离子注入角度监测方法及系统

摘要

本发明提供了一种离子注入角度监测方法及系统，所述方法包括如下步骤：从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束；将所述监测束在未装载晶圆时的照射路径作为标准照射路径，确定所述标准照射路径；将所述监测束在装载晶圆时的照射路径作为实时照射路径，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，实时监测所述实时照射路径，并判断所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。本发明通过从离子注入的离子束中分隔出监测束，在对晶圆进行离子注入的过程中，对所述监测束的照射路径进行实时监测，从而实时判断离子注入角度是否偏离设定值，避免了因离子注入角度偏移而导致的器件电性参数的漂移，提升了产品良率。

权利要求

1.一种离子注入角度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束；

将所述监测束在未装载晶圆时的照射路径作为标准照射路径，确定所述标准照射路径；

将所述监测束在装载晶圆时的照射路径作为实时照射路径，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，实时监测所述实时照射路径，并判断所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。

2.根据权利要求1所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，所述离子束包含宽度大于晶圆直径的宽束离子束，从所述宽束离子束中分隔出所述监测束的方法包括：设置带有通孔的挡板，所述通孔位于所述宽束离子束宽度超出所述晶圆直径部分的照射路径上，所述宽束离子束通过所述通孔分隔出所述监测束。

3.根据权利要求2所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，确定所述标准照射路径的方法包括：在所述监测束的照射方向上定义一固定面，所述固定面垂直于所述照射方向，采用离子检测装置检测所述监测束在所述固定面上的照射位置，并结合所述通孔的位置确定所述标准照射路径。

4.根据权利要求3所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，所述离子检测装置成对设置于所述固定面上，成对的所述离子检测装置的排列方向与所述监测束有共同交点，所述离子检测装置沿所述排列方向可动，成对的所述离子检测装置从所述监测束的两侧分别贴近所述监测束，使所述离子检测装置处于检测不到所述监测束且最接近所述监测束的位置，以确定所述监测束在所述固定面上的照射位置。

5.根据权利要求4所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，在确定所述监测束在所述固定面上的照射位置后，固定所述离子检测装置的位置，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，当所述离子检测装置检测到所述监测束时，判断所述实时照射路径已偏离所述标准照射路径。

6.根据权利要求3所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，所述离子检测装置为单个，设置于所述固定面上且在所述固定面上可动，通过使所述离子检测装置移动并检测到所述监测束，以确定所述监测束在所述固定面上的照射位置。

7.根据权利要求6所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，在确定所述监测束在所述固定面上的照射位置后，固定所述离子检测装置的位置，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，当所述离子检测装置检测不到所述监测束时，判断所述实时照射路径已偏离所述标准照射路径。

8.根据权利要求3所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，所述离子检测装置包括法拉第杯。

9.根据权利要求3所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，所述宽束离子束在所述晶圆的两侧都有超出所述晶圆直径的部分，所述通孔成对设于所述晶圆两侧，位于所述宽束离子束宽度超出所述晶圆直径部分的照射路径上，所述宽束离子束通过成对的所述通孔分隔出两束所述监测束，多个所述离子检测装置分别检测两束所述监测束在所述固定面上的照射位置，并结合所述通孔的位置确定所述标准照射路径。

10.根据权利要求2所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，所述通孔包括狭缝，所述狭缝的长度方向垂直于所述宽束离子束的宽度方向。

11.根据权利要求1所述的一种离子注入角度监测方法，其特征在于，在确定所述标准照射路径的过程中，通过设置保护挡板覆盖保护未装载晶圆的晶圆承载台，避免所述离子束轰击所述晶圆承载台。

12.一种离子注入角度监测系统，其特征在于，包括：

离子束分隔模块，用于从晶圆离子注入所用的离子束中分隔出监测束；

定位监测模块，用于对所述监测束的照射路径进行定位及监测。

13.根据权利要求12所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述离子束包含宽度大于晶圆直径的宽束离子束，所述离子束分隔模块包括带有通孔的挡板，所述通孔位于所述宽束离子束宽度超出所述晶圆直径部分的照射路径上。

14.根据权利要求13所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述定位监测模块包括用于检测离子束的离子检测装置，在所述监测束的照射方向上定义一固定面，所述固定面垂直于所述照射方向，所述离子检测装置设置于所述固定面上。

15.根据权利要求14所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述离子检测装置成对设置于所述固定面上，成对的所述离子检测装置的排列方向与所述监测束有共同交点，所述离子检测装置沿所述排列方向可动。

16.根据权利要求14所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述离子检测装置为单个，设置于所述固定面上且在所述固定面上可动。

17.根据权利要求14所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述离子检测装置包括法拉第杯。

18.根据权利要求14所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述通孔成对设于所述晶圆两侧，每个所述通孔设有对应的所述离子检测装置。

19.根据权利要求13所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述通孔包括狭缝，所述狭缝的长度方向垂直于所述宽束离子束的宽度方向。

