TWI405238B - 離子植入方法及裝置 - Google Patents

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TWI405238B TW098104484A TW98104484A TWI405238B TW I405238 B TWI405238 B TW I405238B TW 098104484 A TW098104484 A TW 098104484A TW 98104484 A TW98104484 A TW 98104484A TW I405238 B TWI405238 B TW I405238B
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Description

離子植入方法及裝置
本揭示案係關於一種離子植入方法及裝置，其用於使用帶狀(此亦稱為片狀或條帶狀)離子束(其中在執行或不執行X方向拂掠，X方向上之尺寸大於與X方向正交之Y方向上之尺寸)及在與離子束之主表面所交叉之方向上對基板之機械掃描將離子植入一基板中。在說明書中，為便於與離子束之拂掠區分，將以機械方式拂掠一基板之操作稱為掃描。
圖9展示此類離子植入裝置之先前技術實施例。該離子植入裝置具有如下組態：使用帶狀離子束4及藉由基板驅動設備10在與離子束4之主表面4b(見圖11)所交叉之方向上以機械方式掃描基板(例如，半導體基板)2之操作，將離子植入基板2(例如，其一整個表面)內。
例如參見圖11，離子束4經歷一在X方向(例如，水平方向)上之基於由一射束拂掠器(未圖示)所產生之電場或磁場的拂掠程序，且離子束4具有一帶狀剖面形狀，其中在X方向上之尺寸大於在與X方向正交之Y方向(例如，垂直方向)上之尺寸。舉例而言，拂掠操作之前的離子束4具有諸如小橢圓形或圓形之剖面形狀，如圖11中由元件符號4a指示。或者，在不經歷此X方向上之拂掠程序，離子束4(例如，自一離子源所得出之離子束本身)可具有帶狀剖面形狀，其中在X方向上之尺寸大於Y方向上之尺寸。
在此實施例中，基板驅動設備10具有：固持器12，其固持基板2；馬達14，其將固持器12連同基板2一起圍繞基板2之中心部分2a旋轉，如箭頭A指示(或在相反方向上)(此馬達稱為扭轉馬達(twist motor)，以便與後文將描述之馬達16區分)；以及馬達16，其如箭頭B指示驅動(往復擺動)固持器12連同基板2及扭轉馬達14，以改變固持器12及基板2之傾斜角θ(此馬達稱為俯仰操縱馬達(tilt motor)，以便與扭轉馬達14區分)。舉例而言，傾斜角θ可在自0度(即，固持器12垂直之狀態)至垂直90度(即，固持器12水平之狀態)之範圍內改變。
基板驅動設備10進一步具有掃描設備18，其以機械方式掃描固持器12、基板2及類似物，以便如箭頭C指示在掃描之一端(例如，下端)20與另一端(例如，上端)22之間往復，藉此在與離子束4之主表面4b所交叉之方向(例如，Y方向)上以機械方式掃描基板2。對基板2之掃描方向不限於箭頭C之方向(Y方向)。在某些情況下，該掃描可與基板2之表面平行地執行。在說明書中，對基板2之一次掃描意謂一單向掃描(one-way scan)。
具有與基板驅動設備10之組態實質上相同之組態的基板驅動設備係揭示於參考專利案1中。
例如圖10所示，相對於固持器12對基板2之置換(例如，用離子植入前之基板2置換一離子植入基板2)係在固持器12於掃描之一端20設定於實質上水平狀態時執行。
在離子植入於基板2中，根據表達式1或例如數學上等效於表達式1之表達式，藉由使用離子束4之射束電流、至基板2之劑量以及一用作用於計算對基板2之掃描次數之參考的參考掃描速度來計算基板2之掃描次數。通常，所計算出之掃描次數為一個在小數點之後具有若干數位之帶小數(mixed decimal)的數目。因此，小數點之後的數位被截斷的掃描次數，或計算出整數的掃描次數，且將所計算出之數目設定為實際使用之掃描次數。在計算出之掃描次數為(例如)3.472之情況下，將3設定為實際使用之掃描次數。根據表達式2或例如數學上等效於表達式2之表達式，藉由實際使用之掃描次數計算實際使用之掃描速度。在先前技術中，離子植入係根據以此方式所計算出之掃描次數及掃描速度在基板2上執行。
在上述表達式1及2中，基本電荷為1.602×10-19 [C]，且該係數為對離子植入裝置所特定之係數。此亦適用於後文將描述之表達式4。
圖12展示在使用先前技術離子植入方法(裝置)之情況下基板2之掃描次數及掃描速度之實施例。圖12為展示在劑量固定且射束電流減小之情況下的掃描次數及掃描速度之轉變的曲線圖。參考掃描速度為320mm/sec。為了使劑量恆定，掃描次數隨射束電流之減小而增加。在射束電流大量減少之情況下，掃描次數大量增加。此外，在射束電流固定且劑量增加之情況下亦獲得類似傾向。
[參考專利案1]JP-A-2004-95434([0010]至[0017]段，圖6)
