(57)【要約】【課題】イオン注入システムを提供する。【解決手段】イオン注入システムは、イオンビーム生成器、質量分離装置、ホルダー装置、及び、第一検出器を含む。イオンビーム生成器は第一イオンビームを生成する。質量分離装置は、第一イオンビーム中から、必要なイオンを含む第二イオンビームを分離する。ホルダー装置は少なくとも一つの基板を固定する。ホルダー装置、及び、第一検出器は、第二イオンビームに相対して、第一方向に沿って相対往復移動して、基板、及び、第一検出器を第二イオンビームの投射領域に通過させる。第一検出器は、第二イオンビームの関連パラメータを取得する。上述のシステムは、イオン注入実行時、イオンビームの関連パラメータを取得して、システムが、直ちに、製造パラメータを調整して、好ましいイオン注入効果を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入システムであって：
第一イオンビームを生成するイオンビーム生成器；
前記第一イオンビームの下流に設置されて、前記第一イオンビーム中から、必要なイオンを含む第二イオンビームを分離する質量分離装置；
前記第二イオンビームの下流に設置され、少なくとも一つの基板を固定し、前記第二イオンビームと共に、第一方向に沿って相対往復移動して、前記基板を前記第二イオンビームの投射領域に通過させるホルダー装置；及び
前記第二イオンビームに相対して往復移動すると共に、前記第二イオンビームの前記投射領域を通過して、前記第二イオンビームの関連パラメータを取得する第一検出器、
を含むことを特徴とするイオン注入システム。
【請求項２】
前記第一検出器の検出領域の短軸は、前記第二イオンビームの前記投射領域より小さいことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入システム。
【請求項３】
前記第一検出器の検出領域の長軸は、前記基板の尺寸より大きいか等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン注入システム。
【請求項４】
前記第一検出器は、前記基板周囲に設置されることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項５】
前記ホルダー装置は複数の前記基板を固定し、且つ、前記第一検出器は、前記複数の基板の間に設置されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項６】
前記第一検出器と前記ホルダー装置は、離れて設置されて、前記第一検出器と前記ホルダー装置が、前記第一方向に沿って移動、又は、独立して作動することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項７】
前記第二イオンビームは、リボン状又はガウス分布状であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項８】
前記第二イオンビームの関連パラメータは、ビーム電流、平行度、入射角度、イオンビーム密度、電荷センサー応答、イオン輪郭形状又は上述の組合を含むことを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項９】
前記基板は半導体ウェハを含むことを特徴とする請求項１から８のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項１０】
さらに：
前記ホルダー装置と連接され、前記ホルダー装置を駆動して、前記第一方向に沿って往復移動させる駆動装置を含むことを特徴とする請求項１から９のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項１１】
前記駆動装置は、さらに、前記ホルダー装置を駆動して、第二方向に沿って移動させ、前記第二方向と前記基板がある平面は平行であるか、又は、一つの角度で傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載のイオン注入システム。
【請求項１２】
さらに：
前記質量分離装置、及び、前記ホルダー装置の間に設置され、前記第二イオンビームを偏向させて、前記基板を往復通過させるスキャン装置を含むことを特徴とする請求項１から９のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項１３】
さらに：
前記ホルダー装置と連接し、前記ホルダー装置を駆動して、第二方向に沿って移動させ、前記第二方向と前記基板がある平面は平行であるか、又は、角度傾斜している駆動装置を含むことを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入システム。
【請求項１４】
さらに：
