[发明专利]离子束电流均匀度监控器、离子注入机以及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关于离子注入系统及方法，特别是有关于离子束测量。

背景技术

离子注入(ion implantation)为一种在半导体晶圆中注入改变导电性的杂质的标准技术。期望的杂质材料在离子源中被离子化，将这些离子加速以形成具有规定能量的离子束，而该离子束对准晶圆的表面。离子束中的能量离子穿入半导体块材并内嵌入半导体材料的晶格中，以形成具有预期导电性的区域。

离子注入机通常具有离子源，以将气体或固体材料转化为精确定义的离子束。该离子束可被进行质量分析以消除不想要的离子种类，可加速至预期的能量，并导引至靶材平面。该离子束可藉由离子束扫描、靶材移动或离子束扫描及靶材移动组合方式而分布于靶材区域。该离子束可为点状束(spot beam)或带状束(ribbon beam)。其中，带状束具有长边及短边，该长边大小可至少为晶圆的宽度大小。

将预期剂量的杂质注入晶圆对于确保所形成的半导体的运作合乎规格是很重要的。可能影响注入晶圆的杂质剂量的一个因素是离子束电流分布。获得精确均匀的杂质剂量需要保证一定的离子束均匀度。离子束电流的意外波动可能降低杂质剂量的均匀度。如果离子束不均匀，可能导致注入晶圆的离子的浓度随区域不同而变化。

随着半导体制造技术的进步，越来越需要得到工艺讯息，例如，为提供工艺保证(process assurance)或设备建模资料(device modeling data)。因此，必须对离子束属性，例如离子束均匀度，进行更加精确及完整的测量。对离子束属性进行更加精确及完整的测量亦可在注入过程中，藉由侦测不均匀离子束来降低工艺风险。

当以用户设定的间隔，熟知为均匀度检查间隔(uniformity checkinterval)，来测量离子束均匀度时，用户经常发现均匀度不合格。这些间隔可能例如为每小时或每100个晶圆。然而，均匀度检查间隔在晶圆的注入过程中并不提供反馈讯息。

一些单一晶圆注入机是假设如果在建立过程中离子束是均匀时，则在晶圆处理过程中均匀度是不会改变，除非整个离子束的离子束电流发生变化。一些扫描束机器、带状束机器以及点状束机器可利用此方法，因为这些机器依靠不变的离子束形状来满足均匀度规格同时达到高产能。但是，该方法在晶圆注入过程中亦不提供关于离子束均匀度的反馈讯息。

在建立过程中，一些单一晶圆注入机是依靠整个晶圆的离子束电流的测量来进行离子束均匀度测试。在离子注入过程中，典型地，单点测量或单个数字被用来代表离子束。基本上，此种方式仅提供在建立过程中离子束电流是否已经上升或下降的讯息。但，单点测量并不会检查离子束均匀度是否有被维持。

因此，业界一直寻求一种改良的新方法及装置，以改善离子束均匀度的监控。

发明内容

本案揭示了一种离子束电流均匀度监控器、离子注入机及相关的方法。在一实施例中，所述离子束电流均匀度监控器包括：离子束电流测量器，包括多数个测量装置，以测量离子束内多个位置的电流；以及控制器，以根据所述离子束电流测量器的离子束电流测量值来维持离子束电流均匀度。

本案揭示的一方面包括一种方法，包括：在离子注入之前，测量离子束内多个位置的每个位置的离子束电流；对至少一晶圆进行离子注入；在离子注入过程中，周期性地测量所述离子束内的所述多个位置的每个位置的离子束电流；以及根据所述离子束电流测量值来判断所述离子束电流是否为非均匀。

本案揭示的第二方面包括一种离子束电流均匀度监控器，包括：离子束电流测量器，包括多数个测量装置，以测量离子束内多个位置的电流；以及控制器，以根据所述离子束电流测量器的离子束电流测量值来维持离子束电流均匀度。

本案揭示的第三方面包括一种离子注入机，包括：离子源，以产生离子束；质量分析器；终端站，以固持欲被离子束进行注入的晶圆，所述终端站更包括离子束电流测量器，包括多数个测量装置，以测量离子束内多个位置的电流；以及控制器，以根据所述离子束电流测量器的离子束电流测量值来判断离子束电流均匀度。

本案揭示的第四方面包括一种程序产品，储存于电脑可读媒体上，当被执行时，其监控离子束电流均匀度，所述程序产品包括：程序码，以在离子注入之前接收离子束内多个位置的每个位置的离子束电流测量值；程序码，以导引离子至至少一晶圆；程序码，以在离子注入过程中接收周期性的离子束内所述多个位置的每个位置的离子束电流测量值；以及程序码，以根据所述离子束电流测量值来判断所述离子束电流是否为非均匀的。

附图说明