TW201635327A - 在具有垂直射束角度裝置的離子植入系統中量測垂直射束輪廓的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種離子植入系統量測系統，其具有：一繞著一軸線旋轉的掃描臂；以及一工件支撐盤，用以平移一工件通過該離子束。一位在該掃描臂的下游處的第一量測構件從該離子束處提供一第一信號。一具有一遮罩的第二量測構件被耦合至該掃描臂，用以在該掃描臂旋轉時從該離子束處提供一第二信號。該遮罩以介於該遮罩和該離子束之間的角度配向為基礎允許該離子束中不同數額的離子輻射進入一法拉第杯。一阻隔平板以該掃描臂的旋轉為基礎來選擇性地阻隔前往該第一法拉第杯的離子束。一控制器以該第一信號、第二信號、以及當該第二量測構件旋轉時介於該遮罩和該離子束之間的配向為基礎來決定該離子束的角度以及垂直尺寸。

Description

在具有垂直射束角度裝置的離子植入系統中量測垂直射束輪廓的方法

本發明大體上和離子植入系統有關，且更明確地說，和在具有用於量測垂直射束角度裝置的被掃描射束離子植入設備中量測垂直離子束輪廓的系統及方法有關。

相關申請案之參考

本申請案主張2014年12月26日提申的美國臨時申請案序號第62/096,928號的優先權和權利，該案標題為「在具有垂直射束角度裝置的離子植入系統中量測垂直射束輪廓的方法(METHOD OF MEASURING VERTICAL BEAM PROFILE IN AN ION IMPLANTATION SYSTEM HAVING A VERTICAL BEAM ANGLE DEVICE)」，本文以引用的方式將其完整併入。

離子植入系統係積體電路製造中被用來以摻雜物或雜質摻雜半導體基板的機制。於此些系統中，一摻雜物材料會被離子化並且從中產生一離子束。該離子束會被引導於一半導體晶圓的表面處，以便利用該摻雜物元素來植入該晶圓。該射束中的離子會穿透該晶圓的該表面，用以 形成一具有所希望導體係數的區域，例如，在晶圓中製作電晶體裝置時。典型的離子植入器包含：一離子源，用以產生該離子束；一束線組裝件，其包含一質量分析設備，用以利用磁場來引導及/或過濾(舉例來說，質量解析)該射束裡面的離子；以及一目標腔室，其含有一要被該離子束植入的工件。

在離子植入中要被植入的工件通常為一尺寸遠大於離子束之尺寸的半導體晶圓。在大部分的離子植入應用中，植入的目標係在該工件或晶圓的表面的整個面積上均勻地傳送一摻雜物的精確受控數額。為運用一尺寸明顯小於工件面積的離子束來達成摻雜的均勻性，廣泛使用的技術係所謂的混合式掃描系統，其中，一小尺寸的離子束會在其中一個方向中前後快速地被掃掠或掃描，並且該工件會沿著該被掃描的離子束的正交方向以機械方式被移動。

為達成該工件之整個面積的均勻劑量覆蓋的目的，兩個方向中的掃描寬度會被設定成使得整個離子束部分在掃描的極端處會完全離開該工件，通常稱為「過掃描(overscan)」。也就是，掃描寬度會大於該工件的尺寸加上該離子束在該掃描維度中的尺寸的總和。然而，於許多情況中，兩個方向或是任一方向中的離子束尺寸為未知，並且經常在設定該些掃描寬度時會假設有超大的射束尺寸。此假設雖然可安全的提供均勻的劑量覆蓋；但是，卻會降低射束利用效率，因為在過掃描位置處的射束並不會用來在該工件上進行摻雜。進一步言之，於某些植入情況中，離子束的尺寸為已知以便影響摻雜特徵(舉例來說，劑量速率效應)，並且在進行摻雜製程之前先知道該離子束的尺寸會有好處。

下面將提出本發明的簡化摘要說明，以便對本發明的某些觀點有基礎的理解。此摘要說明並非係本發明的延伸性綜合說明。其既不企圖識別本發明的關鍵或重要元件，亦非描述本發明的範疇。確切地說，該摘要說明的目的僅係以簡化的形式來表達本發明的一或更多項概念，作為稍後提出之更詳細說明的引言。

電子產業的持續趨勢為縮小電子裝置，以便生產更小、功能更強大的裝置，其能夠實施更多數量之越來越複雜的功能，同時消耗較少的能量。運用在此些裝置之中的半導體以及積體電路(舉例來說，電晶體…等)的尺寸因而會不斷地縮小。在單一半導體基板上「封裝」更多此些裝置或是其一部分(稱為晶粒)的能力也會改善製作效率以及產量。為提高封包密度，被形成在一晶圓之中與之上作為該半導體製作過程的一部分的特徵元件的尺寸可能會縮小。應該明白的係，摻雜物能夠被加入半導體基板的選定位置處的精確性在成功地提高封裝密度中扮演重要的角色。舉例來說，在小特徵元件尺寸的假定下，將摻雜物離子植入於該半導體基板的選定位置裡面的誤差邊限可能會比較小。

