CN1977352A - 用于差错检测和工艺控制的等离子体离子注入监视系统 - Google Patents
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Abstract
一种等离子体离子注入系统，包括工艺室(10)，用于在工艺室中产生等离子体的源，位于工艺室中用于支撑衬底的台板(14)，和用于产生将来自等离子体的离子向衬底中加速的注入脉冲的脉冲源。在一个方面中，系统包括被配置以测量工艺室中离子质量和能量的等离子体监视器和被配置以响应于所测量的质量和能量来确定系统的操作情况的分析器(100)。在另一个方面中，系统包括被配置以获取注入脉冲样本的数据获取单元(300)和被配置以基于所获取的样本来确定系统的操作情况的分析器。
Description
技术领域
本发明涉及用于衬底的等离子体离子注入的系统和方法，更具体地，涉及用于监视等离子体离子注入系统的方法和装置。
背景技术
离子注入是将电导率变化的杂质引入半导体晶片的标准技术。在传统的射束线(beamline)离子注入系统中，所需的杂质材料在离子源中被离子化，离子被加速以形成规定能量的离子束，并且离子束被指引到晶片的表面。离子束中的高能离子透入半导体材料的本体，并嵌入半导体材料的晶格中以形成所需电导率的区。
半导体工业中众所周知的趋势是更小，更高速的器件。特别而言，半导体器件的横向尺度和特征深度都正在降低。掺杂剂材料的注入深度至少部分地由注入半导体晶片的离子的能量来确定。射束线离子注入器被典型地设计用于在相对高的注入能量下高效地工作，而在浅结注入所需的低能量下可能不高效地运转。
已研究了用于在半导体晶片中形成浅结的等离子体掺杂系统。在等离子体掺杂系统中，半导体晶片置于导电台板上，其起到阴极的作用并且位于工艺室中。含有所需掺杂剂材料的可离子化的工艺气体被引入工艺室，且在台板和阳极或室壁之间施加电压脉冲，使得形成等离子体鞘在晶片附近的等离子体。所施加的脉冲使得等离子体中的离子穿过等离子体鞘并被注入晶片。注入的深度与在晶片和阳极之间施加的电压有关。可以实现非常低的注入能量。等离子体掺杂系统在例如1994年10月11日授予Sheng的美国专利No.5,354,381、2000年2月1日授予Liebert等人的美国专利No.6,020,592和2001年2月6日授予Goeckner等人的美国专利No.6,182,604中有描述。
如上所述的等离子体掺杂系统中，所施加的电压脉冲产生等离子体，并将正离子从等离子体向着晶片加速。在称为等离子体浸入系统的其他类型的等离子体系统中，持续的或脉冲的RF能量被施加到工艺室，由此产生持续的或脉冲的等离子体。每隔一段时间，在台板和阳极之间施加可与RF脉冲同步的负电压脉冲，使得等离子体中的正离子向着晶片加速。
等离子体中不同离子质荷比的分布和频率对等离子体离子注入中的注入剂量和注入深度轮廓分布有重要的影响。许多因素可以影响等离子体离子注入系统中的质量分布，包括工艺室壁的条件、标靶和工艺室组件的电子发射系数、晶片上的氧化物和光刻胶涂层等。为了获取可重复的等离子体离子注入工艺，这些因素的变化应该被检测并被补偿或中和，使得对于工艺来说可以获得可重复的离子质量分布和强度。这允许获得在等离子体离子注入工艺中可重复的离子剂量和掺杂剂深度分布。
质量分析已经在传统的射束线离子注入系统中被使用。但是，为了在基于等离子体的工艺中获取非常高产量的好处，质量分析在等离子体离子注入系统中已经被放弃。于2000年8月15日被授权给Denholm等人的美国专利No.6,101,971公开了在等离子离子注入系统中光发射光谱和质量分析的使用。该专利没有教导将质量分析用于等离子体离子注入系统中的原位等离子体状态测量或工艺控制。
在等离子体注入系统中，短的DC电压脉冲(大约为1到100微秒)被施加给浸没在等离子体中的衬底。这些脉冲将等离子体中的正离子朝向标靶加速，从而引起离子注入。DC注入脉冲的电压和电流波形以及这些波形的变化可以指示注入工艺中的问题。典型的等离子体离子注入的监视包括残留气体分析器或光发射光谱仪。这种类型的等离子体监视是在长到无法检测在等离子体离子注入中所使用的DC脉冲的临界电压和电流波形的瞬时变化的时间范围上进行的。当典型的等离子体监视技术被使用时，包括在这些波形中的有价值的工艺监视信息被丢失。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了等离子体离子注入装置。该等离子体离子注入装置包括：工艺室；位于所述工艺室中用于支撑衬底的台板；位于所述工艺室中且与所述台板空间上分开的阳极；被耦合到所述工艺室的工艺气体源，其中，含有工艺气体离子的等离子体在所述阳极与所述台板之间的等离子体放电区域中被产生；脉冲源，用于在所述台板与所述阳极之间施加注入脉冲以将来自等离子体的离子向衬底中加速；以及等离子体监视器，被配置以测量所述工艺室中的离子的质量和能量。测量的离子质量和能量指示等离子体离子注入装置的操作情况。
根据本发明的第二方面，提供了等离子体离子注入装置。该等离子体离子注入装置包括：工艺室；位于所述工艺室中用于支撑衬底的台板；位于所述工艺室中且与所述台板空间上分开的阳极；被耦合到所述工艺室的工艺气体源，其中，含有工艺气体离子的等离子体在所述阳极与所述台板之间的等离子体放电区域中被产生；脉冲源，用于在所述台板与所述阳极之间施加注入脉冲以将来自等离子体的离子向衬底中加速；以及被配置以获取所述注入脉冲的样本的数据获取单元，其中，所获取的样本指示等离子体离子注入装置的操作情况。
根据本发明的第三方面，提供了用于衬底的等离子体离子注入的方法。该方法包括：提供等离子体离子注入系统，该等离子体离子注入系统包括工艺室、用于在工艺室中产生等离子体的源、位于工艺室中用于支撑衬底的台板和用于产生将来自等离子体的离子向衬底中加速的注入脉冲的脉冲源；获取所述工艺室中离子的质量和能量的测量结果；以及基于所获取的离子质量和能量测量结果确定等离子体离子注入系统的操作情况。
根据本发明的第四方面，提供了用于衬底的等离子体离子注入的方法。该方法包括：提供等离子体离子注入系统，该等离子体离子注入系统包括工艺室、用于在工艺室中产生等离子体的源、位于工艺室中用于支撑衬底的台板和用于产生将来自等离子体中的离子向衬底中加速的注入脉冲的脉冲源；获取所述注入脉冲的样本；以及基于所获取的样本确定等离子体离子注入系统的操作情况。
附图说明
为了更好地理解本发明，参照附图，附图被包含在这里作为参照并且其中：
图1是等离子体离子注入系统的简化示意框图；
图2是根据本发明第一实施例的等离子体离子注入系统的简化示意框图；
图3是根据本发明第二实施例的等离子体离子注入系统的简化示意框图；
图4是根据本发明第三实施例的等离子体离子注入系统的简化示意框图；
图5是根据本发明第四实施例的用于获取时间分辨质量和能量测量的系统的框图；
图6是图示在图5中所示系统的操作的时序图；以及
图7是根据本发明第五实施例的等离子体离子注入系统的示意框图。
具体实施方式
适用于实现本发明的等离子体离子注入系统的实例在图1中示意性地示出。本发明的实施例被结合图2到7描述。图1到7中相同的单元具有相同的标号。
工艺室10界定了封闭空间12。定位在室10内的台板14提供用于支撑例如半导体晶片20的衬底的表面。晶片20例如可以在其边缘处被夹到台板14的平坦表面上，或者可以被静电地夹住。在一个实施例中，台板具有用于支撑晶片20的导电表面。在另一个实施例中，台板包括用于连接到晶片20的导电的钉(未示出)。此外，台板14可以配备有用于控制晶片/衬底温度的加热/冷却系统。
阳极24位于室10内，与台板14在空间上分开。阳极24可以在由箭头26表示的垂直于台板14的方向上移动。阳极典型地连接到室10的导电的壁，两者都可以接地。在另一种实施方式中，台板14接地，且阳极24被提供负电压的脉冲。在其他的实施方式中，阳极24和台板14都可以相对于地偏置。
晶片20(通过台板14)和阳极24连接到高压脉冲源30，使得晶片20起到阴极的作用。脉冲源30典型地提供幅度为约20～20,000伏、持续时间为约1～200微秒且脉冲重复率为约100Hz～20kHz的脉冲。将理解，这些脉冲参数值仅为示例性的，在本发明的范围内可使用其它的值。
室10的封闭空间12通过可控制的阀32耦合到真空泵34。工艺气体源36通过质量流量控制器38耦合到室10。位于室10内的压力传感器48向控制器46提供指示室压力的信号。控制器46将所感测的室压力与所需的压力输入相比较，并向阀32或质量流量控制器38提供控制信号。控制信号控制阀32或质量流量控制器38，以便使室压力与所需的压力之间的差最小化。真空泵34、阀32、质量流量控制器38、压力传感器48和控制器46组成闭环压力控制系统。压力典型地控制在约1毫托～约500毫托的范围内，但是不局限于此范围。气源36供给含有用于注入工件的所需掺杂剂的可离子化气体。可离子化气体的例子包括BF3、N2、Xe、H2、O2、Ar、PH3、PF3、AsH3、AsF5和B2H6。质量流量控制器38调节向室10供给气体的速率。图1所示的配置以所需的流速和恒定的压力提供持续的工艺气体流。优选地调节压力和气体流速以提供可重复的结果。在另一种实施方式中，可以使用由控制器46控制的阀调节气流，而阀32保持在固定位置。这种设置称为上游压力控制。还可以使用其他的调节气体压力的配置。
等离子体离子注入系统可包括连接到空心阴极脉冲源56的空心阴极54。在一种实施方式中，空心阴极54包括导电的空心柱体，所述空心柱体围绕阳极24和台板14之间的空间。可以在需要非常低离子能量的应用中使用空心阴极。特别而言，空心阴极脉冲源56提供足以在室12内形成等离子体的脉冲电压，且脉冲源30建立所需的注入电压。关于使用空心阴极的其它细节在上述美国专利No.6,182,604中提供，该专利通过引用结合于此。
一个或多个法拉第杯可与台板14邻近地放置，以便测量注入晶片20的离子剂量。在图1的实施方式中，法拉第杯50、52等以相等的间距围绕在晶片20的外围。每个法拉第杯包括具有面对等离子体40的入口60的导电外壳。每个法拉第杯优选地尽可能接近晶片20地放置，并截取从等离子体40向台板14加速的正离子的样本。在另一种实施方式中，环形的法拉第杯置于晶片20和台板14的周围。
法拉第杯电连接到剂量处理器70或其他的剂量监视电路。通过入口60进入每个法拉第杯的正离子在连接到法拉第杯的电路中产生表示离子流的电流。剂量处理器70可处理该电流以确定离子剂量。
等离子体离子注入系统可包括围绕台板14的护圈66。护圈66可以被偏置以改善晶片20边缘附近的注入离子分布的均一性。法拉第杯50、52可以置于靠近晶片20和台板14的外围的护圈66内。
取决于系统的配置，等离子体离子注入系统可以包括其它组件。系统典型地包括工艺控制系统(未示出)，其控制和监视等离子体离子注入系统的组件以实现期望的注入工艺。利用持续的或脉冲的RF能量的系统包括耦合到天线或感应线圈的RF源。所述系统可包括磁性元件，其提供限制电子和控制等离子体密度和空间分布的磁场。在等离子体离子注入系统中使用磁性元件在例如2003年6月12日公布的WO03/049142中有描述，其通过引用结合于此。
在操作中，晶片20置于台板14上。压力控制系统、质量流量控制器38和气源36在室10内产生所需的压力和气体流速。举例来说，室10可用10毫托压力的BF3气体来工作。脉冲源30向晶片20施加一系列高压脉冲，导致在晶片20和阳极24之间的等离子体放电区44中形成等离子体40。如本领域中公知的，等离子体40含有源于气源36的可离子化气体的正离子。等离子体40包括在晶片20附近、典型地在晶片20表面的等离子体鞘42。在高压脉冲期间存在于阳极24和台板14之间的电场将正离子从等离子体40穿过等离子体鞘42向着台板14加速。加速的离子注入晶片20以形成杂质材料区。选择脉冲电压以将正离子注入到晶片20的所需深度。选择脉冲的数目和脉冲持续时间，以提供晶片20中的所需的杂质材料剂量。每脉冲的流为脉冲电压、脉冲宽度、脉冲频率、气体压力和种类以及电极的任何可变位置的函数。例如，可以针对不同电压调节阴极与阳极间的间距。
根据本发明第一实施例的等离子体离子注入系统的简化示意图在图2中示出。为了简化和便于理解本发明，图1中示出的系统组件已经被省略。质量和能量分析器100被配置成用于确定工艺室10内与等离子体40相关联的离子的质量和能量。质量和能量分析器100从工艺室10中取得离子，并确定离子的质量、能量和密度。
在一个实例中，质量和能量分析器100可以是由Hiden制造和销售的EQP型号的质谱仪。EQP质谱仪包括跟随有四极滤质器的静电扇形场能量分析器以及离子计数检测器。能量分析器可以包括形成静电分析器的一对弯曲电极。质量分析器可以包括四极质量分析器。EQP质谱仪可以以在IE-6托的数量级上的低内压操作，并且通过在50到300微米数量级的小孔与等离子体离子注入系统的工艺室相通，以维持低内压。抽取器通过孔将离子牵拉到质谱仪内用于分析。
质谱仪这样操作使得具有选择性能量和质量的离子在给定的时刻被检测到。质谱仪可以在扫描模式下操作，使得在能量和质量扫描窗口内的离子被检测。检测到的信号反映等离子体中具有不同质量和能量的离子的布局。
质量和能量数据被提供给实时数据分析单元140，其根据一个或多个预定算法处理数据。在简单的实例中，数据分析单元140可以处理质量和能量数据来提取指定的参数，例如具体种类的百分比，并且可以将指定参数与期望的界限做比较。如果指定参数落在期望界限外面，那么差错信号可以被产生。差错信号可以中断处理控制器以停止等离子体离子注入过程或者可以发信号给操作者来采取行动。除了实时分析之外或者作为其替换，质量和能量数据可以被存储在数据存储单元142中用于以后的分析。只是作为实例，数据分析单元140可以被实现为被编程的数字信号处理器，并且数据存储单元142可以被实现为一个或多个盘驱动。
质量和能量分析器100可以被用于等离子体离子注入系统中的原位质量和能量测量。质量和能量分析器可以提供工艺差错检测能力，例如，可能污染处理结果的不期望离子种类的出现。质量和能量分析器还可以在封闭的循环处理控制系统中实现，例如用于调整等离子体处理参数来补偿离子质量分布或强度的漂移。质量和能量分析器可以与例如辉光放电或射频源技术的任何等离子体离子源技术和脉冲的或连续的等离子体源一起使用。
如前面提到的，质量和能量分析器100可以通过入口孔从工艺室中取得离子。入口孔可以在工艺室10内具有不同的位置。
在图2的实施例中，质量和能量分析器100的入口孔110被定位在阳极24中。质量和能量分析器100因此从等离子体放电区44获取离子，而不需要离子被朝向台板14加速。
在图3所示的第二实施例中，质量和能量分析器100的入口孔120被定位在台板14中。在该实施例中，质量和能量分析器100获取被脉冲源30朝向台板14加速的离子。图3的实施例在质量和能量测量期间需要衬底不处于台板14上，或者要求使用具有与入口孔120对准的开口的特定衬底。图3的实施例对于维护和诊断测量非常有用。
在图4所示的第三实施例中，质量和能量分析器100的入口孔130被定位在与台板14的衬底支撑表面相邻的保护环66中。在该实施例中，离子的质量和能量可以在晶片20的等离子体离子注入期间被分析。质量和能量分析器100获取来自等离子体40的被朝向台板14加速的离子。图4的配置允许等离子体离子注入期间实时的、原位的质量和能量测量。将理解，两个或更多个入口孔可以被定位在台板14周围。入口孔可以具有到质量和能量分析器100的共同连接或者可以被相继连接到质量和能量分析器100。在其它实施例中，两个或更多个入口孔可以与各个质量和能量分析器相关联。
图4还图示了在用于工艺控制的封闭循环配置中使用的质量和能量分析器100。通过质量和能量分析器100获取的测量结果可以被提供给实时数据分析单元140。数据分析单元140可以处理质量和能量测量结果以评价等离子体离子注入系统的操作。如果等离子体离子注入系统的操作被确定为在操作参数的期望范围之外，那么系统可以被调整或者被关闭。在图4的实例中，分析单元140将控制信号提供给脉冲源30。例如，脉冲宽度、脉冲频率和/或脉冲幅度可以被调整以使系统操作在期望的范围内。将理解，等离子体离子注入系统的不同参数可以在本发明的范围内被调整。例如，现在参照图1，期望的压力可以被调整，工艺气体的流量可以被调整，和/或空心电极脉冲源56可以被调整。
质量和能量测量结果可以被连续地或者在指定的时间间隔期间被获取。因此，质量和能量分析器100可以被使得能够指定时间间隔期间获取测量结果。更具体地，测量结果可以与等离子体离子注入系统的操作同步。
根据本发明第四实施例的用于使质量和能量测量与由脉冲源30产生的注入脉冲同步的系统在图5中示出。脉冲源30将注入脉冲220提供给如图1中所示且如上描述的工艺室10。用于分析的离子被质量和能量分析器100从工艺室10中取出。注入脉冲还被提供给可变延迟产生器200，并且由延迟产生器200输出的延迟脉冲222被提供给可变选通脉冲产生器210。由选通脉冲产生器210输出的选通脉冲224作为外部触发被提供给质量和能量分析器100，并且仅在选通脉冲被提供时质量/能量数据才被收集。
时间分辨测量系统的操作参照图6描述。在图6的时序图中，注入脉冲220具有脉冲宽度T2，并且以时间间隔T1被重复。每一个注入脉冲220启动具有脉冲宽度T3的延迟脉冲222。延迟脉冲222在注入脉冲220的开始与质量和能量测量的开始之间建立起时间延迟。延迟脉冲222启动具有脉冲宽度T4的选通脉冲224。选通脉冲224建立起在该期间质量和测量结果被获取的时间间隔。因此，可变延迟产生器200建立起选通脉冲224相对于注入脉冲220开始的时间延迟，可变选通脉冲产生器210建立选通脉冲224的宽度。将理解，选通脉冲224可以在注入脉冲220期间或其之后出现。此外，除注入脉冲220之外的事件可以被用于触发可变延迟产生器200。
根据本发明第五实施例的等离子体离子注入系统的示意框图在图7中示出。图7的实施例基于监视与用于差错检测和/或封闭循环工艺控制的等离子体离子注入系统的操作相关联的波形。如上所述，被施加给台板14的负脉冲将等离子体中的正离子朝向衬底加速，从而引发离子注入。注入脉冲的电流和电压波形的变化可以指示注入过程中例如电弧的问题。此外，具有实时数据分析的注入脉冲的原位高带宽监视可以提供有关等离子体处理条件变化的信息，并且可以使能封闭的循环工艺控制。
现在参照图7，来自脉冲源30的电压和电流信号被转换成低压信号(例如，零到十伏)并且被提供给高速数据获取单元300。数据获取单元300在该实施例中以高达10兆赫兹的用户选择速率对电压和电流波形进行取样。因此，获取每一个注入脉冲甚至是短到一微秒的注入脉冲的多个样本。工艺参数例如电压过冲、脉冲上升时间、脉冲下降时间和电压变化，被使用数字信号处理或等同的技术从高速数据中提取出来。数据被实时分析并且被标记为落在正常操作范围之内或之外。当数据在正常操作范围之内时，数据总结被周期性地发送给工艺控制系统。当数据在正常操作范围之外时，差错情况被指示。高取样率数据集被存储用于以后的分析，并且工艺控制系统被通知差错情况。
如图7所示，由数据获取单元300获取的数据可以被提供给实时数据分析单元310和数据存储单元320。数据分析单元310可以分析代表电压和电流波形的所得数据并且如上所述产生差错信号。被选择的数据可以被存储在数据存储单元320中用于以后的分析。数据获取单元300可以经由可以是手动或自动的触发单元330被触发。例如，工艺控制系统可以在一串注入脉冲的开始自动地触发通过数据获取单元300的数据获取，并且可以在注入脉冲序列结束时触发数据获取的停止。
数据获取单元300可以获取与代表等离子体离子注入系统的操作的任何信号相关联的数据。如图7所示，由法拉第杯50和52产生的电流波形被提供给数据获取单元300。剂量电流波形被以高速取样并且提供代表被注入到衬底中的离子流的信息。
图7所示的数据获取安排可以如上所述被用在开放循环配置中，在其中系统操作被监视并且指定情况被报告给工艺控制系统。在其它实施例中，数据获取单元300可以是封闭循环控制系统的一部分。具体而言，数据分析单元310可以确定指定参数何时在正常操作范围之外。当异常情况被检测到时，控制信号可以被提供给脉冲源30以调制注入脉冲的一个或多个参数，例如脉冲宽度、脉冲频率和/或脉冲幅度，以将操作向正常操作范围调节。在其它实施例中，工艺室压、工艺气体流和/或空心电极脉冲源56可以响应于由数据分析单元310检测到的异常条件而被调节。
在一个实例中，数据获取单元300由使用在National Instruments公司PXI计算机中运行的National Instruments公司的具有三个十兆赫兹通道的6115型号高速数据获取卡来实现，Conduant的Streamstor流数据存储单元将每秒60兆字节提供给被实现为八个2500亿字节硬盘驱动的数据存储单元320。数据分析单元310可以包括实时计算注入参数值和趋势并且将偏移连同适当的返回信号一起报告给工艺控制系统的专用处理器。要被监视和计算的参数是特定于工艺和特定于制法的，并且可以在每一个数据收集序列之前被工艺控制系统通知给数据分析单元310。
这样已经描述了各种说明性的而非限制性的实施例和它们的方面，所以对于本领域的那些技术人员来说改进和改变都将很显然。这种改进和改变意于被包括在公开中，本公开的目的是为了说明和解释，而不意于界定对本发明的限制。本发明的范围应该根据所附权利要求及其等同情况的适当构成来确定。
Claims (39)
1、一种等离子体离子注入装置，包括：
工艺室；
位于所述工艺室中用于支撑衬底的台板；
位于所述工艺室中且与所述台板空间上分开的阳极；
被耦合到所述工艺室的工艺气体源，其中，含有工艺气体离子的等离子体在所述阳极与所述台板之间的等离子体放电区域中被产生；
脉冲源，用于在所述台板与所述阳极之间施加注入脉冲以将来自等离子体的离子向衬底中加速；以及
等离子体监视器，被配置以测量所述工艺室中离子的质量和能量，其中，测量的离子质量和能量指示等离子体离子注入装置的操作情况。
2、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器包括离子质量和能量分析器。
3、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器的入口位于阳极中。
4、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器的入口位于台板中。
5、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器的入口与台板的衬底支撑表面相邻。
6、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置和定位以分析等离子体放电区域中的离子。
7、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置和定位以分析被从等离子体放电区域朝向衬底加速的离子。
8、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以确定在相对于所述注入脉冲的所选时间间隔期间的离子质量和能量。
9、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以确定在获取时间间隔期间的离子质量和能量。
10、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以进行离子质量和能量的时间平均测量。
11、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，还包括：用于响应于所测量的离子质量和能量来确定等离子体离子注入装置的操作情况的分析单元，以及用于响应于所确定的操作情况来控制等离子体离子注入装置的参数的控制器。
12、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以用于相对于离子质量的扫描测量。
13、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以用于相对于离子能量的扫描测量。
14、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器通过入口孔与工艺室相通。
15、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以在每一个所述脉冲期间测量预定时间间隔中的离子质量和能量。
16、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器被配置以在每一个所述脉冲之后测量预定时间间隔中的离子质量和能量。
17、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器测量在所述工艺室中的离子质量分布。
18、如权利要求1所述的等离子体离子注入装置，其中，等离子体监视器测量在所述工艺室中的离子能量分布。
19、一种等离子体离子注入装置，包括：
工艺室；
位于所述工艺室中用于支撑衬底的台板；
位于所述工艺室中且与所述台板空间上分开的阳极；
被耦合到所述工艺室的工艺气体源，其中，含有工艺气体离子的等离子体在所述阳极与所述台板之间的等离子体放电区域中被产生；
脉冲源，用于在所述台板与所述阳极之间施加注入脉冲以将来自等离子体的离子向衬底中加速；以及
被配置以获取所述注入脉冲的样本的数据获取单元，其中，所获取的样本指示等离子体离子注入装置的操作情况。
20、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以对所述注入脉冲的电压波形和电流波形中的至少一种进行高速取样。
21、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，还包括用于提供代表被注入到衬底中的离子流的电信号的剂量测量设备，其中，数据获取单元被配置以对由剂量测量设备所产生的电信号进行高速取样。
22、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以监视等离子体离子注入装置的操作。
23、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，还包括用于响应于所获取的波形来确定等离子体离子注入装置的操作情况的分析单元，以及用于响应于所确定的操作情况控制等离子体离子注入装置的参数的控制器。
24、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以获取每一个所述注入脉冲中的多个样本。
25、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以获取指示每一个所述注入脉冲中的上升时间的样本。
26、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以获取指示每一个所述注入脉冲中的下降时间的样本。
27、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以获取指示每一个所述注入脉冲中的过冲的样本。
28、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以获取指示每一个所述注入脉冲中的幅度的样本。
29、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以获取指示所述注入脉冲中的变化的样本。
30、如权利要求19所述的等离子体离子注入装置，其中，数据获取单元被配置以在获取时间间隔期间获取所述注入脉冲的样本。
31、一种用于衬底的等离子体离子注入方法，包括：
提供等离子体离子注入系统，该等离子体离子注入系统包括工艺室、用于在工艺室中产生等离子体的源、位于工艺室中用于支撑衬底的台板和用于产生将来自等离子体的离子向衬底中加速的注入脉冲的脉冲源；
获取所述工艺室中离子的质量和能量的测量结果；以及
基于所获取的离子质量和能量测量结果确定等离子体离子注入系统的操作情况。
32、如权利要求31所述的方法，其中，获取离子质量和能量的测量结果的步骤包括获取在所述工艺室中的等离子体放电区域中的离子测量结果。
33、如权利要求31所述的方法，其中，获取离子质量和能量的测量结果的步骤包括获取被从等离子体中朝向台板加速的离子的测量结果。
34、如权利要求31所述的方法，其中，获取离子质量和能量的测量结果的步骤包括在相对于所述注入脉冲的所选时间间隔期间获取离子质量和能量测量结果。
35、如权利要求31所述的方法，还包括响应于所确定的操作情况，控制等离子体离子注入系统的参数。
36、一种用于衬底的等离子体离子注入方法，包括：
提供等离子体离子注入系统，该等离子体离子注入系统包括工艺室、用于在工艺室中产生等离子体的源、位于工艺室中用于支撑衬底的台板和用于产生将来自等离子体中的离子向衬底中加速的注入脉冲的脉冲源；
获取所述注入脉冲的样本；以及
基于所获取的样本确定等离子体离子注入系统的操作情况。
37、如权利要求36所述的方法，其中，获取所述注入脉冲的样本包括对每一个所述注入脉冲中的电压波形和电流波形中的至少一种进行高速取样。
38、如权利要求36所述的方法，还包括响应于所确定操作情况，控制等离子体离子注入系统的参数。
39、如权利要求36所述的方法，其中，获取所述注入脉冲的样本的步骤包括在获取时间间隔期间获取样本。
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