CN114334591A - 离子束流分布的测定方法 - Google Patents

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CN114334591A CN202111649958.XA CN202111649958A CN114334591A CN 114334591 A CN114334591 A CN 114334591A CN 202111649958 A CN202111649958 A CN 202111649958A CN 114334591 A CN114334591 A CN 114334591A
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Abstract

本发明提供一种离子束流分布的测定方法，包括：将离子束流注入至测量阵列；其中，测量阵列包括呈阵列式排布的多个测量单元；读取每一测量单元中的电流值，并将电流值大于零的所有测量单元定义为测量区域；根据测量区域中每一测量单元的电流值，计算出每一测量单元接收的离子束流的密度；至少根据离子束流的密度，计算出测量区域中的离子束流分布尺寸。可见，本发明是通过构建测量阵列来接收离子束流，并利用读取的电流值和计算出的离子束流的密度，获取离子束流分布的边界尺寸，测量方法简便且精度高。并且，测量阵列细分为多个呈阵列式排布的测量单元，以保证读取的电流值的精确度，从而提高了离子束流分布的尺寸的精准度。

Description

离子束流分布的测定方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种离子束流分布的测定方法。
背景技术
随着半导体技术向大规模集成电路(Large Scale Integration ，LSI)或超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit, VLSI)发展，半导体器件尺寸越来越小，对离子注入的要求也越来越高。离子注入主要是以特定的能量、离子质量以及特定的角度注入晶圆中形成PN结的工艺。
在离子注入过程，由于电压跳动（Glitch），导致离子束也随之产生跳动。当发生较为严重的注入跳动时，必须暂停注入，待离子束稳定后，再进行补打。然而，离子注入对剂量要求非常严格，一般要求剂量误差不超多3%，剂量偏大或偏少都会造成晶圆报废的后果。因补打时需要重新调整注入位置，如果补打的位置出现偏离，则可能造成晶圆部分区域多打，部分区域少打。如图1-3所示，图1中的区域Y为离子注入暂停时已经执行离子注入后的区域；图2为补打时，补打的离子束流向上偏离区域Y，导致晶圆10出现少打区域M；图3为补打时，补打的离子束流向下偏离区域Y，导致晶圆10出现少打区域N，则少打或多打会导致晶圆10不同区域的离子注入剂量不一，致使各区域的电阻率不均衡，严重影响离子注入的效果，甚至造成晶圆10的损毁。对此，在补打之前，不仅需要获取离子注入暂停时已注入区域的准确位置，还需要获取离子束流的准确尺寸，以避免出现多打或少打的情况。然而，现有技术中对于离子束流的分布尺寸测量精度有限，致使获取补打位置精度有限，则不能确保注入的均匀性。
因此，需要一种离子束流分布的测定方法，以精确测定离子束流的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子束流分布的测定方法，以解决如何精确测定离子束流的分布尺寸的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种离子束流分布的测定方法，包括：
将离子束流注入至测量阵列；其中，所述测量阵列包括呈阵列式排布的多个测量单元；
读取每一所述测量单元中的电流值，并将所述电流值大于零的所有所述测量单元定义为测量区域；
根据所述测量区域中每一所述测量单元的所述电流值，计算出每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度；
至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域中的离子束流分布尺寸。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，位于所述测量区域中最外一圈的多个所述测量单元为外圈部，剩余的多个所述测量单元为内圈部；其中，所述外圈部的所述测量单元中部分区域接收到所述离子束流，部分区域未接收到所述离子束流。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述根据所述测量区域中每一所述测量单元的所述电流值，计算出每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度，包括：
所述内圈部中的每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度为：
J（i,j）=I（i,j）/S（i,j）;
其中，J（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元接收的所述离子束流的密度，I（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元的电流值；S（i,j）为所述测量单元的面积；
