生產(chǎn)率及一致性提高的離子注入的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)包括掃描元件、射束評測儀、分析系統(tǒng)及ZFE限制元件。掃描元件配置成掃描離子束掃描路徑上的離子束。在離子束掃描路徑上掃描離子束時，射束評測儀測量離子束的束電流；分析系統(tǒng)分析所測的束電流，從而檢測ZFE情況。位于射束評測儀上游并經(jīng)由反饋通路耦合至分析系統(tǒng)的ZFE限制元件配置成基于是否檢測到ZFE情況而有選擇地向經(jīng)掃描離子束施加時變電場。選擇性施加的電場引發(fā)經(jīng)掃描射束中的變化，從而限制ZFE情況。
【專利說明】生產(chǎn)率及一致性提高的離子注入的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及離子注入系統(tǒng)，具體而言，涉及用于提高生產(chǎn)率及經(jīng)掃描離子束一致性的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在離子注入系統(tǒng)中，使離子束指向工件(例如半導(dǎo)體晶片或顯示面板)，已將離子注入其晶格。一旦注入的離子嵌入工件的晶格，相對于未注入?yún)^(qū)域，其改變經(jīng)注入工件區(qū)域的物理及/或化學(xué)性質(zhì)。由于這種改變材料屬性的能力，離子注入可用于半導(dǎo)體裝置的制造、金屬加工以及在材料科學(xué)研究中的各種應(yīng)用中。
[0003]在典型的注入過程中，離子束具有顯著小于待注入工件表面積的橫截面積。由此，離子束在工件的表面上掃描，以達到工件中摻雜輪廓的指定一致性，其中摻雜輪廓由在預(yù)期體積濃度的預(yù)期深度分布組成。例如，圖1表示傳統(tǒng)離子注入系統(tǒng)100的端視圖，其中離子束102追蹤掃描路徑103，以將離子注入工件104的晶格中。在追蹤期間，離子束102通常掃描第一軸105，而工件104在第二軸106上機械地轉(zhuǎn)移。然而，在其他實施方案中，射束也可掃描第一軸105及第二軸106 二者,射束可分別以電磁或電子方式掃描軸105和106,諸如此類等。
[0004]在實踐中，隨著離子束102追蹤掃描路徑103，射束的形狀和/或橫截面積可以不同(例如圖1B至圖1F所示)。圖1B至圖1F表示掃過工件104的離子束102，其中射束寬度可在接近工件中心的位置較大(例如較發(fā)散)(圖1D的中央寬度W。)并且可在接近邊緣的位置較小(例如較 聚焦)(例如圖1B和IF分別所示的左右寬度WU、WK1)。倘若不能精確測量分析這些射束寬度和/或相關(guān)流密度中的變化，則在工件104中實際形成的摻雜輪廓的一致性會不同于指定的一致性。這種非一致性可能導(dǎo)致經(jīng)注入工件退變成功能性低于預(yù)期的電子裝置。
[0005]這種射束變化的根本原因可能是所謂的零場效應(yīng)(zero-field effect, ZFE),亦可稱之為零場異常(zero-field anomaly, ZFA)。通常在掃描場(電場或磁場)的場強接近零的情況下發(fā)生ZFE，由此導(dǎo)致束電流中突然發(fā)生“尖峰”或“驟降”，同時施用零場強掃描場。圖2A表示掃描波形204的射束示例，其可用于使離子束在掃描路徑上來回掃描(例如圖1所示)。如圖2A至圖2B可同時看出，在掃描波形204是射束接近零時(圖2A中的206)，束電流中突然出現(xiàn)尖峰202 (圖2B)。缺乏對策之下，該束電流“尖峰”202可能導(dǎo)致經(jīng)受ZFE的工件部分受到與指定不同的注入，從而導(dǎo)致在工件上形成不利的非一致性。
[0006]ZFE的確切原因尚未可知，但可能需利用束流中和，換言之，由束線中具有相反電荷的介質(zhì)抵消離子束的空間電荷時出現(xiàn)傳輸增強，諸如通過束離子與中性背景氣碰撞而產(chǎn)生的中和射束電漿。ZFE可能是磁場或感應(yīng)電場(例如由于時間變化的磁場)的結(jié)果，迫使中和電子離開射束線區(qū)域(例如磁場或感應(yīng)電場用力作用于電子，該力將電子推出射束線)，由此降低電荷的中和性且導(dǎo)致傳輸增強或降低(例如基于電荷中和影響射束傳輸?shù)某潭忍峁└嗷蚋俚氖娏?。然而，不考慮ZFE的原因，零場效應(yīng)的結(jié)果導(dǎo)致不均勻的束電流分布，可能造成工件上的非均勻注入。
