CN111263972B - 监测离子束的装置、控制离子束的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种监测离子束的装置、控制离子束的装置及方法。所述监测离子束的装置可包括：处理器；以及耦合到所述处理器的存储单元，所述存储单元包括显示例程，其中显示例程能够在处理器上运行以管理对离子束的监测。显示例程可包括测量处理器以接收离子束的多个点束轮廓，所述点束轮廓是在离子束的快速扫描及与快速扫描同时实施的探测器的慢速机械扫描期间收集的。快速扫描可包括沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率进行的多个扫描循环，且慢速机械扫描是在与快速扫描方向平行的方向上执行的。测量处理器还可发送显示信号以显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息。

Description

监测离子束的装置、控制离子束的装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及离子束系统及方法，且更具体来说，涉及便于控制离子束的装置及方法。

背景技术

离子植入机可采用探测器在离子束被引导到位于终端站处的衬底时对离子束的均匀性进行测量及微调。常常将呈电流监测器形式的探测器(例如，法拉第杯(Faradaycup))放置在对衬底进行处理的终端站中或终端站附近的束线中。在采用扫描点束(scanned spot beam)的离子植入机中，可采用多于一种方式测量离子束。在一种测量模式(所述模式可被称为静止慢速点束轮廓(stationary slow spot beam profile))中，将束扫描器断开，因而使未偏转的离子束穿过束扫描器并投射到衬底平面(晶片平面)上，常常是投射在0mm的位置(即，晶片的中心)。将例如法拉第探测器等探测器扫描过晶片平面来测量静止离子束，从而产生例如对300mm晶片进行的10秒扫描的点束大小、束形状等等的测量结果。在另一种模式(所述模式可被称为扫描线性轮廓)中，当以恒定速度(例如1000Hz)来回扫描离子束时测量整个晶片平面中的离子束密度的最终结果(net result)，其中速度可与晶片处理期间将采用的扫描点束的扫描速度匹配。在以这种高速度扫描离子束的同时，可将探测器(例如，法拉第探测器)以30mm/秒扫描过晶片平面以测量静止点束形状、大小等。在另外的模式(所述模式可被称为静止快速点轮廓)中，探测器位于静止位置(例如，0mm(晶片中心))处，同时将离子束快速扫描过探测器达若干个循环(例如，5个到16个循环)，从而在近似10msec内创建平均点束轮廓。在其中点束及离子植入机以理想方式运行的情形中，整个晶片平面中的点束将不会发生改变，且操作员可使用这三种方式对上游离子束扫描问题及聚焦问题进行视觉诊断及修正。应注意，如果在扫描点束时点束形状或位置在整个晶片平面中发生显著改变，则这三种方式均无法向操作员提供足够的视觉工具来对上游扫描问题及聚焦问题进行恰当的诊断及修正。

应注意，随着束能量变得越来越低，点束在整个晶片平面中改变得越来越多，所述改变会造成离子束密度的不均匀性，其中所述不均匀性难以修正。如果操作员不能在视觉上辨别及修正扫描点束的不均匀性，则最终可降低良率并使半导体器件的性能劣化。

针对这些及其他考虑，提供本发明实施例。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化形式介绍一系列所选概念，所述一系列所选概念在下文中在具体实施方式中进一步加以阐述。本发明内容并非旨在识别所主张主题的关键特征或实质特征，本发明内容也不旨在帮助确定所主张主题的范围。

在一个实施例中，一种监测离子束的装置可包括：处理器；以及耦合到所述处理器的存储单元，所述存储单元包括显示例程，其中所述显示例程能够在所述处理器上运行以管理对所述离子束的监测。所述显示例程可包括测量处理器，所述测量处理器用于接收所述离子束的多个点束轮廓，所述点束轮廓是在所述离子束的快速扫描及与所述快速扫描同时实施的探测器的慢速机械扫描期间收集的。所述快速扫描可包括沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率进行的多个扫描循环，且所述慢速机械扫描是在与所述快速扫描方向平行的方向上执行的。所述测量处理器还可发送显示信号以显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息。

在再一个实施例中，一种控制离子束的装置可包括：束扫描器，沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率在多个扫描循环内执行所述离子束的快速扫描；以及探测器，被设置成拦截所述离子束，并与所述快速扫描同时地执行慢速扫描。所述慢速扫描可涉及沿与所述快速扫描方向平行的扫描路径将所述探测器从第一位置移动到第二位置，其中所述探测器在所述慢速扫描期间接收到多个点束轮廓。所述装置还可包括：用户界面，耦合到所述探测器；以及控制器，耦合到所述扫描器、所述用户界面及所述探测器。所述控制器可包括：处理器；以及耦合到所述处理器的存储单元，所述存储单元包括显示例程，所述显示例程能够在所述处理器上运行来发送显示信号，以在所述用户界面上显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息。

在另一个实施例中，一种控制离子束的方法可包括沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率在多个扫描循环内扫描所述离子束。所述方法还可包括在所述离子束的所述多个扫描循环期间在慢速扫描中沿与所述快速扫描方向平行的扫描路径将探测器从第一位置到第二位置以机械方式扫描过所述离子束，其中所述探测器产生多个点束轮廓。点束轮廓可对应于在所述探测器沿所述扫描路径的给定位置处所述离子束的束轮廓。所述方法还可包括在用户界面上显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息。

