CN103295864B - 离子束浓度的检测方法及离子束检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离子束检测系统，包括探测器、二维驱动模块、控制器以及处理器，控制器用于向二维驱动模块发送控制指令；二维驱动模块用于根据控制指令驱动探测器在二维平面内移动；探测器用于测量离子束形成的电流；处理器用于根据探测器检测到的离子束的电流浓度信息和采样点位置信息，计算得到离子束面积，再根据电流浓度信息将电流大小除以离子束面积得到离子浓度。本发明还涉及一种离子束浓度的检测方法。本发明可以有效、准确地检测出离子束形状及离子束品质，使得工艺人员能够及时有效地控制在线工艺，及时发现离子束缺陷，采取措施预防并避免异常报废。且减少了设备人员维护和保养机台的频次，降低了成本。

Description

离子束浓度的检测方法及离子束检测系统

【技术领域】

本发明涉及离子注入技术，尤其涉及一种离子束浓度的检测方法，还涉及一种离子束检测系统。

【背景技术】

在半导体制造的离子注入过程中，离子注入高电流机台通过对离子源、电场加速以及磁场的一系列调节，得到带状离子束(ribbonbeam)。通过将晶圆(wafer)垂直于带状离子束的发射方向移动，使得晶圆能整片被离子注入。带状离子束是离子注入高电流机台生成的离子束，其特征是离子束的截面呈带状，有一定的高度和宽度，因此整个带状离子束各部分的电流均匀性难以检测。

一种传统的检测方法是机台通过探测器(profiler)在离子束上沿带状的长度方向取若干个样点，例如每隔3mm取一个，将探测器所采集的数据点绘制成电流浓度——采样点位置曲线(BeamProfile)，如图1所示，以体现离子束品质(beamquality)。

然而，该传统的检测方法，每两个采样点之间的间隔实际上是检测的盲区，因此检测结果不准确。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能够准确、全面地体现离子束品质的离子束浓度的检测系统。

一种离子束检测系统，包括探测器，还包括二维驱动模块、控制器以及处理器，所述控制器与所述二维驱动模块电连接，用于向所述二维驱动模块发送控制指令；所述二维驱动模块连接所述探测器，用于根据控制指令驱动所述探测器在二维平面内移动；所述探测器用于测量离子束形成的电流；所述处理器连接所述探测器，用于根据所述探测器检测到的离子束的电流浓度信息和采样点位置信息，计算得到离子束横截面的面积，再根据所述电流浓度信息将电流大小除以离子束面积得到离子浓度。

优选的，所述二维驱动模块包括用于驱动所述探测器在第一方向运动的第一电机和驱动所述探测器在第二方向运动的第二电机，所述第一方向垂直于所述第二方向。

还有必要提供一种离子束浓度的检测方法。

一种离子束浓度的检测方法，包括下列步骤：通过探测器在带状离子束横截面的长度方向上连续采样，获取所述带状离子束的长度信息和电流浓度信息；通过探测器在带状离子束横截面的宽度方向上连续采样，获取所述带状离子束的宽度信息；根据所述长度信息和宽度信息，将离子束长度乘以离子束宽度得到离子束横截面的面积；根据所述电流浓度信息将电流大小除以离子束横截面的面积得到离子浓度。

优选的，所述通过探测器在带状离子束宽度方向上连续采样的步骤，是在所述带状离子束横截面的两端和中间分别采样。

上述离子束浓度的检测方法，当出现离子束偏移(beamshift)时，计算出的离子浓度会有明显的变化，因此可以有效、准确地检测出离子束形状及离子束品质(beamquality)，使得工艺人员能够及时有效地控制在线工艺，及时发现离子束缺陷，采取措施预防并避免异常报废。且减少了设备人员维护和保养机台的频次，降低了成本。

【附图说明】

图1是离子束长度方向上的电流浓度——取样点位置的关系曲线；

图2是一种传统的离子束浓度的检测方法中探测器的采样点示意图；

图3是一实施例中离子束浓度的检测方法的流程图；

图4是离子束宽度方向上的电流浓度——取样点位置的关系曲线；

图5是一实施例中探测器的采样点示意图；

图6是一实施例中离子束检测系统的结构图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

离子注入工艺是半导体制程中的重要工艺。为便于使用和控制，离子注入中的离子源大多采用气态源。掺杂原子被离化、分离、加速形成离子束，对晶圆进行轰击，打入晶圆内部。注入的杂质离子会使晶圆表面的方块电阻发生改变。

离化过程发生在低压(例如约10^-3Torr)且通有蒸汽状态的离子源的离化反应腔中。反应腔包括作为阳极的金属极板和作为阴极的灯丝，灯丝相对于金属极板而言维持一个大的负电位，其表面被加热到可以发射电子的温度。反应腔内部的气体从金属极板(阳极)和热灯丝(阴极)之间通过。电子被阳极所吸引而向金属极板加速运动，过程中与作为离子源的分子发生碰撞，产生大量离子，并经分离、加速后形成离子束。

图2是一种传统的离子束浓度的检测方法中探测器(profiler)的采样点示意图，图中示出了带状离子束横截面11和采样点轨迹12，探测器13沿虚线箭头的方向运动，采样得到的电流浓度——采样点位置曲线(BeamProfile)则如图1所示。但是这种传统的检测方法存在检测盲区14，有可能会检测不出离子束偏移(beamshift)，影响良率，导致晶圆报废。注意图2中各示出物的大小比例与实际有所不同。

