晶圆对准方法及设备与流程

1.本揭露是有关于一种晶圆对准方法及设备。


背景技术：

2.半导体元件用于各种电子应用，例如个人计算机、手机、数字相机和其他电子设备。半导体元件通常通过在半导体机板上方依序地沉积绝缘层或介电层、导电层和半导体材料层，并使用光刻对各种材料层进行图案化以在其上形成电路部件和元件来制造。
3.半导体工业通过不断缩小最小特征尺寸来继续提高各种电子元件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这允许将更多元件整合到给定区域中。


技术实现要素：

4.在本揭露的一或多个实施方式中，一种晶圆对准方法包含：放置晶圆于布植机台板上，晶圆包含数个对准标记；通过使用一或多个相机测量对准标记的位置来测量晶圆的位置；确定晶圆的位置与晶圆的参考位置之间的角位移；以及以角位移旋转布植机台板。
5.在本揭露的一或多个实施方式中，一种晶圆对准方法包含：放置晶圆于布植机台板上，晶圆包含第一对准标记以及第二对准标记；测量第一对准标记的第一位置与第二对准标记的第二位置；确定第一线与第二线之间的角度，第一线通过第一对准标记的第一位置以及第二对准标记的第二位置，第二线通过第一对准标记的第一参考位置以及第二对准标记的第二参考位置；以及以角度旋转布植机台板。
6.在本揭露的一或多个实施方式中，一种晶圆对准设备包含腔室、机台板、驱动机构、离子束产生器、相机以及控制器。机台板于腔室中，机台板可操作以支撑晶圆。驱动机构连接至机台板，驱动机构可操作以于腔室内移动机台板。离子束产生器可操作以将离子束导向机台板。相机可操作以测量晶圆上的数个对准标记的数个位置。控制器通讯耦合至相机、离子束产生器以及驱动机构，控制器配置以：自对准标记的位置确定晶圆的位置；确定晶圆的位置与离子束之间的位移；以及通过控制驱动机构于腔室内移动机台板以减少晶圆的位置与离子束之间的位移。
附图说明
7.当结合附图阅读时，得以自以下详细描述最佳地理解本揭露。需强调的是，根据本领域的标准实务，各种特征并未按比例绘制且仅用于说明目的。事实上，为了论述清楚起见，可任意地增大或减少各种特征的尺寸。
8.图1是根据一些实施方式的晶圆的俯视图；
9.图2是根据一些实施方式的对准标记的俯视图；
10.图3是根据一些实施方式的机台板上的晶圆的俯视图；
11.图4a和图4b是根据一些实施方式的离子暴露设备的示意图；
12.图5是根据一些实施方式的用于制造半导体元件的方法的流程图；
13.图6a和图6b是根据一些实施方式的在晶圆对准制程期间的机台板的俯视图；
14.图7是根据一些实施方式的机台板上的晶圆的俯视图；
15.图8a和图8b是根据一些实施方式的离子暴露设备的示意图。
16.【符号说明】
17.50:晶圆
18.52:对准标记
19.52a:第一对准标记
20.52b:第二对准标记
21.54:集成电路晶片
22.56:凹口
23.62:光栅
24.62a:第一子集
25.62b:第二子集
26.64:沟槽
27.70:离子暴露设备
28.72:腔室
29.74:机台板
30.74s:顶面
31.76:驱动机构
32.78:离子束产生器
33.80:相机
34.80a:第一相机
35.80b:第二相机
36.82:控制器
37.84:腔室壁
38.84a,84b,84c:孔
39.86:离子束
40.90:离子源
41.92:线性加速器
42.94:扫描单元
43.96:分离磁铁
44.102:光源
45.104:光
46.106:视野
47.106a:第一视野
48.106b:第二视野
49.108,116:参考位置
50.108a:第一参考位置
51.108b:第二参考位置
52.110:第一线
53.112:第二线
54.114:当前位置
55.502,504,506,508,510,512:步骤
56.d1:距离
57.d2:工作距离
58.l1:线性位移
59.p1:节距
60.w1:宽度
61.x,y,z:方向
62.x1,x2:轴
63.θ1:角位移
具体实施方式
