TWI721550B - 離子佈植裝置及方法 - Google Patents

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徐光宏
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Abstract

本揭示案描述一種用於離子佈植(ion implantation；IMP)製程之系統及方法。系統包括離子植入機、傾斜機構、離子收集設備，及控制單元。離子植入機經配置以在靶上以一角度範圍掃描離子束。傾斜機構經配置以支撐該靶並使該靶傾斜。離子收集設備經配置以自靶上之離子束掃描收集噴射離子之分佈及數目。控制單元經配置以基於校正角度來調整傾斜角度，校正角度是基於噴射離子之分佈及數目確定的。

Description

離子佈植裝置及方法
本揭露是關於一種離子佈植裝置及方法。
離子佈植(IMP)廣泛地在半導體製造中用於生成具有各種摻雜劑濃度/水平之區域。在IMP製程中，使離子加速以轟擊固體靶(例如，基板或膜)，藉此改變靶之性質(例如，物理性質、化學性質及/或電學性質)。舉例而言，在互補金屬氧化物半導體(CMOS)元件中，可藉由IMP形成具有不同摻雜劑濃度之區域。
視(例如)摻雜區域之形狀及深度而定，可使離子加速以自各個方向來撞擊靶。舉例而言，可以佈植角度塞塔(θ，靶表面法線與離子束之間的角度)及合適能量將離子佈植至靶中，使得可在所需深度/位置範圍內佈植離子。
一種離子佈植裝置包括離子植入機、傾斜機構、離子收集設備，以及控制單元。離子植入機經配置以在靶上以一角度範圍掃描離子束。傾斜機構經配置以支撐該靶並使靶傾斜。離子收集設備經配置以自靶上之離子束掃描收 集噴射離子之分佈及數目。控制單元經配置以基於校正角度來調整傾斜角度，校正角度是基於噴射離子之分佈及數目確定。
一種離子佈植之方法包括在靶上以一角度範圍掃描離子束；自靶上之離子束掃描收集噴射離子之分佈及數目；基於噴射離子之分佈及數目來確定一校正角度；以及基於校正角度來調整靶之傾斜角度。
一種離子佈植之方法包括在第一靶上以一角度範圍掃描離子束；基於來自第一靶上之離子束掃描的噴射離子之分佈及數目來確定校正角度；基於校正角度來調整第一靶之傾斜角度；以及藉由離子束以經調整傾斜角度來照射第二靶。
100:IMP製程
101:離子束
102:離子
103:離子
104:靶表面
105:離子
106:離子
107:原子
110:靶
120:表面法線
200:IMP裝置
203-1:離子資料
203-2:離子資料
203-3:離子資料
204:離子束
205-1:元件
205-2:元件
210-1:離子收集設備
210-2:離子收集設備
210-3:離子收集設備
211-1:元件
211-2:離子掃描器
220:基板
230:表面法線
300:IMP系統
301:離子束
302:掃描器
306-1:噴射離子
306-2:噴射離子
310:IMP設備
311:離子收集設備
320:控制單元/設備
340:通信機構
342:離子資料
344:傾斜角度控制信號
350:傾斜機構
350-1:負載支撐部分
350-2:傾斜台
350-3:晶圓/基板固持器
360:基板
370:表面法線
400:俯視圖
410:直方圖
500:製程
510:操作
520:操作
600:製程
610:操作
620:操作
630:操作
640:操作
700:電腦系統
702:輸入/輸出介面
703:輸入/輸出設備
704:處理器
706:通信基礎設施或匯流排
708:主記憶體/主要記憶體
710:次要記憶體
712:硬碟驅動器
714:可移式儲存設備或驅動器
718:可移式儲存单元
720:介面
722:可移式儲存單元
724:通信或網路介面
726:通信路徑
728:遠程設備
當結合附圖閱讀時，自以下詳細描述最佳地理解本揭示案之態樣。應注意，根據行業上之一般實務，各種特征並未按比例繪製。事實上，為了圖示及論述的清楚，可任意地增大或減小各種特征之尺寸。
圖1圖示IMP製程。
圖2圖示根據本揭示案之一些實施例的IMP裝置。
圖3圖示根據本揭示案之一些實施例的IMP系統。
圖4A圖示根據本揭示案之一些實施例的由離子佈植系統記錄之離子分佈。
圖4B圖示圖4A之離子分佈的直方圖。
圖5圖示根據本揭示案之一些實施例的用於執行IMP製程之方法。
圖6圖示根據本揭示案之一些實施例的用於最佳化IMP參數之方法。
圖7圖示用於實施本揭示案之各種實施例的例示性電腦系統。
以下揭示內容提供用於實施所提供標的之不同特征的許多不同實施例或實例。以下描述部件及佈置之特定實例以簡化本揭示案。此些僅為實例，且並不意欲為限制性的。另外，本揭示案在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複是出於簡化及清楚之目的，且除非另外指明否則其自身並不表示所論述之各種實施例及/或配置之間的關係。
