CN101317245A - 离子植入波束角校准 - Google Patents

Abstract

本发明的一个或更多个方面是关于确定介于离子束和欲由该离子束选择性地植入离子至其中的工件的晶格结构之间的相对方位，以及按照该相对方位来校准离子植入系统。至少部分地通过导引发散离子束于工件上并寻找基本平行于该工件的晶体平面植入离子的该发散束的方面的角度来确定该波束至晶格结构方位，因此对该晶格结构造成小量损害。

Description

离子植入波束角校准

技术领域

本发明一般涉及离子植入系统，且更具体地说，涉及校准相对于工件的波束角(beam angle)，且更具体地说，涉及目标工件的晶体平面。

背景技术

离子植入系统是在集成电路制造中，用来以掺杂物或杂质来掺杂半导体基板的机制。在这样的系统中，离子化掺杂物材料并从其产生离子束。该波束被导引于半导体晶圆或工件的表面上，以便用一个或多个掺杂物元素植入晶圆。波束的离子穿透晶圆的表面以形成具有所要的传导性的区域，诸如在晶圆中的晶体管器件的制造中。典型的离子植入器包括：用以产生离子束的离子源；包括质量分析仪器的束线组件，其用以使用磁场来导引和/或过滤(例如质量分解)波束内的离子；以及目标腔室，其包含一个或多个欲由该离子束植入的半导体晶圆或工件。

离子植入器是有利的，因为它们允许在硅内的掺杂物的量和放置方面的精确性。为了实现用于特定应用的所要的植入，可改变所植入离子的剂量和能量。离子剂量控制用于特定半导体材料的所植入离子的浓度。一般来说，对高剂量植入使用高电流植入器，而对较低剂量的应用使用中度电流植入器。另一方面，使用离子能量来控制离子被植入工件中的程度或深度，其在例如在半导体器件中建立不同的结深度(junction depth)是有用的。

一种商业可得到的离子植入系统使用离子源，其包括源腔室，该源腔室与植入腔室间隔开来，在该植入腔室内一个或多个工件由来自源的离子做处理。在源腔室中的出口允许离子离开该源，以便它们可被成形、分析和加速以形成离子束。该离子束沿着排出波束路径被导引到该离子植入腔室，在该处该离子束撞击一个或多个一般大致为圆形晶圆的工件。离子束的能量足以使得撞击晶圆的离子穿透植入腔室中的那些晶圆。这些选择性植入允许制造集成电路。

然而，在慎重考虑离子束相对于晶圆的方位(例如倾斜和/或扭转等)的同时，离子植入系统一般相对于晶圆的机械表面来定向离子束，而很少考虑或不考虑晶圆的内部晶格结构及其机械表面之间的变异。此外，晶圆买来时具有相对于其机械表面的公称晶格结构。具体地说，晶圆被标以密勒系数数据，诸如(100)，其指示晶格结构对晶圆切面表面的相对方位。然而，与晶圆制造工艺相关的不精确性会使得晶格结构的实际方位与该公称值的不同达到一定程度。

离子束相对于晶圆的晶格结构的实际方位是重要的，因为其可影响沟道作用(channeling)，且更具体地说除了别的以外，还影响沟道作用的可重复性。例如，在一些情况中，需要将离子束“对准”晶格结构，使得很少离子遇到该结构，且离子藉此可以容易地相对深地植入到基板中。可选地，需要将离子束稍微“不对准”晶格结构，如此使得一些离子遇到一些晶格结构且藉此被阻挡，缓慢下来或被反射。在任一情况中，不适当的对准可造成不希望的程度的沟道作用(例如太小或太大)。另外，与晶圆上形成的特征的公称晶格方位和维度的偏移可影响阴影形成(shadowing)，且不利地影响植入工艺和所形成的器件。

发明内容

下列提出本发明的简化总结以提供对本发明的一些方面的基本了解。此总结并非本发明的广泛综述。其既非用来识别本发明的主要或关键组件亦非描述本发明的范围。而是，其主要目的仅是以简化形式提出本发明的一个或多个观点作为将于稍后提出的更详细描述的前言。

