用于在掃描束離子布植器中提高束利用率的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用以增加離子束利用率的劑量系統(tǒng)和方法，其中一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯沿著離子束路徑而設(shè)置,并被用于感測其電流。一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所分開的距離與工件直徑有關(guān)。離子束跨越工件往返掃描，窄掃描和寬掃描交錯(cuò)著，其中窄掃描是由靠近工件邊緣的逆轉(zhuǎn)掃描方向來定，寬掃描是由位于側(cè)法拉第杯的外部區(qū)域處的逆轉(zhuǎn)掃描方向來定。
【專利說明】
用于在掃描束離子布植器中提高束利用率的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及離子布植系統(tǒng)，尤其涉及一種在掃描束離子布植設(shè)備中提高離子束利用率的系統(tǒng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體裝置的制造中，離子布植被用于將半導(dǎo)體和雜質(zhì)摻雜起來。離子布植系統(tǒng)常常被用于用來自離子束的離子摻雜工件，例如半導(dǎo)體晶片，從而在集成電路的制造期間生產(chǎn)η或P型材料摻雜，或形成鈍化層。當(dāng)用于摻雜半導(dǎo)體晶片時(shí)，離子布植系統(tǒng)將所選種類的離子注射到工件里以生產(chǎn)所需要的非本征材料。例如，從銻、砷或磷來源的材料所產(chǎn)生的布植離子導(dǎo)致“η型”非本征材料晶片，而“ρ型”非本征材料晶片常常源自于例如硼、鎵或銦的材料所產(chǎn)生的離子。
[0003]典型的離子布植系統(tǒng)包括離子來源，用于從可離子化的源材料產(chǎn)生帶電離子。產(chǎn)生的離子在強(qiáng)電場的幫助下形成高速離子束，并且沿著預(yù)定的離子束路徑而被導(dǎo)向布植末端站。離子布植器可包括在離子來源和末端站之間延伸的離子束形成和塑形結(jié)構(gòu)。離子束形成和塑形結(jié)構(gòu)維持離子束并且限定出讓離子束通到末端站的長形內(nèi)部腔體或通道。操作時(shí)，這通道通常被抽真空，以降低由于離子與氣體分子碰撞而被偏折離開預(yù)定離子束路徑的可能性。
[0004]對于離子布植中被布植的工件來說，半導(dǎo)體晶片所具有的尺寸遠(yuǎn)大于離子束的尺寸很常見。在大多數(shù)的離子布植應(yīng)用中，布植的目標(biāo)是要均勻遞送精確控制量的摻雜物在工件或晶片的整個(gè)表面上。為了實(shí)現(xiàn)利用尺寸顯著小于工件的離子束摻雜的均勻性，廣泛被使用的技術(shù)為所謂的混合掃描系統(tǒng)，即小尺寸的離子束在一個(gè)方向上來回快速掃動(dòng)或掃描，并且工件沿著掃描離子束的正交方向機(jī)械地移動(dòng)。
[0005]一種被廣泛使用的技術(shù)是序列式布植，每件工件由掃描離子束所布植。為了維持布植的均勻性，在布植過程中常常測量離子束電流，其中離子束取樣杯(例如:法拉第杯)放置在靠近掃描離子束的邊緣或逆轉(zhuǎn)點(diǎn)。離子束掃描寬度一般而言是由(多個(gè))取樣杯的位置而非工件尺寸所決定，離子束通過對(多個(gè))取樣杯超量掃描以產(chǎn)生可靠的參數(shù)。由于取樣杯的位置常常明顯遠(yuǎn)離工件邊緣，因此，利用此種邊緣取樣杯的布植器的掃描寬度通常要求遠(yuǎn)大于被布植的工件尺寸。當(dāng)離子束不是正對著工件掃描時(shí)，離子束不會在工件上貢獻(xiàn)出額外的劑量，因此該種布植器的離子束利用率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了離子束利用率和用于劑量控制的精確的離子束電流測量，這二者都是離子布植的重要方面。因此，本發(fā)明通過提供一種用于在掃描離子束布植系統(tǒng)中提高離子束利用率的系統(tǒng)、設(shè)備和方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。據(jù)此，以下是對本發(fā)明的簡單描述，以便提供對本發(fā)明某些方面的基本理解。此簡述不是本發(fā)明的窮盡概括。它既不確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要因素，也不限制本發(fā)明的范圍。它的目的是以簡化形式來闡述本發(fā)明的某些概念，而作為稍后提出更詳細(xì)描述的前言。
