TWI413165B

TWI413165B - 離子植入束角度校準

Info

Publication number: TWI413165B
Application number: TW095141654A
Authority: TW
Inventors: Robert Rathmell; Dennis Kamenitsa
Original assignee: Axcelis Tech Inc
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2013-10-21
Also published as: CN101317245B; JP2009517848A; TW200723372A; US7329882B2; WO2007064508A1; CN101317245A; KR101444469B1; US20070120074A1; EP1955357B1; JP4984265B2; EP1955357A1; KR20080073358A

Description

離子植入束角度校準

本發明一般係關於離子植入系統，且更具體地說，係關於校準相對於一工件之離子束角度，且更具體地說，係關於目標工件之結晶平面。

離子植入系統為在積體電路製造中，用來以摻雜物或雜質來摻雜半導體基板之機制。在這樣的系統中，離子化一摻雜物材料並從其產生一離子束。該束被導引於一半導體晶圓或工件之表面上，來以一或多個摻雜物元素植入晶圓。離子束之離子穿透晶圓之表面以形成具有所要之導通性之區域，諸如在晶圓中之電晶體裝置之製造中。一典型的離子植入器包括：一用以產生離子束之離子源；一包括一大量分析裝置之束線組件，其係用以使用磁場來導引和/或過濾(例如大量分解)束內之離子；以及一目標腔室，其包含一或多個欲由該離子束植入之半導體晶圓或工件。

離子植入是有利的，因為它們允許相關於矽內之摻雜物之品質和放置之精確性。為了實現用於一特定應用之所要的植入，可改變植入之離子之劑量和能量。離子劑量係控制用於一特定半導體材料之植入離子之濃度。一般來說，對高劑量植入使用高電流植入器，同時對較低劑量之應用使用中度電流植入器。另一方面，使用離子能量來控制離子被植入工件中之程度或深度，其在例如於半導體裝置中建立不同的接面深度上是有用的。

一商業可得之離子植入系統使用一離子源，其包括一源腔室，其係與一植入腔室間隔開來，在該植入腔室內一或多個工件係由來自源之離子做處理。在源腔室中之一出口允許離子離開該源，如此它們可被成形、分析和加速以形成一離子束。該離子束被導引為沿著一排出束路徑至該離子植入腔室，在該處該離子束撞擊一或多個工件，其一般為實質圓形的晶圓。離子束之能量足以使得撞擊晶圓之離子穿透植入腔室中之那些晶圓。這些選擇性植入可製造一積體電路。

然而，在慎重考量離子束相關於晶圓之方位(例如傾斜和/或扭轉等)之同時，離子植入系統一般相關於一晶圓之機械表面來定位離子束，而很少考慮或不考慮到晶圓之內部晶格結構及其機械表面間之變異。此外，晶圓買來時為具有相關於其機械表面之一公稱晶格結構。具體地說，晶圓被標以密勒係數資料，諸如(100)，其指示晶格結構對晶圓切面表面之相對方位。然而，與晶圓製造程序相關之不精確性會使得晶格結構之實際方位與此公稱值不同達一程度。

離子束對一晶圓之晶格結構之實際方位是重要的，因為其可影響通道作用，且更具體地說除了別的以外，係通道作用之可重覆性。例如，在一些情況中，需要將離子束”對準於晶格結構，使得很少離子遇到該結構，且該等離子藉此容易地相對深地植入至基板中。或者，需要將離子束有點”不對準”於晶格結構，如此使得一些離子遇到一些晶格結構且藉此被阻擋，緩慢下來或反射。在任一情況中，不正確的對準可造成通道作用之不想要的程度(例如太小或太大)。另外，與晶圓上形成之特徵之公稱晶格方位和維度之偏移可影響陰影形成，且不利地影響植入程序和所形成之裝置。

下列提出本發明之一簡化總結以提供本發明之一些觀點之基本了解。此總結並非本發明之廣泛綜述。其既非用來識別本發明之主要或關鍵元件亦非描述本發明之範圍。而是，其之主要目的僅是以一簡化型式提出本發明之一或多個觀點做為將於稍後提出之更詳細描述之前言。

本發明之一或多個觀點係關於決定一離子束和一欲由離子束選擇性植入離子於其中之工件之晶格結構間之一相對方位，以及按照所決定之相對方位來校準一離子植入系統。至少一部份藉由導引一發散離子束於工件上並尋找在工件上對工件之晶格結構造成少許損害之一位置來決定該束對晶格結構之方位。此對應於一其中實質平行於工件之結晶平面植入離子。用於植入之發散束之角度被加以決定且按照其來校準該離子植入系統。

根據本發明之一或多個觀點，揭示建立介於一離子束和一其中欲由離子束選擇性地植入離子之工件之晶格結構間之相對方位之方法。該方法包括導引一發散離子束朝向一其中欲選擇性植入離子之工件，且然後決定一離子束線之角度，其提供實質平行於工件之結晶平面之離子束。然後離子植入系統可按照該線之決定之角度來加以校準。

為完成前述和相關目的，下列說明和圖式詳細地提出本發明之特定說明性觀點和實施例。這些係僅表示許多不同的方式，其中可使用一或多個本發明之觀點。可從以下本發明之詳細說明並參照圖式來進一步瞭解其他本發明之觀點、優點和新的特徵。

參考圖式來描述本發明之一或多個觀點，其中全文中類似的元件符號一般用來表示類似的元件，且其中不同的結構不一定依比例繪製。在下列描述中，為了說明之目的，提出許多不同的特定細節來提供本發明之一或多個觀點之徹底了解。然而，熟悉本項技術人士可清楚地瞭解，本發明之一或多個觀點可以較少程度之這些特定細節來實施。在其他情況中，廣為人知之結構和裝置顯示於方塊圖型式中以協助描述本發明之一或多個觀點。

如上述提及的，在半導體製造程序中，半導體晶圓或工件係以帶電粒子或離子來加以植入。因其淨正或負電荷，離子具有所要的電氣特性。當與半導體處理相關被使用時，這樣的離子化材料係為摻雜物，其因為它們”摻雜”或改變了其被植入至其上之基體或其他層之電氣特性，使得該等層具有所要的和可預期的電氣行為。

基體層或基板一般係由結晶型式之矽所構成的。當其原子以一規律方式被配置為已知為一結晶晶格之三維中時，材料被稱為具有一結晶結構。以範例之方式，第1圖說明具有一般為立方體組態之一般晶格結構100之一部份。具體地說，在所說明之範例中，晶格結構100具有二十七個(例如三乘三乘三)個晶胞102，其一般形狀為立方體的。晶體之晶格結構存在於平面110內，且這些平面110在所說明之範例中實質彼此垂直(例如在x,y和z維度上)。然而，應瞭解到晶格結構可為許多不同組態中之任一，且具有任何數目之晶胞，其具有任何數目之許多不同的形狀，諸如鑽石，金字塔形，六角形等。

在半導體製造中所使用之矽基層亦稱為晶圓或基板，至少一部份是因為它們係從大塊矽切下來的。具體地說，已知為晶種之十分特定型式之單晶矽成長為長的長度且從其切下薄切片(例如晶圓)。

一半導體摻雜程序之重要參數為介於用來在基板內植入摻雜離子之離子束和半導體材料之內部晶格結構間之入射角度。入射角度是重要的，因為其在已知為通道作用之現象中尤其扮演一角色。具體地說，如第1圖中所說明的，若摻雜離子104之束之方向實質平行於晶格結構之(垂直的)平面110的話，該束可通過而具有每單位長度上較少的能量損失，因為在平面間之空間中移動之離子具有與晶體原子較少的碰撞。

如此，離子可在基板中深植入(例如第1圖中之一中央通道內)。可瞭解到其他觀點亦可影響通道作用，諸如例如基板之非結晶程度，基板之原子量和束內之離子之質量和/或能量。例如，束104內之離子之能量越大，離子較可能被植入為深入基板。

在第2圖中，例如，束104之方向並非實質平行於晶格結構100之(垂直的)平面110。如此，離子束104內之一些離子將有可能撞擊晶格結構之部份106並改變(例如損害)晶格結構。在如此做時，離子將可能損失能量並減慢和/或從原始方向上被散射開來，如箭號108所指示的，因此變為停留在工件之陰影部份中。因此，或有必要將離子束定位在相對於晶格結構之一特定方位上，以緩和通道作用和/或局部化摻雜。

然而，離子束一般相對於晶圓之機械表面來加以校正或定位，其中該表面可能因為例如與從晶條切下晶圓相關之不精確而與晶格結構不對準。以範例之方式，第3圖說明其中晶圓已被切片如此使得其之機械表面112未位在晶格結構100之一(水平)平面110內之情況。以此方式，可說有某種”晶體切割錯誤”，其中晶體切割錯誤一般定義為晶體晶格結構100與晶圓之機械表面112間之變動。這樣的偏離可變化達約例如＋1°或更多。如此，可體會到晶體切割錯誤越大，則越難以建立介於離子束104和晶格結構100間之一可預測的和想要的方位。如此，越來越難以達到可靠的，可預測的和想要的電氣性能。

因此，有必要能得知離子束對工件之晶格結構之相對方位，如此使得可容易地建立一想要的植入方位。另外，陰影效應亦使得發展一已知之植入方位變得重要。陰影一般係緣於電子業尺寸縮小之持續傾向，以製造更小的，更強大的裝置(例如手機，數位相機等)，其可以較小的功率來執行更多數目之越來越複雜之功能。為實現此，在這些裝置中所利用之半導體和積體電路(例如電晶體等)持續地縮小尺寸。”封裝”更多這些裝置至一單一半導體基板上或其之一部份(已知為晶圓)之能力亦改進了製造效率與良率。

為了增加封裝密度，做為半導體製造程序之一部份之在一晶圓中和其上形成之構形特徵更靠近地形成在一起，且在這些特徵間建立之間隔對應地更窄。然而，可不減小一些特徵之個別高度。一般固定之特徵高度加上縮小之間隔，結果造成增加之陰影，藉此欲摻雜之晶圓之部份係接收很少甚至不接收摻雜離子。這樣的陰影在增加離子束角度之處(例如縮小通道作用)會變得更大。

轉至第4圖，例如，一半導體基板或晶圓400之一部份之一剖面圖具多個特徵402，404，406，408形成於其上，且在其間界定了個別的間隔410，412，414。特徵402，404，406，408形成在一光阻材料之外，且因此全為實質相同的高度的。

由間隔410，412，414所曝露之基板400之區域420、422、424係將透過離子植入來加以摻雜。因此，一或多個離子束430被導引至基板400上以執行摻雜。然而，束430被定位於相對於基板400之一表面440之一角度上以例如緩和通道效應。如此一些束430使得一些其之離子由特徵402，404，406，408之部份(例如轉角)封阻。這些陰影可能使得一些裝置之區域不正確地被摻雜。因此，相關於陰影之不利的效應可能視植入角度而定而變大。如此可得知需要一植入方位，以能夠預測例如陰影效應和通道作用。

上述通道作用和陰影之討論係用為點出離子束對晶圓表面和結晶平面之角度控制對於良好的程序控制來說是重要的。因此有一測量入射離子之角度之方法以及測量技術應被加以校準至晶圓之結晶平面是重要的。將體會到在矽晶圓上植入之效應可加以電氣地測量，其係使用一探針來測量在晶圓上之許多點上之阻抗或片阻抗之或者透過如由Q C Solutions公司,Billerica,MA所提供之表面光電壓技術。或者，可由諸如以一由Therma－wave公司,Fremont,CA 94539所提供之熱探針之光調變技術來加以測量。在每個這些技術可顯示何處通道作用最強之同時，後者的測量技術對於晶體損害特別敏感且對於判斷在一晶圓上何處離子更近乎平行於晶體平面移動是有用的。根據本發明之一或多個觀點或實施例，一離子束橫跨植入角度之一範圍，並使用一工具(例如熱探針)來檢測在何處那些角度匹配於結晶平面之方位以校準在原位置之硬體，其測量離子束之入射角度。

參考第5圖，以方塊圖型式來說明其中可實現本發明之一或多個觀點或實施例之一示範性之離子束植入系統100。系統500包括一用以沿著一束路徑產生一離子束504之離子源502。該離子源502包括例如具有一相關電源508之一電漿源506。電漿源506可例如包含一相對長的電漿限制腔室，從其來擷取一離子束。

在該離子源502之下游提供一束線組件510以從其接收該束504。該束線組件510包括一質量分析器512以及一加速/減速元件514。該束線組件510被置於沿著該路徑以接收該束504。該質量分析器512包括一場產生元件，諸如一磁鐵，並操作來提供橫跨該束路徑之一場，以使離子根據質量(例如電荷對質量比)在不同的軌道上從該離子束504偏斜開來。行進通過該磁場之離子受到一力量，其導引一所要之質量之個別離子沿著該束路徑，且其使得具有不想要之質量之離子偏離開該束路徑。

位於該束線組件510內之靜電掃瞄板511以高頻率左右(以虛線說明)掃過該束504，以使該等離子成扇形散開以散佈在一大的目標上，諸如一300mm直徑之晶圓。在行進一距離之後，離子通過一彎曲的加速空隙，稱為一P-透鏡513，其當一偏壓施加至該空隙時，在一實質向前之方向上加速掃瞄離子，其消除了在個別掃瞄角度上之光線之發散成分，其結果使得在離開513之後，離子實質平行於中央軸來移動。

