TWI415159B - 離子植入系統以及離子束角度測量裝置 - Google Patents

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Description

離子植入系統以及離子束角度測量裝置
本發明大體上有關於離子植入系統，且更特別有關於一種用以測量一離子束之二入射角之系統、裝置及方法。
在半導體元件及其它產品的製造中，離子植入系統係被用以將所熟知之摻雜物元素之雜質施加至半導體晶圓、顯示器面板或其它工件中。典型的離子植入系統或離子植入機是利用一離子束來處理一工件，用以產生n型或p型摻雜區，或者在該工件內形成鈍化層。當被使用於摻雜半導體時，該離子植入系統注入一所選之離子物種以產生想要的外來材料。典型地，摻雜物的原子或分子被離子化及隔離，有時被加速或減速，並形成為一射束而掃過一晶圓。例如，可控制該離子束來“掃描”該晶圓，或者，該晶圓可相對於大致固定不動的離子束而被平移。摻雜離子接者實體轟擊並進入該晶圓表面，並接著停在該表面之下。
一典型的離子植入系統大致上是各複雜子系統的一集合體，其中，每一個子系統對該些摻雜離子執行一特定動作。摻雜物元素可以氣體形式或以接著會被氣化的固體形式來引進，其中，該些摻雜物元素係位在一離子腔室內並以一適合的離子化製程來進行離子化。例如，該離子腔室係維持在一低壓下(例如，真空)，其中，一燈絲係位於該腔室內以加熱至可自該燈絲源中產生電子。來自該燈絲源的帶負電的電子接著被吸引至該腔室內一帶正電的陽極處，其中，由該燈絲前進至該陽極的過程中，該些電子與該些摻雜物來源元素(例如，分子或原子)互撞，並自該些來源元素中產生複數個帶正電離子。
大致上，除了產生想要的摻雜離子外，同時也產生其它不想要的正離子。有鑑於此，該些想要的摻雜離子係利用一稱之為分析、質量分析、選擇或離子分離之製程自上述複數個離子中進行選取。例如，選擇製程係利用一質量分析器產生一磁場來達成，其中，來自該離子化腔室之離子前進至該磁場。該些離子大致上以相當高速離開該離子化腔室，其中，該些離子因此被該磁場轉彎成一電弧。該電弧半徑係由個別離子的質量、速度及該磁場強度所決定。有鑑於此，該分析器出口只允許一離子物種(例如，該些想要的摻雜離子)離開該質量分析器。
接著，該些想要的離子可被傳送通過以控制該些離子進行聚焦或影響該些離子的軌道為目的之離子光學構件，其中，該些離子光學構件大致上使得該離子軌道之角度符合該植入之各項需求。或者是，該些離子能量可被改變以滿足該植入之各項需求，或者，該些離子被偏轉以涵蓋一相當大尺寸的工件。這些控制效應的其中任一者或全部可被該離子植入系統利用以對該工件達成一想要的植入。
有鑑於此，該些摻雜離子接著被導引朝向位在一終端站內的一目標工件而去。結果，該些摻雜離子(例如，以“筆狀”或點狀射束形式)利用一特定的束強度及發射量來撞擊該工件，其中，該射束強度大致上係做為該工件上的位置之函數之每單位時間撞擊該工件之粒子數的測量值，而該發射量係做為該位置之函數的離子束之角度分佈(例如，入射角)。一般而言，所要的是該射束強度及發射量實際上係均勻且為期待或想要之值。
典型地，所要的是可決定相對於該工件表面之水平及垂直兩方向之離子束的發射量。然而，可測量水平及垂直兩方向發射量之傳統發射量測量元件實際上是複雜(因而增加該離子植入系統的複雜度)，及/或大致上需要將該測量元件移動於水平及垂直兩方向以決定該離子束之水平及垂直兩角度。有鑑於此，目前有需要一種用以決定該離子束發射量之改良型系統及方法，其中，該系統及方法提供一較不複雜之單軸移動的測量元件以達到可接受之發射量的測量。
本發明藉由提供一種用以決定一離子植入系統中的一離子束之二入射角之系統、裝置及方法來克服習知技術中的限制。結果，以下係提出本發明簡化的概述以提供本發明一些觀點之基本理解。此概述不是本發明之延伸性總概要。其並非欲指出本發明關鍵點或關鍵性構件，也不是要描述本發明範圍。其目的是要以簡化形式呈現本發明某些觀念以做為稍後所示的更詳細說明之序幕。
本發明大致上係指一離子植入系統及一測量射入一工件之離子束角度之測量裝置。根據本發明之一示範觀點，該離子植入系統包括一可運作來形成一離子束之離子植入機及一測量裝置，其中，該測量裝置又包括與該裝置的一平面相關之一第一細長感測器及一第二細長感測器。例如，該第一細長感測器沿著上述測量裝置的平面之一第一方向延伸，其中，該第一細長感測器可運作來感測該離子束之一或多個特性。該第二細長感測器沿著一相對於該第一細長感測器之傾斜角度的平面延伸，其中，該第二細長感測器更可運作來感測該離子束之一或多個特性。
