TW201931423A - 監測離子束的裝置、控制離子束的裝置與方法 - Google Patents

Abstract

一種監測離子束的裝置。所述裝置可包括：處理器；以及耦合到所述處理器的存儲單元，所述存儲單元包括顯示常式，其中顯示常式能夠在處理器上運行以管理對離子束的監測。顯示常式可包括測量處理器以接收離子束的多個點束輪廓，所述點束輪廓是在離子束的快速掃描及與快速掃描同時實施的探測器的慢速機械掃描期間收集的。快速掃描可包括沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率進行的多個掃描迴圈，且慢速機械掃描是在與快速掃描方向平行的方向上執行的。測量處理器還可發送顯示信號以顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。

Description

離子束系統中射束映射的裝置與技術

本發明實施例涉及離子束系統及方法，且更具體來說，涉及便於控制離子束的裝置及方法。

離子植入機可採用探測器在離子束被引導到位於終端站處的基板時對離子束的均勻性進行測量及微調。常常將呈電流監測器形式的探測器（例如，法拉第杯（Faraday cup））放置在對基板進行處理的終端站中或終端站附近的束線中。在採用掃描點束（scanned spot beam）的離子植入機中，可採用多於一種方式測量離子束。在一種測量模式（所述模式可被稱為靜止慢速點束輪廓（stationary slow spot beam profile））中，將束掃描器斷開，因而使未偏轉的離子束穿過束掃描器並投射到基板平面（晶片平面）上，常常是投射在0 mm的位置（即，晶片的中心）。將例如法拉第探測器等探測器掃描過晶片平面來測量靜止離子束，從而產生例如對300 mm晶片進行的10秒掃描的點束大小、束形狀等等的測量結果。在另一種模式（所述模式可被稱為掃描線性輪廓）中，當以恒定速度（例如1000 Hz）來回掃描離子束時測量整個晶片平面中的離子束密度的最終結果（net result），其中速度可與晶片處理期間將採用的掃描點束的掃描速度匹配。在以這種高速度掃描離子束的同時，可將探測器（例如，法拉第探測器）以30 mm/秒掃描過晶片平面以測量靜止點束形狀、大小等。在另外的模式（所述模式可被稱為靜止快速點輪廓）中，探測器位於靜止位置（例如，0 mm（晶片中心））處，同時將離子束快速掃描過探測器達若干個迴圈（例如，5個到16個迴圈），從而在近似10 msec內創建平均點束輪廓。在其中點束及離子植入機以理想方式運行的情形中，整個晶片平面中的點束將不會發生改變，且操作員可使用這三種方式對上游離子束掃描問題及聚焦問題進行視覺診斷及修正。應注意，如果在掃描點束時點束形狀或位置在整個晶片平面中發生顯著改變，則這三種方式均無法向操作員提供足夠的視覺工具來對上游掃描問題及聚焦問題進行恰當的診斷及修正。

應注意，隨著束能量變得越來越低，點束在整個晶片平面中改變得越來越多，所述改變會造成離子束密度的不均勻性，其中所述不均勻性難以修正。如果操作員不能在視覺上辨別及修正掃描點束的不均勻性，則最終可降低良率並使半導體器件的性能劣化。

針對這些及其他考慮，提供本發明實施例。

提供本發明內容是為了以簡化形式介紹一系列所選概念，所述一系列所選概念在下文中在具體實施方式中進一步加以闡述。本發明內容並非旨在識別所主張主題的關鍵特徵或實質特徵，本發明內容也不旨在說明確定所主張主題的範圍。

在一個實施例中，一種監測離子束的裝置可包括：處理器；以及耦合到所述處理器的存儲單元，所述存儲單元包括顯示常式，其中所述顯示常式能夠在所述處理器上運行以管理對所述離子束的監測。所述顯示常式可包括測量處理器，所述測量處理器用於接收所述離子束的多個點束輪廓，所述點束輪廓是在所述離子束的快速掃描及與所述快速掃描同時實施的探測器的慢速機械掃描期間收集的。所述快速掃描可包括沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率進行的多個掃描迴圈，且所述慢速機械掃描是在與所述快速掃描方向平行的方向上執行的。所述測量處理器還可發送顯示信號以顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。

在再一個實施例中，一種控制離子束的裝置可包括：束掃描器，沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率在多個掃描迴圈內執行所述離子束的快速掃描；以及探測器，被設置成攔截所述離子束，並與所述快速掃描同時地執行慢速掃描。所述慢速掃描可涉及沿與所述快速掃描方向平行的掃描路徑將所述探測器從第一位置移動到第二位置，其中所述探測器在所述慢速掃描期間接收到多個點束輪廓。所述裝置還可包括：使用者介面，耦合到所述探測器；以及控制器，耦合到所述掃描器、所述使用者介面及所述探測器。所述控制器可包括：處理器；以及耦合到所述處理器的存儲單元，所述存儲單元包括顯示常式，所述顯示常式能夠在所述處理器上運行來發送顯示信號，以在所述使用者介面上顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。

在另一個實施例中，一種控制離子束的方法可包括沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率在多個掃描迴圈內掃描所述離子束。所述方法還可包括在所述離子束的所述多個掃描迴圈期間在慢速掃描中沿與所述快速掃描方向平行的掃描路徑將探測器從第一位置到第二位置以機械方式掃描過所述離子束，其中所述探測器產生多個點束輪廓。點束輪廓可對應於在所述探測器沿所述掃描路徑的給定位置處所述離子束的束輪廓。所述方法還可包括在使用者介面上顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。