64.以下揭露内容提供用于实施本揭露的不同特征的许多不同实施方式或实施例。以下描述部件及排列的特定实施方式以简化本揭露。当然，此些仅为实施方式，且并不意欲为限制。举例来说，在以下叙述中，形成第一特征在第二特征上方或之上可以包含第一和第二特征直接接触形成的实施方式，并且还可以包含在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，使得第一和第二特征可以不直接接触。另外，本揭露可以在各个实施方式中重复参考数字和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施方式和/或配置之间的关系。
65.另外，为了便于描述，可在本文中使用像是“在
……
下面”、“在
……
下方”、“下部”、“在
……
之上”、“上部”及其类似术语的空间相对术语，以描述如诸图中所绘示的一个元件或特征与另一(另一些)元件或特征的关系。除了诸图中所描绘的定向以外，此些空间相对术语意欲涵盖元件在使用中或操作中的不同定向。元件可以其他方向(旋转90度或以其他方向)，且可同样相应地解释本文中所使用的空间相对描述词。
66.根据各种实施方式，一种离子暴露设备包含机台板和用于侦测晶圆在机台板上的位置的一或多个对准感测器。晶圆的位置具有线性分量(例如，在x方向和y方向上)和/或角度分量(例如，围绕z方向上的旋转轴)。晶圆包含在晶圆中被图案化的对准标记。在一些实施方式中，对准感测器是撷取对准标记的影像的相机，并且通过使用机器视觉测量对准标记在撷取影像中的位置来确定晶圆的位置。因此可以确定和校正晶圆的测量位置与晶圆的参考位置之间的未对准。晶圆的参考位置是晶圆相对于在操作期间将由离子暴露设备产生的离子束对准(线性和/或角度)的位置。在一些实施方式中，离子暴露设备是布植机并且产生离子束以将所需元素植入晶圆中。机台板可操作以平移和/或旋转晶圆以校正晶圆相对于离子束的位置的未对准，使得在产生离子束的期间，晶圆的中心与离子束的中心线性对准，和/或晶圆的方向与离子束的方向角度地对准。将晶圆相对于离子束对准可以提高离子暴露制程的晶圆内均匀性、减少晶圆到晶圆的制程变化、减少元件缺陷并提高元件性能。
67.图1是根据一些实施方式的晶圆50的俯视图。如随后将更详细地描述的，晶圆50将通过离子暴露制程进行处理。在一些实施方式中，执行离子暴露制程以将所需元素(例如，n
型和/或p型掺杂物)植入晶圆50中。
68.晶圆50包含对准标记52和集成电路晶片54，它们通过执行光刻和化学处理技术(例如，沉积、蚀刻、布植等)在基板中和/或基板上形成。基板可以是硅基板。在一些实施方式中，基板包含另一种元素半导体，例如锗；化合物半导体，包含碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包含sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp；任何其他合适的材料；或其组合。在一些实施方式中，基板是绝缘体上半导体基板，例如绝缘体上硅(soi)基板、绝缘体上硅锗(sgoi)基板或绝缘体上锗(goi)基板。
69.在集成电路晶片54之前形成对准标记52。如随后将更详细地描述的，每一个对准标记52可以包含在晶圆50中被图案化的数个沟槽。晶圆50最初包含凹口56。用于形成对准标记52的图案化制程与晶圆50中的凹口56对准。凹口56很大，因此只能提供粗略的对准。
70.在本实施方式中，形成了一对的对准标记52(包含第一对准标记52a和第二对准标记52b)。对准标记52a、52b设置在晶圆50的边缘区域，并且排列成使得一条线延伸通过对准标记52a、52b和晶圆50的中心，晶圆50的中心设置在对准标记52a、52b之间。对准标记52a、52b以一期望距离隔开，使得它们之间有足够的区域供集成电路晶片54利用。在一些实施方式中，对准标记52a、52b以一距离d1隔开，距离d1在280毫米至290毫米的范围内。在另一个实施方式中(随后针对图7进行描述)，形成了多对的对准标记52，并且每一对具有与先前描述的类似的排列。
71.图2是根据一些实施方式的对准标记52的俯视图。图2绘示了对准标记52的结构和尺寸。对准标记52的尺寸决定了使用相机通过机器视觉解决的难易程度，其中较大宽度的对准标记52可以用较低解析度的相机解析。在一些实施方式中，对准标记52是具有宽度w1的正方形，宽度w1在400μm至550μm范围内。
72.对准标记52包含一或多个光栅62。每一个光栅62包含在晶圆中被图案化的数个沟槽64。在所示实施方式中，对准标记52包含四个光栅62。在一些实施方式中，对准标记52包含多于四个光栅62。在一些实施方式中，对准标记52包含少于四个光栅62，并且可以包含一个光栅62。
