離子布植機(jī)和離子布植法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種離子布植機(jī)(1n implanter)和離子布植法，且特別是有關(guān)于一種利用開口裝置(aperture device)和工件(workpiece)之間的相對轉(zhuǎn)動(relativerotat1n)使離子束(1n beam)能通過單一開口裝置上的開口(aperture)或由分別位于多個開口裝置上的開口所組合出的組合開口(combined aperture)而對工件上的一個或多個摻雜區(qū)域(dose reg1ns)進(jìn)行離子布植的離子布植機(jī)和離子布植法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]對于集成電路(integratedcircuit, IC)、內(nèi)存(memory)、平面顯示器(flatpanel display)和太陽能電池(solar cell)等裝置的制造程序而言，離子布植制程(1n implantat1n process)是一項非常重要的制程，因為離子布植制程的精準(zhǔn)度會顯著地影響到上述裝置的最終良率。簡單來說，離子布植制程即是利用離子束等帶電粒子束(charged particle beam)和晶圓(wafer)等工件之間的相對運(yùn)動(relative mot1n)使得帶電粒子束掃描工件上的摻雜區(qū)域來完成。
[0003]近年來，隨著工件尺寸的增加(例如，由12寸晶圓往18寸晶圓發(fā)展的趨勢)，隨著制程技術(shù)要求的提升(例如，半導(dǎo)體組件的臨界尺寸大小逐漸發(fā)展到20納米或更小)，在對一個工件進(jìn)行離子布植時，較以往常遇到非均勾離子布植(non-uniform 1nimplantat1n)以及分區(qū)摻雜(split dose)的需求。前者，像是說由于工作尺寸變大使得要均勻地沉積一層薄膜在在工件上的困難度增加，而較以往常出現(xiàn)沉積制程的結(jié)果是一層厚度不均勻的薄膜，此時若能相對應(yīng)地對此厚度不均勻薄膜進(jìn)行非均勻離子布植，使得不同厚度部分有不同的摻雜劑量，則在后續(xù)的蝕刻程序可以利用不同摻雜劑量對應(yīng)不同蝕刻速率的特征，透過不均勻摻雜劑量分布來引發(fā)不均勻蝕刻速率，進(jìn)而將原本厚度不均勻的薄膜調(diào)整為厚度均勻的新一層薄膜。后者，像是說在測試各種不同的制程參數(shù)組合及/或組件圖案設(shè)計上，可以在單一工件上同時制造分別對應(yīng)到種種不同變化的多種晶粒(chip)，而在進(jìn)行離子布植程序時同時測試多種的不同摻雜劑量。
[0004]一個常見的實現(xiàn)諸如非均勻離子布植以及分區(qū)摻雜等的作法，是使用硬件來覆蓋部分的被布植工件或是使用硬件來調(diào)整打到工件上的離子束。舉例來說，使用諸如具有開口的石墨板的開口裝置，在只要對工件上某些特定摻雜區(qū)域以某種特定摻雜劑量進(jìn)行離子布值之前，先將開口裝置安放在離子束軌跡與工件之間并使得開口裝置上的開口剛好暴露出將要被進(jìn)行離子布植的特定摻雜區(qū)域，則在進(jìn)行離子布植程序時離子束將會只打到這些特定摻雜區(qū)域而不會打到工件上的其它部分。
[0005]然后，由于這種使用開口裝置的作法，在每次要對工件的下一個不同的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植之前，都必須要重復(fù)執(zhí)行關(guān)閉用以提供離子束的離子束總成(1n beamassembly)或?qū)㈦x子束移出真空腔室、打開密閉的真空腔室以便更換開口裝置、關(guān)閉真空腔室、重新啟動離子束總成或?qū)㈦x子束移入至真空腔室、重新調(diào)校離子束等步驟，然后才能再對工件的下一個摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植。因此，當(dāng)需要多個的開口裝置來分別處理一或多個工件上的多個摻雜區(qū)域時，整個離子布值制程的時間、硬件成本與操作復(fù)雜度等都將隨之明顯地上升。因此，亟需提供新的離子布植機(jī)和離子布植法。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種離子布植機(jī)和離子布植法，其可在離子束對工件的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植之前，事先利用在尺寸和形狀上皆對應(yīng)于摻雜區(qū)域的單一開口或組合開口配合開口和工件之間的相對轉(zhuǎn)動來調(diào)整離子束。相對轉(zhuǎn)動可以是待布植工件與具有開口的開口裝置的軸心相互重疊的自體旋轉(zhuǎn)(autologous rotat1n)，也可以是讓待布植工件與開口裝置的軸心相互分離。由于工件與開口裝置之間相對轉(zhuǎn)動的存在，隨著相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動幅度的不同，同一個工件的同一個開口可以用來讓工件上的不同摻雜區(qū)域被離子布植到。由于多個開口裝置可以透過不同的相互重疊方式以使其具有的多個開口再重疊形成不同的組合開口，也由于多個開口裝置與工件之間可以透過不同的相對轉(zhuǎn)動方式以使其形成的組合開口可以讓工件上的不同摻雜區(qū)域被離子布植到，因此透過讓工件與開口裝置之間相對轉(zhuǎn)動，可以僅使用少數(shù)的開口裝置便可以對工件上的多個摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植，而不需要像習(xí)知技術(shù)般在工件上有多少種摻雜區(qū)域便需要準(zhǔn)備與使用多少種開口裝置(或說是準(zhǔn)備與使用多少種開口)。