20.根据权利要求12所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述离子束分隔模块还包括覆盖保护未装载晶圆的晶圆承载台的保护挡板。

21.根据权利要求12所述的一种离子注入角度监测系统，其特征在于，所述离子注入角度监测系统还包括用于在所述监测束的照射路径发生偏离时发出报警的偏离报警模块，所述偏离报警模块连接所述定位监测模块。

说明书

离子注入角度监测方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种离子注入角度监测方法及系统。

背景技术

[0002] 在半导体集成电路的制造过程中，离子注入是一道重要的工艺制程。其中，考虑隧穿效应等因素，离子注入的注入角度对于半导体器件的电性参数具有重要影响。随着半导体器件的特征尺寸不断减小，对于注入角度的控制精度要求正在不断提高。

[0003] 目前，在离子注入机台中，一般会使用法拉第杯作为离子检测装置，通过设置多个法拉第杯探知离子束的照射路径，结合离子束及多个法拉第杯之间的相对位置关系，计算得到离子束的入射角度，从而实现对离子注入角度的检测。

[0004] 然而，由于需要在离子束的照射路径及周边位置上设置多个法拉第杯，上述检测过程只能在晶圆进行离子注入的作业过程前后执行，以免影响正常的晶圆离子注入。即晶圆在进行离子注入过程中实际的注入角度是无法进行实时监测的。如果晶圆在进行离子注入时的注入角度出现偏差，就无法及时发现。而等到通过后续站点的电性测试等方法发现离子注入角度出现偏差时，往往已无法进行补救。这就会影响制品的器件性能，甚至造成整批次晶圆报废。

[0005] 因此，有必要提出一种新的离子注入角度监测方法及系统，解决上述问题。

发明内容

[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种离子注入角度监测方法及系统，用于解决现有技术中无法在离子注入的过程中对离子注入角度进行实时监测的问题。

[0007] 为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种离子注入角度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0008] 从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束；

[0009] 将所述监测束在未装载晶圆时的照射路径作为标准照射路径，确定所述标准照射路径；

[0010] 将所述监测束在装载晶圆时的照射路径作为实时照射路径，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，实时监测所述实时照射路径，并判断所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。

[0011] 作为本发明的一种可选方案，所述离子束包含宽度大于晶圆直径的宽束离子束，从所述宽束离子束中分隔出所述监测束的方法包括：设置带有通孔的挡板，所述通孔位于所述宽束离子束宽度超出所述晶圆直径部分的照射路径上，所述宽束离子束通过所述通孔分隔出所述监测束。

[0012] 作为本发明的一种可选方案，确定所述标准照射路径的方法包括：在所述监测束的照射方向上定义一固定面，所述固定面垂直于所述照射方向，采用离子检测装置检测所述监测束在所述固定面上的照射位置，并结合所述通孔的位置确定所述标准照射路径。

[0013] 作为本发明的一种可选方案，所述离子检测装置成对设置于所述固定面上，成对的所述离子检测装置的排列方向与所述监测束有共同交点，所述离子检测装置沿所述排列方向可动，成对的所述离子检测装置从所述监测束的两侧分别贴近所述监测束，使所述离子检测装置处于检测不到所述监测束且最接近所述监测束的位置，以确定所述监测束在所述固定面上的照射位置。

[0014] 作为本发明的一种可选方案，在确定所述监测束在所述固定面上的照射位置后，固定所述离子检测装置的位置，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，当所述离子检测装置检测到所述监测束时，判断所述实时照射路径已偏离所述标准照射路径。

[0015] 作为本发明的一种可选方案，所述离子检测装置为单个，设置于所述固定面上且在所述固定面上可动，通过使所述离子检测装置移动并检测到所述监测束，以确定所述监测束在所述固定面上的照射位置。

[0016] 作为本发明的一种可选方案，在确定所述监测束在所述固定面上的照射位置后，固定所述离子检测装置的位置，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，当所述离子检测装置检测不到所述监测束时，判断所述实时照射路径已偏离所述标准照射路径。

[0017] 作为本发明的一种可选方案，所述离子检测装置包括法拉第杯。

[0018] 作为本发明的一种可选方案，所述宽束离子束在所述晶圆的两侧都有超出所述晶圆直径的部分，所述通孔成对设于所述晶圆两侧，位于所述宽束离子束宽度超出所述晶圆直径部分的照射路径上，所述宽束离子束通过成对的所述通孔分隔出两束所述监测束，多个所述离子检测装置分别检测两束所述监测束在所述固定面上的照射位置，并结合所述通孔的位置确定所述标准照射路径。

