TWI463519B - 監測離子束的方法與離子佈植機 - Google Patents

Description

監測離子束的方法與離子佈植機

本發明是有關於一種即時監測離子束的離子佈植機及方法，特別是有關於當法拉第杯至少部分被遮蔽時，即時監測離子束的離子佈植機及方法。

離子植入製程廣泛應用於半導體製造，例如，以具有預設能量之預設離子植入晶圓。離子植入製程通常需要均勻分佈且數量一致之離子束，藉以植入晶圓。

第一圖顯示一傳統離子佈植機100的示意圖。該傳統離子佈植機100將具有預定能量的特定離子植入晶圓20。離子佈植機100具有一離子源110，該離子源110可產生離子束10。由離子源110所產生的離子束10經由分析磁鐵120處理後沿著一期望軌跡前進。分析磁鐵120包含一離子束出口121、一離子束入口122、以及一磁場空間123。在此，眾所皆知，磁場空間123內的磁場是可調整的。藉此，具有非期望質量/電荷比例的離子會撞擊分析磁鐵120的外殼，而從離子束10移除。然後，通過離子束出口121的離子束10可投設至被晶圓夾持件(未圖示)所夾持之至晶圓20。

傳統離子佈植機100更包括一或多個加速/減速電極131、一或多個磁極132以及電漿槍(plasma flow gun)133。加速/減速電極131施加至少一電場於離子束10上，使得離子束10的能量可被調整，磁極132分別施加至少一磁場於離子束10上，使得離子束10的外型(shape)可被調整。由於離子束之離子為帶電電荷，因此藉由電漿槍133發射包含離子與電子之電漿與離子束10交互作用，可使得離子成為電中性。此外，第一圖僅為一示意圖，其並非表示實際的離子束外型、離子束尺寸、離子束路徑等等，且第一圖亦未顯示出在離子佈植機100內所有的可能元件。

如上所述，傳統離子佈植機100藉由設置於晶圓夾持件下游位置的法拉第杯127接收與量測離子束10。由於晶圓夾持件係相對於離子束10移動，使得離子束10可植入於整個晶圓20上，因此，在一部份的製程期間中，法拉第杯127至少部份被晶圓夾持件(或者被夾持晶圓20或其它的相關硬體)所遮蔽，而無法接收及量測整個離子束10。

若離子束10電流或者離子佈植機100的運作相當穩定，則不存在上述問題或者可忽略上述問題。然而，當離子束10電流或者離子佈植機100的運作不穩定或發生變化，則無法忽略由於晶圓20和離子束10之間的相對移動所造成的晶圓20上離子佈植結果的偏差。換句話說，若離子束路徑產生偏移(deflection)，其無法在離子佈植製程之前或期間被即時監測。因此，實際離子佈植以及預定離子佈植之間的差異無法有效地被監測。

特別是，當離子佈植機的精確度要求較高時，或者形成於晶圓上裝置的尺寸變小時，例如，最近具有大約22~28nm或更小之臨界尺寸(critical dimension)的各種微型結構，上述問題將顯得更為嚴重。

對於上述缺失，亟需提出一種新穎、實用的方法，用於在離子佈植製程期間，即時監測離子束的狀態。

本發明提供一種新的監測離子束即時狀況的方法，當法拉第杯至少部分被遮蔽時，實際上係藉由量測碰撞至量測裝置上的偏移離子束電流，以控制離子束及調整佈植於晶圓上的離子佈植，其中量測裝置係靠近預定離子束路徑設置。

本發明提供一種用於即時監測離子束方法的一實施例。該方法包含下列步驟。首先，開啟離子佈植機，離子佈植機具有用於夾持晶圓的一晶圓夾持件、用於量測離子束電流的一法拉第杯以及一量測裝置，量測裝置設置於靠近離子束之預定離子束路徑的特定位置，其中，法拉第杯設置於晶圓夾持件的下游位置，且量測裝置設置於晶圓夾持件的上游位置。接著，量測由法拉第杯所接收的第一離子束電流，以及量測由量測裝置所接收的第二離子束電流。

本發明提供一種用於即時監測離子束方法的另一實施例。該方法包含下列步驟。首先，開啟離子佈植機，離子佈植機具有一量測裝置，量測裝置靠近預定離子束路徑的特定位置所設置。接著，量測量測裝置所接收的離子束電流。量測裝置設置於離子源的下游位置以 及晶圓夾持件的上游位置。量測裝置具有一或多個導電結構，每一導電結構靠近特定位置但彼此分隔，且不同的導電結構電性連接至不同的電流計。此外，量測裝置圍繞至少下列之一的位置：特定位置以及該特定位置的直線延伸處。

本發明亦提供一種離子佈植機，包含：一離子源，用於提供一離子束；一晶圓夾持件，用於夾持藉由該離子束佈植的一晶圓；一法拉第杯，用於量測未佈植至該晶圓的該離子束；以及一量測裝置，係靠近該離子束之一預定離子束路徑的一特定位置；其中，該法拉第杯設置於該晶圓夾持件的下游位置，該量測裝置設置於該晶圓夾持件的上游位置；其中，該量測裝置設置於該離子源及該晶圓夾持件之間。再者，特定位置係選自以下群組之一：一分析磁鐵的入口、該分析磁鐵的出口、一組加速/減速電極的終端、一組變形磁鐵的終端、用於掃瞄該離子束的一掃描裝置終端、一電漿槍的終端以及該預定離子束路徑彎曲的一位置。

