專(zhuān)利名稱(chēng)：離子注入系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種離子注入系統(tǒng)，特別是涉及一種離子注入系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
離子注入法用于把通常稱(chēng)之為雜質(zhì)的原子或分子引入靶標(biāo)基片，從而改變基片材料的性能。離子注入法不但是現(xiàn)代集成電路制造業(yè)中使用的一種常規(guī)工藝過(guò)程，其還可以用于平面顯示器等光學(xué)器件或顯示設(shè)備的制造，以及厚度可控、表面性能預(yù)定的薄膜沉積寸寸。在某些應(yīng)用場(chǎng)合下，特別是在以300mm或450mm的晶片甚至更大的基片作為注入靶標(biāo)的情況下，較佳地采用帶狀離子束來(lái)進(jìn)行注入。圖1和圖2所示均為現(xiàn)有的采用帶狀離子束進(jìn)行注入的離子注入系統(tǒng)。在圖1的離子注入系統(tǒng)中，一離子源和一引出裝置1’生成發(fā)散的離子束，該發(fā)散的離子束在經(jīng)過(guò)一質(zhì)量分析磁鐵2’的選擇之后，被一磁透鏡3’校準(zhǔn)。在圖2的離子注入系統(tǒng)中，由一離子源和一引出裝置生成的發(fā)散離子束在經(jīng)過(guò)一質(zhì)量分析磁鐵2”的選擇之后，被兩個(gè)校準(zhǔn)器31”、32”校準(zhǔn)。所謂的帶狀離子束是指，該離子束橫截面的高寬比非常大，即其橫截面的某一維度(在圖1和圖2中均為縱向)的尺寸要比其它維度的尺寸大得多，以至于在注入工位處該離子束的分布已經(jīng)能夠在例如縱向上覆蓋整個(gè)待加工工件。由此，在上述兩種離子注入系統(tǒng)中，只需將硅晶片或平面顯示器等待加工工件沿著例如水平方向進(jìn)行一維移動(dòng)或掃描，便能夠完成對(duì)其整個(gè)表面的離子注入過(guò)程。但是，為了在工件上獲得均勻的離子注入劑量，該帶狀離子束在例如縱向上的強(qiáng)度分布必須被調(diào)整至一定的均勻度，這通常通過(guò)把一部分離子束從高密度區(qū)域移動(dòng)至低密度區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，上述調(diào)整方法雖然能夠保證離子束強(qiáng)度分布的均勻性，但是卻損失了離子束的角度分布均勻性，這對(duì)先進(jìn)的集成電路制造過(guò)程而言是不利的。利用圖2所示的離子注入系統(tǒng)還能夠進(jìn)行束斑狀離子束的注入，該注入方式如圖 3所示，由一離子源和一引出裝置生成的發(fā)散離子束在經(jīng)過(guò)一質(zhì)量分析磁鐵2”的選擇之后，被兩個(gè)校準(zhǔn)器31”、32”校準(zhǔn)；與圖2所示的情況不同的是，此時(shí)對(duì)兩個(gè)校準(zhǔn)器31”、32” 進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)置，使得當(dāng)離子束到達(dá)注入工位時(shí)，其橫截面的尺寸小于工件的尺寸，即該離子束將在工件上形成一束斑，然后通過(guò)將工件進(jìn)行水平、垂直二維掃描，往復(fù)穿過(guò)該離子束來(lái)完成離子注入。由于離子束與為了調(diào)整離子束的密度和角度均勻度而施加的磁場(chǎng)之間存在著復(fù)雜的相互作用，因此上述的種種離子注入方法均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的工藝問(wèn)題，并由此導(dǎo)致整個(gè)離子注入系統(tǒng)的成本增加，并且還不得不采用更為復(fù)雜的工藝流程來(lái)實(shí)現(xiàn)離子注入的制程要求。特別地，由于上述系統(tǒng)的離子束傳輸路徑比較長(zhǎng)，在低能量、高束流的注入條件下，對(duì)離子束的均勻性控制以及對(duì)離子束內(nèi)的角度偏差的控制便會(huì)變得越來(lái)越困難。另外，在許多應(yīng)用場(chǎng)合中都非常希望在離子能量低至200eV的情況下，也能夠獲得強(qiáng)度為幾個(gè)毫安的束流。最高的束流流強(qiáng)一般是通過(guò)在到達(dá)目標(biāo)靶標(biāo)之前對(duì)離子束進(jìn)行減速來(lái)獲得的。然而，這種作法存在著以下缺陷減速勢(shì)必會(huì)引起離子軌跡的改變，從而導(dǎo)致角度誤差的擴(kuò)大，因此在采用經(jīng)過(guò)掃描的離子束來(lái)進(jìn)行注入的情況下，會(huì)使得對(duì)離子束的角度均勻性和劑量均勻性的控制變得更加困難。因此，上述的各種離子注入系統(tǒng)均不適用于在采用高束流、高劑量并且具有角度均勻性的離子束的情況下來(lái)執(zhí)行單晶圓工藝(即一次處理一片晶圓)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的離子注入方式難以同時(shí)保證束流的劑量均勻性和角度均勻性，且成本較高、工藝復(fù)雜的缺陷，提供一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)束流的劑量均勻性以及角度均勻性，且成本較低、工藝簡(jiǎn)潔的離子注入系統(tǒng)及方法。