專利名稱：用于離子注入的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于半導體晶片和其它工件的離子注入的系統(tǒng)和方法，更具體地說，涉及用于離子注入的系統(tǒng)和方法，其中掃描線有可變的空間頻率被用來控制劑量準確性而且劑量均勻性。
本發(fā)明的背景技術離子注入是用來把改變導電率的雜質(zhì)引入半導體晶片的標準技術。在離子源中預期的雜質(zhì)材料被離子化，離子被加速成有規(guī)定能量的離子束，而且離子束對準晶片的表面。束中的高能離子刺入半導體材料的主體并且嵌入半導體材料的晶格，形成導電率符合要求的區(qū)域。
離子注入系統(tǒng)通常包括用來把氣體或固體材料轉換成定義明確的離子束的離子源。離子束首先通過質(zhì)譜分析，除去不符合要求的離子種類，然后被加速到預期的能量并且被引導到目標平面上。大多數(shù)離子注入機使用在兩個尺寸方面都比晶片小得多的離子束，而且通過用電子方法讓離子束掃過、通過機械地移動晶片或通過束掃描和晶片移動的組合使來自離子束的劑量分布在晶片上。利用電子束掃描和晶片機械運動的組合的離子注入機是在1990年5月1日授權給Berrian等人的揭露在美國專利第4,922,106號和1990年12月25日授權給Berrian等人的美國專利第4,980,562號中揭示的。這些專利描述在這樣的系統(tǒng)中用于掃描和劑量學控制的技術。
離子注入機中的掃描和劑量控制系統(tǒng)的重要目標是劑量準確性和劑量均勻性。換言之，離子注入機需要把規(guī)定劑量的攙雜原子注入晶片并且在晶片的表面上實現(xiàn)規(guī)定的劑量均勻性。為了實現(xiàn)劑量均勻性和劑量準確性，現(xiàn)有技術的離子注入機已利用可變的電子掃描速度和幾乎不變的機械平移速度，從而導致在晶片表面上間隔均勻的掃描線。晶片的完全注入可能涉及在晶片上完全經(jīng)過幾次直到實現(xiàn)預期的總劑量。掃描線之間的間隔通常小于射束在機械平移方向上的高度，以保證掃描線的重疊和實現(xiàn)劑量均勻性。
如同人們注意到的那樣，典型的注入方案可能涉及在晶片上多次完全通過。射束在注入期間按某種時間間隔測量束電流的法拉第杯上被電子掃描。劑量測量結果被用來產(chǎn)生被注入晶片的劑量圖。因為劑量圖以實測的束電流為基礎，所以束電流的變化被考慮進去。劑量控制系統(tǒng)是通過把劑量圖與規(guī)定的劑量圖進行比較對它進行評估的。在實際劑量小于規(guī)定劑量的區(qū)域，劑量修正掃描被完成。
然而，在某些條件下，利用現(xiàn)有技術的劑量控制算法，劑量修正可能是不可能的。具體地說，掃描系統(tǒng)可能以能夠被施于晶片的最小劑量修正為特色。最小的修正來源于下述事實，即離子束電流在給定的注入期間實質(zhì)上是固定的，而電子掃描速度具有基于掃描放大器特性的最大值。因此，能夠被施于晶片的劑量修正有下限。如果必要的劑量修正小于最小的修正，用現(xiàn)有的掃描技術，不能實現(xiàn)預期的劑量。如果最小的修正在這種情況下被施于晶片，則實際的劑量將超過預期的劑量。如果最小的修正不被施于晶片，則實際的劑量仍然小于預期的劑量。
因此，需要有一種改進的離子注入方法和裝置。
本發(fā)明的概述本發(fā)明連同離子注入機一起予以描述，其中離子束在一個方向上通常被水平地電子掃描，而晶片或其它工件在第二方向上通常被垂直地機械平移，以使離子束分布在晶片表面上。離子束的電子掃描產(chǎn)生掃描線，而晶片的機械平移使掃描線分布在晶片的表面上。掃描線在晶片上的空間頻率是受控的，以便控制劑量和劑量均勻性。
依照本發(fā)明的第一方面，提供一種用于工件的離子注入的方法。該方法包括產(chǎn)生陰離子束；讓離子束在第一方向上掃過工件以產(chǎn)生掃描線；相對于離子束在第二方向上這樣平移工件，以致掃描線分布在工件上；以及依照預期的劑量圖控制掃描線在工件上的空間頻率。
