专利名称：在注入位置降低磁场的技术的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及基于电浆的离子注入(plasma-based ion implantation),且 特别涉及 一 种在注入位置降低磁场的技术。
背景技术：
离子注入机ion implanter)广泛地应用于半导体制程，以选择性地改 变材质的导电率(conductivity)。在典型的离子注入机中，从离子源产生 的离子导引通过一 系列光束线元件(beam-line component),此光束线元件 包括一个或多个解析磁铁(analyzing magnet)及多个电极。解析磁铁选择 所需的离子种类，过滤出污染种类(contaminant species)及能量不正确的 离子，并调整目标晶圆的离子光束品质。可利用适当成形的电极来修正 离子光束的能量和形状。
在生产过程中，通常会使用离子光束扫描半导体晶圓。下文使用的 离子光束的"扫描"是指离子光束相对于晶圓或基板表面的相对移动。
离子光束通常为具有近似圓形或椭圓形横截面的"点状光束(spot
beam)",或是具有矩形横截面的"带状光束(ribbon beam)"。在本发明中， "带状光束"可以是指静止的带状光束或扫描的带状光束，后一种类型的 带状光束可通过以高频率来回地扫描点状光束而生成。
在点状光束的情况下，通过在二端点(endpoint)之间来回地扫过点状 光束以形成光束路径(beam path),并同时使晶圆移过光束路径来实现晶 圆的扫描。或者，点状光束保持静止，使晶圆相对于点状光束以二维度 图案(2-D)移动。在带状光束的情况下，可以通过保持带状光束静止，并 同时使晶圓移过带状光束来实现晶圓的扫描。'如果带状光束宽于晶圆，
5晶圆的一维度(1-D)移动可使带状光束覆盖晶圆的整个表面。较为简单的 1-D扫描使得带状光束成为单晶圓离子注入生产的理想选择。
然而，就像点状光束，带状光束存在固有的不均匀问题。带状光束 通常由多个细光束(beamlet)构成，其中每一细光束在概念上可以认为是 一点状光束。虽然带状光束中的细光束是以大致相同的方向行进，然而 任意两个细光束不可能指向完全相同的方向。此外，每一细光束具有固 有的角度扩散(angle spread)。结果，在利用带状光束实施离子注入时， 目标晶圓上的不同位置将具有不同的离子入射角。此外，细光束在带状 光束内部的间隔可能并不均匀。带状光束中细光束分布密集的部份比细 光束分布稀疏的部份所运送的离子剂量(ion dose)更高。因此，带状光束 可能缺乏角度的均匀性和/或剂量的均匀性。
尽管已进行各种尝试来改良带状光束的角度均匀性或剂量均匀性， 但是仍无法获得用于提供满足离子注入生产所需的剂量与角度均匀性要 求的带状光束的有效解决方案。例如，通常要求带状光束在晶圆平面上 产生的剂量均匀性的偏差(variation)小于1%，同时，角度均匀性的偏差 小于0.5°。由于这两种类型的均匀性难以控制(elusive)，因而这种严苛的 均匀性要求很难达成。
这些要求趋向于使电子在进行注入的目标晶圆表面上的移动得以最 小化。任何这样的移动都可能导致产生相当大的局部电位差异(local potential difference)以及注入的不均匀，这反而导致电路元件之间的电崩 溃(electrical breakdown)。结果，已经发现当目标晶圆上的石兹场实质上大 于地球的磁场时，将出现不均匀的电子分布，由此导致崩溃的增加以及 剂量分布不均匀。 '
图1描迷一种常见的在目标晶圓上注入离子的结构(geometry)100。 带状光束10通常从质量选择缝(mass selection slit)(未图示)中射出，并进 入位于入口区域的》兹偏转器(magnetic deflector)lOl 。磁偏转器101使入
6射的带状光束10偏转，以提供适于对位于注入站(implantation station) 102 上的目标晶圆IO3进行注入的质量解析光束(mass-analyzed beam)。在上 述的特定结构100中，可在磁偏转器101的出口区域引入校正条对 (corrector-bar pair) 104 ，以保证目标晶圆上的均匀性。
