CN106206231B - 离子注入设备及监控方法 - Google Patents

离子注入设备及监控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106206231B
CN106206231B CN201610608697.XA CN201610608697A CN106206231B CN 106206231 B CN106206231 B CN 106206231B CN 201610608697 A CN201610608697 A CN 201610608697A CN 106206231 B CN106206231 B CN 106206231B
Authority
CN
China
Prior art keywords
monitoring
semiconductor substrate
plummer
ground
ion implantation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610608697.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106206231A (zh
Inventor
邱裕明
肖天金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Original Assignee
Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Microelectronics Corp filed Critical Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority to CN201610608697.XA priority Critical patent/CN106206231B/zh
Publication of CN106206231A publication Critical patent/CN106206231A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106206231B publication Critical patent/CN106206231B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供一种离子注入设备及其监控方法，包括：工艺腔体和位于工艺腔体内的承载台，所述承载台用于放置监控半导体衬底，还包括：电磁场提供单元，设置在承载台的两侧，用于在承载台两侧形成电磁场，所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤离子束中的二次电子；接地单元，用于在监控离子注入设备时将监控半导体衬底接地；电子计数器，与所述接地单元电连接，用于在监控离子注入设备时计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。本发明解决了利用监控半导体衬底进行高能离子注入监控时由于半导体衬底自身差异、退火工艺不稳定、测量机台不稳定等外界干扰，并且，能够检测检测半导体衬底中实际的掺杂离子的剂量。

Description

离子注入设备及监控方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种离子注入设备及监控方法。
背景技术
随着半导体技术节点的不断演进，对离子注入工艺的掺杂离子剂量精度要求越来越高，需要剂量分辨率和剂量的绝对精度达到很高的水准。目前主流的离子注入设备的控制方法是利用位于固定半导体衬底的承载台两侧或后方的闭环法拉第系统，通过闭环法拉第系统中的电荷积分仪控制离子束的注入剂量。虽然电荷积分仪中标称剂量与注入半导体衬底中的掺杂离子的剂量成正比，但由于半导体衬底上反射、溅射的离子损失以及离子束中二次电子等因素，电荷积分仪给出的标称剂量并不能完全真实地反映半导体衬底中掺杂离子的实际剂量。
所以，对于离子注入设备自身的这套闭环法拉第系统以及基于该系统的剂量控制系统是否稳定，本领域技术人员一般会应用方块电阻方法来进行日常监控：即：提供一监控半导体衬底，对该监控半导体衬底进行离子注入，在离子注入后对该监控半导体衬底进行高温退火，然后再用四探针法的方块电阻量测机台量测监控半导体衬底的方块电阻，根据测量的方块电阻是否稳定判断机台的真实注入剂量是否准确。
然而，方块电阻法有其自身固有的缺陷：一是得到最终结果时间较长，且容易受高温退火工艺和方块电阻量测机台稳定性的干扰，二是不同批次的监控半导体衬底之间如果原始电阻率存在差异亦会影响量测结果，三是对于高能离子注入工艺，因为在监控半导体衬底中离子注入较深而使得监控半导体衬底表面掺杂离子分布少，利用现有方块电阻测量机台测试高能离子注入后的监控半导体衬底会因为电阻过大而超过方块电阻测量机台的测量范围。
因此，需要对现有技术进行改进，以解决利用监控半导体衬底进行高能离子注入监控时由于半导体衬底自身差异、退火工艺不稳定、测量机台不稳定等外界干扰，并且，应当能够测量监控半导体衬底中实际的掺杂离子的剂量。
发明内容
本发明解决的问题是，提出一种离子注入设备及监控方法，解决了利用监控半导体衬底进行高能离子注入监控时由于半导体衬底自身差异、退火工艺不稳定、测量机台不稳定等外界干扰，并且，本发明的方法能够测量监控半导体衬底中实际的掺杂离子的剂量。
为了解决上述问题，本发明提供一种离子注入设备，包括：工艺腔体和位于工艺腔体内的承载台，所述承载台用于放置监控半导体衬底，还包括：
电磁场提供单元，设置在承载台的两侧，用于在承载台两侧形成电磁场，所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤离子束中的二次电子；
