專利名稱:利用離子束注入晶片的方法
技術領域：
本發明一般涉及離子注入，特別涉及在處理期間改進晶片上的離子束的均勻性。
背景技術：
為了更好地理解本發明，這里引證美國專利US5481116、4980562和4922106作為參考背景。
傳統單晶片離子注入器穿過固定晶片掃描離子束或在一個方向穿過扇形離子束或在一個軸上掃描的離子束移動晶片。掃描或成形均勻離子束的工藝一般需要復雜和長的束線，這在低能下是不合乎需要的。通過將大量晶片放在滾輪上，同時旋轉和徑向移動滾輪通過離子束，傳統高電流離子注入器實現了短束線。多晶片滾輪使離子注入器不希望地大。采用它以減少熱效應；然而，在低能下是不需要的。因此需要提高晶片掃描系統和方法。
本發明的一個目的是提供在離子注入器中處理期間穿過晶片表面的基本上均勻劑量的離子束注入。通過下面的說明使其它目的更清楚。

發明內容在一個方案中，本發明提供利用離子束均勻注入晶片的方法。晶片一般是表面區域具有直徑和中心并為盤狀的類型。首先形成入射到晶片上的細長形狀的離子束，該形狀具有沿著第一軸并小于直徑的長度，和沿著第二軸并短于長度的寬度。接著，晶片以可變的速度在基本上平行于第二軸的方向移動。晶片還基本上繞著中心以旋轉速度旋轉。進行這些運動以使離子束以基本上均勻的劑量穿過晶片表面注入晶片。
在另一方案中，移動晶片以使離子束從晶片的一側、穿過晶片表面區域并經過晶片另一側相對于位置輪廓以被選速度注入晶片。
在又一方案中，以可變速度移動的步驟包括在離子束注入晶片的中心時以較大速度移動晶片和在離子束注入晶片邊緣時以較慢速度移動晶片。
在再一方案中，移動步驟包括移動晶片，以使離子束從晶片一側到中心注入晶片。優選，在離子束到達晶片中心時離子束阻隔(blank)。此外，然后晶片優選在與掃描方向相反的方向減速(declerated)。
在另一方案中，本發明的方法還包括在旋轉晶片的同時傾斜晶片的步驟，以便離子束以相對于晶片的晶軸基本上恒定的角度注入表面區域。優選，這個方案的晶片在基本上平行于離子束的方向移動，以使離子束以基本上恒定的束點尺寸注入表面區域。在又一方案中，相對于垂直于穿過中心的離子束的平面，晶片以與晶片上的撞擊位置成比例的大小在一個方向上移動。
在另一方案中，本發明的方法包括確定離子束的束流密度的步驟。利用這個確定步驟，該方法還優選包括作為束流密度的函數調整可變速度的步驟。在又一方案中，該方法包括作為束流密度的函數調整旋轉速度的步驟。
優選在兩個維度上測量束流密度；并且更優選利用具有多個孔(優選在圓盤的每個扇形象限中有一個孔)的圓盤來測量。根據本發明，圓盤與晶片一樣移動和旋轉，同時確定兩維束流密度。在一個方案中，圓盤具有圍繞圓盤中心的4個相等的間隔孔，如果需要的話，也可以采用多個孔。
在另一方案中，確定離子束的束流密度的方法包括采用法拉第杯測量束流密度。在一個方案中，去掉圓盤，用于將離子束刻度引入法拉第杯中。
通過下面的說明和附圖將使本發明的這些和其它方案和優點更明顯。
附圖的簡要說明圖1表示根據本發明構成的離子束掃描系統和成組工具晶片處理機構；圖2表示圖1的系統和機構的頂視圖；圖3表示根據本發明的方法利用離子束對晶片進行注入；圖4表示在注入期間晶片的移動速度與掃描位置作為離子束點尺寸的函數的曲線圖；圖5表示在從晶片邊緣到晶片中心的注入期間晶片的移動速度與掃描位置的曲線圖；圖6表示根據本發明的教導的晶片旋轉和傾斜；圖7表示如在圖6中的晶片的頂視圖；圖8表示根據本發明的教導移動和旋轉晶片；圖9表示本發明的離子束刻度圓盤；圖10表示根據本發明圖9中的圓盤與法拉第杯使用；和圖11表示圖9和10的圓盤和法拉第杯的典型取樣圖形。
具體實施方式圖1表示離子束掃描系統10，表示本發明的離子束掃描技術。諸如常規Bernais源的離子源12產生離子束14，離子束被調整以用于通過分析磁鐵。分析狹縫18用于調整離子束發散以便在位置A注入晶片20。為保持束流密度低，離子源狹縫的長軸31(見圖2)平行于分析磁鐵中的磁場，以便保證離子束14寬至整個路徑。位置B示意性地表示了在注入之前在負載位置A的晶片20a。在離子束14注入期間，晶片20旋轉和/或移動，如分別由移動線22和24所示。法拉第杯26用于測量這里所討論的離子束密度。
