KR101353011B1

KR101353011B1 - 선량 균일성 보정 기술

Info

Publication number: KR101353011B1
Application number: KR1020087028941A
Authority: KR
Inventors: 마이크 홀링
Original assignee: 액셀리스 테크놀러지스, 인크.
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2014-01-22
Also published as: US20080067438A1; JP5231395B2; WO2007127084A1; TWI435378B; TW200746271A; US7692164B2; KR20090010081A; JP2009535814A

Abstract

진자(pendulum) 타입의 이온 주입 시스템에서 불균일한 이온 주입은 대응하는 불균일 함수에 따라 웨이퍼의 이동을 조정하는 단계에 의하여 완화된다. 특히, 불균일한 이온 주입 함수는 이온 주입들을 측정 및/또는 모델링함으로써 획득된다. 그 후, 제2 비-아치형 스캔 경로를 따르는 웨이퍼의 이동은 균일한 이온 주입들을 용이하게 하기 위하여 불균일한 이온 주입 함수에 따라 조정된다.

Description

선량 균일성 보정 기술{DOSE UNIFORMITY CORRECTION TECHNIQUE}

본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템들에 관한 것으로서, 특히, 타겟 워크피스에서 불균일한 이온 주입들의 완화에 관한 것이다.

이온 주입 시스템들은 집적 회로 제조에서 도펀트들 또는 불순물들로 반도체 기판들을 도핑하는데 이용되는 메커니즘들이다. 그러한 시스템들에서, 도펀트 물질은 이온화되고, 그로부터 이온 빔이 발생된다. 빔은 하나 이상의 도펀트 엘리먼트들을 웨이퍼에 주입하기 위하여 반도체 웨이퍼 또는 워크피스의 표면에서 지향된다. 빔의 이온들은 웨이퍼의 트랜지스터 디바이스들의 제조에서와 같은 원하는 도전성의 영역을 형성하기 위하여 웨이퍼의 표면을 통과한다. 통상적인 이온 주입기는 이온 빔을 발생시키기 위한 이온 소스를 포함하고, 빔라인 어셈블리는 자계들을 사용하여 빔 내에 이온들을 지향시키고/지향시키거나 필터링하기 위한(예를 들어, 질량 분해) 질량 분석 장치를 포함하며, 타겟 챔버는 이온 빔에 의하여 주입될 하나 이상의 반도체 웨이퍼들 또는 워크피스들을 포함한다.

이온 주입기들은 실리콘 내에 도펀트들의 수량 및 배치와 관련하여 정확성을 허용하기 때문에 바람직하다. 주어진 애플리케이션에 대한 바람직한 주입을 달성하기 위하여, 주입된 이온들의 적량(dosage) 및 에너지는 변경될 수 있다. 이온 적량은 주어진 반도체 물질을 위하여 주입된 이온들의 농도를 제어한다. 통상적으로, 고전류 주입기들은 높은 선량 주입들을 위해 사용되는 반면, 중간 전류 주입기들은 낮은 선량 애플리케이션들을 위해 사용된다. 이온 에너지는 반도체 디바이스들에서 접합 깊이를 제어하는데 사용되며, 빔 이온들의 에너지 레벨은 이온들이 주입되는 정도 또는 주입된 이온들의 깊이를 결정한다.

하나의 상업적으로 이용가능한 이온 주입 시스템은 하나 이상의 워크피스들이 소스로부터의 이온들에 의하여 처리되는 주입 챔버로부터 이격되는 소스 챔버를 포함하는 이온 소스를 사용한다. 소스 챔버의 출구 개구는 이온들이 소스를 탈출하도록 허용하여, 이온 빔을 형성하기 위하여 형상화되고, 분석되고, 가속될 수 있다. 이온 빔은 비워진 빔 경로를 따라 이온 빔이 하나 이상의 워크피스들, 통상적으로 일반적으로 원형인 웨이퍼들에 충돌하는 이온 주입 챔버로 지향된다. 이온 빔의 에너지는 웨이퍼들에 충돌하는 이온들이 주입 챔버에서 그러한 웨이퍼들을 통과하도록 하기에 충분하다. 따라서 그러한 선택적인 주입은 집적 회로가 제조되도록 허용한다.

더 적은 전력으로 더 복잡한 더 많은 기능들을 수행할 수 있는 더 작지만 더 강력한 디바이스들(예를 들어, 휴대 전화, 디지털 카메라 등)을 생산하기 위하여 전자 디바이스들을 축소시키는 전자 산업의 트렌드가 계속되어, 그러한 디바이스들에서 이용되는 반도체들 및 집적 회로들(예를 들어, 트랜지스터들 등)은 크기가 계속해서 감소된다는 것을 인식할 수 있다. 이러한 디바이스들을 하나의 반도체 기판 또는 기판의 일부분(다이로 공지된)상에 더 많이 "팩킹(pack)"하는 능력은 또한 제조 효율 및 수율을 개선한다. 팩킹 밀도를 증가시키기 위하여, 반도체 제조 프로세스의 일부분으로서 웨이퍼에 형성된 피쳐들은 크기가 감소될 수 있다. 반도체 기판들의 위치들을 선택하기 위하여 도펀트들이 부가될 수 있는 정확성이 성공적으로 팩킹 밀도를 증가시키는데 결정적인 역할을 한다는 것을 인지할 수 있다. 예를 들어, 감소된 피쳐 크기가 주어지는 반도체 기판의 선택 위치들 내에 도펀트를 주입하는 것에 관한 에러를 위한 더 작은 마진이 존재할 수 있다. 따라서, 보다 정확하거 균일한 이온 주입을 용이하게 하는 메커니즘들 및 기술들이 바람직하다.