接地单元，用于在监控离子注入设备时将监控半导体衬底接地；
电子计数器，与所述接地单元电连接，用于在监控离子注入设备时计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。
可选地，所述接地单元设置在承载台与所述监控半导体之间，所述接地单元能够沿承载台表面升降运动，在监控离子注入设备时，所述接地单元上升至与监控半导体衬底接触并将所述监控半导体衬底接地。
可选地，所述接地单元为若干接地销或接地环，所述接地销或接地环均匀设置在所述监控半导体衬底与承载台之间。
可选地，所述接地单元为若干接地销，所述接地销沿承载台的直径方向均匀排布，且所述接地销在承载台的圆周方向均匀排布。
可选地，还包括：设置于承载台外侧的衬底夹持单元，所述衬底夹持单元用于将半导体衬底夹持并固定在承载台上。
可选地，所述电磁场提供单元在进行监控离子注入设备时通入直流电，在进行工艺离子注入时关闭直流电。
可选地，所述电磁场提供单元为一对电磁铁，所述电磁铁中通入直流电。
可选地，所述电磁铁中通入直流电的电流为0.5-5A,电压为12-220V。
相应地，本发明还提供一种离子注入设备的监控方法，在利用监控半导体衬底监控时，在放置所述监控半导体衬底的承载台的两侧形成电磁场，利用所述电磁场消除离子束中二次电子；
将所述监控半导体衬底与接地的电子计数器电连接，利用接地的电子技术器计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。
可选地，所述电磁场利用直流电形成。
与现有技术相比，本发明有以下优点；
本发明提供的离子注入设备，在放置监控半导体衬底的承载台两侧形成电磁场，利用所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤离子束中的二次电子，并且利用接地的电子计数器计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量，由于将二次电子过滤，消除了该二次电子掺杂离子的剂量的测量，由于利用接地电子计数器直接计算监控半导体衬底中掺杂离子的剂量，因而更加准确，解决了利用监控半导体衬底进行高能离子注入监控时由于半导体衬底自身差异、退火工艺不稳定、测量机台不稳定等外界干扰，并且，能够检测检测半导体衬底中实际的掺杂离子的剂量。
附图说明
图1为本发明一个实施例的离子注入设备的结构示意图；
图2为图1所述离子注入设备的承载台的俯视结构示意图。
具体实施方式
现有技术采用监控半导体衬底进行离子注入设备的剂量，并且对半导体衬底进行退火、测量方块电阻来监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量，辅助对离子注入设备的剂量监控系统进行辅助监控。但是采用监控半导体衬底监控容易受到外部干扰，比如半导体衬底自身差异、退火工艺不稳定、测量机台不稳定等外界干扰。
为了解决上述问题，本发明提供一种离子注入设备，包括：工艺腔体和位于工艺腔体内的承载台，所述承载台用于放置监控半导体衬底，还包括：
电磁场提供单元，设置在承载台的两侧，用于在承载台两侧形成电磁场，所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤离子束中的二次电子；
接地单元，用于在监控离子注入设备时将监控半导体衬底接地；
电子计数器，与所述接地单元电连接，用于在监控离子注入设备时计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。为了更好的说明本发明的技术方案，请参考图1所示的本发明一个实施例的离子注入设备的结构示意图。
如图1所示，离子注入设备包括工艺腔体(未示出)和位于工艺腔体内的承载台1，所述承载台1用于放置监控半导体衬底5；电磁场提供单元3设置在承载台1的两侧，用于在承载台1的两侧形成电磁场，所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤去除离子束中的二次电子。
所述电磁场提供单元3在进行监控离子注入设备时通入直流电，在进行工艺离子注入时关闭直流电。作为一个实施例，所述电磁场提供单元为一对电磁铁，所述电磁铁中通入直流电。作为优选的实施例，所述电磁铁中通入直流电的电流为0.5-5A,电压为12-220V。在上述电流电压参数范围下，能够将离子束中的二次电子最大限度的去除，从而排除二次电子对于监控半导体衬底的掺杂离子的剂量的测量。
作为一个实施例，接地单元2设置在承载台1与所述监控半导体5之间，所述接地单元2能够沿承载台1表面升降运动，在监控离子注入设备时，所述接地单元2上升至与监控半导体衬底5的背面接触并将所述监控半导体衬底5接地。所述接地单元还与电子计数器6相连接，电子计数器6用于在监控离子注入设备时计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。由于电子技术器6直接测量半导体衬底中的掺杂离子的剂量，并且离子束中的二次电子被提前过滤，因此利用电子技术器6测定的半导体衬底的掺杂离子的剂量更接近实际掺杂的离子的剂量的真实值。
所述接地单元用于2在监控离子注入设备时将监控半导体衬底5接地。本发明所述接地单元可以为若干接地销或接地环，所述接地销或接地环均匀设置在所述监控半导体衬底与承载台之间。
参考图1并结合图2，图2为图1所述离子注入设备的承载台的俯视结构示意图。作为优选的实施例，所述接地单元2为若干接地销，所述接地销沿承载台的直径方向均匀排布，且所述接地销在承载台的圆周方向均匀排布。
监控半导体衬底5通过设置于承载台外侧的衬底夹持单元4进行固定。，所述衬底夹持单元用于将半导体衬底夹持并固定在承载台上。
相应地，本发明还提供一种离子注入设备的监控方法，在利用监控半导体衬底监控时，在放置所述监控半导体衬底的承载台的两侧形成电磁场，利用所述电磁场消除离子束中二次电子；