图3是一实施例中离子束浓度的检测方法的流程图，包括下列步骤：

S31，通过探测器在带状离子束横截面的长度方向上连续采样，获取带状离子束的长度信息和电流浓度信息。

此步骤与前述传统的离子束浓度的检测方法是一样的，采样得到的电流浓度——采样点位置曲线如图1所示。根据图1显示的信息可以得到离子束的长度和电流的大小。

S32，通过探测器在带状离子束横截面的宽度方向上连续采样，获取带状离子束的宽度信息。得到离子束宽度方向上的电流浓度——采样点位置曲线，如图4所示。

在一个实施例中，可以是在离子束的左、中、右三个位置上(即带状离子束横截面的两端和中间)分别进行一组采样，如图5所示。具体地，以离子束横截面的长度方向为x轴，离子束横截面的宽度方向为y轴。步骤S31中在带状离子束横截面的长度方向上连续采样，是y轴坐标固定，在x轴方向上每间隔一定距离采样一个点；S32中在带状离子束横截面的宽度方向上连续采样，是x轴坐标固定，在y轴方向上每间隔一定距离采样一个点。在图5所示实施例中，在带状离子束宽度方向上连续采样需要采样3组，即离子束的左、中、右三个位置上各采集一组。其它实施例中也可以是在一个或多个位置上采样，具体采样多少组可以根据精度和效率进行权衡。

S33，根据长度信息和宽度信息，将离子束长度乘以离子束宽度得到离子束横截面的面积。

在带状离子束横截面的宽度方向上采集大于两组样本的实施例中，可以取宽度的平均值作为离子束宽度，也可以分段计算。分段计算的算法以采集3组样本(即图5所示实施例)为例，假设3处采样位置的x轴坐标分别为x1、x2、x3，步骤S32中得到的带状离子束的宽度分别为h1、h2、h3，则离子束横截面的面积

S＝[(x2-x1)*(h1+h2)+(x3-x2)*(h2+h3)]/2

S34，根据电流浓度信息将电流大小除以离子束横截面的面积得到离子浓度。

根据图1所示的电流浓度信息经积分可以得到离子束电流大小，将离子束电流大小除以离子束横截面的面积S，即得到离子浓度(beamdensity)。

若步骤S34计算出的离子浓度超出预设的正常值一定范围，则判定离子浓度不达标，需要对离子注入机台或离子注入工艺进行调整。

上述离子束浓度的检测方法，当出现离子束偏移(beamshift)时，步骤S34中计算出的离子浓度会有明显的变化，因此可以有效、准确地检测出离子束形状及离子束品质(beamquality)，使得工艺人员能够及时有效地控制在线工艺，及时发现离子束缺陷，采取措施预防并避免异常报废。且减少了设备人员维护和保养机台的频次，降低了成本。

在优选的实施例中，步骤S31和S32可以是在带状离子束上的感兴趣区域进行采样，而不是对整条带状离子束进行采样，这样可以仅针对工艺人员关心的带状离子束某个局部进行检测和监控。当在带状离子束横截面的宽度方向上进行多组采样时，可以在带状离子束横截面的两端附近各采集一组，其它的采样位置在带状离子束的中间均匀分布。

本发明还提供一种离子束检测系统，图6是一实施例中离子束检测系统的结构图。离子束检测系统600包括探测器630、二维驱动模块620、控制器610以及处理器640。

控制器610与二维驱动模块620电连接，用于向二维驱动模块620发送控制指令。

二维驱动模块620连接探测器630，用于根据控制指令驱动探测器630在二维平面内移动，即在带状离子束的一个横截面上移动。

探测器630用于测量离子束形成的电流。

处理器640连接探测器630，用于根据探测器630检测到的离子束的电流浓度信息和采样点位置信息，计算得到离子束面积，再根据电流浓度信息将电流大小除以离子束面积得到离子浓度。

在一个实施例中，二维驱动模块620包括用于驱动探测器630在第一方向运动的第一电机和驱动探测器630在第二方向运动的第二电机，第一方向垂直于第二方向。第一方向和第二方向是如图5所示的x轴方向和y轴方向。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种离子束检测系统，包括探测器，其特征在于，还包括二维驱动模块、控制器以及处理器，

所述控制器与所述二维驱动模块电连接，用于向所述二维驱动模块发送控制指令；

所述二维驱动模块连接所述探测器，用于根据控制指令驱动所述探测器在二维平面内移动；所述二维驱动模块包括用于驱动所述探测器在第一方向运动的第一电机和驱动所述探测器在第二方向运动的第二电机，所述第一方向垂直于所述第二方向；

所述探测器用于测量离子束形成的电流；

所述处理器连接所述探测器，用于根据所述探测器检测到的离子束的电流浓度信息和采样点位置信息，计算得到离子束横截面的面积，再根据所述电流浓度信息将电流大小除以离子束面积得到离子浓度。

2.一种离子束浓度的检测方法，包括下列步骤：

通过驱动探测器在带状离子束横截面的长度方向上移动，从而进行连续采样，获取所述带状离子束的长度信息和电流浓度信息；

通过驱动探测器在带状离子束横截面的宽度方向上移动，从而进行连续采样，获取所述带状离子束的宽度信息；具体是在所述带状离子束横截面的两端和中间分别采样；

根据所述长度信息和宽度信息，将离子束长度乘以离子束宽度得到离子束横截面的面积；

根据所述电流浓度信息将电流大小除以离子束横截面的面积得到离子浓度。