CN115376901A - 半导体制造方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体制造方法，包括：沿着平移路径相对于离子束移动多个感测器；获取由感测器所产生的感测器信号；将所获取的感测器信号转换成代表离子束的二维轮廓的数据集；从数据集产生离子束的多个第一一维轮廓；通过将离子束的第一一维轮廓中的每一者空间反转来产生离子束的多个第二一维轮廓；通过将第一一维轮廓中的每一者的第一电流密度值与第二一维轮廓中的对应一者的第二电流密度值迭加来产生离子束的多个第三一维轮廓；以及根据第三一维轮廓，决定是否继续使用离子束对晶圆进行植入制程。

Description

半导体制造方法

技术领域

本公开实施例是关于一种半导体制造方法，特别是关于一种感测离子束的一维轮廓来决定是否进行离子植入制程的半导体制造方法。

背景技术

由于各种电子元件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度不断提高，半导体产业经历了快速成长。在大多数情况下，集成密度这种进步源自于不断地缩小最小特征尺寸，这使得更多的元件可以整合到给定的区域中。随着最近对小型化、更高速度、更大频宽以及更低功耗和延迟的需求不断增加，对更小、更具创造性的半导体晶粒封装技术的需求也在成长。

随着半导体技术的发展，半导体制造制程变得更加复杂，因此需要复杂的设备和固定装置。在半导体制程中，集成电路是在半导体晶圆上制造的。在通过切割半导体晶圆来分隔开多个集成电路之前，半导体晶圆要经过许多制程步骤。制程步骤可包括微影、蚀刻、掺杂和沉积不同材料。

离子植入是一种用于将不同原子或分子掺杂到晶圆中的制程技术。通过采用离子植入，可以改变多数电荷载流子以便在晶圆中产生具有不同类型和程度的导电性的区域。在离子植入机中，离子产生器可产生离子束且将离子束导向目标晶圆。

在进行离子植入制程之前，可以采用多种离子植入监测系统来表示离子束的特征。

发明内容

本公开实施例提供一种半导体制造方法，用以对晶圆进行离子植入，包括：沿着平移路径相对于离子束移动感测器；获取由感测器在沿平移路径的多个位置处所产生的感测器信号；将所获取的感测器信号转换成代表离子束的二维轮廓的数据集；从数据集产生离子束的多个第一一维轮廓，第一一维轮廓中的每一者具有第一组电流密度值；通过将离子束的第一一维轮廓中的每一者空间反转来产生离子束的多个第二一维轮廓，第二一维轮廓中的每一者具有第二组电流密度值；通过将第一一维轮廓中的每一者的第一电流密度值与第二一维轮廓中的对应一者的第二电流密度值迭加来产生离子束的多个第三一维轮廓；根据第三一维轮廓，决定是否继续使用离子束对晶圆进行植入制程；以及因应决定继续植入制程，利用离子束对晶圆进行植入制程。

本公开实施例提供一种半导体制造方法，用于离子束均匀性调控，包括：包括在离子植入系统中产生离子束；获取代表离子束二维(2D)轮廓的数据集；从数据集中产生离子束的多个第一一维(1D)轮廓；从离子束的第一一维轮廓产生离子束的多个第二一维轮廓；将离子束的第二一维轮廓的电流密度值迭加以产生离子束的组合一维轮廓；通过将组合一维轮廓的电流密度值除以离子束的第二一维轮廓的数量来计算离子束的平均一维轮廓；根据离子束的平均一维轮廓，决定是否继续以离子束进行植入制程。

本公开实施例提供一种半导体制造方法，包括：沿着相对于离子束的平移路径移动离子束轮廓仪，使得离子束轮廓仪覆盖离子束的整个截面区域；使用离子束轮廓仪上的多个感测器获取代表离子束二维(2D)轮廓的数据集，多个感测器在垂直于平移路径的方向上以线性方式分隔开；从数据集产生离子束的第一一维(1D)轮廓；计算离子束的第一一维轮廓与最佳化束轮廓相比的标准差，其中最佳化束轮廓包括多个第二一维轮廓的平均值。

附图说明

根据以下的详细说明并配合所附图式以更好地了解本公开实施例的概念。应注意的是，根据本产业的标准惯例，图式中的各种特征未必按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种特征的尺寸，以做清楚的说明。在通篇说明书及图式中以相似的标号标示相似的特征。

