本实用新型属于半导体离子植入设备，涉及一种离子束横截面离子浓度检测系统。
背景技术：
离子注入技术是近30年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性的高新技术，其基本原理是：用带有能量的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。此项高新技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。
在半导体制造工艺中，为了改变晶体结构以达到改变晶圆导电性的目的，常常通过离子植入设备提供离子源，对由离子源产生的离子进行加速以形成加速离子束，而后通过离子束照射到晶圆的整个表面，对整个晶圆进行掺杂，从而达到改变晶圆导电性的目的，离子束照射到晶圆的整个表面的浓度分布均匀状态对于后续制备的晶圆掺杂情况起着至关重要的作用。
法拉第杯是一种用来测量带电粒子入射强度的真空侦测器，其基本原理是：当离子或电子进入法拉第杯以后，会产生电流，测得的电流可以用来判定入射电子或离子的数量，因而可采用法拉第杯对离子束的浓度分布进行检测。
随着半导体器件工艺体积缩小化的发展，在此情况下，设计一个能显示离子束横截面离子浓度分布均匀状态的检测系统，准确的反映离子束的实际分布状态，以有利于优化离子束，对后续制备的晶圆质量十分必要。然而，现有设备中还未有一种针对离子束横截面的浓度分布的检测系统，因此，不能准确的反映离子束的实际分布状态，工作人员不能准确的优化离子束，从而延长了优化离子束的时间；影响后续制备的晶圆质量；不利于对异常离子束或事件判断。
技术实现要素：
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束横截面离子浓度检测系统，用于解决现有技术中缺乏针对离子束横截面的浓度分布检测系统，造成工作人员不能准确的优化离子束，从而延长了优化离子束的时间；影响后续制备的晶圆质量；不利于对异常离子束或事件判断的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种离子束横截面离子浓度检测系统，包括：
离子束，所述离子束横截面包括水平X轴向及与所述X轴向正交的Y轴向；
第一法拉第杯，位于所述离子束末端，沿所述X轴向运行，所述第一法拉第杯的接收面在所述Y轴向的宽度大于所述离子束横截面的Y轴向的宽度，用以接收所述离子束横截面的Y轴向排布的所述离子束；
第二法拉第杯，沿所述Y轴向运行，所述第二法拉第杯的接收面在所述X轴向的长度大于所述离子束横截面的X轴向的长度，用以接收所述X轴向排布的所述离子束；
数据处理器，连接所述第一法拉第杯及所述第二法拉第杯。
优选地，所述离子束横截面的X轴向距离范围为100～350mm。
优选地，所述离子束横截面的Y轴向距离范围为50～150mm。
优选地，还包括调控装置，所述调控装置调节所述离子束的浓度。
优选地，所述调控装置连接于所述数据处理器，包括自动调控装置及手动调控装置中的一种或组合。
优选地，所述第一法拉第杯位于所述离子束与所述第二法拉第杯之间。
优选地，所述第二法拉第杯位于所述离子束与所述第一法拉第杯之间。
优选地，所述第一法拉第杯及所述第二法拉第杯的接收面平行于所述离子束横截面。
优选地，所述离子束包括锑、铟及镓离子束中的一种。
优选地，所述数据处理器包括显示屏。
如上所述，本实用新型的一种离子束横截面离子浓度检测系统，具有以下有益效果：提供一种离子束横截面离子浓度检测系统，用于解决现有技术中不能准确的反映离子束的实际分布状态的问题，使得工作人员能准确的优化离子束，从而缩短了优化离子束的时间；提高后续制备的晶圆质量；有利于对异常离子束或事件的判断。
附图说明
图1显示为本实用新型中的离子束横截面离子浓度检测系统的俯视结构示意图。
图2显示为本实用新型中的离子束的俯视结构示意图。
图3显示为图2中的离子束横截面的结构示意图。
图4显示为本实用新型中的法拉第杯的运行结构示意图。
图5显示为第一法拉第杯测得的离子浓度分布示意图。
图6显示为第二法拉第杯测得的离子浓度分布示意图。
元件标号说明
100 离子束
101 离子
102 离子束横截面
200 第一法拉第杯
300 第二法拉第杯
400 数据处理器
401 显示屏
500 调控装置
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1所示，显示为本实用新型中的离子束横截面离子浓度检测系统的俯视结构示意图。本实用新型提供一种离子束横截面离子浓度检测系统包括离子束100、第一法拉第杯200、第二法拉第杯300及数据处理器400。
具体的，所述离子束100中的离子101由离子源产生，所述离子源包含固体掺杂剂，所述固体掺杂剂的组分包括锑、铟及镓中的一种。因此，所述离子源可提供所述离子101，所述离子101进行加速后形成所述离子束100。
作为示例，所述离子束100包括锑、铟及镓离子束中的一种。如图2所述，显示为本实用新型中的离子束的俯视结构示意图。本实施例中，忽略边缘所述离子101的作用，因此，所述离子101经加速后，可形成具有一定横截面范围的所述离子束100。如图3所述，显示为图2中的离子束横截面102的结构示意图。所述离子束横截面102包括水平X轴向及与所述X轴向正交的Y轴向，所述X轴向与所述Y轴向相交形成原点O。另一实施例中，所述横截面102也可由曲线或曲线与直线组合所围成，此处不作限制。
作为示例，所述离子束横截面102的X轴向距离范围为100～350mm，所述离子束横截面102的Y轴向距离范围为50～150mm，以适用于6寸到12寸晶圆的有效范围。本实施例中所述离子束横截面102的X轴向距离为350mm，所述离子束横截面102的Y轴向距离范围为100mm。在另一实施例中，所述离子束横截面102的X轴向距离范围及所述离子束横截面102的Y轴向距离范围也可分别为250mm及100mm，本领域技术人员可根据实际检测需求进行选择，此处不作限制。