[0019] 作为本发明的一种可选方案，所述通孔包括狭缝，所述狭缝的长度方向垂直于所述宽束离子束的宽度方向。

[0020] 作为本发明的一种可选方案，在确定所述标准照射路径的过程中，通过设置保护挡板覆盖保护未装载晶圆的晶圆承载台，避免所述离子束轰击所述晶圆承载台。

[0021] 本发明还提供了一种离子注入角度监测系统，其特征在于，包括：

[0022] 离子束分隔模块，用于从晶圆离子注入所用的离子束中分隔出监测束；

[0023] 定位监测模块，用于对所述监测束的照射路径进行定位及监测。

[0024] 作为本发明的一种可选方案，所述离子束包含宽度大于晶圆直径的宽束离子束，所述离子束分隔模块包括带有通孔的挡板，所述通孔位于所述宽束离子束宽度超出所述晶圆直径部分的照射路径上。

[0025] 作为本发明的一种可选方案，所述定位监测模块包括用于检测离子束的离子检测装置，在所述监测束的照射方向上定义一固定面，所述固定面垂直于所述照射方向，所述离子检测装置设置于所述固定面上。

[0026] 作为本发明的一种可选方案，所述离子检测装置成对设置于所述固定面上，成对的所述离子检测装置的排列方向与所述监测束有共同交点，所述离子检测装置沿所述排列方向可动。

[0027] 作为本发明的一种可选方案，所述离子检测装置为单个，设置于所述固定面上且在所述固定面上可动。

[0028] 作为本发明的一种可选方案，所述离子检测装置包括法拉第杯。

[0029] 作为本发明的一种可选方案，所述通孔成对设于所述晶圆两侧，每个所述通孔设有对应的所述离子检测装置。

[0030] 作为本发明的一种可选方案，所述通孔包括狭缝，所述狭缝的长度方向垂直于所述宽束离子束的宽度方向。

[0031] 作为本发明的一种可选方案，所述离子束分隔模块还包括覆盖保护未装载晶圆的晶圆承载台的保护挡板。

[0032] 作为本发明的一种可选方案，所述离子注入角度监测系统还包括用于在所述监测束的照射路径发生偏离时发出报警的偏离报警模块，所述偏离报警模块连接所述定位监测模块。

[0033] 如上所述，本发明提供了一种离子注入角度监测方法及系统，通过从离子注入的离子束中分隔出监测束，在对晶圆进行离子注入的过程中，对所述监测束的照射路径进行实时监测，从而实时判断离子注入角度是否偏离设定值，避免了因离子注入角度偏移而导致的器件电性参数的漂移，提升了产品良率。

附图说明

[0034] 图1显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法的流程图。

[0035] 图2显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中确定标准照射路径的示意图。

[0036] 图3显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中监测实时照射路径的示意图。

[0037] 图4显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中移动离子检测装置的示意图。

[0038] 图5显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中实时照射路径偏离标准照射路径的示意图。

[0039] 图6显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中宽束离子束的照射通过平面的俯视图。

[0040] 图7显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中挡板及晶圆承载台的正视图。

[0041] 图8显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中进行晶圆装载的示意图。

[0042] 图9显示为本发明实施例一中提供的离子注入角度监测方法中进行离子注入扫描的示意图。

[0043] 图10显示为本发明实施例二中提供的离子注入角度监测方法中确定标准照射路径的示意图。

[0044] 图11显示为本发明实施例二中提供的离子注入角度监测方法中监测实时照射路径的示意图。

[0045] 图12显示为本发明实施例二中提供的离子注入角度监测方法中实时照射路径偏离标准照射路径的示意图。

[0046] 图13显示为本发明实施例二中提供的离子注入角度监测方法中宽束离子束的照射通过平面的俯视图。

[0047] 图14显示为本发明实施例三中提供的离子注入角度监测方法中监测实时照射路径的示意图。

[0048] 图15显示为本发明实施例三中提供的离子注入角度监测方法中宽束离子束的照射通过平面的侧视图。

[0049] 元件标号说明

[0050] 100            晶圆

[0051] 101            宽束离子束

[0052] 101a           监测束

[0053] 101b           固定面

[0054] 102            挡板

[0055] 102a           通孔

[0056] 103            离子检测装置

[0057] 103a           导轨

[0058] 104            晶圆承载台

[0059] 105            保护挡板

[0060] 106            传动结构

[0061] 200            晶圆

[0062] 201            宽束离子束

[0063] 201a           监测束

[0064] 201b           固定面

[0065] 202            挡板

[0066] 202a           通孔

[0067] 203            离子检测装置

[0068] 203a           导轨

[0069] 204            晶圆承载台

[0070] 205            保护挡板

[0071] 206            传动结构

[0072] 300            晶圆

[0073] 301            宽束离子束

[0074] 301a           监测束

[0075] 301b           固定面

[0076] 302            挡板

[0077] 302a           通孔

[0078] 303            离子检测装置

[0079] 303a           导轨

[0080] 304            晶圆承载台

[0081] 306            传动结构

[0082] S1～S3         步骤1)～步骤3)

具体实施方式

[0083] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0084] 请参阅图1至15。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