73.光栅62可以在几个方向上定向。沟槽64的图案可以是可以使用相机通过机器视觉辨识的预定图案。在所示实施方式中，光栅的第一子集62a被定向为使得它们的沟槽64具有纵轴在第一方向(例如，图2中的x方向)上，并且光栅的第二子集62b被定向为使得它们的沟槽64具有纵轴在第二方向(例如，图2中的y方向)上。在一些实施方式中，光栅62被定向为使得沟槽64对称地布置。在一些实施方式中，光栅62被定向为使得沟槽64不对称地布置。
74.在晶圆中/在晶圆上形成其他部件(例如，集成电路晶片54的层/特征)之前，在晶圆50中图案化沟槽64。具体来说，沟槽64在半导体基板中直接被图案化。可以使用可接受的光刻和蚀刻技术在晶圆50中图案化沟槽64。沟槽64的节距和长度决定了它们可以被相机解析的容易程度，具有较大节距和较大长度的沟槽64可被较低解析度的照相机解析。在一些实施方式中，沟槽64具有在10μm至20μm的范围内的节距p1，并且沟槽64具有在50μm至300μm的范围内的长度(线性位移)l1。
75.再次参考图1，集成电路晶片54形成在对准标记52之间。集成电路晶片54包含各种材料层(例如，介电材料层、半导体材料层、导电材料层和/或类似物)和/或特征(例如，半导体特征，例如掺杂区/掺杂特征；金属特征，例如栅极特征、互连特征等；和/或类似物)用于
形成集成电路。集成电路晶片54以网格图案布置在晶圆50中，其可以在晶圆50中置中。切割道将集成电路晶片54分开，并且集成电路晶片54随后将通过沿着切割道锯切而被切割。切割道定义集成电路晶片54的边缘。在一些实施方式中，集成电路晶片54在对准标记52之后形成。用于形成集成电路晶片54的图案化制程对准对准标记52而不是对准凹口56。对准标记52小于凹口56，因此可以更准确地执行图案化制程期间的对准。在一些实施方式中，对准标记52在用于形成集成电路晶片54的第一图案化制程同时在晶圆50的第零层中被图案化，并且随后的图案化制程与对准标记52对准。
76.在集成电路晶片54的形成期间，在晶圆50上执行一或多个离子暴露制程。图3是根据一些实施方式的在离子暴露制程之前在机台板74上的晶圆50的俯视图。当晶圆50最初放置在机台板74上时，凹口56用于将晶圆50与参考位置(例如，相对于将在离子暴露制程期间产生的离子束)对准(线性和/或角度地)。然而，如上所述，用于形成集成电路晶片54的图案化制程对准对准标记52而不是对准凹口56。因此，当凹口56用于将晶圆50对准参考位置时，晶圆50可以与参考位置线性对齐，但是集成电路晶片54的边缘可以自参考位置角度地位移。举例来说，如图3所示，凹口56可以与轴x1角度地对齐，其指示离子束的方向，但是集成电路晶片54的边缘可以与轴x2角度地对齐，其中轴x2与轴x1发生角位移。尽管未在图3中绘示，晶圆50的中心也可以从机台板74的中心线性位移。因此，在离子束的产生期间，晶圆的中心可以从离子束的中心线性位移，和/或晶圆的方向可以从离子束的方向角度位移。如随后将更详细地描述的，对准标记52将被晶圆对准制程使用，其中机台板74被平移以减少晶圆50的线性位移(也称为“偏心误差”)和/或旋转以减少晶圆50相对于离子束的角位移(也称为“旋转误差”)。将晶圆50相对于离子束对准可以提高离子暴露制程的晶圆内均匀性、减少晶圆到晶圆的制程变化、减少元件缺陷并提高元件性能。
77.图4a和图4b是根据一些实施方式的离子暴露设备70的示意图。离子暴露设备70用于执行晶圆50暴露于离子束86的离子暴露制程。离子暴露设备70可以是布植机、蚀刻机等。在一些实施方式中，离子暴露设备70是布植机。图4a和图4b绘示了处于不同操作状态的离子暴露设备70，并且一起描述。在第一操作状态中，如图4a所示，晶圆50设置在机台板74上，并且使用一或多个相机80(或更常见地，对准感测器)执行晶圆对准制程以减少晶圆50相对于离子束86的线性位移和/或角位移。在第二操作状态中，如图4b所示，在晶圆对准制程完成之后，通过产生离子束86并将晶圆50暴露于离子束86来执行离子暴露制程。离子暴露设备70包含腔室72、机台板74、驱动机构76、离子束产生器78、一或多个相机80和控制器82。