離子植入系統(例如，位於美國麻薩諸塞州貝弗利市的Axcelis Technologies,Inc.所製造的所謂的「Optima XE」系統)並沒有量測一離子束的垂直輪廓或位置的能力。一般來說，一離子束的垂直輪廓雖然沒有被量測；但是，本揭示內容目前明白，知道此些垂直輪廓可以在最佳的利用率中有利於最佳化垂直過掃描，同時確保完全覆蓋整個工件並且控制一植入物的劑量速率，如果該製程會受到劑量速率影響的話。

舉例來說，上面提及的Optima XE系統通常配備一垂直射束角度(Vertical Beam Angle，VBA)量測裝置。然而，本揭示內容則提供VBA硬體以及與其相關聯的量測軟體，其有利地被配置成用以藉由提供該VBA量測裝置的延伸前遮罩一可對比於被定位在該VBA裝置之下游處的一劑量杯體(舉例來說，法拉第杯)的寬度來提供該垂直射束輪廓。在進行VBA量測中，該延伸VBA遮罩的底部邊緣(舉例來說，筆直邊緣)會切入該離子束之中，並且在該VBA裝置後面的射束電流(舉例來說，在該劑量杯體中所測得的射束電流)會開始下降。

在轉移至VBA量測期間會非常精確地進行傾斜運動。根據本揭示內容，藉由將該劑量杯體射束電流變化與傾斜角度產生關聯，便能夠有利地獲得垂直射束輪廓。為避免在劑量杯體信號和VBA裝置信號之間快速切換，來自該兩個杯體的信號能夠一起被加入，而不會有不利的結果，因為該VBA裝置以及劑量杯體在慣例上不會同步被使用。該垂直射束輪廓信號能夠根據傾斜角度範圍透過一控制器被有利地分離(舉例來說，配合傾斜角度和VBA信號降低劑量杯體電流、配合傾斜角度來上調與下調VBA信號…等)。

一VBA遮罩的寬度能夠有利地提供上面的量測，其中，該VBA裝置信號以及劑量杯體信號會相互連接或者一起被加入。在轉移至VBA量測期間聚集劑量杯體信號和VBA裝置信號的資料會連同傾斜角度量測一起被提供，並且會根據傾斜數值來分離垂直射束輪廓信號以及VBA。輪廓信號處理亦能夠被實施(舉例來說，利用傾斜位置進行微分)，並且所產生的資料可以顯示給操作人員觀看，用於控制該系統。

本揭示內容明白，離子束的利用率同樣扮演重要的角色，因為最大化離子束的利用率會提供總處理量的好處並且提供能量和生產的好處。據此，本揭示內容提供促成更精確離子植入的機制與技術。

因此，為達成前面及相關的目的，下面的說明以及附圖雖然詳細提出本發明的特定解釋性觀點以及施行方式；然而，此些觀點以及施行方式僅表示可以運用本發明之一或更多項觀點的各種方式中的部分方式。配合該些附圖來討論時，便可以從本發明的下面詳細說明中明白本發明的其它觀點、優點、以及新穎特點。