[0007]因此，本發(fā)明的內(nèi)容是針對緩解ZFE的改進離子注入系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對一種離子注入系統(tǒng)，該離子注入系統(tǒng)配置成降低ZFE的同時增加整體生產(chǎn)率。本發(fā)明一方面提供一種離子注入系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用掃描元件來掃描射束，該射束會引發(fā)ZFE。為減輕ZFE，射束評測儀在射束經(jīng)掃描時(例如在初始化或?qū)嶋H注入過程中)測量束電流，并且分析電路分析所測得的束電流，以檢測在離子束掃描路徑中至少一個掃描位置發(fā)生的ZFE情況?？膳彃呙柙⒔?jīng)由反饋通路連至分析電路的ZFE限制元件配置成根據(jù)是否檢測到ZFE情況而有選擇地向經(jīng)掃描離子束施加時變電場。選擇性施加的電場在所述至少一個掃描位置的掃描射束中引發(fā)變化，從而限制ZFE情況。
[0009]因此，本文提供用于減少零場效應(yīng)并提高生產(chǎn)率及掃描射速一致性的技術(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下文內(nèi)容及附圖詳細闡明本發(fā)明的某些說明性方面及實施。但這些僅表明運用本發(fā)明原理的多種不同方式中的少數(shù)幾種。
[0011]圖1A是說明追蹤掃描路徑以將離子注入工件的經(jīng)掃描離子束的端視圖；
[0012]圖1B至圖1F表示在離子束掃過工件表面時所產(chǎn)生的射束大小變化；
[0013]圖2A和圖2B說明掃描波形及相應(yīng)的束電流密度圖，其分別說明一 ZFE示例；
[0014]圖3是說明根據(jù)某些實施方案的離子注入器的示意框圖；
[0015]圖4A至圖4G說明磁束掃描系統(tǒng)，其可引發(fā)ZFE情況，其中射束評測儀及電掃描元件用于限制ZFE情況；
[0016]圖5說明用于反復(fù)改變施加于離子注入的掃描器區(qū)域的電場以提高生產(chǎn)率及掃描射束一致性的方法流程圖；
[0017] 圖6表示另一種用于優(yōu)化掃描器中電場的典型方法。
【具體實施方式】
[0018]現(xiàn)將參照附圖闡述本發(fā)明，其中整篇中類似標(biāo)號用于表示類似元件。
[0019]圖3說明根據(jù)一些實施方案的典型離子注入系統(tǒng)110。在此可進一步理解，離子注入系統(tǒng)110使用掃描器115掃描射束，該射束可導(dǎo)致ZFE情況，可由射束評測系統(tǒng)152檢測該ZFE情況。倘若檢測到ZFE情況，射束評測系統(tǒng)152提供反饋至ZFE限制元件180，以向磁性掃描的射束施加時變電場，從而校正ZFE。多數(shù)情況下，ZFE限制元件僅在檢測到ZFE情況的情況下施加電場。倘若并未檢測到ZFE情況，ZFE限制元件會中斷電場(或處于某些其他靜止?fàn)顟B(tài))。該系統(tǒng)110旨在說明目的，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不僅限于所述的離子注入系統(tǒng)，亦可采用其他適當(dāng)?shù)碾x子注入系統(tǒng)。
[0020]系統(tǒng)110具有終端112、束線組件114及終端站116。終端112包括由高壓電源供應(yīng)器122供電的離子源120，該離子源120產(chǎn)生離子束124并將其導(dǎo)向束線組件114。離子源120生成離子，將這些離子引出并形成離子束124，該離子束124在束線組件114中沿射束路徑導(dǎo)向終〗而站116。[0021]為生成離子，待離子化的摻雜材料氣體(未示出)位于離子源120的生成室121內(nèi)。例如，可由氣源(未示出)將摻雜氣輸入艙室121。除電源供應(yīng)器122之外，應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)量的適當(dāng)機構(gòu)(未示出)均可用于在離子生成室121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/或例如在艙室內(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并生成離子。典型地，生成陽離子，然而在本文適用的系統(tǒng)中，同樣也可生成陰離子。