78.在离子暴露制程期间，腔室72接收晶圆50并容纳晶圆50。腔室72可以是用于将晶圆50暴露于离子束的任何合适的形状，例如圆柱形、中空方管、八边形等。在一些实施方式中，腔室72具有圆柱形侧壁、平面底部和平面顶部。腔室72是由腔室壁84定义。腔室壁84可由对离子暴露制程的制程条件呈惰性的材料形成，例如钢、不锈钢、镍、铝、它们的组合等，从而腔室壁84可以承受离子暴露制程中涉及的化学物质。腔室壁84可以被屏蔽以提高对离子暴露制程的制程条件的惰性。例如，腔室壁84可以覆盖有塑料护罩、涂覆有聚合物涂层等。
79.机台板74设置在腔室72中，并且可操作以在离子暴露制程期间支撑晶圆50。机台板74可由像是碳化硅、具有碳化硅涂层的石墨、它们的组合等的非透明材料形成。取决于离子暴露设备70的功能，机台板74可以是布植机台板、蚀刻机台板等。晶圆50可以使用真空压
力、静电力等固定到机台板74的顶面74s。在操作期间，机台板74的顶面74s面向离子束产生器78，使得离子束86在产生时是垂直于机台板74的顶面74s。因此，晶圆50暴露于离子束86。机台板74可以包含加热和/或冷却机构以在离子暴露制程期间控制晶圆50的温度。取决于离子暴露设备70的功能，机台板74可以包含该功能所需的额外特征。在离子暴露设备70是蚀刻机的一些实施方式中，机台板74包含可操作以在晶圆50上产生偏压(例如，直流(dc)偏压)的偏压产生器。
80.驱动机构76是连接到机台板74，并且可操作以在腔室72内移动机台板74以减少晶圆50相对于离子束86的线性位移和/或角位移。具体来说，驱动机构76可操作以围绕旋转轴(例如，沿着z方向)旋转机台板74，并且还可以操作以沿着线性方向(例如，沿着x方向和y方向)平移机台板74。旋转轴是垂直于机台板74的顶面74s，并且平移的平面平行于机台板74的顶面74s。在一些实施方式中(随后用于描述图8a和图8b)，驱动机构76还可以操作来倾斜机台板74，使得晶圆50可以在不同的操作状态期间被定向在不同的方向上。例如，在晶圆对准制程期间(例如，在第一操作状态中)晶圆50可以被定向为平行于离子束86，并且驱动机构76在之后可以用于将机台板74倾斜90度使得晶圆50在离子暴露制程期间(例如，在第二操作状态中)垂直于离子束86。
81.离子束产生器78可操作以产生离子束86。在离子暴露设备70是布植机的一些实施方式中，离子束86是所需材料的离子束，并且离子束86被导向晶圆50，使得材料被撞击(并且因此被植入)到晶片50中。举例来说，材料可以是被植入到在晶圆50中被图案化的半导体特征的掺杂物。离子束产生器78包含离子源90、线性加速器92、扫描单元94和分离磁铁96。
82.离子源90可以包含用于产生离子束86的多种部件。举例来说，离子源90可以包含离子分离装置、离子加速装置、它们的多个或组合等。在一些实施方式中，离子源90是电弧放电离子源。离子源90可以从各种原子或分子产生离子束86，这些原子或分子可以包含硼(b)、铝(al)、镓(ga)、铟(in)、碳(c)、硅(si)、锗(ge)、氮(n2)、磷(p)、砷(as)、锑(sb)、氧(o2)、氟(f2)、氦(he)、氩(ar)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、一氟化硼(bf)、二氟化硼(bf2)、三氟化硼(bf3)、一氟化硅(sif)、二氟化硅(sif2)、三氟化硅(sif3)、四氟化硅(sif4)、磷二聚体(p2)、硅烷(sih4)、甲烷(ch4)、它们的组合等。然而，其他原子或分子也可用作离子源90。离子源90可产生具有宽广范围的荷质比的离子，其中仅某些较狭窄的荷质比范围适用于离子暴露制程。如此，离子束86可被导向分离磁铁，该分离磁铁将具有用于将离子暴露制程的期望荷质比的那些离子与具有不期望的荷质比分离(也称为“质量分析磁铁”)。离子束86因此包含具有合适荷质比的离子。接下来离子束86可以通过孔以进一步增强和控制离子束86的发散。在一些实施方式中，孔是具有可调节宽度的孔，其可以调节离子束86的幅度。一旦离子束86通过孔，离子束86就可以被发送到线性加速器92。
83.线性加速器92可用于在离子束86通过线性加速器92时向离子束86赋予额外的能量。线性加速器92使用一系列产生电磁场的电极(未个别绘示)赋予此额外的能量。当离子束86通过电磁场时，电磁场作用以加速离子束86。线性加速器92可以包含多个电磁场并且可以随时间周期性地改变电磁场或者可以调整电磁场的相位以可容纳具有不同原子序的离子以及具有不同初始速度的离子。
