專利名稱：在光阻釋氣期間用于改進(jìn)注入均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及離子注入系統(tǒng)，且更具體地，涉及一種在光阻釋氣期間用于改進(jìn)離子注入系統(tǒng)的注入均勻性的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體裝置中常使用離子注入對半導(dǎo)體工件(例如，硅晶片)摻雜雜質(zhì)。例如，離子注入機(jī)或離子注入系統(tǒng)可使用離子束處理工件，以產(chǎn)生η型或P型摻雜區(qū)或在該工件上形成鈍化層。當(dāng)用于摻雜半導(dǎo)體時，離子注入系統(tǒng)注入選定的離子物種以產(chǎn)生所需的非本征材料。典型地，離子束注入機(jī)包括被構(gòu)造成由可離子化源材料產(chǎn)生帶正電離子的離子源。由所產(chǎn)生的離子形成離子束，且沿著射束路徑引導(dǎo)該離子束至離子注入站。離子注入機(jī)可包括在離子源與注入站之間延伸的束形成及成形結(jié)構(gòu)(例如，束校正磁體)。束形成及成形結(jié)構(gòu)在至離子站途中保持離子束的完整性。由于工件的尺寸通常大于離子束的尺寸，因此通常使用混合掃描離子注入機(jī)來使離子束能夠在工件的表面上掃描。通常，掃描系統(tǒng)可包括被定位成偏轉(zhuǎn)離子束的一對掃描板(或用于電磁掃描的掃描電磁體)、以及被構(gòu)造成將與掃描波形相關(guān)的電壓施加至掃描板(或?qū)㈦娏魇┘又翏呙桦姶朋w以用于電磁掃描)的掃描波形產(chǎn)生器。所述電壓在所述板之間產(chǎn)生時變電場或磁場，以在掃描路徑上來回偏轉(zhuǎn)或掃描束(例如，筆形束)(例如，使其成為帶狀束)，從而使束有效地展開，同時在正交方向上移動工件。通常需要提供在工件的表面上的均勻注入。不幸地是在實(shí)際應(yīng)用中，離子注入系統(tǒng)通常經(jīng)受晶片上的非均勻性。如果這些非均勻性未得到校正，則工件可能被非均勻地注入且產(chǎn)品收率可能受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于在注入過程期間改進(jìn)經(jīng)歷真空壓力變化(例如，由于光阻釋氣)的離子注入系統(tǒng)的注入均勻性的方法及裝置。盡管已存在用以改進(jìn)在慢速機(jī)械運(yùn)動方向上經(jīng)受光阻釋氣的系統(tǒng)的注入均勻性的多個現(xiàn)有技術(shù)，但尚未有在光阻釋氣期間在離子束掃描方向(即，快速掃描方向)上校正注入非均勻性的成功方法。本發(fā)明克服了根據(jù)快速改變的光阻釋氣狀態(tài)在束掃描方向上進(jìn)行校正(例如，諸如修改快速掃描波形，通常為IKHz的重復(fù))的困難。通常，該方法包括產(chǎn)生以基本上恒定的速度移動離子束的主掃描波形(例如，三角形波形)。還產(chǎn)生具有固定高度和波形(即，形狀)的補(bǔ)償波形(例如，二次波形)，且將該補(bǔ)償波形與主掃描波形相加以形成提供至離子束掃描裝置的束掃描波形。通過根據(jù)光阻釋氣狀態(tài)所引起的改變的壓力來調(diào)節(jié)主掃描波形與補(bǔ)償波形之間的混合比率，可提供具有非恒定斜率的束掃描波形，該束掃描波形被構(gòu)造成在該離子束橫越晶片移動時改變該離子束的速度?？煞浅？焖俚厍移交孬@得主掃描波形與補(bǔ)償波形的混合比率的修改，以符合快速改變的條件。更具體地，在許多串聯(lián)的離子注入機(jī)結(jié)構(gòu)上，沿著離子束掃描方向(即，快速掃描方向)的光阻釋氣所引起的非均勻性趨向于線性劑量變化。由于工件上一點(diǎn)處的瞬時劑量與該點(diǎn)處的束電流和束寫入速度成比例，因此可通過束掃描方向(即，快速掃描方向)上的離子束寫入速度的線性變化來獲得線性劑量變化的校正。就束掃描波形而言，主掃描波形的二次變分可提供線性劑量變化的校正，這是由于寫入速度為束位置在時間上的時間導(dǎo)數(shù)。因此，在一個具體實(shí)施例中，可根據(jù)釋氣狀態(tài)(例如，通過從真空計讀取的基本上瞬時的真空)來調(diào)節(jié)具有二次波形的補(bǔ)償波形與具有基本上恒定的斜率(例如，具有基本上分段恒定的斜率，其中主掃描波形的范圍的各子集具有不同恒定斜率)的主掃描波形的混合比。在一個實(shí)例中，通過二次補(bǔ)償波形來修改主掃描波形以形成束掃描波形，該束掃描波形在壓力大時引起沿著束掃描方向的大的寫入速度變化，而在壓力小時引起幾乎恒定的速度(即，二次分量與幾乎純?nèi)切尾ㄐ蔚牧慊旌?。因此，具有非恒定斜率的所獲得的束掃描波形能夠解決沿著快速掃描方向上由于壓力改變而產(chǎn)生的劑量的非均勻性問題。為實(shí)現(xiàn)上述及相關(guān)目的，本發(fā)明包括下文充分描述且在權(quán)利要求中特定指出的特征。以下說明及附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明的某些說明性方面及實(shí)施方案。然而，這些方面及實(shí)施方案僅指示可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的幾種。當(dāng)結(jié)合附圖來考慮時，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)及新穎性特征將從本發(fā)明的以下詳細(xì)說明變得顯而易見。