[0085] 实施例一

[0086] 请参阅图1至9，本实施例提供了一种离子注入角度监测方法，包括如下步骤：

[0087] 1)从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束；

[0088] 2)将所述监测束在未装载晶圆时的照射路径作为标准照射路径，确定所述标准照射路径；

[0089] 3)将所述监测束在装载晶圆时的照射路径作为实时照射路径，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，实时监测所述实时照射路径，并判断所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。

[0090] 在步骤1)中，请参阅图1的S1，从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束。由于用于晶圆离子注入的离子束在晶圆进行离子注入时，一般终止于所述晶圆表面，并伴随着离子注入于所述晶圆中。而用于离子检测的法拉第杯等离子检测装置也是通过接收所述离子束来进行离子检测的。这就意味着对离子束的注入角度等参数的检测无法与晶圆的离子注入同时进行。一般会在晶圆未载入离子注入机台时，通过对空载的离子束进行检测，进而间接地对晶圆离子注入的离子束进行监控。本发明通过从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束，对所述监测束进行监测，从而能够实时地监测晶圆离子注入的离子束的注入角度等参数。

[0091] 在步骤2)中，请参阅图1的S2，将所述监测束在未装载晶圆时的照射路径作为标准照射路径，确定所述标准照射路径。在对晶圆进行离子注入时，需要对所用的离子束的角度进行控制，一般在离子注入机台未装载晶圆时，调节并确定离子注入角度。然而，随着晶圆的载入等条件变化的扰动，晶圆实际进行离子注入时的离子注入角度就可能出现偏移。一旦该偏移范围大于制程的可接受冗余，就会造成器件性能的出现异常。在本发明中，通过定义标准照射路径，将所述监测束以标准入射角度通过的照射路径作为所述标准照射路径，并对所述标准照射路径进行调节确定。由于上述过程发生于未装载晶圆时，因此不会对晶圆的离子注入过程造成影响。

[0092] 在步骤3)中，请参阅图1的S3，将所述监测束在装载晶圆时的照射路径作为实时照射路径，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，实时监测所述实时照射路径，并判断所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。通过与在步骤2)中所确定的所述监测束的标准照射路径进行比对，判断出所述晶圆进行离子注入的过程中，所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。即所述晶圆进行离子注入的过程中，离子注入角度有无偏离设定的角度。通过本发明所提供的离子注入角度监测方法，可以实时监测晶圆离子注入过程中，离子束的注入角度是否偏离了设定值。由于所述监测束是从所述离子束中直接分隔出的，可以直观而准确地反映出所述离子束的注入角度是否出现了偏移。在对晶圆进行离子注入作业时，当监测到所述监测束的实时照射路径相比所述标准照射路径出现偏移时，就表明所述离子束的注入角度出现了偏移，此时就可以及时中止当前批次晶圆的离子注入作业，并由交由工程师进行异常批次处理，避免制品异常。

[0093] 作为示例，如图2及图3所示，所述离子束包含宽度大于晶圆100直径的宽束离子束101，从所述宽束离子束101中分隔出所述监测束101a的方法包括：设置带有通孔102a的挡板102，所述通孔102a位于所述宽束离子束101宽度超出所述晶圆100直径部分的照射路径上，所述宽束离子束101通过所述通孔102a分隔出所述监测束101a。当前，随着半导体工艺制程对于离子注入精度要求的不断提高，单片式离子注入机台相比批注入式机台的工艺优势愈加明显。其中，宽离子束源由于其良好的均匀性及角度控制能力，被广泛地应用于单片式离子注入工艺中。如图2和图3所示，在本实施例中，单片式离子注入机台采用了宽离子束
101进行离子注入。其中，图2是单片式离子注入机台未装载晶圆时的情况，图3是单片式离子注入机台装载所述晶圆100时的情况。从图3中可以看出，由于所述宽束离子束101的宽度大于所述晶圆100直径，在所述晶圆100两侧的外围区域，包括所述挡板102和所述通孔
102a，也被所述宽束离子束101所覆盖照射，通过所述挡板102和所述通孔102a，分隔出所述监测束101a。需要指出的是，在本发明的其他实施案例中，根据所监控的机台的离子注入工艺方式的不同，还可以采用其他形态的离子束源，如斑点式离子束等，这并不违背本发明的实施原理，只要能从所述离子束中分离出合适的监测束即可。例如，针对斑点式离子束，仍可以在其照射路径上设置部分遮挡的挡板，以分隔出监测束。考虑到斑点式离子束的直径较小，对应的挡板等部件可以相应缩减尺寸。

