[发明专利]离子注入设备及离子注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种离子注入设备，以及采用此离子注入设备进行离子注入的方法。

背景技术

离子注入是半导体制造领域不可缺少的工艺。请参阅图1，图1为现有的离子注入工艺中离子束运动方向和载片台运动方向的示意图；其中，i00表示载片台底部的机械组结构，i1表示离子发生腔，i2表示晶圆，i3表示载片台，i4表示离子束，i5表示法拉第杯，虚线箭头表示载片台i3带动晶圆i2上下移动。现有的离子注入方法，是利用不改变离子束的运动方向、而使载片台上下移动，来实现离子束对整片晶圆的上下移动扫描。在等离子体注入过程中，载片台的上下频繁移动，会产生如下问题：

一、由于离子注入工艺对真空度、洁净度等要求较高，载片台底部的机械组结构通常设置有密封件、损耗件、其它辅助保持真空的部件等连接反应腔内、外的机械部件，比如，波纹管、轴承、密封圈，密封圈用于保持反应腔室内的真空度，并且还需要在载片台上下移动时避免真空泄漏的辅助部件等；在离子注入中，由于载片台频繁地上下移动，这些机械部件很容易损坏，这就要求对该机械组结构经常进行维护和更新，而离子注入设备属于高精密仪器，这些机械部件属于高精密机械部件，高精密机械部件的生产成本高，对其维护的成本较大；并且，由于机械部件较多，该机械组结构占地面积大；

二、由于载片台频繁的机械移动，载片台底部的机械组结构则随之频繁运动，很容易发生机械故障；

三、载片台的上下移动，影响到工艺腔内的高真空度，工艺腔内的真空泄漏现象经常发生，从而降低离子注入工艺的质量和产量；

四、扫描速度慢，很难实现较高的均一性；

五、离子注入到晶圆后，容易在晶圆上产生颗粒。

此外，由于离子注入技术的限制，离子束的束流会发生不稳定、放电、不匀均等问题，由于现有的离子注入设备中，离子发生腔所发出的离子束正对准晶圆，在离子注入过程中，需要使载片台向下移动远离离子束，对离子束进行调整后再将载片台向上移动进行扫描，载片台的下降是靠机械结构的运动，这是需要消耗一定的时间的，在这段时间内，不合格的离子束还会有一部分注入到晶圆上，这将导致晶圆的损伤和影响离子注入质量。

因此，在离子注入过程中，如果载片台不发生机械移动，而是利用改变离子束的运动方向的方法来进行离子注入，则上述载片台底部的机械组结构就可以大大简化，将会有效避免上述问题一至五的发生；并且，如果在检测到离子束不合格后，离子束可以在很短的时间内停止注射到晶圆中，再检测到离子束合格后，再将离子束注入到晶圆中，则会避免上述载片台向下移动原理离子束时，一部分不合格的离子束还会注入到晶圆上的问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明旨在提供一种离子注入设备和离子注入方法，在离子注入过程中，载片台无需上下移动，可以利用离子束的运动方向的改变来实现对晶圆的上下移动扫描，从而可以使载片台底部的机械组结构大大简化；同时，还能够进一步地避免不合格的离子束注入到晶圆上。

为了实现上述目的，本发明的提供了一种离子注入设备，包括离子发生腔、可移动载片台和法拉第杯，其特点为包括：

第一偏转单元，设置于所述离子发生腔和所述法拉第杯之间，用于使所述离子发生腔的发出的离子束沿着一定的方向运动；

第二偏转单元，设置于所述第一偏转单元和所述载片台之间，用于使从所述第一偏转单元出来的离子束发生偏转，从而对准所述载片台上的晶圆进行上下移动扫描；

所述法拉第杯，位于穿过所述第一偏转单元的离子束的运动方向上，用于接受穿过所述第一偏转单元后的离子束的冲击。

优选地，所述第二偏转单元包括第二偏转单元电场源和第二偏转单元控制装置，所述控制装置用于控制所述第二偏转单元发出的电场强度的大小。

进一步地，所述电场源为匀强平行电场，其电场线方向与所述离子束的运动方向形成一定的夹角。

进一步地，所述平行电场的电场线方向与所述离子束的运动方向呈直角。

优选地，所述载片台的底部由可伸缩部件和密封部件组成，所述可伸缩部件用于使所述载片台上下移动，所述密封部件，用于封闭所述离子反应腔室内部。

优选地，所述第一偏转单元用于使所述离子束的运动方向偏离所述晶圆位置。

进一步地，所述第一偏转单元包括电场源和/或磁场源、以及控制装置，所述控制装置通过控制所述电场源和/或所述磁场源的场强，来控制所述第一偏转单元所施加于所述离子束上的力的大小。