离子布植机和离子布植法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种离子布植机(1n implanter)和离子布植法，且特别是有关于一种利用开口装置(aperture device)和工件(workpiece)之间的相对转动(relativerotat1n)使离子束(1n beam)能通过单一开口装置上的开口(aperture)或由分别位于多个开口装置上的开口所组合出的组合开口(combined aperture)而对工件上的一个或多个掺杂区域(dose reg1ns)进行离子布植的离子布植机和离子布植法。
【【背景技术】】
[0002]对于集成电路(integratedcircuit, IC)、内存(memory)、平面显示器(flatpanel display)和太阳能电池(solar cell)等装置的制造程序而言，离子布植制程(1n implantat1n process)是一项非常重要的制程，因为离子布植制程的精准度会显著地影响到上述装置的最终良率。简单来说，离子布植制程即是利用离子束等带电粒子束(charged particle beam)和晶圆(wafer)等工件之间的相对运动(relative mot1n)使得带电粒子束扫描工件上的掺杂区域来完成。
[0003]近年来，随着工件尺寸的增加(例如，由12寸晶圆往18寸晶圆发展的趋势)，随着制程技术要求的提升(例如，半导体组件的临界尺寸大小逐渐发展到20纳米或更小)，在对一个工件进行离子布植时，较以往常遇到非均勾离子布植(non-uniform 1nimplantat1n)以及分区掺杂(split dose)的需求。前者，像是说由于工作尺寸变大使得要均匀地沉积一层薄膜在在工件上的困难度增加，而较以往常出现沉积制程的结果是一层厚度不均匀的薄膜，此时若能相对应地对此厚度不均匀薄膜进行非均匀离子布植，使得不同厚度部分有不同的掺杂剂量，则在后续的蚀刻程序可以利用不同掺杂剂量对应不同蚀刻速率的特征，透过不均匀掺杂剂量分布来引发不均匀蚀刻速率，进而将原本厚度不均匀的薄膜调整为厚度均匀的新一层薄膜。后者，像是说在测试各种不同的制程参数组合及/或组件图案设计上，可以在单一工件上同时制造分别对应到种种不同变化的多种晶粒(chip)，而在进行离子布植程序时同时测试多种的不同掺杂剂量。
[0004]一个常见的实现诸如非均匀离子布植以及分区掺杂等的作法，是使用硬件来覆盖部分的被布植工件或是使用硬件来调整打到工件上的离子束。举例来说，使用诸如具有开口的石墨板的开口装置，在只要对工件上某些特定掺杂区域以某种特定掺杂剂量进行离子布值之前，先将开口装置安放在离子束轨迹与工件之间并使得开口装置上的开口刚好暴露出将要被进行离子布植的特定掺杂区域，则在进行离子布植程序时离子束将会只打到这些特定掺杂区域而不会打到工件上的其它部分。
[0005]然后，由于这种使用开口装置的作法，在每次要对工件的下一个不同的掺杂区域进行离子布植之前，都必须要重复执行关闭用以提供离子束的离子束总成(1n beamassembly)或将离子束移出真空腔室、打开密闭的真空腔室以便更换开口装置、关闭真空腔室、重新启动离子束总成或将离子束移入至真空腔室、重新调校离子束等步骤，然后才能再对工件的下一个掺杂区域进行离子布植。因此，当需要多个的开口装置来分别处理一或多个工件上的多个掺杂区域时，整个离子布值制程的时间、硬件成本与操作复杂度等都将随之明显地上升。因此，亟需提供新的离子布植机和离子布植法。
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【发明内容】