10‧‧‧晶格結構

12‧‧‧胞體

14‧‧‧晶格結構平面

16‧‧‧離子束

18‧‧‧晶格結構的一部分

20‧‧‧散射方向

30‧‧‧半導體基板或晶圓

32‧‧‧特徵元件

34‧‧‧特徵元件

36‧‧‧特徵元件

38‧‧‧特徵元件

40‧‧‧分隔距離

42‧‧‧分隔距離

44‧‧‧分隔距離

50‧‧‧裸露區域

52‧‧‧裸露區域

54‧‧‧裸露區域

60‧‧‧離子束

70‧‧‧基板表面

80‧‧‧基板區域

82‧‧‧基板區域

84‧‧‧基板區域

100‧‧‧離子植入系統

102‧‧‧終端

104‧‧‧束線組裝件

106‧‧‧末端站

108‧‧‧離子源

110‧‧‧高電壓電源供應器

112‧‧‧離子束

114‧‧‧束導

116‧‧‧質量分析器

118‧‧‧孔徑

120‧‧‧工件

122‧‧‧離子束掃描機制

123‧‧‧第一方向

124‧‧‧帶狀離子束或被掃描的離子束

125‧‧‧第二方向

126‧‧‧工件掃描機制

130‧‧‧控制器

150‧‧‧射束量測系統

162‧‧‧第一量測構件

164‧‧‧第二量測構件

166‧‧‧掃描臂

168‧‧‧工件支撐盤

170‧‧‧路徑

172‧‧‧植入平面

174‧‧‧第一法拉第杯

175‧‧‧第一信號

176‧‧‧第二量測構件的表面

178‧‧‧工件的表面

180‧‧‧第二量測構件的法線

182‧‧‧托架

184‧‧‧軸線

186‧‧‧掃描臂上端

187‧‧‧掃描臂下端

188‧‧‧擺動方向

189‧‧‧擺動方向

190‧‧‧遮罩

192‧‧‧齒狀部

194‧‧‧狹縫

196‧‧‧離子敏感部分

200‧‧‧第二法拉第杯

201‧‧‧第二信號

202‧‧‧阻隔平板

204‧‧‧外側位置

208‧‧‧法拉第杯

210‧‧‧傾斜角度

212‧‧‧傾斜角度位置

214‧‧‧傾斜角度位置

216‧‧‧傾斜角度位置

217‧‧‧離子束的垂直尺寸

218‧‧‧傾斜角度位置

220‧‧‧掃描臂線性平移方向

221‧‧‧水平軸線

222‧‧‧掃描臂轉動方向

224‧‧‧掃描臂傾斜方向

圖1所示的係一晶格結構的一部分的範例的透視圖，其中，一離子束以實質上平行於該晶格結構的平面被引導於該晶格結構處。

圖2所示的係一晶格結構的一部分的範例的透視圖，例如，圖1中所示的晶格結構，其中，一離子束以沒有實質上平行於該晶格結構的平面被引導於該晶格結構處。

圖3所示的係一半導體基板的一部分的剖視圖，在該半導體基板上形成多個特徵元件，該些特徵元件分離不同的距離並且在離子植入期間會遭遇不同程度的遮蔭效應。

圖4所示的係一示範性離子植入系統，於該離子植入系統中可以施行本發明的一或更多項觀點。

圖5所示的係一示範性末端站的概略圖，圖中顯示根據本發明的一或更多項觀點的各項觀點。

圖6所示的係一示範性量測構件的概略圖，於該量測構件中可以施行本發明的一或更多項觀點。

圖7A至7D所示的係根據本發明的一或更多項觀點的離子束的垂直尺寸的示範性量測。

圖8所示的係根據本發明的一或更多項觀點用於描繪一離子束之輪廓的方法。

現在將參考圖式來說明本發明的一或更多項觀點，其中，在全文中，相同的元件符號可被用來表示相同的元件，且其中，該些各種結構並未必依照比例繪製。在下面的說明中，為達解釋的目的，許多明確的細節會被提出，以便對本發明的一或更多項觀點有透澈的理解。然而，熟習本技術的人士便會明白，即使沒有詳細說明此些特定細節仍然可以實行本發明的一或更多項觀點。於其它實例中，眾所熟知的結構以及裝置係以方塊圖的形式來顯示，以便幫助說明本發明的一或更多項觀點。

在半導體製作處理中會利用帶電的粒子或離子來植入半導體晶圓或工件。該些離子會呈現因它們的淨正電或負電電量所造成之所希望的電氣特徵。當配合半導體處理來運用時，此些已離子化的材料會被稱為摻雜物，因為它們「摻雜」或是改變被它們植入的基礎層或是其它層的電氣特徵，從而導致該些層具有所希望且可預期的電氣行為。

該些基礎層或基板通常係由結晶形式的矽所組成。當材料的原子以規律的方式被排列在三維之中時，該些材料便被視為具有結晶的結構，其會被稱為結晶晶格。舉例來說，圖1所示的便係一般的晶格結構10 的一部分，其具有大體上為立方體的配置。明確地說，於圖中所示的範例中，該晶格結構10具有二十七個(舉例來說，三乘三乘三)胞體12，該些胞體的形狀大體上為立方體。該晶體的晶格結構存在於平面14裡面，於圖中所示的範例中，該些平面14彼此實質上垂直(舉例來說，在x方向、y方向、以及z方向中)。然而，應該明白的係，晶格結構亦能夠具有任何各式各樣不同的配置並且具有擁有任何數量各式各樣不同形狀的任何數量胞體，例如，菱形、三角錐形、六角形、…等。

半導體摻雜製程的其中一項參數為介於被用來將該些摻雜物離子植入於該基板裡面的離子束以及該半導體材料的內部晶格結構之間的入射角度。除了其它之外，該入射角度還在被稱為穿隧(channeling)的現象中扮演重要的角色。明確地說，如圖1中所示，倘若一摻雜物離子所組成的射束16(亦稱為離子束)的方向實質上平行於該晶格結構的(垂直)平面14的話，那麼，該射束可以貫穿該處，每單位長度會有較少的能量損耗，因為在該些平面之間的空間之中移動的離子和結晶原子的碰撞較少。

就此來說，除了其它之外，該些離子還可被深深地植入於該基板裡面(舉例來說，被植入於圖1內的中央通道裡面)。應該明白的是，其它觀點同樣會影響穿隧作用，例如，基板的非晶化程度、基板的原子質量、以及該射束裡面的離子的質量及/或能量。舉例來說，射束16裡面的離子的能量越大，該些離子可被深深地植入於該基板之中的可能性便越大。

