CN107579027A - 一种离子注入机钨金属污染的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种离子注入机钨金属污染的监控方法，包括下列步骤：测量BF2+的质谱分析曲线，并获取所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值；测量WF++的质谱分析曲线，并获取所述WF++质谱分析曲线的最大束流值；计算所述WF++质谱分析曲线的最大束流值与所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值的比值，从而得到在BF2+注入时钨金属污染的比例。本发明提出的离子注入机钨金属污染的监控方法，与通常电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钨进行监控的方法相比，可以较快完成金属污染监控，节省时间、无需消耗控片晶圆、测试稳定性好，能够更好，更快的对离子注入机进行金属钨监控，降低监控成本。

Description

一种离子注入机钨金属污染的监控方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种离子注入机钨金属污染的监控方法。
背景技术
随着集成电路技术的发展，需要更小的特征图形尺寸和更近的电路器件间距。传统热扩散对先进集成电路的生产有所限制。其所受限之处在于横向扩散、超浅结、粗劣的掺杂控制、表面污染的干涉以及位错的产生。
离子注入技术则克服了扩散的上述限制，同时也提供了额外的优势。离子注入过程中没有侧向扩散，工艺在接近室温下进行，杂质原子被置于晶圆表面的下面，同时使得宽范围浓度的掺杂成为可能。有了离子注入，可以对晶圆内掺杂的位置和数量进行更好的控制。因此，离子注入技术在半导体制造技术中占有重要的地位。扩散是一个化学过程，而离子注入是一个物理过程。离子注入工艺采用气态和固态的杂质源材料。在离子注入过程中，掺杂原子被离化、分离、加速(获取动能)，形成离子束流，扫过晶圆。杂质原子对晶圆进行物理轰击，进入晶圆表面并在表面以下停止。
离子注入机是用于离子注入工艺的设备，是多个极为复杂精密的子系统的集成。通常分为气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。射线系统又包含了离子源、萃取电极、质谱仪、加速系统、注入系统及终端分析系统。掺杂物质在离子源电离后通过萃取电极及质谱仪筛选后，在加速系统加速后注入到终端晶圆上。在离子注入工艺中，原子数量(注入剂量)是由离子束流密度(每平方厘米面积上的离子数量)和注入时间来决定的。通过测量离子电流可严格控制剂量。
离子束流在经过多个系统后，难免会带有金属杂质离子污染物，这些金属污染物可能随着离子束流最终注入到晶圆中，造成晶圆的金属污染，对最终集成电路产品品质造成影响。特别是一些COMS图像传感器等器件，对金属污染的要求非常高。严重的金属污染会造成产品的良率损失。目前离子注入机的离子源腔、灯丝、阴极等组件材质通常为金属钨，因此钨的金属污染在注入机中较为常见。
目前对离子注入机通常通过电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钨进行监控，但ICPMS测试存在测试时间较长、成本高、容易受控片品质影响、测试稳定性较差等缺点，如何准确及时的监控金属钨污染是一个难题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明目的在于克服现有监控技术存在的上述缺陷，提供一种离子注入机钨金属污染的监控方法。通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器直接测量WF++的质谱分析曲线和BF2+的质谱分析曲线，由于注入剂量是由注入束流大小与注入时间决定，取两个质谱分析曲线的最大束流值进行比较，可以得出在BF2+注入时钨金属污染的比例，达到实时监控钨金属污染的目的。
为了达到上述目的，本发明提出一种离子注入机钨金属污染的监控方法，包括下列步骤：
测量BF2+的质谱分析曲线，并获取所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值；
测量WF++的质谱分析曲线，并获取所述WF++质谱分析曲线的最大束流值；
计算所述WF++质谱分析曲线的最大束流值与所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值的比值，从而得到在BF2+注入时钨金属污染的比例。
进一步的，所述BF2+离子束流的原子量设定为49±0.5，能量范围为10到35KeV，束流大小范围为3到15mA。
进一步的，所述质谱分析曲线通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器进行测量后获取。
进一步的，所述测量BF2+的质谱分析曲线步骤中，质谱仪原子量设定范围为47到51，设定原子量间隔为0.5以内，逐步扫描，得出设定范围内BF2+的质谱分析曲线。
进一步的，所述测量WF++的质谱分析曲线步骤中，质谱仪原子量设定范围为98到106，设定原子量间隔为0.5以内，逐步扫描，得出设定范围内WF++的质谱分析曲线。
进一步的，该方法还包括将计算得到的钨金属污染比例与设定的长期规格进行比较，当超过规格时，分析原因并进一步检查机台是否存在异常，排除问题后重新进行监测。