本發明之另一實施例是一離子佈植機。該離子佈植機包含一離子源、一分析磁鐵以及一電流計。分析磁鐵具有包圍磁場空間之外殼以及可容許離子束通過的離子束入口、離子束出口。分析磁鐵進一步具有至少一導電結構，任一導電結構設置於離子束出口之邊緣的鄰近，並且與外殼以及其它導電結構皆電性絕緣。此外，每一導電結構電性連接一電流計，藉以即時監測導電結構與偏移離子束之間的碰撞所產生的電流。因此，藉由比較撞擊於導電結構上之偏移離子束電流，可調控離子束方向。

本發明之提供即時監測離子束即時狀況之方法的另一實施例。該方法包括下列步驟：首先，提供一離子束，該離子束通過一分析磁鐵之一離子束出口；接著，量測出現於至少一導電結構之電流，該導電結構鄰近設置於該離子束出口之邊緣的附近，其中，每一導電結構與分析磁鐵之其他部份(包含其他導電結構)電性絕緣。然後，藉由即時分析該電流，離子束的偏移可被即時監測，然後，離子佈植機可以進行調整，藉以調整離子束的偏移。

100、200‧‧‧離子佈植機

10、201‧‧‧離子束

20、202‧‧‧晶圓

110、210‧‧‧離子源

120、220‧‧‧分析磁鐵

122、221‧‧‧離子束入口

121、222‧‧‧離子束出口

123、223‧‧‧磁場區域

224‧‧‧外殼

225‧‧‧導電結構

226‧‧‧電流計

127、227‧‧‧法拉第杯

228‧‧‧量測裝置

131、231‧‧‧加速/減速電極

132、232‧‧‧磁極

133、233‧‧‧電漿槍

301~304、501、502‧‧‧步驟

第一圖顯示一傳統離子佈植機的示意圖；第二A圖至第二C圖顯示根據本發明一實施例之離子佈植機之剖面示意圖；第二D圖至第二F圖顯示根據本發明一實施例之量測裝置之剖面示意圖；第三A圖及第三B圖顯示根據本發明一實施例之方法流程圖；第四A圖至第四D圖顯示根據本發明一些實施例之剖面示意圖；以及第五圖顯示根據本發明另一實施例之方法流程圖。

本發明的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。

如先前技術所述，當法拉第杯至少部份被晶圓、晶圓夾持件或者被其它的相關硬體所遮蔽時，將無法即時監測離子束。此外，即使使用分析工具(profiler)分析離子束，如習知技藝者所知，分析工具同樣地係設置於晶圓夾持件的附近位置或著下游位置，用以在離子束被佈植到晶圓之前或之後分析離子束。而由於傳統的法拉第杯以及分析工具無法持續地在整個離子佈植期間監測離子束，因此，傳統的法拉第杯以及分析工具皆無法即時監測離子束的狀態。

第二A圖顯示根據本發明一實施例離子佈植機200的剖面示意圖。離子佈植機200包含一離子源210以及一分析磁鐵220。分析磁鐵220包含一離子束入口221、一離子束出口222、一磁場區域223以及一外殼224。離子束入口221朝向離子源210而離子束出口222朝向晶圓202。離子束201由離子源210產生，並且由分析磁鐵220調整。離子束201通過離子束入口221進入分析磁鐵220，然後通過離子束出口222投射至晶圓夾持件(未圖示)上，而晶圓夾持件夾持欲離子佈植的晶圓202。通常，一些元件係設置於分析磁鐵220以及晶圓夾持件(晶圓202)之間，用以彈性調整離子束201，以便於不同的晶圓202可適當地以個別的佈植參數值佈植。例如，加速/減速電極231係用於增加或減少離子束201的能量，磁極232係用於調整離子束201的輪廓以及大小，電漿槍233則用於在晶圓202佈植之前以適當地電性中和離子束201。法拉第杯227可量測佈植至晶圓202的離子束201，晶圓夾持件相對於離子束201的移動可導致晶圓202相對於離子束201的相對移動。特別是，一或多個量測裝置228係設置於離子源210以及法拉第杯227之間。此處，每一量測裝置228係靠近預定離子束路徑的一特定位置並設置於晶圓夾持件的上游位置(亦即，晶圓202的上游位置)。再者，每一量測裝置228係 電性連接一電流計226，電流計226可量測出現於量測裝置228上的任何電流。需注意的是，第二A圖僅顯示所提出之離子佈植機200的概念，量測裝置228的數量、位置、以及其它細節並不限於第二A圖，離子佈植的其它元件細節亦不限於第二A圖。

值得注意地是，量測裝置228以及法拉第杯227係以不同方法量測離子束201。設置於晶圓夾持件下游位置(亦即，未圖示的晶圓夾持件下游位置)的法拉第杯227可接收所有的離子束201，並量測所有的離子束201電流。相對地，量測裝置228係設置於晶圓夾持件的上游位置，並沿著離子源210及晶圓夾持件之間的預定離子束路徑所設置(但不會與預訂離子束路徑發生交叉)。因此，當實際的離子束路徑與預定離子束路徑有所偏差時，至少會有一部份離子束201會被量測裝置228接收以及測量，但是若實際的離子束路徑與預定離子束路徑沒有偏差或偏差小到可以忽略時，將沒有任何離子束201會被量測裝置228接收以及測量。再者，由於量測裝置228係設置於晶圓夾持件的上游位置，因此，無論法拉第杯227是否至少部分地被晶圓夾持件所遮蔽，量測裝置228仍可監測離子束201的狀態。據此方式，量測裝置228可在法拉第杯227無法接收所有的離子束201期間，監測離子束201的變化，亦即，量測裝置228提供一種即時監測離子束的方法。