附图说明

图1A示出根据本公开实施例的离子植入系统的示意性俯视图，所述离子植入系统用于产生及控制扫描点离子束。

图1B示出图1A所示离子植入系统的控制器的方块图。

图2示出根据本公开实施例的离子植入系统的实施例的操作。

图3到图5示出根据本公开实施例的用户界面在一个情景下的示例性操作。

图6到图8示出根据本公开另一些实施例的用户界面在不同情景下的示例性操作。

图9示出示例性工艺流程。

具体实施方式

现在将参照其中示出一些实施例的附图在下文中更充分地阐述本发明实施例。本公开的主题可实施为许多不同形式而不应被视为仅限于本文所述实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开内容将透彻及完整，且将向所属领域中的技术人员充分传达所述主题的范围。在所述附图中，相同的编号自始至终指代相同的元件。

本文所述实施例涉及对在离子植入机中产生的离子束(具体来说，扫描点束)提供改善的监测及控制的系统、装置及技术。各种实施例涉及测量扫描点束以及以新颖方式呈现从扫描点束收集的离子束信息。如在下文中详细阐述，在根据本发明实施例的一种操作模式(所谓的移动快速点轮廓模式(或束射线映射模式))中，离子植入机可执行一系列操作。首先，可以位于0mm处的点束执行静止快速点轮廓以建立基准点束形状。其次，可快速扫描点束，同时将探测器(例如，法拉第探测器)慢速扫描过晶片平面例如达3分钟的持续时间，同时穿越～300mm的距离。以给定的间隔拍摄一系列点束轮廓，将这些“移动快速点轮廓”中的每一者与在0mm处执行的基准快速点轮廓进行比较。根据本公开的各种实施例，这种比较可通过创建点束的关键参数(大小、形状、相对于探测器的中心偏置量、对称性、束密度、等等)如何在晶片平面内改变的“映射(map)”来以束射线映射模式执行。根据一些实施例，可提供束射线映射用户界面来突显出当离子束穿越晶片平面时离子束的这些改变。另外，软件可使用在束射线映射模式中产生的信息来更好地修正这些离子束改变以实现改善的器件良率及性能。

现参照图1A，图1A示出根据本公开实施例的离子植入系统的示意性俯视图，所述离子植入系统用于产生及控制扫描点离子束。离子植入系统(被称为离子植入机100)表示除了其他组件之外还含有用于生成离子束108的离子源104、离子植入机及一系列束线组件的工艺腔室。离子源104可包括用于接收气体流并产生离子的腔室。离子源104还可包括靠近腔室设置的电源以及提取电极总成(图中未示出)。束线组件可包括例如分析器磁体120、质量解析狭缝(mass resolving slit，MRS)124、转向/聚焦组件(steering/focusingcomponent)126及包括衬底固持器131的终端站130。

离子植入机100还包括沿束线138位于MRS 124与终端站130之间的束扫描器136。束扫描器136可被配置成接收离子束108作为点束并沿快速扫描方向(例如平行于图中所示笛卡尔坐标系中的X-轴)扫描离子束108。应注意，可沿Y轴扫描衬底132，因此在同时沿X轴来回扫描离子束108时实现对整个衬底132的给定离子处理。在给定情形中，举例来说，当点束静止且不被扫描时，点束可表现出高斯束密度横截面(Gaussian beam density crosssection)，其中束电流强度是作为沿衬底平面的X轴位置的函数沿Y轴测量的，如所属领域中所已知。通过扫描离子束108，在整个衬底132中产生具有伸长的横截面的扫描离子束，其中扫描离子束108的有效宽度足以穿越衬底固持器131的整个宽度。离子植入机100还可具有其他组件(例如所述领域中已知的准直器(为清晰起见，未在图中示出))，以在扫描之后沿一系列相互平行的轨迹将离子束108的离子引导到衬底132，如图1A所示。在各种实施例中，可以几Hz、10Hz、100Hz、高达几千Hz或大于几千Hz的频率来扫描离子束。举例来说，束扫描器136可使用磁性扫描元件或静电扫描元件来扫描离子束108，如所属领域中所已知。

通过在快速扫描方向上(例如，沿X轴来回地)快速扫描离子束108，被配置成点束的离子束108可在整个衬底132中递送具有均匀密度的目标离子剂量。举例来说，被配置成点束的离子束108表现出束轮廓(即，离子电流密度(y(x))随着位置(x)的变化)，所述束轮廓可例如沿快速扫描方向(平行于X轴)在一个维度上测量。通过知晓离子束108的束轮廓，可将离子束108精确地扫描过衬底132以在整个衬底132上产生均匀的离子电流密度。应注意，为实现这种均匀性，可在开始时执行对离子束108大小、密度及预期位置的测量。