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[0006]为了解决上述问题，本发明提供一种离子布植机和离子布植法，其可在离子束对工件的掺杂区域进行离子布植之前，事先利用在尺寸和形状上皆对应于掺杂区域的单一开口或组合开口配合开口和工件之间的相对转动来调整离子束。相对转动可以是待布植工件与具有开口的开口装置的轴心相互重叠的自体旋转(autologous rotat1n)，也可以是让待布植工件与开口装置的轴心相互分离。由于工件与开口装置之间相对转动的存在，随着相对转动的转动幅度的不同，同一个工件的同一个开口可以用来让工件上的不同掺杂区域被离子布植到。由于多个开口装置可以透过不同的相互重叠方式以使其具有的多个开口再重叠形成不同的组合开口，也由于多个开口装置与工件之间可以透过不同的相对转动方式以使其形成的组合开口可以让工件上的不同掺杂区域被离子布植到，因此透过让工件与开口装置之间相对转动，可以仅使用少数的开口装置便可以对工件上的多个掺杂区域进行离子布植，而不需要像习知技术般在工件上有多少种掺杂区域便需要准备与使用多少种开口装置(或说是准备与使用多少种开口)。
[0007]本发明提供一种离子布植机，其包括真空腔室、离子束总成、开口装置与驱动装置。离子束总成用于朝向位于真空腔室内的工件提供离子束。一般来说，离子束总成包含离子源(1n source)、分析磁铁(analysis magnet)、用以调整离子束能量的加减速电极(accelerat1n/decelerat1n electrodes)与用以调整离子束方向与横截面大小形状的磁体(例如准直磁铁(collimator magnet))。当要强调本发明的特征时，这个离子布植机所要处理的工件具有多个掺杂区域。开口装置配置于真空腔室内并位于离子束的传递路径上，并且具有至少一个开口。驱动装置用以驱动开口装置和工件中的至少一个转动一特定角度。
[0008]在本发明的某个离子布植机实施例中，开口装置和工件之间的相对转动用于达成至少下列之一:使开口恰好暴露出这些掺杂区域中的一个，以使至少部分离子束通过开口而对所暴露出的掺杂区域进行离子布植；以及使开口依序暴露出不同的掺杂区域。
[0009]在本发明的某个离子布植机实施例中，开口装置是以石墨材质制成，例如具有至少一个开口的石墨板。
[0010]在本发明的某个离子布植机实施例中，还包含至少下列之一:开口装置的轴心偏离于工件的轴心；以及开口装置的轴心重合于工件的轴心。
[0011]在本发明的某个离子布植机实施例中，这些掺杂区域的关系还包含至少下列之一:这些掺杂区域互相邻接；这些掺杂区域互相分离；这些掺杂区域呈数组排列；这些掺杂区域中的一个和这些掺杂区域的另一个部分地重叠；以及这些掺杂区域相互之间具有不同的所需离子布值浓度。
[0012]在本发明的某个离子布植机实施例中，开口的数量为多个，并且不同开口的尺寸、形状和相对位置对应于不同掺杂区域的尺寸、形状和相对位置。
[0013]本发明提供一种离子布植法。首先，提供一工件，此工件具有多个第一掺杂区域。接着，在工件具有这些第一掺杂区域的一侧提供一开口装置，其中开口装置具有至少一个第一开口。然后，使开口装置和工件产生相对转动，以使第一开口恰好暴露出这些第一掺杂区域中的一个。接下来，在开口装置远离于工件的一侧提供一离子束，以使至少部分的离子束通过第一开口而对所暴露出的第一掺杂区域进行离子布植。其中，在进行完最后一个步骤之后，还可以依序反复进行最后两个步骤，直到离子束对这些第一掺杂区域全都进行过离子布植为止。
[0014]在本发明的某个离子布植法实施例中，开口装置是以石墨材质制成。
