專利名稱：在不利條件下執(zhí)行均勻的劑量注入的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及離子注入系統(tǒng)，并且更具體地涉及在不利條件下(例如在覆有光致抗蝕劑的工件/晶片的植入期間的重度排氣)用于執(zhí)行劑量測定控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
在制造半導體器件時，離子注入被用以對半導體進行雜質(zhì)摻雜。在集成電路的制造期間離子束注入裝置用來以離子束處理硅晶片，以便形成η型或ρ型非本征材料摻雜或形成鈍化層或保護層。當被用于摻雜半導體時，離子束注入裝置注入一選定的離子種類以產(chǎn)生期望的非本征材料。注入由諸如銻、砷、或磷的源材料所產(chǎn)生的離子得到“η型”非本征材料的晶片，而如果想得到“P型”非本征材料晶片，可注入諸如硼、鎵、或銦的源材料所產(chǎn)生的離子。典型的離子束注入裝置包括離子源，其用于自可離子化的源材料產(chǎn)生正電荷的離子。產(chǎn)生的離子形成為束且沿著預定的束路徑被引導至注入站。離子束注入裝置可包括在離子源與注入站之間延伸的束形成和成形結構。束形成和成形結構維持離子束且界定該束流通過于其途中至注入站的伸長的內(nèi)部腔部或通道。當操作注入裝置，此通道通常被抽真空以降低離子由于碰撞于氣體分子而偏轉(zhuǎn)離開預定束路徑的幾率。劑量測定是測量注入在晶片或工件中的離子。在控制注入離子的劑量中，通常地利用閉合回路反饋控制系統(tǒng)，以便動態(tài)調(diào)節(jié)注入以實現(xiàn)在注入工件中的均勻度。這種控制系統(tǒng)利用實時電流監(jiān)測以控制工件慢掃描速度。法拉第碟或法拉第杯周期地測量束電流并調(diào)節(jié)慢掃描速度以確保恒定調(diào)配劑量。頻繁的測量允許劑量控制系統(tǒng)以快速響應于束電流的變化。法拉第杯接近工件放置，由此使得其對實際調(diào)配工件劑量的束電流敏感。劑量測定系統(tǒng)的目的是為了了解傳送至工件的摻雜物的量，并且在離子注入應用中，這通過測量電流(即束電流)完成。若所有摻雜物粒子帶相同的電荷值q，每秒傳送至晶片的摻雜物粒子“η”的數(shù)量僅由所測量的電流(束電流)“i”(安培)給出，如下式η = i/(qe),其中e是電子電荷的值，其約為1.6X10_19庫侖。通常，所有離子具有相同的電荷值且電荷值q是一個整數(shù)。若離子束是由不同的電荷狀態(tài)的離子(包括電荷值為零的中性粒子)所組成，則q是電荷值與其電荷狀態(tài)分布的加權平均值并且前面給出的簡單關系不再成立。因為離子束的電荷狀態(tài)分布可以改變(通過將詳細介紹的電荷交換反應)且難以測量，特別是由于其可能含有大部分的中性原子(其無法用任何電的方法測量)，付出很大的努力保持離子束的電荷值在初始期望的單一值。然而，一些處理是用以使改變離子的初始的電荷值，且一個這種處理被稱為電荷交換反應。當高速離子緊密接近另一個分子或原子，該離子可能從該分子或原子拾取或獲取電子(即電子“拾取”反應)，或可能釋放電子至該分子或原子(即電子脫離反應)。 前者反應將離子電荷的值減小1，例如，一單電荷離子變成一中性粒子，即電中性的原子。 后者將離子電荷的值增大1，例如一單電荷的離子變成一雙電荷的離子在離子注入系統(tǒng)中，花費大量的精力通過維持離子的整個路徑在高的真空度(通常為在< 1X10_6托(torr))以防止頻繁發(fā)生這些電荷交換反應。然而，在處理半導體制造的許多離子注入應用中，工件(半導體晶片)部分地覆蓋稱為光致抗蝕劑的薄有機膜，以屏蔽某些區(qū)域，并由此選擇地僅摻雜晶片的期望的部分。當高速的離子撞擊在晶片的光致抗蝕劑層，有機膜的一些分子鍵被打斷并且釋放的原子的部分形成氣體，很可能是氫氣。釋放氣體的量可能很多并且可以運作以降低在離子束路徑的真空水平，且在極端的情形，在離子束中幾乎50%的離子經(jīng)歷電荷交換反應。針對每個電荷交換反應，存在稱為反應橫截面的值，其描述在剩余原子的單位密度下的反應發(fā)生機率。反應橫截面以面積的尺寸的形式給出(如同其名稱所指，通常是平方厘米)，且其值通過離子速度、離子電荷值、離子質(zhì)量以及剩余氣體原子而在寬的范圍內(nèi)變化。若針對改變離子電荷X至y的反應而將電荷交換橫截面的值表示為Oxy，在已經(jīng)通過氣體層后電荷值從原始電荷χ改變至最后電荷值y的離子束的部分給定為f產(chǎn) 3. 