请参阅图2,校正条对104包括一对水平的磁芯构件(magnetic core member),例如，上方钢条202与下方钢条204，其形成间隙或间隔206 以允许带状光束10可从中穿过。校正条对104提供产生所需的偏转场所 需的/f兹支持结构(magnetic supporting structure)。多个线圏(coil) 208沿上 方钢条202及下方钢条204缠绕。各线圈208可由电流个别地和/或独立 地激励(excite)，由此可在无专用绕组(dedicated windings)的情况下产生高 阶多极元件(high-order multiple component)。个别地激励各线圏208或 各多极子可偏转带状光束10中的一个或多个细光束。换而言之，通过对 磁场进行局部调整来校正带状光束10的离子密度或形状的局部变化。这 些校正可以在电脑控制下并以时间标度(time scale)进行，时间标度仅由 水平的》兹芯构件202、 204中的涡电流(eddy current)的衰减率(decay rate) 来限定。 '
如图1所示，磁偏转器101的出口区域与目标晶圓103之间的距离 106通常是相当短的。结果，这样短的距离106使源于磁偏转器101顶 部的边缘场(fringing field)过于强大。
一种减小此边缘场的常见解决方案是通过在离子注入结构100的结 构或设计中集成用以进行磁场抑制的附加元件来实现。
例如，图3描述了可以紧接着磁偏转器101的出口区域插入的磁夹 (magnetic clamp)300。磁夹300实质上为一矩形盒体，包括第一水平钢 板对302,其通过第二垂直板对304连接在一起。第二垂直板对304提 供将第一水平板对302磁性短接到一起的有效技术。磁夹300还包括带 状光束10可从中穿过的开口(opening)或通道(channe1)306。从磁偏转器101的磁极产生的边缘磁通量(fringing magnetic flux) B 308进入顶部的 水平钢板302，并经由底部的水平钢板302输出，由此实质上削弱边缘 场。然而，釆用；兹夹与校正条对配合的方式效率低，且不能充分地解决 前述的问题。
基于上述，极待提供一种降低注入位置的磁场的方法，以克服前述 的不足与缺陷。
发明内容
一种在注入位置降^U兹场的技术。在一实施例中，此技术为在注入 位置降低磁场的装置。此装置可包括校正条总成，其包括一组磁芯构件； 沿着此组》兹芯构件分布的多个线圏；以及连接元件，将此组》兹芯构件的 末端彼此连接以形成矩形校正条结构。此装置还可包括一组彼此平行的 磁芯构件。此装置可还包括多个线圈，其包括中心线圏群组、位于中心 线圈群组的第一侧的第一辅助线圏群组，以及位于中心线圏群组的第二 侧的第二辅助线圏群组。
根据本实施例的另一方面，校正条总成位于磁偏转器的出口区域以 改良具有从磁偏转器中输出的多个细光束(beamlet)的带状光束的均匀 性。
根据本实施例的另一方面，中心线圏群组被个别地激励，以偏转至 少 一细光束，使从校正条总成输出的带状光束具有均匀的剂量与角度。 根据本实施例的另一方面，第一与第二辅助线圈群组通过增加或减
少对中心线圏群组产生的静磁位，为中心线圏群组产生的静磁位 (magnetostatic potential)提供补偿效应，使得沿此组磁芯构件长度的静磁 位的总和为零。
根据本实施例的另 一方面，连接元件为高导磁性(high-permeability) 的钢元件并为此组磁芯构件提供短路连接。根据本实施例的另 一方面，矩形校正条结构提供所需的磁场夹紧作
用(field clamping action)。
根据本实施例的另一方面，此装置还包括钢裙(steel skirt)元件，其位 于磁偏转器与校正条总成之间的磁偏转器的出口区域，其中此钢裙元件 在磁偏转器的磁偏转通量的相反方向上提供磁通量，以消除出口区域的 边缘场效应(fringing field effects)并抵消影响校正条总成的杂散场(stray fields)。
根据本实施例的另 一方面，此装置还包括位于目标晶圆正下方的高 导》兹性的钢薄片，以确保J兹场正常地到达目标晶圆的表面。
下文将特举较佳实施例，并配合附图，对本发明进行更详细的说明。
虽然本发明以较佳实施例提示如下，然而并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的 方法及技术内容作出些许的更改或修饰为等同变化的等效实施例，但是 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施 例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的 范围内。
为便于更全面理解本发明，结合附图作为参考，附图中相同的元件 以相同的标号标示。这些附图仅作为示例，不应解释为对本发明的限制。 图1显示一种现有的离子注入结构。 图2显示一种现有的校正条对的结构。 图3显示一种现有的磁夹结构。 图4显示本发明一实施例的校正条结构。 图5显示本发明一实施例的具有钢裙结构的磁偏转器。 图6显示本发明一实施例的一种离子注入结构。
