在襯底上利用離子束以及可變孔隙來進(jìn)行離子注入的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在一襯底上利用一離子束以及一可變孔隙來進(jìn)行離子注入的方法，用以先改變離子束形狀，特別是在襯底附近改變離子束的最終形狀，然后再以成形后離子束來對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。因此，襯底的不同部分或是不同的襯底，可在不使用公知通過多個(gè)固定孔隙或是每次都要重新調(diào)整離子束等方法的情況下，分別通過不同的成形后離子束來進(jìn)行離子注入。換句話說，不需要高成本與復(fù)雜的操作步驟，即可達(dá)成分別通過特制離子束來進(jìn)行不同離子注入的目的。另外，相較于現(xiàn)有技術(shù)，由于可變孔隙的調(diào)整可通過機(jī)械操作而易于達(dá)成，故能加速離子束調(diào)整過程，以獲得進(jìn)行離子注入的一特定離子束的離子束調(diào)整過程。
【專利說明】在襯底上利用離子束以及可變孔隙來進(jìn)行離子注入的方法
[0001]本申請(qǐng)為申請(qǐng)?zhí)?201110072190.4、申請(qǐng)日:2011.3.17、發(fā)明名稱:利用可變孔隙來進(jìn)行的離子注入法以及離子注入機(jī)的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明是有關(guān)于一種用來對(duì)襯底(substrate)進(jìn)行離子注入的離子注入法(implant method)與離子注入機(jī)(implanter),且特別是有關(guān)于一種離子注入法與離子注入機(jī)，其可通過緊臨近于一個(gè)襯底的一個(gè)可變孔隙(variable aperture)來改變離子束(ion beam)形狀，以分別利用不同的特制離子束(customized ion beam)來對(duì)至少一個(gè)襯底的不同部分進(jìn)行離子注入。
【背景技術(shù)】
[0003]一般來說，如圖1A中所示，一臺(tái)離子注入機(jī)具有至少一個(gè)離子源(ion source)101以及一個(gè)解析磁鐵(analysis magnet) 102。先通過離子源101來產(chǎn)生一道離子束103，然后再通過解析磁鐵102來對(duì)離子束103進(jìn)行解析，以篩選掉具有不要的電荷質(zhì)量比(charge-mass ratio)的離子。之后,再以篩選過的離子束103來對(duì)一個(gè)襯底104進(jìn)行離子注入,其中襯底104例如是一個(gè)晶圓(wafer)或是一個(gè)面板(panel)。從解析磁鐵102輸出的離子束103的質(zhì)量通常并不足以有效地對(duì)襯底104進(jìn)行離子注入。舉例來說，在離子束103橫截面(cross section)上的離子束電流分布(ion beam current distribution)可能會(huì)有起伏變化(undulant)或者是具有一個(gè)長尾段(long taiI)。于是，若是沒有利用額外的步驟/裝置來改善襯底104中已注入的離子、原子(atom)或分子(molecule)的分布狀態(tài)，則離子束103在襯底104上所進(jìn)行的離子注入可能會(huì)是不均勻的。舉例來說，在特定束電流(beamcurrent)及/或能量范圍(energy range)的一個(gè)給定種類(species)的離子束103中，光束形狀、尺寸或是橫截面往往并不符合規(guī)格要求(spec requirement)。于是,對(duì)襯底104上的至少一個(gè)慘雜區(qū)域(dose region)的慘雜分布控制(dose distribution control)往往會(huì)變得不完美。舉例來說，為了要做到摻雜量分區(qū)(dose split)或是非均勻離子注入(non-uniform implantation),襯底104的不同部分需要有不同的摻雜量(dose)。于是，即使一個(gè)固定的離子束103的質(zhì)量對(duì)于單一摻雜區(qū)域來說極為符合要求，但是仍然必須要對(duì)不同的部分進(jìn)行不同的離子注入，以利用這個(gè)固定的離子束103來提供不同的摻雜量。值得注意的是，上述問題對(duì)于常用的點(diǎn)狀離子束(spot ion beam)與帶狀離子束(ribbon ionbeam)這兩種類型的光束來說都適用。
[0004]如圖1B中所示,一種現(xiàn)有技術(shù)利用磁鐵組件(magnet assembly) 105來進(jìn)一步增加了用來使位于解析磁鐵102與襯底104之間的離子束103產(chǎn)生變形(deforming)、準(zhǔn)直(collimating)及/或偏斜(deflecting)等改變的光學(xué)組件(beam optics),進(jìn)而改善上述問題。磁鐵組件105通常具有至少一個(gè)磁鐵，其中各磁鐵可提供一個(gè)均勻的或是不均勻的磁場(magnetic field)。不過,這里并未對(duì)磁鐵組件105的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)限。于此,磁鐵組件105例如是位于離子束103移動(dòng)軌跡(trajectory)的周圍，以通過磁鐵組件105所產(chǎn)生的磁場來直接改變離子束103各個(gè)離子的運(yùn)動(dòng)。因此，通過調(diào)整供應(yīng)至磁鐵的電流或者是調(diào)整不同磁鐵之間的相對(duì)幾何關(guān)系(relative geometric relation)等方式來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整磁鐵組件105的操作，即可對(duì)應(yīng)地改變離子束103，然后即可對(duì)應(yīng)地調(diào)整離子束103在襯底104上的投射區(qū)域(projected area)。然而,使用磁鐵組件105的成本較高,對(duì)磁場作出精準(zhǔn)的調(diào)整較困難，并且通過磁場來改變離子束的過程較復(fù)雜也較耗時(shí)。
