專利名稱：轉(zhuǎn)盤式離子注入機(jī)上的原位監(jiān)視的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及離子注入系統(tǒng)，更具體地，涉及在在離子注入期間和這類系統(tǒng)中監(jiān)視污染物顆粒、特征和特征損壞、溫度和其他這類可檢測量。
背景技術(shù)：
離子注入系統(tǒng)用于將雜質(zhì)(稱為摻雜劑元素)注入半導(dǎo)體基片或晶圓(通常稱為工件)。在這類系統(tǒng)中，離子源將所希望的摻雜劑元素離子化，并且，以離子束的形式從該離子源提取離子化的雜質(zhì)。將離子束導(dǎo)入各工件的各部分(例如，讓離子束掃過上述各部分)，以便將離子化的摻雜劑注入工件內(nèi)。摻雜劑離子改變了工件的成份，從而使得它們擁有所希望的電氣特性，而這些特性可能有助于在基片上形成特定半導(dǎo)體器件(如晶體管)。
電子器件持續(xù)變小的趨勢刺激廠商將數(shù)目更多的尺寸更小、功能更強(qiáng)和能效更高的半導(dǎo)體器件“封裝”到各個晶圓。另外，在更大的工件上制造半導(dǎo)體器件，以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。例如，正在利用直徑為300毫米或更多的晶圓，以便在單個晶圓上生產(chǎn)更多器件。從而，有必要對半導(dǎo)體制造過程(包括離子注入)進(jìn)行認(rèn)真的監(jiān)視和控制。
然而，離子注入機(jī)或其它的離子束設(shè)備(例如，線性加速器)的操作可能會導(dǎo)致污染物顆粒的產(chǎn)生，在某些情況下，這些顆粒可能會附著到晶圓上。污染物顆粒的尺寸可小于1μm。通常通過將晶圓放入離子注入之前和之后使用的顆粒檢測工具來測量在注入期間附著到晶圓的顆粒。檢測工具的工作消耗了額外的投資，花費(fèi)了額外的時間，并可能使晶圓受到另外的污染。
這樣的晶圓是比較昂貴的，因而，非常希望減輕浪費(fèi)(例如，在進(jìn)行離子注入后，在投入時間和資源后，由于檢測出污染物顆粒而不得不丟棄整個晶圓)。另外，在離子注入后進(jìn)行檢測使得難以在這類需要許多步驟來完成的過程中對顆粒及其他污染物進(jìn)行跟蹤。另外，希望將傳統(tǒng)檢測工具的使用減到最小，因?yàn)樗鼈円部赡艹蔀槲廴镜膩碓?，并消耗了更多的時間和資源。

發(fā)明內(nèi)容
以下給出了一個簡要的總結(jié)，以便讓讀者基本理解本發(fā)明的一個或多個方面。該總結(jié)不是對本發(fā)明的詳盡概述，也不期望其給出本發(fā)明的要點(diǎn)或關(guān)鍵要素，同時，它也不限定本發(fā)明的范圍。相反，該總結(jié)的主要目的是以簡化的方式給出本發(fā)明的某些概念，作為隨后提出的更詳細(xì)描述的先導(dǎo)部分。
本發(fā)明針對注入期間對單個晶圓或批量離子注入系統(tǒng)中的顆粒與其他這類特征的監(jiān)視，以避免離子注入之前和之后進(jìn)行的額外的檢測工具步驟。提供多個裝置來檢測從光源(如激光源)散射的光。例如，利用單個晶圓或轉(zhuǎn)盤式的批量離子注入系統(tǒng)的靶室中的激光散射，可以在離子注入期間檢測晶圓(工件)表面上的顆粒?？梢杂帽P的旋轉(zhuǎn)和/或線性掃描來掃描所有晶圓上的所有的點(diǎn)。以這種方式，便可以監(jiān)視注入過程，使得晶圓中注入的離子濃度更為均勻和使污染物顆粒與檢測工作為最少。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，該系統(tǒng)包括批量離子注入機(jī)，該注入機(jī)具有用于對晶圓上的點(diǎn)進(jìn)行照射的激光器以及一個或多個(如一對)旋轉(zhuǎn)方向與離子注入操作相對的檢測器(如PMT或光電二極管)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，靶室中的轉(zhuǎn)盤傳輸裝置承載一批晶圓，以便在上述固定激光點(diǎn)下對這些晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描(x軸)，同時，線性傳輸裝置在這些晶圓的整個高度上對它們進(jìn)行掃描(y軸)。在本發(fā)明中，離子注入機(jī)和原位檢測系統(tǒng)均使用同一旋轉(zhuǎn)和線性掃描運(yùn)動。
本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)或另一種這樣的處理器(用于分析來自被照射晶圓的散射光的強(qiáng)度)。計(jì)算機(jī)將所檢測的光映射到由編碼器計(jì)數(shù)(與所掃描的晶圓的旋轉(zhuǎn)和線性傳輸位置相關(guān))確定的獨(dú)特位置。在本發(fā)明的另一方面中，該處理器對映射到工件上的獨(dú)特位置的光進(jìn)行分析，以確定與晶圓的顆粒、刮痕、特征、特征損壞或溫度對應(yīng)的光的圖案。在本發(fā)明的另一方面中，可以在劃分(binning)過程中用散射光的幅值來檢測顆粒的存在和估計(jì)這些顆粒的尺寸，其中，該散射光的幅值與基線顆粒(baseline particle)的散射光幅值相關(guān)。根據(jù)需要，還可以用這樣的劃分來確定顆粒的來源。
在本發(fā)明的另一方面中，對這類顆粒的數(shù)量或尺寸的閾值分析可以為離子注入的停機(jī)或反饋控制提供系統(tǒng)聯(lián)鎖。以這種方式，在離子注入期間，在耗費(fèi)額外的時間和資源以前，可以識別晶圓上的顆?；蚱渌@類污染物，以協(xié)助確定這類污染物的來源。
在該激光器和離子束的下游也引入了靶室或加工室，以便使一個或多個工件朝向上述激光器和離子束所指的方向。最后，原位監(jiān)視系統(tǒng)的檢測器包括一個或多個透鏡、濾光片和與線性運(yùn)動對準(zhǔn)的狹縫，以便讓成像到檢測器的散射光通過和屏蔽來自光源(如激光)的鏡面反射光，以避免使上述檢測器飽和。本發(fā)明的一個實(shí)施方式提供了一對安裝在激光源的相對兩側(cè)的這樣的檢測器，以將來自散射光的測量信號最大化、提供改進(jìn)的檢測透視圖和增加檢測分辨率。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了單個工件的一維或二維掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有與其相關(guān)的原位顆粒檢測和/或監(jiān)視系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于為工件提供掃描傳輸?shù)膫鬏斞b置和原位監(jiān)視系統(tǒng)。該監(jiān)視系統(tǒng)包括光源和檢測器，所述光源配置成向工件的至少一部分提供照射，且所述檢測器適于捕獲來自工件的被照射部分的散射光。根據(jù)該散射光，可得出有關(guān)顆粒在系統(tǒng)中的存在性的結(jié)論。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其它方面，公開了一種原位監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)適于檢測轉(zhuǎn)盤式批量離子注入機(jī)中一個或多個工件上的污染物顆粒。該系統(tǒng)包括離子注入機(jī)和原位監(jiān)視系統(tǒng)，所述離子注入機(jī)用于產(chǎn)生離子束和將該離子束引向下游的靶室內(nèi)承載的工件，而所述原位監(jiān)視系統(tǒng)適于在離子注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒或特征。該監(jiān)視系統(tǒng)也包括靶室中裝載的一個或多個工件；用于向這些工件提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的、包含徑向掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)掃描傳輸裝置；用于向這些工件提供往復(fù)直線運(yùn)動的、包含線性掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)的線性掃描傳輸裝置。該監(jiān)視系統(tǒng)還包括光源，用于向這些工件的一部分提供固定的照射光束；檢測器，用于捕獲來自工件的被照射部分的散射光。最后，該監(jiān)視系統(tǒng)包括處理器，該處理器用于分析檢測出的、來自被照射工件的散射光的強(qiáng)度，和用于將檢測出的光映射到由編碼器計(jì)數(shù)(與所掃描的工件的旋轉(zhuǎn)傳輸位置和線性傳輸位置有關(guān))確定的獨(dú)特位置。