图1绘示根据本公开实施例的离子植入系统的示意图。

图2A和图2B绘示根据本公开实施例的用于测量离子束的二维(two-dimensional；2D)轮廓的设备的示意图。

图3A绘示用于监测和控制离子植入制程的均匀性的系统的流程图。

图3B绘示根据本公开实施例的用于标准化束电流测量的方法。

图3C绘示离子束轮廓的范例二维彩色图的比例尺。

图3D和图3E绘示根据本公开实施例的用于产生多个一维(one-dimensional；1D)束轮廓的方法。

图3F绘示根据本公开实施例的最佳化束轮廓。

其中，附图标记说明如下：

18：离子植入系统

20：电源

22：离子源

24：萃取电极

26：离子束

27：离子束表征器

28：质量分析器磁铁

30：质量分析孔

32：校正器磁铁

34：晶圆

36：可移动载台

37：终端站

38：离子束轮廓仪

39：框架或外壳

40，42，44：感测器

46，48，50：电流计

52：控制器

54：区域

56：第一一维束轮廓

58：第二一维束轮廓

59：第三一维束轮廓

62，64，66，67，68，70，72，74，76，78：流程图框(框)

90：最佳化束轮廓

92：采样区域

100：离子植入制程

A-A：中心线

B-B，C-C：方向

E：线

D1:距离

K：第一点

S1，S2：间距

具体实施方式

以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开实施例的不同特征。在本公开所述的各种范例中可重复使用参考标号及/或字母。这些重复是为了简洁及清楚的目的，本身并不表示所公开的各种实施例及/或配置之间有任何关系。此外，以下叙述构件及配置的特定范例，以简化本公开实施例的说明。当然，这些特定的范例仅为示范并非用以限定本公开实施例。举例而言，在以下的叙述中提及第一特征形成于第二特征上或上方，即表示其可包括第一特征与第二特征是直接接触的实施例，亦可包括有附加特征形成于第一特征与第二特征之间，而使第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。此外，本公开可以在各种范例中重复标号及/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，且其本身并不限定所述的各种实施例及/或配置之间的关系。

此外，在此可使用与空间相关用词。例如“底下”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，以便于描述图式中绘示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包括使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关词也可依此做同样的解释。

各种实施例提供了一种用于监测和控制第一离子植入制程的均匀性的方法。此方法可应用于多种离子植入制程和装置，例如高能量离子植入机、大电流离子植入机、中电流植入机等，且可用于在第一次离子植入制程完成之前表示离子束的特征。实施例包括使用离子束轮廓仪来测量离子束轮廓。离子束轮廓仪被配置为因应离子束沿平移路径相对于离子束的入射离子而产生感测器信号。所获取的感测器信号代表离子束的二维(2D)轮廓。接着处理离子束的二维轮廓且与基准线、“最佳化”或“黄金”束轮廓进行比较，以决定是否可执行第一次离子植入制程，或者是否应调整离子束的束轮廓。在此公开的实施例的有利特征包括更好的离子束均匀性调控以及在第一晶圆上和在第一离子植入制程期间改良的离子植入均匀性。此外，所公开的方法可以容易地整合到现有制程中而不需改变任何硬体，进而降低了制造成本。

图1绘示离子植入系统18的实施例，离子植入系统18被容纳在高真空环境中。离子植入系统18可包括离子源22，离子源22是用于产生离子且提供离子束26。气体被供应至离子源22，在离子源22中，气体被离子化且萃取出离子以形成离子束26。离子源22由电源20来供电。离子植入系统18包括一或多个萃取电极24以从离子源22萃取离子并将离子束26导向质量分析器磁铁28。质量分析器磁铁28是用于使离子束26中的离子偏转，使得只有所需的离子种类可以通过质量分析孔30。穿过质量分析孔30的离子束26可以通过用于将离子束26从发散离子束转换成具有大致平行离子轨迹的离子束(例如带状离子束)的校正器磁铁32。校正器磁铁32亦将离子束26导向晶圆34，晶圆34被支撑在终端站37的可移动载台36上。

晶圆34可以由硅或例如硅锗等其他半导体材料制成。在形成完整的晶粒之前，晶圆34可以经过许多制程步骤，例如微影、蚀刻、掺杂等。在掺杂制程期间，可以将晶圆34放置在可移动载台36上以进行离子植入制程。所完成的晶粒的品质可能在很大程度上取决于嵌入晶圆34中的离子均匀性。举例而言，晶圆34中离子的不均匀分布可能导致在晶圆34的晶体管中驱动电流均匀性(drive current uniformity；IDU)或阈值电压均匀性(thresholdvoltage uniformity；VTU)不佳。

进一步参照图1，终端站37包括可移动载台36、晶圆34或另一个单一工件(例如显示面板或其他基板)，其沿离子束26的束路径被支撑在可移动载台上，以进行离子植入。在一实施例中，离子植入系统18提供具有矩形截面的大致静止的离子束26(例如也被称为“带状束”)，其中可移动平台36(以及支撑在可移动载台36上的晶圆34)可相对于静止的离子束26沿两个大致正交的轴平移(例如移动)。在其他实施例中，离子植入系统18提供具有圆形截面的大致静止的离子束26(例如也被称为“点束”或“笔束”)。