3 X 1016p*L* σ xy,其中，ρ是真空壓力(單位為托)，且L是通過的長度(單位為厘米)。原始電荷狀態(tài)X的部分如下式表示fx = 1- (。+。+· ..)-(fx+1+fx+2+fx+3+. · ·)且在右邊的第二項是針對在電子“拾取”反應，而第三項是針對在脫離反應。使用最后電荷部分fy，在通過氣體層后，計算的平均電荷值為qav = fx*X+ (x-1) +fx_2* (x-2) +···} + {fx+1* (x+1) +fx+2* (x+2) +···}。對于實際應用，最后電荷狀態(tài)可限制為0與3之間的值。例如，對于在+l(x = 1) 的起始的離子電荷的情況，qav ^ (1-(f0+f2+f3)) + {fQ*0+f2*2+f3*3}。此外，當所有的脫離反應的離子束能量足夠低以至于可忽略地小 (σ 12 ^ σ 13 ^ 0)且僅有的電荷交換反應是電子拾取，該公式變得簡單得多qav ^ l-f0。在此簡化的實例中，針對在摻雜原子的數(shù)目“η”的公式由測量的束電流i給出n = i/((l-f0)*e)，即針對在相同的束電流摻雜原子的數(shù)目以1/(1- 倍增大。上述的實例顯示為了通過測量的束電流得到摻雜物的實際數(shù)目，必須知道f；， 即電荷交換離子的部分，這是很難知道的。圖1示出現(xiàn)有技術的離子注入系統(tǒng)，其對劑量測定控制采用壓力補償。離子束9 離開離子源2，并且通過質(zhì)量分析器3進行質(zhì)量分析，然后被引導朝向末端站5，在一個示例中末端站5是其中包含多個工件6的批量系統(tǒng)。法拉第杯7通過在盤上的狹縫8且在末端站的后方即刻測量到達晶片的離子束。因為到達盤的摻雜物粒子的數(shù)目必須通過在法拉第杯7的測量的束電流用上面包含依次依賴于束流路徑內(nèi)的壓力的因子f；的公式計算，這種
5方法使用放置在處理室15的離子計16所測量的瞬時壓力對在測量的束電流根據(jù)經(jīng)驗進行校正。在這種方法中，束電流與晶片上的原子數(shù)目之間的比例因子是針對在各個注入條件而根據(jù)經(jīng)驗來確定的，根據(jù)各個注入“配方(recipe)”，即該注入的離子束能量、質(zhì)量、 電荷值、束電流、與注入的總劑量水平。這種P運算電路(p-comp)方法的缺點是對每個注入配方必須在實際注入前確定經(jīng)驗因子且必須盡力使得該因子長時間維持不變?，F(xiàn)有技術的解決方案的另一個問題在于在壓力與劑量之間的假設作用近似傾向于在較高壓力條件下破壞。因為這個問題，一些使用者限制束電流以保持近似有效值，但是這負面地影響生產(chǎn)力。因此，期望改進的用于執(zhí)行劑量測定控制的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
下面給出簡化的發(fā)明內(nèi)容以便提供本發(fā)明的一個或多個方面的基本的理解。發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的寬的總的看法，并且不是為了確認本發(fā)明的關鍵的或至關重要的元件， 也不是描述本發(fā)明的范圍。相反，發(fā)明內(nèi)容的主要功能是為了以簡化的方式給出本發(fā)明一些概念，作為后面描述的更詳細的說明書的前奏。 提供一種離子注入系統(tǒng)，包括掃描儀，配置成將筆狀離子束掃描成帶狀離子束，和束彎曲組件，配置成接收具有第一方向的帶狀離子束，并且將帶狀離子束彎曲以沿第二方向行進。系統(tǒng)還包括末端站，定位在束彎曲組件的下游，其中末端站配置成接收沿第二方向行進的帶狀離子束，并且進一步配置成將工件固定，離子注入所述工件內(nèi)。此外，系統(tǒng)包括束電流測量系統(tǒng)，位于束彎曲組件的出口開口處，以及配置成在束彎曲組件的出口開口處測量帶狀離子束的束電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，系統(tǒng)包括劑量測定控制系統(tǒng)，配置成接收來自束電流測量系統(tǒng)的測量的束電流并控制在末端站上沿大體與第三方向正交的第四方向的工件掃描。在本發(fā)明的一個方面，束電流測量系統(tǒng)包括在其入口處具有一個或多個狹縫的法拉第杯，其中一個或多個狹縫操作以將帶狀離子束的離子的接收限制在相對于法拉第杯的軸線的預定角度范圍。