依照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于工件的離子注入的方法。該方法包括產(chǎn)生離子束，讓離子束在第一方向上掃過工件以產(chǎn)生掃描線，相對于離子束在第二方向上這樣平移工件，以致掃描線以標準的空間頻率分布在工件上；獲取工件的劑量圖；以及如果已取得的劑量圖不在技術要求范圍之內(nèi)，而且必要的劑量修正小于用掃描線的標準空間頻率能夠獲得的最小劑量修正，則開始劑量修正注入并且在劑量修正注入期間控制掃描線的空間頻率。
控制掃描線的空間頻率的步驟可能包括(a)選擇一組具有標準的空間頻率的n條掃描線，其中n代表在這組中掃描線的數(shù)目；(b)確定最小劑量修正除以數(shù)目n是否小于或等于必要的劑量修正；(c)如果最小劑量修正除以數(shù)目n小于或等于必要的劑量修正，則在被選定的掃描線組上開始離子束的掃描；以及(d)如果最小劑量修正除以數(shù)目n不小于或等于必要的劑量修正而且在被選定的掃描線組中掃描線的數(shù)目n小于最大值，則在掃描線組中掃描線數(shù)目n加一并且重復步驟(b)-(d)。當在被選定的掃描線組中掃描線的數(shù)目n等于最大值而最小劑量修正除以數(shù)目n不小于或等于必要的劑量修正的時候，或在掃描之后，下一組n條掃描線以相同的方式被選擇和評估。這個程序在整組掃描線或其子集上重復，然后整個程序可能被重復，直到劑量圖在技術要求范圍之內(nèi)。
依照本發(fā)明的第三方面，提供離子注入裝置。該離子注入裝置包括用來產(chǎn)生離子束的離子束發(fā)生器；用來使離子束在第一方向上掃過工件以產(chǎn)生掃描線的掃描器；用來使工件相對于離子束在第二方向上平移使掃描線按標準的空間頻率分布在工件上的機械平移裝置；用來獲得工件的劑量圖的劑量測量系統(tǒng)；以及用來在已取得的劑量圖不在技術要求范圍之內(nèi)而且必要的劑量修正小于用掃描線的標準空間頻率能夠獲得的最小量劑量修正的情況下開始劑量修正注入并且在劑量修正注入期間控制掃描線的空間頻率的控制器。
附圖簡要說明為了更好地理解本發(fā)明，參閱通過引證被并入的附圖，其中

圖1是適合實現(xiàn)本發(fā)明的離子注入機的示意俯視圖2是圖1的離子注入機的示意側視圖；圖3A是在離子束在晶片中央附近被中斷的情況下施加劑量(百分比)隨掃描線變化的曲線圖；圖3B是在現(xiàn)有技術的劑量控制算法被用來修正圖3A所示的劑量分布的情況下施加劑量(百分比)隨掃描線變化的曲線圖；圖3C是在依照本發(fā)明的實施方案的劑量控制算法被用來修正圖3A所示的劑量分布的情況下施加劑量(百分比)隨掃描線變化的曲線圖；圖4是依照本發(fā)明的實施方案用于包括劑量控制的離子注入的程序的流程圖；而圖5是圖4所示的可變空間頻率劑量修正算法的實施方案的流程圖。
本發(fā)明的詳細說明適合與本發(fā)明合并的離子注入機的實施方案的方框圖被示于圖1和圖2。圖1是俯視圖，而圖2是側視圖。在圖1和圖2中相似的要素具有相同的參考數(shù)字。
離子束發(fā)生器10產(chǎn)生所需物種的離子束，把離子束中的離子加速到預期的能量，完成離子束的質(zhì)譜/能譜分析以除去能量和質(zhì)量污染和提供具有低水平的能量和質(zhì)量污染的高能離子束12。包括掃描器20、角度修正器24和掃描發(fā)生器26的掃描系統(tǒng)16使離子束偏轉，以產(chǎn)生具有平行或幾乎平行的離子軌道的經(jīng)掃描的離子束50。
終端站32包括把半導體晶片34或其它工件這樣支撐在掃描離子束30的路徑中的臺板36上，以致所需物種的離子被注入半導體晶片34。終端站32可能包括用來監(jiān)視離子束的劑量和劑量均勻性的法拉第杯38。