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具体实施例方式
本发明的实施例通过使带状光束具有均匀的剂量与均匀的角度来改
善前述的校正条技术。此外，本发明的实施例提供可达成光束夹紧(beam clamping)及其它校正条操作的校正条结构。
参阅图4，显示根据本发明一实施例之校正条总成(corrector-bar assembly) 400。校正条总成400可包括一组磁芯构件402、沿此组磁芯构 件402分布的多个线圏408以及连接元件(connecting element) 404，此连 接元件404将此组/磁芯构件402的末端彼此连接以形成矩形校正条结构。 校正条总成400还包括带状光束10从中穿过的开口或通道406。在一实 施例中，》兹芯构件402及连4妾元件404可由高导》兹性的钢材质 (high-permeability steel material)制作。在另 一实施例中，才交正条总成400 可位于磁偏转器101的出口区域以改善带状光束10的均匀性，带状光束 IO具有从磁偏转器101中输出的多个细光束。
校正条总成400的此组^磁芯构件402可彼此平行设置。此外，沿着 石兹芯构件402的长度分布的多个线圏408可包括中心线圈群组(central group of coil)408b ，位于中心线圏群组 一 侧的第 一 辅助线圏群组(first auxiliary group of coil) 408a，以及位于中心线圈群组另 一侧的第二辅助 线圈群组(second auxiliary group of coil) 408c。
在一实施例中，可以个别地激励中心线圏群组408b，以偏转至少一 细光束，使从校正条总成400输出的带状光束10具有均匀的剂量。在 另一实施例中，可以个别地激励中心线圈群组408b，偏转至少一细光束， 使从校正条总成400输出的带状光束IO具有均勻的角度。
当产生多极元件(multipole component)时，附力口线圏410 (additional coil)亦可绕i殳于连接元件404上以消除》兹短路(magnetic short circuit)。这 些附加线圏410也可独立地激励，以在^兹芯构件402之间的Y方向上产
10生纯偶才及场(pure dipole field)。当附加线圈410关闭时，在沿i兹芯构件 402的X方向上产生偶4及场。可利用X方向或Y方向的偶^及场来操控带 状光束IO或其中的个别细光束。
可通过控制器(未图示)对多个线圈408、 410个别激励。此控制器亦 可包括用以对激励能级(excitation level)进行校准的测量装置 (measurement device)，以对至少 一 细光束产生所需的偏移量。
第一辅助线圏群组408a与第二辅助线圈群组408c可通过增加或减 少对中心线圏群组408b产生的静磁位，为中心线圈群组408b产生的静 磁位(magnetostatic potential)提供补偿效应，使得沿此组磁芯构件长度的 静磁位的总和为零。第一与第二辅助线圏群组408a、 408c的补偿效应实 质上降低了校正条总成400末端的磁通量。结果，不允许磁通量离开任 一磁芯构件402的末端。此外，在此组平行的磁芯构件402处产生的补 偿效应可以增强与此组》兹芯构件402之间的对称平面交叉的个别场 (individual field),因此提供满足麦克斯韦方程式(Maxwell，s叫uations)的 连续性要求的校正条总成400,使得场向量B的发散度(divergence of field vector)为零。结果，当磁偏转器或偶极磁铁101没有通电时，连接元件 404可以连接此组平行》兹芯构件402的末端，以形成相当大的通量无法 通过磁芯构件402的末端的矩形校准条结构。
然而，当磁偏转器101通电时，磁偏转器101产生的边缘场308， 如图3所示，将进入此组》兹芯构件402。但是，由于连接元件404连接 磁芯构件402所形成的矩形校正条结构有效地提供了 "短路 (short-circuit)", 4交正条总成400亦可有效地进行光束夹紧作用(beam clamping action)。结果，由来自磁偏转器101的光束夹紧边缘场(beam clamping fringing field)产生的/f兹场与由多个个别地激励的线圈408产生 的均匀性才交正(uniformity correction)可线性；也迭力p(superimpose)， 々支{殳 这些场小到足以使得钢材质的饱和效应(saturation effect)被忽略。此外，应理解，校正条总成400的结构中还可包括足够大的钢横截面，使得相 当大的通量可沿磁芯构件402与连接元件404通过。足够大的钢横截面 可选用不同的尺寸，只要钢中的场密度低到足以使得饱和效应可被忽略。 然而，若饱和效应大到足以影响光束均匀度以及校正条总成400的 夹紧作用，则需要增加额外的钢横截面以进一步避免非线性(non-linearity) 的问题。
