1293784 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關用於製造半導體之設備與方法，且更特定 地，有關非均勻離子植入設備與方法，使雜質離子以不同劑 量被植入晶圓之不同區域。 【先前技術】 通常，當製造半導體裝置如動態隨機存取記憶體 (DRAMs)，需要許多製程。這些製程包括一沉積製程，一蝕 刻製程，一離子植入製程等，且通常對每一晶圓實施。於這 些製程中，離子植入製程爲一製程使用一強力電場以加速摻 雜離子如硼、砷離子與相類物之方式穿透晶圓之表面實施， 經由離子植入藉以改變材料之電氣特性。 第1圖爲一示意圖例示用於此製程之一習知離子植入設 備。 參考第1圖，該習知離子植入設備包含一四元磁極總成 110, 一 X方向掃瞄器120, 一射束平衡器130,與一加速器 1 40。更特定地，該四元磁極總成1 1 0作爲擴大與減低從離 子束源（未顯不）傳送之之一離子束102，且含有四元磁極以 在四磁極間之缺口中產生磁場。該四元磁極總成1 1 0包含第 一與第二磁極總成111與112，每一者具有二個S極與二個 N極。該X掃瞄器120在X方向掃瞄該離子束102以均勻地 分佈該離子束102於晶圓101上。該射束平衡器130作爲參 考離子束102等化一平行光學路徑。該加速器140作爲加速 帶電粒子，且在一些情形中可被放置於X掃瞄器120前面而 1293784 子植 ，且 101 之裝 接至 220 21 1 方向 偵測 植入 〇 被實 部。 他單 各式 施於 層之 於每 際情 數而 不限於一特定位置，如第1圖所示。使用上述之習知離 入設備，離子束102在X方向被掃瞄過晶圓101之表面 此時，晶圓1 0 1在Y方向被移動以確保離子植入於晶圓 之全部表面上。 第2圖爲一圖示例示用於在Y方向掃瞄晶圓101 置。 參考第2圖，一桌台（未顯示）以支持晶圓101被連 Y驅動軸210，其係被連接至驅動單元220。驅動單元 之作業使Y驅動軸210在Y方向移動，如第2圖之箭頭 所示。當晶圓101在Y方向移動，使離子束102在X 掃瞄整個晶圓101。於此製程中，第一與第二寬離子束 器23 1與232分別位於晶圓101之前方與後方以偵測所 雜質離子之劑量，且提供資訊用以控制雜質離子之劑量 然而，假如離子植入使用上述習知離子植入設備 施，該雜質離子以近乎均勻濃度被植入整個晶圓101全 僅以離子植入而言，此結果爲想要的，但當考慮關於其 元製程時，此結果可能是不想要的。換句話說，於實施 單元製程後，可輕易發現這些單元製程不應被均勻地實 整個晶圓全部，造成不想要的結果，如沉積在晶圓上之 不想要的厚度、一不想要的蝕刻速率與相類物。此歸因 一單元製程之各式參數未能精確控制之事實。因此，實 形爲在技藝中由於製程中未預期的或不精確地受控參 提供製造錯誤。 例如，當形成一閘極電極時，臨界尺寸（“CD”）表示閘極 1293784 電極之寬度可視晶圓之位置而定被改變。例如，閘極電極可 在晶圓之中央區域具有較局CD，且在晶圓之周圍具有較低 CD，或反之亦然。如上所述，如上所述之厚度變化係因單元 製程之各式參數的不精確控制所致。因此，假如閘極電極之 CD在晶圓之中央區域較高於晶圓之周圍，裝置之臨界電壓 在晶圓之中央區域亦將較高於晶圓之周圍。假如閘極電極之 CD在晶圓之中央區域較低於晶圓之周圍，裝置之臨界電壓 在晶圓之中央區域將較低於晶圓之周圍。 閘極電極之CD差異視晶圓之位置而定，當晶圓上之裝 置整合程度增加時導致若干問題。例如，當閘極電極之最小 可接受CD爲200nm，雖然CD之士 10%分佈被認定爲缺陷的， 良率的減低並非顯著。然而，當閘極電極之最小可接受CD 爲2OOnm，假如CD之土10%分佈被認定爲缺陷的，良率的減 低將變得顯著。因此，當閘極電極之最小可接受CD爲 lOOnm，CD之分佈作爲用於判斷缺陷項目之參考將於一較窄 的範圍內被決定，例如，：t5%，且雖然於此情形，由於製造 餘裕之降低，良率之減低仍是顯著的。 因此，由於單元製程之限制無需接受晶圓上該閘極電極 之CD差異，非均勻離子植入方法近來已被建議使用，其中 雜質離子之非均勻植入用於該差異之補償在該晶圓之整體 全部提供均勻特性。如上所述，當閘極電極之C D在晶圓之 中央區域爲較高於在晶圓之周圍，裝置之臨界電壓在晶圓之 中央區域亦較高於在晶圓之周圍。於此情形，使用該非均勻 離子植入方法，雜質離子在晶圓之中央區域被植入較高濃 1293784 度’且在晶圓之周圍被植入較低濃度以在晶圓之整個全部表 面提供均勻特性。相反地，當閘極電極之CD在晶圓之中央 區域較低於在晶圓之周圍，裝置之臨界電壓在晶圓之中央區 域較低於在晶圓之周圍。於此情形，使用該非均勻離子植入 方法’雜質離子在晶圓之中央區域被植入較低濃度，且在晶 圓之周圍被植入較高濃度以在晶圓之整體全部提供均勻特 性。然而，大部分習知非均勻離子植入方法具有難處，其中 欲植入較高濃度區域與欲植入較低濃度區域間之邊界係不 明確被形成，且因此，它們不能輕易被施加於實際製程。 【發明內容】 依據本發明實施例提供一種非均勻離子植入設備，其可 在晶圓之個別區域植入不同濃度雜質離子以在晶圓之整體 全部提供均勻特性，且在欲植入較高濃度之區域與欲植入較 低濃度之區域間，形成一明確且平順邊界。 依據本發明之實施例亦提供在晶圓之個別區域植入不 同濃度雜質離子之非均勻離子植入方法，以在晶圓之整體全 部提供均勻特性，且在欲植入較高濃度之區域與欲植入較低 濃度之區域間，形成一明確且平順邊界。 依據本發明之一觀點，該實施例可藉提供非均勻離子植 入設備達成，包括：一寬離子束產生器構形以產生複數個寬 離子束以照射至少晶圓上之二個區域，該複數個寬離子束包 含第一與第二寬離子束；及當以寬離子束產生器所產生之寬 離子束照射至該晶圓時，一晶圓旋轉裝置構形以在一預定方 向旋轉該晶圓。 