[实用新型]离子注入角度测量装置及离子注入系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺设备技术领域，特别是涉及一种离子注入角度测量装置及离子注入系统。

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。

随着半导体工业的进步，半导体器件的特征尺寸和深度不断缩小，特别是进入到65纳米及以下节点，半导体器件本身所允许的阈值电压Vt的变化范围非常小，而离子注入剂量的准确性、均匀性等因素对半导体器件的阈值电压会产生巨大的影响，例如，对于n-MOS器件而言，当技术节点为65nm时，n-MOS器件要求其阈值电压的精度要达到±15mV，当离子注入的角度改变1°时，n-MOS器件的阈值电压将会出现15mV的变化；当技术节点为45nm时，n-MOS器件要求其阈值电压的精度要达到±10mV，当离子注入的角度改变1°时，n-MOS器件的阈值电压将会出现21mV的变化；当技术节点为32nm时，n-MOS器件要求其阈值电压的精度要达到±5mV，当离子注入的角度改变1°时，n-MOS器件的阈值电压将会出现更加明显的变化；这必将会影响半导体器件的性能。因此，为了保证半导体器件性能的稳定性，在对其进行离子注入的时候要严格控制离子注入的角度。

为了实现对离子注入的剂量和角度进行控制，需要闭环控制系统对离子注入的角度进行实时的测量，由于离子注入时离子束会被扫描为具有一定长和宽度的离子束流，要实现对离子注入的角度进行实时准确的测量，需要同时对离子束长度和宽度两个方向同时进行测量。在现有技术中，需要借助如图1至图2所示的两套测量系统来完成上述测量过程。其中图1为X方向检测系统，适于对所注入离子束进行纵向的测量，由图1可知，所述X方向检测系统中包括若干个相互平行设置的梳状检测结构12，由于离子束包括具有正电荷的大量导电杂质离子，当离子束进入所述梳状检测结构12碰撞时，在梳状检测结构12中将引起电子流动，即产生电流。当梳状检测结构12的倾斜角度与离子束的倾斜角度一致时，通过所述梳状检测结构12内的离子数就越多，即产生的电流最小。所述梳状检测结构12构成法拉第单元11，所述法拉第单元11与地线14电连接，所述法拉第单元11和所述地线14之间设有一安培表13。在使用的过程中，先将所述梳状检测结构12朝向离子注入的方向，且保持所述梳状检测结构12与注入截面相垂直；在进行离子注入时，不断调整所法拉第单元11的偏转角度，并记录下来对应于所述法拉第单元11不同偏转角度下所述安培表13所测得的电流值。比较安培表13所测得的电流值，最小电流值时所述法拉第单元11偏转的角度即为离子在纵向上注入的角度，并将所述信息反馈给相应的调节系统根据实际需要进行补偿。图2为Y方向检测系统，适于对所注入离子束进行横向的测量，由图2可知，所述Y方向检测系统包括一个可以移动的法拉第杯15和位于所述可以移动的法拉第杯15后方的三个固定法拉第杯16，此处的可移动的法拉第杯15和固定法拉第杯16的电流检测原理均与所述梳状检测结构12相同。当离子注入时，所述可以移动的法拉第杯15可以水平移动，当所述可以移动的法拉第杯15移动到某个位置时挡住了离子束，此时相应的固定法拉第杯16检测不到离子束，其连接的安培表测量到的电流值为零。又由于所述可以移动的法拉第杯15与所述固定法拉第杯16的偏移差d为定值，而所述可以移动的法拉第杯15此时移动的水平距离L也可以测量出来，根据公式α＝tan^-1(d/L)计算出所述离子束相对于水平方向的倾斜角度值。

在现有工艺中，对离子注入角度测量的时候需要借助两个测试系统分别对横向和纵向的注入角度分别进行测量，且在进行纵向测量时，需要不断调整梳状物的倾斜角度才能找到与离子束注入方向一致的角度，在进行横向测量时，需要移动法拉第杯和辅助法拉第杯结合使用，并通过相应的计算处理才能得出离子束注入的方向，整个操作过程比较复杂。

鉴于此，有必要设计一种新的离子注入角度测量装置及离子注入系统用以解决上述技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种离子注入角度测量装置及离子注入系统，用于解决现有技术中不能同时对离子注入的不同方向同时进行测量，且测量过程复杂繁琐的问题。