為實(shí)現(xiàn)上述和有關(guān)目標(biāo)，以下描述和附圖詳細(xì)地示出了本發(fā)明的某些說明性方面和實(shí)現(xiàn)方式。這些方面和方式僅指出了本發(fā)明的原理可采用的各種方法之中的其中一些方法。通過閱讀本發(fā)明的以下詳細(xì)說明(結(jié)合附圖來考慮)，可以更清楚地理解本發(fā)明的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和特征。


圖1的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的、具有原位監(jiān)視系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)的各個部件，所述監(jiān)視系統(tǒng)用于在離子注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒；圖2的更詳細(xì)框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的、具有原位監(jiān)視系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)的各個部件，所述監(jiān)視系統(tǒng)用于在注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒；圖3的截面?zhèn)纫晥D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的、具有原位監(jiān)視系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)的各個功能性方面和部件，所述監(jiān)視系統(tǒng)用于在離子注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒；圖4的截面?zhèn)纫晥D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的示范性離子注入與原位監(jiān)視系統(tǒng)；圖5的截面?zhèn)纫晥D示出了另一種根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的示范性離子注入與原位監(jiān)視系統(tǒng)；圖6A、6B和6C的截面?zhèn)纫晥D、主視圖和截面俯視圖分別示出了原位監(jiān)視系統(tǒng)的示范性檢測器組件，在該組件中，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的一個或多個方面；圖7和圖8是一種在根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的轉(zhuǎn)盤式批量離子注入系統(tǒng)中使用的示范性原位監(jiān)視系統(tǒng)的靶室部分的各個部件的透視圖，所述監(jiān)視系統(tǒng)與圖4和圖5中的系統(tǒng)類似，并用于在離子注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒；圖9和圖10的透視圖示出了用于根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的、圖7和圖8中的原位監(jiān)視系統(tǒng)部件的檢測器組件；圖11的透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面來檢測散射光的、用于圖9和圖10中的檢測器組件的示范性PMT監(jiān)測器和光學(xué)器件；以及圖12的透視圖示出了用于圖7-10中所示的檢測器組件的示范性激光束清除部件(dump)，用于衰減鏡面激光。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記用于表示相似的元件。在性質(zhì)上，這些附圖和隨后的描述是示范而非限制性的。從而，應(yīng)當(dāng)理解，除本文所說明的內(nèi)容外，所說明的系統(tǒng)與方法的變體和其他這類實(shí)現(xiàn)方式均認(rèn)為落在本發(fā)明和附錄的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
本發(fā)明涉及在離子注入系統(tǒng)中在離子注入期間檢測由一個或多個工件上的顆?；蚱渌@類可檢測特征和數(shù)量產(chǎn)生的散射光，以確定離子注入中這些顆粒的來源和成因。示出了多個裝置。這些裝置用于檢測來自由光源(如激光源)進(jìn)行照射的工件(如晶圓)的散射光。例如，將檢測出的來自散射光的光強(qiáng)度或光子數(shù)目映射到各晶圓上的激光照射點(diǎn)的X-Y位置。然后，處理器(如計(jì)算機(jī))分析檢測出的散射光與顆粒、特征甚至工件的熱曲線(thermal profile)對應(yīng)的圖案。通過旋轉(zhuǎn)和周期性的往返移動晶圓，或是在固定的激光束下移動晶圓，便可以在加工室或靶室的一個位置照射和完整地監(jiān)視各晶圓的所有部分，同時在另一個位置上注入離子。因而，可以有利地節(jié)省監(jiān)視時間，而不存在額外的處理成本或固有的污染風(fēng)險(xiǎn)。
還可用所分析的圖案信息和/或顆粒檢測結(jié)果來對系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖，或者，如果在晶圓上檢測到達(dá)到臨界閾值水平的顆粒，則可提供反饋來停止離子注入操作。本發(fā)明的這個工作方面可以減少在其他情況下將消耗和浪費(fèi)的額外時間與資源。
在本發(fā)明的一個方面中，可以在顆粒排查過程中采用該系統(tǒng)，在該過程中，改變一個或多個結(jié)構(gòu)變量或注入過程變量，并結(jié)合這些變量來監(jiān)視這些顆粒的生成。在這樣的背景下，人們可以確定某些物理或過程變量是否為產(chǎn)生顆粒的原因。而且，結(jié)合劃分過程來確定顆粒污染物尺寸，可以研究和/或確認(rèn)各種顆粒的產(chǎn)生方式或成因。
首先參考圖1，其中以框圖的形式示出了適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面的離子注入和監(jiān)視系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括離子注入機(jī)102，用于產(chǎn)生可以以離子束104的形式來提取的一定數(shù)量的離子。離子注入機(jī)102一般包括離子源和電源，所述離子源具有氣體源，離子便從該氣體源產(chǎn)生，而所述電源則促進(jìn)了從氣體至離子的轉(zhuǎn)化。
離子注入系統(tǒng)100還包括靶室110，用于接納通過離子束組件(未示出)導(dǎo)入的離子束104。靶室110支持諸如半導(dǎo)體晶圓(未示出)的一個或多個工件，以供離子束104進(jìn)行離子注入。靶室110包括目標(biāo)掃描系統(tǒng)(未示出)，該系統(tǒng)用于掃描一個和多個目標(biāo)工件或使這些工件與離子束104相對于彼此平移。該目標(biāo)掃描系統(tǒng)可以為批量或連續(xù)離子注入提供工作參數(shù)或?qū)ο螅@在給定情況下是人們所希望的。盡管在當(dāng)前的實(shí)例中使用術(shù)語靶室，但應(yīng)當(dāng)懂得，正如人們將理解的，需要將術(shù)語靶室廣義地理解為包括任何類型的注入加工室。所有這類加工室均認(rèn)為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，原位監(jiān)視系統(tǒng)120在工作中連接到靶室110，以在離子注入期間檢測一個或多個工件的顆粒、特征或溫度。監(jiān)視系統(tǒng)120可包括光電倍增管(PMT)或光電二極管(未示出)，當(dāng)受到掃描的晶圓通過固定的照射光束(未示出)時，上述器件可用于檢測來自一個或多個這些晶圓上的照射點(diǎn)的散射光強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，可以顯示檢測出的散射光，以便讓操作員確認(rèn)顆粒，和/或可分析檢測出的光(例如，通過處理器-未示出)來確定與顆粒對應(yīng)的光的圖案。盡管系統(tǒng)120可用于在離子注入期間監(jiān)視或檢測顆粒，但是，應(yīng)當(dāng)懂得，根據(jù)本發(fā)明，也可以在離子注入之前、之中或之后完成監(jiān)視。另外，對于批量系統(tǒng)，盡管采用單個的空白測試晶圓來分析顆粒，但是，考慮到額外的散射可能是制造在所生產(chǎn)的晶圓上的特征的函數(shù)，因而也可以評估所有這些晶圓來確定顆粒的有關(guān)情況。