現在將參照其中示出一些實施例的附圖在下文中更充分地闡述本發明實施例。本公開的主題可實施為許多不同形式而不應被視為僅限於本文所述實施例。而是，提供這些實施例是為了使本公開內容將透徹及完整，且將向所屬領域中的技術人員充分傳達所述主題的範圍。在所述圖式中，相同的編號自始至終指代相同的元件。

本文所述實施例涉及對在離子植入機中產生的離子束（具體來說，掃描點束）提供改善的監測及控制的系統、裝置及技術。各種實施例涉及測量掃描點束以及以新穎方式呈現從掃描點束收集的離子束資訊。如在下文中詳細闡述，在根據本發明實施例的一種操作模式（所謂的移動快速點輪廓模式（或束射線映射模式））中，離子植入機可執行一系列操作。首先，可以位於0 mm處的點束執行靜止快速點輪廓以建立基準點束形狀。其次，可快速掃描點束，同時將探測器（例如，法拉第探測器）慢速掃描過晶片平面例如達3分鐘的持續時間，同時穿越~300 mm的距離。以給定的間隔拍攝一系列點束輪廓，將這些“移動快速點輪廓”中的每一者與在0 mm處執行的基準快速點輪廓進行比較。根據本公開的各種實施例，這種比較可通過創建點束的關鍵參數（大小、形狀、相對於探測器的中心偏置量、對稱性、束密度、等等）如何在晶片平面內改變的“映射（map）”來以束射線映射模式執行。根據一些實施例，可提供束射線映射使用者介面來突顯出當離子束穿越晶片平面時離子束的這些改變。另外，軟體可使用在束射線映射模式中產生的資訊來更好地修正這些離子束改變以實現改善的器件良率及性能。

現參照圖1A，圖1A繪示根據本公開實施例的離子植入系統的示意性俯視圖，所述離子植入系統用於產生及控制掃描點離子束。離子植入系統（被稱為離子植入機100）表示除了其他組件之外還含有用於生成離子束108的離子源104、離子植入機及一系列束線組件的製程腔室。離子源104可包括用於接收氣體流並產生離子的腔室。離子源104還可包括靠近腔室設置的電源以及提取電極總成（圖中未示出）。束線元件可包括例如分析器磁體120、品質解析狹縫（mass resolving slit，MRS）124、轉向/聚焦組件（steering/focusing component）126及包括基板固持器131的終端站130。

離子植入機100還包括沿束線138位於MRS 124與終端站130之間的束掃描器136。束掃描器136可被配置成接收離子束108作為點束並沿快速掃描方向（例如平行於圖中所示笛卡爾座標系中的X-軸）掃描離子束108。應注意，可沿Y軸掃描基板132，因此在同時沿X軸來回掃描離子束108時實現對整個基板132的給定離子處理。在給定情形中，舉例來說，當點束靜止且不被掃描時，點束可表現出高斯束密度橫截面（Gaussian beam density cross section），其中束電流強度是作為沿基板平面的X軸位置的函數沿Y軸測量的，如所屬領域中所已知。通過掃描離子束108，在整個基板132中產生具有伸長的橫截面的掃描離子束，其中掃描離子束108的有效寬度足以穿越基板固持器131的整個寬度。離子植入機100還可具有其他元件（例如所述領域中已知的准直器（為清晰起見，未在圖中示出）），以在掃描之後沿一系列相互平行的軌跡將離子束108的離子引導到基板132，如圖1A所示。在各種實施例中，可以幾Hz、10 Hz、100 Hz、高達幾千Hz或大於幾千Hz的頻率來掃描離子束。舉例來說，束掃描器136可使用磁性掃描元件或靜電掃描元件來掃描離子束108，如所屬領域中所已知。

通過在快速掃描方向上（例如，沿X軸來回地）快速掃描離子束108，被配置成點束的離子束108可在整個基板132中遞送具有均勻密度的目標離子劑量。舉例來說，被配置成點束的離子束108表現出束輪廓（即，離子電流密度（y(y)）隨著位置(x)的變化），所述束輪廓可例如沿快速掃描方向（平行於X軸）在一個維度上測量。通過知曉離子束108的束輪廓，可將離子束108精確地掃描過基板132以在整個基板132上產生均勻的離子電流密度。應注意，為實現這種均勻性，可在開始時執行對離子束108大小、密度及預期位置的測量。

離子植入機100還可包括探測器134，探測器134被設置成攔截離子束108。探測器134可為已知類型的電流探測器，例如法拉第探針或其他電流探測器。探測器134可被配置成沿與快速掃描方向平行的方向（圖1所示X軸）執行掃描。在一種實施方式中，離子植入機可以“靜止慢速點輪廓”模式運行，如以上所詳細闡述，其中通過將探測器134掃描過基板132達5秒、10秒、20秒或其他適合時間的持續時間來描繪靜止離子束的輪廓。

一般來說，在不同的操作模式中，探測器134可被配置成從附近位置P1到偏遠位置P2在介於幾秒到許多分鐘的持續時間內沿直線掃描過晶片平面。P1與P2之間的距離可足以穿越基板132的整個寬度，例如200 mm、300 mm或400 mm。所述實施例並非僅限於此上下文。探測器134可包括沿快速掃描方向延伸幾微米到幾釐米的感測器，其中在給定情形中離子束108的一部分被攔截。