本发明的一个或多个方面关于确定离子束和欲由离子束选择性植入离子于其中的工件的晶格结构之间的相对方位，以及按照所确定的相对方位来校准离子植入系统。至少部分地通过导引发散离子束于工件上并寻找在工件上对工件的晶格结构造成少许损害的位置来确定该波束对晶格结构的方位。这对应于其中基本平行于工件的晶体平面植入离子的位置。用于植入的发散波束的角度被确定且按照其来校准该离子植入系统。

根据本发明的一个或多个方面，公开了建立介于离子束和欲由离子束选择性地植入离子至其中的工件的晶格结构之间的相对方位的方法。该方法包括导引发散离子束朝向欲选择性植入离子至其中的工件，且然后确定离子束的射线的角度，其提供基本平行于工件的晶体平面的离子流。然后离子植入系统可按照该射线确定的角度来加以校准。

为完成前述和相关目的，下列说明和附图详细地提出本发明的特定说明性方面和实施方式。这些仅表示许多不同的方式，其中可使用本发明的一个或多个方面。根据以下本发明的详细说明并参照附图，本发明的其它方面、优点和新的特征将变得显而易见。

附图说明

图1为晶格结构的一部分的示例的透视图，其中离子束被导引至基本上平行于晶格结构的平面的晶格结构上。

图2为诸如于图1中所说明的晶格结构的一部分的示例的透视图，其中离子束被导引于基本不平行于晶格结构的平面的晶格结构上。

图3为诸如图1中所说明的晶格结构的一部分的一示例的透视图，其中该结构的机械表面基本不与其共面。

图4为半导体基板的一部分的剖面图，其具有形成于其上的特征，所述特征是由不同的距离分离开来的，且其在离子植入期间经历不同程度的阴影效应。

图5为示出示范性离子植入系统的框图，其中可实现本发明的一个或多个方面。

图6为示出可根据本发明的一个或多个方面来加以使用的示范性掩模(mask)及轮廓器(profiler)的剖视图。

图7为示出根据本发明的一个或多个方面的一种用以建立离子束及工件的晶格结构之间的相对方位的方法的示范性流程图。

图8示出了另一个示范性离子植入系统，其中可实现本发明的一个或多个方面。

图9是示出根据本发明的一个或多个方面的被导引于工件的晶体平面上的发散离子束的示例。

图10是热波(TW)值的曲线图，其指示对晶格结构的损害程度对测量位置的关系。

图11是示出由移动轮廓器所测量的发散离子束的示例的图。

图12是示出相对于轮廓器位置和晶体平面的波束角度的图。

具体实施方式

参考附图来描述本发明的一个或多个方面，其中全文中类似的参考数字一般用来表示类似的元件，且其中不同的结构不一定依比例绘制。在下列描述中，为了解释的目的，提出许多特定细节来提供对本发明的一个或多个方面的彻底了解。然而，本领域技术人员可清楚地了解，本发明的一个或多个方面可以用较少程度的这些特定细节来实施。在其它情况中，广为人知的结构和器件以框图形式显示以协助描述本发明的一个或多个方面。

如上述提及的，在半导体制造加工中，半导体晶圆或工件是用带电粒子或离子来植入的。因其带净正或负电荷，离子呈现出所要的电气特性。当与半导体加工结合使用时，这样的离子化材料被称为掺杂物，因为它们“掺杂”或改变了被植入至其中的基体或其它层的电气特性，使得这些层具有所要的和可预期的电气行为。

基体层或基板一般是由结晶形式的硅所构成的。当其原子以称为结晶晶格的规则方式在三维中排列时，材料被称为具有结晶结构。举例来说，图1示出了具有一般为立方体配置的一般晶格结构100的一部分。具体地说，在所示出的示例中，晶格结构100具有二十七个(例如三乘三乘三)个晶胞102，其一般形状为立方体。晶体的晶格结构存在于平面110内，且这些平面110在所示出的示例中基本上彼此垂直(例如在x，y和z方向上)。然而，应了解到晶格结构可为许多不同组态中的任一种组态，且具有任何数目的晶胞，所述晶胞具有任何数目的各种不同的形状，诸如钻石形，金字塔形，六角形等。

在半导体制造中所使用的硅基体层亦被称为晶圆或基板，至少一部分是因为它们是从大块硅切下来的。具体地说，称为晶锭(boule)的十分特定类型的单晶硅成长为长的长度且从其切下薄切片(例如晶圆)。

