離子注入設(shè)備及離子注入方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種等離子注入設(shè)備和等離子體注入方法，包括：在離子注入前，將載片臺上的晶圓固定設(shè)置；開啟離子發(fā)生腔和第一偏轉(zhuǎn)單元；離子發(fā)生腔發(fā)出離子束穿過第一偏轉(zhuǎn)單元后沖擊到法拉第杯上，法拉第杯檢測離子束的屬性；如果離子束的屬性符合要求，第二偏轉(zhuǎn)單元開啟；離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開第二偏轉(zhuǎn)單元沖擊到晶圓上；通過控制第二偏轉(zhuǎn)單元的施加于離子束上的力的大小，來控制離子束的偏轉(zhuǎn)角度，從而使離子束在晶圓上作上下移動掃描；在離子注入的整個過程中，載片臺不發(fā)生任何動作。本發(fā)明減少了載片臺的維護成本，減小了對工藝腔的真空度的影響，避免了晶圓上顆粒的產(chǎn)生，并提高了響應(yīng)速度，從而提高了工藝質(zhì)量。
【專利說明】離子注入設(shè)備及離子注入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種離子注入設(shè)備，以及采用此離子注入設(shè)備進行離子注入的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子注入是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域不可缺少的工藝。請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有的離子注入工藝中離子束運動方向和載片臺運動方向的示意圖；其中，i00表示載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)，il表示離子發(fā)生腔，i2表示晶圓，i3表示載片臺，i4表示離子束，i5表示法拉第杯，虛線箭頭表示載片臺i3帶動晶圓i2上下移動。現(xiàn)有的離子注入方法，是利用不改變離子束的運動方向、而使載片臺上下移動，來實現(xiàn)離子束對整片晶圓的上下移動掃描。在等離子體注入過程中，載片臺的上下頻繁移動，會產(chǎn)生如下問題:
[0003]一、由于離子注入工藝對真空度、潔凈度等要求較高，載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)通常設(shè)置有密封件、損耗件、其它輔助保持真空的部件等連接反應(yīng)腔內(nèi)、外的機械部件，比如，波紋管、軸承、密封圈，密封圈用于保持反應(yīng)腔室內(nèi)的真空度，并且還需要在載片臺上下移動時避免真空泄漏的輔助部件等；在離子注入中，由于載片臺頻繁地上下移動，這些機械部件很容易損壞，這就要求對該機械組結(jié)構(gòu)經(jīng)常進行維護和更新，而離子注入設(shè)備屬于高精密儀器,這些機械部件屬于高精密機械部件,高精密機械部件的生產(chǎn)成本高,對其維護的成本較大；并且，由于機械部件較多，該機械組結(jié)構(gòu)占地面積大；
[0004]二、由于載片臺頻繁的機械移動，載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)則隨之頻繁運動，很容易發(fā)生機械故障；
[0005]三、載片臺的上下移動，影響到工藝腔內(nèi)的高真空度，工藝腔內(nèi)的真空泄漏現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，從而降低離子注入工藝的質(zhì)量和產(chǎn)量；
[0006]四、掃描速度慢，很難實現(xiàn)較高的均一性；
[0007]五、尚子注入到晶圓后，容易在晶圓上廣生顆粒。
[0008]此外，由于離子注入技術(shù)的限制，離子束的束流會發(fā)生不穩(wěn)定、放電、不勻均等問題，由于現(xiàn)有的離子注入設(shè)備中，離子發(fā)生腔所發(fā)出的離子束正對準晶圓，在離子注入過程中，需要使載片臺向下移動遠離離子束，對離子束進行調(diào)整后再將載片臺向上移動進行掃描，載片臺的下降是靠機械結(jié)構(gòu)的運動，這是需要消耗一定的時間的，在這段時間內(nèi)，不合格的離子束還會有一部分注入到晶圓上，這將導(dǎo)致晶圓的損傷和影響離子注入質(zhì)量。
