[實用新型]離子注入角度測量裝置及離子注入系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420585667.8
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN204230207U
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王錦喆
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/67;H01J37/317
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種離子注入角度測量裝置及離子注入系統(tǒng)。

背景技術(shù)

早在20世紀(jì)60年代，離子注入技術(shù)就應(yīng)用在半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)上。離子注入技術(shù)就是將某種元素的原子進行電離，并使其在電場中加速，獲得較高的速度后射入固體材料的表面，以該表這種材料表面的物理或者化學(xué)性能的一種技術(shù)。

隨著半導(dǎo)體工業(yè)的進步，半導(dǎo)體器件的特征尺寸和深度不斷縮小，特別是進入到65納米及以下節(jié)點，半導(dǎo)體器件本身所允許的閾值電壓Vt的變化范圍非常小，而離子注入劑量的準(zhǔn)確性、均勻性等因素對半導(dǎo)體器件的閾值電壓會產(chǎn)生巨大的影響，例如，對于n-MOS器件而言，當(dāng)技術(shù)節(jié)點為65nm時，n-MOS器件要求其閾值電壓的精度要達到±15mV，當(dāng)離子注入的角度改變1°時，n-MOS器件的閾值電壓將會出現(xiàn)15mV的變化；當(dāng)技術(shù)節(jié)點為45nm時，n-MOS器件要求其閾值電壓的精度要達到±10mV，當(dāng)離子注入的角度改變1°時，n-MOS器件的閾值電壓將會出現(xiàn)21mV的變化；當(dāng)技術(shù)節(jié)點為32nm時，n-MOS器件要求其閾值電壓的精度要達到±5mV，當(dāng)離子注入的角度改變1°時，n-MOS器件的閾值電壓將會出現(xiàn)更加明顯的變化；這必將會影響半導(dǎo)體器件的性能。因此，為了保證半導(dǎo)體器件性能的穩(wěn)定性，在對其進行離子注入的時候要嚴格控制離子注入的角度。

為了實現(xiàn)對離子注入的劑量和角度進行控制，需要閉環(huán)控制系統(tǒng)對離子注入的角度進行實時的測量，由于離子注入時離子束會被掃描為具有一定長和寬度的離子束流，要實現(xiàn)對離子注入的角度進行實時準(zhǔn)確的測量，需要同時對離子束長度和寬度兩個方向同時進行測量。在現(xiàn)有技術(shù)中，需要借助如圖1至圖2所示的兩套測量系統(tǒng)來完成上述測量過程。其中圖1為X方向檢測系統(tǒng)，適于對所注入離子束進行縱向的測量，由圖1可知，所述X方向檢測系統(tǒng)中包括若干個相互平行設(shè)置的梳狀檢測結(jié)構(gòu)12，由于離子束包括具有正電荷的大量導(dǎo)電雜質(zhì)離子，當(dāng)離子束進入所述梳狀檢測結(jié)構(gòu)12碰撞時，在梳狀檢測結(jié)構(gòu)12中將引起電子流動，即產(chǎn)生電流。當(dāng)梳狀檢測結(jié)構(gòu)12的傾斜角度與離子束的傾斜角度一致時，通過所述梳狀檢測結(jié)構(gòu)12內(nèi)的離子數(shù)就越多，即產(chǎn)生的電流最小。所述梳狀檢測結(jié)構(gòu)12構(gòu)成法拉第單元11，所述法拉第單元11與地線14電連接，所述法拉第單元11和所述地線14之間設(shè)有一安培表13。在使用的過程中，先將所述梳狀檢測結(jié)構(gòu)12朝向離子注入的方向，且保持所述梳狀檢測結(jié)構(gòu)12與注入截面相垂直；在進行離子注入時，不斷調(diào)整所法拉第單元11的偏轉(zhuǎn)角度，并記錄下來對應(yīng)于所述法拉第單元11不同偏轉(zhuǎn)角度下所述安培表13所測得的電流值。比較安培表13所測得的電流值，最小電流值時所述法拉第單元11偏轉(zhuǎn)的角度即為離子在縱向上注入的角度，并將所述信息反饋給相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)實際需要進行補償。圖2為Y方向檢測系統(tǒng)，適于對所注入離子束進行橫向的測量，由圖2可知，所述Y方向檢測系統(tǒng)包括一個可以移動的法拉第杯15和位于所述可以移動的法拉第杯15后方的三個固定法拉第杯16，此處的可移動的法拉第杯15和固定法拉第杯16的電流檢測原理均與所述梳狀檢測結(jié)構(gòu)12相同。當(dāng)離子注入時，所述可以移動的法拉第杯15可以水平移動，當(dāng)所述可以移動的法拉第杯15移動到某個位置時擋住了離子束，此時相應(yīng)的固定法拉第杯16檢測不到離子束，其連接的安培表測量到的電流值為零。又由于所述可以移動的法拉第杯15與所述固定法拉第杯16的偏移差d為定值，而所述可以移動的法拉第杯15此時移動的水平距離L也可以測量出來，根據(jù)公式α＝tan^-1(d/L)計算出所述離子束相對于水平方向的傾斜角度值。

在現(xiàn)有工藝中，對離子注入角度測量的時候需要借助兩個測試系統(tǒng)分別對橫向和縱向的注入角度分別進行測量，且在進行縱向測量時，需要不斷調(diào)整梳狀物的傾斜角度才能找到與離子束注入方向一致的角度，在進行橫向測量時，需要移動法拉第杯和輔助法拉第杯結(jié)合使用，并通過相應(yīng)的計算處理才能得出離子束注入的方向，整個操作過程比較復(fù)雜。

鑒于此，有必要設(shè)計一種新的離子注入角度測量裝置及離子注入系統(tǒng)用以解決上述技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種離子注入角度測量裝置及離子注入系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中不能同時對離子注入的不同方向同時進行測量，且測量過程復(fù)雜繁瑣的問題。