圖1是顯示例示性離子注入機(jī)的示意性方框圖；圖2A顯示橫越工件的離子束的例示性掃描路徑；圖2B顯示工件的一部分的特寫，其中離子束在工件的路徑上掃描；圖3A為例示性主掃描波形；圖3B為顯示離子束的不同部分之間的路徑長度差的束線的示意圖；圖3C為顯示沿著快速掃描方向的劑量的非均勻性的離子劑量與位置的曲線圖；圖3D為顯示針對多個晶片而沿著快速掃描方向上的劑量的周期性非均勻性的離子劑量與時間的曲線圖；圖4為用于在光阻釋氣期間改進(jìn)注入均勻性的方法的一個實(shí)施例；圖5為被構(gòu)造成在光阻釋氣期間改進(jìn)注入均勻性的掃描系統(tǒng)的一個實(shí)施例；圖6A顯示如圖5中所提供的振幅調(diào)節(jié)裝置的一個實(shí)施例；圖6B顯示如圖5中所提供的振幅調(diào)節(jié)裝置的一個可選實(shí)施例；圖7A為顯示由第一波發(fā)生器產(chǎn)生的用于沿著圖6A中所示的束路徑的快速方向偏轉(zhuǎn)離子束的例示性主掃描波形的電壓與時間的曲線圖；圖7B顯示圖7A中所產(chǎn)生的主掃描波形的導(dǎo)數(shù)；圖7C為顯示由如本文中所提供的第二波發(fā)生器產(chǎn)生的二次補(bǔ)償波形的電壓與時間的曲線圖；圖8A顯示主掃描波形與二次補(bǔ)償波形的相加；圖8B為顯示主掃描波形與二次波形的相加的導(dǎo)數(shù)的電壓與時間的曲線圖；以及
圖9顯示可實(shí)施本文中所述提供的一個或多個的例示性計算環(huán)境。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參看圖式來描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記用以貫穿全文表示相同的元件。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一個方面的例示性離子注入系統(tǒng)110。出于說明性目的而呈現(xiàn)系統(tǒng)110，且應(yīng)了解到:本發(fā)明的多個方面不限于所述離子注入系統(tǒng)，且也可使用其他適當(dāng)?shù)碾x子注入系統(tǒng)。系統(tǒng)110具有終端112、束線組件114和終端站116。終端112包括由高壓電源122供電的離子源120，離子源120產(chǎn)生離子束124并引導(dǎo)離子束124至束線組件114。束線組件114包括質(zhì)量分析器126。在此實(shí)例中，質(zhì)量分析器126以約九十度角度形成且包括用于在該質(zhì)量分析器中建立(偶極)磁場的一個或多個磁體(圖中未示)。當(dāng)束124進(jìn)入質(zhì)量分析器126時,束124由于磁場而相應(yīng)彎曲以使得具有不適當(dāng)?shù)馁|(zhì)能乘積(mass-energyproduct)的離子被濾除(例如，具有過大或過小質(zhì)能乘積的離子被偏轉(zhuǎn)至束導(dǎo)向器132的側(cè)壁127中)。以此方式，質(zhì)量分析器126允許束124中具有所需質(zhì)能乘積的離子通過質(zhì)量分析器126且經(jīng)由解析孔隙134退出。在質(zhì)量選擇之后，通過加速器(或減速器)部分138中的進(jìn)一步加速(或減速)來調(diào)節(jié)選定離子的能量。由于離子束與其他粒子的碰撞可使束完整性下降，因此可包括一個或多個泵(圖中未示)以至少抽空束導(dǎo)向器132和終端站 116。在系統(tǒng)110中所說明的掃描系統(tǒng)135包括兩個相對的靜電掃描器電極151?？刂葡到y(tǒng)154耦接至掃描器電源149，掃描器電源149在操作上被構(gòu)造成將由電源149施加的電壓波形(也稱為掃描波形)提供至掃描器電極151。在此實(shí)例中，掃描波形形成來回掃描束124(例如，使束124成為帶狀束)的時變靜電場。角度校正磁體160將來自掃描器136的成扇形展開的離子束改變成并行移位離子束，從而進(jìn)入終端站116中。在混合掃描注入機(jī)中，在電運(yùn)動控制系統(tǒng)165的幫助下，工件130機(jī)械式地上下移動(進(jìn)出紙面)。終端站116接收朝向工件130 (例如，晶片)引導(dǎo)的離子束124。將了解的是可在注入機(jī)110中使用不同類型的終端站116。圖3A顯示包括三角形波形的例示性掃描波形(例如，用于沿著快速掃描方向Λ軸的束掃描)。波形的各個‘段(piece) ’具有基本上恒定的斜率(例如，+m、-m)，該斜率被構(gòu)造成使離子束以基本上恒定的速度沿著工件的表面掃描。