[0094] 作为示例，如图2所示，确定所述标准照射路径的方法包括：在所述监测束101a的照射方向上定义一固定面101b，所述固定面101b垂直于所述照射方向，采用离子检测装置103检测所述监测束101a在所述固定面101b上的照射位置，并结合所述通孔102a的位置确定所述标准照射路径。在图2中，所述固定面101b是一个垂直于所述照射方向的虚拟平面，所述离子检测装置103设置于所述固定面101b上，并对所述监测束101a在所述固定面101b上的照射位置进行检测。所述宽束离子束101及其分隔出的所述监测束101a的照射方向垂直于所述固定面101b。从图2中可以看出，通过检测所述监测束101a在所述固定面101b上的照射位置，并结合所述通孔102a的位置，在所述宽束离子束101照射通过的平面上可以通过两点确定一直线的方式确定所述标准照射路径。

[0095] 作为示例，如图2和图4所示，所述离子检测装置103成对设置于所述固定面101b上，成对的所述离子检测装置103的排列方向与所述监测束101a有共同交点，所述离子检测装置103沿所述排列方向可动，成对的所述离子检测装置103从所述监测束101a的两侧分别贴近所述监测束101a，使所述离子检测装置103处于检测不到所述监测束101a且最接近所述监测束101a的位置，以确定所述监测束101a在所述固定面101b上的照射位置。在本实施例中，通过夹设于所述监测束101a两侧的成对的所述离子检测装置103来检测并确定所述监测束101a在所述固定面101b上的照射位置。具体地，如图4所示，所述监测束101a两侧的成对的所述离子检测装置103分别从远离所述监测束101a的位置出发，沿着导轨103a从图中箭头方向向所述监测束101a逼近。可选地，所述离子检测装置103包括法拉第杯。法拉第杯可以精确测量带电粒子入射强度，当所述离子检测装置103运动到所述监测束101a的照射路径上时，就可以准确得知照射路径的确切位置。当然，所述离子检测装置103可以采用其他能够准确检测带电离子的装置，例如闪烁体或半导体探测器等。在检测到所述监测束101a后，再次调整所述监测束101a两侧的成对的所述离子检测装置103的位置，使其处于恰好检测不到所述监测束101a且最接近所述监测束101a的位置，如图2所示。这样，通过夹设于所述监测束101a两侧的所述离子检测装置103，就确定了所述监测束101a在所述固定面
101b上的照射位置，结合所述通孔102a的位置，也确定了所述监测束101a的照射路径。

[0096] 作为示例，如图3、图5和图6所示，在确定所述监测束101a在所述固定面101b上的照射位置后，固定所述离子检测装置103的位置，在对所述晶圆100进行离子注入的过程中，当所述离子检测装置103检测到所述监测束101a时，判断所述实时照射路径已偏离所述标准照射路径。如图3所示，是所述晶圆100进行离子注入时，所述实时照射路径未偏离所述标准照射路径的情况。如图5所示，是所述晶圆100进行离子注入时，所述实时照射路径偏离所述标准照射路径的情况。在对所述晶圆100进行离子注入的过程中，因所述宽束离子束101的注入角度相比未装载晶圆时所调节设定的标准注入角度出现的偏差，其分隔出的所述监测束101a的照射角度也将出现偏移。具体地，如图6所示，是所述宽束离子束101的照射通过平面的俯视图。其中，实线所示是所述晶圆100进行离子注入时，所述宽束离子束101及所述监测束101a的实际注入角度；虚线所示是未装载所述晶圆100时，所述宽束离子束101及所述监测束101a的所调节校准的标准注入角度。从图6中也可以看出，当所述宽束离子束101的注入角度相比未装载晶圆时所调节设定的标准注入角度出现偏差时，所述监测束101a的注入角度也出现偏差，也即是所述实时照射路径偏离了所述标准照射路径，并被所述离子检测装置103所探知。对于单片式离子注入所用的宽束离子束而言，所关注的注入角度偏移一般发生在其照射通过平面，即在图6所示平面内的偏转，而不会出现与平面有夹角的偏移。这也是本实施例在所述监测束101a的左右两侧设置两个法拉第杯，而无需在其上下位置设置法拉第杯的原因。需要指出的是，图6仅简约示意离子束照射路径的变化关系，省去了一些与照射角度无关的部件。

[0097] 作为示例，如图3和图7所示，所述宽束离子束101在所述晶圆100的两侧都有超出所述晶圆100直径的部分，所述通孔102a成对设于所述晶圆100两侧，位于所述宽束离子束101宽度超出所述晶圆100直径部分的照射路径上，所述宽束离子束101通过成对的所述通孔102a分隔出两束所述监测束101a，多个所述离子检测装置103分别检测两束所述监测束
101a在所述固定面101b上的照射位置，并结合所述通孔102a的位置确定所述标准照射路径。如图3所示，在本实施例中，所述宽束离子束101在所述晶圆100的两侧都有超出所述晶圆100直径的部分。这样，可以从所述晶圆100的两侧分别分隔出所述监测束101a。在本发明的其他实施案例中，所述宽束离子束101也可以仅在所述晶圆100的单侧具有超出所述晶圆
100直径的部分，并仅从所述晶圆100的一侧分隔出所述监测束101a。本发明从所述晶圆100的两侧分隔出两束所述监测束101a，这将使监测结果更为精确稳定。如图7所示，是本实施例中所提供的所述挡板102及晶圆承载台104的正视图，其中虚线位置标示了所述晶圆100的装载位置。结合图3可以看出，所述挡板102成对设置于所述晶圆承载台104的两侧，所述挡板102上设有所述通孔102a。可选地，所述通孔102a包括狭缝，所述狭缝的长度方向垂直于所述宽束离子束101的宽度方向，且所述狭缝的长度至少不小于所述晶圆100的直径。在本发明的其他实施案例中，所述通孔102a的几何形状和尺寸可以根据所采用的离子束进行灵活调整。