하기에서는 본 발명의 몇몇 측면들의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 발명의 간략화된 요약을 나타낸다. 이러한 요약은 본 발명의 광범위한 개관이 아니다. 그것은 본 발명의 주요한 또는 중요한 엘리먼트들을 식별하거나 본 발명의 범위를 서술하는 것으로 의도되지 않는다. 그보다, 요약은 단지 후에 나타나는 보다 상세한 설명에 대한 서문으로서 간략화된 형태로 본 발명의 하나 이상의 개념들을 나타내는 것을 목적으로 한다.

전술한 관련된 목적들을 달성하기 위하여, 하기의 설명 및 첨부된 도면들은 본 발명의 실행들 및 특정 도식적 측면들을 상세히 서술한다. 이러한 것들은 본 발명의 하나 이상의 측면들이 이용될 수 있는 다양한 방식들 중 몇몇을 나타낸다. 본 발명의 다른 측면들, 장점들 및 새로운 특징들은 첨부됨 도면들과 함께 고려될 때 본 발명에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 이온 빔이 격자 구조물의 평면들에 실질적으로 평행한 격자 구조물에서 지향되는 격자 구조물의 일부분의 일실시예의 투시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 격자 구조물의 일부분의 일실시예의 투시도이며, 이온 빔은 격자 구조물의 평면들에 실질적으로 평행하지 않은 격자 구조물에서 지향된다.

도 3은 거리를 변화시킴으로써 분리되고 이온 주입 동안의 정도 변화에 대한 섀도잉 영향들을 겪는 상부에 형성된 피쳐들을 갖는 반도체 기판의 일부분의 횡단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 것과 같은 격자 구조물의 일부분의 일실시예의 투시도이며, 구조물의 기계적 표면은 실질적으로 도 1에 도시된 것과 동일 평면상에 있지 않다.

도 5는 본 발명의 하나 이상의 측면들 및/또는 실시예들이 실행될 수 있는 예시적인 이온 주입 시스템을 도시하는 블럭도이다.

도 6은 웨이퍼에 대한 이온 빔의 배향을 도시하는 측면도이다.

도 7은 진자 타입의 이온 주입 시스템으로 형성될 수 있는 스캔 패턴들의 커 플의 도면이다.

도 8은 진자 타입의 이온 주입 시스템으로 형성될 수 있는 다른 스캔 패턴의 도면이다.

도 9는 웨이퍼의 불균일한 이온 주입을 나타내는 곡선을 도시한다.

도 10은 본 발명의 하나 이상의 측면들 및/또는 실시예들에 따른 진자 타입의 이온 주입 시스템에서 불균일한 이온 주입들을 완화시키는 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 하나 이상의 측면들 및/또는 실시예들에 따라 불균일한 이온 주입들이 완화된 스캔 패턴의 도면이다.

도 12는 웨이퍼에서 불균일한 이온 주입을 나타내는 다른 예시적인 곡선을 도시한다.

본 발명의 하나 이상의 측면들은 도면들을 참조로 하여 설명되며, 명세서 전반에서 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일한 엘리먼트들을 참조하는데 이용되고, 다양한 구조물들은 일정 비율에 따라 도시되지는 않는다. 하기의 상세한 설명에서, 설명을 목적으로, 다수의 특정 설명들이 본 발명의 하나 이상의 측면들에 대한 전반적 이해를 제공하기 위하여 서술된다. 그러나 본 발명의 하나 이상의 측면들이 더 낮은 정도의 이러한 특정 설명들로도 실행될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 다른 실시예들에서, 공지된 구조물들 및 디바이스들이 본 발명의 하나 이상의 측면들을 설명하는 것을 용이하게 하기 위하여 블럭도 형태로 도시된다.

상기 언급된 바와 같이, 반도체 제조 프로세싱에서 반도체 웨이퍼들 또는 워크피스들은 충전된 입자들 또는 이온들로 주입된다. 이온들은 네트 포지티브 또는 네거티브 전하들로 인하여 바람직한 전기적 특성들을 나타낸다. 반도체 프로세싱과 관련하여 이용될 때, 그러한 이온화된 물질들은 도펀트로서 간주되며, 이는 이온화된 물질들이 도핑되거나 그들이 주입되는 베이스 또는 다른 층들의 전기적 특성들을 변경시켜, 층들이 바람직하고 예측가능한 전기적 작동을 하도록 야기시키기 때문이다.

베이스 층들 또는 기판은 일반적으로 결정 형태의 실리콘으로 구성된다. 물질들은 원자들이 결정 격자로 공지된 일정한 방식으로 3차원으로 정렬될 때, 결정 구조물을 갖는 것으로 언급된다. 실시예로서, 도 1은 일반적으로 입방체 구조를 갖는 일반적 격자 구조물(100)의 일부분을 도시한다. 특히, 개시된 실시예에서, 격자 구조물(100)은 일반적으로 입방체인 27(예를 들어, 3×3×3) 셀들(102)을 갖는다. 결정의 격자 구조물은 평면들(110) 내에 존재하며, 이러한 평면들(110)은 실질적으로 개시된 실시예에서 서로 실질적으로 수직하다(예를 들어, x, y 및 z 방향). 그러나, 격자 구조물들은 다양한 상이한 구조들 중 임의의 것에 들어갈 수 있으며, 다이아몬드형, 피라미드형, 6각형과 같은 임의의 개수의 다양한 상이한 형태들을 갖는 임의의 개수의 셀들을 가질 수 있다는 것을 인지할 수 있다.