例如，當(dāng)波形從h上升至t1/2時，離子束將以基本上恒定的速度對晶片從工件的左邊緣302掃描至工件的相對的右邊緣304。類似地，當(dāng)波形從t1/2上升至&時，離子束將以基本上恒定的速度從右向左掃描工件。圖2A顯示橫越工件204的混合離子束202的掃描路徑，從而將離子束202施加到施加到工件204的整個暴露表面上。在混合系統(tǒng)的所述掃描路徑中，可在第一 Y(慢速掃描)方向上機(jī)械地平移工件，同時在第二 X (快速掃描)方向上掃描離子束以將束施加到整個工件上。因此，經(jīng)由自左向右的多次離子束掃描，工件的整個表面得到注入。圖2Β顯示工件204的一部分的特寫206，其中離子束202在沿著工件的路徑上掃描。當(dāng)工件204開始在第一(Y或慢速掃描)方向上移動時，該工件進(jìn)入離子束202的帶中，且離子束開始與覆蓋工件204的光致抗蝕劑接觸。當(dāng)光致抗蝕劑受離子束202撞擊時，光阻層的一部分開始在離子束輻射下破裂且開始發(fā)出釋氣，該釋氣引起終端站的壓力升高。當(dāng)離子束202處于工件204的中心時，釋氣將處于峰值，且當(dāng)工件204隨后移出離子束202時，釋氣將減少且真空水平提高。關(guān)于正常注入過程，諸如半導(dǎo)體晶片的工件多次移入和移出束以確保沿著機(jī)械運(yùn)動方向均勻地注入。在束接觸工件表面的較大面積時，光阻釋氣(photoresistoutgassing)增加，直至晶片超過一半穿過束時，則在晶片接觸工件的較小面積時釋氣減少。此周期性掃描運(yùn)動導(dǎo)致真空壓力水平的周期性變化。這種壓力改變引起沿著慢速機(jī)械掃描方向的注入劑量不均勻的效果在本領(lǐng)域中是眾所周知的。然而，發(fā)明人已了解到，這些壓力改變(例如，由于光阻釋氣)也引起快速掃描方向上的劑量不均勻。具體地，離子束的不同部分之間的路徑差異引起不同的離子劑量到達(dá)工件130。例如，如圖3B中所示，用于將成扇形展開的束310轉(zhuǎn)換成平行束(包括312,314及316)的典型角度校正磁體308結(jié)構(gòu)產(chǎn)生以下情形:自掃描器至工件318的束路徑長度取決于工件上的最終束位置。例如，在圖3B中，離子束312的外側(cè)邊緣到達(dá)工件318的路徑長度比離子束314的內(nèi)側(cè)邊緣到達(dá)工件318的路徑長度長。在良好的真空狀態(tài)下，這種路徑長度差異并不引起工件318處的劑量不同。然而在不良真空狀態(tài)下，電荷交換與背景氣體的碰撞可能由于變化的路徑長度而導(dǎo)致不同劑量(例如，312的較長路徑長度將比314的較短路徑長度經(jīng)受更多電荷交換碰撞)。這種劑量非均勻性改變沿著快速掃描方向的工件的劑量分布。圖3C顯示劑量(y軸)與沿著快速掃描方向(X軸)的位置的曲線圖320。如圖3C中所示，壓力改變(例如，由于光阻釋氣)引起劑量分布從快速掃描方向上的相對均勻的分布322(例如，在良好真空壓力狀態(tài)下)改變成沿著快速掃描方向的劑量分布324，劑量分布324具有自左向右降低的明顯線性斜率(例如，在不良真空壓力狀態(tài)下)。發(fā)明人已進(jìn)一步了解到，慢速機(jī)械掃描速度的補(bǔ)償僅提供對每快速掃描的平均劑量的補(bǔ)償，從而校正離子束的一部分，例如離子束316的中心。這會導(dǎo)致如圖3D中所示的束電流326，其中離子束328的一個邊緣提供過量劑量，而離子束330的另一邊緣提供不足劑量。此外，由于在注入期間的真空壓力改變速度，基于變化的真空狀態(tài)的主掃描波形的連續(xù)改變由于計算限制所造成的固有延遲而在技術(shù)上難以實(shí)施。因此，發(fā)明人提供一種用于在光阻釋氣期間改進(jìn)快速掃描方向上的注入均勻性的方法及裝置。該方法包括產(chǎn)生具有基本上恒定斜率的主掃描波形，該恒定斜率使離子束以基本上恒定的速度在工件上移動。也產(chǎn)生具有固定高度及波形的補(bǔ)償波形(例如，自左向右的線性劑量變化的二次波形)，且將該補(bǔ)償波形添加至(例如，通過可變混頻器)主掃描波形以形成提供至掃描裝置的束掃描波形。可響應(yīng)于基本上瞬時的真空壓力信號來調(diào)節(jié)主掃描波形與補(bǔ)償波形之間的混合比率。與連續(xù)修改主掃描波形相比較，該調(diào)節(jié)可以以高出很多的速度來執(zhí)行且具有更大的簡易性。將補(bǔ)償(例如，二次)波形添加至主掃描波形提供了包括非恒定斜率的束掃描波形，該非恒定斜率在離子束橫越晶片移動時改變離子束的速度。在一個具體實(shí)施例中，將二次補(bǔ)償波形添加至具有基本上恒定的斜率的主掃描波形以產(chǎn)生束掃描波形(即，該添加改變具有二次波形的補(bǔ)償波形與具有基本上恒定的斜率的主掃描波形之間的混合比率)，該束掃描波形解決壓力改變的問題。具體地，通過根據(jù)測量的壓力狀態(tài)混合主掃描波形與變化量的二次補(bǔ)償波形來修改束掃描波形，以在壓力大時產(chǎn)生自左向右增大的掃描速度變化(例如，自左向右從較低速度至較高速度移動離子束)及在壓力小時產(chǎn)生減小的速度變化(即，恒定的掃描速度)。