前記第二イオンビームの下流に設置され、前記第二イオンビームの前記関連パラメータを取得する第二検出器を含むことを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項１５】
前記第二検出器は、スキャン期間中、前記第一検出器と実質上、同時に作動すると共に、前記第一検出器と相補して、前記第一検出器により遮断されない一部の前記第二イオンビームの関連パラメータを得ることを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１６】
前記第二検出器の検出領域は、前記第二イオンビームの前記投射領域より大きいことを特徴とする請求項１４に記載のイオン注入システム。
【請求項１７】
前記第一検出器は、前記ホルダー装置に固定されることを特徴とする請求項１から１６のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【請求項１８】
前記第一検出器は、取り外し可能な方式で、前記ホルダー装置に接続されることを特徴とする請求項１から１６のうちいずれか一項に記載のイオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入システムに関するものであって、特に、イオン注入時、イオンビームパラメータを検出するイオン注入システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路工程中、イオン注入システムは、不純物を半導体材料中に注入するように設定される。イオン注入工程は、必要な不純物元素をイオン化すると共に、必要な質量／電荷比のイオンを選択し、最後に、選択されるイオンを、基板、例えば、半導体ウェハを対象にし、不純物元素を基板に注入する。
イオン注入工程中、注入される不純物元素の量は精確に制御されなければならない。従来のイオン注入工程は、まず、検出器により、イオンビームの関連パラメータ、例えば、イオンビームの密度等を検出し、検出器により測定されたパラメータに基づいて、システムパラメータを調整して、イオンビームの関連パラメータを必要な設定値してから、基板をイオンビームの投射領域に配置して、イオンを注入する。イオン注入期間中、イオンビームの関連パラメータが得られないので、従来のイオン注入システムは、イオン注入時に、製造パラメータを調整して、イオンビームの関連パラメータを制御することができない。
よって、どのようにして、イオン注入期間に、イオンビームの関連パラメータを取得し、製造パラメータ調整の基準とするかが課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、イオン注入システムを提供し、上述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はイオン注入システムを提供し、イオン注入実行時、イオンビームの投射領域を通過する検出器を含み、イオンビームの関連パラメータを取得する。よって、本発明のシステムは、検出器により取得されたイオンビームの関連パラメータに基づいて、即時にシステムの製造パラメータを調整し、好ましいイオン注入効果を獲得する。
本発明の一つの実施例によるイオン注入システムは、イオンビーム生成器、質量分離装置、ホルダー装置、および、第一検出器を含む。イオンビーム生成器は第一イオンビームを生成する。質量分離装置は第一イオンビームの下流に設置され、第一イオンビーム中から、必要なイオンを含む第二イオンビームを分離する。ホルダー装置は第二イオンビームの下流に設置され、少なくとも一つの基板を固定する。ホルダー装置、及び、第二イオンビームは、第一方向に沿って相対往復移動して、基板が第二イオンビームの投射領域を通過できるようにする。第一検出器も第二イオンビームに相対して往復移動すると共に、第二イオンビームの投射領域を通過して、第二イオンビームの関連パラメータを取得する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のシステムは、第一検出器により取得されたイオンビームの関連パラメータに基づいて、システムの製造パラメータを調整する、又は、異常を検出して、直ちに工程を中止し、好ましいイオン注入効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一つの実施例によるイオン注入システムを示す図である。
【図２】本発明の一つの実施例によるイオン注入システムのイオンビームのスキャン領域、基板、及び、第一検出器の間の相対位置を示す図である。
【図３】本発明の別の実施例によるイオン注入システムのイオンビームのスキャン領域、基板、及び、第一検出器の間の相対位置を示す図である。
【図４】本発明の一つの実施例によるイオン注入システムの第一検出器、及び、ホルダー装置の設置方式を示す図である。
【図５】本発明の別の実施例によるイオン注入システムの第一検出器、及び、ホルダー装置の設置方式を示す図である。
