坦或平面化，有時這是制備晶片以便后續(xù)形成額外電路元件的必要過程。例如，可執(zhí)行CMP處理，以使整個表面都在光刻系統(tǒng)的景深內(nèi)、或基于位置來選擇性移除材料。

盡管CMP過程在移除材料上有效，但經(jīng)發(fā)現(xiàn)，會在留存于該工件100上的殘留層中產(chǎn)生中心到邊緣的厚度不勻性。如圖1中所示，該問題本身在大致凸面的氧化層102中表現(xiàn)出來。例如，在CMP過程之后的氧化層102在接近工件100的周邊110的周邊區(qū)域108中是薄層(例如，示為厚度 104A)，并且在接近工件的中心的中心區(qū)域112中是較厚層(例如，示為厚度104B)。為解決該問題，本發(fā)明內(nèi)容尤其涵蓋一種用于在氧化層內(nèi)的可變深度處注入離子以便改變CMP材料移除速率的系統(tǒng)及方法。

離子注入的深度直接相關(guān)于注入離子的能量。通過以對應(yīng)于所需的CMP移除速率修改的方式來控制離子注入的深度，本發(fā)明內(nèi)容有利地修改橫跨晶片表面的材料移除，以提供所需的均勻厚度及其表面構(gòu)形。因此，如圖2和3的示例性工件200中所示，思及本發(fā)明的示例性方面，其中離子沿工件的邊緣或周邊210以淺深度208而被注入(例如，在圖2中示為箭頭202的掃描離子束在相對于工件的掃描方向204上行進(jìn))到氧化層206中，而離子在朝向工件的中心214時以較深的深度212被注入。因此，在氧化層206的后續(xù)化學(xué)機(jī)械拋光后，該氧化層的厚度216可以是跨工件200從邊緣或周邊210到中心214制成均勻，即如圖3中所示，制為經(jīng)拋光的厚度218。這種可變深度的離子注入是由本發(fā)明內(nèi)容的一種系統(tǒng)及方法來實(shí)現(xiàn)，用于在離子注入中提供離子注入能量的連續(xù)選擇性改變。

將了解到，前述應(yīng)用僅為通過本發(fā)明內(nèi)容的連續(xù)且可變深度的離子注入系統(tǒng)及方法所實(shí)現(xiàn)的各種過程及應(yīng)用中之一而已。本發(fā)明內(nèi)容及權(quán)利要求的范圍不限于針對該問題的解決方案，也不限于一種用于在工件的凸面形狀、凹面形狀或者任何其他形狀或其他輪廓中提供可變深度的注入的過程。本發(fā)明內(nèi)容的可變、連續(xù)且非均勻的離子能量注入過程可以視需要以任何方式來實(shí)施，以提供除非連續(xù)的可變注入深度輪廓外的連續(xù)可變的注入深度輪廓。例如，思及本發(fā)明內(nèi)容可以經(jīng)由離子注入能量的選擇性改變而用于其中需要選擇性可變的離子注入深度的任何所需應(yīng)用中。一些可能原因在于，橫跨工件表面的不同深度/能量來注入，這包含但不限于：橫跨工件的臨界電壓變化；在橫跨工件的掃描寬度的注入能量分布上的系統(tǒng)分布變化；以及在單一晶片上注入具有不同電氣特性的多個晶粒的能力。

因此，為實(shí)現(xiàn)前述及有關(guān)目的，本發(fā)明包括下文完整描述且特別在權(quán)利要求書中所指出的特征。下文內(nèi)容及附圖詳細(xì)闡明本發(fā)明的某些說明性實(shí)施方案。然而，這些實(shí)施方案僅表明采用本發(fā)明原理的多種不同方式中的少數(shù)幾種。在結(jié)合附圖考慮的情況下，由下文對本發(fā)明的詳細(xì)描述會更清楚理解本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)及新穎性特征。

相應(yīng)地，現(xiàn)將參照附圖闡述本發(fā)明，其中通篇中的相同標(biāo)號可用于指代相同元件。應(yīng)當(dāng)理解，對這些方面的描述僅供說明，而不得解釋為限定目的。出于解釋目的，在下文中闡明若干具體細(xì)節(jié)，以便全面理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會顯而易知，本發(fā)明可在不具備這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。

圖4圖示出一種示例性離子注入系統(tǒng)410，其中離子束能量可以如本文所述選擇性加以改變和/或控制。系統(tǒng)410具有終端412、束線組件414及終端站416。終端412包括由高壓電源供應(yīng)器422供電的離子源420，該離子源420產(chǎn)生離子束424并將其導(dǎo)向束線組件414。就此而言，離子源420生成帶電離子，將這些離子經(jīng)由引出組件423從源引出并形成離子束424，該離子束424在束線組件414中沿射束路徑導(dǎo)向終端站416。

為生成離子，待離子化的摻雜材料(未示出)設(shè)于離子源420的生成室421內(nèi)。例如，可由氣源(未示出)將摻雜材料輸入艙室421。在一個示例中，除電源供應(yīng)器422之外，應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)量的適當(dāng)機(jī)構(gòu)(未示出)均可用于在離子生成室421內(nèi)激發(fā)自由離子，諸如RF或微波激勵源、電子束注入源、電磁源和/或在艙室內(nèi)產(chǎn)生電弧放電的陰極。激發(fā)的電子與摻雜氣分子碰撞，由此生成離子。通常，生成陽離子，然而在本文適用的系統(tǒng)中，也可生成陰離子。

離子可控制地由離子引出組件423通過室421中的狹縫418來引出，其中該離子引出組件包括多個引出和/或抑制電極425。離子引出組件423例如可以包括單獨(dú)的引出電源供應(yīng)器(未示出)，以對引出和/或抑制電極425施加偏壓，以便加速由生成室421引出離子。應(yīng)當(dāng)理解，由于離子束424包括相似帶電粒子，在帶相同電荷的粒子在離子束內(nèi)互相排斥時，離子束可能趨于徑向向外膨脹或射束“爆炸”。亦可領(lǐng)會到，該射束膨脹的現(xiàn)象可在低能量、高電流(例如，高導(dǎo)流系數(shù))的射束中會加劇，其中許多相同帶電的粒子相對緩慢地移動在相同方向上，并且其中在粒子之間有充足的排斥力，但有很小的粒子動量以保持粒子在射束路徑的方向上移動。