[0007]本發(fā)明涉及一種用于提高離子束利用率的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述方法包括在工件支持物上設(shè)置工件，沿著離子束的路徑設(shè)置一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯，例如一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯沿著掃描離子束的掃描路徑設(shè)置。例如:一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯用于感測靠近掃描離子束寬度邊緣的離子束電流，其中一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所分開的距離與所述工件的直徑有關(guān)。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，離子束掃描(如靜電或磁性)跨越工件表面，所述離子束的窄掃描一般由逆轉(zhuǎn)位于所述工件的邊緣位置的所述離子束的掃描方向而定。舉例而言，窄掃描是至少足夠?qū)?，能將來自離子束的離子均勻放射到工件上。離子束的寬掃描一般由逆轉(zhuǎn)位于一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯的外部區(qū)域處的所述離子束的掃描方向來定。相應(yīng)地，離子束電流通過在往返掃描離子束的同時(shí)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯而被感測。
[0009]根據(jù)該實(shí)施例，為了增加離子束利用率，本發(fā)明將窄掃描和寬掃描混合，從而使寬掃描與幾個(gè)窄掃描交錯(cuò)。每個(gè)寬掃描交錯(cuò)的窄掃描數(shù)目是可調(diào)整的，例如，每一個(gè)寬掃描交錯(cuò)有三個(gè)窄掃描。由此，可以在增加離子束利用率和降低離子束電流監(jiān)測頻率之間建立平衡。
[0010]在離子束的窄掃描中，例如，離子束的掃描寬度可能不完全或不充分地將側(cè)法拉第杯暴露于離子束。由此，對側(cè)法拉第杯足夠的離子束電流監(jiān)測仍不能保證該窄掃描。因此，在本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供的系統(tǒng)和方法可有利的排除此種錯(cuò)誤的可能。舉例而言，本發(fā)明利用同步的離子束電流閘系統(tǒng)和設(shè)備，其中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯的離子束電流，分別同步于離子束交錯(cuò)的(多個(gè))寬掃描和(多個(gè))窄掃描，或者通往劑量系統(tǒng)，或者被阻擋通往劑量系統(tǒng)。
[0011]例如，在離子束的寬掃描期間，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到劑量儀。在離子束的窄掃描期間，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到地，由此一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯上所感測的任何電流被阻擋而無法抵達(dá)劑量儀。如此，則正確測量了離子束電流，同時(shí)，相比現(xiàn)有技術(shù)方法進(jìn)一步提高了離子束利用率。
[0012]因此，為了實(shí)現(xiàn)前述和有關(guān)目標(biāo)，本發(fā)明包括下文所描述的特征和在權(quán)利要求中所特別指出的特征。以下描述和附圖將詳細(xì)闡述本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施方式僅指出了依據(jù)本發(fā)明原理可以采用的多種方式中的部分。結(jié)合附圖來考慮本發(fā)明的以下詳細(xì)敘述，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)和新的特征將顯而易見。
【附圖說明】
[0013]圖1是依據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)方面的示例性離子布植系統(tǒng)的方框圖。
[0014]圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的離子束相對于工件做反復(fù)掃描的示例性平面圖。
[0015]圖3A是示例性離子束窄掃描測得的離子束電流分布，示出依據(jù)本發(fā)明另一方面的側(cè)法拉第杯部分暴露于離子束。
[0016]圖3B是示例性離子束寬掃描測得的離子束電流分布，示出依據(jù)本發(fā)明另一方面的側(cè)法拉第杯基本完全均勾暴露于離子束。
[0017]圖4是依據(jù)本發(fā)明另一方面離子束相對于工件做反復(fù)窄掃描的示例性平面圖。
[0018]圖5A是離子束相對于工件和兩個(gè)側(cè)法拉第杯做反復(fù)寬掃描的示例性平面圖。
[0019]圖5B是圖5A所示掃描區(qū)域部分的分解圖。
[0020]圖6A是依據(jù)另一方面用于增加離子束利用率的反復(fù)交錯(cuò)窄和寬掃描的示例性平面圖。
[0021]圖6B是圖6A所示掃描區(qū)域的分解圖。
[0022]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一方面的離子束電流切換設(shè)備的示例性圖。
[0023]圖8示出了依據(jù)本發(fā)明另一方面，兩個(gè)窄掃描與一個(gè)寬掃描交錯(cuò)的示例性掃描周期相關(guān)的電子閘的波形和同步時(shí)序圖。