如圖2所示，離子注入機包括用來在垂直方向機械地移動臺板36和晶片34的機械平移系統(tǒng)40。機械平移系統(tǒng)40包括與臺板36機械耦合的平移驅動器42和用來測知臺板36的垂直位置的位置傳感器44。系統(tǒng)控制器50接收來自法拉第杯38和位置傳感器44的信號并且把控制信號提供給掃描發(fā)生器36和平移驅動器42。例如，系統(tǒng)控制器50可能是作為有適當?shù)拇鎯ζ骱推渌庠O裝置的編程的通用微處理器被實現(xiàn)的。系統(tǒng)控制器50優(yōu)選包括劑量控制系統(tǒng)。
離子束發(fā)生器10可能包括離子束源60、源過濾器62、加速/減速柱64和質(zhì)譜分析器70。源過濾器2優(yōu)選被放在靠近離子束源60的位置。加速/減速柱64被放置在源過濾器62和質(zhì)譜分析器70之間。質(zhì)譜分析器70包括偶極分析磁體72和有分辨孔76的孔板74。
掃描器20(它可能是靜電掃描器)使離子束12偏轉，以產(chǎn)生軌道從掃描原點80發(fā)散的掃描離子束。掃描器20可能包括與掃描發(fā)生器26相連的被隔開的掃描板。掃描發(fā)生器26施加掃描電壓波形(例如三角形的波形)，以便依照掃描板之間的電場掃描離子束。離子束通常是在水平平面中掃描的。
角度修正器24被設計成使掃描離子束中的離子偏轉，以產(chǎn)生離子軌道平行的掃描離子束30，從而使掃描離子束集中。具體地說，角度修正器24可能包括為了定義間隙而被隔開的磁極靴和與電源耦合的勵磁線圈(未示出)。掃描離子束穿過磁極靴之間的間隙并且依照間隙中的磁場偏轉。磁場可以通過改變經(jīng)過勵磁線圈的電流得到調(diào)整。
在操作中，掃描系統(tǒng)16使離子束12在水平方向上掃過晶片34，而機械平移系統(tǒng)40相對于掃描離子束30垂直地平移臺板36和晶片34。掃描系統(tǒng)16在晶片34的表面上產(chǎn)生掃描線。離子束12的電子掃描和晶片34的機械平移的組合使掃描線分布在晶片34的表面上。當臺板36處于被降低的位置的時候，用法拉第杯38測量離子束電流，而且把代表離子束電流的信號提供給系統(tǒng)控制器50。在另一個實施方案中，法拉第杯位置與晶片34毗連并且被間歇地掃描。電子掃描速度能夠隨著射束的水平位置變化，以實現(xiàn)劑量均勻。
對于給定的束電流和掃描方案，為了達到預期的劑量，典型的半導體晶片注入包括在晶片上多次完全通過。例如，為了達到規(guī)定的劑量可能需要在晶片上完全通過十次，而為了達到更高的劑量水平可能需要通過更多的次數(shù)。“通過”指的是使離子束分布在晶片上的組合的電子掃描和機械平移。在一個例子中，離子束被電子掃描和機械平移，以產(chǎn)生每英寸大約40條掃描線的標準空間頻率。因此，大的晶片可能需要數(shù)百條掃描線才能完全通過。通常，離子束在機械平移方向有大約1厘米以上的高度。因此，空間頻率為每英寸40條掃描線的掃描方案將造成掃描線重疊而且促進劑量均勻性。在注入期間，劑量圖是依據(jù)離子束電流的測量結果產(chǎn)生的。劑量圖代表在晶片的表面區(qū)域上的離子劑量，因此提供晶片的劑量分布曲線，包括劑量和劑量均勻性兩者。當注入繼續(xù)進行和在晶片上完成每次通過的時候，更新劑量圖，而且將劑量水平在晶片上的多個位置與預期的劑量水平進行比較。當預期的劑量水平到達的時候，注入結束。
偏離預期的劑量圖可能起因于許多的來源，包括離子束瞬態(tài)干擾和離子束漂移。除此之外，離子注入機通常被互鎖，以便在注入室中的壓力由于(例如)光刻膠除氣作用超出規(guī)定的極限的情況下關掉離子束。當壓力超出規(guī)定的極限的時候，離子束在預期的壓力被恢復之前被關掉。因此，給定的注入受離子束電流變化(包括關掉離子束)的支配。這樣的離子束電流變化對劑量圖產(chǎn)生不利的影響。