加速/減速元件514可包括一或多個空隙，其可操作來加速和/或減速在束內之離子。靜電平板作用如一能量過濾器515以垂直地偏斜離子束504，以藉由彎曲該束和從束504分離出污染之中性粒子來淨化該束。

一末端臺516亦被提供於系統500中以接收來自束線組件510之離子束504。末端臺516支撐一或多個工件，諸如半導體基板(未顯示)，其係沿著束路徑以供離子植入。末端臺516包括一目標掃瞄系統518以彼此相對地轉移或掃瞄一或多個目標工件以及離子束504。目標掃瞄系統518可如所要地提供例如批次或序列植入。

可使用一遮罩520和輪廓器522來使得晶圓上之特定位置相關於一特定植入角度。例如，遮罩520和輪廓器522可選擇性地被帶至離子束504之前方，使得束照射至其上。遮罩520包含多個尖叉，其係由個別的槽分離，其允許輻射之束通過其至輪廓器522上，其位於遮罩520之後方(或下游)。輪廓器為對輻射敏感的，使得輪廓器輸出一指示照射之輻射之強度之電流。在一非恰在一槽後方之位置上之輻射之峰值強度意指輻射並非直接透過槽來的，取而代之係以某角度進入的。

第6圖說明一根據本發明之一或多個觀點之示範性之遮罩602和輪廓器604，其可用來決定植入角度。遮罩602包含多個由個別槽608所分離之叉齒606，其允許源於一發散離子束612之離子束610通過其至輪廓器604上，其位於遮罩602之後方(或下游)。輪廓器604對於離子電流是敏感的，如此使得在輪廓器上離子照射之位置輸出一指示照射線之強度之電流。在非恰在一槽後方之預期位置上之位置之離子之峰值強度意指該照射並非直直通過該槽進入的，取而代之係以某個角度進入的。

例如，輪廓器電流613之一示範性圖形指出對照射線或束610之峰614不對應於恰在此線610經過其通過之槽618之後方之預期位置616。反之，此峰614對應於與恰在槽618後方之預期位置616位移達一小量△X之位置620，在該處此位置620為該線610偏離其預期位置之角度θ622之函數。

角度θ622可藉由決定介於位置616和620間之距離D 630除以遮罩602和輪廓器604間之間隔之長度L 632之反正切(例如arctan(D/L))。在一範例中，L約244毫米，同時槽具有約2.5毫米之寬度634且叉具有約12.5毫米之寬度636。可體會到正的θ角度意指光線係目標朝向右，同時負的θ角度指出光線目標朝向左。類似地，橫跨工件至一角度之圖形之一正的斜率指示發散之光線而負的斜率指出收斂之光線。

可瞭解到如在所說明之範例中所說明的，輪廓器604可不橫跨整個遮罩602，但可代之包含一較小的結構，其被於遮罩602之後方掃瞄或移動。例如，輪廓器604可於位置X₀ 上開始且沿著方向X移動，其在一304.8毫米之距離(例如一般對應於一工件或晶圓之直徑/尺寸)上於1024點上收集資料(例如離子電流)。可瞭解到該等點或者是在其中獲得資料之輪廓器之個別位置(例如相對於移動輪廓器之開始位置X₀ )，對應於或可相關於在一輪廓器上之位置，其會橫跨整個遮罩602，且因此會類似地相關於在一工件上之對應位置。此允許決定光線照射在一工件之特定位置上之個別的植入角度。

根據本發明之一或多個觀點，束612允許被發散，諸如藉由減少施加於一P透鏡之偏壓。在發散束內之＋/－4度之角度之範圍間某處，將有與晶圓之結晶平面對準之離子。然後檢查工件，例如以來自Therma－Wave公司之一熱探針度量工具來做，以決定在工件上對工件之晶格結構產生較小損害之位置，且如此為實質平行於工件之結晶平面植入離子之位置，其中此位置對應於一特定之植入角度。植入系統可依照特定植入角度來加以校準，以實現所要的摻雜(例如依照通道作用和陰影考量)。

因此，輪廓器上產生實際峰值電流之位置與名義上恰在槽後方之輪廓器之位置(例如若輻射直接透過槽進來則有峰值電流之處)比較提供輻射之角度之指示。如此，對上述以發散光線之植入來說，工件上對晶格結構產生較小損害之處可相關至在輪廓器上之一類似位置，其中在輪廓器上之位置具有一相關之植入角度。藉由範例之方式，若在工件上之位置為距工件之中央3毫米，則相關之植入角度會是與在輪廓器上之對應位置相關之角度(例如距輪廓器之行進路徑之中央3毫米處)。當然，此假設在束被導引至工件上以及當束被導引至遮罩和輪廓器上時，束與工件間之相對方位(且更具體地說介於束和工件之晶格結構間)以及介於束和遮罩和輪廓器間之相對方位維持相同。此係藉由恰於工件之植入之前以遮罩和輪廓器在相同束上做測量而加以實現的。