[0022]在該實例中，可由離子引出組件123可控制地通過艙室121的狹縫118引出離子。離子引出組件123包括多個引出和/或抑制電極125。引出組件123可包括例如單獨的引出電源供應(yīng)器(未示出)，以對引出和/或抑制電極125施加偏壓，從而加速由生成室121引出離子。應(yīng)當(dāng)理 解，由于離子束124包括相似帶電粒子，在相似帶電粒子互相排斥時，射束可能趨于爆炸或徑向向外膨脹。亦可理解，在低能量、高電流(高導(dǎo)流系數(shù))的射束中，射束爆炸會加劇，其中許多相似帶電粒子(例如高電流)在同一方向移動相對較慢(例如低能量)，從而粒子間存在極大的排斥力。因此，引出組件123通常配置成以高能量引出射束，從而射束不會發(fā)生爆炸。此外，在該實例中，射束124通常以相對較高的能量在整個系統(tǒng)傳輸并且剛好在工件130之前減少，從而促進射束容納性。
[0023]束線組件114具有射束引導(dǎo)件132、質(zhì)量分析器126、掃描系統(tǒng)135、電子元件180及并行器139。在該實例中，質(zhì)量分析器126約成90度角并包括一個或多個磁體(未不出)，磁體用于在其中建立(偶極)磁場。在射束124進入質(zhì)量分析器126時，經(jīng)由磁場而相應(yīng)彎曲，從而荷質(zhì)比(charge-to-mass ratio)不當(dāng)?shù)碾x子不獲接納。更具體而言，荷質(zhì)比過大或過小的離子偏轉(zhuǎn)至射束導(dǎo)向器132的側(cè)壁127。通過這種方式，質(zhì)量分析器126僅允許射束124中具有預(yù)期荷質(zhì)比的離子穿過并通過分辨孔134射出。應(yīng)當(dāng)理解，離子束與系統(tǒng)110中的其他粒子的碰撞會降低射束的完整性。因此，可包括一個或多個泵(未不出)用于至少抽空射束導(dǎo)向器132及引出組件123
[0024]在所示實例中的掃描系統(tǒng)135包括磁或電掃描元件136以及磁或電聚焦和/或轉(zhuǎn)向元件138。各自的電源供應(yīng)器149、150可操作地耦合至掃描元件136及聚焦轉(zhuǎn)向元件138，更具體耦合至位于其中的各極片和電極138a、138b。聚焦轉(zhuǎn)向元件138接收經(jīng)質(zhì)量分析的輪廓相對較窄的離子束124 (例如所示系統(tǒng)110中的“筆形”射束)。由電源供應(yīng)器150向板片138a和138b施加的電壓作用于使射束聚焦轉(zhuǎn)向至掃描元件136的掃描頂點151。在該實例中，由電源供應(yīng)器149向極片周圍線圈施加的電流波形形成時變場，然后其來回掃描射束124以形成經(jīng)掃描的離子束131,該經(jīng)掃描離子束131具有相對于未經(jīng)掃描射束124的射束路徑所測的時變掃描角。應(yīng)當(dāng)理解，掃描頂點151可定義為光路中的點，經(jīng)掃描兀件136掃描之后的帶狀射束的每一細束或已掃描部分源于該點。
[0025]如前所述，離子束掃描器(例如圖3中的掃描元件136)可能經(jīng)受零場效應(yīng)(ZFE)，該零場效應(yīng)是在掃面元件中的電場或磁場強度為零或逼近零時發(fā)生的異常傳輸階段。ZFE會導(dǎo)致經(jīng)掃描的帶狀射束131的通量分布不規(guī)則，其中在掃描器的場強為零或逼近零的情況下，電流密度暫時增高或降低。
[0026]因而，本發(fā)明披露的技術(shù)通過利用射束評測系統(tǒng)152測量掃描器135下游的掃描路徑上的經(jīng)掃描離子束131的束電流來限制ZFE。然后，分析電路(例如射束診斷系統(tǒng)155)分析所測束電流，從而檢測ZFE情況。例如，束流診斷系統(tǒng)155會搜尋束電流中相對于基準(zhǔn)束電流的突然尖峰或驟降而檢測ZFE。然后，通過有線或無線反饋通路耦合至分析電路的ZFE限制元件180選擇性向射束路徑受ZFE影響的區(qū)域施加電場，從而限制ZFE情況。電場的選擇性施加取決于是否檢測到ZFE情況，例如，倘若檢測到ZFE情況，則改變或開啟電場；而倘若未檢測到ZFE情況，則電場保持不變或關(guān)閉。因此在多數(shù)情況下，由ZFE限制元件施加的電場僅在出現(xiàn)ZFE的情況下才施加。在并未檢測到ZFE的其他時間，ZFE限制元件180并不向束線施加電場。
