專利名稱：離子注入機劑量控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種劑量控制器，尤其涉及一種半導體制造離子注入工藝中所用的離子注入機劑量控制器，屬于半導體器件制造領域。
背景技術：
集成電路的發(fā)展如今已經(jīng)進入納米級。90nm技術已經(jīng)被突破，開始邁步進入量產(chǎn)。集成電路進入100nm后，電路的結(jié)構和工藝都發(fā)生了許多根本性的變化。要研制出這些電路并達到工業(yè)化生產(chǎn)也給集成電路設備的研發(fā)制造提出了一系列新的要求。使設備的技術難度越來越大，設備的結(jié)構越來越復雜，設備在自動化、可靠性、安全性、防污染上要求越來越高。設備的價格也越來越昂貴，動輒幾百萬甚至上千萬美元一臺。以CMOS電路為例一般以掩膜的多少可定義為電路制造工藝的復雜程度，1個6″0.5μm雙層金屬布線的集成電路工藝步數(shù)達到300步以上。今后最多的金屬層達到10層，工藝工步將成倍增長。針對如此諸多的工藝工步來說，離子注入摻雜只是其中一步，注入摻雜劑量的準確與否在整個工藝工步中是無從發(fā)現(xiàn)的，這就意味著，如果注入摻雜劑量不準確或者誤差大將導致整批晶片的報廢，這種損失是無可估量的。
離子注入在電路縮小后，增加了對源/漏的注入濃度，對電壓的調(diào)整誤差也提高了要求，同時為了減少F對薄柵氧化層的影響，需要低能下大束流機用于對B元素的直接注入。另外，又增加了大傾角注入，這都要對注入位置和濃度進行精確控制，如角度控制精度小于等于0.5°，束平行性誤差小于1″，注入劑量誤差小于±0.5％。國內(nèi)傳統(tǒng)的離子注入機，整機控制還處在半自動狀態(tài)，離子注入摻雜的劑量均勻性控制更是一個空白，不能滿足微納米器件制造中半導體摻雜工藝的要求。研制的劑量控制器能夠?qū)ψ⑷雱┝康木鶆蛐詫嵤┚_的閉環(huán)控制和進行全自動調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本實用新型提供了一種能很好地對離子注入摻雜的劑量均勻性進行控制，滿足微納米器件制造中半導體摻雜工藝要求的全閉環(huán)劑量的離子注入機劑量控制器，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)一種離子注入機劑量控制器包括數(shù)字I/O板、電源控制板、劑量積分板、均勻性控制器、多路法拉第放大板和移動法拉第杯，其中移動法拉第杯與多路法拉第放大板連接，多路法拉第放大板與電源控制板和劑量積分板同時連接，電源控制板與劑量積分板連接，劑量積分板與數(shù)字I/O板和均勻性控制器連接。
所述的數(shù)字I/O(數(shù)字輸入/輸出)板主要是實行束流測量范圍的自動換檔；所述的電源控制板是進行束流的AD轉(zhuǎn)換，并且監(jiān)控束流的低頻紋波和高頻噪聲；所述的劑量積分板對束流進行時間積分，得出單位時間內(nèi)的注入電荷量，從而得出注入劑量；所述的均勻性控制器通過向劑量積分板發(fā)送積分定時脈沖，劑量積分完成后，接收劑量數(shù)據(jù)并計算，得出每次慢速掃描完成后垂直方向的劑量均勻性，通過控制水平方向快掃描的速度來修正垂直方向的劑量不均勻性；所述的多路法拉第放大板是對多種法拉第杯(包括固定法拉第和移動法拉第)進行自動選擇和接收束流的前置放大；所述的移動法拉第是用來在注入前測量水平方向掃描束流的均勻性，在注入摻雜時實時監(jiān)控注入束流的大小與現(xiàn)有技術相比本實用新型的有益效果是1、使用了移動法拉第杯，即可以測量注入束流的均勻性，又可在注入時實時監(jiān)控注入束流，通過劑量積分器的轉(zhuǎn)換，實時將劑量傳送給均勻性控制器，快速計算出每次慢速掃描完成后垂直方向的劑量均勻性，反饋回來以便下次掃描進行劑量修正，從而保證注入劑量的均勻性。
2、能精確定位移動法拉第杯，定位精度可達0.1mm，可進行離子束剖面束流密度分布的測繪，可進行注入前的束流均勻性測量。
3、劑量控制器具有自校準功能，在離子束沒有引出的條件下，借助劑量控制器內(nèi)部的標準模擬源，對劑量控制器測量精度進行校準，確保對注入劑量測量的準確性。


