[发明专利]一种离子植入机用离子束监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路的监测系统，特别是涉及一种离子植入机用离子束监测装置。

背景技术

随着集成电路(IC)制程线宽越来越小，晶圆的直径越来越大，晶圆对离子植入的均匀性要求越来越高。因而，对离子植入过程中的离子束密度(beam density)有更高的要求。

现有技术中常通过法拉第杯(Faraday)来监测离子束的大小。法拉第杯量测原理如图1所示，当离子束中的一个正离子达到法拉第杯时，由于法拉第杯需要保持电中性，于是会上传一个电子来进行中和。通过计算电子的数量就可以监测正离子的数量。

但是目前均采用单个法拉第杯独立进行监测，其不能及时发现在植入过程中离子束的分布情况，也不能计算离子束密度。如下图2A所示：植入之前，通过移动法拉第杯来确定离子束在晶圆的X方向上面电流大小是均匀的，然后晶片(wafer)在Y方向移动可以保证整面均匀植入。在植入过程中，如图2B所示，把法拉第杯放在旁边监测单个位置的离子束大小，从而来推断晶圆平面上整个X方向上离子束的大小。这样监测不能实时的知道晶圆上面实际的离子束大小。而且晶圆上的离子束均匀性变化了，旁边监测的法拉第也不能知道。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点和不足，本发明的目的是提供一种离子植入机用离子束监测装置，可以全面地进行离子束的监测。

本发明的离子植入机用离子束监测装置，包括有法拉第杯，所述法拉第杯有多个，形成规则排列的矩阵，用以监测离子植入机腔体(chamber)内多个位置的离子束。

作为上述技术方案的优选，所述矩阵的水平方向和垂直方向分布有相同数量的法拉第杯，形成N×N矩阵，优选形成16×16矩阵。

作为上述技术方案的优选，所述离子植入机用离子束监测装置用于确定离子束的高度和宽度。

作为上述技术方案的优选，所述离子植入机用离子束监测装置用于确定离子束在水平方向上的分布。

本发明通过多个法拉第杯组成法拉第杯矩阵，可以实时监测离子植入机腔体内多个位置的离子束大小，从而可以控制植入过程中的离子均匀度。此外，通过法拉第杯矩阵的联合监测，能够量测到离子束的高度和宽度，并可以便捷地确定离子束密度，显著地改善了离子植入制程。

附图说明

图1是现有技术的法拉第杯原理图；

图2A是现有技术法拉第杯在植入之前的X方向检查图；

图2B是现有技术法拉第杯在植入时的实时量测图；

图3是本发明监测装置量测带状离子束高度的示意图；

图4是本发明监测装置量测束状离子束高度和宽度的示意图；

图5是在本发明监测装置上装入晶片后离子束的示意图；

图6是在本发明监测装置上移出晶片后离子束的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图3-6显示了本发明一优选实施例的离子植入机用离子束监测装置。如图3所示，其中每个方框代表一个法拉第杯。在图中表示了形成16×16矩阵的法拉第杯矩阵。但本领域技术人员应当清楚，本发明还可以使用其它多种可能的矩阵，包括水平方向和垂直方向数量相同的N×N矩阵，以及水平方向和垂直方向数量不同的M×N矩阵，本发明并不受限于此。

图3所示为法拉第杯矩阵量测带状离子束高度的示意图。当具有一定宽度的带状离子束打到该法拉第杯矩阵上时，本实施例中通过各法拉第杯联合进行监测，可以根据感应到离子强度的区域和未感应到离子强度的区域，确定离子束的宽度。图中圆圈表示离子束垂直打入的区域。从图3所示的矩阵可知，在垂直方向上，带状的正离子束打到了从(N，7)到(N，11)的区域，而其它区域没有感应到离子束，因此其宽度相当于5个法拉第杯的高度。

图4所示为法拉第杯矩阵量测束状离子束高度和宽度的示意图。当离子束只有局部打到法拉第杯矩阵上时，也可以根据感应到离子强度的区域和未感应到离子强度的区域，确定离子束的高度和宽度。在图4中，在垂直方向上，束状离子束的范围从(N，6)到(N，12)，因此其高度相当于7个法拉第杯的高度；而在水平方向上，束状离子束的范围从(7，N)到(11，N)，因此其宽度相当于5个法拉第杯的宽度。