[0098] 作为示例，如图2所示，在确定所述标准照射路径的过程中，通过设置保护挡板105覆盖保护未装载晶圆的晶圆承载台104，避免所述离子束轰击所述晶圆承载台104。确定所述标准照射路径的步骤是在晶圆未装载时进行的，这就意味着此时所述晶圆承载台104上没有晶圆覆盖，所述晶圆承载台104将直接暴露在高能离子束的照射下。由于所述晶圆承载台104集成了具有晶圆吸附及冷却等功能的精密部件，本身也是需要根据设备保养状态进行更换的耗材。为了尽可能减少设备维护成本，延长所述晶圆承载台104的使用寿命，本发明在晶圆未装载时，通过引入所述保护挡板105覆盖所述晶圆承载台104，以尽可能减少离子束轰击对于所述晶圆承载台104的损伤。

[0099] 请参阅图2至图9，以下将按顺序阐述在单片式离子注入机台的一次离子注入过程中，如何使用本发明所提供的离子注入角度监测方法对离子注入角度进行实时监测。

[0100] 如图2所示，在所述单片式离子注入机台未装载所述晶圆100时，使用所述保护挡板105覆盖所述晶圆承载台104，以尽可能减少离子束轰击对于所述晶圆承载台104的损伤。通过所述挡板102上设置的所述通孔102a，从所述宽束离子束101中分隔出所述监测束
101a。

[0101] 如图4所示，通过多个所述离子检测装置103确定所述监测束101a的照射路径，并将其定为标准照射路径，固定多个所述离子检测装置103的位置。

[0102] 如图8所示，保持所述宽束离子束101的照射及多个所述离子检测装置103的位置，通过传动结构106带动，将所述晶圆承载台104、所述挡板102及所述保护挡板105降下，进行晶圆装载。

[0103] 如图9所示，移除所述保护挡板105，将所述晶圆100装载于所述晶圆承载台104上，并通过所述传动结构106带动，使所述晶圆承载台104开始向上方移动，开始离子注入过程。在相对移动中，所述宽束离子束101从所述晶圆100顶部至底部缓缓扫过，完成一次离子注入过程。其中，图3展示了所述宽束离子束101扫描至所述晶圆100中部时的情况。结合图9和图3可以看出，在扫描移动过程中，所述宽束离子束101经所述通孔102a分隔出的所述监测束101a的照射路径始终被夹设于量测的所述离子检测装置103所监测。如图5所示，当所述宽束离子束101的注入角度因机台异常等扰动而出现偏移时，所述监测束101a的照射路径也产生了偏移，并能被所述离子检测装置103所及时探知，使晶圆进行离子注入时实时产生的离子注入角度异常能被及时发现。

[0104] 请参阅图2、图3和图7，本实施例还提供了一种离子注入角度监测系统，包括：

[0105] 离子束分隔模块，用于从晶圆离子注入所用的离子束中分隔出监测束；

[0106] 定位监测模块，用于对所述监测束的照射路径进行定位及监测。

[0107] 作为示例，如图2和图3所示，所述离子束包含宽度大于晶圆100直径的宽束离子束101，所述离子束分隔模块包括带有通孔102a的挡板102，所述通孔102a位于所述宽束离子束101宽度超出所述晶圆100直径部分的照射路径上。本发明通过引入所述挡板102，对所述宽束离子束101进行分隔，从中分离出监测用的所述监测束101a。

[0108] 作为示例，如图2和图3所示，所述定位监测模块包括用于检测离子束的离子检测装置104，在所述监测束101a的照射方向上定义一固定面101b，所述固定面101b垂直于所述照射方向，所述离子检测装置103设置于所述固定面101b上。可选地，所述离子检测装置103成对设置于所述固定面101b上，成对的所述离子检测装置103的排列方向与所述监测束101a有共同交点，所述离子检测装置103沿所述排列方向可动。在本实施例中，所述定位监测模块还包括导轨103a，多个所述离子检测装置103在所述导轨103a上排列并沿所述导轨
103a可动。所述离子检测装置103包括法拉第杯。