離子植入機100還可包括耦合到束掃描器136及探測器134的控制器140，以對束掃描器136及探測器134的操作進行協調。

如在圖1A中進一步示出，離子植入機100可包括使用者介面142，使用者介面142也耦合到探測器134。使用者介面142（也稱為束射線映射器（BEAM RAY MAPPER））可被實施為顯示器，且可包括用戶選擇器件，包括觸控式螢幕、顯示功能表、按鈕、旋鈕以及所屬領域中已知的其他器件。根據各種實施例，使用者介面142可耦合到離子植入機100的其他元件，以顯示從由探測器134執行的掃描匯出的以及來自束掃描器136的至少一組資訊。如在下文中詳細闡述，離子植入機100被有利地配置成產生新穎束測量結果以及對與束測量結果有關的資訊的新穎視覺顯示，以便於更好地控制離子束108。

如圖1B進一步示出，控制器140可包括處理器152，例如已知類型的微處理器、專用處理器晶片、通用處理器晶片或相似的裝置。控制器140還可包括耦合到處理器152的記憶體或存儲單元154，其中存儲單元154包含顯示常式156。顯示常式156可在處理器152上運行以如以下所述管理對離子束的監測。存儲單元154可包括製品。在一個實施例中，存儲單元154可包括任何非暫時性電腦可讀介質或機器可讀介質，例如光學存儲裝置、磁性存儲裝置或半導體存儲裝置。存儲介質可存儲各種類型的電腦可執行指令以實施本文所述邏輯流程中的一者或多者。電腦可讀存儲介質或機器可讀存儲介質的實例可包括能夠存儲電子資料的任何有形介質，包括易失性記憶體或非易失性記憶體、可移除記憶體或不可移除記憶體、可擦除記憶體或不可擦除記憶體、可寫入記憶體或可改寫記憶體等等。電腦可執行指令的實例可包括任何適合類型的代碼，例如原始程式碼、編譯代碼、解釋代碼、可執行代碼、靜態代碼、動態代碼、物件導向的代碼（object-oriented code）、視覺代碼等等。所述實施例並非僅限於此上下文。

在具體實施例中，顯示常式156可包括測量處理器158及控制處理器160。如在下文中詳細闡述，測量處理器158可接收離子束108的多個點束輪廓，其中點束輪廓是在輪廓探測器的掃描（即，探測器134的慢速機械掃描）期間收集的。存儲單元154還可包括用於存儲所探測的點束輪廓的點束存儲裝置162，所述所探測的點束輪廓舉例來說用於分析且還用於提高點束均勻性。測量處理器158還可發送顯示信號以顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。舉例來說，可發送顯示信號來檢索點束輪廓或者將點束輪廓轉發到使用者介面142。測量處理器158還可執行計算來確定並顯示從點束輪廓匯出的各種參數。在一些情形中，使用者介面142可提供可回應於用戶輸入的選擇器件（包括視覺功能表或類似結構），其中測量處理器158可回應於用戶輸入來檢索、格式化來自點束輪廓的資訊並將所述資訊發送到使用者介面142。

現轉至圖2，圖2示出根據本公開實施例的離子植入機100的操作的一種情景。所述圖繪示上述束射線映射器模式的操作的概況。在此情景中，將離子束108以靜電方式掃描過探測器134（例如，電流探測器法拉第杯），同時探測器134平行於X軸以機械方式掃描過基板平面。這種執行離子束的快速掃描與探測器134的慢速輪廓掃描的同時動作使得離子植入機100能夠確定當將離子束108掃描過晶片平面時理想基準點束點束（離子束108）是否發生改變以及改變程度如何。

在一些實施例中，探測器134可從P1到P2在340 mm的距離內執行慢速掃描。這一距離可覆蓋由基板132攔截的掃描點束的區。所述慢速掃描可為機械掃描，在所述機械掃描中通過馬達或其他驅動機制以機械方式掃描探測器134以使探測器134以線性方式慢速移動。在一個實例中，探測器134可以近似100 mm/分鐘的速度行進且可在3.5分鐘內穿越從P1到P2的距離。在探測器134的慢速掃描（機械輪廓）期間，具有點束形狀的離子束108可在移動的探測器之上執行快速輪廓操作，在所述快速輪廓掃描中以10 Hz、100 Hz、1000 Hz或其他適合的頻率將離子束108沿與X軸大體平行的方向來回掃描。根據一些實施例，在一組選擇掃描期間，例如在離子束108的五個接連的快速輪廓掃描期間，控制器140可產生離子束108的平均點束輪廓，所述平均點束輪廓表示由探測器134在探測器134的位於P1與P2之間的給定位置處記錄的離子束108的這五次掃描的平均點束輪廓。在一個實例中，離子束108的單個快速輪廓掃描可持續10 msec，其中五個接連的輪廓耗用50 msec。因此，如果探測器134以1 mm/sec的恒定速度行進，則用於計算平均點束輪廓的這五次接連的掃描可對應于行進近似0.05 mm的距離。為便於快速及即時地分析以及顯示束資訊，可將這五個接連的輪廓的平均點束輪廓進行存儲及上傳到控制器140以進行分析。因此，在1000 Hz掃描速率下，在探測器134行進1 mm的時間內可記錄多達20個平均點束輪廓，所述20個平均點束輪廓中的每一者均是對5次快速掃描求平均。在一些實施例中，在探測器134的慢速掃描期間可間斷地或連續地對平均點束輪廓進行採樣。舉例來說，上傳五次接連的掃描的平均輪廓可耗用0.5秒，因此可以大約每秒一次來方便地記錄及處理新的平均點束輪廓。由於平均點束輪廓可在離子束108穿越0.05 mm的距離的同時加以確定，因此給定的平均點束輪廓表示在~0.05 mm的解析度內的在沿Y軸的任何給定位置處的准靜止點束輪廓。在一個具體實施例中，在探測器134在300 mm距離內進行的3分鐘慢速掃描期間可上傳420個平均點束輪廓，從而產生每毫米11個平均點束輪廓的解析度。由此，平均點束輪廓202的集合提供作為在整個基板132上的位置的函數的離子束108的詳細多維映射。在以上實例中，可在3分鐘內方便地收集平均點束輪廓202，同時資料處置的改善可使得收集速率能夠提高例如五倍。在再一些實施例中，點束平均點束輪廓可從少到一個點束輪廓的平均值、3個點束輪廓的平均值到多達20個點束輪廓的平均值計算得到。所述實施例並非僅限於此上下文。在各種實施例中，可在使用者介面142處對為了產生平均點束輪廓202而要收集的點束輪廓的數目進行調整。對於較高雜訊點束而言，可增大用於產生平均點束輪廓202的點束輪廓的數目，而對於較低雜訊點束而言，可減小點束輪廓的數目來產生平均點束輪廓202。收集及呈現來自這些平均點束輪廓的資訊可有助於控制離子束108，且還可說明操作員識別及解決離子植入機100中的上游離子束轉向問題或聚焦問題。