1293784 依據本發明之一觀點，在複數個寬離子束中至少一寬離 子束可具有不同於至少一不同寬離子束之劑量。 依據本發明之另一觀點，非均勻離子植入設備包括：一 寬離子束產生器構形以產生複數個寬離子束包括第一與第 二寬離子束以分別照射晶圓之第一與第二區域；及當寬離子 束產生器所產生之寬離子束照射至該晶圓時，一晶圓旋轉裝 置構形以在一預定方向旋轉該晶圓。第一與第二寬離子束可 具有不同劑量。 於本發明之一實施例中，第一與第二區域可佔有晶圓全 部面積之一半。於此實施例中，第一與第二區域可以一邊界 在垂直方向被分割。又，相對於該邊界第一區域可鄰接晶圓 之周圍，且相對於該邊界第二區域可鄰接晶圓之中央區域。 本發明之另實施例中，第一與第二區域可佔據晶圓之全 部面積。於此實施例中，第一與第二區域可以第一與第二邊 界在垂直方向被分割。又，相對於第一與第二邊界，第一區 域可鄰接晶圓之周圍，且相對於第一與第二邊界，第二區域 可鄰接晶圓之中央區域。 依據本發明之又另一觀點，一種非均勻離子植入設備包 括：一寬離子束產生器包含第一與第二磁控管構形以產生 寬離子束以在第一與第二磁控管間照射晶圓之區域，第一磁 控管包含一系列第一單元磁控管，第二磁控管包含一系列第 二單元磁控管，其係分別面向且以一預定距離與第一單元磁 控管分隔；及當寬離子束產生器所產生之寬離子束照射至該 晶圓時，一晶圓旋轉裝置構形以在一預定方向旋轉該晶圓。 1293784 於本發明之一實施例，第一單元磁控管之系列可包含第 一單元磁控管之第一組，其第一偏向被施加於此，與第一單 元磁控管之第二組，其不同於第一偏向之第二偏向被施加， 且第二單元磁控管之系列可包含第二單元磁控管之第一 組，其係第一偏向被施加，與第二單元磁控管之第二組，其 係第二偏向被施加。 於此實施例中，第一單元磁控管之第一組可面向第二單 元磁控管之第一組，使得具有第一劑量之第一寬離子束被產 生於第一單元磁控管之第一組與第二單元磁控管之第一組 間，且第一單元磁控管之第二組可面向第二單元磁控管之第 二組，使得具有不同於第一劑量之第二劑量的第二寬離子束 被產生於第一單元磁控管之第二組與第二單元磁控管之第 二組間。 於本發明之另一實施例中，第一單元磁控管之系列可包 含彼此分隔之第一單元磁控管的第一與第二組，其被施加第 一偏向於此，與設置於第一單元磁控管之第一與第二組間第 一單元磁控管之第三組，其不同於第一偏向之第二偏向被施 加於此。 於此實施例中，第一單元磁控管之第一與第二組可面向 第二單元磁控管之第一與第二組，使得具有第一劑量之第一 寬離子束分別被產生於第一單元磁控管之第一與第二組間 及第二單元磁控管之第一與第二組間，且第一單元磁控管之 第三組可面向第二單元磁控管之第三組，使得具有不同於第 一劑量之第二劑量的第二寬離子束被產生於第一單元磁控 -10- 1293784 管之第三組與第二單元磁控管之第三組間。 依據本發明之又一觀點，非均勻離子植入方法包括：照 射複數個寬離子束至一晶圓，該複數個寬離子束包括第一與 第二寬離子束其分別具有第一與第二劑量；且當寬離子束照 射至晶圓時，以一預定方向旋轉該晶圓。 於本發明之一實施例中，該方法可進而包括定位該晶 圓，使得寬離子束照射達晶圓之全部面積的一半。 於此實施例中，第一寬離子束可照射鄰接晶圓之周圍的 區域，且第二寬離子束可照射鄰接晶圓之中央區域的區域。 該方法可進而包括垂直地或水平地從起始位置移動晶 圓一預定距離。 於本發明之一實施例中，第一離子束可在第二寬離子束 之二側被分成二區段。於此實施例中，該方法可進而包括定 位該晶圓使得寬離子束照射晶圓之全部區域。又，第一寬離 子束可照射鄰接晶圓之任一側的區域，且第二寬離子束可照 射鄰接晶圓之中央區域的區域。 該方法可進而包括從起始位置垂直地或水平地移動該 晶圓一預定距離。該晶圓可以旋轉速度約20至1 500rpm被 旋轉。該晶圓可被旋轉複數次。 依據本發明之又一觀點，一種非均勻離子植入方法可包 括：照射複數個寬離子束至一晶圓，該複數個寬離子束具有 不同劑量；及當寬離子束照射至晶圓時，以一預定方向旋轉 該基板。 【實施方式】 -11- 1293784 依據本發明之實施例將參考附圖詳細描述。注意的是， 各種修改與變化可對本發明之實施例實施，且因此本發明之 範圍並不限於以下描述之實施例。 第3圖爲一示意圖例示依據本發明之一實施例一種非均 勻離子植入設備。 參考第3圖，本發明之離子植入設備包含一四元磁極總 成3 1 0以擴張與減低從離子束源傳送之離子束3 0 1，一寬離 子束產生器320以將從四元磁極總成310所傳送之離子束轉 換成寬離子束3 02且接著發射該寬離子束3 02，及一加速器 3 3 0以加速帶電粒子。此外，雖然未顯示於第3圖，該設備 進一步包含一晶圓旋轉裝置構形以一預定速度，例如，約20 至1 500rpm，旋轉晶圓101。 四元磁極總成3 1 0包含四元磁極以在四磁極間之一開口 產生一磁場。更特定地，該四元磁極總成3 1 0包含第一與第 二磁極總成311與312，每一個具有二S極與二N極。 寬離子束產生器320作爲將從四元磁極總成310發射之 離子束轉換成寬離子束3 02。因爲寬離子束產生器320包含 多極磁控管，寬離子束產生器3 20可依據個別區域改變雜質 離子之濃度。寬離子束產生器320之詳細描述將於以下陳述。 加速器3 3 0作爲加速帶電粒子。在一些情形加速器330 可位於寬離子束產生器320前方而不限於一特定位置，如第 3圖所示。 第4圖爲一視圖例示第3圖之寬離子束產生器之一例 子；第5圖爲一視圖例示一晶圓與第4圖中以箭頭A之方向 -12- 1293784 所視之第4圖寬離子束產生器。 參考第4與5圖，實施例之寬離子束產生器4 00包含在 .垂直方向中彼此以一預定距離d分隔之上磁控管410與下磁 控管42 0。於本發明之一實施例，上磁控管410與下磁控管 420間之距離d至少大於晶圓之直徑。