图5描述4艮据本发明一实施例的》兹偏转器总成(magnetic deflector assembly) 500。 /磁偏转器总成500可包括〃磁偏转器501与多个激励线圈 (exciting coil) 502，当激励线圏通电时可产生主;兹偏转通量或偶极通量 503 (由于主》兹偶极通量503而产生如图3所示的边缘场308)。 i兹偏转器 总成500亦可包括钢裙元件504,此钢裙元件504位于激励线圈502外 部的》兹偏转器501的出口区域与校正条总成400之间，以提供在主磁偶 极通量503的相反方向上延伸的补偿/磁场或石兹通量505。在一实施例中， 通过调节^兹偏转器501与钢裙元件504之间的间隙(gap)506及钢裙元件 504本身之间的间隙507,石兹偏转器总成500可以4氐消出口区域的不需的 边缘场效应，并实质上降低影响其它周边元件(例如校正条总成400)的杂 散场(stray field)。
图6描述根据本发明另 一 实施例的离子植入结构(ion implantation configuration) 600。在此实施例中，由金属制作的薄片601,例如，高导 i兹性钢，设置在注入站102中的目标晶圆103的正下方。提供此薄片601 还可确保在离子注入位置的^f兹场正常地到达目标晶圆的表面，并提供令 人满意的离子注入。在一实施例中，薄片601可由高导磁性材质制作， 例如，高导石兹合金(permalloy)材质。
应理解，尽管本发明的实施例是有关于降低在离子注入位置的磁场， 但也可提供其它实现方式。例如，所提示的降低磁场的技术可应用于其 它采用》兹偏转或任何其它光束调谐系统(beam timing system)的各种离子注入系统。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形 式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例提示如上，然而并非用以限定 本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可 利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更改或修饰为等同变化的等 效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术 实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本 发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种在注入位置降低磁场的装置，包括校正条总成，包括一组磁芯构件；多个线圈，沿着该组磁芯构件分布；以及连接元件，将该组磁芯构件的末端彼此连接以形成矩形校正条结构；其中该组磁芯构件彼此平行，且其中，所述多个线圈包括中心线圈群组；第一辅助线圈群组，位于所述中心线圈群组的第一侧；以及第二辅助线圈群组，位于所述中心线圈群组的第二侧。
2、 根据权利要求1所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述校 正条总成位于磁偏转器的出口区域，以改良具有从所述磁偏转器输出的 多个细光束的带状光束的均匀性。
3、 根据权利要求2所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述中 心线圈群组个别地激励，以偏转至少一细光束。
4、 根据权利要求3所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述中 心线圏群组个别地激励，以偏转至少一细光東，使从所述校正条总成输 出的所述带状光束具有均匀的剂量与角度。
5、 根据权利要求1所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述第 一与第二辅助线圏群组通过增加或减少所述中心线圈群组产生的所述静 磁位，为所述中心线圏群组产生的静磁位提供补偿效应，使得沿所述组 磁芯构件的长度的所述静磁位的总和为零。
6、 根据权利要求5所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述补偿效应实质上降低所述校正条总成的末端的磁通量。