舉例來說，掃描點束可根據點束在基板上的確切位置而發生形狀偏離。這種形狀偏離可改變點束的大小、點束的中心位置、點束的半寬以及點束的峰值位置，從而導致對在掃描點束時被引導到基板的離子劑量的控制誤差。具體來說，點束（的中心）的實際位置可能從理想預期位置偏離。根據本公開的實施例，基於如以上參照圖2所述收集的點束輪廓，可將相對於探測器134的位置的點束的中心的位置與位於P1與P2之間的中心位置處的基準點束的中心進行比較。舉例來說，P1可被表示為-170 mm，而P2被表示為+170 mm。可將在任何給定情形中相對於探測器134的點束的中心與0 mm處的基準點束的中心進行比較。作為背景，可通過將離子劑量記錄為時間的函數以及將時間映射到沿P1與P2之間區段的位置來從探測器產生任何給定情形中的束輪廓。儘管探測器134相對於束中心基準的相對位置在對探測器進行慢速掃描時發生變化，然而可容易地計算出在0 mm處的束中心相對於任何給定情形中的探測器134的理想差並使用所述理想差作為基準。因此，在理想情況中，探測器134的位置與點束的中心之間的差應看起來以其中點束劑量的中心及束形狀對稱性不會發生變化的方式改變。換句話說，在理想情況中，當將點束掃描過晶片平面時掃描點束不會改變形狀且位於預期位置上。應注意，如果點束改變形狀，或者實際位置相對於預期掃描位置的關係變化，則在離子植入機100以束射線映射模式運行時收集及呈現離子植入機100的資訊將會突顯出這些異常。

在以下圖3到圖5中，示出使用者介面142的示例性操作，所述示例性操作診斷及控制根據上述實施例進行處理的高能掃描點束中的束非理想性（beam non-ideality）。首先，在基準操作模式中，可將基準離子束（例如，100 kV氬束）作為靜止束引導並在與0 mm對應的位置處（在晶片的中心中）根據已知流程對所述基準離子束進行測量。在一個實例中，可從已知測量流程獲得以下三個參數：1，所估計的均勻電流（estimated uniform current，EUC）；2，點束中心；以及3，束半寬。

圖3呈現使用者介面配置300來示出在非理想情況中作為探測器位置的函數的點束位置的變化。在這種情形中，被掃描的100 kV氬離子束以使束從目標位置偏移的方式被引導到基板（晶片）。根據本公開的實施例，可在如上所述來回地快速掃描點離子束的同時慢速掃描探測器134。圖3中所呈現的資訊可表示在探測器134的持續時間為近似3.5分鐘的慢速掃描期間收集的離子電流資料，且所述資訊可被立即上傳到使用者介面、被臨時存儲或者被永久存儲以用於後續顯示。

在各種實施例中，可自動地或回應於用戶輸入來對在這種慢速掃描期間收集的資訊進行計算、操縱、檢索、格式化或在顯示器上呈現、抑或進行這些動作的任何組合。根據一些實施例，使用者介面可包括例如按鈕、撥號盤（dials）等硬體或者例如顯示器上的功能表、或軟鍵等軟選擇機制。根據一些實施例，使用者介面配置300可包括功能表330，功能表330使使用者能夠選擇各種類型的資訊來進行呈現，其中所述資訊是從探測器134的給定慢速掃描的點束輪廓匯出的。在一些實施例中，所述資訊可包括位置資訊、與點束形狀有關的形狀資訊等等。位置資訊的實例包括探測器在慢速掃描期間接收到的位置資訊，包括多個探測器位置。形狀資訊的實例可包括點束半寬以及點束輪廓。所述實施例並非僅限於此上下文。在圖3所示實例中，功能表330可使使用者能夠檢索資訊並在多個欄位（field）（包括欄位302、欄位312及欄位322）中顯示資訊。