參照圖3A，劑量圖被展示，其中用預期劑量的百分比表示的施加劑量中作為掃描線數(shù)目的函數(shù)被繪制成曲線。在圖3A的例子中，注入有600條掃描線，其中掃描線0代表晶片的底部，而掃描線600代表晶片的頂端。劑量曲線100圖解說明離子束從掃描線0到200被中斷，然后在掃描線200和400之間被逐漸恢復的例子。人們能夠看到在晶片的下半部分劑量大大低于預期的劑量。
依照現(xiàn)有技術的劑量控制算法對圖3A的束電流中斷的響應被展示在圖3B中。劑量控制系統(tǒng)通過將用劑量圖表示的實際劑量與預期劑量進行比較確定劑量在晶片的下半部分處于技術要求范圍以下。為了把晶片下半部分中的劑量增加到100％的規(guī)定劑量，劑量修正注入被執(zhí)行。這是這樣進行的，即用具有標準空間頻率的掃描線掃描晶片的下半部分，直到實際劑量盡可能接近規(guī)定劑量為止。
如圖3B所示，劑量曲線110在晶片中心附近呈現(xiàn)實際劑量低于預期劑量的區(qū)域112。造成區(qū)域112中劑量降低的原因如下。區(qū)域112的位置與圖3A中劑量略低于預期劑量的區(qū)域114相對應。因此，在區(qū)域114中比較小的劑量修正是必要的。然而，現(xiàn)有技術的劑量控制系統(tǒng)是以可能施加的最小劑量修正為特色的。最小的修正起因于離子束電流和那掃描方案是固定的這一事實。
在上述的例子中標準空間頻率為每英寸40條掃描線的掃描方案被用來保證晶片表面上的劑量均勻性。劑量修正能通過增加電子掃描速度借此減少單位面積注入的離子數(shù)目而被減少。然而，電子掃描速度具有由掃描發(fā)生器26(圖2)的特性確定的最大值。因此，現(xiàn)有技術的劑量控制系統(tǒng)受用掃描線的標準空間頻率可能獲得的最小劑量修正的限制。最小劑量修正隨注入處方變化，但是可能高5％到10％。如果在區(qū)域114之類的最小劑量修正大于必要的劑量修正的區(qū)域中使用最小劑量修正掃描晶片，則實際的劑量將超過預期的劑量。為了避免超過預期的劑量，劑量控制系統(tǒng)通常是編程的。因此，在最小的劑量修正大于必要的劑量修正的情況下，最小劑量修正不被應用，因此區(qū)域112是劑量不足的。這樣的劑量不足對于半導體制造商可能是無法接受的。
依照本發(fā)明的特征，為了獲得預期的劑量分布曲線，掃描線的空間頻率是受控的。具體地說，掃描線的空間頻率在需要的劑量修正小于用掃描線的標準空間頻率能獲得的最小劑量修正的晶片區(qū)域中降低。一組具有標準空間頻率的掃描線可能是用單一的掃描線掃描的。因此，例如，具有標準空間頻率的三條掃描線(每條需要三分之一最小劑量修正)是用橫過三條掃描線的中心的單一的掃描修正的。對于橫過整個晶片表面或晶片表面的某個選定部份的數(shù)組掃描線，這個程序可能被重復。這項技術依賴下述事實，即在機械平移方向離子束的高度大于對應于掃描線的標準空間頻率的掃描線間隔。一組掃描線被定義為具有掃描方案的標準空間頻率的兩條以上鄰近的掃描線。組中的掃描線數(shù)目是依照必要的劑量修正的大小確定的。組中掃描線數(shù)目的最大值取決于在機械平移方向離子束的高度。這項技術產(chǎn)生預期的劑量圖，例如，如同在圖3C中用劑量曲線120圖解說明的那樣。在利用本發(fā)明的時候，能夠用掃描線的標準空間頻率獲得的最小劑量修正不再設置關于劑量修正的下限。
在一組掃描線中具有標準空間頻率的掃描線的數(shù)目n可以通過用掃描線的標準空間頻率可獲得的最小劑量修正除以必要劑量修正被選定。因此，例如，在最小劑量修正是10％，而必要的劑量修正是2％的情況下，組中掃描線的數(shù)目n是10/2＝5。如果最小劑量修正除以必要的劑量修正得到的數(shù)目n不是整數(shù)值，那么n的數(shù)值被圓整到下一個較高的整數(shù)。在在下面描述的等價程序中，一組具有小掃描線數(shù)目n的掃描線被選定，而且數(shù)目n被加一，直到最小劑量修正除以數(shù)目n小于或等于必要的劑量修正為止。組中掃描線的數(shù)目n可以依照劑量圖在晶片的表面上隨著必要的劑量修正改變而改變。組中掃描線的最大數(shù)目n_max可以通過在機械掃描方向的離子束高度除以掃描線之間的標準間隔確定。這保證掃描線組中單一的掃描覆蓋組中所有的掃描線。