再者，實際離子束路徑與預定離子束路徑之間的偏差通常有兩個成因。一者為離子佈植機任何元件的實際運作在實際狀態下因為噪音、震動、誤差等等的影響，因此可能與預定的運作不同，使得離子佈植機可能無法適當地調整出預定離子束路徑。另一成因為離子佈植機任何元件的實際運作可能不夠穩定，以致於實際的離子束路徑可能在佈植期間發生變化。更清楚而言，由於 在離子束中帶電離子的移動係顯著地發生變化，因此在離子束路徑彎曲或者離子束變形(或者視為外型改變)的一部份預定離子束路徑上係產生更嚴重的偏差。

第二B圖簡要地繪示量測裝置228以及電流計226設置於預定離子束路徑彎曲之所有可能位置的特定情況。需注意的是，第二B圖為簡要起見，係省略設置於分析磁鐵220及晶圓夾持件之間的許多元件。然而，本發明僅需要量測裝置228靠近設置於預定離子束路徑的特定位置上，用以即時監測此特定位置周圍的離子束201變化，但並非限於此處所繪示的特定位置。例如，量測裝置228可設置於分析磁鐵220入口、分析磁鐵220出口、加速/減速電極231的終端、變形磁極232的終端、電漿槍233的終端、用於掃瞄離子束201的掃描裝置(未圖示)、介於相鄰加速/減速電極231的內部空間、介於相鄰變形磁極232的內部空間以及預定離子束路徑彎曲的位置。

第二C圖簡要地繪示量測裝置228以及電流計226的可能位置。量測裝置228以及電流計226係設置於靠近預定離子束路徑彎曲的特定位置，亦可設置於自預定離子束路徑之特定位置直線延伸的一位置。需注意的是，第二C圖為簡要起見，係省略設置於分析磁鐵220及晶圓夾持件之間的許多元件。一般而言，量測裝置228係設置於靠近預定離子束的位置上，用以有效監測離子束。然而，由於部分元件已嚴密地設置，因而沒有足夠空間用以配置量測元件228。在此情況下，其可有效地設置量測元件228於預定離子束路徑之特定位置直線延伸上的一位置。

再者，為更準確及彈性的即時監測離子束，量測裝置228的型態具有許多不同可能的位置。例如，離子佈植機200可具有一或多個量測裝置228，用以 監測一或多個預定離子束路徑的位置。或者，量測裝置228可固定於離子佈植機200之內，但亦可於離子佈植機200內移動。本發明具有一優點係為量測裝置228可彈性移動，以在不同時間不同位置監測實際梨子路徑與預定離子束路徑的同異。

在第二D圖的一示例中，量測裝置228係塑造為單一個體的外型、僅有單一個且圍繞預定離子束201路徑之特定位置的環形，此處，第二D圖係為垂直於離子束201的剖面圖。量測裝置208係由導電材料製成，並電性連接電流計226。以此方式，當離子束偏移特定位置時，離子束可能碰撞量測裝置228，致使電流計226偵測到電流。合理地，當量測裝置228的徑向尺寸明顯地小於離子束201的剖面面積時，量測裝置228僅可用於偵測顯示於量測裝置228上的電流是否為零來判斷離子束201是否偏移。相對地，當量測裝置228的徑向尺寸等於或甚至大於離子束201的剖面面積時，量測裝置228甚至於可用於比較顯示於量測裝置228上的電流以及由法拉第杯227所接收的電流，來偵測離子束201偏移的程度。

再者，為彈性監測離子束201的偏移程度，如第2E圖及第2F圖所示，量測裝置228亦可塑造為圍繞離子束201的兩相對圓弧，或者塑造為圍繞離子束201的一些分離圓弧。由於圓弧之間的相對幾何關係，以此方式，藉由比較顯示於不同圓弧上的不同電流，可決定離子束201的偏移方向以及偏移角度，因而可控制預定離子束201路徑。

簡而言之，量測裝置228具有一或多個導電結構225(參閱第四A圖)，每一導電結構225圍繞預定離子束路徑的特定位置，但與其它導電結構225的特定位置分開。此處，不同導電結構225係電性連接不同電流計226。據此，不僅可 偵測離子束是否偏移預定離子束路徑，亦可偵測偏移之離子束的偏移方向及偏移角度。

需注意的是，量測裝置228以及導電結構225的外型/尺寸並不限定於此處所述。雖然示例的量測裝置228具有「環形」，用於強調圍繞預定離子束201路徑的特徵，但事實上，量測裝置228可塑造為一些連續導電結構225的結合，或者一或多個可彎曲外型導電結構225的結合。再者，量測裝置228(用於形成量測裝置228的導電結構225亦同)的尺寸及面積並不限於此處所述。需注意的是，作為一部份量測裝置228的每一導電結構225在外型、尺寸等等，亦具有相似的可彎曲性。例如，量測裝置228可具有三或四個導電結構225，每一導電結構225係塑造為連續桿狀的外型，以致於量測裝置228可塑造為圓角落化之方形(rectangle of roundness)。