[0024]圖9示出了依據(jù)本發(fā)明另一方面，一種用于在掃描離子束布植器中提高離子束利用率的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明涉及一種用于在離子布植系統(tǒng)中提高離子束利用率的系統(tǒng)、設(shè)備和方法?，F(xiàn)將結(jié)合附圖來對本發(fā)明予以描述，其中相同標(biāo)號的數(shù)字在全文中指稱相同的元件。應(yīng)當(dāng)了解這些方面的描述僅僅是說明性的，它們不應(yīng)被理解為對本發(fā)明的任何限制。在下面的描述中，出于解釋的目的，闡述了很多具體細(xì)節(jié)，以便對本發(fā)明徹底的理解。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以不用這些具體細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0026]現(xiàn)參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，圖1示出了離子布植系統(tǒng)100，例如，其中離子布植系統(tǒng)包括終端機(jī)102、束線總成104、末端站106。一般而言，終端機(jī)102、束線總成104、末端站106組成了離子布植設(shè)備107，其中，終端機(jī)102中的離子源108耦合于電源供應(yīng)器110，以電離摻雜的氣體形成多個(gè)離子并形成離子束112。本實(shí)施例的離子束112通過束導(dǎo)向設(shè)備114，并且從孔洞116出來而朝向末端站106。在末端站106，離子束112轟炸工件118(如:半導(dǎo)體，如硅晶片、顯示面板等)，其駐留在工件支持物120上，(如:選擇性夾鉗或安裝于靜電卡盤ESC)。一旦嵌入工件118里，則布植的離子就會改變工件的物理和/或化學(xué)性質(zhì)。因此，離子布植常被用于半導(dǎo)體裝置的制造和金屬制造，以及各種材料科學(xué)的研究中。
[0027]例如，當(dāng)沿著離子束的行進(jìn)方向(如z方向)觀察時(shí)，離子束112具有圓形和大致為橢圓形的截面。因此，本發(fā)明的離子束112包括筆形束或點(diǎn)束121或掃描的筆形束或點(diǎn)束(如:一個(gè)或多個(gè)X方向和y方向掃描的點(diǎn)離子束)，其中離子指向末端站106，所有此種形式均被認(rèn)為落于本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且被概括稱為“離子束”。
[0028]根據(jù)示例性的一個(gè)方面，末端站106包括處理腔室122，例如真空腔室124，其中處理環(huán)境126與處理腔室相關(guān)。處理環(huán)境126通常存在于處理腔室122里，并且在其中一個(gè)實(shí)施例中，包括真空來源128(如真空幫浦)所產(chǎn)生的真空，該真空來源耦合于處理腔室并且用于將處理腔室抽真空。
[0029]依據(jù)本發(fā)明，離子布植設(shè)備107用于給工件118提供具有一定密度的筆形或點(diǎn)離子束121。依據(jù)另一實(shí)施例，還提供掃描系統(tǒng)140，其中掃描系統(tǒng)140用于沿著一個(gè)或多個(gè)軸使點(diǎn)離子束121和工件118相對于彼此反復(fù)掃描(如同時(shí)掃描兩個(gè)互相正交的方向，例如X軸方向和y軸方向)。例如，掃描系統(tǒng)140包括配置為掃描點(diǎn)離子束121 (如:沿著關(guān)聯(lián)于X軸的“快掃描”軸)的離子束掃描系統(tǒng)142，在其中形成掃描離子束144。例如:離子束掃描系統(tǒng)142，沿著快掃描軸靜電或磁性掃描點(diǎn)離子束121以形成掃描離子束144?？蛇x擇地，掃描系統(tǒng)140進(jìn)一步還包括配置為相對于點(diǎn)離子束121而掃描工件118(如沿著關(guān)聯(lián)于y軸的“慢掃描”軸)的工件掃描系統(tǒng)146。在另一實(shí)施例中，工件掃描系統(tǒng)146配置為沿著快掃描軸和慢掃描軸相對于點(diǎn)離子束121而掃描工件118，在其中形成2維的機(jī)械掃描結(jié)構(gòu)。
[0030]依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供控制器148，用于在工件118上建立預(yù)定的掃描圖案150，如圖2所示，其中工件經(jīng)由掃描系統(tǒng)140的控制而暴露于點(diǎn)離子束121下。圖1中的控制器148配置為控制離子束112，例如點(diǎn)離子束121的離子束密度、電流以及離子布植系統(tǒng)100的其他特征。此外，經(jīng)由掃描系統(tǒng)140的控制，控制器148配置為控制沿著圖2所示的慢掃描軸151掃描工件118的速度，以及通過掃描系統(tǒng)140的控制，控制沿著快掃描軸154(如圖1所示的掃描離子束144)的關(guān)聯(lián)于點(diǎn)離子束121掃描的掃描寬度152。相應(yīng)地，在本實(shí)施例中，通過控制工件118沿著圖2的慢掃描軸151的掃描，以及通過控制點(diǎn)離子束121在快掃描軸154的掃描速度和掃描寬度152，工件118以預(yù)定方式(如預(yù)定的掃描圖案150)暴露于點(diǎn)離子束(如掃描離子束144)。