[0005]另一種未示出在任何附圖中的現(xiàn)有技術(shù)通過調(diào)整離子源101及/或解析磁鐵102的操作來改善上述問題，因而可妥善地改變從解析磁鐵102輸出的離子束103。然而，此種方法的成本較高，操作較復(fù)雜，并且對(duì)離子束103進(jìn)行調(diào)整的場所(room)也會(huì)受到限制。還有一種未示出在任何附圖中的現(xiàn)有技術(shù)通過調(diào)整諸如掃描路徑間距(scan path pitch)與掃描速度(scan speed)等掃描參數(shù)(scan parameter)來改善上述問題，因而可通過相同的離子束103分別達(dá)成不同的離子注入。同樣地，此種方法的成本較高，操作較復(fù)雜，并且對(duì)掃描參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的場所也會(huì)受到限制。
[0006]如圖1C中所示，另外還有一種現(xiàn)有技術(shù)會(huì)先利用具有一個(gè)固定孔隙(fixedaperture)107的一個(gè)孔隙調(diào)整裝置(aperture device)106來對(duì)離子束103改變形狀,然后再通過成形后離子束(shaped ion beam)103來對(duì)襯底104進(jìn)行離子注入。合理地,此現(xiàn)有技術(shù)可以不需要改變離子束103本身的任何原始參數(shù)，便通過適當(dāng)?shù)剡x擇固定孔隙107來改變離子束103形狀。換句話說，此種現(xiàn)有技術(shù)并不需要通過任何磁/電場來進(jìn)一步改變從解析磁鐵102輸出的離子束103，也不需要調(diào)整離子源101及/或解析磁鐵102的操作。雖然，固定孔隙僅能對(duì)離子束103改變形狀，而不能對(duì)離子束103進(jìn)行調(diào)整，例如固定孔隙就不能對(duì)離子束103橫截面上的離子束電流分布進(jìn)行調(diào)整。因此，如圖1D中所示的另一種現(xiàn)有技術(shù)就將孔隙調(diào)整裝置106內(nèi)的固定孔隙107定位在一光學(xué)組件的一端以及緊臨近于襯底104。也因此，在光學(xué)組件改變了離子束103之后，離子束103可再度通過固定孔隙107進(jìn)一步改變形狀，以使離子束103在襯底104上的投射區(qū)域能達(dá)到更好的形狀。換句話說，利用固定孔隙107時(shí)，需要通過光學(xué)組件對(duì)離子束103提供的調(diào)整可不像未利用任何孔隙時(shí)那么嚴(yán)格。然而，這兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)俱有一個(gè)主要的缺點(diǎn)，那就是缺少彈性。一個(gè)固定孔隙107的形狀與尺寸是固定的，于是可以用來對(duì)成形后離子束103進(jìn)行的調(diào)整就會(huì)因此而受到限制，即使能通過沿著垂直于離子束103的一個(gè)方向來平移(shift)孔隙調(diào)整裝置106，及/或通過一個(gè)傾斜機(jī)構(gòu)(tilt mechanism)或是一個(gè)扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(twist mechanism)在孔隙調(diào)整裝置106與離子束103的交點(diǎn)(intersecting point)處繞著三維空間(three-dimensionalspace)中的另一個(gè)方向來旋轉(zhuǎn)孔隙調(diào)整裝置106，以改變離子束103與固定孔隙107之間重迭的部分，可能的調(diào)整變化仍然相當(dāng)有限。因此，就必須要有具有不同固定孔隙107的多個(gè)孔隙調(diào)整裝置106，也因此，在至少一個(gè)襯底104上進(jìn)行離子注入時(shí)，可能會(huì)為了要替換多個(gè)孔隙調(diào)整裝置106而中斷好幾次，才能利用不同的固定孔隙來達(dá)到不同的離子注入。
[0007]據(jù)此，仍有需要開發(fā)出不同的方案來改善上述問題，特別是開發(fā)出一種簡單又便宜的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種離子注入法與離子注入機(jī)，其可先改變一離子束的形狀，然后再通過成形后離子束來對(duì)一襯底進(jìn)行離子注入。于此，利用了具有一個(gè)可變孔隙(variable aperture)的一個(gè)孔隙調(diào)整裝置來對(duì)離子束改變形狀，以通過可變孔隙來局限與改變離子束的形狀及/或尺寸。因此，只要通過簡單地對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整，甚至是進(jìn)一步對(duì)可變孔隙進(jìn)行平移、傾斜及/或扭轉(zhuǎn)，即可分別提供不同的成形后離子束。換句話說，這里所提出的可變孔隙的應(yīng)用彈性(flexibility)相當(dāng)?shù)馗摺?br> [0009]這里所提出的可變孔隙的一些可能的應(yīng)用有關(guān)于對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入作出最佳化。于此，對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，以使一道成形后離子束在襯底上的投射區(qū)域的尺寸與形狀，甚至是成形后離子束的質(zhì)量，都能達(dá)到最佳化(optimization)。舉例來說，可對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，以在不重新調(diào)整離子束或是不替換掉用來調(diào)整離子束的硬件(hardware)的情況下，以不同的成形后離子束來對(duì)不同的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子注入。本發(fā)明的另一種可能的應(yīng)用則是根據(jù)離子束橫截面上的一道離子束電流分布來對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，因而僅以離子束的一個(gè)所需部分(desired portion)對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。