如第5圖所示，上磁 控管410之下表面係位於晶圓101之最上表面以上，且下磁 控管420之上表面係位於晶圓101之最低表面以下。上磁控 > 管410與下磁控管42 0間之寬度w可約爲晶圓之一半直徑。 因此，以寬離子束產生器400所產生之寬離子束3 02可具有 對應晶圓1 〇 1之全部區域一半之面積。 於本發明之一實施例中，上磁控管4 1 0使用複數個平行 相接單元上磁控管41 la-e，412a，412b，與412c被形成。於此 實施例中，單元上磁控管之數目爲八個，但注意的是八個單 元上磁控管4 1 0係提供作爲例子，且本發明不限於此結構。 每一單元上磁控管411a-e，412a，412b與412c被連接至一 _ 功率源（未顯示），由此不同電壓被施加至個別組。更特定 地，一較低電壓可被施加至第一單元上磁控管411 a-e之第 一上組 411，同時一較高電壓可被施加至第二單元上磁控管 412a，412b與412c之第二上組412。而且，該較高電壓可 被施加至第一單元上磁控管411a-e之第一上組411，同時該 較低電壓可被施加至第二單元上磁控管412a，412b與412c 之第二上組4 1 2。 如上磁控管410般，下磁控管420由複數個平行相接單 元下磁控管421a-e，422a，422b與422c所組成。每一單元 -13- 1293784 下磁控管421 a-e，422a，422b與422c被連接至功率源（未顯 示），由此不同電壓被施加至個別組。更特定地，一較低電 壓可被施加至第一單元下磁控管421 a-e之第一下組421，同 時一較高電壓可被施加至第二單元下磁控管422a，422b與 422 c之第二下組42 2。而且，該較高電壓可被施加至第一單 元下磁控管42 la-e之第一下組421，同時該較低電壓可被施 加至第二單元下磁控管422a，422b與422c之第二下組422。 於本發明之一實施例，第一單元上磁控管41 la-e，包括 上磁控管410之第一上組411在垂直方向以一預定距離d與 第一單元下磁控管42 la-e，包括下磁控管420之第一下組 421分隔，且第一上組41 1面向第一下組421。類似地，第 二單元上磁控管412a，412b與412c包括上磁控管410之第 二上組412以一預定距離d在垂直方向與第二單元下磁控管 422a，422b與422c包括下磁控管420之第二下組422分隔， 且第二上組412面向第二下組422。 因此，當一較高電壓被施加至第一單元上磁控管411 a-e 與第一單元下磁控管42 la-e，且一較低電壓被施加至第二單 元上磁控管412 a-c與第二單元下磁控管422 a-c，具有較高 劑量之寬離子束被產生於第一單元上磁控管411 a-e與第一 單元下磁控管42 la-e間，且具有較低劑量之寬離子束被產 產生於第二單元上磁控管412a-c與第二單元下磁控管 422a-c 間 〇 於本發明之另一實施例中，當一較低電壓被施加至第一 單兀上磁控管411a-e與第一*單兀下磁控管421a-e，且一'較 -14- 1293784 高電壓被施加至第二單元上磁控管412a_c與第二單 控管422 a-c，一較低劑量之寬離子束被產生於第一單 控管411a-e與第一單元下磁控管421 a-e間，且一較 之寬離子束被產生於第二單元上磁控管412a-c與第 下磁控管422a-c間。 該非均勻離子植入設備可使用如上述構建之寬 產生器400照射具有不同劑量之寬離子束3 02至晶圓 於本發明之一實施例中，以寬離子束產生器400所產 離子束3 02照射的晶圓1 0 1面積佔有約晶圓1 0 1全部 一半。其結果，寬離子束3 02中之雜質離子僅被植入晶 之一半面積。當寬離子束3 02照射至晶圓101時，晶 被旋轉於一預定方向，如第5圖所示。雖然晶圓1 0 1 圖中係例示爲旋轉於順時針方向，注意的是晶圓1 〇 1 轉於逆時針方向。即是，當晶圓1 〇 1被旋轉時，雜質 被植入晶圓1 0 1之一半面積。特別地，因爲寬離子束 有不同劑量，不同濃度之雜質離子被植入晶圓1 〇 1之 域與周圍。 第6與7圖爲視圖例示使用第4圖之寬離子束產 非均勻離子植入方法之一例子。 參考第6圖，寬離子束3 02包括第一劑量之第一 束302a-l，且較高於第一劑量之第二劑量的第二寬 3 〇2 a-2被產生。第一寬離子束302 a-Ι藉第一上組41 單元上磁控管與第一下組421中之單元下磁控管被產 二寬離子束302 a-2藉第二上組412之單元上磁控管 元下磁 元上磁 高劑量 二單元 離子束 丨 101 ° 生之寬 面積的 圓1 01 圓101 在第5 可被旋 離子僅 302具 中央區 生器之 寬離子 離子束 .1中之 生。第 與第二 -15- 1293784 下組422之單元下磁控管被產生。注意第一與第二上組411 與412中及第一與第二下組421與422中之單元磁控管’爲 簡化說明目的未予詳細例示。 ^ 於本發明之一實施例中，爲產生第一較低劑量之第一寬 離子束3 02a-l與第二較高劑量之第二寬離子束3 02a-2，一 較低電壓被施加於第一上組411之第一單元上磁控管與第一 下組421之第一單元下磁控管，且一較高電壓被施加於第二 上組412之第二單元上磁控管與第二下組422之第二單元下 i 磁控管。其將瞭解到該劑量可藉施加較高電壓至第一上組 411之第一單元上磁控管與第一下組421之第一單元下磁控 管被改變，且施加一較低電壓至第二上組412之第二上磁控 管與第二下組422之第二單元下磁控管。 當該離子植入於上述條件下被實施，該離子植入可被實 施於寬離子束3 02照射之晶圓的左側，如第5與6圖所示。 植入晶圓1 0 1之雜質離子濃度，相對於對應第一寬離子束 > 3 02a-l與第二寬離子束3 02a-2間邊界之一垂直線，在鄰接 晶圓101之周圍的區域與在鄰接晶圓101之中央的區域可變 得不同。更特定地，第一較低劑量之雜質離子使用第一寬離 子束302 a-Ι被植入鄰接晶圓之周圍的區域，同時第二較高 劑量之雜質離子使用第二寬離子束3 02a-2被植入鄰接晶圓 之中央的區域。 爲容許離子植入實施於晶圓101之整個全部區域，當寬 離子束3 02被照射至晶圓1 〇丨時，晶圓丨〇 1可被旋轉於一預 定方向，如第6圖中箭頭所示。晶圓1〇1之旋轉速度範圍可 -16- 1293784 約爲20至1500rpm。當晶圓101在離子植入中持續被旋轉， 該離子植入被實施於晶圓101之整個全部區域。假如寬離子 束3 02對晶圓101之照射係當晶圓101如上述被旋轉時實 施，雜質離子被植入之晶圓101的區域被分成較高濃度之雜 質離子被植入之第一區域101-1，與較低濃度之雜質離子被 植入之第二區域101-2,如第7圖所示。在此，第一區域101-1 爲在晶圓101之中央區域，且第二區域101 _2爲在晶圓1〇1 之周圍。當晶圓101被旋轉360度時，第一區域101-1藉使 用第二寬離子束3 02a-2連續植入雜質離子被形成。第二區 域 101-2藉使用第一寬離子束302a-Ι對第二區域101-2之 一預定部分植入雜質離子，且使用第二寬離子束3 02a-2對 其另一預定部分植入雜質離子。因此，於該植入後，第一區 域1〇1_1具有雜質離子濃度較第二區域101-2爲高。 如上所述，當晶圓101旋轉時，用於照射寬離子束302 至晶圓1 〇 1之一系列製程被連續實施。因此，雜質離子被連 續植入於晶圓101之整個全部區域，產生第一與第二區域 1 0 1 -1與1 0 1 _2間之平順圓形邊界。雖然晶圓1 0 1之旋轉可 爲3 60度（一圈），晶圓101亦可被旋轉超過一圏。增加晶圓 101之旋轉次數可導致第一與第二區域101-1及101-2間之 更圓形的邊界。 第8圖爲一視圖例示第3圖之寬離子束產生器之另一實 施例；且第9圖爲一視圖例示一晶圓與第8圖中以箭頭A之 方向所視之第8圖寬離子束產生器； 參考第8與9圖，離子束產生器500可包含在垂直方向 -17- 1293784 以一預定距離d’彼此分隔之上與下磁控管510及520。於本 發明之一實施例中，離子束產生器500爲相同於上述之寬離 子束產生器400，其中上與下磁控管510及520間之距離d’ 爲至少大於晶圓1〇1之直徑。因此，上磁控管510之下表面 亦可位於晶圓101之最上表面之上，且下磁控管520之上表 面可位於晶圓101之最下表面底下。然而，離子束產生器500 爲不同於寬離子束產生器400，其中上磁控管510與下磁控 管5 20之寬度w’爲約相等於晶圓101之直徑。因此’以寬 離子束產生器500所產生之寬離子束302’可具有一截面積較 大於晶圓101之全部面積，且照射晶圓1〇1之全部。 上磁控管510包括複數個平行連接之單元上磁控管 5 11a-e，5 12a-e與5 13a-c。第一單元上磁控管5 11a-e與第二 單元上磁控管512a-e爲位於二側以形成第一上組511與第 二上組512。第三單元上磁控管513a-c爲位於第一與第二單 元上磁控管511a-e及512a-e間以形成第三上組513。每一 單元上磁控管511a-e，512a-e與513a-c被連接至一功率源 (未顯示），由此不同電壓被施加至個別組。更特定地’一較 低電壓可被施加至第一單元上磁控管511a-e與第二單元上 磁控管512a-e，同時一較高電壓可被施加至第三單元上磁控 管5 1 3 a-c。將可瞭解到該些電壓可相反於以上描述被施加。 如上磁控管510，下磁控管5 20包括平行相接之複數個 單元下磁控管521a-e，522 a-e與523 a-c。第一單元下磁控管 521a-e與第二單元下磁控管522a-e爲位於二側以形成第一 下組521與第二下組522。第三單元下磁控管52 3 a-c位於第 -18- 1293784 一與第二單元下磁控管521a-e及522a-e間以形成第三下組 523。每一單元下磁控管521a-e，522a-e與523a-c被連接至 一功率源（未顯示），由此不同電壓被施加至個別組。更特定 地，一較低電壓可被施加至第一單元下磁控管521a-e與第 二單元下磁控管522a-e，同時一較高電壓可被施加至第三單 元下磁控管523 a-c。該些電壓可相反於以上描述被施加。 當面向時第一單元上磁控管511a-e與第二單元上磁控 管512 a-e，分別在垂直方向以一預定距離d’與第一單元下磁 控管52 1a-e及第二單元下磁控管522a-e分隔。類似地，當 面向時第三單元上磁控管513a-c分別在垂直方向以一預定 距離d’與第三單元下磁控管523 a-c分隔。 因此，當一較低電壓被施加至第一單元上磁控管51 la-e 與第一單元下磁控管521a-e，一較低劑量之第一寬離子束 3 02b-1 (第9圖）被形成於其中。類似地，當該較低電壓被施 加至第二單元上磁控管512a-e與第二單元下磁控管522a-e 時，一較低劑量之第二寬離子束3 02b-2被形成於其中。相 反地，當一較高電壓被施加至第三單元上磁控管513 a-c與 第三單元下磁控管523a-c時，一較高劑量之第三寬離子束 3 02b-3被形成於其中。將可瞭解到離子束產生器5 00可被操 作以容許第一與第二寬離子束302b-l及302b-2具有較高劑 量，且容許第三寬離子束3 02b-3具有較低劑量。 於本發明之一實施例中，該非均勻離子植入設備使用如 上述建構之寬離子束產生器5 00，照射具有不同劑量之寬離 子束3 02’至晶圓101。以該寬離子束產生器500所產生之寬 -19- 1293784 離子束3 02’所照射之晶圓101的面積佔有該晶圓101之全部 面積。當寬離子束3 02’照射至晶圓101時，晶圓101被旋轉 於一預定方向，如第9圖所示。雖然在第9圖中晶圓101係 ~ 例示以順時針方向旋轉，注意該晶圓1 0 1可於逆時針方向被 旋轉。即是，當晶圓1 0 1被旋轉時，雜質離子被植入晶圓1 0 1 之全部區域。特別地，因爲寬離子束302’具有不同劑量，不 同濃度之雜質離子被植入晶圓101之中央區域與周圍。 > 更特定地，在一起始階段當晶圓1 0 1開始旋轉，寬離子 束302’包括第一較低劑量之第一與第二寬離子束302b-1及 3 02b-2，與較高於第一劑量之第二劑量的第三寬離子束 302b-3。第一寬離子束3 02b_l藉第一上組511中第一單元 上磁控管與第一下組521中第一單元下磁控管被產生。第二 寬離子束3 02b-2藉第二上組 512中第二單元上磁控管與第 二下組522中第二單元下磁控管被產生。此外，第三寬離子 束3 02b-3藉第三上組513中第三單元上磁控管與第三下組 523中第三單元下磁控管被產生。