所述外圈部中的每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度经与所述测量单元相邻接的所述内圈部中的所述测量单元接收的所述离子束流的密度拟合而成。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述外圈部中的每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度为：
J（i,j）=a*i2+b*j2+c*i*j+d*i+e*j+f；
其中，J（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元接收的所述离子束流的密度，a、b、c、d、e和f为拟合常数。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，多个所述测量单元相邻接，且各个所述测量单元的尺寸相同。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域中的离子束流分布尺寸，包括：
所述内圈部的宽度为：H0=n*y；其中，H0为所述内圈部的宽度，n为所述内圈部在宽度方向上排列的所述测量单元的个数，y为所述测量单元的宽度；
所述内圈部的长度为：L0=m*x；其中，L 0为所述内圈部的长度，m为所述内圈部在长度方向上排列的所述测量单元的个数，x为所述测量单元的长度。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述外圈部中接收到所述离子束流的区域的宽度包括位于所述内圈部相对两侧的第一宽度和第二宽度；且所述第一宽度为：H1= I1/J1/x；所述第二宽度为：H2= I2/J2/x；
其中，H1为所述第一宽度；I1为所述测量区域中第一行中所有所述测量单元的平均电流值；J1为所述测量区域中第一行中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；H2为所述第二宽度；I2为所述测量区域中最后一行中所有所述测量单元的平均电流值；J2为所述测量区域中最后一行中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；x为所述测量单元的长度；
所述外圈部中接收到所述离子束流的区域的长度包括位于所述内圈部相对两侧的第一长度和第二长度；且所述第一长度为：L1= I3/J3/y；所述第二长度为：L2= I4/J4/y；
其中，L1为所述第一长度；I3为所述测量区域中第一列中所有所述测量单元的平均电流值；J3为所述测量区域中第一列中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；L2为所述第二长度；I4为所述测量区域中最后一列中所有所述测量单元的平均电流值；J4为所述测量区域中最后一列中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；y为所述测量单元的宽度。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述离子束流分布尺寸包括离子束流的宽度和离子束流的长度；
所述离子束流的宽度为：H0+ H1+ H2；所述离子束流的长度为：L0+ L1+ L2。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述测量阵列的尺寸大于所述离子束流分布尺寸。
可选的，在所述的离子束流分布的测定方法中，所述测量单元为法拉第杯，且所述法拉第杯的杯壁上涂覆有绝缘材料。
综上所述，本发明提供一种离子束流分布的测定方法，包括：将离子束流注入至测量阵列；其中，所述测量阵列包括呈阵列式排布的多个测量单元；读取每一所述测量单元中的电流值，并将所述电流值大于零的所有所述测量单元定义为测量区域；根据所述测量区域中每一所述测量单元的所述电流值，计算出每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度；至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域中的离子束流分布尺寸。可见，本发明是通过构建测量阵列来接收离子束流，并利用读取的电流值和计算出的离子束流的密度，获取所述离子束流分布的边界尺寸，测量方法简便且精度高。并且，所述测量阵列细分为多个呈阵列式排布的测量单元，以保证读取的电流值的精确度，从而提高了离子束流分布的尺寸的精准度。
附图说明
图1是离子注入暂停时已执行离子注入区域的位置示意图；
图2是补打时少打区域的位置示意图；
图3是补打时多打区域的位置示意图；
图4是本发明实施例中一种离子束流分布的测定方法的流程图；
图5是本发明实施例中离子束流注入测量阵列的示意图；
图6是本发明实施例中测量阵列的结构示意图；
图7是本发明实施例中测量单元的结构示意图；
图8是本发明实施例中离子注入后测量阵列中各测量单元的电流值读数；
图9是本发明实施例中测量单元的结构示意图；
图10是本发明实施例中离子束流的分布示意图；
其中，附图标记为：