离子植入机100还可包括探测器134，探测器134被设置成拦截离子束108。探测器134可为已知类型的电流探测器，例如法拉第探针或其他电流探测器。探测器134可被配置成沿与快速扫描方向平行的方向(图1A所示X轴)执行扫描。在一种实施方式中，离子植入机可以“静止慢速点轮廓”模式运行，如以上所详细阐述，其中通过将探测器134扫描过衬底132达5秒、10秒、20秒或其他适合时间的持续时间来描绘静止离子束的轮廓。

一般来说，在不同的操作模式中，探测器134可被配置成从附近位置P1到偏远位置P2在介于几秒到许多分钟的持续时间内沿直线扫描过晶片平面。P1与P2之间的距离可足以穿越衬底132的整个宽度，例如200mm、300mm或400mm。所述实施例并非仅限于此上下文。探测器134可包括沿快速扫描方向延伸几微米到几厘米的传感器，其中在给定情形中离子束108的一部分被拦截。

离子植入机100还可包括耦合到束扫描器136及探测器134的控制器140，以对束扫描器136及探测器134的操作进行协调。

如在图1A中进一步示出，离子植入机100可包括用户界面142，用户界面142也耦合到探测器134。用户界面142(也称为束射线映射器(BEAM RAY MAPPER))可被实施为显示器，且可包括用户选择器件，包括触摸屏、显示菜单、按钮、旋钮以及所属领域中已知的其他器件。根据各种实施例，用户界面142可耦合到离子植入机100的其他组件，以显示从由探测器134执行的扫描导出的以及来自束扫描器136的至少一组信息。如在下文中详细阐述，离子植入机100被有利地配置成产生新颖束测量结果以及对与束测量结果有关的信息的新颖视觉显示，以便于更好地控制离子束108。

如图1B进一步示出，控制器140可包括处理器152，例如已知类型的微处理器、专用处理器芯片、通用处理器芯片或相似的装置。控制器140还可包括耦合到处理器152的存储器或存储单元154，其中存储单元154包含显示例程156。显示例程156可在处理器152上运行以如以下所述管理对离子束的监测。存储单元154可包括制品。在一个实施例中，存储单元154可包括任何非暂时性计算机可读介质或机器可读介质，例如光学存储装置、磁性存储装置或半导体存储装置。存储介质可存储各种类型的计算机可执行指令以实施本文所述逻辑流程中的一者或多者。计算机可读存储介质或机器可读存储介质的实例可包括能够存储电子数据的任何有形介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、可移除存储器或不可移除存储器、可擦除存储器或不可擦除存储器、可写入存储器或可改写存储器等等。计算机可执行指令的实例可包括任何适合类型的代码，例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象的代码(object-oriented code)、视觉代码等等。所述实施例并非仅限于此上下文。

在具体实施例中，显示例程156可包括测量处理器158及控制处理器160。如在下文中详细阐述，测量处理器158可接收离子束108的多个点束轮廓，其中点束轮廓是在轮廓探测器的扫描(即，探测器134的慢速机械扫描)期间收集的。存储单元154还可包括用于存储所探测的点束轮廓的点束存储装置162，所述所探测的点束轮廓举例来说用于分析且还用于提高点束均匀性。测量处理器158还可发送显示信号以显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息。举例来说，可发送显示信号来检索点束轮廓或者将点束轮廓转发到用户界面142。测量处理器158还可执行计算来确定并显示从点束轮廓导出的各种参数。在一些情形中，用户界面142可提供可响应于用户输入的选择器件(包括视觉菜单或类似结构)，其中测量处理器158可响应于用户输入来检索、格式化来自点束轮廓的信息并将所述信息发送到用户界面142。

现转至图2，图2示出根据本公开实施例的离子植入机100的操作的一种情景。所述图示出上述束射线映射器模式的操作的概况。在此情景中，将离子束108以静电方式扫描过探测器134(例如，电流探测器法拉第杯)，同时探测器134平行于X轴以机械方式扫描过衬底平面。这种执行离子束的快速扫描与探测器134的慢速轮廓扫描的同时动作使得离子植入机100能够确定当将离子束108扫描过晶片平面时理想基准点束(离子束108)是否发生改变以及改变程度如何。