[0015]在本发明的某个离子布植法实施例中，这些掺杂区域的关系至少包含下列之一:这些掺杂区域互相邻接；这些掺杂区域互相分离；这些掺杂区域呈数组排列；这些掺杂区域中的一个和这些掺杂区域的另一个部分地重叠；以及这些掺杂区域相互之间具有不同的所需尚子布值浓度。
[0016]在本发明的某个离子布植法实施例中，当开口装置的轴心偏离于工件的轴心时，当工件还具有在尺寸和形状中的至少一个上不同于这些第一掺杂区域的至少一个第二掺杂区域，且当开口装置还具有至少一第二开口时，在进行前术述最后一个步骤(d)之后，还可以再依序使开口装置和工件产生相对转动，以使第二开口恰好暴露出第二掺杂区域，以及在开口装置远离于工件的一侧提供离子束，以使至少部分的离子束通过第二开口而对第二掺杂区域进行离子布植。
[0017]在本发明的某个离子布植法实施例中，依序使开口装置和工件产生相对转动以使第二开口恰好暴露出第二掺杂区域的步骤，还可以或是使第一开口转动至工件之外，或是覆盖这些第一掺杂区域，或是一并使第一开口恰好暴露出这些第一掺杂区域中的一个。
[0018]在本发明的某个离子布植法实施例中，在开口装置远离于工件的一侧提供离子束以使至少部分的离子束通过第二开口而对第二掺杂区域进行离子布植的步骤，该方法还包括一并使至少部分的离子束通过第一开口而对所暴露出的第一掺杂区域进行离子布植。
[0019]在本发明的某个离子布植法实施例中，这些第一掺杂区域和第二掺杂区域的关系至少包含下列之一:这些第一掺杂区域中的至少一个和第二掺杂区域互相邻接；这些第一掺杂区域中的至少一个和第二掺杂区域互相分离；这些第一掺杂区域中的至少一个和第二掺杂区域部分地重叠；以及这些第一掺杂区域中的至少一个和第二掺杂区域之间具有不同的所需离子布值浓度。
[0020]在本发明的某个离子布植法实施例中，当其中该第二掺杂区域的数量为多个时，在处理完某个第二掺杂区域之后，还可以再重复进行处理第二掺杂区域的步骤，直到离子束对这些第二掺杂区域都进行过离子布植为止。
[0021]在本发明的某个离子布植法实施例中，这些第二掺杂区域的关系至少包含下列之一:这些第二掺杂区域互相邻接；这些第二掺杂区域互相分离；这些第二掺杂区域呈数组排列；这些第二掺杂区域中的一个和这些第二掺杂区域的另一个部分地重叠；以及这些第二掺杂区域相互之间具有不同的所需离子布值浓度。
[0022]在本发明的某个离子布植法实施例中，当开口装置的轴心重合于工件的轴心，当工件还具有在尺寸和形状中的至少一个上不同于第一掺杂区域的至少一个第二掺杂区域，当开口装置还具有至少一个第二开口，并且这些第一掺杂区域中的一个和第二掺杂区域之间的相对位置对应于第一开口和第二开口之间的相对位置时，该方法还包括一并使第二开口恰好暴露出第二掺杂区域，以及一并使至少部分的离子束通过第二开口而对第二掺杂区域进行离子布植。
[0023]在本发明的某个离子布植法实施例中，这些第一掺杂区域和该第二掺杂区域的关系至少包含下列之一:这些第一掺杂区域中的至少一个和该第二掺杂区域互相邻接；这些第一掺杂区域中的至少一个和该第二掺杂区域互相分离；这些第一掺杂区域中的至少一个和该第二掺杂区域部分地重叠；以及这些第一掺杂区域中的至少一个和该第二掺杂区域之间具有不同的所需离子布值浓度。
[0024]在本发明的某个离子布植法实施例中，第二掺杂区域的数量为多个，并且在处理完一个第二掺杂区域之后，还包括重复进行处理第二掺杂区域的步骤，直到离子束对这些第一掺杂区域和这些第二掺杂区域全都进行过离子布植为止。
[0025]在本发明的某个离子布植法实施例中，这些第二掺杂区域的关系至少包含下列之一:这些第二掺杂区域互相邻接；这些第二掺杂区域互相分离；这些第二掺杂区域呈数组排列；这些第二掺杂区域中的一个和这些第二掺杂区域的另一个部分地重叠；以及不同的这些第二掺杂区域之间具有不同的所需离子布值浓度。
[0026]本