用于包括依照本發(fā)明的實施方案的劑量控制的離子注入機的程序的流程圖被示于圖4。該程序是在系統(tǒng)控制器50(圖2)中用軟件實現(xiàn)的并且被用來控制掃描發(fā)生器26和平移驅動器42。
參照圖4，離子束在步驟200中產(chǎn)生。離子束可以用圖1所示的上述的離子束發(fā)生器10產(chǎn)生。在步驟202中，離子束借助掃描系統(tǒng)16在第一方向上掃過半導體晶片或其它工件，而且晶片借助機械平移系統(tǒng)40相對于掃描離子束在第二方向上平移。注入依照規(guī)定的注入處方被完成，從而在晶片上提供規(guī)定劑量的攙雜離子。必要的劑量準確性和劑量均勻性通常優(yōu)于1％。
在步驟204中，晶片的劑量圖被獲得。劑量圖是借助系統(tǒng)控制器50作為對在注入期間用法拉第杯38實測的離子束電流的響應產(chǎn)生的。劑量圖代表半導體晶片的劑量分布曲線，它包括劑量和劑量均勻性。劑量圖可能是隨著注入繼續(xù)進行逐漸累積而成的。注入可能需要在晶片表面上完全通過一次以上。
在步驟206中，做出關于劑量修正是否必要的決定。已取得的劑量圖通常是通過在劑量圖中的多個位置把來自處方的規(guī)定劑量與實測的劑量進行比較進行評估的。關于劑量修正是否必要的決定可以以劑量圖是否滿足有關于劑量和劑量均勻性的預定的標準為基礎。在一個實施方案中，如果(1)已取得的劑量圖的均勻性小于規(guī)定值(這種情況在注入期間隨時可能發(fā)生)，或(2)預期的劑量和實測的劑量之間的差異小于最小的劑量修正，不論已取得的劑量圖是否是均勻的(這種情況發(fā)生在快結束注入的時候)，則劑量修正是必要的。如果劑量修正不是必要的，那么注入繼續(xù)進行，直到預期的劑量被注入為止。
如果在步驟206中確定劑量修正不是必要的，那么在步驟208中確定注入是否完成。如果就劑量和劑量均勻性而論注入已完成，那么程序在步驟210中結束。如果在步驟208中確定注入尚未完成，則程序返回步驟202，再一次讓離子束掃過工件和平移晶片。典型的注入可能需要在半導體晶片上完全掃描或通過多次。
如果在步驟206中確定劑量修正是必要的，程序進入步驟212。在步驟212中，確定必要的劑量修正是否小于用掃描線的標準空間頻率能獲得的最小劑量修正。通常作為已知量的最小劑量修正是離子束電流、離子束橫截面積、最大的掃描速度和掃描線的標準空間頻率的函數(shù)。如果在步驟212中確定必要的劑量修正不小于最小的劑量修正，則在步驟214中利用傳統(tǒng)的劑量修正算法。為了獲得預期的劑量分布，傳統(tǒng)的劑量修正算法可以包括調(diào)整掃描波形。更明確地說，在需要增加劑量的區(qū)域中可以降低掃描速度，而在需要減少劑量的區(qū)域中可以增加掃描速度。然后，程序返回步驟202，用經(jīng)過修正的波形在半導體晶片上完成一次通過。
如果在步驟212中確定必要的劑量修正小于最小的劑量修正，則程序進入步驟216。在步驟216中，可變空間頻率劑量修正算法被利用?？勺兛臻g頻率劑量修正算法通常是在快結束注入時被利用的。例如，假定用掃描線的標準空間頻率能獲得的最小劑量修正是10％，而且從已取得的劑量圖確定的當前已注入晶片的劑量是預期劑量的95％。在這種情況下，利用最小劑量修正的傳統(tǒng)劑量修正算法將在晶片中產(chǎn)生5％的劑量過量。因此，利用可變空間頻率劑量修正算法。下面結合圖5描述可變空間頻率劑量修正算法的實施方案。繼步驟216之后，程序可能返回步驟206，確定附加的劑量修正是否必要。作為替代，注入程序可以被認為是繼步驟216之后完成的。
