TW201705181A - 雙極性晶圓電荷監測器系統及包含其的離子植入系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供具有朗繆耳探頭的電荷監測器，其中正電荷整流器和負電荷整流器是可操作地耦合至所述探頭並且各自地被配置以僅傳輸正電荷和負電荷。正電流整合器是可操作地耦合至所述正電荷整流器，其中所述正電流整合器是經由正臨界電壓所偏壓，並且其中所述正電流整合器是被配置以至少部分地基於所述正臨界電壓輸出正劑量。負電流整合器是可操作地耦合至所述負電荷整流器，其中所述負電流整合器是經由負臨界電壓所偏壓，並且其中所述負電流整合器是被配置以至少部分地基於所述負臨界電壓輸出負劑量。正電荷計數器和負電荷計數器是被配置以各自地接收來自所述正電流整合器和所述負電流整合器的輸出，以提供與各自的所述正電荷和所述負電荷相關聯之各自的累計正電荷值和累計負電荷值。

Description

雙極性晶圓電荷監測器系統及包含其的離子植入系統

本發明大致上是有關於離子植入劑量測量系統和方法，並且更特別地是有關於用以就地(in-situ)監測工件上負電荷和正電荷的累積的系統。

在半導體處理工業，離子經常被植入到工件(諸如半導體晶圓)中，以在工件中提供特定的特性。一種常見的製程涉及將離子植入工件中，其中電晶體裝置已被預先形成並且橫跨工件而分離，並且其中多晶矽接觸是被定位在裝置的閘極上。閘極進一步覆蓋所謂的「井(well)」，其中對於井的接觸大致上定義了裝置的源極和汲極接觸，而定義了裝置的端子。薄的氧化物進一步存在於閘極和通道之間，其中閘極任一側上的接觸定義了源極和汲極。在操作時，當正電壓被施加到閘極時(諸如在n通道電晶體裝置中)，正電壓增強或吸引負電荷並且推出正電荷，而有效地截斷通過電晶體的傳導。當正電壓被放掉時，電荷被允許進入通道，而允許電晶體裝置傳導。

當正電壓被施加到閘極而超過氧化物的組成規格時(例如，以5到10MV/cm的數量級上在氧化物中產生相對高的電場的電壓)，電流大 致上將會開始流經氧化物。起初，電流經由量子力學穿隧電流(quantum-mechanical tunneling current)(其常被稱為福樂諾漢(Fowler-Nordheim)穿隧電流或FN穿隧電流)或直接穿隧(direct tunneling)流經氧化物，並且初始電流通常不會對薄的氧化物產生顯著的損壞，因為在初始的電流流動期間幾乎沒有熱是被起先地產生。然而經過一段時間之後，電荷陷阱經由電流流動而產生，因此最終地導致氧化物的失效。在氧化物崩潰或失效之前通常需要相對大量的電荷(例如，每平方公分1到3庫侖)流經氧化物。

電流在已知、良好的氧化物中能起先地傳導的電壓是相當可預測的。舉例而言，對於一給定的氧化物厚度而言穿隧電流通常是已知的，並且可在大約6到10V開始。在半導體處理期間(諸如在離子植入製程期間)，希望的是決定是否離子植入將導致裝置達到穿隧電壓，並且假如是，則是否電流流動存在。

一般而言，電荷監測器已被用於測量藉由離子射束或離子植入製程而被外加至工件上的峰值電壓。此峰值電壓時常使用浮動探頭(例如，朗繆爾探頭)測量。浮動探頭通常是平面的探頭(例如，直徑大約1mm的小圓盤)，其中當探頭通過離子射束時將經歷正或負充電電壓，這取決於射束是否存在過量的離子或電子。典型的充電電壓是在+/-10V的範圍內。然而，在實行於現代半導體處理的小型裝置中，此充電電壓時常足以引起電流在閘極氧化物結構內流動。