舉例來說，在圖2中，離子束16的方向並沒有實質上平行於晶格結構10的(垂直)平面14。就此來說，在該離子束16裡面的某些離子可能會撞擊該晶格結構的一部分18並且改變(舉例來說，破壞)該晶格結構。 如此一來，該些離子可能會損失能量並且變慢及/或如箭頭20所示般地從原來的方向被散射，從而靜置於該工件的較淺部分中。據此，可能會希望將該離子束配向在相對於該晶格結構的某個特殊配向處，以便減緩穿隧作用及/或局部化摻雜作用。

除了穿隧作用之外，遮蔭效應同樣對產生已知的植入配向有重要的影響。遮蔭作用通常肇因於電子產業不斷縮小特徵元件尺寸用以生產較小、功能更強大的半導體裝置的趨勢。然而，於特定的實例中，特徵元件之間的分隔距離雖然縮減，該些特徵元件的高度卻可能沒有縮減。該些大體上固定的特徵元件高度結合特徵元件之間縮小的分隔距離會導致高遮蔭作用，從而使得晶圓中要被摻雜的部分會接收極少的摻雜物離子，甚至沒有接收任何摻雜物離子。當離子植入角度提高時(例如，為減少穿隧作用)，此遮蔭作用會變得更強烈。

舉例來說，參考圖3，圖中所示的係一半導體基板或晶圓30的一部分的剖視圖，在該半導體基板上形成複數個特徵元件32、34、36、38，在它們之間則定義著個別的分隔距離40、42、44。該些特徵元件32、34、36、38係由電阻性材料所構成且因此全部具有實質上相同的高度。基板30中因分隔距離40、42、44而露出的區域50、52、54將會透過離子植入而被摻雜。據此，一或更多道離子束60會被引導於該基板30處，用以實施該摻雜。然而，該些射束60會被配向成和基板30的表面70形成某個角度，以便減輕穿隧效應。因此，該些射束60中的一部分的某些離子會被該些特徵元件32、34、36、38中的一部分(舉例來說，角邊)阻隔。就此來說，基板區域50、52、54裡面的區域80、82、84會接收比預期數量更少的摻雜 物離子。此遮蔭作用可能會讓該裝置中的某些區域有不正確的劑量。據此，和遮蔭相關聯的負面作用會相依於植入的角度而擴大。因此，應該明白的係，可能會希望知道植入配向，以便能夠調節遮蔭效應以及穿隧作用。

現在參考圖4，圖中所示的係一示範性離子植入系統100，其具有一終端102、一束線組裝件104、以及一末端站106。舉例來說，終端102包括一離子源108，其係由一高電壓電源供應器110來供電，其中，該離子源會產生並且引導一離子束112通過該束線組裝件104，並且最終會抵達該末端站106。舉例來說，該離子束112能夠具有點狀射束、筆狀射束、帶狀射束、或是任何其它形狀射束的形式。該束線組裝件104進一步具有一束導114以及一質量分析器116，其中，一雙極磁場會被建立，以便僅讓具有適當電量質量比的離子經由該束導114的出口端處的一孔徑118抵達一被定位在該末端站106中的工件120(舉例來說，半導體晶圓、顯示面板…等)。

根據其中一範例，一離子束掃描機制122(例如，一靜電式或電磁式掃描器，通常被稱為「掃描器」)會被配置成用以在相對於該工件120的至少一第一方向123中(舉例來說，+/-y方向，亦被稱為第一掃描路徑或是「快速掃描」軸、路徑、或方向)掃描該離子束112，於其中會定義一帶狀離子束或被掃描的離子束124。再者，於本範例中還會提供一工件掃描機制126，其中，該工件掃描機制被配置成用以在至少一第二方向125中(舉例來說，+/-x方向，亦被稱為第二掃描路徑或是「慢速掃描」軸、路徑、或方向)經由該離子束112選擇性地掃描該工件120。舉例來說，該離子束掃描系統122以及該工件掃描系統126能夠分開設立，或者，相互配合設立，用以提供相對於離子束112的所希望的工件掃描。於另一範例中，該離子束112 會在第一方向123中被靜電式掃描，於其中會產生該被掃描的離子束124；而該工件120會在第二方向125中經由該被掃描的離子束124被機械式掃描。離子束112和工件120的此靜電式掃描及機械式掃描組合會產生所謂的「混合式掃描(hybrid scan)」。本發明可套用於以該離子束112為基準的工件120的所有掃描組合，或者，以該工件120為基準的離子束112的所有掃描組合。進一步言之，一控制器130會被提供，其中，該控制器被配置成用以控制該離子植入系統100的一或更多個構件。

根據本揭示內容的其中一項示範性觀點，一射束量測系統150會進一步被提供。舉例來說，該射束量測系統150被配置成用以決定和該離子束112相關聯的一或更多項特性。在所謂的「Optima XE」離子植入系統以及Robert D.Rathmell等人所獲頒的之共同擁有的美國專利案第7,361,914號之中已經提供用於量測入射至工件120的離子的垂直射束角度(VBA)以及校準該工件之該些結晶平面的量測校準的系統及方法，本文以引用的方式將其內容完整併入。於某些方面，該射束量測系統150類似於Rathmell等人所提供的射束量測設備。然而，Rathmell等人的系統及方法的其中一項缺點係無法量測離子束的垂直尺寸。