84.一旦被加速，离子束86就被导向扫描单元94。扫描单元94用于在晶圆50的表面上扫描离子束86。扫描单元94可以包含至少一对水平电极和一对垂直电极分别用于控制离子
束86的水平扫描和垂直扫描。在一些实施方式中，扫描单元94可操作以扫描离子束86以覆盖晶圆50的整个区域。在一些实施方式中，机台板74被移动以扫描离子束86以覆盖晶圆50的整个区域。驱动机构76可用于控制晶圆50相对于离子束86的位置。因此，在一些实施方式中可以省略扫描单元94。在离子束86通过扫描单元94之后，离子束86通过会聚单元。会聚单元可用于修改离子束86的会聚和发散，离子束86可作为实质上从线性加速器92到扫描单元94的平行束。在一些实施方式中，会聚单元包含一或多个(例如，三个)多极透镜。多极透镜可以包含均匀多极透镜、准直多极透镜、它们的组合等。然而，可以使用任何合适数量和类型的透镜。在离子束86通过会聚单元之后，离子束86通过分离磁铁96，分离磁铁96可用于去除以不期望的荷质比产生的离子和/或中性粒子(也称为“最终能量磁铁”)。分离磁铁96可以将具有用于离子暴露制程的期望荷质比的离子与具有不期望荷质比的那些离子电磁地分离。
85.在离子束86通过分离磁铁96之后，离子束86通过腔室壁84中的孔84a被传送到机台板74。在一些实施方式中，离子束86作为具有圆形剖面的点光束被传送到机台板74。在一些实施方式中，离子束86作为具有矩形剖面的带状束被传送到机台板74。扫描单元94可用于在晶圆50的表面上扫描离子束86，从而在晶圆50的表面上实现均匀的离子分布。如随后将更详细地描述的，晶圆50在离子暴露制程之前的晶圆对准制程中相对于离子束86对准(线性地和/或角度地)，这有助于增加横跨晶圆50表面的离子分布的均匀性。这改善了离子暴露制程地晶圆内均匀性、减少晶圆到晶圆制程变化、减少元件缺陷并提高元件性能。
86.相机80可以设置在腔室72中，并用于测量晶圆50的位置。如随后将更详细地描述的，晶圆对准制程将被执行，其中晶圆50相对于离子束86的线性位移和/或角位移是通过使用相机80确定，并且驱动机构76用于相对于离子束86移动机台板74以减少晶圆50相对于离子束86的线性位移和/或角位移。晶圆50的线性位移和/或角位移可以通过使用相机80测量对准标记52(见图3)的位置来确定。在一些实施方式中，通过使用相机80撷取对准标记52的影像并使用机器视觉侦测对准标记52在影像中的位置来测量对准标记52的位置。相机80可以是电荷耦合元件(ccd)相机、互补金属氧化物半导体(cmos)相机等。在一些实施方式中，离子暴露设备70还包含一或多个光源102，其可操作以产生光104并照亮晶圆50，使得使用相机80撷取的影像具有高对比度。光源102可以是相机闪光灯等，并且由光源102产生的光104可以是提供高对比度的光，例如白光。因此，对准标记52的位置可以被相机80更准确地侦测。由光源102产生的光104可具有环形、聚光灯形状等。
87.相机80的解析度受到对准标记52的尺寸以及相机80与晶圆50之间的距离(也称为“工作距离”)的限制。具体来说，相机80的解析度应该足够大以分辨具有对准标记52的尺寸的物体。由于对准标记52很大，因此可以容易地被相机80分辨。举例来说，当对准标记52具有488μm的宽度并且相隔280μm的距离时，使用解析度为488μm的相机80允许以
±
0.1度的误差来测量晶圆50的角位移。因此，可以使用具有低解析度的相机80，从而降低成本。此外，使用大的对准标记52允许相机80和晶圆50之间的距离可以很大。在一些实施方式中，工作距离d2高达100m。如随后将更详细地描述的，使用大的工作距离允许相机80也被设置在腔室72外部，这允许容纳腔室72的内部或外部的空间限制。最终，使用大的对准标记52允许相机80的视野变小。继续之前的实施例，相机80可以具有小至2度的视野。因此，可以使用具有窄角透镜的相机80，从而降低成本。