[0009]因此，在離子注入過程中，如果載片臺不發(fā)生機械移動，而是利用改變離子束的運動方向的方法來進行離子注入，則上述載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)就可以大大簡化，將會有效避免上述問題一至五的發(fā)生；并且，如果在檢測到離子束不合格后，離子束可以在很短的時間內(nèi)停止注射到晶圓中，再檢測到離子束合格后，再將離子束注入到晶圓中，則會避免上述載片臺向下移動原理離子束時，一部分不合格的離子束還會注入到晶圓上的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為了克服上述問題，本發(fā)明旨在提供一種離子注入設(shè)備和離子注入方法，在離子注入過程中，載片臺無需上下移動，可以利用離子束的運動方向的改變來實現(xiàn)對晶圓的上下移動掃描，從而可以使載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)大大簡化；同時，還能夠進一步地避免不合格的離子束注入到晶圓上。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的提供了一種離子注入設(shè)備，包括離子發(fā)生腔、可移動載片臺和法拉第杯，其特點為包括:
[0012]第一偏轉(zhuǎn)單元，設(shè)置于所述離子發(fā)生腔和所述法拉第杯之間，用于使所述離子發(fā)生腔的發(fā)出的離子束沿著一定的方向運動；
[0013]第二偏轉(zhuǎn)單元，設(shè)置于所述第一偏轉(zhuǎn)單元和所述載片臺之間，用于使從所述第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而對準所述載片臺上的晶圓進行上下移動掃描；
[0014]所述法拉第杯，位于穿過所述第一偏轉(zhuǎn)單元的離子束的運動方向上，用于接受穿過所述第一偏轉(zhuǎn)單元后的離子束的沖擊。
[0015]優(yōu)選地，所述第二偏轉(zhuǎn)單元包括第二偏轉(zhuǎn)單元電場源和第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置，所述控制裝置用于控制所述第二偏轉(zhuǎn)單元發(fā)出的電場強度的大小。
[0016]進一步地，所述電場源為勻強平行電場，其電場線方向與所述離子束的運動方向形成一定的夾角。
[0017]進一步地，所述平行電場的電場線方向與所述離子束的運動方向呈直角。
[0018]優(yōu)選地，所述載片臺的底部由可伸縮部件和密封部件組成，所述可伸縮部件用于使所述載片臺上下移動，所述密封部件，用于封閉所述離子反應(yīng)腔室內(nèi)部。
[0019]優(yōu)選地，所述第一偏轉(zhuǎn)單元用于使所述離子束的運動方向偏離所述晶圓位置。
[0020]進一步地，所述第一偏轉(zhuǎn)單元包括電場源和/或磁場源、以及控制裝置，所述控制裝置通過控制所述電場源和/或所述磁場源的場強，來控制所述第一偏轉(zhuǎn)單元所施加于所述離子束上的力的大小。
[0021]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種離子注入方法，其采用上述的離子注入設(shè)備，離子注入方法包括:
[0022]步驟SOl:在離子注入前，將所述載片臺上的晶圓固定設(shè)置；
[0023]步驟S02:開啟所述離子發(fā)生腔和所述第一偏轉(zhuǎn)單元；
[0024]步驟S03:所述離子發(fā)生腔發(fā)出離子束穿過所述第一偏轉(zhuǎn)單元后沖擊到所述法拉第杯上，所述法拉第杯檢測所述離子束的屬性；
[0025]步驟S04:如果所述離子束的屬性不符合要求，所述離子發(fā)生腔對所述離子束進行調(diào)整；
[0026]如果所述離子束的屬性符合要求，所述第二偏轉(zhuǎn)單元開啟；
[0027]步驟S05:所述離子束在所述第二偏轉(zhuǎn)單元中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開所述第二偏轉(zhuǎn)單元沖擊到所述晶圓上；其中，
[0028]通過控制所述第二偏轉(zhuǎn)單元的施加于所述離子束上的力的大小，來控制所述離子束的偏轉(zhuǎn)角度，從而使所述離子束在所述晶圓上作上下移動掃描；
[0029]在所述離子注入的整個過程中，所述載片臺不發(fā)生任何動作。