在本發(fā)明的另一個方面，系統(tǒng)還包括閘門，可操作地與法拉第杯相關聯(lián)，并且配置成選擇地阻止法拉第杯記錄束電流。在一個實施例中，間門配置成作為定位在束彎曲組件上游的掃描儀的掃描電壓的函數(shù)選擇地阻止法拉第杯記錄束電流。在另一實施例中，閘門配置成允許法拉第杯在掃描離子束掠過法拉第杯入口處的一個或多個狹縫時記錄束電流， 并阻止法拉第杯記錄其他的束電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，帶狀離子束包括沿其寬度方向的邊緣，以及束電流測量系統(tǒng)包括兩個法拉第杯，每一個法拉第杯定位在束彎曲組件的出口開口處帶狀離子束的相應的邊緣。劑量測定控制系統(tǒng)配置成一起接收并平均來自兩個法拉第杯的測量的束電流， 并控制工件在末端站上大體與第一方向正交的第四方向上的掃描。根據(jù)本發(fā)明的還一方面，末端站在處理室內(nèi)，所述處理室具有可操作地與其相關的真空泵以在其內(nèi)實現(xiàn)真空。此夕卜，束彎曲組件位于磁體室內(nèi)。系統(tǒng)還包括傳導限制器，傳導限制器配置成將處理室與磁體室耦合在一起，并且所述傳導限制器還配置成減少從末端站上的工件至磁體室排氣的流入通量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種在離子注入系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行劑量測定控制的方法，包括下列步驟使用束彎曲組件彎曲帶狀離子束和測量在束彎曲組件的出口開口處帶狀離子束的束電流。所述方法還包括作為測量的離子束電流的函數(shù)控制工件相對于帶狀離子束的掃描。在一個實施例中，測量束電流的步驟包括將法拉第杯定位在束彎曲組件的出口開口處。在另一實施例中，所述方法包括將通過法拉第杯接收的帶狀離子束的離子的接收限制至相對于法拉第杯的軸線的預定角度。在還一實施例中，帶狀離子束包括沿其寬度方向的邊緣，并且所述方法包括測量束電流的步驟，包括將法拉第杯定位在束彎曲組件的出口開口處帶狀離子束的每個邊緣。平均所測量的來自法拉第杯的束電流并且作為平均束電流的函數(shù)控制工件的掃描。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述方法包括在彎曲帶狀離子束之前將筆狀束掃描成帶狀離子束；和作為將筆狀離子束掃描為帶狀離子束的函數(shù)選擇地阻止法拉第杯記錄束電流測量值。在一個實施例中，選擇地阻止的步驟包括允許法拉第杯在掃描的離子束流掠過法拉第杯時記錄束電流，并且阻止法拉第杯記錄其他的束電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，工件位于處理室內(nèi)的末端站上，并且束彎曲組件位于磁體室內(nèi)。在這種情況下，所述方法包括用配置成減小從工件到磁體室的排氣的流入通量的傳導限制器將處理室耦合至磁體室。為了實現(xiàn)前面的和相關的末端，本發(fā)明包括隨后充分地描述的且在權利要求中特地指出的特征。下面的說明書和附圖詳細地給出本發(fā)明的某些示例性方面。然而這些方面是示例，僅是可以采用的本發(fā)明的原理的不同方式的一部分。本發(fā)明的其他方面、優(yōu)點以及新穎的特征通過下面的詳細說明書在結合附圖考慮時變得清楚。


圖1示出現(xiàn)有技術的基于壓力補償?shù)木哂袆┝繙y定控制系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)的系統(tǒng)水平圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明至少一方面的離子注入系統(tǒng)的部分；圖3是示出本發(fā)明的不同方面和優(yōu)點的示意圖；圖4-6示出根據(jù)本發(fā)明一個或多個方面的電閘門的平面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明還一實施例的執(zhí)行劑量測定控制的方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明將參考附圖進行描述，其中，相同的附圖標記用于表示附圖中的相同元件。 本發(fā)明提出一種確定在離子注入裝置中應用的確定壓力補償因子的系統(tǒng)與方法。如上所述，在離子束與剩余氣體之間的電荷交換反應可以增加或減去這種離子的電子，由此從配方中表示的值改變不同的離子的電荷狀態(tài)。當電荷交換反應為中性時，入射的離子通量的部分為中性的。結果是所檢測的電流減小，但是實際的粒子電流或通量(包括中性粒子)保持不變。當電荷交換反應是電子脫離，則離子通量的一部分損失電子，結果是電流增大，但是粒子電流保持相同。