88.晶圆对准制程是执行于离子暴露制程之前。具体来说，如图4a所示，晶圆对准制程是执行于产生离子束86之前，并且在机台板74设置在第一位置中的情况下执行。如图4b所示，在晶圆对准制程之后，机台板74移动到第二位置并且产生离子束86。机台板74的第一位置在离子束86的路径之外，并且机台板74的第二位置在离子束86的路径中。机台板74通过利用驱动机构76沿着一方向(例如，y方向)平移机台板74从第一位置移动到第二位置。当机台板74处于第一位置时执行晶圆对准制程，并且当机台板74处于第二位置时，晶圆50相对于离子束86将要产生的位置移动。第一位置和第二位置之间的距离是在晶圆50相对于离子束86对准时可以考虑的恒定距离。换言之，当机台板74处于第二位置时，通过确定离子束86将在哪里产生来执行晶圆对准制程，并且当机台板74处于第一位置时，将晶圆50相对于离子束86对准。在第一位置执行晶圆对准制程允许将相机80设置在离子束86的路径之外，减少在离子曝光过程中对离子束86的干扰，并且还减少污染物在相机80上的积累(例如，颗粒)。因此，可以提高晶圆对准制程的准确度。
89.控制器82与离子暴露设备70的各种特征通信耦合，并且可操作以控制离子暴露设备70的操作参数。控制器82可以以硬件或软件实施，并且参数可以硬编码或经由输入装置输入到控制器82。控制器82可用于储存和控制与离子暴露设备70的操作相关的参数，例如所需的离子束电流、加速器电极的电流等。另外，控制器82还可用于控制机台板74，更具体地说，控制驱动机构76以控制晶圆50相对于离子束86的位置、移动方向、倾斜角等。
90.图5是根据一些实施方式的用于制造半导体元件的方法500的流程图。方法500可以使用与图5一起描述的图4a和图4b的离子暴露设备70来执行。具体来说，方法500可以由离子暴露设备70的控制器82执行，其控制离子暴露设备70的各种特征以执行方法500的步骤。方法500包含用于晶圆对准制程的步骤(例如，步骤504-510)和用于离子暴露制程的步骤(例如，步骤512)。图6a和图6b是晶圆对准制程中机台板74的俯视图，并且与图5一起描述。
91.在步骤502中，晶圆50放置在机台板74上。晶圆50最初使用凹口56在机台板74上定向。使用凹口56对晶圆50进行定向提供了用于晶圆对准的起点，这有助于确保对准标记52在相机80的视野106内。
92.在步骤504中，使用对准标记52测量晶圆50的当前位置(或瞬时位置)。通过使用相机80的机器视觉测量对准标记52的当前位置(或瞬时位置)来测量晶圆50的当前位置。具体来说，对准标记52通过使用相机80被拍摄下来，并且使用机器视觉在照片中辨识对准标记52的光栅62(参见图2)的图案。在晶圆50包含一对对准标记52(包含第一对准标记52a和第二对准标记52b)的一些实施方式中，第一对准标记52a的当前位置是用第一相机80a测量的，并且第二对准标记52b的当前位置是用第二相机80b测量的。第一相机80a具有第一视野106a，并且第一对准标记52a在第一视野106a(例如，沿着x方向和y方向)中的当前位置是用机器视觉测量的。第二相机80b具有第二视野106b，并且第二对准标记52b在第二视野106b中的当前位置(例如，沿着x方向和y方向)是用机器视觉测量的。
93.在步骤506中，确定晶圆50的当前位置和晶圆50的参考位置之间的位移。晶圆50的参考位置是由对准标记52的参考位置108定义，并以离子束86为参考。当每一个对准标记52实质上与其相应的参考位置108对准时，晶圆50相对于离子束86对准(在制程变化中)。在所示实施方式中，参考位置108包含用于第一对准标记52a(在第一视野106a中)的第一参考位
置108a和用于第二对准标记52b(在第二视野106b中)的第二参考位置108b。晶圆50的位移包含线性位移和/或角位移。
94.晶圆50的当前位置与晶圆50的参考位置之间相对于离子束86的角位移θ1通过计算第一线110与第二线112之间的角度来确定。第一线110通过第一对准标记52a的当前位置和第二对准标记52b的当前位置。第二线112通过第一参考位置108a和第二参考位置108b。角位移θ1可以使用等式(1)计算，其中m1是第一线110(在x方向和y方向上)的斜率，m2是第二线112(在x方向和y方向上)的斜率。第一线110的斜率可以根据第一对准标记52a的当前位置和第二对准标记52b的当前位置(在x方向和y方向上)来计算，并且第二线112的斜率可以是根据第一参考位置108a和第二参考位置108b(在x方向和y方向)计算的已知值。
[0095][0096]