于此，所需部分可為一個(gè)定值狀(constant-value-like)中央部分或是一個(gè)高斯分布狀(Gaussian-distribution-like)中央部分。舉例來說，當(dāng)離子束具有一個(gè)長尾段(即在其橫截面上的長尾段)時(shí)，即可選擇對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，以適當(dāng)?shù)亟財(cái)嚅L尾段，使得在襯底上進(jìn)行離子注入的控制不會(huì)受到長尾段的影響。這里所提出的可變孔隙的另一種可能的應(yīng)用為對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，以根據(jù)下列至少其中之一對(duì)用來對(duì)襯底上的各個(gè)摻雜區(qū)域進(jìn)行離子注入的離子束改變形狀:摻雜區(qū)域的所需摻雜量(required dose)、摻雜區(qū)域的形狀以及摻雜區(qū)域的尺寸。除此之外，上述可能的應(yīng)用也適用于具有摻雜量分區(qū)特征的晶圓，因?yàn)橥ㄟ^僅調(diào)整可變孔隙即可有效地獲得對(duì)同一晶圓上不同摻雜區(qū)域進(jìn)行離子注入所需要的不同的成形后離子束。本發(fā)明的再一種可能的應(yīng)用是加速用來提供不同離子束以達(dá)到在至少一個(gè)襯底上進(jìn)行不同離子注入的離子束調(diào)整過程。首先，通過一個(gè)光學(xué)組件(諸如解析磁鐵與磁鐵組件等)來改變通過離子源所產(chǎn)生的離子束，以使離子束橫截面的至少一個(gè)特定部分具有夠好的質(zhì)量。然后，在不變更離子束本身任何原始參數(shù)的情況下，通過對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，即可分別對(duì)離子束的特定部分調(diào)整形狀，以形成所需要的不同離子束。
[0010]本發(fā)明的一實(shí)施例提供了一種用來對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入的離子注入法。首先，提供一道離子束以及一個(gè)襯底。然后，調(diào)整一個(gè)孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的一個(gè)可變孔隙，以通過被可變孔隙調(diào)整過形狀的一道成形后離子束來對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。于此，可變孔隙的尺寸與形狀至少其中之一是可以調(diào)整的。為了要提高效率，孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的可變孔隙被定位在一個(gè)光學(xué)組件的一端以及緊臨近于襯底。因此，在通過光學(xué)組件調(diào)整好離子束橫截面上的電流分布之后，只要調(diào)整可變孔隙就能簡單地對(duì)離子束改變形狀，并不需要進(jìn)一步在光學(xué)組件上進(jìn)行調(diào)整?；蛘?，亦可在對(duì)襯底進(jìn)行離子注入之后，并且在對(duì)另一個(gè)不同的襯底進(jìn)行離子注入之前，對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整，以通過不同的成形后離子束來對(duì)不同的襯底進(jìn)行離子注入。另外，還能在對(duì)一個(gè)襯底上進(jìn)行一次離子注入的過程中調(diào)整可變孔隙至少兩次，以通過不同的成形后離子束來對(duì)襯底的不同部分進(jìn)行離子注入。
[0011]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用來對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入的離子注入法。首先，提供一道離子束以及一個(gè)襯底。之后，先對(duì)一個(gè)孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的一個(gè)可變孔隙的尺寸以及形狀至少其中之一彈性地進(jìn)行調(diào)整，以通過可變孔隙來對(duì)離子束改變形狀，然后再通過成形后的離子束來對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。于此，為了要提高效率，孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的可變孔隙被定位在一個(gè)光學(xué)組件的一端以及緊臨近于襯底。因此，在通過光學(xué)組件調(diào)整好離子束橫截面上的電流分布之后，只要調(diào)整可變孔隙就能簡單地對(duì)離子束改變形狀，并不需要進(jìn)一步在光學(xué)組件上進(jìn)行調(diào)整。或者，亦可在對(duì)襯底進(jìn)行離子注入之后，并且在對(duì)另一個(gè)不同的襯底進(jìn)行離子注入之前，對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整，以通過不同的成形后離子束來對(duì)不同的襯底進(jìn)行離子注入。另外，還能在對(duì)一個(gè)襯底上進(jìn)行一次離子注入的過程中調(diào)整可變孔隙至少兩次，以通過不同的成形后離子束來對(duì)襯底的不同部分進(jìn)行離子注入。
[0012]值得注意的是，本發(fā)明并不限于具有可變孔隙的孔隙調(diào)整裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)。舉例來說，本發(fā)明亦可由分別具有一個(gè)開口(opening)的一些可動(dòng)板件(movable plate)所組合而成，或者是由具有一個(gè)開口的一個(gè)固定板件(fixed plate)以及不具有任何開口的一個(gè)可動(dòng)板件所組合而成。
[0013]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉多個(gè)實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1A至圖1D分別示意地示出一些傳統(tǒng)的離子注入機(jī)的實(shí)際機(jī)構(gòu)。