在基板2之掃描端附近，基板必須減速及加速以便執行掃描回程操作，且由該減速及加速會引起時間損耗。此將參見圖13詳細描述。此時間損耗為在用於一次掃描之時間期間除對基板2之植入時間之外的總浪費時間(此時間每次掃描發生兩次)。大部分時間損耗由掃描回程之前的減速時間及掃描回程之後的加速時間組成。時間損耗為此等減速及加速時間與用於基板2之過掃描(其中基板2經稍微過度之過掃描以使得基板2確定位於離子束4之外部的操作)之過掃描時間(此時間每次掃描亦發生兩次)的總和。舉例而言，時間損耗在參考掃描速度為320mm/sec之情況下為約每掃描0.4秒，且在參考掃描速度為200mm/sec之情況下為約每掃描0.5秒。
在說明書中，術語“掃描速度”意謂植入時間及過掃描時間中之掃描速度。
當掃描次數增加時，基板在掃描端附近之減速及加速次數亦增加，結果為許多時間損耗累積，且產量減小。
本發明之例示性具體例提供一種離子植入方法及裝置，其中抑制主要由掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，使得產量改良。
根據本發明第一態樣之一種離子植入方法的特徵在於該方法包括：掃描速度計算步驟，其將該基板之掃描次數的初始值設定為1，且藉由使用離子束之射束電流、至該基板之劑量以及該基板之掃描次數之初始值來計算該基板之掃描速度；
掃描速度判斷步驟：判斷該基板之掃描速度是否在預定可允許掃描速度範圍內；若該掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為實際掃描次數及實際掃描速度；若該掃描速度高於可允許掃描速度範圍之上限，則中止獲得該實際掃描次數及該實際掃描速度之程序；以及若該掃描速度低於可允許掃描速度範圍之下限，則將該掃描次數增加1以計算一校正掃描次數；
一校正掃描速度計算步驟，其當該校正掃描次數計算出時藉由使用該校正掃描次數、該射束電流以及該劑量而計算一校正掃描速度；
重複步驟，其當該校正掃描速度計算出時對該校正掃描速度執行掃描速度判斷步驟的程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內；以及
離子植入步驟，其根據該實際掃描次數及該實際掃描速度將離子植入該基板中。
根據本發明第二態樣之一種離子植入裝置的特徵在於該裝置包含：控制設備，其具有執行以下程序之功能：(a)掃描速度計算程序，其將該基板之掃描次數之初始值設定為1，且藉由使用離子束之射束電流、至該基板之劑量以及該基板之掃描次數之初始值來計算該基板之掃描速度；(b)掃描速度判斷程序，其判斷該基板之掃描速度是否在預定可允許掃描速度範圍內；若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為實際掃描次數及實際掃描速度；若該掃描速度高於該可允許掃描速度範圍之上限，則中止獲得該實際掃描次數及該實際掃描速度之程序；以及若該掃描速度低於該可允許掃描速度範圍之下限，則將該掃描次數增加1以計算一校正掃描次數；(c)一校正掃描速度計算程序，其當該校正掃描次數計算出時藉由使用該校正掃描次數、該射束電流以及該劑量而計算該校正掃描速度；(d)重複程序，其當該校正掃描速度計算出時對該校正掃描速度執行掃描速度判斷步驟的程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內；以及(e)離子植入程序，其根據該實際掃描次數及該實際掃描速度將離子植入該基板中。
在該離子植入方法或裝置中，在基板之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積。
在根據本發明第三態樣之離子植入方法及裝置中，該掃描速度判斷步驟可包括掃描次數判斷步驟，該掃描次數判斷步驟：若該掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則判斷目前掃描次數是偶數還是奇數；若目前掃描次數為偶數，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為實際掃描次數及實際掃描速度；以及若目前掃描次數為奇數，則將掃描次數增加1以計算一校正掃描次數，且該重複步驟可重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在可允許掃描速度範圍內且該校正掃描次數變為偶數。
在根據本發明第四態樣之離子植入方法及裝置中，執行(b)掃描速度判斷程序之功能可包括掃描次數判斷程序，該掃描次數判斷程序：若該掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則判斷目前掃描次數是偶數還是奇數；若目前掃描次數為偶數，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為實際掃描次數及實際掃描速度；以及若目前掃描次數為奇數，則將掃描次數增加1以計算一校正掃描次數，且執行(d)重複程序之功能可重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在可允許掃描速度範圍內且該校正掃描次數變為偶數。
在根據本發明第五及第六態樣之離子植入方法及裝置中，在該掃描速度計算步驟或該掃描速度計算程序中，該基板之掃描次數之初始值可設定為2以取代1。
在根據本發明第七及第八態樣之離子植入方法及裝置中，在該掃描速度計算步驟或該掃描速度計算程序中，該基板之掃描次數之初始值可設定為2以取代1，且在該掃描速度判斷步驟或該掃描速度判斷程序中，該掃描次數可增加2以取代1以計算該校正掃描次數。
根據本發明第九態樣之離子植入方法為一種將離子植入一基板中之方法，其使用一其中在執行或不執行X方向拂掠之在X方向上之尺寸大於與該X方向正交之Y方向上之尺寸的帶狀離子束、在與該離子束之主表面交叉之方向上對該基板之機械掃描、以及離子植入之執行，同時在該離子束未衝擊於該基板上之時期期間圍繞該基板之中心部分以360/m度之步進旋轉該基板，且將劃分該基板之一次旋轉為複數m個植入步驟，該方法包含：
掃描速度計算步驟，其將每植入步驟該基板之掃描次數之初始值設定為1，且藉由使用該離子束之射束電流、至該基板之劑量、植入步驟數以及該基板之掃描次數之初始值來計算該基板之掃描速度；以及
掃描速度判斷步驟：判斷該基板之掃描速度是否在預定可允許掃描速度範圍內；若掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則將每植入步驟之目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度；若掃描速度高於可允許掃描速度範圍之上限，則中止獲得每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度之程序；以及若掃描速度低於可允許掃描速度範圍之下限，則將每植入步驟之掃描次數增加1以計算每植入步驟之一校正掃描次數；
一校正掃描速度計算步驟，其當每植入步驟之該校正掃描次數計算出時藉由使用經校正每植入步驟之掃描次數、射束電流、劑量以及植入步驟數目而計算該校正掃描速度；
重複步驟，其當該校正掃描速度計算出時對該校正掃描速度執行掃描速度判斷步驟的程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在可允許掃描速度範圍內；以及
離子植入步驟，其根據每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度將離子植入該基板中。
根據本發明第十態樣之離子植入裝置為一種用於將離子植入一基板中之裝置，其使用一其中在執行或不執行X方向拂掠之在X方向上之尺寸大於與該X方向正交之Y方向上之尺寸的帶狀離子束、在與離子束之主表面交叉之方向上對該基板之機械掃描、以及離子植入之執行，同時在該離子束未衝擊於該基板上之時期期間圍繞基板之中心部分以360/m度之步進旋轉該基板，且劃分該基板之一次旋轉為複數m個植入步驟，該裝置包括：
控制設備，其具有執行以下程序之功能：(a)掃描速度計算程序，其將每植入步驟該基板之掃描次數之初始值設定為1，且藉由使用離子束之射束電流、至該基板之劑量、植入步驟數目以及每植入步驟該基板之掃描次數之初始值來計算基板之掃描速度；(b)掃描速度判斷程序：判斷該基板之掃描速度是否在預定可允許掃描速度範圍內；若掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則將每植入步驟之目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度；若掃描速度高於可該允許掃描速度範圍之上限，則中止獲得每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度之程序；以及若掃描速度低於可允許掃描速度範圍之下限，則將每植入步驟之掃描次數增加1以計算一校正每植入步驟之掃描次數；(c)一校正掃描速度計算程序，其當每植入步驟之該校正掃描次數計算出時藉由使用每植入步驟之該校正掃描次數、該射束電流、該劑量以及植入步驟數目而計算該校正掃描速度；(d)重複程序，其當該校正掃描速度計算出時對該校正掃描速度執行掃描速度判斷步驟的程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在可允許掃描速度範圍內；以及(e)離子植入程序，其根據每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度將離子植入基板中。
在該離子植入方法或裝置中，在基板之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之每植入步驟之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積。
在根據本發明第十一及十二態樣之離子植入方法及裝置中，該植入步驟數可為偶數。
根據在第一、第二、第五及第六態樣中陳述之本發明，在基板之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之掃描次數執行。因此，可抑制主要由在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
根據在第三、第四、第七及第八態樣中陳述之本發明，在基板之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
