一种低能大束流离子注入机均匀性调节的方法与流程

本发明属于半导体芯片制造领域，特别涉及低能大束流离子注入机对硅晶圆注入离子工艺中的自动均匀性调节方法。

背景技术：

半导体芯片被广泛的应用于人们衣食住行中，各行业对于半导体芯片的性能要求也逐步提高，作为生产半导体芯片的重要环节，低能大束流离子注入机在大尺寸晶圆注入中起着关键作用，作为离子注入工艺过程中重要指标的均匀性与重复性备受关注。束流在通过低能大束流离子注入机注入至硅晶圆时，会依次通过线圈组与磁极组这两个重要的硬件，调节这两个硬件是降低均匀性指标的关键。由于线圈组和磁极组中需要调节的磁极和线圈个数较多，人工凭借经验调节既费时又有很多局限性，因此一种自动调节低能大束流离子注入机均匀性指标的调节方法很重要。

线圈组在前，磁极组在后，当前端离子源产生的束流稳定且均一性相对较小时仅通过调节磁极组能够使均匀性降低至客户要求的指标。磁极组的调节主要依靠调节每对磁级之间的间距但在设备中磁极间距调节范围有限并不能保证最终均匀性指标，因此先调节磁极组前方的线圈组将均匀性指标压低很有必要，专利cn105895487a中所描述仅通过调节刺激组，且在调节过程中选3组磁极作为模型求解参数来矫正均匀性，虽然在一定程度上能够快速降低均匀性指标，但对于半导体芯片批量生产，保证每个芯片性能统一，使均一性指标降低至0.5％乃至于更低具有一定的局限性。

上述有关于低能大束流均一性调节方法存在一些局限性：

1.传统凭操作人员经验调节均匀性速度慢，且精度低。

2.仅调节磁极组降低均匀性的方法不利于机台性能的进一步升级。

技术实现要素：

本发明的主要目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种更可靠的调节方法。能够对低能大束流机台中的线圈组与磁极组进行调节，从而降低均匀性指标实现技术突破。

在研究过程中发现，受机台本身硬件影响，线圈组通电流对于调节范围内各采样点都影响；磁极磁间距的调节，只影响单个磁极与其相对应部分范围。针对这一特性提出本发明内容。

如图2所示具体方法步骤如下：

1)初始化线圈组和磁极组。

2)采集束流截面流强并求得流强均值j0。

3)单个线圈逐次通过相同电流i，建立电流变化和流强变化δjp关系。

4)结合线圈组调节限制，用计算机求解，得到一组电流调节解。

5)将各个线圈调节值输入机台。

6)判断是否达到预期均匀性，若没有则继续重复线圈组调节的3)至6)，若达到则进入磁极组的调节。

7)初始化磁极组。

8)采集束流截面流强并求得流强均值j1。

9)每个磁极按顺序依次调节相同距离d，建立磁间距变化和流强变化δjr关系。

10)结合磁极组调节限制，用计算机求解，得到一组磁极调节解

11)将磁极调节值输入机台

12)判断是否达到预期均匀性，若没有则继续重复磁极组调节的9)至12)，若达到则结束。

本发明具有如下显著优点：

1.该方法运算速度快，准确度高可实现实施动态调节。

2.该测试方法说明为提高半导体芯片整体性能，提高成品率具有重要的意义。

附图说明

图1为低能大束流离子注入调节示意图。

图中1分析光栏，2线圈组，3平行透镜，4磁极组

图2为测试方法说明图

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明启示下作出的与本发明具有相同或近似的技术方案均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、结构部分均为公知技术。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。如图1所示，低能大束流离子注入机注入时束流会依次通过分析光栏(1)、线圈组(2)、平行透镜(3)最终通过磁极组(4)后打至硅晶圆表面，在此过程中能降低均匀性指标的可控装置有线圈组(2)和磁极组(4)。

如图2所示一种低能大束流离子注入机均匀性调节的方法包括：线圈组的调节方法(1)、磁极组的调节方法(2)。本发明主要是通过调节这两个装置来改善均匀性指标。具体是通过如下技术方案实现的：

1)全部线圈不通电且全部磁极至初始位置(3)。

2)需要离子注入的硅晶圆尺寸是确定的例如10inch约25.4cm，那么需要调节的范围即束流的截面宽度就要大于10inch。假定以晶圆中心为坐标原点，所需调节的束流宽度为(-x，x)，那么2x＞10inch。需要调节的束流范围为在所需移动法拉第调节范围(-x，x)设置m个采样点，得到各采样点与相应位置流强jp的关系，并求得初始流强均值j0(4)，这个流强均值j0即为线圈组所有采集点调节的目标值，进入循环后，需要重新采集求束流均值作为新一轮的目标值。

3)每个线圈加电流i且其余线圈不通电流时各采样点流强与初始流强均值j0作差，得到每组线圈调节范围(-x，x)内采样处电流变化和流强变化δjp关系，n组线圈有n组变化关系(5)。

4)结合机台硬件调节限制，用计算机求解超定方程组(线圈个数n是有限的，原则上m值越多结果越准确，所以m远远大于n)，得到一组各个线圈调节的电流调节解，进入循环后可用首次求解方程组参数加快调节速率(6)。

5)将各个线圈调节值输入机台(7)。

6)判断是否达到预期均一性，若没有达到重复进行2)至6)步，若达到则继续(8)。

7)保持线圈调节结果且全部磁极至初始位置(9)。

8)同样的磁极组调节范围也为(-x，x)，采样点也是同样的个数和位置，这样有益于降低硬件搭建成本节省调节时间，在所需移动法拉第调节范围(-x，x)设置m个采样点，得到各采样点与相应位置流强jr的关系，并求得初始流强均值j1(10)，这个流强均值j1即为所有磁极组采集点调节的目标值。进入循环后，需要重新采集求束流均值作为新一轮的目标值。

9)磁极组分为上磁极和下磁极，当调节上磁极位置时，下磁极要保持位置不变，反之亦可。其数据采集遵循如下规律：第一个磁极调节距离d，其余位置保持不变采集一组数据。第二个磁极测试时保持第一个磁极调节d，第二个磁极移动d，其余位置保持不变测试一组数据。第三个磁极测试时保持前两个磁极调节d，第三个磁极移动d时测试一组数据......以此类推。第k-1个磁极移动距离d后得到1组流强值jrk-1。第k-1个磁极保持不变，第k个磁极移动距离d后测得1组流强值jrk，δjr＝jrk-jrk-1这样就得到一组第k个磁极调节范围(-x，x)内采样处电流变化和流强变化δjr关系，k个磁极有k组变化关系(11)。

10)结合机台硬件调节限制，用计算机求解，得到一组各个磁极调节磁间距调节解，由于硬件环境相同进入循环后可用首次求解方程组参数加快调节速率(12)。

11)将各个磁极调节值输入机台(13)。

12)判断是否达到预期均一性，若没有达到重复进行8)至12)，若达到则结束(14)。