CN102446688A - 一种控制离子均匀注入的二维扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制离子均匀注入的二维扫描方法，属于半导体制造领域。离子均匀性注入的二维扫描系统包括：剂量控制器、运动控制器、移动法拉第、扫描板、计算机(实时系统)、直线电机，离子均匀注入的二维扫描方法方法包括水平方向的静电扫描和垂直方向的机械扫描，通过计算机(实时系统)对运动控制器和剂量控制器的协调控制以及移动法拉第对束流的检测，实现运动控制器控制直线电机进行的垂直方向的均匀机械扫描和剂量控制器控制扫描板进行的水平方向的均匀电扫描能够同步运行，从而达到离子均匀注入的二维扫描控制，使得均匀性达到误差范围。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。

Description

一种控制离子均匀注入的二维扫描方法

技术领域

本发明涉及一种控制离子均匀注入的二维扫描方法，涉及离子注入机，属于半导体器件制造领域。

背景技术

离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一，是一种通过引导杂质注入半导体晶片，从而改变晶片传导率的设备，其中杂质注入的深度和密度的均匀性都直接决定了注入晶片的品质。随着半导体器件制造的发展，用于器件制造的晶圆片朝着300mm以上尺寸扩展，而单元器件尺寸则向微纳米细线条减缩，特别是片上晶体管、场效应管尺寸的减缩，对离子束注入掺杂技术提出了的挑战。为了保证片上浅结晶体管和场效应管的性能稳定和重复，在离子注入掺杂过程中，要求对注入剂量、注入能量、注入的重复性、注入的角度、注入元素纯度以及注入剂量的均匀性实时精确的闭环控制和进行全自动调整。

目前，国内传统的离子注入机整机控制还处在半自动状态，离子注入掺杂的剂量均匀性控制更是一个空白，不能满足微纳米器件制造中半导体掺杂工艺的要求。

发明内容

本发明是针对现有技术中离子注入机无均匀注入的二维扫描控制方法这一问题而提出的一种离子均匀注入的二维扫描控制方法，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，而且能够精确控制扫描和自动调整注入剂量，使得整块晶圆片上的注入剂量的均匀性得到控制。

本发明通过以下技术方式实现：

离子均匀性注入的二维扫描系统包括：剂量控制器(1)、运动控制器(2)、移动法拉第(3)、扫描板(4)、计算机(实时系统)(6)、直线电机(5)，离子均匀注入的二维扫描方法包括水平方向的静电扫描和垂直方向的机械扫描，通过计算机(实时系统)(6)对运动控制器(2)和剂量控制器(1)的协调控制以及移动法拉第(3)对束流的检测，实现运动控制器(2)控制直线电机(5)进行的垂直方向的均匀机械扫描和剂量控制器(1)控制扫描板(4)进行的水平方向的均匀静电扫描能够同步运行，从而达到离子均匀注入的二维扫描控制，使得均匀性达到误差范围。

所述的水平方向的静电扫描控制方法如下：

步骤(9)计算机(实时系统)(6)将基础线性扫描电压波形送给剂量控制器(1)；

步骤(10)剂量控制器(1)控制扫描板产生线性扫描电压波形(8)，使离子束沿水平方向线性扫描，扫描长度大于晶圆片直径；

步骤(11)移动法拉第(3)，测出水平方向各点的束流，送到剂量控制器(1)，经剂量控制器(1)积分送到计算机(实时系统)(6)；

步骤(12)计算机(实时系统)(6)计算并判断离子束流的均匀性是否在允许范围，在范围内则进行步骤(16)，超出范围则进行步骤(13)；

步骤(13)计算机(实时系统)(6)根据修正方法对线性扫面电压波形斜率进行修正计算，再将修正后的扫描电压波形送到剂量控制器(1)；

步骤(14)最后的扫描电压波形(8)存储到剂量控制器(1)中

步骤(15)执行扫描过程中，剂量控制器(1)判断是否接收到一个来自运动控制器(2)的扫描同步信号，有接收到则转入步骤(16)；没有则返回继续等待接收扫描同步信号；

步骤(16)实时读取扫描电压波形(8)，送到电扫描板(4)，控制离子束完成一次或者多次水平方向的静电扫描

步骤(17)判断扫描是否结束，是则转入步骤(18)退出，没有结束则返回步骤(15)，等待下一个扫描同步信号。

所述的垂直方向的机械扫描控制方法如下：

步骤(19)运动控制器(2)控制直线电机(5)做匀速上下往返运动；

步骤(20)运动检测直线电机(5)的实际运动位置；

步骤(21)运动控制器(2)判断直线电机(5)的实际位置是否达到发送同

步信号(7)的位置点，若没达到，则进行步骤(20)继续等待，若达到，则进入步骤(22)；

步骤(22)向剂量控制器(1)提供一个同步信号；

步骤(23)判断一次机械扫描行程是否完成，若没有完成则返回步骤(20)，若完成了，则进行步骤(24)，退出一次全行程的机械扫描。

本发明具有如下显著优点：

1、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；

2、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。

附图说明

图1为本发明的一种离子均匀注入的二维扫描控制原理图

图2为本发明的静电扫描工作流程图

图3为本发明的机械扫描工作流程图

具体实施方式：

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。

如图1，离子均匀注入的二维扫描控制，由运动控制器(2)控制移动法拉第检测各点束流值，并送到剂量控制器(1)，经剂量控制器(1)积分后送到计算机(实时系统)(6)，计算机(实时系统)(6)根据束流值修改扫描电压波形(8)并送到剂量控制器(1)，实现水平方向离子束流的均匀性；由运动控制器(2)控制直线电机(5)在垂直方向做匀速往返运动，并向剂量控制器(1)提供同步信号(7)，由计算机(实时系统)(6)协调静电扫描和机械扫描，实现二维扫描的均匀性。

本发明的特定实施例已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，或者惯用手段的直接替换，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (4)

1.一种控制离子均匀注入的二维扫描方法，包括水平方向的静电扫描和垂直方向的机械扫描，所述的静电扫描控制离子束进行水平方向的均匀扫描，扫描电压波形(8)通过移动法拉第(3)检测离子束流在水平方向的分布并计算修正获得；所述的垂直方向的机械扫描，由运动控制器(2)控制直线电机(5)带动需注入的硅片进行穿越离子束的垂直方向的匀速扫描，并在运动的过程中向剂量控制器(1)发送扫描同步信号(7)。

2.如权利要求1所述的一种离子均匀注入的二维扫描控制方法，其特征在于，控制水平方向的静电扫描的扫描电压波形(8)是根据移动法拉第(3)对离子束流在水平方向的分布状态检测，再通过特定的修正算法，经过多次重复修正获得。

3.如权利要求1所述的一种离子均匀注入的二维扫描控制方法，其特征在于，运动控制器(2)在控制直线电机(5)进行垂直方向的机械扫描的同时，向剂量控制器(1)发送扫描同步信号(7)。

4.如权利要求1所述的一种离子均匀注入的二维扫描控制方法，其特征在于，由剂量控制器(1)控制的静电扫描和由运动控制器(2)控制的机械扫描之间通过扫描同步信号(7)进行协调配合。

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