據此，本揭示內容的離子植入系統100被配置成不僅量測離子束112相對於工件120的入射角度，本揭示內容的離子植入系統還進一步被配置成用以決定先前沒有被量測的離子束112的垂直尺寸。

現在將提出根據本發明的一或更多項觀點的射束量測系統150的操作與配置的更透澈解釋。圖5所示的係一示範性末端站106以及量測系統150的剖視圖，其中，該量測系統包括一第一量測構件162以及一第 二量測構件164，它們被配置成用以量測一或更多項特性(舉例來說，離子束電流)。

於其中一範例中，該離子束112會在被植入於圖4的工件120之中以前先被平行化並且彎折，例如，約15度的垂直彎折角度θ。於本範例中，該離子束112係一水平帶狀射束或是一被水平掃描的(舉例來說，進入/離開紙面的方向)類帶狀射束。舉例來說，該離子束112可以被彎折成使得能量污染物不會照射在該工件120上。靜電式及/或磁式技術雖然可被用來彎折該離子束112；然而，離子束112實際上被彎折的數額卻可能和預期略不相同。然而，運用如本文中所述的量測系統150則藉由不論射束112的軌跡為何皆可精確地確認該工件120相對於該射束的配向而消除此些變異的效應。

舉例來說，該第一量測構件162被提供在一掃描臂166之下游處的末端站106裡面，於該掃描臂166上有要進行離子植入的工件120。一工件支撐盤168會線性滑動扣接該掃描臂166，其中，該工件支撐盤被配置成用以沿著一植入平面172平移該工件通過該離子束112的一路徑170。舉例來說，該第一量測構件162包括一第一法拉第杯174，其沿著該離子束的該路徑被定位在該掃描臂的下游處，其中，該第一法拉第杯被配置成用以提供一和從該離子束112處入射至該處的離子輻射相關聯的第一信號175。

舉例來說，該第二量測構件164會被安置於該末端站106裡面的一構件處，例如，被安置於該掃描臂166處，於該掃描臂166上有要進行離子植入的工件120。依此方式，該第二量測構件164係位在相對於該工 件120的已知配向處。舉例來說，該第二量測構件164的表面176可以位在相對於該工件120之表面178的角度θ'處。舉例來說，該工件的表面178在植入期間位在植入平面172上。同樣地，該第二量測構件164可以被配向成使得垂直於該第二量測構件164的表面176的方向180位在和該工件120的表面178的已知角度θ"處。不論為何，該第二量測構件164與該工件120的配向皆為已知，因此，一旦該離子束相對於該第二量測構件164的配向被決定之後便能夠決定該離子束112相對於該工件的配向。

將會明白的係，該第二量測構件164會被牢牢地附接，俾使得其相對於工件120的配向不會改變，尤其是當掃描臂166、工件120、及/或量測構件164被操縱時。舉例來說，該第二量測構件164可以利用一或更多個剛性托架182被安置於該掃描臂166。然而，該第二量測構件164相對於該工件120的配向卻可以藉由鬆開一螺絲、螺母、螺栓、或是其它鉗固機制(圖中並未顯示)來調整，並且接著在該第二量測構件164已經被調整之後重新緊固該螺絲、螺母、螺栓、或是其它鉗固機制。

於其中一範例中，為以射束112為基準來配向該第二量測構件164，該第二量測構件會以該離子束為基準而被操縱，例如，繞著一軸線184(舉例來說，一水平軸線)來轉動附接著該第二量測構件的掃描臂166。據此，該掃描臂166的上端186以及下端187會被配置成用以在相反的方向188與189中前後旋轉或擺動。因此，因為該第二量測構件164被固定附接至該掃描臂166，所以，該掃描臂繞著軸線184轉動可以進一步選擇性地讓該第二量測構件164通過該離子束112。該第二量測構件164會受到離子輻射的影響並且偵測相依於該射束與該量測構件之間的配向的各種離子輻射 數額。

根據其中一項示範性觀點，該第二量測構件164包括一可以由石墨所形成的遮罩190，並且包括被狹縫194隔開的複數個齒狀部192，圖6中有更詳細圖解。舉例來說，該第二量測構件164包括一離子敏感部分196，例如，法拉第杯200，其中，該離子敏感部分位於遮罩190的後面或下游處。舉例來說，該第二法拉第杯200被配置成用以在該掃描臂166繞著軸線184旋轉的同時提供一和從該離子束112處入射至該處的離子輻射相關聯的圖5的第二信號201。舉例來說，該些齒狀部192有長度L並且分離距離D，因此，當該離子束112沒有同軸於該些狹縫194或者垂直該第二量測構件164的表面176時，該離子束的一部分會被該些齒狀部192阻隔並且不會抵達該第二量測構件164的輻射敏感部分196。於其中一範例中，該些齒狀部192的長度L介於約5毫米與50毫米之間，並且該些狹縫194將該些齒狀部192分離的距離D介於約1毫米與15毫米之間。