반도체 제조에서 이용되는 실리콘 베이스층들은 실리콘 베이스층들이 벌크 실리콘으로부터 절단되기 때문에, 적어도 부분적으로 웨이퍼들 또는 기판들로 참조 된다. 특히, 부울(boule)로 공지된 실리콘의 매우 특정한 타입의 단일 결정들은 긴 길이로 성장되며, 얇은 슬라이스들(예를 들어, 웨이퍼들)이 그로부터 절단된다. 그러한 웨이퍼들은 일반적으로 웨이퍼의 절단면에 대한 격자 구조물의 상대적 배향을 나타내는 (100)과 같은 밀러 인덱스 데이터(Miller Index data)로 지정된다. 디바이스의 전기적 특성들의 제어를 용이하게 하고 전체 물질을 통해 균일한 전기적 성능을 나타내기 때문에, 웨이퍼들의 결정 구조물은 전자 디바이스들에서 바람직하다. 또한, 디바이스 성능을 저하시키는 불순물들이 물질의 원자 구조에서 불규칙성 주변에 모이는 경향이 있기 때문에, 결정 구조물의 규칙성은 보다 예측가능한 디바이스 성능 및 수율을 제공한다.

반도체 도핑 프로세서의 중요한 파라미터는 반도체 물질의 내부 격자 구조물과 이온 빔 사이의 입사각이라는 것을 고려할 수 있다. 입사각은 중요한데, 이는 입사각이 특히, 채널링(channeling)으로 공지된 현상에서 중요한 역할을 하기 때문이다. 특히, 도 1에 도시된 것과 같이, 도펀트 이온들(104)의 빔의 방향이 실질적으로 격자 구조물의 (수직) 평면들(110)에 평행하다면, 빔이 단위 길이당 더 적은 에너지 손실을 갖고 관통할 수 있는데, 이는 평면들 사이의 공간을 이동하는 이온들이 결정 원자들과 더 적게 충돌하기 때문이다. 마찬가지로, 이온들은 기판 내에 깊게 주입될 수 있다.

도 1과 대조적으로, 도 2의 빔(104)의 방향은 격자 구조물(100)의 (수직) 방향(110)에 실질적으로 평행하지 않다. 마찬가지로, 이온 빔(104) 내의 이온들 중 일부는 격자 구조물의 부분들(106)에 영향을 주기 쉬우며, 격자 구조물을 변경(예를 들어 손상)시킬 것이다. 이와 같이 하는데 있어, 이온들은 에너지를 손실하고 느려지고/느려지거나, 화살표들(108)에 의해 나타난 바와 같이 원래 궤도로부터 분산되기 쉬울 것이며, 따라서, 워크피스의 얕은 부분들에 놓이게 될 것이다. 따라서, 예를 들어, 원하는 레벨의 채널링 및/또는 도핑의 국부화를 달성하기 위하여 특정 배향에서 이온 빔을 격자 구조물에 대하여 지향시키는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 빔과 결정 격자 구조물 사이에서 이러한 상대적 배향을 유지시키는 것이 바람직할 것인 반면, 웨이퍼와 빔 사이의 상대적 배향은 주입 프로세스 동안에 변경된다는 것을 인지할 수 있다.

웨이퍼의 격자 구조물과 빔 사이의 배향 외에도, 웨이퍼의 기계적 표면에 대한 빔의 배향은 또한 특히 섀도잉을 제어하는데 중요한데, 섀도잉은 빔이 웨이퍼상의 하나 이상의 인접 피쳐들에 의하여 차단되기 때문에 웨이퍼의 특정 부분들은 도펀트를 거의 수용하지 않는 상황들로 참조된다. 섀도잉은 일반적으로 더 적은 전력으로 많은 개수의 더 복잡한 기능들을 수행할 수 있는 더 작고 더 강력한 디바이스들(예를 들어, 휴대 전화들, 디지털 카메라들 등)을 제조하기 위하여 피쳐들을 축소시키는 전자 산업의 계속되는 트렌드로부터 초래된다.

스케일링은 일반적으로 반도체 제조 프로세스의 부품으로서 웨이퍼에 형성되는 피쳐들이 함께 더 가깝게 형성되고, 그러한 피쳐들 사이에 수립되는 공간들이 더 좁아지도록 요구한다. 그러나 몇몇 피쳐들의 높이는 (예를 들어, 포토리소그래피 제한들로 인하여) 감소되지 않을 수 있다. 피쳐들 사이의 수축 공간들과 결합되는 일반적으로 고정되는 피쳐 높이들은 섀도잉 증가를 초래하여, 웨이퍼의 특정 부분들은 원하는 양의 도펀트들보다 적다. 그러한 섀도잉은 더욱 과장될 수 있어, 이온 주입 각도가 예를 들어, 채널링을 축소시키기 위하여 증가된다.

도 3으로 돌아가, 예를 들어, 반도체 기판 또는 웨이퍼(300)의 일부분의 횡단면도는 상부에 형성되는 다수의 피쳐들(302, 304, 306, 308)을 가지며, 개별적인 공간들(310, 312, 314)이 그 사이에 형성된다. 피쳐들(302, 304, 306, 308)은 레지스트 물질로 형성되고, 따라서, 모두 실질적으로 동일한 높이이다. 그러나 몇몇 레지스트 피쳐들(302, 304, 306, 308)은 다른 것들보다 함께 더 근접하여 형성되고, 따라서, 그들 사이의 대응 공간들(310, 312, 314)은 상이한 폭들을 갖는다.

