專利名稱：一種控制離子均勻注入的二維掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制離子均勻注入的二維掃描方法，涉及離子注入機(jī)，屬于半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
離子注入機(jī)是半導(dǎo)體器件制造中最關(guān)鍵的摻雜設(shè)備之一，是一種通過引導(dǎo)雜質(zhì)注入半導(dǎo)體晶片，從而改變晶片傳導(dǎo)率的設(shè)備，其中雜質(zhì)注入的深度和密度的均勻性都直接決定了注入晶片的品質(zhì)。隨著半導(dǎo)體器件制造的發(fā)展，用于器件制造的晶圓片朝著300mm 以上尺寸擴(kuò)展，而單元器件尺寸則向微納米細(xì)線條減縮，特別是片上晶體管、場效應(yīng)管尺寸的減縮，對(duì)離子束注入摻雜技術(shù)提出了的挑戰(zhàn)。為了保證片上淺結(jié)晶體管和場效應(yīng)管的性能穩(wěn)定和重復(fù)，在離子注入摻雜過程中，要求對(duì)注入劑量、注入能量、注入的重復(fù)性、注入的角度、注入元素純度以及注入劑量的均勻性實(shí)時(shí)精確的閉環(huán)控制和進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)整。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的離子注入機(jī)整機(jī)控制還處在半自動(dòng)狀態(tài)，離子注入摻雜的劑量均勻性控制更是一個(gè)空白，不能滿足微納米器件制造中半導(dǎo)體摻雜工藝的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中離子注入機(jī)無均勻注入的二維掃描控制方法這一問題而提出的一種離子均勻注入的二維掃描控制方法，該發(fā)明應(yīng)用于離子注入機(jī)，不但可以滿足半導(dǎo)體器件制造工藝發(fā)展的需要，而且能夠精確控制掃描和自動(dòng)調(diào)整注入劑量，使得整塊晶圓片上的注入劑量的均勻性得到控制。本發(fā)明通過以下技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)離子均勻性注入的二維掃描系統(tǒng)包括劑量控制器(1)、運(yùn)動(dòng)控制器(2)、移動(dòng)法拉第(3)、掃描板G)、計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)、直線電機(jī)(5)，離子均勻注入的二維掃描方法包括水平方向的靜電掃描和垂直方向的機(jī)械掃描，通過計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器⑵和劑量控制器⑴的協(xié)調(diào)控制以及移動(dòng)法拉第⑶對(duì)束流的檢測，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器( 控制直線電機(jī)( 進(jìn)行的垂直方向的均勻機(jī)械掃描和劑量控制器(1)控制掃描板 (4)進(jìn)行的水平方向的均勻靜電掃描能夠同步運(yùn)行，從而達(dá)到離子均勻注入的二維掃描控制，使得均勻性達(dá)到誤差范圍。所述的水平方向的靜電掃描控制方法如下步驟(9)計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)將基礎(chǔ)線性掃描電壓波形送給劑量控制器⑴；步驟(10)劑量控制器(1)控制掃描板產(chǎn)生線性掃描電壓波形(8)，使離子束沿水平方向線性掃描，掃描長度大于晶圓片直徑；步驟(11)移動(dòng)法拉第(3)，測出水平方向各點(diǎn)的束流，送到劑量控制器(1)，經(jīng)劑量控制器(1)積分送到計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)；步驟(12)計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)計(jì)算并判斷離子束流的均勻性是否在允許范圍，在范圍內(nèi)則進(jìn)行步驟(16)，超出范圍則進(jìn)行步驟(13)；
步驟(13)計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)根據(jù)修正方法對(duì)線性掃面電壓波形斜率進(jìn)行修正計(jì)算，再將修正后的掃描電壓波形送到劑量控制器(1)；步驟(14)最后的掃描電壓波形⑶存儲(chǔ)到劑量控制器⑴中步驟(15)執(zhí)行掃描過程中，劑量控制器⑴判斷是否接收到一個(gè)來自運(yùn)動(dòng)控制器 (2)的掃描同步信號(hào)，有接收到則轉(zhuǎn)入步驟(16)；沒有則返回繼續(xù)等待接收掃描同步信號(hào)；步驟(16)實(shí)時(shí)讀取掃描電壓波形(8)，送到電掃描板，控制離子束完成一次或者多次水平方向的靜電掃描步驟(17)判斷掃描是否結(jié)束，是則轉(zhuǎn)入步驟(18)退出，沒有結(jié)束則返回步驟 (15)，等待下一個(gè)掃描同步信號(hào)。所述的垂直方向的機(jī)械掃描控制方法如下步驟(19)運(yùn)動(dòng)控制器( 控制直線電機(jī)( 做勻速上下往返運(yùn)動(dòng)；步驟00)運(yùn)動(dòng)檢測直線電機(jī)(5)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置；步驟運(yùn)動(dòng)控制器(2)判斷直線電機(jī)(5)的實(shí)際位置是否達(dá)到發(fā)送同步信號(hào)(7)的位置點(diǎn)，若沒達(dá)到，則進(jìn)行步驟00)繼續(xù)等待，若達(dá)到，則進(jìn)入步驟；步驟02)向劑量控制器⑴提供一個(gè)同步信號(hào)；步驟03)判斷一次機(jī)械掃描行程是否完成，若沒有完成則返回步驟(20)，若完成了，則進(jìn)行步驟(M)，退出一次全行程的機(jī)械掃描。本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)1、垂直掃描速度分為快掃和慢掃，每種掃描又提供多種檔位的選擇，能夠精確控制調(diào)節(jié)每次掃描所注入的離子劑量；2、能夠?qū)崿F(xiàn)掃描注入劑量的準(zhǔn)確性、分布的均勻性和多次注入的重復(fù)性。