【図６】本発明の別の実施例によるイオン注入システムを示す図である。
【図７ａ】本発明の別の実施例によるイオン注入システムのイオンビームのスキャン領域、基板、及び、第一検出器の間の相対位置を示す図である。
【図７ｂ】本発明の別の実施例によるイオン注入システムのイオンビームのスキャン領域、基板、及び、第一検出器の間の相対位置を示す図である。
【図７ｃ】本発明の別の実施例によるイオン注入システムのイオンビームのスキャン領域、基板、及び、第一検出器の間の相対位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１を参照すると、本発明の一つの実施例によるイオン注入システム１は、イオンビーム生成器１１、質量分離装置１２、ホルダー装置（ｈｏｌｄｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）１３、及び、第一検出器１４ａを含む。イオンビーム生成器１１は第一イオンビーム１１１を生成する。例えば、イオンビーム生成器１１は、プラズマ室中のイオン源気体を、アーク放電又は類似のものにより生じる電子衝撃により電離することにより、プラズマを生成する。続いて、プラズマ室中からイオンを抽出して、第一イオンビーム１１１を形成する。質量分離装置１２は第一イオンビーム１１１の下游に設置され、第一イオンビーム１１１中から、必要なイオンを含む第二イオンビームを分離する１１２。例えば、質量分離装置１２は、磁場を用いて、必要な質量／電荷比率のイオンを、第一イオンビーム１１１の経路から離す。質量分離装置１２は、シールド１２１により、不要なイオンを遮断し、必要なイオンを通過させて、第二イオンビーム１１２を形成する。一つの実施例中、第二イオンビーム１１２はリボン形状（ｒｉｂｂｏｎ−ｓｈａｐｅｄ）、又は、ガウス分布状（ｇａｕｓｓｉａｎ−ｓｈａｐｅｄ）である。
ホルダー装置１３は第二イオンビーム１１２の下流に設置され、少なくとも一つの基板を固定する１００。一つの実施例中、基板１００は半導体ウェハである。ホルダー装置１３、及び、第二イオンビーム１１２は、第一方向に沿って、相対往復移動して、基板１００が、第二イオンビーム１１２の投射範囲を往復通過できるようにする。即ち、第二イオンビーム１１２は、基板１００全体をスキャンすることができる。一つの実施例中、ホルダー装置１３と駆動装置１５は接続される。駆動装置１５は、ホルダー装置１３を駆動して、第一方向に沿って、第二イオンビーム１１２に相対して往復移動して、基板１００が第二イオンビーム１１２の投射範囲を往復通過できるようにする。好ましくは、駆動装置１５は、ホルダー装置１３を駆動して、第二方向に沿って移動して、第二イオンビーム１１２が、基板１００全体をスキャンできるようにする。一つの実施例中、第一方向、及び、第二方向は、実質上、互いに垂直で、第二イオンビーム１１２が、左右方向と上下方向に沿って、スキャン基板１００をスキャンできるようにする。注意すべきことは、基板１００の第一方向に沿った移動経路は直線、又は、弧線であることである。このほか、同中心点（ｉｓｏｃｅｎｔｒｉｃ）でスキャンする時、第二方向は、基板がある平面に平行である。又は、非アイソセンターでスキャンする時、第二方向と基板がある平面との間にある角度で傾斜する。
第一検出器１４ａは第二イオンビーム１１２に相対して往復移動し、且つ、第二イオンビーム１１２の投射領域を通過する。一つの実施例中、第一検出器１４ａと基板１００は一緒に移動する。よって、第一検出器１４ａは、第二イオンビーム１１２の関連パラメータを取得することができる。例えば、第二イオンビーム１１２の関連パラメータは、ビーム電流、平行度、入射角度、イオンビーム密度、電荷センサー応答、イオン輪郭形状又は上述の組合である。第一検出器１４ａは、第二イオンビーム１１２の投射領域を通過するので、第一検出器１４ａの検出領域の短軸は、第二イオンビーム１１２の投射領域より小さいが、完全な第二イオンビーム１１２の関連パラメータを取得することができる。つまり、第二イオンビーム１１２の関連パラメータを取得するのに影響しない前提下で、第一検出器１４ａの第一方向に沿った長さは大幅に縮減する。一つの実施例中、第一検出器１４ａはファラデーカップ（Ｆａｒａｄａｙ  Ｃｕｐ）である。
図２を参照すると、一つの実施例中、第二イオンビーム１１２はガウス分布状である。これは、第二イオンビーム１１２の投射領域３００中、その中央領域のイオンビーム密度が、辺縁領域のイオンビーム密度より大きいことを意味する。同じイオン注入濃度を得るため、基板１００、及び、第一検出器１４ａは、第二イオンビーム１１２ａの投射領域３００を通過しなければならない。第二イオンビーム１１２のスキャン領域２００は、基板１００面積より大きいので、基板１００の周囲に設置され、第二イオンビーム１１２のスキャン領域２００内にある第一検出器１４ａは、イオン注入実行時、第二イオンビーム１１２の関連パラメータを得ることができる。第二イオンビーム１１２が、基板１００の同じ領域までスキャンする時、イオン注入システム１は、直ちに、製造パラメータを調整して、前回のスキャン結果を補償し、好ましいイオン注入効果を得る。注意すべきことは、複数の第一検出器１４ａを基板１００両側に設置して、単一のスキャン経路の首尾とスキャンし終わるときに第二イオンビーム１１２の関連パラメータを取得することである。