[0027]在一實施方案中，ZFE限制元件180包括第一及第二電極片182a、182b，這些電極片位于掃描器136的下游，但也可使用更少的電極片(例如單個電極片)或更多電極片。較佳的實施方案采用接近射束的單片，其能夠吸引或排斥來自射束電漿的電子?；谑欠駲z測到ZFE情況，選擇性向一個或多個電極片(例如182a、182b)施加電壓以引發(fā)選擇性限制ZFE的電場。在可選的實施方案中，向鄰近掃描器136的環(huán)形電極施加電壓，以引發(fā)選擇性限制ZFE的電場，但也可能是其他電極設(shè)置。一般而言，可在掃描器136附近的任意位置引入電場以限制ZFE的影響。
[0028]然后，經(jīng)掃描射束131通過并行器/校正器139，在所示實例中，其包括兩個偶極磁體139a、13%。由偶極的磁場線繪出的形狀可大體呈梯形且彼此呈鏡面映射，以使經(jīng)掃描射束131彎曲成大致S形狀。換言之，偶極引發(fā)離子束路徑的彎曲，其具有相等的角度和半徑以及相反的曲率方向。
[0029]并行器139使經(jīng) 掃描射束131改變其路徑，從而射束131不考慮掃描角度而平行于射束軸行進。由此，注入角度相對均勻地分布于工件130。
[0030]在該實例中，一個或多個減速載臺157位于并行化部件139的下游。直至系統(tǒng)110中的這一點，射束131 —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134，射束密度升高的情況下，射束爆炸傾向尤高。減速載臺157包括一個或多個電極157a、157b，其可用于使經(jīng)掃描射束131降速。電極157通常是射束通過的孔，可繪成圖1中的直線。
[0031]應(yīng)當(dāng)理解，盡管分別在典型離子引出組件123、聚焦轉(zhuǎn)向元件138及減速載臺157中展現(xiàn)的兩電極125a和125b、138a和138b及157a和157b，但這些元件123、138和157可包括任何適當(dāng)數(shù)量的電極，其布置且施加偏壓以使離子加速和/或減速，并使離子束124聚焦、彎曲、偏轉(zhuǎn)、匯聚、發(fā)散、掃描、并行化和/或凈化。此外，聚焦轉(zhuǎn)向元件138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。
[0032]然后，端站116接收指向工件130的離子束131?？衫斫?，注入器110中可采用不同類型的端站116。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130，其中工件130旋轉(zhuǎn)通過離子束的路徑，直至所有工件130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130，其中以連續(xù)方式每次一個地注入多個工件130，每一工件130完全被注入之后才開始下一工件130的注入。在混合系統(tǒng)中，可在第一(Y或慢掃描)方向機械轉(zhuǎn)換工件130，而在第二(X或快掃描)方向掃描射束，以使射束131傳過整個工件130。
[0033]在所示實例中，端站116是沿注入的射束路徑支承單個工件130的“連續(xù)”型端站。射束評測系統(tǒng)152包含于鄰近工件位置的端站116中，用于在注入操作前校準(zhǔn)測量。在校準(zhǔn)期間，射束131經(jīng)過射束評測系統(tǒng)152。射束評測系統(tǒng)152可包括配置用于測量束電流或離子束密度的測量元件。在一實施方案中，測量元件可包括法拉第杯。在一可選實施方案中，測量元件可包括一個或多個評測儀156，該評測儀可連續(xù)橫越評測儀路徑158，由此測量經(jīng)掃描射束的輪廓。
[0034]在該實例中，評測儀156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，其中電流密度主要是注入角度(例如射束及工件機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。
