[发明专利]用于在具有束减速的离子注入器中进行束角度调整的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月26日递交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR BEAM ANGLE ADJUSTMENT IN ION IMPLANTERS WITH BEAM DECELERATION”的美国临时申请No.62/096,961的优先权，其全部内容通过引用的方式而完全并入。

技术领域

本发明一般地涉及离子注入系统，并更具体地涉及用于在离子注入系统中执行束角度调整的系统和方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，离子注入被用于向半导体掺杂杂质或掺杂剂。离子束注入器被用于使用离子束对半导体晶圆进行处理，以在集成电路的制造期间产生n型或p型非本征材料掺杂或者形成钝化层。当被用于掺杂半导体时，离子束注入器将所选择的非本征种类注入以产生期望的半导体材料。注入从诸如锑、砷或磷的源材料所产生的离子导致“n型”非本征材料晶圆，而如果需要“p型”非本征材料晶圆，则可以注入利用诸如硼或铟的源材料所产生的离子。

典型离子束注入器包括用于从可电离源材料产生带正电的离子的离子源。所产生的离子形成束并沿预定的束路径引导至注入站。离子束注入器可以包括：在离子源和注入站之间延伸的束形成和成形(beam forming and shaping)结构。束形成和成形结构保持离子束，并界定束前往注入站所通过的细长内腔或通道。当操作注入器时，该通道可以是真空的，以降低离子由于与气体分子碰撞而从预定束路径偏离的可能性。

针对不同质量(或电荷质量比)的粒子，在磁场中具有给定动能的带电粒子的轨道将不同。因此，所提取的离子束中在通过恒定磁场之后到达半导体晶圆或其它目标物中的期望区域的部分变得纯净，原因在于具有不期望分子重量的离子被偏转到远离束的位置，并可以避免不期望的材料的注入。选择性分离具有期望电荷质量比与不期望电荷质量比的离子的过程被称为质量分析。质量分析器通常使用质量分析磁体来创建偶极子磁场，用于在拱形通道中经由磁性偏转来偏转离子束中的各种离子，这将有效地分离具有不同电荷质量比的离子。

针对一些离子注入系统，束的物理尺寸小于目标工件，因此在一个或多个方向上对该束进行扫描，以充分覆盖目标工件的表面。通常，基于静电或基于磁性的扫描仪在快速方向上扫描离子束，而机械器件在慢速扫描方向上移动目标工件，以提供足够的覆盖。

此后，离子束指向保持目标工件的目标端台。位于离子束内的离子注入目标工件中，这就是离子注入。离子注入的一个重要特征在于：穿过目标工件(例如，半导体晶圆)表面的离子通量的角度分布是均匀的。离子束的角度内容通过垂直结构(例如，光刻胶掩模或CMOS晶体管栅极)下的晶体隧道效应或遮蔽效应来限定注入属性。离子束的不均匀角度分布或角度内容会导致不受控和/或不期望的注入属性。

有时会在实施偏转减速透镜时使用角度校正，以防止能量污染的风险。能量污染可以被视为具有不期望的能量(其通常高于期望的能量)的离子的内容，导致工件中的不合适的掺杂剂布置，这会进一步造成不期望的器件性能，或甚至是器件损坏。

能够使用束诊断设备来测量离子束的角度内容。从而，能够使用测量数据来调整离子束的角度特征。然而，传统方式会增加离子注入系统的复杂性，并以不期望的方式增加离子束沿其行进的路径的长度。

发明内容

以下呈现了本发明的简单概括以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本概要并不是本发明的详细综述，也不意在指出本发明的关键/重要元素，可非勾画本发明的范围。而是，发明内容的目的是以简化形式呈现本发明的一些构思，作为稍后呈现的更详细描述的前言。

本发明的方面通过执行角度调整来促进离子注入，而不在离子注入系统中新增附加部件。所述方面在离子注入期间使用质量分析器来执行所选择的角度调整，而不使用单独和/或附加部件。

根据本发明的一个方面，一种离子注入系统使用质量分析器来进行质量分析和角度校正。离子源沿束路径产生离子束。质量分析器放置在离子源的下游，所述质量分析器对离子束执行质量分析和角度校正。位于孔径组件内的分辨孔径位于质量分析器部件的下游并位于束路径上。分辨孔径具有根据所选择的质量分辨率以及离子束的束包络的尺寸和形状。此外，偏转元件被配置为在质量分析器的下游提供离子束的可选择减速，以选择性地提供后减速(post decel)操作模式和漂移操作模式。例如，在后减速模式中，提供后减速电极，以在质量分析器之后选择性地降低离子束的能量。在漂移模式中，不在质量分析器之后改变离子束的能量。