圖2的框圖進(jìn)一步示出了適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面的離子注入與監(jiān)視系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括離子注入機(jī)202，該離子注入機(jī)用于產(chǎn)生可以以離子束204的形式提取的一定數(shù)量的離子。離子注入機(jī)202可包括離子源、氣體源和電源，其中，離子從離子源和氣體源中生成，而電源則有助于從氣體生成離子。
離子注入系統(tǒng)200還包括靶室210，該靶室用于接納通過射束線組件(beamline assembly)(未示出)導(dǎo)入的離子束204。靶室210支持一個或多個諸如半導(dǎo)體晶圓(未示出)的工件，以供離子束204進(jìn)行注入。靶室210包括目標(biāo)掃描系統(tǒng)(未示出)，該系統(tǒng)用于掃描一個和多個目標(biāo)工件或使這些工件與離子束204相對于彼此平移。該目標(biāo)掃描系統(tǒng)可以為批量或連續(xù)離子注入提供工作參數(shù)或?qū)ο?，而這在給定情況下是人們所希望的。
另外，根據(jù)本發(fā)明，原位監(jiān)視系統(tǒng)220在工作中連接到靶室210，以在離子注入期間檢測一個或多個工件的顆粒、特征或溫度。監(jiān)視系統(tǒng)220可包括光電倍增管(PMT)或光電二極管(未示出)，當(dāng)受到掃描的晶圓通過固定的照射光束(未示出)時，上述器件可用于檢測來自一個或多個這些晶圓上的照射點(diǎn)的散射光強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，可以將檢測出的散射光映射成X-Y掃描運(yùn)動數(shù)據(jù)和顯示該散射光，以便讓操作員確定顆粒的有關(guān)情況，和/或通過處理器或計(jì)算機(jī)230來分析檢測出的光，以確定與晶圓236上的顆粒232或其它特征234對應(yīng)的光的圖案。盡管系統(tǒng)220可用于在離子注入期間監(jiān)視或檢測顆粒234，但是，應(yīng)當(dāng)懂得，根據(jù)本發(fā)明，可以在離子注入之前、之中或之后完成監(jiān)視。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，X-Y掃描運(yùn)動數(shù)據(jù)是從旋轉(zhuǎn)和線性掃描編碼器計(jì)數(shù)中獲取的。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(掃描)馬達(dá)240向諸如轉(zhuǎn)盤式離子注入機(jī)的靶室210中的盤(未示出)提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)編碼器245連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動馬達(dá)240，并提供表示晶圓的X運(yùn)動247的旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)246。線性驅(qū)動(掃描)馬達(dá)250向諸如轉(zhuǎn)盤式離子注入機(jī)的靶室210中的盤(未示出)提供線性傳輸。線性編碼器255連接到線性驅(qū)動馬達(dá)250，并提供表示晶圓的Y運(yùn)動257的線性編碼器計(jì)數(shù)256。或者，編碼器245、255可根據(jù)需要提供極坐標(biāo)形式的r(幅值)和θ(角度)坐標(biāo)或其他格式的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的處理器或計(jì)算機(jī)230將檢測出的散射光映射成分別表示晶圓的X運(yùn)動247和Y運(yùn)動257的旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)246與線性編碼器計(jì)數(shù)256。然后，計(jì)算機(jī)230以與晶圓236相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的像素形式來顯示檢測出的光與運(yùn)動數(shù)據(jù)之間的映射。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該計(jì)算機(jī)分析晶圓圖像數(shù)據(jù)，以識別與晶圓的顆粒232、特征234或熱分布圖對應(yīng)的光的圖案和/或?qū)@些圖案進(jìn)行計(jì)數(shù)。在本發(fā)明的另一方面中，如果任何晶圓或晶圓區(qū)域中的顆粒超過可接受的計(jì)數(shù)，則可用確定顆粒的計(jì)數(shù)的上述分析來觸發(fā)警報(bào)260或另一種類似的系統(tǒng)聯(lián)鎖，其中，所述警報(bào)或聯(lián)鎖用于使系統(tǒng)停機(jī)。
另外，處理器230可用于根據(jù)檢測出的散射光而將檢測出的顆粒劃入多個劃分組別。例如，通過執(zhí)行基線散射過程，可掃描若干已知顆粒(如尺寸已知的聚苯乙烯球)來識別某一范圍(在該范圍中，為上述顆粒檢測散射光)。然后，當(dāng)在本系統(tǒng)中檢測顆粒時，可以識別該散射光的幅值，并可以得出結(jié)論，即因?yàn)樯鲜龇德湓陬A(yù)定的范圍內(nèi)，因而檢測出的顆粒與該范圍內(nèi)的已知顆粒相關(guān)。也就是說，人們可以得出這樣的結(jié)論盡管上述兩者的尺寸不完全相等，但由于檢測出的顆粒提供了與已知顆粒等效的散射特性，因而可據(jù)此對其尺寸進(jìn)行估計(jì)。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的、類似于圖1和圖2中的系統(tǒng)的、具有原位監(jiān)視系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)300的功能性方面和部件，所述原位監(jiān)視系統(tǒng)用于在離子注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒。離子注入和監(jiān)視系統(tǒng)300包括離子注入機(jī)302和原位監(jiān)視系統(tǒng)320，所述注入機(jī)用于將離子束304引向靶室310中承載的一個或多個工件30。系統(tǒng)320包括光源322(如激光器)，該光源通過光纖324將激光束323引向靶室310中承載的一個或多個工件308。
原位監(jiān)視系統(tǒng)320的激光束323照射工件308的其中一個工件上的點(diǎn)，以產(chǎn)生由檢測器組件328接收的散射光326?？梢赃M(jìn)一步通過檢測器接口329來調(diào)節(jié)檢測出的散射光326的信號，以供計(jì)算機(jī)處理器330進(jìn)行顯示和分析。如結(jié)合圖1和圖2所述的一樣，處理器330將所檢測的散射光映射成X-Y掃描運(yùn)動數(shù)據(jù)，并顯示檢測出的光的圖案。然后，操作員和/或處理器330分析這些光的圖案，以識別與顆粒332或晶圓336上的其它特征對應(yīng)的光的圖案。根據(jù)本發(fā)明，原位監(jiān)視系統(tǒng)320用于在離子注入期間檢測一個或多個工件308上的顆粒、特征或溫度。盡管系統(tǒng)320可用于在離子注入期間監(jiān)視或檢測顆粒334，但是，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明，可以在離子注入之前、之中或之后完成監(jiān)視。