根據本發明之另一示範觀點，其係提供一平移機構，其中，該平移機構可運作來耦接至該離子植入機及該測量裝置，且其中，該平移機構可運作以大致上垂直於該第一細長感測器之方向平移該測量裝置來通過該離子束的路徑。如此，該平移機構可運作以平移該第一及第二感測器來通過該離子束，其中，該一或多個特性之峰值或極大值，例如一峰值射束電流，可在該第一及第二感測器通過該離子束時利用它們來加以判斷出。該第一及第二感測器分別感測之與該峰值射束電流有關之測量裝置的時間及位置其中之一或多個係被饋入至一控制器，其中，該控制器可運作來決定離子束相對於該測量裝置的平面之一第一射束角度及一第二射束角度。
根據本發明之另一示範觀點，該第一射束角度及第二射束角度係至少部分根據該第一及第二峰值射束電流被感測時之測量裝置的位置及該離子束正交方向撞擊該測量裝置的平面時之離子束的已知位置來做決定的。再者，當該測量裝置以一大致上垂直於該第一感測器之角度方向進行平移時，介於該測量裝置的上游之離子束之已知位置及該正交離子束之已知位置之間的距離係被利用以決定該第一及第二射束角度。該測量元件之此類的單向移動因此可被利用以決定該離子束射入一工件之二維角度，藉以讓該離子束能夠被描述特徵且不需將一更複雜的第二移動角度加至該測量裝置中。
為了達成前述相關結果，本發明包括以下完整說明並特別於申請專利範圍中指出之特點。下列說明及所附圖式係詳細提出本發明某些舉例的實施例。然而，這些實施例係指示一些本發明的原理可應用之不同方式。本發明的其它目的、優點及新穎特點能由本發明下列詳細說明結合該些圖式進行考慮而變得明顯。
本發明大致上係指一種用以測量一離子植入系統內的一離子束之一或多個角度之系統、裝置及方法。更特別地，該系統、裝置及方法係藉由沿著一單軸方向移動一測量裝置以通過該離子束而提供二維之離子束角度的測量。據此，本發明現將參考圖式進行說明，其中，整個說明書中，類似的參考圖號係被使用以參考類似的構件。應了解，這些觀點之說明只是示範例，不應被當做一限制意義。在下列說明中，基於說明目的，許多特定細節係被提出以提供對本發明完全的了解。然而，對於熟知此項技術之人士顯然可在沒有這些特定細節下實現本發明。
離子束輪廓及角度範圍於決定一離子植入的均勻度及於離子植入製程中進行調整以增加均勻度方面是重要的。與均勻度相關的一特性為離子束強度，其為在一給予的離子束剖面位置下之每單位時間粒子數之測量值。與均勻度相關的另一特性為離子束角度，其為該離子束朝向一目標工件時做為該射束軌道函數之離子束之角度方位。該離子束角度大致上被定義為正交於該工件的一表面平面及該離子束(例如，一“筆狀”射束)軌道之間的角度，其中，相對於該工件平面對該角度進行二維測量。
某些離子植入機(例如，一些類型的序列式離子植入機)中，離子束係相對於該工件而被掃描，例如，其中在通過一離子束路徑掃描該工件一平面時，該離子束大致上保持不動的。或者是，在該離子束被掃過該工件表面時，該目標工件大致上可在一平面中保持不動的。例如，一般稱之為整批式離子植入機之其它離子植入機可利用一旋轉盤或平臺，在其上，一些工件大致被固定且被旋轉通過一固定不動的入射離子束。應理解的是，本發明可被實施於所有這類離子植入機上，且任何這類的實施係視為落入本發明的範圍內。
也應注意的是，離子束輪廓及角度範圍於決定序列式植入機之植入均勻度時係特別地重要，此因該目標工件各部分可被該離子束不同部分所植入。再者，可能需要在離子植入之前控制角度範圍及/或離子植入輪廓，其中，這類控制被執行以使整個目標工件得到一實質均勻的植入。有鑑於此，本發明藉由決定相對於該目標工件表面之二維入射角度來幫助半導體元件製造，其中，這類二維入射角度之決定大致上有助於該離子植入機之調整，例如對該離子束之產生及/或傳送進行調整以得到想要之離子植入結果。該些調整可進一步被利用以改進該離子束均勻度，並改變一“傾斜”角度(例如，一想要的離子植入角度)至一較佳值。
現在參考該些圖式，第1圖係說明一示範性簡化離子植入系統100，其中，該示範性離子植入系統係適用於實現本發明的一或多個觀點。該系統100包括一離子植入裝置102(亦稱之為一離子植入機)及一測量裝置104，其中，該離子植入裝置及該測量裝置係可進一步運作以耦接於一控制器106。例如，可根據後述之本發明一或多個觀點來運作該控制器106以實際上控制該離子植入裝置102及該測量裝置104的其中之一或多個之操作。應注意的是，第1圖所述之離子植入系統100係基於舉例目的而被提供，並非要包含一離子植入系統的所有觀點、構件及特點。反而，該示範性離子植入系統100之描述是為了對本發明之進一步理解有所幫助。