連接到系統10的是成組工具晶片處理機構30，其將晶片提供給系統10并從系統10取出晶片。機構30對于本領域技術人員來說是公知的，并且通常包括一個或多個負載鎖定門(load lock door)32和按要求移動晶片的自動傳送裝置34。圖2表示系統10和機構30的進一步細節的頂視圖。在圖2中，示出了晶片20相對于晶片20a傾斜，以便離子束14的照射點40通過狹縫注入晶片20所希望的表面區域。由于相對于晶片20的尺寸系統10的尺寸較小，系統10可做得很小足以配合到標準300mm成組工具機構30中的一個位置上。
圖1也示意性地示出了連接到法拉第杯26的輸出端上的計算機33。計算機33被編程以收集和整理來自法拉第杯26的束流數據，以便確定束流密度，如這里所述。
圖3示出了晶片20如何被離子束14注入以實現本發明的所希望的劑量均勻性。具體而言，在被離子束14注入期間，晶片20旋轉和移動(分別如運動線22、24所示)。離子束14示意性地在晶片20上形成注入點40。晶片20的掃描移動速度和位置作為離子束尺寸的函數以曲線形式示于圖4中。圖4的“x”軸36指的是位置，“y”軸38指的是移動速度。與點束相比，較大的離子束產生較小的動態位置/移動輪廓線42，如輪廓線44所示。輪廓線44在“0”位置發散以表示在晶片20的中心46束點尺寸和移動速度之間的相反關系。
在圖3中，示出了有利的離子束形狀產生扇形的注入點40，它在一個維度50上較窄，在垂直維度52上較寬，但不與晶片20的直徑一樣寬。因此離子束14(圖1)優選如此取向，以使晶片20沿著維度50移動，使從晶片中心46到晶片邊緣56的保持劑量恒定所需要的移動速度最小化。或者，晶片20可以從邊緣56到邊緣56穿過直徑54掃描，或者從邊緣56到中心46掃描，每個都具有圖3的輪廓線。然而，在任何一種情況下，在晶片中心4的速度最大，使其成為停止和倒轉最難的位置；因此優選晶片20如圖3所示那樣從邊緣56到邊緣56并穿過中心46掃描。作為替換方式，當離子束到達中心46時離子束14阻隔，然后在反方向減速，如圖5所示。圖5中的掃描優選從晶片邊緣56開始向中心46進行，如輪廓線66所示，然后通過停止離子束14而反向運動，如輪廓線68所示。優選，當離子束14到達中心46時離子束14阻隔。利用圖5的輪廓線的掃描避免了必須移動整個晶片直徑54，由此幾乎切斷一半移動長度。在圖5中，“x”軸60示為位置，“y”軸62示為移動速度。
為減少通行量，傳統地設定離子束14，以便以距離垂直方向約7度的角度θ撞擊晶片20，如圖6所示。角度θ使離子束14導向(orient)到晶片20中的晶體。然而這個導向會造成問題，由于處于關于中心46的運動22中的旋轉晶片20不垂直于離子束，這導致角度θ隨著晶片20的不同移動位置而相對于晶體軸改變。為避免這種情況，在旋轉期間，旋轉軸70保持平行于離子束14，并且晶片傾斜。圖6示意性地示出了在第一位置A和第二位置B的晶片20，表示在通過預計傾斜調整而旋轉180度之后晶片20的相對取向。圖7表示晶片20的頂視圖；并具體表示用于確保晶體與離子束14的取向的預計傾斜軸72。傾斜軸72隨著晶片20的旋轉22而旋轉。
然而，在進行圖6的傾斜時，產生另外的問題即從晶片20一側到另一側注入點40的形狀改變，這是因為到晶片20的離子束運行距離改變了(具體而言，由于離子束發散了，束點尺寸40改變了，除非離子束以距離源12相同的距離撞擊晶片20)。這個束點尺寸差不明顯，但是如果明顯，晶片20還優選地垂直移動，如圖8中的垂直移動線76所示。沿著線76進行移動，以便在旋轉期間向上和向下移動晶片20，保持離子束14在晶片20上的撞擊點在相同距離；運動76具有與從離子束撞擊80到中心46的距離成正比的幅度78。