在一些实施例中，探测器134可从P1到P2在340mm的距离内执行慢速扫描。这一距离可覆盖由衬底132拦截的扫描点束的区。所述慢速扫描可为机械扫描，在所述机械扫描中通过马达或其他驱动机制以机械方式扫描探测器134以使探测器134以线性方式慢速移动。在一个实例中，探测器134可以近似100mm/分钟的速度行进且可在3.5分钟内穿越从P1到P2的距离。在探测器134的慢速扫描(机械轮廓)期间，具有点束形状的离子束108可在移动的探测器之上执行快速轮廓操作，在所述快速轮廓扫描中以10Hz、100Hz、1000Hz或其他适合的频率将离子束108沿与X轴大体平行的方向来回扫描。根据一些实施例，在一组选择扫描期间，例如在离子束108的五个接连的快速轮廓扫描期间，控制器140可产生离子束108的平均点束轮廓，所述平均点束轮廓表示由探测器134在探测器134的位于P1与P2之间的给定位置处记录的离子束108的这五次扫描的平均点束轮廓。在一个实例中，离子束108的单个快速轮廓扫描可持续10msec，其中五个接连的轮廓耗用50msec。因此，如果探测器134以1mm/sec的恒定速度行进，则用于计算平均点束轮廓的这五次接连的扫描可对应于行进近似0.05mm的距离。为便于快速及实时地分析以及显示束信息，可将这五个接连的轮廓的平均点束轮廓进行存储及上传到控制器140以进行分析。因此，在1000Hz扫描速率下，在探测器134行进1mm的时间内可记录多达20个平均点束轮廓，所述20个平均点束轮廓中的每一者均是对5次快速扫描求平均。在一些实施例中，在探测器134的慢速扫描期间可间断地或连续地对平均点束轮廓进行采样。举例来说，上传五次接连的扫描的平均轮廓可耗用0.5秒，因此可以大约每秒一次来方便地记录及处理新的平均点束轮廓。由于平均点束轮廓可在离子束108穿越0.05mm的距离的同时加以确定，因此给定的平均点束轮廓表示在～0.05mm的分辨率内的在沿Y轴的任何给定位置处的准静止点束轮廓。在一个具体实施例中，在探测器134在300mm距离内进行的3分钟慢速扫描期间可上传420个平均点束轮廓，从而产生每毫米11个平均点束轮廓的分辨率。由此，平均点束轮廓202的集合提供作为在整个衬底132上的位置的函数的离子束108的详细多维映射。在以上实例中，可在3分钟内方便地收集平均点束轮廓202，同时数据处置的改善可使得收集速率能够提高例如五倍。在再一些实施例中，平均点束轮廓可从少到一个点束轮廓的平均值、3个点束轮廓的平均值到多达20个点束轮廓的平均值计算得到。所述实施例并非仅限于此上下文。在各种实施例中，可在用户界面142处对为了产生平均点束轮廓202而要收集的点束轮廓的数目进行调整。对于较高噪声点束而言，可增大用于产生平均点束轮廓202的点束轮廓的数目，而对于较低噪声点束而言，可减小点束轮廓的数目来产生平均点束轮廓202。收集及呈现来自这些平均点束轮廓的信息可有助于控制离子束108，且还可帮助操作员识别及解决离子植入机100中的上游离子束转向问题或聚焦问题。

举例来说，扫描点束可根据点束在衬底上的确切位置而发生形状偏离。这种形状偏离可改变点束的大小、点束的中心位置、点束的半宽以及点束的峰值位置，从而导致对在扫描点束时被引导到衬底的离子剂量的控制误差。具体来说，点束(的中心)的实际位置可能从理想预期位置偏离。根据本公开的实施例，基于如以上参照图2所述收集的点束轮廓，可将相对于探测器134的位置的点束的中心的位置与位于P1与P2之间的中心位置处的基准点束的中心进行比较。举例来说，P1可被表示为-170mm，而P2被表示为+170mm。可将在任何给定情形中相对于探测器134的点束的中心与0mm处的基准点束的中心进行比较。作为背景，可通过将离子剂量记录为时间的函数以及将时间映射到沿P1与P2之间区段的位置来从探测器产生任何给定情形中的束轮廓。尽管探测器134相对于束中心基准的相对位置在对探测器进行慢速扫描时发生变化，然而可容易地计算出在0mm处的束中心相对于任何给定情形中的探测器134的理想差并使用所述理想差作为基准。因此，在理想情况中，探测器134的位置与点束的中心之间的差应看起来以其中点束剂量的中心及束形状对称性不会发生变化的方式改变。换句话说，在理想情况中，当将点束扫描过晶片平面时扫描点束不会改变形状且位于预期位置上。应注意，如果点束改变形状，或者实际位置相对于预期扫描位置的关系变化，则在离子植入机100以束射线映射模式运行时收集及呈现离子植入机100的信息将会突显出这些异常。

在以下图3到图5中，示出用户界面142的示例性操作，所述示例性操作诊断及控制根据上述实施例进行处理的高能扫描点束中的束非理想性(beam non-ideality)。首先，在基准操作模式中，可将基准离子束(例如，100kV氩束)作为静止束引导并在与0mm对应的位置处(在晶片的中心中)根据已知流程对所述基准离子束进行测量。在一个实例中，可从已知测量流程获得以下三个参数：1，所估计的均匀电流(estimated uniform current，EUC)；2，点束中心；以及3，束半宽。

图3呈现用户界面配置300来示出在非理想情况中作为探测器位置的函数的点束位置的变化。在这种情形中，被扫描的100kV氩离子束以使束从目标位置偏移的方式被引导到衬底(晶片)。根据本公开的实施例，可在如上所述来回地快速扫描点离子束的同时慢速扫描探测器134。图3中所呈现的信息可表示在探测器134的持续时间为近似3.5分钟的慢速扫描期间收集的离子电流数据，且所述信息可被立即上传到用户界面、被临时存储或者被永久存储以用于后续显示。