系統(tǒng)300的離子注入機(jī)302還包括離子源340，所述離子源用于產(chǎn)生以離子束304的形式提取的、通過射束線組件342引向靶室310的一定數(shù)量的離子。靶室310支持一個或多個諸如半導(dǎo)體晶圓的工件308，以通過離子束304對這些工件進(jìn)行離子注入。靶室310包括目標(biāo)掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于掃描一個或多個工件308或使工件308與離子束304相對于彼此發(fā)生平移。例如，本發(fā)明的一個實(shí)施例使用轉(zhuǎn)盤式晶圓支撐件352來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)掃描運(yùn)動354，以便對通過固定的離子束304和通過固定的激光束323的所有晶圓進(jìn)行掃描。該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使得離子束和激光束能對所有晶圓進(jìn)行圓周線掃描。為覆蓋整個晶圓，為靶室中的一個或多個目標(biāo)工件308提供線性運(yùn)動356。該目標(biāo)掃描系統(tǒng)可以為批量或連續(xù)注入提供工作參數(shù)和/或?qū)ο螅@在給定情況下是人們所希望的。
本發(fā)明的原位監(jiān)視系統(tǒng)320可包括具有一個或多個檢測器360的原位顆粒檢測器328，且檢測器360包括光電倍增管(PMT)或光電二極管。檢測器由法蘭362支承，并用于檢測來自通過固定的照射光束(如激光)的、所掃描的一個或多個晶圓308上的照射點(diǎn)的散射光326的強(qiáng)度。在本發(fā)明的一個示范性實(shí)現(xiàn)方式中，晶圓308與晶圓支撐件352的旋轉(zhuǎn)平面成非零角度，且不垂直于激光束323。晶圓的這一非零角度(晶圓308和激光束323之間的非垂直角度)要求在檢測器360中設(shè)置狹縫，該狹縫既用作激光的鏡面反射364的屏蔽，又用作讓散射光通往檢測器360的窗口。
根據(jù)本發(fā)明的另一個替代性方面，該系統(tǒng)可包括與晶圓支撐件352的旋轉(zhuǎn)平面近似成零度角的晶圓。在這樣的實(shí)例中，根據(jù)需要，可以在檢測器360中采用通常為圓形的孔，以對散射光進(jìn)行檢測。我們認(rèn)為，這樣的替代性配置落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在檢測器法蘭362的下方，檢測器組件328的一部分和整個轉(zhuǎn)盤式晶圓支撐件352(包括晶圓308)均設(shè)置在抽真空的加工室365內(nèi)。檢測器組件328也包括激光束阱或激光束清除部件366，以衰減激光的鏡面反射364，否則，由于抽真空的室365內(nèi)的反射的緣故，將出現(xiàn)過多的上述鏡面反射。
圖4和5分別示出了示范性的離子注入系統(tǒng)400和500，上述系統(tǒng)適于實(shí)現(xiàn)圖1-3中的本發(fā)明的一個或多個方面，即用于在離子注入期間對工件上的顆粒和其他這類特征、溫度進(jìn)行原位監(jiān)視或檢測。因而，將一般地描述這些離子注入系統(tǒng)的某些細(xì)節(jié)，以說明用于本發(fā)明的原位監(jiān)視的示范性系統(tǒng)的基本背景。
現(xiàn)在參考圖4，在其中，更詳細(xì)地示出了適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個方面的示范性離子注入系統(tǒng)400。應(yīng)當(dāng)注意，盡管圖4中的系統(tǒng)為低能量系統(tǒng)，但是，應(yīng)當(dāng)懂得，該系統(tǒng)400是作為實(shí)例而提供的，且本發(fā)明可用于各種類型的離子注入系統(tǒng)，并且，認(rèn)為這些變更方案落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。系統(tǒng)400包括離子源402、射束線組件404和靶室406?？膳蛎浀牟讳P鋼波紋管組件408(允許靶室406相對于離子束組件404運(yùn)動)將靶室406和射束線組件404連接在一起。
離子源402包括等離子體室410和離子提取組件412。將能量提供給可離子化的摻雜劑氣體，以便在等離子體室410內(nèi)產(chǎn)生離子。一般產(chǎn)生正離子，但是，本發(fā)明也可用于通過源402在其中產(chǎn)生負(fù)離子的系統(tǒng)。通過離子提取組件412(包括多個電極414)，經(jīng)由等離子體室410中的狹縫來提取正離子。因此，離子提取組件412用于從等離子體室410中提取由正離子組成的離子束216，并將所提取的離子加速來使它們進(jìn)入射束線組件404，更具體地說，使它們進(jìn)入射束線組件404內(nèi)的質(zhì)量分析磁體418。
質(zhì)量分析磁體418包括由具有側(cè)壁424的金屬(如鋁)離子束導(dǎo)向器(beam guide)確定的通道422中的彎曲離子束路徑，并且，由真空泵426對該路徑進(jìn)行抽真空。沿該路徑420傳播的離子束416受到由質(zhì)量分析磁體418產(chǎn)生的磁場的影響，以丟棄那些電荷質(zhì)量比不適當(dāng)?shù)碾x子。其中，引入控制電子電路428，以調(diào)節(jié)該偶極子磁場的強(qiáng)度和方位。通過流經(jīng)磁體連接器430與磁體418的勵磁繞組的電流來控制磁場?？刂齐娮与娐?28可包括處理器和/或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便對系統(tǒng)400進(jìn)行總體控制。
該偶極子磁場使得離子束416沿彎曲的離子束路徑420從離子源402附近的第一軌跡或進(jìn)入軌跡432向通道422出口端附近的第二軌跡或離開軌跡434移動。離子束416的部分436和438(由電荷質(zhì)量比不適當(dāng)?shù)碾x子組成)偏離上述彎曲軌跡，并進(jìn)入離子束導(dǎo)向器的側(cè)壁424。這樣，磁鐵418僅允許離子束420中那些具有所希望的電荷質(zhì)量比的離子完全穿過通道422。
基線組件404也可以包括加速器440。加速器440包括多個電極442(配置和偏置成使離子加速和/或減速，以及使離子束發(fā)生聚焦、彎曲和脫去離子束中的雜質(zhì))。也可引入劑量測定指示器(如法拉第杯)來檢測離子束的樣本電流。還可以引入等離子體源446來提供用于中和(正)電荷(否則，用正極性的離子束416進(jìn)行注入的結(jié)果是，在目標(biāo)工件上累積正電荷)的等離子體簇射(plasma shower)。還可引入真空泵450，以便將加速器440抽真空。
加速器440的下游是靶室406，它包括其上安裝有一個或多個晶圓454或其它這類待處理工件的晶圓支撐件或盤452。晶圓支撐件452處于目標(biāo)平面內(nèi)，該平面一般設(shè)置成垂直于注入離子束的方向(盡管也可將晶圓支撐件設(shè)置為處于顯著不同于所示和所述的角度)。晶圓支撐件也可采取機(jī)械臂的形式，該機(jī)械臂能移動晶圓，使其通過離子束或轉(zhuǎn)盤。圖4示出了盤狀的、通過靶室406處的馬達(dá)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的晶圓支撐件452。從而，當(dāng)安裝到支撐件的晶圓沿圓路徑移動時，離子束便轟擊在這些晶圓上。靶室406繞點(diǎn)458轉(zhuǎn)動，而點(diǎn)458是離子束的路徑460與晶圓454的交點(diǎn)，這使得可以圍繞點(diǎn)458來調(diào)整上述目標(biāo)平面。
離子注入系統(tǒng)400還包括監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有檢測器組件470，以便在離子注入之前、之中或之后檢測一個或多個晶圓454或其它工件上的顆粒、特征和其他這類可檢測量。將監(jiān)視系統(tǒng)470安裝在加工室上，使其旋轉(zhuǎn)方向與離子束路徑460相對，或是使其處于另一個角度位置。監(jiān)視系統(tǒng)470包括光源472(如由光纖473引向安裝在轉(zhuǎn)盤式支撐件452上的一個或多個晶圓454或其它工件的激光源)。
根據(jù)本發(fā)明，檢測器組件470也包括一個或多個檢測器474，用于接收來自晶圓254上的由激光472照射的點(diǎn)的散射光。在離子注入期間，安裝在晶圓支撐件452上的晶圓454在激光束472下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，以檢測來自晶圓454的整個表面的散射光。然后，在本發(fā)明的另一個方面中，將檢測出的光映射為與各晶圓對應(yīng)的X-Y運(yùn)動編碼器的位置(如使用處理器或計(jì)算機(jī))，以進(jìn)行圖像顯示和/或?qū)︻w?；蚱渌@類特征進(jìn)行分析。