合理地，如上所述，當量測實際的離子束細節時，例如量測離子束的偏移方向以及偏移角度的程度，離子佈植的運作以及離子束和晶圓夾持件之間相對移動的運作可根據改善晶圓上實際的離子佈植結果調整。

據此，本發明提供一種用於即時監測離子束的方法，特別是當法拉第杯227至少部分被遮蔽時，即時監測離子束的方法。如第三A圖所示，該方法包含下列步驟。於步驟301中，開啟離子佈植機，離子佈植機具有用於移動晶圓202的一晶圓夾持件、用於量測離子束的一法拉第杯227以及設置於靠近離子束之預定離子束路徑特定位置的一量測裝置228，其中，法拉第杯227設置於晶圓夾持件的下游位置，且量測裝置228設置於晶圓夾持件的上游位置。於步驟302中，量測由法拉第杯227所接收的第一離子束電流，以及量測由量測裝置228所接收的第二離子束電流。

合理地，由法拉第杯227所接收的第一離子束電流在晶圓202通過離子束期間係連續且逐漸地變化。因此，若偵測到第一離子束電流不正常變化，則視為離子束產生不正常的狀況。然而，在晶圓202通過離子束期間，法拉第杯227無法接收整個離子束201，甚至於當法拉第杯227被晶圓202整個遮蔽時，法拉第杯227無法接收任何的離子束201。因此，離子束201部分的不正常現象將無法由法拉第杯227所偵測。

不過，無論法拉第杯227是否被遮蔽，量測裝置228可接收及量測第二離子束電流。以此方式，離子束201的變化可藉由量測裝置228即時監測。簡而言之，當實際離子束路徑，或者實際離子束外型/輪廓在晶圓202通過離子束201期間產生變化，顯示於量測裝置228上的第二離子束電流將相對應地改變，除非因離子束路徑/外型/輪廓等引起的變化是小到可以忽視或小到不會被量測裝置所測量到。之後，藉由連續地分析第二離子束電流，離子束201的變化或者視為離子佈植機的變化可被即時監測。

如上所述，量測裝置228的細部組態可為彈性，且離子束201的偏移方向以及偏移角度亦可量測。換句話說，不僅可即時監測出現的離子束201不正常現象、或者離子佈植機的現象，亦可即時監測不正常現象的細節。

需注意的是，量測裝置228的運作係與法拉第杯227的運作獨立分開，其因為量測裝置228係設置於晶圓夾持件的上游位置而法拉第杯227係設置於晶圓夾持件的下游位置，並且系分別連接到不同的電流計。據此，本發明提供用於即時監測離子束的另一種方法。

如第三B圖所示，該方法包含下列步驟。於步驟303中，開啟離子佈植機，離子佈植機具有用於移動晶圓202的一晶圓夾持件以及設置於靠近離子束之預定離子束路徑特定位置的一量測裝置228，其中，量測裝置228設置於晶圓夾持件的上游位置且圍繞至少一特定位置，以及設置於該特定位置的直線延伸處位置，其中量測裝置228具有一或多個導電結構225，每一導電結構225靠近特定位置設置，但與其它特定位置及導電結構225分開設置，不同的導電結構225係電性連接至不同的電流計226。於步驟304中，量測由量測裝置228所接收的離子束電流。

基於由法拉第杯227所量測的第一離子束電流以及由量測裝置228所量測的第二離子束電流，本發明更可執行至少一部分可能的應用。例如，傳送一警告訊號以強調出現不正常現象、調整實際離子束路徑、調整離子佈植機運作、調整佈植於晶圓上的離子束佈植等等。

一種可能的應用是當法拉第杯227所量測的第一離子束電流及/或量測裝置228所量測的第二離子束電流產生不正常變化、產生變化或者不為零時，傳送一警告訊號。亦即，當不正常變化出現時且法拉第杯227並未全部被晶圓202所遮蔽，或者當第二離子束電流並非為零或者產生變化且法拉第杯227並未全部被晶圓202遮蔽時，可傳送一警告訊號。例如，當法拉第杯227並未全部被遮蔽時，若量測裝置228所量測的第二離子束電流為X，接著，在法拉第杯227至少部分被遮蔽期間，量測到的第二離子束電流並非為X，則可判定發生不正常現象，並傳送一警告訊號以凸顯此不正常現象。

另一種可能應用為根據量測的第一離子束電流及/或量測的第二離子束電流調整離子佈植機200的運作，特別是根據量測的第一離子束電流的變化及/或量測的第二離子束電流的變化以調整離子佈植機200的運作。因此，至少可調整如下所述其中之一的離子佈植機200運作：實際的離子束路徑、離子束能量、離子束的淨電流、離子束的分佈以及晶圓202和離子束201之間的相對移動。例如，當第二離子束電流並非為零時，其表示實際的離子束路徑與預定離子束路徑有所差異，而晶圓202上的離子佈植可根據實際的離子束路徑與預定離子束路徑之間的差異調整。再者，可調整離子佈植機200以修正實際的離子束路徑，以致於在實際的離子束路徑與預定離子束路徑之間的差異為零或者至少可被忽略。換句話說，根據量測的第一離子束電流及/或量測的第二離子束電流，可調整實際的離子束路徑逼近或甚至等於預定離子束路徑。此外，當離子束並未沿著預定離子束路徑傳送時，亦可調整晶圓夾持件，以致於在離子束201及晶圓202之間的實際離子佈植角度仍然等於預定離子佈植角度。