终端站37亦可包括离子束轮廓仪38。离子束轮廓仪38被配置为获取离子束26的截面的轮廓，通常是在与离子束传输方向正交的平面中。在一实施例中，离子束26可以具有矩形截面，其中离子束26截面的主要尺寸大于离子束轮廓仪38的尺寸。在一实施例中，离子束轮廓仪38被配置以获取在晶圆34的平面中或附近的平面中离子束26的截面的轮廓。然而，离子束轮廓仪38可在任何所需的平面中获取离子束轮廓。在对晶圆34进行离子植入制程(例如图3A所示的植入制程100)之前，可通过使用离子束轮廓仪38来表现离子束26的特征，以获得离子束26的束轮廓。随后将离子束26的束轮廓与“最佳化”或“黄金”束轮廓(例如从如图2A至图3F中所述的多个离子植入制程100获取的最佳化束轮廓90)进行比较。如果与最佳化束轮廓90相比，离子束26的射束轮廓具有小于预设阈值(例如0.07)的标准差，则可在晶圆34上进行离子植入制程100。如果束轮廓与最佳化束轮廓90的标准差等于或大于预设阈值，则不于晶圆34上进行离子植入制程100，而进行离子束调控制程，以使束轮廓与最佳化束轮廓90相比的标准差小于预设阈值。在一实施例中，当晶圆34位在终端站37中且被支撑在可移动载台36上时，可进行获取离子束26的束轮廓并将其与最佳化束轮廓90进行比较。在一实施例中，可在晶圆34未被引入终端站37中的情况下获取离子束26的束轮廓并将其与最佳化束轮廓90进行比较。

图2A到图3F绘示在对晶圆34执行植入制程100之前使用离子束轮廓仪38测量离子束26的二维轮廓。接着处理且以最佳化束轮廓90为基准来比较离子束26的二维轮廓，以决定是否可进行植入制程100，或者是否需要对离子束26的束轮廓进行调整。图2A绘示根据本公开实施例的离子植入系统18的示意图。图2B绘示图2A的离子束轮廓仪38的侧视图，显示在两个方向(例如方向B-B和方向C-C)上的定向。图3A绘示流程图，显示用于监测和控制离子植入制程100的均匀性的反馈控制系统。在对晶圆34(如图1所示)进行离子植入制程(例如图3A所示的植入制程100)之前，可由控制器52使用离子束轮廓仪38来表示离子束26的特征以获得离子束26的束轮廓。束轮廓可用于决定离子植入制程100是否可以继续进行，或者是否需要调整离子束26的束轮廓。离子植入系统18包括离子源22和离子束表征器27。离子束表征器27包括离子束轮廓仪38、多个感测器40、42和44、多个电流计46、48和50以及控制器52。如图2A所示，离子源22产生离子束26且将离子束26导向离子束轮廓仪38。

离子束轮廓仪38包括安装到框架或外壳39的多个感测器40/42/44。来自多个感测器40/42/44的感测信号被发送到多个电流计(例如电流计46/48/50)。电流计46/48/50中的每一者可耦合到多个感测器40/42/44中的相应一者。根据一实施例，例如法拉第杯的法拉第感测器可被配置以检测来自离子束26的离子粒子并将感测到的离子粒子的数量转换成电流值。举例而言，多个感测器40/42/44中的每一者及其对应的电流计46/48/50可由法拉第杯来代替。

如图2B所示，离子束轮廓仪38包括多个感测器40/42/44，其中感测器42设置在感测器44上方，且感测器40设置在感测器42上方。在其他实施例中，感测器40/42/44的其他配置也是可能的。感测器40(其可包括法拉第杯)被配置用于测量离子束26的一维(1D)轮廓。多个感测器42(其中的每一者可包括法拉第杯)被配置用于共同测量离子束26的二维(2D)轮廓。在一实施例中，离子束轮廓仪38可以包括十一个或更多个感测器42，其在B-B方向上以线性方式分隔开。在一实施例中，多个感测器42中的相邻感测器之间的间距S1是相同的。多个感测器44(其中的每一者可包括法拉第杯)被配置用于测量离子束26的截面的角度分布，其中离子束传输的平面不正交于离子束的主表面的平面。多个感测器44可在B-B方向上以线性方式分隔开。在一实施例中，多个感测器44中的相邻感测器之间的间距S2是相同的。在一实施例中，可以在本公开的范围内使用多个感测器40/42/44的其他构造和配置。

图3A说明离子束剖绘制程。从图3A的框62开始，进行束电流密度测量以产生离子束26的二维(2D)轮廓。在框62中，离子束轮廓仪38(以及多个感测器40/42/44)通过由控制器52控制的平移机构沿C-C方向上的平移路径平移(例如移动)，以覆盖离子束26的整个截面区域。从多个感测器42的每一者沿平移路径平移来获取束电流密度测量值。可在离子束轮廓仪38运动时或在离子束轮廓仪38使用离散运动平移时(例如每次离子束轮廓仪38沿平移路径停止时)获取束电流密度测量值。

