CN103715048B - 一种离子注入机竖直方向离子束角度测控系统及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子注入机竖直方向离子束角度测控系统及测量方法，测控系统包括法拉第筒，所述法拉第筒与固定杆一端固定连接，所述固定杆另一端与一根垂直于所述固定杆的连接杆固定连接，所述连接杆与能带动所述连接杆轴向转动的传动装置连接；所述传动装置与驱动电机的输出轴连接；所述固定杆与连接杆连接处安装有用于测量所述固定杆与水平面夹角的旋转编码器；所述驱动电机、旋转编码器均与运动控制器电连接；所述运动控制器通过束流实时测量控制器与所述法拉第筒电连接。本发明的测控系统结构简单，测量可靠；本发明的方法能精确检测离子注入机的离子束在竖直面的束角度，从而保证注入工件的离子束注入角度精确可测可控。

Description

一种离子注入机竖直方向离子束角度测控系统及测量方法
技术领域
本发明涉及离子束注入领域,特别是一种离子注入机竖直方向束角度测控系统及测量方法。
背景技术
早在20世纪60年代，离子注入技术就应用在半导体器件的生产上。离子注入技术就是将某种元素的原子进行电离，并使其离子在电场中加速，获得较高的速度后植入固体材料的表面，以改变这种材料表面的物理或者化学性能的一种技术。
从1858年世界上第一块集成电路诞生至今的50多年中，世界集成电路技术与产业的飞速发展，经历小规模（数百个元件）、中规模、大规模、超大规模、到今天已进入特大规模（千万以上个元件）的时代。随着集成度的提高和电路规模的增大，电路中单元器件尺寸不断缩小，图形特征尺寸成为每一代电路技术的特有表征。20世纪末，集成电路制造技术主流为0.13微米的8英寸硅片；但是经过几年的时间，100纳米，65纳米，32纳米，28纳米的工艺也陆续进入生产；同时受到经济利益的驱动，集成电路制造厂商追求更低的生产成本和更高的生产效率。硅片的尺寸也由200mm增大到300mm，从而可以在单块硅片上可以生产更多的器件。
随着关键尺寸的减小和硅片尺寸的增大，对各种生产设备的要求也越来越高。离子注入设备在注入角度、束平行度、注入剂量的准确性、均匀性等方面也受到非常严峻的挑战。由于离子束从离子源引出来为一点状束斑，在水平方向，通过电场扫描和平行透镜后成带状分布，束宽度有400mm左右，而在竖直方向的束高度最大只有60mm，因此光路对离子束的水平方向的的束角度影响较大。过去，只对离子注入机水平面的束角度和束平行度进行了测量和纠正，竖直方向的束角度即束的俯仰角没有进行在线测量，只是通过离子束传输光路的水平度来保证。离子注入机的水平面束角度即为离子束传输轨迹在水平面中与光路中心线的夹角，离子注入机的竖直面的束角度即为离子束在空间传输的轨迹的俯仰角。当集成电路线宽越来越小时，对注入角度要求也越来越严苛，当前28纳米以下的器件生产线都要求离子注入设备在注入前能实时精确地测量离子束竖直方向的角度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种离子注入机竖直方向束角度测控系统及测量方法，精确检测离子注入机的离子束在竖直面的束角度，保证注入工件的离子束注入角度精确可测可控，满足最新器件生产工艺需求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种离子注入机竖直方向离子束角度测控系统，包括用于采集离子束流的法拉第筒，所述法拉第筒与固定杆一端固定连接，所述固定杆另一端与一根垂直于所述固定杆的连接杆固定连接，所述连接杆与能带动所述连接杆绕所述连接杆轴线转动的传动装置连接；所述传动装置与驱动电机的输出轴连接；所述固定杆与连接杆连接处安装有用于测量所述固定杆与水平面夹角的旋转编码器；所述驱动电机、旋转编码器均与运动控制器电连接；所述运动控制器与用于采集法拉第筒捕获的离子束流的束流实时测量控制器电连接。
