CN102629553A - 离子注入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子注入方法，涉及离子注入技术领域。该方法包括步骤：设定第一检测间隔检测离子束的分布，获取离子束电流分布的不均匀度；调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预设的误差范围内；以及在调整后的稳定引出电压下，对待注入基材进行离子注入。本发明的方法通过调节离子注入设备的引出电压，适时地对离子束的分布进行监测和改善，改善了因不同时间段离子束分布发生波动和变化的问题，从而可提高在对大批量基材进行离子注入过程中离子束分布的稳定性。

Description

离子注入方法

技术领域

本发明涉及离子注入技术领域，尤其涉及一种离子注入方法。

背景技术

离子注入即以高能离子束注入基材内的近表面区，以改变表面性能的过程，在半导体器件及其他产品制造中，离子注入用于使用杂质掺杂显示面板、半导体晶片或者其他工件。各种制造过程通常在基板上进行，为在基板上达到各种结果，可以通过注入特定类型的离子来限制基板上的电介质层的扩散能力。在实际应用中，离子注入过程是以批次的方式进行的，多个基片被同时注入或者分批次进行处理。以这种方式处理多个或多批基板时，就要求离子注入机能连续、持续地产生均匀的且稳定的离子束，但是通常常规的离子注入设备在处理大批量的基板时，即便是同一个条件下，离子束的稳定性和均匀情况都是不断变化的，对于不同要求的处理条件，离子束的均匀性和稳定性更是存在很大差异，这就无法保证同样要求或不同要求的处理条件下处理基板的均匀性，这使得离子注入的稳定性成为目前半导体工艺存在的难题。

为了解决这些难题，就需要根据不同要求或同样要求的不同时间动态地控制和调整离子束的均匀度和稳定性。

在现有的技术中，为了解决离子注入的稳定性问题，最常用的方法是改进设备的结构，但这种方法成本较高，且离子注入的稳定性仍然较低。从工艺上对离子注入的稳定性加以改善的研究还有所欠缺。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种可提高在大批量基板进行离子注入过程中离子束分布的稳定性的离子注入方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种离子注入方法，设定第一检测间隔检测离子束的分布，获取离子束电流分布的不均匀度；调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预设的误差范围内；以及在调整后的稳定引出电压下，对待注入基材进行离子注入。

优选地，在检测离子束的分布之前，停止已开始的离子注入工艺。

优选地，若获取的离子束电流分布的不均匀度在预设范围内，则在可调节的引出电压范围内调节引出电压，获取至少一次在所述预设范围内的离子束电流分布的不均匀度，以所有不均匀度中最小的为参考不均匀度，并记录所述参考不均匀度所对应的引出电压值；若获取的离子束电流分布的不均匀度不在预设范围内，则在可调节的引出电压范围内调节引出电压，获取至少两次在所述预设范围内的离子束电流分布的不均匀度，以所有不均匀度中最小的为参考不均匀度，并记录所述参考不均匀度所对应的引出电压值。

优选地，所述预设范围为0～10％。

优选地，调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预定的误差范围内包括步骤：在所述参考不均匀度所对应的引出电压下，以第二检测间隔连续进行预定次数的离子束分布检测，获取离子束电流分布的不均匀度，若获取的离子束电流分布的不均匀度与所述参考不均匀度之间的差值在预设的误差范围内，则将所述参考不均匀度对应的引出电压作为稳定引出电压，否则，重新确定所述参考不均匀度。

优选地，所述第一检测间隔为完成对第一设定数量的待注入基材的离子注入，或完成第一设定时间的对待注入基材的离子注入。

优选地，所述第二检测间隔为完成对第二设定数量的待注入基材的离子注入，或完成第二设定时间的对待注入基材的离子注入；所述第二检测间隔小于所述第一检测间隔。

优选地，所述预设的误差范围为所述参考不均匀度的±3％。

优选地，所述预定次数不大于3。

优选地，所述待注入基材为至少一块。

(三)有益效果

本发明的方法通过调节离子注入设备的引出电压，适时地对离子束的分布进行监测和改善，改善了因不同时间段离子束分布发生波动和变化的问题，从而可提高在对大批量基材进行离子注入过程中离子束分布的稳定性。

附图说明

图1为依照本发明一种实施方式的离子注入方法流程图。

具体实施方式

本发明提出的离子注入方法，结合附图及实施例详细说明如下。

本发明的方法可以在任何类型的离子注入应用中应用，尤其是大批量的离子注入的应用，可以有效提高离子注入基材时离子束分布的稳定性。如图1所示，依照本发明一种实施方式的离子注入方法包括步骤：

