一种提高离子注入剂量控制精度的方法和系统与流程

本发明属于半导体制造领域，特别是一种提高离子注入剂量控制精度的方法和系统。

背景技术：

在半导体制造工程中，杂质掺杂多采用离子注入加快速退火相结合的方式。“离子注入”是对晶片进行选择性掺杂的重要方式，既能实现剂量控制，同时也能较好地控制杂质的均匀性和穿透深度，因此离子注入机是实现离子注入的关键设备。

随着半导体集成电路的发展，器件的特征尺寸已经进入深亚微米和纳米量级，特征尺寸的减小和硅片尺寸的增大，对注入剂量的准确性和均匀性提出了更高的要求，它直接影响芯片生产的成品率和产品性能，因此注入剂量的精度和均匀性是衡量离子注入机性能的关键指标之一。

目前全机械扫描采用的是束斑中心算法，通过调试出一个好的离子束品质来保证剂量的控制精度，但设备的状态会变化，束斑分布也是变化的，并且不能每次重复同样的束斑分布。因此，通过束斑中心算法来计算扫描速度，会导致离子注入机圆靶盘机械扫描系统注入剂量精度不稳定问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种提高离子注入剂量控制精度的方法和系统，用以至少解决现有技术通过束斑中心算法来计算扫描速度，会导致离子注入机圆靶盘机械扫描系统注入剂量精度不稳定问题。

一方面，本发明实施例提供一种提高离子注入剂量控制精度的方法，包括：

获取束流束斑的径向分布m(y)；

根据所述束斑的径向分布m(y)，计算束斑质心到靶盘中心的距离，即束斑的质心值r；

根据公式计算靶盘径向扫描速度v，其中，k＝1/(2πqn)，q表示单位电荷量，q＝1.6×10-19库仑，n表示电荷量，i表示总电流，r表示束斑的质心值，表示预设离子注入剂量；

驱动所述靶盘以所述径向扫描速度v做径向扫描，同时驱动靶盘旋转做圆环扫描。

进一步，所述获取束流束斑的径向分布m(y)，具体包括：

获取所述靶盘的靶电流和束斑通过靶盘上束斑采集孔的孔电流；

根据所述靶电流和孔电流获取束流束斑的径向分布m(y)。

另一方面，本发明实施例提供一种提高离子注入剂量控制精度的系统，其特征在于，包括：

束斑采集单元，用于获取束流束斑的径向分布m(y)；

质心计算单元，用于根据所述束斑的径向分布m(y)，计算束斑质心到靶盘中心的距离，即束斑的质心值r；

扫描速度计算单元，用于根据公式计算靶盘径向扫描速度v，其中，k＝1/2πqn，q表示单位电荷量，q＝1.6×10-19库仑，n表示电荷量，i表示总电流，r表示束斑的质心值，表示预设离子注入剂量；

径向扫描控制器，用于控制径向扫描机构驱动所述靶盘以所述径向扫描速度v做径向扫描；

旋转电机，用于驱动所述靶盘旋转做圆环扫描。

进一步，所述系统还包括：

靶电流采集单元，用于获取所述靶盘的靶电流；

孔电流采集单元，用于获取所述束斑通过靶盘上束斑采集孔的孔电流；

所述束斑采集单元根据所述靶电流和孔电流获取束斑的径向分布m(y)。

进一步，所述靶盘上设置有多个硅片，多个硅片在靶盘上呈圆环布置，所述圆环与靶盘旋转中心共圆心。

进一步，所述束斑采集单元是法拉第杯。

本发明实施例利用束斑质心到靶盘中心的距离代替束斑中心到靶盘中心的距离计算靶盘径向扫描速度v，克服了束斑分布的变化带来的注入剂量不稳定的问题，实现注入剂量的高精度控制，提高片内、片间、批间均匀性，解决了现有技术通过束斑中心算法来计算扫描速度，会导致离子注入机圆靶盘机械扫描系统注入剂量精度不稳定问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一种提高离子注入剂量控制精度的方法的流程图；