[0007]本發(fā)明提供一種離子布植機(jī)，其包括真空腔室、離子束總成、開口裝置與驅(qū)動裝置。離子束總成用于朝向位于真空腔室內(nèi)的工件提供離子束。一般來說，離子束總成包含離子源(1n source)、分析磁鐵(analysis magnet)、用以調(diào)整離子束能量的加減速電極(accelerat1n/decelerat1n electrodes)與用以調(diào)整離子束方向與橫截面大小形狀的磁體(例如準(zhǔn)直磁鐵(collimator magnet))。當(dāng)要強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的特征時，這個離子布植機(jī)所要處理的工件具有多個摻雜區(qū)域。開口裝置配置于真空腔室內(nèi)并位于離子束的傳遞路徑上，并且具有至少一個開口。驅(qū)動裝置用以驅(qū)動開口裝置和工件中的至少一個轉(zhuǎn)動一特定角度。
[0008]在本發(fā)明的某個離子布植機(jī)實施例中，開口裝置和工件之間的相對轉(zhuǎn)動用于達(dá)成至少下列之一:使開口恰好暴露出這些摻雜區(qū)域中的一個，以使至少部分離子束通過開口而對所暴露出的摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植；以及使開口依序暴露出不同的摻雜區(qū)域。
[0009]在本發(fā)明的某個離子布植機(jī)實施例中，開口裝置是以石墨材質(zhì)制成，例如具有至少一個開口的石墨板。
[0010]在本發(fā)明的某個離子布植機(jī)實施例中，還包含至少下列之一:開口裝置的軸心偏離于工件的軸心；以及開口裝置的軸心重合于工件的軸心。
[0011]在本發(fā)明的某個離子布植機(jī)實施例中，這些摻雜區(qū)域的關(guān)系還包含至少下列之一:這些摻雜區(qū)域互相鄰接；這些摻雜區(qū)域互相分離；這些摻雜區(qū)域呈數(shù)組排列；這些摻雜區(qū)域中的一個和這些摻雜區(qū)域的另一個部分地重疊；以及這些摻雜區(qū)域相互之間具有不同的所需離子布值濃度。
[0012]在本發(fā)明的某個離子布植機(jī)實施例中，開口的數(shù)量為多個，并且不同開口的尺寸、形狀和相對位置對應(yīng)于不同摻雜區(qū)域的尺寸、形狀和相對位置。
[0013]本發(fā)明提供一種離子布植法。首先，提供一工件，此工件具有多個第一摻雜區(qū)域。接著，在工件具有這些第一摻雜區(qū)域的一側(cè)提供一開口裝置，其中開口裝置具有至少一個第一開口。然后，使開口裝置和工件產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，以使第一開口恰好暴露出這些第一摻雜區(qū)域中的一個。接下來，在開口裝置遠(yuǎn)離于工件的一側(cè)提供一離子束，以使至少部分的離子束通過第一開口而對所暴露出的第一摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植。其中，在進(jìn)行完最后一個步驟之后，還可以依序反復(fù)進(jìn)行最后兩個步驟，直到離子束對這些第一摻雜區(qū)域全都進(jìn)行過離子布植為止。
[0014]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，開口裝置是以石墨材質(zhì)制成。
[0015]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，這些摻雜區(qū)域的關(guān)系至少包含下列之一:這些摻雜區(qū)域互相鄰接；這些摻雜區(qū)域互相分離；這些摻雜區(qū)域呈數(shù)組排列；這些摻雜區(qū)域中的一個和這些摻雜區(qū)域的另一個部分地重疊；以及這些摻雜區(qū)域相互之間具有不同的所需尚子布值濃度。
[0016]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，當(dāng)開口裝置的軸心偏離于工件的軸心時，當(dāng)工件還具有在尺寸和形狀中的至少一個上不同于這些第一摻雜區(qū)域的至少一個第二摻雜區(qū)域，且當(dāng)開口裝置還具有至少一第二開口時，在進(jìn)行前術(shù)述最后一個步驟(d)之后，還可以再依序使開口裝置和工件產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，以使第二開口恰好暴露出第二摻雜區(qū)域，以及在開口裝置遠(yuǎn)離于工件的一側(cè)提供離子束，以使至少部分的離子束通過第二開口而對第二摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植。
