CN111063600A - 一种实时监控离子注入剂量的装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实时监控离子注入剂量的装置及方法，将边环杯套设在晶圆工作台上，在晶圆工作台上放置晶圆；使晶圆与所述边环杯所在的平面水平扫描离子束；离子束的路径为：由晶圆左边缘经过晶圆中心再扫到晶圆右边缘；根据离子束的宽度和边环杯的尺寸计算离子束经过所述晶圆中心上方某一点时边环杯的面积S2和电流值I2；根据离子束的宽度和边环杯的尺寸计算离子束经过晶圆中心时所述边环杯的面积S1和电流值I1；根据所述面积和电流值得到离子束流值同一水平位置束流的均匀性。边环杯随晶圆上下扫描过程中会一直侦测束流,而且在运动的过程中会一直侦测到晶圆边缘直到晶圆中心的束流,不仅能实时监控出束流的值，而且能实时监控同一水平位置束流的均匀性。

Description

一种实时监控离子注入剂量的装置及使用方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种实时监控离子注入剂量的装置及使用方法。
背景技术
在半导体领域中，离子注入是唯一一道没有在线实时监控的工序，所以现在的注入机设计主要都是以下两种方式来监控注入的剂量，在注入之前测试注入区域束流的大小，或者在注入过程中通过其他法拉第侦测器来反估注入时电流的大小。
如图1和图2所示，图1显示为现有技术中注入前测试注入区域束流的俯视图；图2显示为图1的侧视图。其中，01为离子束；02为剂量杯；03为晶圆。
由于现有的离子注入机无法实时侦测到注入时束流的变化，大部分都是通过其他法拉第侦测器来反估注入时束流的稳定性，而且也无法测试注入时束流的均匀性。
因此，需要提出一种新的装置和方法来解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实时监控离子注入剂量的装置及使用方法，用于解决现有技术中离子注入过程中无法实时侦测到注入时束流的变化和测试注入时束流的均匀性的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种实时监控离子注入剂量的装置，至少包括：套设在晶圆工作台边缘的圆环型边环杯，所述晶圆工作台上承载有晶圆，所述边环杯的环形宽度为5mm，外圈半径为165mm，所述晶圆工作台的半径为160mm；所述晶圆与所述边环杯上有水平扫描的离子束；所述晶圆工作台下设有接地引脚；所述接地引脚下方设有静电吸盘。
优选地，所述边环杯向下延伸至所述静电吸盘的上方。
优选地，所述接地引脚的个数为3个。
优选地，所述静电吸盘的个数为2个。
本发明还提供所述实时监控离子注入剂量的装置的使用方法，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、将边环杯套设在晶圆工作台上，在晶圆工作台上放置晶圆；
步骤二、使所述晶圆与所述边环杯所在的平面水平扫描离子束；所述离子束的路径为：由晶圆左边缘经过晶圆中心再扫到晶圆右边缘；
步骤三、根据所述离子束的宽度和边环杯的尺寸计算所述离子束经过所述晶圆中心上方某一点时所述边环杯的面积S2和电流值I2；
步骤四、根据所述离子束的宽度和边环杯的尺寸计算所述离子束经过所述晶圆中心时所述边环杯的面积S1和电流值I1；
步骤五、根据步骤三和步骤四的所述面积和电流值得到离子束流值同一水平位置束流的均匀性。
优选地，步骤一中所述边环杯的形状为圆环型，其宽度为5mm。
优选地，步骤二中离子束扫描的频率为1.2KHZ。
优选地，步骤三中所述离子束经过所述晶圆中心上方某一点的位置由所述离子束的扫描速度和扫描时间决定。
优选地，步骤五中得到离子束流值的方法包括：定义Dose1＝I1/S1；Dose2＝I2/S2；所述离子束流值Dose Ratio＝Dose1/Dose2。
如上所述，本发明的实时监控离子注入剂量的装置及使用方法，具有以下有益效果：边环杯随晶圆上下扫描过程中会一直侦测束流,而且在运动的过程中会一直侦测到晶圆边缘直到晶圆中心的束流,不仅能实时监控出束流的值，而且能实时监控同一水平位置束流的均匀性。
附图说明
图1显示为现有技术中注入前测试注入区域束流的俯视图；
图2显示为图1的侧视图；
图3显示为本发明的实时监控离子注入剂量的装置示意图；
图4显示为本发明的实时监控离子注入剂量的装置中边环杯的示意图；
图5显示为本发明的实时监控离子注入剂量的装置的使用方法流程图；
图6显示为本发明中的束流值与时间的关系图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种实时监控离子注入剂量的装置，如图3所示，图3显示为本发明的实时监控离子注入剂量的装置示意图，该装置至少包括：套设在晶圆工作台05边缘的圆环型边环杯04，所述晶圆工作台05上承载有晶圆03，所述边环杯04的环形宽度为5mm，外圈半径为165mm，所述晶圆工作台05的半径为160mm；所述晶圆03与所述边环杯04上有水平扫描的离子束；所述晶圆工作台下设有接地引脚06；所述接地引脚06下方设有静电吸盘07。
如图3所示，本发明进一步地，所述边环杯04向下延伸至所述静电吸盘07的上方。本发明更进一步地，所述接地引脚06的个数为3个，均匀分布轴所述晶圆工作台下方。所述静电吸盘的个数为2个。
