CN111128661B - 离子注入期间束流突变的分级处理 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法。本发明涉及一种离子注入机，其包括：离子源模块12、将离子束加减速、偏转、聚焦等的束线模块14以及终端处理模块16。当离子注入过程中，有瞬态干扰发生时，根据其持续时间进行分级，并对不同级别的突变分别进行处理。

Description

离子注入期间束流突变的分级处理

技术领域

本发明涉及半导体装备制造领域，特别涉及一种离子注入过程中束流突变分级处理的方法。

背景技术

离子束注入机在半导体器件制造中广泛使用以选择性更改材料的导电性。在典型的离子注入机中，自离子源产生的离子被引导穿过一系列束线组件，其可包含一个或多个分析磁铁以及多个电极，以调节离子束的能量、角度、以及均匀性等，使其注入晶圆后达到工艺所需要的掺杂。

在离子注入机中，存在一种束流突变，离子束在对晶圆进行注入的过程中突然下降。这种问题可能由沿着束流路径的各种位置出现。离子注入机一般沿着束流路径使用若干个电极，这些电极使得离子束被引出、加减速、偏转、聚焦或抑制电子。这种束流突变是由于电极电力供应器件的电流急剧变化而导致。这种束流突变可能导致注入晶圆的剂量改变，还能导致金属污染的产生，进而影响晶圆掺杂情况，甚至直接导致晶圆的不可用。通常需要采取适当的措施将此种突变的影响减小，并由突变恢复至正常状态。

发明内容

本发明是针对现有的离子注入机技术中，提出了一种对离子注入期间束流突变进行分级，并分别对不同级别的束流突变进行不同处理的方法。

附图说明

图1.离子注入机简图。

图2.不同持续时间的束流突变，剂量均匀性超过1％的次数统计。

图3.处理束流突变的方法。

图4，处理束流突变的流程。

具体实施方法

图1为束线离子注入机的简化图，其包括产生离子的离子源模块12、将离子束加减速、偏转、聚焦等的束线模块14以及终端处理模块16。离子注入机还包括控制电路22以及电源24。

在进行离子注入时，可能出现束流的突变。当这种突变持续时间够短，束流的突变对晶圆的影响很小，甚至可以忽略。然而，在某些时候这种突变够大，持续时间足够长，以至于会对晶圆产生显著的影响，此时，必须修复此种突变造成的损害。

需要采用多种方式进行突变检测。首先，需要对电压源和电流源的输出电压和电流进行检测，当电压出现下降或电流升高，并超过规定的阈值，表示已经出现突变。而这种电流和电压的突变会导致终端处的束流的突变。那么，在终端处理模块中，需要通过法拉第杯或者其他检查装置对束流进行检测，当束流出现下降，并超过规定的阈值，表示突变出现。

突变可能具有不同的持续时间。比如，一些突变可能大于50ms，其他时间长度当然亦有可能。利用剂量均匀性的公式

我们计算了不同的扫描次数下，不同持续时间，使剂量均匀性超过1％的突变发生次数，如图2所示。可以看到，当突变持续时间少于10ms时，其对剂量均匀性的影响始终小于1％，始终能满足现在的工艺要求。当突变持续时间为20ms 时，小于1％的剂量均匀性也能允许几十次的突变。而当突变持续时间为50ms 时，一次扫描的情况下，一次突变对剂量均匀性的影响已经超过的工艺要求。

束流突变除了对晶圆的剂量均匀性有影响，更严重的是会造成晶圆的金属污染。实验检测发现，持续10ms的突变对剂量均匀性的影响很小，可是多次的突变会造成金属污染的超标。所以，即使持续时间为10ms的突变也不能发生超过一定次数；持续时间为20ms的突变的次数要求也比剂量均匀性大于1％的次数要低；持续时间为50ms的突变的次数也相应减少。所以，需要根据金属污染的程度，控制不同级别的束流突变的最大发生次数，具体的次数还需根据工艺要求来确定。

当突变发生时，我们需要控制不同级别的束流突变的最大发生次数。由于例如持续时间10ms和20ms的突变，当次数足够低，不会对剂量均匀性产生影响，所以，对于例如持续时间为10ms和20ms的突变，只要统计发生的次数，控制金属污染在工艺可接受的范围内即可。对于超过这个次数的情况，需要停止注入，等机台束流突变的频率降低后再继续注入。对于例如持续时间大于50 ms的突变，由于一次突变对剂量均匀性的影响就很大，此时需要立即处理，将突变造成的影响消除到最小。

对于一次突变就对剂量均匀性产生显著影响的突变，比如持续时间大于 50ms的突变，需要每次发生马上进行处理，具体的处理方法如图3和图4所示。如图3所示，当一晶圆在第n次扫描时发生束流突变，首先将束流在最短的时间内停止，并记录晶圆停止注入的位置。而晶圆继续沿着第n次扫描的方向运动，晶圆运动到不能被束流注入的等待位置，等待束流恢复。然后，重新引束，测量束流的大小和发散度，保证束流质量达到停止注入之前的水平，并测量束流的稳定性。束流恢复后，对晶圆第n次扫描时晶圆未被注入的部分进行补打。晶圆沿着第n+1次扫描的运动方向运动，第n+1次扫描的运动方向与第n次扫描的运动方向相反，当到达注入停止的位置时，快速关闭束流。也就是说，在第n+1次扫描时，只注入第n次扫描晶圆未被注入的部分。

以上所述已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (7)

1.一种对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，其特征在于：其包括：

检测束流突变；

通过检测突变持续时间对突变进行分级；

控制不同级别的突变的最大发生次数；

根据分级的不同采用不同的处理；

其中，对于突变持续时间10ms和20ms的突变，统计突变发生的次数，使得金属污染在工艺可接受的范围内；当突变发生次数超过使得金属污染超过工艺可接受范围的次数，则停止注入，直到机台束流突变的频率降低后，再继续注入。

2.根据权利要求1所述的对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，其特征在于：包括对电压源和电流源的输出电压和输出电流进行检测，若电压出现下降或电流升高，并超过规定的阈值，则确定束流突变发生。

3.根据权利要求1所述的对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，其特征在于：包括通过束流检测装置检测束流，若束流出现下降，并超过规定的阈值，则确定束流突变发生。

4.根据权利要求1所述的对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，包括根据输出电压和电流变化的阈值，确定突变的发生。

5.根据权利要求1所述的对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，包括根据束流检测装置检测出的束流变化的阈值，确定突变的发生。

6.根据权利要求1所述的对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，其特征在于：包括根据束流突变对晶圆的金属污染的影响，确定控制不同级别突变的最大发生次数。

7.根据权利要求1所述的对离子注入过程中的束流突变的分级处理方法，其特征在于，对晶圆剂量均匀性造成显著影响的突变的处理方法，其包括：

将束流停止；晶圆运动到等待位置；重新引束，测量束流质量和稳定性；

对晶圆第n次扫描时晶圆未被注入的部分进行补打；

其中，对晶圆剂量均匀性造成显著影响的突变为突变持续时间大于50ms的突变。

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