【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子注入系统中的晶圆温度测量
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年1月30日提交的名为“离子注入系统中的晶圆温度测量(WAFER TEMPERATURE MEASUREMENT IN AN ION IMPLANTATION SYSTEM)”的美国临时专利申请序列号62/968,032的优先权，其内容特此通过引用整体并入本文。本申请与2021年1月29日提交的题为“离子注入系统中的晶圆温度测量”的美国专利申请序列号17/162,108相关，其内容特此通过引用整体并入本文。
[0003]本公开总体上涉及离子注入，并且更具体地，涉及用于测量离子注入系统内的晶圆的温度的系统和方法。
技术介绍
[0004]在半导体装置制造中，可以通过称为离子注入的方法来修改半导体晶圆(也称为半导体基板)的物理和/或电特性。可以使用离子注入系统来执行离子注入，所述离子注入系统可以包括产生离子束以向晶圆注入离子的离子注入机。除离子注入机之外，离子注入系统可包括各种处理站，用于在离子注入机将离子注入晶圆之前和/或之后加热和/或冷却晶圆。离子注入之前、期间和之后，离子注入系统中晶圆的温度对于成功地将离子注入晶圆并在以后的使用中对晶圆的完整性起着重要的作用。因此，需要用于在离子注入过程中测量晶圆温度的有效且准确的技术。
技术实现思路
[0005]本公开涉及离子注入系统和方法。一种示例性的离子注入系统可以包括机械手臂、一个或多个负载锁定腔室、离子注入机、一个或多个处理站(例如，注入前站、注入后站...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在具有离子注入机和处理站的离子注入系统中控制晶圆温度的方法，所述方法包括：用来自离子束的离子注入晶圆，同时在所述离子注入机的处理腔室内将所述晶圆保持在第一预定温度；在所述处理站加热或冷却所述晶圆；在加热或冷却所述晶圆之后，在所述处理站：通过将来自激光源在第一位置的第一激光束引导至所述晶圆的边缘上的第一点来测量从所述激光源的所述第一位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第一点的第一距离；通过将来自所述激光源在第二位置的第二激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第二点来测量从所述激光源的所述第二位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第二点的第二距离；通过将来自所述激光源在第三位置的第三激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第三点来测量从所述激光源的所述第三位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第三点的第三距离；至少基于所测量的第一距离、第二距离和第三距离来确定所述晶圆的当前直径；以及基于所确定的所述晶圆的当前直径来确定所述晶圆的当前温度；以及根据所确定的所述晶圆的当前温度满足预定条件：放弃在所述处理站继续加热或冷却所述晶圆；以及将所述晶圆从所述处理站中移出。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：根据所确定的所述晶圆的当前温度不满足所述预定条件，继续加热或冷却所述晶圆。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子注入系统的激光单元包括所述激光源和激光传感器，并且其中测量从所述激光源的所述第一位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第一点的所述第一距离包括：确定在反射离开所述晶圆的所述边缘上的所述第一点之后所述第一激光束返回所述激光传感器的第一时间量；以及基于所述第一时间量确定所述第一距离。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶圆的所述当前直径的确定进一步基于所述激光源的所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光源被设置在所述处理站的腔室的外部。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子注入系统的激光单元包括所述激光源和激光传感器，并且其中所述激光单元沿着轨道在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之间移动。7.根据权利要求6所述的方法，其中当沿着所述轨道移动时，所述激光单元所走的路径为与x轴平行的直线，其中所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置中的每一者被定义为在所述x轴上的坐标，