在各种实施例中，可自动地或响应于用户输入来对在这种慢速扫描期间收集的信息进行计算、操纵、检索、格式化或在显示器上呈现、抑或进行这些动作的任何组合。根据一些实施例，用户界面可包括例如按钮、拨号盘(dials)等硬件或者例如显示器上的菜单、或软键等软选择机制。根据一些实施例，用户界面配置300可包括菜单330，菜单330使用户能够选择各种类型的信息来进行呈现，其中所述信息是从探测器134的给定慢速扫描的点束轮廓导出的。在一些实施例中，所述信息可包括位置信息、与点束形状有关的形状信息等等。位置信息的实例包括探测器在慢速扫描期间接收到的位置信息，包括多个探测器位置。形状信息的实例可包括点束半宽以及点束轮廓。所述实施例并非仅限于此上下文。在图3所示实例中，菜单330可使用户能够检索信息并在多个字段(field)(包括字段302、字段312及字段322)中显示信息。

在各种实施例中，菜单330可使离子植入机响应于用户输入来执行扫描操作，或者可从先前执行的扫描检索信息并呈现所述信息。举例来说，在一些实施例中，菜单330可包括选择器件，例如用于执行一组特定动作的硬件按钮或软按钮。在一个实施例中，菜单330可包括束射线映射按钮331，当按压束射线映射按钮331时，离子植入机被指示进入束射线映射模式且使数据能够被检索及呈现，所述束射线映射模式包括执行探测器的慢速扫描以及同时进行束扫描器的快速扫描。在一些实施方式中，启用束射线映射按钮331可仅使得从已执行的指定的扫描上传数据并对所述数据进行分析，其中指定的扫描是根据上述束射线映射模式执行的。在各种实施例中，举例来说，当在340mm的距离内扫描探测器时，可在短至3分钟、1分钟或20秒内收集多达420个单独的平均点束轮廓。在一个流程中，基于每1mm至少收集一个点束轮廓的慢速扫描，可启用绝对点位置按钮332来显示作为探测器134的不同位置的函数的一系列点束轮廓。此信息示出在字段322中，其中示出一系列点束轮廓324，各中等点束轮廓彼此分隔开50mm距离。在一些实施例中，可在菜单330中调整要显示的轮廓数目以及点束轮廓之间的间距。举例来说，对于特定的束射线映射而言，操作员可找到一定数量的轮廓，且各轮廓的间距是理想的以突显出整个晶片平面中点束位置改变的特定趋势。如图中所示，点束轮廓的形状从左到右变化。

在一些流程中，还可显示点束的EUC改变，如字段302中的曲线304所示例。举例来说，可将在探测器134的轮廓位置以～1mm的增量变化时点束的EUC与0mm处的基准点束的EUC进行比较。在一个实例中，此信息可被格式化并在字段302中呈现，如图中所示，其中EUC的差(以％表示)示出在曲线304中。此EUC测量结果上升表明在-170mm与-50mm之间点大小明显增大。

在另一流程中，可将采用～1mm增量的相对于探测器134而言的点束的中心与0mm处的参考点束的中心进行比较。这两个值的差可在视觉上显示在字段312中，如曲线306所示。如图中所示，实际位置相对于点束的预期位置的差在左侧偏移多达10mm，而在右侧上大体对齐。因此，凭借这种了解，操作员可对束线参数进行适宜的调整以减少或消除点束的水平偏移。

在另一流程中，探测器134的位置采用1mm的增量，可将点束的半宽与在0mm处测量的基准半宽进行比较。在图3中，字段312还包括曲线308，曲线308绘制作为位置的函数的点束的半宽与在对应于0mm的位置处测量的半宽的比较。此信息示出如下情况：在衬底132的左侧上点束的半宽变窄，因此在-150mm(表示300mm晶片的左边缘)处，半宽被压缩5mm。在用户界面配置300中示出的不同字段仅为示例性的，且可在用户界面142上自动产生，或者可如上文所指出根据用户输入产生。

图4呈现用户界面配置350的另一个实例，其示出如何显示与图3所呈现的信息相同的信息来更好地示出点束形状在整个晶片平面中如何改变。通过按压相对点位置按钮，在图4所示“绝对”视图中以50mm间隔示出的点束波形可在给定位置(例如，0mm)处作为集合325全部叠加在彼此顶上。当将点束扫描过晶片平面时，这一视图可通过突显出点束的大小或形状的趋势来帮助操作员。在一种实施方式中，在进行测量时执行的探测器的慢速扫描期间相对于探测器的位置来显示点束的位置。

每一波形可被颜色编码(color coded)到给定位置，因此操作员可容易地确定波形的绝对位置。通过将点束轮廓324在0mm处叠加在彼此之上，操作员可在点束被扫描过晶片平面时快速确定点束形状的细微改变。因此，用户界面142允许操作员在绝对点位置视图与相对点位置视图之间快速地来回跳转，如分别在用户界面配置300及用户界面配置350中所示例。举例来说，操作员可容易地看到相对视图中具有某一颜色的异常点形状实际上位于绝对视图中的哪个位置。凭借对晶片平面上具体位置处的点束大小或位置异常的这种了解，操作员可进行调整来改善点束的上游聚焦或转向，从而在将点束扫描过晶片平面时去除这些异常。

