[发明专利]一种离子注入机中剂量控制系统

说明书

本发明涉及一种离子注入机中剂量控制系统，属于半导体制造领域。一种离子注入机中剂量控制系统，包括上位机(1)、光缆(2)、嵌入式系统(3)、法拉第筒(4)、同轴电缆(5)、剂量控制器(10)及其内部的档位选择与AD转换模块(6)、束流检测设备(7)、波形发生器(8)、X/Y向扫描电源(9)。说明书对一种离子注入机中剂量控制系统做出了详细说明，并给出了具体实施例。

技术领域

本发明涉及一种离子注入机中剂量控制系统，特别是应用在离子注入机采集离子束流和剂量，并实时控制离子束并将离子按设定剂量均匀地注入到晶片上，属于离子注入机的关键技术之一。

背景技术

离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一。随着半导体器件制造的集成度向片上系统规模发展，特别是片上晶体管、场效应管尺寸的减缩，对离子束注入掺杂技术提出了很明显的挑战。为了保证片上浅结晶体管和场效应管的性能稳定和重复，在离子注入掺杂过程中，要求对注入剂量、注入能量、注入的重复性、注入角度、注入元素纯度、以及注入剂量的均匀性实施精确的闭环控制和进行全自动调整。

针对现有技术而提出的离子注入过程中的剂量控制系统，该发明应用于离子注入机，其能够精确检测和自动调整注入剂量，使得整块晶圆片上的注入剂量均匀性得到控制，且满足半导体器件制造工艺发展的需要。

发明内容

本发明专利提出一种实时性高、功能完善、专用的控制系统用于离子注入机中的剂量控制。

本发明专利通过以下技术方案来实现：

一种离子注入机中剂量控制系统，其特征在于：该系统包括上位机(1)、光缆(2)、嵌入式系统(3)、法拉第筒(4)、同轴电缆(5)、剂量控制器(10) 及其内部的档位选择与AD转换模块(6)、束流检测设备(7)、波形发生器(8)、X/Y向扫描电源(9)。

1.所述的剂量控制系统实现了束流采集、扫描波形数据下载与上传、挡位选择、剂量标定与采集、扫描波形相关特性参数获取和剂量控制器自检等功能。嵌入式系统(3)通过光缆(2)连接上位机(1)进行通信，嵌入式系统(3) 采用美国国家仪器(NI)的嵌入式控制器(CompactRIO)，其运行实时操作系统 (RTOS)，能提供微秒级精度的定时器。法拉第筒(4)通过同轴电缆(5)采集的束流值送至剂量控制器(10)。采集的束流值经档位选择与AD转换模块(6)，最终由数据电缆传送至嵌入式系统(3)。法拉第筒(4)采集的束流值可以由束流检测设备(7)实时读取，便于观测。嵌入式系统(3)主要实现的功能有点状束斑束品质检测、水平方向束角度和束平行度测量、束俯仰角检测、束流水平方向分布均匀性测量与校准、注入前剂量测量与标定和晶片注入控制和注入过程监测及数据记录等。根据嵌入式系统(3)的相关检测结果，完成校准扫描波形数据下载与上传，将校准数据传给剂量控制器(10)，剂量控制器(10)将校准数据由数字量转为模拟量经过波形发生器(8)，向扫描电源(9)输出，完成束流的校准。X/Y向扫描通过嵌入式系统(3)应用软件触发实现同步。

本发明具有如下显著优点：

1.剂量控制系统稳定可靠，能够自动实现离子注入剂量的精确检测、自动调整和剂量均匀性控制；

2.所述的剂量控制系统实时性非常高、能够提供微秒级精度的定时器；

3.系统拓展性好，能够在此基础上额外添加其他模块，如运动控制模块；

4.相较传统嵌入式系统，本控制系统开发周期短、技术难度低，整个系统体积小巧，更适合应用于工业现场。

附图说明

图1是本发明所述剂量控制系统硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，但不作为对本发明的限定。