可變空間頻率劑量修正算法的實施方案的流程圖被展示在圖5中。在步驟250中選擇一組具有標準空間頻率的掃描線，其中n代表組中掃描線的數(shù)目。最初選定的一組掃描線通常在或靠近需要劑量修正的區(qū)域的一個邊緣。需要劑量修正的區(qū)域可以包括晶片的一部份或整個的晶片。在圖3B的例子中，需要修正的區(qū)域112位置靠近晶片的中心。在步驟250中選定的最初的掃描線組可以包括兩條毗連的掃描線。
在步驟252中，確定用掃描線的標準空間頻率能獲得的最小劑量修正除以掃描線組中掃描線的數(shù)目n是否小于或等于必要的劑量修正。因此，例如，如果那組包括兩條掃描線(n＝2)，最小的劑量修正是10％，而必要的劑量修正是2％，則最小的劑量修正除以n不小于或等于必要的劑量修正。如果上述的例子這樣改變，以致必要的劑量修正是5％，那么最小劑量修正除以n小于或等于必要的劑量修正。在步驟252中最小的劑量修正除以數(shù)目n小于或等于必要的劑量修正被確定下來的時候，那組n條掃描線在步驟254中優(yōu)選使用單一的掃描線在或靠近被選定的一組n條掃描線的中心被掃描。
如果在步驟252中確定最小劑量修正除以數(shù)目n不小于或等于必要的劑量修正，則在步驟256中確定組中掃描線的數(shù)目n是否等于最大值n_max。組中掃描線的最大數(shù)目n_max可能以在機械平移方向離子束的高度為基礎。典型的離子束高度是1厘米以上。因此，掃描線的最大數(shù)目n_max就每英寸40條掃描線的標準空間頻率而言可能是15以上。如果掃描線的數(shù)目等于最大值n_max，則不進行劑量修正，程序進入步驟260。為了避免超過預期的劑量，在這種情況下不進行劑量修正。
如果在步驟256中確定掃描線的數(shù)目小于最大數(shù)目n_max，則在步驟258中將組中掃描線的數(shù)目n增加，通常增加1條掃描線，而且程序返回到步驟252。在步驟252中，確定就新選定的掃描線組而言最小劑量修正除以數(shù)目n的新數(shù)值是否小于或等于必要的劑量修正。組中掃描線的數(shù)目n被加一，直到最小劑量修正除以數(shù)目n的新數(shù)值小于或等于必要的劑量修正，或直到達到組中掃描線的最大數(shù)目n_max為止。如果最小劑量修正除以組中掃描線的數(shù)目n小于或等于必要的劑量修正，在步驟254中，優(yōu)選在或靠近那個掃描線組的中心用單一的掃描線掃描那組n條掃描線。在或靠近那組掃描線的中心掃描可以是這樣完成的，即通過相對于晶片的機械平移延遲掃描線的起點，把掃描線定位在或靠近掃描線組的中心。
在上述的必要的劑量修正為2％、最小的劑量修正為10％的例子中，一組5條鄰近的掃描線被可變空間頻率劑量修正算法利用。在這種情況下，劑量修正可以用單一的掃描線在或靠近那個5條掃描線組中央進行的，離子束在組中所有的掃描線上展開。
在步驟260中，確定當前的掃描線組是否是需要劑量修正的最后一組。如果當前的一組不是最后一組，程序返回到步驟250，并且選擇新的一組有標準空間頻率的n條掃描線。新的一組可能與先前的一組毗連，以便橫越需要劑量修正的區(qū)域有條不紊地繼續(xù)進行。作為替代，新的一組可能在晶片的另一個需要劑量修正的區(qū)域中。上述的程序對每個選定的掃描線組重復多次，直到該區(qū)域所需要劑量修正完成為止。每組中掃描線的數(shù)目被加一，直到最小劑量修正除以組中掃描線的數(shù)目n小于或等于必要的劑量修正。在利用可變空間頻率劑量修正算法掃描晶片的時候，用法拉第杯38(圖2)獲得更新的劑量圖。
如果在260步驟中當前的一組掃描線被確定是需要修正的最后一組，那么程序可以返回步驟206(圖4)。在步驟206中，確定是否需要進一步的劑量修正。因此，該程序檢驗可變空間頻率劑量修正算法是否已實現(xiàn)預期的劑量圖。作為替代，注入可能被視為在沒有進一步檢驗劑量圖的情況下繼步驟260之后完成的。