如本文中所使用，術語「約」指示給定量之值可基於與標的半導體元件相關聯之特定技術節點而變化。在一些實施例中，基於特定節點，術語「約」可指示給定量之值在(例如)該值的5%至30%(例如，該值之±5%、±10%、±20%或±30%)內變化。
離子佈植廣泛用於半導體製造中，以形成摻雜有所需離子(在元件或結構中)之區域，從而變更該等區域之化學性質、物理性質及/或電學性質。在IMP製程中，加速離子撞擊基板之區域，使得此些離子可作為摻雜劑以所需位置/深度佈植至基板中。此些摻雜劑可能能夠使元件或結構具有所需性質，此對於各種應用至關重要。舉例而言，CMOS 元件之源極區域及汲極區域摻雜有具有與基板相反之極性的摻雜劑，並允許以閘極電壓來接通及斷開CMOS元件。可藉由在基板上執行IMP來形成源極區域及汲極區域。
在IMP製程中，可以例如約0度至約15度之傾斜角度將離子佈植至基板中。該傾斜角度代表離子之方向與基板之表面法線之間的角度。IMP製程可形成摻雜有經佈植離子(例如，摻雜劑)之區域。可將參數之理想/理論值(諸如，離子種類、離子能量、離子劑量及離子之傾斜角度)寫入至(例如)配方中，當執行IMP製程時由離子植入機執行該配方。可使用此些參數來確定離子被摻雜至基板中時離子之軌跡以及摻雜劑之理論的(例如，理想的或所需的)摻雜輪廓(例如，基板中之點對點摻雜濃度)。摻雜劑可分佈在基板之頂表面以下的所需深度範圍內。
然而，各種因素(例如，原子佈置、離子種類、離子能量及/或設備誤差)可導致摻雜離子改變軌跡以及實際摻雜輪廓偏離理論摻雜輪廓。舉例而言，對於一些原子佈置而言，當實際傾斜角度小於理論傾斜角度時，離子可不易與基板之原子碰撞，且可更深地佈植至基板中。因此，摻雜區域可更易受溝道效應影響，該溝道效應涉及離子穿透基板/摻雜區域。對於一些原子佈置而言，當實際傾斜角度大於理論傾斜角度時，離子更易與基板之原子碰撞，從而導致離子自基板被噴射出。因此，偏離理論傾斜角度可導致不同於理論設計之摻雜輪廓。另外，溝道效應可導致對基板之摻雜區域的損壞，從而導致所製造元件/結構之低產率。
圖1圖示在IMP製程100中不同離子之軌跡。如圖1中所示，離子束101由離子源或加速器(未圖示)產生且含有高能量之加速離子(例如，原始離子)以用於轟擊靶表面104上之靶110。靶110可表示任何合適的固體材料且包括複數個原子107。在被佈植至靶110中之後，離子束101之離子可在靶110之原子107中行進。舉例而言，離子103表示與原子107碰撞之離子，離子105表示在與原子107碰撞之後噴射出之離子，離子106表示佈植於原子107中之離子，且離子102表示穿透靶110之原子107的溝道離子。離子102可導致靶110中之溝道效應。傾斜角度θ表示離子束101與表面104之表面法線120之間的角度。圖1中之箭頭表示離子之路徑/軌跡。離子束101可自各個方向撞擊靶表面104，且可視傾斜角度θ、角度之定向等等來佈植或噴射離子(例如，原始離子)。離子束101可以約0度至約15度之傾斜角度θ入射在靶表面104上。噴射離子可稱作「次級離子」。
如圖1中所示，在被佈植在靶110中之後，原始離子可被佈植在原子107中(例如，離子106)，且可與原子107碰撞並被噴射出靶110(例如，離子103)。原始離子亦可以靶110為通道(channling)穿透原子107之層。在一些實施例中，所需傾斜角度θ可導致最小化數目(例如，零)的離子103及離子102。然而，在IMP製程期間偏離較佳傾斜角度θ可導致增大數目的離子102及/或離子103，從而導致實際摻雜輪廓與理論摻雜輪廓不同。尤其是，離子103可引起靶110之損壞。因此，在針對靶/層之IMP製程中最佳化傾斜角度 可減少噴射離子及溝道離子之數目。靶可因此不易被損壞及偏離所需摻雜輪廓。
本揭示案提供IMP裝置以及使用該IMP裝置來最佳化IMP製程之傾斜角度的方法。該IMP裝置及方法亦可減小噴射離子之數目並抑制IMP製程中之溝道效應，從而改良對離子之佈植劑量及/或佈植深度的控制。該裝置及方法可改良各種佈植條件下(例如，各種離子種類、靶中之各種原子佈置，及/或各種離子能量)之摻雜準確性。本揭示案之實施例可用於佈植各種材料及具有不同原子排列的材料。所揭示之IMP裝置採用離子收集設備，該離子收集設備收集並記錄自靶噴射之離子(例如，次級離子)的種類、數目及分佈。可將此些離子之已記錄資料發送至控制單元/設備，該控制單元/設備基於所記錄資料來計算傾斜角度偏差。控制單元/設備亦可校正靶之傾斜角度以減小或消除偏差，從而可最小化噴射離子及溝道離子之數目。使用所揭示之IMP裝置及方法等的益處包括在IMP製程期間改良各種IMP條件下之IMP精度及品質，及減小/防止噴射離子、溝道離子及基板損壞。因此，對於每一IMP條件及/或靶條件而言，可確定最佳化之傾斜角度以形成所需摻雜輪廓。
