[发明专利]离子注入实时检测和控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子注入实时检测和控制装置，特别是涉及一种通过测量用于中和带电离子的电子流来实时地控制离子注入的装置。

背景技术

离子注入是用来把改变导电率的杂质引入半导体晶片的标准技术。所需要的杂质材料在离子源中被离子化，离子被加速成具有规定能量的离子束，而且离子束对准晶片的表面。射束中的高能离子深入半导体材料的主体并且嵌入半导体材料的晶格形成导电率符合需要的区域。

而且用离子注入法在单晶或多晶硅中掺杂，是制造现代集成电路中使用的一种常规工艺过程。由于半导体产品的生产逐渐趋向较大晶圆(从8英寸到12英寸，而现在已向18英寸发展)的工艺，单晶圆工艺(一次处理一片晶圆)最近已被广泛地采用。晶圆工件越大，注入所需的时间就越长，因此要想达到一定的注入剂量均匀性和注入角度均匀性也变得越来越困难。

并且对作为半导体离子掺杂工艺线的关键设备之一的离子注入机，也提出了很高的要求，要求离子注入机具有：整机可靠性好、生产效率高、多种电荷态离子宽能量范围注入、精确控制束注入能量精度、精确控制束纯度、低尘粒污染、整机全自动控制、注片均匀性和重复性好等多种功能和特征。所以需要能够精确控制晶片注入掺杂剂量控制器，它是离子注入掺杂核心技术之一。

现有技术的剂量检测是对注入晶片或其他工件中的离子的测量。在控制注入离子的剂量时，为了动态调节注入，从而在注入的工件中达到均匀性，通常采用反馈控制系统。所述控制系统利用监控电流来控制扫描速度。法拉第盘或法拉第杯周期性地测量束流，并调节扫描速度以确保连续掺杂。但是周期性测量不能实时的检测注入剂量的变化，从而不能实时的对注入剂量进行调整，所以不能确保注入晶片的均匀性。同时由于离子注入束斑大小的不一和变化，导致大束斑情况下，晶片边缘常出现注入剂量过度现象，以及在小束斑情况下，易于做无谓的过度扫描，降低了应有的产能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的离子注入检测中不能实时检测，从而导致晶片中注入剂量不均匀的缺陷，提供一种离子注入检测装置，从而能够实时的检测注入剂量的变化，并实时的自动地调整晶圆相对于离子束流扫描的速度和幅度，所以能够使得晶片注入剂量更均匀，产能效率更高。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种离子注入实时检测和控制装置，其包括一束流传输系统、一电子枪和一工件，一电量测量模块，用于测量所述电子枪发射并进入所述工件的电量；以及一扫描控制模块，用于根据所述电量测量模块测量的电量，控制工件相对离子束流的移动和/或控制所述束流传输系统生成的离子束流，进而控制注入剂量和注入均匀性。

较佳地，所述电量测量模块为一电流表。

较佳地，所述电子枪为PEF。

较佳地，所述工件为晶圆。

较佳地，所述扫描控制模块用于调节工件相对离子束流扫描的速度和幅度和/或所述束流传输系统生成的束流的束流角度分布和束流强度分布，进而控制注入剂量和注入均匀性，从而提高产能效率。

本发明还提供了一种离子注入实时检测和控制装置，其包括一束流传输系统和一电子枪，其特点是所述离子注入实时检测和控制装置还包括一探针，具有一偏置电压并用于接收所述电子枪产生的部分电子；一电量测量模块，用于测量流入所述探针的电量；以及一扫描控制模块，用于根据所述电量测量模块测量的电量，控制工件相对离子束流的移动和/或控制所述束流传输系统生成的离子束流，进而控制注入剂量和注入均匀性。

较佳地，所述电量测量模块为一电流表。

较佳地，所述电子枪为PEF。

较佳地，所述探针临近所述电子枪的电子发射口，从而减少对离子束流的影响。

较佳地，所述用于调节工件相对离子束流扫描的速度和幅度和/或所述束流传输系统生成的束流的束流角度分布和束流强度分布，进而控制注入剂量和注入均匀性，从而提高产能效率。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的离子注入实时检测和控制装置通过检测用于中和带电离子的电子流量，从而能够实时的反馈离子束流中实际注入到晶圆上的离子剂量，从而通过控制晶圆相对于离子束流扫描的速度和幅度，使得晶片中各个区域，特别是晶圆边缘的注入剂量保持均匀，进一步地提高了注入晶片的质量。

本发明的另一特征效果是其可按晶圆的所在扫描位置以及离子束流的束斑尺寸，实时调整扫描幅度消除过渡扫描，从而达到产能最优化。此外由于只需要对原有的离子注入设备做少量的改动就可达到提高均匀性，产能最优化的目的，所以节约了生产成本。