TW514953B - Method and system for determining pressure compensation factors in an ion implanter - Google Patents

Method and system for determining pressure compensation factors in an ion implanter Download PDF

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TW514953B TW090122438A TW90122438A TW514953B TW 514953 B TW514953 B TW 514953B TW 090122438 A TW090122438 A TW 090122438A TW 90122438 A TW90122438 A TW 90122438A TW 514953 B TW514953 B TW 514953B
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Description

M4953 A7 --------B7____ 五、發明說明（/ ) 發明領域 本發明係大致關於批次離子植入系統，更特別是關於 一種甩於決定離子植入器中的壓力補償因數之方法與系統 Ο 發明背暑 在半導體元件的製作過程中，.離子植入被用來對半導 體植入雜質。離子束植入器係用來以離子束處理矽晶圓， 以便在積體電路的製作過程中產生η或卩型非本徵材料摻 雜’或者形成保護層。當用來摻雜半導體時，離子束植入 器注射一選擇的離子種類，產生想要的非本徵材料。植入 由例如銻'砷或者磷等等的來源材料所產生的離子係將造 成η型非本徵材料晶圓，其中如果希望形成ρ型非本徵材 料晶圓，則可以植入例如硼、鎵或者銦等等的來源材料所 產生的離子。 典型的離子束植入器包括一離子來源用以從可離子化 的來源材料產生帶正電的離子。產生的離子被形成一射束 ，並且沿著一預定的離子束路徑引導至一離子植入站。離 子植入器可以包括一延伸於該離子源與離子植入站之間的 離子束形成與成形結構。該離子束形成與成形結構係維持 .一離子束，並且圍成一延長的內部腔或者通道供該離子束 通過至該離子植入站。當操作一離子植入器時，此通道典 型地被抽真空以減少離子因爲與氣體分子撞擊而從預定的 離子束路徑偏斜的可能性。 離子的質量相對於其上的電荷(意即電荷對質量的比例 4 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱）— " ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . .線· 514953 A7 ____ —__B7__ 五、發明說明（立） )係影響到該離子被電場或者是磁場橫向地或者軸向地加速 之程度。因此，到達半導體晶圓上的一個區域、或者其他 的目標的離子束可以被形成得非常純淨，因爲具有非所要 的分子量的離子將被偏斜離開離子束的位置，因而可以避 免除了所要的材料之外的離子植入。這個選擇性地分離想 要的與不想要的電荷對質量比例的離子的過程，即係所謂 的質量分析。質量分析器典型地使用一質量分析磁鐵，其 係產生一雙極的磁場，經由一拱形通道的磁場偏斜使離子 束中的不同離子偏斜，這將能夠有效地分離不同電荷對質 量比的離子。 .用量測定係測量植入在晶圓或者其他工件的離子。在 植入離子的劑量控制方面，典型地應用封閉迴路的回授控 制系統，以動態地調整該離子植入使該被植入的工件達到 一致性。這樣的控制系統係使用即時的電流監測來控制緩 慢的掃描速度。一法拉第盤（faraday disk)或法拉第杯 (faraday cup)週期地測量離子束電流並且調整緩慢的掃描速 度，以確保穩定的給劑量。頻繁的測量使得劑量控制系統 能夠很快地對於離子束電流中的改變作出反應。該法拉第 杯可以是不動的、良好遮蔽的、位於晶圓附近，使得其能 ，夠對於實際給予晶圓劑量的離子束電流敏感。 法拉第杯只有測量電流。在離子束與在離子植入時所 釋放氣體之間的互相影響能夠引起該電流’ 一電荷通量改 變，即使是該粒子電流’一摻雜通量是固定的時候。爲了 補償這個效應’該劑量控制器同時地由該法拉第杯讀取該 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 i7,· 線- 514953 A7 __B7___ 一 五、發明說明（；） 離子束電流，以及從一壓力計讀取壓力値。當具體指明一 離子植入配方的壓力補償因數(PCOMP)時，則由軟體修改 該測量到的離子束電流，提供一補償的離子束電流至控制 該緩慢的掃描之電路。因此在這樣的個封閉迴路系統中’ 補償的總量（例如，在該補償的離子束電流中）可以是壓力 與壓力補償因數的函數。 當適當地作用時，壓力補償改善了大部份離子植入壓 力中的可重覆性與一致性。然而，離子植入器中的真空不 可能完全理想。在系統中總是會有殘餘的氣體。通常這些 殘留的氣體不會造成什麼問題(事實上，對於一個良好的離 子束傳輸以及有效的電荷控制而言，少量的殘餘氣體會是 需要的）。然而，在足夠的高壓下，離子束與殘餘氣體之間 的電荷交換可以導致用量測定誤差。如果在至裸晶圓的離 子植入與塗佈光阻的晶圓之離子植入之間的劑量改變大到 無法接受，或者如果劑量的一致性明顯地降低，則爲了確 保一致性，將採用壓力補償。 在離子束與剩餘氣體之間的電荷交換反應可以從離子 中增加或者減去電子，改變了離子的電荷狀態偏離在配方 中所指定的値。當該電荷交換反應係中和，一部份的入射 .的離子通量被中和。結果是電子電流減少，而粒子電流(包 括neutral)則沒有改變。當該電荷交換反應係拿掉電子時， 一部份的離子通量失去電子。結果是電子電流增加，而粒 子電流仍然相同。 對於一般的配方而言，其中電荷交換是項重要的問題 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - -線 514953 A7 ____B7__ 五、發明說明（％ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，離子束所經歷的大部份是中和效應而不是拿掉電子°因 此，每當終站的壓力增加時，法拉第杯所測量到的離子束 電流減少。離子束中的離子被中和，但是它們不是被剩餘 氣體而偏斜或者停止。由於在分析器磁鐵之後的電荷交換 ，劑量速度、也就是單位時間內單位面積的摻雜量並沒有 改變。植入的中和物提供至晶圓接收到的劑量中，但是沒 有被法拉第杯測量到。因此，晶圓被過量給予劑量。沒有 壓力補償的話，電荷交換中和將限制劑量的一致性以及可 重覆性。 •線- 因此，每當製程腔中離子束與剩餘氣體之間的電荷交 換對於劑量有明顯的影響時，便可以採取壓力補償。前述 情況發生時的壓力係取決於配方以及製程的考量。對於某 些配方而言，在由於加熱去除光阻中之氣體所造成的壓力 係5χ10-6托時(如同壓力計所測量的），則需要補償來達到 離子植入的規格。對於由於加熱去除光阻中之氣體所造成 的壓力係2χ1〇-5托或者更高的配方，補償是値得硏究的。 這樣的補償可能包括藉由離子植入具有或者沒有光阻的監 測晶圓，以測量加熱去除光阻中氣體所造成的影響，並且 將測量到的變化與製程規格進行比較。所需要的補償總量 .係根據在離子植入過程中，劑量控制器從壓力計所讀出的 壓力而定。需要的補償總量也根據一可選擇的配方參數 PCOMP而定，該壓力補償因數說明了其他的因素。 這些因素中的一部份係取決於硬體的配置(幫浦的數目 和尺寸、幫浦的位置、離子測量儀器的位置），其他因素係 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 _____B7 五、發明說明（f ) 取決於配方、離子種類、電荷狀態、以及能量。壓力補償 因數對於能量的依賴在20keV至90keV的範圍是較弱的， 然而，·、一般而言，對於各種配方及離子植入器都應該決定 其壓力補償因數。習知技藝中，藉由在非標準的操作情況 下，離子植入一矩陣的至少四個測試晶圓，以決定用於壓 力補償所必須的參數。