[0030]優(yōu)選地，所述第一偏轉(zhuǎn)單元使穿過其中的所述離子束的運動方向偏離所述晶圓位置。[0031]優(yōu)選地，在所述載片臺的底部由可伸縮部件和封閉部件組成，所述步驟SOl中，通過所述可伸縮部件進行上下移動來設(shè)置所述載片臺低于從所述第一偏轉(zhuǎn)單元出來離子束的高度。
[0032]優(yōu)選地，所述第二偏轉(zhuǎn)單元包含第二偏轉(zhuǎn)單元電場源和第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置，所述第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置通過控制所述第二偏轉(zhuǎn)單元電場源發(fā)出的電場強度來控制施加于所述離子束上的力，從而控制所述離子束的偏轉(zhuǎn)角度。
[0033]進一步地，所述第二偏轉(zhuǎn)單元電場源為勻強平行電場。
[0034]進一步地，所述離子束的運動方向與所述勻強平行電場的電場線相互垂直，所述離子束在所述勻強平行電場中作類拋物線運動。
[0035]進一步地，所述第二偏轉(zhuǎn)單元控制所述離子束在所述晶圓上做上下移動掃描的方法包括:
[0036]步驟AOl:在所述離子注入前進行預(yù)計算，計算出離子束在所述第二偏轉(zhuǎn)單元中偏轉(zhuǎn)的角度上下極限范圍；
[0037]步驟A02:然后，利用所述角度上線極限范圍，計算出所述第二偏轉(zhuǎn)單元需施加于所述離子束上的場強的可調(diào)整范圍；
[0038]步驟A03:當離子束穿過所述第二偏轉(zhuǎn)單元時，所述第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置控制施加于所述離子束上的場強在所述可調(diào)整范圍內(nèi)變化；
[0039]步驟A04:隨著施加于所述離子束上的場強的變化，所述離子束在所述第二偏轉(zhuǎn)單元中的偏轉(zhuǎn)角度也隨之變化，從而實現(xiàn)離子束在所述晶圓上的上下移動掃描。
[0040]本發(fā)明的離子注入設(shè)備和離子注入方法，通過設(shè)置第一偏轉(zhuǎn)單元和第二偏轉(zhuǎn)單元，第二偏轉(zhuǎn)單元通過改變施加于離子束上的力來不斷改變離子束的偏轉(zhuǎn)方向，從而使注射到晶圓上的離子束能夠在晶圓的上邊緣與下邊緣之間往復(fù)移動，也即是在晶圓上作上下移動，以實現(xiàn)對整個晶圓的掃描。而在此過程中，由于載片臺處于固定不動的狀態(tài)，從而避免了現(xiàn)有的在等離子體注入工藝過程中載片臺上下機械移動帶來的一系列問題，減少了載片臺的維護和成本，避免對工藝腔的真空度造成影響，減少了晶圓上顆粒的產(chǎn)生，提高了工藝質(zhì)量。
[0041]進一步地，可以將晶圓設(shè)置到低于離子束的位置，這樣，在檢測到離子束不合格時，可以通過關(guān)閉第二偏轉(zhuǎn)單元，使離子束不能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)而沖擊到晶圓上，從而避免不合格的離子束注射到晶圓上。
[0042]另外，還可以利用第一偏轉(zhuǎn)單元來控制從離子發(fā)生腔發(fā)射出來的離子束的運動方向，使其偏離晶圓所在位置；如果檢測到離子束不合格，就不開啟第二偏轉(zhuǎn)單元，這樣，離子束就無法注射到晶圓上；如果檢測到離子束合格，就開啟第二偏轉(zhuǎn)單元，離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開第二偏轉(zhuǎn)單元后，沖擊到晶圓上。這樣就克服了現(xiàn)有工藝中出現(xiàn)不合格離子束的時候，還會有一部分不合格的離子束注射到晶圓上的問題。從而提高了響應(yīng)速度，進一步提高了工藝質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為現(xiàn)有的離子注入工藝中離子束運動方向和載片臺運動方向的示意圖
[0044]圖2為本發(fā)明的實施例一的離子注入設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖[0045]圖3為本發(fā)明的實施例二的離子注入方法的流程示意圖
[0046]圖4為本發(fā)明的實施例二的離子注入過程中離子束運動方向和載片臺運動方向的示意圖
【具體實施方式】