對于電荷交換是問題的通常的配方，射束比在脫離過程經(jīng)受更多的中性化。結果， 每當末端站壓力升高，法拉第杯測量的束電流減小。束中的離子是中性的，但是它們不被剩余氣體偏轉(zhuǎn)或截止。在束管線內(nèi)最后的束彎曲組件之后每個時刻每個區(qū)域的摻雜原子、劑量比率沒有被電荷交換改變。注入的中性粒子對工件所接收的劑量做出貢獻，但是沒有被法拉第杯測量，因而在劑量測定控制中沒有被正確地計算。結果，工件被超劑量了。因此， 本發(fā)明的發(fā)明人認識到，需要改進劑量測定控制。本發(fā)明的發(fā)明人認識到，現(xiàn)有技術劑量測定控制系統(tǒng)的關鍵問題在于用于測量束電流的法拉第杯非常靠近被注入工件，并且離離子注入束管線的最后的束彎曲組件太遠。 本發(fā)明通過移動束測量系統(tǒng)，例如移動法拉第杯至束管線的最終束彎曲組件的出口開口 (例如角度校正磁體或角能量濾波器)處而克服與現(xiàn)有技術相關的多個缺點。因此，在束測量系統(tǒng)測量的束電流基本上與工件表面處實際的離子粒子通量相符。根據(jù)下面的介紹將更加充分地認識多個有利的特征。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一方面的離子注入系統(tǒng)束管線100的一部分。處理室102包含工件或半導體晶片104，其通過劑量測定系統(tǒng)106，在一個實施例中例如速度控制伺服馬達系統(tǒng)，向上和向下機械地移動(即，沿χ方向進入紙面或離開紙面)。晶片運動的速度被控制成使得，即使撞擊晶片的束的強度因為某些原因而改變，摻雜密度保持恒定。仍然參照圖2，在一個實施例中所示的部分100包括普遍使用的離子注入裝置結構的后半部分，通常稱為混合掃描單晶片注入裝置。在該結構中，形成離子束并且質(zhì)量分析離子束為筆狀束108，并且隨后通過靜電或通過磁場掃描離子束以形成寬的帶狀束流112。 工件，例如晶片104，沿與離子束寬度正交的方向移動。在圖2中，離子束114在離開束彎曲組件112之后沿ζ方向移動，同時劑量測定控制系統(tǒng)106沿χ方向移動工件104。如果離子束強度及時保持絕對的穩(wěn)定，以恒定速度移動晶片將在晶片的整個區(qū)域上實現(xiàn)均勻的摻雜。然而，因為多種原因，例如衰減或光致抗蝕劑排氣，離子束強度起伏或波動。在這種情況下，不得不通過劑量測定控制系統(tǒng)106改變晶片運動速度，使得工件上的摻雜密度在時間上保持恒定。作為穩(wěn)定狀態(tài)的DC束(寬的束)或借助快靜電或電磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，在點108處出現(xiàn)展開的離子束110進入束彎曲組件112，例如磁透鏡，有時稱為角校正器磁體。替換地，束彎曲組件112可以稱為角能量濾波器(AEF)。束彎曲組件112從點108以類似將目標放置在透鏡前焦距長度處的光學透鏡系統(tǒng)中的方式將扇形散開束轉(zhuǎn)化成平行的寬束。平行離子束的寬度(沿y方向延伸的寬度)與工件的機械運動方向(χ方向)正交。在點108處扇形散開的角度被調(diào)整成使得離開束彎曲組件112的形成平行化的束具有足夠的寬度以覆蓋處理室102內(nèi)的工件的整個寬度或直徑。在一個實施例中，束彎曲組件112(例如，角度校正器磁體)被容納在分離的具有自身的真空泵118的真空室116內(nèi)并且通過傳導限制器118 窄的管道連接至處理室102，其在一種實施方式中僅足夠?qū)捰糜谕ㄟ^整個平行化的離子束。在束彎曲組件112的出口 120，兩個窄的法拉第杯122放置在寬的離子束110的兩側以監(jiān)測和取樣離子束電流的一部分。在一個實施例中，在每個窄的法拉第杯122的前面是一個或多個窄孔或狹縫124，其配置成限制離子束至杯的接收角，下面將詳細描述。在一個實施例中，在兩個法拉第杯處觀察到的離子束電流被加在一起，并且電流的和被提供至劑量測定控制系統(tǒng)106。在一個實施例中，控制系統(tǒng)106將多個束電流讀數(shù)平