图5示出可如何在用户界面配置360处显示图4所获取的相同信息以突显出点束中的非理想性的另一个实例。在一个实例中，通过按压束射线按钮336，显示例程156可产生格式信号(format signal)，其中显示一系列束射线映射收敛/发散线326。这些线示出在沿探测器134的慢速扫描路径采用给定增量(例如，50mm增量)情况下的点束中心位置与理想中心位置(虚线)的比较，如字段322中所示。再次，实际束中心的位置(实线)的偏移向用户提供了点束在晶片的左半部分上的内侧偏移的清晰视觉表示。操作员可使用图3到图5中提供的信息来快速地调整离子植入机的至少一个组件的控制参数以减少这些点束改变，这种减少举例来说可实现总体扫描束均匀性的提高。

在具体实施例中，可收集及分析点束轮廓以提供关于点束的束扫描器的操作的信息。作为背景，在已知的束扫描器中，可应用标量校准常数(scalar calibrationconstant，SCC)来映射被施加到束扫描器的静电电极的电压以及点束沿晶片平面(参见图1A中P1与P2之间的方向，其表示与晶片平面平行的扫描)的预期位置。在被加速到小于20kV的低能离子束的情形中，此SCC映射的准确性对于产生低能均匀性微调时间(low energyuniformity tune time)以及成功率而言尤其有用。在静止探测器之上使用扫描点束进行的已知轮廓描绘技术不能够产生关于当SCC不正确时点束如何误转向的信息。同样，在0mm处已知未偏转点束波形的线性测量不含有关于不正确SCC的信息。应注意，通过使用根据本公开实施例的束射线映射可视化，不正确的SCC可示出当将所述束扫描过晶片平面时(相对于0mm处的基准的)点束位置差的向下或向上趋势。

根据本公开的各种实施例，如上所述，当用户启用用户界面142上的器件、字段或按钮(例如束射线按钮336(图3到图5所示))来产生输入信号时，用户界面142可显示与扫描点束的形状有关的各种信息。现在转至图6，图6示出用户界面配置370，其中所显示的信息是从所扫描的5kV硼点束导出的。所述点束是以上述在探测器的扫描期间快速地来回扫描点束的同时进行探测器134的慢速扫描的方式扫描的。响应于选择束射线按钮336，显示在用户界面配置370中示出的至少一些信息。在此实例中，用户界面包括以上所论述的字段302、字段312及字段322。曲线374示出EUC差曲线，如以上所详细阐述。曲线374关于0mm的位置大体对称，且在-100mm与+100mm之间未表现出大的变化。曲线374示出当与0mm处的基准点束大小相比时，点束大小如何在+/-150mm处下降到近似-10％。常常，均匀性微调例程可能够通过根据EUC的下降减慢扫描束速度来补偿在晶片两侧上的这种较低的束密度下降。应注意，如果实际点束位置从预期位置偏移，则用于补偿EUC下降的这些速度调整将在晶片平面上位于错误位置，且微调例程可能难以实现期望的扫描束均匀性。曲线376的斜率突显出预期的点束位置相对于实际点束位置在+/-100mm之间的偏移。这种偏移指示SCC过高。

在这种配置中突出的主要特征是字段312中的曲线376的形状。曲线376表示实际点束中心与理想束中心之间的束中心差，所述束中心差被示出为在探测器134的慢速扫描期间的位置的函数。曲线376表现出在探测器134的慢速扫描期间由探测器134测量的点束中心与1mm处的点束中心之间的束中心差的显著负斜率。此负斜率意味着位于晶片右侧上的点束的束射线与预期相比位于更“内侧”(朝0mm)。

字段312还包括曲线378，曲线378绘制作为探测器位置的函数的扫描点束的半宽。在此实例中，所述半宽从晶片(衬底132)的左侧到右侧单调增大。

用户界面配置370还包括字段322，字段322示出在探测器134的扫描期间所测量的点束位置相对于目标位置的偏移(其对于整个衬底132中的一系列标称位置以垂直虚线示出)。在所示出的实例中，未偏转束射线具有40mm的束中心位置。当在位于+150mm处的晶片的右边缘之上扫描点束时，实际点束位置的目标是位于190mm(未偏转束中心偏置40mm)处。当对扫描器应用的SCC错误(例如过高)时，实际点束可位于180mm处，如字段322所示。尽管此位置位于晶片外，然而错误的定位可因点束的宽度而影响晶片上的束电流均匀性。当将点束扫描到位于-150mm处的晶片的左边缘时，目标点束位置应处于110mm处。由于收敛，实际点束位置被示出为处于-105mm处。

作为沿晶片平面(在P1与P2之间)的位置的函数的这些差异的视觉显示对于操作员帮助使低能离子束恰当地转向及聚焦而言是有用的。如所指出，点束的这种错位可能是由6％的过高SCC造成的。SCC的这一高值使束射线越来越收敛，束射线从晶片中心偏转得更远。最终，这种偏离可使均匀性微调例程失败或可异常高(在这种情况下可影响器件良率)。因此，在处理要由点束植入或以其他方式处置的实际晶片之前，及时收集能够在视觉上警告用户SCC误差的信息可使得能够调整束扫描器来减少或消除SCC误差。