例如，與該離子植入系統100相關之離子植入裝置102大致上包括用以產生可沿著一離子束路徑P前進之一數量的離子之一離子來源108，藉此定義一用於離子植入至一工件112(例如，一半導體晶圓、顯示面板等等)之離子束110。例如，該離子來源108包括一電漿腔室114，其中，藉由施加電力至該電漿腔室內的製程氣體(未顯示)上而自製程氣體中產生帶正電離子。該製程氣體可包括例如一可離子化的氣體或已先蒸發之已蒸發的固態來源材料或物種之來源材料。例如，為了對該工件112進行一n型植入，該些來源材料可包括硼、鎵或銦。對於一p型植入而言，該些來源材料可包括砷、磷或銻。
該離子來源108又包括一與其相關之取出組件120，其中，帶電離子係於施加一取出電壓於其上時自該離子來源取出。一射束線路組件122進一步被提供於該離子來源108之下游，其中，該射束線路組件大致上係接收該些帶電離子。例如，該射束線路組件122包括一射束導引管126、一質量分析器128及一開孔130，其中，該射束線路組件可運作來形成並塑造該離子束110外形。
例如，該質量分析器128更包括一例如是磁鐵之場產生構件(未顯示)，其中，該質量分析器大致上提供一橫過該離子束110之磁場，藉以根據該些離子的電荷對質量比，將來自不同的軌道之離子束之離子轉向。例如，穿過該磁場之離子遭受到一力，以導引所要之電荷對質量比之離子沿著該束路徑P前進並將不想要之電荷對質量比之離子轉向偏離該束路徑。一旦通過該質量分析器128，該離子束110被導引穿過該開孔130，其中，該離子束大致上被限制成產生一簡潔射束以植入至該工件112中。
該離子植入裝置102更包括一大致上位在該離子束110下游之終端站132，其中，該工件112大致上位在於該終端站內。在積體電路元件、顯示面板及其它產品之製造中，一般所要的是均勻地植入之摻雜物離子到該工件112的整個表面134。這類植入可對一“序列式”離子植入裝置102中之單一工件112執行這類植入，其中，該工件大致上位在於該終端站132內之臺座或夾頭136上，或者，替代性地，該離子植入裝置102可被架構以將離子植入多個工件中(例如，一“整批式”離子植入機)，其中，該終端站132包括一旋轉盤(未顯示)，其上一些工件係相對於該離子束110而被平移。
例如，該離子束110可進一步以該離子植入裝置102控制該離子束路徑P來移動或掃描過該工件112。或者是，該終端站132可運作以一受控制的速率來將該工件112移動通過一大致上固定不動的離子束110，藉以得到所要之植入結果。應注意的是，雖然該離子束110被描述成實際上正交於該工件112的表面134之點狀或“筆狀”射束，但是該離子束也可以是相對於該工件表面之其它入射角度(例如，大於零度之角度，其中，零度係與垂直於該表面的離子束有關)。在另一替代例中，該離子束110可包括一絲帶狀射束，其中，該離子束之剖面大致上為細長的。因此應了解的是，可運作以自一離子來源中取出離子並將它們植入一或多個工件之任何離子植入裝置因而都被視為落入本發明的範圍內。
根據本發明之一觀點，該離子植入系統100可運作以透過該測量裝置104來描述沿著該束路徑P導引之離子束110的特徵。因此，植入該工件112之離子均勻度大致上可透過來自該測量裝置104之回授而受到控制。例如，該離子束110包括具有例如是外形、摻雜物類型、劑量、射束電流、強度、發射量、入射角、能量及類似者之一些特性之一“筆狀”射束，其中，該測量裝置104可運作來決定一特定的植入之該些特性的其中之一或多個特性。
本發明範例中之測量裝置104大致上係定位在該終端站132內，且大致上與該離子束110在相同路線上(例如，沿著該離子束路徑P)。例如，該測量裝置104可被整合至該臺座或夾頭136中，其中，該測量裝置一平面138實際上與該工件112的表面134在相同平面，且其中，該測量裝置平面及該工件上游之離子束110之一已知位置(例如在該開孔130)之間的距離F係已知。或者是，該測量裝置104大致上位在於該射束線路組件122及該終端站132之間的任何地方，其中，在正交於該測量裝置的平面138處及在該射束線路組件下游且在該測量裝置上游之離子束110之一已知位置(未顯示)之間的距離F係已知。例如，相對於該工件112之相同平面134，該測量裝置104大致上可位在於該工件平面之前或之後。如此，該測量裝置104可在離子植入該工件前被平移至該工件112前，或該平移機構大致上可位在於該工件下游，其中，該測量元件係在終端站132中沒有工件時被利用。不論該測量元件104的位置為何，正交於該測量元件的平面138處至該測量裝置上游之離子束110之已知位置之間的距離F應為已知。