10-晶圆；20-测量阵列；201-测量单元；202-测量区域；203-内圈；204-离子束流的分布区域。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
本实施例提供一种离子束流分布的测定方法,请参阅图4，包括：
步骤一S10：将离子束流注入至测量阵列；其中，所述测量阵列包括呈阵列式排布的多个测量单元；
步骤二S20：读取每一所述测量单元中的电流值，并将所述电流值大于零的所有所述测量单元定义为测量区域；
步骤三S30：根据所述测量区域中每一所述测量单元的所述电流值，计算出每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度；
步骤四S40：至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域中的离子束流分布尺寸。
可见，本实施例通过构建测量阵列来接收离子束流，并利用读取的电流值和计算出的离子束流的密度，计算出所述离子束流分布的边界尺寸，测量方法简便且精度高。并且，所述测量阵列细分为多个呈阵列式排布的测量单元，以保证读取的电流值的精确度，从而提高了离子束流分布的尺寸的精准度。
以下结合附图4-10具体介绍本实施例提供的所述离子束流分布的测定方法。
步骤一S10：请参阅图5-7，将离子束流注入至测量阵列20；其中，所述测量阵列20包括呈阵列式排布的多个测量单元201。
如图5和6所示，本实施例构建了一测量阵列20，用于作为离子束流分布的测试基板。所述测量阵列20由多个测量单元201组成，且多个所述测量单元201呈阵列式排布。为保证测量的所述离子束流的完整性，所述测量阵列20的尺寸大于所述离子束流分布尺寸。即，所述离子束流的分布区域204位于所述测量阵列20中，优选的，所述离子束流的分布区域204的中心与所述测量阵列20的中心重合，以便于后续的测量。其中，所述测量单元201的尺寸越小，数量越多，测量的数值越精准。对此，本实施例不对所述测量单元201的尺寸和数量作具体限定，可根据测量精度的需要进行选定。
进一步的，如图6和7所示，每一所述测量单元201均用于接收带着正电荷的离子束流。优选的，所述测量单元201为法拉第杯。法拉第杯是一种金属制设计成杯状，用来测量带电粒子入射强度的一种真空侦测器。即，当带电离子进入所述法拉第杯的接收板后，可从所述法拉第杯中的电流计读取对应的电流值。为保证各所述法拉第杯之间不存在电流干扰，每一所述法拉第杯的杯壁的外表面均涂覆有绝缘材料，从而防止电流串扰。
步骤二S20：请参阅图6-8，读取每一所述测量单元201中的电流值，并将所述电流值大于零的所有所述测量单元201定义为测量区域202。
当离子束流注入至所述测量阵列20之后，部分所述测量单元201的整个接收面板均接收到离子；部分所述测量单元201中部分区域接收到离子，部分区域未接收到离子；以及部分所述测量单元201完全没有接收到离子。如图8所示，没有接收到离子的所述测量单元201的电流值为0，部分区域接收到离子，部分区域未接收到离子的所述测量单元201的电流值约为5.5，以及整个接收面板均接收到离子的所述测量单元201的电流值约为13.5。其中，本实施例图8中的数值仅为示例，在一个实施例中，部分区域接收到离子，部分区域未接收到离子的所述测量单元201的电流值可能接近0，也可能接近13。换言之，所述测量单元201的接收面板接收的离子越多，对应的电流值越大。
可以理解的是，电流值不为零的所述测量单元201均接收有离子，电流值为零的所述测量单元201未接收有离子，则所述离子束流分布区域204位于电流值大于零的所述测量区域202。进一步的，因所述测量区域202中存在部分区域接收到离子，部分区域未接收到离子的所述测量单元201，则表明所述离子束流的分布边界位于这些部分区域接收到离子，部分区域未接收到离子的所述测量单元201中。因此，为精准测量所述离子束流的分布尺寸，需要将部分区域接收到离子，部分区域未接收到离子的所述测量单元201与整个接收面板均接收到离子的所述测量单元201分开处理。
因多个所述测量单元201呈阵列式分布，则将位于所述测量区域202中最外一圈的多个所述测量单元201定义为外圈部，剩余的多个所述测量单元201定义为内圈部203。进一步的，本实施例图6所示的测量阵列20包括16*13个所述测量单元201。所述内圈部203中包括12*9个所述测量单元201，所述外圈部为所述测量区域202去除所述内圈部203的区域，即，所述外圈部包括所述测量区域202的第一行排列的所述测量单元201、最后一行排列的所述测量单元201、第一列排列的所述测量单元201以及最后一列排列的所述测量单元201。
步骤三S30：请参阅图8和9，根据所述测量区域202中每一所述测量单元201的所述电流值，计算出每一所述测量单元201接收的所述离子束流的密度。
进一步的，本实施例不限定所述测量单元201的形状。优选的，所述测量单元201呈矩形，具有设定的长度x，以及设定长度y。所有所述测量单元201的尺寸均相同，且呈阵列式排布的多个所述测量单元201紧密相接，以保证获得的所述离子束流的分布尺寸的精准度。
进一步的，所述内圈部202中的每一所述测量单元201接收的所述离子束流的密度为：
J（i,j）=I（i,j）/S（i,j）;
其中，J（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元201接收的所述离子束流的密度，I（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元的电流值；S（i,j）为所述测量单元的面积，即S（i,j）=x*y。
因所述外圈部中的所述测量单元201均为部分区域接收离子，部分区域不接收离子，所以不能通过获取所述内圈部202中的所述测量单元201接收的所述离子束流的密度的方法计算出所述外圈部中的每一个所述测量单元201接收的所述离子束流的密度。对此，本实施例采用函数拟合的方法，在获取所述内圈部202中的每一所述测量单元201接收的所述离子束流的密度之后，提取与所述外圈部中的每一所述测量单元201相邻接的所述内圈部203中的所述测量单元201的行列坐标（i，j），及其接收的所述离子束流的密度J（i,j），进行迭代计算，训练出拟合函数。例如，所述测量区域202中的第一行第一列对应的所述测量单元201属于外圈部，则在所述测量区域202中，获取与所述第一行第一列的测量单元201相邻接的第二行第二列（2，2）、第二行第三列（2，3）、第三行第二列（3，2）以及第三行第三列（3，3）的行列坐标（i，j）和对应的密度作为迭代训练的数据源。其中，所述第二行第二列（2，2）、第二行第三列（2，3）、第三行第二列（3，2）以及第三行第三列（3，3）对应的所述测量单元201位于所述内圈部203中。
进一步的，可根据计算机训练获取最优拟合函数，也可以设定拟合函数进行训练。本实施例不限定所述拟合函数的具体模型，可选的为二元拟合函数：
J（i,j）=a*i2+b*j2+c*i*j+d*i+e*j+f；
其中，J（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元接收的所述离子束流的密度，a、b、c、d、e和f为拟合常数。
步骤四S40：请参阅图9和10，至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域202中的离子束流分布区域204的尺寸。
如图10所示，所述离子束流分布尺寸包括离子束流的宽度和离子束流的长度；其中，所述离子束流的宽度为：H0+ H1+ H2；所述离子束流的长度为：L0+ L1+ L2。
进一步的，所述内圈部203的宽度为：H0=n*y；其中，H0为所述内圈部203的宽度，n为所述内圈部203在宽度方向上排列的所述测量单元201的个数，y为所述测量单元201的宽度。则图10示例的所述内圈部203的宽度为：H0=9*y。
所述内圈部203的长度为：L0=m*x；其中，L 0为所述内圈部203的长度，m为所述内圈部203在长度方向上排列的所述测量单元201的个数，x为所述测量单元201的长度。则图10示例的所述内圈部203的宽度为：L0=12*x。
进一步的，所述外圈部中接收到所述离子束流的区域的宽度包括位于所述内圈部203相对两侧的第一宽度和第二宽度。
所述第一宽度为：H1= I1/J1/x；所述第二宽度为：H2= I2/J2/x。
其中，H1为所述第一宽度；I1为所述测量区域202中第一行中所有所述测量单元201的平均电流值；J1为所述测量区域202中第一行中所有所述测量单元201接收的所述离子束流的平均密度；
H2为所述第二宽度；I2为所述测量区域202中最后一行中所有所述测量单元201的平均电流值；J2为所述测量区域202中最后一行中所有所述测量单元201接收的所述离子束流的平均密度；x为所述测量单元201的长度；
所述外圈部中接收到所述离子束流的区域的长度包括位于所述内圈部203相对两侧的第一长度和第二长度；
所述第一长度为：L1= I3/J3/y；所述第二长度为：L2= I4/J4/y。
其中，L1为所述第一长度；I3为所述测量区域202中第一列中所有所述测量单元201的平均电流值；J3为所述测量区域202中第一列中所有所述测量单元201接收的所述离子束流的平均密度；
L2为所述第二长度；I4为所述测量区域202中最后一列中所有所述测量单元201的平均电流值；J4为所述测量区域202中最后一列中所有所述测量单元201接收的所述离子束流的平均密度；y为所述测量单元201的宽度。
可以理解是，本实施例对于所述内圈部203的长度L0和宽度H0，采用直接数所述测量单元201的个数的方式获得，测量方法简便、精准。并且，获取所述外圈部每行每列的所述测量单元201的平均电流值和所述离子束流的平均密度，以计算出所述第一宽度H1、所述第二宽度H2、所述第一长度L1和所述第二长度L2，保证了获取的所述离子束流的宽度和离子束流的长度的精准度。
综上所述，本实施例提供一种离子束流分布的测定方法，通过构建测量阵列20来接收离子束流，并利用读取的电流值和计算出的离子束流的密度，获取所述离子束流分布的边界尺寸，测量方法简便且精度高。并且，所述测量阵列20细分为多个呈阵列式排布的测量单元201，以保证读取的电流值的精确度，从而提高了离子束流分布的尺寸的精准度。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种离子束流分布的测定方法，其特征在于，包括：
将离子束流注入至测量阵列；其中，所述测量阵列包括呈阵列式排布的多个测量单元；
读取每一所述测量单元中的电流值，并将所述电流值大于零的所有所述测量单元定义为测量区域；