[0047]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0048]如前所述，現(xiàn)有的離子注入工藝中，離子束的運動方向固定不變，采用載片臺的上下機械運動來對準離子束，實現(xiàn)離子束對晶圓的上下移動掃描。這樣會導(dǎo)致離子注入過程中，工藝腔發(fā)生漏氣，真空度下降，在晶圓上產(chǎn)生顆粒；并且容易導(dǎo)致載片臺的機械故障，增加維護成本。由此，本發(fā)明改進現(xiàn)有工藝，在離子注入工藝中，使載片臺固定不動，采用改變離子束的運動方向的方法，來實現(xiàn)對晶圓的上下移動掃描，并配合此方法，形成了本發(fā)明的尚子注入設(shè)備。
[0049]并且，為避免現(xiàn)有方法中，出現(xiàn)不合格離子束時，仍會有一部分不合格的離子注射到晶圓上的問題，本發(fā)明改變了離子束的運動方向，如果離子束不合格，就無法注射到晶圓上，從而提高了離子注入工藝的質(zhì)量；或者，在等離子體注入開始前，設(shè)置晶圓的高度低于第一偏轉(zhuǎn)單元中出來的離子束的高度。
[0050]實施例一
[0051]以下結(jié)合附圖2，通過本實施例來對本發(fā)明的離子注入設(shè)備進行詳細描述，圖2為本發(fā)明的實施例一的離子注入設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]請參閱圖2，本發(fā)明的離子注入設(shè)備，包括:離子發(fā)生腔、第一偏轉(zhuǎn)單元、第二偏轉(zhuǎn)單元、可移動載片臺和法拉第杯。
[0053]離子發(fā)生腔，用于產(chǎn)生離子束，在離子發(fā)生腔內(nèi)，可以具有離子源、束流電極等結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的離子發(fā)生腔均可以應(yīng)用于本發(fā)明，本發(fā)明對此不作限制；可以根據(jù)實際工藝要求，來設(shè)定離子發(fā)生腔的具體工藝參數(shù)，從而得到所需要的離子束。
[0054]第一偏轉(zhuǎn)單元，設(shè)置于離子發(fā)生腔和法拉第杯之間，用于使離子發(fā)生腔的發(fā)出的離子束沿著一定的方向運動；
[0055]在本發(fā)明中，第一偏轉(zhuǎn)單元位于離子發(fā)生腔的出口處，用于接受來自離子發(fā)生腔的離子束，使離子束沿著某一預(yù)設(shè)方向運動；本實施例中，第一偏轉(zhuǎn)單元用于使離子束的運動方向偏離晶圓位置，這樣，在第二偏轉(zhuǎn)單元未開啟時，法拉第檢測到的離子束如果不合格，不合格的離子束就不會注射到晶圓上。
[0056]第一偏轉(zhuǎn)單元可以利用電場和/或磁場來改變離子束的運動方向，也即是可以僅利用電場，或僅利用磁場，或利用電場和磁場的結(jié)合。本實施例中，第一偏轉(zhuǎn)單兀包括電場源。
[0057]第一偏轉(zhuǎn)單元還具有控制裝置，控制裝置通過控制電場源和/或磁場源的場強，來控制所施加于離子束上的力的大小。本實施例中，控制裝置通過調(diào)整電場的場強，來控制離子束的偏轉(zhuǎn)方向，從而使離子束偏離晶圓位置。
[0058]法拉第杯，可以具有一個或若干個，其中一個位于穿過第一偏轉(zhuǎn)單元的離子束的運動方向上，用于接受穿過第一偏轉(zhuǎn)單元后的離子束的沖擊，可以檢測所接收的離子束的屬性，比如束流強度、均一性等。本發(fā)明中，可以具有一個法拉第杯，其具體位置可以位于第一偏轉(zhuǎn)單元與第二偏轉(zhuǎn)單元之間，也可以位于晶圓的周圍，比如，位于晶圓后方偏上的位置。本實施例中，法拉第杯位于晶圓的后方偏上位置。在本發(fā)明的其它實施例中，還具有若干其它法拉第杯，比如可以設(shè)置于晶圓前部上方或下方或其它位置，用于檢測注射到晶圓上的離子束的屬性，比如束流強度、均一性等。
[0059]第二偏轉(zhuǎn)單元，設(shè)置于第一偏轉(zhuǎn)單元和載片臺之間，用于使從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而對準載片臺上的晶圓進行上下移動掃描；