圖2圖示根據本揭示案之一些實施例的例示性IMP裝置200。IMP裝置200可包括離子植入機211及離子收集設備210。可將IMP裝置200置放在基板220之上。IMP裝置200可產生以傾斜角度θ撞擊基板220之離子束204，其中θ表示離子束之方向與基板220之表面法線230之間的角度。離子收集設備210可收集次級離子(例如，由於IMP製 程而自基板220噴射之離子)並將已收集之次級離子之數目、種類及分佈記錄在離子資料203中。可將離子資料203發送至控制單元/設備(圖2中未圖示)用於分析。元件205-1及205-2各自表示以不同角度自表面法線230行進之噴射離子。為了簡化描述，本揭示案中未圖示或描述其他噴射粒子，諸如，原子及電子。
離子植入機211可包括可用於離子佈植之任何合適設備。舉例而言，離子植入機211可包括氣體系統、離子發生器、提取器、加速器、質量狹縫、分析器磁體、校正器磁體及真空系統。氣體系統可提供可經離子化以用於離子產生之氣體粒子(例如，硼、磷、磷烷及胂)。離子發生器可自氣體系統中之氣體粒子產生離子。提取器可自離子發生器提取離子以形成光束線。加速器可使光束線中之離子加速以形成具有較高能量之離子。分析器磁體及質量狹縫可選擇具有足夠速度之所需離子種類，使得經加速離子可沿著光束線繼續，且校正器磁體可校正光束線入射在靶上之方向。在一些實施例中，加速器可進一步經配置以加速並聚焦自分析器磁體輸出之離子束。離子植入機211亦可包括離子掃描器，該離子掃描器在靶上掃描均勻分佈之離子束。為了圖示簡單，將離子植入機211描繪為與離子掃描器211-2連接之元件211-1，其中元件211-1表示離子植入機211之除了離子掃描器211-2以外的其他零件。離子植入機211之以上部件中的每一者可在真空環境下操作。
可將離子收集設備210置放在可接收噴射離子之任何合適位置處。可使用至少一個離子收集設備210來接 收並記錄沿著不同方向行進之噴射離子。舉例而言，圖2中圖示三個離子收集設備210-1、210-2及210-3。在一些實施例中，將離子收集設備210-1置放在基板220上方，以接收沿著距表面法線230之較小角度行進的噴射離子，且將離子收集設備210-2及210-3置放成臨近離子收集設備210-1，以接收沿著距表面法線230之較大角度行進的噴射離子。舉例而言，可將一或多個離子收集設備210佈置成沿著x方向(例如，離子收集設備210-2、210-1及210-3)及/或沿著y方向(例如，垂直於x-z平面)延伸。可將離子掃描器211-2置放在離子收集設備210-1與基板220之間，使得離子束204不被離子收集設備210-1阻擋。在一些實施例中，最佳化離子收集設備(例如，210-1、210-2及210-3)之形狀、表面積及/或位置以確保最大數目個噴射離子被收集。舉例而言，一或多個離子收集設備210可形成捕獲並記錄大多數噴射離子205之「圓頂」形狀。離子收集設備210可包括以資料形式收集並記錄噴射離子205之任何合適設備。在一些實施例中，離子收集設備210包括原子探針設備。由離子收集設備210(例如，210-1、210-2或210-3)形成之面積可足夠大以收集並記錄來自基板220的最大數目個噴射離子。在一些實施例中，每一離子收集設備210具有足夠大之面積以收集朝向離子收集設備210噴設之離子。在一些實施例中，離子收集設備210收集並記錄所有噴射離子205之種類、數目及分佈。可以離子資料203之形式記錄噴射離子205之分佈，可將離子資料203自一或多個離子收集設備210-1、210-2及210-3傳輸至控制設備/單元以用於分析傾 斜角度偏差。舉例而言，每一離子收集設備210可將相應的離子資料(例如，203-1、203-2及203-3)發送至控制設備/單元。
圖3圖示根據一些實施例之例示性IMP系統300。IMP 300可包括IMP設備310、控制單元/設備320、通信機構340，及傾斜機構350。可將基板360置放在IMP設備310下方之傾斜機構350之上。IMP設備310可以在基板360上以傾斜角度θ來掃描離子束301。
IMP設備310可包括離子植入機及離子收集設備311。離子植入機可類似於圖2中所圖示之IMP裝置200或與之相同。為了簡化說明，離子植入機由位於基板360與離子收集設備311之間的掃描器302表示。離子掃描器302可在基板360上掃描/佈植離子束301，且離子收集設備311可接收噴射離子306-1及306-2(例如，在各個方向上之次級離子)。離子收集設備311亦可記錄離子資料342，該離子資料342包括噴射離子306-1及306-2之分佈、種類及數目。在一些實施例中，離子收集設備311之面積足夠大以接收所有噴射離子(例如，306-1及306-2)。離子收集設備311可將離子資料342傳輸至控制單元/設備320用於計算傾斜角度偏差。