此外，為彈性地監測離子束，本發明亦可沿著預定離子束路徑移動量測裝置。以此方式，預定離子束路徑的不同位置可由此簡易機制彈性地監測。例如，不同的離子束佈植通常需要不同種類的離子束，且離子佈植機的運作通常亦不同，以提供不同需求的離子束。再者，有時相鄰加速/減速電極231之間的電壓差較大，但有時用於塑型/成型離子束之磁極232的大小係較大。因此，相同的量測裝置228可於 離子佈植機200的不同元件之間移動，以彈性量測可能產生較大的離子束偏差。

當然，為彈性以及精準地監測離子束，本發明亦可控制調整量測裝置228以及特定位置之間的相對幾何關係。因此，可更有效地即時監測離子束的偏移方向以及偏移角度的程度。

再者，如上所述，每一量測裝置228可藉由一或多個導電結構225形成。每一導電結構225圍繞離子束201的一特定位置且電性連接一電流計226，但與其它特定位置及其它導電結構225分隔。因此，藉由適當地調整導電結構225的形狀及/或數量/位置可連續且準確地監測離子束201，以便於獲得離子束201的即時訊息。需注意的是，具有越多的導電結構225，量測的第二離子束電流可具有越高的準確性以及越高的彈性。

如第四A圖所示，其係有關於量測裝置228之特定位置的一實施例，其中量測裝置228係由設置於靠近分析磁鐵220出口邊緣的至少一導電結構225形成。此處，每一導電結構225藉由一絕緣體(為簡化起見並未圖示)與分析磁鐵220的外殼224及其他導電結構225電性絕緣。每一導電結構225電性連接一電流計226，以致於顯示於導電結構225上的任何電流可被即時監測。

一般來說，係先藉由法拉第杯227和/或分析植入結果，進行離子束201之量測。因此，可量測得到一初始離子束電流I0。然後，在離子植入過程中，當導電結構225捕捉到偏移離子束201所產生的偏移電流ID時，顯然，晶圓202上的真實植入離子束電流已經由I0改變至I0 與ID之差值。因此，由於電性連接至導電結構225的測量裝置可連續顯示ID之數值，真實植入離子束電流I0-ID可以被即時監測。離子植入過程可以被相應地調整，例如，調整離子源210藉以調整剛剛生成離子束201的離子數量，調整離子束201之掃描路徑藉以調整植入結果，以及/或延長植入時間藉以平衡實際植入離子束電流所減少的數量。

此外，偏移離子束電流ID是期望軌跡之偏移角度的函數。因此，導電結構225可用於測量偏移離子束201的偏移角度。在這種情況下，複數個導電結構225可分別設置於期望軌跡的附近，使得對於不同的偏移角度，偏移離子束201可碰撞不同的導電結構225。然後，藉由連續測量不同的導電結構225所收集的不同離子束電流，離子束201的偏移可以被即時監測。毫無疑問地，使用導電結構225的數量越多，可測量之離子束201偏移越精確。藉此，可相應地調整離子佈植機200的運作，甚至進行離子佈植機200的保養維護，從而改善離子束201的偏移。此外，晶圓202上的實際植入狀況也可作相應調整。例如，可以傾斜晶圓202，藉以調整晶圓202上的即時入射角，使得離子束201動態垂直於晶圓202，而達成預定植入狀況。

此外，如第四A圖所示，在理想狀況下，離子束201由離子束入口221通過離子束出口222沿著一期望軌跡投射至晶圓202。事實上，偏移離子束也可通過離子束出口222，若偏折的角度/幅度不大。因此，導電結構225的分佈可分為兩種情況：沿著平行於期望軌跡方向的分佈，以及垂直於期望軌跡在離子束出口橫截面上的分佈。

例如，第一種情況的一些可能變化顯示於第四B圖至第四D圖。其中，第四B圖顯示所有導電結構225僅位於離子束出口222之內部；第四C圖顯示所有導電結構225僅位於離子束出口222之外部，且朝向晶圓202；第四D圖顯示所有導電結構225環繞外殼224之一部分(或說環繞離子束出口222之一部份)。值得注意的是，其關鍵就在於偏移離子束201之不同偏移角度，可以被所使用的一個或多個導電結構225所偵測。

顯然，第四B圖顯示一種可以測量一段範圍之偏移角度的設計(導電結構225的寬度越大，可量測的偏移角度越大)。第四C圖顯示一種可以不會減少離子束出口222之有效直徑而又可以測量一段範圍之偏移角度的設計(導電結構225的寬度越大，可量測的偏移角度越大)。第四D圖顯示一種可以測量大範圍偏移角度的設計(導電結構225垂直於期望軌跡的長度越大，可量測的偏移角度越大)。

顯示於第四C圖的變化可以修改為設置導電結構225於離子束出口222之外部，而且導電結構225不重疊該離子束出口222之一截面，其中，該截面垂直於期望軌跡。顯然，在此修改中，沒有增加導電結構225到離子束出口222，並且更容易定位導電結構225。