图2为本发明一种提高离子注入剂量控制精度的系统较佳实施例的原理结构示意图；

图3为本发明中圆靶盘旋转扫描的结构示意图。

图中：1、靶盘；2、硅片；3、束流；4、法拉第杯；5、束斑采集孔；6、旋转电机；7、支座；8、气缸。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明第一实施例提供一种提高离子注入剂量控制精度的方法，如图1和3所示，包括以下具体步骤：

s101，获取束流3束斑的径向分布m(y)。

s102，根据所述束斑的径向分布m(y)，计算束斑质心到靶盘1中心的距离，即束斑的质心值r。

s103，根据公式计算靶盘1径向扫描速度v，其中，k＝1/2πqn，q表示单位电荷量，q＝1.6×10-19库仑，n表示电荷量，i表示总电流，r表示束斑的质心值，表示预设离子注入剂量。

s104，驱动所述靶盘1以所述径向扫描速度v做径向扫描，同时驱动靶盘1旋转做圆环扫描。

步骤s101具体包括：获取所述靶盘1的靶电流和束斑通过靶盘1上束斑采集孔5的孔电流；根据所述靶电流和孔电流获取束斑的径向分布m(y)。

本发明实施例中，径向分布m(y)中y只是一个字母，不仅可以表示坐标轴的x方向，也可以表示y方向。图3中，径向分布m(y)中y表示y方向。

本发明实施例通过对束斑径向分布的采集，计算束斑质心距离即束斑的质心值，对束斑的分布情况采用质心值进行量化，采用束斑质心距离替代原束斑中心距离计算靶盘1径向扫描速度，克服了束斑分布的变化带来的注入剂量不稳定的问题，通过径向扫描控制器控制径向扫描机构完成对靶盘1的径向扫描，实现所需区域的高精度剂量控制，本发明解决束流3束斑的各种分布对注入剂量的影响，实现了注入剂量的高精度控制，同时本发明能提高离子注入剂量的均匀性。

本发明实施例利用束斑质心到靶盘1中心的距离代替束斑中心到靶盘1中心的距离计算靶盘1径向扫描速度v，实现注入剂量的高精度控制，提高片内、片间、批间均匀性，解决了现有技术通过束斑中心算法来计算扫描速度，会导致离子注入机圆靶盘1机械扫描系统注入剂量精度不稳定问题。

如图2和3所示，本发明第二实施例提供一种提高离子注入剂量控制精度的系统，包括：

束斑采集单元，用于获取束流3束斑的径向分布m(y)；

质心计算单元，用于根据所述束斑的径向分布m(y)，计算束斑质心到靶盘1中心的距离，即束斑的质心值r；

扫描速度计算单元，用于根据公式计算靶盘1径向扫描速度v，其中，k＝1/2πqn，q表示单位电荷量，q＝1.6×10-19库仑，n表示电荷量，i表示总电流，r表示束斑的质心值，表示预设离子注入剂量；

径向扫描控制器，用于控制径向扫描机构驱动所述靶盘1以所述径向扫描速度v做径向扫描；

旋转电机6，用于驱动所述靶盘1旋转做圆环扫描。

图3中，旋转电机6与支座7固为一体，旋转电机6驱动圆靶盘1做圆环扫描。径向扫描机构可以是气缸8，也可以是普通电机，其驱动圆靶盘1做径向扫描的方式可以采用多种现有技术。当径向扫描机构是气缸8时，气缸8的输出轴驱动旋转电机6、支座7和圆靶盘1做径向扫描，径向扫描中心是圆靶盘1的旋转中心。

本发明实施例中，径向分布m(y)中y只是一个字母，不仅可以表示坐标轴的x方向，也可以表示y方向。图3中，径向分布m(y)中y表示y方向。

可选的，所述系统还包括：

靶电流采集单元，用于获取所述靶盘1的靶电流；

孔电流采集单元，用于获取所述束斑通过靶盘1上束斑采集孔5的孔电流；

所述束斑采集单元根据所述靶电流和孔电流获取束斑的径向分布m(y)。

径向分布m(y)＝孔电流if/(孔电流if+靶电流id)。

可选的，所述靶盘1上设置有多个硅片2，多个硅片2在靶盘1上呈圆环布置，所述圆环与靶盘1旋转中心共圆心。

可选的，所述束斑采集单元是法拉第杯4。

束斑采集孔5和其后的法拉第杯4完成孔束流3的收集。法拉第杯4是一种金属制设计成杯状，用来测量带电粒子入射强度的一种真空侦测器。测得的电流可以用来判定入射电子或离子的数量。束斑采集孔5的数量为至少一个。

本发明实施例在圆靶盘1增加束斑收集孔，可以消除不同机台间的误差。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。