一種晶片離子注入劑量控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶片離子注入劑量控制方法，包括：離子束流(1)、晶片(2)、靶盤(3)、閉環(huán)法拉第杯(4)、X-Tilt電機(jī)(5)、靶臺(tái)(6)、氣浮軸承(7)、直線電機(jī)(8)、PMAC控制器(9)、真空靶室(10)。為減少粒子雜質(zhì)，離子注入過程在真空靶室內(nèi)進(jìn)行。束流由離子源產(chǎn)生，經(jīng)過處理的離子束流(1)到達(dá)靶室應(yīng)滿足均勻性和平行度要求。根據(jù)工藝要求，晶片(2)與垂直方向成相應(yīng)的夾角。直線電機(jī)(9)帶動(dòng)氣浮軸承(8)上下運(yùn)動(dòng)，并確保晶片在經(jīng)過束流區(qū)域時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)。協(xié)調(diào)單次注入劑量與總描次數(shù)N，使得N為偶數(shù)。本方法通過控制單次注入劑量來(lái)控制電機(jī)的掃描速度和總掃描次數(shù)，實(shí)現(xiàn)注入劑量準(zhǔn)確性及改善劑量均勻性的目的。
【專利說(shuō)明】一種晶片離子注入劑量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造控制系統(tǒng)，特別涉及一種晶片離子注入劑量控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，對(duì)離子注入機(jī)的整體性能和工藝的要求也越來(lái)越高，晶片注入劑量控制更是其中的關(guān)鍵部分，注入劑量的均勻性和準(zhǔn)確性直接影響到晶片的質(zhì)量。
[0003]由于離子源難以避免的會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致到達(dá)靶室的束流值產(chǎn)生變化，再加上直線電機(jī)實(shí)際速度與理論速度存在誤差，由此得出的單次實(shí)際注入劑量相對(duì)于單次注入劑量就會(huì)有偏差。當(dāng)晶片完成劑量注入停留在最上端時(shí)，由于取晶片的位置在最下面，需要使晶片運(yùn)動(dòng)到最下端，必須偏轉(zhuǎn)離子束流以避免本次運(yùn)動(dòng)對(duì)劑量的影響。但束流偏轉(zhuǎn)裝置反應(yīng)有滯后，并且頻繁的偏轉(zhuǎn)束流會(huì)使操作變繁瑣。因此通過控制離子單次注入劑量和總次數(shù)掃描相結(jié)合的方法，能夠控制劑量的準(zhǔn)確性，改善注入劑量的均勻性，簡(jiǎn)化操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明專利是針對(duì)離子源不穩(wěn)定、直線電機(jī)存在速度誤差及對(duì)總掃描次數(shù)有要求的問題而提出的一種晶片注入劑量控制方法，通過控制離子注入劑量及總掃描次數(shù)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)離子劑量準(zhǔn)確性和均勻性及總掃描次數(shù)的控制。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)施:晶片離子注入劑量控制的硬件裝置包括:離子束流(I)、晶片(2)、靶盤(3)、閉環(huán)法拉第杯(4)、X-Tilt電機(jī)(5)、靶臺(tái)(6)、氣浮軸承(7)、直線電機(jī)(8)、PMAC控制器(9)、真空靶室(10)。到達(dá)靶室的束流(I)受到離子源的影響，束流值會(huì)有一定的變化。晶片通過六相電源(圖中未標(biāo)出)吸附在靶盤上，靶臺(tái)連接到氣浮軸承上，直線電機(jī)帶動(dòng)氣浮軸承上下運(yùn)動(dòng)。為了保證晶片垂直方向上的劑量均勻性，應(yīng)確保晶片勻速通過束流區(qū)域。定義直線電機(jī)從上到下(從下到上)運(yùn)動(dòng)一次為一次掃描；一次掃描所注入的單位面積的離子數(shù)為單次注入劑量(Ds);滿足菜單劑量(D)需要一次掃描的總次數(shù)為總描次數(shù)(N)。假設(shè)束流值基本穩(wěn)定(變化范圍在10%以內(nèi)，且變動(dòng)是由離子源引起的)，由閉環(huán)法拉第(4)實(shí)時(shí)測(cè)得束流值。掃描注入開始之前，閉環(huán)法拉第(4)測(cè)得的束流值為初始束流值，取速度范圍的中間值為初始掃描速度，取此時(shí)的單次注入劑量為初始注入劑量，菜單劑量與實(shí)際已注入劑量的差為剩余劑量。當(dāng)剩余劑量大于3倍的初始注入劑量時(shí)，按單次初始注入劑量和此時(shí)閉環(huán)法拉第測(cè)得的束流值確定電機(jī)的掃描速度；當(dāng)剩余劑量小于等于3倍的初始注入劑量時(shí)，調(diào)節(jié)單次注入劑量，使得總掃描次數(shù)為偶數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明所涉及到的硬件裝置；