7、 根据权利要求1所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述连 接元件包括高导磁性的钢元件。
8、 根据权利要求1所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述连 接元件为该组》兹芯构件提供短路连接。
9、 根据权利要求1所述的在注入位置降低磁场的装置，其中所述矩 形校正条结构提供所需的磁场夹紧作用。
10、 根据权利要求2所述的在注入位置降低磁场的装置，还包括 钢裙元件，位于所述;兹偏转器与所述校正条总成之间的所述i兹偏转器的出口区域，其中所述钢裙元件在所述磁偏转器的磁偏转通量的相反 方向上提供磁通量，以抵消所述出口区域的边缘场效应并抵消影响所述 校正条总成的杂散场。
11、 根据权利要求2所述在注入位置降低磁场的装置，还包括位于 目标晶圆正下方的高导磁性的钢薄片，以确保磁场正常到达所述目标晶 圆的表面。
12、 一种在注入位置降〗氏》兹场的方法，所述方法包括 提供校正条总成，该校正条总成包括一组磁芯构件、沿该组磁芯构件分布的多个线圈、以及将该组磁芯构件的末端彼此连接以形成矩形校 正条结构的连接元件；其中，该组》兹芯构件;波此平行；以及所述多个线圈包括中心线圈群組、位于所述中心线圈群组的第 一侧 的第 一辅助线圈群组、以及位于所述中心线圏群组的第二侧的第二辅助 线圈群组。
13、 根据权利要求12所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 校正条总成位于磁偏转器的出口区域以改良从具有所述磁偏转器输出的 多个细光束的带状光束的均匀性。
14、 根据权利要求13所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 中心线圏群组个别地激励，以偏转至少一细光束。
15、 根据权利要求14所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 中心线圈群组个别地激励，以偏转至少一细光束，使从所述校正条总成 输出的所述带状光束具有均勾的剂量与角度。
16、 根据权利要求12所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 第一与第二辅助线圈群组通过增加或减少所述中心线圈群组产生的静磁位，为所述中心线圏群组产生的所述静磁位提供补偿效应，使得沿该组 磁芯构件长度的所述静^f兹位的总和为零。
17、 根据权利要求16所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 补偿效应实质上降低所述校正条总成的末端的磁通量。
18、 根据权利要求12所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 连接元件包括高导磁性的钢元件。
19、 根据权利要求12所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 连接元件为该组磁芯构件提供短路连接。
20、 根插权利要求12所述的在注入位置降低磁场的方法，其中所述 矩形校正条结构提供所需的磁场夹紧作用。
21、 根据权利要求13所述的在注入位置降低磁场的方法，还包括 将钢裙元件定位在所述》兹偏转器与所述校正条总成之间的所述磁偏转器的出口区域，其中所述钢裙元件在所述磁偏转器的磁偏转通量的相 反方向上提供磁通量，以抵消所述出口区域的边缘场效应并抵消影响所 述校正条总A的杂散场。
22、 根据权利要求13所述的在注入位置降低磁场的方法，还包括于 目标晶圆的正下方提供高导磁性的钢薄片，以确保磁场正常到达所述目 标晶圓的表面。
全文摘要
一种在注入位置降低磁场的技术。在一实施例中，此技术可为在注入位置降低磁场的装置及方法。此装置及方法可包括校正条总成(400)，其包括一组磁芯构件(402)；沿此组磁芯构件分布的多个线圈(408a、b、c)；以及将此组磁芯构件的末端彼此连接以形成矩形校正条结构的连接元件(404)。校正条总成可位于磁偏转器(101、509)的出口区域以改良具有从磁偏转器输出的多个细光束的带状光束(10)的均匀性，而且矩形校正条结构可提供所需的磁场夹紧作用。
文档编号H01J37/317GK101578682SQ200880001671
公开日2009年11月11日 申请日期2008年1月8日 优先权日2007年1月12日
发明者维克多·M·本夫尼斯特, 肯尼士·H·波什, 詹姆士·S·贝福 申请人:瓦里安半导体设备公司