根据另外的实施例，用户界面142可提供多种不同的方式来显示与同一系列的点束轮廓有关的信息。图7呈现用户界面配置380，用户界面配置380是在用户启用字段或按钮(例如，上述相对点位置按钮334)时被调用。如图中所示，显示出字段322，当SCC对于束扫描器而言过高时，字段322可用于进一步示出SCC的不利影响。继续参照图6的实例，当SCC为6％过高时，在探测器134的扫描期间在不同位置处采样的点束的束形状可采用在不同位置处收集的束轮廓彼此叠加的方式示出。在图7中，在字段322中，可将多个点束轮廓叠加在未偏转的点束轮廓上以进行比较。未偏转的束曲线被示出为曲线382，而曲线384代表偏转+150mm的点束，且曲线386代表偏转-150mm的点束。曲线384示出+150mm处的点束具有10mm内侧偏移且束高度减小10％，而曲线386示出-150mm处的点束具有5mm内侧偏移且束高度也减小10％。

实际上，在图6及图7中示出的用户界面配置可在执行探测器134的慢速扫描以收集所述一系列点束轮廓之后被呈现给用户。举例来说，当操作员首先获得点束轮廓集合时，可首先调出曲线376来验证表示束中心的差的曲线的斜率在目标区(例如，相对于晶片中心+/-100mm)内为平坦的。在其中曲线376不平坦的情形中，如图中所示，可采用进一步的信息(例如曲线378或在图6及图7所示字段322中示出的信息)来引导例如束扫描器等束线组件的修正。

继续参照图6及图7所示实例，图8示出用户界面配置390，用户界面配置390示出在修正SCC的值之后对所扫描5kV硼点束的测量的结果。在此实例中，EUC曲线394可相似于上述曲线374。相似地，示出束半宽的曲线398可相似于上述曲线376。应注意，曲线396(其为表示束中心差的曲线)的斜率已几乎减小到零，这意味着扫描点束的束射线被束扫描器偏转到晶片平面上的预期位置处或接近预期位置。换句话说，当应用于束扫描器时，经调整的SCC会整理扫描点束的束射线以去除图6所示收敛。在字段322中，还示出扫描点束的束中心的位置与目标理想束位置紧密匹配。

现转至图9，图9示出根据本公开一些实施例的工艺流程900。在方块902中，执行沿快速扫描方向在多个扫描循环内扫描离子束的操作。

在方块904中，执行在离子束的所述多个扫描循环期间在慢速扫描中沿与快速扫描方向平行的扫描路径将探测器从第一位置到第二位置扫描过离子束的操作。作为对探测器进行扫描的结果，产生了一系列点束轮廓，其中点束轮廓对应于在探测器沿扫描路径的给定位置处离子束的束轮廓。

在方块906中，执行在用户界面上显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息的操作。在各种实施例中，一组信息可包括对从离子束的所述多个扫描循环收集的作为目标的多个扫描循环的显示。

综上所述，本发明实施例的装置及技术提供当将点束扫描过晶片平面时扫描点束特性如何改变的新颖的可视化方式。此信息在低能点束的情形中越来越有用，其中低能点束可示出在扫描较低能点束期间束形状的显著改变以及相对于晶片平面位置中的预期位置的偏离。通过使扫描点束的形状改变及位置改变能够可视化，操作员可容易地执行对探测器上游的聚焦元件及转向元件的调整以使这些改变最小化并提高整体均匀性、可重复性及微调时间。

本发明实施例提供的优点是多种多样的。作为第一个优点，本发明实施例能够快速确定束扫描器的标量校准常数是否不正确，从而允许软件或其他设备对扫描束进行更准确的调整。具体来说，可突显出SCC中的任何非线性收敛或发散，例如在衬底的边缘处的非线性收敛或发散。另一个优点是能够揭示束线中的组件可如何局部地影响离子束。举例来说，泛射式电子枪(flood gun)或相似的组件可在扫描离子束中造成局部扰动，其中局部扰动如本文中所公开在用户界面中为可视的，其中这种扰动无法通过已知的束轮廓测量方式测量。再一个优点是束配方开发的便利性提高，这是因为可在几分钟或短于几分钟内快速地评估改变给定参数带来的对扫描点束特性的影响。

本公开的范围不受本文所述具体实施例限制。实际上，通过阅读上述说明及附图，对所属领域中的一般技术人员来说，除本文所述实施例及润饰以外的本公开的其他各种实施例及对本公开的各种润饰也将显而易见。因此，这些其他实施例及润饰均旨在落于本公开的范围内。另外，本文已针对特定目的而在特定环境中在特定实施方式的上下文中阐述了本公开，然而，所属领域中的一般技术人员还将认识到，本公开的效用性并非仅限于此，且可针对任何数目的目的在任何数目的环境中有利地实施本公开。因此，应考虑到本文中所阐述的本公开的全部范围及精神来解释以上提出的权利要求。

Claims (12)