晶圆50的当前位置与晶圆50的参考位置之间相对于离子束86的线性位移l
l
是通过计算晶圆50的中心的当前位置114与晶圆50的中心的参考位置116之间的向量(在x方向和y方向上)来确定的。第一线110通过晶圆50的中心的当前位置114，并且晶圆50的中心的当前位置114可以根据第一对准标记52a的当前位置和第二对准标记52b的当前位置(x方向和y方向上)来计算。第二线112通过晶圆50的中心的参考位置116，并且晶圆50的中心的参考位置116可以由第一参考位置108a和第二参考位置108b(在x方向和y方向上)来计算。举例来说，晶圆50的中心的当前位置114可以在第一线110的中点，晶圆50的中心的参考位置116可以在第二线112的中点，并且这些位置可以通过计算这些中点来计算。
[0097]
在步骤508中，机台板74可以以线性位移l
l
选择性地平移。因此，机台板74移动使得晶圆50的中心的当前位置114与晶圆50的中心的参考位置116对齐。机台板74可以通过致动驱动机构76以期望的距离沿着每个方向(例如，x方向和y方向)来移动机台板74而移动。
[0098]
在步骤510中，机台板74以角位移θ1旋转。因此，机台板74旋转使得第一线110与第二线112对齐(例如，第一线110和第二线112具有相同的斜率)。机台板74可通过致动驱动机构76以期望的距离将机台板74围绕旋转轴旋转而旋转。
[0099]
在步骤508-510之后，第一对准标记52a与第一参考位置108a对准(在制程变化内)，并且第二对准标记52b与第二参考位置108b对准(在制程变化内)。一些实施方式考虑了变化。在一些实施方式中，步骤508被省略从而不进行线性位移(距离)l1的校正，并且执行步骤510以仅进行角位移θ1的校正。
[0100]
在步骤512中，离子束86被导向晶圆50。具体来说，通过致动驱动机构76以将晶圆从第一位置(参见图4a)移动到第二位置(参见图4b)。然后使用离子束产生器78产生离子束86。将晶圆50移动到离子束86路径中的第二位置允许在离子束86产生时被导向晶圆50上。
[0101]
图7是根据一些实施方式的在离子暴露制程期间在机台板74上的晶圆50的俯视图。在本实施方式中，晶圆50包含多对对准标记52，并且离子暴露设备70可包含用于每个对准标记52的相机80。在晶圆对准制程中，每个对准标记52是与相机80的视野中的对应参考位置对准。使用更多对的对准标记52可以增加晶圆对准制程的准确度。
[0102]
一些实施方式考虑了相机80的变化。在一些实施方式中，离子暴露设备70包含一个相机80，它是测量晶圆50的当前位置的唯一相机。对准标记52可以依序地被撷取，在每个对准标记52被拍摄之后机台板74便旋转，使得可以拍摄下一个对准标记52。例如，当晶圆50
包含一对对准标记52时，晶圆50的当前位置可以在步骤504(见图5)中通过使用相机80测量第一对准标记52a的当前位置来测量，将机台板74旋转180度，然后用相机80测量第二对准标记52b的当前位置。在一些实施方式中，相机80设置在腔室72的外部。
[0103]
图8a和图8b是根据一些实施方式的离子暴露设备70的示意图。本实施方式类似于图4a和图4b的实施方式，不同之处在于相机80设置在腔室72的外部。照相机80可操作以通过腔室壁84中的孔84b、84c来拍摄晶圆50。孔84b、84c可以设置在腔室72的顶部。例如，离子束产生器78可以很大并且设置在腔室72的侧面，而没有给相机80留下空间以设置在腔室72的外部和侧面。进一步地，在本实施方式中，驱动机构76还可操作以倾斜机台板74，使得晶圆50可以在不同方向上定向。具体来说，如图8a所示，在晶圆对准制程期间，晶圆50可以定向为平行于离子束86，然后可以使用驱动机构76将机台板74倾斜90度，如图8b所示，使得晶圆50在离子暴露制程中垂直于离子束86。在一些实施方式中，光源102设置在腔室72中，使得晶圆50仍可被光104充分照亮。光源102可偏离孔84b、84c并且可以与晶圆50的表面成对角线方向，以改善光104的散射。
[0104]
实施方式可以达到优点。通过使用相机80测量对准标记52的位置来执行晶圆对准制程允许晶圆50在离子暴露制程期间相对于离子束86更准确地对准(线性地和/或角度地)。将晶圆50相对于离子束86对准可以提高离子暴露制程的晶圆内均匀性、减少晶圆到晶圆的制程变化、减少元件缺陷并提高元件性能。此外，在晶圆50上形成大的对准标记52允许相机80成为具有窄角透镜的低解析度相机，从而降低成本。
[0105]
在一个实施方式中，一种晶圆对准方法包含：放置晶圆在布植机台板上，晶圆包含对准标记；通过使用一或多个相机测量对准标记的位置来测量晶圆的位置；确定晶圆的位置与晶圆的参考位置之间的角位移；以及以角位移旋转布植机台板。在一些实施方式中，该方法还包含，在放置晶圆在布植机台板上之前：通过对准晶圆中的凹口的第一图案化制程图案化晶圆中的对准标记；以及通过对准对准标记的第二图案化制程图案化晶圆中的半导体特征。在一些实施方式中，该方法还包含，在旋转布植机台板之后：植入掺杂物到半导体特征中。在一些实施方式中，该方法还包含：确定晶圆的位置与晶圆的参考位置之间的线性位移；以及以线性位移平移布植机台板。在该方法的一些实施方式中，晶圆包含凹口，并且放置晶圆在布植机台板上包含使用凹口对准晶圆。在该方法的一些实施方式中，晶圆包含一对对准标记。在该方法的一些实施方式中，晶圆包含多对对准标记。
[0106]
在一个实施方式中，一种晶圆对准方法包含：放置晶圆在布植机台板上，晶圆包含第一对准标记以及第二对准标记；测量第一对准标记的第一位置与第二对准标记的第二位置；确定第一线与第二线之间的角度，第一线通过第一对准标记的第一位置以及第二对准标记的第二位置，第二线通过第一对准标记的第一参考位置以及第二对准标记的第二参考位置；以及以角度旋转布植机台板。在该方法的一些实施方式中，晶圆的中心设置在第一对准标记与第二对准标记之间，该方法还包含：确定晶圆的中心的第三位置与晶圆的中心的第三参考位置之间的向量。第一线通过晶圆的中心的第三位置，第二线通过晶圆的中心的第三参考位置；以及以向量平移布植机台板。在该方法的一些实施方式中，晶圆放置在布植机台板的表面上，布植机台板围绕轴旋转，且布植机台板沿着线性方向平移，线性方向平行于布植机台板的表面，轴垂直于布植机台板的表面。在该方法的一些实施方式中，测量第一对准标记的第一位置以及第二对准标记的第二位置包含：使用第一相机撷取第一对准标记
的第一影像；使用第二相机撷取第二对准标记的第二影像；以及利用机器视觉侦测第一对准标记在第一影像中的第一位置以及第二对准标记在第二影像中的第二位置。在该方法的一些实施方式中，测量第一对准标记的第一位置以及第二对准标记的第二位置包含：使用相机撷取第一对准标记的第一影像；旋转布植机台板；使用相机撷取第二对准标记的第二影像；以及利用机器视觉侦测第一对准标记在第一影像中的第一位置以及第二对准标记在第二影像中的第二位置。在该方法的一些实施方式中，第一参考位置以及第二参考位置以离子束为参考，该方法还包含：以角度旋转布植机台板之后，将离子束导向晶圆。在该方法的一些实施方式中，第一对准标记的第一位置以及第二对准标记的第二位置是利用设置在离子束的路径外的第一位置中的布植机台板来测量，该方法还包含：移动布植机台板到离子束的路径中的第二位置。
[0107]
在一个实施方式中，一种晶圆对准设备包含：腔室；在腔室中的机台板，机台板可操作以支撑晶圆；连接到机台板的驱动机构，驱动机构可操作以在腔室内移动机台板；离子束产生器，可操作以将离子束导向机台板；可操作以测量晶圆上的对准标记的位置的相机；与照相机、离子束产生器和驱动机构通讯连接的控制器，控制器配置以：自对准标记的位置确定晶圆的位置；确定晶圆的位置与离子束之间的位移；以及通过控制驱动机构在腔室内移动机台板以减少晶圆的位置与离子束之间的位移。在该设备的一些实施方式中，相机设置在腔室中。在该设备的一些实施方式中，相机设置在腔室外。在该装置的一些实施方式中，相机是电荷耦合元件(ccd)相机。在设备的一些实施方式中，相机是唯一可操作以测量晶圆的位置的相机。在设备的一些实施方式中，相机是可操作以测量晶圆的位置的数个相机之一。
[0108]
前述概述了几个实施方式的特征，以便所属技术领域中具有通常知识者可以更好地理解本揭露的方面。所属技术领域中具有通常知识者应当理解，他们可以容易地使用本揭露作为设计或修改其他制程和结构的基础，以实现与本文介绍的实施方式相同的目的和/或实现相同的优点。所属技术领域中具有通常知识者也应该意识到，这样的等效构造并不脱离本揭露的精神和范围，在不脱离本揭露的精神和范围的情况下，可以对本文进行各种变化、替换和变更。