所述法拉第筒包括外电极，所述外电极为一个一侧开口的六边形金属筒；所述金属筒内设有与所述外电极绝缘的内电极，且所述内电极与所述金属筒开口侧位置相对；所述内电极与所述束流实时测量控制器连接，所述外电极接地。法拉第筒采集的离子束流为内电极捕获的离子。
所述金属筒上底面内侧和下底面内侧均设有石墨侧板，用于保护外电极，以免外电极被离子束击穿，石墨侧板与外电极为同一电位。
本发明还提供了一种利用上述离子注入机竖直方向离子束角度测控系统测量离子束竖直方向角度的方法，该方法为：
1）调整固定杆的位置，使固定杆与水平面平行，即固定杆与水平面之间的夹角；
2）驱动电机通过传动装置带动连接杆绕所述连接杆轴线转动，旋转编码器实时测量所述固定杆与水平面之间的夹角，并将夹角反馈给运动控制器；所述固定杆与水平面之间的夹角每变化，运动控制器就向束流实时测量控制器发送一个触发脉冲，束流实时测量控制器每收到一次触发脉冲就采集一次法拉第筒捕获的离子束流，并记录固定杆与水平面之间的夹角以及该夹角对应的离子束流值；其中的取值范围为[-200,200]；的取值范围为[0.010，0.10]；
3）找出所有离子束流值中的最大离子束流值所对应的固定杆与水平面之间的夹角，则即为离子束竖直方向角度。
本发明方法的测量原理为：传动装置通过连接杆、固定杆能带动法拉第筒上下移动，当法拉第筒的方向与离子束方向不一致时，法拉第筒底部只能收集到部分束流，一部分束流落到了法拉第筒侧壁，当法拉第筒方向与离子束方向平行时，所有离子束都能通过法拉第筒的开口侧落到法拉第筒的内电极上，此时收集到的束流最大，此时固定杆与水平面的角度就是离子束在竖直方向的束角度。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的测控系统结构简单，测量可靠，为准确测量竖直方向离子束角度提供了基础；本发明的方法能精确检测离子注入机的离子束在竖直面的束角度，从而保证注入工件的离子束注入角度精确可测可控，满足最新器件生产工艺需求。
附图说明
图1为本发明一实施例测控系统结构示意图；
图2为本发明一实施例法拉第筒内部结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例包括用于采集离子束流1的法拉第筒2，所述法拉第筒2与固定杆8一端固定连接，所述固定杆8另一端与一根垂直于所述固定杆8的连接杆9固定连接，所述连接杆9与能带动所述连接杆9绕所述连接杆9轴线转动的传动装置3连接；所述传动装置3与驱动电机4的输出轴连接；所述固定杆8与连接杆9连接处安装有用于测量所述固定杆8与水平面夹角的旋转编码器5；所述驱动电机4、旋转编码器5均与运动控制器6电连接；所述运动控制器6通过束流实时测量控制器7与所述法拉第筒2电连接。
所述法拉第筒2包括外电极21，所述外电极21为一个一侧开口的六边形金属筒；所述金属筒内设有与所述外电极21绝缘的内电极22，且所述内电极22与所述金属筒开口侧位置相对；所述内电极22与所述束流实时测量控制器7连接，所述外电极21接地。
所述金属筒上底面内侧和下底面内侧均设有石墨侧板23，用于保护外电极21，以免外电极21被离子束击穿，石墨侧板23与外电极为同一电位。
本发明的传动装置为带轮加减速器；驱动电机采用直流伺服电机；旋转编码器测量精度为0.01度；运动控制器NI9514采用基于嵌入式的动动控制模块；法拉第筒采集的电流信号通过束流实时测量控制器PIC18C452的调理放大成0～10V的电压信号后输入束流实时测量控制器的处理器。
本发明中，固定杆与水平面之间的夹角从-16度开始，每转动0.05度，运动控制器向束流实时测量控制器发送一次触发脉冲，实时测量控制器每收到一个触发脉冲就采集一次离子束流，并记录此时固定杆与水平面之间的夹角与对应的离子束流值，直到法拉筒运动到+16度；从测量的离子束流值中找到最大束流值对应的固定杆与水平面之间的夹角，即为当前的离子束的俯仰角，也称为离子束在竖直面的束角度。