半导体掺杂工艺的重要参数为介于用来在基板内植入掺杂离子的离子束和半导体材料的内部晶格结构之间的入射角度。入射角度是重要的，因为其还在称为沟道作用的现象中起到作用。具体地说，如图1中所示，若掺杂离子的波束104的方向基本上平行于晶格结构的(垂直)平面110的话，该波束可通过那里而每单位长度上的能量损失较少，因为在平面间的空间中移动的离子具有与晶体原子较少的碰撞。

如此，离子还可被深深地植入基板中(例如图1中的中央沟道内)。例如，可了解到其它方面亦可影响沟道作用，诸如基板的非晶化程度，基板的原子质量和波束内的离子的质量和/或能量。例如，波束104内的离子的能量越大，离子可能被深深地植入基板的可能性就越大。

在图2中，例如，波束104的方向基本上不平行于晶格结构100的(垂直)平面110。如此，离子束104内的一些离子将有可能撞击晶格结构的部分106并改变(例如损害)晶格结构。这样做时，离子将可能损失能量并减慢和/或从原始方向上被散射开来，如箭头108所指示的，因此变为停留在工件的较浅部分中。因此，希望将离子束定向在相对于晶格结构的特定方位上，以缓和沟道作用和/或局部化掺杂。

然而，离子束一般相对于晶圆的机械表面来加以校准或定向，其中该表面可能因为例如与从晶锭切下晶圆相关的不精确而与晶格结构不对准。举例来说，图3示出了其中晶圆已被切片使得其机械表面112不位于晶格结构100的(水平)平面110内的情况。以此方式，可说有某种“晶体切割误差”，其中晶体切割误差一般定义为晶体晶格结构100与晶圆的机械表面112之间的变动。这样的偏离可变化达约例如±1°或更多。因此，可体会到晶体切割误差越大，则越难以建立离子束104和晶格结构100之间的可预测的和想要的方位。如此，越来越难以达到可靠的，可预测的和想要的电气性能。

因此，可以认识到希望能得知离子束对工件的晶格结构的相对方位，使得可以可靠地建立想要的植入方位。另外，阴影效应亦有利于发展已知的植入方位。阴影形成一般缘于电子工业中按比例缩小特征的持续倾向，以制造更小的，更强大的装置(例如蜂窝电话，数字相机等)，其可以较小的功率来执行更多数目的越来越复杂的功能。为实现此，在这些装置中利用的半导体和集成电路(例如晶体管等)持续地缩小尺寸。“封装”更多这些装置至单一半导体基板上或其一部分上(称为小片(die))的能力亦改进了制造效率与产量。

为了增加封装密度，作为半导体制造工艺的一部分在晶圆中和其上形成的特征更紧密地形成在一起，且在这些特征之间建立的间隔对应地更窄。然而，可不减小一些特征的相应高度。一般固定的特征高度加上特征之间缩小的间隔造成增加的阴影，藉此欲掺杂的晶圆的部分接收很少甚至不接收掺杂离子。这种阴影形成在增加离子植入角度之处会变得更大，例如以缩小沟道作用。

转至图4，例如，半导体基板或晶圆400的一部分的剖面图具有形成于其上的多个特征402，404，406，408，且在其间定义了相应间隔410，412，414。特征402，404，406，408由抗蚀材料(resist material)形成，且因此全具有基本相同的高度。

由间隔410，412，414所曝露的基板400的区域420、422、424通过离子植入来加以掺杂。因此，一个或多个离子束430被导引至基板400以执行掺杂。然而，波束430以相对于基板400的表面440的一角度被定向以缓和例如通道效应。因此一些波束430使得其一些离子由特征402，404，406，408的部分(例如转角)封阻。这种阴影形成可能使得装置的一些区域不适当地被掺杂。因此，与阴影形成相关的不利效应可能依赖于植入角度而变大。因此可以理解希望知道植入方位，以能够预测例如阴影效应和沟道作用。