[0031]應(yīng)當(dāng)注意，圖2所示的預(yù)定掃描圖案150是一個(gè)實(shí)施例，具有大致固定不變的掃描寬度152，其他多種掃描圖案也被認(rèn)為落于本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，掃描離子束144的掃描寬度152可以隨著工件118沿著慢掃描軸151的變化而變化，使得掃描離子束在離工件的圓周156有預(yù)定距離時(shí)逆轉(zhuǎn)方向(如掃描離子束隨著工件的幾何型態(tài)而變動(dòng))。此外，掃描離子束144的掃描寬度152也可因其他目的而變化，例如為了達(dá)到測量離子束的多種特征，這將在下文進(jìn)一步討論。
[0032]如圖1所示，在離子布植到工件118的期間，為了制程控制和其他目的，需要控制布植到工件里的離子劑量。因此，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158(也稱為取樣杯)沿著掃描離子束144的路徑160(如沿著圖2所示的快掃描軸154)設(shè)置，當(dāng)點(diǎn)離子束越過側(cè)法拉第杯時(shí)，點(diǎn)離子束121的一或多個(gè)特征(如電流)可被一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所感測或測量。例如，圖1所示的劑量儀162接收來自一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158的信號164，并向控制器148輸出離子束121的一個(gè)或多個(gè)測量特征。在本實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158設(shè)置在工件118的外部(如圖2所示的工件118的圓周156外)，沿著掃描離子束144的路徑160，其中一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所分開的距離165與工件直徑相關(guān)，如圖3A-3B所示。
[0033]在本實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158設(shè)置在工件118的外部，其中掃描寬度152從圖3A所示的窄掃描166增加到圖3B所示的寬掃描167，以便使整個(gè)掃描離子束144越過一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯。因此，在實(shí)施一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158時(shí)，掃描寬度152從圖2和3A所示的剛好覆蓋工件118(如窄掃描166)增加到圖3B的寬掃描167。然而，由于掃描寬度152的此種增加對于工件118的摻雜沒有貢獻(xiàn)，故離子束121的整體利用率，有時(shí)稱為離子束利用因子，顯著減少。
[0034]例如，如圖4所示的示例性工件118的一半的直徑為300mm。假設(shè)圖4的離子束121是均勻的圓形且截面直徑168為40mm，為了均勻的覆蓋工件118，需要以離子束截面直徑的一半(S卩20mm)，在工件的圓周156處各個(gè)方向上設(shè)置過度掃描170。結(jié)果，在本實(shí)施例中，離子束121所掃描的總掃描面積174大約為340mm乘以340mm(再次注意:圖4僅為工件118的一半)。據(jù)此，離子束利用因子，或工件118上所接收的離子劑量占總掃描面積174的總劑量的比例約為61 %。
[0035]本發(fā)明可以看出:當(dāng)離子束121的掃描寬度152增加時(shí)，例如當(dāng)使離子束通過上述如圖3B所示的側(cè)法拉第杯158時(shí)，則離子束利用因子進(jìn)一步減小。如圖5A-5B所示，二個(gè)取樣杯158相對于工件118而放置(如相對于工件± 170mm，取樣杯之間距離340mm)，且取樣杯寬度176(如10毫米)。以類似于圖4的方式，為了均勻的布植工件118并覆蓋圖5A-5B的兩個(gè)取樣杯158(如:掃描期間達(dá)到對離子束121的適當(dāng)取樣)，過度掃描170以離子束截面直徑的一半(如:20mm)，沿著快掃描軸154在取樣杯外部再次布植。
[0036]相應(yīng)地，在上述實(shí)施例中，為了使離子束121沿著快掃描軸154而適當(dāng)通過取樣杯158，掃描寬度152增加到400mm(如:2*(340mm間隔+ 1mm取樣杯的寬度)+2*(離子束直徑/2))，同時(shí)沿著慢掃描軸151維持340mm的掃描寬度(如:300mm工件的直徑加上離子束直徑)。圖5B進(jìn)一步示出了圖5A的掃描路徑160的示例性放大部分178，其中圖5A中離子束121的掃描寬度152—般而言是均勻的。因此，如圖5A-5B所示，對于掃描路徑160包括所有寬掃描167時(shí)，離子束利用因子進(jìn)一步降低到約為52%。