于是，引出組件423一般配置成使得離子束424以高能量引出，以便離子束不會膨脹(例如，使得粒子具有充足的動量來克服可能會導(dǎo)致射束膨脹的排斥力)。再者，一般有利的是，在整個系統(tǒng)中以相當(dāng)高的能量來傳輸射束424，其中該能量可以視需要恰好在離子注入工件430內(nèi)之前降低，以促進(jìn)射束約束。還可能有利的是，生成且傳輸分子或團(tuán)簇離子，其可以相對較高能量來傳輸，但以較低的等同能量來注入，原因在于分子或團(tuán)簇的能量分散在分子的摻雜物原子之中。

束線組件414包括束導(dǎo)432、質(zhì)量分析器426、掃描系統(tǒng)435，平行化器439以及一個或多個加速或減速和/或過濾子系統(tǒng)457。質(zhì)量分析器426配置成具有約九十度的角度，并且包括一個或多個用來在其中建立(雙極)磁場的磁體(未示出)。在離子束424進(jìn)入質(zhì)量分析器426時，其借由磁場而對應(yīng)彎曲，使得所需的離子沿該射束路徑來傳輸，而具有不當(dāng)荷質(zhì)比(charge-to-mass ratio)的離子則被拒絕。更特別地，具有過大或過小荷質(zhì)比 的離子會偏轉(zhuǎn)不足或偏轉(zhuǎn)過大，以致引導(dǎo)到質(zhì)量分析器426的側(cè)壁427中，從而質(zhì)量分析器容許在射束424中那些具有所需荷質(zhì)比的離子能夠通過該質(zhì)量分析器，并且通過解析孔434退出。

進(jìn)一步說明掃描系統(tǒng)43，其中該掃描系統(tǒng)例如包括掃描元件436以及聚焦和/或引導(dǎo)元件438。掃描系統(tǒng)435可包括各種掃描系統(tǒng)，例如在授予Berrian等人的美國專利號US4980562、授予Dykstra等人的US5091655、授予Glavish的US5393984、授予Benveniste等人的US7550751、以及授予Vanderberg等人的US7615763中所示，其全部在此結(jié)合于此以供參考。

在示例性掃描系統(tǒng)435中，各自的電源供應(yīng)器449、450可操作地耦接至掃描元件436及聚焦轉(zhuǎn)向元件438，更具體耦接至位于其中的各電極436a、436b及438a、438b。聚焦及引導(dǎo)元件438接收具有相對較窄的輪廓的經(jīng)質(zhì)量分析的離子束424(例如，在所示的系統(tǒng)410中的“筆形”射束)，其中借由電源供應(yīng)器450向板438a及438b施加的電壓操作成聚焦及引導(dǎo)該離子束至掃描元件436的最佳點(diǎn)，優(yōu)選掃描頂點(diǎn)441。借由電源供應(yīng)器449(例如，電源供應(yīng)器450也可用作電源供應(yīng)器449)向掃描器板436a及436b施加的電壓波形再往復(fù)掃描該射束424，以將射束424展開成細(xì)長的“帶狀”射束(例如掃描的射束424)，其寬度可至少與所關(guān)注的工件等寬或?qū)捰谠摴ぜ?。將領(lǐng)會到，掃描頂點(diǎn)441可定義為光路中的點(diǎn)，經(jīng)掃描元件436掃描之后的帶狀射束的每一細(xì)束或已掃描部分源于該點(diǎn)。

將會理解，具有本文所述類型的離子注入系統(tǒng)可采用不同類型的掃描系統(tǒng)。例如，在本發(fā)明中可采用靜電系統(tǒng)或磁性系統(tǒng)。靜電掃描系統(tǒng)的典型的實(shí)施例包括耦接至掃描器板或電極436a及436b的電源供應(yīng)器，其中掃描器436提供掃描的射束。掃描器436接收具有相對較窄輪廓的經(jīng)質(zhì)量分析的離子束(例如，在所示系統(tǒng)中的“筆形”射束)，并且借由電源供應(yīng)器449向掃描器板436a及436b施加的電壓波形操作成在X方向(掃描方向)上往復(fù)掃描射束，以將射束展開成為細(xì)長的“帶狀”射束(例如掃描的射束)，其有效的X方向?qū)挾瓤芍辽倥c所關(guān)注的工件等寬或?qū)捰谠摴ぜ?。類似地，在磁性掃描系統(tǒng)中，高電流供應(yīng)器連接至電磁體的線圈。對磁場進(jìn)行調(diào)整以掃描射束。出于本發(fā)明內(nèi)容的目的，思及所有不同類型的掃描系統(tǒng)，并且使用靜電系統(tǒng)以供說明。掃描的射束424再通過平行化器438，該平行化器438導(dǎo)引射束大致平行于Z方向(例如，大致垂直于工件表面)而朝向終端站416。

參照圖5-6，在圖5中進(jìn)一步圖示射束掃描器436的靜電版本，其在射束路徑的兩個橫向側(cè)邊上具有一對掃描板或電極436a及436b、以及向電極436a及436b提供交流電壓的電壓源450，諸如在圖6中的“鋸齒波類型” 的波形圖460所示。介于掃描電極436a與436b之間的時變電壓跨其之間的射束路徑而建立時變電場，射束借由該電場而沿掃描方向(例如，圖5中的X方向)被彎曲或偏轉(zhuǎn)(例如被掃描)。當(dāng)掃描器電場是在從電極436a至電極436b的方向上時(例如，電極436a的電位比電極436b的電位更加正，例如在圖6中的時間“e”、“f”及“g”)，射束424的帶正電離子在負(fù)X方向上(例如，朝向該電極436b)經(jīng)受側(cè)向力。當(dāng)電極436a及436b處于相同的電位時(例如，掃描器436中的零電場，諸如在圖6中的時間“d”)，射束424未經(jīng)修改地通過掃描器436。當(dāng)電場處于從電極436b到電極436a的方向上時(例如圖6中的時間“a”、“b”及“c”)，射束424的帶正電離子在正X方向上(例如朝向電極436a)經(jīng)受側(cè)向力。出于說明目的，圖5示出在掃描的射束424在掃描期間的數(shù)個時間上的離散點(diǎn)通過掃描器436時的偏轉(zhuǎn)，其中極小的射束424a及424g標(biāo)記成對應(yīng)于圖6的時間“a”及“g”。