圖1為本發(fā)明的一種離子均勻注入的二維掃描控制原理2為本發(fā)明的靜電掃描工作流程3為本發(fā)明的機(jī)械掃描工作流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹，但不作為本發(fā)明的限定。如圖1，離子均勻注入的二維掃描控制，由運(yùn)動(dòng)控制器( 控制移動(dòng)法拉第檢測各點(diǎn)束流值，并送到劑量控制器(1)，經(jīng)劑量控制器(1)積分后送到計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)， 計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)根據(jù)束流值修改掃描電壓波形(8)并送到劑量控制器(1)，實(shí)現(xiàn)水平方向離子束流的均勻性；由運(yùn)動(dòng)控制器( 控制直線電機(jī)( 在垂直方向做勻速往返運(yùn)動(dòng)，并向劑量控制器(1)提供同步信號(hào)(7)，由計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))(6)協(xié)調(diào)靜電掃描和機(jī)械掃描，實(shí)現(xiàn)二維掃描的均勻性。本發(fā)明的特定實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做了詳盡說明。對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見的改動(dòng)，或者慣用手段的直接替換，都構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種控制離子均勻注入的二維掃描方法，包括水平方向的靜電掃描和垂直方向的機(jī)械掃描，所述的靜電掃描控制離子束進(jìn)行水平方向的均勻掃描，掃描電壓波形(8)通過移動(dòng)法拉第(3)檢測離子束流在水平方向的分布并計(jì)算修正獲得；所述的垂直方向的機(jī)械掃描，由運(yùn)動(dòng)控制器(2)控制直線電機(jī)(5)帶動(dòng)需注入的硅片進(jìn)行穿越離子束的垂直方向的勻速掃描，并在運(yùn)動(dòng)的過程中向劑量控制器(1)發(fā)送掃描同步信號(hào)(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種離子均勻注入的二維掃描控制方法，其特征在于，控制水平方向的靜電掃描的掃描電壓波形(8)是根據(jù)移動(dòng)法拉第C3)對(duì)離子束流在水平方向的分布狀態(tài)檢測，再通過特定的修正算法，經(jīng)過多次重復(fù)修正獲得。
3.如權(quán)利要求1所述的一種離子均勻注入的二維掃描控制方法，其特征在于，運(yùn)動(dòng)控制器(2)在控制直線電機(jī)(5)進(jìn)行垂直方向的機(jī)械掃描的同時(shí)，向劑量控制器(1)發(fā)送掃描同步信號(hào)⑵。
4.如權(quán)利要求1所述的一種離子均勻注入的二維掃描控制方法，其特征在于，由劑量控制器(1)控制的靜電掃描和由運(yùn)動(dòng)控制器(2)控制的機(jī)械掃描之間通過掃描同步信號(hào) (7)進(jìn)行協(xié)調(diào)配合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制離子均勻注入的二維掃描方法，屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。離子均勻性注入的二維掃描系統(tǒng)包括劑量控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、移動(dòng)法拉第、掃描板、計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))、直線電機(jī)，離子均勻注入的二維掃描方法包括水平方向的靜電掃描和垂直方向的機(jī)械掃描，通過計(jì)算機(jī)(實(shí)時(shí)系統(tǒng))對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器和劑量控制器的協(xié)調(diào)控制以及移動(dòng)法拉第對(duì)束流的檢測，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器控制直線電機(jī)進(jìn)行的垂直方向的均勻機(jī)械掃描和劑量控制器控制掃描板進(jìn)行的水平方向的均勻電掃描能夠同步運(yùn)行，從而達(dá)到離子均勻注入的二維掃描控制，使得均勻性達(dá)到誤差范圍。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)離子注入劑量的精確檢測和劑量的均勻性控制。
文檔編號(hào)H01L21/265GK102446688SQ201010514120
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者伍三忠, 唐景庭, 孫勇, 李慧 申請(qǐng)人:北京中科信電子裝備有限公司