CN103779163B - 一种晶片离子注入剂量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶片离子注入剂量控制方法，包括：离子束流(1)、晶片(2)、靶盘(3)、闭环法拉第杯(4)、X-Tilt电机(5)、靶台(6)、气浮轴承(7)、直线电机(8)、PMAC控制器(9)、真空靶室(10)。为减少粒子杂质，离子注入过程在真空靶室内进行。束流由离子源产生，经过处理的离子束流(1)到达靶室应满足均匀性和平行度要求。根据工艺要求，晶片(2)与垂直方向成相应的夹角。直线电机(9)带动气浮轴承(8)上下运动，并确保晶片在经过束流区域时匀速运动。协调单次注入剂量与总描次数N，使得N为偶数。本方法通过控制单次注入剂量来控制电机的扫描速度和总扫描次数，实现注入剂量准确性及改善剂量均匀性的目的。

Description

一种晶片离子注入剂量控制方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造控制系统，特别涉及一种晶片离子注入剂量控制方法。

背景技术

随着半导体集成电路的发展，对离子注入机的整体性能和工艺的要求也越来越高，晶片注入剂量控制更是其中的关键部分，注入剂量的均匀性和准确性直接影响到晶片的质量。

由于离子源难以避免的会产生波动，导致到达靶室的束流值产生变化，再加上直线电机实际速度与理论速度存在误差，由此得出的单次实际注入剂量相对于单次注入剂量就会有偏差。当晶片完成剂量注入停留在最上端时，由于取晶片的位置在最下面，需要使晶片运动到最下端，必须偏转离子束流以避免本次运动对剂量的影响。但束流偏转装置反应有滞后，并且频繁的偏转束流会使操作变繁琐。因此通过控制离子单次注入剂量和总次数扫描相结合的方法，能够控制剂量的准确性，改善注入剂量的均匀性，简化操作。

发明内容

本发明专利是针对离子源不稳定、直线电机存在速度误差及对总扫描次数有要求的问题而提出的一种晶片注入剂量控制方法，通过控制离子注入剂量及总扫描次数相结合的方法，实现对离子剂量准确性和均匀性及总扫描次数的控制。

本发明通过以下技术方案实施：一种晶片离子注入剂量控制方法的硬件装置包括：离子束流(1)、晶片(2)、靶盘(3)、闭环法拉第杯(4)、X-Tilt电机(5)、靶台(6)、气浮轴承(7)、直线电机(8)、PMAC控制器(9)、真空靶室(10)。到达靶室的束流(1)受到离子源的影响，束流值会有一定的变化。晶片通过六相电源(图中未标出)吸附在靶盘上，靶台连接到气浮轴承上，直线电机带动气浮轴承上下运动。为了保证晶片垂直方向上的剂量均匀性，应确保晶片匀速通过束流区域。定义直线电机从上到下(从下到上)运动一次为一次扫描；一次扫描所注入的单位面积的离子数为单次注入剂量(D_s)；满足菜单剂量(D)需要一次扫描的总次数为总描次数(N)。假设束流值基本稳定(变化范围在10％以内，且变动是由离子源引起的)，由闭环法拉第(4)实时测得束流值。扫描注入开始之前，闭环法拉第(4)测得的束流值为初始束流值，取速度范围的中间值为初始扫描速度，取此时的单次注入剂量为初始注入剂量，菜单剂量与实际已注入剂量的差为剩余剂量。当剩余剂量大于3倍的初始注入剂量时，按单次初始注入剂量和此时闭环法拉第测得的束流值确定电机的扫描速度；当剩余剂量小于等于3倍的初始注入剂量时，调节单次注入剂量，使得总扫描次数为偶数。