控制單元/設備320可包括可基於IMP設備310所傳輸之離子資料342來計算傾斜角度偏差的任何合適之(若干)電腦系統。控制單元/設備320可為IMP設備310及/或傾斜機構350之部件，或單獨的設備。舉例而言，控制單元/設備320可包括與IMP設備310整合在一起之微控制 器。控制單元/設備320可確定傾斜角度控制信號344，該傾斜角度控制信號344包括用於調整傾斜角度θ之資料及/或命令。控制單元/設備320可基於傾斜角度控制信號344來控制傾斜機構350之移動/旋轉。舉例而言，控制單元/設備320可使傾斜機構350圍繞y軸旋轉角度θ，使得離子束301可以傾斜角度θ入射在基板360上。控制單元/設備320亦可使傾斜機構350圍繞y軸旋轉校正角度△θ以調整傾斜角度θ，使得可最小化噴射離子306-1及306-2之數目及溝道離子之數目。在一些實施例中，旋轉機構350承載基板360以旋轉所需之角度範圍，且離子收集設備311收集並記錄在該角度範圍之不同角度子範圍內的噴射離子，作為離子資料342。IMP設備310可接著將離子資料342傳輸至控制單元/設備320用於分析並計算傾斜角偏差。
可基於傾斜角偏差來確定校正角度△θ。控制單元/設備320可發送傾斜角度控制信號344，該傾斜角度控制信號344包括用於使傾斜機構旋轉校正角度△θ之資料及命令，該校正角度△θ可為正值(△θ+)、零或負值(△θ-)。在一些實施例中，傾斜角度控制信號344包括基於傾斜角度θ及校正角度△θ之經調整傾斜角度。控制單元/設備320可命令傾斜機構350圍繞相反方向旋轉以獲得正的及負的校正角度△θ。在一些實施例中，如圖3中所示，傾斜機構350在△θ為負值(△θ-)時順時針旋轉(例如，沿著y軸)，且在△θ為正值(△θ+)時逆時針旋轉。在一些實施例中，傾斜機構350在校正角度△θ為零時維持基板360之定向。在校正之後，經調整傾斜角度可為(θ-△θ-)或(θ+θ+)。在一些實施例中，可藉 由使基板360傾斜而獲得校正角度△θ，因而離子束301之方向與表面法線370之間的角度可為(θ-△θ-)或(θ+θ+)。舉例而言，如圖3中所示，傾斜機構350可使基板360圍繞y軸傾斜校正角度△θ，使得基板360之頂表面(例如，入射有離子束301之表面)可具有與表面法線370的為(θ-△θ-)或(θ+θ+)之角度。傾斜機構350可使基板360圍繞y軸順時針或逆時針旋轉。在圖4A、4B中描述計算校正角度之細節。
傾斜機構350包括傾斜台350-2、負載支撐部分350-1及晶圓/基板固持器350-3。傾斜台350-2可自控制單元/設備320接收控制信號(例如，傾斜角度控制信號344)，且使晶圓/基板固持器350-3經由負載支撐部分350-1圍繞y軸傾斜所需角度。在一些實施例中，傾斜台350包括或連接至諸如馬達及/或致動器之驅動設備(圖3中未圖示)，以使晶圓/基板固持器350-3基於接收到之控制信號移動。負載支撐部分350-1可剛性地連接晶圓/基板固持器350-3與傾斜台350-2，使得傾斜台350-2可驅動晶圓/基板固持器350-3旋轉/移動由控制信號所命令之角度。可使用晶圓/基板固持器350-3來固定基板360以用於IMP製程，使得在IMP製程期間基板360與晶圓/基板固持器350-3之間的相對位置可不變/穩定。離子束301可因此在IMP製程期間撞擊所需區域。
通信機構340可包括促成離子佈植設備310與控制單元/設備320之間以及控制單元/設備320與傾斜機構350之間的通信(例如，信號及/或資料之傳輸)之任何合適的 有線或無線通信方法，諸如，區域網路(LAN)及/或WiFi網路。
在例示性IMP製程中，控制單元/設備320儲存用於IMP製程之配方。該配方可含有資料，諸如，離子束通量及傾斜角度。在一些實施例中，控制單元/設備320執行配方以執行IMP製程。控制單元/設備320可將反映離子束通量及傾斜角度之資料/控制信號發送至IMP設備310及傾斜機構350。因此，IMP設備310可在基於該配方之離子束通量下經由離子掃描器302掃描離子束301，且傾斜機構350可使基板360旋轉而使得離子束301與基板360之表面法線370之間形成傾斜角度θ。
離子收集設備311可收集並記錄在IMP製程期間來自基板360之噴射離子。可將噴射離子之分佈以離子資料342之形式記錄並儲存在離子收集設備311中，並將其傳輸至控制單元/設備320。可使用離子資料342來計算摻雜劑之劑量(例如，摻雜及/或噴射之離子的數目)以及離子束301之傾斜角度偏差。舉例而言，離子資料342可包括每一噴射離子在離子收集設備311上之位置及噴射離子之數目。控制單元/設備320可自該資料提取摻雜在基板360中之離子的劑量及/或傾斜角度偏差。在一些實施例中，控制單元/設備320包括用於執行計算及分析之合適軟體及硬體，用於自離子資料342計算劑量及傾斜角度偏差。隨後，控制單元/設備320可產生傾斜角度控制信號344，該傾斜角度控制信號344包括經調整傾斜角度θ及校正角度△θ，以控制傾斜機構350使基板360旋轉/移動該經調整傾斜角度。可最小化由離 子收集設備311收集並記錄之噴射離子的數目以及溝道離子之數目。