而且，基板之實際掃描次數可確保為偶數。因此，由於在掃描次數為奇數之情況下用於一次額外掃描之移動時間而帶來之時間損耗可消除。因此自此觀點產量亦可改良。
根據在第九及第十態樣中陳述之本發明，在基板之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之每植入步驟之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
根據在第十一及第十二態樣中陳述之本發明，植入步驟數為偶數，且因此無論每植入步驟之掃描次數是奇數還是偶數，總掃描次數皆可確保為偶數。因此，由於在總掃描次數為奇數之情況下一次額外掃描之移動時間而帶來之時間損耗可消除。因此自此觀點，產量亦可改良。
其它特徵及優點可自以下實施方式、附圖及申請專利範圍中明瞭。
圖1為展示用於實施本發明之離子植入方法之離子植入裝置之具體例的側視圖。與圖9至11所示之先前技術實施例之部分相同或對應之部分係由相同元件符號表示，且在以下描述中，主要強調與先前技術實施例之差異。
該離子植入裝置除上述先前技術離子植入裝置之組態之外包括具有執行後文將描述之計算控制之功能的控制設備30，以及量測離子束4之射束電流之射束電流量測設備32。
給予離子束4之射束電流及至基板2之劑量於控制設備30。在具體例中，更具體而言，由射束電流量測設備32所量測之量測值係給予作為離子束4之射束電流。給予劑量以作為預設值。
射束電流量測設備32為(例如)法拉第杯(Faraday cup)，且在該設備不干擾在基板2內之離子植入的位置處(例如，在帶狀離子束4之X方向上之一端附近)接收將離子植入引導於基板2之離子束4，且量測離子束之射束電流。
控制設備30具有控制基板驅動設備10(具體而言，構成基板驅動設備之掃描設備18、扭轉馬達14及俯仰操縱馬達16)的功能。更具體而言，控制設備30執行將在下文所描述之計算控制，以實施將在下文所描述之離子植入方法。將參看圖2描述一實施例。
如上所述，給予離子束4之射束電流及至基板2之劑量於控制設備30(步驟100)。此外，給予1以作為掃描次數之初始值(例如，設定1，步驟101)。根據上述表達式2或數學上等效於表達式2之表達式，例如藉由使用此等數值而計算用以實現劑量而由基板驅動設備10(更具體而言，掃描設備18)所執行之基板2之掃描的速度(步驟102)。步驟100至102構成掃描速度計算步驟。
隨後，判斷基板2之掃描速度(更具體而言，上述計算之掃描速度或後文將描述之一校正掃描速度)是否在一預定可允許掃描速度範圍內(步驟103)。舉例而言，該可允許掃描速度範圍為可藉由掃描設備18所實現之速度範圍，諸如自100mm/sec至320mm/sec之範圍。
若掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為實際掃描次數(即，將實際使用之掃描次數，相同情況適用於下文)及實際掃描速度(步驟104)。若掃描速度高於可允許掃描速度範圍之上限，則中止獲得實際掃描次數及實際掃描速度之程序(步驟105)，因為即使當掃描次數稍後增加時，僅產生掃描速度增加之情形，且因此無法使掃描速度處於可允許掃描速度範圍內。在此情況下，例如改變植入條件(射束電流及劑量)，且程序再次自步驟100開始執行。若掃描速度低於可允許掃描速度範圍之下限，則掃描次數增加1以計算該校正掃描次數(步驟106)。步驟103至106構成掃描速度判斷步驟。
在計算出該校正掃描次數之情況下，根據上述表達式2或數學上等效於表達式2之表達式，例如藉由使用該校正掃描次數、射束電流以及劑量而計算出用於實現劑量之基板2之該校正掃描速度(步驟107)。此步驟為一校正掃描速度計算步驟。
在計算出該校正掃描速度之情況下，隨後程序返回至步驟103，且對該校正掃描速度執行掃描速度判斷步驟以重複掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在可允許掃描速度範圍內。此步驟為重複步驟。因此，掃描次數自初始值1增加1之步進。
因此，獲得實際掃描次數及實際掃描速度(步驟104)，且因此根據該實際掃描次數及該實際掃描速度對基板2執行離子植入(步驟108)。此步驟為離子植入步驟。
較佳地，離子束4之射束電流並非一預設值，而是如具體例中為由射束電流量測設備32所量測之數值。根據該組態，即使當射束電流在對單一基板2之離子植入期間波動時，可執行改變與射束電流成正比之掃描速度之控制，以便可實現Y方向上之均勻離子植入而不受射束電流的波動之影響。如上所述掃描速度與射束電流成正比之控制係揭示於(例如)JP-A-3-114128(參見第2頁之左上行)及日本專利第3,692,999號(參見[0037]段)。
在步驟108中之離子植入中，存在兩種情況：(a)對單一基板2之離子植入係經常以掃描速度執行；以及(b)離子植入亦使用在使用實際掃描速度作為參考的同時，在對單一基板2之離子植入期間如上所述掃描速度與射束電流成正比的控制來執行。上述步驟108中之術語“根據實際掃描速度”係在包括情況(a)與(b)兩者之意義上使用。此亦應用於後文將描述之其它具體例中之離子植入(步驟108、118)。
在具體例中，控制設備30具有執行以下程序之功能：掃描速度計算程序，其內容中相同於掃描速度計算步驟；掃描速度判斷程序，其內容中相同於掃描速度判斷步驟；一校正掃描速度計算程序，其內容中相同於該校正掃描速度計算步驟；重複程序，其內容中相同於重複步驟；以及離子植入程序，其內容上相同於離子植入步驟。該控制設備具有執行在離子植入於基板2期間如上所述掃描速度與射束電流成正比的控制的又一功能。
在該具體例之離子植入方法(裝置)中，在基板2之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能小之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板2在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗(例如，每次掃描約0.4至0.5秒)之累積，且產量可改良。
當掃描次數減少時，掃描速度降低，以便實現相同劑量(參見表達式2)，但基板2之植入時間不變。由此觀點產量不減少。此將藉由一實施例來描述。假定以某一射束電流植入所要劑量需要之植入時間為(例如)6秒。即使當植入係在六個1秒之分開植入時間中執行，或在三個2秒之分開植入時間中執行時，總植入時間為6秒，或不變。
將簡要描述產量之量測結果之實施例。當掃描次數自九減少至三時，產量改良約7%，且當掃描次數自七減少至三時，產量改良約5%。
隨後，將參見圖3至圖5及圖8描述另一具體例。與圖2之部分相同或對應之部分由相同元件符號表示，且在以下描述中主要強調與圖2之差異。
在圖3所示之具體例中，步驟109係加入圖2之流程圖。若上述步驟103中判斷基板2之掃描速度係在預定可允許掃描速度範圍內，則判斷掃描次數是偶數還是奇數(步驟109)。若掃描次數為偶數，則控制進行至上述步驟104，且將掃描次數及掃描速度分別設定為實際掃描次數及實際掃描速度。若掃描次數為奇數，則控制進行至上述步驟106，且掃描次數增加1以計算該校正掃描次數。
在圖3所示之具體例中，代替於上述掃描速度判斷步驟，存在包含一掃描次數判斷步驟之掃描速度判斷步驟，其係由上述步驟103至106及109組態。
在圖3所示之具體例中，控制設備30具有代替於該掃描速度判斷程序而執行包含掃描次數判斷步驟之掃描速度判斷步驟的功能，該掃描速度判斷步驟在內容上相同於包含掃描次數判斷步驟之掃描速度判斷步驟。
在圖3所示之具體例之離子植入方法(裝置)中，類似於圖2所示之具體例，在基板2之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板2在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
而且，基板2之實際掃描次數可確保為偶數。因此，由於在掃描次數為奇數之情況下一次額外掃描之移動時間而帶來之時間損耗可消除。自此觀點，產量亦可改良。
將以更詳細之方式描述由於實際掃描次數為偶數之組態而帶來之作用。
在基板2之掃描次數為奇數之情況下，如圖1中之雙點劃線指示，在離子植入於基板2結束時基板2、固持器12及類似物係位於掃描之另一端22。如上所述，相對於固持器12的基板2之置換位置係在掃描之該端20(亦參見圖10)。因此在離子植入之後，基板2、固持器12及類似物必須移動(在此實施例中，下降)對應於一次掃描之距離。用於一次掃描之移動時間係為額外的，且變為時間損耗。舉例而言，每基板之時間損耗為約1至1.6秒。時間損耗引起離子植入之產量降低。
相比而言，在實際掃描次數確保為偶數之情況下，可消除由於用於一次掃描之移動時間而帶來之時間損耗，且因此產量可改良。
將簡要例示在圖3所示之具體例中在使用掃描次數之減小且偶數計數如之情況下的產量量測結果。當掃描次數自九減少至四時，產量改良約10%，且當掃描次數自七減少至四時，產量改良約10%。
在圖4所示之具體例中，圖2之流程圖中之步驟101中的初始值係設定為2。
同樣在該具體例之離子植入方法(裝置)中，如圖2所示之具體例中所述，在基板2之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板2在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
圖5所示之具體例係組態以使得在圖4之流程圖之步驟106中，計算出該校正掃描次數，同時掃描次數增加2以代替增加1。
同樣在該具體例之離子植入方法(裝置)中，如圖4所示之具體例中所述，在基板2之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板2在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
而且，實際掃描次數可確保為偶數。因此如圖3所示之具體例中所述，可消除由於在掃描次數為奇數之情況下一次額外掃描之移動時間而帶來之時間損耗，且產量可改良。