8均并使用平均束電流控制機械運動或工件沿χ方向的掃描，χ方向與離子束在y方向上的延伸寬度正交。圖3簡單示出本發(fā)明的兩個法拉第杯的放置于束彎曲組件(即角度校正器)的立即出口的后方的優(yōu)點。為了清楚和描述，離子束被假定為在整個束管線上保持窄。束管線被分成三個部分A部分是束彎曲組件112的前面部分，B部分是束彎曲組件的內(nèi)部部分以及C部分是束彎曲組件和工件之間的最后的筆直部分。在本發(fā)明中，布置兩個虛擬法拉第杯，一個在晶片或工件位置224，而另一個2 在束彎曲組件的出口開口處。在電荷交換反應是可忽略的良好的真空中，到達法拉第杯2 (表示工件的位置)的粒子實際數(shù)量與位于束彎曲組件112的出口開口處的法拉第杯2M或2 測量的束電流相同。當在所有部分 (A、B以及C部分)中的真空水平變差并且開始發(fā)生電荷交換反應時，電流開始偏離到達法拉第杯224的實際粒子數(shù)。由熟知的洛倫茲力F = qv X B，行進通過磁場的離子在垂直于磁場方向的平面上被彎曲。彎曲的度數(shù)或曲率的半徑R為R = k*sqrt (質(zhì)量*能量)/q/B，其中，質(zhì)量、能量與q是離子的質(zhì)量、能量與電荷值且B是磁場的場強度。在圖3，調(diào)整磁場，使得原始(無電荷交換)的離子彎曲以于2 而直線射出至法拉第杯224的方向。當一些離子在A部分因為電荷交換反應而改變其電荷狀態(tài)，它們在磁場內(nèi)經(jīng)歷不同的彎曲，如220a和220b所示， 并且將不到達位于法拉第杯位置224的晶片。在B部分中的離子發(fā)生相同的情形，它們改變電荷狀態(tài)，如22 和222b所示，它們最可能不到達在法拉第杯位置224的晶片。簡要地說，因為磁體112內(nèi)的不同的彎曲度數(shù)，在A和B部分內(nèi)的所有電荷交換離子很可能不到達在法拉第杯位置224的晶片。對于在束彎曲組件112的出口開口和法拉第杯2M之間的C部分內(nèi)電荷交換離子情況差別很大。在C部分內(nèi)的所有電荷交換離子將進入法拉第杯224，也就是說，到達法拉第杯224的粒子數(shù)不會受到C部分的電荷交換反應的影響，并且如果晶片被放置在法拉第杯位置224，則經(jīng)歷電荷交換反應的離子將對注入有貢獻。這是因為在沒有可感知的磁場存在那里的情況下在C部分內(nèi)電荷交換反應不會顯著影響離子束方向。然而，在法拉第杯 2M處的電流受到C部分內(nèi)存在的電荷交換離子的影響并且因為離子數(shù)量和電流之間的關系，必須使用qav，而不是單個值q，并且它們之間的直線關系崩塌。還參照圖3，將估計在束彎曲組件112的出口開口處法拉第杯2 處記錄的束電流。在一個實施例中，法拉第杯2 具有一個或多個與其相關的窄狹縫以在法拉第杯軸線上或法拉第杯軸線附近限制僅接收離子。也就是說，將僅接收在相對于法拉第杯226的軸線的預定角度范圍內(nèi)的離子。到達法拉第杯226的離子必須具有期望的電荷值(例如，單電荷值)，因為所有由于電荷交換反應而具有錯誤電荷的離子具有諸如220a、220b、22h以及222b的不同軌線并且不在法拉第杯226的軸線上。因此在法拉第杯2 處，上面介紹的在粒子數(shù)量和束電流之間的公式的簡單關系在這里保持不變。此外，在法拉第杯2 處測量的所有離子位于直的軸線2 上，并且當法拉第杯2 縮回時那些離子將筆直地行進至位于法拉第杯2M位置處的晶片。因此，即使在存在大量電荷交換反應的時候通過法拉第杯2 測量的束電流也極佳地測量到達晶片的離子數(shù)量。重新參照圖2，在束彎曲組件112的出口開口處離子束具有寬的束寬度(即帶狀束)。代替圖3中的法拉第杯226，具有窄的接收角的兩個法拉第杯122在離子束的兩個邊緣處對離子束的一部分取樣。具有二個法拉第杯且一個位于寬的帶狀束的一側具有明確的優(yōu)點。當真空水平下降，因為A和B部分內(nèi)的束路徑長度不同，到達晶片的外側部分和晶片的內(nèi)側部分的實際粒子數(shù)量開始彼此偏離。因此，工件的一個外邊緣接收較少的粒子，因為外軌線路徑較長?；谙嗤脑蛟谶B接器的出口處束的外邊緣的法拉第杯比束的內(nèi)邊緣的法拉第杯經(jīng)歷較少的束。