[發明專利]離子注入實時檢測和控制裝置

無效

• 申請號: 201110102572.7
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102751154A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 洪俊華
• 申請（專利權）人: 上海凱世通半導體有限公司
• 主分類號: H01J37/304
• 分類號: H01J37/304
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;朱水平

技術領域

本發明涉及一種離子注入實時檢測和控制裝置，特別是涉及一種通過測量用于中和帶電離子的電子流來實時地控制離子注入的裝置。

背景技術

離子注入是用來把改變導電率的雜質引入半導體晶片的標準技術。所需要的雜質材料在離子源中被離子化，離子被加速成具有規定能量的離子束，而且離子束對準晶片的表面。射束中的高能離子深入半導體材料的主體并且嵌入半導體材料的晶格形成導電率符合需要的區域。

而且用離子注入法在單晶或多晶硅中摻雜，是制造現代集成電路中使用的一種常規工藝過程。由于半導體產品的生產逐漸趨向較大晶圓(從8英寸到12英寸，而現在已向18英寸發展)的工藝，單晶圓工藝(一次處理一片晶圓)最近已被廣泛地采用。晶圓工件越大，注入所需的時間就越長，因此要想達到一定的注入劑量均勻性和注入角度均勻性也變得越來越困難。

并且對作為半導體離子摻雜工藝線的關鍵設備之一的離子注入機，也提出了很高的要求，要求離子注入機具有：整機可靠性好、生產效率高、多種電荷態離子寬能量范圍注入、精確控制束注入能量精度、精確控制束純度、低塵粒污染、整機全自動控制、注片均勻性和重復性好等多種功能和特征。所以需要能夠精確控制晶片注入摻雜劑量控制器，它是離子注入摻雜核心技術之一。

現有技術的劑量檢測是對注入晶片或其他工件中的離子的測量。在控制注入離子的劑量時，為了動態調節注入，從而在注入的工件中達到均勻性，通常采用反饋控制系統。所述控制系統利用監控電流來控制掃描速度。法拉第盤或法拉第杯周期性地測量束流，并調節掃描速度以確保連續摻雜。但是周期性測量不能實時的檢測注入劑量的變化，從而不能實時的對注入劑量進行調整，所以不能確保注入晶片的均勻性。同時由于離子注入束斑大小的不一和變化，導致大束斑情況下，晶片邊緣常出現注入劑量過度現象，以及在小束斑情況下，易于做無謂的過度掃描，降低了應有的產能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的離子注入檢測中不能實時檢測，從而導致晶片中注入劑量不均勻的缺陷，提供一種離子注入檢測裝置，從而能夠實時的檢測注入劑量的變化，并實時的自動地調整晶圓相對于離子束流掃描的速度和幅度，所以能夠使得晶片注入劑量更均勻，產能效率更高。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發明提供了一種離子注入實時檢測和控制裝置，其包括一束流傳輸系統、一電子槍和一工件，一電量測量模塊，用于測量所述電子槍發射并進入所述工件的電量；以及一掃描控制模塊，用于根據所述電量測量模塊測量的電量，控制工件相對離子束流的移動和/或控制所述束流傳輸系統生成的離子束流，進而控制注入劑量和注入均勻性。

較佳地，所述電量測量模塊為一電流表。

較佳地，所述電子槍為PEF。

較佳地，所述工件為晶圓。

較佳地，所述掃描控制模塊用于調節工件相對離子束流掃描的速度和幅度和/或所述束流傳輸系統生成的束流的束流角度分布和束流強度分布，進而控制注入劑量和注入均勻性，從而提高產能效率。

本發明還提供了一種離子注入實時檢測和控制裝置，其包括一束流傳輸系統和一電子槍，其特點是所述離子注入實時檢測和控制裝置還包括一探針，具有一偏置電壓并用于接收所述電子槍產生的部分電子；一電量測量模塊，用于測量流入所述探針的電量；以及一掃描控制模塊，用于根據所述電量測量模塊測量的電量，控制工件相對離子束流的移動和/或控制所述束流傳輸系統生成的離子束流，進而控制注入劑量和注入均勻性。

較佳地，所述電量測量模塊為一電流表。

較佳地，所述電子槍為PEF。

較佳地，所述探針臨近所述電子槍的電子發射口，從而減少對離子束流的影響。

較佳地，所述用于調節工件相對離子束流掃描的速度和幅度和/或所述束流傳輸系統生成的束流的束流角度分布和束流強度分布，進而控制注入劑量和注入均勻性，從而提高產能效率。

本發明的積極進步效果在于：

本發明的離子注入實時檢測和控制裝置通過檢測用于中和帶電離子的電子流量，從而能夠實時的反饋離子束流中實際注入到晶圓上的離子劑量，從而通過控制晶圓相對于離子束流掃描的速度和幅度，使得晶片中各個區域，特別是晶圓邊緣的注入劑量保持均勻，進一步地提高了注入晶片的質量。

本發明的另一特征效果是其可按晶圓的所在掃描位置以及離子束流的束斑尺寸，實時調整掃描幅度消除過渡掃描，從而達到產能最優化。此外由于只需要對原有的離子注入設備做少量的改動就可達到提高均勻性，產能最優化的目的，所以節約了生產成本。