设定第一检测间隔检测离子束的分布，获取离子束电流分布的不均匀度；调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预定的误差范围内；以及在调整后的稳定引出电压下，对待注入基材进行离子注入。

在本发明的方法中，在检测离子束的分布之前，若已经于离子束分布较好的情况下开始了离子注入，则需停止已开始的离子注入工艺。

在检测离子束的分布的过程中，第一检测间隔为离子注入设备完成对第一设定数量的待注入基材的离子注入；或为离子注入设备完成了第一设定时间的离子注入。该第一设定时间为对第一设定数量的待注入基材的离子注入所需要的时间。该第一检测间隔取决于离子注入设备的状态以及离子注入工艺的进行情况。

参考不均匀度按照如下原则确定：

若获取的离子束电流分布的不均匀度在预设范围内，则在可调节的引出电压范围内调节引出电压，获取至少一次在预设范围内的离子束电流分布的不均匀度，以所有不均匀度中最小的为参考不均匀度，并记录参考不均匀度所对应的引出电压值。

若获取的离子束电流分布的不均匀度不在预设范围内，则在可调节的引出电压范围内调节引出电压，获取至少两次在预设范围内的离子束电流分布的不均匀度，以所有不均匀度中最小的为参考不均匀度，并记录参考不均匀度所对应的引出电压值。

通常该不均匀度的预设范围以及可调整的引出电压范围根据离子注入设备本身的能力以及工艺需求等设置，在此不作为对本发明的限制。该不均匀度的预设范围优选为0～10％。优选的可调整的引出电压范围需要与离子注入所要求的能量匹配。

调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预定的误差范围内包括步骤：

在参考不均匀度所对应的引出电压下，设定第二检测间隔或在预定的时间段，连续检测离子束的分布预设次数，获取离子束电流分布的不均匀度，若获取的离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预设的误差范围内，则将参考不均匀度对应的引出电压作为稳定引出电压，否则，重新确定参考不均匀度。

在参考不均匀度所对应的引出电压下，以第二检测间隔连续检测离子束的分布预定次数，获取离子束电流分布的不均匀度，若获取的离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预定的误差范围内，则将所述参考不均匀度对应的引出电压作为稳定引出电压，否则，重新确定该参考不均匀度。

第二检测间隔为完成对第二设定数量的待注入基材的离子注入，或完成第二设定时间的对待注入基材的离子注入，且第二检测间隔小于第一检测间隔。

在本实施方式的方法中，上述提到的预设的误差范围为参考不均匀度的±3％。预设次数为不大于3。

当然，上述参数仅为本发明优选的实施方式，本领域的技术人员应理解，根据工艺及设备的要求，可对上述参数进行适当的修改，在此不应作为对本发明的限制。

以上步骤为单个离子注入步骤中所进行的，通过在整个离子注入过程中周期性的检测离子束分布的不均匀度，并针对不均匀度做实时的动态调整，以使离子束的不均匀度达到最佳，从而保证离子束分布的均匀度的稳定性。

实施例一

本发明实施例一的离子注入方法包括步骤：

在满足离子束分布的不均匀度的预设范围的条件下，进行离子注入工艺。可以根据设备自身的精度或工作需求预设该离子束分布的不均匀度，一般为0～15％，本实施例优选为0～10％。

在设定的第一检测间隔时，停止离子注入工艺。该第一检测间隔为离子注入设备完成对100块基材进行离子注入，也可以为完成了某一设定时间段的离子注入，例如，在设定时间3h～5h内，即大概完成对20-30块基材进行离子注入所需的时间，当然，这个时间可以根据需要设定。

检测离子束的分布所获取的离子束电流分布的不均匀度为大于10％，该不均匀度已经超出了离子束分布的不均匀度的预设范围0～10％。

在与离子注入所要求的能量匹配的引出电压范围0～5kV内，第一次调节离子注入设备的引出电压，调节后的引出电压值为1kV，且其对应的离子束电流分布的不均匀度为8％，小于10％。

再次调整引出电压至2kV，检测对应的离子束电流分布的不均匀度为3％，小于前次测得的不均匀度。因此，以3％为参考不均匀度，记录其所对应的离子注入设备的引出电压，即2kV。当然，也可以根据需要在0～5kV内多于两次调整引出电压，比较测得的不均匀度的大小，选择最小的不均匀度作为参考不均匀度，记录其所对应的引出电压。如果出现不均匀度数值相同的，可以任选其一对应的引出电压作为进一步测试的电压。

设定第二检测间隔，在2kV的引出电压下，连续进行3次离子束分布的检测，获取离子束电流分布的不均匀度的平均值为2.9％，其与参考不均匀度之间的差值为0.1％，在预设的误差范围内，将该参考不均匀度对应的引出电压(即：2kV)作为最终的稳定引出电压。