如果單獨用外法拉第杯表示束，將低估到達晶片朝向內(nèi)側的其余部分的粒子實際數(shù)量。如果僅在內(nèi)邊緣處單獨使用法拉第杯則情形相反。通過使用法拉第杯信號的平均，可以表示到達晶片中間的粒子實際數(shù)量并且在整個晶片區(qū)域上的誤差可以減半。當高速離子束撞擊容納在圖2中的處理室102內(nèi)的晶片上例如光致抗蝕劑的有機膜時將產(chǎn)生大量的排氣。如上所述，在C部分、束彎曲組件112的出口開口和工件104之間的最后的筆直部分中的所有電荷交換反應不影響將到達晶片104的粒子的數(shù)量，并且只要劑量測定系統(tǒng)保持完整性，則在C部分內(nèi)具有稍增大的壓力(即變差的真空)是無害的。然而，不良的光致抗蝕劑排氣效應引起A和B部分內(nèi)壓力升高，因為其實際地改變了到達工件或晶片的粒子的數(shù)量。因此，本發(fā)明的一個實施例阻止了 A和B部分內(nèi)真空壓力變差。在該實施例中，長的窄傳導限制器118連接磁體室116和處理室102以減少排氣進入A和B 部分的流入通量，并且在磁體室116上或其內(nèi)安裝獨立的高真空泵118以在注入過程發(fā)生的光致抗蝕劑排氣期間保持最佳的真空。仍然參照圖2，在法拉第杯122之前的是設計用以限制接收角的一系列一個或多個狹縫1 使得它們僅測量達到晶片的離子，即使它們之后改變電荷。優(yōu)選地，法拉第杯不應記錄相對于法拉第杯軸線具有大的角度且將不到達晶片的離子，例如圖3所示的射線 222b。根據(jù)一個實施例，對于通過在點108掃過窄的束產(chǎn)生寬的帶狀束的系統(tǒng)還可以通過電的方式提高至法拉第杯的角度準直。假定通過類似圖4中示出的三角形波形在點108處向左和向右偏轉(zhuǎn)束流，波形可以被看作隨時間偏轉(zhuǎn)，或晶片104上的束位置隨時間變化。圖 5示出在內(nèi)法拉第杯122處的相應的束電流信號。法拉第杯122僅在束掠過法拉第杯的窄的狹縫時記錄并且脈沖的定時與束的瞬時位置和法拉第杯的位置相關聯(lián)。在具有如圖4所示的波形402和圖5中示出的來自法拉第杯(如圖2中的法拉第杯12 的典型的放大的信號500的情況下離子束來回移動。在法拉第杯上觀察的束脈沖 502相對于掃描波形的位置(即，相位)，一個從“上”掠過，一個從“下”掠過。因為法拉第杯122被設置在磁體邊緣附近，但是在掃描寬度的稍微內(nèi)側，脈沖502出現(xiàn)在波形的峰值附近并且兩個脈沖出現(xiàn)非?？拷?。對于劑量測定測量，僅采用包含在束脈沖內(nèi)的束電流(即， 電荷)，并且為了劑量測定任何脈沖之間的信號被處理為噪音并且在測量低電流的過程是非常有害的。噪音(與束掃描不同步)內(nèi)可能包含來自法拉第杯的漏電流、I/V中產(chǎn)生的直漏干擾(leakage noise)和不規(guī)則噪聲(random noise)以及由商業(yè)頻率(硬件相關的存儲器)誘發(fā)的噪音或來自馬達或PWM電源的周期尖脈沖。此外噪音(與束流掃描同步)可以來自實際的束但是被散射，或來自另一軌線的電荷交換反應產(chǎn)物，例如圖3中示出的偏離束流22b。如果電荷交換后的束，例如圖3中的射線222b在與主峰不同的位置處進入法拉第杯，其將顯露或成為被測量的束電流的一部分，因為其來自掃描的不同的相位。因此，這種偏離束構成噪音，其在圖5中所標示出。類似射線222b的電荷交換射束的拒斥是根據(jù)本發(fā)明而主要為借著一機械狹縫系統(tǒng)1 所完成，運用自電荷交換離子的信號為發(fā)生于掃描的不同相位的事實，則可將其為進一步拒斥，藉由應用一電子式閘門至該信號以除了環(huán)繞主要尖峰的窄區(qū)域而切除法拉第杯122的所有信號，如圖6所示。此是可藉由同步于射束掃描時序之電子式閘門控而作成這通過與束掃描時序同步的電子式閘門控(gating)而實現(xiàn)。例如，如果原始信號(可以是I/V輸出)通過以與束掃描同步的短的時間間隔打開的電閘門，可以消減上述兩種類型噪音的大部分，如圖6波形圖的底部線所示的。電閘門可以延伸至更多的更廣的應用中，其中任何時候杯形信號由與掃描波形同步的脈沖構成。 任何時候束脈沖傾向于被掩埋在隨機的噪音或DC噪音之間，通常面臨測量束電流范圍的低端，電閘門可以簡單地用作噪音抑制。電閘門還可以用作電子束準直器以拒絕來自相鄰軌線涉及不同束掃描相位的“偏離角”的束?，F(xiàn)在參照圖7，根據(jù)本發(fā)明還應該注意到，雖然這里示例性的方法700圖示并描述為一系列的動作或事件，但是應該認識到，本發(fā)明不限于圖示的這種動作或事件的次序，因為一些步驟可以以與這里圖示的和描述的不同的次序和/或與其他步驟同時發(fā)生。此外， 不是所有的示出的步驟對實施根據(jù)本發(fā)明的方法都是必要的。而且，應該認識到，這些方法可以與這里圖示和描述的系統(tǒng)300以及這里沒有示出的其他系統(tǒng)聯(lián)系應用。方法700在步驟702開始，其中離子源產(chǎn)生離子束并且引導束進入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器的磁場強度可以根據(jù)荷質(zhì)比比值進行選擇。質(zhì)量分析器(如果采用)，則可以配置在離子源的下游。在質(zhì)量分析器的下游和撞擊工件之前，離子束可以從筆狀的束流被掃描成帶狀離子束，并且其經(jīng)歷另一束彎曲組件，例如角度校正器磁體或角能量濾波器(AEF)。在步驟 704，在放置在束彎曲組件的出口開口處的一個或多個法拉第杯測量離子束電流(例如見圖2)。應該認識到，在一個實施例中，電流可以是法拉第杯讀數(shù)的平均或是來自單一束電流測量裝置的單一讀數(shù)。在步驟706，基于離子束電流讀數(shù)控制工件相對于離子束的慢掃描速度以最大化工件處的劑量均勻性。此外，方法700中的法拉第杯可以采用一個或多個狹縫以限制偏離離子束的接收，以便進一步改善離子束的測量。此外，在另一實施例中，可以結合法拉第杯(或其他束電流測量裝置)采用電閘門以基于上游掃描儀的掃描電壓選擇地攔截束電流讀數(shù)。以此方式，法拉第杯僅在掃描束通過杯的時候記錄束電流，由此減少噪音并進一步改善離子束電流精確性。雖然本發(fā)明已經(jīng)示出并描述了特定應用和實施方式，但是應該認識到，本領域技術人員在閱讀和理解本說明書及其附圖的情況下將得出替換的和修改的實例。尤其地，上面描述的部件(組件、裝置、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的多種功能，用以描述這些部件的術語(包括“裝置”)是為了對應執(zhí)行這里描述的部件(即，功能等價物)的具體功能、甚至與這里公開的執(zhí)行這里示出的示例性應用的結構不是結構上的等價物的具體功能。此外，雖然本發(fā)明的具體特征可以用若干個應用中的僅一個公開，但是在期望的時候且對給定的或特定應用有利的時候這種特征可以與其他應用的一個或多個其他特征結合。此外，在術語“包括”、 “包含”、“具有”及其變體用在詳細說明書中或權利要求中程度內(nèi)，這些術語是為了以類似
11術語“包括”的方式被包含的。
權利要求
1.一種離子注入系統(tǒng)，包括束彎曲組件，配置成接收具有第一方向的帶狀離子束，以及將帶狀離子束彎曲以沿第二方向行進；末端站，定位在束彎曲組件的下游，其中末端站配置成接收沿第二方向行進的帶狀離子束，并且進一步配置成將工件固定，離子注入所述工件內(nèi)；和束電流測量系統(tǒng)，位于束彎曲組件的出口開口處，以及配置成在束彎曲組件的出口開口處測量帶狀離子束的束電流。
2.如權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中帶狀離子束具有沿第三方向延伸的寬度， 以及所述離子注入系統(tǒng)還包括劑量測定控制系統(tǒng)，劑量測定控制系統(tǒng)配置成接收來自束電流測量系統(tǒng)的測量的束電流并控制在末端站上沿大體與第三方向正交的第四方向的工件掃描。
3.如權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中束電流測量系統(tǒng)包括在其入口處具有一個或多個狹縫的法拉第杯，其中一個或多個狹縫操作以將帶狀離子束的離子的接收限制在相對于法拉第杯的軸線的預定角度范圍。
4.如權利要求3所述的離子注入系統(tǒng)，還包括可操作地與法拉第杯相關聯(lián)的閘門，以及所述間門被配置成選擇地阻止法拉第杯記錄束電流。
5.如權利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，其中閘門配置成作為定位在束彎曲組件上游的掃描儀的掃描電壓的函數(shù)選擇地阻止法拉第杯記錄束電流。