[0015]圖2A至圖2B示意地示出根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例的離子注入機(jī)的實(shí)際機(jī)構(gòu)。
[0016]圖2C至圖2E示出根據(jù)傳統(tǒng)的固定孔隙的運(yùn)用，如何產(chǎn)生不同的成形后離子束與對(duì)應(yīng)的流程圖。
[0017]圖2F至圖2H示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如何產(chǎn)生不同的成形后離子束與對(duì)應(yīng)的流程圖。
[0018]圖3A至圖3B分別示出根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例的一種離子注入法。
[0019]圖4A至圖4C示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，以顯示出一道離子束的實(shí)際離子束電流分布如何對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入。
[0020]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)示意圖，以顯示出如何適當(dāng)?shù)剡_(dá)到摻雜量分區(qū)的情況。
[0021]圖6A至圖6D示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)示意圖，以顯示出如何加速離子調(diào)整過程。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖2A示意地示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種離子注入機(jī)的主要機(jī)構(gòu)。于此，離子源201產(chǎn)生離子束203，并且解析磁鐵202從離子束203篩選掉具有不要的電荷質(zhì)量比的離子。可將離子源201與解析磁鐵202兩者視為一道離子束產(chǎn)生組件。在對(duì)襯底204進(jìn)行離子注入之前，先通過孔隙調(diào)整裝置206內(nèi)的可變孔隙207來對(duì)離子束203調(diào)整形狀，以使對(duì)襯底204 (諸如晶圓與面板等)進(jìn)行離子注入的離子束203的形狀與尺寸至少其中之一可不同于剛從解析磁鐵202輸出的離子束203的形狀與尺寸。通過比較圖2A與圖1C可得知，本實(shí)施例的一個(gè)主要特征為即可變孔隙207。在現(xiàn)有技術(shù)中，固定孔隙107的形狀與尺寸都是固定的，于是成形后離子束103的橫截面也具有一個(gè)固定的形狀與尺寸。相反地，在本實(shí)施例中，可變孔隙207的形狀與尺寸在一個(gè)范圍之間都能為可變動(dòng)的。因此，成形后離子束203的橫截面的形狀與尺寸在一個(gè)范圍之間也都能為可變動(dòng)的。于此，并沒有對(duì)可變孔隙207的形狀與尺寸二者作特別的限定。舉例來說，可變孔隙207的形狀可為卵形(oval)、橢圓形(ellipse)、圓形(circle),或者是能確保(ensure)成形后離子束具有平滑離子束電流分布的其它輪廓。另外，為了要提高獲得所需離子束的效率，如圖2B中的實(shí)施例所示，孔隙調(diào)整裝置206內(nèi)的可變孔隙207被定位為緊臨近于襯底204且靠近至少由解析磁鐵202與磁鐵組件205組合而成的光學(xué)組件的一端。于此，光學(xué)組件可為任意已知的光學(xué)組件，故省略其詳細(xì)結(jié)構(gòu)。另外，孔隙調(diào)整裝置206可通過一個(gè)傾斜及/或扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在其與離子束203的交點(diǎn)處沿著垂直于離子束203的一個(gè)方向平移及/或繞著三維空間中的另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，因而可進(jìn)一步改變離子束203與可變孔隙207之間重迭的部分，并因此而增加了對(duì)成形后離子束進(jìn)行調(diào)整的空間。值得注意的是，孔隙調(diào)整裝置206的平移/傾斜/扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可等于現(xiàn)有技術(shù)中孔隙調(diào)整裝置106的平移/傾斜/扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因此之后將不再討論二者之間的相關(guān)詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0023]圖2C至圖2E示出如何利用圖1C與圖1D中所示的傳統(tǒng)固定孔隙來以不同的成形后離子束對(duì)不同的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子注入；而圖2F至圖2H則示出如何利用于此實(shí)施例所提出的可變孔隙來以不同的成形后離子束對(duì)不同的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子注入。如圖2C與圖2D中所示，分別利用具有不同固定孔隙1071/1072的不同孔隙調(diào)整裝置1061/1062來對(duì)相同的離子束103改變形狀，藉以形成不同的成形后離子束來分別對(duì)不同的摻雜區(qū)域(例如襯底104的不同部分)進(jìn)行離子注入。對(duì)應(yīng)的方法如圖2E中所示。于此，一個(gè)關(guān)鍵步驟為方塊212，亦即通過具有一個(gè)第二固定孔隙的一個(gè)第二孔隙調(diào)整裝置替換掉具有一個(gè)第一固定孔隙的一個(gè)第一孔隙調(diào)整裝置，其中第一固定孔隙不同于第二固定孔隙。相對(duì)地，如圖2F與圖2G中所示的實(shí)施例，只利用具有一個(gè)可變孔隙207的一個(gè)孔隙調(diào)整裝置206來對(duì)相同的離子束203改變形狀，藉以形成不同的成形后離子束來分別對(duì)不同的摻雜區(qū)域(例如襯底204的不同部分)進(jìn)行離子注入。對(duì)應(yīng)的方法如圖2H中所示。于此，一個(gè)關(guān)鍵步驟為方塊215，其調(diào)整了孔隙調(diào)整裝置206，藉以調(diào)整可變孔隙207的尺寸與形狀至少其中之一。當(dāng)然，關(guān)鍵是如何提供不同的成形后離子束來對(duì)不同的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子注入，而不是摻雜區(qū)域如何分布。換句話說，如圖2E至圖2H中所示的實(shí)施例可延伸至涵蓋不同襯底204具有不同所需摻雜量，但各個(gè)襯底204只具有一個(gè)摻雜區(qū)域的范例。