[0060]在本發(fā)明中，第二偏轉(zhuǎn)單元可以通過調(diào)整對離子束施加的力的大小來改變離子束的偏轉(zhuǎn)方向，從而改變離子束注射在晶圓上的位置，以實現(xiàn)對晶圓的上下移動掃描。第二偏轉(zhuǎn)單元對離子束施加力的方式可以采用電場源來實現(xiàn)，因此，第二偏轉(zhuǎn)單元可以具有第二偏轉(zhuǎn)單元電場源和第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置，控制裝置用于控制第二偏轉(zhuǎn)單元發(fā)出的電場強度的大小，在本實施例中，第二偏轉(zhuǎn)單元的電場源為勻強平行電場，其電場線方向與離子束的運動方向形成一定的夾角；比如，電場線與離子束的運動方向呈90度夾角、60度夾角等。較佳地，在本實施例中，平行電場的電場線方向與離子束的運動方向呈直角，也即是離子束垂直進入到平行電場中。
[0061]可移動載片臺，用于承載晶圓，其可以采用現(xiàn)有的載片臺，可以做任意機械運動，比如可以上下移動，或旋轉(zhuǎn)，這樣，在離子注入前，為了更好的接收到離子束，可以調(diào)整晶圓的位置和方向，將晶圓設(shè)置于面對第二偏轉(zhuǎn)單元發(fā)出離子束的方向，與水平方向呈一定夾角設(shè)置，也即是傾斜面對第二偏轉(zhuǎn)單元設(shè)置。
[0062]在本發(fā)明的一個較佳實施例中，可移動載片臺上的晶圓低于從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的高度，這樣，當關(guān)閉第二偏轉(zhuǎn)單元時，從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束不會注射到晶圓上；在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，可移動載片臺上的晶圓與第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的高度相同，且第一偏轉(zhuǎn)單元使穿過其的離子束的運動方向偏離晶圓的位置，這樣，當關(guān)閉第二片阻焊單元時，從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束也不會注射到晶圓上。
[0063]本發(fā)明中，正是由于可以采用第一偏轉(zhuǎn)單元和第二偏轉(zhuǎn)單元來改變離子束的方向?qū)示A，在等離子體注入過程中，載片臺無需上下移動，因此，針對現(xiàn)有的載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可以不需要像現(xiàn)有的機械組結(jié)構(gòu)那樣復(fù)雜，可以將機械組結(jié)構(gòu)進行簡化，例如，不再需要在載片臺上下移動過程中保持反應(yīng)腔室內(nèi)的真空度的輔助部件；載片臺的底部可以由可伸縮部件和密封部件組成，可伸縮部件用于使載片臺上下移動，密封部件用于封閉離子反應(yīng)腔室內(nèi)部。這樣簡化后的載片臺底部不會占據(jù)過大的使用空間，降低了維護成本，提高了真空度和工藝質(zhì)量。
[0064]實施例二
[0065]以下將結(jié)合附圖3和4，對本發(fā)明的離子注入方法作詳細說明，其中，圖3為本發(fā)明的實施例二的離子注入方法的流程示意圖，圖4為本發(fā)明的實施例二的離子注入過程中離子束運動方向和載片臺運動方向的示意圖。
[0066]需要說明的是，在離子注入的整個過程中，載片臺不發(fā)生任何動作。請參閱圖3和圖4，本發(fā)明中的離子注入方法，包括:
[0067]步驟SOl:在離子注入前，將載片臺上的晶圓固定設(shè)置；[0068]這里，在離子注入前，為了更好的接收到離子束，可以調(diào)整晶圓的位置和方向，將晶圓設(shè)置于面對第二偏轉(zhuǎn)單元發(fā)出離子束的方向，與水平方向呈一定夾角設(shè)置，也即是傾斜面對第二偏轉(zhuǎn)單元設(shè)置。在本發(fā)明的本實施例中，可移動載片臺上的晶圓低于從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的高度，這樣，當關(guān)閉第二偏轉(zhuǎn)單元時，從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束不會注射到晶圓上；在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，可移動載片臺上的晶圓與第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的高度相同，且第一偏轉(zhuǎn)單元使穿過其的離子束的運動方向偏離晶圓的位置，這樣，當關(guān)閉第二片阻焊單元時，從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束也不會注射到晶圓上。