現(xiàn)在參考圖5，它示出了離子注入系統(tǒng)500，其中，可以根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面來調(diào)制離子束電流。該系統(tǒng)包括離子束源組件502，該組件產(chǎn)生離子并使離子沿某一路徑加速形成離子束504。離子束504中的離子穿過某一路徑，從離子束源組件502開始，撞擊在注入站(implantation station)506處的工件或晶圓526(如硅晶圓)上。在一個典型的注入站處，離子束504撞擊硅晶圓526，以有選擇地引入對晶圓526進(jìn)行摻雜的離子顆粒。
在所示的實(shí)例中，離子束504沿固定的路徑行進(jìn)。部分地通過硅晶圓526穿越離子束504的有選擇移動來維持對離子注入劑量的控制。離子束源組件502可利用微波發(fā)生器和/或細(xì)絲(filament)來激勵離子發(fā)生器或電弧室508內(nèi)部的自由電子。該電子與注入電弧室內(nèi)部的氣體分子發(fā)生碰撞，由此產(chǎn)生了離子。將來自電弧室508的所產(chǎn)生的離子加速，并通過提取抑制電極(extraction suppressionelectrode)510使這些離子形成離子束504。部分地由于提取抑制電極510的影響，進(jìn)入注入站506的離子的初始能量可達(dá)到約90KeV。
離子束504通過抽真空的路徑進(jìn)入注入站506。通過真空泵512、514來提供該抽真空路徑。構(gòu)成離子束504的離子進(jìn)入分析磁體520，該磁體使這些帶電離子朝注入站506彎曲。由于離子與通過分析磁體520建立的磁場的相互作用，丟棄了那些具有多個電荷的離子和具有錯誤原子量的不同種類的離子。在穿越分析磁體520與注入站506之間的區(qū)域的離子撞擊到注入站506處的晶圓以前，由加速電極522將這些離子加速到更高能量。引入等離子體源516，以便將離子束504浸沒在用于減少正電荷的中和等離子體中，否則，這些正電荷便會在目標(biāo)工件上累積。
控制電子電路(未示出)監(jiān)視到達(dá)注入站506的注入劑量，并根據(jù)注入站506處的硅晶圓526的所希望的摻雜水平來增加或降低離子束濃度。這可以包括利用與離子束相交的法拉第杯524來監(jiān)視離子束劑量。注入站506包括用于晶圓526的可移動晶圓支撐件532。在裝載可移動支撐件532期間，通過機(jī)器臂530從晶圓盒取出晶圓，并通過預(yù)真空鎖(load-lock)(未示出)將它們插入注入室534。通過馬達(dá)540，可移動的支撐件532圍繞中心軸542旋轉(zhuǎn)，以便使放置在可移動的支撐件532的外周上的晶圓穿過離子束504。
離子束源組件502包括源殼體544，且源磁體圍繞該殼體而設(shè)置。在所示的實(shí)例中，該源磁體包括多個與電磁鐵的磁軛544a和線圈544b對應(yīng)的源磁體部件546a、546b?？梢胍唤M接地電極550和另一組電極552，以便在離子束504進(jìn)入分析磁體520以前幫助限制該離子束。類似地，可引入另一組電極554、一組確定分辨孔徑的板和之后的一組電極558，以阻斷偽離子和維持所約束的離子束504。
通過有選擇地控制離子源組件502下游的一個或多個部件以及與離子源組件502更相關(guān)的一個或多個部件，可以對離子束電流進(jìn)行調(diào)制，以實(shí)現(xiàn)所希望的離子注入。例如，可以有選擇地調(diào)整施加到提取抑制電極510、接地電極550、電極552、電極554、板556和電極558的電壓，以調(diào)制離子束電流。類似地，也可以有選擇地調(diào)整源磁體546與中和等離子體源516，以調(diào)制離子束電流。
離子注入系統(tǒng)500還包括監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有在離子注入之前、之中或之后檢測一個或多個晶圓526上的顆粒、特征和其他這類可檢測量的檢測器組件570?？梢园惭b監(jiān)視系統(tǒng)570，使其旋轉(zhuǎn)方向與離子注入室534內(nèi)的可移動晶圓支撐件532上的離子束路徑504相對，或是處于與該路徑成另一角度的位置。監(jiān)視系統(tǒng)570包括光源572(如由光纖573引向安裝在旋轉(zhuǎn)的晶圓支撐件532上的一個或多個晶圓526或其它這類工件的激光源572)。
根據(jù)本發(fā)明，檢測器組件570也包括一個或多個檢測器574，用于接收來自由激光572照射的晶圓526上的點(diǎn)的散射光。在離子注入期間，安裝在晶圓支撐件532上的晶圓526在激光束572下發(fā)生旋轉(zhuǎn)和平移，以檢測來自晶圓526的整個表面的散射光。在本發(fā)明的另一方面中，將檢測出的光用與各晶圓對應(yīng)的X-Y運(yùn)動編碼器位置進(jìn)行映射，以進(jìn)行圖像顯示和/或?qū)︻w?；蚱渌@類特征進(jìn)行分析。在本發(fā)明的另一方面中，可以將檢測出的光用與各晶圓對應(yīng)的X-Y運(yùn)動編碼器位置進(jìn)行映射(例如，利用處理器或計(jì)算機(jī))，以進(jìn)行圖像顯示和/或?qū)︻w?；蚱渌@類特征進(jìn)行分析。盡管在一個實(shí)例中采用了位置編碼器，但是，作為替代方案，也可以用其他方式(如通過使用光學(xué)位置檢測器)來確定缺陷位置。
盡管圖3-5中的注入系統(tǒng)針對批量型系統(tǒng)，但是，應(yīng)當(dāng)懂得，本發(fā)明也可以與采用一維或二維工件傳輸系統(tǒng)的單一晶圓型系統(tǒng)結(jié)合使用。例如，在所謂的筆束型系統(tǒng)中，可以將工件進(jìn)行平移，使得離子束可以二維地掃描晶圓，以有效地涂敷(paint)整個工件來對其進(jìn)行離子注入?；蛘?，可以使用所謂的帶形束系統(tǒng)，其中，將光束或工件相對于彼此以一維方式進(jìn)行掃描或平移，以獲得類似的涂敷效果。
此外，盡管本發(fā)明的一個方面提供了單個光源，但是作為替代方案，也可使用多個光源，其中，每一個光源照射工件的一個預(yù)定段或一個預(yù)定部分。在另一種替代性配置中，使用了一個或多個光源，并將這些光源的光引向工件(測試工件或生產(chǎn)工件)的某些部分，其中，用從這些部分確定的任何顆粒計(jì)數(shù)信息來近似估計(jì)整個晶圓的顆粒計(jì)數(shù)。最后，盡管在本發(fā)明的一個方面提供了與檢測出的顆粒相關(guān)的位置信息，但是，也可以將本發(fā)明用于收集顆粒計(jì)數(shù)信息但不收集與其相關(guān)的任何位置數(shù)據(jù)的情形，而且，認(rèn)為這樣的替代方案落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖6A、6B和6C分別示出了與圖1-5中的系統(tǒng)類似的、其中實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的一個或多個方面的原位監(jiān)視系統(tǒng)的示范性檢測器組件600的截面?zhèn)纫晥D、主視圖、截面俯視圖。
圖7-12進(jìn)一步示出了離子注入和原位監(jiān)視系統(tǒng)的各個視圖，在這些圖中，將檢測器組件600與晶圓、晶圓支撐件和其中發(fā)生離子注入與原位監(jiān)視的室以相互關(guān)聯(lián)的方式示出。圖6A、6B和6C的檢測器組件600安裝在有機(jī)玻璃法蘭604上的室壁602(如室534)中的開口上，該法蘭處于安裝在可移動晶圓支撐件(如452、532)上的晶圓608的其中之一的上方。示范性檢測器組件600包括一個或多個(如兩個)檢測器610，這些檢測器又包括光電倍增管(PMT)611，用于檢測來自晶圓608的其中之一上的被照射點(diǎn)的散射光612。為對晶圓608上的點(diǎn)進(jìn)行照射，將各檢測器610通過檢測器安裝件614以互補(bǔ)的入射角固定在激光束618的兩側(cè)。通過光纖620(或通過其他手段)，將激光束618引向晶圓608的表面，于是，便在以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動的方式通過激光束(處于旋轉(zhuǎn)的晶圓支撐件532上的與離子束504相對的一側(cè))的所掃描的晶圓608上產(chǎn)生了光點(diǎn)。
在工作時，用兩個檢測器610來使信號最大化和提供第二視角，以便為檢測散射光提供更好的分辨率和提供對入射的激光束618或激光鏡面反射624的離軸檢測。鏡面反射624由激光束阱(或激光束清除裝置)628捕獲，以防止靶室的室602內(nèi)的反射導(dǎo)致檢測器610受到不想要的背景光的干擾。檢測器610通過PMT法蘭630固定在檢測器安裝件614上。由于所檢測的顆?；蛱卣骺赡苓h(yuǎn)小于激光束618，因而，如果對激光束618前方的晶圓進(jìn)行許多遍掃描，則可以在任何特定時刻為散射光檢測提供額外的機(jī)會，而這提高了檢測的分辨率。另外，通過組合所得信號和尋找與映射位置處的顆粒對應(yīng)的檢測結(jié)果中的峰值，處理器(如330)可以分析對散射光進(jìn)行的許多遍檢測。