在各種實施例中，功能表330可使離子植入機回應於使用者輸入來執行掃描操作，或者可從先前執行的掃描檢索資訊並呈現所述資訊。舉例來說，在一些實施例中，功能表330可包括選擇器件，例如用於執行一組特定動作的硬體按鈕或軟按鈕。在一個實施例中，功能表330可包括束射線映射按鈕331，當按壓束射線映射按鈕331時，離子植入機被指示進入束射線映射模式且使資料能夠被檢索及呈現，所述束射線映射模式包括執行探測器的慢速掃描以及同時進行束掃描器的快速掃描。在一些實施方式中，啟用束射線映射按鈕331可僅使得從已執行的指定的掃描上傳資料並對所述資料進行分析，其中指定的掃描是根據上述束射線映射模式執行的。在各種實施例中，舉例來說，當在340 mm的距離內掃描探測器時，可在短至3分鐘、1分鐘或20秒內收集多達420個單獨的平均點束輪廓。在一個流程中，基於每1 mm至少收集一個點束輪廓的慢速掃描，可啟用絕對點位置按鈕332來顯示作為探測器134的不同位置的函數的一系列點束輪廓。此資訊示出在欄位322中，其中示出一系列點束輪廓324，各中等點束輪廓彼此分隔開50 mm距離。在一些實施例中，可在功能表330中調整要顯示的輪廓數目以及點束輪廓之間的間距。舉例來說，對於特定的束射線映射而言，操作員可找到一定數量的輪廓，且各輪廓的間距是理想的以突顯出整個晶片平面中點束位置改變的特定趨勢。如圖中所示，點束輪廓的形狀從左到右變化。

在一些流程中，還可顯示點束的EUC改變，如欄位302中的曲線304所示例。舉例來說，可將在探測器134的輪廓位置以~1 mm的增量變化時點束的EUC與0 mm處的基準點束的EUC進行比較。在一個實例中，此資訊可被格式化並在欄位302中呈現，如圖中所示，其中EUC的差（以％表示）示出在曲線304中。此EUC測量結果上升表明在-170 mm與-50 mm之間點大小明顯增大。

在另一流程中，可將採用~1 mm增量的相對於探測器134而言的點束的中心與0 mm處的參考點束的中心進行比較。這兩個值的差可在視覺上顯示在欄位312中，如曲線306所示。如圖中所示，實際位置相對於點束的預期位置的差在左側偏移多達10 mm，而在右側上大體對齊。因此，憑藉這種瞭解，操作員可對束線參數進行適宜的調整以減少或消除點束的水準偏移。

在另一流程中，探測器134的位置採用1 mm的增量，可將點束的半寬與在0 mm處測量的基準半寬進行比較。在圖3中，欄位312還包括曲線308，曲線308繪製作為位置的函數的點束的半寬與在對應於0 mm的位置處測量的半寬的比較。此資訊示出如下情況：在基板132的左側上點束的半寬變窄，因此在-150 mm（表示300 mm晶片的左邊緣）處，半寬被壓縮5 mm。在使用者介面配置300中示出的不同欄位僅為示例性的，且可在使用者介面142上自動產生，或者可如上文所指出根據使用者輸入產生。

圖4呈現使用者介面配置350的另一個實例，其示出如何顯示與圖3所呈現的資訊相同的資訊來更好地示出點束形狀在整個晶片平面中如何改變。通過按壓相對點位置按鈕，在圖4所示“絕對”視圖中以50 mm間隔示出的點束波形可在給定位置（例如，0 mm）處作為集合325全部疊加在彼此頂上。當將點束掃描過晶片平面時，這一視圖可通過突顯出點束的大小或形狀的趨勢來說明操作員。在一種實施方式中，在進行測量時執行的探測器的慢速掃描期間相對於探測器的位置來顯示點束的位置。

每一波形可被顏色編碼（color coded）到給定位置，因此操作員可容易地確定波形的絕對位置。通過將點束輪廓324在0 mm處疊加在彼此之上，操作員可在點束被掃描過晶片平面時快速確定點束形狀的細微改變。因此，使用者介面142允許操作員在絕對點位置視圖與相對點位置視圖之間快速地來回跳轉，如分別在使用者介面配置300及使用者介面配置350中所示例。舉例來說，操作員可容易地看到相對視圖中具有某一顏色的異常點形狀實際上位於絕對視圖中的哪個位置。憑藉對晶片平面上具體位置處的點束大小或位置異常的這種瞭解，操作員可進行調整來改善點束的上游聚焦或轉向，從而在將點束掃描過晶片平面時去除這些異常。

圖5示出可如何在使用者介面配置360處顯示圖4所獲取的相同資訊以突顯出點束中的非理想性的另一個實例。在一個實例中，通過按壓束射線按鈕336，顯示常式156可產生格式信號（format signal），其中顯示一系列束射線映射收斂/發散線326。這些線示出在沿探測器134的慢速掃描路徑採用給定增量（例如，50 mm增量）情況下的點束中心位置與理想中心位置（白色虛線）的比較，如欄位322中所示。再次，實際束中心的位置（實線）的偏移向用戶提供了點束在晶片的左半部分上的內側偏移的清晰視覺表示。操作員可使用圖3到圖5中提供的資訊來快速地調整離子植入機的至少一個元件的控制參數以減少這些點束改變，這種減少舉例來說可實現總體掃描束均勻性的提高。

在具體實施例中，可收集及分析點束輪廓以提供關於點束的束掃描器的操作的資訊。作為背景，在已知的束掃描器中，可應用標量校準常數（scalar calibration constant，SCC）來映射被施加到束掃描器的靜電電極的電壓以及點束沿晶片平面（參見圖1中P1與P2之間的方向，其表示與晶片平面平行的掃描）的預期位置。在被加速到小於20 kV的低能離子束的情形中，此SCC映射的準確性對於產生低能均勻性微調時間（low energy uniformity tune time）以及成功率而言尤其有用。在靜止探測器之上使用掃描點束進行的已知輪廓描繪技術不能夠產生關於當SCC不正確時點束如何誤轉向的資訊。同樣，在0 mm處已知未偏轉點束波形的線性測量不含有關於不正確SCC的資訊。應注意，通過使用根據本公開實施例的束射線映射視覺化，不正確的SCC可示出當將所述束掃描過晶片平面時（相對於0 mm處的基準的）點束位置差的向下或向上趨勢。