然而，測試晶圓是昂貴的。此外， 離子植入及測量這樣的測試晶圓需要一離子植入系統離線 工作，這種作法將造成生產的損失及衍生其他成本。因此 ，有必要對於用於決定離子植入器中之壓力補償因數的系 統與方法加以改良。 發曰月之揭示 本發明是一種用於決定離子植入系統中的壓力補償因 數的方法及系統。根據本發明的一特點，該方法包括：於 該離子植入系統中提供一測試工件，該測試工件具有至少 一帶狀區域，假設一初始的預測壓力補償因數。該方法更 包括使用該離子植入系統以及該初始的預測壓力補償因數 ，以一離子束植入該測試工件的該至少一帶狀區域，同時 測量離子束電流以及該離子植入系統中的壓力。然後測量 該被離子植入之測試工件的表面電阻，以及根據該初始的 .預測壓力補償因數、該測量到的表面電阻、該測量到的離 子束電流以及該測重到的壓力、以及一較佳的表面電阻來 決定一壓力補償因數。當只有使用一個測試工件或者晶圓 時，該方法藉由採用測量到的壓力資訊，提供了一補償因 數。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 一 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • --------訂---------線 514953 A7 ___B7_ 五、發明說明（έ ) 爲了使補償因數的決定更爲完善，於該離子植入系統 中提供一第一與第二測試工件，該第一與第二測試工件各 具有至少一帶狀區域，其中該第一與第二測試工件之一包 括一光阻，而該第一與第二測試工件中的另一個是一個裸 露的或者空白的晶圓。此方法更包括假設一初始的預測壓 力補償因數；使用該離子植入系統以及該初始的預測壓力 補償因數，以一離子束植入該第一與第二測試工件的該至 少一帶狀區域，同時測量離子束電流以及該離子植入系統 中的壓力。然後分別測量該被離子植入之該第一與第二測 試工件的第一與第二表面電阻；而根據該初始的預測壓力 補償因數、該測量到的第一與第二表面電阻、該測量到的 離子束電流以及該測量到的壓力、以及一較佳的表面電阻 ，以決定一壓力補償因數。 根據本發明的另一個特點，提供了一種用於決定離子 植入系統之壓力補償因數的系統，其係包括一具有至少一 帶狀區域的測試工件，以及使用該離子植入系統與一初始 的預測壓力補償因數，以一離子束離子植入該測試工件之 至少一帶狀區域的機構。此系統更包括測量離子束電流以 及離子植入系統之壓力的機構；以及一測量關於該被離子 ,植入之測試工件的表面電阻的機構。最後，此系統更包括 根據該初始的預測壓力補償因數、該測量到的表面電阻、 該測量到的離子束電流、該測量到的壓力以及一較佳的表 面電阻，來決定壓力補償因數的機構。 爲了達到上述及相關的目的，在申請專利範圍中已完 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --訂---------線 514953 A7 ______Β7_________ 五、發明說明（7 ) 整的描述及具體的指出本發明的特徵。下面的詳細說明及 所附的圖式將仔細的說明本發明的某些舉例的特點。然而 ，這些特點是象徵性的，只是可以利用本發明之原理的許 多方式中的少數。本發明的其他特點、優點及新穎的特徵 ，透過以下的詳細說明配合相關的圖式將變得更爲明顯。 圖式簡單說明 圖1Α爲本發明之離子束植入器之槪要俯視圖。 圖1Β係圖1Α之離子束植入器中所選的組件之立體圖 〇 圖2以圖式說明受到與中性的氙氣體發生電荷交換的 硼離子之情形。 圖3Α是說明離子植入壓力與法拉第電流相對於時間 的關係圖。 圖3Β是說明離子束電流相對於壓力的關係圖。 圖4是說明用來決定壓力補償因數的一種線的交叉方 法之範例圖。 圖5係一個沒有採用壓力補償的離子植入所產生之範 例的晶圓表面電阻分佈之俯視平面圖。 圖6說明壓力相對於掃描位置的範例圖。 圖7Α係在系統校正之前，範例的晶圓表面電阻分佈 的俯視平面圖。 圖7Β係在系統校正之後，範例的晶圓表面電阻分佈 的俯視平面圖。 圖8是說明使得來自一空白的監控離子植入以及一塗 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂·-------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 514953 A7 _ B7_ 五、發明說明（2 ) 佈光阻的離子植入的表面電阻相符的二次離子植入校正所 獲得的測試結果之表。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) » 9是說明根據本發明之一個範例的方法之流程圖。 以及 圖10係根據本發明之另一範例的方法的流程圖。 圖號說明 10 離子植入器 12 離子源 13 L型支撐 14 離子束 16 離子植入站 20 控制電子裝置 21 半導體晶圓工件 22 離子植入腔. 24 支撐 28 電漿室 29 橢圓弧形的狹縫 30 蓋板 31 真空幫浦 32 質量分析或者解析磁鐵 34 電極 36 射束導件 50 離子束形成與引導結構 52 內部區域 11 •線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 B7 發明說明（ 1 ) 56 校準電路 58 記憶體 60 解析板 65 離子劑量控制裝置 66 劑量控制電路 67 使用者控制台 68 馬達控制系統 70 限制板 72 法拉第旗 74 電子束中和器 78 槓桿裝置 90 半導體晶圓工件支撐 92 馬達 96 98 步進馬達 99 引導螺桿 100 彈性風箱 110 法拉第籠或者法拉第杯 120 氣流幫浦 122 氣流幫浦 110 法拉第杯 112 狹縫 150 硼離子 152 中性氙氣 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 ____B7 五、發明說明（/c ) 154 負電荷電子 182a 監控的離子植入 182b 監控的離子植入 184a 離子植入 184b 離子植入 200 晶圓 202 詳細說明 晶圓 現在將參考圖式來說明本發明，其中相近的圖號被用 來指示整篇相似的元件。本發明提供了一種用於決定離子 植入器之壓力補償因數的系統與方法。 現在請參考圖式，在圖1A與圖1B描述了一離子植入 器以圖號10表示，在其中本發明的各種特點可以被實現。 離子植入器10包括一離子源12設置在一 L型支撐13，用 以提供離子，這些離子形成一離子束14，離子束14通過 一離子束路徑至一離子植入站或者終站16。控制電子裝置 (如圖號20所示)係用來監測及控制在一離子植入區域或者 離子植入站16的腔22中，複數個半導體晶圓工件21所接 受的離子劑量(見圖1B)。操作員係經由一使用者控制台67 .輸入至控制電子裝置20。 離子源外罩12產生離子束14撞擊晶圓工件21，晶圓 工件21係位於離子植入腔22中的一個旋轉並且移動的盤 型支撐90上。雖然在此處揭露的是一個旋轉的、移動的支 撐24,但是應了解本發明同樣的適用一“連續式”的離子 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17， ，線. 514953 A7 B7 五、發明說明（（/ ) 束植入器，意即，在其中的離子束被引導至掃描一靜止工 件的表面。當離子束在離子源12與離子植入站之間通過一 段距離·、時，離子束14中的離子容易發生偏離。離子源12 包括一電漿室28定義一內部區域，這個內部區域是離子來 源材料注入的地方。來源材料可以包括可離子化的氣體或 者氣相的來源材料。固態的來源材料被沉積至一蒸餾器， 然後注入至電漿室28。如果希望是^型的非本徵材料，則 將使用硼（Β)，鎵(Ga)或者銦(in)。硼與銦是固態的來源材 料’而硼是以氣體的形態注入電漿室28，典型地爲三氟化 硼(BF3)或者乙硼烷(b2H6)，這是因爲硼的蒸氣壓太低以致 於無法藉由單純的加熱固態的硼達到可以使用的壓力。 如果:是用p型的非本徵材料產生適合的來源材料包括 來源氣體三氫化砷(AsH3)與磷化氫(H3P)以及氣化的固態銻 (Sb)。