示范性檢測器組件600的兩個檢測器610捕獲來自晶圓608上的激光照射點(diǎn)的散射光612。散射光612由透鏡殼體636承載的第一透鏡634進(jìn)行準(zhǔn)直，然后，該光穿過濾光片638，以濾除不想要的波長，并在經(jīng)過第二透鏡聚焦和經(jīng)過狹縫644的屏蔽后進(jìn)入由PMT殼體648承載的檢測器PMT611。在一個實(shí)例中，使用狹縫644而非使用孔，以便讓來自晶圓線性掃描的兩端的光進(jìn)入。有利之處在于，該狹縫屏蔽鏡面反射624，但仍允許散射光612進(jìn)入，以便對散射光進(jìn)行檢測。以上述方式，可以認(rèn)為該組件包括具有任選的附設(shè)光學(xué)器件的檢測器。
該示范性的檢測器組件600還包括光纖夾具654來固定光纖620的光纖頭658，使其不隨光纖620的運(yùn)動而運(yùn)動，并對準(zhǔn)激光束618，以照射晶圓608上的預(yù)定點(diǎn)(見圖6C)。檢測器組件600的激光束阱628還包括反射鏡650來反射激光鏡面反射624，使其通過激光束阱628中的窗(稍后示出該窗804)到達(dá)保持為較大入射角的兩個中性密度濾光片，以衰減或吸收來自激光鏡面反射624與各內(nèi)反射的能量。
在該實(shí)例中，也可以與檢測器一起使用3個孔660，并可將這些孔設(shè)置在圖中處于檢測器組件600的室側(cè)的孔殼體664中，以限定照射在晶圓608上的激光束的形狀。
圖7和圖8示出了在轉(zhuǎn)盤式批量離子注入系統(tǒng)(與本發(fā)明的圖4和圖5中的系統(tǒng)類似)中使用的示范性原位監(jiān)視系統(tǒng)靶室700的各個部件的透視圖。該原位監(jiān)視系統(tǒng)靶室700包括與圖6中的檢測器組件類似的檢測器組件600，用于根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面來在離子注入期間檢測一個或多個工件608上的顆粒。圖7和圖8示出了示范性的晶圓組件710，該組件包括在離子注入靶室(如310、506)的抽真空的室740內(nèi)承載多達(dá)13個晶圓608的可移動晶圓支撐件。如前所述，將檢測器組件600安裝在與離子束相對的位置，然而，如果需要，也可以將其設(shè)置在另一位置。
圖9和圖10進(jìn)一步示出了檢測器組件600(用于根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的圖6-8中的原位監(jiān)視系統(tǒng)部件)的透視圖。圖9和圖10更好地示出了激光束阱628相對于檢測器610的方位，且這些圖示出，該激光束阱位于幾個檢測器之間，以捕獲從晶圓608的激光照射表面反射的激光鏡面反射624。通過激光束阱反射鏡650的反射，鏡面反射光624進(jìn)入激光束阱628，并進(jìn)入處于兩個中性密度濾光片659之間的離子束阱628中的窗804，其中，上述濾光片吸收激光的能量。在圖10中也示出了可設(shè)置在檢測器組件600的室側(cè)的孔殼體664內(nèi)的3個孔660，以限定照射在晶圓608上的激光束的形狀。
參考圖11，其中示出了示范性的PMT檢測器610的透視圖，圖9和圖10中的檢測器組件600采用該檢測器來根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面檢測散射光612。該P(yáng)MT檢測器610包括PMT611、用于將散射光612引向PMT檢測器611的光堆疊(optical stack)以及用于封裝各部件和將PMT與室740中的真空密封隔離的安裝用硬件。因此，檢測器組件600包括具有任選的附設(shè)光學(xué)器件的檢測器610，這一點(diǎn)將在下文中進(jìn)行更為詳細(xì)的討論。
如前所述，在通過PMT檢測器610進(jìn)行檢測以前，通過第一透鏡634(由透鏡殼體636承載)將散射光612進(jìn)行準(zhǔn)直。然后，該準(zhǔn)直光通過濾光片638，以濾除不想要的波長，濾光鏡638設(shè)置在第一墊片910和第二墊片920之間。然后，經(jīng)過準(zhǔn)直和過濾后的光由第二透鏡640進(jìn)行聚焦，由狹縫644進(jìn)行屏蔽，并進(jìn)入由PMT殼體648承載的檢測器PMT611。PMT法蘭630以機(jī)械方式將PMT611和透鏡組件安裝于接收散射光的最佳預(yù)定角度，并將檢測器組件600封裝到室740。在整個線性掃描期間，狹縫644用于在距晶圓的距離發(fā)生變化時讓來自晶圓線性掃描兩端的光進(jìn)入。有利之處在于，該狹縫屏蔽鏡面反射624，但是讓散射光612進(jìn)入，以便讓PMT對散射光進(jìn)行檢測。
圖12的透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的、圖7-10中所示的檢測器組件600的示范性激光束清除裝置或激光束阱628。如前所述，通過讓反射鏡650反射的光在兩個中性密度濾光片659之間來回反彈來更好地吸收激光的能量，激光束清除裝置或激光束阱628衰減了來自晶圓的鏡面反射激光624。這樣，便對衰減后的鏡面反射624在靶室的室中產(chǎn)生反射光和其在檢測器610內(nèi)產(chǎn)生不想要的背景信號進(jìn)行了抑制。
應(yīng)當(dāng)懂得，本發(fā)明可用于單一晶圓型的轉(zhuǎn)盤式離子注入系統(tǒng)與批量型轉(zhuǎn)盤式離子注入系統(tǒng)以及其他這類離子注入系統(tǒng)。此外，也應(yīng)當(dāng)懂得，可以將本文所示的監(jiān)視系統(tǒng)用于這樣的應(yīng)用這些應(yīng)用使用固定的激光束或另一用于散射光檢測的類似光源，并使用具有兩個或更多個運(yùn)動軸的可移動工件。從而，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，可以在離子注入之前、之中或之后來實(shí)現(xiàn)本文所述的顆粒檢測、特征檢測或熱檢測系統(tǒng)。
盡管之前已結(jié)合某些方面和實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明和描述，但是，應(yīng)當(dāng)懂得，在閱讀和理解本發(fā)明的說明書和附圖后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得出許多等效的替代方式和修改方案。特別地，就上述部件(組件、設(shè)備、電路、系統(tǒng)等等)執(zhí)行的各種功能而言，除非另有說明，用于描述這些部件的術(shù)語(包括對“裝置”的引用)是指任何執(zhí)行所述部件的特定功能的(即在功能上等效的)部件，即使這些部件在結(jié)構(gòu)上不同于本文公開的執(zhí)行上述功能的結(jié)構(gòu)。此外，盡管可能僅結(jié)合若干實(shí)現(xiàn)方式中的一種方式公開了本發(fā)明的某一特定特征，但是，根據(jù)任何給定的或特定應(yīng)用的需要，也可以將該特征與其他實(shí)現(xiàn)方式的一個或多個其他特征進(jìn)行組合。而且，在表達(dá)“包括(include)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“帶有(with)”和這些表達(dá)的變體的使用范圍內(nèi)，使這些表達(dá)與表達(dá)“包含”的意義類似，均用于指開放式的包含。同樣，本文所用的術(shù)語“示范性的”意指所舉的實(shí)例而非指最佳的執(zhí)行者。
權(quán)利要求