本发明提出的离子注入机钨金属污染的监控方法，通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器直接测量WF++的质谱分析曲线和BF2+的质谱分析曲线，取两个质谱分析曲线的最大值进行比较，可以得出在BF2+注入时钨金属污染的比例，达到实时监控钨金属污染的目的。与通常电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钨进行监控的方法相比，可以较快完成金属污染监控，节省时间、无需消耗控片晶圆、测试稳定性好，能够更好，更快的对离子注入机进行金属钨监控，降低监控成本。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的离子注入机钨金属污染的监控方法流程图。
图2所示为BF2+质谱分析曲线的最大束流值示意图。
图3所示为WF++质谱分析曲线的最大束流值示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的离子注入机钨金属污染的监控方法流程图。本发明提出一种离子注入机钨金属污染的监控方法，包括下列步骤：
步骤S100：测量BF2+的质谱分析曲线，并获取所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值；
步骤S200：测量WF++的质谱分析曲线，并获取所述WF++质谱分析曲线的最大束流值；
步骤S300：计算所述WF++质谱分析曲线的最大束流值与所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值的比值，从而得到在BF2+注入时钨金属污染的比例。
根据本发明较佳实施例，在离子注入机中调整出所述BF2+离子束流，原子量设定为49±0.5，能量范围为10到35KeV，束流大小范围为3到15mA，束流调整稳定后进行下一步骤。
所述质谱分析曲线通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器进行测量后获取。
所述测量BF2+的质谱分析曲线步骤中，将质谱仪原子量设定范围为49±5以内，请参考图2，图2所示为BF2+质谱分析曲线的最大束流值示意图，在本发明较佳实施例中，质谱仪原子量设定范围为47到51，设定原子量间隔为0.5以内，逐步扫描，得出设定范围内BF2+的质谱分析曲线。如图2所示在49附近取束流最大值I1。
所述测量WF++的质谱分析曲线步骤中，将质谱仪原子量设定范围为101±5以内，请参考图3，图3所示为WF++质谱分析曲线的最大束流值示意图，在本发明较佳实施例中，质谱仪原子量设定范围为98到106，设定原子量间隔为0.5以内，逐步扫描，得出设定范围内WF++的质谱分析曲线。如图3所示在101附近取束流最大值I2。
计算I2/I1的比值，可以得出在BF2+注入时钨金属污染的比例。该方法还包括将计算得到的钨金属污染比例与设定的长期规格进行比较，通过与长期收集的数据定义出来的规格相比，若在规格以内，说明正常。当超过规格时，说明钨金属污染偏高，需要分析原因并进一步检查机台是否存在异常，排除问题后重新进行监测。
综上所述，本发明提出的离子注入机钨金属污染的监控方法，通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器直接测量WF++的质谱分析曲线和BF2+的质谱分析曲线，取两个质谱分析曲线的最大值进行比较，可以得出在BF2+注入时钨金属污染的比例，达到实时监控钨金属污染的目的。与通常电感耦合等离子体分析仪(ICPMS)量测控片的金属含量来对金属钨进行监控的方法相比，可以较快完成金属污染监控，节省时间、无需消耗控片晶圆、测试稳定性好，能够更好，更快的对离子注入机进行金属钨监控，降低监控成本。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种离子注入机钨金属污染的监控方法，其特征在于，包括下列步骤：
测量BF2+的质谱分析曲线，并获取所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值；
测量WF++的质谱分析曲线，并获取所述WF++质谱分析曲线的最大束流值；
计算所述WF++质谱分析曲线的最大束流值与所述BF2+质谱分析曲线的最大束流值的比值，从而得到在BF2+注入时钨金属污染的比例。
2.根据权利要求1所述的离子注入机钨金属污染的监控方法，其特征在于，所述BF2+离子束流的原子量设定为49±0.5，能量范围为10到35KeV，束流大小范围为3到15mA。
3.根据权利要求1所述的离子注入机钨金属污染的监控方法，其特征在于，所述质谱分析曲线通过离子注入机的质谱仪和法拉第电流探测器进行测量后获取。
4.根据权利要求3所述的离子注入机钨金属污染的监控方法，其特征在于，所述测量BF2+的质谱分析曲线步骤中，质谱仪原子量设定范围为47到51，设定原子量间隔为0.5以内，逐步扫描，得出设定范围内BF2+的质谱分析曲线。
5.根据权利要求3所述的离子注入机钨金属污染的监控方法，其特征在于，所述测量WF++的质谱分析曲线步骤中，质谱仪原子量设定范围为98到106，设定原子量间隔为0.5以内，逐步扫描，得出设定范围内WF++的质谱分析曲线。
6.根据权利要求1所述的离子注入机钨金属污染的监控方法，其特征在于，该方法还包括将计算得到的钨金属污染比例与设定的长期规格进行比较，当超过规格时，分析原因并进一步检查机台是否存在异常，排除问题后重新进行监测。
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