低能注入器通常設(shè)計(jì)成提供幾千電子伏(keV)到高達(dá)約80-100keV的離子束，而高能量的注入器可以在圖4的質(zhì)量分析器426與終端站416之間采用RF線性加速(linac)裝置(未示出)，以將經(jīng)質(zhì)量分析的射束424加速至通常是數(shù)百keV的較高能量，其中DC加速也可行。高能量的離子注入通常用于工件430中的較深注入。反之，高電流、低能量(高導(dǎo)流系數(shù))的離子束424通常用于高劑量、淺深度的離子注入，在此情形下，離子束的高導(dǎo)流系數(shù)通常會對維持離子束424的均勻性上造成困難。

再次參照圖4，掃描的射束424隨后通過平行化器439。各種平行化器系統(tǒng)439由授予Dykstra等人的美國專利號US5091655、授予Dykstra等人的US5177366、授予Inoue的US6744377、授予Rathmell等人的US7112809、以及授予Vanderberg等人的US7507978所示，其在此以其全文結(jié)合于本文以供參考。如其名稱隱含，平行化器439使得具有發(fā)散射線或小射束的進(jìn)入的掃描筆形射束偏轉(zhuǎn)成平行的射線或小射束424a，使得跨工件430的注入?yún)?shù)(例如注入角度)均勻。在目前所示的實(shí)施例中，平行化器439包括兩個雙極磁體439a、439b，其中雙極基本上呈梯形，并且定向?yàn)楸舜绥R射，以使得射束424彎曲成基本上“s形”。在較佳實(shí)施例中，雙極具有相等的角度以及相反的彎曲方向。

雙極的主要目的在于，將源自掃描頂點(diǎn)441的多個發(fā)散射線或小射束轉(zhuǎn)換成多個具有相對較薄的細(xì)長帶狀射束形式的基本上平行的射線或小射束。如在此所示，使用兩個對稱雙極在小射束路徑長度以及第一階與更高階的聚焦屬性的方面產(chǎn)生跨帶狀射束對稱的特性。再者，類似于質(zhì)量分析器426的操作，s形彎曲用作凈化離子束424。特別是，在質(zhì)量分析器426 下游進(jìn)入離子束424的中性粒子和/或其他污染物(例如，環(huán)境的粒子)的軌道一般不受雙極的影響(或影響極小)，從而粒子繼續(xù)沿原始的射束路徑行進(jìn)，并未彎曲或是彎曲極小的相對較大量的中性粒子由此并不會影響到工件430(例如，工件定位成接收彎曲的離子束424)?？深I(lǐng)會到，從離子束424移除這種污染物十分重要，原因在于它們可能具有不正確的電荷等等。一般而言，這種污染物不會受到系統(tǒng)410中的減速和/或其他級的影響(或受到極小程度的影響)。如此，它們能夠?qū)τ诠ぜ?30就劑量及角度均勻性的方面而言具有顯著的(盡管是非故意且一般是非所需的)影響。于是，這可能會產(chǎn)生非預(yù)期且非所需的所產(chǎn)生的裝置性能。

圖7圖示出經(jīng)掃描及平行化的射束424在圖6中指出的對應(yīng)時間影響工件430。對于X方向上跨工件430的單一大致水平的掃描而言，圖7中的經(jīng)掃描及平行化的離子束424a對應(yīng)于圖6中的時間“a”施加的電極電壓，并且隨后針對圖6的對應(yīng)時間“b”-“g”的掃描電壓，在圖7中圖示射束424b-424g。圖8圖示出射束424跨工件430的直接掃描，其中機(jī)械致動(未示出)在借由掃描器436的X方向(例如，快速的掃描方向)掃描期間，在正Y方向(例如，緩慢的掃描方向)上平移工件430，借此將射束424施予工件430的整個暴露表面上。

再次參照圖4，一個或多個減速級457設(shè)置在平行化部件439的下游。減速和/或加速系統(tǒng)的示例通過授予Dykstra等人的美國專利號5091655、授予Huang的6441382、以及授予Farley等人的8124946所示，其內(nèi)容在此納入本文中以供參考。如前所述，直至系統(tǒng)410中的這一點(diǎn)，射束424一般以較高能量水平傳送，以緩解射束爆炸傾向，例如在分辨孔434，射束密度升高的情況下，射束爆炸傾向尤高。類似于離子引出組件423、掃描元件436以及聚焦及引導(dǎo)元件438，減速級457包括可操作成減速射束424的一個或多個電極457a、457b。

將領(lǐng)會到，盡管兩個電極425a及425b、436a及436b、438a及438b、以及457a及457b分別圖示于示例性的離子引出組件423、掃描元件436、聚焦及引導(dǎo)元件438、以及減速級457中，但這些元件423、436、438及457可包括任何適當(dāng)數(shù)量的電極，將其配置且偏壓成加速和/或減速離子、以及聚焦、彎曲、偏轉(zhuǎn)、收斂、發(fā)散、掃描、平行化和/或凈化離子束424，例如在授予Rathmell等人的美國專利號6777696中所提供，其全部內(nèi)容均在此納入本文以供參考。此外，聚焦轉(zhuǎn)向元件438可包括靜電偏轉(zhuǎn)板(例如其中一對或多對)以及單透鏡(Einzel lens)、四極子和/或其它聚焦元件以使離子束聚焦。盡管并非必要，但向元件438內(nèi)的偏轉(zhuǎn)板施加電壓以使其平均為零可十分有利，其效果是避免必須引入額外的單透鏡來緩解元件 438的聚焦方面的失真。將領(lǐng)會到，“引導(dǎo)”離子束424尤其是板438a、438b的尺寸與向其施加的引導(dǎo)電壓的函數(shù)，因?yàn)樯涫较蚺c引導(dǎo)電壓以及板的長度成正比并且與射束能量成反比。