[0109] 作为示例，如图2、图3和图7所示，所述通孔102a成对设于所述晶圆100两侧，每个所述通孔102a设有对应的所述离子检测装置103。本实施例中，两个所述通孔102a共设有对应的4个所述离子检测装置103。可选地，所述通孔102a包括狭缝，所述狭缝的长度方向垂直于所述宽束离子束101的宽度方向。

[0110] 需要指出的是，在本实施例中，所述挡板102与所述晶圆承载台104相对固定，一起相对所述宽束离子束101上下移动。因此，所述通孔102a的形状需要据此设计为狭缝，以使得所述晶圆承载台104上下移动的过程中，所述宽束离子束101始终能够通过所述通孔102a分隔出所述监测束101a。在本发明的其他实施案例中，所述挡板102也可以与所述宽束离子束101相对固定，而与所述晶圆承载台104相对移动。此时，所述通孔102a的形状就不必特意设计为狭缝形，可以选择圆孔等外形。

[0111] 作为示例，如图2所示，所述离子束分隔模块还包括覆盖保护未装载晶圆的晶圆承载台104的保护挡板105。为了尽可能减少设备维护成本，延长所述晶圆承载台104的使用寿命，本实施例通过引入所述保护挡板105覆盖所述晶圆承载台104，以尽可能减少离子束轰击对于所述晶圆承载台104的损伤。

[0112] 作为示例，所述离子注入角度监测系统还包括用于在所述监测束的照射路径发生偏离时发出报警的偏离报警模块，所述偏离报警模块连接所述定位监测模块。本发明所取得的技术效果之一就是可以在晶圆进行离子注入时，实时监测离子注入的角度是否产生偏移。本实施通过引入所述偏离报警模块，连接所述定位监测模块。当所述定位监测模块发现晶圆离子注入过程中出现离子注入角度偏移时，所述偏离报警模块能够及时发出报警，以便技术人员及时处置异常批次产品。具体地，在本实施中，当离子注入角度正常时，即所述监测束101a的实时照射路径未偏离所述标准照射路径，所述定位监测模块中的所述离子检测装置103应检测不到离子。此时，所述偏离报警模块判断离子注入角度正常，不发出报警；而当离子注入角度发生异常偏移时，所述监测束101a的实时照射路径偏离所述标准照射路径，所述定位监测模块中的所述离子检测装置103应检测到离子。此时，所述偏离报警模块判断离子注入角度出现异常，并发出报警，停止机台作业。

[0113] 实施例二

[0114] 请参阅图10至图13，本实施例提供了一种离子注入角度监测方法及系统，与实施例一中所提供的实施方案相比，本实施例的区别在于，针对一束监测束，采用单个离子检测装置对照射路径进行探测和定位。

[0115] 作为示例，如图10所示，针对一束监测束201a，所述离子检测装置203为单个，设置于所述固定面201b上且在所述固定面201b上可动，通过使所述离子检测装置203移动并检测到所述监测束201a，以确定所述监测束201a在所述固定面201b上的照射位置。具体地，在图10中，在晶圆未装载时对所述监测束201a进行检测，并确定所述标准照射路径。所述宽束离子束201通过挡板202上的通孔202a分隔出所述监测束201a。通过移动所述离子检测装置203，使其处于恰好能够检测到所述监测束201a的位置，并将其固定于该位置，以确定所述标准照射路径。与实施例一相同，所述离子检测装置203设置于导轨203a上，并可以沿所述导轨203a移动，保护挡板205保护覆盖晶圆承载台204，所述挡板202、所述覆盖晶圆承载台
204及所述保护挡板205可以通过传动结构206带动进行上下移动。

[0116] 作为示例，如图11至图13所示，在确定所述监测束201在所述固定面201b上的照射位置后，固定所述离子检测装置203的位置，在对所述晶圆200进行离子注入的过程中，当所述离子检测装置203检测不到所述监测束201a时，判断所述实时照射路径已偏离所述标准照射路径。如图11所示，在晶圆离子注入过程中，如果所述实时照射路径未偏离所述标准照射路径，即离子注入角度未发生偏移，则所述离子检测装置203应能够实时监测到离子。如图12所示，当所述实时照射路径偏离所述标准照射路径，即离子注入角度发生偏移，则所述离子检测装置203就无法探测到离子。如图13所示，是所述宽束离子束201的照射通过平面的俯视图。其中，实线所示是所述晶圆200进行离子注入时，所述宽束离子束201及所述监测束201a的实际注入角度；虚线所示是未装载所述晶圆200时，所述宽束离子束201及所述监测束201a的所调节校准的标准注入角度。从图13中可以看出，当所述宽束离子束201的注入角度相比未装载晶圆时所调节设定的标准注入角度出现偏差时，所述监测束201a的注入角度也出现偏差，也即是所述实时照射路径偏离了所述标准照射路径，并不再被所述离子检测装置203所探知。本实施例方案的其他部分内容与实施例一相同，在此不再赘述。