根據本公開的各種實施例，如上所述，當使用者啟用使用者介面142上的器件、欄位或按鈕（例如束射線按鈕336（圖3到圖5所示））來產生輸入信號時，使用者介面142可顯示與掃描點束的形狀有關的各種資訊。現在轉至圖6，圖6示出使用者介面配置370，其中所顯示的資訊是從所掃描的5 kV硼點束匯出的。所述點束是以上述在探測器的掃描期間快速地來回掃描點束的同時進行探測器134的慢速掃描的方式掃描的。回應于選擇束射線按鈕336，顯示在使用者介面配置370中示出的至少一些資訊。在此實例中，使用者介面包括以上所論述的欄位302、欄位312及欄位322。曲線374示出EUC差曲線，如以上所詳細闡述。曲線374關於0 mm的位置大體對稱，且在-100 mm與+100 mm之間未表現出大的變化。曲線374示出當與0 mm處的基準點束大小相比時，點束大小如何在+/-150 mm處下降到近似-10％。常常，均勻性微調常式可能夠通過根據EUC的下降減慢掃描束速度來補償在晶片兩側上的這種較低的束密度下降。應注意，如果實際點束位置從預期位置偏移，則用於補償EUC下降的這些速度調整將在晶片平面上位於錯誤位置，且微調常式可能難以實現期望的掃描束均勻性。曲線376的斜率突顯出預期的點束位置相對於實際點束位置在+/- 100 mm之間的偏移。這種偏移指示SCC過高。

在這種配置中突出的主要特徵是欄位312中的曲線376的形狀。曲線376表示實際點束中心與理想束中心之間的束中心差，所述束中心差被示出為在探測器134的慢速掃描期間的位置的函數。曲線376表現出在探測器134的慢速掃描期間由探測器134測量的點束中心與1 mm處的點束中心之間的束中心差的顯著負斜率。此負斜率意味著位於晶片右側上的點束的束射線與預期相比位於更“內側”（朝0 mm）。

欄位312還包括曲線378，曲線378繪製作為探測器位置的函數的掃描點束的半寬。在此實例中，所述半寬從晶片（基板132）的左側到右側單調增大。

使用者介面配置370還包括欄位322，欄位322示出在探測器134的掃描期間所測量的點束位置相對於目標位置的偏移（其對於整個基板132中的一系列標稱位置以垂直虛線示出）。在所示出的實例中，未偏轉束射線具有40 mm的束中心位置。當在位於+150 mm處的晶片的右邊緣之上掃描點束時，實際點束位置的目標是位於190 mm（未偏轉束中心偏置40 mm）處。當對掃描器應用的SCC錯誤（例如過高）時，實際點束可位於180 mm處，如欄位322所示。儘管此位置位於晶片外，然而錯誤的定位可因點束的寬度而影響晶片上的束電流均勻性。當將點束掃描到位於-150 mm處的晶片的左邊緣時，目標點束位置應處於110 mm處。由於收斂，實際點束位置被示出為處於-105 mm處。

作為沿晶片平面（在P1與P2之間）的位置的函數的這些差異的視覺顯示對於操作員說明使低能離子束恰當地轉向及聚焦而言是有用的。如所指出，點束的這種錯位可能是由6％的過高SCC造成的。SCC的這一高值使束射線越來越收斂，束射線從晶片中心偏轉得更遠。最終，這種偏離可使均勻性微調常式失敗或可異常高（在這種情況下可影響器件良率）。因此，在處理要由點束植入或以其他方式處置的實際晶片之前，及時收集能夠在視覺上警告使用者SCC誤差的資訊可使得能夠調整束掃描器來減少或消除SCC誤差。

根據另外的實施例，使用者介面142可提供多種不同的方式來顯示與同一系列的點束輪廓有關的資訊。圖7呈現使用者介面配置380，使用者介面配置380是在使用者啟用欄位或按鈕（例如，上述相對點位置按鈕334）時被調用。如圖中所示，顯示出欄位322，當SCC對於束掃描器而言過高時，欄位322可用於進一步示出SCC的不利影響。繼續參照圖6的實例，當SCC為6％過高時，在探測器134的掃描期間在不同位置處採樣的點束的束形狀可採用在不同位置處收集的束輪廓彼此疊加的方式示出。在圖7中，在欄位322中，可將多個點束輪廓疊加在未偏轉的點束輪廓上以進行比較。未偏轉的束曲線被示出為曲線382，而曲線384代表偏轉+150 mm的點束，且曲線386代表偏轉-150 mm的點束。曲線384示出+150 mm處的點束具有10 mm內側偏移且束高度減小10%，而曲線386示出-150 mm處的點束具有5 mm內側偏移且束高度也減小10%。

實際上，在圖6及圖7中示出的使用者介面配置可在執行探測器134的慢速掃描以收集所述一系列點束輪廓之後被呈現給用戶。舉例來說，當操作員首先獲得點束輪廓集合時，可首先調出曲線376來驗證表示束中心的差的曲線的斜率在目標區（例如，相對於晶片中心+/-100 mm）內為平坦的。在其中曲線376不平坦的情形中，如圖中所示，可採用進一步的資訊（例如曲線378或在圖6及圖7所示欄位322中示出的資訊）來引導例如束掃描器等束線元件的修正。