圖6展示在使用圖5所示之具體例之離子植入方法(裝置)情況下基板2之實際掃描次數及實際掃描速度之實施例。圖6為以與圖12類似方式展示在劑量固定且射束電流減小之情況下的實際掃描次數及實際掃描速度之轉變的曲線圖。該劑量等於圖12情況下之劑量。最大掃描速度等於圖12情況下之參考掃描速度。根據射束電流之減小，增加掃描次數。然而可見，該增加與圖12情況下相比係抑制於極小之程度，且該掃描次數總是為偶數。而且在射束電流固定且劑量增加之情況下，亦觀察到類似之趨勢，且掃描次數在維持為偶數的同時增加。
隨後，將描述執行分步植入的具體例。在分步植入中，執行離子植入，同時在離子束4未衝擊於基板2上之時期期間，基板2在(例如)箭頭A之方向(或相反方向)上圍繞基板2之中心部分2a以360/m度之步進旋轉，且基板之一次旋轉被劃分為複數個(亦即，2或2以上之整數)m個植入步驟。亦即，m為植入步驟數目。該植入方法亦稱為步進旋轉植入。在該具體例中，基板驅動設備10之扭轉馬達14用於基板2之旋轉。
每植入步驟的掃描次數n為1或1以上之整數。因此，總掃描次數N由以下表達式表達。
[表達式3]
N=mn[次]
圖7展示在植入步驟數m為2、每植入步驟的掃描次數n為2且總掃描次數N為4之情況下的實施例。在此情況下，在第一植入步驟(圖7之(A))中在基板2上執行兩次掃描或掃描S1 及S2 ，隨後基板2旋轉180(=360/2)度(圖7之(B))，且隨後在第二植入步驟(圖7之(C))中在基板2上執行兩次掃描或掃描S3 及S4 。在該具體例中，掃描S1 至S4 係藉由使用基板驅動設備10之掃描設備18執行。此細節如上文所述。
圖8展示在執行分步植入之情況下的流程圖。將描述該流程圖，同時主要強調與圖2之差異。
在該具體例中，給予離子束4之射束電流、至基板2之劑量及植入步驟數目於控制設備30(步驟110)。此外，給予1以作為每植入步驟之掃描次數之初始值(例如，設定1，步驟111)。
根據下文所述表達式4或數學上等效於表達式4之表達式，例如藉由使用此等數值而計算出為實現劑量而由基板驅動設備10(更具體而言，掃描設備18)所執行之基板2之掃描的速度(步驟112)。步驟110至112構成掃描速度計算步驟。
步驟113、115分別與圖2之步驟103、105實質上相同。
若掃描速度在可允許掃描速度範圍內，則將每植入步驟之目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度(步驟114)。若掃描速度低於可允許掃描速度範圍之限值，則每植入步驟之掃描次數增加1以計算每植入步驟之校正掃描次數(步驟116)。步驟113至116構成掃描速度判斷步驟。
在每植入步驟之該校正掃描次數計算出之情況下，根據上述表達式4或數學上等效於表達式4之表達式，例如藉由使用每植入步驟之該校正掃描次數、射束電流以及劑量而計算出用於實現劑量之基板2之校正掃描速度(步驟117)。此步驟為校正掃描速度計算步驟。
在校正掃描速度計算出之情況下，隨後程序返回至步驟113，且對該校正掃描速度執行掃描速度判斷步驟以重複掃描速度判斷步驟及校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在可允許掃描速度範圍內。此步驟為重複步驟。因此，每植入步驟之掃描次數自初始值1增加1之步進。
結果，獲得每植入步驟之實際掃描次數及實際掃描速度(步驟114)，且因此根據該次數及該速度對基板2執行離子植入(步驟118)。此步驟為離子植入步驟。
在具體例中，控制設備30具有執行以下程序之功能：掃描速度計算程序，其內容中相同於該掃描速度計算步驟；掃描速度判斷程序，其內容中相同於該掃描速度判斷步驟；一校正掃描速度計算程序，其內容中相同於校正掃描速度計算步驟；重複程序，其內容中相同於重複步驟；以及離子植入程序，其內容中相同於離子植入步驟。該控制設備具有執行在離子植入於基板2期間如上所述掃描速度與射束電流成正比的控制的又一功能。
在該具體例之離子植入方法(裝置)中，在基板之掃描速度在預定可允許掃描速度範圍內之條件下，離子植入可以儘可能少之每植入步驟之掃描次數執行。因此，可抑制主要由基板2在掃描端附近之減速及加速時間組成之時間損耗之累積，且產量可改良。
步驟110中給予之植入步驟數目可為偶數。根據該組態，無論每植入步驟之掃描次數是奇數還是偶數，總掃描次數可確保為偶數。結果，由於在總掃描次數為奇數之情況下上述一次額外掃描之移動時間而帶來之時間損耗可消除。由此觀點，產量亦可改良。掃描程序之細節如上文在圖3之具體例中所述。
2‧‧‧基板
2a‧‧‧基板之中心部分
4‧‧‧離子束
4a‧‧‧離子束之剖面形狀
4b‧‧‧離子束之主表面
10‧‧‧基板驅動設備
12．．．固持器
14．．．扭轉馬達
16．．．俯仰操縱馬達
18．．．掃描設備
20．．．掃描端
22．．．掃描端
30．．．控制設備
32．．．射束電流量測設備
A、B、C．．．箭頭
θ．．．傾斜角
圖1為展示用於實施本發明之離子植入方法之離子植入裝置之具體例的側視圖。
圖2為展示本發明之離子植入方法之具體例的流程圖。
圖3為展示本發明之離子植入方法之另一具體例的流程圖。
圖4為展示本發明之離子植入方法之又一具體例的流程圖。
圖5為展示本發明之離子植入方法之再一具體例的流程圖。
圖6為展示在使用本發明之離子植入方法之情況下基板之掃描次數及掃描速度之實施例的曲線圖。
圖7為展示(A)第一植入步驟、(B)旋轉和(C)第二植入步驟之實施例的圖。
圖8為展示本發明之離子植入方法之另一具體例的流程圖。
圖9為展示用於實施先前技術離子植入方法之離子植入裝置之實施例的側視圖。
圖10為展示在基板之置換中基板驅動設備之狀態之實施例的圖。
圖11為部分展示一帶狀離子束之實施例的立體圖。
圖12為展示在使用先前技術離子植入方法之情況下基板之掃描次數及掃描速度之實施例的圖。
圖13為展示基板之一次掃描中速度之轉變之實施例的圖。
2．．．基板
2a．．．基板之中心部分
4．．．離子束
10．．．基板驅動設備
12．．．固持器
14．．．扭轉馬達
16．．．俯仰操縱馬達
18．．．掃描設備
20．．．掃描端
22．．．掃描端
30．．．控制設備
32．．．射束電流量測設備

Claims (12)

  1. 一種離子植入方法，其將離子植入一基板中，使用一其中在執行或不執行一X方向拂掠之在一X方向上之尺寸大於與該X方向正交之一Y方向上之尺寸的帶狀離子束，以及在與該離子束之一主表面交叉之一方向上對該基板的一機械掃描，該方法包括：一掃描速度計算步驟，其將該基板之一掃描次數之一初始值設定為1，且藉由使用該離子束之一射束電流、至該基板之一劑量以及該基板之一掃描次數之該初始值來計算該基板之一掃描速度；一掃描速度判斷步驟，判斷該基板之該掃描速度是否在一預定可允許掃描速度範圍內；若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為一實際掃描次數及一實際掃描速度；若該掃描速度高於該可允許掃描速度範圍之一上限，則中止一獲得該實際掃描次數及該實際掃描速度之程序；以及若該掃描速度低於該可允許掃描速度範圍之一下限，則將該掃描次數增加1以計算一校正掃描次數；一校正掃描速度計算步驟，其當該校正掃描次數計算出時藉由使用該校正掃描次數、該射束電流以及該劑量而計算一校正掃描速度；一重複步驟，其當該校正掃描速度計算出時，對該校正掃 描速度執行該掃描速度判斷步驟的一程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內；以及一離子植入步驟，其根據該實際掃描次數及該實際掃描速度將離子植入該基板中。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子植入方法，其中該掃描速度判斷步驟包括一掃描次數判斷步驟，該掃描次數判斷步驟：若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則判斷該目前掃描次數是偶數還是奇數；若該目前掃描次數為偶數，則將該目前掃描次數及該目前掃描速度分別設定為該實際掃描次數及該實際掃描速度；以及若該目前掃描次數為奇數，則將該掃描次數增加1以計算一校正掃描次數，且其中該重複步驟重複該掃描速度判斷步驟及該經校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內且該校正掃描次數變為偶數。
  3. 如申請專利範圍第1項之離子植入方法，其中，在該掃描速度計算步驟中，該基板之該掃描次數之該初始值係設定為2以代替1。
  4. 如申請專利範圍第1項之離子植入方法，其中，在該掃描速度計算步驟中，該基板之該掃描次數之該初始值係設定為2以代替1，且在該掃描速度判斷步驟中，該掃描次數係 增加2而代替1以計算該校正掃描次數。
  5. 一種離子植入裝置，其將離子植入一基板中，使用一其中在執行或不執行一X方向拂掠之在一X方向上之尺寸大於與該X方向正交之一Y方向上之尺寸的帶狀離子束，以及在與該離子束之一主表面交叉之一方向上對該基板的一機械掃描，該裝置包括：一控制設備，其具有執行以下程序之功能：(a)一掃描速度計算程序，其將該基板之一掃描次數之一初始值設定為1，且藉由使用該離子束之一射束電流、至該基板之一劑量以及該基板之一掃描次數之該初始值來計算該基板之一掃描速度；(b)一掃描速度判斷程序，其判斷該基板之該掃描速度是否在一預定可允許掃描速度範圍內；若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則將目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為一實際掃描次數及一實際掃描速度；若該掃描速度高於該可允許掃描速度範圍之一上限，則中止一獲得該實際掃描次數及該實際掃描速度之程序；以及若該掃描速度低於該可允許掃描速度範圍之一下限，則將該掃描次數增加1以計算一校正掃描次數；(c)一校正掃描速度計算程序，其當該校正掃描次數計算出時，藉由使用該校正掃描次數、該射束電流以及該劑量而計算一校正掃描速度；(d)一重複程序，其當該校正掃描速度計算出時，對該校正掃描速度執行該掃描速度判斷步驟的一程序，且重複該掃描速度判斷步 驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內；以及(e)一離子植入程序，其根據該實際掃描次數及該實際掃描速度將離子植入該基板中。