現(xiàn)轉(zhuǎn)至圖9，根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一個或多個方面的示例性減速/加速級457詳細(xì)圖示為電極柱500，其包括第一及第二電極502及504以及一對中間電極板514及516。第一及第二電極502及504基本上相互平行，并且分別界定第一及第二孔506及508。間隙510界定于孔506與508之間，并且電極502、504配置成使基本上垂直于第一及第二電極502、504的軸512延伸通過間隙510并且通過第一及第二孔506、508。中間電極板包括上方中間間隙電極514以及下方中間間隙電極516。第一上方子間隙區(qū)域518界定于第一電極502與上方中間間隙電極514之間。第一下方子間隙區(qū)域520界定于第一電極502與下方中間間隙電極516之間。類似地，第二上方子間隙區(qū)域522界定于第二電極504與上方中間間隙電極514之間，并且第二下方子間隙區(qū)域524界定于第二電極504與下方中間間隙電極516之間。離子束526通過間隙510并且例如從軸512偏轉(zhuǎn)例如約12度，并且聚焦于間隙510下游的位點(diǎn)528。

在所示的示例中，描繪特定的偏壓以有助于對加速器500的操作的討論。然而，將領(lǐng)會到，出于本發(fā)明內(nèi)容的目的，任何適當(dāng)?shù)钠珘憾伎墒┘佑陔姌O之間以獲得所需的結(jié)果(例如，一定程度的加速、減速和/或偏轉(zhuǎn))。實(shí)際上，在本發(fā)明內(nèi)容的可變離子束能量是所需結(jié)果的情況下，將了解到，向這些電極施加的偏壓的變化將十分重要。然而，圖9中的偏壓值有效地展現(xiàn)了離子束526的減速。

離子束526以及更特別是其中包含的正離子以初始能量水平(例如，在所示的示例中是6KeV)，通過第一孔506進(jìn)入間隙510。為加速或減速射束中的離子，第一及第二電極502及504受到不同偏壓，從而在其間存在電勢差，并且離子在其通過介于第一及第二電極502與504之間的間隙510時經(jīng)受能量上的對應(yīng)增加或減少。譬如，在圖9所呈現(xiàn)的示例中，離子束的正離子在其從具有負(fù)4KV偏壓的第一電極502通向具有零電位(例如，耦接至接地)的第二電極504時，經(jīng)受4KeV的能量下降。因此，原始的正6KeV的離子束能量在離子通過間隙510時降至2KeV，因而經(jīng)受4KeV的能量下降。因此，離子束526一旦離開間隙510后便會具有特定產(chǎn)生的能量水平(例如，在所示的示例中是2KeV)，并且進(jìn)入間隙510下游的中性區(qū)域530。

將領(lǐng)會到，不論離子通過間隙510可能采取的路徑如何，這都會成立。譬如，在所示的示例中，進(jìn)入介于第一電極502與下方中間間隙電極516 之間的下方子間隙520的離子將會加速到的速率大于進(jìn)入介于第一電極502與上方中間間隙電極514之間的上方子間隙518的離子將會加速到的速率。其原因在于，第一電極502與下方中間間隙電極516之間的電勢差大于第一電極502與上方中間間隙電極514之間的電勢差(例如，下方子間隙520為負(fù)2.5KV(負(fù)4KV減去負(fù)6.5KV)，而上方子間隙518為負(fù)0.5KV(負(fù)4KV減去負(fù)4.5KV))。

然而，這在加速上的差異借由上方中間間隙電極514以及下方中間間隙電極516與第二電極504之間的對應(yīng)電勢差來加以補(bǔ)償。譬如，在所示的示例中，第二電極504偏壓為零(例如，耦接至接地)。因此，來自第一下方子間隙520的離子減速的程度大于來自第一上方子間隙518的離子。該補(bǔ)償在離子進(jìn)入間隙時在其加速上的差異，從而在離子離開間隙時，其全部具有基本上相同的能量(例如，2KeV)。來自第一下方子間隙520的離子將會減速較大程度，因?yàn)楫?dāng)穿越第二下方子間隙524時，它們將必須橫越負(fù)6.5KV(例如，下方中間間隙電極516的負(fù)6.5KV偏壓減去第二電極504的零V偏壓)。相對地，來自第一上方子間隙518的離子將會減速較小程度，因?yàn)楫?dāng)穿越第二上方子間隙522時，它們將會僅須橫越負(fù)4.5KV(例如，上方中間間隙電極614的負(fù)4.5KV偏壓減去第二電極504的零V偏壓)。于是，不論離子采用不同路徑及其下降的能量水平如何，從間隙的效應(yīng)所出現(xiàn)的離子是在基本上相同的能量水平(例如，2KeV)。

將領(lǐng)會到，上方及下方中間間隙電極514、516用來將射束拉入間隙510中以加速或減速離子束，并且出于射束過濾目的而提供射束偏轉(zhuǎn)的雙重目的。例如，中間間隙板514、516一般受到彼此不同的偏壓，因而在其間發(fā)展靜電場，以向上或向下彎曲或偏轉(zhuǎn)射束，或者根據(jù)電極的偏壓大小以及相對于離子束的能量而具有變化的量級。譬如，在特征性的示例中，上方及下方中間間隙電極514、516分別偏壓至負(fù)4.5KV以及負(fù)6.5KV。假設(shè)射束包含帶正電的離子，該電勢差使得通過間隙510的帶正電的離子被向下推向更帶負(fù)電的下方中間間隙電極516，最終使得射束526向下彎曲或偏轉(zhuǎn)(例如，約12度)。將了解到，考慮到變化能量的射束，為維持該示例性的12度偏轉(zhuǎn)，向中間間隙電極514、516施加的偏壓也必須以對應(yīng)的方式來加以改變。

