专利名称：一种离子注入装置和方法
技术领域：
本发明涉及集成电路的制造领域，尤其是涉及一种用于根据制造过程中的线宽调 整注入离子剂量的装置和方法。
背景技术：
随着集成电路制造中的线宽越来越小，多晶硅(Poly)蚀刻后检查(After Etch Inspection, ΑΕΙ)晶片的特征尺寸(Critical Dimension, CD)受到蚀刻的影响越来越明 显。多晶硅蚀刻后的图形特征尺寸(Poly AEI⑶)在同一晶片上会呈现圆形分布，如图1、 图2所示，靠近晶片中心点的⑶比较小，靠近晶片边缘的⑶比较大。因为⑶大，开启电压 就大；CD小，开启电压就小，所以在晶片上的不同CD就导致了同一晶片上元器件的阈值电 压(VT)相差很多，晶片的直径越大，这种差别就越明显。目前在注入离子调整阈值电压(VT Implants, VT注入)的时候，多采用同一晶片 整面均勻注入的方式，这样的方式并不能有效地调整同一晶片上不同CD导致的不同VT。为了解决上述问题，本发明提供了一种在离子注入过程中根据同一晶片上的CD 分布调整离子注入量，使注入同一晶片的离子注入量呈不均勻分布，从而可以在同一晶片 上调整不同的VT，使不同元器件的开启电压的差别减小的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的就是提供一种根据制造过程中的线宽调整注入 离子剂量的方法和装置。为了实现上述目的，本发明提出的一种离子注入装置，包括离子源，用于向晶片注射离子束；极板，设置于上述离子束的传播通道两侧，用于产生偏转电压场；LENS磁场，设置于上述偏转电压场之后，用于将发散的离子束变平行；晶片支座，包括用于放置晶片的晶片支持面，位于所述晶片支持面背面直径处的 转动轴，与晶片支持面连接的水平旋转轴。作为上述技术方案的优选，所述离子束在竖直方向上位于被注射的晶片直径处。作为上述技术方案的优选，所述晶片支持面绕转动轴转动以使放置在晶片支持面 上的晶片得到倾斜角。作为上述技术方案的优选，水平旋转轴带动晶片支持面和转动轴一起旋转。为了实现上述目的，，本发明还提出一种离子注入的方法，包括以下步骤根据晶片上特征尺寸的分布，设定离子束X方向上不均勻分布；控制晶片支座的水平旋转轴来控制晶片以晶片圆心为原点进行旋转，使得晶片任 一直径上离子浓度和离子束X方向上的分布成正比。作为上述技术方案的优选，通过调整极板施加的偏转电压设定离子束X方向上的 不均勻分布。
3
作为上述技术方案的优选，所述离子束在X方向的宽度大于晶片的直径。本发明提出一种离子注入装置和方法，装置包括离子源；极板，设置于上述离子 束的传播通道两侧；LENS磁场，设置于上述偏转电压场之后；晶片支座包括用于放置晶片 的晶片支持面，位于所述晶片支持面背面直径处的转动轴，与晶片支持面连接的水平旋转 轴。方法包括以下步骤根据晶片上特征尺寸的分布，设定离子束竖直方向上不均勻分布； 控制晶片支座的水平旋转轴来控制晶片以晶片圆心为原点进行旋转，使晶片任一直径上离 子浓度和离子束X方向的分布成正比。本发明使注入同一晶片的离子注入量呈不均勻分 布，从而在同一晶片上调整VT分布，使不同元器件的开启电压的差别减小。
图1为晶片上特征尺寸及阈值电压圆形分布示意图；图2为晶片直径上特征尺寸及阈值电压分布图；图3为本发明注入离子装置及原理示意图；图4为调整后的离子束在晶片上的注入量分布示意图；图5为本发明优选实施例中偏转电压变化示意图；图6为发散的电子束经过LENS磁场后平行射出的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明。如前所述，图1中，由于特征尺寸⑶在同一晶片上成圆形分布，越靠近晶片圆心⑶ 越小，越靠近边缘CD越大。因此，在注入离子时如果能够调整离子注入量，使注入圆心位置 的离子量多，注入边缘位置的离子量少，就可以弥补CD的差异，从而减小元器件的开启电 压(即阈值电压VT)的差异。本发明所提出的离子注入装置的优选实施例如图3所示，包括发射离子束的离子 源；设置于离子源发出的离子束传播通道两侧的极板2，用于产生偏转电压场；设置于上述 偏转电压场之后的LENS磁场3，用于将经过偏转电压场后发散的离子束变平行，所述LEN 磁场3为电磁场，可以由带铁芯线圈产生，磁场强度受到流过的电流、线圈匝数和铁芯的影 响；晶片支座4，包括用于放置晶片的晶片支持面5，位于所述晶片支持面背面直径处的转 动轴7，与晶片支持面5连接的水平旋转轴6。离子源发出离子束经偏转电压场和LEN磁场3后在竖直方向上位于被注射的晶片 直径处，即离子束会注射到晶片的直径处。晶片支持面5可以绕转动轴7转动以使放置在晶片支持面5上的晶片得到倾斜水平旋转轴6转动时，带动晶片支持面5和转动轴7 —起旋转。本发明所提出的离子注入方法的原理如图3所示，首先将需要进行离子注入的晶 片固定在晶片支座4的晶片支持面5上，晶片支座4的旋转水平旋转轴6是与晶片支持面5 相连接并通过晶片的圆心，与离子束照射方向相同。首先通过转动转动轴7将晶片在空间 中调整为任意合适的需要将离子注入的角度，即倾斜角。离子束(Beam)S在X方向上成不 均勻分布，且在竖直方向上位于晶片的直径位置，并且，其发射宽度大于晶片的直径，其中，