I 如於此例中，爲形成第一較低劑量之第一與第二寬離子 束 3 02b-l及 320b-2，與第二較高劑量之第三寬離子束 3 02b-3，較低電壓被施加至第一與第二上組51 1及512中之 第一與第二單元上磁控管，與第一與第二下組521及522中 之第一與第二單元下磁控管，且較高電壓被施加至第三上組 513中第三單元上磁控管與第三下組523中第三單元下磁控 管。相反於以上描述之劑量變化可藉分別施加較高與較低電 壓被實施。 -20- 1293784 當該離子植入在上述條件下被實施時，雜質離子被植入 於晶圓之整個全部面積。於此情形，植入晶圓1 〇 1之雜質離 子濃度相對於對應第一與第三離子束302b-1與302b-3間邊 界之一垂直線，與對應第二與第三寬離子束3 02b_2與3 02b-3 間邊界之一垂直線，分別在鄰接晶圓1 〇 1之左側與右側的區 域與鄰接晶圓1 〇 1之中央的區域改變。更特定地，第一較低 劑量之雜質離子使用第一與第二寬離子束3 02b_l及3 02b-2 被植入鄰接晶圓1 〇 1之左側邊緣與右側邊源之區域，同時第 二較高劑量之雜質離子使用第三寬離子束302b-3被植入鄰 接晶圓101之中央的區域。 當晶圓1 0 1被旋轉時，此等離子植入可同時被實施於晶 圓101之整個全部面積。當離子植入持續被實施，當晶圓101 被旋轉3 60度時，雜質離子被植入之晶圓101之區域被分成 較高濃度之雜質離子被植入之第一區域101-1，與較低濃度 之雜質離子被植入之第二區域101-2，如第7圖所示。在此， 第一區域101-1爲晶圓101之中央區域，且第二區域101-2 爲晶圓1 〇 1之周圍。當晶圓1 〇 1被旋轉3 60度時，第一區域 101-1藉使用第三寬離子束302b-3連續植入雜質離子被形 成。第二區域101-2藉使用第一寬離子束302b-l植入雜質 離子於第二區域101 _2之一預定部份，使用第二寬離子束 3 02b-2於另一預定部份，與使用第三寬離子束3 02b-3於第 三預定部分被形成。因此，於離子植入後，第一區域1 0 1 -1 具有較第二區域101-2濃度爲高之雜質離子。 如上所述，當旋轉該晶圓1 0 1持續被實施時，一系列製 -21 - 1293784 程用於照射寬離子束3 02’至晶圓101。因此’雜質離子持續 被植入於晶圓ιοί之整個全部區域’產生第一與第二區域 1 〇 1 -1與1 〇 1 -2間一平順圓形邊界。雖然晶圓1 ο 1之旋轉可 爲360度（一圈），晶圓1〇1亦可被旋轉超過一圈。其應可瞭 解到增加晶圓之旋轉次數可導致第一與第二區域101“ 及101-2間之更圓形之邊界。 第1 0與11圖爲視圖，例示依據本發明之一實施例，使 用非均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法之一例子。 參考第10與11圖，使用於此例子之非均勻離子植入設 備包含第4與5圖所示之寬離子束產生器400。因此，寬離 子束產生器400之描述將於此例子中予以省略。對此例子之 非均勻離子植入方法，以寬離子束產生器400產生之寬離子 束3 02連續照射晶圓1 0 1，當如第1 0圖箭頭所示旋轉該晶圓 1〇1時，相對於寬離子束400移動晶圓101之位置。 更特定地，使晶圓1 0 1之平坦區1 〇 1 f位於晶圓之下部 分，晶圓101在Y方向被移動一預定距離。接著，晶圓101 之一些上部分，即是，在上磁控管410上方之晶圓101的區 域未以寬離子束3 02照射，使得此區域未植入雜質離子。於 本發明之一實施例中，上磁控管410與下磁控管420間晶圓 1 0 1之左半區域上晶圓1 〇 1之下部分以寬離子束3 02照射， 使得僅此區域被植入雜質離子。寬離子束3 02包括以第一上 與第一下組411及421所形成具有較低（或較高）劑量之第一 寬離子束302 a-Ι與以第二上與第二下組412及422所形成 具有較高（或較低）劑量之第二寬離子束3 02a-2。因此，當晶 -22- 1293784 圓1 〇 1被旋轉時，其中晶圓1 〇 1係設置於上與下磁控管4 1 Ο 及420間之狀態下，不同劑量之雜質離子被植入以圓形邊界 l〇la分割之晶圓101的第一與第二區域101-1及101-2，使 得上述之寬離子束302照射晶圓101之一預定區域。 於一實施例中，假如第一寬離子束3 02a-Ι具有較第二 寬離子束3 02 a-2爲低之劑量，第一區域101-1之雜質離子濃 度爲較高於第二區域101-2。於另一實施例中，第一區域 1〇1_1之雜質離子濃度爲較低於第二區域101-2。第一區域 101-1爲更偏向至平坦區l〇lf，因爲晶圓101係原先在Y方 向以一預定距離向上設置。因此，藉適當在Y方向調整晶圓 1 0 1之起始位置，能夠適當地偏向晶圓之第一區域1 0 1 -1朝 向晶圓1 0 1之平坦區1 0 1 f。 第1 2與1 3圖爲視圖，例示依據本發明之一實施例，使 用非均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法之另一例子。 