用于测量材料(120)中离子注入剂量的方法和装置提供：测量贯穿材料的注入表面(121)的反射光谱，注入表面已经经受离子注入过程以形成从注入表面(121)至材料内一深度的材料层(122)以及该材料层之下的弱化层(123)；存储反射光谱的量值，作为注入表面(121)上入射光的相应波长的函数；基于在入射光的至少两个相应波长下的反射光谱的至少两个量值的比较来计算离子注入过程期间所使用的离子注入剂量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量离子注入剂量的方法和装置优先权本申请要求2009年5月沘日提交的题为“Methods and Apparatus For Measuring Ion Implant Dose (用于测量离子注入剂量的方法和装置)”的美国专利申请 No. 12/473896 的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及诸如半导体材料之类的材料中离子注入剂量的测量。在各种产品的制造中，知晓材料中的实际离子注入剂量是有利的，诸如用于测试工艺变化、改进成品率、监测产品质量等。在新产品和系统的设计中，诸如在绝缘体上半导体(SOI)结构的开发中，测量离子注入剂量的能力也是有利的。生产SOI结构的方式包括离子注入方法，诸如美国专利No. 7，176，528中所公开的那样。这些步骤包括(i)将硅晶片表面暴露于氢离子注入以产生键合表面；(ii)使晶片的键合表面与玻璃衬底接触；(iii)对晶片和玻璃衬底施加压力、温度及电压以帮助它们之间键合；(iv)冷却该结构至常温；以及(ν)将玻璃衬底和硅薄层从硅晶片分离。为了开发和/或制造这种SOI结构，期望测量施主半导体(例如，硅)晶片的实际离子注入剂量。有若干获得离子注入剂量的指示的现有技术。例如，二次离子质谱法(SIMS) 是一种在材料科学和表面科学中使用的技术，用于通过用聚焦的一次离子束来溅射样品表面并且收集和分析所放出的二次离子来分析固体表面和薄膜的组成。利用质谱仪来测量这些二次离子，以确定表面的元素、同位素或分子组成。SIMS不是一种完全适当的方法，至少由于其是一种破坏性测试并且仅测量样品的小面积。另一种方法包括在注入装置内部使用的现场剂量监测器。这种现场剂量监测器也不完美，因为它们仅提供假设已经被注入的平均离子剂量。然而，现场剂量监测器不测量或计算样品中的实际剂量，并且它们不能检测样品上的任何不均勻性或注入剂量的其它变化。现有注入设备制造商已经开发出基于单个波长或窄波长范围的反射性测量的测量和绘图工具。在美国专利申请公开No. 2005/01U853中描述了这种系统，然而，该系统需要在注入之前进行基线测量，这是不期望的。另一种替换方法采用四点探针来基于电阻率测量而提取剂量信息。然而，该测量受材料电阻率影响，材料电阻率的变化很大且由于该过程需要用探针接触样品而认为是破坏性的。已经描述了在制造集成电路的半导体工艺期间在离子注入后测量掺杂分布的几种载波照明技术。然而，这些技术使用脉冲激光照明(单波长)来形成载波并分离探测束以测量反射率。因此，在多数情况下，这些技术不能在注入剂量和注入能量的变化之间作出区分。由于上述原因，例如在制造SOI结构的背景下，上述用于测量离子注入剂量的技术和过程没有一种是令人满意的。因此，本领域需要用于测量离子注入剂量的新方法和装置。
技术实现思路
用于测量材料中离子注入剂量的方法和装置提供测量贯穿材料的注入表面的反射光谱，注入表面已经经受离子注入过程以形成从注入表面至材料内一深度的材料层以及该材料层之下的弱化层；存储反射光谱的量值，作为注入表面上入射光的相应波长的函数； 基于在入射光的至少两个相应波长下的反射光谱的至少两个量值的比较来计算离子注入过程期间所使用的离子注入剂量；以及在用户可视介质上显示所计算的离子注入剂量。计算离子注入过程期间所使用的离子注入剂量的步骤包括确定反射光谱的至少一个局部最大量值和反射光谱的至少一个局部最小量值之间的峰谷差。可在所述材料对入射光足够透明以允许入射光到达材料层之下的弱化层、反射并离开材料以供检测的相应诸个波长下选择反射光谱的局部最大和最小量值。计算离子注入过程期间所使用的离子注入剂量的步骤可包括通过使所述峰谷差除以基本不受离子注入剂量影响的反射光谱的量值来计算归一化峰谷差。如本说明书中稍后将讨论的，存在实施该方法的多种方式。然后可将离子注入剂量计算为归一化峰谷差的函数。这可通过建立离子注入剂量和归一化峰谷差之间的关系来实现。这一关系可以是线性或非线性的，但优选为单调的。建立单调关系可包括利用相关联的所测得的归一化峰谷差来校准已知注入剂量。该方法和装置还提供重复测量反射光谱，存储反射光谱的量值以及计算材料的注入表面上多个位置的离子注入剂量的步骤；以及在用户可视介质上显示所述材料的注入表面上的所计算的离子注入剂量，包括其变化。当结合附图对本专利技术进行描述时，对本领域内普通技术人员而言其它方面、特征、 优点等将变得显而易见。附图说明为了解说本文公开的各特征，在附图中示出了目前优选的形式，然而应当理解，本专利技术不限于所示的精确配置和手段。图1是示出根据本文公开的一个或多个实施例的测量材料样品的离子注入剂量的装置的框图；图2是示出在制造绝缘体上半导体产品中有用的中间结构的框图，该绝缘体上半导体产品可能是在图1的装置中进行测量的材料对象；图3A示出在具有注入离子和不具有注入离子的情况下，样品材料的折射率和入射光波长之间的关系；图IBB示出在具有注入离子和不具有注入离子的情况下，样品材料的吸收和入射光波长之间的关系；图4是图1的装置的光提供和接收组件的更详细示意图；图5是示出在利用图1的装置在测量时的半导体材料的测得反射光谱的图；图6是示出受测半导体材料的反射光谱的一个或多个部分与其离子注入剂量之间的关系的图；图7是示出利用图1的装置的实验结果的图；以及图8是示出根据本文公开的一个或多个实施例的测量材料样品的离子注入剂量的替换装置的框图。 具体实施例方式参考其中相同标记表示相同元素的附图，在图1中示出了根据本文公开的一个或多个实施例的注入剂量测量装置100。装置100用于测量材料120的样品块的离子注入剂量，材料120可以是诸如硅晶片之类的半导体晶片。装置100包括光源102、光谱仪104和计算系统106。入射光通过适当的结构(诸如一定长度的光纤材料108)从光源102被传送至样品120，而反射光通过另一结构(诸如另一长度的光纤材料110)被收集并被发射到光谱仪104。计算系统106包括能够运行计算机可执行代码的处理器，其被设置成基于所收集的并被发射到光谱仪104的反射光来计算样品的注入剂量。可将所计算的离子注入剂量通过计算系统106内的显示装置(诸如计算机屏幕、打印输出等)提供给装置100的用户。在讨论装置100的进一步的细节之前，首先提供关于可找到样品120的示例性环境以及可在其上实施的某些处理的讨论。为了讨论的目的，本文描述的方法和装置可在SOI 结构的开发和/或制造的背景下。SOI结构具有与制造薄膜晶体管(TFT)相结合的适当用途，例如用于包括有机发光二极管(OLED)显示器和液晶显示器(LCD)、集成电路、光伏器件等的显示应用。迄今为止，在SOI结构中最普遍使用的半导体材料是硅。在这篇文献中这些结构被称为绝缘体上硅结构并且对这些结构冠以简称“S0I”。对于高性能薄膜晶体管、太阳能电池、及诸如有源矩阵显示器之类的显示器，SOI技术正变得日益重要。SOI结构可包括绝缘材料上基本为单晶硅的薄层。本文中引用SOI结构是为了帮助解释本文描述的实施例而决不是为了也不应当被理解为限制本专利技术的范围。缩写SOI在本文中一般用于指代绝缘体上半导体结构，包括但不限于玻璃上半导体(SOG)结构、绝缘体上硅(SOI)结构和玻璃上硅(SiOG)结构，它还包括玻璃陶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·莫尔，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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