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種離子注入系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，其包括一離子源和一引出裝置，該引出裝置用于從該離子源引出會(huì)聚的離子束；在該離子束的傳輸路徑上依次設(shè)有一質(zhì)量分析磁鐵，用于從該離子束中選擇一預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；一校正磁鐵，用于校準(zhǔn)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；一工件掃描裝置， 用于使工件穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入；該系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵上游的掃描磁鐵，用于掃描通過(guò)的離子束，以使注入工位處的該預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)的離子束在離子束掃描方向上的分布覆蓋該工件，其中，離子束的掃描速度遠(yuǎn)大于工件的掃描速度，且離子束的掃描方向與工件的掃描方向相垂直；一設(shè)于注入工位處的束流測(cè)量裝置，用于在離子束的掃描方向上測(cè)量束流的強(qiáng)度分布和角度分布。較佳地，該掃描磁鐵設(shè)于該引出裝置與該質(zhì)量分析磁鐵之間的離子束傳輸路徑上。較佳地，該掃描磁鐵設(shè)于該質(zhì)量分析磁鐵與該校正磁鐵之間的離子束傳輸路徑上。較佳地，該引出裝置被設(shè)置為使得從該離子源引出的離子束在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散平面內(nèi)會(huì)聚。較佳地，該掃描磁鐵用于在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散平面內(nèi)掃描離子束，并使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束在該工件處的分布在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散方向上覆蓋該工件，該工件掃描裝置用于使工件以垂直于該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向進(jìn)行一維移動(dòng)或掃描的方式，穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入。較佳地，該束流測(cè)量裝置還用于將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至該掃描磁鐵和該校正磁鐵。較佳地，該離子注入系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵與該工件掃描裝置之間的變速裝置，用于使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束加速或減速，并同時(shí)對(duì)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束進(jìn)行能量過(guò)濾。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為一種利用上述離子注入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的離子注入方法，其特點(diǎn)在于，其包括以下步驟=S1、利用該引出裝置從該離子源引出會(huì)聚的離子束；s2、利用該質(zhì)量分析磁鐵從該離子束中選擇該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；S3、利用該校正磁 鐵校準(zhǔn)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；s4、利用該工件掃描裝置使工件穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入。較佳地，在步驟S1與步驟S2之間或在步驟S2與步驟S3之間，利用該掃描磁鐵在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散平面內(nèi)掃描離子束，并使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束在該工件處的分布在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散方向上覆蓋該工件，在步驟S4中該工件掃描裝置使工件以垂直于該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向進(jìn)行一維移動(dòng)或掃描的方式，穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入。較佳地，該離子注入系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵與該工件掃描裝置之間的變速裝置，在步驟S3與步驟S4之間，利用該變速裝置使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束加速或減速，并同時(shí)對(duì)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束進(jìn)行能量過(guò)濾。較佳地，在步驟S3與步驟S4之間，利用該束流測(cè)量裝置在該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向上測(cè)量束流的強(qiáng)度分布和角度分布，并將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至該掃描磁鐵和該校正磁鐵，通過(guò)對(duì)該掃描磁鐵和該校正磁鐵的調(diào)整，使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束在注入工位處的強(qiáng)度分布和角度分布符合預(yù)設(shè)要求。