附图说明

图1是本发明所涉及到的硬件装置；

图2是本发明的控制方法流程图。

具体实施方案

下面根据附图和具体实例对本发明作进一步的介绍，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种晶片离子注入剂量控制方法的硬件装置包括：离子束流(1)、晶片(2)、靶盘(3)、闭环法拉第杯(4)、X-Tilt电机(5)、靶台(6)、气浮轴承(7)、直线电机(8)、PMAC控制器(9)、靶室(10)。为了保证离子束流的纯度，晶片注入的环境必须是高真空的，靶室内是高真空环境。从离子源产生的离子束流经过调节，到达靶室的离子束流(1)的均匀性和平行度满足要求后才进行扫描注入。直线电机(8)处于运动行程的最下端(装片位置)，将靶盘(3)水平放置，通过机械手(图中未画出)将晶片(2)传递靶盘(3)上。打开六相电源，将晶片(2)吸附到靶盘(3)上。根据工艺要求，控制X-TILT电机(5)运动一定编码，使晶片(2)与水平方向成一定夹角。

如图2所示，一种晶片离子注入剂量控制程序的流程图。定义直线电机从上到下(从下到上)运动一次为一次扫描；一次扫描所注入的单位面积的离子数为单次注入剂量(D_s)；满足菜单剂量(D)需要一次扫描的总次数为总描次数(N)。首先，PMAC运动控制器(9)读取闭环法拉第杯(4)采集的束流值，将该束流值称为初始束流值；取速度范围的中间值为初始扫描速度；初始束流值与初始扫描速度对应的单次注入剂量为初始单次注入剂量。将初始束流值和初始单次扫描剂量保存到PMAC控制器(9)中，将菜单剂量赋值给剩余剂量，将实际已扫描次数置零。若剩余剂量大于3倍的初始单次注入剂量，则根据初始单次注入剂量和当前PMAC控制器(9)读取的束流值确定直线电机的扫描速度。扫描注入开始，在晶片通过束流区域的时候对束流值进行积分，求取单次实际注入剂量。一次扫描完成后的剩余剂量就等于本次扫描前的剩余剂量减去单次实际注入剂量。再次判断剩余剂量，若剩余剂量大于3倍的单次注入剂量，则重复上述步骤；否则，判断已扫描次数是否为偶数，若是，则总扫描次数为已扫描次数加2，否则总扫描次数为已扫描次数加3。根据未扫描的次数及剩余剂量求取单次注入剂量，并结合单次注入剂量和PMAC控制器(9)读取的当前束流值确定直线电机的扫描速度。控制扫描次数直到扫描完成。

Claims (3)

1.一种晶片离子注入剂量的控制方法，硬件包括：离子束流（1）、晶片（2）、靶盘（3）、闭环法拉第杯（4）、X-Tilt电机（5）、靶台（6）、气浮轴承（7）、直线电机（8）、PMAC控制器（9）、真空靶室（10）；定义直线电机（8）从上到下或从下到上运动一次为一次扫描；一次扫描所注入的单位面积的离子数为单次注入剂量（Ds）；满足菜单剂量（D）需要一次扫描的总次数为总描次数（N），假设离子束流（1）值基本稳定，变化范围在10%以内，且变动是由离子源引起的，由闭环法拉第杯（4）实时测得束流值；扫描注入开始之前，闭环法拉第杯（4）测得的束流值为初始束流值，取速度范围的中间值为初始扫描速度，取此时的单次注入剂量为初始注入剂量，菜单剂量与实际已注入剂量的差为剩余剂量；当剩余剂量大于3倍的初始注入剂量时，按单次初始注入剂量和此时的束流值确定电机的扫描速度；当剩余剂量小于等于3倍的初始注入剂量时，调节单次注入剂量，使得总扫描次数为偶数。

2.如权利要求1所述的一种晶片离子注入剂量控制方法，其特征在于：通过调节单次注入剂量与当前测得的束流值，在单次扫描注入前改变扫描速度，能够改善晶片垂直方向的剂量均匀性。

3.如权利要求1所述的一种晶片离子注入剂量控制方法，其特征在于：通过判断剩余剂量，调节单次注入剂量，能够保证总扫描次数为偶数，从而避免总扫描次数为奇数时偏移束流的操作，简化操作流程。