[0035]設(shè)置的控制系統(tǒng)154可控制、連通和/或調(diào)節(jié)離子源120、質(zhì)量分析器127、掃描元件136、并行器139、ZFE限制元件180以及射束評測系統(tǒng)152。控制系統(tǒng)154可包括計算機、微處理器等，并且可用于采取射束特性的測量值(例如束電流或密度)并相應(yīng)調(diào)節(jié)參數(shù)(例如施加于磁掃描射束的電場)。控制系統(tǒng)154可稱合至終端112,由此生成離子束,控制系統(tǒng)154還可耦合至束線組件114的質(zhì)量分析器126、掃描元件136 (例如通過電源供應(yīng)器149)、聚焦轉(zhuǎn)向元件138 (例如通過電源供應(yīng)器150)、并行器139及減速載臺157。因此，可由控制系統(tǒng)154調(diào)控這些元件的任一元件，從而助長預(yù)期的離子束屬性。例如，射束的能量水平可通過調(diào)整施加于如離子引出組件123及減速載臺157的電極的偏壓而適于調(diào)節(jié)結(jié)深。在質(zhì)量分析器126中產(chǎn)生的磁場強度及方位可調(diào)，例如通過調(diào)節(jié)流經(jīng)其中磁場繞組的電流量來改變預(yù)期離子束路徑的曲率。例如，可進一步通過調(diào)整施加于轉(zhuǎn)向元件138的電壓而控制注入角度。
[0036]在一特定實施方案中，與控制系統(tǒng)相連的射束診斷系統(tǒng)155配置成響應(yīng)于所測的束電流或密度而改變施加于ZFE限制元件180電極的電壓幅值。例如，倘若所測束電流或密度表示存在ZFE，則控制器154會與ZFE限制元件180連通，以將更高的電壓施加于ZFE限制元件的電極。增加更高電壓可在電場中引發(fā)相應(yīng)變化來改變(例如增強)非零掃描場通過改變射束中和作用于離子束的區(qū)域中的束電流或密度。束電流或密度中的變化會導(dǎo)致在晶片上整體更大的束電流或密度以及ZFE的減輕。
[0037]因而，射束診斷系統(tǒng)155及控制系統(tǒng)154慮及調(diào)諧束電流或密度的離子束調(diào)諧的重復(fù)法，通過施加至ZFE限制元件的波形振幅中的增量反復(fù)變化來消除ZFE的影響。
[0038]在圖4A至4G中說明掃描系統(tǒng)135、ZFE限制元件180及射束評測系統(tǒng)152相互作用的詳細實施方案。
[0039]如圖4A所示，掃描系統(tǒng)135包括掃描區(qū)域，該掃描區(qū)域在射束路徑124的兩側(cè)具有第一元件136a及第二元件136b。通過包含真空的間隙將這些元件分開，射束路徑124穿過該間隙。在一實施方案中，例示的磁掃描磁極136a和136b可包括電磁線圈。應(yīng)當(dāng)理解，電掃描情況類似于此。
[0040]隨同圖4A的框圖一起考慮圖4B中的波形圖202，磁極可耦合至電流源149，該電流源149配置用于為磁極136a和136b提供交流電。磁極間的時變電流形成時變磁場204 (例如圖4C中的波形圖所示)。該磁場由線圈向外延伸跨越射束路徑并使射束124沿掃描方向(例如圖4A和圖4G中的X方向)彎曲或偏轉(zhuǎn)(例如掃描)。掃描器磁場處于從磁極136a到磁極136b的方向時，射束124的離子經(jīng)受X軸正方向上的側(cè)向力(例如根據(jù)勞倫茲力方程式F = q(v X B)，磁極136a和136b經(jīng)受零電流時，在掃描器136中具有零磁場(例如圖4G的時間“d”)并且射束124經(jīng)過未變位的掃描器136 ;場處于從磁極136b到磁極136a的方向時(例如圖4G的時間“a”和“c”)，射束124的離子經(jīng)受X軸負(fù)方向上的側(cè)向力)。
[0041]圖4D表示在適時橫向掃描離子束時由射束評測儀152檢測的束電流206。如圖所示，在圖4C中的磁場在大約零場強(例如在時間“d”)時，圖4D中的束電流會顯現(xiàn)不理想的ZFE情況，諸如相對于基準(zhǔn)束電流214的“尖峰”(例如212)或“驟降”。
[0042]分析電路184分析該束電流206，從而檢測任何可能存在的ZFE情況。倘若分析電路184檢測到ZFE情況，則分析電路(其通過有線或無線反饋通路186耦合至ZFE限制元件180)提供反饋信號，該信號引發(fā)施加于ZFE限制元件180的電極的電壓中的變化。該選擇性施加的電壓會在射束路徑的ZFE影響區(qū)域中引發(fā)相應(yīng)的電場208(例如圖4E所示)，由此限制ZFE情況。電場的選擇性施加取決于是否檢測到ZFE情況，例如，倘若檢測到ZFE情況，則改變或開啟電場；而倘若未檢測到ZFE情況，則電場保持不變或關(guān)閉。倘若檢測到ZFE，則可由通過掃描具有不同離子能量、質(zhì)量、種類等不同射束所獲取的操作數(shù)據(jù)預(yù)定所施加電場的值。可選地，在施加電場時，可采用重復(fù)過程，測量電流密度分布，倘若密度并未充分均勻分布，則對電場進行調(diào)整，直至獲得預(yù)期的均勻度。
