一種離子注入機束水平方向注入角度測控裝置及測控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及離子束注入領(lǐng)域，特別是一種離子注入機束水平方向注入角度測控裝 置及測控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自集成電路誕生至今的50多年中，其技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，經(jīng)歷小規(guī)模(數(shù)百 個元件)、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、到今天已進入極大規(guī)模。隨著集成度的提高和電路規(guī) 模的增大，電路中單元器件尺寸不斷縮小，圖形特征尺寸成為每一代電路技術(shù)的特有表征。 隨著關(guān)鍵尺寸的減小和硅片尺寸的增大，對各種生產(chǎn)設(shè)備的要求也越來越高。離子束束流 水平方向相對于注入晶片靶臺上法線方向的角度即水平方向束角度會影響注入的束有效 寬度和注入工藝的溝道效應(yīng)，進而影響注入劑量的均勻性和準確性。過去，離子注入機束水 平方向的注入角度沒有進行在線測量與修正，只是通過離子束傳輸光路的水平度來保證， 而通過傳輸光路自身水平度優(yōu)化極限值為〇. 5度，更小的束水平角度注入無法實現(xiàn)。當集 成電路線寬越來越小時，對注入角度要求會越來越嚴苛，為了滿足當前28納米以下的器件 工藝，注入前實時的監(jiān)測與控制束水平方向的注入角度成了必不可少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種離子注入機束水平 方向注入角度測控裝置及測控方法，使離子注入機的水平方向的注入角度能夠?qū)崿F(xiàn)精確測 量與控制，滿足最新器件生產(chǎn)工藝需求。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種離子注入機束水平方向 注入角度測控裝置，包括束流角度測量裝置和注入角度控制裝置，所述束流角度測量裝置 包括固定陣列法拉第以及能在所述固定陣列法拉第束流入射的正前方左右移動的移動法 拉第杯；所述注入角度控制裝置包括設(shè)置在所述固定陣列法拉第和移動法拉第杯之間的、 用于吸附晶片的注入晶片靶臺、與所述注入晶片靶臺連接的氣浮軸，所述氣浮軸底端與氣 浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接，且所述氣浮軸能在所述氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下帶動所述注 入晶片靶臺旋轉(zhuǎn)和上下移動。
[0005] 所述氣浮軸包括內(nèi)軸和套在所述內(nèi)軸中部的外軸套；所述內(nèi)軸和外軸套之間從上 之下依次設(shè)置有差分密封區(qū)和氣浮區(qū)；所述內(nèi)軸頂端和底端分別與所述注入晶片靶臺、氣 浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接，且所述內(nèi)軸能在所述氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下沿堅直方向上下 移動及旋轉(zhuǎn)。
[0006] 所述內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)角度范圍為±30度，當測得水平方向束有注入角度時旋轉(zhuǎn)運動注 入晶片靶臺，調(diào)整注入角度。
[0007] 所述固定陣列法拉第的法拉第杯個數(shù)為7個或14個。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種利用上述測控裝置測控離子注入機束水平方向注入角 度的測控方法，該方法為：移動法拉第杯在固定陣列法拉第正前方運動，分別依次遮擋 固定陣列法拉第的各個法拉第杯體，形成陰影區(qū)，造成束流值峰谷效應(yīng)；當水平方向 注入角度為零時，移動法拉第杯測得電流達峰值時的位置，對應(yīng)遮擋的固定陣列法拉 第的法拉第杯體電流也同時達到谷值；若束流入射角度為0，移動法拉第杯與對應(yīng)遮 擋的固定陣列法拉第的法拉第杯體峰谷值出現(xiàn)位置偏差值為Ax，移動法拉第杯與對 應(yīng)遮擋的固定陣列法拉第的法拉第杯體之間的距離值是H，則束流入射角度0=arctg #，根據(jù)所述束流入射角度0調(diào)整注入晶片靶臺的旋轉(zhuǎn)角度，保證水平方向注入角度的M 精準性。