參考第1 2與1 3圖，使用於此例子之非均勻離子植入設 備包含第4與5圖所示之寬離子束產生器40 0。因此，寬離 子束產生器400之描述將於此例子中予以省略。對此例子之 非均勻離子植入方法，以寬離子束產生器400產生之寬離子 束3 02連續照射晶圓1 0 1，當如第12圖箭頭所示旋轉該晶圓 101時，相對於寬離子束400移動晶圓101之位置。 更特定地，使晶圓1 〇 1之平坦區1 〇 1 f位於晶圓之下部 分，晶圓101在垂直Y方向之X方向被移動一預定距離。 接著，在下磁控管410底下晶圓101之區域，未以寬離子束 3 02照射，使得此區域未植入雜質離子。於本發明之一實施 -23- 1293784 例中，上磁控管410與下磁控管420間晶圓101之左半區域 以寬離子束3 02照射，使得僅此區域被植入雜質離子。因此， 當晶圓1 〇 1被旋轉時，其中晶圓1 〇 1係設置於上與下磁控管 4 1 0及420間之狀態下，不同劑量之雜質離子被植入晶圓1 〇 1 之第一與第二區域101-1及101-2，使得寬離子束302包括 形成具有較低（或較高）劑量之第一寬離子束3 02a-l與形成 具有較高（或較低）劑量之第二寬離子束3 02a-2照射上述晶 圓1 〇 1之一預定區域。第一區域1 〇 1 _ 1更偏向相反於晶圓1 〇 1 之平坦區101f之方向，因爲晶圓101在起始時係在-γ方向 向下設置一預定距離。如此，藉適當在-Y方向調整晶圓1 〇 1 之起始位置，能夠適當地在晶圓1 〇 1之平坦區1 〇 1 f的相反 方向偏向晶圓101之第一區域101-1。 第1 4與1 5圖爲視圖，例示依據本發明之一實施例使用 非均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的另一例子。 參考第1 4與1 5圖，使用於此例子之非均勻離子植入設 備包含第4與5圖所示之寬離子束產生器400。因此，寬離 子束產生器400之描述將於此例子中予以省略。對此例子之 非均勻離子植入方法，以寬離子束產生器400產生之寬離子 束3 02連續照射晶圓101，當如第14圖箭頭所示旋轉該晶圓 101時，相對於寬離子束400移動晶圓101之位置。 更特定地，使晶圓1 〇 1之平坦區1 〇 1 f位於晶圓之下部 分，晶圓101在X方向被移動一預定距離。晶圓101之一預 定區域佔有晶圓1 0 1之右側與左側之一部分由此鄰接晶圓 101之中央區域未以寬離子束302照射，使得此區域未植入 -24- 1293784 雜質離子。晶圓1 〇 1左側之其餘區域以寬離子束3 02照射， 使得僅區域被植入雜質離子。因此，當晶圓1 0 1被旋轉時， 其中晶圓101係設置於上與下磁控管410及420間之狀態 下，不同劑量之雜質離子被植入以圓形邊界1 0 1 a分割之晶 圓101的第一與第二區域101-1及101-2,使得寬離子束302 包括形成具有較低（或較高）劑量之第一寬離子束3 02a-l與 形成具有較高（或較低）劑量之第二寬離子束3〇2a-2照射上 述晶圓101之一預定區域。第一區域1〇1_1爲更偏向平坦區 1 0 1 f之左側，即，晶圓1 0 1之-X方向，因爲晶圓1 0 1原先 係於設置於X方向右側一預定距離。如此，藉適當在X方 向調整晶圓之起始位置，能夠適當偏向晶圓1 0 1之第一區域 1 0 1 · 1至晶圓1 〇 1之平坦區1 0 1 f的左側。 第1 6與1 7圖爲視圖，例示依據本發明之一實施例使用 非均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的另一例子。 參考第16與17圖，使用於此例子之非均勻離子植入設 備包含第4與5圖所示之寬離子束產生器400。因此，寬離 子束產生器400之描述將於此例子中予以省略。對此例子之 非均勻離子植入方法，以寬離子束產生器400產生之寬離子 束3 02連續照射晶圓1 0 1，當如圖箭頭所示旋轉該晶圓1 〇 1 時，相對於寬離子束400移動晶圓101之位置。 更特定地，使晶圓1 〇 1之平坦區1 0 1 f位於晶圓之下部 分，晶圓101在負X(-X)方向被移動一預定距離。於此實施 例中，晶圓101之右區域之部分與左區域之部分未以寬離子 束3 02照射，使得這些部分未植入雜質離子。右區域之部分 -25- 1293784 與左區域之部分間之晶圓1 〇 1之一中間區域以寬離子束3 02 照射，使得僅該中間區域被植入雜質離子。因此，當晶圓1 〇 1 被旋轉時，其中晶圓101係設置於上與下磁控管410及420 間之狀態下，不同劑量之雜質離子被植入以圓形邊界1 〇 1 a 分割之晶圓101的第一與第二區域101-1及101-2，使得寬 離子束302包括第一寬離子束3 02a-l具有一較低（或較高） 劑量，且第二寬離子束3 02a-2具有一較高（或較低）劑量。於 此實施例中，第一區域101-1爲更偏向至平坦區l〇lf之右 側，即，晶圓101之X方向，因爲晶圓101原先係設置於左 側-X方向之一預定距離。如此，藉在X方向適當調整晶圓 之起始位置，能夠適當地偏向晶圓1 〇 1之第一區域1 〇 1 -1至 晶圓1 0 1之平坦區1 0 1 f的右側。 第1 8至2 1圖爲視圖例示依據本發明之一實施例使用非 均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的其他例子。使用 於第18至21圖之該非均勻離子植入設備包含第8與9圖所 示之寬離子束產生器500。因此，寬離子束產生器400之描 述將於以下予以省略。 首先，參考第1 8圖，此方法爲係針對偏向晶圓1 〇 1之 第一區域 101-1至晶圓之一下部分如第11圖所示，且更特 定地，使晶圓1 〇 1之平坦區1 〇 1 f位於晶圓之下部分’晶圓 101在Y方向被移動一預定距離。