因此，具有非恒定斜率的所得束掃描波形能夠解決沿著快速掃描方向由于壓力改變而造成的劑量的不均勻問題。圖4顯不用于響應(yīng)于壓力改變(例如，由于光阻釋氣)而改進(jìn)快速掃描方向上的注入均勻性的例示性方法400。該方法通過將補(bǔ)償波形(例如，二次波形)與主掃描波形相加或混合來改變主掃描波形的基本上線性的斜率，從而產(chǎn)生包括主掃描波形與補(bǔ)償波形之間的可變混合比率的束掃描波形(具有非線性斜率)。雖然在下文將方法400顯示及說明為一系列動作或事件，但將了解不應(yīng)以限制意義來解釋這種動作或事件的所述排序。例如，一些動作可以以不同順序發(fā)生和/或與除本文中所示和/或說明的動作或事件之外的其他動作或事件同時發(fā)生。另外，并不需要所有所述的動作來實(shí)施本文中本發(fā)明的一個或多個方面或?qū)嵤├Ａ硗?，可在一個或多個單獨(dú)動作及/或階段中執(zhí)行本文所述的動作中的一個或多個。在402處產(chǎn)生主掃描波形。主掃描波形為包括電壓或電流的波形，所述電壓或電流被施加至掃描裝置(例如，掃描板)，以在離子束在工件上掃描時控制離子束的運(yùn)動(例如，瞬時位置)。在一個實(shí)施例中，主掃描波形可包括諸如三角形波形的分段線性函數(shù)(例如，具有主掃描波形的具有不同恒定斜率的范圍的各段或子范圍的函數(shù))，其中該函數(shù)的所有段包括具有相等量值的斜率(例如，+m、-m)。具有恒定斜率的這種主掃描波形被構(gòu)造成產(chǎn)生以基本上一致的速度橫移過工件的離子束，從而導(dǎo)致在整個工件上基本上均勻的注入劑量。在一個實(shí)施例中，主掃描波形可包括輕微補(bǔ)償以使束掃描方向(即，快速掃描方向)上的注入均勻性均勻，但通常由于真空狀態(tài)的變化，該主掃描波形在整個注入期間將不改變其振幅或波形。在404處產(chǎn)生補(bǔ)償波形。該補(bǔ)償波形可包括具有以下形狀(例如，多項式形狀)的波形:該形狀將允許該補(bǔ)充波形補(bǔ)償沿著束線(例如，由于光阻釋氣沿著終端站處的離子束的掃描路徑)的壓力改變的有害效果。在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償波形可包括具有固定高度及波形的二次波形(例如，具有ax2+bx+c的形狀的波形)。二次補(bǔ)償波形可被構(gòu)造成在每次離子束橫越晶片掃描時周期性地重復(fù)二次波形，從而解決由于光阻釋氣而產(chǎn)生的周期性壓力改變問題(例如，周期性壓力改變?nèi)鐖D3A中所示)。在可選實(shí)施例中，補(bǔ)償波形可包括被構(gòu)造成提供對主掃描波形的校正的高階多項式函數(shù)(例如，四次、五次、六次等)。這種高階多項式函數(shù)可允許沿著束線測量的壓力非均勻性的更精確校正?？赏ㄟ^各種方式來產(chǎn)生補(bǔ)償波形。在一個實(shí)施例中，可通過不同于產(chǎn)生主掃描波形的波發(fā)生器的波發(fā)生器來產(chǎn)生補(bǔ)償波形。在可選實(shí)施例中，一個或多個計算機(jī)可被構(gòu)造成產(chǎn)生主掃描波形和補(bǔ)償波形，其中該一個或多個計算機(jī)根據(jù)軟件程序(例如，儲存于計算機(jī)可讀取介質(zhì)上的軟件程序)來混合主掃描波形與補(bǔ)償波形。在406處調(diào)節(jié)補(bǔ)償波形的振幅。在一個實(shí)施例中，可響應(yīng)于基本上瞬時的真空壓力測量值(例如，對應(yīng)于存在于處理室中的釋氣水平的壓力測量值)將補(bǔ)償波形的振幅調(diào)節(jié)成較大或較小振幅。在一個實(shí)施例中，可以與主掃描波形的振幅成比例地調(diào)節(jié)補(bǔ)償波形的振幅，使得補(bǔ)償波形的最大混合比率保持恒定而與主掃描波形的振幅無關(guān)(例如，可針對不同離子能及電荷狀態(tài)值來調(diào)節(jié)主掃描波形的振幅，以獲得恒定掃描寬度)。在一個實(shí)施例中，其中沿著快速束掃描的非均勻性的斜率為相反的(即，在較長路徑長度上的劑量較高)，可使補(bǔ)償波形的極性反轉(zhuǎn)。在408處將主掃描波形與調(diào)節(jié)的補(bǔ)償波形加到一起(也即，混合在一起)以形成束掃描波形。主掃描波形與可變補(bǔ)償波形的相加允許調(diào)節(jié)所述波形之間的混合比率，從而產(chǎn)生可容易控制的束掃描波形。在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償波形與主掃描波形的總和產(chǎn)生包括對主掃描波形的線性斜率校正的束掃描波形。換句話說，二次補(bǔ)償波形可減小針對晶片的一部分的波形的斜率(例如，引起離子束在掃描的該部分期間減速)，并增加針對晶片的另一部分的波形的斜率(例如，引起離子束在掃描的該部分期間加速)。因此，由補(bǔ)償波形提供的線性斜率校正解決沿著快速掃描方向的劑量的線性非均勻問題。在一個實(shí)例中，補(bǔ)償波形被構(gòu)造成在測量到大的壓力時(即，當(dāng)光致抗蝕劑釋氣的量大時)引起沿著束掃描方向的大的寫入速度變化?？