繼續參照圖6及圖7所示實例，圖8示出使用者介面配置390，使用者介面配置390示出在修正SCC的值之後對所掃描5 kV硼點束的測量的結果。在此實例中，EUC曲線394可相似於上述曲線374。相似地，示出束半寬的曲線398可相似於上述曲線376。應注意，曲線396（其為表示束中心差的曲線）的斜率已幾乎減小到零，這意味著掃描點束的束射線被束掃描器偏轉到晶片平面上的預期位置處或接近預期位置。換句話說，當應用於束掃描器時，經調整的SCC會整理掃描點束的束射線以去除圖6所示收斂。在欄位322中，還示出掃描點束的束中心的位置與目標理想束位置緊密匹配。

現轉至圖9，圖9示出根據本公開一些實施例的程序流程900。在方塊902中，執行沿快速掃描方向在多個掃描迴圈內掃描離子束的操作。

在方塊904中，執行在離子束的所述多個掃描迴圈期間在慢速掃描中沿與快速掃描方向平行的掃描路徑將探測器從第一位置到第二位置掃描過離子束的操作。作為對探測器進行掃描的結果，產生了一系列點束輪廓，其中點束輪廓對應於在探測器沿掃描路徑的給定位置處離子束的束輪廓。

在方塊906中，執行在使用者介面上顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊的操作。在各種實施例中，一組資訊可包括對從離子束的所述多個掃描迴圈收集的作為目標的多個掃描迴圈的顯示。

綜上所述，本發明實施例的裝置及技術提供當將點束掃描過晶片平面時掃描點束特性如何改變的新穎的視覺化方式。此資訊在低能點束的情形中越來越有用，其中低能點束可示出在掃描較低能點束期間束形狀的顯著改變以及相對於晶片平面位置中的預期位置的偏離。通過使掃描點束的形狀改變及位置改變能夠視覺化，操作員可容易地執行對探測器上游的聚焦元件及轉向元件的調整以使這些改變最小化並提高整體均勻性、可重複性及微調時間。

本發明實施例提供的優點是多種多樣的。作為第一個優點，本發明實施例能夠快速確定束掃描器的標量校準常數是否不正確，從而允許軟體或其他設備對掃描束進行更準確的調整。具體來說，可突顯出SCC中的任何非線性收斂或發散，例如在基板的邊緣處的非線性收斂或發散。另一個優點是能夠揭示束線中的元件可如何局部地影響離子束。舉例來說，泛射式電子槍（flood gun）或相似的元件可在掃描離子束中造成局部擾動，其中局部擾動如本文中所公開在使用者介面中為可視的，其中這種擾動無法通過已知的束輪廓測量方式測量。再一個優點是束配方開發的便利性提高，這是因為可在幾分鐘或短於幾分鐘內快速地評估改變給定參數帶來的對掃描點束特性的影響。

本公開的範圍不受本文所述具體實施例限制。實際上，通過閱讀上述說明及附圖，對所屬領域中的一般技術人員來說，除本文所述實施例及潤飾以外的本公開的其他各種實施例及對本公開的各種潤飾也將顯而易見。因此，這些其他實施例及潤飾均旨在落於本公開的範圍內。另外，本文已針對特定目的而在特定環境中在特定實施方式的上下文中闡述了本公開，然而，所屬領域中的一般技術人員還將認識到，本公開的效用性並非僅限於此，且可針對任何數目的目的在任何數目的環境中有利地實施本公開。因此，應考慮到本文中所闡述的本公開的全部範圍及精神來解釋以上提出的權利要求書。

100‧‧‧離子植入機

104‧‧‧離子源

108‧‧‧離子束

120‧‧‧分析器磁體

124‧‧‧品質解析狹縫（MRS）

126‧‧‧轉向/聚焦組件

130‧‧‧終端站

131‧‧‧基板固持器

132‧‧‧基板

134‧‧‧探測器

136‧‧‧束掃描器

138‧‧‧束線

140‧‧‧控制器

142‧‧‧使用者介面

152‧‧‧處理器

154‧‧‧存儲單元

156‧‧‧顯示常式

158‧‧‧測量處理器

160‧‧‧控制處理器

162‧‧‧點束存儲裝置

202‧‧‧平均點束輪廓

300、350、360、370、380、390‧‧‧使用者介面配置

302、312、322‧‧‧欄位

304、306、308、374、376、378、382、384、386、396、398‧‧‧曲線

324‧‧‧點束輪廓

325‧‧‧集合

326‧‧‧束射線映射收斂/發散線

330‧‧‧菜單

331‧‧‧束射線映射按鈕

332‧‧‧絕對點位置按鈕

334‧‧‧相對點位置按鈕

336‧‧‧束射線按鈕

394‧‧‧EUC曲線

900‧‧‧程序流程

902、904、906‧‧‧步驟

P1‧‧‧附近位置

P2‧‧‧偏遠位置

X、Y、Z‧‧‧軸

圖1A繪示根據本公開實施例的離子植入系統的示意性俯視圖，所述離子植入系統用於產生及控制掃描點離子束。

圖1B繪示圖1A所示離子植入系統的控制器的方塊圖。

圖2繪示根據本公開實施例的離子植入系統的實施例的操作。

圖3到圖5繪示根據本公開實施例的使用者介面在一個情景下的示例性操作。

圖6到圖8繪示根據本公開另一些實施例的使用者介面在不同情景下的示例性操作。

圖9繪示示例性程序流程。

Claims (15)