第二检测间隔为完成对第二设定数量的待注入基材的离子注入，或完成第二设定时间的对待注入基材的离子注入，且第二检测间隔小于第一检测间隔。预设的误差范围可以根据离子注入设备工作状态或工作需求设定，一般为±5％，优选为±3％。

使离子注入设备在调整后的最终的稳定引出电压2kV下，继续对待注入基材进行离子注入。

实施例二

本发明实施例二的离子注入方法包括步骤：

以满足离子束分布的不均匀度的预设范围的条件下，进行离子注入工艺。可以根据设备自身的精度或工作需求预设该离子束分布的不均匀度，一般为0～15％，本实施例优选为0～10％。

在设定的第一检测间隔时，停止离子注入工艺。该第一检测间隔为离子注入设备完成对100块基材进行离子注入，也可以为完成了某一设定时间段的离子注入，例如，在设定时间3h～5h内，即大概完成对20-30块基材进行离子注入所需的时间，当然，这个时间可以根据需要设定。

检测离子束的分布所获取的离子束电流分布的不均匀度为大于10％，该不均匀度已经超出了离子束分布的不均匀度的预设范围0～10％。

在与离子注入所要求的能量匹配的引出电压范围0～5kV内，分别依次调节引出电压为1kV、1.5kV、2kV、2.2kV、2.5kV，其对应的离子束分布的不均匀度分别依次为9％、6％、4％、3％、7％，通过比较发现当引出电压为2.2kV时，其对应的离子束分布的不均匀度相对较小，即3％，因此以3％为参考不均匀度，记录当前离子注入设备的引出电压为2.2kV。

设定第二检测间隔，在2kV的引出电压下，连续进行3次离子束分布的检测，获取该设定时间内的离子束电流分布的不均匀度的平均值为2.7％，其与参考不均匀度之间的差值为0.3％，在预设的误差范围±3％内，将该参考不均匀度对应的引出电压(即2.2kV)作为最终的稳定引出电压。

使离子注入设备在调整后的最终的稳定引出电压2.2kV下，继续对待注入基材进行离子注入。

本实施例与实施例一最大的区别在于参考不均匀度的选定，选取一定范围内引出电压，进行多次比较其对应的离子束电流分布的不均匀度，再选定离子束电流分布的不均匀度小的作为参考不均匀度，这样能更准确的选定参考不均匀度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种离子注入方法，其特征在于，该方法包括步骤：

设定第一检测间隔检测离子束的分布，获取离子束电流分布的不均匀度；

调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预设的误差范围内；以及

在调整后的稳定引出电压下，对待注入基材进行离子注入。

2.如权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，在检测离子束的分布之前，停止已开始的离子注入工艺。

3.如权利要求1所述的离子注入方法，其特征在于，若获取的离子束电流分布的不均匀度在预设范围内，则在可调节的引出电压范围内调节引出电压，获取至少一次在所述预设范围内的离子束电流分布的不均匀度，以所有不均匀度中最小的为参考不均匀度，并记录所述参考不均匀度所对应的引出电压值；

若获取的离子束电流分布的不均匀度不在预设范围内，则在可调节的引出电压范围内调节引出电压，获取至少两次在所述预设范围内的离子束电流分布的不均匀度，以所有不均匀度中最小的为参考不均匀度，并记录所述参考不均匀度所对应的引出电压值。

4.如权利要求3所述的离子注入方法，其特征在于，所述预设范围为0～10％。

5.如权利要求4所述的离子注入方法，其特征在于，调节引出电压，直至离子束电流分布的不均匀度与参考不均匀度之间的差值在预定的误差范围内包括步骤：

在所述参考不均匀度所对应的引出电压下，以第二检测间隔连续进行预定次数的离子束分布检测，获取离子束电流分布的不均匀度，若获取的离子束电流分布的不均匀度与所述参考不均匀度之间的差值在预设的误差范围内，则将所述参考不均匀度对应的引出电压作为稳定引出电压，否则，重新确定所述参考不均匀度。

6.如权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于，所述第一检测间隔为完成对第一设定数量的待注入基材的离子注入，或完成第一设定时间的对待注入基材的离子注入。

7.如权利要求6所述的离子注入方法，其特征在于，所述第二检测间隔为完成对第二设定数量的待注入基材的离子注入，或完成第二设定时间的对待注入基材的离子注入；所述第二检测间隔小于所述第一检测间隔。

8.如权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于，所述预设的误差范围为所述参考不均匀度的±3％。

9.如权利要求5所述的离子注入方法，其特征在于，所述预定次数不大于3。

10.如权利要求1-9任一项所述的离子注入方法，其特征在于，所述待注入基材为至少一块。

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