根據本發明之另一示範觀點，第1圖之離子植入系統100又包括一可運作耦接至該測量裝置104之平移機構140，其中，該平移機構可運作來將該測量裝置平移於該水平或x方向上。例如，該平移機構140包括一步進馬達，其中，該步進馬達可運作來提供一信號至與該測量裝置104之一位置相關之控制器106。例如，該平移機構140係進一步可運作耦接至該控制器106，其中，該控制器可運作來控制該平移機構140之平移。根據另一範例，該控制器可運作來決定該測量裝置104之位置，其中，該測量裝置之位置可進一步被利用來決定後述之離子束特性。例如，該測量裝置104之位置可由該控制器106在該平移機構140以一固定速率平移該測量裝置時，藉由安排該測量裝置之平移時序而定。在另一範例中，該平移機構140也可運作耦接至該夾頭136，其中，又可運作該平移機構來平移該夾頭136，且因此平移該工件112於該水平掃描方向(例如，x方向)上。
現在參考第2圖，第1圖之離子植入系統100之一部分150的立體圖被說明，其中，本發明的一些觀點可進一步被理解。如第2圖所示， 該距離F大致上係在該離子束之標稱路徑Pn o m 大致上正交於該測量裝置104之平面138(例如，該測量裝置之一表面152)時，沿著該離子束110之既定軌道或標稱路徑Pn o m 來定義。例如，距離F大致上定義為介於沿著該離子束110之標稱路徑Pn o m 之一已知第一位置154(例如，第1圖中該開孔130之一出口156處)及沿著與該測量裝置104有關之標稱路徑Pn o m 之一已知第二位置158(例如，第1圖中的測量裝置之表面152或夾頭136處)之間。
然而，如第2圖所示，該離子束110之實際路徑P(因此，在該測量裝置104的平面138上之離子束之一實際位置160)可偏離該標稱路徑Pn o m ，其中，該偏離可因一些理由而發生，例如，第1圖之射束線路組件122的調整之變化、開孔130方位之變化或各種其它理由。基於所要的離子植入，實際路徑相對該標稱路徑Pn o m 的這類偏離可以是有意為之也可以是無意的。因此，基於均勻的離子植入，對於離子束110實際路徑P相對該標稱路徑Pn o m 之角度偏離可能受到極大關注。
因此，如第2圖所示，本發明現在將說明一第一方向(例如，一水平或x方向)之離子束110之第一射束角度α及一第二方向(例如，一垂直或y方向)之離子束110之第二射束角度β之決定，其中，該第一及第二射束角度可利用第1圖之測量裝置104及離子植入系統100來決定。根據第2圖，既然該距離F係已知的，第一射束角度α及第二射束角度β可由下列公式所決定：α＝arctan(△x/F) (1)及β＝arctan(△y/F) (2)
其中，△x為該離子束110之實際位置160距該第一方向之已知的第二位置158之偏離量，而△y為該第二方向中之離子束110之偏離量。
現在請參考第3圖，例如第1圖之裝置104之示範性測量裝置200係被說明，其中，該示範性測量裝置200被更加詳示。例如，該測量裝置200包括一第一感測器202及一第二感測器204，其中，第一感測器及第二感測器被定位在該測量裝置之平面205上。在本發明範例中，第一感測器202及第二感測器204係與該測量裝置之表面206相關。然而，應注意的是，只要第一感測器202及第二感測器204被定位在該測量裝置之平面205(例如，該第一及第二感測器由定位在該平面上之托架耦接至該測量裝置)，測量裝置200不需要包括一表面206。在一範例中，第一感測器202及第二感測器204各包括一耦接至該測量裝置200之表面206之相對應細長法拉第(Faraday)杯，其中，各法拉第杯可運作來判斷例如射束電流或強度之離子束(未顯示)之一或多個特性。