[0017]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，依序使開口裝置和工件產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動以使第二開口恰好暴露出第二摻雜區(qū)域的步驟，還可以或是使第一開口轉(zhuǎn)動至工件之外，或是覆蓋這些第一摻雜區(qū)域，或是一并使第一開口恰好暴露出這些第一摻雜區(qū)域中的一個。
[0018]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，在開口裝置遠(yuǎn)離于工件的一側(cè)提供離子束以使至少部分的離子束通過第二開口而對第二摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植的步驟，該方法還包括一并使至少部分的離子束通過第一開口而對所暴露出的第一摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植。
[0019]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，這些第一摻雜區(qū)域和第二摻雜區(qū)域的關(guān)系至少包含下列之一:這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和第二摻雜區(qū)域互相鄰接；這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和第二摻雜區(qū)域互相分離；這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和第二摻雜區(qū)域部分地重疊；以及這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和第二摻雜區(qū)域之間具有不同的所需離子布值濃度。
[0020]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，當(dāng)其中該第二摻雜區(qū)域的數(shù)量為多個時，在處理完某個第二摻雜區(qū)域之后，還可以再重復(fù)進(jìn)行處理第二摻雜區(qū)域的步驟，直到離子束對這些第二摻雜區(qū)域都進(jìn)行過離子布植為止。
[0021]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，這些第二摻雜區(qū)域的關(guān)系至少包含下列之一:這些第二摻雜區(qū)域互相鄰接；這些第二摻雜區(qū)域互相分離；這些第二摻雜區(qū)域呈數(shù)組排列；這些第二摻雜區(qū)域中的一個和這些第二摻雜區(qū)域的另一個部分地重疊；以及這些第二摻雜區(qū)域相互之間具有不同的所需離子布值濃度。
[0022]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，當(dāng)開口裝置的軸心重合于工件的軸心，當(dāng)工件還具有在尺寸和形狀中的至少一個上不同于第一摻雜區(qū)域的至少一個第二摻雜區(qū)域，當(dāng)開口裝置還具有至少一個第二開口，并且這些第一摻雜區(qū)域中的一個和第二摻雜區(qū)域之間的相對位置對應(yīng)于第一開口和第二開口之間的相對位置時，該方法還包括一并使第二開口恰好暴露出第二摻雜區(qū)域，以及一并使至少部分的離子束通過第二開口而對第二摻雜區(qū)域進(jìn)行離子布植。
[0023]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，這些第一摻雜區(qū)域和該第二摻雜區(qū)域的關(guān)系至少包含下列之一:這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和該第二摻雜區(qū)域互相鄰接；這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和該第二摻雜區(qū)域互相分離；這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和該第二摻雜區(qū)域部分地重疊；以及這些第一摻雜區(qū)域中的至少一個和該第二摻雜區(qū)域之間具有不同的所需離子布值濃度。
[0024]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，第二摻雜區(qū)域的數(shù)量為多個，并且在處理完一個第二摻雜區(qū)域之后，還包括重復(fù)進(jìn)行處理第二摻雜區(qū)域的步驟，直到離子束對這些第一摻雜區(qū)域和這些第二摻雜區(qū)域全都進(jìn)行過離子布植為止。
[0025]在本發(fā)明的某個離子布植法實施例中，這些第二摻雜區(qū)域的關(guān)系至少包含下列之一:這些第二摻雜區(qū)域互相鄰接；這些第二摻雜區(qū)域互相分離；這些第二摻雜區(qū)域呈數(shù)組排列；這些第二摻雜區(qū)域中的一個和這些第二摻雜區(qū)域的另一個部分地重疊；以及不同的這些第二摻雜區(qū)域之間具有不同的所需離子布值濃度。
[0026]本