在電漿室28中，爲來源材料加入能量以產生帶正電 的離子。如同在圖1B所示，帶正電的離子經由蓋板30中 的一個橢圓弧形的狹縫29離開電漿室28，其中蓋板30係 位於電漿室28的開口側。 在生產過程中，意即，當半導體晶圓工件21被離子束 14撞擊因而被植入離子時，離子束14通過一個抽真空路 徑，從離子來源12到一也被抽真空的離子植入腔22。離 子束路徑的抽真空係藉由一壓力調整系統所提供，在這個 壓力調整系統中包括一對真空幫浦31。根據本發明構成的 離子來源12的一項應用係用於一“低”能量離子植入器。這 種離子植入器的離子束14容易在其離子束路徑中擴散，因 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線· 514953 A7 五、發明說明（il ) 此離子植入器10被設計成從來源Π到離子植入腔22具有 較“短”的路徑。 在電漿室28中的離子係經由電漿室蓋板30的弧形_ 縫29獲得，並且藉由一個離子束形成與引導結構50形成 離子束14，該離子束14係在離子源12與離子植入站16 之間的距離移動。離子束形成與引導結構50包括一質裊分 析或者解析磁鐵32以及一組電極34。電漿室離子被該粗 電極34加速，該組電極係鄰近於電漿室，朝向固定至支擦 24的解析磁鐵32。該組電極34從電漿室內部抽出離子， 並且將該離子加速到質量分析磁鐵32所限制的區域。通適 磁鐵區域的離子束路徑係被一射束導件36所限制。在製作 程序時，離子束形成與引導結構50所定義的內部區域52( 圖1Α)被幫浦31抽真空。 組成離子束14的離子係從離子源12移到由質量分折 磁鐵32所形成的磁場。質量分極磁鐵32所產生之磁場的 強度與方向係由控制電子裝置20控制。控制電子裝置2() 接至一磁鐵連接器4〇(見圖1Α)，用以調整通過磁鐵之繞組 的電流。 質量分析磁鐵32只有使得具有適當的質體對電荷比例 的離子到達離子植入站I6。在電漿室28中，來源材料的 離子化產生一種帶正電的離子具有一所要的原子質量。然 而，除了所要的種類的離子之外，離子化製程也產生了〜 部份的離子具有不同於適當原子質量的其他原子質量。萬 有原子質量大於或小於適當原子質量的離子不適於進行離 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .--------^ ---------線 514953 A7 __-- —_ B7 ____ 五、發明說明（G ) 子植入。 藉由質量分析磁鐵32所產生的磁場係使得離子束14 中的離子移動在弧線的軌道上。由控制電子裝置20所建立 的磁場係爲使得具有原子質量等於所要的離子種類之原子 質量的離子通過該弧線的離子束路徑至該植入站的離子植 入腔22。位在分析磁鐵32的下游處的是一解析板60(見圖 1A)。該解析板60係由例如玻璃質的石墨所構成，並且界 定一個離子束14中的離子通過的細長孔。在該解析板60 處，離子束的分散，亦即離子束包跡的寬度對於生產過程 是最小的。 .解析板60結合質量分析磁鐵32運作來排除離子束14 中，原子質量接近但不等於所要的種類之離子的原子質量 的非所要之離子種類。如同以上所解釋的，質量分析磁鐵 之磁場的強度與方向係由控制電子裝置20所建立，使得只 有原子量等於所要的離子種類之原子量的離子才會通過該 預定的、所要的離子路徑至離子植入站16。而那些原子質 量遠大於或者遠小於所要的離子原子質量的離子種類則明 顯地轉向，撞擊射束導件36或者由解析板60所定義的狹 縫邊界。 離子束形成爲引導結構50也包括一電子束中和器74 ，在該技術領域中通常是指電子簇射(electron shower)。從 電漿室28抽出的離子係帶正電。如果離子上的正電荷在離 子植入晶圓之前沒有被中和掉，則被摻雜的晶圓將會是帶 正電。這樣一個帶正電之晶圓工件具有非所要的特性。 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------I----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 514953 A7 ____B7____ 五、發明說明（# ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 離子束中和器74的一下游端鄰近於離子植入腔22， 在離子植入腔中，半導體晶圓工件21被植入離子。在離子 植入腔·、中設有一盤形的半導體晶圓工件支撐90提供支撐的 作用。將被處理的晶圓工件21被放置，例如，靠近晶圓支 撐90的外緣，由馬達92使支撐90以一相對穩定的角速度 旋轉。馬達92的一個輸出軸經由一皮帶96連接支撐驅動 軸94。在晶圓工件呈大致圓形的路徑旋轉時，離子束14 撞擊該晶圓工件。一步進馬達98也驅動一引導螺桿99， 以垂直地移動支撐90(如圖1B中箭頭A所示）。這使得在 一個生產運作中，可以離子植入一排晶圓工件。工件21所 接受的離子劑量係由支撐90移動的速度來決定，這個速度 由控制電子裝置20所控制。離子植入站16藉由一彈性風 箱100(見圖1A)可以相對於離子中和器的外殼旋轉。 .線 離子植入器10包括一新穎的離子束劑量控制裝置65( 見圖1B)。劑量控制裝置65在兩種模式下工作，分別是校 準模式以及一生產模式。在校準模式中，校準電路56被用 來獲得一些特定測試氣體的校準常數値，稱爲K値。對於 不同的測試氣體，校準電路56可能計算出不同的校準K 値，這取決於在一生產流程中預期之剩餘氣體的構成而定 .。而在生產流程中，劑量控制電路66使用一或多個K値 以精確地控制工件21所接受的離子劑量。實質上，在生產 流程中，在離子植入製程裡，劑量控制電路66利用校準常 數，即K値，來補償在離子束植入器內部區域52中剩餘 氣體的影響。 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公愛） 514953 A7 ________Β7 五、發明說明（/r) 在校準模式中所選取的測試氣體被設計以複製在生產 流程中希望出現的一種或者多種氣體。當幫浦31在生產流 程中抽&空離子束形成與引導結構內部區域52時’剩餘氣體 仍然存在。在生產流程中，每一種剩餘氣體係以不同的方 式影響工件的離子植入。根據在內部區域52裡剩餘氣體的 特性與量，其對於離子植入的影響可能或者可能不明顯。 如果剩餘氣體的量以及特性能夠計算出在一生產流程中的 所造成的影響，則對應至該氣體的K値在一先前校準程序 中將會被計算並且儲存至記憶體58，並且該K値將被劑量 控制電路66用來在生產流程中控制植入劑量。 .劑量控制裝置65包括一可移動的限制板70。限制板 70依附在法拉第旗72的一端，可以藉由一槓桿裝置78移 動進出離子束線。限制板70，較佳者係以玻璃石墨製作， 而法拉第旗72可以是例如金屬塗覆石墨，二者是在離子束 線的外部。在圖1B中，限制板係在離子束線上。熟習該 項技藝者當能了解除了依附在法拉第旗72之外，其他結構 的限制板70也是可能的。重要的是限制板70能夠選擇地 移進或者移出離子束線14。當限制板在離子植入器於校準 模式工作時移入離子束線14時，離子束Η經由限制板70 ，上的開口或者縫隙71引導或者分解，再者，當限制板70 在離子束線14上，限制板鄰接離子束形成與引導結構50 ，在離子植入器內部區域52形成二個次區域(見圖ία)。 劑量控制裝置65也包括一離子束電流測量裝置，例如 ，·-法拉第籠或者法拉第杯110，以及一壓力測量裝置， 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) H ϋ n ϋ n n n^OJ· ϋ n n ϋ 線 β 514953 A7 ______B7 一1 ---—--------- 五、發明說明（/fc ) 例如在離子植入腔22中的離子測量儀器ι14(見圖1B)。劑 量控制裝置65更包括一對氣流幫浦120與122(見圖1A)， 這也是壓力調整系統的一部份。劑量控制裝置65也包括校 準電路56、一記憶體58、壓力補償劑量控制電路66、以 及一馬達控制系統68，這些都是控制電路20的一部份。 