CN115602513A - 用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法，包含以下步骤：计算单位气体消耗量，其中单位气体消耗量为钢瓶端气体流量与机台植入参数的函数；将单位气体消耗量与预定阈值进行比较；以及基于比较结果判断气体用量是否异常。该方法引入包含扫描次数、扫描速度和植入剂量在内的离子植入参数，结合钢瓶端气体流量大小建立气体量理论模型，能够实时监测用于离子植入机的气体的有效利用率。本发明同时提供一种用于执行该监测方法的系统。

Description

用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法及系统
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法及用于执行该监测方法的系统。
背景技术
离子植入机广泛应用于半导体制造/加工行业，其通过将离子注入半导体表面附件区域来改变载流子浓度和导电类型。离子植入可包含离子源、质量分析器、加速器、四级透镜、扫描系统和靶室等部分。其中，离子源用于将钢瓶提供的气体电离以使其离子化，离子形成的光束被牵引、筛选后在靶室进入到晶片中从而完成掺杂植入。
并不是所有由钢瓶提供的气体分子都被电离、牵引、筛选并植入到晶片中，有一部分被白白浪费掉。现有技术中，通常在钢瓶气体耗尽并且需要更换时统计钢瓶使用时间来粗略地判断气体的有效利用率，即钢瓶使用时间越长，则利用率越高；反之，钢瓶使用时间越短，则利用率低。然而，由于不同程式的不同机台的实际植入量并不相同，上述比较方法也仅适用于同一程式的相同/不同机台的对比，无法实现不同程式的不同机台件的对比。
目前业界并没有一种有效的方法可以便捷的实时监测用于离子植入机的气体的有效利用率，直观的表征出是否存在气体浪费。因此，如何实施监测用于离子植入机的气体有效利用率成为半导体生产领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本发明提供一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法，该方法引入包含扫描次数、扫描速度和植入剂量在内的离子植入参数，结合钢瓶端气体流量大小建立气体量理论模型，能够实时监测用于离子植入机的气体的有效利用率。本发明同时提供一种用于执行该监测方法的系统。
依据本发明，提供一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法，包含以下步骤：
步骤一，计算单位气体消耗量，其中单位气体消耗量为钢瓶端气体流量与机台植入参数的函数；
步骤二，将单位气体消耗量与预定阈值进行比较；以及
步骤三，基于比较结果判断气体用量是否异常。
依据本发明的一个实施例，单位气体消耗量与钢瓶端气体流量成正比。
依据本发明的一个实施例，机台植入参数包含扫描次数、扫描速度和植入剂量，其中：
扫描次数与单位气体消耗量成正比；
扫描速度与单位气体消耗量成反比；以及
植入剂量与单位气体消耗量成反比。
依据本发明的一个实施例，当比较结果为单位气体消耗量大于预定阈值时，确定气体用量异常。
依据本发明的一个实施例，预定阈值大于零。
依据本发明的一个实施例，监测方法还包含：响应于确定气体用量异常而发出警报。
依据本发明，提供一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测系统，包含设置为执行上述监测方法控制器。
依据本发明的一个实施例，控制器为统计过程控制(SPC)装置。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.依据本发明的监测方法使用的气体量理论模型不涉及机台参数，使得该方法可适用于不同程式的不同机台；
2.依据本发明的监测方法方便快捷，能够实现实时监控。
附图说明
图1示出了依据本发明的一个实施例的用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法的流程图；
图2示出了依据本发明的一个实施例的监测系统的示意图。
图中，
100监测系统，110控制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
依据本发明的用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法总体包含以下步骤：
步骤一
计算单位气体消耗量，其中单位气体消耗量为钢瓶端气体流量与机台植入参数的函数。其中，在单位气体消耗量可与钢瓶端气体流量成正比。在本发明的实施例中，监测方法可引入包含扫描次数、扫描速度和植入剂量在内的离子植入参数，结合钢瓶端气体流量大小建立气体量理论模型，以计算一个制程中单位计量的植入所消耗的气体量——即单位气体消耗量(gas ratio)。该模型如下列公式所示：
Figure BDA0003264631400000031
上述模型(1)中，
gas setting：由工程师设定的钢瓶的气体流量大小，单位为sccm，具体指每分钟流过多少毫升的气体；
scan：扫描次数，该值为整数；
scan speed：扫描速度，单位为inch/s，具体指每秒钟移动多少inch的距离；
dose：植入剂量，具体指每平方厘米的面积上植入多少个离子，例如1E15，代表每平方厘米面积上植入10的15次方个离子。
在该模型中，扫描次数与单位气体消耗量成正比，扫描速度与单位气体消耗量成反比；以及植入剂量与单位气体消耗量成反比。通过上述模型计算出的单位气体消耗量可用于判断是否存在气体浪费。具体地，单位气体消耗量越大，气体利用率越低；单位气体消耗量越小，气体利用率越高。
步骤二
将单位气体消耗量与预定阈值进行比较。具体地，该预定阈值可以参考实际工况下允许气体浪费的最大限度而设置为任何大于零的数值。
步骤三
基于比较结果判断气体用量是否异常。当单位气体消耗量大于预定阈值时，即可表示气体浪费的程度已超出允许范围，可据此确定气体用量异常。反之，当气体消耗量小于或等于预定阈值时，则可表示气体浪费程度保持在被允许的正常范围内。
图2示出了依据本发明的一个实施例的监测系统的示意图。该监测系统100可以包含用于执行上述方法的控制器110。在实际生产中，控制器110可以是统计过程控制(SPC)装置。作为选择的，本领域技术人员也可选用其他装置作为控制器来执行上述方法。优选地，还可以在监测系统100中添加与控制器110通信连接的各种形式的报警装置，以便响应于监测到气体用量异常而发出各种形式的警报，以在例如但不限于视觉、听觉上提醒工作人员。
由于依据本发明的监测方法使用的气体量理论模型仅涉及钢瓶端气体流量、扫描次数、扫描速度和植入剂量，并不涉及具体机台的参数以及各机台执行的不同程式，使得该方法可适用于不同程式的不同机台，通用性强。并且，相比于传统生产中不针对气体浪费情况进行监测，或者仅在钢瓶气体耗尽并且需要更换时统计钢瓶使用时间来粗略地判断气体的有效利用率，依据本发明的监测方法能够在钢瓶正常使用期间实时进行，不仅快捷方便，而且准确性高。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，计算单位气体消耗量，其中所述单位气体消耗量为钢瓶端气体流量与机台植入参数的函数；
步骤二，将所述单位气体消耗量与预定阈值进行比较；以及
步骤三，基于比较结果判断气体用量是否异常。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述单位气体消耗量与所述钢瓶端气体流量成正比。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述机台植入参数包含扫描次数、扫描速度和植入剂量，其中：
所述扫描次数与所述单位气体消耗量成正比；
所述扫描速度与所述单位气体消耗量成反比；以及
所述植入剂量与所述单位气体消耗量成反比。
4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，当所述比较结果为所述单位气体消耗量大于所述预定阈值时，确定所述气体用量异常。
5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述预定阈值大于零。
6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法还包含：响应于确定所述气体用量异常而发出警报。
7.一种用于离子植入机的气体有效利用率的监测系统，其特征在于，包含控制器，所述控制器设置为执行权利要求1-5中任一项所述的监测方法。
8.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述控制器为统计过程控制(SPC)装置。
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