[0024]于此所提出的可變孔隙亦可用來加速離子束調(diào)整過程(beam tune process)。舉例來說，不同但相似的成形后離子束可能會(huì)需要對(duì)許多不同的襯底進(jìn)行離子注入，以使不同的襯底可具有不同的均勻摻雜量(uniform dose)。于此情況下,在通過適當(dāng)?shù)貙?duì)光學(xué)組件進(jìn)行調(diào)整以獲得一個(gè)初始離子束(original ion beam)之后，即可通過一再地對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整來分別獲得不同的成形后離子束。首先，將可變孔隙設(shè)定為具有一個(gè)第一形狀以及一個(gè)第一尺寸，以利用可變孔隙對(duì)初始離子束改變形狀來產(chǎn)生一個(gè)第一成形后離子束。接著，在對(duì)需要一個(gè)第一摻雜量的一些襯底全部都進(jìn)行過離子注入之后，將可變孔隙調(diào)整為具有一個(gè)第二形狀以及一個(gè)第二尺寸，以通過調(diào)整后的可變孔隙對(duì)相同的初始離子束改變形狀來產(chǎn)生一個(gè)第二成形后離子束。通過重復(fù)上述步驟，需要不同摻雜量的不同襯底可僅通過對(duì)上述可變孔隙進(jìn)行調(diào)整來分別對(duì)初始離子束改變形狀的方式來進(jìn)行離子注入。換句話說，并不需要為了對(duì)具有不同摻雜量的不同襯底進(jìn)行離子注入而一再地對(duì)光學(xué)組件(甚至是離子源)進(jìn)行調(diào)整，以提供不同的離子束。而且，也不需要在對(duì)需要不同摻雜量的不同襯底進(jìn)行離子注入的過程中更換具有可變孔隙的孔隙調(diào)整裝置。據(jù)此，不但加速了離子束調(diào)整過程，更使此離子束調(diào)整過程比上述現(xiàn)有技術(shù)中所利用的其它離子束調(diào)整過程更快。
[0025]明顯地，為了要達(dá)到相同的成形后離子束的可調(diào)整范圍，可將分別具有一個(gè)個(gè)別的固定孔隙107的一些孔隙調(diào)整裝置106替換為具有一個(gè)可變孔隙207的一個(gè)孔隙調(diào)整裝置206，如此一來，不但降低了整體硬件成本，也提高了對(duì)成形后離子束進(jìn)行調(diào)整的使用彈性。而且，通過以一個(gè)孔隙調(diào)整裝置206來對(duì)一個(gè)可變孔隙207進(jìn)行調(diào)整的步驟來替換掉替換具有不同固定孔隙107的多個(gè)孔隙調(diào)整裝置106的步驟，如此一來，更降低了用來提供不同的成形后離子束所耗費(fèi)的時(shí)間。另外，這些不同的孔隙調(diào)整裝置106通常會(huì)存放在離子注入機(jī)的腔室(chamber)之外，以降低腔室的尺寸，于是為了要替換不同的孔隙調(diào)整裝置106,真空排氣過程(vacuum venting process)與真空抽氣過程(vacuum pumpingprocess)都是必要的。相反地，并不需要進(jìn)行任何的真空排氣過程或是真空抽氣過程，即可達(dá)到對(duì)位于離子注入機(jī)腔室內(nèi)的一個(gè)孔隙調(diào)整裝置206進(jìn)行調(diào)整。因此，不僅能簡化操作，還能降低污染(contamination)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0026]如圖3A與圖3B中所示，其它的實(shí)施例包括了用來對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入的兩種方法。在第一個(gè)實(shí)施例中，如方塊301中所示，提供一道離子束以及一個(gè)襯底；以及如方塊302中所示，調(diào)整一個(gè)孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的一個(gè)可變孔隙，以通過被可變孔隙改變過形狀的一道成形后離子束來對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。本實(shí)施例的一個(gè)主要特征為對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整的這個(gè)步驟。在第二個(gè)實(shí)施例中，如方塊303中所示，提供一道離子束以及一個(gè)襯底；以及如方塊304中所示，先對(duì)一個(gè)孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的一個(gè)可變孔隙的尺寸以及形狀至少其中之一彈性地進(jìn)行調(diào)整，以通過可變孔隙來對(duì)離子束改變形狀，然后再通過成形后離子束來對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。本實(shí)施例的一個(gè)主要特征為“對(duì)可變孔隙的尺寸以及形狀至少其中之一彈性地進(jìn)行調(diào)整”這個(gè)限制條件。另外，在這兩個(gè)實(shí)施例中，在已完成對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入之后，并且在對(duì)另一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入之前，都能再次對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整。因此，不同的襯底可依序通過不同的成形后離子束來進(jìn)行離子注入。同樣地，在這兩個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)襯底進(jìn)行離子注入的過程中，可調(diào)整可變孔隙至少兩次。因此，襯底的不同部分可通過不同的成形后離子束來進(jìn)行離子注入。
[0027]另一個(gè)實(shí)施例為這里所提出的可變孔隙的一種可能的應(yīng)用。如圖4A中所示，離子束在一個(gè)橫截面上的一個(gè)理想離子束電流分布可為一個(gè)對(duì)稱曲線(symmetric curve),其具有一個(gè)平滑無起伏不定部分(smooth and non-undulant portion)以及位于此平滑無起伏部分邊緣上的一個(gè)短尾段(short tail)。于此，很常用在一個(gè)離子束曲線圖(beamprofile)的“平滑無起伏不定部分”這個(gè)用語，意指當(dāng)掃描參數(shù)可據(jù)以進(jìn)行調(diào)整時(shí)，在襯底上進(jìn)行掃描至少一次之后，較為均勻的摻雜量分布。然而，在實(shí)際世界中，如圖4B中所示，離子束橫截面上的真實(shí)離子束電流分布可能會(huì)是非對(duì)稱的(asymmetrical),及/或可能會(huì)具有一個(gè)長尾段。實(shí)際分布(practical distribution)與理想分布(ideal distribution)之間的差異通常與離子束的尺寸成正比，并且通常會(huì)分布在離子束電流分布的邊緣上。實(shí)際分布與理想分布之間的差異也可能會(huì)取決于時(shí)間，并且可能會(huì)因?yàn)椴煌乃桦x子束電流與離子束電壓而有所不同。因此，如圖4C所示，可利用這里所提出的具有可變孔隙207的孔隙調(diào)整裝置206來彈性并有效地對(duì)離子束改變形狀，以使成形后離子束的質(zhì)量幾乎不會(huì)受到理想離子束電流分布與實(shí)際離子束電流分布之間的差異影響。舉例來說，在通過一個(gè)離子束曲線圖偵測到實(shí)際離子束電流分布之后，可對(duì)可變孔隙彈性地進(jìn)行調(diào)整，使此可變孔隙具有對(duì)應(yīng)于實(shí)際離子束電流分布的一個(gè)所需平滑無起伏不定部分的一個(gè)特定尺寸以及一個(gè)特定形狀。顯然地，利用對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整來對(duì)離子束改變形狀，實(shí)質(zhì)上將只有實(shí)際離子束的所需部分會(huì)被用來對(duì)襯底進(jìn)行離子注入。值得注意的是，圖4C僅為一個(gè)概念附圖，其成形后離子束的尺寸與形狀都完美地等于調(diào)整后的可變孔隙207的尺寸與形狀。更確切地說，由于至少會(huì)有空間電荷效應(yīng)(space charge effect),成形后離子束在襯底上的投射區(qū)域的尺寸與形狀應(yīng)該會(huì)不同于調(diào)整后的可變孔隙207的尺寸與形狀。然而，由于可變孔隙207通常會(huì)被定位得非?？拷r底，可變孔隙207的效果實(shí)質(zhì)上并不會(huì)因此而降低。
[0028]另一個(gè)實(shí)施例也是這里所提出的可變孔隙的一種可能的應(yīng)用。這種可能的應(yīng)用有關(guān)于“摻雜量分區(qū)”的情況，特別是有關(guān)于相同襯底上的不同摻雜區(qū)域需要不同摻雜量的情況。如圖5中所示，具有不同尺寸/形狀的兩個(gè)摻雜區(qū)域501/502分別位于襯底500上。于是，通過利用具有可變孔隙207的孔隙調(diào)整裝置206，即可利用兩個(gè)成形后離子束來分別對(duì)這兩個(gè)摻雜區(qū)域501/502進(jìn)行離子注入。在這種兩個(gè)攙雜區(qū)域501/502需要不同摻雜量的情況下，這兩個(gè)成形后離子束將會(huì)具有不同的尺寸(不同的長度及/或不同的寬度)。顯然，不同的成形后離子束在襯底500上的投射區(qū)域?qū)?huì)具有不同的尺寸，于是，即便不同的成形后離子束以相同的掃描速度(scan speed)沿著相同的掃描路徑(scan path)移動(dòng),不同的成形后離子束的離子注入面積(implanted area)仍將會(huì)有所不同。成形后離子束越寬，離子注入面積就越大。因此，即使諸如掃描路徑與掃描速度等掃描參數(shù)的數(shù)值(value)均勻地分布在襯底500上(至少均勻地分布在摻雜區(qū)域501/502上)，在通過不同的成形后離子束來分別對(duì)摻雜區(qū)域501/502徹底地進(jìn)行掃描之后，這兩個(gè)摻雜區(qū)域501/502仍將會(huì)具有不同的摻雜量。
[0029]另外還有一個(gè)實(shí)施例也是這里所提出的可變孔隙的一種可能的應(yīng)用。在圖5中，各個(gè)摻雜區(qū)域501/502的形狀很簡單也很規(guī)則。然而，有時(shí)候摻雜區(qū)域可具有不規(guī)則的形狀。舉例來說，一個(gè)在先沉積工藝(deposition process)可能會(huì)進(jìn)行的不完美，于是就會(huì)在一個(gè)襯底上形成具有不均勻厚度的一個(gè)沉積薄膜(deposited film)。值得注意的是,若沉積薄膜的質(zhì)量因已摻雜的原子/分子/離子而改變，就可能會(huì)改變沉積薄膜的蝕刻速率(etching rate)ο因此，就可能會(huì)執(zhí)行一個(gè)非均勻離子注入過程，以在執(zhí)行一個(gè)在后均勻蝕刻過程之前不均勻地改變沉積薄膜的質(zhì)量。于此，沉積層某一個(gè)部分的厚度越高，則沉積層在這個(gè)部分中的摻雜量就越低。因此，此實(shí)施例有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。在一道離子束對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行掃描的過程中，可持續(xù)地對(duì)可變孔隙的形狀/尺寸進(jìn)行調(diào)整，因而可對(duì)應(yīng)非均勻沉積薄膜的不同部分持續(xù)地將成形后離子束調(diào)整為符合不同摻雜區(qū)域的形狀。