法拉第杯110係安裝在工件支撐90的後面，其係被 用來測量流經支撐90中所形成之狹縫112的離子束電流If 。這個狹縫112也是劑量控制裝置65的一部份。法拉第籠 110只測量半導體晶圓工件21所接收到的一部份的有效離 子束電流Ιτ。離子束14主要包括正離子並且具有一入射離 子電流以Ιτ表示。而法拉第籠110所測量到的離子束電流 則以If表示。主要的正離子束14與仍然存在於內部區域 52之被抽空的離子束線的剩餘氣體原子之間的碰撞，使得 電子加入某些正離子或者從某些正離子脫離，其可能性係 取決於離子種類、離子束度、以及離子所通過的氣體。而 最後在工件21的離子植入表面上所產生的有效離子束電流 Ιτ具有不同電荷的成份： ΙΤ=Ρ+Ι·+Γ+Γ....... 其中： 1〇=包括中性粒子的離子束電流成份 1=包括單一負電荷離子的離子束電流成份 r=包括單一正電荷離子的離子束電流成份 Γ+=包括雙正電荷子的離子束電流成份 對於工件21的離子植入而言，這些離子束成份都是有 19 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- "^«i· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 -------- B7___ 五、發明說明（I?) 效的’但是並沒有全部都被法拉第籠110測量到。法拉第 籠離子束電流If包括所有的正離子束電流Γ、Γ、Γ+等等 ’以及、負離子電流成份Γ。但法拉第籠電流If不包括Ρ。 在一個生產流程中，在離子植入器內部區域52中，剩 餘氣體的主要來源係被抽進離子束中性化裝置外殼74的離 子束中性化氣體。典型地，爲氙氣或者氬氣。此離子束中 性化氣體係用來進行離子束14的充電控制。取決於離子植 入的種類，其他適合作爲離子束中性化氣體的氣體也可以 適用。由於離子植入器(例如離子植入器10)在較低的離子 束能量下使用以幫進產生較高密度的半導體積體電路晶片 ，.在離子植入的過程中，該離子束中性化氣體將會是離子 植入器內部區域52之剩餘氣體中的多數。當離子植入器 10在生產流程中，在這樣低能量的離子植入器的內部區域 中’第一或者第二大量的剩餘氣體可以是從塗佈在半導體 晶圓工件表面上之光阻材料的揮發所產生。當離子束撞擊 工件表面時，光阻材料被揮發或者散逸。 在一生產流程中，在離子束內部區域52中一個非常小 的剩餘氣體的來源係源自於從離子源電漿腔28所逸出的來 源氣體。來源氣體被注入電漿腔28並且被離子化。電極 ,34的組合係導引對於沿著離子束線行進經覆蓋弧形狹縫29 的電漿腔28逸出的帶正電之離子。一小部份的來源氣體經 弧形狹縫散逸，並且成爲在離子束植入器內部區域中的一 小部份剩餘氣體。典形的來源氣體的例子包括三氫化砷、 磷化氫、氣相的銻、乙硼烷、三氟化硼、氣相的鎵以及氣 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 514953 A7 __ B7 五、發明說明（/<Π 相的銦。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如同以下將說明的，在生產流程中所預期之剩餘氣體 的組成可以是根據以下的因素決定:a)知道在離子束中性化 製程所使用的中性化氣體；b)知道是否工件21上塗佈有光 阻材料；以及c)知道是使用什麼來源氣體。校準的進行可 以藉由測試工件，而不是使用實際的半導體晶圓工件21 ’ 以避免不適當離子植入的工件必須被丟棄的成本。 每一種測試氣體都會判斷出一個不同的K値。在一生 產流程中，剩餘氣體的組成被估計，並且對於每一種剩餘 氣體，必須判斷每一剩餘氣體成份，在生產流程中是否氣 體成份的量及特性重要到足以被估算或補償。意即，對於 每一種剩餘氣體成份，必須判斷出是否該氣體成份明顯地 影響工件21的離子植入劑量，因此，較佳者係包括劑量控 制電路66進行補償過程中的氣體成份。 一旦校準電路56計算出預期的、顯著的剩餘氣體成份 的K値，便將其儲存在記憶體58，並且被劑量控制電路 66所使用以決定有效的離子束電流Π。劑量控制電路66 係根據在離子植入腔22中測量到的壓力Ρ，以及法拉第籠 離子電流1£計算出有效離子束電流F，劑量控制電路使用 .這個有效離子束電流Ιτ以準確地控制該複數個半導體晶圓 工件21所接收到的離子束劑量。應了解，每次生產流程並 不需要一個校準過程，假設預期之重要的剩餘氣體之適當 的Κ値已經被校準電路56預先把這些Κ値儲存在記憶體 58 〇 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 ___B7___ 五、發明說明（/?) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明的一個特點，預期之重要剩餘氣體的壓力 補償因數或者K値可以藉由從空白的離子植入晶圓與塗佈 光阻的離子植入晶圓之間表面電阻的關聯來決定。在晶圓 離子植入期間，離子束因製程腔中氣體分子之間的互動而 被中性化，因而這種中性化的壓力補償較佳者係提供適當 的劑量。傳統上，壓力補償所必須的參數係藉由以不同的 配方參數來離子植入一矩陣的四個監控晶圓來決定。本發 明則提供了一個新的方法可以藉由一次或者少數的離子植 入即準確地決定出這些因數。這個新的方法較快，而且較 爲便宜，並且可以較爲避免後處理以及離子植入器的系統 誤差。使用這個程序可以產生離子植入器之壓力補償因數 的表格，並且在客戶端可以改善SPC收集。 大部份現有的離子植入器的用量測定系統係使用法拉 第杯(例如圖· 1B的法拉第杯)以估計撞擊晶圓的離子束通量 。在正常的操作過程中，係在相當高的壓力下將許多不同 充入氣體離子植入器，這個壓力高到足以引起離子束顯著 的中性化。這個離子束中性化使得法拉第杯進行的劑量測 量的解釋變得複雜。氣體的來源包括電荷中性化控制系統 的氬或氙、散逸的來源氣體、流至控制離子束穩定的水氣 t、以及當光阻受離子束撞擊所產生的氣體。通常最重要的 氣體係源自於當光阻受離子束撞擊所產生的氣體。誠如以 上所述，許多批次的離子植入器使用一壓力補償技術以主 動校正此影響，其中從製程腔的壓力讀數被描繪成離子束 中性化的補償因數的比例，以校正該法拉第讀取與提供一 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 _____B7_ 五、發明說明（％ ) 準確的劑量測量。這允許離子植入器在離子植入的過程中 隨時追蹤離子通量，使產出的晶圓具有較爲平均的劑量。 爲了適當補償離子束中性化，準確地決定中性化補償 因數是被期待的。到目前爲止，決定中性化補償因數需要 在非標準或者非生產形式的工作情況下，離子植入一矩陣 的至少四個測試晶圓。然而，測試晶圓相當的昂貴。甚者 ，測試晶圓的離子植入與測量需要一個離子植入系統離線 進行，這將造成生產的損失以及其他的花費。本發明提供 的方法能夠只使用一或二次測試晶圓植入，即可準確的決 定壓力補償，因而可以提供在離子植入器中決定壓力補償 因數的方法及系統。本發明提供一種技術，允許在一生產 流程中以單一監控晶圓來估計離子束中性化壓力補償因數 。本發明之方法更能夠提供在正常的工作情況下，使用兩 監控之離子植入更爲準確地測量補償因數，而先前的技術 則是在非標準，非生產的壓力補償設定下(例如零補償與最 大補償），離子植入一連串的四個測試晶圓。 現在I靑梦考圖1A、圖1B以及圖2，當帶電的離子通 過射束導件(例如圖1A所示之射束導件36)時，其承受與 散逸之氣體分子的電荷交換碰撞，如圖2所示。某些部份 ，的離子被中性化，並且沒有被法拉第杯110計算到。因此 ’測量到的離子束電流並沒有準確地反映實際在晶圓的摻 雜通量。一般而言，電荷交換反應控制所有其他的影響， 所以因此帶電離子的總數將會隨著氣體負載的增加而呈指 數的衰退。下列的方程式預測在法拉第盤實際的摻雜通量 23 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） "" ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