[0117] 本实施例的方案采用单个离子检测装置替代实施例一中成对的离子检测装置，相比实施例一中的方案各有优劣，可以根据实际需要进行取舍。由于所述监测束的直径可以通过缩减所述通孔的尺寸做得较小，而相比之下，作为离子检测装置的法拉第杯的口径则是合规统一的，不易缩减。因此，当所述监测束的直径较小时，采用实施例一的方案可望得到对离子注入角度变化灵敏度更高的监测系统。然而，本实施例的优势在于大幅缩减了法拉第杯的使用数量，从而降低了设备成本及维护成本。此外，当所述离子检测装置的口径小于所述监测束的直径时，本实施例方案还有望得到超越实施例一方案的灵敏度。本领域技术人员可以基于上述评述，根据实际应用需求对本发明所提供的两种实施方案进行取舍或结合。例如，在本发明的其他实施案例中，对于晶圆两侧分隔出的两束监测束，分别采用实施例一与本实施例中的法拉第杯设置结构进行监控。

[0118] 实施例三

[0119] 请参阅图14至图15，本实施例提供了一种离子注入角度监测方法及系统，与实施例二中所提供的实施方案相比，本实施例的区别在于，通过优化调整所述离子检测装置的检测范围，还能对垂直于照射通过平面方向的偏移进行检测。

[0120] 作为示例，如图14所示，针对一束监测束301a，设置对应的离子检测装置303。所述离子检测装置303设置于所述固定面301b上且在所述固定面301b上可动，通过使所述离子检测装置303移动并检测到所述监测束301a，以确定所述监测束301a在所述固定面301b上的照射位置。与实施例二的不同之处在于，本实施例中优化调整了所述离子检测装置303的检测范围，使所述离子检测装置303处于恰好能够检测到所述监测束301a的位置时，对所述监测束301a在水平方向以及垂直方向的偏移都能实施监控。具体的，当所述离子检测装置303为法拉第杯时，可以选用离子检测范围较小的，能够对应所述监测束301a照射范围的法拉第杯，从而实现对所述监测束301a在水平及垂直方向偏移的监控。

[0121] 具体地，可以在晶圆未装载时对所述监测束301a进行检测，并确定所述标准照射路径。所述宽束离子束301通过挡板302上的通孔302a分隔出所述监测束301a。通过移动所述离子检测装置303，使其处于恰好能够检测到所述监测束201a的位置，并将其固定于该位置，以确定所述标准照射路径。所述离子检测装置303设置于导轨303a上，并可以沿所述导轨303a移动。与实施例二不同的是，所述导轨303a本身还可以在垂直方向上进行上下移动，进而带动所述离子检测装置303在垂直方向上移动，以对所述监测束301a在垂直方向上的偏移进行检测。与实施例二相同，所述挡板302及所述覆盖晶圆承载台304可以通过传动结构306带动进行上下移动。

[0122] 作为示例，如图15所示，是所述宽束离子束301的照射通过平面的侧视图。其中，实线所示是所述晶圆300进行离子注入时，所述宽束离子束301及所述监测束301a的实际注入角度；虚线所示是所述监测束301a的所调节校准的标准注入角度。从图15中可以看出，当所述宽束离子束301的注入角度相比标准注入角度出现偏差时，所述监测束201a的注入角度也出现偏差，也即是所述实时照射路径偏离了所述标准照射路径，并不再被所述离子检测装置303所探知。本实施例方案的其他部分内容，例如在水平方向上的偏移检测，与实施例二相同，在此不再赘述。此外，针对垂直方向上偏移的检测，也可以采用实施例一中成对设置的法拉第杯的方案。对于单束监测束，可以分别设置检测水平方向偏移的一对法拉第杯以及检测垂直方向偏移的一对法拉第杯，从而实现水平及垂直方向上的偏移检测。

[0123] 综上所述，本发明提供了一种离子注入角度监测方法及系统，所述离子注入角度监测方法包括如下步骤：从用于晶圆离子注入的离子束中分隔出监测束；将所述监测束在未装载晶圆时的照射路径作为标准照射路径，确定所述标准照射路径；将所述监测束在装载晶圆时的照射路径作为实时照射路径，在对所述晶圆进行离子注入的过程中，实时监测所述实时照射路径，并判断所述实时照射路径是否偏离所述标准照射路径。所述离子注入角度监测系统包括：离子束分隔模块，用于从晶圆离子注入所用的离子束中分隔出监测束；定位监测模块，用于对所述监测束的照射路径进行定位及监测。本发明通过从离子注入的离子束中分隔出监测束，在对晶圆进行离子注入的过程中，对所述监测束的照射路径进行实时监测，从而实时判断离子注入角度是否偏离设定值，避免了因离子注入角度偏移而导致的器件电性参数的漂移，提升了产品良率。

[0124] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。