離子注入系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體及顯示器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子注入系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子工業(yè)的快速發(fā)展，離子注入已經(jīng)成為微電子器件制備工藝中的一種重要的摻雜技術(shù)，也是控制金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,M0SFET)閾值電壓的一個(gè)重要手段。離子注入工藝?yán)秒x子注入機(jī)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的摻雜，即將特定的雜質(zhì)原子以離子加速的方式注入到半導(dǎo)體材料內(nèi)，改變半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性，并最終形成所需的半導(dǎo)體器件。
[0003]隨著半導(dǎo)體器件的尺寸越來(lái)越小，對(duì)離子注入的劑量準(zhǔn)確度和均勻性的要求也越來(lái)越高，對(duì)于作為半導(dǎo)體離子摻雜工藝線的關(guān)鍵設(shè)備之一的離子注入設(shè)備也提出了更高的要求，例如:要求離子注入設(shè)備生產(chǎn)效率高、整機(jī)可靠性好、精確控制束純度、精確控制注入能量、全自動(dòng)化控制、注入均勻和重復(fù)性好等。因此，能夠準(zhǔn)確監(jiān)控?fù)诫s劑量和均勻性的離子注入系統(tǒng)正變得越來(lái)越不可或缺。
[0004]現(xiàn)有的一種劑量監(jiān)測(cè)方法是采用法拉第杯周期性地測(cè)量束流，并調(diào)節(jié)掃描速度以確保連續(xù)摻雜。但是這種監(jiān)測(cè)方法是在離子注入前周期性測(cè)量離子束情況，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)離子注入的劑量變化，從而不能實(shí)時(shí)地對(duì)注入劑量進(jìn)行調(diào)整，無(wú)法確保注入基板的劑量準(zhǔn)確度和均勻性。若要監(jiān)測(cè)注入到基板上的離子劑量，需要將基板進(jìn)行退火后再進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估，退火處理會(huì)導(dǎo)致注入后的晶格結(jié)構(gòu)重排，不能如實(shí)反映離子注入的真實(shí)數(shù)據(jù)。另外，該方法無(wú)法監(jiān)測(cè)劑量較低的離子注入工藝。
[0005]現(xiàn)有的另一種監(jiān)測(cè)方法是對(duì)離子注入后的樣品進(jìn)行二次離子質(zhì)譜測(cè)試以獲取注入劑量和均勻性等數(shù)據(jù)，但是這種方法成本較高，測(cè)試周期較長(zhǎng)，并且也無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種離子注入系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)離子注入劑量，導(dǎo)致離子注入劑量準(zhǔn)確度不高、注入均勻性不好的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，作為本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種離子注入系統(tǒng)，包括:
[0008]離子源模塊，用于產(chǎn)生離子束；
[0009]工藝腔，待注入離子的基板設(shè)置在所述工藝腔中，所述離子源模塊產(chǎn)生的離子束通入所述工藝腔內(nèi)，以對(duì)所述基板進(jìn)行離子注入；
[0010]所述離子注入系統(tǒng)還包括劑量探測(cè)模塊，所述劑量探測(cè)模塊用于對(duì)注入所述基板的離子劑量和離子均勻性進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。
[0011]優(yōu)選地，所述離子注入系統(tǒng)還包括劑量修正控制模塊，所述劑量修正控制模塊用于接收所述劑量探測(cè)模塊的測(cè)量數(shù)據(jù)、將所述測(cè)量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對(duì)比、并根據(jù)對(duì)比結(jié)果對(duì)所述離子源模塊產(chǎn)生的離子束進(jìn)行調(diào)整，使注入所述基板的離子劑量和離子均勻性滿足預(yù)定要求。
[0012]優(yōu)選地，所述劑量探測(cè)模塊包括至少一個(gè)光檢測(cè)單元，所述光檢測(cè)單元包括激光發(fā)生器和光電探測(cè)器，所述激光發(fā)生器用于產(chǎn)生照射到所述基板上的探測(cè)光，所述光電探測(cè)器用于檢測(cè)從所述基板表面反射的反射光的光強(qiáng)；
[0013]所述劑量探測(cè)模塊還包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元能夠根據(jù)所述光強(qiáng)計(jì)算所述基板表面的離子濃度。
[0014]優(yōu)選地，所述劑量探測(cè)模塊包括多個(gè)所述光檢測(cè)單元，多個(gè)所述光檢測(cè)單元均勻分布以對(duì)所述基板的不同位置進(jìn)行檢測(cè)。
[0015]優(yōu)選地，所述劑量探測(cè)模塊還包括掃描單元，所述掃描單元包括可移動(dòng)支架，所述可移動(dòng)支架能夠沿所述基板的表面移動(dòng)，所述光檢測(cè)單元設(shè)置在所述可移動(dòng)支架上。
[0016]優(yōu)選地，所述激光發(fā)生器為氬離子栗浦光源，所述激光發(fā)生器產(chǎn)生的探測(cè)光的波長(zhǎng)為 500-550nm。