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明能夠改善對(duì)離子注入的角度均勻性和劑量均勻性的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子束的角度分布和強(qiáng)度分布的精確調(diào)整，在獲得束流劑量均勻性的情況下確保束流的角度均勻性并不會(huì)由此受到損失，因此可以在較大的離子能量范圍(幾百eV至幾十keV)內(nèi)提高離子注入系統(tǒng)的注入效率，并且取得較好的工藝質(zhì)量；同時(shí)，本發(fā)明還對(duì)現(xiàn)有離子注入系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，不但降低了生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)化了工藝流程， 還得益于離子束傳輸路徑的簡(jiǎn)潔化，進(jìn)一步提高了對(duì)離子束的劑量均勻性和角度均勻性的控制能力。


圖1為一種現(xiàn)有的采用帶狀離子束進(jìn)行注入的離子注入系統(tǒng)的示意圖。圖2為另一種現(xiàn)有的采用帶狀離子束進(jìn)行注入的離子注入系統(tǒng)的示意圖。圖3為一種現(xiàn)有的采用束斑狀離子束進(jìn)行注入的離子注入系統(tǒng)的示意圖。圖4為本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)運(yùn)行于第一模式時(shí)的示意圖。圖5為本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)運(yùn)行于第二模式時(shí)的示意圖。圖6為本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)中的一作為校正磁鐵的帕諾夫斯基(Panofsky) 磁鐵的示意圖。圖7a為本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)中的一作為校正磁鐵的桿狀四極磁鐵的側(cè)視圖。圖7b為圖7a中的桿狀四極磁鐵的俯視圖。圖8為本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)中的一工件掃描裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖4所示，本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)包括一離子源和一引出裝置1，該引出裝置用于從該離子源引出會(huì)聚的離子束，其中該引出裝置具有一呈凹面形狀的引出電極，以使得離子束一離開(kāi)該引出電極就被聚焦。在該離子源和引出裝置1的下游，在該離子束的傳輸路徑上依次設(shè)有一質(zhì)量分析磁鐵3，用于從該離子束中選擇一預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子，以允許該些離子通過(guò)一質(zhì)量選擇縫后繼續(xù)傳輸，而超出該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍的那些離子則被阻擋，其中該質(zhì)量分析磁鐵3可以采用一例如美國(guó)專(zhuān)利5，736，743及6，403所述的極距很大的窗框式(window frame) 二極磁鐵；一校正磁鐵4，用于對(duì)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束進(jìn)行精確的校準(zhǔn)，以使得當(dāng)該離子束最終到達(dá)注入工位時(shí)，其強(qiáng)度分布和角度分布均能夠符合預(yù)設(shè)的注入要求，即通過(guò)設(shè)定其不同線(xiàn)圈的電流值，對(duì)束流在該質(zhì)量分析磁鐵3 的非發(fā)散維度上以及在與該維度相垂直的維度上的注入角度進(jìn)行調(diào)整，其中該校正磁鐵4 可以采用四極磁鐵實(shí)現(xiàn)，例如一如圖6所示的帕諾夫斯基磁鐵，或者一如圖7a和圖7b所示的桿狀四極磁鐵；一工件掃描裝置，用于使工件5穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以對(duì)其進(jìn)行離子注入，其中該工件5可以為例如一半導(dǎo)體晶片或一平板顯示器，而該工件掃描裝置則可以采用現(xiàn)有裝置實(shí)現(xiàn)，例如一如圖8所示的工件掃描裝置。在圖4中，該質(zhì)量分析磁鐵3的非發(fā)散平面為縱向，相應(yīng)地，將該引出裝置設(shè)置為由其從該離子源引出的離子束在縱向 平面內(nèi)會(huì)聚。在傳輸過(guò)程中，原本即為會(huì)聚狀態(tài)的離子束會(huì)在該質(zhì)量分析磁鐵3的非發(fā)散平面內(nèi)繼續(xù)聚焦，從而當(dāng)離子束到達(dá)注入工位時(shí)，其橫截面的分布范圍已經(jīng)小于該工件5的尺寸，即該離子束將在注入工位處形成一束斑狀的輪廓。如圖5所示，該離子注入系統(tǒng)還可以包括一設(shè)于該校正磁鐵4上游的掃描磁鐵2， 即該掃描磁鐵2既可以設(shè)于該引出裝置與該質(zhì)量分析磁鐵3之間的離子束傳輸路徑上，也可以設(shè)于該質(zhì)量分析磁鐵3與該校正磁鐵4之間的離子束傳輸路徑上，圖5所示的為將該掃描磁鐵2設(shè)于該引出裝置與該質(zhì)量分析磁鐵3之間的情況，其中，該掃描磁鐵2可以采用二極磁鐵實(shí)現(xiàn)。該掃描磁鐵2用于在該質(zhì)量分析磁鐵3的非發(fā)散平面(圖5中的縱向平面)內(nèi)掃描來(lái)自該引出裝置的離子束，使得離子束在圖5的縱向平面內(nèi)產(chǎn)生一定的掃描移位，在圖5所示的該時(shí)刻，離子束被向上移位，而在其余時(shí)刻被移位至其它角度的離子束則未在圖5中繪出。該掃描移位會(huì)在離子束的傳輸過(guò)程中逐漸變大，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置該掃描磁鐵2的電流強(qiáng)度，便可以使得當(dāng)離子束到達(dá)注入工位時(shí)，其在掃描方向(即圖5中的縱向)上的分布范圍已經(jīng)足以覆蓋該工件5的整個(gè)橫截面尺寸。另外，該離子注入系統(tǒng)還可以包括一設(shè)于注入工位處的束流測(cè)量裝置，該束流測(cè)量裝置能夠在該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向上穿過(guò)束流，以測(cè)量束流的強(qiáng)度分布和角度分布，并將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至該掃描磁鐵2和該校正磁鐵4。其中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員均知曉，上述的離子源及引出裝置1、掃描磁鐵2、質(zhì)量分析磁鐵3以及校正磁鐵4均是設(shè)置在真空環(huán)境中的。圖4和圖5所示的狀態(tài)分別為本發(fā)明的該離子注入系統(tǒng)及方法的兩種運(yùn)行模式。在圖4所示的第一模式下，由于當(dāng)離子束到達(dá)注入工位時(shí)，其橫截面在各維度的分布范圍均小于該工件5的尺寸，因此，該工件掃描裝置將使工件5以水平、垂直二維掃描的方式，往復(fù)穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束，該離子束會(huì)在該工件5的表面連續(xù)形成部分重疊的注入?yún)^(qū)域，并最終對(duì)該工件5的整個(gè)表面完成均勻劑量的離子注入。在采用高束流、低能量(例如束流大于1mA，能量低于3keV)的離子束進(jìn)行注入的情況下，由于空間電荷和其他效應(yīng)的影響，將使得對(duì)束流均勻性的控制變得格外困難。而在該第一模式下，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置該校正磁鐵4的電流參數(shù)，便可以調(diào)整該校正磁鐵4對(duì)經(jīng)過(guò)其中的離子束的校準(zhǔn)效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子束的角度分布以及強(qiáng)度分布的精確微調(diào)，使其較佳地滿(mǎn)足預(yù)設(shè)的注入?yún)?shù)要求。特別地，該第一模式能夠在工件的機(jī)械二維掃描的其中一維移動(dòng)較為緩慢的掃描方向上，實(shí)現(xiàn)離子束的均勻強(qiáng)度分布。這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)槿绻x子束在工件的較為緩慢的掃描方向上的強(qiáng)度分布不均勻，當(dāng)工件以均勻增量的移動(dòng)方式往復(fù)穿過(guò)離子束時(shí)，非均勻分布的離子束便會(huì)在工件表面形成能夠被檢測(cè)到的由注入劑量不均勻而導(dǎo)致的條紋。在圖5所示的第二模式下，由于當(dāng)離子束到達(dá)注入工位時(shí)，其在掃描方向(即圖 5中的縱向)上的分布范圍已經(jīng)覆蓋該工件5的整個(gè)橫截面尺寸，因此該工件掃描裝置只需使工件沿橫向較為緩慢地進(jìn)行一維的水平移動(dòng)或水平掃描，即一次或多次地水平穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束，便可以最終在該工件5的整個(gè)表面上完成均勻劑量的離子注入。在該第二模式下，同樣可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置該校正磁鐵4的電流參數(shù)，調(diào)整該校正磁鐵 4對(duì)經(jīng)過(guò)其中的離子束的校準(zhǔn)效果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)離子束的角度分布以及強(qiáng)度分布的精確微調(diào)，使其較佳地滿(mǎn)足預(yù)設(shè)的注入?yún)?shù)要求；并且，由于掃描離子束比機(jī)械掃描工件的速率要高得多，而在該種模式下，僅需對(duì)工件5進(jìn)行較為緩慢的一維移動(dòng)或掃描，因此離子注入制程的產(chǎn)率也會(huì)得到很大的提高。當(dāng)采用了該束流測(cè)量裝置時(shí)，在本發(fā)明的該離子注入方法中，在將該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束最終向工件5進(jìn)行注入之前，還可以包括一利用該束流測(cè)量裝置的反饋數(shù)據(jù)對(duì)該掃描磁鐵2和該校正磁鐵4的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行循環(huán)調(diào)整的過(guò)程，即利用該束流測(cè)量裝置測(cè)量注入工位處的束流角度分布和強(qiáng)度分布，若已滿(mǎn)足注入要求，則開(kāi)始對(duì)工件5執(zhí)行注入制程；若還未滿(mǎn)足注入要求，則將該測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至該掃描磁鐵和該校正磁鐵，基于當(dāng)前數(shù)據(jù)對(duì)該二者的參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行微調(diào)，以進(jìn)一步地改善束流的掃描狀態(tài)，并對(duì)經(jīng)過(guò)掃描的束流進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)以及對(duì)束流的角度分布進(jìn)行進(jìn)一步的精確微調(diào)，由此也實(shí)現(xiàn)了對(duì)離子束的整體外形輪廓的進(jìn)一步修正，然后再次在注入工位處利用該束流測(cè)量裝置對(duì)束流的角度分布和強(qiáng)度分布進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)其是否滿(mǎn)足注入要求進(jìn)行重新判斷；如此循環(huán)執(zhí)行，直至注入工位處的束流狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)化注入制程的要求為止。而后，便可以開(kāi)始執(zhí)行對(duì)工件5 的正常加工制程。另外，根據(jù)具體的注入要求，該離子注入系統(tǒng)還可以包括一設(shè)于該校正磁鐵4與該工件掃描裝置之間的變速裝置，該變速裝置利用公知的電磁場(chǎng)效應(yīng)使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束加速或減速，并同時(shí)對(duì)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束進(jìn)行能量過(guò)濾。綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)﹄x子束的角度分布和強(qiáng)度分布進(jìn)行精確的調(diào)整，在獲得束流劑量均勻性的情況下確保束流的角度均勻性并不會(huì)受到損失，因此能夠提高離子注入系統(tǒng)的注入效率，并且取得較好的工藝質(zhì)量；同時(shí)，本發(fā)明還降低了生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)化了工藝 流程，并且得益于離子束傳輸路徑的簡(jiǎn)潔化，進(jìn)一步提高了對(duì)離子束的劑量均勻性和角度均勻性的控制能力。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種離子注入系統(tǒng)，其特征在于，其包括一離子源和一引出裝置，該引出裝置用于從該離子源引出會(huì)聚的離子束；在該離子束的傳輸路徑上依次設(shè)有一質(zhì)量分析磁鐵，用于從該離子束中選擇一預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；一校正磁鐵，用于校準(zhǔn)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；一工件掃描裝置，用于使工件穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入；該系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵上游的掃描磁鐵，用于掃描通過(guò)的離子束，以使注入工位處的該預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)的離子束在離子束掃描方向上的分布覆蓋該工件，其中，離子束的掃描速度遠(yuǎn)大于工件的掃描速度，且離子束的掃描方向與工件的掃描方向相垂直；一設(shè)于注入工位處的束流測(cè)量裝置，用于在離子束的掃描方向上測(cè)量束流的強(qiáng)度分布和角度分布。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，該掃描磁鐵設(shè)于該引出裝置與該質(zhì)量分析磁鐵之間的離子束傳輸路徑上。
3.如權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，該掃描磁鐵設(shè)于該質(zhì)量分析磁鐵與該校正磁鐵之間的離子束傳輸路徑上。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，該引出裝置被設(shè)置為使得從該離子源引出的離子束在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散平面內(nèi)會(huì)聚。
5.如權(quán)利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，該掃描磁鐵用于在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散平面內(nèi)掃描離子束，并使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束在該工件處的分布在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散方向上覆蓋該工件，該工件掃描裝置用于使工件以垂直于該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向進(jìn)行一維移動(dòng)或掃描的方式，穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入。
