专利名称：用于光学特征化基片掺杂的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光学特征化基片掺杂的方法和设备。
背景技术：
在微电子学中，例行的操作包括利用活性物质掺杂基片，例如， 硅基片的某些区域。问题在于控制掺杂区中活性物质的浓度。
目前，掺杂是利用离子注入装置实施的。在那种技术中，基片的 注入是以被利用强电场加速的离子对它进行轰击。很清楚，注入期间 的特征化掺杂不能完全由电测量实施，因为这种测量将受到中性掺杂 质的存在、由溅射产生的饱和效应、和二次电子的存在的干扰。 人们已提出若干个解决方案，用于估算掺杂质的浓度。 第一个解决方案是利用专业人员熟知的方法，例如，四尖针方法， 测量该区的薄片电阻。若掺杂是利用离子注入实施的，则这种测量仅 在基片退火之后是可能的。此外，该解决方案当层是非常薄时不能应
用；穿过该层的尖针探头不再测量掺杂区的电阻，而是测量基片的电 阻。
在文件US-2005/0 140 976中公开的第二个解决方案在于，研究 光学产生的热波在掺杂区中的传播。实际上，由于极端有限的灵敏度， 当该区非常薄时，该解决方案不能应用。
第三个解决方案利用椭圆率测量术；虽然它有某些超过以上解决 方案的优点，但是它实施非常复杂。
第四个解决方案可以确定掺杂，它利用事实，样本的折射率，换 句话说，它的反射系数，是其掺杂质浓度的函数。因此，文件US-2002/0 080 356建议以利用正入射光束的多色光照射样本，并测量反射的光 束。该测量不能在基片上实施，而是在涂敷树脂的样本上实施，该树 脂的折射率作为起始浓度的函数有很大的变化。因此，它是一个间接
4的方法，而且，它具有这种类型方案所固有的所有限制。
上述文件US-2005/0 140 976组合热类型方法与多色光反射测量 术测量。然而，虽然折射率确实取决于掺杂质的浓度，但是它也取决 于波长。这意味着，测量的准确性是由此受影响的。
此外，文件US-A-6 417 515建议，利用单色光照射基片，并利 用一个接收部分入射光束的检测器和一个接收反射光束的检测器，实 施反射率的差分测量。因此，可以得到折射率的变化作为波长的函数。 然而，由于掺杂区不是光学各向同性的，从而导致在折射率估算时产 生的相对不确定性。
此外，文件US-A-6 727 108描述一种特征化方法，它利用相对 复杂和非常昂贵的设备。除了被用于测量掺杂质浓度的光源以外，那
种设备包含附加的间歇激励源，它是该技术中熟知限制的来源，至少 包括多余的测量区退火。此外，光源是氙灯，因此.，它具有多色光源 所固有的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学特征化基片掺杂的方法，它利用显 著简化的设备，在准确性和灵敏度方面有显著的改进。
按照本发明， 一种光学特征化方法，包括步骤利用从光源发射 出的反射光束，评估基片(SUB)的掺杂，该方法是利用设备实施的， 该设备包括
所述光源，用于沿入射轴产生入射光束；
第一检测器，用于测量沿反射轴的所述反射光束的功率；
所述入射轴和反射轴相交在测量点上并形成非零的测量角；和
偏振器，设置在入射光束的路径上；
此外，该光源是单色的。
该偏振器能使反射率测量是在基片的被识别的光轴上实施的。 最好是，所述偏振器是这样被安排的，使入射光束是在入射光束 和反射光束限定的入射平面上的横向磁模。
在这个配置中，测量设备的灵敏度是优化的。此外，该设备包含差分放大器，在它的输入端接收参考信号和源 自检测器的检测信号，以产生测量信号。
有利的是，该参考信号源自给出预定电压的参考源。
事实上，当光源是足够地稳定时，则不需要求助于反射光束与反 射光束之间的差分测量技术。
或者，当设备包含第二检测器以测量入射光束的功率时，该参考 信号来源于所述第二检测器。
按照本发明的附加特征，当该设备适合于被提供以给出标称掺杂 的硅基片时，该光源的波长对应于非掺杂基片与给出标称掺杂的基片 之间反射率差的相对最大值。
例如，该波长包含在包括下列范围的组中的一个范围内400-450 nm的范围；300-350 nm的范围；和225-280 nm的范围。
此外，由于入射角等于测量角的一半，这个入射角等于在正或负 5度范围内的布鲁斯特入射角。另外，该设备的灵敏度是最大化的。
本发明还设想包含以上规定的光学特征化设备的离子注入装置。
从以下对通过举例并参照附图给出的实施例的描述，本发明的更 多细节变清楚，附图中
图l是第一个实施例的光学特征化设备的概图；和 图2是第二个实施例的光学特征化设备的概图。
具体实施例方式
在两个附图的两者中示出的元件在每一个图中被给定相同的参 考数字。
参照图1，在第一个实施例中，被提供用于光学特征化基片SUB 的设备包括，单色光源LAS，在此之后是偏振器POL，从偏振器发
射出的入射光束i以入射角e照射所述基片。
这个入射光束I到达基片SUB的测量点，以产生反射光束R。 入射光束I和反射光束R形成的测量角等于入射角e的两倍，它应当线垂直于基片SUB的平面。
检测器DET被设置在反射光束R的路径上以测量它的功率，产 生检测信号Vd。
差分放大器AMP的一个输入端接收所述检测信号Vd，而另 一个 输入端接收参考信号VQ，以在它的输出端产生测量信号Vm。以下解 释这个参考信号的来源。
偏振器POL能够使该基片在沿被识别的光轴上被敏化。然而， 最好是，让所述偏振器有这样的取向，使入射光束I是在入射光束I 和反射光束R限定的入射平面上的横向磁模。在这个模式下，在称之 为"布鲁斯特"入射角的入射下，入射光束I的反射是最小化的。这个
特定的入射角是由以下的表达式定义，其中w和112分别代表入射光 束I的传输媒体的折射率和基片的折射率，且其中Re表示实部 tan0=Re ( n2) / Re ( ni)
应当注意，在这个时候，基片的折射率112是随它的掺杂程度而 变化，因此，布鲁斯特入射角对于掺杂基片和非掺杂基片是不同的。
因此，通过采用接近于布鲁斯特入射角的入射角，反射光束R 的功率是非常低的，但与此对比，基片SUB的反射系数作为折射率 函数的变化是最大的。
因此，对于非掺杂基片或对于要被特征化的具有最大掺杂的基 片，最理想的是，在以布鲁斯特入射角数值为中心的入射角范围内， 固定入射角的数值。对于在波长405 nm的非掺杂硅片，布鲁斯特入 射角是79.5度。因此，建议的范围是从74度至84度扩展，它给出的 容差是在中心值两侧的5度。
也应当注意，对于给定的入射角，掺杂基片的反射率相对于非掺 杂基片的反射率作为光源波长的函数具有准周期性外观，它有一个接 一个的相对最大值。
因此，最好是，选取对应于这些最大值中一个最大值的光源，并 且最好是其中最高的最大值。
此外，最佳的波长也是深度的函数，在此深度上测量掺杂质的浓度深度越浅，波长就越短。已发现三个优选的波长范围；第一个波 长范围是从400-450 nm，第二个波长范围是从300-350 nm，和第三 个波长范围是从225-280 nm。
现在，某些激光器随时间是非常稳定的。这意味着，入射光束I 功率的变化是非常小的。在这种情况下，提供给放大器AMP的参考 信号Vo是参考电压，该参考电压源自稳定化的电源(在附图中未画 出)。有利的是，这个参考电压V。采用在照射非掺杂基片之后得到 的检测信号Vd的数值。
然而，需要适应于光源功率的可能变化。
因此，现在参照图2，在第二个实施例中，光学特征化设备仍然 包括，单色光源LAS，在此之后是偏振器POL，从该偏振器中发射
出入射光束i，以入射角e照射所述基片。
如同以上一样，第一检测器DET1设置在反射光束R的路径上， 为的是还原功率，产生检测信号Vd。
类似地，差分放大器AMP的一个输入端接收所述检测信号Vd， 而另一个输入端接收参考信号V。，以在它的输出端产生测量信号Vm。
在这种情况下，参考信号的源是不同的。
光学隔离器SPL插入在偏振器POL与基片SUB之间入射光束I 的路径上，用于偏转部分的所述光束到第二检测器DET2。此外，衰 减器ATT设置在所述隔离器SPL与第二检测器DET2之间，现在， 第二检测器DET2产生参考信号V。。
衰减器ATT有这样的衰减系数，使参考信号V。基本对应于在照 射非掺杂基片之后得到的检测信号Vd。按照这种方式，两个检测器 DET1， DET2分析具有类似特征的光束。
然而，还可以有这样的设想，利用安排在第二个检测器下游的电 子衰减器代替光学衰减器ATT。
以上描述的设备可用于特征化掺杂的基片，尤其是，产生所述基 片的布局图(map)。
它也可以现场安装在离子注入装置中，用于监测注入期间的掺
8杂。没有给出注入装置的更多细节，因为它们是专业人员的部分知识。 选取以上给出的本发明例子，这是因为它们有具体的性质。我们 不可能提供包括本发明范围内的所有实施例的冗长清单。具体地说， 在不偏离本发明的范围内，可以利用等效的装置代替以上描述的任何装置。
权利要求
1. 一种光学特征化方法，包括步骤利用从光源发射出的反射光束，评估基片(SUB)的掺杂，所述方法是利用设备实施的，该设备包括所述光源(LAS)，沿入射轴产生入射光束(I)；第一检测器(DET1，DET2)，用于测量沿反射轴的所述反射光束(R)的功率；所述入射轴和反射轴相交在测量点上，并形成非零的测量角(2θ)；和偏振器(POL)，设置在入射光束(I)的路径上；其特征在于，所述光源(LAS)是单色的。
2. 按照权利要求l的方法，其特征在于，所述偏振器(POL) 是这样安排的，使入射光束(I)是在入射光束(I)和反射光束(R) 限定的入射平面上的横向磁模。
3. 按照权利要求1或权利要求2的方法，其特征在于，所述设 备包含差分放大器(AMP)，在它的输入端接收参考信号(V。)和源 自所述检测器(DET1， DET2)的检测信号(Vd),以产生测量信号 (Vm)。
4. 按照权利要求3的方法，其特征在于，所述参考信号(VJ 源自给出预定电压的参考源。
5. 按照权利要求3的方法，其特征在于，当所述设备包含第二 检测器(DET2)以测量所述入射光束(I)的功率时，所述参考信号(V0)源自所述第二检测器(DET2)。
6. 按照以上任何一个权利要求的方法，其特征在于，当该设备 适合于被提供以给出标称掺杂的硅基片(SUB)时，所述光源(LAS) 的波长对应于非掺杂基片与有所述标称掺杂的基片之间反射率差的 相对最大值。
7. 按照权利要求6的方法，其特征在于，所述波长包含在包括 下列范围的组中的一个范围内400-450 nm的范围；300-350 nm的范围；和225-280 nm的范围。
8. 按照以上任何一个权利要求的方法，其特征在于，由于入射 角(e)等于所述测量角的一半，所述入射角等于在正或负5度范围 内的布鲁斯特入射角。
9. 一种离子注入装置，其特征在于，它包含按照以上任何一个 权利要求的设备。
全文摘要
本发明涉及一种光学特征化方法，该方法包括步骤，借助于来自光源的反射光束，评估基片(SUB)的掺杂，这种方法是利用一种设备实施的，该设备包括光源(LAS)，用于产生沿入射轴的入射光束(I)；第一检测器(DET1)，用于测量沿反射轴的这个反射光束(R)的功率，入射轴和反射轴相交在测量点上并形成非零测量角(2θ)；和放置在入射光束(I)路径上的偏振器(POL)。此外，该光源(LAS)是单色的。本发明还涉及配备这种设备的离子注入装置。
文档编号H01L21/66GK101501475SQ200780029809
公开日2009年8月5日 申请日期2007年6月14日 优先权日2006年6月14日
发明者劳兰特·洛克斯, 弗兰克·托瑞格罗萨 申请人:离子射线服务公司