[发明专利]离子注入方法及离子注入机

说明书

技术领域

本发明关于一离子注入法，特别是将一离子束截面特征分析仪(ion beamprofiler)应用在离子注入方法中。

背景技术

如图1所示，一离子注入机使用灯丝(filament)100，在离子源腔(sourcechamber)200内将原子(atoms)离子化(ionize)以及/或者使原子团(atom clusters)形成离子(ions)以及/或者离子簇(ion clusters)。电场加速离子/离子簇加速形成一离子束610(ion beam)，接着将离子束610引进通道300(channel)。通过质谱仪400(mass spectrometer)后，被过滤(filtered)的离子束610的离子/离子簇就具有一特定的荷质比(charge-mass ratio)。最后，将离子束610射入注入腔500(implantationchamber 500)并且撞击在晶圆520的表面。一基座靶(target base)510配置在注入腔(implantation chamber)500内用以承载晶圆520，并且将一法拉第杯(Faradaycup)600耦合至注入腔500，用来侦测射束电流(beam current)。射束电流量可藉由一离子束电流侦测器700读取，例如一安培计。

参照图2A，离子束持续撞击在晶圆上形成一注入线。该离子束由聚焦透镜(磁场)所控制，或者藉由基座靶移动晶圆，使离子束在晶圆上向前扫描、位移一间距、向后扫描、位移一间距、向前扫描···，然后在晶圆面上形成多条平行的注入线。当晶圆表面的扫描动作结束后，将晶圆旋转一个角度，继续重复晶圆表面上的扫描操作。该旋转角度可以是90°、60°或者45°···，这些角度分别被称为四分位、六分位、八分位···的扫描模式。位移的间距被称为一节距(pitch)，附图标示为S，节距S等同于两相邻注入线的间距，一次的扫描操作程序被称为一次注入，其可形成一平行注入线组，该扫描方向以及位移方向分别被标式为X-方向及Y-方向。参照图2B，当扫描路径没有通过晶圆面的中心时，所形成的注入线亦不会通过晶圆中心。晶圆中心与扫描线之间的距离被称为一位移距离，被标示为δ。该位移距离δ与晶圆中心到最靠近晶圆中心的注入线之间的距离相等。

无论哪种注入模式，最重要的是0°的注入线群与180°的注入线群相互平行，并且该两群组注入线明显地影响着晶圆的离子注入剂均匀度。此发明提出了一节距变位(pitch shift)Δ(DELTA)，也就是当晶圆旋转且下一次注入开始时的晶圆的变位距离。运用该节距变位Δ可避免离子注入剂不均匀(non-uniform)的情形产生。在特定扫描条件下，可藉由控制节距变位以及位移距离δ改善离子注入剂的均匀度。

为求进一步了解，下列讨论内容为四分位注入模式。图3A绘述了δ＝S/2及节距没有变位(Δ＝0)的注入线，而图4A则绘述了δ＝S/2以及Δ＝S/2的注入线。图4B及图3B分别显示出，在δ＝S/2的条件下，Δ＝S/2的离子注入剂的均匀性较Δ＝0为佳。因为当Δ＝S/2时，旋转角度为0°与180°的注入线会重迭一起。

上述分析是基于离子束截面特征(ion beam profile)呈一理想高斯分布(idealGaussian distribution)的假设上，如图7A所示，一注入线的线心(centroid)位在离子束心上，在Y方向上具有一定线宽(spreading)，该线宽相对于线心呈对称，且该注入线为一直线。图示中，线心与离子束心的距离被标示为CT(centroid)，SP则是线宽(spreading)。可惜的是，实际上的离子束截面特征并非呈一理想高斯分布，如图7B所示。该线心没有与离子束心重迭一致、线宽与线心不对称、注入线并非一直线，并且上述条件都低于注入品质及离子注入剂的均匀度。

本发明的发明人提供一新方法来改善离子注入剂的均匀度，该方法描述及解说如下。

发明内容

依据本发明的一观点提供了一种离子注入方法。该方法包含了离子束截面特征、依据侦测所得的离子束截面特征计算出离子注入剂的截面特征(dose profile)、测定离子束位移距离以及注入离子。

依据本发明的一观点，经测定取得的位移距离可被应用在所有的离子注入过程，例如所有的旋转角度。

依据本发明的一观点，经测定的位移距离仅可被应用于一次注入，例如位移距离被使用于一旋转角度，接着位移距离将被再次测定并应用在下个旋转。

依据本发明的一观点，离子束截面特征包含离子束位置、离子离子束密度以及离子离子束形状。