P .線 514953 A7 _________—__B7___ 五、發明說明（ >丨）
Id〇s6爲測量到的電流Idisk，在射束線上的一點所測量到的壓 力P ’以及非標準化的校準因數κ之函數：
Id6se:=Idiskexp(KP) 其中K爲“K-因數”，P爲在製程腔中一離子測量儀 器所記錄的壓力。參數K將表示K-因數。K因數可以被重 新量化(re-scale)並且被稱爲壓力補償因數Pc〇m。圖2係說 明硼離子150與中性氙氣152電荷交換，其中來自中性氣 氣152中的負電荷電子154中和了帶正電的硼離子15〇, 產生了一中性化的硼離子150a。 當電荷交換反應加入電子至離子束時，方程式（1)也同 樣地適用。爲了簡單說明，以下的例子包括單一氣體的中 性化作用。然而，應了解，本發明也同樣提供在具有多種 氣體進行離子植入的情況下決定補償參數的方法。例如， 方程式（1)可以改成包括多種氣體的作用。 如同圖3A所述，在離子植入的過程中，壓力與法拉 第杯電流測量(例如藉由圖1B所示的法拉第杯11〇所進行 的電流測量)隨著時間而改變。圖3A描述在腔中的壓力與 法拉第杯測量的離子束電流有關。如同在圖5更仔細地描 述的’在沒有壓力補償的情況下，法拉第杯電流測量與製 ，程腔中或者終站(例如終站16)之壓力的變化可能造成在離 子植入的工件產生空間性的表面電阻變化。現在請一倂參 見圖3B，一圖表17〇說明一高電流離子植入器終站中之壓 力與電流資料的一個例子。在圖表170中的資料符合使用 方程式（1)，因此，印證了壓力補償模型。在圖3B所描述 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） '~ 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線
A 514953 A7 ____B7 五、發明說明（β) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的資料被根據方程式（1)的指數圖形所覆蓋。在圖表！7〇的 資料符合方程式I=6.7exp(-2827P)。因此在這個例子中， K-因數爲2827，而壓力補償參數Pcom=32.7%。 •線· 現在請參考圖4，使用直線交叉法（crossing of lines method)可以預先地決定出在方程式（1)中用來決定實際劑 量(Id_)的K-因數。如同圖表180所述，使用空白仿造測試 晶圓工件（圖中未示出）進行兩個監控的離子植入182a與 182b(例如在圖1A與圖1B中的離子束植入器），每一個離 子植入使用不同的壓力補償參數Pcom設定(例如分別爲〇 與80)。然後以塗佈有光阻的仿造晶圓，以不同的壓力補 償參數Pcom設定，進行兩個監控的離子植入184a與184b 。就這種情況而言，很明顯地，壓力補償値〇與80係表現 極端，而且典型地並沒有反映實際的情況。接下來在每一 對測量之間畫線，而二條線交會的點即爲壓力補償參數 Pcomp設定的估計値，其給予同樣的表面電阻，與氣體負 載(例如42.7%)無關。從這個壓力補償參數PC0m，可以決 定K-因數，並且使用在方程式（1)以決定：Use。伴隨著決定 的，便可以改變劑量。 應了解，在圖4所描述的直線交叉法需要離子植入及 ,測量四片測試晶圓，每一片晶圓都相當的昂貴。此外，離 子植入四片這樣測試晶圓的時間可能具有其他相關的花費 ，例如離子植入系統的停機時間。因此，雖然這個直線交 叉法可以決定出期待的壓力補償因數，但是較佳者仍然是 能夠減少成本便能決定壓力補償因數。此外，直線交叉法 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)a4規格（21〇 x 297公^^ ' --- 514953 A7 B7 五、發明說明（ >》） 並沒有考慮或用其他方式使用在離子植入時記錄的壓力讀 數(例如，藉由在控制電子裝置20中劑量控制電路66經由 離子或者壓力測量儀器114)。本發明的發明人已經了解到 根據本發明這些壓力讀數有利於以較少的離子植入決定壓 力補償參數Pc〇m(以及K-因數）。 圖5顯示一個回火晶圓的典型81點表面電阻圖190， 這片晶圓的離子植入沒有使用壓力補償。如同圖5所示， 在沒有任何的補償之下，表面電阻的空間均勻度不佳。如 果加入壓力補償系統，或者補償因數改變的話，使用本發 明之方法將會有利於預測晶圓上表面電阻分佈的變化，根 據本發明的一個特點，這可以藉由從圖6所示之離子植入 器記錄的壓力讀數結合方程式（1)所描述的模型來達成。圖 192描述一個典型的光阻(PR)植入之壓力讀取的例子，其 中晶圓的中心是在450mm處。 根據本發明的一個特點，晶圓被分成數個帶狀區域。 每一個帶狀區域的校正表面電阻可以使用下列的方程式加 以預測： Rs (predicted)=Rs (measured) T implanted exp(-&wP)exp(尺 implanted predicted P) 其中p爲在每一個記錄時間該離子植入系統中的壓力 Kused爲用於離子植入的K-因數， Kp^cfed係我們想要嘗試的K-因數， i implanted係校正後之法拉第杯電流， ^係一劑量敏感度因數，與具有劑量之表面電阻的非 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ϋ n n n n n an 一eJI n m - 1— n 線—崩 514953 A7 _____B7_ 五、發明說明（涛） 線性有關，
Rs(predicted)爲離子植入之晶圓較佳的表面電阻，以及
Rs(me_ed)爲測試晶圓量測到的表面電阻。 因此，可以假設一個起始的K-因數(例如Κ_)，並且 使用在離子植入一片或數片測試晶圓。在測量出測試晶圓 或者晶圓的表面電阻之後，在進行測試晶圓的離子植入時 ，測量離子束電流與製程腔的壓力。後續要使用的K-因數 (例如可以藉由假設的K-因數與測量到的値以及所 要的表面電阻之間的關聯來決定。例如，可以藉由使用測 量到的壓力（P)、電流（Iinplanted)、表面電阻（RVmeasurcd))、以 及起始假設的K-因數(Kused)以及所要的表面電阻(Rs(predicted)) 來解方程式（2)來獲得値。或者，可以嘗試不同的 K-因數値(Ktrial)代入方程式(2)(例如用於値)直到獲 得所要的表面電阻(Rs(_cted))爲止。 方程式(2)可以表示成四個基本步驟。首先校正每個帶 狀區域的表面電阻(Rs)，以移除在離子植入時使用的壓力 校正K-因數(Kused)。然後，應用起始嘗試之K-因數的效應 。每一次讀取出現的離子束電流(Iixnplanted)係給予壓力讀取權 値。最後，以劑量敏感度因數Γ來定比例校正量，其中劑 ,量敏感度因數Γ是用來補償由於具有施予劑量的表面電阻 導致的非線性。 用在最理想的壓力補償中的最好的K-因數可以藉由使 用方程式(2)估算預期的Rs分布來決定。因此，Ktdal可能 會一直改變，直到表面電阻Rs分布確定符合目標標準(例 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 514953 A7 ______B7______ 五、發明說明（) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如，一所要的表面電阻RsCprcdicted))。例如，〜目標標準可 以只是預期的RS分布儘可能均勻。使用這樣的標準時，只 需要離子植入單一片監控晶圓或者測試晶圓，因此，相較 於直線交叉法以及其他的習知技術，本發明很明顯地降低 了成本及時間。 ,線_ 圖7A及7B係描述這種技術的使用。在圖7A中，一 晶圓200(例如在圖1A與圖1B所示的離子植入系統中）被 離子植入，該離子植入係使用在壓力補償因數中的大誤差 ’以30KeV的硼以及12個光阻塗佈的仿品。方程式(2)被 用來預測Ktrial的預測値，以給予最均勻的表面電阻。圖 7B顯示此預測的表面電阻分布。