圖1為本實用新型離子注入機劑量控制器結(jié)構示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明新型的限定。
如圖1所示離子注入機劑量控制器，包括數(shù)字I/O板5、電源控制板3、劑量積分板6、均勻性控制器4、多路法拉第放大板2和移動法拉第杯1，其中移動法拉第杯1與多路法拉第放大板2連接，多路法拉第放大板2同時與電源控制板3和劑量積分板6連接，電源控制板3與劑量積分板6連接，劑量積分板6與數(shù)字I/O板5和均勻性控制器4連接。
移動法拉第杯1是離子束束流探測器，它與傳統(tǒng)法拉第杯的區(qū)別就是能夠由編碼電機驅(qū)動，在水平方向作精確定位的移動，通過精確定位，能夠收集不同位置的束流，以便均勻性控制器4能夠修正掃描束流的非均勻性。在注入摻雜時，移動法拉第杯1停在一固定位置，接收每次水平掃描時的束流，將它傳送給多路法拉第放大板2，通過對束流的放大處理和數(shù)字I/O板5對束流范圍的自動換檔，切換到一個適當?shù)牧砍谭秶?，再轉(zhuǎn)化為0～5V的模擬信號傳送給電源控制板3，進行束流的AD轉(zhuǎn)換，并且監(jiān)控束流的低頻紋波和高頻噪聲確定注入束流的大小和束流品質(zhì)。另外，劑量積分板6在掃描注入時，接收均勻性控制器4發(fā)送的積分定時脈沖，將移動法拉第杯1探測到的離子束流對時間進行積分操作，求出該時間段內(nèi)注入摻雜離子的電荷量，且將該值進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到注入摻雜離子的個數(shù)，根據(jù)移動法拉第杯1接收的面積求出注入摻雜的劑量再送給計算機。注入摻雜劑量的概念是單位面積所摻雜離子的個數(shù)D，用公式表示為D＝∫idt/e*s其中，i表示法拉第杯接受到的束流，在劑量測量時，單個離子所帶的電荷量為常數(shù)e，面積為移動法拉第杯1開口的寬度與直線電機每次移動的步距，也為常數(shù)s，所以求出離子束電流對時間的積分，就能確定離子束注入劑量。通過對每次掃描注入時的劑量計算和存儲，不但可以閉環(huán)控制注入劑量，而且可以方便地計算出注入劑量的均勻性。
為了使離子注入機劑量控制器能夠更好的完成工作，同時配套了一劑量控制軟件，該劑量控制軟件是針對注入時實時控制注入劑量的均勻性而編寫的一段嵌入式程序；控制軟件的自動化程度高，在離子束注入摻雜的過程中，將整塊晶圓片沿垂直方向分成許多的水平條帶，在對注入劑量進行實時監(jiān)控、實時補償?shù)耐瑫r，且對各條帶的累積注入劑量進行存儲記憶，若注入過程被意外情況中斷，意外因素消除后，注入可接著進行，確保晶圓片不報廢，為生產(chǎn)節(jié)約成本。
權利要求1.一種離子注入機劑量控制器包括數(shù)字I/O板、電源控制板、劑量積分板、均勻性控制器、多路法拉第放大板和移動法拉第杯，其特征在于所述的移動法拉第杯與多路法拉第放大板連接，多路法拉第放大板與電源控制板和劑量積分板同時連接，電源控制板與劑量積分板連接，劑量積分板與數(shù)字I/O板和均勻性控制器連接。
專利摘要本實用新型公開了一種離子注入機劑量控制器包括數(shù)字I/O板、電源控制板、劑量積分板、均勻性控制器、多路法拉第放大板和移動法拉第杯，其中移動法拉第杯與多路法拉第放大板連接，多路法拉第放大板與電源控制板和劑量積分板同時連接，電源控制板與劑量積分板連接，劑量積分板與數(shù)字I/O板和均勻性控制器連接。由于使用了移動法拉第杯，可以測量注入束流的均勻性，又可在注入時實時監(jiān)控注入束流，通過劑量積分器的轉(zhuǎn)換，實時將劑量傳送給均勻性控制器，快速計算出每次慢速掃描完成后垂直方向的劑量均勻性，反饋回來以便下次掃描進行劑量修正，從而保證注入劑量的均勻性。
文檔編號H01J37/30GK2847523SQ20052014250
公開日2006年12月13日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權日2005年12月5日
發(fā)明者唐景庭, 伍三忠, 郭健輝, 彭立波, 王迪平, 孫勇, 許波濤, 易文杰, 姚志丹, 孫雪平, 謝均宇 申請人:北京中科信電子裝備有限公司