例如，該第一感測器202大致上係平行於該測量裝置200表面206之x－y平面上之y軸來定位，其中，該第二感測器204大致上係傾斜於該表面之x－y平面上之第一感測器來定位。第一感測器202及第二感測器204之虛擬交叉點208可經由延伸每一個細長感測器之中心線至該交叉點所定義。因此，該第二感測器204係以一相對於該測量裝置200的表面206上之第一感測器之傾斜角度Φ來定位，其中，例如，該傾斜角度範圍介於距離垂直於該第一感測器之某點約30度至60度之間。例如，該第一感測器202之第一長度L1 係與第1及2圖之離子束110之潛在最大垂直偏離(例如，於該y方向)有關。例如，第3圖之第二感測器204之第二長度L2 也與第1及2圖之離子束110之潛在最大垂直偏離有關。例如，第3圖之第二感測器204大致上將該長度L1 延伸於該垂直或y方向，而以距離該第一感測器202之傾斜角度Φ進行延伸，以使L2 大於L1 。
由於該測量裝置200如上所述大致上被耦接至該平移機構，因而該平移機構可運作來將第一感測器202及第二感測器204相對於第1圖之離子束110平移於該第一方向(例如，-x方向)上。有鑑於此，現在請參考第4圖，該測量裝置200之相對移動分析係被說明，其中，該移動係自該測量裝置移至三個不同離子束210A-210C(例如，第1-3圖之離子束110以三種不同的入射角射至該測量裝置104)之射束路徑P之觀點來看。在該第一及第二感測器的每一個穿過該些離子束時，第一感測器202及第二感測器204可運作來測量例如射束電流IBeam 之離子束210A-210C之一或多個特性。
如第4圖所見，在每一個離子束210A-210C穿過個別的感測器時，該射束電流IBeam 達到峰值。例如，當第一感測器202通過各自的離子束210A-210C時，時間線212係描繪感測到的射束電流IBeam ，其中，三個離子束之第一峰值射束電流214大致上全部發生在同一時點。然而，在該第二感測器204因各自離子束之不同垂直位置所致之不同時間下穿過各自的離子束210A-210C時，時間線216A-216C說明不同的第二峰值射束電流218A-218C。
如上所述，第1圖之控制器106係運作性耦接至平移機構140及測量裝置104，其中，該控制器又可在一特定的離子束110或210之第一峰值射束電流214及第二峰值射束電流218被感測時，運作來決定與該X－y平面上之基準線220有關之第4圖的第一感測器202及第二感測器104之時間及位置資訊的其中之一或多個。據此，如後所述，與第一感測器202及第二感測器104相關之時間及/或位置資訊可被利用以決定第2圖的離子束110之第一射束角度α及第二射束角度β。
應注意的是，第1圖之控制器106可運作來控制離子植入裝置102及測量裝置104的其中之一或多個，其中該控制器可藉此運作以控制該離子束110的軌道。例如，該控制器106可運作以藉由控制用以產生該些離子之功率來源108、該射束線路組件122(例如，控制該磁場強度及方位)以及控制該臺座或夾頭136之位置的其中之一或多個來控制與該工件112有關之離子束110之路徑P。如後所述，該控制器106可進一步運作以控制與該離子束路徑P有關之測量裝置104之位置。將理解的是，該控制器106可包括一或多個處理器及/或電腦系統，其中，該離子植入系統100的整體控制可被獲得(例如，配合一操作員之輸入)。
在該第一方向(例如，該x方向)上之第一射束角度α之決定現在將被說明，其中，第1圖之控制器106可運作來執行各種計算以判斷該第一射束角度α。
根據一範例，與感測到一極大值(例如，該第一峰值射束電流214)的射束電流所在位置之第4圖感測器202相關之時間及/或位置資訊可與若該離子束110軌道是依循第2圖之標稱路徑Pn o m 時所期待之此類極大值所在的時間及/或位置做比較。例如，當該第一感測器係位在該基準線220處時，該離子束110之標稱路徑Pn o m 係與第4圖的第一感測器202處之峰值射束電流相關。因此，對於例如是第2圖中的一依循該實際路徑P之離子束而言，當自該標稱路徑Pn o m (例如，與該基準線220相關)之時間及/或位置中感測該第一峰值射束電流214時，在該第一感測器202之時間及/或位置上之差異可用於計算該第一射束角度α。例如，對於以一已知固定速率移動之測量裝置104而言，離子束通過第4圖之基準線220(例如，與該標稱路徑Pn o m 相關)及第一感測器202(例如，與該第一峰值射束電流214相關)之間所經過之第一時間△t1 可被轉換成在該測量裝置之水平位置△x1 上之第一變化。應注意的是，水平位置△x1 上之第一變化進一步等於在第2圖之第一方向△x上之偏離。據此，由於第2圖之距離F係已知，該第一射束角度α可藉由將△x1 代入公式(1)中之△x來決定，因而產生下列公式：α＝arctan(△x1 /F) (3)。