然而，引起電流流動的充電電壓本身並不一定表示損害及/或崩潰會在裝置內發生。此外，此峰值電壓的測量無法提供足夠的資訊來 決定裝置是否發生損壞，因為一般來說穿隧電流不會損害工件。

監測電荷的另一傳統的方法為使用消耗性的監測晶圓(monitor wafer)。監測晶圓(也被稱為測試元件組晶圓)是由在其上形成各種電容器結構的半導體晶圓所組成，其中電容器結構具有連接至電容器結構之較大接觸。大面積的接觸收集到相對大量的電荷並且將電荷集中在小的電容器閘極上。用於閘極接觸(例如，薄的氧化物)之各種尺寸的接觸區域和閘極區域是以位於厚的氧化物層上之裝置的剩餘部分來提供。當電壓被外加橫跨於監測晶圓時，在裝置中電流的流動是被集中在閘極本身。接觸面積與閘極面積的各種比例(稱為「天線比(antenna ratio)」)是被提供，並且給予閘極本身大的電流密度以使得監測裝置的失效加速。然而，監測晶圓是非常昂貴的並且是使用作為植入的消耗性或拋棄式測試晶圓。

據此，需要有一種新的、更堅固的、廉價的雙極性測量系統以及在離子植入期間在地測量電荷的方法。

本發明藉由提供用以就地測量接受離子植入之工件上的電荷累積的系統和方法而克服了先前技術中的限制。本揭示有利地辨識電流流動和電荷累積是否存在，而協助決定接受處理之特定裝置的壽命。假如電流流動存在，本揭示進一步提供經過一段時間之後電流流動的程度。據此，下列呈現本揭示的簡化發明內容，以提供本發明一些態樣的基本了解。本發明內容並不是本發明的廣泛概述。它既不是要辨識本發明的主要或關鍵構件，也不是要描述本發明的範圍。它的目的是要以簡化形式呈現本發明一些觀念，以做為稍後所示的更詳細說明的前言。

習知的監測晶圓的使用提供了離子植入系統效能的定性測量。然而，這種方法是有限制的，因為它不能為被製造在半導體工件上的實際裝置提供預期的結果之有意義的指示。本揭示利用實際測量有可能被視為會導致實際裝置失效的故障參數來顯著改善習知系統。

在本揭示的上下文中，一個特定故障參數是將焦點放在經由測量系統測量被導通經過薄的氧化物的總電荷。當正離子一旦衝擊接地表面(例如，工件)而產生二次電子時，本提示的測量系統是可操作以測量正電荷和負電荷兩者以及它們累積的大小。此些二次電子是大致上消失於在鄰近於離子射束的週邊的區域中的接地表面，而反過來導致離子射束電位的上升。因此，充電將是在靠近離子射束的中心處為正值以及在靠近離子射束的邊緣處為負值。據此，本揭示有利地各自監測並且測量在離子植入系統中的正電荷和負電荷的貢獻。

根據本揭示，提供了一種用於將離子植入工件中的離子植入系統。處理腔室是設置有離子源，離子源被配置以在處理腔室內產生離子電漿或離子射束。被配置以將工件定位在處理腔室的內部區域內之具有支撐表面的工件支撐件是被配置以將工件的植入表面曝露於離子電漿或離子射束。電荷監測器是進一步與工件支撐件相關聯，其中控制器被配置以接收來自電荷監測器的訊號並且至少部分地基於來自電荷監測器的訊號而決定由工件所經歷的電荷累積的數量。

根據一示範性態樣的電荷監測器包括朗繆耳探頭，其中正電荷整流器和負電荷整流器是可操作地耦合至所述朗繆耳探頭並且各自地被配置以僅傳輸正電荷和負電荷。正電流整合器是可操作地耦合至所述正電 荷整流器，其中所述正電流整合器是經由正臨界電壓所偏壓，並且其中所述正電流整合器是被配置以至少部分地基於所述正臨界電壓輸出正劑量。負電流整合器是可操作地耦合至所述負電荷整流器，其中所述負電流整合器是經由負臨界電壓所偏壓，並且其中所述負電流整合器是被配置以至少部分地基於所述負臨界電壓輸出負劑量。