現在參考第7圖，說明根據本發明之一或多個觀點之一範例性之方法700，其係用於決定一離子束對一工件之晶格結構之相對方位，以及校準一離子束系統以對其回應。雖然在下文中說明和描述方法700為一系列動作或事件，將瞭解到本發明並非受限於所說明之這些動作或事件之順序。例如，一些動作可以不同順序發生和/或與其他動作或事件同時發生，與在此根據本發明之一或多個觀點所說明和/或描述者不同。另外，並非所有說明之動作皆是實現本發明之方法所需要的。

方法開始於702，其中一發散離子束被導引朝向離子束欲選擇性地由束植入之工件。如將於下面討論的，離子束可被允許藉由改變(例如減少)一施加至一電極上之偏壓來發散，其用來使得離子束之線平行化。在一範例中，具有靠近工件約一英吋之剖面直徑之離子束由掃瞄器扇開以建立離子線，其有效地從水平平面中之掃瞄器頂點發散。以減少之P透鏡偏壓，這些發散束線以範圍從垂直晶圓或離子束之中央軸或頂點約＋4度至約－4度之角度來撞擊工件。

然後，在704上，晶圓被以角度之範圍植入，使得在晶圓上某點上離子之角度將匹配結晶平面之角度。晶圓可為例如一300mm之晶圓。

在706上，對在一單一束內之不同位置做角度測量。這些角度係相對於一遮罩和輪廓器之位置來加以測量的，如相關於第6圖於上所描述的，以建立角度對位置之一圖形。在708上，在植入之後，測量對晶圓之損害，諸如以一熱探針來做，並產生做為在晶圓上之水平位置之一函數之結果之熱波(TW)訊號之圖形。在710上，決定對應於最小損害或最小TW訊號之在晶圓之TW訊號對位置之映射或圖形上之位置。此為束角度最佳地對準結晶平面之位置。

在712上，然後可校準離子束系統以給予實質平行於工件之晶格結構之結晶平面來植入離子之線之位置上之零角度測量。例如，此角度可命名為系統之”零角度”。

將瞭解到可藉由植入來自相同晶柱之二晶圓來實現對晶體切割錯誤之補償，一個在零角度轉動上而一個在180度轉動上，約為垂直晶圓表面，如此使得二位置最小之差異之一半為在離子束對準具有很少或沒有錯誤之晶體之位置。

將瞭解到可決定調整束和晶圓間之相對方位之最佳(例如最便宜的，最不複雜的，最有效的)方式。僅以範例之方式而非限制之方式，若一單一晶圓安裝在一晶圓支撐上以供摻雜之用，則在一束線組件內之一或多個元件可選擇性地加以控制以調整植入之角度。另一方面，若多個晶圓安裝在一批次型式晶圓支撐上，則可例如選擇性地調束線組件和一末端臺之一或多個元件來實現一所要的植入結果。

第8圖說明一離子植入系統800，其適於實現本發明之一或多個觀點。系統800包括一模組氣體盒804，一輔助氣體盒806和一氣體盒遠端淨化控制板810。氣體盒804，806包含一摻雜劑物質之一或多個氣體，而盒804，806協助選擇傳送氣體至一系統800內之延伸壽命離子源812，其中氣體可被離子化以產生適於植入至晶圓或工件中之離子，其被選擇性地帶入至系統800中。若有需要，氣體盒遠端控制板810協助排出或淨化氣體或其他物質至系統800外。

高壓端點電源分配816和一高壓隔絕變壓器818係用以對摻雜劑氣體予以電氣激發和撞擊能量以從氣體產生離子。一離子束擷取組件820係用以從離子源812擷取離子並將它們加速至一束線組件824中，其包括一質量分析磁鐵828。質量分析磁鐵828可操作來濾出或拒斥一不適當之電荷質量比之離子。具體地說，質量分析磁鐵828包含一束導引件826，其具有邊壁，一不想要之質量電荷比之離子在傳播通過束導引件826時，藉由一或多個由質量分析磁鐵828之所產生之磁場來撞擊至其中。

一以左和右之小角度來偏離該束之掃瞄器829允許該束橫跨一大的直徑目標。一掃瞄角度修正透鏡830以一固定因子來加速該束且消除速度之發散成分，使得在此透鏡之後離子實質平行地移動。可包括一加速/減速行832來協助控制和調整速度和/或聚焦在離子束內之離子。一可操作來濾出污染粒子之元件834，諸如一最終能量過濾器，亦可包括在系統800內。