  6. 如申請專利範圍第5項之離子植入裝置，其中該執行(b)該掃描速度判斷程序之功能包括一掃描次數判斷程序，該掃描次數判斷程序：若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則判斷該目前掃描次數是偶數還是奇數；若該目前掃描次數為偶數，則將該目前掃描次數及該目前掃描速度分別設定為該實際掃描次數及該實際掃描速度；以及若該目前掃描次數為奇數，則將該掃描次數增加1以計算一校正掃描次數，且其中該執行(d)該重複程序之功能重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內且該校正掃描次數變為偶數。
  7. 如申請專利範圍第5項之離子植入裝置，其中，在該控制設備之該掃描速度計算程序中，該基板之該掃描次數之該初始值係設定為2以代替1。
  8. 如申請專利範圍第5項之離子植入裝置，其中，在該控制設備之該掃描速度計算程序中，該基板之該掃描次數之該初始值係設定為2以代替1，且在該掃描速度判斷程序中，該掃描次數係增加2而代替1，以計算該經校正掃描次數。
  9. 一種離子植入方法，其將離子植入一基板中，使用一其 中在執行或不執行一X方向拂掠之在一X方向上之尺寸大於與該X方向正交之一Y方向上之尺寸的帶狀離子束、在與該離子束之一主表面交叉之一方向上對該基板的一機械掃描、以及離子植入之執行，同時在該離子束未衝擊於該基板上之一時期期間圍繞該基板之一中心部分以360/m度之步進旋轉該基板，且將該基板之一次旋轉劃分為複數m個植入步驟，其中m為2或2以上之整數，該方法包含：一掃描速度計算步驟，其將每植入步驟之該基板之一掃描次數之一初始值設定為1，且藉由使用該離子束之一射束電流、至該基板之一劑量、一植入步驟數目以及該基板之該掃描次數之該初始值來計算該基板之一掃描速度；以及一掃描速度判斷步驟，判斷該基板之該掃描速度是否在一預定可允許掃描速度範圍內；若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則將每植入步驟之目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為一每植入步驟之實際掃描次數及一實際掃描速度；若該掃描速度高於該可允許掃描速度範圍之一上限，則中止一獲得該每植入步驟之實際掃描次數及該實際掃描速度之程序；以及若該掃描速度低於該可允許掃描速度範圍之一下限，則將該每植入步驟之掃描次數增加1以計算一每植入步驟之校正掃描次數；一校正掃描速度計算步驟，其當該每植入步驟之校正掃描次數計算出時，藉由使用該每植入步驟之校正掃描次數、該 射束電流、該劑量以及該植入步驟數目而計算一校正掃描速度；一重複步驟，其當該校正掃描速度計算出時，對該校正掃描速度執行該掃描速度判斷步驟的一程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內；以及一離子植入步驟，其根據該每植入步驟之實際掃描次數及該實際掃描速度將離子植入該基板中。
  10. 如申請專利範圍第9項之離子植入方法，其中，該植入步驟數目為偶數。
  11. 一種離子植入裝置，其將離子植入一基板中之，使用一其中在執行或不執行一X方向拂掠之在一X方向上之尺寸大於與該X方向正交之一Y方向上之尺寸的帶狀離子束、在與該離子束之一主表面交叉之一方向上對該基板的一機械掃描、以及離子植入之執行，同時在該離子束未衝擊於該基板上之一時期期間圍繞該基板之一中心部分以360/m度之步進旋轉該基板，且將該基板之一次旋轉劃分為複數m個植入步驟，其中m為2或2以上之整數，該裝置包括：一控制設備，其具有執行以下程序之功能：(a)一掃描速度計算程序，其將每植入步驟之該基板之一掃描次數之一初始值設定為1，且藉由使用該離子束之一射束電流、至該基板之一劑量、一植入步驟數目以及每植入步驟之該基板之該 掃描次數之該初始值來計算該基板之一掃描速度；(b)一掃描速度判斷程序，判斷該基板之該掃描速度是否在一預定可允許掃描速度範圍內；若該掃描速度在該可允許掃描速度範圍內，則將每植入步驟之目前掃描次數及目前掃描速度分別設定為一每植入步驟之實際掃描次數及一實際掃描速度；若該掃描速度高於該可允許掃描速度範圍之一上限，則中止一獲得該每植入步驟之實際掃描次數及該實際掃描速度之程序；以及若該掃描速度低於該可允許掃描速度範圍之一下限，則將該每植入步驟之掃描次數增加1以計算一每植入步驟之校正掃描次數；(c)一校正掃描速度計算程序，其當該每植入步驟之校正掃描次數計算出時，藉由使用該每植入步驟之校正掃描次數、該射束電流、該劑量以及該植入步驟數而計算一校正掃描速度；(d)一重複程序，其當該校正掃描速度計算出時，對該校正掃描速度執行該掃描速度判斷步驟的一程序，且重複該掃描速度判斷步驟及該校正掃描速度計算步驟，直至該校正掃描速度在該可允許掃描速度範圍內；以及(e)一離子植入程序，其根據該每植入步驟之實際掃描次數及該實際掃描速度將離子植入該基板中。
  12. 如申請專利範圍第11項之離子植入裝置，其中，該植入步驟數目為偶數。
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