在一些實施例中，傾斜角度θ之調整可包括循環製程。舉例而言，控制單元/設備320可繼續基於離子資料342調整傾斜角度θ，直至收集並記錄了最大數目個噴射離子為止。在一些實施例中，可將具有最小數目個噴射離子之IMP條件記錄在控制單元/設備320中作為最佳配方，且可將該IMP條件用於後續靶之IMP製程。
圖4A及圖4B圖示根據一些實施例的基於由離子收集設備在一角度範圍上記錄之不同噴射離子之分佈來計算校正角度的例示性方法。圖4A圖示離子收集設備所記錄之噴射離子的例示性俯視圖400，且圖4B圖示在圖4A中所圖示之每一角度子範圍中已收集之噴射離子之百分比的例示性直方圖410。
如圖4A中所示，IMP設備(與IMP設備310類似或相同)可在靶(與基板360類似或相同)上以一角度範圍上掃描離子束(與離子束301類似或相同)。舉例而言，該角度範圍可為自約-θ3至約θ3，其中θ3表示角度值。正號及負號表示相對於靶之表面法線的相反方向。舉例而言，IMP設備可自-θ3朝向0°掃描，且自0°朝向θ3掃描。在一些實施例中，將該角度範圍劃分為六個角度子範圍[-θ3,θ2)、[-θ2,-θ1)、[-θ1,0)、[0,θ1)、[θ1,θ2)及[θ2,θ3)。當IMP設備在每一角度子範圍中掃描時，離子收集設備可收集並記錄噴射離子。區域y1、y2、y3、y4、y5及y6表示(例如)離子收集設備在相應之角度子範圍中收集之噴射離子的分佈 及數目(或劑量)。舉例而言，y1表示當掃描角度子範圍[-θ3,θ2)時噴射離子之分佈及數目，y2表示當掃描角度子範圍[-θ2,θ1)時噴射離子之分佈及數目，等等。可計算(例如，區域y1至y6之)噴射離子之總數目並將其記錄為Y。可將每一角度子範圍中之噴射離子相對於噴射離子之總數目的百分比計算為yi/Y×100%=xi%(i=1,2,...,6)，且在圖4B之直方圖中描繪。直方圖410可反映每一角度子範圍中之噴射離子的數目及分佈。
在一些實施例中，可將校正角度△θ計算為角度子範圍中之平均角度的加權和。舉例而言，角度子範圍中之平均角度可為(θi+θ(i-1))/2。因此，可將校正角度△θ計算為((-θ3)+(-θ2))/2×x1%+((-θ2)+(-θ1))/2×x2%+((-θ1)+0)/2×x3%+(0+(θ1))/2×x4%+((θ1)+(θ2))/2×x5%+((θ2)+(θ3))/2×x6%。在一些實施例中，θ3等於IMP設備在IMP製程期間可掃描之最大角度(例如，最大值之角度)。在一些實施例中，θ3等於約15°。
在一些實施例中，在當前IMP製程中使用△θ來調整傾斜角度。舉例而言，離子資料(與離子資料342相同或類似)及傾斜角度控制信號(與傾斜角度控制信號344相同或類似)之傳輸可為即時的，因而控制單元/設備可在以該角度範圍掃描離子束之後藉由校正角度△θ來調整傾斜角度θ。在一些實施例中，在類似之後續IMP製程中使用△θ來調整傾斜角度。舉例而言，當與當前靶(例如，用於△θ計算之靶)類似或相同之另一靶經歷IMP製程時，可使用△θ來調整 配方之傾斜角度。在一些實施例中，若△θ為負，則經調整傾斜角度可為(θ-△θ)，且控制單元/設備(與控制單元/設備320類似或相同)可使傾斜機構旋轉以將傾斜角度θ減小△θ；且若△θ為正，則經調整傾斜角度可為(θ+△θ)，且控制單元/設備可使傾斜機構旋轉以將傾斜角度θ增大△θ。在一些實施例中，若△θ為零，則經調整傾斜角度仍為θ，且傾斜機構維持基板(與基板360相同或類似)之定向。在一些實施例中，例如基於角度範圍及/或傾斜角度θ之控制精度靈活地確定角度子範圍之數目。在一些實施例中，當以經調整傾斜角度替代傾斜角度時，IMP設備自動地調整離子劑量。舉例而言，可將描述傾斜角度與離子劑量之間的相關性之查找表儲存在控制單元/設備中。控制單元/設備可自動地調整離子劑量以確保摻雜劑濃度符合配方要求。
圖5圖示根據一些實施例的用以執行IMP製程之例示性製程500。如圖5中所示，在製程500之開始處，在操作510處，製備用於IMP製程之靶，其中該靶可包括基板。該基板可包括一或多個經圖案化之元件結構或元件層(例如，用於電晶體之結構或層)。可進一步將膜沉積在該基板上。在一些實施例中，亦可將該膜用作針對同一材料分析並計算校正角度的樣本。舉例而言，可將所需厚度之非晶矽膜沉積在結晶矽基板之上。在操作520處，控制單元/設備可執行配方且控制IMP設備在靶上執行IMP製程。在一些實施例中，該IMP製程可包括產生離子束以便以傾斜角度照射靶之一或多個區域。在一些實施例中，控制單元/設備可執行配方以指示IMP設備進行IMP製程。