在一实施例中，当离子束轮廓仪38(以及多个感测器42)在C-C方向上沿平移路径平移时，进行三十二个或更多个单独的束电流密度测量。离子束轮廓仪38可包括十一个或更多的感测器42，其在B-B方向上以线性方式分隔开(如先前在图2B中所示)。离子束26可以具有特定宽度，且在B-B方向上线性分隔开的十一个或更多个感测器42以离散间隔来测量离子束26的宽度。如此一来，当离子束轮廓仪38平移穿过离子束26时由多个感测器42所测量的束电流密度的集合代表B-B和C-C方向上的离子束26的离子束电流密度(或二维束轮廓)的二维(2D)图。在替代实施例中，离子束轮廓仪38可包括少于或多于十一个感测器42，其在B-B方向上以线性方式分隔开。在一实施例中，离子束轮廓仪38在C-C方向上沿着平移路径平移一距离D1，此距离D1可介于约-200mm到约+200mm的范围内。

多个感测器42测量离子束26的截面积上的增量区域中的束电流，以共同获得束电流密度的二维(2D)图形式的束电流分布。二维(2D)图是束电流密度的空间精确图且可被配置为使得束截面的每个增量区域包含束电流密度的测量值。当离子束轮廓仪38平移(例如沿平移路径移动)且离子束26撞击多个感测器42中的相应感测器时，可由电流计48或多个感测器42的每一者(例如当多个感测器42中的每一者包括法拉第杯时)产生电流信号，来自电流计48或多个感测器42(例如当多个感测器42中的每一者包括法拉第杯时)的电流信号被发送到控制器52。控制器52将来自多个感测器42中的每一者的信号的时间关联性与离子束26的扫描位置相关联，且计算束电流密度的空间精确二维图。

接着，控制器52使用流程图框62中所收集的电流密度测量值(或二维原始数据)的集合(也称为数据集)来产生图3A的流程图框64中的离子束轮廓的二维彩色显示或图表。如图3B所示，所获取的束电流测量值被标准化为从最小值0(例如所测量到最低的束电流)到最大值1(例如所测量到最高的束电流)的数值范围。所获取的束电流密度测量值也能够可选地标准化为从0％的最小值到100％的最大值的百分比数值。这些标准化束电流密度值的从0到1(或从0％到100％)的不同子范围被分配给不同的颜色，且标准化束电流密度测量值以配置包括正方形点的二维彩色图的形式输出或显示，其中每个点都包含一种颜色，以表示离子束26截面的增量区域中的束电流密度的测量值。图3C绘示离子束轮廓的范例二维彩色图的比例尺，其中比例尺上的不同位置代表不同的颜色。标准化束电流值的每个子范围的每种颜色可具有不同的色调，以表示子范围内具有更大或更小的束电流密度的区域。在一实施例中，所测量的束电流密度值可以被标准化，使得蓝色被分配给在从0到小于0.44的任何值的范围内的标准化束电流密度值，绿色被分配给在从0.44到小于0.56的任何值的范围内的标准化束电流密度值。黄色被分配给从0.56到小于0.66的任何值的范围内的标准化束电流密度值，橙色被分配给从0.66到小于0.84的任何值的范围内的标准化束电流密度值，红色被分配给0.84到1的范围内的标准化束电流密度值。

将所收集的离子束26的二维束电流密度测量值(如图3A的流程图框62中所示)标准化为从最小值为0(例如所测量到最低的束电流)到最大值为1(例如所测量到最高的束电流)的范围内，再产生二维彩色显示或离子束轮廓图具有优势。可在二维颜色图中使用大范围的颜色，进而容易观察到离子束26的束轮廓的差异。此外，如上述将不同颜色分配给标准化束电流密度测量值允许在更大数量的颜色和色调中观察到高于0.44的标准化束电流密度，进而可容易地区分离子束26的束电流密度的差异。

在图3A的流程图框66中所示的步骤中，在流程图框62中所示的步骤期间收集的束电流密度测量值(或二维原始数据)的集合(也称为数据集)也随后用于产生离子束26的多个第一一维(1D)轮廓。如图3D所示，控制器52可以从离子束轮廓仪38的多个感测器42所得的二维束电流密度测量值产生多个第一一维束轮廓。每个第一一维束轮廓通过绘制由多个感测器42中的每一者沿单一轴测量的束电流密度值(来自以上流程图框62的二维原始数据)以产生离子束26的空间精确的一维视图。因此，每个第一一维束轮廓包含关于离子束26的特定截面部分的信息。所产生的第一一维束轮廓的数量可以与离子束轮廓仪38中存在的感测器42的数量相同(例如假设离子束轮廓仪38具有十一个感测器42，则会产生11个第一一维束轮廓)。在一实施例中，仅使用从离子束轮廓仪38的区域54(如图2B所示)收集的束电流密度测量值(或二维原始数据)来产生多个第一一维束轮廓。在一实施例中，区域54的宽度W1可介于约100mm到约150mm的范围内。举例而言，可在区域54内收集束电流测量值(二维原始数据)以产生多个第一一维射束轮廓，其中区域54在其中心线A-A(如图2B所示)的任一侧上从-50mm延伸到+50mm，中心线A-A也是离子束轮廓仪38的中心线。在一实施例中，在区域54内所产生的第一一维束轮廓的数量与存在的感测器42的数量相同(例如假设区域54具有十一个感测器42，则产生11个第一一维束轮廓)。