例如，離子束的加速可以借由將電極534、536偏壓至負(fù)4KV而將電極502、506偏壓至正40KV來引發(fā)，但任何偏壓值均由本發(fā)明內(nèi)容所涵蓋。該偏壓布置產(chǎn)生延伸到中性區(qū)域530內(nèi)的負(fù)勢壘。將領(lǐng)會到，在這些施加的偏壓下，裝置的操作基本上類似于參考圖5所述的操作，除了射束526是被加速而不是減速以外。這些示例性的值用來增加射束的能量水平，例 如從80KeV增至120KeV，加速射束1.5倍，其中當(dāng)離子橫越第二上方子間隙區(qū)域522以及第二下方子間隙區(qū)域524時，將會加速在射束526中的正離子。

將領(lǐng)會到，可對上方中間間隙電極514以及下方中間間隙電極516的布置、配置和/或成形進(jìn)行調(diào)適，以促進(jìn)對于射束的透鏡效應(yīng)的控制。例如，在圖9描繪的圖示中，相對于上方中間間隙電極514的寬度，下方中間間隙電極516具有稍微縮減的寬度，并且還具有稍微傾斜的角532。這些調(diào)整基本上對抗靠近下方中間間隙電極516的離子在其因施加偏壓上的差異而進(jìn)行較強(qiáng)的加速和/或減速時受到放大的透鏡效應(yīng)。然而，將領(lǐng)會到，出于本發(fā)明內(nèi)容的目的，這些電極514、516可以具有任何適當(dāng)?shù)呐渲?，包括相同的形狀。將進(jìn)一步領(lǐng)會到，射束可以在加速、減速和/或漂移(例如，零加速/減速)模式中加以彎曲，原因是主要負(fù)責(zé)射束彎曲的上方及下方中間間隙電極514、516基本上獨(dú)立于主要負(fù)責(zé)射束510的加速/減速的第一及第二電極502、504來運(yùn)作。

所有電勢差的整體凈效應(yīng)是射束526中離子的聚焦、減速(或加速)以及偏轉(zhuǎn)。離子束的偏轉(zhuǎn)提供能量凈化，因?yàn)樵谏涫形匆螂姌O的影響而受阻的中性粒子繼續(xù)沿著平行于軸512的原始的射束路徑。例如，污染物隨后可能遭遇某種類型的阻障或吸收結(jié)構(gòu)(未示出)，其阻止污染物向前行進(jìn)，并且將任何工件從這些污染物屏蔽開。相比之下，偏轉(zhuǎn)的離子束526的軌跡使得射束適當(dāng)遭遇且摻雜工件(未示出)的選擇區(qū)域。

將領(lǐng)會到，電極(例如，介于第一及第二電極502、504之間的上方及下方中間間隙電極514、516)的布置也用來緩解射束膨脹，因?yàn)樵撆渲檬股涫?26在遇到晶片前所必須行進(jìn)的距離最小化。借由使得射束526偏轉(zhuǎn)(例如，借由上方及下方中間間隙電極514、516)，同時使得射束聚焦(例如，借由第一及第二電極502、504)，而不是使得這些彎曲及聚焦級布置成串聯(lián)，終端站可以位于更靠近離子注入統(tǒng)的減速器級的位置。

在圖示的示例中，對特定的偏壓加以描繪，有助于更好地理解圖4的減速級457的操作。然而，將領(lǐng)會到，出于本發(fā)明內(nèi)容的目的，任何適當(dāng)?shù)钠珘憾伎墒┘佑陔姌O之間以獲得所需的結(jié)果，例如加速、減速、和/或偏轉(zhuǎn)的程度。再者，以選擇性可變且受控的方式施加特定的偏壓，以便達(dá)成本發(fā)明內(nèi)容的選擇性且可變的能量控制。然而，在圖9中圖示出的偏壓值有效于展現(xiàn)離子束526的減速。

應(yīng)注意到，對偏壓的選擇性改變例如可以進(jìn)一步視由操作者以及圖4的工件430的描述中所提供的一個或多個預(yù)定特性而定，并且可以迭代。例如，可執(zhí)行“鏈?zhǔn)阶⑷搿?，其中將離散數(shù)目的、具有可變劑量的注入(例 如，多條“鏈”)提供給工件430。例如，每個“鏈”可以在注入的前通過工件430的計(jì)量圖來加以預(yù)定。因此，整體效應(yīng)是跨工件430的非均勻的可變摻雜深度輪廓，因此界定能量模式的注入。例如，不同能量的鏈可以迭代執(zhí)行，其中在每次鏈中所提供的跨工件的劑量及摻雜深度輪廓都均勻?；蛘?，地形的反饋可以與注入同時且/或在注入的鏈之間，用于選擇性改變偏壓。

再回到圖4，將領(lǐng)會到，注入器410中可采用不同類型的端站416。例如，“分批”型端站可同時支承旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)上的多個工件430，其中工件430旋轉(zhuǎn)通過離子束的路徑，直至所有工件被完全注入。另一方面，“連續(xù)”型端站沿用于注入的射束路徑支承單個工件430，其中以連續(xù)方式每次一個地注入多個工件430，每一工件430完全被注入之后才開始下一工件430的注入。在混合系統(tǒng)中，可在第一(Y或慢掃描)方向機(jī)械轉(zhuǎn)換工件430，而在第二(X或快掃描)方向掃描射束，以使射束424傳過整個工件430。相比之下，在如本領(lǐng)域中已知并且由馬薩諸塞州貝佛利的艾克塞利斯科技公司制造及銷售的Optima HDTM離子注入系統(tǒng)所例示的所謂的二維機(jī)械式掃描架構(gòu)中，工件430可以在固定位置的離子束前而在第一(緩慢的)掃描方向上作機(jī)械式平移，而工件同時在第二基本上正交的(快速的)掃描方向上受到掃描，以將射束424施加在整個工件430上。