顯示於第四D圖的變化可以修改為導電結構225環繞外殼224之一部分(特別是離子束出口222之一部份)，導電結構部份重疊離子束出口222之一截面以及外殼224鄰近離子束出口222之一部分，其中，該截面垂直於期望軌跡。顯然，在此修改中，藉由增加導電結構225重疊外殼224之一部分的長度，可以簡單地增加可偵測的偏移角度。

顯然，此關鍵在於期望軌跡以及導電結構之間的相對幾何關係。藉由設置導電結構225在相對於期望軌跡的不同角度/距離上，可偵測到不同偏移的離子束。以往，因為離子束201可能偏移至任何方向，因此導電結構通常設置於期望軌跡的周圍。

當然，還有其他尚未顯示的變化。例如，導電結構225可以被設置為一個陣列或環繞期望軌跡之複數同心環。例如，由於導電結構225應用於離子束201，導電結構225可以是至少一迴圈，該迴圈具有大致等於離子束直徑的橫截面寬度，或一些分別分佈在離子束201的期望軌跡附近的塊狀物。

值得注意的是，上述變化例僅是範例。本發明可以混合使用任何上述變化和/或上述變化之修改。例如，上述之「所有導電結構225」的限制，可修改為「至少一導電結構225」。例如，上述變化例的特點可以被混合使用於任何例子。

值得注意的是，本發明沒有限定導電結構225的詳細位置/形態/數目。其實，即使導電結構225的材料也是沒有限定。導電結構225的實際形狀、位置、數量和材料是可以依據實際情況改變。例如，至少一導電結構225是以附著於外殼之非金屬導電材料製作。例如，形成至少一導電結構225的導電材料可以是石墨、導電薄膜、導電膠等。

例如，外殼224通常是以導電材料製作，使得非期望的離子和/質量在碰撞外殼224後可以被吸收。因此，導電結構225可以是外殼224的一部分。當然，在這種情況下，用來收集非期望離子的一部分之外殼224以及用來收集偏離離子束201的另一部分之外殼224之間必 須是電性絕緣，使得測量裝置226所量測的電流僅是由偏移離子束201所產生。

總之，其主要特點在於導電結構鄰近設置於離子束出口之邊緣的附近，而且導電結構與外殼電性絕緣，使得至少一部分之偏移離子束201可以在投射至晶圓202之前被導電結構所偵測。

本發明另一實施例係為一種用於即時監測離子束的方法。請參閱第五圖，該方法包含下列步驟：首先如步驟501所示，在理想狀態下，提供一離子束沿著期望軌跡通過離子佈植機之分析磁鐵的出口至晶圓上；再者，如步驟502所示，量測靠近出口設置的至少一導電結構上顯示的電流，其中每一導電結構係與其它導電結構以及分析磁鐵的其它位置電性絕緣。當然，每一導電結構係與用於量測電流的電流計電性連接。

顯然，當離子束並未全部通過離子束出口，部分離子將碰撞導電結構，並於導電結構上產生離子束電流。因此，由於每一導電結構之配置皆為已知，藉由即時分別監測每一導電結構之離子束電流，離子束之真實軌跡可以被即時監測。

在此，導電結構的限制和變化並非本實施例的關鍵。先前實施例討論的所有限制和變化均可應用於本實施例。

此外，在離子束之真實軌跡被即時監測之後，晶圓上的真實植入結果也可以被即時監測。因此，可相應地調整離子佈植機或離子植入製程之至少一實際參數值，使得離子束之一真實軌跡被調整為期望軌跡。例如，離子佈植機的實際參數值為來源條件(source condition) (放電電流/電壓、來源磁鐵、製程氣體流量、燈絲電流/電壓(filament current/voltage)、陰極電流/電壓)、擷取操縱位置(extraction manipulator position)、擷取電流/電壓、抑制電流/電壓、分析磁鐵(AMU)電流/電壓、線束壓力(beam line pressure)、以及在加速/減速區域期間的其它減速/加速電壓/電流、光束分析儀。其亦可能運作離子佈植機，使得離子束的真實軌跡被調整為期望軌跡。當然，如果調整真實軌跡的成本/困難度較高，也可以調整晶圓的幾何狀況，使得該離子束沿著一真實軌跡之一植入結果相當於該離子束沿著期望軌跡之一植入結果。

本發明另一實施例係為一種用於即時監測離子束的方法。監測離子束的方法包括開啟離子佈植機200，離子佈植機200具有一量測裝置228，量測裝置228靠近預定離子束201路徑的特定位置設置，並量測所接收的離子束電流，其中，量測裝置228設置於離子源210的下游位置以及晶圓夾持件的上游位置，量測裝置228具有一或多個導電結構225，導電結構225靠近特定位置但彼此分隔，且不同的導電結構225電性連接至不同的電流計226。此外，量測裝置228圍繞至少其中之一的位置：特定位置以及該特定位置的直線延伸處。

相似地，該方法亦包含當量測裝置所量測的離子束電流不為零或者產生變化時傳送一警告訊號。亦可根據量測的離子束電流調整離子佈植機200的運作，以調整實際的離子束路徑、離子束能量、以及離子束電流。再者，當量測的離子束電流(其對應上述的第二離子束電流)不為零時，離子佈植機200可調整實際的離子束路徑，以致於晶 圓202上的離子佈植可對應的調整，其中當離子束201在理想狀態下沿著預定離子束路徑傳送時，量測裝置228係不受離子束201影響而產生上述動作。在調整離子佈植機200之後，實際的離子束201路徑係等於預定離子束201路徑。當離子束201未沿著預定離子束201路徑傳送時，該方法更包含調整離子佈植機200，以致於在離子束201以及晶圓202之間的實際佈植角度等於預定佈植角度。