在本發明範例中，如第4圖所示，該基準線220(例如，t＝0)大致上係在該－x方向上偏離該第一感測器202。然而，應注意的是，該基準線220可與第一感測器202有關之x方向上的任何位置相關，其中，通過第一感測器之離子束及該基準線之間的時間及/或位置變化可被利用於該等計算中。
現在請參考第5圖，另一示範性測量裝置300係被說明，其中，本發明之一些進一步的觀點現在將被更詳加地說明。例如，根據本發明，在該第二方向(例如，該垂直或y方向)之第2圖的第二射束角度β可由第1圖之控制器106所決定，其中各種計算係由該控制器所執行以決定該第二射束角度β。例如，第5圖的測量裝置300係類似於第4圖的測量裝置200。根據本發明範例，在第5圖x及y方向中之基準線301係又與第2圖所知之第二位置158相關。如上述，第一感測器302大致上被定位成平行於該x－y平面上之y軸，其中，該第二感測器304在該測量裝置300的表面306上具有該傾斜角度Φ之夾角。此外，第一感測器302及該第二感測器304之虛擬交叉點308係由將每一個感測器之中心點309延伸至該交叉點所定義。因此，該虛擬交叉點308係定位在該y方向上離該基準線301(例如，第2圖之已知的第二位置158)一垂直距離△yi n t 處，且可利用實體測量或幾何計算得知。有鑑於此，第2圖的第二射束角度β之決定可根據第5圖的虛擬交叉位置點308、與該第一感測器302有關之第二感測器304的傾斜角度Φ、及該測量元件300(包含與該離子束310有關之第一感測器及第二感測器)之相對移動而定。
如公式(2)所示，該第二方向(y方向)之第二射束角度β為在該離子束110在測量裝置的表面152的實際位置160之第二方向上距離第2圖已知之第二位置158之偏離量△y之函數。因此，為了決定該第二射束角度β，在垂直位置之偏離量△y應被決定。因此，請再參考第4圖，依據測量裝置200相對於離子束210之相對移動，離子束通過該基準線220及第二感測器204(例如，與該第二峰值射束電流218相關)之間所經過之第二時間△t2 可如上所述地被轉換成該測量裝置之一水平位置△x2 之第二變化。因此，請再參考第5圖，由第一感測器302及第二感測器304所感測之峰值射束電流之間在水平位置△x3 上之第三變化可由下列公式來決定：△x3 =△x2 +△x1 (3)。
有鑑於此，當以第4圖的第二感測器204感測到該第二峰值射束電流218時，在該測量裝置300的表面306處之虛擬交叉位置點308及離子束310之實際位置312之間在垂直位置△y1 上之第一差距可由下列公式來決定：△y1 =△x3 tan(Φ) (4)。
該離子束310之實際位置312及該基準線301(與第2圖的已知的第二位置158相關)之間在該第二方向之偏離量△y接著可由下列公式來決定：△y=△y1 -△yint (5)。
有鑑於此，請再參考第2圖，一旦在該第二方向之偏離量△y已被判斷出，該第二射束角度β可由公式(2)來決定。因此，該第一射束角度α及該第二射束角度β兩者可由第1圖的測量裝置104之單軸平移來決定，藉以提供一簡單又可靠機構來測量該離子植入系統100內之射束角度。
根據本發明之另一觀點，第6圖說明一種用以測量例如根據第5圖的測量裝置300所示之水平及垂直方向之二個正交方向上之離子束角度之方法400。儘管在此以一系列動作或事件方式來顯示及說明示範性方法，但應理解的是本發明並非是限制這類動作或事件的顯示順序，根據本發明之一些步驟可以不同順序發生及/或連同除在此所示及所述之外的其它步驟一起發生。此外，實施根據本發明的方法，不是全部所示的步驟都是必要的。再者，應理解的是，該些方法可被實施於與在此所示及所述之相關系統及未被例示之其它相關系統內。
如第6圖所示，該方法400開始於動作405之提供一離子植入系統，其中該離子植入系統包括一離子植入裝置、一測量裝置及一可運作耦接至該測量裝置之平移機構。例如，第5圖之測量裝置300係被提供，其中，第1圖之平移機構140可運作以於一第一方向(例如，該x方向)平移該平移機構。
根據本發明之一示範觀點，在第6圖的動作410中，與離子植入系統及測量裝置有關之離子束之一標稱位置被建立，其中，在正交於該測量裝置表面所在地之離子束之標稱位置及與該離子植入裝置有關之離子束之一已知位置之間的距離係已知的。在第6圖的動作415中，該測量裝置係自一起始位置或時間開始平移，其中，該測量裝置在該第一方向上平移通過該離子束之一實際路徑。在動作420中，以一第一感測器感測一第一峰值，其中，該第一峰值係與該測量裝置之第一時間或位置相關。一第一射束角度係決定於動作425之中，其中，該第一射束角度為該離子植入機及該測量裝置的表面之間的已知距離與該測量裝置之第一時間或位置之函數。
