[发明专利]用于最小发散离子束的调整装置

说明书

离子注入系统，具有配置成形成离子束的离子源。质量分析器对离子束进行质量分析，扫描元件在水平方向上扫描离子束，平行化透镜将成扇形散出的经扫描射束转化为平行移动扫描的离子束。对于不仅需要平均入射角度，还需要高度对齐的离子入射角度和紧密角度分布的应用，狭缝装置设置在平行化透镜的水平和/或垂直前焦点处。离子束在工件上的最小水平和/或垂直角度分布是通过控制扫描元件上游的射束聚焦透镜以获得通过狭缝系统的最佳射束传输来实现的。

相关申请的引用

本申请要求2020年6月17日提交的美国临时申请63/040,131的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及离子注入系统，更具体地涉及在离子注入系统中控制离子束的射束角度的系统以及方法。

背景技术

在半导体器件的制造中，离子注入用于在半导体中掺杂杂质或掺杂剂。离子束注入机用于用离子束处理硅晶圆，以便在集成电路制造过程中产生n型或p型非本征材料掺杂或形成钝化层。当用于掺杂半导体时，离子束注入机注入选定的非本征物质以生产所需的半导体材料。注入由诸如锑、砷或磷的源材料产生的离子会产生“n型”非本征材料晶圆，而如果需要“p型”非本征材料晶圆，则可以注入由诸如硼或铟的源材料产生的离子。

典型的离子束注入机包括用于从可电离源材料生成正电荷离子的离子源。生成的离子形成射束并沿着预定的射束路径被引导至注入站。离子束注入机可以包括在离子源和注入站之间延伸的射束形成和成形结构。射束形成和成形结构保持离子束并限定细长的内部空腔或通道，射束在前往注入站的途中通过该空腔或通道。当操作注入机时，可以抽空该通道以降低离子由于与气体分子碰撞而偏转预定射束路径的可能性。

磁场中给定动能的带电粒子的轨迹将因这些粒子的不同质量(或荷质比)而不同。因此，在通过恒定磁场后可以将经提取的离子束到达半导体晶圆或其他目标的所需区域的部分制纯，因为具有不需要的分子量的离子将偏转到远离射束的位置并且可以避免注入不同于所需材料的离子。选择性地分离所需的和不需要的荷质比离子的过程称为质量分析。质量分析器通常采用质量分析磁体，产生偶极磁场，通过弧形通道中的磁偏转来偏转离子束中的各种离子，这将有效地分离不同荷质比的离子。

对于一些离子注入系统，射束的物理尺寸小于目标工件，所以射束在一个或多个方向上扫描以便充分覆盖目标工件的表面。通常，基于静电或磁性的扫描仪以快速方向扫描离子束，而机械装置以慢速扫描方向移动目标工件，以提供足够的覆盖。

此后，离子束被引向固定目标工件的目标终端站。离子束内的离子注入到目标工件中，这就是离子注入。离子注入的一个重要特征是在目标工件(例如半导体晶圆)的表面上存在均匀的离子通量角度分布。离子束的角度含量通过垂直结构(例如光刻胶掩模或CMOS晶体管栅极)下的晶体通道效应或遮蔽效应来限定注入特性。离子束不均匀的角度分布或角度含量会导致不受控和/或不需要的注入特性。

在实施偏转减速透镜时有时会使用角度校正，以防止能量污染的风险。高能污染可以被认为是具有非所需能量(通常高于所需能量)的离子含量，导致工件中不适当的掺杂剂置入，这可能进一步导致不需要的器件性能甚至器件损坏。

发明内容

因此，本发明提供一种用于最小化离子束的角度分布(例如，发散)的离子注入系统以及方法，例如当在工件中穿过晶体结构形成隧穿时。因此，所公开的系统以及方法可实现准确且快速地调整离子束，其中离子束的紧密角度分布可以通过射束传输系统中最后一个离子束聚焦元件的前焦点处的可移除的狭缝来实现。

相应地，以下呈现了本发明的简要发明内容，以便提供对本发明的一些方面的基本理解。该发明内容不是本发明的广泛概述。它既不旨在指示本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。其目的是以简化形式呈现本发明的一些构思，作为稍后呈现的具体实施方式的序言。