4X方向是指与离子束射出方向垂直的竖直方向(如图3所示)。之后，旋转水平旋转轴6， 由水平旋转轴6带动晶片支持面5、转动轴7和晶片以晶片圆心为原点一起旋转，本实施例 中，旋转速度可以为100RPM。这样，离子在晶片上就成同心圆分布，晶片任一直径上离子浓 度和离子束X方向的分布成正比。由于特征尺寸⑶在同一晶片上成圆形分布，越靠近晶片圆心⑶越小，越靠近边缘 CD越大。因此，如图4所示，将离子束在X方向上的注射量调整为图中实线所示的分布，就 可以实现在晶片中心注入更多的离子，在晶片边缘注射更少的离子，这样就可以弥补CD在 晶片上如图2所示的不均勻分布而导致的元器件VT较大差异。当然也可以根据需要对离 子束的分布作出调整，例如，将离子束调整为如图4中虚线所示的分布，在晶片中心注入较 少离子，而在晶片边缘注入更多的离子。离子束在X方向的分布是通过调整极板2施加的偏转电压来获得的，图5中实线 表示施加的偏转电压随时间线性变化，这样将使离子束在X方向上呈现均勻分布。图5中虚 线所示施加的偏转电压随时间非线性变化，这样将使离子束呈现X方向上非均勻分布。具 体施加的偏转电压数值可以根据测量晶片上的CD分布和实际需要而确定，因为测量晶片 上的CD和决定注入离子量是本领域常用的公知技术，此处不再累述。在本实施例中，向CD 分布如图2所示的晶片注入离子时，要实现X方向上呈现出两侧稀疏中间较密的非均勻分 布。离子束经过偏转电压场后发生偏转，并形成非均勻分布后还要经过LENS磁场3， 使发生偏转的离子束平行射出，LENS磁场3的原理如图6所示，该磁场自上而下不是均勻 分布，而是逐渐变大，主要是通过改变带铁芯线圈中的铁芯的大小来实现，磁场大的地方铁 芯大，磁场小的地方铁芯小。离子经过该磁场受力和磁场大小成正比，也是自上而下变大。 从而使自上而下的离子进入后偏转角度也是越来越大，如图6所示，Θ1< Θ2< Θ3。这 样，经过该LENS磁场3后，原本发散的离子束就可变成平行的离子束射出，平行射出的离子 束仍然是非均勻分布的。本发明中所示的LENS磁场3的宽度应大于晶片宽度和离子束的 发射宽度，以保证所有离子束都经过透镜而平行射向晶片表面。虽然以上披露了本发明的具体实施方式
，其并非用以限定本发明，任何所属技术 领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作少许更动与改进，因此本发明的保 护范围应以权利要求所界定为准。
权利要求
一种离子注入装置，其特征在于，包括离子源，用于向晶片注射离子束；极板，设置于上述离子束的传播通道两侧，用于产生偏转电压场；LENS磁场，设置于上述偏转电压场之后，用于将发散的离子束变平行；晶片支座，包括用于放置晶片的晶片支持面，位于所述晶片支持面背面直径处的转动轴，与晶片支持面连接的水平旋转轴。
2.如权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于所述离子束在竖直方向上位于被注 射的晶片直径处。
3.如权利要求1或2所述的离子注入装置，其特征在于所述晶片支持面绕转动轴转动 以使放置在晶片支持面上的晶片得到倾斜角。
4.如权利要求1或2所述的离子注入装置，其特征在于水平旋转轴带动晶片支持面和 转动轴一起旋转。
5.一种使用如权利要求1所述的离子注入装置注入离子的方法，其特征在于包括以下 步骤根据晶片上特征尺寸的分布，设定离子束X方向上不均勻分布；控制晶片支座的水平旋转轴来控制晶片以晶片圆心为原点进行旋转，使晶片任一直径 上离子浓度和离子束χ方向上的分布成正比。
6.如权利要求5所述的注入离子的方法，其特征在于通过调整极板施加的偏转电压设 定离子束X方向上的不均勻分布。
7.如权利要求5所述的注入离子的方法，其特征在于所述离子束在竖直方向的宽度大 于晶片的直径。
全文摘要
本发明提出一种离子注入装置和方法，装置包括离子源；极板，设置于上述离子束的传播通道两侧；LENS磁场，设置于上述偏转电压场之后；晶片支座包括用于放置晶片的晶片支持面，位于所述晶片支持面背面直径处的转动轴，与晶片支持面连接的水平旋转轴。方法包括以下步骤根据晶片上特征尺寸的分布，设定离子束竖直方向上不均匀分布；控制晶片支座的水平旋转轴来控制晶片以晶片圆心为原点进行旋转，使晶片任一直径上离子浓度和离子束X方向的分布成正比。本发明使注入同一晶片的离子注入量呈不均匀分布，从而在同一晶片上调整VT分布，使不同元器件的开启电压的差别减小。
文档编号H01L21/265GK101928927SQ20091015003
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者陈雪峰 申请人:和舰科技(苏州)有限公司