在動作430中，該測量裝置再被平移，至少直到該第二感測器感測到一第二峰值為止，其中，該第二峰值係與該測量裝置之第二時間或位置相關。一第二射束角度係決定於動作425之中，其中，該第二射束角度為該離子植入機及該測量裝置的表面之間的已知距離、該測量裝置之第二時間或位置、以及該第二感測器與該第一感測器所夾角度之函數。
根據本發明之另一示範觀點，在該射束角度被測量後，對該離子植入系統執行一或多個調整，其中，該方法再被執行，或者，一或多個工件可透過該離子束來植入離子。
雖然本發明已顯示並說明一些較佳實施例，顯然的，依據所讀及所了解之本說明及所附圖式，熟知此項技術之人士可思及等效替代例及變化例。尤其是關於以上述構件(組件、元件、電路等等)所執行之各種功能，用以說明這類構件之專有名詞(包含對“機構(means)”之引用)除非另有指示，否則係要對應至執行該所述構件之特定功能之任何構件(也就是，功能上等效)，即使不是結構上等效於用以執行本發明在此所述示範實施例中功能之已揭示結構。此外，儘管本發明之一特定的特徵可能只被揭示於一些實施例的其中之一，但是這類特徵可與任何給予或特定的申請案中所想要且具優勢之其它實施例的其中之一或多個其它特徵相結合。
100．．．離子植入系統
102．．．離子植入裝置
104、200、300．．．測量裝置
106．．．控制器
108．．．離子來源
110、210A－210C、310．．．離子束
112．．．工件
114．．．電漿腔室
120．．．取出組件
122．．．射束線路組件
126．．．射束導引管
128．．．質量分析器
130．．．開孔
132．．．終端站
134、152、206、306．．．表面
136．．．夾頭
138、205．．．平面
140．．．平移機構
202、204、302、304．．．感測器
208、308．．．虛擬交叉點
214、218A－218C．．．峰值射束電流
第1圖係說明根據本發明之一觀點的一示範性離子植入系統之平面圖。
第2圖係說明根據本發明之一觀點的一部分離子植入系統之立體圖。
第3圖係根據本發明之另一觀點之示範性測量裝置之平面圖。
第4圖係說明根據本發明之又一觀點的一示範性測量裝置及一峰值離子束特性圖之合併的平面圖。
第5圖係說明根據本發明之再一觀點的另一示範性測量裝置。
第6圖係根據本發明之另一觀點之一用以測量一離子束的角度之示範性方法之方塊圖。
100．．．離子植入系統
102．．．離子植入裝置
104．．．測量裝置
106．．．控制器
108．．．離子源
110．．．離子束
112．．．工件
114．．．電漿腔室
120．．．取出組件
122．．．射束線路組件
126．．．射束導引管
128．．．質量分析器
130．．．開孔
132．．．終端站
134．．．表面
136．．．夾頭
138．．．平面
140．．．平移機構

Claims (18)

  1. 一種離子植入系統，其係包括：一可運作來形成一離子束的離子植入機；一測量裝置，其係具有與其相關之一平面，該測量裝置又包括：一第一細長感測器，其中，該第一細長感測器沿著上述測量裝置的平面之一第一方向延伸，且其中，該第一細長感測器可運作來感測該離子束之一或多個特性；及一第二細長感測器，其中，該第二細長感測器沿著以一相對於該第一細長感測器之傾斜角度的平面延伸，且其中，該第二細長感測器更可運作來感測該離子束之一或多個特性；一平移機構，其係可運作耦接至該離子植入機及該測量裝置，其中，該平移機構可運作以大致上垂直於該第一細長感測器且大致上平行於該平面之方向來平移該測量裝置通過該離子束路徑；及一控制器，其係被架構來控制該平移機構並且接收所感測之該離子束之一或多個特性，其中，該控制器可運作以至少部分地根據該測量裝置之一位置及由第一感測器及第二感測器所感測之該離子束之一或多個特性來決定該離子束相對於該測量裝置的平面之一第一射束角度及一第二射束角度。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該第一細長感測器及第二細長感測器各包括一狹縫法拉第元件。
  3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該第二細長感測器之長度係大於或大略等於該第一細長感測器之長度。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該傾斜角度之範圍介於與該第一細長感測器相距三十至六十度之間。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該平移機構包括一步進馬達，其中，該步進馬達可運作來提供一信號至指示該測量裝置的位置之控制器。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該平移機構可運作以一固定速率來平移該測量裝置，其中，該測量裝置之位置係由該控制器根據該固定速率下所經過之時間來決定。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該離子植入機包括保持住一工件之一臺座或夾頭，且其中，該平移機構更可運作耦接至該臺座或夾頭。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中，該測量裝置之平面大致上係由該測量裝置之一表面所定義，且其中，該第一感測器及第二感測器可運作耦接至該測量裝置之表面。
  9. 一種離子束角度測量裝置，其係包括：一第一細長感測器，其中，該第一細長感測器係沿著該測量裝置之一平面之一第一方向延伸，且其中，該第一細長感測器可運作來感測該離子束之一或多個特性；及一第二細長感測器，其中，該第二細長感測器係以一相對於該第一細長感測器之傾斜角度沿著上述測量裝置的平面延伸，且其中，該第二細長感測器更可運作來感測該離子束之一或多個特性；及一平移機構，其係可運作耦接至該測量裝置，其中，該平移機構可運作以大致上垂直於該第一細長感測器且大致上平行於該平面之方向來平移該測量裝置通過該離子束路徑。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，該第一細長感測器及第二細長感測器各包括一狹縫法拉第元件。
  11. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，該第二細長感測器之長度係大於或大略等於該第一細長感測器之長度。
  12. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，該傾斜角度之範圍介於與該第一細長感測器相距三十至六十度之間。
  13. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，該平移機構包括一步進馬達，其中，該步進馬達可運作來提供一指示該測量裝置的位置之信號。
  14. 如申請專利範圍第9項之裝置，其更包括用以保持住一工件之一臺座或夾頭，且其中，該臺座或夾頭更可運作耦接至該平移機構。
  15. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，該測量裝置之平面大致上係由該測量裝置之一表面所定義，且其中，該第一感測器及第二感測器可運作耦接至該測量裝置之表面。
  16. 一種測量一離子束之一角度之方法，該方法係包括：提供一離子束及一具有與其相關之一平面之測量裝置，該測量裝置更包括：與上述測量裝置的平面相關之一第一細長感測器及一第二細長感測器，其中，該第二細長感測器大致上係傾斜於該第一細長感測器來定位；以大致上垂直於該第一細長感測器之第一方向來平移該測量裝置通過該離子束；得到與在第一時間通過該離子束之第一細長感測器相關之第一峰值射束電流；得到與在第二時間通過該離子束之第二細長感測器相關之第二峰值射束電流；及決定在該第一方向之該離子束之第一射束角度及在垂直於該第一方向之第二方向之該離子束之第二射束角度，其中，該第一方向及該第二方向係平行於該測量裝置的平面，且其中，該決定係至少部分地根據該第一時間、該第二時間及沿著與該測量裝置的平面上游正交之一路徑之該離子束之一已知位置而定。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該測量裝置係以一大致上固定之速率來平移，且其中，在該第一時間及該第二時間之測量裝置的位置係又根據該固定速率來決定。
  18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，該第二角度之決定係又根據該第一時間及該第二時間之間的差值而定。
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