[0037]依據(jù)本發(fā)明的示例性方面，當(dāng)利用如圖6A-6B所示的(多個(gè))取樣杯158時(shí)，可通過交錯(cuò)寬掃描167與窄掃描166，使離子束利用因子可明顯的超過圖5A-5B所不。如圖6A所不，掃描路徑160的示例性放大部分180，寬掃描167經(jīng)過取樣杯158，提供了適當(dāng)?shù)倪^度掃描，而窄掃描166提供的離子束121均勻的覆蓋在工件118上，但又不夠?qū)拋砀采w取樣杯。通過改變窄掃描166相對于寬掃描167的比例，離子束利用因子可以類似的變化并超過圖5A-5B所示的離子束利用因子。
[0038]為了更清楚地理解本發(fā)明，目前認(rèn)為布植期間正確檢測點(diǎn)離子束121的一個(gè)或多個(gè)特征的關(guān)鍵點(diǎn)是:整個(gè)離子束應(yīng)通過一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158，從而獲得離子束的一個(gè)或多個(gè)特征的正確電流測量值。其原因在圖3A和3B中再次得以說明，其中，圖3A中離子束121的窄掃描166和圖3B中離子束121的寬掃描167的離子束電流測量182(也稱為離子束電流分布)在工件118和側(cè)法拉第杯158的相應(yīng)位置之上疊加。例如，在圖3A所示的窄掃描166中，沿著圖2所示的快掃描軸154的離子束121的掃描在靠近圓周156或工件118的邊緣(如工件沿著慢掃描軸151的位置)逆轉(zhuǎn)方向，以嘗試提高產(chǎn)出和離子束利用率。離子束121的利用率一般與尚子束121沖擊工件118的時(shí)間和尚子束形成的總時(shí)間的比例有關(guān)，而且尚子束利用率最大化，還要考慮節(jié)能、工件產(chǎn)出率和其他多種因素，例如產(chǎn)生離子束的材料成本、能里寺ο
[0039]然而，離子束121的利用率最大化的一個(gè)困難就是:在圖3A所示的窄掃描166中，正確測量離子束的多種特征(如電流)會受到被稱為“邊緣取樣”系統(tǒng)的法拉第杯固定位置的阻礙，因?yàn)殡x子束的電流測量值會由于離子束未完全越過法拉第杯(如由于掃描方向的逆轉(zhuǎn))而減小。例如，窄掃描166中，選擇圖2所示的掃描寬度152，以使得離子束利用率最大化。例如，圖2所示的掃描寬度152最小化，使離子束121剛好均勻覆蓋工件，則離子束未沖擊工件便逆轉(zhuǎn)方向(如離子束在工件圓周156的位置逆轉(zhuǎn)方向)。在這種情況下，側(cè)法拉第杯158受到的離子束電流在電流分布182的陡斜區(qū)域184。當(dāng)側(cè)法拉第杯158維持在陡斜區(qū)域184時(shí)，離子束121的微小變化，如離子束尺寸的變化，甚至離子束位置的小偏移，都將影響離子束電流的測量值。
[0040]或者，當(dāng)圖2所示的離子束121的掃描寬度152確定為如圖3B所示的寬掃描167時(shí)，這樣離子束在離子束掃描期沿著快掃描軸154完全越過側(cè)法拉第杯158(如經(jīng)過側(cè)法拉第杯的外部區(qū)域186)，則可以獲得離子束電流的正確測量值。然而，當(dāng)實(shí)施于整個(gè)工件118上時(shí)，這種寬掃描167會非常不利于離子束利用率，因?yàn)閳D2所示的離子束121未沖擊工件時(shí)要消耗的更長。
[0041]對于上述的邊緣取樣劑量系統(tǒng)而言，在側(cè)法拉第杯158上所測量的圖1所示的離子束121的電流是布植期間工件118上的離子束劑量的主要標(biāo)準(zhǔn)。需要在取樣的離子束電流和工件118劑量之間維持適當(dāng)?shù)谋壤⑶冶景l(fā)明公開了可以避免由于離子束尺寸改變、離子束偏移等因素而在側(cè)法拉第杯158顯示出的電流變化，以用于重復(fù)布植。將側(cè)法拉第杯158暴露于圖3A所示的窄掃描166的陡斜區(qū)域184的困難，可以在圖3A所示的窄掃描166期間，阻擋圖1和7所示的側(cè)法拉第杯的信號164送到劑量儀162，但在圖3B所示的寬掃描167期間仍允許信號送到所述劑量儀。
[0042]為了避免前述在圖1所示的側(cè)法拉第杯158顯示的電流變化，例如，如圖7所示，提供了切換設(shè)備188，其中切換設(shè)備用于僅在圖6A-6B所示的寬掃描167(也稱為寬掃描模式)期間，將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到劑量儀16 2，而在窄掃描16 6 (也稱為窄掃描模式)期間，切換設(shè)備未將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連于劑量儀上。例如，圖7所示的切換設(shè)備188在圖6B所示的窄掃描166期間將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158的輸出電連接到地，使得圖3A所示的窄掃描的陡斜區(qū)域184的離子束電流無法到達(dá)圖7所示的劑量儀162。