接著，上磁控管410上方 晶圓1 〇 1之區域未以寬離子束3 02 ’照射，使得此區域未植入 雜質離子。上磁控管410與下磁控管420間晶圓101之區域 以寬離子束3 02 ’照射，使得僅此區域植入雜質離子。寬離子 -26- 1293784 束302’包括第一與第二寬離子束30 2b-1及30 2b-2，以第一 上與第一下組51 1及521，且以第二上與第二下組512及522 形成具有一較低（或較高）劑量，且第三寬離子束3 02 b-3以第 < 三上與第三下組513與5 23形成具有一較高（或較低）劑量。 第三寬離子束3 02b-3係位於中央，且第一與第二寬離子束 3 02b-l及302b-2爲位於第三寬離子束302b-3之二側。 使晶圓1 0 1設置於上與下磁控管間，使得晶圓1 0 1之上 部分未以寬離子束3 02 ’照射，當旋轉晶圓1 0 1時，不同劑量 之雜質離子被植入以圓形邊界1 0 1 a分割之晶圓1 0 1的第一 與第二區域101-1及101-2。接著，如第11圖所示，不同劑 量之雜質離子被植入以圓形邊界1 0 1 a分割之晶圓1 0 1的第 一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1 爲更偏向至晶圓101之平坦區101 f。假如第一與第二寬離子 束302b-l及302b-2具有較第三寬離子束302b-3爲低之劑 量，在第一區域101-1之雜質離子濃度爲較高於在第二區域 1〇1-2。假如第一與第二寬離子束3 021)-1及30213-2具有較第 三寬離子束302b-3爲高之劑量，在第一區域101-1之雜質 離子濃度爲較低於在第二區域101-2。如此，藉適當在Y方 向調整晶圓之起始位置，能夠適當偏向晶圓之第一區域 101-1朝向晶圓101之平坦區l〇lf。 其次，參考第1 9圖，此方法係針對偏向晶圓1 〇 1之第 一區域101-1至晶圓之一上部分如第13圖所示，且更特定 地，使晶圓1 〇 1之平坦區1 〇 1 f位於晶圓之下部分，藉以晶 圓101在Y方向被移動一預定距離。接著，位於上磁控管 27- 1293784 410底下晶圓101之一區域未以寬離子束3 02’照射，使得此 區域未植入雜質離子。上磁控管410與下磁控管420間晶圓 101之一區域以寬離子束302’照射，使得僅此區域被植入雜 質離子。 使晶圓1 0 1設置於上與下磁控管間，使得晶圓1 0 1之下 部分未以寬離子束3 02 ’照射，當晶圓1 0 1被旋轉時，寬離子 束3 02 5照射晶圓1 0 1。接著，如第1 3圖所示，不同劑量之 雜質離子被植入以圓形邊界1 〇 1 a分割之晶圓1 0 1的第一區 域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1爲更 偏向至對面於晶圓1 〇 1之平坦區1 〇 1 f之側。假如第一與第 二寬離子束3 02b-l及3 02b-2具有較第三寬離子束302b-3 爲低之劑量，在第一區域101-1之雜質離子濃度爲較高於在 第二區域 101-2。假如第一與第二寬離子束3 02b-1及302b-2 具有較第三寬離子束3 02b-3爲高之劑量，在第一區域101-1 之雜質離子濃度爲較低於在第二區域101-2。如此，藉適當 調整負Y(-Y)方向之晶圓起始位置，能夠適當偏向晶圓之第 一區域101-1至對面於晶圓101之平坦區l〇lf之側。 其次，參考第20圖，此方法係針對偏向晶圓1〇1之第 一區域1 0 1 -1至晶圓之左側如第1 5圖所示，且更特定地， 使晶圓1 〇 1之一平坦區1 〇 1 f位於晶圓之一下部分，藉以晶 圓101於X方向被移動一預定距離。接著，晶圓101右邊區 域之一些部分未以寬離子束3 02’照射，使得此部分未植入雜 質離子。晶圓1 〇 1之殘餘區域以寬離子束3 02，照射，使得僅 此區域被植入雜質離子。 -28- 1293784 使晶圓1 Ο 1設置於上與下磁控管間，使得晶圓1 〇 1右側 之一些部分未以寬離子束3 02 ’照射，當晶圓1 〇 1被旋轉時寬 離子束3 0 2 ’照射至晶圓1 〇 1。接著，如第1 5圖所示，不同 劑量之雜質離子被植入以圓形邊界1 0 1 a分割之晶圓1 〇 1的 第一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1 爲更偏向晶圓101之左側。假如第一與第二寬離子束302b-1 及302b-2具有較第三寬離子束3 02b-3爲低的劑量，在第一 區域101-1雜質離子之濃度爲較高於第二區域101-2。假如 第一與第二寬離子束3 02b-l及3 02 b-2具有較第三寬離子束 302b-3a爲高的劑量，在第一區域101-1雜質離子之濃度爲 較低於第二區域101-2。如此，藉適當地在X方向調整晶圓 1 〇 1之起始位置，能夠適當地偏向晶圓1 0 1之第一區域1 0 1 -1 至晶圓1 〇 1之左側。 其次，參考第21圖，此方法係針對偏向向晶圓101之 第一區域1 0 1 -1至晶圓之右側如第7圖所示，且更特定地， 使晶圓1 0 1之平坦區1 0 1 f位於晶圓之下部分，在X方向移 動晶圓101 —預定距離。接著，晶圓101之左邊區域之一些 部分未以寬離子束3 02 5照射，使得此部分未植入雜質離子。 晶圓101之其餘區域以寬離子束302’照射，使得僅此區域被 植入雜質離子。 使晶圓1 0 1設置於上與下磁控管間，使得晶圓1 0 1之左 側之一些部分未以寬離子束3 02’照射，當晶圓101被旋轉 時，寬離子束302’照射至晶圓101。接著，如第17圖所示， 將不同劑量之雜質離子植入以圓形邊界1 0 1 a分割晶圓1 0 1 -29- 1293784 之第一區域101-1與第二區域101-2。