[发明专利]采用用于离子注入系统的变角度狭槽阵列的离子束角度测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及半导体器件加工和离子注入，且更具体地，涉及在调定期间或在最初的位置处定向校准、探测和/或修正离子束入射角。

背景技术

离子注入为在半导体器件加工中使用的选择性地注入掺杂剂到半导体和/或晶片材料的物理过程。因此，注入的作用不依赖于掺杂剂和半导体材料之间的化学相互作用。为了离子注入，掺杂剂原子/分子被离子化、加速、形成束、分解、以及掠过晶片，或者晶片被所述束穿过。物理上掺杂剂离子轰击晶片、进入表面并在表面下的它们的能量所及的深度静止。

离子注入系统为精密复杂的子系统的集合，其每一个都对掺杂剂离子执行特别的作用。掺杂剂元素，以气体或固体形式，被定位在电离室内并通过适当的电离处理被离子化。在一个典型的处理中，所述室维持在低压(真空)。灯丝置于所述室中且被加热到从灯丝源中产生电子的程度。负电子被同样在室中的相反电性的正极吸引。在从灯丝到正极的迁移期间，电子与掺杂剂源元素(例如，分子或原子)碰撞并从分子中的元素产生许多阳离子。

通常，除了想得到的掺杂剂离子外还产生了其他阳离子。想得到的掺杂剂离子通过称为分析、质量分析、选择、或离子分离的处理从所述离子中分离。选择利用质量分析器实现，质量分析器产生磁场，经过该磁场离子从电离室迁移。离子以较高的速度离开电离室并由磁场弯曲成弧。弧的半径由单个离子的质量、速度、和磁场强度控制。分析器的出口仅仅允许一种离子，需要的掺杂剂离子，脱离质量分析器。

加速系统被用于加速或减速想得到的掺杂剂离子到预定的动量(例如，掺杂剂离子的质量乘以它的速度)以穿过晶片表面。为了加速，所述系统通常具有带有沿着其轴线的环形动力电极的线性设计。当掺杂剂离子进入其中时，它们经由这里被加速。

随后，在所述束中加速的离子对准目标晶片或位置。离子束以实际的入射角射入目标，其典型地以正常的一或两维来测量。此实际角度可不同于想要得到的或选定的注入角。

如果出现了校准误差或角度误差(例如，处理设备没有适当地校准)，离子注入能以与预期的不同的角度、位置和/或深度被执行。这样的误差可能不合乎要求地更改注入面，未能加入掺杂剂到确定的区域，注入掺杂剂到非预期的区域，损坏器件结构，注入掺杂剂到错误的深度，等等。另外，由于器件尺寸继续被减小，此角度校正变得更加重要。

发明概述

下面介绍简要的概述以便给出本发明的一个或多个方面的基本理解。该概述不是本发明的详尽的全面评述，而且既不打算识别本发明的关键或重要的要素，也不打算详细记述其范围。相反地，本概述的主要目的是以简要的形式介绍本发明的一些概念作为后面介绍的更详细的说明的序言。

本发明通过探测或测量入射离子束的入射角值并在离子注入步骤前和或期间任选地校正角误差，利于半导体器件的加工。本发明采用变角度狭槽阵列，该阵列由具有多个限定在其中的狭槽的结构组成狭槽。狭槽阵列根据变化的接收角从离子束中选择一个或多个细光束。电荷测量传感器，诸如拾取传感器，测量与阵列的每个狭槽有关的电荷或电子束电流。从这些测量结果和每个狭槽的接收角，可获得离子束的入射角值。

根据本发明的一个方面，公开了一角度测量系统。所述系统用于测量离子注入期间离子束的入射角，包括变角度狭槽阵列和位于变角度狭槽阵列下游的电荷测量器件阵列。变角度狭槽阵列包括形成在从入射表面到出射表面结构中的狭槽。每个狭槽具有变化的接收角范围。电荷测量器件阵列个别地与所述狭槽相关，且能测量穿过狭槽的细光束的电荷或电子束电流。这些测量结果和变化的接收角范围随后能用于确定离子束的测量入射角和/或角度内容。也公开了其他系统、方法及探测器。

为了实现前述的相关目标，本发明包括在下文中充分地描述的并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明和附图详细的阐明本发明的某些示范性方面和实施方式。然而，这些表明本发明的原理可被以仅仅很少的不同方式应用。其他目标，当结合附图考虑时，本发明的优点和新颖性的特征将从下面的本发明的详细说明中变得显而易见。

附图说明

图1为框图形式的适于本发明的一个或多个方面的离子注入系统。

图2为阐明根据本发明的一方面的角度测量系统的框图。

图3为阐明根据本发明的一方面的部分变角度狭槽阵列的示图。

图4A和4B为阐明根据发明的一方面的变角度狭槽阵列的单个狭槽的示图。

图5为根据本发明的一方面的变角度狭槽阵列的透视图。

图6A为阐明根据本发明的一方面的另一变角度狭槽阵列600的示图。

图6B为根据本发明的一方面的变角度阵列600的近视图。