공간들(310, 312, 314)에 의해 노출되는 기판(300)의 영역들(320, 322, 324)은 이온 주입을 통해 도핑된다. 따라서, 하나 이상의 이온 빔들(330)은 도핑을 수행하기 위하여 기판(30)에서 지향된다. 그러나 빔들(330)은 예를 들어, 채널링을 완화시키기 위하여 기판(300)의 표면(340)에 관하여 한 각도에서 배향된다. 따라서 빔들(300) 중 일부는 피쳐들(302, 304, 406, 408)의 부분들(예를 들어, 코너들)에 의해 차단되는 이온들 중 일부를 갖는다. 마찬가지로, 기판 영역들(320, 322, 324) 내에 영역들(350, 352, 354)은 의도된 양 미만의 도펀트 이온들을 수용한다. 피쳐들(302, 304, 306, 308)이 서로 더욱 가까워지고 개별 공간들(310, 312, 314)이 따라서 더욱 좁아짐에 따라, 불충분한 도핑된 영역들(350, 352, 354)이 기판 영역들(320, 322, 324)의 더 큰 부분들을 만드는 것을 볼 수 있다.

도 4는 도 1 및 2와 유사하지만, 웨이퍼의 기계적 표면(112)이 웨이퍼의 결정 격자 구조물과 동일한 평면상에 있지 않은 공통 상황을 도시한다. 따라서, 웨이퍼의 화합물 이동들은 예를 들어, 채널링과 섀도잉 사이의 원하는 밸런스를 유지시키기 위하여 이온 빔(104)과 웨이퍼의 결정 격자 구조물 사이의 상대적인 배향뿐 아니라, 이온 빔(104)과 웨이퍼의 기계적 표면(112) 사이의 상대적 배향을 유지시키기 위하여 이온 주입 프로세서 동안에도 이루어질 필요가 있다는 것을 인지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 하나 이상의 측면들 및/또는 실시예들을 실행하기에 적합한 예시적인 이온 주입 시스템(500)을 도시한다. 주입 시스템(500)은 이온 소스(512), 빔라인 어셈블리(514), 및 타겟 또는 단부 스테이션(516)을 포함한다. 이온 소스(512)는 이온 생성 챔버(520), 및 이온 추출(및/또는 억제) 어셈블리(522)를 포함한다. 이온화될 도펀트 물질(미도시)의 (플라즈마) 가스는 생성 챔버(520) 내에 위치된다. 도펀트 가스는 예를 들어, 가스 소스(미도시)로부터 챔버(520)로 공급될 수 있다. 에너지는 챔버(520) 내에 이온들을 생성하는 것을 용이하게 하기 위하여 전력 소스(미도시)를 통해 도펀트 가스로 첨가될 수 있다. 이온 소스(512)는 예를 들어, RF 또는 마이크로파 여기 소스들, 전자 빔 주입 소스들, 전자기 소스들 및/또는 챔버 내에 아크 방전을 생성하는 캐소드와 같은 이온 생성 챔버(520) 내에 자유 전자들을 여기시키기에 적합한 임의의 개수의 메커니즘들(미도시)을 이용할 수 있다. 여기된 전자들은 챔버(520)에서 도펀트 가스 분자들과 충돌하며, 따라서 이온들이 생성된다. 일반적으로 포지티브 이온들이 생성되지만, 네거티브 이온들 또한 생성될 수 있다. 이온들은 이온 추출 어셈블리(522)에 의하여 챔버(520)에서 슬릿(518)을 통해 제어가능하게 추출되며, 이온 추출 어 셈블리(522)는 다수의 추출 및/또는 억제 전극들(524)을 포함한다. 추출 어셈블리(522)는 예를 들어, 빔라인 어셈블리(514) 내에 이온 질량 분석 자석(528)으로 유도하는 궤도를 따라 소스(512)로부터의 이온들을 가속시키기 위하여 추출 및/또는 억제 전극들(524)을 바이어스시키도록 추출 전력 공급부(미도시)를 포함할 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.

따라서, 이온 추출 어셈블리(522)는 플라즈마 챔버(520)로부터 이온들의 빔(526)을 추출하고, 추출된 이온들을 빔라인 어셈블리(514)로, 특히, 빔라인 어셈블리(514) 내의 질량 분석 자석(528)으로 가속시키도록 기능한다. 질량 분석 자석(528)은 약 90도 각도에서 형성되며, 내부에 자계가 발생된다. 빔(526)이 자석(528)으로 진입함에 따라, 따라서, 빔은 부적절한 전하-대-질량 비율의 이온들이 거절되도록 자계에 의하여 구부러진다. 특히, 너무 크거나 너무 작은 전하-대-질량 비율을 갖는 이온들은 자석(528)의 측벽들(532)로 편향된다(5230). 이러한 방식으로, 자석(528)은 단지 바람직한 전하-대-질량 비율을 갖는 빔(526)의 그러한 이온들이 완전히 관통하도록 허용한다. 제어 전자기기 또는 제어기(534)가 특히 자계의 강도 및 배향을 조정하기 위하여 포함될 수 있다. 자계는 예를 들어, 자석(528)의 필드 권선(winding)들을 통하는 전류량을 조정함으로써 제어될 수 있다. 제어기(534)는 프로그램가능한 마이크로-제어기, 프로세서 및/또는 시스템(500)의 전체 제어를 위한 다른 타입의 계산 메커니즘(예를 들어, 작동자, 이전 및/또는 현재 획득된 데이터 및/또는 프로그램들에 의하여)을 포함할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

빔라인 어셈블리(514)는 또한 예를 들어, 이온 빔(526)을 포커싱하고, 구부리고 및/또는 정화시킬 뿐 아니라, 이온들을 가속시키고/가속시키거나 감속시키기 위하여 정렬되고 바이어싱되는 다수의 전극들(538)을 포함하는 가속기(536)를 포함할 수 있다. 추가로, 다른 입자들과의 이온 빔 충돌들은 질량 분석 자석(528)을 포함하는, 소스(512)로부터 단부 스테이션(516)까지의 전체 빔라인 어셈블리(514)가 하나 이상의 펌프들(미도시)에 의해 배기될 수 있도록 빔 완전성을 저하시킨다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 가속기(536)의 다운스트림은 빔라인 어셈블리(514)로부터 질량 분석된 이온 빔(526)을 수용하는 단부 스테이션(516)이다.