蛇x地，補(bǔ)償波形可被構(gòu)造成在測量到小的壓力時(例如，二次分量與幾乎純?nèi)遣ㄐ蔚牧慊旌?提供幾乎恒定的速度。在一個實(shí)施例中，可通過瞬時真空壓力信號來調(diào)節(jié)混合比率，與連續(xù)修改掃描波形相比較，該調(diào)節(jié)可以以高很多的速度執(zhí)行且簡單。調(diào)節(jié)補(bǔ)償波與主掃描波形之間的混合比率引起所獲得的束掃描波形的斜率成為非線性，從而產(chǎn)生以非恒定速度橫越工件前進(jìn)的離子束。例如，補(bǔ)償波形可被構(gòu)造成使離子束在開始緩慢且接著逐漸加速的運(yùn)動中橫越晶片(例如，自右向左)移動，從而允許離子束通過在掃描的一側(cè)提供較少劑量而在另一側(cè)提供過多劑量來補(bǔ)償壓力改變。因此，補(bǔ)償波形引入對主掃描波形的補(bǔ)償，此情形允許補(bǔ)償波形解決壓力改變的問題。在410處，將束掃描波形提供至束掃描裝置。在一個實(shí)施例中，掃描裝置可利用束掃描波形將電壓施加至兩個或更多個掃描板，所述掃描板被定位成使用電場來偏轉(zhuǎn)離子束?？梢砸曰卺寶鈮毫Χ{(diào)諧束電流的方式來反復(fù)地執(zhí)行動作402至410。例如將了解，在方法400中，可在離子注入束的操作期間動態(tài)地調(diào)節(jié)補(bǔ)償波形。補(bǔ)償波形的動態(tài)調(diào)節(jié)允許掃描系統(tǒng)解決光阻釋氣改變的問題(當(dāng)發(fā)生改變時)，從而允許掃描系統(tǒng)在整個工件的表面上保持恒定的離子束電流。例如，如果未檢測到壓力改變，則保持補(bǔ)償波形的振幅。然而，如果檢測到壓力改變，則可增加或減少補(bǔ)償波形的振幅，從而調(diào)節(jié)混合比率及改變束掃描特性(例如，速度)且解決壓力改變的問題。因此，通過動態(tài)地調(diào)節(jié)補(bǔ)償波形的振幅，可修改掃描波形以解決壓力的動態(tài)改變而無需改變掃描波形。圖5顯示如本文中所提供的掃描系統(tǒng)的實(shí)施例。如圖5中所示，掃描系統(tǒng)500可包括第一波發(fā)生器502和第二波發(fā)生器504。加法器508被構(gòu)造成將第一波發(fā)生器與第二波發(fā)生器的輸出相加，以產(chǎn)生輸出至掃描裝置510的束掃描波形。第一波發(fā)生器502被構(gòu)造成產(chǎn)生主掃描波形。該主掃描波形可包括諸如三角形波形的分段線性函數(shù)，其中該函數(shù)的所有段包括具有相等量值的斜率(例如，+m、-m)。在一個實(shí)施例中，該主掃描波形可包括必要校正，以解決慢速掃描方向上的局部均勻性不規(guī)則的問題。第二波發(fā)生器504被構(gòu)造成產(chǎn)生補(bǔ)償波形。在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償波形包括具有固定高度的二次波形。二次補(bǔ)償波形可被構(gòu)造成在基本上等于掃描波形的周期的時間內(nèi)周期性地重復(fù)二次波形兩次。例如，三角形波形將具有允許離子束橫越工件兩次(一次自左向右，一次自右向左)的周期。二次補(bǔ)償波形可在該周期內(nèi)重復(fù)兩次，從而允許二次補(bǔ)償波形補(bǔ)償在每一個方向上驅(qū)動離子束的掃描波形。
在一個實(shí)施例中，振幅調(diào)節(jié)裝置506耦接至第二波發(fā)生器504。振幅調(diào)節(jié)電路被構(gòu)造成以混合比率k來增加補(bǔ)償(例如，二次)波形。可在混合掃描波形與補(bǔ)償波形之前先使補(bǔ)償波形的混合比率k變化。輸出至掃描裝置的束掃描波形因此等于Vstl (t) +k*VCl (t)，其中Vstl為掃描波形且Vc1為補(bǔ)償波形。在一個實(shí)施例中，混合比率k可在-1與I之間變化，大部分非常接近O左右，且對于I %補(bǔ)償?shù)湫偷卦?0.01與0.01之間。由于k實(shí)時改變，因此可通過離子的能量和種類來預(yù)先確定k的正負(fù)號(這是由于在高能下，k的正負(fù)號可能倒轉(zhuǎn)且k的量值實(shí)時獲得)。如圖5中所示，在一個實(shí)施例中，振幅調(diào)節(jié)裝置506可包括耦接至壓力監(jiān)視器的可變補(bǔ)償衰減器?？勺冄a(bǔ)償衰減器可被構(gòu)造成在將補(bǔ)償波形與掃描波形相加之前先對補(bǔ)償波形作用。在圖6A中所示的替代實(shí)施例中，振幅調(diào)節(jié)裝置可通過利用第一邊緣法拉第杯602和第二邊緣法拉第杯604測量掃描的束寬度的兩端處的束電流來確定混合比率k。如圖6A中所示，可將邊緣法拉第杯602和604放置于角度校正磁體606的最近出口處。在一個實(shí)施例中，可將兩個杯的束電流相加到一起(例如，在608處)以用于慢速機(jī)械掃描速度(正交于束掃描方向)，而將兩杯之間的差用于導(dǎo)出混合比率k的值。在另一個可選實(shí)施例中，如圖6B中所示，振幅調(diào)節(jié)裝置可通過以下步驟來確定混合比率k:使用壓力傳感器616測量沿著束線的壓力以及使用所測量的壓力導(dǎo)出混合比率k的值。