正電荷計數器和負電荷計數器是被配置以各自地接收來自所述正電流整合器和負電流整合器的輸出，以提供與各自的正電荷和負電荷相關聯之各自的累計正電荷值和累計負電荷值。

上述發明內容僅僅是為了得到本發明的一些實施例的一些特徵的簡要概述，並且其它實施例可以包括附加及/或與前述內容不同的功能。尤其是，本發明內容不應被解釋為限制本申請的範疇。因此，為了達成前述相關目標，本發明包括此後描述並特別指出在申請專利範圍中的特徵。下列說明及附圖詳細提出於本發明的某些說明性實施例。然而，這些實施例係指各種方式中其中可運用本發明原理的一些。本發明的其它目的、優點以及新穎性的特徵在結合該些圖式考慮時會由於本發明的下列詳述而變的顯而易見。

100‧‧‧離子植入系統

102‧‧‧電荷監測器

104‧‧‧離子電漿

106‧‧‧工件

108‧‧‧離子射束

110‧‧‧處理腔室

112‧‧‧工件支撐件

114‧‧‧支撐表面

116‧‧‧離子源

118‧‧‧掃描臂

120‧‧‧控制器

122‧‧‧旋轉

124‧‧‧平移

126‧‧‧朗繆耳探頭

128‧‧‧電池

130‧‧‧訊號發射器

132‧‧‧光纖訊號發射器

134‧‧‧光纖纜線

136‧‧‧正電荷整流器

138‧‧‧負電荷整流器

140‧‧‧正電流整合器

142‧‧‧正臨界電壓

144‧‧‧輸出正劑量

146‧‧‧正電荷計數器

148‧‧‧累計正電荷數值

150‧‧‧負電流整合器

152‧‧‧負臨界電壓

154‧‧‧輸出負劑量

156‧‧‧負電荷計數器

158‧‧‧累計負電荷數值

200‧‧‧監測電荷累積的示範性方法

圖1是根據本揭示之多個態樣的離子植入系統的方塊圖；圖2例示根據本揭示之一個示範性態樣而於其上具有電荷監測器的掃描臂；圖3例示根據本揭示之一個範例的離子植入電荷監測器系統的概要 圖；以及圖4例示根據本揭示之又另一個態樣來監測在離子植入期間工件上電荷累積的方法。

本揭示一般而言是針對用以就地測量及/或監測在接受離子植入之工件中的電荷累積的系統、設備和方法。據此，以下將參照圖式描述本發明，其中類似的元件符號在本文各處皆用以表示類似之元件。應該理解的是，這些態樣之說明僅是例示性的，並且不應被解讀為有限制之意義。在以下的說明之中，基於解釋之目的，許多具體細節被加以闡述，以提供對本發明之全盤了解。然而，該領域中習知此技術者應顯然可知，這些具體細節對本發明之實施並非絕對必要。再者，本發明的範疇並非意在通過隨附圖式在下文所描述的實施例或範例來限制，而是旨在由所附的申請專利範圍和其等同物所限制。

亦注意到，所提供的圖示解釋了本揭示之實施例的一些態樣，因此僅是被視為示意性的。特別地是，圖示所示的元件並不一定是彼此成比例的，並且圖示中各種元件的置放是經選擇以能夠清楚瞭解個別的實施例且不應被視為一定是代表在根據本發明的實施例之實作中的各種構件的實際相對位置。此外，各種實施例的特徵和在此處所描述的範例可彼此互相結合，除非另外特別註明。