因此，一個測試晶圓200 的使用，在後續植入的晶圓202之表面電阻的均勻度產生 了相當明顯的改善。相較於習知技術，本發明提供了明顯 的優點，在習知技術中得需要四片測試晶圓來決定一或者 多個壓力補償因數。應了解，本發明之方法可以重覆一或 多次’以便進一步的改善結果的壓力補償因數。 雖然圖7B的結果相較於先前的壓力補償因數決定技 術具有明顯的優點，單一的植入方法可以被用來估算非壓 力補償(例如，由於回火、充電、或者隧穿）引起的晶圓表 ，面電阻圖上的非均勻性。根據本發明的另一個特點，藉由 空白測試晶圓的離子植入與塗佈光阻之晶圓的離子植入之 間的關連，可以進一步地改善此方法，以下將詳細的解說 〇 如同以上所述，壓力補償的目的係能夠不受到氣體負 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514953 A7 ___— _B7______ 五、發明說明（) 載的影響’確保植入等量的離子。用來決定最佳K-因數之 最好的測試是離子植入兩個監控或者測試晶圓，一個塗佈 有光阻’另一個則爲空白。然後使用方程式(2)來計算新的 K-因數’這個κ-因數將會是最匹配該兩個監控晶圓的表面 電阻。 現在請參考圖8，表210a與210b描述使用此方法的 舉例結果(例如空白晶圓與塗佈光阻的晶圓所測量到的表面 電阻Rs) ’其中起始的K-因素(例如Kiised)係刻刻意地遠離 他們的期望値(210a)。一般而言，這個方法相當地容易集 中在最佳的K-因素。這些離子植入被用來建立校準因數的 表格’以作爲安裝在高電流以及/或者其他種類的離子植入 器的能量與射束種類的函數。 根據本發明，在第一次校正程序（210b)之後的離子植 入結果大致的減少了空白晶圓與具有光阻塗佈之晶圓上之 劑量的改變，其中劑量的改變意味著空白晶圓與光阻測試 晶圓之間表面電阻的均勻性。因此，一個大的劑量變化即 表示缺乏均勻性，而小的劑量變化即表示較佳的或者改善 過的均勻度。如同圖8所看到的結果，劑量的變化普遍地 減少了，因此這表示每一測試晶圓被施予同樣或者相近的 .劑量，與氣體負載無關。應了解，可以額外反覆的進行， 藉此更進一步地改善K-因數的決定，以便改善離子植入晶 圓之表面電阻的均勻性。 現在，請參考圖9，其描述了一方法30〇用以決定使 用於離子植入系統中的壓力補償因數。方法300起始於步 _29 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-· -線 514953 A7 _______Β7______ 五、發明說明（>7) 驟302，其中假設一起始的預測壓力補償因數(例如方程式 (2)中的Kused)。應了解，起始Kused値的選擇典型地可以 根據在所使用之一些特定的離子植入種類與能量之典型的 K-因數的歷史經驗。然後，在步驟304使用該預測的壓力 補償因數在離子植入系統(例如在圖1A與圖1B中的系統 10)離子植入一測試工件。在離子植入的過程中，步驟306 測量離子束電流以及離子植入腔內的壓力（例如藉由圖1B 中的法拉第杯110以及離子壓力測量儀器114。） 在測試工件離子植入完成後，進行步驟308測量這工 件的表面電阻。在步驟310時，根據之前在離子植入所使 用之假設的壓力補償因數(例如Kused)、測量到的工件表面 電阻Rs、離子束電流(例如藉由法拉第杯110所測量的）、 以及壓力（例如使用測量儀器114所測量的）、還有一個所 要的表面電阻値（例如Rs(predkted))，來決定一壓力補償 因數（例如方程式(2)中的Kpredicted)。例如，壓力補償因 數的決定可以根據以上所描述的方程式(2)。 根據本發明的另一個特點，兩測試工件所量測到的表 面電阻可以在決定壓力補償因數時列入考慮。現在請參見 圖1〇,其中描述了另一個決定壓力補償因數之舉例方法 ,400。從步驟402開始，假設一起始的預測壓力補償因數。 然後在步驟404，使用該預測的壓力補償因數在一離子植 入系統中(例如圖1A與圖1B)離子植入第一與第二測試工 件。第一與第二測試工件的其中之一可以是空白的，而另 一個工件則包括光阻塗佈。 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐) ' " " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線， 514953 A7 _______ B7 ___ 五、發明說明（j) 在離子植入的過程中，在步驟406測量離子植入腔內 的壓力與離子束電流。在第一與第二測試工件完成離子植 入之後，步驟408分別測量第一與第二測試工件的第一與 第二表面電阻。在步驟410時，根據該預測的壓力補償因 數、該量測到的第一與第二測試工件的表面電阻、離子束 電流、壓力、以及一所要的表面電阻値，來決定一壓力補 償因數。例如，該壓力補償因數可以根據如以上所描述的 方程式(2)來決定。 本發明之方法也可以用來測量使用在不同離子植入器 的K-因數。此方法以相較於先前“直線交叉法”以及其他 習知技術較少次數的離子植入，而能獲得準確的結果，使 得此方法成爲產生用於這種離子植入器之工廠校準表格戶斤 選擇的方法。本方法的應用領域更可以被用在收集及處理 來自製造設備中的幾種工具中的大量資料取樣。本發明更 包括軟體產品，其係實施上述的方法。 雖然本發明以特定的應用及實施來表示及描述，然而 應了解其他熟習該項技術之人士當能藉由閱讀及了解上述 的說明及圖式而爲等效的變化及修改。特別是上述元件(裝 置、設備、電路、系統等等)所執行之不同的功能，用來插 .述這些元件的用語（包括參考“機構”）除非另有指定，主 要是對應到能夠執行上述元件之特定功能的任何元件(意即 ’功能的等效），即使其結構並不等效於說明書中所揭露的 結構，但是執行本發明之實施例中所描述的功能。 此外，本發明的一項特點雖然只以幾種實施例之一揭 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 514953 A7 B7 五、發明說明（巧） 露’但是這樣的特點可以結合莫他實施例的一個或多個其 他的特點，而爲任何已知或者特定應用所期待並且有利的 。再者，對於在詳細說明或者申請專利範圍中所使用的 包括”、“具有”以及其各種變化說法之用語的範疇，這 些用語係欲以一種相近於“包含”的意思被涵括在內。 產業上的利用性 此裝置及相關的方法可以使用在離子束處理的領域， 提供離子植入器中劑量控制的壓力補償因數。 32 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------· · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 514953 C8 D8 六、申請專利範圍 1、 一種用於決定離子植入系統中的壓力補償因數之方 法，其係包括： 於該離子植入系統（10)中提供一測試工件(21)，該測試 工件(21)具有至少一帶狀區域； 提供(302)—初始的預測壓力補償因數(Kused); 使用該離子植入系統（10)以及該初始的預測壓力補償 因數(Kused)，以一離子束（14)植入（304)該測試工件(21)的 該至少一帶狀區域’同時測量(306)離子束電流(1丨111卩1&1]^(1) 以及該離子植入系統（10)中的壓力(P); 測量（308)該被離子植入之測試工件（21)的表面電阻 (Rs(measured));以及 根據該初始的預測壓力補償因數(Kused)、該測量到的 表面電阻（Rs(measured))、該測量到的離子束電流 (Iimplanted)、該測量到的壓力（P)、以及一所要的表面電阻 ，來決定一壓力補償因數(Kpredicted)。 2、 如申請專利範圍第1項之方法，其中該提供(3〇2) 一初始的預測壓力補償因數(Kused)的步驟包括根據植入該 測試工件(21)的離子植入種類估計該補償因數。 