6.如權(quán)利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，該束流測(cè)量裝置還用于將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至該掃描磁鐵和該校正磁鐵。
7.如權(quán)利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，該離子注入系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵與該工件掃描裝置之間的變速裝置，用于使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束加速或減速，并同時(shí)對(duì)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束進(jìn)行能量過(guò)濾。
8.一種利用權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的離子注入方法，其特征在于，其包括以下步驟51、禾Ij用該引出裝置從該離子源引出會(huì)聚的離子束；52、利用該質(zhì)量分析磁鐵從該離子束中選擇該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；53、利用該校正磁鐵校準(zhǔn)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束；54、利用該工件掃描裝置使工件穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入。
9.如權(quán)利要求8所述的離子注入方法，其特征在于，在步驟S1與步驟S2之間或在步驟 S2與步驟S3之間，利用該掃描磁鐵在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散平面內(nèi)掃描離子束，并使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束在該工件處的分布在該質(zhì)量分析磁鐵的非發(fā)散方向上覆蓋該工件，在步驟S4中該工件掃描裝置使工件以垂直于該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向進(jìn)行一維移動(dòng)或掃描的方式，穿過(guò)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束以進(jìn)行離子注入。
10.如權(quán)利要求8或9所述的離子注入方法，其特征在于，該離子注入系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵與該工件掃描裝置之間的變速裝置，在步驟S3與步驟S4之間，利用該變速裝置使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束加速或減速，并同時(shí)對(duì)該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束進(jìn)行能量過(guò)濾。
11.如權(quán)利要求8或9所述的離子注入方法，其特征在于，在步驟S3與步驟S4之間，利用該束流測(cè)量裝置在該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束的掃描方向上測(cè)量束流的強(qiáng)度分布和角度分布，并將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋至該掃描磁鐵和該校正磁鐵，通過(guò)對(duì)該掃描磁鐵和該校正磁鐵的調(diào)整，使該預(yù)設(shè)荷質(zhì)比范圍內(nèi)的離子束在注入工位處的強(qiáng)度分布和角度分布符合預(yù)設(shè)要求。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種離子注入系統(tǒng)，其包括一離子源和一引出裝置；在該離子束的傳輸路徑上依次設(shè)有一質(zhì)量分析磁鐵；一校正磁鐵；一工件掃描裝置；該系統(tǒng)還包括一設(shè)于該校正磁鐵上游的掃描磁鐵，用于掃描通過(guò)的離子束，以使注入工位處的該預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)的離子束在離子束掃描方向上的分布覆蓋該工件；一設(shè)于注入工位處的束流測(cè)量裝置，用于在離子束的掃描方向上測(cè)量束流的強(qiáng)度分布和角度分布。本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用上述離子注入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的離子注入方法。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)離子束的注入角度均勻性和注入強(qiáng)度均勻性的精確控制，并且降低了生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)化了工藝流程。
文檔編號(hào)H01J37/317GK102194637SQ20101015701
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者陳炯 申請(qǐng)人:上海凱世通半導(dǎo)體有限公司