[发明专利]一种用于离子注入机靶室的法拉第系统及离子束束流品质检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子束注入领域，具体为一种用于离子注入机靶室的法拉第系统及离子束束流品质检测的方法。

背景技术

早在20世纪60年代，离子注入技术就应用在半导体器件的生产上。离子注入技术就是将某种元素的原子进行电离，并使其在电场中加速，获得较高的速度后射入固体材料的表面，以该表这种材料表面的物理或者化学性能的一种技术。

从1858年世界上第一块集成电路诞生至今的50多年中，世界集成电路技术与产业的飞速发展，经历小规模（数百个元件）、中规模、大规模、超大规模、到今天已进入特大规模（千万以上个元件）的时代。随着集成度的提高和电路规模的增大，电路中单元器件尺寸不断缩小，图形特征尺寸成为每一代电路技术的特有表征。20世纪末，集成电路制造技术主流为0.13微米的8英寸硅片；但是经过几年的时间，100纳米，65纳米，32纳米的工艺也陆续进入生产；同时受到经济利益的驱动，集成电路制造厂商追求更低的生产成本和更高的生产效率。硅片的尺寸也由200mm增大到300mm，从而可以在单块硅片上可以生产更多的器件。

随着关键尺寸的减小和硅片尺寸的增大，对各种生产设备的要求也越来越高。离子注入设备在束平行度、注入剂量的准确性、均匀性等方面也受到非常严峻的挑战。当晶片的尺寸还在150mm或者更小的时候，法拉第可以精确测量到离子束的束流值大小，并且均匀性也满足大规模集成的要求。但是当硅片尺寸增大到300mm后，仅仅通过一个法拉第来测量束流值大小，已经不能满足要求。随着晶片的尺寸增大，同一晶片上的器件注入的剂量变差会越大；离子束在使用的过程中束流的品质是变化的，实时监控束流也变得必要；束平行性也需要测量。

发明内容

为了克服现有的法拉第系统难以监控束流的不足，本发明旨在提供一种用于离子注入机靶室的法拉第系统及离子束束流品质检测的方法，该法拉第系统可检测离子注入设备产生的离子束的束流品质，保证注入工件的离子束各方面均满足要求，从而提高注入工件的良品率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于离子注入机靶室的法拉第系统，其结构特点是，包括具有真空腔体的靶室；置于靶室内的靶台、移动法拉第、角度法拉第、闭环法拉第和电子淋浴器；用于固定工件的所述靶台位于电子淋浴器的正下方；用于检测离子束注入工件之前的束流量的所述移动法拉第位于靶室上部，且可沿着离子束宽度方向，即X方向往复移动；与所述移动法拉第配合测量离子束相对于X方向的倾斜角度α并监控离子束剂量的所述角度法拉第位于靶室下部；用于实时监控离子束的注入束流和剂量的所述闭环法拉第位于电子淋浴器与角度法拉第之间，且该闭环法拉第位于离子束的外侧；所述角度法拉第由多个法拉第杯在X方向上并列布置而成，且两端的两个法拉第杯之间的距离不小于离子束的束宽，所述移动法拉第和闭环法拉第各包括一个法拉第杯；用于在离子注入前中和离子束中电子的所述电子淋浴器位于移动法拉第和靶台之间；

所述法拉第杯包括磁抑制装置，位于磁抑制装置两磁极之间的外电极，位于外电极内侧的内电极，位于外电极和内电极之间的抑制电极；所述抑制电极与所述内电极电连接。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

为了防治内、外电极接触，所述外电极与内电极之间设有绝缘子。

作为一种驱动移动法拉第的法拉第杯沿X方向往复移动的驱动形式，所述的移动法拉第的法拉第杯与驱动电机相连。

进一步地，所述闭环法拉第和注入工件、靶台处于同一平面，便于实时监控离子束注入工件的注入束流和剂量。

为了防止闭环法拉第中的磁场对注入过程产生干扰，所述闭环法拉第外设有屏蔽外罩。

作为一种具体例子，所述角度法拉第包括5个或7个法拉第杯，相邻两个法拉第杯之间的距离相等。

作为具体的工件固定方式，所述靶台通过机械夹持或静电吸附固定工件。

根据本发明的实施例，所述工件优选为晶片。

所述离子束优选为带状束。

进一步，本发明还提供了一种利用以上所述用于离子注入机靶室的法拉第系统进行离子束束流品质检测的方法，其特点是，其包括如下步骤：

1）在离子束注入工件之前，首先驱动移动法拉第沿着束宽度方向进行扫描，获得离子束的束流值大小；并通过离子注入设备的控制设备将离子束的束流值大小调整符合指标要求；