所揭示的技術有相對于掃描線的標準空間頻率降低空間頻率和與用掃描線的標準空間頻率可能獲得的最小劑量修正相比減少可能施加給晶片的劑量修正的作用。為了提供必要的劑量修正，通過改變每個掃描線組中掃描線的數(shù)目，掃描線的空間頻率和劑量修正得到調(diào)整。因此，比較低的掃描線空間頻率被用來獲得小的劑量修正。反之，比較高的掃描線空間頻率被用來獲得比較大的劑量修正。
可變空間頻率劑量修正算法可能在快結束注入時被用來完成劑量修正。劑量修正可以在晶片選定的區(qū)域中或在整個晶片表面上完成。在另一個實施方案中，掃描線的空間頻率的控制可以被用來完成低劑量注入。這種途徑可以在使用標準掃描方案在晶片上通過一次將導致劑量超過規(guī)定劑量的情況下被利用。因此，掃描線的空間頻率的控制可以提供用來完成低劑量注入的技術。
在圖5的例子中，組中掃描線的最大數(shù)目n-max是固定的。在另一個實施方案中，在一組掃描線中掃描線的最大數(shù)目可以依照離子束在機械平移方向的高度被調(diào)整或編程。在離子束的高度比較大的情況下，在掃描線組中掃描線的最大數(shù)目n_max可以增加，借此增加可能的劑量修正的范圍。
盡管已展示和描述了目前考慮到的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是對于熟悉這項技術的人在不脫離權利要求書定義的本發(fā)明的范圍顯然可以有各種不同的變化和修改。
權利要求
1.一種適合工件的離子注入的方法，其中包括產(chǎn)生離子束；讓離子束在第一方向掃過的工件，以產(chǎn)生掃描線；在第二方向相對于離子束平移工件，以致使掃描線分布在工件上，以及依照預期的劑量圖控制工件上的掃描線的空間頻率。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中控制掃描線的空間頻率的步驟包括降低掃描線的空間頻率，以實現(xiàn)小于用掃描線的標準的空間頻率能夠獲得的最小的劑量修正的必要的劑量修正。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中控制掃描線的空間頻率的步驟包括用單一的掃描線掃描一組掃描線具有標準的空間頻率的n條掃描線，其中那組掃描線的數(shù)目n等于或大于用掃描線的標準的空間頻率能夠獲得的最小劑量修正除以必要的劑量修正。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其中那組掃描線在工件平移方向上具有小于或等于離子的束橫截面尺寸的寬度。
5.根據(jù)權利要求1定義的方法，控制掃描線的空間頻率的步驟包括獲得工件的劑量圖；評估劑量圖以確定必要的劑量修正；和改變工件上掃描線的空間頻率以實現(xiàn)必要的劑量修正。
6.根據(jù)權利要求1的方法，控制掃描線空間頻率的步驟是在接近注入結束時被利用的。
7.根據(jù)權利要求1的方法，控制掃描線的空間頻率的步驟是在工件注入的一些或全部過程中利用的。
8.一種用于工件離子注入的方法，其中包括產(chǎn)生離子束；讓離子束在第一方向掃過工件以產(chǎn)生掃描線；在第二方向相對離子束平移工件，以致掃描線以標準的空間頻率分布在工件上；獲得工件的劑量圖；以及如果已取得的劑量圖不在技術要求范圍之內(nèi)而且必要的劑量修正小于用掃描線的標準空間頻率修正能夠獲得的最小劑量修正，則開始劑量修正注入并且在劑量修正注入期間控制掃描線的空間頻率。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中控制掃描線空間頻率的步驟包括(a)選擇一組具有標準空間頻率的n條掃描線，其中n代表在那組中掃描線的數(shù)目；(b)確定最小劑量修正除以數(shù)目n是否小于或等于必要的劑量修正；(c)如果最小劑量修正除以數(shù)目n小于或等于的必要的劑量修正，則讓離子束在那組選定的掃描線上掃描；以及(d)如果最小劑量修正除以數(shù)目n不小于或等于必要的劑量修正，而且那組掃描線中的掃描線的數(shù)目n小于最大值，則加一那掃描線中的掃描線的數(shù)目n并且重復步驟(b)-(d)。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其中那組掃描線中掃描線的數(shù)目n至少是二。