1.一種離子注入系統(tǒng)，適于將離子注入一個或多個工件和用于檢測所述工件上的顆粒，所述系統(tǒng)包括離子注入機(jī)，用于產(chǎn)生離子束和將該離子束引向下游的承載于靶室內(nèi)的一個或多個工件，所述靶室包括旋轉(zhuǎn)掃描傳輸裝置，用于向所述工件提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和提供徑向掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)；和線性掃描傳輸裝置，用于向所述工件提供往復(fù)直線運(yùn)動和提供線性掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)；和與所述靶室相關(guān)的原位監(jiān)視系統(tǒng)，適于在離子注入期間檢測所述一個或多個工件上的顆粒，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括光源，用于向所述工件的其中之一的一部分提供固定的照射光束；檢測器，用于捕獲來自所述工件的所述照射部分的散射光；和處理器，配置成對檢測出的來自所述被照射工件的散射光強(qiáng)度進(jìn)行分析，以及將所檢測的光映射到工件上的某一獨(dú)特位置，所述位置由與所述旋轉(zhuǎn)和線性傳輸裝置相關(guān)的所述編碼器計(jì)數(shù)確定。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接到所述處理器的顯示設(shè)備，用于顯示映射到所述工件上的所述獨(dú)特位置的所述散射光圖案。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還可用于分析映射到所述工件上的所述獨(dú)特位置的光，并確定所述位置是否與所述工件的顆粒、刮痕、特征、特征損壞或溫度對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還可用于根據(jù)所述圖案確定與所述工件的檢測出的顆粒、刮痕、特征、特征損壞和所述溫度之一的閾值進(jìn)行的比較來觸發(fā)系統(tǒng)警報(bào)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個工件包括一個或多個半導(dǎo)體晶圓。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括激光器。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用光纖將所述激光源的光引向所述工件。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器還包括激光束阱，以消除來自所述激光器的散射光的鏡面反射。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器包括計(jì)算機(jī)。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器包括光電倍增管或光電二極管。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原位監(jiān)視系統(tǒng)包括兩個固定在所述光源的兩側(cè)的、指向所述工件的所述照射部分的檢測器。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括激光器。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器還包括用于消除來自所述激光器的散射光的鏡面反射的激光束阱，所述激光束阱設(shè)置在所述兩個檢測器之間。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括連接到所述處理器的顯示設(shè)備，用于顯示映射到所述一個或多個工件上的所述獨(dú)特位置的所述光的圖案。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述離子注入系統(tǒng)包括批量注入機(jī)。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述離子注入系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤式批量注入機(jī)。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工件被承載于所述靶室中，與所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動平面成非零角度，所述檢測器還包括狹縫，用于讓成像到所述檢測器的所述散射光通過，并用于屏蔽來自所述光源的鏡面反射光，以避免使所述檢測器發(fā)生飽和。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器還包括第一透鏡，用于使所述散射光準(zhǔn)直；濾光片，用于吸收所述光的不想要的波長；第二透鏡，用于將所述光聚焦；和狹縫，用于讓成像到所述檢測器的所述散射光通過，并用于屏蔽所述鏡面反射光，以避免使所述檢測器發(fā)生飽和。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，在某一光縱列中，所述散射光通過所述第一透鏡到達(dá)所述檢測器，所述光縱列的次序?yàn)樗龅谝煌哥R、所述濾光片、所述第二透鏡、所述狹縫和所述檢測器。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器包括兩個不同的檢測器，其中一個檢測器監(jiān)視來自所述工件的散射光，而另一個檢測器監(jiān)視散射光、紅外線輻射和電磁頻譜波長的其中之一。
21.一種用于檢測離子注入系統(tǒng)的一個或多個工件上的顆粒的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括離子注入機(jī)，用于產(chǎn)生離子束和將所述離子束引向下游的承載于靶室內(nèi)的一個或多個工件，所述靶室包括旋轉(zhuǎn)掃描傳輸裝置，用于向所述工件提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和提供徑向掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)；和線性掃描傳輸裝置，用于向所述工件提供往復(fù)直線運(yùn)動和提供線性掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)；原位監(jiān)視系統(tǒng)，用于在離子注入期間檢測一個或多個工件上的顆粒，所述系統(tǒng)包括光源，用于向所述工件之一的一部分提供固定的照射光束；檢測器，用于捕獲來自所述工件的所述被照射部分的光；和處理器，適于對檢測出的來自所述被照射工件的散射光強(qiáng)度進(jìn)行分析，和用于將檢測出的光映射到工件上的某一獨(dú)特位置，所述位置由與所述旋轉(zhuǎn)和線性傳輸裝置相關(guān)的所述編碼器計(jì)數(shù)確定。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括連接到所述處理器的顯示設(shè)備，用于顯示映射到所述工件上的所述獨(dú)特位置的所述散射光圖案。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還可用于分析映射到所述工件上的所述獨(dú)特位置的光，并確定所述位置是否與所述工件的顆粒、刮痕、特征、特征損壞或溫度對應(yīng)。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還可用于根據(jù)所述圖案確定與所述工件的檢測出的顆粒、刮痕、特征、特征損壞和所述溫度之一的閾值進(jìn)行的比較來觸發(fā)系統(tǒng)警報(bào)。
25.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個工件包括一個或多個半導(dǎo)體晶圓。
26.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括激光器。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用光纖將所述激光源的光引向所述工件。
28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器還包括激光束阱，以消除來自所述激光器的散射光的鏡面反射。
29.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器包括計(jì)算機(jī)。
30.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器包括光電倍增管或光電二極管。
31.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原位監(jiān)視系統(tǒng)包括兩個固定在所述光源的兩側(cè)的、指向所述工件的所述照射部分的檢測器。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括激光器。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器還包括用于消除來自所述激光器的散射光的鏡面反射的激光束阱，所述激光束阱設(shè)置在所述兩個檢測器之間。