1.一种监测离子束的装置，包括：

处理器；以及

存储单元，耦合到所述处理器，所述存储单元包括显示例程，所述显示例程能够在所述处理器上运行以管理对所述离子束的监测，所述显示例程包括：

测量处理器，用于：

接收所述离子束的多个点束轮廓，所述点束轮廓是在所述离子束的快速扫描及与所述快速扫描同时实施的探测器的慢速机械扫描期间收集的，所述快速扫描包括沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率进行的多个扫描循环，且所述慢速机械扫描是在与所述快速扫描方向平行的方向上执行的；

从所述探测器接收位置信息，所述位置信息包括在多个情形中收集的多个探测器位置；

接收与所述多个探测器位置对应的多个点束轮廓；

确定所述多个探测器位置处的点束中心位置；

确定所述点束中心位置与所述多个探测器位置的理想中心位置之间的差；以及

发送信号以将所述差作为探测器位置的函数进行显示。

2.根据权利要求1所述的装置，所述测量处理器响应于用户输入而发送信号以显示所述多个点束轮廓中的至少一些点束轮廓。

3.根据权利要求2所述的装置，所述测量处理器发送信号来以叠加方式显示所述多个点束轮廓中的所述至少一些点束轮廓。

4.根据权利要求1所述的装置，所述测量处理器用于：

确定所述多个点束轮廓的点束半宽；以及

响应于用户输入，发送信号以显示所述点束半宽与所述多个点束轮廓中的至少一些点束轮廓的理想束半宽之间的差。

5.根据权利要求1所述的装置，所述测量处理器从所述多个点束轮廓产生多个平均点束轮廓，其中平均点束轮廓包括接连地记录的至少三个点束轮廓的平均值。

6.一种控制离子束的装置，包括：

束扫描器，沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率在多个扫描循环内执行所述离子束的快速扫描；

探测器，被设置成拦截所述离子束，并与所述快速扫描同时地执行慢速扫描，所述慢速扫描包括沿与所述快速扫描方向平行的扫描路径将所述探测器从第一位置移动到第二位置，其中所述探测器在所述慢速扫描期间接收到多个点束轮廓；

用户界面，耦合到所述探测器；以及

控制器，耦合到所述束扫描器、所述用户界面及所述探测器，所述控制器包括：

处理器；以及

存储单元，耦合到所述处理器，所述存储单元包括显示例程，所述显示例程能够在所述处理器上运行来发送显示信号，以在所述用户界面上显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息，

其中所述用户界面包括多个字段及至少一个用户选择器件，其中所述显示例程能够运行以响应于从所述至少一个用户选择器件接收的用户输入来发送所述显示信号，

其中所述至少一个用户选择器件包括绝对点位置按钮，所述显示例程能够在所述处理器上运行以响应于来自所述绝对点位置按钮的输入信号而发送第一显示信号，以在所述多个字段中的选择字段中呈现所述多个点束轮廓中的至少一些点束轮廓，其中所述至少一些点束轮廓是作为沿所述扫描路径的位置的函数进行呈现。

7.根据权利要求6所述的装置，所述至少一个用户选择器件包括束射线映射按钮，所述显示例程能够在所述处理器上运行以响应于来自所述束射线映射按钮的输入信号而向所述束扫描器及所述探测器发送扫描起始信号，其中所述束扫描器执行所述快速扫描且所述探测器同时执行所述慢速扫描。

8.根据权利要求6所述的装置，所述至少一个用户选择器件包括相对点位置按钮，所述显示例程能够在所述处理器上运行以响应于来自所述相对点位置按钮的输入信号而发送第二显示信号，以在所述多个字段中的选择字段中以叠加方式呈现所述多个点束轮廓中的至少一些点束轮廓。

9.根据权利要求8所述的装置，所述至少一个用户选择器件包括束射线按钮，其中所述显示例程能够在所述处理器上运行以响应于来自所述束射线按钮的输入信号而计算所述多个点束轮廓中的至少一些点束轮廓的点束中心位置，并发送格式信号以在所述用户界面上显示所述点束中心位置与理想中心位置的比较。

10.根据权利要求6所述的装置，所述显示例程用于：

确定所述多个点束轮廓的点束半宽；以及

响应于用户输入，发送信号以显示所述多个点束轮廓中的至少一些点束轮廓的半宽。

11.根据权利要求6所述的装置，所述显示例程从所述多个点束轮廓产生多个平均点束轮廓，其中平均点束轮廓包括接连地记录的五个点束轮廓的平均值。

12.一种控制离子束的方法，包括：

沿快速扫描方向以10Hz或大于10Hz的频率在多个扫描循环内扫描所述离子束；

在所述离子束的所述多个扫描循环期间在慢速扫描中沿与所述快速扫描方向平行的扫描路径将探测器从第一位置到第二位置以机械方式扫描过所述离子束，

其中所述探测器产生多个点束轮廓，其中点束轮廓对应于在所述探测器沿所述扫描路径的给定位置处所述离子束的束轮廓；

从所述探测器接收位置信息，所述位置信息包括在多个情形中收集的多个探测器位置；

接收与所述多个探测器位置对应的多个点束轮廓；

确定所述多个探测器位置处的点束中心位置；

确定所述点束中心位置与所述多个探测器位置的理想中心位置之间的差；以及

发送信号以将所述差作为探测器位置的函数进行显示。

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