如上所述，量測裝置228的特定位置係選自以下群組之一：分析磁鐵220的入口、分析磁鐵220的出口、一組加速/減速電極231的終端、一組變形磁極232的終端、用於掃瞄離子束201的掃描裝置終端、電漿槍233的終端以及預定離子束路徑彎曲的位置。

該方法亦可根據不同的導電結構225所量測的不同離子束電流決定離子束201的偏移方向以及偏移程度，其中每一導電結構225以及特定位置之間的相對位置係可被控制。該方法亦可根據離子束201的偏移方向以及偏移程度調整離子佈植機200的運作。進一步而言，該方法可根據離子束201的偏移方向以及偏移程度調整離子束201以及晶圓夾持件之間的相對移動。再者，該方法可改變量測裝置228以及特定位置之間的相對位置，用以進一步監測離子束201的偏移方向以及偏移程度。此外，該方法可沿著預定離子束路徑移動量測裝置228，以監測預定離子束路徑的複數個位置。

綜上所述，即使法拉第杯被晶圓或者其它硬體全部或部分遮蔽時，離子束仍可被即時監測。再者，藉由比較由法拉第杯及量測裝置所偵測的不同離子束電流，及/或藉由適當地調整量測裝置的細節， 離子束的偏移可被準確地即時監測。因此，離子佈植機的運作、實際的離子束、晶圓以及離子束之間的相對移動、晶圓夾持件以及離子束之間的相對移動以及量測裝置及特定位置之間的相對位置可據此調整。因此，即使法拉第杯被全部或部分遮蔽時，離子束的偏移可被消除、晶圓上的實際佈植可被調整，以及實際佈植角度可藉由本發明即時監測離子束的方法調整。

上述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即凡其他未脫離本發明所揭示精神所完成之各種等效改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在下述之申請專利範圍內。

200‧‧‧離子佈植機

201‧‧‧離子束

202‧‧‧晶圓

210‧‧‧離子源

220‧‧‧分析磁鐵

221‧‧‧離子束入口

222‧‧‧離子束出口

223‧‧‧磁場區域

224‧‧‧外殼

226‧‧‧電流計

227‧‧‧法拉第杯

228‧‧‧量測裝置

231‧‧‧加速/減速電極

232‧‧‧磁極

233‧‧‧電漿槍

Claims (29)