上述沟道作用和阴影形成的讨论用来说明离子束对晶圆表面和晶体平面的角度控制对于良好的工艺控制来说是重要的。因此有测量入射离子的角度的方法以及测量技术应被校准至晶圆的晶体平面是重要的。将体会到在硅晶圆上植入的效应可电气地测量，其使用探针来测量在晶圆上的许多点的电阻率或片电阻(sheet resistance)，或者通过如由Q C Solutions公司，Billerica，MA所提供的表面光电压技术。可选地，可由诸如以由Therma-wave公司，Fremont，CA 94539所提供的热探针(Thermo-probe)的光调制技术来加以测量。虽然这些技术中的每个技术可显示沟道作用在何处是最强的，但是后者的测量技术对于晶体损害特别敏感且对于判断在晶圆上何处离子更近乎平行于晶体平面移动是有用的。根据本发明的一个或多个方面或实施例，使离子束横跨植入角度的一范围，并使用工具(例如热探针)来检测那些角度在何处匹配于晶体平面的方位以校准在原位置的测量离子束的入射角度的硬件。

参考图5，以框图形式来说明其中可实现本发明的一个或多个方面或实施例的示范性离子植入系统100。系统500包括用以沿着波束路径产生离子束504的离子源502。该离子源502包括例如具有相关电源508的一等离子体源506。例如，等离子体源506可包含相对长的等离子体限制腔室，从其中来提取(extract)离子束。

在该离子源502的下游提供束线组件510以从其接收波束504。该束线组件510包括质量分析器512以及加速/减速部件514。该束线组件510被置于沿着该路径以接收该波束504。该质量分析器512包括场产生部件，诸如磁铁，并操作来提供横跨该波束路径的场，以使离子根据质量(例如电荷质量比)在不同的轨道上从该离子束504偏斜开来。行进通过该磁场的离子受到导引所要的质量的各个离子沿着该波束路径并使具有不想要的质量的离子偏离开该波束路径的力。

位于该束线组件510内的静电扫描板511以高频率左右(以虚线说明)扫过该波束504，以使该离子成扇形散开以散布在大的目标上，诸如300mm直径的晶圆。在行进一段距离之后，离子通过一弯曲的加速空隙，称为P-透镜513，当偏压施加至该空隙时，其在一大致向前的方向上加速经扫描的离子，其消除了在相应扫描角度上的射线的发散成分，导致在离开513之后离子大致平行于中央轴移动。

加速/减速部件514可包括一个或多个空隙，该空隙可操作来加速和/或减速在波束内的离子。静电平板515用作能量过滤器以垂直地偏斜波束504，以通过弯曲该波束和从波束504分离出污染的中性粒子来净化该波束。

终端站516亦被提供于系统500中以接收来自束线组件510的离子束504。终端站516支撑诸如半导体基板(未显示)的一个或多个工件沿着束路径以供离子植入。终端站516包括目标扫描系统518以彼此相对地转移或扫描一个或多个目标工件以及离子束504。目标扫描系统518可如所要地提供例如批次或序列植入。

可使用掩模520和轮廓器522来使得晶圆上的特定位置与特定植入角度相关。例如，掩模520和轮廓器522可选择性地被带至离子束504的前方，使得波束撞击至其上。掩模520包含多个尖叉，该尖叉由相应的槽分离，所述槽允许辐射的子束(beamlet)通过其至轮廓器522上，轮廓器522位于掩模520的后方(或下游)。轮廓器是对辐射敏感的，使得轮廓器输出指示撞击辐射的强度的电流。在除了恰好在槽后方以外的位置上的辐射的峰值强度意味着辐射并非直接透过槽进入的，而是以某角度进入的。

图6示出了根据本发明的一个或多个方面的示范性掩模602和轮廓器604，其可用来确定植入角度。掩模602包含由相应槽608所分离的多个尖叉606，所述槽允许源于发散离子束612的子束610通过其至轮廓器604上，轮廓器604位于掩模602的后方(或下游)。轮廓器604对于离子电流是敏感的，使得在轮廓器上离子撞击的位置输出指示撞击辐射的强度的电流。在除了恰好在槽后方的预期位置以外的的位置处的离子的峰值强度意味着该照射并非直接通过该槽进入的，而是以某个角度进入的。

例如，轮廓器电流613的示范性曲线图指出辐射的子束或射线610的尖峰614不对应于恰好在射线610通过的槽618的后方的预期位置616。相反，此尖峰614对应于与恰好在槽618后方的预期位置616偏移一小量ΔX的位置620，在该处此位置620为该射线610偏离其预期位置的角度θ622的函数。