特別地，第一區域101-1 更偏向至晶圓101之右側。假如第一寬離子束3 02b_l與第 二寬離子束302b-2具有劑量較低於第三寬離子束3 02b_3, 雜質離子之濃度在第一區域101-1將較高於第二區域 101-2。假如寬離子束302b_l與第二寬離子束3 02b-2具有劑 量較高於第三寬離子束3 02b_3,雜質離子之濃度在第一區域 101-1將較低於第二區域101-2。如此，在X方向藉適當調 整晶圓1 〇 1之起始位置，能夠適當地偏向晶圓1 0 1之第一區 域1 0 1 -1至晶圓1 〇 1之右側。 第22圖爲一圖形描繪以習知離子植入方法展現之一臨 界電壓的累積機率，及依據本發明以非均勻離子植入展現之 該臨界電壓的累積機率。 如第22圖所示，<不確定該累積機率爲何---它可能意指 達到該臨界電壓之累積機率 >依據本發明以非均勻離子植入 展現之臨界電壓的累積機率爲第22圖中線B所示一較窄範 圍B1，然而以習知離子植入方法展現之臨界電壓的累積機 率爲如第22圖中線A所示一較寬範圍。因此，從該圖形可 瞭解到臨界電壓之非均勻性在晶圓之全部面積被提升。 本發明之一有利效果在於形成於使用不同濃度植入雜 質離子之該區域間的平順圓形邊界，因爲當晶圓被旋轉時， 不同劑量之寬離子束照射晶圓。此外，因爲對該寬離子束， 晶圓之位置係適當被改變，能夠適當地控制以不同濃度之雜 質離子所植入之區域的設置。 其應可瞭解到該些實施例與附圖係描述以用於例示目 -30- 1293784 的且本發明未限於以下申請專利範圍。又，熟知技藝人士將 瞭解到各種修改、附加與替換，在不逸離以下申請專利範圍 所界定之本發明精神與範圍下係容許的。 > 【圖式簡單說明】 本發明之先前實施例與特色可從以下描述連同附圖更 清楚瞭解，其中： 第1圖爲一 7F：意圖例示一習知離子植入設備。 > 第2圖爲一視圖例示用於在Y方向掃瞄第1圖之晶圓的 裝置。 第3圖爲一示意圖例示依據本發明之一實施例一種非均 勻離子植入設備。 第4圖爲一視圖例示第3圖之寬離子束產生器之一例 子。 第5圖爲一視圖例示一晶圓與第4圖中以箭頭A之方向 所視之第4圖寬離子束產生器。 > 第6與7圖爲視圖例示使用第4圖之寬離子束產生器之 非均勻離子植入方法之一例子。 第8圖爲一視圖例示第3圖之寬離子束產生器之其他實 施例。 第9圖爲一視圖例示一晶圓與第8圖中以箭頭A之方向 所視之第8圖寬離子束產生器。 第1 0與1 1圖爲視圖例示依據本發明之一實施例使用非 均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的另一例子。 第1 2與1 3圖爲視圖例示依據本發明之一實施例使用非 -31- 1293784 均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的又一例子。 第1 4與1 5圖爲視圖例示依據本發明之一實施例使用非 均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的另一例子。 # 第1 6與1 7圖爲視圖例示依據本發明之一實施例使用非 均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的另一例子。 第1 8至2 1圖爲爲視圖例示依據本發明之一實施例使用 非均勻離子植入設備之非均勻離子植入方法的其他數例子。 > 第22圖爲一圖形表示以習知離子植入方法展現之一臨 界電壓的累積機率，及依據本發明之一實施例以非均勻離子 植入展現之該臨界電壓的累積機率。 【主要裝置符號說明】 101 102 1 10 111 1 12 晶圓 離子束
120 130 140 210 21 1 220 23 1 232 四元磁極總成 第一磁極總成 第二磁極總成 X方向掃瞄器 射束平衡器 加速器 Y驅動軸 箭頭 驅動單元 第一寬離子束偵測器 第二寬離子束偵測器 -32- 1293784
301 離 子 束 302 寬 離 子 束 3 10 四 元 磁 極 總 成 3 11 第 一 磁 極 總 成 3 12 第 二 磁 極 總 成 320 寬 離 子 束 產 生 器 330 加 速 器 400 寬 離 子 束 產 生 器 410 上 磁 控 管 41 1 第 —► 上 組 4 1 1 a 〜 41 le 第 —* 單 元 上 磁 控 管 412 第 二 上 組 4 1 2 a 〜 412c 單 元 上 磁 控 管 420 下 磁 控 管 421 第 一 下 組 4 2 1 a 〜 42 1 e 第 二 單 元 下 磁 控 管 422 第 二 下 組 4 2 2 a 〜 422c 第 二 單 元 下 磁 控 管 10 1a 圓 形 邊 界 101-1 第 一 區 域 101-2 第 二 區 域 lOlf 平 坦 區 302 寬 離 子 束 3 025 寬 離 子 束 -33- 1293784 302b-l 302b-2 302b-3 302a-1 302a-2 410 41 1 412
420 421 422 500 5 1 0 5 11 5 1 1 a〜5 1 1 e
5 12a 〜5 12e 513 5 1 3a〜513f 520 521 521a〜521e 522 522a〜522e 第一寬離子束 第二寬離子束 第三寬離子束 第一寬離子束 第二寬離子束 上磁控管 第一上組 第二上組 下磁控管 第一下組 第二下組 離子束產生器 上磁控管 第一上組 第一單元上磁控管 第二上組 第二單元上磁控管 第三上組 第三單元上磁控管 下磁控管 第一下組 第一單元下磁控管 第二下組 第二單元下磁控管 -34- 1293784 523 523 a' 第三下組 523 f 第三單元下磁控管
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