如图4所示，图4显示为本发明的实时监控离子注入剂量的装置中边环杯的示意图。所述晶圆工作台的半径为a＝160mm，所述边环杯04的环形宽度c＝5mm，所述边环杯的外圈半径b＝165mm，d为离子束在晶圆表面的扫描宽度。离子束Beam扫到中心点上部e的位置。e＝Vt，V是扫描的速度，t是扫描时间。
S1是离子束Beam在晶圆中心(wafer center)在边环杯(edge ring cup)中的面积；I1是离子束Beam在离子束Beam位置时边环杯测得电流值。S2是离子束Beam扫到e位置时在边环杯(edge ring cup)中的面积。I2是离子束Beam在e位置时边环杯(edge ring cup)测得电流值。
本发明还提供该实时监控离子注入剂量的装置的使用方法，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、将边环杯套设在晶圆工作台上，在晶圆工作台上放置晶圆；本发明进一步地，步骤一中所述边环杯的形状为圆环型，其宽度为5mm。
步骤二、使所述晶圆与所述边环杯所在的平面水平扫描离子束；所述离子束的路径为：由晶圆左边缘经过晶圆中心再扫到晶圆右边缘；即图4虚线框表示离子束，由上至下扫描。本实施例中，步骤二的所述离子束扫描的频率为1.2KHZ。
步骤三、根据所述离子束的宽度和边环杯的尺寸计算所述离子束经过所述晶圆中心上方某一点时所述边环杯的面积S2和电流值I2；本发明进一步地，步骤三中所述离子束经过所述晶圆中心上方某一点的位置由所述离子束的扫描速度和扫描时间决定。
步骤四、根据所述离子束的宽度和边环杯的尺寸计算所述离子束经过所述晶圆中心时所述边环杯的面积S1和电流值I1；所述晶圆工作台的半径为a＝160mm，所述边环杯的尺寸为：所述边环杯04的环形宽度c＝5mm，所述边环杯的外圈半径b＝165mm，d为离子束在晶圆表面的扫描宽度。离子束Beam扫到中心点上部e的位置。e＝Vt，V是扫描的速度，t是扫描时间。
S1是离子束Beam在晶圆中心(wafer center)在边环杯(edge ring cup)中的面积；I1是离子束Beam在离子束Beam位置时边环杯测得电流值。S2是离子束Beam扫到e位置时在边环杯(edge ring cup)中的面积。I2是离子束Beam在e位置时边环杯(edge ring cup)测得电流值。
步骤五、根据步骤三和步骤四的所述面积和电流值得到离子束流值同一水平位置束流的均匀性。进一步地，步骤五中得到离子束流值的方法包括：定义虚拟参数Dose1＝I1/S1；Dose2＝I2/S2；所述离子束流值Dose Ratio＝Dose1/Dose2。如图6所示，图6显示为本发明中的束流值与时间的关系图。通过这两个虚拟参数可以实时监控出束流的值和同一水平位置束流的均匀性。
综上所述，本发明中边环杯随晶圆上下扫描过程中会一直侦测束流,而且在运动的过程中会一直侦测到晶圆边缘直到晶圆中心的束流,不仅能实时监控出束流的值，而且能实时监控同一水平位置束流的均匀性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种实时监控离子注入剂量的装置，其特征在于，至少包括：
套设在晶圆工作台边缘的圆环型边环杯，所述晶圆工作台上承载有晶圆，所述边环杯的环形宽度为5mm，外圈半径为165mm，所述晶圆工作台的半径为160mm；所述晶圆与所述边环杯上有水平扫描的离子束；所述晶圆工作台下设有接地引脚；所述接地引脚下方设有静电吸盘。
2.根据权利要求1所述的实时监控离子注入剂量的装置，其特征在于：所述边环杯向下延伸至所述静电吸盘的上方。
3.根据权利要求1所述的实时监控离子注入剂量的装置，其特征在于：所述接地引脚的个数为3个。
4.根据权利要求1所述的实时监控离子注入剂量的装置，其特征在于：所述静电吸盘的个数为2个。
5.根据权利要求1至4任意一项的实时监控离子注入剂量的装置的使用方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、将边环杯套设在晶圆工作台上，在晶圆工作台上放置晶圆；
步骤二、使所述晶圆与所述边环杯所在的平面水平扫描离子束；所述离子束的路径为：由晶圆左边缘经过晶圆中心再扫到晶圆右边缘；
步骤三、根据所述离子束的宽度和边环杯的尺寸计算所述离子束经过所述晶圆中心上方某一点时所述边环杯的面积S2和电流值I2；
步骤四、根据所述离子束的宽度和边环杯的尺寸计算所述离子束经过所述晶圆中心时所述边环杯的面积S1和电流值I1；
步骤五、根据步骤三和步骤四的所述面积和电流值得到离子束流值同一水平位置束流的均匀性。
6.根据权利要求5所述的实时监控离子注入剂量的使用方法，其特征在于：步骤一中所述边环杯的形状为圆环型，其宽度为5mm。
7.根据权利要求5所述的实时监控离子注入剂量的使用方法，其特征在于：步骤二中所述离子束扫描的频率为1.2HKZ。
8.根据权利要求5所述的实时监控离子注入剂量的使用方法，其特征在于：步骤三中所述离子束经过所述晶圆中心上方某一点的位置由所述离子束的扫描速度和扫描时间决定。
9.根据权利要求5所述的实时监控离子注入剂量的使用方法，其特征在于：步骤五中得到离子束流值的方法包括：定义Dose1＝I1/S1；Dose2＝I2/S2；所述离子束流值Dose Ratio＝Dose1/Dose2。
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