34.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括連接到所述處理器的顯示設(shè)備，用于顯示映射到所述一個或多個工件上的所述獨(dú)特位置的所述光的圖案。
35.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述離子注入系統(tǒng)包括批量注入機(jī)。
36.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述離子注入系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤式批量注入機(jī)。
37.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工件被承載于所述靶室中，與所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動平面成非零角度，所述檢測器還包括狹縫，用于讓成像到所述檢測器的所述散射光通過，并用于屏蔽來自所述光源的鏡面反射光，以避免使所述檢測器發(fā)生飽和。
38.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器還包括第一透鏡，用于使所述散射光準(zhǔn)直；濾光片，用于吸收所述光的不想要的波長；第二透鏡，用于將所述光聚焦；和狹縫，用于讓成像到所述檢測器的所述散射光通過，并用于屏蔽所述鏡面反射光，以避免使所述檢測器發(fā)生飽和。
39.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，在某一光縱列中，所述散射光通過所述第一透鏡到達(dá)所述檢測器，所述光縱列的次序?yàn)樗龅谝煌哥R、所述濾光片、所述第二透鏡、所述狹縫和所述檢測器。
40.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動傳輸裝置包括一個或多個運(yùn)動驅(qū)動器，用于提供對所述晶圓進(jìn)行所述檢測掃描和離子注入掃描的綜合運(yùn)動。
41.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動傳輸裝置進(jìn)行各自獨(dú)立的、用于所述檢測掃描和離子注入掃描操作的驅(qū)動運(yùn)動。
42.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測器包括兩個不同的檢測器，其中一個檢測器監(jiān)視來自所述工件的散射光，而另一個檢測器監(jiān)視散射光、紅外線輻射和電磁頻譜波長的其中之一。
43.一種在離子注入期間檢測具有原位監(jiān)視系統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤式離子注入系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個工件的方法，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括一個或多個檢測器和光源，所述方法包括使所述工件發(fā)生旋轉(zhuǎn)；通過將離子束引向所述轉(zhuǎn)盤上的所述工件而將離子注入所述工件；通過將來自所述光源的光束引向所述工件來照射所述一個或多個工件；和檢測來自一個或多個工件的散射光。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還包括分析檢測出的與所述轉(zhuǎn)盤的位置對應(yīng)的所述散射光，以確定與顆粒對應(yīng)的光的圖案。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，對一個或多個工件上的檢測出的所述顆粒數(shù)目進(jìn)行了計(jì)數(shù)。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，將所述顆粒計(jì)數(shù)數(shù)目與顆粒的閾值進(jìn)行比較，以停止離子注入操作。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還包括顯示所述檢測出的散射光。
48.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述檢測在離子注入操作以前進(jìn)行。
49.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述檢測在離子注入操作之后進(jìn)行。
50.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述方法還包括檢測所述散射光的幅值和根據(jù)檢測出的所述幅值來估計(jì)檢測出的顆粒的尺寸。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將多個檢測出的顆粒劃入與檢測出的顆粒的估計(jì)范圍有關(guān)的多個區(qū)間的其中之一。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)對所述檢測出的顆粒進(jìn)行的劃分來調(diào)查一個或多個顆粒污染源。
53.一種離子注入系統(tǒng)，適于將離子注入一個或多個工件，并用于檢測所述一個或多個工件上的顆粒，所述系統(tǒng)包括離子注入機(jī)，配置成為所述一個或多個工件提供相對于離子束的掃描傳輸；和原位監(jiān)視系統(tǒng)，適于檢測所述一個或多個工件上的顆粒，所述監(jiān)視系統(tǒng)包括光源，配置成向所述一個或多個工件的一部分提供照射光束；和檢測器，配置成捕獲來自所述一個或多個工件的被照射部分的散射光。
54.如權(quán)利要求53所述的離子注入系統(tǒng)，還包括處理器，所述處理器配置成對來自所述一個或多個工件的所述被照射部分的所檢測的所述散射光強(qiáng)度進(jìn)行檢測。
55.如權(quán)利要求54所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還配置成將所述檢測出的光映射到與所述一個或多個工件相關(guān)的獨(dú)特位置。
56.如權(quán)利要求55所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括配置成提供指示掃描位置的編碼器計(jì)數(shù)的編碼器。
57.如權(quán)利要求53所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸裝置包括線性掃描傳輸裝置，用于向所述一個或多個工件提供相對于所述離子束的往復(fù)直線運(yùn)動。
58.如權(quán)利要求57所述的離子注入系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸裝置還包括旋轉(zhuǎn)掃描傳輸裝置，該裝置配置成向所述一個或多個工件提供相對于所述離子束的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
全文摘要
本發(fā)明針對在離子注入期間對離子注入系統(tǒng)中的顆粒和其他類似特征的原位檢測。公開了一個或多個用于檢測一個或多個由光源(如激光束)照射的半導(dǎo)體晶圓上的顆粒所散射的光的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括離子注入機(jī)，該注入機(jī)具有用于照射晶圓上的點(diǎn)的激光器以及旋轉(zhuǎn)方向與離子注入操作相反的一對檢測器(如PMT或光電二極管)。計(jì)算機(jī)分析來自被照射晶圓(工件)的檢測的散射光強(qiáng)度?？梢宰R別晶圓上的顆?；蚱渌@類污染物，并協(xié)助確定這類污染物的來源。另外，對這類顆粒的數(shù)量或尺寸的閾值分析可以為停機(jī)或反饋控制提供系統(tǒng)聯(lián)鎖。
文檔編號H01L21/66GK1954403SQ200580015246
公開日2007年4月25日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者A·帕里爾, W·萊茲德斯, L·斯托恩, V·本弗你斯特 申請人:艾克塞利斯技術(shù)公司