[0043]圖7所示的切換設(shè)備188，例如，包括一對開關(guān)190A和190B(如半導(dǎo)體開關(guān))，其用于將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158選擇性地分別電連接到劑量儀162和電接地192。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器148進(jìn)一步用于當(dāng)圖1中的掃描系統(tǒng)140在窄掃描模式時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158電連接到電接地192，并且進(jìn)一步用于當(dāng)離子束掃描是在寬掃描模式時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到劑量儀162。
[0044]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，圖8不出結(jié)合了兩個(gè)窄掃描166和一個(gè)寬掃描167的掃描循環(huán)196的示例性掃描波形194。需要說明的是:掃描循環(huán)196可以任意組合窄掃描166和寬掃描167。窄掃描166相對于寬掃描167的比例越大，將增加離子束利用率121。然而，窄掃描166對寬掃描167比例越高，散射到一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯158的離子束則依該比例而減少，并且在極低離子束電流應(yīng)用中，訊噪比可能會明顯不利。因此，如果在圖1所示的離子布植系統(tǒng)100中，期望在低劑量操作下高度準(zhǔn)確地測量離子束電流，則圖6A-6B所示的窄掃描166相對于寬掃描167的比例應(yīng)依據(jù)制程需求降低到最小。
[0045]例如，圖8所示的掃描波形194下方顯示的是閘信號198，用以阻擋電流測量，其中閘信號控制圖7所示的一對開關(guān)190A和190B。在本實(shí)施例中，圖7所示的劑量儀162，在閘信號198低期間，通過打開開關(guān)190A和關(guān)閉開關(guān)190B而被阻攔(如閘擋)。利用劑量儀162和閘的這種同步，劑量儀上測量到的來自一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第158的電流將僅源自寬掃描167。
[0046]相應(yīng)地，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種如圖9所示的提高離子束利用率的方法200，其中該方法進(jìn)一步提供了布植期間，離子束的一個(gè)或多個(gè)特征(如電流、劑量)的正確測量方法。需要說明的是:雖然示例性方法在此被作為一系列步驟或事件予以說明和描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所描述的步驟或事件，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采不同于本發(fā)明所描述的次序和/或與其他步驟同時(shí)發(fā)生。此外，依據(jù)本發(fā)明的方法，不是所有上述描述的步驟均需要在該方法中予以實(shí)施。而且，應(yīng)當(dāng)理解，本方法可以配合上面所說明和描述的系統(tǒng)，以及其他未予以描述的系統(tǒng)予以實(shí)施。
[0047]圖9所示的方法200開始于步驟202:在工件支持物上提供工件，例如圖1所示的工件118和支持物120。圖9所示的步驟204:沿著離子束路徑設(shè)置一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯，其中一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所分開的距離與工件直徑相關(guān)，如圖3A和3B所示。在圖9所示的步驟206中，離子束跨越工件表面往返掃描，其中，離子束的窄掃描一般由逆轉(zhuǎn)位于工件邊緣位置的離子束的掃描方向來確定，離子束的寬掃描一般由逆轉(zhuǎn)位于一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯外部區(qū)域位置的離子束的掃描方向而定。例如，圖3A-3B和6A-6B所示的每個(gè)窄掃描166和寬掃描167可在步驟206確定。此外，圖9的步驟208，離子束的電流或其他特征可通過步驟206中離子束往返掃描的同時(shí)由一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯而感測。
[0048]在步驟210中，當(dāng)離子束是以寬掃描模式來掃描時(shí)，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯被電連接到劑量儀。例如，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯在圖3B和圖6A-6B所示的離子束寬掃描167的同時(shí)，被電連接到劑量儀。在另一個(gè)實(shí)施例中，在圖9所示的步驟210中，將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到劑量儀進(jìn)一步還包括:電阻擋一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯連連接到電接地。