圖6圖示根據一些實施例的產生並使用校正角度來調整傾斜角度用於針對靶之IMP製程的例示性製程600。本揭示案並不限於此操作描述。應了解，可執行額外操作。此外，可能並不需要所有操作來執行本文中所提供之揭示內容。另外，可同時地或以不同於圖6中所示之次序的次序來執行操作中之一些。在一些實施中，可額外地或替代於當前所描述之操作而執行一或多個其他操作。
在操作610處，IMP設備可在靶上以一角度範圍掃描離子束。在一些實施例中，IMP設備可在另一靶上以該角度範圍掃描離子束，其中該另一靶可具有與該靶類似的元件結構、元件層及基板。離子束的掃描可包括掃描該角度範圍內之多個角度子範圍。
在操作620處，IMP設備可自靶上之離子束掃描收集噴射離子之分佈及數目。將離子資料傳輸至控制單元/設備，該離子資料包括IMP設備所掃描的角度範圍之每一角度子範圍的噴射離子之已收集分佈及數目。在一些實施例中，將IMP設備所收集之其他離子資料(諸如，噴射離子之種類或動能)傳輸至控制單元/設備。
在操作630處，控制單元/設備可基於噴射離子之分佈及數目來確定對靶之校正角度。舉例而言，可藉由基於多個權重來計算多個角度子範圍之平均角度的加權和來確定校正角度，其中相應角度子範圍之每一平均角度可為相應角度子範圍內之中點角度，且可自分佈於相應角度子範圍中之離子相對於分佈在角度範圍中之離子之總數的百分比來計算相應角度子範圍之多個權重中的每一者。可使用圖 4A、4B中所圖示之方法來找到確定校正角度之細節。在一些實施例中，判定校正角度亦可基於其他已收集之離子資料，諸如，噴射離子之種類或動能。在一些實施例中，執行模式識別製程，以自接收到之離子資料提取噴射離子之分佈及數目的資料，用以確定校正角度。亦可使用不同演算法及/或方法來確定校正角度。舉例而言，該等方法可包括線性代數過程、各種(ANOVA)過程之分析及/或機器學習過程。
在操作640處，控制單元/設備可基於校正角度調整傾斜角度。舉例而言，調整傾斜角度可包括在校正角度為正值的情況下將校正角度與傾斜角度相加，或在校正角度為負值的情況下自傾斜角度減去校正角度。在一些實施例中，若對傾斜角度之調整為將校正角度與傾斜角度相加，則經調整傾斜角度等於傾斜角度與校正角度之和。在一些實施例中，若對傾斜角度之調整為自傾斜角度減去校正角度，則經調整傾斜角度等於傾斜角度與校正角度之差。控制單元/設備可進一步命令傾斜機構使靶旋轉，使得離子束與靶表面之間的角度可為經調整傾斜角度。在一些實施例中，可採用圖3及圖4A、4B中所描述之方法來旋轉傾斜機構。
本揭示案之實施例可包括使用校準晶圓作為靶以調整傾斜角度。校準晶圓可為用於IMP設備測試或調整目的之基板，且在完成了IMP設備測試/調整之後被生產晶圓(例如，其上形成有元件且意欲用於積體電路封裝之晶圓)替代。在一些實施例中，校準晶圓可具有與生產晶圓相同或類似之元件結構、元件層及基板。
舉例而言，在操作610中，靶可為校準晶圓。在藉由校準晶圓執行操作610至640之後，可基於經調整傾斜角度以用於IMP製程之生產晶圓來替代校準晶圓。舉例而言，可使用經調整傾斜角度以離子束來照射生產晶圓。在已藉由IMP設備處理了預定數目個生產晶圓之後，可基於方法600之操作610至640使用校準晶圓(例如，先前所使用之同一校準晶圓抑或不同的校準晶圓)來重新調整經調整傾斜角度。
使用校準晶圓之益處(除了其他以外)在於可在在生產晶圓上進行IMP製程之前藉由最佳化之傾斜角度來校準IMP設備。以此方式，在生產的開始將生產晶圓製造為具有最佳化之傾斜角度，從而導致改良之設備效能。
圖7為根據一些實施例的可在其中實施本揭示案之各種實施例之示例電腦系統700的圖示。電腦系統700可用於如上所述之控制單元/設備中。電腦系統700可為能夠執行本文所述之功能及操作的任何熟知電腦。舉例而言且並非限制，電腦系統700可能能夠分析資料，以及處理並傳輸信號。電腦系統700可用以(例如)執行IMP製程，且收集並分析來自IMP製程之離子資料。
電腦系統700包括一或多個處理器(亦稱為中央處理單元、MCU或CPU)，諸如，處理器704。處理器704連接至通信基礎設施或匯流排706。電腦系統700亦包括經由(若干)輸入/輸出介面702與通信基礎設施或匯流排706通信的(若干)輸入/輸出設備703，諸如，監視器、鍵盤、指點設備，等等。控制工具可經由(若干)輸入/輸出設備703 接收指令以實施本文所述之功能及操作--例如，圖3中所述之系統300之功能以及圖4A至圖6中所述之方法/製程。電腦系統700亦包括主記憶體或主要記憶體708，諸如，隨機存取記憶體(RAM)。主記憶體708可包括一或多個級別之快取記憶體。主記憶體708具有儲存於其中之控制邏輯(例如，電腦軟體)及/或資料。在一些實施例中，控制邏輯(例如，電腦軟體)及/或資料可包括以上關於濕台結構所描述之功能中的一或多者。