11.根據(jù)權利要求9的方法，其中那組掃描線中掃描線的數(shù)目n的最大值以離子束在第二方向上的高度為基礎。
12.根據(jù)權利要求9的方法，進一步包括依照離子束在第二個方向上的高度調(diào)整在那組掃描線中掃描線數(shù)目n的最大值的步驟。
13.根據(jù)權利要求8的方法，其中控制掃描線空間頻率的步驟包括降低小于標準空間頻率的掃描線空間頻率。
14.根據(jù)權利要求8的方法，其中控制掃描線空間頻率的步驟包括相對于工件在第二方向的平移控制掃描線的起點。
15.根據(jù)權利要求8的方法，其中控制掃描線空間頻率的步驟是在接近完成工件注入時完成的。
16.一種離子注入裝置，其中包括用來產(chǎn)生離子束的離子束發(fā)生器；用來使離子束在第一方向掃過工件的以產(chǎn)生掃描線的掃描器；用來使工件在第二方向相對離子束的平移使掃描線以標準的空間頻率分布在工件上的機械式平移裝置；用來獲得工件的劑量圖的劑量測量系統(tǒng)，以及用來在已取得的劑量圖不在技術要求范圍之內(nèi)而且必要的劑量修正小于用掃描線的標準空間頻率能夠獲得的最小的劑量修正的情況下開始劑量修正注入并且在劑量修正注入期間控制掃描線空間頻率的控制器。
17.根據(jù)權利要求16的離子注入裝置，其中所述的控制器包括用來選擇一組具有標準空間頻率的n條掃描線的裝置，其中n代表那組掃描線的數(shù)目；用來確定最小劑量修正除以數(shù)目n是否小于或等于必要的劑量修正的裝置；用來在最小劑量修正除以數(shù)目n是否小于或等于必要的劑量修正的時候讓離子束在那組選定的掃描線上掃描的裝置；以及用來在最小量劑量修正除以數(shù)目n不小于或等于必要的劑量修正而且在那組選定的掃描線中掃描線的數(shù)目n小于最大值的時候那組掃描線中掃描線的數(shù)目加一并且重復確定、掃描和加一的操作的裝置。
18.根據(jù)權利要求17的離子注入裝置，其中所述的用來選擇一組掃描線的裝置包括用來選擇至少有兩條掃描線的一組掃描線的裝置。
19.根據(jù)權利要求17的離子注入裝置，其中在那組選定的掃描線中掃描線的數(shù)目n的最大值以離子束在第二方向上的高度為基礎。
20.根據(jù)權利要求19的離子注入裝置，其中所述的控制器進一步包括用來依照離子束在第二方向上的高度調(diào)整在那組選定的掃描線中掃描線的數(shù)目n的最大值的裝置。
全文摘要
這項發(fā)明提供用于諸如半導體晶片之類的工件的受控的離子注入的方法和裝置。這種方法包括產(chǎn)生離子束，讓離子束在第一方向掃過工件以產(chǎn)生掃描線，在第二方向相對于離子束這樣平移工件，以致掃描線以及標準的空間頻率分布在工件上，從而獲得工件的劑量圖，以如果所獲得的劑量圖不在技術要求范圍之內(nèi)而且必要的劑量修正少于能用掃描線的標準空間頻率獲得的最小劑量修正則開始劑量修正注入并且在劑量修正期間控制掃描線的空間頻率。
文檔編號H01L21/265GK1575503SQ02814496
公開日2005年2月2日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權日2001年5月25日
發(fā)明者杰伊·T·舒尤爾, 格雷戈里·R·杰比拉熱 申請人:瓦里安半導體設備聯(lián)合公司