舉例來說，該第二量測構件164的輻射敏感部分196可以輸出一電流，用以表示照射其上的離子束112的數額。據此，因為不同數額的該離子束112可以相依於該遮罩190以及該(相對靜止的)離子束112之間的相對配向通過該遮罩190，所以，由該第二量測構件164(且更明確地說，該輻射敏感部分196)所輸出的電流會以該射束112相對於該第二量測構件164的排列(舉例來說，射束角度)為函數而改變。因此，尖峰電流便表示該射束對齊該遮罩190，或者，平行於該第二量測構件164的法線180。因為該第二量測構件164相對於該工件120的配向(角度)為已知，所以，射束112相對於該工件120的配向能夠輕易地被決定，例如，僅藉由加入或扣除偏 移角度θ'。應該明白的係，當移動該第二量測構件164通過射束112取得多個電流讀數時亦能夠施行質量中心計算及/或曲線擬合，以便決定射束何時直接照射在第二量測構件164上。利用射束112相對於該工件120的已知配向，該工件120便能夠被調整以達成所希望的摻雜，例如，遵照穿隧作用及/或遮蔭作用的考量。

根據本揭示內容，遮罩190進一步包括一阻隔平板202，其被定位在該遮罩的一或更多個外側位置204處。舉例來說，該阻隔平板202被配置成以該掃描臂166繞著軸線184旋轉為基礎來選擇性地阻隔入射在該第一量測構件162處的圖5的離子束112中的離子輻射。據此，該第一量測構件162包括一法拉第杯208，其可操作用以感測離子束112中的離子輻射。

根據本揭示內容的數項觀點，圖5中所示的掃描臂187被配置成用以繞著軸線184移動，從而移動該第二量測構件164通過射束112，藉此可以有利地決定該離子束112的垂直尺寸217。圖7A至7D所示的係當該掃描臂(為達清楚的目的，圖中並未顯示)繞著軸線184旋轉時，該第二量測構件164運動通過離子束112。舉例來說，當傾斜角度210(舉例來說，和偏移角度θ'相關聯)從個別的圖7A至7D的212、214、216、以及218位置處改變時，該第二量測構件164的外側位置204(舉例來說，阻隔平板202)會逐漸地和該離子束112相交，因而會逐漸地阻隔該離子束使其無法抵達該第一量測構件162處。於其中一範例中，該遮罩190的高度大於該離子束112的垂直尺寸217。因此，根據本揭示內容，因為該第二量測構件164的外側位置204已知為傾斜角度210的嚴格函數，所以，當該傾斜角度從個別的圖7A至7D的212、214、216、以及218位置處改變時，僅藉由分析和入射於 該第一量測構件162處的離子束中的離子輻射相關聯的圖5的第一信號175便能夠決定該離子束112的垂直尺寸217(及/或輪廓)。

因此，根據本揭示內容的另一示範性觀點，圖5的控制器130被配置成用以決定離子束112的角度以及該離子束相對於植入平面172的垂直尺寸217，其中，該決定至少部分以下面之中的一或更多者為基礎：第一信號175、第二信號201、以及當該第二量測構件164的法拉第杯200繞著軸線184旋轉時介於遮罩190和該離子束之間的相對配向。

舉例來說，該工件120可以沿著該掃描臂166線性平移(舉例來說，如箭頭220所示)及/或能夠以一水平軸線221為基準轉動或傾斜(舉例來說，如箭頭222、224所示)，以便以所希望的方式對齊該工件與射束112及/或達成一或更多個所希望的植入角度，用以選擇性離子植入至該工件中的各種位置之中。除此之外，該工件亦可以繞著一垂直於位在該工件之中心處的表面的軸線「扭轉」，以便達到該工件相對於該離子束的所希望的配向。應該明白的係，該工件120的此些移動通常能夠利用經過精密調整的機械力學來精確實施。

根據又一項示範性觀點，本發明在圖8中所示的係用於描繪一離子束之輪廓的方法300。應該注意的係，本文中雖然將示範性方法圖解與說明為一連串的動作或事件；不過，應該明白的係，本發明並不受限於此些動作或事件的圖解順序，因為根據本發明，某些步驟亦可以本文中所示及所述的順序以外的不同順序來進行及/或可以和其它步驟同時進行。此外，未必需要圖中所示的所有步驟方可施行根據本發明的方法。又，應該明白的係，該些方法可以配合本文中所示及所述的系統以及配合本文中沒 有圖解的其它系統來施行。