其中所述第一激光束、所述第二激光束和所述第三激光束中的每一者分别到所述第一点、所述第二点和所述第三点所走的路径为垂直于所述x轴且平行于y轴，其中所测量的第一距离、第二距离和第三距离中的每一者被定义为在所述y轴上的坐标，并且其中至少基于所测量的第一距离、第二距离和第三距离来确定所述晶圆的所述当前直径包括：基于定义所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置的所述x轴坐标以及定义所测量的第一距离、第二距离和第三距离的所述y轴坐标，确定定义所述晶圆的中心点的x轴坐标和y轴坐标；以及基于对应于所述晶圆的所述中心点的所述x轴坐标和所述y轴坐标确定所述晶圆的所述当前直径。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离在加热或冷却所述晶圆的同时测量。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述当前温度的确定进一步基于与第二预定温度相对应的预定晶圆直径和所述晶圆的材料的线性热膨胀系数。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在将所述晶圆定位在所述处理站之后，以及在所述处理站加热或冷却所述晶圆之前，在所述处理站：通过将来自所述激光源在所述第一位置的第一参考激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第一参考点来测量从所述激光源的所述第一位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第一参考点的第一参考距离；通过将来自所述激光源在所述第二位置的第二参考激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第二参考点来测量从所述激光源的所述第二位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第二参考点的第二参考距离；通过将来自所述激光源在所述第三位置的第三参考激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第三参考点来测量从所述激光源的所述第三位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第三参考点的第三参考距离；以及至少基于所测量的第一参考距离、第二参考距离和第三参考距离来确定所述晶圆的参考直径；并且其中所述当前温度的确定进一步基于所述第一预定温度、所述晶圆的所述参考直径以及所述晶圆的材料的线性热膨胀系数。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理站为注入后站，并且其中所述预定条件包括对所确定的所述晶圆的当前温度大于或等于第三预定温度的要求。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理站为注入前站，并且其中所述预定条件包括对所确定的当前温度小于或等于所述第一预定温度的要求。13.一种储存一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包含指令，当所述指令由离子注入系统的控制器的一个或多个处理器执行时，致使所述控制器：控制所述离子注入系统的离子注入机以将离子注入到晶圆中，同时在所述离子注入机
的处理腔室内将所述晶圆保持在第一预定温度；控制所述离子注入系统的处理站以在所述处理站加热或冷却所述晶圆；在加热或冷却所述晶圆之后：控制所述处理站的激光源以将来自所述激光源在第一位置的第一激光束引导至所述晶圆的边缘上的第一点；基于使用注入后站的激光传感器检测所述第一激光束的反射，确定从所述激光源的所述第一位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第一点的第一距离；控制所述激光源以将来自所述激光源在第二位置的第二激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第二点；基于使用所述激光传感器检测所述第二激光束的反射，确定从所述激光源的所述第二位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第二点的第二距离；控制所述激光源以将来自所述激光源在第三位置的第三激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第三点；基于使用所述激光传感器检测所述第三激光束的反射，确定从所述激光源的所述第三位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第三点的第三距离；至少基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离来确定所述晶圆的当前直径；以及基于所确定的所述晶圆的当前直径来确定所述晶圆的当前温度；以及根据所确定的所述晶圆的当前温度满足预定条件：控制所述处理站以放弃在所述处理站继续加热或冷却所述晶圆；以及控制所述离子注入系统的机械手臂以将所述晶圆从所述处理站中移出。14.一种离子注入系统，包括：离子注入机；处理站；以及控制器，其中所述控制器包括存储器和一个或多个处理器，并且其中所述存储器储存一个或多个程序，所述一个或多个程序包含指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，致使所述控制器：控制所述离子注入系统的离子注入机以将离子注入到晶圆中，同时在所述离子注入机的处理腔室内将所述晶圆保持在第一预定温度；控制所述离子注入系统的所述处理站以在所述处理站加热或冷却所述晶圆；在加热或冷却所述晶圆之后：控制所述处理站的激光源以将来自所述激光源在第一位置的第一激光束引导至所述晶圆的边缘上的第一点；基于使用注入后站的激光传感器检测所述第一激光束的反射，确定从所述激光源的所述第一位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第一点的第一距离；控制所述激光源以将来自所述激光源在第二位置的第二激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第二点；基于使用所述激光传感器检测所述第二激光束的反射，确定从所述激光源的所述第二