3、 如申請專利範圍第1項之方法，其中該使用該離子 植入系統（10)以及該初始的預測壓力補償因數(Kused)，植 入（304)該測試工件(21)的該至少一帶狀區域之步驟係包括 使用該初始的預測壓力補償因數(Kused)、該測量到的 離子束電流(Iimplanted)以及該壓力（P)，計算在該測試工件 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1T: 線 514953 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (21)上的一預測的實際摻雜通量；以及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據該計算出來的預測實際摻雜通量（Idose)，改變該 測試工件(21)上的離子劑量。 4、 如申請專利範圍第3項之方法，其中該改變離子劑 量的步驟包括改變該離子植入系統（10)的緩慢掃描速率， 因而改變該測試工件(21)掃描通過該離子束（14)的速率。 5、 如申請專利範圍第3項之方法，其中該計算該測試 工件（21)上的該預測實際摻雜通量（Idose)係包括使用下列 的運算式： Idose—Idiskexp(KP) ’ 其中Idcse構成該預測的實際摻雜通量，Idisk構成該測 量到的離子束電流，P構成該測量到的壓力，以及K構成 該初始的預測壓力補償因數(Kused)。 線 6、 如申請專利範圍第1項之方法，其中該決定(310) 壓力補償因數的步驟係包括： (a) 將一試驗的壓力補償因數(Ktdal)、該初始的預測壓 力補償因數(Kused)、該測量到的表面電阻（Rs(measured)) 、該測量到的離子束電流(Iimplanted)、以及該測量到的壓 力（P)輸入至一用量測定演算法，以及從該用量測定演算法 產生一表面電阻； (b) 比較該產生的表面電阻與該所要的表面電阻； (c) 如果該產生的表面電阻與該所要的表面電阻相差超 過一預設値，則根據該比較的結果修改該試驗的壓力補償 因數(Ktdal); 2 ^紙^^用中國國家標準（CNS〉A4規格(210 X 297公釐) · 514953 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 (d)重覆步驟（a)至步驟（c)，直到該產生的表面電阻在 該所要的表面電阻的一預設値的範圍中；以及 (eM吏用步驟（d)之該修改後的試驗壓力補償因數 (Ktdal)作爲該離子植入系統的壓力補償因數。 7、如申請專利範圍第6項之方法，其中該用量測定演 算法包括： R S ( predicted)=R s ( measured) [implanted eXVi-K—P) prediciedP) implanted 其中P構成在該離子植入系統中的該測量到的壓力， Kused構成該初始的試驗壓力補償因數，係該修改後 的試驗壓力補償因數，Iinplanted係該測量到的離子束電流， Γ係關於劑量表面電阻的非線性的劑量敏感度因數， Rs(m_ed)構成該測量到的該測試工件的表面電阻，以及 Rs(predicted)構成該所要之表面電阻。 8、 如申請專利範圍第1項之方法，其中該決定(310) 壓力補償因數的步驟係包括： 將一試驗的壓力補償因數(Ktrial)輸入至一用量測定演 算法；以及 解出該壓力補償因數的該用量測定演算法，獲得一所 要的表面電阻(Rs(predicted))。 9、 如申請專利範圍第8項之方法，其中該用量測定演 算法包括： Rs(predicted)=Rs (measured) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 h喊a eHdP) exip(KpredictedP) 1 implanted 其中P構成在該離子植入系統中的該測量到的壓力 本紙張尺度 中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公f) 514953 D8 六、申請專利範圍 Kused構成該初始的試驗壓力補償因數，係該修改後 的試驗壓力補ί員因數，Iinplanted係該測量到的離子束電流， Γ係關·、於劑重表面電阻的非線性的劑量敏感度因數， Rdmeasurcd)構成該測量到的該測試工件的表面電阻，以及 Rs(predicted)構成該較佳之表面電阻。 10、 如申請專利範圍第1項之方法，其中更包括下列 步驟： 使用該離子植入系統（10)以及該初始的預測壓力補償 因數(Kused)，以一離子束（14)植入（304)該測試工件(21)上 的多個帶狀區域，同時測量離子束電以及該 離子植入系統（10)中的壓力(P); 測量（308)該被植入後的測試工件(21)之每一帶狀區域 的表面電阻；以及 根據使用該初始的預測壓力補償因數(Kused)、該測量 到的表面電阻（Rs(measured))、該測量到的離子束電流 (Iimplanted)、該測量到的壓力（P)、以及一所要的表面電阻 所獲得之一預定的目標標準，決定所有帶狀區域的壓力補 償因數(Kpredicted)。 11、 如申請專利範圍第1項之方法，其中該預定的目 標標準包括該帶狀區域的表面電阻均勻度之最大化。 12、 一種用於決定離子植入系統中的壓力補償因數之 方法，其係包括： 於該離子植入系統（10)中提供一第一與第二測試工件 (21)，該第一與第二測試工件(21)各具有至少一帶狀區域， 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) " (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、11-丨 線 514953 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 其中該第一與第二測試工件（21)之一包括一光阻薄膜覆蓋 在該測試工件(21)上，而該第一與第二測試工件(21)中的另 一個並不包括一光阻薄膜； 提供(402)—初始的預測壓力補償因數(KiiSed> ; 使用該離子植入系統（1〇)以及該初始的預測壓力補償 因數(Kused)，以一離子束（14)植入該第一與第二測試工件 (21)的該至少一帶狀區域，同時測量（406)離子束電流 (Iimplanted)以及該離子植入系統（10)中的壓力（p); 分別測量(4 0 8)該被離子植入之該第一與第二測試工件 (21)的第一與第二表面電阻(Rs(measured));以及 根據該初始的預測壓力補償因數(Kused)、該測量到的 第一與第二表面電阻(Rs(measured))、該測量到的離子束電 流(Iimplanted)、該測量到的壓力(P)、以及一所g的表面電 阻，來決定一壓力補償因數(Kpredicted)。 13、 如申請專利範圍第12項之方法，其中該第一與 第二測試工件(21)中不包括一光阻薄膜的另〜個，係由一 空白的測試工件構成。 14、 如申請專利範圍第12項之方法，其中該提供 (4〇2)—初始的預測壓力補償因數(Kused)的步驟包括根據植 入該第一與第二測試工件(21)的離子植入種類估計該預測 壓力補償因數。 15、 如申請專利範圍第12項之方法，其中該使用該 離子植入系統（1〇)以及該初始的預測壓力補償函數化似以) ，以一*離子束（丨4)植入（4〇4)該弟一'與弟一測試工（2丨）件的 5 張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 x 297公愛^ -- (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、一ία 線 514953 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該至少一帶狀區域之步驟係包括： (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 使用該初始的預測壓力補償因數(Kused)、該測量到的 離子束電流(Iimplanted)以及該測量到的壓力（P)，分別計算 在該第一與第二測試工件（21)上的一預測的實際摻雜通量 :以及 根據該計算出來的預測實際摻雜通量，分別改變該第 一與第二測試工件(21)上的離子劑量。 