在所示實(shí)例中，端站416是沿注入的射束路徑支承單一工件430的“連續(xù)”型端站。劑量系統(tǒng)452包含于鄰近工件位置的端站416中，用于在注入操作前校準(zhǔn)測量。在校準(zhǔn)期間，射束424經(jīng)過劑量系統(tǒng)452。劑量系統(tǒng)452包括一個或多個剖析儀456，剖析儀可連續(xù)橫越剖析儀路徑458，由此測量經(jīng)掃描射束的輪廓。剖析儀456可包括電流密度傳感器(例如法拉第杯)，其測量經(jīng)掃描射束的電流密度，其中電流密度是注入角度(例如射束及工件機(jī)械表面間的相對方位和/或射束及工件的晶體晶格結(jié)構(gòu)間的相對方位)的函數(shù)。電流密度傳感器一般以垂直于經(jīng)掃描射束的方式移動，因而通常橫跨帶狀射束的寬度。在一示例中，劑量系統(tǒng)測量射束密度分布以及角度分布。射束角度的測量可以使用移動的剖析儀，其在如文獻(xiàn)中所述的具有槽的遮罩的后感測電流。來自槽位置的每一個別的小射束在短時漂移之后的位移可用于計(jì)算小射束角度。將領(lǐng)會到，該位移可稱為在系統(tǒng)中的射束診斷的校準(zhǔn)參考。

劑量系統(tǒng)452可操作地耦接至控制系統(tǒng)454，以從其接收命令信號并且向其提供測量值。例如，可包括電腦、微處理器等的控制系統(tǒng)454可以是可操作成從劑量系統(tǒng)452取得測量值，并且計(jì)算掃描的帶狀射束跨工件的平均角度分布。控制系統(tǒng)454同樣也可操作地耦接至終端412，由此生成離 子束，控制系統(tǒng)154還可耦接至束線組件414的質(zhì)量分析器426、掃描元件436(例如通過電源供應(yīng)器449)、聚焦轉(zhuǎn)向元件438(例如通過電源供應(yīng)器450)、并行器439及減速/加速級457。于是，這些元件中的任一元件都可借由控制系統(tǒng)454基于由劑量系統(tǒng)452或任何其他離子束測量或監(jiān)測裝置所提供的值來加以調(diào)整，以促進(jìn)所需的離子注入?？刂菩盘栆嗫梢越?jīng)由儲存于存儲器模塊中的查找表來產(chǎn)生，查找表通?；谕ㄟ^實(shí)驗(yàn)所收集的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而定。

舉例而言，離子束最初可以根據(jù)預(yù)定的射束調(diào)諧參數(shù)(例如，其被儲存/載入到控制系統(tǒng)454中)來加以建立。然后，基于來自劑量系統(tǒng)452的反饋，例如平行化器439可調(diào)整成改變射束的能量水平，其可以借由調(diào)整向離子引出組件423以及減速級457中的電極施加的偏壓而適配于調(diào)整接面深度。對應(yīng)地，例如在掃描器中產(chǎn)生的磁場或電場的強(qiáng)度及方位例如可借由調(diào)節(jié)向掃描電極施加的偏壓來加以調(diào)整。注入角度可以例如通過調(diào)整施加于導(dǎo)向元件438的電壓或減速/加速級457的電壓而進(jìn)一步加以控制。

根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一方面，控制系統(tǒng)454設(shè)置且配置成在工件430上建立預(yù)定的掃描模式，其中工件借由掃描統(tǒng)435的控制而曝露到點(diǎn)狀離子束。例如，控制系統(tǒng)454配置成控制離子束的各種屬性，例如離子束的射束密度及電流、以及其他與離子束相關(guān)聯(lián)的性質(zhì)，具體為其能量。再者，控制器454配置成控制工件430的掃描速度。最重要的是，本發(fā)明內(nèi)容的在用于在離子注入系統(tǒng)中提供選擇性可變能量的離子束的方面，控制系統(tǒng)454配置成修改及調(diào)整向離子注入系統(tǒng)中的各種子系統(tǒng)施加的偏壓。有關(guān)上述的示例性離子注入系統(tǒng)410，控制系統(tǒng)配置成修改及改變向掃描器435施加的掃描電壓，并且進(jìn)一步配置成與掃描電壓同步的修改及改變向減速/加速級457施加的偏壓，用于對應(yīng)調(diào)整離子束的能量及偏轉(zhuǎn)。例如，對掃描電壓及偏壓的這種修改連續(xù)(例如，非離散)，因此其提供優(yōu)于已知的系統(tǒng)及方法的各種優(yōu)點(diǎn)。

將領(lǐng)會到，本發(fā)明內(nèi)容的提供工件的選擇性控制的可變能量的離子注入的特定目標(biāo)可在本領(lǐng)域中已知的其他離子注入系統(tǒng)架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。例如，人們可以利用所謂的帶狀射束架構(gòu)來獲得類似于上述那些選擇性控制的可變能量的離子注入結(jié)果，其中具有跨晶片直徑的寬度的寬離子束傳遞至終端站，終端站在一維掃描中將晶片移動通過離子束。這種性質(zhì)的習(xí)知離子注入系統(tǒng)是由瓦里安(Varian)半導(dǎo)體設(shè)備聯(lián)合公司以商品名稱VIISta HC制造及銷售的離子注入系統(tǒng)。同樣地，人們可以利用所謂的二維機(jī)械式掃描架構(gòu)來獲得類似于上述那些選擇性控制的可變能量的離子注入結(jié)果，其中靜止的點(diǎn)狀離子束傳遞至終端站，終端站在兩個維度上移動晶片通過離 子束。這種性質(zhì)的習(xí)知離子注入系統(tǒng)是由艾克塞利斯科技公司以商品名稱Optima HD制造及銷售的離子注入系統(tǒng)。