[0017]優(yōu)選地，所述劑量修正控制模塊包括數(shù)據(jù)對(duì)比單元和修正單元，所述數(shù)據(jù)對(duì)比單元用于將所述測(cè)量數(shù)據(jù)與所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對(duì)比，并將對(duì)比結(jié)果發(fā)送給所述修正單元，當(dāng)對(duì)比結(jié)果顯示所述測(cè)量數(shù)據(jù)不在所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)時(shí)，所述修正單元根據(jù)所述測(cè)量數(shù)據(jù)與所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍之間的差值對(duì)所述離子源模塊產(chǎn)生的離子束進(jìn)行調(diào)整。
[0018]優(yōu)選地，所述修正單元通過(guò)調(diào)整所述離子束的電流密度分布來(lái)調(diào)整注入所述基板的尚子劑量和尚子均勾性。
[0019]優(yōu)選地，所述離子注入系統(tǒng)還包括質(zhì)量分析模塊，所述質(zhì)量分析模塊用于從所述離子源模塊產(chǎn)生的離子束中選出所需注入的離子種類(lèi)，并將選出的離子通入所述工藝腔內(nèi)。
[0020]優(yōu)選地，所述質(zhì)量分析模塊包括篩選單元、加速單元和聚焦單元，所述篩選單元用于從所述離子束中篩選出所需注入的離子種類(lèi)，所述加速單元包括電場(chǎng)發(fā)生器，所述電場(chǎng)發(fā)生器用于對(duì)篩選后的離子束進(jìn)行加速，所述聚焦單元用于對(duì)加速后的離子束進(jìn)行聚焦，并將聚焦后的離子束通入所述工藝腔內(nèi)。
[0021]作為本發(fā)明的第二個(gè)方面，還提供一種離子注入方法，包括以下步驟:
[0022]采用離子束對(duì)試做基板進(jìn)行離子注入；
[0023]對(duì)注入所述試做基板的離子劑量和離子均勻性進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，獲取測(cè)量數(shù)據(jù)；
[0024]將所述測(cè)量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)對(duì)比結(jié)果對(duì)所述離子束進(jìn)行調(diào)整，使注入所述試做基板的離子劑量和離子均勻性滿足預(yù)定要求；
[0025]采用調(diào)整后的離子束對(duì)其余基板進(jìn)行離子注入。
[0026]優(yōu)選地，采用調(diào)整后的離子束對(duì)其余基板進(jìn)行離子注入的步驟包括:
[0027]對(duì)注入所述基板的離子劑量和離子均勻性進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)；
[0028]根據(jù)探測(cè)結(jié)果對(duì)所述離子束進(jìn)行調(diào)整，使注入所述基板的離子劑量和離子均勻性滿足預(yù)定要求。
[0029]優(yōu)選地，對(duì)注入所述試做基板的離子劑量和離子均勻性進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)的步驟包括:
[0030]采用探測(cè)光對(duì)所述試做基板進(jìn)行照射；
[0031]檢測(cè)從所述試做基板反射的發(fā)射光的光強(qiáng)；
[0032]根據(jù)所述光強(qiáng)計(jì)算所述試做基板表面的離子濃度。
[0033]優(yōu)選地，所述測(cè)量數(shù)據(jù)包括測(cè)量得到的所述離子濃度，所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍包括預(yù)設(shè)離子濃度范圍，將所述測(cè)量數(shù)據(jù)與所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)對(duì)比結(jié)果對(duì)所述離子束進(jìn)行調(diào)整的步驟包括:
[0034]將測(cè)量得到的所述離子濃度與預(yù)設(shè)離子濃度范圍進(jìn)行對(duì)比；
[0035]當(dāng)測(cè)量得到的所述離子濃度不在預(yù)設(shè)離子濃度范圍內(nèi)時(shí)，根據(jù)兩者之間的差值對(duì)所述離子束進(jìn)行調(diào)整。
[0036]優(yōu)選地，對(duì)所述離子束進(jìn)行調(diào)整的步驟包括:
[0037]對(duì)所述離子束的電流密度分布進(jìn)行調(diào)整。
[0038]優(yōu)選地，采用離子束對(duì)試做基板進(jìn)行離子注入的步驟還包括:
[0039]對(duì)所述離子束進(jìn)行篩選，從所述離子束中選出所需注入的離子種類(lèi)；
[0040]采用電場(chǎng)對(duì)篩選后的離子束進(jìn)行加速；
[0041]對(duì)加速后的離子束進(jìn)行聚焦。
[0042]優(yōu)選地，所述離子注入方法還包括在采用離子束對(duì)試做基板進(jìn)行離子注入之前進(jìn)行的:
[0043]采用法拉第杯對(duì)所述離子束進(jìn)行預(yù)調(diào)整。
[0044]優(yōu)選地，所述試做基板為玻璃基板或硅基板，所述試做基板的數(shù)量為1-10。
[0045]本發(fā)明采用劑量探測(cè)模塊對(duì)基板上的離子注入劑量和均勻性進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給劑量修正控制模塊對(duì)離子束進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，從而實(shí)現(xiàn)離子注入工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控，保證了基板離子注入劑量的準(zhǔn)確性和較好的均勻性。
[0046]此外，光探測(cè)是一種靈敏度很高的無(wú)損非接觸式探測(cè)方法，所以本發(fā)明在對(duì)樣品完全沒(méi)有損傷的情況下，提高了離子注入工藝的劑量準(zhǔn)確性和均勻性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體器件參數(shù)的精確控制。
【附圖說(shuō)明】
[0047]附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0048]圖1是依照本發(fā)明一種實(shí)施例的離子注入系統(tǒng)的模塊示意圖；
[0049]圖2是依照本發(fā)明一種實(shí)施例的離子注入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖3是本發(fā)明實(shí)施例所提供的