在流程图框67所示的步骤中，随后以在图3A的流程图框66所示的步骤期间所产生的多个第一一维束轮廓来产生多个空间反转的第二一维束轮廓。为多个第一一维束轮廓中的对应一者产生多个第二一维束轮廓中的每一者。每个第二一维束轮廓(例如图3E中的第二一维束轮廓58)是通过沿平移路径(例如在离子束轮廓仪38平移的C-C方向)进行空间反转来获得。在一些实施例中，每个第二一维束轮廓(例如图3E中的第二一维束轮廓58)是第一一维束轮廓(例如图3D和图3E中的第一一维束轮廓56)中的相应一者相对于沿平移路径(例如C-C方向)通过第一点(例如图3E中的点K)的线(例如图3E中的线E)的镜像。

随后，在流程图框68中，控制器52根据第二一维束轮廓和其对应的第一一维束轮廓计算多个第三一维束轮廓。为了计算多个第三一维束轮廓(例如第三一维束轮廓59)中的每一者，每个空间反转的第二一维束轮廓(例如图3E中的第二一维束轮廓58)的束电流密度值被增加(或迭加)到沿平移路径(例如C-C方向)相对于第一点K或测量位置的对应第一一维束轮廓(例如图3E中的第一一维束轮廓56)的束电流密度值，例如每个第二一维束轮廓及其对应的第一一维束轮廓相对于通过第一点K的垂直线(例如图3E中的线E)为彼此的镜像。

在替代实施例中，为了计算多个第三一维束轮廓中的每一者，每个空间反转的第二一维束轮廓(例如图3E中的第二一维束轮廓58)的束电流密度值及其对应的第一一维束轮廓(例如图3E中的第一一维束轮廓56)的束电流密度值会乘以常数(例如二)。常数值可对应于晶圆在植入制程期间随后将被旋转的次数。接着，沿平移路径(例如C-C方向)相对于第一点K或测量位置，将每个空间反转的第二一维束轮廓的倍增束电流密度值添加(或迭加)到其对应的第一一维束轮廓的倍增束电流密度值，使得每个第二一维束轮廓及其对应的第一一维束轮廓相对于穿过第一点K的垂直线(例如图3E中的线E)是彼此的镜像。在一实施例中，多个第一一维束轮廓的数量和多个第二一维束轮廓的的数量相同。在一实施例中，多个第一一维束轮廓的数量与多个第三一维束轮廓的数量相同。

在流程图框70所示的步骤中，将在图3A的流程图框68所示的步骤期间产生成的多个第三一维束轮廓的所有计算束电流密度值相加(或迭加)在一起以获得组合的一维束轮廓。随后，如流程图框72所示，通过将组合的一维束轮廓的束电流密度值除以多个第三一维束轮廓中的第三一维束轮廓的数量来计算平均一维束轮廓。

在流程图框74所示的步骤中，接着将在图3A的流程图框72中产生的平均一维束轮廓与存储在离子植入系统18的存储器或控制器52上的最佳化或黄金束轮廓90(如图3F所示)进行比较。最佳化或黄金束轮廓90是从先前在晶圆(例如类似于晶圆34)上进行的离子植入制程100获得的。在对晶圆进行离子植入制程100之后，对每个晶圆进行热波图测量以测量晶圆的反射率，用以产生相应的热波均匀性分布。每个晶圆上的热波测量(以及热波均匀性分布)显示出与植入晶圆上的离子植入均匀性的高度相关性。热波测量可涉及用离子束扫描晶圆。选择显示良好或最佳均匀性的多个热波均匀性分布，且将其对应的平均一维束轮廓(以类似于上述流程图框62到72中所示的方式产生)相加(例如迭加)在一起。随后，通过获得这些迭加的平均一维束轮廓的平均值(例如通过将迭加的平均一维束轮廓的束电流密度值除以所选多个热波均匀性分布的数量)来计算最佳化束轮廓90。接下来可将最佳化束轮廓90与在流程图框72中产生的离子束26的平均一维束轮廓进行比较，以确认离子束26轮廓在规格范围内。最佳化束轮廓90可以用其他选定的热波均匀性分布的平均一维束轮廓来更新，这些轮廓在获得时显示出良好或最佳的均匀性。

在对晶圆34进行离子植入制程100之前使用离子束轮廓仪38测量离子束26的轮廓时可达成优点。离子束轮廓仪38被配置为获取离子束26的二维束轮廓，随后用于产生离子束26的多个第一一维(1D)轮廓、用于每个第一一维束轮廓的多个空间反转的第二一维束轮廓，以及通过将每个空间反转的第二一维束轮廓的束电流密度值添加(或迭加)到其对应的第一一维束轮廓的束电流密度值来计算的多个第三一维束轮廓。由多个第三一维束轮廓计算平均一维束轮廓，接着将其与最佳化束轮廓90进行比较以决定是否可在晶圆34上进行离子植入制程100，或者是否应该调整离子束26的束轮廓。优点可包括更好的离子束均匀性调整以及改善离子植入制程100期间晶圆34上的离子植入均匀性。此外，所公开的方法可容易地整合到现有制程中而无需任何硬体改变，此降低了制造成本。

进一步参照流程图框74，将流程图框72中产生的平均一维束轮廓标准化为所选采样区域92内的最佳化束轮廓90(如图3F所示)的平均值。所选采样区域92可位在穿过平均一维束轮廓的中心点(例如在0mm处)的垂直线的任一侧且在+30mm到+120mm和-30mm到-120mm的范围内，如图3F所示。随后，控制器52计算平均一维束轮廓与最佳化束轮廓90相比的标准差。

如图3A的流程图框76所示，如果与最佳化束轮廓90相比，采样区域92中的平均一维束轮廓具有小于预设阈值(例如0.07)的标准差，则离子束26的轮廓被认定为在规格范围内，且在晶圆34(如图1所示)上进行离子植入制程100。如果与最佳化束轮廓90相比，平均一维束轮廓的标准差等于或大于预设阈值(例如0.07)，则认定离子束26轮廓在所需规格之外且不进行离子植入过程100。相对地，控制器52可采用回馈演算法，控制器52可通过回馈演算法发送信号以通过调控离子束26的各种参数(如流程图框78所示)来调整束轮廓，例如束强度、束高度、束的入射角(也称为束角)，束的发散角(也称为束发散角)和光束宽度等，以使相较于最佳化轮廓的平均一维束轮廓的标准差小于预设阈值(例如0.07)。在进行离子束26的调整之后，可获取更新的平均一维束轮廓以确认调整且检查调整后的离子束26是否落入所需规格内。

控制器52可用于进行图3A的制程流程的许多步骤，以产生平均一维束轮廓且基于所产生的平均一维束轮廓决定是否继续进行植入。控制器52可用硬体或软体来实现。在一些实施例中，控制器52包括例如专用集成电路(application-specific integratedcircuit；ASIC)、现场可编程逻辑闸阵列(field programmable gate array；FPGA)等的电路。在一些实施例中，控制器52是包括可操作以执行程序的处理器的计算机。出于说明的目的，控制器52被绘示为单一个元件。在一些实施例中，控制器52包括多个元件。控制器52可包括被配置以存储用于实现图3A的制程框的参数的存储器(例如易失性或非易失性存储器)。参数可以被写死或通过输入装置输入到控制器52。

本公开的实施例具有一些有利特征。实施例包括在对第一晶圆进行第一离子植入制程之前使用离子束轮廓仪测量离子束的轮廓。离子束轮廓仪被配置以因应离子束沿相对于离子束的平移路径的入射离子而产生感测器信号。获取的感测器信号代表离子束的二维(2D)轮廓。接着，处理离子束的二维轮廓，且与基线、“最佳化”或“黄金”束轮廓进行比较，以决定是否可进行第一次离子植入过程，或者是否应该调整离子束植入工具的束轮廓。本公开的一或多个实施例可以允许在第一晶圆上和在第一离子植入制程期间具有更好的离子束均匀性调控和改善的离子植入均匀性。此外，所公开的方法可以容易地整合到现有制程中而无需任何硬体改变，进而降低了制造成本。

根据一实施例，一种用于晶圆的离子植入的方法包括沿着平移路径相对于离子束移动多个感测器；获取由多个感测器在沿平移路径的多个位置处产生的感测器信号；将获取的感测器信号转换成代表离子束二维(2D)轮廓的数据集；从数据集产生离子束的多个第一一维(1D)轮廓，多个第一一维轮廓中的每一者具有第一组电流密度值；通过将离子束的多个第一一维轮廓中的每一者空间反转来产生离子束的多个第二一维轮廓，多个第二一维轮廓中的每一者具有第二组电流密度值；通过将多个第一一维轮廓中的每一者的第一电流密度值与多个第二一维轮廓中的对应一者的第二电流密度值迭加来产生离子束的多个第三一维轮廓；根据多个第三一维轮廓，决定是否继续使用离子束对晶圆进行植入制程；因应决定继续植入制程，利用离子束对晶圆进行植入制程。

在一实施例中，多个感测器包括在垂直于平移路径的方向上以线性方式分隔开的至少十一个感测器。

在一实施例中，产生离子束的多个第三一维轮廓包括相对于沿平移路径的第一点将多个第一一维轮廓中的每一者的第一电流密度值与多个第二一维轮廓中的对应一者的第二电流密度值迭加，使得多个第一一维轮廓中的每一者及多个第二一维轮廓中的对应一者相对于穿过第一点的垂直线是彼此的镜像。

在一实施例中，此方法更包括将离子束的多个第三一维轮廓中的每一者的第三电流密度值迭加以产生离子束的多个第三一维轮廓的迭加电流密度值，以及根据离子束的多个第三一维轮廓的迭加电流密度值计算离子束的平均一维轮廓。

在一实施例中，此方法更包括计算离子束的平均一维轮廓与最佳化轮廓相比的标准差，最佳化轮廓被存储在控制器上。

在一实施例中，此方法更包括当标准差等于或大于预设阈值时调整离子束的参数。

在一实施例中，根据多个第三一维轮廓决定是否继续使用离子束在晶圆上的植入制程包括当标准差小于预设阈值时决定继续植入制程。

在一实施例中，离子束的参数包括束强度、束高度、束宽度或前述的组合。

根据一个实施例，一种用于离子束均匀性调控的方法包括在离子植入系统中产生离子束；获取代表离子束二维(2D)轮廓的数据集；从数据集中产生离子束的多个第一一维(1D)轮廓；从离子束的多个第一一维轮廓产生离子束的多个第二一维轮廓；将离子束的多个第二一维轮廓的电流密度值迭加以产生离子束的组合一维轮廓；通过将组合一维轮廓的电流密度值除以离子束的多个第二一维轮廓的数量来计算离子束的平均一维轮廓；根据离子束的平均一维轮廓，决定是否继续以离子束进行植入制程。

在一实施例中，获取代表离子束的二维(2D)轮廓的数据集更包括沿着覆盖离子束的截面区域的平移路径移动离子束轮廓仪。

在一实施例中，从离子束的多个第一一维轮廓产生离子束的多个第二一维轮廓包括通过将在多个第一一维轮廓中的每一者空间反转来产生离子束的多个第三一维轮廓。多个第一一维轮廓中的每一者具有第一组电流密度值，且多个第三一维轮廓中的每一者具有第二组电流密度值；以及相对于沿平移路径的第一点将多个第一一维轮廓中的每一者的第一组电流密度值与多个第三一维轮廓中的对应一个的第二组电流密度值迭加，使得多个第一一维轮廓中的每一者及多个第三一维轮廓中的对应一者相对于通过第一点的垂直线是彼此的镜像。

在一实施例中，离子束轮廓仪包括多个感测器，其在垂直于平移路径的方向上以线性方式分隔开。

在一实施例中，此方法更包括计算离子束的平均一维轮廓与最佳化轮廓相比的标准差，其中最佳化轮廓包括多个一维热波均匀性分布的平均值。

在一实施例中，此方法更包括当标准差等于或大于预设阈值时，调整离子束的束强度、束高度、束宽度或前述的组合。

根据一实施例，一种方法包括沿着相对于离子束的平移路径移动离子束轮廓仪，使得离子束轮廓仪覆盖离子束的整个截面区域；使用离子束轮廓仪上的多个感测器获取代表离子束二维(2D)轮廓的数据集，多个感测器在垂直于平移路径的方向上以线性方式分隔开；从数据集产生离子束的第一一维(1D)轮廓；计算离子束的第一一维轮廓与最佳化束轮廓相比的标准差，其中最佳化束轮廓包括多个第二一维轮廓的平均值。

在一实施例中，离子束轮廓仪移动至多200mm的第一距离。

在一实施例中，多个感测器中的每一者都包括法拉第杯。

在一实施例中，多个第二一维轮廓中的每一者对应于先前进行的相应最佳化离子植入制程。

在一实施例中，离子束的第一一维轮廓被标准化为第一采样区域内的最佳化束轮廓的平均值。

在一实施例中，产生离子束的第一一维轮廓包括从代表离子束的二维轮廓的数据集产生离子束的多个第三一维轮廓，其中数据集是从离子束轮廓仪在离子束轮廓仪的垂直中心线的任一侧从-50mm延伸至+50mm的区域获取，多个第三一维轮廓中的每一者具有第一组电流密度值；从多个第三一维轮廓产生离子束的多个第四一维轮廓，多个第四一维轮廓中的每一者具有第二组电流密度值；将多个第三一维轮廓中的每一者的第一电流密度值与多个第四一维轮廓的对应一者的第二电流密度值迭加以产生离子束的多个第五一维轮廓；将离子束的多个第五一维轮廓的电流密度值迭加以产生离子束的组合一维轮廓；以及通过将组合一维轮廓的电流密度值除以离子束的多个第五一维轮廓的数量来计算离子束的平均一维轮廓。