1. 一種監測離子束的裝置，包括： 處理器；以及 存儲單元，耦合到所述處理器，所述存儲單元包括顯示常式，所述顯示常式能夠在所述處理器上運行以管理對所述離子束的監測，所述顯示常式包括： 測量處理器，用於： 接收所述離子束的多個點束輪廓，所述點束輪廓是在所述離子束的快速掃描及與所述快速掃描同時實施的探測器的慢速機械掃描期間收集的，所述快速掃描包括沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率進行的多個掃描迴圈，且所述慢速機械掃描是在與所述快速掃描方向平行的方向上執行的；以及 發送顯示信號以顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的監測離子束的裝置，其中所述測量處理器回應於使用者輸入而發送信號以顯示所述多個點束輪廓中的至少一些點束輪廓。
3. 如申請專利範圍第2項所述的監測離子束的裝置，其中所述測量處理器發送信號來以疊加方式顯示所述多個點束輪廓中的所述至少一些點束輪廓。
4. 如申請專利範圍第1項所述的監測離子束的裝置，其中所述測量處理器用於： 從所述探測器接收位置資訊，所述位置資訊包括在多個情形中收集的多個探測器位置； 接收與所述多個探測器位置對應的多個點束輪廓； 確定所述多個探測器位置處的點束中心位置； 確定所述點束中心位置與多個探測器位置的理想中心位置之間的差；以及 發送信號以將所述差作為探測器位置的函數進行顯示。
5. 如申請專利範圍第1項所述的監測離子束的裝置，其中所述測量處理器用於： 確定所述多個點束輪廓的點束半寬；以及 回應於使用者輸入，發送信號以顯示所述點束半寬與所述多個點束輪廓中的至少一些點束輪廓的理想束半寬之間的差。
6. 如申請專利範圍第1項所述的監測離子束的裝置，其中所述測量處理器從所述多個點束輪廓產生多個平均點束輪廓，其中平均點束輪廓包括接連地記錄的至少三個點束輪廓的平均值。
7. 一種控制離子束的裝置，包括： 束掃描器，沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率在多個掃描迴圈內執行所述離子束的快速掃描； 探測器，被設置成攔截所述離子束，並與所述快速掃描同時地執行慢速掃描，所述慢速掃描包括沿與所述快速掃描方向平行的掃描路徑將所述探測器從第一位置移動到第二位置，其中所述探測器在所述慢速掃描期間接收到多個點束輪廓； 使用者介面，耦合到所述探測器；以及 控制器，耦合到所述掃描器、所述使用者介面及所述探測器，所述控制器包括： 處理器；以及 存儲單元，耦合到所述處理器，所述存儲單元包括顯示常式，所述顯示常式能夠在所述處理器上運行來發送顯示信號，以在所述使用者介面上顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。
8. 如申請專利範圍第7項所述的控制離子束的裝置，其中所述使用者介面包括多個欄位及至少一個用戶選擇器件，其中所述顯示常式能夠運行以回應於從所述至少一個用戶選擇器件接收的用戶輸入來發送所述顯示信號。
9. 如申請專利範圍第8項所述的控制離子束的裝置，其中所述至少一個使用者選擇器件包括束射線映射按鈕，所述顯示常式能夠在所述處理器上運行以回應於來自所述束射線映射按鈕的輸入信號而向所述束掃描器及所述探測器發送掃描起始信號，其中所述束掃描器執行所述快速掃描且所述探測器同時執行所述慢速掃描。
10. 如申請專利範圍第8項所述的控制離子束的裝置，其中所述至少一個用戶選擇器件包括絕對點位置按鈕，所述顯示常式能夠在所述處理器上運行以回應於來自所述絕對點位置按鈕的輸入信號而發送第一顯示信號，以在所述多個欄位中的選擇欄位中呈現所述多個點束輪廓中的至少一些點束輪廓，其中所述至少一些點束輪廓是作為沿所述掃描路徑的位置的函數進行呈現。
11. 如申請專利範圍第8項所述的控制離子束的裝置，其中所述至少一個用戶選擇器件包括相對點位置按鈕，所述顯示常式能夠在所述處理器上運行以回應於來自所述相對點位置按鈕的輸入信號而發送第二顯示信號，以在所述多個欄位中的選擇欄位中以疊加方式呈現所述多個點束輪廓中的至少一些點束輪廓。
12. 如申請專利範圍第11項所述的控制離子束的裝置，其中所述至少一個使用者選擇器件包括束射線按鈕，其中所述顯示常式能夠在所述處理器上運行以回應於來自所述束射線按鈕的輸入信號而計算所述多個點束輪廓中的至少一些點束輪廓的點束中心位置，並發送格式信號以在所述使用者介面上顯示所述點束中心位置與理想中心位置的比較。
13. 如申請專利範圍第7項所述的控制離子束的裝置，其中所述顯示常式用於： 確定所述多個點束輪廓的點束半寬；以及 回應於使用者輸入，發送信號以顯示所述多個點束輪廓中的至少一些點束輪廓的半寬。
14. 如申請專利範圍第7項所述的控制離子束的裝置，其中所述顯示常式從所述多個點束輪廓產生多個平均點束輪廓，其中平均點束輪廓包括接連地記錄的五個點束輪廓的平均值。
15. 一種控制離子束的方法，包括： 沿快速掃描方向以10 Hz或大於10 Hz的頻率在多個掃描迴圈內掃描所述離子束； 在所述離子束的所述多個掃描迴圈期間在慢速掃描中沿與所述快速掃描方向平行的掃描路徑將探測器從第一位置到第二位置以機械方式掃描過所述離子束， 其中所述探測器產生多個點束輪廓，其中點束輪廓對應於在所述探測器沿所述掃描路徑的給定位置處所述離子束的束輪廓；以及 在使用者介面上顯示從所述多個點束輪廓匯出的至少一組資訊。