[0043]在一實施方案中，選擇性向位于磁掃描器136下游的電極片182a、182b施加電壓，從而引發(fā)選擇性限制ZFE的電場。在可選的實施方案中，向位于磁掃描器136下游的環(huán)形電極施加電壓，以引發(fā)選擇性限制ZFE的電場，但也可能是其他電極設(shè)置。一般而言，可在磁掃描器附近的任意位置引入電場，以改變束電流密度(例如增強經(jīng)磁化的射束中和)并相應(yīng)限制ZFE的影響。
[0044]如圖4F所示，由ZFE限制元件修正之后的結(jié)果是離子束顯現(xiàn)受限的ZFE情況。如圖所示，生成的離子束210在經(jīng)過ZFE限制元件之后具有相對恒定的基準(zhǔn)電流密度，即便在之前出現(xiàn)過ZFE情況(例如212)的區(qū)域亦然。
[0045]圖5說明在利用磁掃描器的離子注入系統(tǒng)中用于限制ZFE情況的典型方法500。該方法反復(fù)調(diào)整經(jīng)由ZFE限制元件施加于經(jīng)磁掃描射束的電場波形，直至實現(xiàn)最佳電場波形，以使流經(jīng)晶片表面的束電流強到足以消除ZFE的影響。更具體而言，測量束電流以確定ZFE并反復(fù)調(diào)諧以下方法，其中遞增式地引入電場，以優(yōu)化磁離子束的射束中和并減弱離子束上ZFE的影響。
[0046]在步驟502，首先調(diào)制離子束，同時關(guān)閉掃描系統(tǒng)，從而建立所需的操作條件。在該過程中，在離子注入系統(tǒng)的射束線中設(shè)置真空。高真空泵將射束線及處理室抽空至極低的壓力(例如〈10-6托)，直至僅存少量殘留氣體。然而，緣于該射束/注入氣相互作用所致的離子束中和程度可能不足以保持存在磁場情況下的射束中和。
[0047]在步驟504，穿過掃描路徑掃描離子束。掃描路徑是離子束(例如筆形射束)在受到變化磁場的力而移動時穿過的路徑，由包括兩個磁極(例如電磁線圈)的磁掃描系統(tǒng)產(chǎn)生該變化磁場，由此產(chǎn)生帶狀射束。在一實施方案中，掃描路徑可橫跨目標(biāo)工件的寬度。在掃描路徑上以某一掃描頻率掃描離子束，該掃描頻率取決于磁場隨時間的變化(例如，在磁場變化時，離子束在掃描路徑上的位置發(fā)生變化)。
[0048]在步驟506測量束電流和/或密度。然后，可在掃描路徑上測量帶狀射束的束電流。在一實施方案中，可利用法拉第杯測量束電流。法拉第杯是導(dǎo)電杯，其可配置于靠近工件的位置，用于捕捉來自離子束的帶電粒子。來自離子束的粒子擊中導(dǎo)電杯時，獲得小靜電荷。然后，可周期性排放杯體，以在每一周期為附聯(lián)電路提供小電荷(相當(dāng)于碰撞離子的數(shù)目)。通過測量電荷，可確定離子束的束電流。由此，法拉第杯提供作為時間函數(shù)的束電流。
[0049]在一可選實施方案中，可利用一個或多個評測儀測量束電流，該評測儀配置成測量橫穿帶狀射束全寬的束電流。評測儀可連續(xù)穿過評測儀路徑(例如橫穿工件的全寬)，由此測量經(jīng)掃描離子束的輪廓。在一實施方案中，評測儀可包括移動的法拉第杯。
[0050]在步驟508識別零場異常(例如零場效應(yīng)(ZFE))。隨著所測束電流在磁場為零的位置發(fā)生局部增強或減弱，可在所測束電流中確定ZFE。增強或減弱可包括所測束電流分別大于或小于某一閾值的變化。換言之，ZFE的特征在于所測束電流在磁場為零的位置發(fā)生變化(例如所測束電流升高或降低)。
[0051]倘若檢測到ZFE，則在步驟510調(diào)整電場的場強作為響應(yīng)。該調(diào)整可包括在多個掃描位置比較束電流及密度以及將電場調(diào)整成使這些在多個掃描位置測得的射束之間的差異最小?？梢酝ㄟ^電場的遞增變化調(diào)整束電流的方式反復(fù)執(zhí)行操作502至510。應(yīng)當(dāng)理解，在各重復(fù)期間的電場強度變化可能很小，由此以漸進方式增大或減小束電流。在相應(yīng)調(diào)整電場之后，可重新測量束電流，倘若仍測到ZFE，則反復(fù)調(diào)整電場，直至獲得符合要求的讀數(shù)。
[0052]倘若未測到ZFE，則無需減輕ZFE，因此在步驟512保持系統(tǒng)的電場。因此，電場條件保持使ZFE的影響有效降至最低。應(yīng)當(dāng)理解，持續(xù)進行測量，在測到ZFE的情況下，響應(yīng)所測的ZFE而恢復(fù)方法500。