為在帶狀射束或二維機(jī)械式掃描架構(gòu)中達(dá)成本發(fā)明內(nèi)容所需的結(jié)果，系統(tǒng)可以用類似于在美國專利4929840(其全部內(nèi)容納入本文以供參考)中所述的解決方案的方式而修改成采納晶片旋轉(zhuǎn)控制，其中對用于控制在半導(dǎo)體晶片中注入的離子劑量的方法及裝置有所描述。在該專利中，晶片或工件置于平臺上，平臺在離散步階中例如是由步進(jìn)電機(jī)來旋轉(zhuǎn)。在沿初始路徑進(jìn)行掃描時，對由晶片所累積的劑量進(jìn)行測量。當(dāng)逐步測量到的劑量等于待注入的總劑量除以將實(shí)行注入的預(yù)定步階數(shù)目時，電機(jī)步進(jìn)增量。然后再重復(fù)該過程，直至達(dá)到所需的總劑量為止。通過類似的方式，晶片可以在一維或二維的掃描路徑上傳過具有隨晶片通過靜態(tài)離子束時為可變能量的離子束，諸如隨晶片從頂端至底部通過射束路徑時而改變的能量。例如，射束可以在晶片掃描開始時以低能量來加以提供，并且隨晶片的中心朝靜態(tài)射束移動且初始的離子劑量被晶片累積而逐漸(例如持續(xù))增加。當(dāng)逐步測量到的劑量等于待注入的總劑量除以將實(shí)行注入的預(yù)定步階數(shù)目時，電機(jī)步進(jìn)增量。然后再重復(fù)該過程，直至達(dá)到所需的總劑量為止。借由對每個步進(jìn)的增量維持相同的可變能量分布，可以在晶片上達(dá)成可變能量的離子注入。

因此，在帶狀射束或二維點(diǎn)狀射束中，以離散的步階經(jīng)由例如圖4的步進(jìn)電機(jī)470繞軸(其與垂直且交叉在晶片支撐件上的晶片表面的軸相符)旋轉(zhuǎn)晶片支撐件可用于選擇性改變晶片的離子注入的能量分布。例如，這種方法包括控制系統(tǒng)，其配置成獲得劑量信息信號，并且響應(yīng)于劑量信息信號而發(fā)送信號來提供支撐裝置的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。為滿足以上需求，離子注入器例如提供用于在注入期間或在注入之間旋轉(zhuǎn)晶片的能力，并且在以上類型的離子注入系統(tǒng)架構(gòu)中提供用于控制晶片旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。

為符合以上目標(biāo)，本發(fā)明內(nèi)容可包括用于繞晶片軸來旋轉(zhuǎn)接收晶片的平臺的步進(jìn)電機(jī)470以及用于控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)，借此晶片以可為0到90度數(shù)量級的數(shù)個離散步階(或者連續(xù))加以旋轉(zhuǎn)。因此，借由進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)并且以晶片的緩慢掃描方向的函數(shù)來改變能量，能量可以從頂端邊緣到中心而回到底部邊緣來加以改變。在一示例中，將了解到，劑量將會以1/n增量來累積，其中n是離散旋轉(zhuǎn)的數(shù)目。例如，每個步階關(guān)于借由法拉第杯所測量的射束電流來加以控制，以便提供作為角旋轉(zhuǎn)的函數(shù)的均勻劑量分布。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)選包括步進(jìn)電機(jī)，其可操作成繞垂直于晶片表面并且通過其中心的軸來旋轉(zhuǎn)平臺組件。在操作上，將所需的總劑量以及平臺組件的所需的旋轉(zhuǎn)數(shù)目輸入步進(jìn)電機(jī)的控制器中，其中所需的劑量除以 注入步階的總數(shù)，以確定每個電機(jī)步階待注入的劑量。

當(dāng)注入進(jìn)行時，累積的離子劑量由法拉第杯來加以收集，其將指示累積劑量的射束電流信號提供給控制器。當(dāng)逐步累積的劑量等于每個步階的計(jì)算出的劑量時，信號被發(fā)送至步進(jìn)電機(jī)以將晶片旋轉(zhuǎn)一個步階。以這種方式進(jìn)行注入，直到累積的劑量等于所需的總劑量為止，在該時間點(diǎn)將會完成注入并且借助到閘控制器信號而將射束閘控“切斷”。

同樣將會了解到，本發(fā)明內(nèi)容可以同本領(lǐng)域中已知的特征相結(jié)合，以在離子注入期間提供離子注入過程甚至更大的可變性。例如，如前所述，在現(xiàn)有技術(shù)中公開的內(nèi)容涉及提供注入的可變劑量控制的特征。本發(fā)明內(nèi)容的用于提供注入過程的選擇性可變能量控制的特征可以同用于提供離子注入過程的選擇性可變劑量控制的特征相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)跨晶片的表面的選擇性可變能量及劑量的離子注入。

根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容，在文本中所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一種用于在變化深度處注入離子的方法，諸如在圖10的流程圖形式中所示。需指出，盡管在本文中以一系列動作或事件闡述示例性方法，但將領(lǐng)會到，本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于這類動作或事件的所示次序，根據(jù)本發(fā)明，某些步驟會以不同順序執(zhí)行且/或與除本文所述之外的其他步驟同時進(jìn)行。此外，并非所述各步驟均需用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。此外應(yīng)理解，所述方法可結(jié)合本文所述的系統(tǒng)以及結(jié)合文中未示的其他系統(tǒng)來實(shí)施。

圖10的方法600適于動作602，在支撐件上設(shè)置工件。在動作604中，提供例如點(diǎn)狀離子束的離子束，并且在動作606中，對離子束進(jìn)行質(zhì)量分析。在動作608中，工件及離子束中的一個或多個相對于彼此來加以掃描。例如，在動作608中，在兩個正交的方向上對工件進(jìn)行機(jī)械式掃描。在另一替選方案中，在第一方向上對離子束加以靜電或磁性式掃描，并且在第二方向上對其加以機(jī)械式掃描。在又一替選方案中，在兩個非平行的方向上對離子束加以靜電式掃描。