角度θ622可通过确定介于位置616和620之间的距离D 630除以掩模602和轮廓器604之间的间隔长度L 632的反正切(例如arctan(D/L))来计算。在一个示例中，L约244毫米，而槽具有约2.5毫米的宽度634且尖叉具有约12.5毫米的宽度636。可体会到正的θ角度意味着射线目标朝向右，而负的θ角度指出射线目标朝向左。类似地，横跨工件的角度的曲线图的正的斜率暗示发散的射线而负的斜率暗示收敛的射线。

可了解到，如在所示出的示例中所说明的，轮廓器604可以不横跨整个掩模602，而是包含较小的结构，其在掩模602的后面被扫描或移动。例如，轮廓器604可于位置X₀开始且沿着方向X移动，其在304.8毫米的距离(例如一般对应于工件或晶圆的直径/尺寸)上在1024点上收集数据(例如离子电流)。可了解，这些点或者是在其中采集数据的轮廓器的相应位置(例如相对于移动轮廓器的开始位置X₀)，对应于或可相关于在轮廓器上横跨整个掩模602的位置，且因此会类似地相关于在工件上的对应位置。这允许确定射线撞击在工件的特定位置上的相应的植入角度。

根据本发明的一个或多个方面，允许波束612发散，诸如通过减少施加于P透镜的偏压。在发散波束内的+/-4度的角度范围间某处，将有与晶圆的晶体平面对准的离子。然后检查工件，例如利用来自Therma-Wave公司的热探针度量工具来检查，以确定工件上对工件的晶格结构产生较小损害的位置，且因此确定基本平行于工件的晶体平面植入离子的位置，其中此位置对应于特定的植入角度。植入系统可依照特定植入角度来加以校准，以实现所要的掺杂(例如依照沟道作用和阴影考虑)。

因此，轮廓器上产生实际峰值电流的位置或轮廓器的地点(position)与标称上恰好在槽后方的轮廓器上的位置或其地点(例如若辐射直接透过槽进来则峰值电流所在之处)的比较提供了辐射角度的指示。如此，对上述利用发散射线的植入来说，工件上对晶格结构产生较小损害的位置可被相关至在轮廓器上的类似位置或轮廓器的地点，其中在轮廓器上的位置或轮廓器的地点具有相关的植入角度。举例来说，若在工件上的位置为距工件的中央3毫米，则相关的植入角度会是与在轮廓器上的对应位置或轮廓器的地点相关的角度(例如距轮廓器的行进中央3毫米处)。当然，这假设当波束被导引至工件上以及当波束被导引至掩模和轮廓器上时，波束与工件之间(且更具体地说介于波束和工件的晶格结构之间)的相对方位以及介于波束和掩模和轮廓器之间的相对方位保持相同。这是通过恰好于工件的植入之前利用掩模和轮廓器在相同波束上进行测量而加以实现的。

现在参考图7，示出了根据本发明的一个或多个方面的示范性方法700，该方法用于确定离子束对工件的晶格结构的相对方位，以及响应于其校准离子植入系统。虽然在下文中作为一系列动作或事件来说明和描述方法700，应了解到本发明并非受限于所说明的这些动作或事件的顺序。例如，根据本发明的一个或多个方面，一些动作可以不同顺序发生和/或与其它动作或事件同时发生，与在此所说明和/或描述的不同。另外，并非所有说明的动作皆是实现本发明的方法所需要的。

方法开始于702，其中发散离子束被导引朝向欲选择性地由波束植入离子至其中的工件。如将于下面讨论的，通过改变(例如减少)施加至电极的偏压可以允许离子束发散，该电极用来使得离子束的射线平行化。在一个示例中，具有靠近工件约一英寸的剖面直径的离子束通过扫描器成扇形散开以建立离子射线，该射线有效地在水平平面中从扫描器顶点发散。利用减少的P透镜偏压，这些波束的发散射线以距晶圆的法向或离子束的中央轴或顶点范围约+4度至约-4度的角度来撞击工件。

然后，在704，以该范围的角度植入晶圆，使得在晶圆上某点离子的角度将匹配晶体平面的角度。晶圆可为例如300mm的晶圆。

在706，对单一波束内的不同位置做角度测量。这些角度是相对于掩模和轮廓器的位置来加以测量的，如参考图6在上面所描述的，以建立角度对位置的曲线图。在708，在植入之后，测量对晶圆的损害，诸如利用热探针来测量，并产生作为在晶圆上的水平位置的函数的得到的热波(TW)信号的曲线图。在710，确定对应于最小损害或最小TW信号的TW信号对位置的曲线图或晶圆图上的位置。这是波束角度最佳地对准晶体平面的位置。