6.如權利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，其中閘門配置成允許法拉第杯在掃描離子束掠過法拉第杯入口處的一個或多個狹縫時記錄束電流，并阻止法拉第杯記錄其他的束電流。
7.如權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中帶狀離子束包括沿其寬度方向的邊緣，以及束電流測量系統(tǒng)包括兩個法拉第杯，每個法拉第杯定位在束彎曲組件的出口開口處帶狀離子束的相應的邊緣。
8.如權利要求7所述的離子注入系統(tǒng)，其中帶狀離子束具有沿第三方向延伸的寬度， 并且所述離子注入系統(tǒng)還包括劑量測定控制系統(tǒng)，劑量測定控制系統(tǒng)配置成一起接收并平均來自兩個法拉第杯的測量的束電流，并控制工件在末端站上大體與第一方向正交的第四方向上的掃描。
9.如權利要求7所述的離子注入系統(tǒng)，其中兩個法拉第杯每一個在其入口處具有一個或多個狹縫，其中一個或多個狹縫操作以將帶狀離子束的離子的接收限制在相對于相應的法拉第杯的軸線的預定角度范圍。
10.如權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中末端站在處理室內(nèi)，所述處理室具有可操作地與其相關的真空泵以在其內(nèi)實現(xiàn)真空，并且其中束彎曲組件位于磁體室內(nèi)，并且所述離子注入系統(tǒng)還包括傳導限制器，所述傳導限制器配置成將處理室與磁體室耦合在一起， 并且所述傳導限制器還配置成減少從末端站上的工件至磁體室排氣的流入通量。
11.如權利要求10所述的離子注入系統(tǒng)，還包括真空泵，真空泵可操作地與磁體室相關聯(lián)并且配置成在磁體室內(nèi)保持期望的真空條件。
12.如權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中彎曲組件包括角能量濾波器。
13.一種在離子注入系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行劑量測定控制的方法，包括下列步驟使用束彎曲組件彎曲帶狀離子束；測量在束彎曲組件的出口開口處帶狀離子束的束電流；作為測量的離子束電流的函數(shù)控制工件相對于帶狀離子束的掃描。
14.如權利要求13所述的方法，其中測量束電流的步驟包括將法拉第杯定位在束彎曲組件的出口開口處。
15.如權利要求14所述的方法，還包括將通過法拉第杯接收的帶狀離子束的離子的接收限制至相對于法拉第杯的軸線的預定角度。
16.如權利要求13所述的方法，其中帶狀離子束包括沿其寬度方向的邊緣，測量束電流的步驟包括將法拉第杯定位在束彎曲組件的出口開口處帶狀離子束的每個邊緣。
17.如權利要求16所述的方法，還包括步驟平均所測量的來自法拉第杯的束電流并且作為平均束電流的函數(shù)控制工件的掃描。
18.如權利要求14所述的方法，還包括在彎曲帶狀離子束之前將筆狀束掃描成帶狀離子束；和作為將筆狀離子束掃描為帶狀離子束的函數(shù)選擇地阻止法拉第杯記錄束電流測量值。
19.如權利要求18所述的方法，其中選擇地阻止的步驟包括允許法拉第杯在掃描的離子束掠過法拉第杯時記錄束電流，并且阻止法拉第杯記錄其他束電流。
20.如權利要求13所述的方法，其中工件位于處理室內(nèi)的末端站上，并且束彎曲組件位于磁體室內(nèi)，所述方法還包括步驟用配置成減小從工件到磁體室的排氣的流入通量的傳導限制器將處理室耦合至磁體室。
全文摘要
一種離子注入系統(tǒng)(100)和相關的方法包括掃描儀，配置成將筆狀離子束掃描成帶狀離子束(110)，和束彎曲組件(112)，配置成接收具有第一方向的帶狀離子束，并且將帶狀離子束彎曲以沿第二方向行進。系統(tǒng)還包括末端站，定位在束彎曲組件的下游，其中末端站(102)配置成接收沿第二方向行進的帶狀離子束，并且進一步配置成將工件(104)固定，離子注入所述工件內(nèi)。此外，系統(tǒng)包括束電流測量系統(tǒng)(122，124，106)，位于束彎曲組件的出口開口處，并且配置成在束彎曲組件的出口開口處測量帶狀離子束的束電流。
文檔編號H01J37/244GK102460629SQ200980160148
公開日2012年5月16日 申請日期2009年5月29日 優(yōu)先權日2009年4月28日
發(fā)明者佐藤秀 申請人:艾克塞利斯科技公司