将所述监控半导体衬底与接地的电子计数器电连接，利用接地的电子技术器计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。本发明所述电磁场利用直流电形成。所述直流电的电流范围为0.5-5A,电压范围为12-220V。
综上，本发明提供的离子注入设备，在放置监控半导体衬底的承载台两侧形成电磁场，利用所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤离子束中的二次电子，并且利用接地的电子计数器计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量，由于将二次电子过滤，消除了该二次电子掺杂离子的剂量的测量，由于利用接地电子计数器直接计算监控半导体衬底中掺杂离子的剂量，因而更加准确，解决了利用监控半导体衬底进行高能离子注入监控时由于半导体衬底自身差异、退火工艺不稳定、测量机台不稳定等外界干扰，并且，能够检测检测半导体衬底中实际的掺杂离子的剂量。
因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离子注入设备，包括：工艺腔体和位于工艺腔体内的承载台，所述承载台用于放置监控半导体衬底，其特征在于，还包括：
电磁场提供单元，设置在承载台的两侧，用于在承载台两侧形成电磁场，所述电磁场用于在监控离子注入设备时过滤离子束中的二次电子；
接地单元，用于在监控离子注入设备时将监控半导体衬底接地；
电子计数器，与所述接地单元电连接，用于在监控离子注入设备时计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。
2.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，所述接地单元设置在承载台与所述监控半导体衬底之间，所述接地单元能够沿承载台表面升降运动，在监控离子注入设备时，所述接地单元上升至与监控半导体衬底接触并将所述监控半导体衬底接地。
3.如权利要求2所述的离子注入设备，其特征在于，所述接地单元为若干接地销或接地环，所述接地销或接地环均匀设置在所述监控半导体衬底与承载台之间。
4.如权利要求3所述的离子注入设备，其特征在于，所述接地单元为若干接地销，所述接地销沿承载台的直径方向均匀排布，且所述接地销在承载台的圆周方向均匀排布。
5.如权利要求4所述的离子注入设备，其特征在于，还包括：设置于承载台外侧的衬底夹持单元，所述衬底夹持单元用于将半导体衬底夹持并固定在承载台上。
6.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，所述电磁场提供单元在进行监控离子注入设备时通入直流电，在进行工艺离子注入时关闭直流电。
7.如权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，所述电磁场提供单元为一对电磁铁，所述电磁铁中通入直流电。
8.如权利要求3所述的离子注入设备，其特征在于，所述电磁铁中通入直流电的电流为0.5-5A，电压为12-220V。
9.一种离子注入设备的监控方法，其特征在于，在利用监控半导体衬底监控时，在放置所述监控半导体衬底的承载台的两侧形成电磁场，利用所述电磁场消除离子束中二次电子；
将所述监控半导体衬底与接地的电子计数器电连接，利用接地的电子计数器计算监控半导体衬底中的掺杂离子的剂量。
10.如权利要求9所述的离子注入设备的监控方法，其特征在于，所述电磁场利用直流电形成。
CN201610608697.XA 2016-07-29 2016-07-29 离子注入设备及监控方法 Active CN106206231B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610608697.XA CN106206231B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 离子注入设备及监控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610608697.XA CN106206231B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 离子注入设备及监控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106206231A CN106206231A (zh) 2016-12-07
CN106206231B true CN106206231B (zh) 2018-08-24

Family

ID=57496126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610608697.XA Active CN106206231B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 离子注入设备及监控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106206231B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277345B (zh) * 2019-05-15 2021-11-19 福建省福联集成电路有限公司 一种传感器的制造方法及传感器
CN111063600B (zh) * 2019-12-26 2022-10-28 华虹半导体(无锡)有限公司 一种实时监控离子注入剂量的装置及使用方法