如圖6B中所示，壓力傳感器616位于終端站610處，然而將了解可將壓力傳感器放置于沿著束線的各個位置處。可實(shí)時調(diào)節(jié)主掃描信號與補(bǔ)償信號之間的混合比率，從而允許根據(jù)不同真空狀態(tài)來連續(xù)改變束掃描波形。例如，當(dāng)不存在釋氣時，振幅調(diào)節(jié)裝置可將補(bǔ)償波形的振幅減少至零，從而引起補(bǔ)償波形對掃描波形不提供補(bǔ)償?？蛇x地，當(dāng)釋氣增加時，振幅調(diào)節(jié)裝置可增加補(bǔ)償波形的振幅，從而引起補(bǔ)償波形對掃描波形提供增加的補(bǔ)償。圖7A至8B顯示本文中所提供的本發(fā)明的具體實(shí)例。更具體地，圖7A至圖8B顯示如由如本文中所提供的方法及裝置提供的主掃描波形、補(bǔ)償波形和束掃描波形。圖7A為顯示例示性主掃描波形的電壓與時間曲線圖702，該主掃描波形包括產(chǎn)生(例如，由圖4的第一波發(fā)生器產(chǎn)生)以沿著快速掃描方向來回操控離子束的三角形分段函數(shù)。從時間h至?xí)r間t1/2，主掃描波形具有在第一方向上(例如，自左向右)驅(qū)動離子束的正斜率。從時間t1/2至?xí)r間h，主掃描波形具有在與第一方向相反的第二方向上(例如，自右向左)驅(qū)動離子束的負(fù)斜率。圖7B為顯示圖7A中所示的主掃描波形的導(dǎo)數(shù)的dV/dt與時間曲線圖704。圖7B顯示電壓的斜率在主要線性恒定正斜率與主要線性恒定負(fù)斜率之間變化。將了解，dV/dt曲線圖中所示的斜率值表示離子束橫越工件掃描的速度。例如，在一時間周期內(nèi)的恒定斜率表示離子束在該時間周期期間以恒定速度移動。因此，如圖7B中所示，具有恒定斜率的主掃描波形被設(shè)計成在工件表面上提供均等的掃描速率。例如，主掃描波形從時間h至t1/2具有恒定正斜率，從而導(dǎo)致將離子束從工件的左側(cè)向工件的右側(cè)引導(dǎo)的電場的恒定改變率。從時間t1/2至h，主掃描波形具有恒定負(fù)斜率，從而導(dǎo)致將離子束從工件的右側(cè)向工件的左側(cè)引導(dǎo)的電場的恒定改變率。圖7C為顯示由第二波發(fā)生器產(chǎn)生的用以補(bǔ)償沿著離子束線的壓力變化的二次補(bǔ)償波形的電壓與時間曲線圖。二次補(bǔ)償波形具有固定高度h和基于二次波形變化的振幅。如圖7C中所示，二次補(bǔ)償波形具有以下形式:V2 (t) = at* (t_t1/2)其中t為時間，且t1/2為原始掃描波形的半周期(例如，對于IKHZ掃描為500微秒)。圖8A顯示圖7A和圖7C中所示的主掃描波形與二次補(bǔ)償波形的相加。二次補(bǔ)償波形與主掃描波形的相加產(chǎn)生具有不同于主掃描波形的線性斜率(dV/dt)的束掃描波形。換言之，二次補(bǔ)償波形804改變主掃描波形802的斜率，使得提供至掃描系統(tǒng)(例如，至掃描板)的束掃描波形806包括對真空水平的任何改變的補(bǔ)償。例如，可在沿著束線(例如，在處理室中)的真空水平由于光阻釋氣的增加而下降時修改主掃描波形802的線性斜率，以減慢離子束在工件的第一側(cè)上的掃描速度(例如，因此增加第一側(cè)上的注入離子的密度)，且增加離子束在工件的第二相對側(cè)上的掃描速度(例如，因此降低第二側(cè)上的注入·離子的密度)?？蛇x地，可在由于光阻釋氣的減少而提高真空時修改主掃描波形802的線性斜率，以通過使用離子束的均勻掃描速度來使橫越工件的注入密度均衡。圖8B為顯示主掃描波形802與二次補(bǔ)償波形804的相加的導(dǎo)數(shù)的束掃描波形808的電壓與時間曲線圖。如圖SB中可見，束掃描波形808的斜率不再為線性，且因此離子束將不以恒定速度橫越工件前進(jìn)。事實(shí)上如圖8B中所示，束掃描波形808的時間導(dǎo)數(shù)為傾斜。因此，從h至t1/2，離子束將在橫越工件開始緩慢且接著逐漸加速的運(yùn)動中橫越工件自右向左移動(顯示為束掃描波形電壓隨著時間增加)。類似地，從時間〖1/2至&，束掃描波形將使離子束在開始迅速且接著逐漸減速的運(yùn)動中橫越工件自左向右移動(顯示為掃描電壓隨著時間減小)。因此，如圖7A至圖8B中所示的實(shí)例中所提供，二次補(bǔ)償波形已引入對主掃描波形的補(bǔ)償，該補(bǔ)償允許所獲得的束掃描波形解決壓力改變的問題。隨著處理室內(nèi)的壓力的增加或減少，二次補(bǔ)償波形的振幅可增加或減少，從而導(dǎo)致掃描電壓的較大改變(和掃描離子束的速度的較大改變)。圖9顯示可選實(shí)施例，其中計算機(jī)系統(tǒng)被構(gòu)造成改進(jìn)光阻釋氣期間的注入均勻性。該計算機(jī)系統(tǒng)被構(gòu)造成產(chǎn)生主掃描波形和補(bǔ)償波形。接著將主掃描波形與補(bǔ)償波形相加或混合，以產(chǎn)生提供至束掃描裝置的束掃描波形。將了解的是計算機(jī)系統(tǒng)以軟件執(zhí)行所述操作，且因此并不需要實(shí)體波發(fā)生器。如圖9中所示，系統(tǒng)910包括計算裝置912，計算裝置912被構(gòu)造成操作軟件(例如，儲存于存儲器中或作為計算機(jī)可讀取指令儲存于一個或多個計算機(jī)可讀取介質(zhì)上)，以產(chǎn)生如本文中所提供的一個或多個實(shí)施例中所提供的主掃描波形和補(bǔ)償波形。在一個構(gòu)造中，計算裝置912包括至少一個處理單元916和存儲器918。該結(jié)構(gòu)在圖9中由虛線914顯