如圖8中所示，根據其中一範例，方法300包括在動作302中將一離子束引導至一末端站。在動作304中，一工件支撐盤會被提供，其中，該工件支撐盤會線性滑動扣接一掃描臂，且其中，該工件支撐盤被配置成用以沿著一植入平面平移該工件通過該離子束的一路徑。舉例來說，該掃描臂會進一步被配置成用以繞著一軸線旋轉。

在動作306中，該離子束的一或更多項特性會透過一沿著該離子束的該路徑被定位在該掃描臂的下游處的第一法拉第杯被量測，於其中會提供一和入射於該第一法拉第杯的離子束中的離子輻射相關聯的第一信號。在動作308中，該離子束的一或更多項特性會透過一在操作上被耦合至該掃描臂的第二法拉第杯被進一步量測，於其中會提供一和入射於該第二法拉第杯的離子束中的離子輻射相關聯的第二信號。

在動作310中，介於該遮罩和該離子束之間的相對角度配向會被決定，例如，藉由一和該掃描臂相關聯的編碼器。在動作312中，該掃描臂會繞著該軸線旋轉。一遮罩通常會被固定至該第二法拉第杯並且被定位在該第二法拉第杯的上游處，其中，該遮罩會在其之中定義複數條狹縫，且其中，該複數條狹縫被配置成以介於該遮罩和該離子束之間的相對角度配向為基礎允許該離子束中不同數額的離子輻射通過抵達該第二法拉第杯。進一步言之，一阻隔平板會被定位在該遮罩的一或更多個外側位置處。

在動作314中，相對於該植入平面的該離子束的角度以及該離子束的垂直尺寸會被決定，其中，該決定至少部分以下面之中的一或更 多者為基礎：第一信號、第二信號、以及當該第二法拉第杯繞著該軸線旋轉時介於該遮罩和該離子束之間的相對配向。

本文雖然已經針對一或多個施行方式顯示及說明過本發明；不過，熟習本技術的人士在閱讀及理解本說明書及隨附圖式之後便可進行等效的變更與修飾。本發明包含所有此些修飾與變更並且僅由下面申請專利範圍的範疇來限制。明確地說，關於由上面所述構件(組裝件、裝置、電路、…等)所實施的各項功能，除非另外表示，否則，被用來說明此些構件的術語(其包含「構件」的引用)皆希望對應於實施被述構件之指定功能的任何構件(也就是，在功能上等效)，即使結構上不等同於本文中所圖解之本發明的示範性施行方式中用來實施該項功能的已揭結構亦無妨。此外，本文雖然僅針對數種施行方式中其中一者來揭示本發明的一特殊特點；不過，當任何給定或特殊應用期望達成並且為有利的作法時，此項特點亦可結合其它施行方式之中的一或更多項其它特點。再者，在詳細說明或是申請專利範圍中使用到「包含」、「具有」等詞語，或是其變化詞語，此些詞語皆與「包括」一詞雷同，具有包容的意義。另外，本文中所運用的「示範性」一詞僅具有範例的意義。

100‧‧‧離子植入系統

102‧‧‧終端

104‧‧‧束線組裝件

106‧‧‧末端站

108‧‧‧離子源

110‧‧‧高電壓電源供應器

112‧‧‧離子束

114‧‧‧束導

116‧‧‧質量分析器

118‧‧‧孔徑

120‧‧‧工件

122‧‧‧離子束掃描機制

123‧‧‧第一方向

124‧‧‧帶狀離子束或被掃描的離子束

125‧‧‧第二方向

126‧‧‧工件掃描機制

130‧‧‧控制器

150‧‧‧射束量測系統

Claims (20)