根据所述测量区域中每一所述测量单元的所述电流值，计算出每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度；
至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域中的离子束流分布尺寸。
2.根据权利要求1所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，位于所述测量区域中最外一圈的多个所述测量单元为外圈部，剩余的多个所述测量单元为内圈部；其中，所述外圈部的所述测量单元中部分区域接收到所述离子束流，部分区域未接收到所述离子束流。
3.根据权利要求2所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述根据所述测量区域中每一所述测量单元的所述电流值，计算出每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度，包括：
所述内圈部中的每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度为：
J（i,j）=I（i,j）/S（i,j）;
其中，J（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元接收的所述离子束流的密度，I（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元的电流值；S（i,j）为所述测量单元的面积；
所述外圈部中的每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度经与所述测量单元相邻接的所述内圈部中的所述测量单元接收的所述离子束流的密度拟合而成。
4.根据权利要求3所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述外圈部中的每一所述测量单元接收的所述离子束流的密度为：
J（i,j）=a*i2+b*j2+c*i*j+d*i+e*j+f；
其中，J（i,j）为所述测量区域中第i行第j列对应的所述测量单元接收的所述离子束流的密度，a、b、c、d、e和f为拟合常数。
5.根据权利要求2所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，多个所述测量单元相邻接，且各个所述测量单元的尺寸相同。
6.根据权利要求5所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述至少根据所述离子束流的密度，计算出所述测量区域中的离子束流分布尺寸，包括：
所述内圈部的宽度为：H0=n*y；其中，H0为所述内圈部的宽度，n为所述内圈部在宽度方向上排列的所述测量单元的个数，y为所述测量单元的宽度；
所述内圈部的长度为：L0=m*x；其中，L 0为所述内圈部的长度，m为所述内圈部在长度方向上排列的所述测量单元的个数，x为所述测量单元的长度。
7.根据权利要求6所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述外圈部中接收到所述离子束流的区域的宽度包括位于所述内圈部相对两侧的第一宽度和第二宽度；且所述第一宽度为：H1= I1/J1/x；所述第二宽度为：H2= I2/J2/x；
其中，H1为所述第一宽度；I1为所述测量区域中第一行中所有所述测量单元的平均电流值；J1为所述测量区域中第一行中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；H2为所述第二宽度；I2为所述测量区域中最后一行中所有所述测量单元的平均电流值；J2为所述测量区域中最后一行中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；x为所述测量单元的长度；
所述外圈部中接收到所述离子束流的区域的长度包括位于所述内圈部相对两侧的第一长度和第二长度；且所述第一长度为：L1= I3/J3/y；所述第二长度为：L2= I4/J4/y；
其中，L1为所述第一长度；I3为所述测量区域中第一列中所有所述测量单元的平均电流值；J3为所述测量区域中第一列中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；L2为所述第二长度；I4为所述测量区域中最后一列中所有所述测量单元的平均电流值；J4为所述测量区域中最后一列中所有所述测量单元接收的所述离子束流的平均密度；y为所述测量单元的宽度。
8.根据权利要求7所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述离子束流分布尺寸包括离子束流的宽度和离子束流的长度；
所述离子束流的宽度为：H0+ H1+ H2；所述离子束流的长度为：L0+ L1+ L2。
9.根据权利要求1所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述测量阵列的尺寸大于所述离子束流分布尺寸。
10.根据权利要求1所述的离子束流分布的测定方法，其特征在于，所述测量单元为法拉第杯，且所述法拉第杯的杯壁上涂覆有绝缘材料。
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