[0053]圖6表不另一種用于優(yōu)化磁掃描器中電場的典型方法600。在方法600中，沿掃描路徑在單一位置測量 束電流和/或密度?？身憫?yīng)所測的束電流和/或密度引入電場，從而在該單一位置的束電流和/或密度中實現(xiàn)所需變化。應(yīng)當(dāng)理解，這一實施方案可用作在生產(chǎn)之前運行的測試或標(biāo)定方法。這一實施方案會考慮到更快的測量時間及改進的調(diào)制性倉泛。
[0054]在步驟600，調(diào)制離子束，同時關(guān)閉掃描系統(tǒng)，從而建立所需的操作條件。在該過程中，在離子注入系統(tǒng)的射束線中設(shè)置真空。
[0055]在步驟604將磁場施加于離子束，以使離子束保持在單一位置。磁場可使離子束由于磁場的作用力移至偏離中心的位置。
[0056]在步驟606，測量束電流和/或密度。沿掃描路徑在單一位置測量離子束的束電流。在一實施方案中，可利用法拉第杯或者利用一個或多個配置用于測量束電流的測評器來測量束電流。倘若束電流并未達到預(yù)定的期望值，則在步驟610調(diào)整電場。倘若束電流達到預(yù)定的期望值，則可保持電場的狀態(tài)。
[0057]可以通過電場的遞增變化調(diào)整束電流的方式反復(fù)執(zhí)行操作604至610。在相應(yīng)調(diào)整電場之后，可重新測量束電流，倘若仍測到ZFE，則反復(fù)調(diào)整電場，直至獲得符合要求的讀數(shù)。
[0058]盡管已就某些方面及實施方式闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但基于對本發(fā)明說明書及附圖的閱讀和理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)想到等同變化及修改。特別關(guān)于由上述部件(組件、器件、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的各種功能，若非特別注明，則用于描述這些部件的術(shù)語(包括提及“裝置”)旨在對應(yīng)于執(zhí)行所述部件的特定功能(即功能上等同)的任意部件，即便其在結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí)行本文所述的本發(fā)明典型實施方式所公開的結(jié)構(gòu)亦然。就此而言，還應(yīng)當(dāng)認(rèn)知，本發(fā)明包括計算機可讀介質(zhì)，其具有用于執(zhí)行本發(fā)明各方法步驟的計算機可執(zhí)行指令。另外，雖然僅就多個實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或權(quán)利要求而言，這些術(shù)語旨在以類似于術(shù)語“包括”的 方式具有包容性。
【權(quán)利要求】
1.一種離子注入系統(tǒng)，該離子注入系統(tǒng)包括: 一離子源，其配置成沿一射束路徑生成一離子束； 一質(zhì)量分析部件，其位于所述離子源的下游并配置成在所述離子束上進行質(zhì)量分析； 一掃描元件，其位于所述離子源下游并配置成產(chǎn)生一時變場，該時變場對所述離子束進行操作，以產(chǎn)生一穿過一掃描路徑的經(jīng)掃描射束； 一射束評測系統(tǒng)，其配置成在所述經(jīng)掃描射束穿過所述掃描路徑時測量所述經(jīng)掃描射束的束電流； 一分析系統(tǒng)，用于分析所測的束電流，以檢測由于掃描產(chǎn)生的零場效應(yīng)(ZFE)情況； 一 ZFE限制元件，其位于所述射束評測系統(tǒng)上游并經(jīng)由一反饋通路耦合至所述分析系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件配置成通過基于是否檢測到一 ZFE情況而選擇性向所述離子束施加一電場的方式，在檢測到ZFE情況時限制所述ZFE情況。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件僅在已檢測到一ZFE情況時施加所述電場。
3.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中由所述掃描元件提供的所述時變場是一時變磁場。
4.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中由所述掃描元件提供的所述時變場是一時變電場。