提供均勻劑量所需要的移動速度的確定優選采用束流密度的精確測量。因而，本發明還提供精確測量密度的裝置，如圖9和10所示。晶片20形狀的圓盤100用于該目的。圓盤100具有小孔102，使離子束能量通過并到達法拉第杯26，用于測量離子流98。盡管實際晶片20正處于注入時，也進行測量，以便通過孔102進行離子束強度的精確測量。圓盤100關于中心104旋轉，如旋轉線105所示，并在方向106移動，如上所述，以便產生束流對掃描旋轉105和移動107的圖形。圖11表示通過注入束點40’的四個孔的各個路徑110，然后通過采樣兩維束點密度而用于形成圖形。采用至少四個等間隔孔102，兩個沿著傾斜軸72，兩個垂直于傾斜軸，(如果需要的話，可采用多個孔)，這是由于它們之間的束流差將確定在傾斜晶片所產生的高度范圍上隨垂直位置的束流密度的變化。還通過向旁邊移動圓盤100和通過為整個劑量標定測量離子束14的所有束流，進行測量。計算機(例如計算機33，圖1)編輯來自法拉第杯26的束流數據以確定束流密度。一旦知道束點40’的束流密度，通過開始恒定速度和然后進行確定用于速度輪廓線的徑向分布劑量的重復計算，由此確定線形移動所需要的速度(例如圖3)。一旦知道相對速度，計算絕對速度以產生所希望的劑量。
本領域普通技術人員應該理解在不脫離本發明的范圍的情況下可以做出各種修改。例如，本發明可以采用如圖1的系統10所示類型以外的離子注入，以便提供劑量均勻性校正。
因此本發明實現了上述目的，這些目的對于前述說明來說是很明顯的。由于在不脫離本發明范圍的情況下可以對上述方法做各種修改，因此包含在上述說明中或在附圖中所示的方案只是示意性說明的，并不起限制作用。還應該明白下述權利要求
應該覆蓋這里所述的本發明的所有一般和具體特征，本發明的范圍的所有說明應該也落入其內。
權利要求
1.一種利用離子束注入晶片的方法，該晶片是具有圓盤形狀并具有直徑和中心的表面區域之類型，該方法包括以下步驟形成入射到該晶片上的離子束；以移動速度沿與該離子束交叉的路徑移動該晶片盤的中心；同時以旋轉速度基本上繞該中心旋轉該晶片；在旋轉該晶片的同時使該晶片傾斜，使得該離子束以相對于該晶片的晶軸基本上恒定的角度注入該表面區域。
2.根據權利要求
1的方法，還包括在基本上平行于該離子束的方向移動該晶片，以使該離子束以基本上恒定的束點尺寸注入該表面區域。
3.根據權利要求
2的方法，還包括在所述平行于該離子束的方向上使該晶片移動一距離，該距離與該離子束在該晶片上的撞擊位置與垂直于穿過該晶片盤的中心的離子束的平面之間的距離成正比，使得所述撞擊位置被保持在沿該離子束基本恒定的距離上。
4.一種用于晶片的離子注入的裝置，該晶片具有圓盤形狀并具有直徑和中心的表面區域，該裝置包括用于注入晶片的離子束的源；晶片移動驅動器，用于以移動速度在與來自所述源的該離子束交叉的方向移動該晶片的盤中心；晶片旋轉驅動器，用于在由所述移動驅動器移動該晶片穿過該離子束的同時，以旋轉速度繞通過該中心且平行于該離子束的旋轉軸旋轉該晶片；和傾斜軸，該晶片可繞該傾斜軸傾斜，使得晶片法線相對該離子束成角度，所述傾斜軸隨著該晶片繞所述旋轉軸的旋轉而旋轉，使得該離子束相對于該晶片的晶軸的角不隨該晶片繞該旋轉軸的不同旋轉位置而變化。
5.根據權利要求
4的裝置，包括另一個移動驅動器，用以基本上平行于該離子束移動該晶片，以保持該離子束在該晶片上的撞擊點在沿該離子束的基本恒定的位置上。
專利摘要
本發明涉及一種利用離子束注入晶片的方法和用于晶片的離子注入的裝置，該晶片是具有圓盤形狀并具有直徑和中心的表面區域之類型。該方法包括形成入射到該晶片上的離子束；以移動速度沿與該離子束交叉的路徑移動該晶片盤的中心；同時以旋轉速度基本上繞該中心旋轉該晶片；在旋轉該晶片的同時使該晶片傾斜，使得該離子束以相對于該晶片的晶軸基本上恒定的角度注入該表面區域。
文檔編號H01J37/317GK1992169SQ200610131831
公開日2007年7月4日 申請日期2001年3月27日
發明者唐納德·W·貝里亞 申請人:應用材料公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan