一种离子均匀注入的宽带束扫描方法

一种离子均匀注入的宽带束扫描方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子均匀注入的带束扫描方法，属于半导体制造领域。离子均匀注入的带束扫描系统包括：计算机(实时系统)、运动控制器、直线电机、多线圈调节磁铁、多极调节磁极、移动法拉第、角度法拉第，离子均匀注入的带束扫描方法包括水平方向的离子带束均匀性及平行度校正和垂直方向的机械扫描，通过计算机(实时系统)对多线圈调节磁铁和多极调节磁极的协调控制以及采样法拉第和移动法拉第对束流的检测，实现运动控制器协调控制直线电机垂直方向的扫描速度，从而达到离子带束均匀注入晶圆的目的。本发明能够实现离子注入剂量的精确检测和剂量的均匀性控制。
【专利说明】一种离子均匀注入的宽带束扫描方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子注入机均匀性控制方法，涉及离子注入机，属于半导体装备制造领域。
【背景技术】
[0002]离子注入机是半导体器件制造中常用的掺杂设备，该设备通过引导杂质离子注入半导体晶片，从而改变晶片传导率，其中杂质离子注入的深度和密度直接决定了注入晶片的品质。由于离子受到空间电荷效应作用、调节单元、空间干扰等诸多因素影响，最终到达靶室宽带束的均匀性与平行度必然不能满足工艺要求，因此必须设计合理的调整机构，闭环优化调节宽带束相应参数，最终获得满足工艺要求的均匀性和平行度指标。
[0003]本发明提供了一种离子带束实时调整与机械扫描相结合的离子注入机均匀性控制方法，本控制方法体系结构简单，测量与控制精确、可靠。

【发明内容】

[0004]本发明涉及一种离子均匀注入的带束扫描方法。该发明应用于离子注入机，不但可以满足半导体器件制造工艺发展的需要，而且使得整块晶圆片上的注入剂量的均匀性得到精确、高效的控制。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
[0006]离子均匀注入的带束扫描控制系统包括:计算机(实时系统)(I)、运动控制器(2)、移动法拉第杯(3)、多线圈调节磁铁(4)、多极调节磁极(5)、采样法拉第杯(6)、直线电机(7)。水平方向的离子带束均匀性及平行度校正，利用移动法拉第杯(3)采集离子带束各点的束流大小，通过计算机(I)控制多线圈调节磁铁(4)的线圈电流状态，改变束流通过区域的磁场分布，进而改变束流通过调节区域后的角度分布，从而使得水平方向离子带束各点束流大小均匀分布；多极调节磁极(5)通过各电机调节各磁极的垂直位置，改变与对称磁极之间的极距，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数；垂直方向的机械扫描，利用采样法拉第杯(6)采集离子带束各点的束流大小，通过运动控制器(2)调节直线电机运动速度，使注入到晶圆的剂量均匀分布。
[0007]所述的水平方向的离子带束均匀性及平行度校正方法如下:
[0008]步骤(I)移动法拉第杯(3)检测水平方向各点的束流，经积分送至计算机(I)；
[0009]步骤(2)计算机(I)计算并判断离子带束均匀性及平行度是否在允许范围，在范围内则进行步骤(5)，超出范围则进行步骤(3)；
[0010]步骤(3)计算机⑴根据算法得到多线圈调节磁铁⑷的线圈电流大小和多极调节磁极(5)的电机输入电压；
[0011]步骤(4)根据多线圈调节磁铁(4)的线圈电流和多极调节磁极(5)的电机输入电压，分别调整离子带束各点束流大小均匀分布和宽带束的平行度。
[0012]步骤(5)多线圈调节磁铁(4)和多极调节磁极(5)结束调整。[0013]所述的垂直方向的机械扫描控制方法如下:
[0014]步骤(1)采样法拉第杯(6)实时检测离子带束各点束流大小，将数据传给运动控制器⑵。
[0015]步骤(2)运动控制器(2)计算直线电机(7)运动速度；
[0016]步骤(3)运动控制器(2)控制直线电机(7)上下运动；
[0017]步骤(4)结束一次全行程离子宽带束注入。
[0018]本发明具有如下显著优点:
[0019]1、结构简单:仅由多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机、运动控制器和计算机(实时)等部分构成。
[0020]2、功能可靠:由多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯及采样法拉第杯构成，共同调节以保证宽带束的均匀性与平行度。
[0021]3、垂直扫描速度分为快扫和慢扫，每种扫描又提供多种档位的选择，能够精确控制调节每次扫描所注入的离子剂量；
[0022]4、能够实现扫描注入剂量的准确性、分布的均匀性和多次注入的重复性。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明专利的限定。
[0024]图1是离子均匀注入的宽带束扫描系统结构图。
[0025]图2为本发明的离子宽带束均匀性和平行度调整流程图。
[0026]图3为本发明的机械扫描工作流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，但不作为本发明的限定。
[0028]如图1，离子均匀注入的带束扫描方法，包括水平方向的离子带束均匀性及平行度校正和垂直方向的机械扫描，移动法拉第杯(3)采集离子带束各点的束流大小，通过计算机(1)控制多线圈调节磁铁(4)的线圈电流状态，改变束流通过区域的磁场分布，进而改变束流通过调节区域后的角度分布，从而使得水平方向离子带束各点束流大小均匀分布；多极调节磁极(5)通过各电机调节各磁极的垂直位置，改变与对称磁极之间的极距，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数；采样法拉第杯(6)采集离子带束各点的束流大小，通过运动控制器(2)调节直线电机运动速度，使注入到晶圆的剂量均匀分布。
[0029]本发明专利的特定实施例已对本发明专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明专利精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。
【权利要求】
1.一种离子均匀注入的带束扫描方法，包括水平方向的离子带束均匀性及平行度校正和垂直方向的机械扫描，移动法拉第杯(3)采集离子带束各点的束流大小，通过计算机(I)控制多线圈调节磁铁(4)的线圈电流状态，改变束流通过区域的磁场分布，进而改变束流通过调节区域后的角度分布，从而使得水平方向离子带束各点束流大小均匀分布；多极调节磁极(5)通过各电机调节各磁极的垂直位置，改变与对称磁极之间的极距，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数；采样法拉第杯(6)采集离子带束各点的束流大小，通过运动控制器(2)调节直线电机运动速度，使注入到晶圆的剂量均匀分布。
2.如权利要求1所述的一种离子均匀注入的带束扫描方法，其特征在于，水平方向的离子带束均匀性及平行度校正是根据移动法拉第杯(3)对离子带束在水平方向的分布状态检测，通过计算机(I)控制多线圈调节磁铁和多极调节磁极(5)获得的。
3.如权利要求1所述的一种离子均匀注入的带束扫描方法，其特征在于，水平方向的离子带束平行度校正是根据移动法拉第杯(3)对离子带束在水平方向的分布状态检测，通过计算机(I)控制多极调节磁极(5)获得的。
4.如权利要求1所述的一种离子均匀注入的带束扫描方法，其特征在于，运动控制器(2)通过采样法拉第杯(6)实时检测离子带束的束流大小，进而控制直线电机(7)进行垂直方向的机械扫描。
【文档编号】H01J37/147GK103779161SQ201210442569
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】王高腾 申请人:北京中科信电子装备有限公司