亦應該瞭解的是，在以下描述中，在圖示中所示或在此處所描述之功能性方塊、裝置、構件、電路元件或其他實體或功能性單元之間的任何直接的連結或耦合亦可藉由間接的連結或耦合來實施。此外，應該 瞭解的是，在圖中所示的功能方塊或單元可作為在一個實施例中的個別特徵或電路，並且亦可以或可選擇性地被完全地或部分地實作在另一個實施例中的共同特徵或電路中。舉例而言，多個功能性方塊可實作為在共同處理器(諸如訊號處理器)上執行的軟體。應該進一步瞭解的是，在以下說明書中被描述成有線(wire-based)的任何連接亦可被實作為無線傳送，除非另有註明。

據此，以下所提供之本揭示描述用以監測在接受離子植入的工件上的電荷累積的監測裝置、系統以及方法。本揭示跳脫了僅測量充電電壓，並且有利地在給定的電壓下測量可得的電流量，並且經過一段時間後整合可得電流，從而提供了由測量裝置所經歷的總導電電荷。本揭示的一個發明態樣是，由測量裝置所經歷之產生的總導電電荷是在統計上類比於由被形成在工件上的標準、已知的氧化物所經歷的總導電電荷。因此，假如標準的氧化物在被損壞或崩潰之前將在統計上承受一預定的導電電荷(例如，每平方公分2庫侖)，則本揭示提供測量裝置以(對於特定離子植入技術而言)決定離子射束的充電能力(charging capability)。假如該充電能力是小於預定的導電電荷，則可估計氧化物層的預期壽命(例如，在已知的氧化物清耗曲線或威布爾曲線(Weibull curve)上氧化物層被定位的地方)。

現參考圖示，圖1例示使用電荷監測器102(例如，亦被稱為雙極性電荷監測器)的示範性離子植入系統100。離子植入系統100是被配置以產生離子電漿104，其中離子是被植入於工件106中。在一個範例中，離子植入系統100是被配置以產生離子射束108，其中離子104是使用已知技術而被引導朝向工件106。替代而言，離子植入系統100包括能夠產生複 數個離子104來植入於工件106中的電漿浸入離子植入(plasma immersion ion implantation，Pill)系統(未圖示)或是任何其他離子植入系統。因此，本發明並不限於特定的離子植入系統100(例如，以射束為基、以電漿為基…等等)，並且相信本發明在被配置以將離子植入於工件106中的幾乎所有植入系統中都有功用。

如所例示的，離子植入系統100包括處理腔室110，其中工件支撐件112大致上是被定位在處理腔室內。舉例而言，工件支撐件112是被配置以提供表面來支持工件106(諸如，半導體晶圓(例如，矽晶圓))。舉例而言，工件支撐件112包括靜電夾具或機械式夾持設備(未圖示)，其被配置以靜電式地或機械式地夾持工件106至工件支撐件的支撐表面114。應該注意到，當工件支撐件112在此範例中被描述為支撐一工件106時，各種其他配置亦可被設想到，諸如同時支撐多個工件的配置。

根據一範例，其提供離子源116，其中離子源是被配置以產生和供應離子電漿104至處理腔室110，且因而至位於工件支撐件112上的工件106。在此範例中，離子電漿104包括離子射束108，其中離子源116代表被配置以質量分析(mass analyze)、塑形以及形成離子射束的各種構件，如同將會被該領域中習知此技術者所瞭解的。注意到，用以產生離子電漿104之已知的各種氣體、能量、技術及/或設備(無論是以離子射束、電漿淋浴(plasma shower)或其他電漿的形式)皆可根據本揭示而被利用，因為所有這些氣體、技術及/或設備皆可被視為落在本發明的範疇內。

在離子植入系統的領域中眾所周知的問題的發生是由於離子撞擊晶圓或工件表面：低能量電子被射出以及晶圓趨於成為帶正電的。 大致上，被傳送至晶圓的正電荷淨含量將直接正比於射束電流。當晶圓表面被良好地接地並且不具有介電層時，此電荷主要流至地面。然而，在半導體製造過程期間，離子是典型地在一或多個介電層已被形成在工件的表面上之後植入。這些層充當離子射束在其上產生靜電荷的隔離島狀物。