在712，然后可校准离子植入系统以给出基本平行于工件的晶格结构的晶体平面来植入离子的射线的位置上的零角度测量。例如，该角度可被指定为系统的“零角度”。

将了解到可通过植入来自相同晶锭的两个晶圆来实现对晶体切割误差的补偿，一个晶圆在零角度扭转(twist)上而一个晶圆在约为晶圆表面的法向的180度扭转上，使得两个位置最小的差异的一半为波束对准具有很少或没有误差的晶体的位置。

将了解到可确定调整波束和晶圆之间的相对方位的最佳(例如最便宜的，最不复杂的，最有效的)方式。仅通过示例的方式而非限制的方式，若单一晶圆安装在晶圆支撑上以供掺杂，则在束线组件内的一个或多个部件可选择性地加以控制以调整植入的角度。另一方面，若多个晶圆安装在批次型式晶圆支撑上，则可例如选择性地调整束线组件和终端站的一个或多个部件来实现所要的植入结果。

图8示出了离子植入系统800，其适于实现本发明的一个或多个方面。系统800包括模块气体盒804，辅助气体盒806和气体盒远程净化控制板810。气体盒804，806包含掺杂剂物质的一种或多种气体及其它，而盒804，806协助选择传送一种(或多种)气体至系统800内的延伸寿命离子源812，其中该一种(或多种)气体可被离子化以产生适于植入至被选择性地带入至系统800中的晶圆或工件中的离子。若有需要，气体盒远程控制板810协助排出或净化一种(或多种)气体或其它物质至系统800外。

包括高压端功率分配816和高压隔离变压器818以对一种(或多种)掺杂剂气体予以电气激发和传输能量以从该一种(或多种)气体中产生离子。离子束提取组件820被包括以从离子源812提取离子并将它们加速至包括质量分析磁铁828的束线组件824中。质量分析磁铁828可操作来滤出或排斥具有不适当的电荷质量比的离子。具体地说，质量分析磁铁828包含束导引件826，其具有侧壁，具有不想要的质量电荷比的离子在传播通过束导引件826时，通过由质量分析磁铁828的一个(或多个)磁铁所产生的一个或多个磁场来撞击至该侧壁中。

以小角度左右偏离该波束的扫描器829允许该波束横跨大直径的目标。扫描角度修正透镜830以固定因子来加速该波束且消除速度的发散成分，使得在此透镜之后离子基本平行地移动。可以包括加速/减速行832来协助控制和调整速度和/或聚焦在离子束内的离子。可操作来滤出污染粒子的部件834，诸如最终能量过滤器，亦可包括在系统800内。

晶圆或工件840被加载至终端站腔室842中用以选择性地离子植入。机械扫描驱动器844调动(maneuver)腔室842内的晶圆以协助与一个(或多个)波束做选择性的碰撞(encounter)。扫描驱动器可例如调动工件夹持器846，该工件夹持器关于一个或多个轴支持一个或多个晶圆840(例如供序列植入)以协助不限数目的植入角度。晶圆或工件840由晶圆处理系统848移入终端站腔室842中，晶圆处理系统848可包括例如一个或多个机械或机器手臂850。

操作台852允许操作者通过选择性地控制系统800的一个或多个部件来管理植入工艺。最后，包括功率分配盒854以提供功率给整个系统800。给Ray的美国专利No.4,975,586较详细地公开了一种示范性终端站842以及其组件，其中终端站具有晶圆支撑或夹持器，其可关于多个轴来操纵。该专利的全部内容在此引入以供参考。

根据本发明的一个或多个方面，协助控制扫描离子束的角度的部件，例如扫描角度修正透镜830被停用(deactivate)或关闭，诸如通过减少施加至其的偏压电压，使得在撞击至工件上面之前，允许离子束发散和/或成扇形散开。在一个示例中，发散的离子束是通过扫描在接近工件处具有约一英寸的剖面直径的“铅笔形状”的波束来产生的，使得波束的射线以距工件的机械表面的法向范围高至+4度至约-4度的角度来撞击工件。然后使用度量工具(未显示)来找到在工件上对晶格结构产生最小损害且因此为离子已基本平行于晶格结构的平面植入之处的区域。然后确定在轮廓器上的对应位置或其地点，在该处轮廓器上的位置或其地点具有一相关的角度，该角度对应于用以基本平行于晶格结构的平面来植入离子至工件中的发散离子束的射线的角度。因此，掩模860和相关轮廓器862可与系统相关(例如在终端站842内)，使得它们可选择性地被带至离子束前方以使相应的植入角度与轮廓器862上的不同位置或其地点相关。将了解到掩模860一般会被定位在终端站842的入口附近且轮廓器862会被定位在工件或晶圆840的平面上。