[0049]相應(yīng)地，劑量儀通常決定離子束的電流。在步驟212中，當(dāng)離子束以窄掃描模式來掃描時(shí)，一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到接地。例如，圖3A和圖6A-6B所示的離子束121的窄掃描166發(fā)生的同時(shí)，將出現(xiàn)步驟212中將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到接地。在另一實(shí)施，圖9中步驟212，將一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到接地進(jìn)一步包括:電阻擋一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯連接到劑量儀。
[0050]雖然本發(fā)明已經(jīng)說明并描述了一個(gè)或多個(gè)較佳實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解了本說明書和所附圖后顯然會想到其他相等效果的改變和修飾方式。尤其考慮到上述構(gòu)件(總成、裝置、電路等)所具有的多種功能，除非另有所指，否則用于描述此種構(gòu)件的用語(包括“方法”)對應(yīng)于任何具有指定功能的構(gòu)件(即:功能上等同)，即使結(jié)構(gòu)上不同于所公開的結(jié)構(gòu)，但具有本發(fā)明實(shí)施例中所描述的功能。此外，雖然本發(fā)明的某個(gè)特征僅在其中一個(gè)或幾個(gè)實(shí)施例中公開，但該特征可以結(jié)合其他實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)特征作為期望或優(yōu)化用于給定或特殊的應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高離子束利用率的方法，該方法包括: 在工件支持物上設(shè)置工件； 沿著離子束的路徑設(shè)置一個(gè)或多個(gè)配置為感測所述離子束電流的側(cè)法拉第杯，其中所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯與所述工件分開的距離與所述工件的直徑有關(guān)； 跨越所述工件的表面往返掃描所述離子束，其中，所述離子束的窄掃描一般由逆轉(zhuǎn)位于所述工件邊緣位置的所述離子束的掃描方向而定，所述離子束的寬掃描一般由逆轉(zhuǎn)位于所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯的外部區(qū)域處的所述離子束的掃描方向來定，且使所述離子束的一個(gè)或多個(gè)窄掃描與所述離子束的一個(gè)或多個(gè)寬掃描交錯(cuò)； 在往返掃描所述離子束的同時(shí)，經(jīng)由所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯來感測所述離子束的電流； 在所述離子束寬掃描的同時(shí)，將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到劑量儀；以及 在所述離子束窄掃描的同時(shí)，將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到電接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到劑量儀還包括電阻擋所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯連接到地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到電接地還包括電阻擋所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯連接到所述劑量儀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述離子束的寬掃描的同時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到所述劑量儀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述離子束的窄掃描的同時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接地。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還包括提供與所述離子束掃描相關(guān)的閘信號，其中所述閘信號包括與所述離子束的寬掃描同步的閘開信號和與所述離子束的窄掃描同步的閘關(guān)信號，其中所述閘信號在所述離子束寬掃描的同時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到所述劑量儀，在所述離子束窄掃描的同時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到電接地。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:其中所述劑量儀僅在所述離子束寬掃描的同時(shí)才確定所述離子束的電流。8.