此電荷累積產生各種問題。舉例而言，靜電荷與射束相互作用並且致使其失去密度，這導致不想要之不均勻植入製程。更重要地，靜電荷可累積和放電，這可損壞及/或破壞已經形成在晶圓上的介電層介電層受到此放電之破壞的感受性將會隨著更小尺寸的積體電路而增加。因此，在離子植入製程期間對於表面電荷累積的容許度是低的。

這些問題的一種解決方式為在射束接觸晶圓之前將中和電荷(例如，電子)經由電子源引入至射束及/或晶圓的表面。現已提出將中和電荷施加至射束會接觸晶圓的地方附近處之多種解決晶圓的方式，如同舉例而言可在共同轉讓的美國專利第7,800,083號和第8,760,054號等等中找到，本文以引用的方式將這些專利案併入。如將要看到的，本發明是有關於用以測量在晶圓處之正的離子電荷以及負的電子電荷的雙極性電荷監測裝置和系統。此雙極性電荷監測系統可被使用以定量的測量電荷累積，其可被反過來用以提供回饋給電子源以改變其之電子輸出。

根據本揭示的一示範性態樣，掃描臂118可提供在處理腔室110內，其中掃描臂被配置以選擇性地平移工件支撐件112，並且因而平移工件106而經過離子射束108。控制器120是被進一步提供以控制離子植入系統100的整體操作。舉例而言，控制器120被配置以各自地及/或集體地控制離子源116、在處理腔室110內的工件106的移動、電荷監測器102以 及關聯於離子植入系統100的其他設備及/或條件。

在經由掃描臂118而掃描工件106經過離子射束108的例子中，電荷監測器102是被定位在掃描臂上，以使得電荷監測器是在後掃描區域中(over-scan region)120，如在圖2中以更詳細的方式所例示的。後掃描區域120舉例而言包括掃描臂118的一部分，其在旋轉122及/或平移124掃描臂期間通過離子源108，其中電荷監測器102接收來自離子射束108之與工件106上相似範圍的半導體裝置(未圖示)相同的劑量。根據本揭示的一示範性態樣，圖2的掃描臂118來回振盪(例如，經由旋轉122)經過離子射束108同時平移掃描臂118(例如，經由平移124)，因而傳遞工件106和電荷監測器102兩者經過離子射束108許多次。在一範例中，離子射束108是遠大於垂直掃描節距，因而致使植入物均勻地覆蓋在工件106上的所有點和位於週邊的電荷監測器102。

根據本揭示，電荷監測器102包括平面的朗繆耳探頭(Langmuir probe)126。朗繆耳探頭126舉例而言是進一步經由合適的線路及/或饋穿佈纜(feed-thru cabling)(未圖示)而可操作地被耦合至控制器120。在另一範例中，電荷監測器102是經由一或多個電池128供電並且被配置以經由與其相關聯的非電性傳導的訊號發射器130而與控制器120通訊。因此，電荷監測器102是被控制，同時大致上避免了與訊號的通訊相關聯的雜散電容。此配置是特別地可用在電漿離子浸入系統(未圖示)，其中離子電漿104是被脈衝激發，並且至工件支撐件112的電性連結較佳而言是最小化以避免有害的電容問題。在一範例中，非電性傳導的訊號發射器130包括光纖訊號發射器132，其中訊號經由光纖纜線134而與控制器120通訊。 替代而言，非電性傳導的訊號發射器132包括無線發射器(未圖示)，其中訊號是經由無線發射器而與控制器通訊而至與控制器120相關聯的無線接收器(未圖示)。一或多個電池128舉例而言被配置以在工件106至處理腔室110和真空回復時間的轉移或交換或者工件106從處理腔室110和真空回復時間的轉移或交換的一或多者期間被重新充電。