1. 一種監測離子束的方法，包含：開啟一離子佈植機，該離子佈植機具有一用於調整一離子束的分析磁鐵，其具有用於移動一晶圓的一晶圓夾持件、用於量測該離子束的一法拉第杯以及設置於靠近該離子束之一預定離子束路徑之一特定位置的一量測裝置；以及量測由該法拉第杯所接收的一第一離子束電流，以及量測由該量測裝置所接收的一第二離子束電流；其中，該法拉第杯設置於該晶圓夾持件的下游位置；其中該特定位置係位於該分析磁鐵的下游位置與該晶圓夾持件的上游位置；其中該量測裝置具有一或多個導電結構，每一導電結構圍繞該特定位置，其中每一該導電結構與該特定位置及其它該導電結構分開，且不同的該導電結構係電性連接不同電流計。
2. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，更包含發生下列至少其中之一者時，傳送一警告訊號：當該晶圓夾持件相對於該離子束移動且該法拉第杯未完全由該晶圓所遮蔽時，該第一離子束電流具有一異常變化；當該法拉第杯完全由該晶圓所遮蔽時，該第二離子束電流不為零；以及當該法拉第杯完全由該晶圓所遮蔽時，該第二離子束電流產生變化。
3. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，更包 含調整該離子佈植機之該操作，以根據該第一離子束電流及該第二離子束電流調整至少下列之一者：實際離子束路徑、該離子束之能量及該離子束的淨電流。
4. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，更包含當該第二離子束電流並非為零時，調整該離子佈植機以調整一實際的離子束路徑，以致於該晶圓上之佈植係對應地調整，其中，當該離子束於一理想狀態下沿著該預定離子束路徑傳送時，該量測裝置係與該離子束分隔。
5. 如申請專利範圍第4項所述之監測離子束的方法，更包含調整該離子佈植機，以致於該實際的離子束路徑等於該預定離子束路徑。
6. 如申請專利範圍第4項所述之監測離子束的方法，更包含當該離子束未沿著該預定離子束路徑傳送時，調整該晶圓夾持件，以致於在該離子束及該晶圓之間的一實際佈植角度等於一預定佈植角度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，更包含根據該第一離子束電流及該第二離子束電流調整至少下列之一者：該離子束、該離子佈植機之操作以及該晶圓及該離子束之間的相對移動。
8. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，其中該特定位置係選自以下群組之一：加速/減速電極的末端、變形磁鐵的末端、用於掃瞄該離子束的一掃描器末端、一離子槍的末端、相鄰 加速或減速電極之間的內部空間、相鄰變形磁鐵的內部空間以及該預定離子束路徑彎曲的一位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，更包含根據不同的該導電結構所量測之不同離子束電流決定該離子束之一偏轉方向及一偏轉程度，其中每一該導電結構及該特定位置之間的一相對位置係被控制。
10. 如申請專利範圍第9項所述之監測離子束的方法，更包含根據該離子束之該偏轉方向及該偏轉程度調整該離子佈植機的該操作。
11. 如申請專利範圍第9項所述之監測離子束的方法，更包含根據該離子束之該偏轉方向及該偏轉程度調整該離子束及該晶圓夾持件之間的一相對位置。
12. 如申請專利範圍第9項所述之監測離子束的方法，更包含改變該量測裝置以及該特定位置之間的一相對位置，用以進一步監測該離子束的該偏轉方向以及該偏轉程度。
13. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，該量測裝置圍繞至少下列其中之一者：該特定位置及自該特定位置的一直線延伸處。
14. 如申請專利範圍第1項所述之監測離子束的方法，更包含沿著該預定離子束路徑移動該量測裝置，以監測該預定離子束路徑的複數個位置。
15. 一種監測離子束的方法，包含： 開啟一離子佈植機，其具有一量測裝置，該量測裝置設置於靠近一離子束之一預定離子束路徑的一特定位置；以及量測由該量測裝置所接收的一離子束電流；其中，該量測裝置設置於一離子源的下游位置以及一晶圓夾持件的上游位置；其中該特定位置係位於一用於調整一離子束的分析磁鐵的下游位置與一用於移動一由該離子束佈植之晶圓的晶圓夾持件的上游位置；其中該量測裝置具有一或多個導電結構，每一導電結構圍繞該特定位置，其中每一該導電結構與該特定位置及其它該導電結構分開，且不同的該導電結構係電性連接不同電流計；其中該量測裝置圍繞至少下列其中之一者：該特定位置及自該特定位置的一直線延伸處。
16. 如申請專利範圍第15項所述之監測離子束的方法，更包含發生下列至少其中之一者時，傳送一警告訊號：該量測的離子束電流不為零；以及該量測的離子束電流產生變化。
17. 如申請專利範圍第15項所述之監測離子束的方法，更包含調整該離子佈植機之操作，以根據該量測的離子束電流調整至少下列之一者：一實際離子束路徑、該離子束之能量及該離子束的電流。
18. 如申請專利範圍第15項所述之監測離子束的方法，更 包含當該量測的離子束電流並非為零時，調整該離子佈植機以調整一實際的離子束路徑，以致於一晶圓上之佈植係對應地調整。
19. 如申請專利範圍第18項所述之監測離子束的方法，更包含調整該離子佈植機，以致於該實際的離子束路徑等於該預定離子束路徑。
20. 如申請專利範圍第18項所述之監測離子束的方法，更包含當該離子束未沿著該預定離子束路徑傳送時，調整該離子佈植機，以致於在該離子束及該晶圓之間的一實際佈植角度等於一預定佈植角度。
21. 如申請專利範圍第15項所述之監測離子束的方法，其中該特定位置係選自以下群組之一：加速/減速電極的末端、變形磁鐵的末端、用於掃瞄該離子束的一掃描器末端、一離子槍的末端、相鄰加速或減速電極之間的內部空間、相鄰變形磁鐵的內部空間以及該預定離子束路徑彎曲的一位置。
22. 如申請專利範圍第15項所述之監測離子束的方法，更包含根據不同的該導電結構所量測之不同離子束電流決定該離子束之一偏轉方向及一偏轉程度，其中每一該導電結構及該特定位置之間的一相對位置係被控制。
23. 如申請專利範圍第22項所述之監測離子束的方法，更包含根據該離子束之該偏轉方向及該偏轉程度調整該離子佈植機的該操作。
24. 如申請專利範圍第22項所述之監測離子束的方法，更 包含根據該離子束之該偏轉方向及該偏轉程度調整該離子束及該晶圓夾持件之間的一相對位置。
25. 如申請專利範圍第22項所述之監測離子束的方法，更包含改變該量測裝置以及該特定位置之間的一相對位置，用以進一步監測該離子束的該偏轉方向以及該偏轉程度。
26. 如申請專利範圍第15項所述之監測離子束的方法，更包含沿著該預定離子束路徑移動該量測裝置，以監測該預定離子束路徑的複數個位置。
27. 一種離子佈植機，包含：一離子源，用於提供一離子束；一晶圓夾持件，用於夾持藉由該離子束佈植的一晶圓；一用於調整一離子束的分析磁鐵；一法拉第杯，用於量測未佈植至該晶圓的該離子束；以及一量測裝置，係靠近該離子束之一預定離子束路徑的一特定位置設置於該晶圓夾持件的上游位置；其中，該法拉第杯設置於該晶圓夾持件的下游位置；其中該特定位置係位於該分析磁鐵的下游位置與該晶圓夾持件的上游位置；及其中該量測裝置具有一或多個導電結構，每一導電結構圍繞該特定位置，其中每一該導電結構與該特定位置及其它該導電結構分開，且不同的該導電結構係電性連接不同電流計。
28. 如申請專利範圍第27項所述之離子佈植機，其中該特 定位置係選自以下群組之一：加速/減速電極的末端、變形磁鐵的末端、用於掃瞄該離子束的一掃描器末端、一離子槍的末端、相鄰加速或減速電極之間的內部空間、相鄰變形磁鐵的內部空間以及該預定離子束路徑彎曲的一位置。
29. 如申請專利範圍第27項所述之離子佈植機，該量測裝置圍繞至少下列其中之一者：該特定位置及自該特定位置的一直線延伸處。