在動作610中，離子束的能量以連續(xù)的方式在動作608的掃描的同時選擇性加以改變。于是，離子注入到工件中所產(chǎn)生的深度沿工件的表面發(fā)生變化。

因此，本發(fā)明內(nèi)容針對一種用于在離子束跨工件行進(jìn)時改變離子束的能量的離子注入系統(tǒng)及方法，或反之亦然。本發(fā)明內(nèi)容借由改變向加速/減速電極施加的偏壓來實(shí)現(xiàn)，因而傳遞至工件的離子能量可以選擇性加以改變，以在工件達(dá)成預(yù)定的可變能量模式。在較佳的實(shí)施例中，本發(fā)明內(nèi)容會響應(yīng)于跨工件映射且映射成矩陣的連續(xù)函數(shù)而提供連續(xù)可變的能量模式，其可用于將射束的能量編程為跨工件的位置的函數(shù)。例如，本發(fā)明內(nèi) 容可以借由在存儲器中產(chǎn)生的空間映射來加以實(shí)行，其中存儲器位置的每個單元對應(yīng)于與工件上的x及y位置相關(guān)的唯一能量。將會了解到，本發(fā)明內(nèi)容可涵屬于一種用于提供具有連續(xù)可變能量、在能量上的步階函數(shù)改變或其他形式的可變能量注入的系統(tǒng)中。在跨工件的表面的能量分布上的改變可以對稱，并且也能以象限或其他方式呈現(xiàn)，諸如在指定的位置Q1為X1能量，在位置Q2為X2能量，依此類推。

出于說明目的在本文中所述的示例性離子注入系統(tǒng)架構(gòu)特別適合于實(shí)現(xiàn)對跨工件的表面的離子束能量的選擇性改變，其中圖4的系統(tǒng)410納入掃描的點(diǎn)狀射束，其中射束以電子或磁性方式掃描過工件的表面。點(diǎn)狀射束的這種掃描容許離子束能量隨射束掃描的選擇性改變而調(diào)變。因此，當(dāng)射束掃描以撞擊在晶片上的所選位置時，其通過束線的所有光學(xué)元件，其中射束可以在撞擊晶片之前被修改成使其能量改變?yōu)樗x的能量。有利地，在射束能量上的改變可以與掃描器和/或終端站的x及y掃描函數(shù)同步加以達(dá)成，從而掃描射束的能量可以用x及y的函數(shù)來加以改變。此外，向減速/加速以及其偏轉(zhuǎn)能量過濾器方面施加的偏壓可以選擇性用掃描的射束的x及y位置的函數(shù)來改變，從而可將射束限定成在相同的路徑上行進(jìn)至晶片，而與離子束的能量改變無關(guān)。

將了解到，部件及子系統(tǒng)的所有選擇性偏壓都可以經(jīng)由控制系統(tǒng)454來達(dá)成，并且可以基于從掃描系統(tǒng)輸出的射束位置而經(jīng)由反饋回路輸入到加速/減速級以及能量過濾器來實(shí)施。然而，將會了解到，反饋回路并非用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明內(nèi)容的選擇性可變能量的離子注入方面的要素，因?yàn)轭A(yù)先編程的離子束能量分布也可以有利地實(shí)施以執(zhí)行本發(fā)明內(nèi)容的選擇性可變能量的離子注入。就此而論，離子束能量可以經(jīng)由針對射束在晶片上的x，y座標(biāo)位置的反饋回路或經(jīng)由某個預(yù)定的所需模式，依每個晶?；蛘吣硞€其他特征或區(qū)域來選擇性加以改變。

本發(fā)明內(nèi)容的選擇性可變能量的離子注入也可以通過工件的映射來加以實(shí)施，其中分別供應(yīng)至電極柱和/或能量過濾器的電極中的一個或多個電極的一個或多個電壓的選擇性改變基于設(shè)置在工件支撐件上的工件的映射而定。在另一替代方案中，本發(fā)明內(nèi)容的離子注入系統(tǒng)可設(shè)有檢測器或是多個檢測器，其配置成檢測設(shè)置在工件支撐件上的工件的一個或多個屬性，其中分別供應(yīng)至減速/加速級的電極柱和/或能量過濾器中的一個或多個的一個或多個電壓的選擇性改變進(jìn)一步基于來自檢測器器的反饋而定。根據(jù)該替選實(shí)施例，一個或多個檢測器較佳地可配置成檢測工件的厚度、設(shè)置在工件上的層的厚度、工件上的晶粒模式、工件的邊緣、工件的中心、或工件上的預(yù)先定義的區(qū)域中的一個或多個，其中提供檢測到的信息作為輸 入，以選擇性改變離子束的能量。

盡管本發(fā)明已關(guān)于一個或多個實(shí)施方式來加以說明及描述，但將會了解到，在不背離所附權(quán)利要求書的精神及范圍的情況下,可以對所示的示例作出變化和/或修改。特別關(guān)于由上述部件或結(jié)構(gòu)(區(qū)塊、單元、引擎、總成、裝置、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的各種功能，若非特別注明，否則用于描述這些部件的術(shù)語(包括任何對“器件”的引用)旨在對應(yīng)于執(zhí)行所述部件的特定功能(例如功能上等同)的任意部件或結(jié)構(gòu)，即便其在結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí)行本文所述的本發(fā)明典型實(shí)施方案所公開的結(jié)構(gòu)亦然。另外，雖然僅就多個實(shí)施方式中的一種方式公開本發(fā)明的特定特征，如若適于或利于任何指定或特定應(yīng)用，這一特征可結(jié)合其它實(shí)施方式的一個或多個其它特征。此外，就術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”、“帶有”或其變體用于說明書及權(quán)利要求而言，這樣的術(shù)語旨在以類似于術(shù)語“包括”的方式具有包容性。