如在圖3中所示意性例示的，朗繆耳探頭126是被電性耦合至正電荷整流器136(例如，二極體)，其中正電荷整流器是被配置以僅傳輸正電荷。朗繆耳探頭126是進一步被電性耦合至負電荷整流器138(例如，二極體)，其中負電荷整流器是被配置以僅傳輸負電荷。正電流整合器140是被進一步提供，其中正電流整合器是被可操作性地耦合至正電荷整流器136，並且其中正電流整合器是經由正臨界電壓142(亦被表示為Vth+)所偏壓。據此，正電流整合器140是被配置以至少部分地基於正臨界電壓142而輸出正劑量144。正電荷計數器146是被配置以接收來自正電流整合器140的輸出並且提供與由朗繆耳探頭126所經歷的累積正電荷相關聯的累計正電荷數值148。

同樣地，負電流整合器150是被可操作地耦合至所述負電荷整流器138，其中負電流整合器是經由負臨界電壓152(亦被表示為Vth-)所偏壓2，並且其中負電流整合器是被配置以至少部分地基於負臨界電壓輸出負劑量154。據此，負電荷計數器156是被提供並且被配置以接收來自負電流整合器150之輸出的負劑量154並且提供與由朗繆耳探頭126所經歷的負電荷相關聯的累計負電荷數值158。

正電流整合器140和負電流整合器150舉例而言是利用可變 的正臨界電壓142和負臨界電壓152而被個別地偏壓，因而作用以阻擋不符合預先定義的臨界值的低電壓源。可變的正臨界電壓142和負臨界電壓152的決定和設定舉例而言是至少部分地基於在工件106上之所形成的裝置的閘極氧化物厚度和極性。一旦完成了至工件106內的離子植入，正電荷計數器146和負電荷計數器156(例如，16位元數位計數器)將因而已在它們的暫存器中儲存與用於正和負電流之所傳導的電荷等效的數值(以每平方公分幾庫侖為單位)，其為在固定電壓下真實的充電量測。一旦完成了離子植入，累計正電荷數值148和累計負電荷數值158可被利用以預測經過在工件上106的裝置(未圖示)所傳導的電荷。

根據本發明的另一示範性態樣，圖4例示在將離子植入工件內之期間監測電荷累積的示範性方法200。應該注意到的是，雖然在此處以一系列的動作或事件來例示和描述示範性方法，但是將瞭解到本發明是不限於此些動作或事件的例示次序，因為根據本發明一些步驟可以不同次序及/或同時地以在此處所表示和描述的步驟不同的其他步驟發生。除此之外，並非所有被例示的步驟皆被需要以實行根據本發明的方法。再者將瞭解的是，該些方法可被與在本文所例示和描述的系統相關聯地以及在本文未例示的其他系統相關聯地實行。

圖4的方法200開始於動作202，其中正臨界電壓Vth+和負臨界電壓Vth-以及正整合器和負整合器是被初始化。在動作204，諸如電漿淹沒源(plasma flood source，PFS)的電子源的電流是被設定至預定的預設值，並且工件是藉由將工件傳遞經過離子射束而以離子植入。舉例而言，工件是被支持於工件支撐件上。

在動作206，正電荷和負電荷是經由圖1的電荷監測器102所測量，舉例而言其中電荷監測器以取決於電荷監測器和離子射束108之間的空間關係的不同比例而經歷電子和離子撞擊兩者。如先前所討論的，離子射束108主要是由離子射束的週邊附近的電子以及在射束的中心處的離子所組成。據此，電荷監測器102當靠近離子射束108的邊緣時經歷負的充電，當通過離子射束時經歷正的充電，並且當轉換到以及離開離子射束的相對邊緣時再一次經歷負充電。