CN112259448B (zh) * 2020-10-14 2022-11-29 上海华力集成电路制造有限公司 栅极形成后的离子注入方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358921A (ja) * 2001-05-30 2002-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd イオンドーピング装置及びそれに用いるドーズ量の管理方法
CN1543667A (zh) * 2001-08-27 2004-11-03 I 用于单离子注入的方法和系统
CN103021777A (zh) * 2012-12-10 2013-04-03 京东方科技集团股份有限公司 一种离子注入方法及装置
CN103383913A (zh) * 2012-05-04 2013-11-06 台湾积体电路制造股份有限公司 离子注入工艺和装置的离子束尺寸控制以及先进工艺控制
CN203562390U (zh) * 2013-12-04 2014-04-23 杭州士兰集成电路有限公司 用于离子注入机的监控装置和离子注入机系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166854B2 (en) * 2003-12-09 2007-01-23 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Uniformity control multiple tilt axes, rotating wafer and variable scan velocity

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358921A (ja) * 2001-05-30 2002-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd イオンドーピング装置及びそれに用いるドーズ量の管理方法
CN1543667A (zh) * 2001-08-27 2004-11-03 I 用于单离子注入的方法和系统
CN103383913A (zh) * 2012-05-04 2013-11-06 台湾积体电路制造股份有限公司 离子注入工艺和装置的离子束尺寸控制以及先进工艺控制
CN103021777A (zh) * 2012-12-10 2013-04-03 京东方科技集团股份有限公司 一种离子注入方法及装置
CN203562390U (zh) * 2013-12-04 2014-04-23 杭州士兰集成电路有限公司 用于离子注入机的监控装置和离子注入机系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106206231A (zh) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106206231B (zh) 离子注入设备及监控方法
CN103646892B (zh) 离子注入角度监控方法
CN110289224A (zh) 一种精确监控并改善方块电阻量测稳定性的方法
CN103219217A (zh) 一种用于离子注入机靶室的法拉第系统及离子束束流品质检测的方法
CN101225506A (zh) 一种监测离子注入状态的方法
CN107636476A (zh) 支持执行并行测量的多引脚探针
CN103151281B (zh) 一种离子注入工艺的监测方法
CN105334371B (zh) 感应电压叠加器次级电流测量系统及其标定装置与方法
Romanenko et al. Observation of memory effects associated with degradation of rechargeable lithium-ion cells using ultrafast surface-scan magnetic resonance imaging
Poklonski et al. Impedance and barrier capacitance of silicon diodes implanted with high-energy Xe ions
US5502375A (en) Method and apparatus for determining orientation of polarized capacitors
KR20210029114A (ko) 웨이퍼와 관련된 전기 아크 위험요소 검출
CN103868952B (zh) 离子注入层载流子浓度测试方法
Green et al. Spatially resolved measurements of magnetic fields applied to current distribution problems in batteries
CN108896133A (zh) 用于水盒的水位测量设备及其方法、蒸汽炉
CN104637838B (zh) 一种半导体处理装置
CN109841472A (zh) 离子束检测系统及方法、离子注入机
CN101985739A (zh) 一种等离子体浸没注入设备的剂量控制系统
CN105097582B (zh) 一种监测晶圆固定器应力的方法
CN104362109B (zh) 监测多晶硅衬底热退火活化效果及制造多晶硅衬底的方法
JP4207307B2 (ja) チャージアップ測定装置
EP1643548A2 (en) Method of detecting un-annealed ion implants
CN104576271B (zh) 离子测量装置及其石墨层
KR20200142894A (ko) 멀티 프로버용 웨이퍼척 조립체
CN104701124A (zh) 离子注入设备及控制离子注入角度的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant