离子源装置及其控制方法、离子注入设备和存储介质与流程

1.本公开涉及晶圆处理技术领域，具体地，涉及一种离子源装置及其控制方法、离子注入设备和存储介质。


背景技术：

2.离子注入设备大多包括离子源装置、引导装置和真空腔室，离子源装置用于产生注入的离子束，真空腔室用于保持真空环境并放置待加工的晶圆，引导装置用于将离子源装置产生的离子束引导并加速注入到晶圆中。
3.现有离子源装置中，离子束的产生是利用电子撞击注入真空反应室的气体源使其离子化，该过程中，气体源并不能一直停留在真空反应室，而是会扩散出去，导致大多数气体源没有参加反应而被白白浪费，气体利用率低；并且电子与气体源碰撞是不定向的，导致离子化效率低；对于大电流的制程，需要更多的气体源，而大量的气体源进入真空反应室，对真空反应室的导电性产生干扰，造成离子束不稳定。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了至少部分的解决上述问题，本公开提供一种离子源装置及其控制方法、离子注入设备和存储介质，技术方案如下。
5.根据本公开的离子源装置，包括：
6.腔室，所述腔室上设置有气体源入口和离子束出口；
7.放电件，设置在所述腔室内，用于在加载电信号之后产生电子；
8.气体引入件，用于通过所述气体源入口向所述腔室内引入气体，以与电子碰撞产生离子束；
9.电场产生件，设置在所述腔室上，用于在所述腔室内产生辅助所述电子偏转的电场，以使所述电子朝向所述气体源入口运动；
10.电源，用于向所述电场产生件提供正电压；
11.检测件，连接至所述离子束出口，用于所述电源在一第一电压值与一第二电压值之间变化时，采集所述离子束的实时表征参数；以及
12.控制单元，与所述电源和所述检测件分别连接，用于根据所述实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据所述最大表征参数值调整所述电源的输出电压，以向所述电场产生件提供优选电压。
13.在一可实施方式中，所述控制单元包括：
14.存储模块，用于存储实时表征参数与电源的电压值对应关系表；
15.查询模块，用于查询所述对应关系表，找到最大表征参数值对应的所述电压值，以确定所述电源的输出电压值；以及
16.控制模块，用于根据所述输出电压值，控制所述电源的输出电压，以使所述电源向所述电场产生件提供优选电压。
17.在一可实施方式中，所述腔室包括相对设置的第一壁和第二壁，所述第一壁与所述第二壁之间通过第三壁相连，所述气体源入口设置在所述第一壁上，所述离子束出口设置在所述第二壁上，所述放电件穿过所述第三壁伸入至所述腔室内。
18.在一可实施方式中，所述电场产生件设置在所述第一壁上，所述电场产生件与所述第一壁之间设置有第一绝缘件，所述电场产生件与所述电源的正极相连，所述第一壁与所述电源的负极相连。
19.在一可实施方式中，所述电场产生件上设置有穿设孔，所述气体引入件通过所述穿设孔伸入至所述腔室内，且所述气体引入件与所述电场产生件之间设置有第二绝缘件。
20.根据本公开的离子源装置控制方法，应用于如上所述的离子源装置，所述方法包括如下步骤：
21.于所述电源在一第一电压值与一第二电压值之间变化时，采集表征离子束当前状态的实时表征参数；
22.根据所述实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据所述最大表征参数值调整所述电源的输出电压，以向所述电场产生件提供优选电压。
23.在一可实施方式中，所述实时表征参数至少包括离子束的电流。
24.在一可实施方式中，根据所述实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据所述最大表征参数值调整所述电源的输出电压，以向所述电场产生件提供优选电压，包括：
25.存储实时表征参数与电源的电压值对应关系表；
26.查询所述对应关系表，找到最大表征参数值对应的所述电压值，以确定所述电源的输出电压值；以及
27.根据所述输出电压值，控制所述电源的输出电压，以使所述电源向所述电场产生件提供优选电压。
28.根据本公开的一种离子注入设备，包括离子源装置、引导装置和工艺腔，所述离子源装置用于产生注入的离子束，所述工艺腔用于保持真空环境并放置待加工的晶圆，所述引导装置用于将所述离子源装置产生的离子束引导并加速注入到晶圆中，所述离子源装置为如上所述的离子源装置。
29.根据本公开的一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如上所述的离子源装置控制方法。
30.本公开具有如下有益效果：基于电场产生件、电源、检测件以及控制单元的设置，在电源向电场产生件提供不同大小的正电压时，表征离子束当前状态的实时表征参数会有所不同，且该实时表征参数被检测件采集并发送至控制单元，控制单元则会根据该实时表征参数来调整电源，以使电源向电场产生件提供优选电压，如此，不仅使得电子朝向气体源入口聚集，大大增加了气体的反应效率，提高了气体利用率和离子化效率，对于大电流的制程，也无需更多的气体源，避免了过多气体源对真空反应室的导电性干扰，提升了离子束稳定性；而且，通过控制单元调整电源，避免了电场过大电子提前偏转，电场过弱电子偏转错过气体源入口，保证了电子朝向气体源入口聚集。
31.以下结合附图，详细说明本公开的优点和特征。
附图说明
32.本公开的下列附图在此作为本公开的一部分用于理解本公开。附图中示出了本公开的实施方式及其描述，用来解释本公开的原理。在附图中，
33.图1为根据本公开的一个示例性实施例的离子源装置的结构示意图；
34.图2为根据本公开的一个示例性实施例的真空装置的控制单元的结构框图；
35.图3为根据本公开的一个示例性实施例的实时表征参数与电源的电压值对应关系曲线图；
36.图4为根据本公开一个实施例的真空装置控制方法的流程图；
37.图5为根据本公开一个实施例的真空装置控制方法中步骤s20的示意图；
38.图6为根据本公开一个实施例的离子注入设备的结构示意图。
39.图中标号说明：
40.10、腔室；11、第一壁；12、第二壁；13、第三壁；101、气体源入口；102、离子束出口；20、放电件；30、气体引入件；40、电场产生件；50、电源；60、检测件；70、控制单元；71、存储模块；72、查询模块；73、控制模块；80、第一绝缘件；90、第二绝缘件；100、离子源装置；200、引导装置；300、工艺腔。
具体实施方式
41.在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本公开。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本公开的可选实施例，本公开可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。
42.根据本公开的第一方面，提供一种离子源装置。
43.如图1和图2所示，本公开一个实施例的离子源装置100，用于产生并发射离子束，包括腔室10、放电件20、气体引入件30、电场产生件40、电源50、检测件60以及控制单元70。
44.腔室10上设置有气体源入口101和离子束出口102，气体通过气体引入件30从气体源入口101引入腔室10内，离子束从离子束出口102射出。放电件20设置在腔室10内，用于在加载电信号之后产生电子。气体引入件30用于通过气体源入口101向腔室10内引入气体，以与电子碰撞产生离子束，气体引入件30可以采用管状件，也可以采用连接有软管的管接头。电场产生件40设置在腔室10上，用于在腔室10内产生辅助电子偏转的电场，以使电子朝向气体源入口101运动，以便与气体碰撞产生离子束，电场产生件40可以是板状件，板状件的厚度与腔室10的腔壁厚度相等。电源50用于向电场产生件40提供正电压，以使电场产生件40产生会吸引电子的正电，给原本杂乱的电子一个方向引导，使电子往气体源入口101方向聚集。检测件60连接至离子束出口102，用于电源50在一第一电压值与一第二电压值之间变化时，采集离子束的实时表征参数。控制单元70与电源50和检测件60分别连接，用于根据实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据最大表征参数值调整电源50的输出电压，以向电场产生件40提供优选电压。
45.上述的离子源装置100，基于电场产生件40、电源50、检测件60以及控制单元70的设置，在电源50向电场产生件40提供不同大小的正电压时，表征离子束当前状态的实时表征参数会有所不同，且该实时表征参数被检测件60采集并发送至控制单元70，控制单元70
则会根据该实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据最大表征参数值调整电源50，以使电源50向电场产生件40提供优选电压，如此，不仅使得电子朝向气体源入口101聚集，大大增加了气体的反应效率，提高了气体利用率和离子化效率，对于大电流的制程，也无需更多的气体源，避免了过多气体源对真空反应室的导电性干扰，提升了离子束稳定性；而且，通过控制单元70调整电源50，避免了电场过大电子提前偏转，电场过弱电子偏转错过气体源入口101，保证了电子朝向气体源入口101聚集。
46.再一次参阅图2，在本公开的一个实施例中，控制单元70包括存储模块71、查询模块72以及控制模块73。存储模块71用于存储实时表征参数与电源50的电压值对应关系表，如图3所示，图3示出了电源50的电压值在0v～200v之间变化时，实时表征参数随着电源50的电压值变化的曲线。查询模块72用于查询对应关系表，找到最大表征参数值对应的电压值，以确定电源50的输出电压值。控制模块73用于根据输出电压值，控制电源50的输出电压，以使电源50向电场产生件40提供优选电压。
47.结合参阅图3，对于不同气体或不同放电件20，可以通过控制单元70先使电源50在第一电压值(如0v)与第二电压值(如200v)之间变化，变化过程中，检测件60采集离子束的实时表征参数(如，离子束电流)，存储模块71存储实时表征参数与电源50的电压值对应关系表，该过程中实时表征参数必然有最大表征参数值，该最大表征参数值对应的电源50输出的电压值称为优选偏压电源值，优选偏压电源值标定为e0，该e0值即可作为电源50的输出电压值，向电场产生件40提供优选电压，基于该优选电压，更容易激发大电流离子束，从而提高离子化效率。
48.再一次参阅图1，腔室10包括相对设置的第一壁11和第二壁12，第一壁11与第二壁12之间通过第三壁13相连，气体源入口101设置在第一壁11上，离子束出口102设置在第二壁12上，放电件20穿过第三壁13伸入至腔室10内。如此，在气体经过气体源入口101通入腔室10时，气体与放电件20产生的电子碰撞产生离子束，离子束更容易经过离子束出口102射出腔室10，减少了离子束的损耗。这里，放电件20的个数可以不止一个，可以是相对设置的两个，甚至是多个，从而能满足大电流制程的需求。
49.在本公开的一个实施例中，电场产生件40设置在第一壁11上，电场产生件40与第一壁11之间设置有第一绝缘件80，电场产生件40与电源50的正极相连，第一壁11与电源50的负极相连。如此，可以在不改变现在有腔室10整体结构的前提下，通过设置电场产生件40就可以有效的提高气体利用率，且第一绝缘件80能够使电场产生件40与腔室10之间绝缘。
50.进一步地，电场产生件40上设置有穿设孔(穿设孔图中未标记)，气体引入件30通过穿设孔伸入至腔室10内，且气体引入件30与电场产生件40之间设置有第二绝缘件90。基于第二绝缘件90并结合第一绝缘件80的设置，可以使电场产生件40、腔室10和气体引入件30三者之间相互绝缘，从而使电场产生件40成为一个独立电位。
51.根据本公开的第二方面，提供一种离子源装置100控制方法。
52.如图4所示，根据本公开的离子源装置100控制方法，应用于如上所述的离子源装置100，所述方法包括如下步骤：
53.s10：于电源50在一第一电压值与一第二电压值之间变化时，采集表征离子束当前状态的实时表征参数；
54.s20：根据实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据最大表征参数值调整电源
50的输出电压，以向电场产生件40提供优选电压。
55.在本公开的一个实施例中，实时表征参数至少包括离子束的电流。
56.如图5所示，根据实时表征参数确定一最大表征参数值，并根据最大表征参数值调整电源50的输出电压，以向电场产生件40提供优选电压，包括：
57.s21：存储实时表征参数与电源50的电压值对应关系表；
58.s22：查询所述对应关系表，找到最大表征参数值对应的所述电压值，以确定所述电源50的输出电压值；以及
59.s23：根据所述输出电压值，控制所述电源50的输出电压，以使所述电源50向所述电场产生件40提供优选电压。
60.具体地，结合参阅图3，首先通过控制单元70使电源50在第一电压值(如0v)与第二电压值(如200v)之间变化，变化过程中，检测件60采集离子束的实时表征参数(如，离子束电流)，存储模块71存储实时表征参数与电源50的电压值对应关系表，对应关系表可以通过如图3所示的曲线图直观反映，从曲线图可以看出，实时表征参数具有最大表征参数值(最大表征参数值对应曲线的最高点)，该最大表征参数值对应的电源输出的电压值称为优选偏压电源值，优选偏压电源值标定为e0，该e0值即可作为电源50的输出电压值，以向电场产生件40提供优选电压。
61.根据本公开的第三方面，提供一种离子注入设备。
62.如图6所示，本公开一个实施例的离子注入设备，包括离子源装置100、引导装置200和工艺腔300，离子源装置100用于产生注入的离子束，工艺腔300用于保持真空环境并放置待加工的晶圆，引导装置200用于将离子源装置100产生的离子束引导并加速注入到晶圆中，离子源装置100为如上所述的离子源装置100，离子束通过离子束出口102射出经引导装置200引导并加速注入到晶圆中。
63.根据本公开的第四方面，提供一种存储介质。该存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如上所述的离子源装置100控制方法。
64.在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
65.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
66.另外，在本公开各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
67.或者，本公开上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开实施例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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以
是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本公开各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
70.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
71.以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。