位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第二点的第二距离；控制所述激光源以将来自所述激光源在第三位置的第三激光束引导至所述晶圆的所述边缘上的第三点；基于使用所述激光传感器检测所述第三激光束的反射，确定从所述激光源的所述第三位置到所述晶圆的所述边缘上的所述第三点的第三距离；至少基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离来确定所述晶圆的当前直径；以及基于所确定的所述晶圆的当前直径来确定所述晶圆的当前温度；以及根据所确定的所述晶圆的当前温度满足预定条件：控制所述处理站以放弃在所述处理站继续加热或冷却所述晶圆；以及控制所述离子注入系统的机械手臂以将所述晶圆从所述处理站中移出。15.一种用于在具有离子注入机和处理站的离子注入系统中控制晶圆温度的方法，所述方法包括：用来自离子束的离子注入晶圆，同时在所述离子注入机的处理腔室内将所述晶圆保持在第一预定温度；在所述处理站加热或冷却所述晶圆；在加热或冷却所述晶圆之后，在所述处理站：在所述晶圆的第一侧引导来自激光源的激光束，其中所述激光束透射穿过所述晶圆；在所述晶圆的所述第一侧引导所述激光束的同时，在预定频率范围内改变所述激光束的频率；通过使用紧邻所述晶圆的第二侧的光电检测器测量所透射的激光束的强度，在所述预定频率范围内产生所述晶圆的吸收分布；基于所述晶圆的所述吸收分布确定与所述晶圆的当前带隙值相对应的频率；以及确定与所确定的频率相对应的所述晶圆的当前温度；以及根据所确定的所述晶圆的当前温度满足预定条件：放弃在所述处理站继续加热或冷却所述晶圆；以及将所述晶圆从所述处理站中移出。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：根据所确定的所述晶圆的当前温度不满足所述预定条件，继续加热或冷却所述晶圆。17.根据权利要求16所述的方法，其中在所述处理站加热或冷却所述晶圆包括利用一个或多个红外线加热灯加热所述晶圆，进一步包括：停止利用所述一个或多个红外线加热灯加热所述晶圆，同时在所述晶圆的所述第一侧引导所述激光束，并且同时测量所透射的激光束的所述强度。18.根据权利要求16所述的方法，其中在所述处理站加热或冷却所述晶圆包括利用一个或多个红外线加热灯加热所述晶圆，并且其中所述激光源和所述光电检测器被设置在所述处理站的腔室外部，并且进一步包括：在加热所述晶圆的同时，在所述处理站：利用设置在所述处理站的所述腔室内的所述晶圆的所述第二侧的光纤收集所透射的激光束，其中所述光纤连接到所述光电检测器；以及
利用所述光纤将所透射的激光束引导至所述光电检测器。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述光纤的输入端被位于所述一个或多个红外线加热灯与所述光纤的所述输入端之间的红外线屏障覆盖，并且其中所述红外线屏障减少了由所述一个或多个红外线加热灯产生且被所述光纤收集的红外光的量。20.根据权利要求16所述的方法，其中在所述处理站加热或冷却所述晶圆包括利用一个或多个红外线加热灯加热所述晶圆，并且其中所述光电检测器在所述处理站的腔室内，进一步包括：在加热所述晶圆的同时，在所述处理站：利用所述光电检测器收集所透射的激光束，其中所述光电检测器的输入端被位于所述一个或多个红外线加热灯与所述光电检测器的所述输入端之间的红外线屏障覆盖，并且其中所述红外线屏障减少了由所述一个或多个红外线加热灯产生且被所述光电检测器收集的红外光的量。21.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：在将所述晶圆定位在所述处理站之后，以及在所述处理站加热或冷却所述晶圆之前，在所述处理站：在所述晶圆的所述第一侧引导来自所述激光源的参考激光束，其中所述参考激光束透射穿过所述晶圆；在所述晶圆的所述第一侧引导所述参考激光束的同时，在所述预定频率范围内改变所述参考激光束的频率；通过使用紧邻所述晶圆的所述第二侧的所述光电检测器测量所透射的参考激光束的强度，在所述预定频率范围内产生所述晶圆的吸收分布；基于所述晶圆的所述吸收分布确定与所述晶圆的参考带隙值相对应的频率；以及确定与所确定的频率相对应的所述晶圆的参考温度，其中基于所确定的所述晶圆的参考温度来确定所确定的所述晶圆的当前温度是否满足所述预定条件。22.根据权利要求15所述的方法，其中所述晶圆的所述当前温度的确定进一步基于所述晶圆的材料。23.根据权利要求15所述的方法，其中所述处理站为注入后站，并且其中所述预定条件包括对所确定的所述晶圆的当前温度大于或等于第二预定温度的要求。24.根据权利要求15所述的方法，其中所述处理站为注入前站，并且其中所述预定条件包括所确定的所述晶圆的当前温度小于或等于所述第一预定温度的要求。25.一种储存一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包含指令，当所述指令由离子注入系统的控制器的一个或多个处理器执行时，致使所述控制器：控制所述离子注入系统的离子注入机以将离子注入到晶圆中，同时在所述离子注入机的处理腔室内将所述晶圆保持在第一预定温度；控制所述离子注入系统的处理站以在所述处理站加热或冷却所述晶圆；在加热或冷却所述晶圆之后：
控制所述处理站的激光源以...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建利，S，
申请(专利权)人：汉辰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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