[0069]本發(fā)明中，如前所述，載片臺底部的機械組結(jié)構(gòu)可以得到大大簡化，例如不需要保持真空的輔助部件等，在載片臺的底部由可伸縮部件和封閉部件組成，可以通過可伸縮部件進行上下移動來設(shè)置載片臺低于從第一偏轉(zhuǎn)單元出來離子束的高度。
[0070]步驟S02:開啟離子發(fā)生腔和第一偏轉(zhuǎn)單元；
[0071]具體的，在經(jīng)原位置固定之后，開啟離子發(fā)生腔，離子發(fā)生腔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能元件均可以采用現(xiàn)有的離子發(fā)生腔，通過調(diào)整離子發(fā)生腔的工藝參數(shù)，得到所需要的離子束，比如離子束的能量、速度、方向等，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以知曉這些操作過程，本發(fā)明對此不再贅述；
[0072]這里，離子束從離子發(fā)生腔發(fā)射出來，進入到第一偏轉(zhuǎn)單元中，第一偏轉(zhuǎn)單元可以控制其作用于離子束上的力的大小，來控制離子束的方向和速度，本實施例中，由于前述的載片臺上的晶圓的高度低于從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的高度，即使離子束沿原有方向運動也不會注射到晶圓上，所以，第一偏轉(zhuǎn)單元控制離子束的偏轉(zhuǎn)角度可以為零，即保持離子束的原有運動方向；在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，由于前述的載片臺上的晶圓的高度與從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的高度相同，要控制離子束的運動方向，使其在第二偏轉(zhuǎn)單元關(guān)閉的情況下，不能夠注射到晶圓上，因此，第一偏轉(zhuǎn)單元控制離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使離子束的運動方向偏離晶圓所在位置。
[0073]步驟S03:離子發(fā)生腔發(fā)出離子束穿過第一偏轉(zhuǎn)單元后沖擊到法拉第杯上，法拉第杯檢測離子束的屬性；
[0074]具體的，由于法拉第杯的位置位于從第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束的運動方向上，在第二偏轉(zhuǎn)單元未開啟的條件下，離子束離開第一偏轉(zhuǎn)單元直接沖擊到法拉第杯上，法拉第杯檢測離子束的屬性，比如離子束的束流大小、均一性等。
[0075]步驟S04:如果離子束的屬性不符合要求，離子發(fā)生腔對離子束進行調(diào)整；如果離子束的屬性符合要求，第二偏轉(zhuǎn)單元開啟；
[0076]具體的，本發(fā)明中，離子發(fā)生腔對離子束進行調(diào)整的過程為現(xiàn)有的公開技術(shù)，t匕如，可以通過調(diào)整電壓、電流等來使離子束的屬性符合要求，比如使離子束的束流具有良好的均一性、以及對束流大小的控制等，本發(fā)明對此不再贅述；如果離子束的屬性符合要求，第二偏轉(zhuǎn)單元開啟，以使離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)而對準晶圓進行注入。
[0077]步驟S05:離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開第二偏轉(zhuǎn)單元沖擊到晶圓上；其中，通過控制第二偏轉(zhuǎn)單元的施加于離子束上的力的大小，來控制離子束的偏轉(zhuǎn)角度，從而使離子束在晶圓上作上下移動掃描。