一旦觀看本揭示，該領域中習知此技術者將瞭解到，抵達圖2的朗繆耳探頭126的電流舉例而言為朗繆耳探頭以及與圖1的離子射束108相關聯的離子電漿104之間的電壓差的函數。具有足夠動能的離子和電子兩者將會撞擊電荷監測器102，而對其產生淨電流。當電荷監測器102達到足夠以排斥所有入射電子的負電位時，電荷監測器102將僅測量來自離子射束108的總離子電流。換言之，當電荷監測器102達到足夠以排斥所有入射離子的正電位時，電荷監測器102將僅測量來自離子射束108的總電子電流。這些所謂的「飽和準位(saturation levels)」定義了電荷監測器102被設定以操作在其之間的界限，藉此使電荷監測器收集混合的離子和電子。舉例而言，飽和準位是類比於與在半導體製造製程期間建立在工件106上的電容性結構相關聯的崩潰電壓。

因此，圖4的方法200允許這些飽和準位的測量和監測而作為由圖1的電荷監測器102所測量的預設臨界值，以在適當參數之間實行植入物製程，並且其中流經在工件106上的介電層之高能量電荷的累計效應將不會造成損害位移電流(damaging displacement of current)流過介電層。

一旦觀看本揭示，將瞭解到雙極性電荷監測器102在每一晶圓掃描期間提供晶圓充電的累計效應的測量，藉此該測量可用以調整電子源和從而引起的晶圓充電。被提供至圖1的控制器120的預設輸入參數是基於與被製造於工件106上的裝置相關聯的崩潰電壓的預估值。因此，在圖4的動作208中，晶圓充電的累積效應會由於以下狀況而被處理：假如負電荷太低，則判定電子輸出的增加並且新的預設臨界訊號會被發送至電子源以增加其電子輸出(例如，在動作210中)；假如負電荷太高，則判定電子輸出的減少並且新的預設臨界訊號會被發送至電子源以減少其電子輸出(例如，在動作212中)；以及，假如負電荷被判定為在良好的範圍內，則判定電子源輸出為良好的並且預設臨界訊號被保持作為對於電子源輸入控制訊號以保持其電子輸出(例如，在動作214中)。之後，這處理步驟的結果被傳送至電子源(例如，經由圖1的控制器120)並且利用電子源的新的預設電子輸出值在動作216中進行後續的植入掃描。此處理步驟可進行許多次以重複多個植入掃描直到完成適當的植入劑量(例如，在動作218中)。

據此，電子源(電漿淹沒源PFS)是被調整以控制由雙極性電荷監測器所測量到的目標物電荷中和位準。這可對每一個極性而言為電荷平衡，或是在一側上或另一側上為不平衡的一者。該調整舉例而言有利地是發生在每一個植入處理的結尾處直到完成想要數量的植入處理。

儘管本發明已針對某一或某些實施例加以表示及敘述，然而應該要注意到：上文所述實施例僅是充當本發明一些實施例的實施方式的實例，並且本發明的應用不受到該些實施例的侷限。特別是關於由上文所述構件(組件、元件、電路等等)所實行的各種功能，除非另外指出，否則被 用來敘述此些構件的術語(包含對於一「手段」的參考)係傾向對應於用以實行上述構件的具體功能的任何構件(即在功能上是等效地)，即使在結構上並未等效於在本發明示範性實施例中所例示的用以實行本文中的功能的所記載結構。除此之外，儘管本發明的特定特徵已針對數個實施例中的僅一個實施例來記載，然而或許意欲並且有利於任何給定或特定應用，此特徵係可與其它實施例的一或多個其它特徵進行組合。據此，本發明不受限於上面所述的實施例，但意欲僅受到附加申請專利範圍及其等效範圍的限制。

100‧‧‧離子植入系統

102‧‧‧電荷監測器

104‧‧‧離子電漿

106‧‧‧工件

108‧‧‧離子射束

110‧‧‧處理腔室

112‧‧‧工件支撐件

114‧‧‧支撐表面

116‧‧‧離子源

118‧‧‧掃描臂

120‧‧‧控制器

Claims (14)