一種增加離子束利用率的方法，該方法包括: 在工件支持物上設(shè)置工件； 沿著離子束的路徑設(shè)置一個(gè)或多個(gè)用于感測所述離子束的電流的側(cè)法拉第杯，其中所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯與所述工件分開的距離與所述工件的直徑有關(guān)； 跨越所述工件表面往返掃描所述離子束，離子束的一個(gè)或多個(gè)窄掃描與離子束的一個(gè)或多個(gè)寬掃描交錯(cuò)，其中所述離子束的一個(gè)或多個(gè)窄掃描是由逆轉(zhuǎn)位于所述工件的邊緣位置的所述離子束的掃描方向而定，其中所述離子束的一個(gè)或多個(gè)寬掃描是由逆轉(zhuǎn)位于所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯的外部區(qū)域處的所述離子束的掃描方向來定；以及 僅在所述離子束寬掃描的同時(shí)，通過劑量儀來測量所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所感測的離子束的電流。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:在所述離子束一個(gè)或多個(gè)窄掃描的同時(shí)，將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯連接到地。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:還包括在所述離子束的一個(gè)或多個(gè)窄掃描期間，阻擋該電流從所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯連接到所述劑量儀。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:還包括提供一種與所述離子束掃描有關(guān)的閘信號，其中所述閘信號包括與所述離子束的一個(gè)或多個(gè)寬掃描同步的閘開信號和與所述離子束的一個(gè)或多個(gè)窄掃描同步的閘關(guān)信號，其中所述閘信號在所述離子束一個(gè)或多個(gè)寬掃描的同時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到所述劑量儀，在所述離子束一個(gè)或多個(gè)窄掃描的同時(shí)將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到電接地。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:所述一個(gè)或多個(gè)窄掃描的掃描寬度是一致的，并且與該工件的直徑有關(guān)。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:所述一個(gè)或多個(gè)窄掃描的掃描寬度，至少部分，基于所述工件沿著慢掃描軸的位置而變化。14.一種用于掃描尚子束布植系統(tǒng)的劑量切換設(shè)備，該劑量系統(tǒng)包括: 工件支持物，用于支持掃描離子束的工件； 一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯，沿著該掃描離子束的路徑設(shè)置，其中所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯用于感測所述離子束的電流，所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯與該工件分開的距離與所述工件的直徑有關(guān)； 劑量儀，基于所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯所感測的電流而確定所述掃描離子束的電流；以及 控制器，用于在掃描離子束寬掃描的同時(shí)，將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到所述劑量儀，所述控制器還被用于在掃描離子束窄掃描的同時(shí)，將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯電連接到所述電接地，所述掃描離子束的窄掃描由逆轉(zhuǎn)位于所述工件的邊緣位置的所述掃描離子束的掃描方向而定，所述掃描離子束的寬掃描由逆轉(zhuǎn)位于所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯的外部區(qū)域處的所述掃描離子束的掃描方向而定。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的劑量系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器包括一對半導(dǎo)體開關(guān)，用于將所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)法拉第杯選擇性地分別電連接到所述劑量儀和地。
【文檔編號】H01J37/08GK105960696SQ201580006793
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】舒·佐藤
【申請人】艾克塞利斯科技公司