도시된 실시예의 단부 스테이션(516)은 웨이퍼 또는 워크피스(544)가 존재하는 단부 이펙터(542) 또는 웨이퍼 홀더가 제1(550) 및 제2(552) 극단 사이에 제1 아치형 스캔 경로(548)를 통해 이펙터(542) 및 이에 따라 웨이퍼(544)를 이동시키는 암(546)에 결합되는 진자 타입의 스캐닝 시스템(540)을 포함한다. 암은 적어도 부분적으로 제어기(534)에 의해 제어될 수 있는 스캐닝 시스템(554)의 부품인 하나 이상의 모터들(미도시)에 의해 구동된다. 모터들의 드라이브는 이온 빔(526)의 중앙 축 꼭지점으로부터 각도 θ(556)를 통해 웨이퍼(544)를 이동시킨다. 웨이퍼의 이동의 범위(예를 들어, 제1 위치(550)와 제2 위치(552) 사이)는 단지 빔(526)을 통해 스캐닝되고 있는 웨이퍼(544)의 부분의 전체 범위 또는 폭을 이동하기에 충분히 클 필요가 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.

스캐닝 시스템(554)의 하나 이상의 모터들은 또한 웨이퍼(544) 전체(높이)를 스캐닝하는 것을 용이하게 하기 위하여 y 방향으로 제2 스캔 경로(558)를 따라 웨이퍼(544)를 이동시키는 것을 인지할 수 있을 것이다. 그러한 모터들은 예를 들어, 웜 기어, 볼 스크류 및/또는 서버 타입 모터들을 포함할 수 있다. 또한, 도 5에서 빔(526)에 대한 웨이퍼(544)의 배향은 설명을 위한 것이며, 웨이퍼에 대한 실제 빔의 배향은 웨이퍼(54) 위에 충돌하기 위하여 페이지의 표면에 수직한 빔을 포함할 것이라는 것을 인지할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 6은 웨이퍼(544)에 대한 빔(526)의 실제 배향을 보다 명료하게 도시하며, 빔(526)은 상부에 충돌하도록 웨이퍼(544)의 측면에서 지향된다. 이러한 설명에서, 웨이퍼(544)는 페이지의 평면 내외로 제1 아치형 경로를 따라 스윙할 것이다.

스캐닝 시스템(554)(예를 들어, 제어기(534)에 의해 제어되는)은 웨이퍼(544)가 제1 스캔 경로(548)를 따라 진동되고 동시에 이온들을 웨이퍼(544)에 주입하기 위하여 제2 스캔 경로(558)를 따라 이동되도록 웨이퍼(544)를 이동시킬 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 그러한 주입 기술로부터 초래될 수 있는 한 쌍의 예시적인 스캔 패턴들이 도 7에 도시되는데, 제1 스캔 패턴(560)이 웨이퍼(544)상에 "도시되고", 그 후 제2 패턴(562)이 제1 스캔 패턴(560)을 반사하도록(mirror) 웨이퍼(544)상에 "도시된다". 특히, 제1 스캔 패턴(560)이 웨이퍼(544)상에 형성되고 그 후, 제1 스캔 패턴(560)을 반사하는 제2 스캔 패턴(562)이 스캔 웨이퍼(544)상에 형성되도록 제2 스캔 경로(558)를 따르는 웨이퍼(544)의 이동은 반전된다(정확한 순간에). 대안적으로, 웨이퍼(544)는 웨이퍼(544)가 제1 스캔 경로(558)를 따르는 빔(526)을 통한 웨이퍼(544)의 개별적인 통로들 사이의 제2 스캔 경로(558)를 따라 1 증분(increment)만큼 인덱싱되는 스텝 및 스캔(step and scan) 방식으로 이동될 수 있다. 결과적인 스캔 패턴(564)이 도 8에 도시된다.

그럼에도 불구하고, 이온들은 빔(526)을 통해 웨이퍼의 개별 통과 동안에 웨이퍼(544)로 불균일하게 주입될 수 있다. 예를 들어, 도 9는 웨이퍼에 걸쳐 한 통로를 따르는 이온들의 농도(y 축)의 슬롯(900)의 도면이다. 이것은 예를 들어, 도 8의 경로(902)에 대응한다. 이러한 실시예에서, 이온 선량은 웨이퍼의 중간(즉, 웨이퍼의 0 방사상 위치 또는 수직 중앙선 근처) 쪽으로 약 4%만큼의 적량이다. 그러한 불균일성은 특히, 그것이 이온 빔(526)을 통과함에 따라 웨이퍼의 화합물 이동의 결과일 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(544)는 웨이퍼(544)가 제1 아치형 스캔 경로(548)를 따라 빔(526)을 통해 이동되므로, 중앙 지점(566)도 5 및 6) 주변에서 회전되거나 트위스트될 수 있다. 그러한 화합물 이동은 예를 들어, 이온 빔(526) 및 웨이퍼(544)의 기계적 표면과 격자 구조물 사이에 상대적인 배향을 유지시키기 위하여 수행될 수 있다. 이러한 방식으로 웨이퍼(544) 내에 형성되는 기준 놋치(notch)(568)는 제1 스캔 경로(548)를 따라 웨이퍼(544)의 위치와 관계없이 암(546)에 대하여 동일한 배향을 가질 것이다. 부가적으로, 웨이퍼(544)는 또한 다시 이온 빔(526) 및 웨이퍼(544)의 기계적 표면과 격자 구조물 사이의 상대적인 배향을 유지시키기 위하여(예를 들어, 섀도잉을 완화시키고/완화시키거나 채널링을 제어하기 위하여) 지점(566)(도 6) 주변에서 기울여질 수 있다.

따라서, 그러한 불균일한 이온 주입들을 완화시키기 위하여, 제2 스캔 경로(558)를 따르는 웨이퍼(544)의 이동은 본 발명의 하나 이상의 측면들 및/또는 실시예들에 따라 동적으로 조정된다. 따라서, 도 10을 참조하면, 진자 타입의 주입 시스템에서 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입들을 완화시키기 위한 예시적인 방법론(100)이 도시된다. 방법론(500)은 일련의 동작들 또는 사건들로서 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 그러한 동작들 또는 사건들의 도시된 순서에 의해 제한되지 않는 것으로 인지될 것이다. 예를 들어, 몇몇 동작들은 상이한 순서들로 및/또는 본 발명의 하나 이상의 측면들에 따라, 본 명세서에 도시되고/도시되거나 개시된 것과 상이한 다른 동작들 또는 사건들과 동시에 발생될 수 있다. 또한, 동작들은 전부 도시되지는 않았으며, 본 발명에 따른 방법론을 실행하기 위하여 요구될 수 있다.

방법(1000)은 웨이퍼에 걸친 이온 주입들의 불균일성에 관한 데이터가 획득되는 1002에서 시작된다. 그러한 불균일성들은 이온 빔(526)을 통한 웨이퍼(544)의 하나 이상의 개별적인 경로들에 대응한다. 제한이 아닌 단지 실시예로서, 그러한 데이터의 7개 세트들이 도 8에 도시된 스캔 패턴(564)을 위해 획득될 수 있으며, 각각의 데이터 세트는 웨이퍼(544)에 걸친 경로에 대응할 수 있다. 마찬가지로, 도 9의 곡선(900)은 예를 들어, 도 8의 경로(902)에 대응하는 데이터로부터 도시될 수 있다.

1002에서 획득된 데이터는 측정되고/측정되거나 모델링될 수 있으며, 또는 다른 방식으로 전개될 수 있다. 데이터는 예를 들어, 웨이퍼의 위치에 이온 반응성 측정 컴포넌트를 대체함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 패러데이 컵(Faraday cup)(580)은 도 5에 도시된 이온 주입 시스템(500)에서 암(546)의 단부에 부착될 수 있다. 측정 컴포넌트는 그 후 웨이퍼(544)가 따르는 동일한 경로를 따라 빔(526)을 통해 이동될 수 있다. 측정 컴포넌트의 이동은 웨이퍼의 이동을 모방하는 것을 인지할 수 있을 것이다. 예를 들어, 측정 컴포넌트는 웨이퍼와 대응하는 방식으로 지점(566)과 같은 중앙 지점 주변에 기울여지고/기울여지거나 트위스트되며, 또한 웨이퍼와 동일한 각속도로 이동된다. 이온 선량들, 및 그것의 결과적인 변수들은 그 후 예를 들어, 제어기(534)와 같은 모니터링 컴포넌트에 의해 모니터링 및/또는 맵핑될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 불균일성 주입 데이터는 이온 주입들의 불균일성을 모델링함으로써 전개될 수 있으며, 이는 빔(526)에 대한 웨이퍼(54)의 공지된 및/또는 예측된 배향들(예를 들어, 지점(566) 주변의 웨이퍼의 경사 및/또는 트위스트), 웨이퍼(544)의 각속도, 포토레지스트 배기, 빔 전류 변화, 압력 변화 등에 기초하여 모델링될 수 있다.

일단 데이터가 획득되면, 방법(1000)은 제2 스캔 경로(예를 들어, y 방향)를 따르는 이동(558)이 불균일성 주입 데이터에 기초하여 조정되는 1004로 진행된다. 웨이퍼(544)는 이러한 지점에서 적소에 다시 놓일 수 있으며, 또는 측정 컴포넌트는 이온 주입들의 불균일성을 검증하기 위하여 1004에서 유지될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 실시예로서, 도 9에 도시된 플롯(900)은 일반적으로 θ(556)의 코사인에 대응한다. 따라서, 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 의도된 이동은 제2 스캔 경로(558)를 따르는 웨이퍼(554)의 이동을 조정하기 위하여 코사인(θ)에 의하여 분할될 수 있다.

제어기(534) 및/또는 스캐닝 시스템(554)은 제2 스캔 경로(558)를 따르는 이동을 조정하는 것을 용이하게 하기 위하여 이러한 계산들을 수행할 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 부가적으로, 제어기(534) 및/또는 스캐닝 시스템(554)은 필수적이지는 않지만, 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 고안된 이동이 제2 스캔 경로(558)를 따르는 이동을 조정하기 위하여 분할되는 불균일성 함수를 규명하기 위하여 도 9에 개시된 곡선(900)과 같은 하나 이상의 곡선들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 불균일성 함수를 결정하기 위하여 제어기(534) 및/또는 스캐닝 시스템(554)과 같은 "곡선 핏팅(curve fitting)" 기술이 수행될 수 있다.

