[發明專利]一種離子注入機雙法拉第杯測量比值校正系統及校正方法

有效

• 申請號: 200910090665.5
• 申請日: 2009-09-03
• 公開（公告）號: CN102005362A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 邱小莎;伍三忠;龍會躍;鄧穎輝;李濤
• 申請（專利權）人: 北京中科信電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/66;C23C14/48;H01J37/317
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技術領域

本發明涉及一種離子注入機上雙法拉第杯測量校正系統及校正方法，特別地涉及離子注入機，屬于半導體器件制造領域。

背景技術

離子束注入機是半導體器件制造中最關鍵的摻雜設備之一。隨著半導體器件制造的集成度向片上系統規模發展，用于器件制造的晶圓片朝著300mm以上尺寸擴展，而單元器件尺寸則朝微納米細線條減縮，特別是片上晶體管、場效應管尺寸的減縮，對離子束注入摻雜技術提出了很明顯的挑戰。當半導體集成電路器件制造向65nm技術節點邁進，其單元場效應管需生成超淺結源漏結構，即：源漏結深變得非常的淺，而源漏極分界要非常的陡峭。為了保證片上淺結晶體管和場效應管的性能穩定和重復，在離子注入摻雜過程中，要求對注入劑量、注入能量、注入劑量得的重復性、注入角度、注入元素純度、以及注入劑量的均勻性實施精確的閉環控制和進行全自動調整。在閉環控制中，探測器是關鍵的因素之一，它的探測精度直接影響著調整的準確性和控制精度。在離子注入機中，其探測器就是法拉第杯。為了滿足均勻性靜態測量校正和動態實時跟蹤調整的需要，在技術先進的離子注入機上采用兩只法拉第杯探測器。為了統一測量標準，必須進行矯正。

在此之前的國產離子注入機中，只有過采用單法拉第杯作為離子注入均勻性檢測的控制系統和方法，而采用雙法拉第杯設計，更便于整機參數的精確調整，適應于技術性能更優良的離子注入機，可滿足半導體集成電路器件制造65nm技術節點的需要。

發明內容

本發明是針對新的離子束注入機上采用雙法拉第杯進行離子注入劑量均勻性校正的問題而提出的一種對法拉第杯測量精度進行校正的方法和裝置，該發明應用于離子注入機，不但可以滿足半導體器件制造工藝向微細線條發展的需要，而且能夠校正雙法拉第杯的測量精確，使雙法拉第杯對離子束流的測量參照同一個測量標準，提高測量精度。

本發明提供一種離子注入機上對雙法拉第杯測量精度進行校正的系統，包括移動法拉第杯、劑量采樣法拉第杯，閉環控制法拉第杯，劑量檢測器、雙向數字掃描發生器、電機運動控制器、控制計算機。所述的移動法拉第杯輸出與劑量檢測器連接；所述的劑量采樣法拉第杯輸出與劑量積分檢測器連接；所述的閉環控制法拉第杯輸出與劑量積分器連接；所述的數字掃描發生器輸出與靜電掃描板連接；所述的電機運動控制器輸出與移動法拉第杯驅動電機連接。所述的移動法拉第杯、劑量采樣法拉第杯、閉環控制法拉第杯、劑量積分檢測器、數控掃描發生器、電機運動控制器與控制計算機連接，由計算機協調動作并進行控制。

本發明還提供一種離子注入機上的雙法拉第杯測量精度校正方法，用此方法對雙法拉第杯測量精度進行校正的過程包括以下步驟：

新的離子注入機均勻性控制技術采用了雙法拉第杯對離子注入劑量進行檢測。均勻性建立過程使用移動法拉第杯采樣的數據來進行比較和計算，而在注入過程中選用閉環控制法拉第杯實時跟蹤離子注入劑量。為了兩個過程中檢測的離子束流標準一致，需要對移動法拉第杯和閉環法拉第杯之間的檢測標準進行校正。因為均勻性優化過程應用的是移動法拉第杯來確定掃過硅晶片的劑量均勻性，所以按照基本原理，移動法拉第杯探測采樣的束流值就是原始的標準值，閉環控制法拉第杯所采到的束流采樣數據必須與上標準值進行比對校正，計算出兩者的比例系數。

比例系數校正步驟如下：

1)控制計算機將雙向數字掃描發生器設置為“點模式”，控制離子束不掃描，此時離子束應射入劑量采樣法拉第杯。

2)控制計算機將劑量檢測器設置為“束流檢測”模式，選擇劑量采樣法拉第杯對離子束流進行采樣，確認離子束流已達到設定的束流值。

3)控制計算機再選擇移動法拉第杯對離子束流進行檢測，將移動法拉第杯移到硅晶片的中心位置，劑量檢測器選定它來監視離子束流。

4)計算機給數字掃描發生器裝載均勻性優化過的W掃描波形，且啟動離子束掃描。

5)移動法拉第杯采樣1040次離子束水平掃描，劑量檢測器設置為“積分束流模式”，采樣得到存儲積分器的峰值和平均值。要保證所測量到的劑量值小于所選量程滿刻度的95％，防止超量程引起的測量失真。

6)控制計算機命令劑量檢測器停止采樣離子束流，并將移動法拉第杯移到它的起始位置。

7)控制計算機對上述采樣得到的離子劑量數據進行求平均值運算，以得到硅晶片實際接收到的典型的劑量值，計算公式為：

8)控制計算機命令劑量檢測器選定閉環法拉第杯來監測離子束流。