转至图9和图10，示出了工件的一部分的示例，且更具体地说示出了工件的晶格结构1000，其中根据本发明的一个或多个方面，发散离子束1030被导引至晶格结构1000。晶格结构的晶体平面并未与波束的中央轴或波束的中央射线对准。然而因为波束是发散的，所以波束1030的射线1032基本平行于晶格结构1000的平面，而波束1030的其余并非如此。因此，射线1032内的离子会对周围的晶格结构造成很少的损害，且因此会较深地植入至沟道中，而来自波束的其它射线的离子会撞击和损害工件内的晶格结构。

根据本发明的一个或多个方面，来自发散波束1030的中央轴或顶点1036的射线1032的角度θ1034，是通过找到在工件上对晶格结构造成很少损害的位置Xm 1038(相对于工件中心Xc)，且然后找到在轮廓器上的对应位置来加以确定的，其中在轮廓器上的对应位置揭示了相关的角度θ1034。当以热探针测量时，通过绘出TW信号1040对位置的图(图10)，可揭示最小损害的位置Xm 1038。在一个示例中，允许发散离子束成扇形散开，使得波束的射线以距离子束的中央轴或者对工件的机械表面的法向约+4度至约-4度的角度来撞击工件。

图11和12示出了用来植入图9的结晶结构1000的相同的发散波束1230，其是由移动的轮廓器1239来加以测量的。轮廓器1239将测量通过掩模1241的子束1243的角度范围为角度对位置的标称直线1245(图12)。若轮廓器并未被校准至晶圆晶体平面，则该图将在与对应于晶圆1246上最小损害的位置不同的位置1247处来交叉经过零度。然后可校准掩模/轮廓器角度以将零赋予最小损害位置处。

如此可了解到实现本发明的一个或多个方面允许得知介于离子束和工件的晶格结构之间的相对方位，而不管波束角相对于终端站为何，或者吸盘(chuck)角度(晶圆在其上)为何，或波束角度相对于晶圆的机械表面为何。这大大简化了设置和/或减少了所需的校准(次数)。另外，因为在一组晶圆上进行测量所引入的不确定性(例如每做一次测量，重复引入且因此可能地结合的误差容限)被消除了。根据本发明的一个或多个方面，利用数据来调整离子束的入射角度也利于给偶工艺的可重复性。

虽然已关于一个或多个实施例来显示和描述本发明，但本领域技术人员在阅读和了解本说明书和附图后可了解有等同的改变和修改。本发明包括所有这样的修改和改变且仅由所附权利要求书的范围加以界定。特别关于由上述部件(组件，器件，电路等)所执行的不同功能，用来描述这些部件的术语(包括对“装置”的应用)，除非另外指出，意欲对应于执行描述的部件的特定功能的任何部件(即其是功能上等效的)，即使结构上不等同于在此所说明的本发明的示范性实施方式中执行该功能所公开的结构。另外，虽然已关于几个实施方式中的仅其中一个实施方式公开了本发明的特定特征，但是这些特征可如想要的与其它实施方式的一个或多个其它特征组合，且对任何给定或特定应用来说是有利的。再者，在详细描述或权利要求书中使用了术语“包括”，“具有”，“连同”或其变形，在此意义上，这些术语意欲是包括的，类似于术语“包含”的方式。而且，“示范性”一词当在此使用时仅意指一示例，而非最佳示例。

Claims (21)