1. 一種用於離子植入系統的量測系統，該量測系統包括：一掃描臂，其被配置成用以繞著一軸線旋轉；一工件支撐盤，其被配置成用以線性滑動扣接該掃描臂，其中，該工件支撐盤被配置成用以沿著一植入平面平移該工件通過該離子束的一路徑；一第一量測構件，其包括一沿著該離子束的該路徑被定位在該掃描臂的下游處的第一法拉第杯，其中，該第一法拉第杯被配置成用以提供一和入射於該第一法拉第杯的離子束中的離子輻射相關聯的第一信號；一第二量測構件，其包括一在操作上被耦合至該掃描臂的第二法拉第杯以及一遮罩，其中，該第二法拉第杯被配置成用以在該掃描臂繞著該軸線旋轉的同時提供一和入射於該第二法拉第杯的離子束中的離子輻射相關聯的第二信號，且其中，該遮罩被定位在該第二法拉第杯的上游處，其中，該遮罩通常相對於該第二法拉第杯為固定並且在其之中定義複數條狹縫，且其中，該遮罩被配置成以介於該遮罩和該離子束之間的相對角度配向為基礎允許該離子束中不同數額的離子輻射通過抵達該第二法拉第杯，其中，該遮罩進一步包括一阻隔平板，該阻隔平板被定位在該遮罩的一或更多個外側位置處，且其中，該阻隔平板被配置成以該掃描臂繞著該軸線旋轉為基礎來選擇性地阻隔入射在該第一法拉第杯的離子束中的離子輻射；以及一控制器，其被配置成用以決定相對於該植入平面的該離子束的角度以及該離子束的垂直尺寸，其中，該決定至少部分以下面之中的一或更多 者為基礎：第一信號、第二信號、以及當該第二法拉第杯繞著該軸線旋轉時介於該遮罩和該離子束之間的相對配向。
2. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其進一步包括一角度量測設備，其被配置成用以決定該掃描臂繞著該軸線的角度配向，且其中，該控制器進一步被配置成以該掃描臂繞著該軸線的角度配向為基礎來決定相對於該植入平面的該離子束的角度以及該離子束的垂直尺寸。
3. 根據申請專利範圍第2項的量測系統，其中，該角度量測設備包括一編碼器，其在操作上被耦合至該掃描臂。
4. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該控制器被配置成以該第二信號以及該掃描臂繞著該軸線的角度配向為基礎來決定該離子束的垂直尺寸。
5. 根據申請專利範圍第4項的量測系統，其中，該阻隔平板被定位在該遮罩的相反端，其中，該阻隔平板被配置成用以完全通過該離子束，於其中會選擇性地阻隔入射於該第一法拉第杯的離子束中的離子輻射。
6. 根據申請專利範圍第4項的量測系統，其中，該阻隔平板被定位在該遮罩的一第一末端處。
7. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該阻隔平板相對於該遮罩為固定並且被定位在和該軸線相隔一事先決定的距離處。
8. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該阻隔平板係整合至該遮罩。
9. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該遮罩的高度大於該離子束的高度。
10. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該遮罩以及該第二法拉第杯相對於該掃描臂為固定。
11. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該第一法拉第杯被牢牢地耦合至一末端站中的一構件，且其中，該軸線相對於該末端站為固定。
12. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該離子束包括一被水平掃描的離子束。
13. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該量測構件係以相對於該工件支撐盤為已知的關係被配向。
14. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該附屬量測構件阻隔該主要量測構件中的離子束的一部分，並且該控制器進一步被配置成用以透過該第一信號以及第二信號來決定該離子束的垂直輪廓。
15. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該離子束包括一水平帶狀肋部以及一被水平掃描射束中的其中一者，且其中，該控制器被配置成用以決定該離子束的垂直彎折角度。
16. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該遮罩包括具有事先決定深度的複數個齒狀部，且其中，該複數個齒狀部彼此藉由一狹縫據離子而分離，於其中會定義該複數個狹縫。
17. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該狹縫距離介於約1毫米與10毫米之間，且其中，該事先決定深度介於約5毫米與50毫米之間。
18. 根據申請專利範圍第1項的量測系統，其中，該遮罩包括石墨。
19. 一種用於描繪一離子束之輪廓的方法，該方法包括：將一離子束引導至一末端站； 提供一工件支撐盤，該工件支撐盤線性滑動扣接一掃描臂，其中，該工件支撐盤被配置成用以沿著一植入平面平移一工件通過該離子束的一路徑，且其中，該掃描臂被配置成用以繞著一軸線旋轉；透過一沿著該離子束的該路徑被定位在該掃描臂的下游處的第一法拉第杯來量測該離子束的一或更多項特性，於其中提供一和入射於該第一法拉第杯的離子束中的離子輻射相關聯的第一信號；透過一在操作上被耦合至該掃描臂的第二法拉第杯來量測該離子束的該一或更多項特性，於其中提供一和入射於該第二法拉第杯的離子束中的離子輻射相關聯的第二信號；決定介於該遮罩和該離子束之間的相對角度配向；繞著該軸線旋轉該掃描臂，其中，一遮罩通常被固定至該第二法拉第杯並且被定位在該第二法拉第杯的上游處，其中，該遮罩在其之中定義複數條狹縫，其中，該複數條狹縫被配置成以介於該遮罩和該離子束之間的相對角度配向為基礎允許該離子束中不同數額的離子輻射通過抵達該第二法拉第杯，且其中，一阻隔平板被定位在該遮罩的一或更多個外側位置處；以及決定相對於該植入平面的該離子束的角度以及該離子束的垂直尺寸，其中，該決定至少部分以下面之中的一或更多者為基礎：第一信號、第二信號、以及當該第二法拉第杯繞著該軸線旋轉時介於該遮罩和該離子束之間的相對配向。
20. 一種離子植入系統，其包括：一離子源，其被配置成用以產生離子； 一束線組裝件，其被配置成用以從該離子源所產生的離子中產生一離子束並且沿著一前進路徑來引導該些離子；一末端站，其被配置成用以相對於該前進路徑來定位一工件，其中，在該離子束中前進的離子在一事先決定的位置處撞擊該工件；一量測構件，其和該末端站相關聯並且被配置成用以提供和該離子束相關聯的一或更多個信號；以及一控制器，其中，該控制器被配置成至少部分以來自該量測構件的該一或更多個信號為基礎來決定該離子束的相對尺寸以及介於該離子束和該工件之間的配向。