또한, 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 의도된 이동은 불균일성이 웨이퍼에 걸쳐 그러한 함수에 대응하는 단일 함수(상기와 같은)에 의해 분할될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 그러나 불균일성이 웨이퍼에 걸쳐 변화하고, 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 고안된 이동이 균일한 이온 주입들을 용이하게 하기 위하여 하나 이상의 함수들에 의해 분할될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 웨이퍼에 걸친 각각의 7개의 상이한 경로들(810, 812, 814, 816, 818, 820, 822)이 상이한 대응하는 불균일한 이온 주입들을 가진다면, 그 후 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 고안된 이동은 7개 상이한 함수들(F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7)에 의해 분할될 수 있다. 예를 들어, 통로(810)에 대한 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 고안된 이동은 통로(810)에서 균일한 이온 주입들을 용이하게 하기 위하여 F1에 의하여 분할될 수 있다. 유사하게, 통로들(812, 814, 816, 818, 820, 822))에 대한 제2 스캔 경로(558)를 따르는 최초 또는 고안된 이동은 이러한 통로들에서 균일한 이온 주입들을 용이하게 하기 위하여 각각 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7에 의하여 분할될 수 있다. 그러나 함수들 중 몇몇이 몇몇 실시예들에서 동일하거나 유사할 수 있으므로, 그러한 일대일 대응이 항상 필수적이지는 않다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 방법론(1000)은 그 후 제2 스캔 경로(558)를 따르는 이동이 조정된 이후에 종료된다.

도 11은 도 9에 도시된 불균일성 함수(900)에 따라 조정되는 스캔 패턴(1100)을 도시한다. 특히, 도 11은 도 9의 불균일성 함수에 따라 조정되는 도 8의 스캔 패턴(564)을 도시한다. 도 11은 제2 스캔 경로를 따르는 이동의 속도가 웨이퍼의 에지 근처에서 증가됨을 보여준다. 이러한 방식으로, 스캔 라인들은 웨이퍼가 에지 근처에서 더 적은 도펀트 이온들을 수용하도록 웨이퍼의 에지에서 발산한다. 스캔 라인들은 도 11에서 웨이퍼의 에지 쪽으로 약 4%만큼 펼쳐진다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 이것은 웨이퍼의 중앙 쪽으로(곡선(900)으로 표시되는 것과 같이) 발생하는 약 4%의 농도 감소를 보상한다. 본질적으로, 웨이퍼는 도펀트 농도가 웨이퍼에 걸쳐 더욱 균일하도록 웨이퍼의 에지들 쪽으로 약 4% 더 적은 도펀트들을 수용한다. 도 11은 추가로, 스텝 및 스캔 방식으로 생성된 스캔 패턴(예를 들어, 도 8의 564)이 본 명세서에 도시된 바와 같은 불균일성 함수에 의해 조정될 때 더 이상 스텝 및 스캔 방식으로 형성될 수 없다는 것을 보여준다. 예를 들어, 웨이퍼는 웨이퍼의 에지 근처에서 펼쳐진 스캔 라인들을 용이하게 하기 위하여 제1 아치형 스캔 경로(548)에서 이동되는 동안 제2 스캔 경로(558)에서 이동되어야만 한다.

추가의 실시예로서, 도 12는 y 방향 또는 제2 스캔 경로(558)에서 웨이퍼 이동을 조정하는데 이용될 수 있는 다른 예시적인 불균일성 곡선(1200)을 도시한다. 따라서, y 방향 또는 제2 스캔 경로(558)를 따르는 이동은 임의의 불균일성 함수에 따라 조정될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 이러한 이동은 또한 예를 들어, 제1 아치형 스캔 경로(548)를 따르는 이동에서 공지된 반복가능한 에러들로부터 초래되는 불균일성 함수들에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 그러한 공지된 에러들은 고려되거나 보상될 수 있다. 유사하게, 이동은 배기로부터 초래되는 불균일성 함수들에 따라 조정될 수 있으며, 이는 이온 빔이 웨이퍼상의 패터닝된 레지스트 위에 충돌할 때 발생한다. 이러한 함수들은 레지스트의 패턴이 웨이퍼에 걸쳐 알려지기 때문에 다소 예측가능할 수 있으며, 따라서, 주입 프로세스상의 배기의 효과들은 예측될 수 있다.

y 방향의 또는 제2 스캔 경로(558)를 따르는 이동은 빔 전류 변화, 압력 변화 등과 같은 프로세스 조건들의 변화를 보상하기 위하여 주입 프로세스 동안에 작동 중 조정될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 공지된/공지되거나 모델링된 이온 주입들의 균일성에 대한 그들의 영향 및 그러한 변화들은 예를 들어, 주입 프로세스 동안에 검출될 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 패러데이 컵들 및/또는 압력 센서들에 의하여). 따라서, 제2 스캔 경로(558)를 따르는 이동은 하나 이상의 대응하는 불균일성 함수들에 따라 조정될 수 있다.

마찬가지로, 불균일한 이온 주입들은 본 발명의 하나 이상의 측면들 및/또는 실시예들에 따라 완화될 수 있으며, 워크피스로 주입된 도펀트 원자들은 주입된 영역에서 워크피스의 전기적 특성들, 특징들 및/또는 작동을 변경하기 때문에, 워크피스 내외에서 제작되는 결과적인 반도체 디바이스들의 성능 및/또는 신뢰성에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로, 불균일성 이온 주입들은 바람직하지 않다.