5.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述射束評測系統(tǒng)包括一法拉第杯，其靠近所述離子注入系統(tǒng)的一端站并配置成測量所述離子束的束電流或密度。
6.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件配置成基于是否檢測到一 ZFE情況而遞增式改變電壓波形。
7.如權(quán)利要求6所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述分析系統(tǒng)通過確定一在所述掃描路徑上某一位置的束電流是否超過沿所述掃描路徑的一基準(zhǔn)束電流。
8.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件包括一環(huán)形電極，該環(huán)形電極的內(nèi)周長至少大體環(huán)繞所述離子束橫截面的外周長。
9.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件包括至少一靠近所述離子束的片狀電極。
10.一種用于一離子注入系統(tǒng)的掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)包括: 一磁掃描器，其包括第一磁極和第二磁極，所述磁極配置成產(chǎn)生一磁場，以在一離子束掃描路徑上掃描一離子束； 一射束評測儀，用于在所述離子束掃描路徑上對所述離子束進行磁掃描時測量所述離子束的束電流； 一分析系統(tǒng)，用于分析所測的束電流，以檢測在所述離子束掃描路徑上至少一掃描位置發(fā)生的一零場效應(yīng)(ZFE)情況； 一 ZFE限制元件，其位于所述射束評測儀的上游并經(jīng)由一反饋通路耦合至所述分析系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件配置成基于是否檢測到ZFE情況而選擇性向所述離子束施加一電場，所選擇施加的電場引發(fā)所述離子束的變化，從而限制所述ZFE情況。
11.如權(quán)利要求10所述的掃描系統(tǒng)，其中通過由一預(yù)定閾值確定對所述至少一掃描位置所測的束電流是否超過一束電流基數(shù)而檢測所述ZFE情況。
12.如權(quán)利要求10所述的掃描系統(tǒng)，其中所述離子束包括一筆形離子束，其沿一射束路徑運動，并且在其通過所述磁場時，其軌跡變?yōu)橐粠钌涫?br> 13.如權(quán)利要求10所述的掃描系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件包括一環(huán)形電極，該環(huán)形電極的內(nèi)周長至少大體環(huán)繞所述離子束橫截面的外周長。
14.如權(quán)利要求10所述的掃描系統(tǒng)，其中所述ZFE限制元件包括至少一靠近所述離子束的片狀電極。
15.一種用于提高一離子注入系統(tǒng)中磁掃描離子束的一致性的方法，該方法包括: 以一掃描頻率掃描穿過一掃描路徑的一離子束，該離子束具有一束電流或密度； 分析所掃描的離子束，以確定是否存在一零場效應(yīng)(ZFE);以及 選擇性向所述離子束施加一電場，以減輕所述ZFE情況。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中分析所掃描的離子束包括在掃描穿過所述掃描路徑的離子束時測量一束電流信號。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中通過一法拉第杯測量所述束電流信號。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中僅在已檢測到一ZFE情況時施加所述選擇性施加的電場。
19.如權(quán)利要求15所 述的方法，其中掃描所述離子束包括向所述離子束施加一時變磁場。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中掃描所述離子束包括向所述離子束施加一時變電場。
【文檔編號】H01J37/304GK104025247SQ201280061905
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月13日
【發(fā)明者】愛德華·艾伊斯勒, 伯·范德伯格 申請人:艾克塞利斯科技公司