1. 一種用於離子植入系統的電荷監測器，所述電荷監測器包括：朗繆耳探頭(Langmuir probe)；正電荷整流器，其被可操作地耦合至所述朗繆耳探頭並且被配置以僅傳輸正電荷；正電流整合器，其被可操作地耦合至所述正電荷整流器，其中所述正電流整合器是經由正臨界電壓所偏壓，並且其中所述正電流整合器是被配置以至少部分地基於所述正臨界電壓輸出正劑量；正電荷計數器，其被配置以接收來自所述正電流整合器的輸出並且提供與所述正電荷相關聯的累計正電荷值；負電荷整流器，其被可操作地耦合至所述朗繆耳探頭並且被配置以僅傳輸負電荷；負電流整合器，其可操作地耦合至所述負電荷整流器，其中所述負電流整合器是經由負臨界電壓所偏壓，並且其中所述負電流整合器是被配置以至少部分地基於所述負臨界電壓輸出負劑量；以及負電荷計數器，其被配置以接收來自所述負電流整合器的輸出並且提供與所述負電荷相關聯的累計負電荷值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電荷監測器，其中所述朗繆耳探頭是沿著在掃描臂上之工件的平面而定位，所述掃描臂被配置以掃描所述工件經過離子射束。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電荷監測器，其中所述朗繆耳探頭是大致上平坦並且與工件的植入平面大致上共平面。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電荷監測器，進一步包括與所述朗繆耳探頭相關聯之非電性傳導的訊號發射器，其中來自所述朗繆耳探頭的訊號是經由所述非電性傳導的訊號發射器傳送至控制器，而大致上避免了與所述訊號的傳送相關聯的雜散電容。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電荷監測器，其中所述非電性傳導的訊號發射器包括光纖訊號發射器，其中所述訊號經由光纖纜線而傳送至所述控制器。
6. 如申請專利範圍第4項所述的電荷監測器，其中所述非電性傳導的訊號發射器包括無線發射器，其中所述訊號經由所述無線發射器而傳送至所述控制器而至與所述控制器相關聯的無線接收器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電荷監測器，其中所述電荷監測器包括電池，其中所述電荷監測器大致上由所述電池所供電。
8. 如申請專利範圍第7項所述的電荷監測器，進一步包括再充電單元，其中所述再充電單元是被選擇性地電連接至所述電荷監測器的所述電池，並且其中所述再充電單元是被配置以在當被電連接至所述電池時再充電所述電池。
9. 一種用以控制離子於工件內之植入的方法，所述方法包括：提供所述工件於處理腔室中的工件支撐件上；將離子電漿感應(induce)至所述處理腔室中一段時間；經由與所述工件支撐件相關聯的電荷監測器來決定由所述工件所經歷的累計電荷；以及至少部分地基於經決定的所述累計電荷來決定形成在所述工件上的裝 置的壽命。
10. 一種離子植入系統，其包括：離子源，用以產生離子電漿；處理腔室，其具有用以支撐工件以接收所述離子電漿的工件支撐件；以及雙極性電荷監測器，其被定位在所述工件支撐件上，其中所述雙極性電荷監測器是被配置以提供電荷累積的定量測量。
11. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，進一步包括用以將電子引入所述離子電漿的電子源。
12. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入系統，進一步包括控制系統，其被配置以接收來自所述雙極性電荷監測器的輸出並且改變來自所述電子源的電子輸出。
13. 一種用以控制離子於工件內之植入以避免損壞電流流過的方法，所述方法包括：經由電荷監測器監測由所述工件所經歷的正電荷和負電荷；為由所述電荷監測器所測量的所述正電荷和所述負電荷提供預設臨界值；以及僅在落入所述預設臨界值內時將離子植入於所述工件內，其中流過所述工件之高能量(energetic)電荷的累計效應不會造成損害位移電流(damaging displacement of current)流過所述工件。
14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述預設臨界值的提供是基於與被製造於所述工件上的裝置相關聯的崩潰電壓的預估值。