1.一种在介于离子束和欲由该离子束选择性地植入离子至其中的工件的晶格结构之间建立相对方位的方法，其包含：

导引发散离子束朝向欲选择性地植入离子至其中的工件；

确定提供基本上平行于该工件的晶体平面的离子流的该离子束的射线的角度；以及

相对于该射线的角度来校准离子植入系统。

2.如权利要求1的方法，进一步包含：

减小施加至电极的偏压，以允许该离子束发散。

3.如权利要求2的方法，其中该电极是弯曲的。

4.如权利要求1的方法，进一步包含：

确定该工件上的一位置，在该位置处已对该工件的晶体晶格结构产生基本最小量的损害，以确定在何处基本上平行于该工件的晶体平面植入离子。

5.如权利要求4的方法，其中热探针度量工具被用来确定该工件上的该位置。

6.如权利要求4的方法，进一步包含：

使在该工件上已对该晶格结构产生基本最小量损害的位置与该射线的该角度相互关联。

7.如权利要求6的方法，进一步包含：

使该工件上已对该晶格结构产生小量损害的位置与在轮廓器上的对应位置或轮廓器的地点相关，其中该轮廓器协助确定该射线的角度。

8.如权利要求7的方法，进一步包含：

在该发散离子束的路径上放置掩模和轮廓器，使得一个或多个子束通过该掩模中的槽且撞击在该轮廓器上；以及

确定撞击在该轮廓器上的子束的相应植入角度。

9.如权利要求8的方法，其中

该射线对应于撞击在该轮廓器上的该位置或该轮廓器的地点的子束，该轮廓器上的该位置或该轮廓器的地点对应于在该工件上对该工件的该晶格结构产生小量损害的位置，以及

该射线的该角度对应于该子束的实际结束位置和该子束的预期结束位置之间的距离(D)除以该掩模和该轮廓器之间的间隔长度(L)的反正切。

10.如权利要求9的方法，其中使该工件上的位置与该轮廓器相互关联包含：

确定介于下列位置之间的距离：

在该工件上离子束的中央轴会撞击工件的地点和在该工件上对该晶格结构产生小量损害的位置，以及

使该距离与该轮廓器上的对应测量相互关联。

11.如权利要求1的方法，其中校准该离子植入系统包含：

设定该系统的零角度为已确定的该射线的角度。

12.如权利要求1的方法，其中沟道作用效应和阴影效也在校准该系统时加以考虑。

13.一种建立介于离子束和欲选择性地由该离子束植入离子至其中的工件的晶格结构之间的相对方位的方法，其包含：

通过减小施加至平行化电极的偏压来使离子束发散；

导引该发散离子束朝向欲选择性植入离子至其中的工件；

确定提供基本上平行于该工件的晶体平面的离子流的该发散离子束的射线的角度；以及

相对于该射线的该角度来校准离子植入系统。

14.如权利要求13的方法，进一步包含：

确定该工件上的一位置，在该位置处已对该工件的晶体晶格结构产生小量损害，以确定在何处基本上平行于该工件的晶体平面来植入离子。

15.如权利要求14的方法，进一步包含：

使在该工件上对该晶格结构已产生小量损害的位置和轮廓器上的对应位置或轮廓器的地点相互关联，其中该轮廓器协助确定该射线的该角度。

16.如权利要求15的方法，进一步包含：

在该发散离子束的路径中放置掩模和轮廓器，使得一个或多个子束通过该掩模中的槽并撞击在该轮廓器上；以及

确定撞击在该轮廓器上的子束的相应植入角度。

17.如权利要求16的方法，其中

该射线对应于撞击在该轮廓器的该位置或该轮廓器的地点上的子束，该轮廓器的该位置或该轮廓器的地点对应于该工件上对该工件的该晶格结构产生小量损害的位置，以及

该射线的该角度对应于介于该子束的实际结束位置与该子束的预期结束位置之间的距离(D)除以介于该掩模与该轮廓器之间的间隔长度(L)的反正切。

18.如权利要求17的方法，其中使该工件上的该位置与该轮廓器相互关联包含：

确定介于下列位置之间的距离

在该工件上该离子束的中央轴会撞击工件的地点和在该工件上对该晶格结构产生小量损害的位置，以及

使该距离与该轮廓器上的对应测量相互关联。

19.如权利要求13的方法，其中校准该植入系统包含：

设定该系统的零角度为已确定的该射线的角度。

20.如权利要求13的方法，其中沟道作用效应和阴影效也在校准该系统时加以考虑。

21.如权利要求13的方法，其中校准该植入系统包含：

植入以彼此旋转180度定向的两个晶圆，且平均最小损害的地点，以补偿这些晶圆中的小晶体切割误差，从而校准该系统到理想的、完美的晶体。

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