晶圓或工件840被載入至一末端臺腔室842中以供選擇性地以離子植入。一機械掃瞄驅動844調動腔室842內之晶圓以協助與束做選擇性之接觸。掃瞄驅動可例如調動一工件支撐器846，其支撐一或多個晶圓840(例如供序列植入)，其相對著一或多個軸以協助無限數目之植入角度。晶圓或工件840由一晶圓處理系統848移入末端臺腔室842中，其可包括例如一或多個機械或機器手臂850。

一操作臺852允許一操作者管理植入程序，其係藉由選擇性地控制系統800之一或多個元件之方式。最後，包括一電源分配盒854以提供電源給整個系統800。給Ray之美國專利第4,975,586號較詳細地揭示一範例性末端臺842以及其之元件，其中末端臺具有一晶圓支撐器或支撐物，其可對著多個軸來操縱。此專利之全部以引用方式在此合併。

根據本發明之一或多個觀點，協助控制掃瞄離子束之角度之元件，例如掃瞄角度修正透鏡830被解除啟動或關閉，諸如藉由減少施加至其之偏壓電壓之方式，使得在照射至工件之上之前，離子束被允許發散和/或扇開。在一範例中，發散之離子束係藉由掃瞄接近工件約一英吋之剖面直徑之”鉛筆形狀”束來加以建立的，使得束線以距工件之機械表面之垂直範圍高至＋4度至約－4度之角度來撞擊工件。然後使用一方法工具(未顯示)來找到在工件上對晶格結構產生最小損害之一區域，且如此其為離子已實質平行於晶格結構之平面植入之處。然後決定在一輪廓器上之對應位置或其之位置，在該處上輪廓器上之位置或其之位置具有一相關之角度，其對應於用以實質平行於晶格結構之平面來植入離子至工件中之發散離子束之線之角度。因此，遮罩860和相關輪廓器862可與系統相關(例如在末端臺842內)，使得它們可選擇性地被帶至離子束前方以使個別植入角度與輪廓器862上之不同位置或其之位置相關。將瞭解到遮罩860一般會被定位在末端臺842之入口附近且輪廓器862會被定位在工件或晶圓840之平面上。

轉至第9和10圖，說明一工件之一部份之一範例，且更具體地說係工件之晶格結構1000，其中根據本發明之一或多個觀點，一發散離子束1030被導引至晶格結構1000上。晶格結構之結晶平面並未與束之中央軸或束之中央線對準。然而因為束是發散的，所以束1030之線1032實質平行於晶格結構1000之平面，同時束1030之其餘並非如此。因此，線1032內之離子會對周圍之晶格結構造成少許損害，且因此會植入較深至一通道中，同時來自束之其他線之離子會撞擊和損害在一工件內之晶格結構。

根據本發明之一或多個觀點，來自發散束1030之中央軸或頂點1036之線1032之角度θ1034，係藉由找到在工件上在該處對晶格結構造成少許損害之位置Xm 1038(相對於工件中心Xc)，且然後找到在一輪廓器上之一對應位置來加以決定的，其中在輪廓器上之對應位置揭示了相關的角度θ 1034。當以一熱探針測量時，藉由繪出TW訊號1040對位置圖(第10圖)，可揭示最小損害之位置Xm 1038。在一範例中，發散離子束被允許扇開，使得束線以距離子束之中央軸或者對工件之機械表面之垂直約＋4度至約－4度之角度來撞擊工件。

第11和12圖說明用來植入第9圖之結晶結構1000之相同的發散束1230，其係由一移動之輪廓器1239來加以測量。輪廓器1239將測量通過遮罩1241之束1243之角度之範圍為名義上之角度直線1245對位置圖(第12圖)。若輪廓器並未校準至晶圓結晶平面，則圖形將於一不同的位置1247上而非對應於晶圓1246上最小損害之位置來跨越零度。然後吾人可校準遮罩/輪廓器角度以在最小損害位置上給予零。

如此可瞭解到實現本發明之一或多個觀點允許得知介於一離子束和一工件之晶格結構間之相對方位，無論束角度相對於一末端臺為何，或者吸盤角度(晶圓在其上)為何，或束角度相對於晶圓之機械表面為何。此大幅地簡化了設定和/或減少了所需之校準(次數)。另外，因為在一組晶圓上做測量所引入之不確定性(例如每做一次測量，重覆引入且因此可能地結合之錯誤限度)被消除了。根據本發明之一或多個觀點，利用資料來調整一離子束之入射角度亦協助程序之可重覆性。