[0030]此外，如圖6A至6D中所示，另一個(gè)實(shí)施例則是有關(guān)于如何通過這里所提出的可變孔隙來加速離子束調(diào)整過程。首先，如圖6A中所示，提供一個(gè)初始離子束600以及一個(gè)具有一個(gè)可變孔隙62的孔隙調(diào)整裝置61。于此，初始離子束600輸出自一個(gè)解析磁鐵，并且具有初始離子束600橫截面上的初始離子束電流分布641可利用一個(gè)離子束曲線圖表達(dá)出來。接著，如圖6B中所示,利用一個(gè)磁鐵組件(magnet assembly)65,甚至是通過改變一個(gè)離子源的操作，來進(jìn)一步對(duì)初始離子束600進(jìn)行改變，其中磁鐵組件65為一個(gè)光學(xué)組件的一部分。如此一來，即獲得改變后的離子束601橫截面上的一個(gè)變更后的離子束電流分布642。于此，變更后的離子束電流分布642會(huì)比初始離子束電流分布641更平滑也較沒有起伏不定，并且實(shí)質(zhì)上會(huì)具有一個(gè)所需的中央部分以及一個(gè)環(huán)繞此中央部分的尾段。于此，所需部分可為一個(gè)定值狀中央部分或是一個(gè)高斯分布狀中央部分。改變后的離子束601的形狀與尺寸至少其中之一通常會(huì)不同于初始離子束600的形狀與尺寸。之后，如圖6C中所示，對(duì)孔隙調(diào)整裝置61進(jìn)行調(diào)整，以使可變孔隙62會(huì)小于或等于所需中央部分。最后，如圖6D中所示，通過調(diào)整孔隙調(diào)整裝置61內(nèi)的可變孔隙62來進(jìn)一步改變離子束601，以形成在其橫截面上具有良好離子束電流分布643的一個(gè)成形后離子束602，藉以進(jìn)一步地對(duì)一個(gè)襯底進(jìn)行離子注入。據(jù)此，利用所提出的可變孔隙62，即可將離子束調(diào)整過程簡化為兩個(gè)步驟。第一個(gè)步驟是通過光學(xué)組件將離子束60略為改變成具有至少一個(gè)所需部分。第二個(gè)步驟是對(duì)可變孔隙62彈性地進(jìn)行調(diào)整，以僅容許所需中央部分變成最后要對(duì)襯底66進(jìn)行離子注入的一個(gè)成形后離子束602。顯而易見地，當(dāng)光學(xué)組件用來僅略為改變初始離子束600，而非直接獲得最后的成形后離子束602時(shí)，對(duì)光學(xué)組件進(jìn)行的調(diào)整就可以明顯地簡化。不僅能縮短對(duì)光學(xué)組件進(jìn)行調(diào)整所花費(fèi)的時(shí)間，還能簡化對(duì)光學(xué)組件進(jìn)行調(diào)整時(shí)的所需精準(zhǔn)度。除此之外，相較于利用固定孔隙的現(xiàn)有技術(shù)，一個(gè)可變孔隙62可支持一個(gè)較大的離子束600的調(diào)整空間。如此一來，不僅能省下多個(gè)固定孔隙的成本，還能縮短在替換掉不同固定孔隙這個(gè)步驟的過程中所花費(fèi)的時(shí)間與可能的污染。也因此，通過運(yùn)用可變孔隙，即能顯著地加速離子束調(diào)整過程。
[0031]除此之外，無論是點(diǎn)狀離子束或者是帶狀離子束，這里所提出的可變孔隙都能用來對(duì)離子束彈性地改變形狀。孔隙調(diào)整裝置將會(huì)遮擋住部分的離子束，并且會(huì)容許部分的離子束通過可變孔隙。于此，為了避免可能的污染與克服離子束沖擊(collision)孔隙調(diào)整裝置將溫度提高至高溫狀態(tài)的問題，孔隙調(diào)整裝置的材料通常為石墨(graphite)。另外，為了要進(jìn)一步提高利用此可變孔隙來進(jìn)行離子注入的質(zhì)量，可選擇在離子束尚未投射在襯底上時(shí)對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整，以使襯底將只會(huì)通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整過的成形后離子束來進(jìn)行離子注入。換句話說，在對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整的過程中可暫停離子束及/或襯底的運(yùn)動(dòng)(移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)及/或傾斜)。舉例來說，當(dāng)襯底位于看不到離子束的位置上時(shí)暫停襯底。舉例來說，當(dāng)對(duì)離子束進(jìn)行調(diào)整或是對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整時(shí)，將襯底暫停在不同掃描路徑(scan path)的掃描轉(zhuǎn)折點(diǎn)(scan turn around point)上。舉例來說,經(jīng)由關(guān)閉解析磁鐵或者是迫使離子束落在冷卻處來暫停離子束，特別是預(yù)期會(huì)有一段長期間時(shí)。
[0032]值得注意的是，磁場及/或電場都會(huì)有效改變一道離子束，無論是改變離子束的形狀或是改變離子束橫截面上的離子束電流分布。因此，普遍會(huì)依序先利用光學(xué)組件來對(duì)離子束進(jìn)行改變，然后再利用孔隙調(diào)整裝置內(nèi)的可變孔隙來對(duì)改變過的離子束改變形狀。然而，這里所提出的可變孔隙可能的應(yīng)用并不受限于光學(xué)組件如何改變離子束，并且這里所提出的可變孔隙的特征也不受限于光學(xué)組件的其它部分。
[0033]此外，本發(fā)明從未對(duì)孔隙調(diào)整裝置206與可變孔隙207的機(jī)械設(shè)計(jì)詳細(xì)結(jié)構(gòu)作出限制。舉例來說，孔隙調(diào)整裝置206可由分別具有一個(gè)開口的一些可動(dòng)板件所組合而成。因此，這些開口重迭的部分即可形成上述可變孔隙207，并且這些可動(dòng)板件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(relative movement)即可對(duì)重迭的部分的尺寸與形狀至少其中之一(亦即可變孔隙207的尺寸與形狀至少其中之一)進(jìn)行調(diào)整。舉例來說，孔隙調(diào)整裝置206可由適于相對(duì)移動(dòng)的一些板件所組合而成、可由分別具有一個(gè)穿孔(hole)的一個(gè)固定板件以及一個(gè)可動(dòng)板件所組合而成、或是由兩個(gè)可沿著X方向移動(dòng)與另兩個(gè)可沿著Y方向移動(dòng)的四個(gè)板件所組合而成。因此，通過對(duì)至少兩個(gè)板件之間的相對(duì)幾何關(guān)系進(jìn)行改變來定義可變孔隙，或者是通過移動(dòng)至少一個(gè)板件來定義可變孔隙，即可對(duì)可變孔隙進(jìn)行調(diào)整。
[0034]任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，應(yīng)該能認(rèn)識(shí)到以上所揭露的離子注入法與離子注入機(jī)的各種變化。雖然離子注入法與離子注入機(jī)已以其特定實(shí)施例揭露如上，然而本發(fā)明并非以此為限。任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，仍可從已揭露及/或描繪的實(shí)施例中作出許多額外的改變。據(jù)此，本發(fā)明并不限于已揭露于此的實(shí)施例，亦可包含未被具體描述的實(shí)例，并且其保護(hù)范圍應(yīng)以法律所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種在一襯底上利用一離子束以及一可變孔隙來進(jìn)行離子注入的方法，所述方法包括: 提供一襯底，所述襯底因?yàn)橐辉谙瘸练e工藝而具有非均勻特性； 根據(jù)所述非均勻特性來決定用于所述襯底的一第一部分的一第一離子束參數(shù)以及用于所述襯底的一第二部分的一第二離子束參數(shù)，其中所述第一部分不同于所述第二部分，并且所述第一離子束參數(shù)不同于所述第二離子束參數(shù)； 產(chǎn)生所述離子束，并且將產(chǎn)生的所述離子束導(dǎo)引至所述可變孔隙； 利用所述可變孔隙來改變所述離子束的形狀，以形成具有所述第一離子束參數(shù)的一第一成形后離子束，并且將所述第一成形后離子束應(yīng)用于所述襯底的所述第一部分；以及 利用所述可變孔隙來改變所述離子束的形狀，以形成具有所述第二離子束參數(shù)的一第二成形后離子束，并且將所述第二成形后離子束應(yīng)用于所述襯底的所述第二部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述非均勻特性包括不均勻摻雜量以及不均勻厚度的一沉積薄膜至少其中之一。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一成形后離子束和所述第二成形后離子束的尺寸以及形狀至少其中之一不同。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，相較于所述第二部分，所述第一部分具有一較厚的在先沉積薄膜。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一成形后離子束和所述第二成形后離子束具有相同的形狀，其中所述第一成形后離子束應(yīng)用于所述第一部分達(dá)一第一持續(xù)時(shí)間，所述第二成形后離子束應(yīng)用于所述第二部分達(dá)相似或不同于第一持續(xù)時(shí)間的一第二持續(xù)時(shí)間，并且所述第一成形后離子束和所述第二成形后離子束的尺寸不同。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述襯底的所述第一部分和所述襯底的所述第二部份具有不同厚度的所述在先沉積薄膜以及不同的對(duì)應(yīng)蝕刻速率，并且所述第一成型后離子束的應(yīng)用和所述第二成型后離子束的應(yīng)用改變了所述對(duì)應(yīng)蝕刻速率之間的差異。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一離子束參數(shù)和一離子束電流分布相關(guān)。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述離子束具有一離子束電流分布，其中所述離子束電流分布包括兩個(gè)外側(cè)部分之間的一中央部分，所述方法更包括以下至少其中之 改變所述離子束的形狀，以形成所述第一成形后離子束的步驟，包括利用所述可變孔隙遮擋掉來自于所述第一成形后離子束的兩個(gè)所述外側(cè)部分至少其中之一； 所述第二離子束參數(shù)和一離子束電流分布相關(guān)；以及 改變所述離子束的形狀，以形成所述第二成形后離子束的步驟，包括利用所述可變孔隙遮擋掉來自于所述第二成形后離子束的兩個(gè)所述外側(cè)部分至少其中之一。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，更包括以下至少其中之一: 改變所述離子束的形狀，以形成所述第一成形后離子束的步驟，包括改變所述離子束的一橫截面的尺寸；以及 改變所述離子束的形狀，以形成所述第二成形后離子束的步驟，包括改變所述離子束的一橫截面的尺寸。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，更包括以下至少其中之一: 改變所述離子束的形狀，以形成所述第一成形后離子束的步驟，包括改變所述離子束的一橫截面的形狀；以及 改變所述離子束的形狀，以形成所述第二成形后離子束的步驟，包括改變所述離子束的一橫截面的形狀。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述襯底的所述非均勻特性包括所述第一部分具有一第一組均勻特性，并且所述第二部分具有一第二組均勻特性，其中所述第一組均勻特性不同于所述第二組均勻特性。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述襯底的所述非均勻特性包括所述第一部分具有一第一組非均勻特性，并且所述第二部分具有一第二組非均勻特性，其中所述第一組非均勻特性和所述第二組`非均勻特性并不完全相同。
【文檔編號(hào)】H01J37/317GK103824744SQ201410083952
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2010年3月29日
【發(fā)明者】萬志民, 約翰·D·波拉克, 唐·貝瑞安, 任克川 申請(qǐng)人:漢辰科技股份有限公司