具体的，所述第一法拉第杯200位于所述离子束100末端，沿所述X轴向运行，所述第一法拉第杯200的接收面在所述Y轴向的宽度大于所述离子束横截面102的Y轴向的宽度，用以接收所述离子束横截面102的Y轴向排布的所述离子束100。
具体的，所述第一法拉第杯200可用来测量所述离子101的入射强度，其基本原理是：当所述离子101进入所述第一法拉第杯200以后，会产生电流(I)，测得的电流可以用来判定入射的所述离子101的数量，因而可采用所述第一法拉第杯200对所述离子束100的浓度分布进行检测。
作为示例，所述第一法拉第杯200的接收面平行于所述离子束100的所述离子束横截面102。所述第一法拉第杯200沿所述X轴向运行，所述第一法拉第杯200的接收面在所述Y轴向的宽度大于所述离子束横截面102的Y轴向的宽度，因而可接收所述离子束横截面102的Y轴向排布的所述离子束100。如图4所示，显示为本实用新型中的法拉第杯的运行结构示意图。本实施例中，所述第一法拉第杯200的接收面平行于所述离子束横截面102，以有效地接收所述离子束100，节约空间。在另一实施例中，所述第一法拉第杯200的接收面与所述离子束横截面102之间也可具有一定的倾斜角，只需确保所述第一法拉第杯200的接收面的横截面宽度在所述Y轴向的宽度大于所述离子束横截面102的Y轴向的宽度即可，此处不作要求。
作为示例，所述第二法拉第杯300的接收面平行于所述离子束横截面102。
具体的，所述第二法拉第杯300沿所述Y轴向运行，所述第二法拉第杯300的接收面在所述X轴向的长度大于所述离子束横截面102的X轴向的长度，用以接收所述X轴向的所述离子束100。本实施例中，所述第二法拉第杯300的接收面平行于所述离子束横截面102，以有效地接收所述离子束100，节约空间。在另一实施例中，所述第二法拉第杯300的接收面与所述离子束横截面102之间也可具有一定的倾斜角，只需确保所述第二法拉第杯300的接收面的横截面长度在所述X轴向的长度大于所述离子束横截面102的X轴向的长度即可，此处不作要求。
作为示例，所述第一法拉第杯200位于所述离子束100与所述第二法拉第杯300之间。所述第一法拉第杯200沿所述X轴向以一定的速度运行，吸收Y轴向所述离子束100发射的所述离子101，所述第一法拉第杯200将吸收到的所述离子束100的浓度信息传输给所述数据处理器400。所述第二法拉第杯300在所述第一法拉第杯200运行结束后，自所述Y轴向以一定的速度运行，吸收X轴向所述离子束100发射的所述离子101，所述第二法拉第杯300将吸收到的所述离子束100的浓度信息传输给所述数据处理器400。本实施例中，所述第一法拉第杯200沿所述X轴向的运行速度为3mm/s，所述第二法拉第杯300沿所述Y轴向的运行速度也设为3mm/s，以充分吸收所述离子束100。所述第一法拉第杯200及所述第二法拉第杯300的运行速度，本领域技术人员可根据实际需要进行设定，此处不作限制。
作为示例，所述第二法拉第杯300也可位于所述离子束100与所述第一法拉第杯200之间，本领域技术人员可根据实际需要进行设定，此处不作限制。
具体的，所述数据处理器400，连接所述第一法拉第杯200及所述第二法拉第杯300，接收所述第一法拉第杯200测得的所述Y轴向的所述离子束100的浓度，如图5所示，显示为第一法拉第杯测得的离子浓度分布示意图；及接收所述第二法拉第杯300测得的所述X轴向的所述离子束100的浓度，如图6所示，显示为第二法拉第杯测得的离子浓度分布示意图。所述数据处理器400，将收集到的所述离子束100的浓度进行比对与计算，得出所述离子束横截面102中对应的点处的所述离子101的平均浓度。如图5及6所示，所述第一法拉第杯200测得Y轴向所述原点O处的所述离子束100的浓度为I1，所述第二法拉第杯300测得X轴向所述原点O处的所述离子束100的浓度为I2，所述原点O处的所述离子束100的平均强度为I1与I2之和的平均值，因而，所述数据处理器400可准确的反映所述离子束100实际的分布状态。
作为示例，所述数据处理器400还包括显示屏401。所述显示屏401可将所述数据处理器400计算后得到的所述离子束100的异常点进行显示，以直观的为工作人员提供所述离子束100的异常点。
作为示例，所述离子束横截面离子浓度检测系统还包括调控装置500，所述调控装置500可调节所述离子束100的浓度。所述调控装置500连接于所述数据处理器400，包括自动调控装置及手动调控装置中的一种或组合。
具体的，所述数据处理器400可计算出所述离子束横截面102内的所述离子束100的平均离子浓度分布，所述显示屏401显示出所述离子束横截面102内异常点，而后直接调控所述自动调控装置，或所述数据处理器400通过所述显示屏401显示出所述离子束横截面102内异常点，工作人员根据所述异常点的数值，手动调控所述离子束100，以满足所述离子束100浓度的均匀性，使得工作人员能准确的优化所述离子束100，从而缩短了优化所述离子束100的时间；提高后续制备的晶圆质量；有利于对异常所述离子束100或事件的判断。
综上所述，本实用新型的离子束横截面离子浓度检测系统，在X轴向上具有第一法拉第杯，及与X轴向正交的Y轴向上具有第二法拉第杯，可准确的反映离子束的实际分布状态，使得工作人员能准确的优化离子束，从而缩短了优化离子束的时间；提高后续制备的晶圆质量；有利于对异常离子束或事件的判断。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。