電腦系統700亦可包括一或多個次要儲存設備或記憶體710。次要記憶體710可包括(例如)硬碟驅動器712及/或可移式儲存設備或驅動器714。可移式儲存驅動器714可為軟碟驅動器、磁帶驅動器、壓縮光碟驅動器、光學儲存設備、磁帶備份設備及/或任何其他儲存設備/驅動器。
可移式儲存驅動器714可與可移式儲存單元718交互。可移式儲存單元718包括其上儲存有電腦軟體(控制邏輯)及/或資料之電腦可用或可讀儲存設備。可移式儲存單元718可為軟碟、磁帶、壓縮光碟、DVD、光學儲存磁碟及/或任何其他電腦資料儲存設備。可移式儲存設備714以熟知方式自可移式儲存單元718讀取及/或向可移式儲存單元718寫入。
根據一些實施例，次要記憶體710可包括用於允許電腦程式及/或其他指令及/或資料被電腦系統700存取的其他機構、媒介或其他方法。該等機構、媒介或其他方法可包括(例如)可移式儲存單元722及介面720。可移式儲存單元722及介面720之實例可包括程式匣及匣介面(諸如，在 視訊遊戲設備中所發現的)、可移式記憶體晶片(諸如，EPROM或PROM)及相關聯插座、記憶條及USB埠、記憶卡及相關聯之記憶卡插槽，及/或任何其他可移式儲存單元及相關聯介面。在一些實施例中，次要記憶體710、可移式儲存單元718及/或可移式儲存單元722可包括以上關於濕台結構所描述之功能中的一或多者。
電腦系統700可進一步包括通信或網路介面724。通信介面724使電腦系統700能夠與遠程設備、遠程網路、遠程實體等之任何組合(單獨地或共同地以元件符號728表示)通信或交互。舉例而言，通信介面724可允許電腦系統700經由通信路徑726與遠程設備728通信，該通信路徑726可為有線的及/或無線的，且其可包括LAN、WAN、網際網路等之任何組合。可經由通信路徑726將控制邏輯及/或資料傳輸至電腦系統700及自電腦系統700傳輸控制邏輯及/或資料。
可以多種配置及架構來實施前述實施例中之功能/操作。因此，前述實施例中之操作中的一些或所有(例如，圖3中所述之系統300之功能以及圖4A至圖6中所述之方法/製程)可以硬體、軟體或此兩者來執行。在一些實施例中，包括其上儲存有控制邏輯(軟體)之有形電腦可用或可讀媒體的有形裝置或製品在本文中亦稱作電腦程式產品或程式儲存設備。此電腦程式產品或程式儲存設備包括但不限於電腦系統700、主記憶體708、次要記憶體710及可移式儲存單元718與722，以及採用前述各者之任何組合的有形製品。當由一或多個資料處理設備(諸如，電腦系統700)執行 時，該控制邏輯使該等資料處理設備如本文中所述地操作。舉例而言，硬體/設備可連接至電腦系統700之遠程設備728(遠程設備、網路、實體728)或為遠程設備728之部件。
在一些實施例中，一種用於離子佈植(IMP)製程之系統包括離子植入機、傾斜機構、離子收集設備，以及控制單元。離子植入機經配置以在靶上以一角度範圍掃描離子束。傾斜機構經配置以支撐該靶並使靶傾斜。離子收集設備經配置以自靶上之離子束掃描收集噴射離子之分佈及數目。控制單元經配置以基於校正角度來調整傾斜角度，校正角度是基於噴射離子之分佈及數目確定。
在部分實施例中，離子植入機進一步包括離子掃描器。
在部分實施例中，噴射離子之分佈及數目包括分佈在該角度範圍內之複數個角度子範圍中之離子的百分比，且其中校正角度是基於百分比之一加權和乘以複數個角度子範圍之平均角度。
在部分實施例中，角度範圍之上限等於離子植入機之最大掃描角度。
在部分實施例中，該傾斜機構包括傾斜台、負載支撐部分或基板固持器。
在部分實施例中，其中該離子收集設備包括原子探針。
在部分實施例中，其中回應於校正角度為正值，經調整傾斜角度等於傾斜角度與校正角度之和，且其中 回應於校正角度為負值，經調整傾斜角度等於傾斜角度與校正角度之差。
在部分實施例中，其中傾斜機構經配置以使靶傾斜以便回應於經調整傾斜角度等於傾斜角度與校正角度之和而增大傾斜角度，以及回應於經調整傾斜角度等於傾斜角度與校正角度之差而減少傾斜角度。
在部分實施例中，其中該控制單元包括微控制器。
在部分實施例中，其中通信機構包括區域網路(LAN)及WiFi網路中之至少一者。
在一些實施例中，一種用於離子佈植(IMP)製程之方法包括在靶上以一角度範圍掃描離子束；自靶上之離子束掃描收集噴射離子之分佈及數目；基於噴射離子之分佈及數目來確定一校正角度；以及基於校正角度來調整靶之傾斜角度。
在部分實施例中，進一步包括藉由離子佈植設備產生離子束。
在部分實施例中，其中掃描離子束包括掃描角度範圍內之複數個角度子範圍。
在部分實施例中，其中確定校正角度包括基於分佈在複數個角度子範圍中之每一者中的離子相對於分佈在角度範圍中之離子之總數的百分比來計算複數個權重；以及基於複數個權重來計算複數個角度子範圍之平均角度的加權和。
在部分實施例中，其中調整傾斜角度包括回應於校正角度為正值而將校正角度與傾斜角度相加；以及回應於校正角度為負值而自傾斜角度減去校正角度。
在部分實施例中，其中調整傾斜角度包括旋轉靶以使得離子束與靶表面之間的角度等於傾斜角度。
在部分實施例中，進一步包括提供基板作為該靶。
在一些實施例中，一種用於離子佈植(IMP)製程之方法包括在第一靶上以一角度範圍掃描離子束；基於來自第一靶上之離子束掃描的噴射離子之分佈及數目來確定校正角度；基於校正角度來調整第一靶之傾斜角度；以及藉由離子束以經調整傾斜角度來照射第二靶。
在部分實施例中，其中確定校正角度包括基於分佈在複數個角度子範圍中之每一者中的離子相對於分佈在角度範圍中之離子之總數的百分比來計算複數個權重；以及基於複數個權重來計算該複數個角度子範圍之平均角度的加權和。
在部分實施例中，其中調整傾斜角度包括回應於校正角度為正值而將校正角度與傾斜角度相加；以及回應於校正角度為負值而自傾斜角度減去校正角度。
應了解，意欲使用實施方式部分而非本揭示案之摘要來解釋申請專利範圍。本揭示案之摘要部分可闡述預期之一或多個但非所有的例示性實施例，且因此並不意欲限於隨附申請專利範圍。
前述揭示內容概述了若干實施例之特征，使得熟習此項技藝者可較佳地理解本揭示案之態樣。熟習此項技藝者應瞭解，他們可容易地使用本揭示案作為設計或修改用於實現相同目的及/或達成本文中所介紹之實施例之相同優勢的其它製程及結構的基礎。熟習此項技藝者亦應認識到，此等等效構造並不脫離本揭示案之精神及範疇，且他們可在不脫離附加申請專利範圍之精神及範疇的情況下進行各種改變、代替及替換。
100:IMP製程
101:離子束
102:離子
103:離子
104:靶表面
105:離子
106:離子
107:原子
110:靶
120:表面法線
θ:角度

Claims (9)

  1. 一種離子佈植裝置，包含：一離子植入機，包含一離子掃描機，該離子植入機經配置以在一靶上以一角度範圍掃描由一基板反射的一離子束；一傾斜機構，該傾斜機構經配置以支撐該靶並使該靶傾斜；複數個離子收集設備，排列成一圓頂形狀，該些離子收集設備經配置以自該靶上之該離子束掃描收集噴射離子之一分佈及一數目，其中該離子植入機的該離子掃描機配置在該些離子收集設備的其中一者上，且該離子掃描機位於該些離子收集設備的其中該者和該基板之間；以及一控制單元，該控制單元經配置以基於一校正角度來調整一傾斜角度，該校正角度是基於噴射離子之該分佈及數目確定。
  2. 如請求項1所述之離子佈植裝置，其中噴射離子之該分佈及數目包含分佈在該角度範圍內之複數個角度子範圍中之離子的一百分比，且其中該校正角度是基於該百分比之一加權和乘以該複數個角度子範圍之一平均角度。
  3. 如請求項2所述之離子佈植裝置，其中該角度範圍之一上限等於該離子植入機之一最大掃描角度。
  4. 如請求項1所述之離子佈植裝置，其中回應於該校正角度為一正值，該經調整傾斜角度等於該傾斜角度與該校正角度之一和，且其中回應於該校正角度為一負值，該經調整傾斜角度等於該傾斜角度與該校正角度之一差。
  5. 如請求項1所述之離子佈植裝置，其中該傾斜機構經配置以使該靶傾斜以便回應於該經調整傾斜角度等於該傾斜角度與該校正角度之該和而增大該傾斜角度，以及回應於該經調整傾斜角度等於該傾斜角度與該校正角度之該差而減少該傾斜角度。
  6. 一種離子佈植之方法，包含：在一靶上以一角度範圍掃描一離子束，其中該角度範圍包括複數個角度子範圍，每一個該些角度子範圍具有一平均角度；自該靶上之該離子束掃描收集複數個噴射離子之一資料；計算每一個該些角度子範圍中該些噴射離子的一數目除以該些噴射離子的一總數目以得到一加權百分比；加總該些角度子範圍的該些平均角度和該些角度子範圍所對應的該些加權百分比的乘積以得到一校正角度；以及基於該校正角度來調整該靶之一傾斜角度。
  7. 如請求項6所述之方法，其中調整該傾斜角度包含：回應於該校正角度為一正值而將該校正角度與該傾斜角度相加；以及回應於該校正角度為一負值而自該傾斜角度減去該校正角度。
  8. 如請求項6所述之方法，其中調整該傾斜角度包含旋轉該靶以使得該離子束與該靶表面之間的一角度等於該傾斜角度。
  9. 一種離子佈植之方法，包含：在一第一靶上以一角度範圍掃描一離子束，其中該角度範圍包括複數個角度子範圍，每一個該些角度子範圍具有一平均角度；基於來自該第一靶上之該離子束掃描的複數個噴射離子之一資料來確定一校正角度，其中確定該校正角度包含：計算每一個該些角度子範圍中該些噴射離子的一數目除以該些噴射離子的一總數目以得到一加權百分比；加總該些角度子範圍的該些平均角度和該些角度子範圍所對應的該些加權百分比的乘積；基於該校正角度來調整該第一靶之一傾斜角度；以及藉由該離子束以該經調整傾斜角度來照射一第二靶。
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