CN102867722B - 一种实时检测离子束剖面密度分布和离子束均匀性分布的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能检测离子束流在聚焦情况下的束斑剖面密度分布、扫描情况下的束均匀性分布的阵列式复合型法拉第杯，包括：中心位置一个二维法拉第杯阵列(2)，两侧位置各一个一维法拉第阵列(4)。其特征在于：中心位置的二维法拉第杯阵列(2)用于检测离子束在聚焦情况下(5)束斑剖面的密度分布；两侧位置的一维法拉第杯阵列(4)用于检测离子束在扫描情况下(6)束均匀性分布。本装置可以实时检测离子束的分布及状态变化，提高检测的实时性及精确性。

Description

一种实时检测离子束剖面密度分布和离子束均匀性分布的装置
技术领域
本发明涉及一种半导体制造装备离子注入机的离子束流检测装置，属于半导体器件制造领域。
背景技术
随着半导体集成电路制造工艺越来越微细化，对半导体制造设备的性能要求也就越来越高。离子束注入机是半导体器件制造中最关键的搀杂设备之一，当器件制造工艺迈入特征尺寸90nm以下，晶圆片尺寸300mm时代，为了保证整个晶圆片上器件性能的一致性，必须对离子注入搀杂工艺中对整个晶圆片维持搀杂分布的均匀性有更高的要求。因此，实时并精确检测离子注入束斑的形状和均匀性分布变得更加重要。在上一代国产单晶片靶台离子注入机上，采用了移动法拉第进行束流检测，并通过积分计算结果得到束流的分布情况，而本发明实现了聚焦束束剖面、扫描束均匀性实时检测，为实时精确控制提供了条件。
发明内容
本发明是针对现有的离子注入机技术中，不能实时检测束流剖面及扫描束流分布的情况，提出了一种新的检测装置，取代原有的通过移动法拉第反复移动检测的方法，直接从装置检测结果得出束斑剖面分布及扫描束流分布，从而使实时精确的控制束流的分布变化提供了硬件基础。
本发明通过以下方案实现：
1.一种检测离子束聚焦状态下束剖面密度分布的二维法拉第阵列（2）。其特征在于：由多个小矩形法拉第杯（1）在X和Y方向进行有规律的紧密排列，形成二维的矩形法拉第阵列，当聚焦的束流投射到二维法拉第阵列（2）时，能够实时的通过每一个小矩形法拉第杯（1）接到的束流大小得出束流的剖面密度分布图。
2.一种检测离子束扫描状态下束流均匀性分布的一维法拉第阵列（4）。其特征在于：由多个长条型法拉第杯（3）在X方向进行有序排列，形成一维法拉第阵列（4），当束流扫开后投射到一维法拉第阵列（4）上，可以通过检测每一个长条型法拉第杯（3）的束流得到束流扫描后的均匀性分布状况。
3.一种检测离子束聚焦状态下剖面密度分布及离子束扫描状态下束流分布的组合装置，包括：二维法拉第阵列（2），一维法拉第阵列（4）。其特征在于：两种法拉第阵列组合使用可以检测束流两种状态下的分布情况，通过安装方式的变化可以检测不同扫描方式的束流分布情况，当单向扫描时两个一维法拉第阵列（4）可以安装在二维法拉第阵列的同一边，双向扫描时两个一维法拉第阵列（4）安装在二维法拉第阵列（2）的两侧；二维法拉第阵列（2）用于检测束流的聚焦状态，一维法拉第阵列（4）用于检测束流的扫描状态。
本发明具有如下显著优点：
1）实时检测聚焦束流的剖面情况，可以根据检测到的束流密度分布，实时调整控制参数，改善束流形状，获得更高品质束流；
2）实时检测扫描束流的均匀性分布，可实时调整扫描参数，实时精确控制束流均匀性分布；
3）组合装置可实时检测不同状态、不同扫描方式下的束流，提高束流检测的适用性、实时性和精确性。
附图说明
图1为法拉第阵列组合装置示意图，束流聚焦和束流扫描情况示意图。图2为法拉第阵列组合装置实用装配示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，法拉第阵列组合装置由中间的二维法拉第阵列（2）和两侧的两个一维法拉第阵列（4）组成，这种安装方式适用于双向扫描的离子注入机中，即扫描后的束流形状是往束中心两侧延伸的。当束流在聚焦状态（5）时，束流全部投射在二维法拉第阵列（2）中，通过检测各个小法拉第的束流大小，可以实时得出束流密度的分布情况，从而可以实时调节控制参数，改变束流剖面形状，得到高品质的束流。当束流在扫描状态（6），束流分布在两侧的一维法拉第阵列（4）上，通过检测各个点束流的大小，可以实时得到束流扫描后的均匀性分布情况，从而针对各个检测点进行实时调整，得到最佳的均匀性。
如图2所示，法拉第阵列组合装置（7）的前端需安装法拉第阵列组合光栏（8），用来档掉多余的束流，同时可以通过添加抑制电压，提高束流检测精度；在装置的后端需有安装固定装置（10），通过绝缘装置（9）使法拉第阵列组合装置（7）形成独立的电位，从而实现束流的检测。
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，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (1)

1.一种检测离子束聚焦状态及离子束扫描状态的组合装置，包括：由二维法拉第阵列（2）和两个一维法拉第阵列（4）组成的法拉第阵列组合装置，其特征在于：两种法拉第阵列组合使用能检测束流两种状态下的分布情况，通过安装方式的变化能检测不同扫描方式的束流分布情况，当单向扫描时两个一维法拉第阵列(4)安装在二维法拉第阵列的同一边，双向扫描时两个一维法拉第阵列(4)安装在二维法拉第阵列(2)的两侧；二维法拉第阵列(2)用于检测束流的聚焦状态，一维法拉第阵列(4)用于检测束流的扫描状态；还包括绝缘装置(9)，法拉第阵列组合装置(7)的前端安装法拉第阵列组合光栏(8)，后端安装固定装置(10)，通过绝缘装置(9)使法拉第阵列组合装置(7)形成独立的电位，从而实现束流的检测。
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