雖然已相關於一或多個實施例來顯示和描述本發明，但熟悉本項技術之人士於閱讀和了解本說明和圖式後可瞭解有均等的改變和修改。包括所有這樣的修改和改變且僅由申請專利範圍之範圍加以界定。特別相關於由上述元件(組件，裝置，電路等)所執行之不同功能，用來描述這些元件之詞(包括表示一”裝置”)，除非另外指出，係預定來對應於執行描述之元件之特定功能之任何元件(即其為功能性上均效的)，即使結構上不均等於在本發明在此所說明之示範性實施例中執行功能之揭示結構。另外，在已相關於幾個實施例中僅一個來揭示本發明之一特定特徵之同時，這些特徵可如想要的與其他實施例之一或多個其他特徵組合，且對任何特定應用來說是有利的。再者，在用語”包括”，”具有”，”連同”或其之變形使用之範圍，在詳細說明或申請專利範圍中者，這些用語係用來以類似於用語”包含”之方式包括的。又，”示範性”一詞當在此使用時僅意指一範例，而非最佳的。

100．．．晶格結構

102．．．晶胞

104．．．離子束

106．．．晶格結構之部份

110．．．平面

112．．．機械表面

400．．．基板

402．．．特徵

404．．．特徵

406‧‧‧特徵

408‧‧‧特徵

410‧‧‧間隔

412‧‧‧間隔

414‧‧‧間隔

420‧‧‧區域

422‧‧‧區域

424‧‧‧區域

430‧‧‧離子束

500‧‧‧系統

502‧‧‧離子源

504‧‧‧離子束

506‧‧‧電漿源

508‧‧‧電源

510‧‧‧束線組件

511‧‧‧靜電掃瞄板

512‧‧‧質量分析器

513‧‧‧P-透鏡

514‧‧‧加速/減速元件

515‧‧‧能量過濾器

516‧‧‧末端臺

518‧‧‧目標掃瞄系統

520‧‧‧遮罩

522‧‧‧輪廓器

602．．．遮罩

604．．．輪廓器

606．．．叉齒

608．．．槽

610．．．離子束

612．．．束

614．．．峰

804．．．模組氣體盒

806．．．輔助氣體盒

810．．．控制板

812．．．離子源

816．．．高壓端點電源分配

818．．．高壓隔絕變壓器

820．．．離子束擷取組件

824．．．束線組件

826．．．束導引件

828．．．質量分析磁鐵

829．．．掃瞄器

830．．．透鏡

832．．．加速/減速行

834．．．元件

840．．．工件

842．．．末端臺腔室

844．．．機械掃瞄驅動

846．．．工件支撐器

848．．．晶圓處理系統

850．．．機器手臂

852．．．操作臺

854．．．電源分配盒

860．．．遮罩

862．．．輪廓器

1000．．．晶格結構

1030．．．發散離子束

1032．．．線

1036．．．中央軸

1230．．．發散束

1239．．．輪廓器

1241．．．遮罩

1243．．．束

1246．．．晶圓

第1圖為一晶格結構之一部份之一範例之立體圖，其中一離子束被導引至實質於平行於晶格結構之平面之晶格結構上。

第2圖為諸如於第1圖中所說明之晶格結構之一部份之一範例之立體圖，其中一離子束被導引於非實質平行於晶格結構之平面之晶格結構上。

第3圖為諸如第1圖中所說明之一晶格結構之一部份之一範例之立體圖，其中該結構之一機械表面並非實質與之共平面的。

第4圖為一半導體基板之一部份之一剖面圖，其具有形成於其上之特徵，其係由不同的距離分離開來的，且其於離子植入期間經歷陰影形成效應至不同程度。

第5圖為一方塊圖，其說明一示範性離子植入系統，其中可實現本發明之一或多個觀點。

第6圖為一切開圖，其說明一示範性遮罩及輪廓器，其可根據本發明之一或多個觀點來加以使用。

第7圖為一示範性流程圖，其說明根據本發明之一或多個觀點之一用以建立一離子束及一工件之晶格結構間之相對方位之方法。

第8圖說明其他示範性離子植入系統，其中可實現一或多個本發明之觀點。

第9圖係說明根據本發明之一或多個觀點被導引於一工件之結晶平面上之一發散離子束之範例。

第10圖係熱波(TW)值之圖形，其指示對晶格結構之損害程度對測量位置。

第11圖係說明由一移動輪廓器所測量之一發散離子束之範例。

第12圖係說明相關於輪廓器位置和結晶平面之束角度。

Claims