以上概述了许多实施例的特征，使本公开所属技术领域中具有通常知识者可以更加理解本公开的各实施例。本公开所属技术领域中具有通常知识者应可理解，可以本公开实施例为基础轻易地设计或改变其他制程及结构，以实现与在此介绍的实施例相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例相同的优点。本公开所属技术领域中具有通常知识者也应了解，这些相等的结构并未背离本公开的精神与范围。在不背离后附权利要求书的精神与范围的前提下，可对本公开实施例进行各种改变、置换及变动。

Claims (10)

1.一种半导体制造方法，用以对一晶圆进行离子植入，包括：

沿着一平移路径相对于一离子束移动多个感测器；

获取由所述感测器在沿该平移路径的多个位置处所产生的多个感测器信号；

将所获取的所述感测器信号转换成代表该离子束的一二维轮廓的一数据集；

从该数据集产生该离子束的多个第一一维轮廓，所述第一一维轮廓中的每一者具有一第一组电流密度值；

通过将该离子束的所述第一一维轮廓中的每一者空间反转来产生该离子束的多个第二一维轮廓，所述第二一维轮廓中的每一者具有一第二组电流密度值；

通过将所述第一一维轮廓中的每一者的第一电流密度值与所述第二一维轮廓中的对应一者的第二电流密度值迭加来产生该离子束的多个第三一维轮廓；

根据所述第三一维轮廓，决定是否继续使用该离子束对该晶圆进行一植入制程；以及

因应决定继续该植入制程，利用该离子束对该晶圆进行该植入制程。

2.如权利要求1所述的半导体制造方法，其中所述感测器包括在垂直于该平移路径的一方向上以线性方式分隔开的至少十一个感测器。

3.如权利要求1所述的半导体制造方法，其中产生该离子束的所述第三一维轮廓包括相对于沿该平移路径的一第一点将所述第一一维轮廓中的每一者的所述第一电流密度值与所述第二一维轮廓中的对应一者的所述第二电流密度值迭加，使得所述第一一维轮廓中的每一者及所述第二一维轮廓中的对应一者相对于穿过该第一点的一垂直线是彼此的镜像。

4.如权利要求1所述的半导体制造方法，更包括：

将该离子束的所述第三一维轮廓中的每一者的多个第三电流密度值迭加以产生该离子束的所述第三一维轮廓的多个迭加电流密度值；以及

根据该离子束的所述第三一维轮廓的所述迭加电流密度值计算该离子束的一平均一维轮廓。

5.如权利要求4所述的半导体制造方法，更包括计算该离子束的该平均一维轮廓与一最佳化轮廓相比的一标准差，该最佳化轮廓被存储在一控制器上。

6.如权利要求5所述的半导体制造方法，更包括当该标准差等于或大于一预设阈值时调整该离子束的多个参数。

7.如权利要求6所述的半导体制造方法，其中根据所述第三一维轮廓决定是否继续使用该离子束在该晶圆上的该植入制程包括当该标准差小于该预设阈值时决定继续该植入制程。

8.如权利要求7所述的半导体制造方法，其中该离子束的所述参数包括束强度、束高度、束宽度或前述的组合。

9.一种半导体制造方法，用于调控离子束均匀性，包括：

在一离子植入系统中产生一离子束；

获取代表该离子束的一二维轮廓的一数据集；

从该数据集中产生该离子束的多个第一一维轮廓；

从该离子束的所述第一一维轮廓产生该离子束的多个第二一维轮廓；

将该离子束的所述第二一维轮廓的多个电流密度值迭加以产生该离子束的一组合一维轮廓；

通过将该组合一维轮廓的多个电流密度值除以该离子束的所述第二一维轮廓的数量来计算该离子束的一平均一维轮廓；以及

根据该离子束的该平均一维轮廓决定是否继续使用该离子束进行一植入制程。

10.一种半导体制造方法，包括：

沿着相对于一离子束的一平移路径移动一离子束轮廓仪，使得该离子束轮廓仪覆盖该离子束的一整个截面区域；

使用该离子束轮廓仪上的多个感测器获取代表该离子束的一二维轮廓的一数据集，所述感测器在垂直于该平移路径的一方向上以线性方式分隔开；

从该数据集产生该离子束的一第一一维轮廓；以及

计算该离子束的该第一一维轮廓与一最佳化束轮廓相比的一标准差，其中该最佳化束轮廓包括多个第二一维轮廓的一平均值。

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