[0007]圖2是本發(fā)明的控制方法流程圖。具體實(shí)施方案
[0008]下面根據(jù)附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0009]如圖1所示，晶片離子注入劑量控制的硬件裝置包括:離子束流(I)、晶片(2)、靶盤(3)、閉環(huán)法拉第杯(4)、X-Tilt電機(jī)(5)、靶臺(tái)(6)、氣浮軸承(7)、直線電機(jī)(8)、PMAC控制器(9)、靶室(10)。為了保證離子束流的純度，晶片注入的環(huán)境必須是高真空的，靶室內(nèi)是高真空環(huán)境。從離子源產(chǎn)生的離子束流經(jīng)過調(diào)節(jié)，到達(dá)靶室的離子束流(I)的均勻性和平行度滿足要求后才進(jìn)行掃描注入。直線電機(jī)(8)處于運(yùn)動(dòng)行程的最下端(裝片位置)，將靶盤(3)水平放置，通過機(jī)械手(圖中未畫出)將晶片(2)傳遞靶盤(3)上。打開六相電源，將晶片(2)吸附到靶盤(3)上。根據(jù)工藝要求，控制X-TILT電機(jī)(5)運(yùn)動(dòng)一定編碼，使晶片(2)與水平方向成一定夾角。
[0010]如圖2所示，一種晶片離子注入劑量控制程序的流程圖。定義直線電機(jī)從上到下(從下到上)運(yùn)動(dòng)一次為一次掃描；一次掃描所注入的單位面積的離子數(shù)為單次注入劑量(Ds);滿足菜單劑量(D)需要一次掃描的總次數(shù)為總描次數(shù)(N)。首先，PMAC運(yùn)動(dòng)控制器
(9)讀取閉環(huán)法拉第杯(4)采集的束流值，將該束流值稱為初始束流值；取速度范圍的中間值為初始掃描速度；初始束流值與初始掃描速度對(duì)應(yīng)的單次注入劑量為初始單次注入劑量。將初始束流值和初始單次掃描劑量保存到PMAC控制器(9)中，將菜單劑量賦值給剩余劑量，將實(shí)際已掃描次數(shù)置零。若剩余劑量大于3倍的初始單次注入劑量，則根據(jù)初始單次注入劑量和當(dāng)前PMAC控制器(9)讀取的束流值確定直線電機(jī)的掃描速度。掃描注入開始，在晶片通過束流區(qū)域的時(shí)候?qū)κ髦颠M(jìn)行積分，求取單次實(shí)際注入劑量。一次掃描完成后的剩余劑量就等于本次掃描前的剩余劑量減去單次實(shí)際注入劑量。再次判斷剩余劑量，若剩余劑量大于3倍的單次注入劑量，則重復(fù)上述步驟；否則，判斷已掃描次數(shù)是否為偶數(shù)，若是，則總掃描次數(shù)為已掃描次數(shù)加2，否則總掃描次數(shù)為已掃描次數(shù)加3。根據(jù)未掃描的次數(shù)及剩余劑量求取單次注入劑量，并結(jié)合單次注入劑量和PMAC控制器(9)讀取的當(dāng)前束流值確定直線電機(jī)的掃描速度。控制掃描次數(shù)直到掃描完成。
【權(quán)利要求】
1.一種晶片離子注入劑量的控制方法硬件包括:離子束流(I)、晶片(2)、靶盤(3)、閉環(huán)法拉第杯⑷、X_Tilt電機(jī)(5)、靶臺(tái)(6)、氣浮軸承(7)、直線電機(jī)⑶、PMAC控制器(9)、真空靶室(10)。定義直線電機(jī)(8)從上到下(從下到上)運(yùn)動(dòng)一次為一次掃描；一次掃描所注入的單位面積的離子數(shù)為單次注入劑量(Ds);滿足菜單劑量(D)需要一次掃描的總次數(shù)為總描次數(shù)(N)。假設(shè)離子束流(I)值基本穩(wěn)定(變化范圍在10%以內(nèi)，且變動(dòng)是由離子源引起的)，由閉環(huán)法拉第(4)實(shí)時(shí)測(cè)得束流值。掃描注入開始之前，閉環(huán)法拉第(4)測(cè)得的束流值為初始束流值，取速度范圍的中間值為初始掃描速度，取此時(shí)的單次注入劑量為初始注入劑量，菜單劑量與實(shí)際已注入劑量的差為剩余劑量。當(dāng)剩余劑量大于3倍的初始注入劑量時(shí)，按單次初始注入劑量和此時(shí)的束流值確定電機(jī)的掃描速度；當(dāng)剩余劑量小于等于3倍的初始注入劑量時(shí)，調(diào)節(jié)單次注入劑量，使得總掃描次數(shù)為偶數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種晶片離子注入劑量控制方法，其特征在于:通過調(diào)節(jié)單次注入劑量與當(dāng)前測(cè)得的束流值，在單次掃描注入前改變掃描速度，能夠改善晶片垂直方向的劑量均勻性。
3.如權(quán)利要求1所述的一種晶片離子注入劑量控制方法，其特征在于；通過判斷剩余劑量，調(diào)節(jié)單次注入劑量，能夠保證總掃描次數(shù)為偶數(shù)，從而避免因總掃描次數(shù)為奇數(shù)時(shí)偏移束流的操作，簡(jiǎn)化操作流程。
【文檔編號(hào)】H01J37/317GK103779163SQ201310557473
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王孟志 申請(qǐng)人:北京中科信電子裝備有限公司