図３を参照すると、一つの実施例中、ホルダー装置１３は複数の基板１００を固定し、第一検出器１４ａは複数の基板１００の間に設置される。同時に、複数の基板１００にイオン注入工程を実行して、イオンビームの利用率を改善することができる。複数の基板１００の間に設置される第一検出器１４ａは、イオン注入実行時、イオンビームの関連パラメータを提供して、後続の補償を促進する。
一つの実施例中、図１では、第一検出器１４ａはホルダー装置１３に固定されているが、これに限定されない。図４に示されるように、第一検出器１４ａはホルダー装置１３と一緒に作動する；又は、図５に示されるように、ホルダー装置１３と別に作動する。例えば、第一検出器１４ａは、第一方向に沿って移動して、第二イオンビーム１１２の関連パラメータを取得し、ホルダー装置１３は、開始位置、又は、基板の搭載位置で維持できる。
再度、図１を参照すると、一つの実施例中、本発明のイオン注入システム１は、第二イオンビーム１１２の下流に設置される第二検出器１４ｂを含む。例えば、第二検出器１４ｂはホルダー装置１３の後端に設置される。ホルダー装置１３が第二イオンビーム１１２の経路上にない時、第二検出器１４ｂは、すぐ、第二イオンビーム１１２の関連パラメータを取得して、第二イオンビーム１１２を調整する基準とする。別の例では、スキャン時、第二検出器１４ｂは、第一検出器１４ａにより遮断されない一部の第二イオンビーム１１２の関連パラメータを得ることができる。一つの実施例中、第二検出器１４ｂの検出領域１４１は、第二イオンビーム１１２の投射領域より大きい。注意すべきことは、イオンビーム生成器１１から第二検出器１４ｂのイオン移動経路は、真空容器（図示しない）により包まれ、且つ、イオン注入期間中、一定程度の真空環境で維持する。
図６を参照すると、本発明の別の実施例によるイオン注入システム１ａは、質量分離装置１２とホルダー装置１３との間に設置されるスキャン装置１６を含む。スキャン装置１６は、第二イオンビーム１１２を偏向させて、第二イオンビーム１１２が、左右方向と上下方向に沿って、基板１００をスキャンすることができるようにする。又は、別の状況下で、イオン注入システム１ａは、さらに、駆動装置１５を含む。この時、スキャン装置１６は、左右方向に沿って、第二イオンビーム１１２を偏向させ、駆動装置１５はホルダー装置１３を駆動して、上下方向に移動させる。第二イオンビーム１１２、及び、ホルダー装置１３間の相対移動により、第二イオンビーム１１２は、左右方向と上下方向に沿って、基板１００を完全にスキャンすることができる。例えば、図７ａ、７ｂ、及び、７ｃを参照すると、第二イオンビーム１１２は、領域Ｗ２で、左右方向に沿って、基板１００をスキャンすると同時に、基板１００が、領域Ｗ１で、上下方向に沿って移動する。よって、第二イオンビーム１１２のスキャン領域は、図７ｃ中に示されるスキャン領域２００に等しい。図７ｃに示されるスキャン領域２００から分かるように、ガウス分布状のイオンビームで二次元スキャンする状況下で、第一検出器１４ａの長さが、イオンビームの投射高度を被覆するのに十分である、又は、一次元スキャンの状況下で、第一検出器１４ａの長さが、第二イオンビーム中の興味のある領域の高度を被覆し、且つ、この領域が基板１００の尺寸を被覆するだけで、第二イオンビーム１１２の関連パラメータが完全に取得できる。
本発明のイオン注入システムは、イオン注入実行時、イオンビームの投射領域を通過する第一検出器を含み、イオンビームの関連パラメータを取得する。よって、本発明のシステムは、第一検出器により取得されたイオンビームの関連パラメータに基づいて、即時にシステムの製造パラメータを調整する、又は、異常を検出して、直ちに工程を中止し、好ましいイオン注入効果を得る。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【０００８】
１  イオン注入システム
１ａ  イオン注入システム
１００  基板
１１  イオンビーム生成器
１１１  第一イオンビーム
１１２  第二イオンビーム
１２  質量分離装置
１２１  シールド
１３  ホルダー装置
１４ａ  第一検出器
１４ｂ  第二検出器
１４１  検出領域
１５  駆動装置
１６  スキャン装置
２００  スキャン領域
３００  投射領域
Ｗ１、Ｗ２  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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