[0078]具體的，本發(fā)明中，第二偏轉(zhuǎn)單元施加于離子束上的力的大小的控制可以通過施加電場或磁場的方式來進行，本實施例中，采用施加電場的方式，由此，本實施例的第二偏轉(zhuǎn)單元可以具有第二偏轉(zhuǎn)單元電場源，和第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置。控制裝置通過控制電場源的場強，來控制離子束的偏轉(zhuǎn)方向。本實施例中，該電場源可以為均勻平行電場，根據(jù)物理運動學知識可知，平行電場的電場方向和離子束的運動方向不同，其受力也不同。在本實施例中，采用離子束的運動方向與平行電場的電場方向之間為直角的方式，也即是離子束垂直穿過平行電場；這樣，離子束在水平方向上不受力，在垂直方向上，受到電場的作用力，從而作類拋物線運動。
[0079]上述整個從離子發(fā)生腔到離子注入晶圓的過程，可參見圖4，圖4中，I表示離子束，2表示第一偏轉(zhuǎn)單元，3表示第二偏轉(zhuǎn)單元，4表示晶圓，5表示載片臺，6表示法拉第杯，7表示離子束，虛線為不同偏轉(zhuǎn)角度的離子束的運動軌跡。未開啟第二偏轉(zhuǎn)單元時，離子束直接沖擊到法拉第杯上，而不會注射到晶圓上；開啟第二偏轉(zhuǎn)單元時，離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，注射到晶圓上，通過控制場強使離子束不斷發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使離子束在晶圓上從上到下進行移動掃描。
[0080]在本實施例中，第二偏轉(zhuǎn)單元控制離子束在晶圓上做上下移動掃描的方法的具體步驟包括:
[0081]步驟AOl:在開始離子注入工藝之前，進行預(yù)計算，計算出離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中的偏轉(zhuǎn)角度的上下極限范圍；
[0082]這里，由于本實施例中采用的是勻強平行電場，離子束垂直進入平行電場中，可以利用物理運動學公式，量測出已知條件參數(shù)，然后根據(jù)已知條件參數(shù)計算，比如通過量測晶圓的尺寸、晶圓的傾斜角度的傾斜角度，晶圓的上、下邊緣分別與第二偏轉(zhuǎn)單元之間的距離，平行電場的上下極之間的距離等計算出離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中的偏轉(zhuǎn)角度的上下極限范圍。偏轉(zhuǎn)角度的上下極限范圍為離子束注射到晶圓上邊緣到下邊緣所需要的偏轉(zhuǎn)角度之間的范圍。
[0083]步驟A02:然后，利用角度上線極限范圍，計算出第二偏轉(zhuǎn)單元需施加于離子束上的場強的可調(diào)整范圍；
[0084]具體的，利用物理學公式，第二偏轉(zhuǎn)單元的控制裝置調(diào)整上述平行電場的場強即可控制離子束的偏轉(zhuǎn)角度，反過來，離子束的偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的場強大小也可以計算出來，從而計算出可調(diào)整的場強范圍。
[0085]步驟A03:當離子束穿過第二偏轉(zhuǎn)單元時，第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置控制施加于離子束上的場強在可調(diào)整范圍內(nèi)變化；
[0086]具體的，這里，當離子注入工藝開始后，法拉第杯檢測到來自第一偏轉(zhuǎn)單元的離子束的屬性符合要求后，第二偏轉(zhuǎn)單元開啟，第二偏轉(zhuǎn)單元的控制裝置控制場強在上述可調(diào)整范圍內(nèi)變化。
[0087]步驟A04:隨著施加于離子束上的場強的變化，離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中的偏轉(zhuǎn)角度也隨之變化，從而實現(xiàn)離子束在晶圓上的上下移動掃描。
[0088]具體的，這里，根據(jù)物理學知識可知，當場強變化時，離子束受力也發(fā)生變化，從而，離子束的偏轉(zhuǎn)角度也發(fā)生變化，由于場強可調(diào)整范圍是根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度的上下極限范圍計算出的，所以，場強在可調(diào)整范圍內(nèi)變化的過程中，離子束的偏轉(zhuǎn)角度也在上下極限范圍內(nèi)變化，從而使注射到晶圓上的離子束從整個晶圓的上邊緣到下邊緣作往復(fù)掃描，已完成整個晶圓的離子注入。
[0089]這里，離子束對整個晶圓從上到下都掃描后，就完成一次掃描，在實際過程中，可以經(jīng)過多次掃描，來彎沉更對晶圓的離子注入。
