一种控制离子注入均匀分布的方法
【专利摘要】本发明公开了一种精确控制离子注入分布均匀的方法，涉及离子注入机，属于半导体制造领域。该方法包括高精度多通道I/V采集转换、水平方向束分布密度的检测与修正、束平行度检测、垂直扫描控制算法。系统主要由多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机和PMAC运动控制系统构成。本发明能够自动实现离子注入离子的剂量的精确检测、自动实现注入离子分布的均匀性和剂量的准确性控制。
【专利说明】一种控制离子注入均匀分布的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子注入机均匀性控制方法，涉及离子注入机，属于半导体装备制造领域。
【背景技术】
[0002]离子注入机均匀性控制技术是离子注入机的关键技术之一，其工作原理是基于各种控制与测量方法和装置将离子按设定的剂量均匀地、精确地注入到整个晶片表面。但是实际情况，从离子源无法获取如此高均匀性的宽带束，且从分析经过的束流受到空间电荷效应作用、调节单元、空间干扰等诸多因素影响，最终经过校正磁场和减速后到达靶的宽带束，必然不能满足工艺要求的均匀性和平行度，因此必须设计合适的均匀性和平行度校正机构，以在实际工作中根据最终在靶片位置测定的束流均匀性和平行度参数，闭环优化调节宽带束相应参数，最终获得满足工艺要求的均匀性和平行度指标。
[0003]本发明提供了一种机械扫描与电扫描相结合的离子注入机均匀性控制方法，本控制方法体系结构简单，测量与控制精确、可靠。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种控制离子注入均匀分布的方法。
[0005]一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统:包括高精度多通道I/V采集转换、水平方向束分布密度的检测与修正、束平行度检测、垂直扫描控制算法。
[0006]本发明通过以下技术方案实现:
[0007]1.一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统包括:多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机和PMAC运动控制系统。
[0008]2.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:安装在宽束平行透镜入口的多线圈调节磁铁和安装在宽束平行透镜出口的多级调节磁极配合，调节宽带束的均匀性和平行度。其中多线圈调节磁铁通过调节每组线圈的电流状态，改变束流通过区域的磁场分布，进而改变束流通过调节区域后的角度分布；多级调节磁极通过各电机调节各电极的垂直位置，改变与对称磁极之间的极距，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数。3.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:移动法拉第杯和采样法拉第杯通过同轴电缆与PMAC运动控制系统相连。其中采样法拉第杯用于采集束流值，配合多线圈调节磁铁及多级调节磁极完成平行度与均匀性检测；移动法拉第杯用于采集束流值并进行宽带束的平行度与水平方向均匀性校正。
[0009]4.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:直线电机是运动部分执行部件。控制束流采集计算后，控制改变直线电机上下往返运动垂直扫描速度，以达到垂直方向的均匀性。
[0010]5.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:PMAC运动控制器进行束流采集转换并且完成核心算法处理，控制执行机构完成均匀性校正。
[0011]本发明具有如下显著优点:
[0012]1.结构简单:仅由多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机和PMAC运动控制系统等部分构成。
[0013]2.功能可靠:由多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯及采样法拉第杯构成，共同调节以保证宽带束的均匀性与平行度。
[0014]3.易于控制:采样法拉第杯用于采集束流值，并且通过调节多线圈调节磁铁及多级调节磁极改变束流通过区域的磁场分布，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明专利的限定。
[0016]图1是离子注入分布均匀系统体系结构图。
[0017]图2是注入流程图
[0018]图1中，离子注入剂量控制系统包括多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机和PMAC运动控制系统。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图1和附图2对本发明作进一步的介绍，但不作为对本发明的限定。
[0020]如图1所示，一种精确控制离子注入分布均匀的系统:涉及高精度多通道I/V采集转换、水平方向束分布密度的检测与修正、束平行度检测、垂直扫描控制算法；系统主要由多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机和PMAC运动控制系统构成。
[0021]引出的宽带束经安装在宽束平行透镜入口的多线圈调节磁铁和安装在宽束平行透镜出口的多级调节磁极的配合调节，用以保证宽带束的均匀性和平行度。其中多线圈调节磁铁通过调节每组线圈的电流状态，改变束流通过区域的磁场分布，进而改变束流通过调节区域后的角度分布；多级调节磁极通过各电机调节各电极的垂直位置，改变与对称磁极之间的极距，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数。移动法拉第杯和采样法拉第杯通过同轴电缆与PMAC运动控制系统相连，其中采样法拉第杯用于采集束流值，此值用于检测宽带束的均匀性；移动法拉第杯用于采集束流值并进行宽带束的平行度与水平方向均匀性校正。当宽带束不符合期望值时，可逐个调节多线圈调节磁铁每组线圈的电流状态以及多级调节磁极各电机调节各电极的垂直位置，调节局部的磁场强度，配合多线圈调节磁铁及多级调节磁极完成平行度与均匀性检测并最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数。均匀性调节在先，平行度调节在后。
[0022]控制束流采集计算后，控制改变直线电机上下往返运动垂直扫描速度，以达到垂直方向的均匀性。PMAC运动控制器进行束流采集转换并且完成核心算法处理，控制执行机构完成均匀性校正。
[0023]如图2所示的注入流程图，校准后符合平行度及均匀性要求的宽带束，计算出单次扫描剂量，结合菜单剂量得出预计扫描次数；由单行程实际扫描剂量计算出下一行程扫描速度；注入结束时，由剩余剂量与设定极限速度调节的大小关系，确定最终补偿关系。
[0024]本发明专利的特定实施例已对本发明专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明专利精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。
【权利要求】
1.一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统包括:多线圈调节磁铁、多级调节磁极、移动法拉第杯、采样法拉第杯、直线电机和PMAC运动控制系统。
2.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:安装在宽束平行透镜入口的多线圈调节磁铁和安装在宽束平行透镜出口的多级调节磁极配合，调节宽带束的均匀性和平行度。其中多线圈调节磁铁通过调节每组线圈的电流状态，改变束流通过区域的磁场分布，进而改变束流通过调节区域后的角度分布；多级调节磁极通过各电机调节各电极的垂直位置，改变与对称磁极之间的极距，调节局部的磁场强度，最终改变穿过该区域的离子束的偏转角度以调节宽带束的平行度参数。
3.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:移动法拉第杯和采样法拉第杯通过同轴电缆与PMAC运动控制系统相连。其中采样法拉第杯用于采集束流值，配合多线圈调节磁铁及多级调节磁极完成平行度与均匀性检测；移动法拉第杯用于采集束流值并进行宽带束的平行度与水平方向均匀性校正。
4.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:直线电机是运动部分执行部件。控制束流采集计算后，控制改变直线电机上下往返运动垂直扫描速度，以达到垂直方向的均匀性。
5.如权利要求1所述的一种用于精确控制离子注入分布均匀的系统，其特征在于:PMAC运动控制器进行束流采集转换并且完成核心算法处理，控制执行机构完成均匀性校正。
【文档编号】H01J37/317GK103794452SQ201210442577
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】吴巧艳 申请人:北京中科信电子装备有限公司