Claims (4)

1.一种离子注入机竖直方向离子束角度测控系统，包括用于采集离子束流(1)的法拉第筒(2)，其特征在于，所述法拉第筒(2)与固定杆(8)一端固定连接，所述固定杆(8)另一端与一根垂直于所述固定杆(8)的连接杆(9)固定连接，所述连接杆(9)与能带动所述连接杆(9)绕所述连接杆(9)轴线转动的传动装置(3)连接；所述传动装置(3)与驱动电机(4)的输出轴连接；所述固定杆(8)与连接杆(9)连接处安装有用于测量所述固定杆(8)与水平面夹角的旋转编码器(5)；所述驱动电机(4)、旋转编码器(5)均与运动控制器(6)电连接；所述运动控制器(6)与用于采集法拉第筒(2)捕获的离子束流、并记录固定杆(8)与水平面之间的夹角以及该夹角对应的离子束流值的束流实时测量控制器(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的离子注入机竖直方向离子束角度测控系统，其特征在于，所述法拉第筒(2)包括外电极(21)，所述外电极(21)为一个一侧开口的六边形金属筒；所述金属筒内设有与所述外电极(21)绝缘的内电极(22)，且所述内电极(22)与所述金属筒开口侧位置相对；所述内电极(22)与所述束流实时测量控制器(7)连接，所述外电极(21)接地。
3.根据权利要求2所述的离子注入机竖直方向离子束角度测控系统，其特征在于，所述金属筒上底面内侧和下底面内侧均设有石墨侧板(23)。
4.一种利用权利要求1～3之一所述的离子注入机竖直方向离子束角度测控系统测量离子束竖直方向角度的方法，其特征在于，该方法为：
1)调整固定杆(8)的位置，使固定杆(8)与水平面平行，即固定杆(8)与水平面之间的夹角α＝0°；
2)驱动电机(4)通过传动装置(3)带动连接杆(9)绕所述连接杆(9)轴线转动，旋转编码器(5)实时测量所述固定杆(8)与水平面之间的夹角α，并将夹角α反馈给运动控制器(6)；所述固定杆(8)与水平面之间的夹角每变化△α，运动控制器(6)就向束流实时测量控制器(7)发送一个触发脉冲，束流实时测量控制器(7)每收到一次触发脉冲就采集一次法拉第筒(2)捕获的离子束流，并记录固定杆与水平面之间的夹角以及该夹角对应的离子束流值；其中α的取值范围为[-20°,20°]；△α的取值范围为[0.01°，0.1°]；
3)找出所有离子束流值中的最大离子束流值Imax所对应的固定杆(8)与水平面之间的夹角α0，则α0即为离子束竖直方向角度。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330817B (zh) * 2014-09-13 2017-06-16 中国科学院近代物理研究所 高能强流加速器用法拉第筒
CN104409305A (zh) * 2014-10-29 2015-03-11 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101371328A (zh) * 2006-01-20 2009-02-18 瓦里安半导体设备公司 二维离子束角度测量的方法及其装置
CN101436523A (zh) * 2007-10-17 2009-05-20 北京中科信电子装备有限公司 一种精确测量离子束束斑宽度的检测系统及方法
CN102292791A (zh) * 2009-01-22 2011-12-21 艾克塞利斯科技公司 用于带状束的离子束角度校准和发射度测量系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001051183A1 (en) * 2000-01-07 2001-07-19 Proteros, Llc. Enhanced faraday cup for diagnostic measurements in an ion implanter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101371328A (zh) * 2006-01-20 2009-02-18 瓦里安半导体设备公司 二维离子束角度测量的方法及其装置
CN101436523A (zh) * 2007-10-17 2009-05-20 北京中科信电子装备有限公司 一种精确测量离子束束斑宽度的检测系统及方法
CN102292791A (zh) * 2009-01-22 2011-12-21 艾克塞利斯科技公司 用于带状束的离子束角度校准和发射度测量系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
离子注入剂量的均匀性检测和校正;王迪平等;《微纳电子技术》;20051015(第10期);第484-488页 *

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