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明提供了離子注入機水平方 向束角度測控裝置與方法，使得當通過離子束傳輸光路的自校正后束水平度仍然達不到注 入工藝束水平角度要求時，通過氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)對注入水平角度進行修正控制，保證 水平方向注入角度的精準性，提高注入機的工藝性能；同時調(diào)束時通過本發(fā)明的測控裝置 能對水平方向注入角度先在線測量，反饋給控制系統(tǒng)，調(diào)整束傳輸光路電磁參數(shù)值，極大的 減少調(diào)束時間，提高注入機有效工作時間。
【附圖說明】
[0010] 圖1為離子束束水平方向注入角度測控系統(tǒng)構(gòu)成圖； 圖2為束水平方向角度測量法拉第布局示意圖； 圖3為束水平方向角度測量方法原理示意圖； 圖4為固定法拉第杯結(jié)構(gòu)簡圖； 圖5為移動法拉第杯簡圖； 圖6為氣浮軸結(jié)構(gòu)簡圖； 圖7為氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0011] 如圖1和圖2所示，入射的離子束如果水平方向角度為零時，移動法拉第杯2從固 定陣列法拉第1的正前方通過遮擋收集束流，形成陰影區(qū)，由陰影區(qū)形成兩種法拉第在束 的入射方向上束流測量值峰谷效應(yīng)，固定陣列法拉第左右排列能完整覆蓋整個束流面寬， 結(jié)合圖3所示移動的法拉第運動配合陣列布置的固定法拉第能測算寬束內(nèi)多個點的角度 值，其個數(shù)優(yōu)選7個或14個。
[0012]所述的固定陣列法拉第1結(jié)構(gòu)特征如圖4所示，法拉第束流收集杯11底襯裝石墨 板12,防止側(cè)束流漏電流，設(shè)計有絕緣墊13,防止離子束流轟擊杯體產(chǎn)生二次電子溢出中 和測量束流值，杯體外測用永磁體14抑制，永磁體14嵌裝在磁鐵夾15上，束流測量導(dǎo)線16 與法拉第束流收集杯11相連。
[0013] 所述的移動法拉第杯2結(jié)構(gòu)特征如圖5所示，其主要由外電極筒21，內(nèi)電極筒22 和抑制電極板23及開孔石墨擋板24組成，其中外電極筒21與內(nèi)電筒22之間設(shè)有絕緣子， 開孔石墨擋板24外電極筒21為同一電位，法拉第筒采集的束流為內(nèi)電極筒22捕獲的離子 流，由束流測量導(dǎo)線25輸出；防止離子束流轟擊內(nèi)電極筒體產(chǎn)生二次電子溢出中和測量束 流值，抑制電極接線26接在抑制電極板23上。
[0014] 所述的注入晶片靶臺3是晶片吸附臺，其下連接氣浮軸的上端，注片時晶片通過 靜電吸附在上面，由氣浮軸帶動上下掃描。
[0015] 所述的氣浮軸4由內(nèi)軸41和外軸套42組成，內(nèi)軸41需要在高真空區(qū)與大氣區(qū)間 上下運動，在內(nèi)軸41和外軸套42間下部是微小氣浮間隙區(qū)，上部上抽真空過渡的差分密封 區(qū)，內(nèi)軸可在外軸套42旋轉(zhuǎn)運動。
[0016] 所述的氣浮軸4由內(nèi)軸41和外軸套42組成，內(nèi)軸41需要在高真空區(qū)與大氣區(qū)間 上下運動，在內(nèi)軸41和外軸套42間下部是微小氣浮間隙區(qū)，上部上抽真空過渡的差分密封 區(qū)，內(nèi)軸可在外軸套42旋轉(zhuǎn)運動。
[0017] 氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)5由帶高精度編碼器的驅(qū)動電機51，連桿機構(gòu)52,高分辨光 電傳感器53及輔助刻度盤54組成。氣浮軸4內(nèi)軸41下端與氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)5通過 法蘭相連，氣浮軸4的內(nèi)軸41上有一圈螺釘孔，氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)5的法蘭上開沉孔。
【主權(quán)項】
1. 一種離子注入機束水平方向注入角度測控裝置，其特征在于，包括束流角度測量裝 置和注入角度控制裝置，所述束流角度測量裝置包括固定陣列法拉第（1)以及能在所述固 定陣列法拉第（1)束流入射的正前方左右移動的移動法拉第杯（2);所述注入角度控制裝置 包括設(shè)置在所述固定陣列法拉第（1)和移動法拉第杯（2)之間的、用于吸附晶片的注入晶 片靶臺（3)、與所述注入晶片靶臺（3)連接的氣浮軸（4)，所述氣浮軸（4)底端與氣浮軸旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動機構(gòu)（5)連接，且所述氣浮軸（4)能在所述氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)（5)的驅(qū)動下帶動所述 注入晶片靶臺（3)旋轉(zhuǎn)和上下移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入機束水平方向注入角度測控裝置，其特征在于，所 述氣浮軸（4)包括內(nèi)軸（41)和套在所述內(nèi)軸（41)中部的外軸套（42);所述內(nèi)軸（41)和外 軸套（42)之間從上之下依次設(shè)置有差分密封區(qū)（43)和氣浮區(qū)（44);所述內(nèi)軸（41)頂端和 底端分別與所述注入晶片靶臺（3)、氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)（5)連接，且所述內(nèi)軸（41)能在所 述氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)（5 )驅(qū)動下沿堅直方向上下移動及旋轉(zhuǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子注入機束水平方向注入角度測控裝置，其特征在于，所 述內(nèi)軸（41)旋轉(zhuǎn)角度范圍為±30度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入機束水平方向注入角度測控裝置，其特征在于，所 述固定陣列法拉第（1)的法拉第杯個數(shù)為7個或14個。
5. -種利用上述權(quán)利要求1?4之一所述測控裝置測控離子注入機束水平方向注入角 度的測控方法，其特征在于，該方法為：移動法拉第杯（2)在固定陣列法拉第（1)正前方運 動，分別依次遮擋固定陣列法拉第（1)的各個法拉第杯體，形成陰影區(qū)，造成束流值峰谷效 應(yīng)；當水平方向注入角度為零時，移動法拉第杯（2)測得電流達峰值時的位置，對應(yīng)遮擋的 固定陣列法拉第（1)的法拉第杯體電流也同時達到谷值；若束流入射角度為β，移動法拉 第杯（2)與對應(yīng)遮擋的固定陣列法拉第（1)的法拉第杯體峰谷值出現(xiàn)位置偏差值為Λ X，移 動法拉第杯（1)與對應(yīng)遮擋的固定陣列法拉第（1)的法拉第杯體之間的距離值是Η，則束流 入射角度0=arctg ^，根據(jù)所述束流入射角度β調(diào)整注入晶片祀臺（3)的旋轉(zhuǎn)角度，保 證水平方向注入角度的精準性。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子注入機束水平方向注入角度測控裝置及測控方法，測控裝置包括束流角度測量裝置和注入角度控制裝置，束流角度測量裝置包括固定陣列法拉第以及能在固定陣列法拉第束流入射的正前方左右移動的移動法拉第杯；注入角度控制裝置包括設(shè)置在所述固定陣列法拉第和移動法拉第杯之間的、用于吸附晶片的注入晶片靶臺、與注入晶片靶臺連接的氣浮軸，氣浮軸底端與氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)連接。本發(fā)明提供了離子注入機水平方向束角度測控裝置與方法，使得當通過離子束傳輸光路的自校正后束水平度仍然達不到注入工藝束水平角度要求時，通過氣浮軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)對注入水平角度進行修正控制，保證水平方向注入角度的精準性，提高注入機的工藝性能。
【IPC分類】H01L21-66
【公開號】CN104538324
【申請?zhí)枴緾N201410699334
【發(fā)明人】袁衛(wèi)華, 鐘新華, 彭立波, 孫雪平, 易文杰, 許波濤
【申請人】中國電子科技集團公司第四十八研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月27日