본 발명은 하나 이상의 실행들에 관하여 도시되고 설명되었으나, 동등한 변경들 및 보정들이 첨부된 도면들 및 본 상세한 설명을 읽고 이해하는 것에 기초하여 본 기술 분야의 당업자들에게 이루어질 것이다. 본 발명은 그러한 변경들 및 보정들을 모두 포함하며, 하기의 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다. 특히, 상기 개시된 컴포넌트들(어셈블리들, 디바이스들, 회로들 등)에 의해 수행되는 다양한 함수들에 관하여, 본 발명의 예시적인 실행들을 설명하는 본 명세서의 함수를 수행하는 개시된 구조물과 구조적으로 동등하지 않더라도, 그러한 컴포넌트들을 설명하기 위하여 사용되는 용어들("의미"에 대한 참조를 포함하여)은 다르게 지시되지 않더라도 개시된 컴포넌트(즉, 기능적으로 동등한)의 특정 함수를 수행하는 임의의 컴포넌트에 대응하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 특정 피쳐는 다수의 실행들 중 단 하나의 실행과 관련하여 개시될 수 있는 반면, 임의의 주어진 또는 특정 애플리케이션에 대하여 바람직할 수 있음에 따라, 그러한 피쳐는 다른 실행들의 하나 이상의 다른 피쳐들과 결합될 수 있다. 추가로, "구비한다", "갖는다"(include, having, has, with)와 같은 용어들 또는 그들의 변형은 상세한 설명 또는 청구항에서 사용되는 범위까지, 그러한 용어들은 "포함한다"(comprising)와 유사한 방식으로 해석된다. 또한, 본 명세서에 개시된 "예시적인"이라는 용어는 최상이라기보다는 일실시예를 의미한다.

Claims

진자(pendulum) 타입의 이온 주입 시스템에서 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법으로서,

제1 아치형 스캔 경로를 따라 이온 빔의 앞에서 상기 워크피스를 진동시키는 단계;

제2 스캔 경로를 따라 상기 워크피스를 이동시키는 단계; 및

상기 워크피스에 걸친 이온 주입들의 불균일성에 관한 데이터를 획득하는 단계를 포함하며, 상기 제2 스캔 경로를 따르는 이동은 상기 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키도록 상기 데이터에 따라 동적으로 조정되는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 스캔 경로를 따르는 상기 워크피스의 이동에 대한 동적 조정은 불균일한 이온 주입의 함수인, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
삭제
제2항에 있어서,

상기 제2 스캔 경로를 따르는 상기 워크피스의 이동을 조정하기 위하여 상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 함수에 의하여 상기 제2 스캔 경로를 따르는 상기 워크피스의 최초 또는 의도된 이동을 분할하는 단계를 더 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제4항에 있어서,

상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수를 결정하는 단계를 더 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제5항에 있어서,

상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수를 결정하는 단계는, 곡선 피팅(fitting) 기술을 실행하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제5항에 있어서,

상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수를 결정하는 단계는, 상기 워크피스에 걸쳐 이온 선량(dose)의 플롯을 생성하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제7항에 있어서,

상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 함수를 결정하는 단계는, 곡선 피팅 기술을 실행하는 단계를 더 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제5항에 있어서,

상기 이온 주입들의 불균일성에 관한 데이터를 획득하는 단계는, 상기 워크피스를 측정 컴포넌트로 대체하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제5항에 있어서,

상기 이온 주입들의 불균일성에 관한 데이터를 획득하는 단계는, 이온 주입을 모델링하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제10항에 있어서,

상기 이온 주입은, 빔에 대한 상기 워크피스의 배향, 상기 워크피스의 각속도, 포토레지스트의 배기, 빔 전류의 변화들, 압력의 변화들, 및 상기 제1 아치형 스캔 경로를 따르는 이동의 에러들 중 적어도 하나에 기초하여 모델링되는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
진자 타입의 이온 주입 시스템에서 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법으로서,

이온 주입 데이터를 획득하는 단계;

불균일한 이온 주입에 대응하는 함수를 결정하기 위하여 상기 이온 주입 데이터를 이용하는 단계; 및

제1 아치형 스캔 경로를 따라 상기 워크피스를 이동시키고, 제2 비-아치형 스캔 경로를 따라 상기 워크피스를 이동시킴으로써 이온 빔을 통한 상기 워크피스의 이동을 제어하는 단계

를 포함하며, 상기 제2 스캔 경로를 따르는 이동은 상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수에 의하여 상기 제2 스캔 경로를 따라 상기 워크피스의 최초 또는 의도된 이동을 분할함으로써 불균일한 이온 주입을 완화시키도록 조정되는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제12항에 있어서,

불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수를 결정하는 단계는, 곡선 피팅 기술을 실행하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제12항에 있어서,

불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수를 결정하는 단계는, 상기 워크피스에 걸쳐 이온 선량의 플롯을 생성하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제14항에 있어서,

상기 불균일한 이온 주입에 대응하는 상기 함수를 결정하는 단계는, 곡선 피팅 기술을 실행하는 단계를 더 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제12항에 있어서,

상기 이온 주입 데이터를 획득하는 단계는, 상기 워크피스를 측정 컴포넌트로 대체하는 단계를 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제12항에 있어서,

상기 이온 주입 데이터는 모델링을 통해 획득되는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제17항에 있어서,

상기 모델링은, 빔에 대한 상기 워크피스의 배향, 상기 워크피스의 각속도, 포토레지스트의 배기, 빔 전류의 변화들, 압력의 변화들, 및 상기 제1 아치형 스캔 경로를 따르는 이동의 에러들 중 적어도 하나를 고려하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제12항에 있어서,

상기 이온 주입 데이터는 다수의 불균일한 이온 주입들에 대응하는 데이터를 포함하고, 상기 방법은,

상기 불균일한 이온 주입들에 대응하는 다수의 불균일한 주입 함수들을 결정하는 단계; 및

상기 불균일한 이온 주입을 완화시키기 위하여 대응하는 불균일한 주입 함수들에 의하여 상기 제2 스캔 경로를 따라 상기 워크피스의 최초 또는 의도된 이동을 분할하는 단계

를 더 포함하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.
제19항에 있어서,

상기 불균일한 이온 주입들은 상기 제1 아치형 스캔 경로를 따르는 이동들에 대응하는, 반도체 워크피스의 불균일한 이온 주입을 완화시키는 방법.