一種在介於一離子束和一欲由該離子束選擇性地植入離子至其中之工件之晶格結構間建立一相對方位之方法，其包含：導引一發散離子束朝向一欲選擇性地植入離子至其中之工件；決定該離子束之束線之角度，其提供實質平行於該工件之結晶平面之離子流；以及相關於該束線之角度來校準一離子植入系統。
如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含：減少施加至一電極之一偏壓，以允許該離子束發散。
如申請專利範圍第2項之方法，其中該電極是彎曲的。
如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含：決定該工件上之一位置，在該處上對該工件之該晶體晶格結構產生實質最小的損害量，以確定離子在何處實質平行於該工件之結晶平面被植入。
如申請專利範圍第4項之方法，其中一熱探測度量工具用來決定該工件上之該位置。
如申請專利範圍第4項之方法，其進一步包含：使在該工件上對該晶格結構產生實質最小損害量之位置與該束線之該角度相互關連。
如申請專利範圍第6項之方法，其進一步包含：使該工件上對該晶格結構產生最小損害量之該位置與在一輪廓器上之對應位置或一輪廓器之位置相互關連，其中該輪廓器協助決定該束線之角度。
如申請專利範圍第7項之方法，其進一步包含：在該發散離子束之路徑上置放一遮罩和一輪廓器，如此使得一或更多束通過該遮罩中之槽且撞擊在該輪廓器上；以及決定撞擊在該輪廓器上之束之個別的植入角度。
如申請專利範圍第8項之方法，其中該束線對應於一撞擊在該輪廓器上之該位置或該輪廓器之位置之束，其對應於在該工件上對該工件之該晶格結構產生小量損害之位置，以及該束線之該角度對應於該束之實際結束位置和該束之預期結束位置間之一距離(D)除以該遮罩和該輪廓器間之間隔之長度(L)之反正切。
如申請專利範圍第9項之方法，其中使該工件上之該位置相關於該輪廓器包含：決定介於下列位置間之一距離在該工件上之一位置，其中離子束之一中央軸會撞擊工件以及在工件上其中對該晶格結構產生小量損害之位置，以及使該距離與該輪廓器上之一對應之測量相互關連。
如申請專利範圍第1項之方法，其中校準該離子束系統包含：設定該系統之一零角度為該線之該決定角度。
如申請專利範圍第1項之方法，其中通道作用和陰影效應亦在校準該系統時加以考慮。
一種建立介於一離子束和一欲選擇性地由該離子束植入離子之工件之晶格結構間之一相對方位之方法，其包含：藉由減少一施加至一平行化電極之偏壓來使一離子束發散；導引該發散離子束朝向一欲選擇性植入離子之工件；決定該發散離子束之一線之角度，其提供實質平行於該工件之結晶平面之離子流；以及相關於該線之該角度來校準一離子植入系統。
如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包含：決定在該工件上之一位置，於該位置處係已對該工件之該結晶晶格結構產生小量損害，以確定在何處實質平行於該工件之結晶平面來植入離子。
如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含：使在該工件上對該晶格結構產生小量損害之位置至一輪廓器上之對應位置或一輪廓器之位置相關連，其中該輪廓器協助決定該線之該角度。
如申請專利範圍第15項之方法，其進一步包含：置放一遮罩和一輪廓器於該發散離子束之該路徑中，如此使得一或更多個束通過該遮罩中之槽並撞擊在該輪廓器上；以及決定撞擊在該輪廓器上之束之個別的植入角度。
如申請專利範圍第16項之方法，其中該線對應於一束，其撞擊在該輪廓器之該位置上或該輪廓器之位置上，其對應於該工件上對該工件之該晶格結構產生小量損害之位置，以及該線之該角度對應於介於該束之該實際結束位置與該束之一預期結束位置間之距離(D)除以介於該遮罩與該輪廓器間之間隔之長度(L)之反正切。
如申請專利範圍第17項之方法，其中使該工件上之該位置相關於該輪廓器包含：決定介於下列間之一距離在該工件上其中該離子束之一中央軸會撞擊工件之位置以及在該工件上其中對該晶格結構產生小量損害之位置，以及使該距離相關於該輪廓器上之一對應測量。
如申請專利範圍第13項之方法，其中校準該離子束系統包含：設定該系統之一零角度為該線之該決定角度。
如申請專利範圍第13項之方法，其中通道作用和陰影效應亦在校準該系統時加以考慮。
如申請專利範圍第13項之方法，其中校準該離子束系統包含：植入定位在彼此旋轉180度上之二晶圓，且平均最小損害位置，以補償該等晶圓中之小晶體切割錯誤，且如此校準該系統成為一理想的、完美的晶體。