Μ、如申請專利範圍第15項之方法，其中該改變離 子劑量的步驟包括改變該離子植入系統（10)的緩慢掃描速 率’因而改變該第一與第二測試工件(21)掃描通過該離子 束（14)的速率。 Π、如申請專利範圍第15項之方法，其中該計算該 第一與第二測試工件(21)上的該預測實際摻雜通量包括使 用下列的方程式： Idose=Idiskexp(KP)， 其中Idg構成該預測的實際摻雜通量，。^構成該測 量到的離子束電流，P構成該測量到的壓力，以及K構成 該初始的預測壓力補償因數。 18、如申請專利範圍第12項之方法，其中該決定 (410)壓力補償因數的步驟係包括： (a)將一試驗的壓力補償因數(Ktdal)、該初始的預測壓 力補償因數(Kused)、該測量到的表面電阻（Rs(measured)) 、該測量到的離子束電流(Iimplanted)、以及該測量到的壓 力(P)輸入至一用量測定演算法，以及從該用量測定演算法 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公营) ' '~' 514953 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 產生一第一與第二測試工件(21)的表面電阻； (b) 決定該第一與第二測試工件(21)之間的劑量偏移， 其中該劑量偏移表示其中劑量均勻度的値； (c) 如果該劑量偏移超過一預設値，則根據該決定的劑 量偏移修改該試驗的壓力補償因數(Ktrial); (d) 重覆步驟(a)至步驟(c)，直到該決定的劑量偏移在 一預設値的範圍中；以及 (e) 使用步驟（d)之該修改後的試驗壓力補償因數 (Ktdal)作爲該離子植入系統（1〇)的壓力補償因數。 19、如申請專利範圍第18項之方法，其中該用量測 定演算法包括： (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) Rs(predicted)=Rs (measured) [implanted ^P(-KusedP)QXp(ICpredicted户) 、言 implanted 線 其中p構成在該離子植入系統中的該測量到的壓力， Kused構成該初始的試驗壓力補償因數，Κ__係該修改後 的試驗壓力補償因數，Iinplanted係該測量到的離子束電流， Γ係關於劑量表面電阻的非線性的劑量敏感度因數， Rs(m_ed)構成該測量到的該測試工件的表面電阻，以及 Rs(predicted)構成該較佳之表面電阻。 20、如申請專利範圍第12項之方法，其中該決定 (410)壓力補償因數的步驟係包括： 將一試驗的壓力補償因數(Ktrial)輸入至一用量測定演 算法；以及 解出該壓力補償因數的該用量測定演算法，獲得1_所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 514953 A8B8C8D8 κ、申請專利範圍 要的表面電阻(Rs(predicted))。 21、 如申請專利範圍第20項之方法，其中該用量測 定演算法包括： Rs(predicted)=Rs(measurcd) implanted 其中P構成在該離子植入系統中的該測量到的壓力， Kused構成該初始的試驗壓力補償因數，Κ_^係該修改後 的試驗壓力補償因數，Iinplanted係該測量到的離子束電流， t係關於劑量表面電阻的非線性的劑量敏感度因數， Rdmeasimi)構成該測量到的該測試工件的表面電阻，以及 Rs(predicted)構成該較佳之表面電阻。 22、 如申請專利範圍第12項之方法，其更包括下列 步驟： 使用該離子植入系統（10)以及該初始的預測壓力補償 因數(Kused)，以一離子束（14)植入(404)該第一與第二測試 工件（21)上的多個帶狀區域，同時測量離子束電流 (Iimplanted)以及該離子植入系統（10)中的壓力（P); 分別(408)測量該被植入後的第一與第二測試工件(21) 之每一帶狀區域的表面電阻；以及 - 根據使用該初始的預測壓力補償因數(Kused)、該測量 到的表面電阻（Rs(measured))、該測量到的離子束電流 (Iimplanted)、該測量到的壓力（P)、以及一所要的該第一與 第二測試工件(21)的表面電阻所獲得之一預定的目標標準 ，決定(410)所有帶狀區域的壓力補償因數(Kpredicted)。 8 ^紙中國國家標準(CNS)A4規格(210 X四7公釐) (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂： 線 514953 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 23、 如申請專利範圍第22項之方法，其中該預定的 目標標準包括該帶狀區域的表面電阻之均勻度。 24、 、一種用於決定離子植入系統之壓力補償因數的系 統，其係包括： 一測試工件(21)，具有至少一帶狀區域； 一離子植入次系統（10)，用以使用一壓力補償因數’ 以一離子束（14)離子植入一工件(21); 一離子束電流偵測器（110)，用以測量關於該工件（21) 的離子束電流； 一壓力偵測器（114)，用以在離子植入期間，測量關於 該工件(21)的壓力；以及 一馬達控制系統（68)，用以根據該壓力補償因數控制 該工件(21)通過該離子束的掃描速率，其中該壓力補償因 力與該測量到的離子束電流的函 數係分別爲該測量 L 痠 數 m 25、如申請專項之系統，其中更包括一電阻 測量系統，用以測量關於一工件的一個或多個表面電阻特 其中該壓力補> 赘_數係該一個或多個表面電阻特性的 鎰利 性 函數。 26、 如申請專 數也是一較佳的表 27、 一種用於決定離子植入系統之壓力補償因數的系 統，其係包括： 一測試工件(21)，具有至少一帶狀區域；
    25項之系統，其中該壓力補償因 阻特性的函數。 適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T: 線 514953 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一使用該離子植入系統（10)與一初始的預測壓力補償 因數，以一離子束（14)離子植入（12)該測試工件(21)之至少 〜帶狀區域的機構； 一測量離子束電流（Π〇)以及離子植入系統（10)之壓力 (U4)的機構； 一測量關於該被離子植入之測試工件P1)的表面電阻 的機構；以及 一根據該初始的預測壓力補償因數、該測量到的表面 電咀、該測量到的離子束電流、該測量到的壓力以及一所 要的表面電阻，決定(56、57)壓力補償因數的機構。 28、一種用於決定離子植入系統之壓力補償因數的系 統，其係包括： 第一與第二測試工件(21)，各具有至少一帶狀區域， 其中該第一與第二測試工件(21)中的一個包括一光阻薄膜 ，而該第一與第二測試工件(21)中的另一個是空白的； 使用該離子植入系統（10)與一初始的預測壓力補償因 數，以一離子束（14)植入（12)該第一與第二測試工件(21)的 該至少一帶狀區域的機構； 用以測量離子束電流（110)以及該離子植入系統中的壓 力（114)的機構； 用以分別測量該被離子植入之該第一與第二測試工件 (21)的第一與第二表面電阻的機構；以及 根據該初始的預測壓力補償因數、該測量到的第一與 弟一表面電阻、該測量到的離子束電流、該測量到的壓力 ______10___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514953 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 、以及一所要的表面電阻，決定（56、57) —壓力補償因數 的機構。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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