/Jn ο裝置912也可以包括輸入裝置924(例如，鍵盤、鼠標(biāo)和/或任何其他輸入裝置)、輸出裝置922 (例如，一個或多個顯示器、揚(yáng)聲器、打印機(jī)和/或任何其他輸出裝置)、以及被構(gòu)造成經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)928通信至其他計算裝置930的通信裝置926。盡管已將本發(fā)明描述為一種用于產(chǎn)生補(bǔ)償波形以補(bǔ)償由于釋氣而產(chǎn)生的壓力改變的方法，但將了解的是本文中所提供的方法和裝置可用于廣泛范圍的應(yīng)用中。此外，盡管已關(guān)于特定發(fā)面及實(shí)施方案顯示和說明本發(fā)明，但將了解的是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀及理解本說明書及附圖后將會想到等效替換形式及修改。具體地關(guān)于由上述部件(組件、裝置、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的各種功能而言，用于描述這種部件的術(shù)語(包括對“方法”的參考)意指對應(yīng)于(除非另外提及)執(zhí)行所述部件的指定功能的任何部件(即，在功能上等效)，即使在結(jié)構(gòu)上并不等效于執(zhí)行本文中經(jīng)說明為本發(fā)明的例示性實(shí)施方案的功能的所揭示結(jié)構(gòu)也如此。就此而言，也將認(rèn)識到，本發(fā)明包括具有用于執(zhí)行本發(fā)明的各種方法的步驟的計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)。另外，雖然已關(guān)于多個實(shí)施方案中的僅一個揭示本發(fā)明的特定特征，但這種特征可與其他實(shí)施方案的一個或多個其他特征組合，使其對于任何給定或特定應(yīng)用而言可為所需要的且有利的。此外，就術(shù)語“包括”、“具有”及其變形用于說明書和權(quán)利要求書中的范圍而言，所述術(shù)語意指以類似于術(shù)語“包含”的方式而為包括性的。
權(quán)利要求
1.一種離子注入系統(tǒng)，包括: 第一波發(fā)生器，所述第一波發(fā)生器被構(gòu)造成產(chǎn)生具有基本上線性的斜率的主掃描波形； 第二波發(fā)生器，所述第二波發(fā)生器被構(gòu)造成產(chǎn)生補(bǔ)償波形；和 加法器，所述加法器被構(gòu)造成通過將所述主掃描波形與所述補(bǔ)償波形相加而提供束掃描波形； 其中，所述補(bǔ)償波形被選擇成具有波形和振幅，所述波形和所述振幅被設(shè)置成以解決沿著快速掃描方向的離子束的劑量的非均勻性的方式來修改所述主掃描波形的斜率。
2.按權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述束掃描波形包括引起所述離子束在該離子束橫越工件移動時逐漸增加或減小所述離子束的速度的斜率。
3.按權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述補(bǔ)償波形包括二次波形。
4.按權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述主掃描波形基本上不受所述離子注入系統(tǒng)中的壓力改變的影響。
5.按權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，還包括調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置耦接至所述第二波發(fā)生器并被構(gòu)造成以混合比率來調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償波形的振幅。
6.按權(quán)利要求5所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述調(diào)節(jié)裝置包括可變補(bǔ)償衰減器。
7.按權(quán)利要求5所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述混合比率基于從位于所述離子束的相對側(cè)的第一邊緣法拉第杯和第二邊緣法拉第杯所獲得的測量結(jié)果來確定。
8.按權(quán)利要求5所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述混合比率基于從沿著束線定位的壓力傳感器所獲得的測量結(jié)果來確定。
9.按權(quán)利要求5所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述調(diào)節(jié)裝置被構(gòu)造成基于在終端站處所測量的壓力來動態(tài)地修改所述補(bǔ)償波形的振幅。
10.按權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述補(bǔ)償波形的波形和振幅能夠響應(yīng)于所述第二波發(fā)生器所接收的基本上瞬時的壓力測量值來調(diào)節(jié)。
11.一種用于改進(jìn)離子注入系統(tǒng)的注入均勻性的方法，包括以下步驟: 產(chǎn)生具有分段線性斜率的主掃描波形； 產(chǎn)生補(bǔ)償波形；和 將所述補(bǔ)償波形與所述主掃描波形相加，以產(chǎn)生用于引導(dǎo)離子注入束的束掃描波形； 其中，所述補(bǔ)償波形被選擇成具有波形和振幅，所述波形和所述振幅被構(gòu)造成以解決沿著快速掃描方向的離子束的劑量的非均勻性的方式來修改所述主掃描波形的斜率。
12.按權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟: 調(diào)節(jié)所述補(bǔ)償波形的振幅以使所述主掃描波形與所述補(bǔ)償波形之間的混合比率變化。
13.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述補(bǔ)償波形包括二次波形。
14.按權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述二次波形具有V2(t)=at*(t-l1/2)的形式。
15.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述混合比率基于從位于所述離子束的一個邊緣處的第一邊緣法拉第杯和位于所述離子束的一個相對邊緣處的第二邊緣法拉第杯所獲得的測量結(jié)果來確定。
16.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述補(bǔ)償波形的振幅能夠以與所述主掃描波形的振幅成比例的方式來調(diào)節(jié)， 使得所述補(bǔ)償波形的最大混合比率保持恒定而與所述主掃描波形的振幅無關(guān)。
17.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述混合比率基于從沿著束線定位的壓力傳感器獲得的測量結(jié)果來確定。
18.按權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述方法體現(xiàn)于計算機(jī)可讀介質(zhì)上。
19.按權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述束掃描波形包括引起所述離子束在該離子束橫越工件移動時逐漸增加或減小所述離子束的速度的斜率。
20.一種離子注入系統(tǒng)，包括: 第一波發(fā)生器，所述第一波發(fā)生器被構(gòu)造成產(chǎn)生具有基本上分段線性的斜率的主掃描波形，所述主掃描波形被構(gòu)造成在工件上提供基本上一致的離子束掃描速度； 第二波發(fā)生器，所述第二波發(fā)生器被構(gòu)造成產(chǎn)生補(bǔ)償波形；和 加法器，所述加法器被構(gòu)造成將束掃描波形提供至束掃描裝置，其中所述束掃描波形通過將所述主掃描波形與所述補(bǔ)償波形相加而形成； 其中: 所述補(bǔ)償波形被選擇成具有波形和振幅，所述波形和所述振幅被設(shè)置成響應(yīng)于所述第二波發(fā)生器所接收的基本上瞬時的壓力測量值來修改所述主掃描波形的斜率；以及 所述束掃描波形包括引起離子束在該離子束橫越所述工件移動時增加或減小所述離子束的速度的非線性 斜率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于改進(jìn)經(jīng)歷沿著束線的壓力增加的離子束的注入均勻性的方法及裝置。該方法包括產(chǎn)生以基本上恒定的速度橫越工件來移動離子束的主掃描波形。也產(chǎn)生具有固定高度和波形的補(bǔ)償波形(例如，二次波形)，且將該補(bǔ)償波形與主掃描波形混合(例如，通過可變混頻器)以形成束掃描波形?？赏ㄟ^瞬時真空壓力信號來調(diào)節(jié)混合比率，與連續(xù)修改掃描波形相比較，該調(diào)節(jié)可以以高很多的速度執(zhí)行且更簡單。該混合提供包括非恒定斜率的束掃描波形，該非恒定斜率在離子束橫越工件移動時改變離子束的速度。因此，具有非恒定斜率的所獲得的束掃描波形能夠解決沿著快速掃描方向的劑量中的壓力非均勻性問題。
文檔編號H01J37/244GK103098167SQ201180012345
公開日2013年5月8日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者佐藤秀 申請人:艾克塞利斯科技公司