[0090]綜上所述，本發(fā)明的離子束注入設(shè)備，通過設(shè)置第一偏轉(zhuǎn)單元和第二偏轉(zhuǎn)單元，第二偏轉(zhuǎn)單元通過改變施加于離子束上的力來不斷改變離子束的偏轉(zhuǎn)方向，從而使注射到晶圓上的離子束能夠在晶圓的上邊緣與下邊緣之間往復(fù)移動，也即是在晶圓上作上下移動，以實現(xiàn)對整個晶圓的掃描。而在此過程中，由于載片臺處于固定不動的狀態(tài)，從而避免了現(xiàn)有工藝中載片臺上下機械移動帶來的一系列問題，減少了載片臺的維護和成本，避免對工藝腔的真空度造成影響，減少了晶圓上顆粒的產(chǎn)生，提高了工藝質(zhì)量。進一步地，可以將晶圓設(shè)置到低于離子束的位置，或利用第一偏轉(zhuǎn)單元來控制從離子發(fā)生腔發(fā)射出來的離子束的運動方向，使其偏離晶圓所在位置；如果檢測到離子束不合格，就不開啟第二偏轉(zhuǎn)單元，這樣，離子束就無法注射到晶圓上；如果檢測到離子束合格，就開啟第二偏轉(zhuǎn)單元，離子束在第二偏轉(zhuǎn)單元中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開第二偏轉(zhuǎn)單元后，沖擊到晶圓上，由此就克服了現(xiàn)有工藝中出現(xiàn)不合格離子束的時候，還會有一部分不合格的離子束注射到晶圓上的問題，從而增加了響應(yīng)速度，進一步提高了工藝質(zhì)量。
[0091]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準。
【權(quán)利要求】
1.一種離子注入設(shè)備，具有離子反應(yīng)腔室，所述離子反應(yīng)腔室包括離子發(fā)生腔、可移動載片臺和法拉第杯，其特征在于，包括: 第一偏轉(zhuǎn)單元，設(shè)置于所述離子發(fā)生腔和所述法拉第杯之間，用于使所述離子發(fā)生腔的發(fā)出的離子束沿著一定的方向運動； 第二偏轉(zhuǎn)單元，設(shè)置于所述第一偏轉(zhuǎn)單元和所述載片臺之間，用于使從所述第一偏轉(zhuǎn)單元出來的離子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而對準所述載片臺上的晶圓進行上下移動掃描； 所述法拉第杯，位于穿過所述第一偏轉(zhuǎn)單元的離子束的運動方向上，用于接受穿過所述第一偏轉(zhuǎn)單兀后的尚子束的沖擊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述第二偏轉(zhuǎn)單元包括第二偏轉(zhuǎn)單元電場源和第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置，所述控制裝置用于控制所述第二偏轉(zhuǎn)單元發(fā)出的電場強度的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述電場源為勻強平行電場，其電場線方向與所述離子束的運動方向形成一定的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述平行電場的電場線方向與所述離子束的運動方向呈直角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述載片臺的底部由可伸縮部件和密封部件組成，所述可伸縮部件用于使所述載片臺上下移動，所述密封部件，用于封閉所述離子反應(yīng)腔室內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述第一偏轉(zhuǎn)單元用于使所述離子束的運動方向偏離所述晶圓位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子注入設(shè)備，其特征在于，所述第一偏轉(zhuǎn)單元包括電場源和/或磁場源、以及控制裝置，所述控制裝置通過控制所述電場源和/或所述磁場源的場強，來控制所述第一偏轉(zhuǎn)單元所施加于所述離子束上的力的大小。
8.一種離子注入方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的離子注入設(shè)備，所述離子注入方法包括: 步驟SOl:在離子注入前，將所述載片臺上的晶圓固定設(shè)置； 步驟S02:開啟所述離子發(fā)生腔和所述第一偏轉(zhuǎn)單元； 步驟S03:所述離子發(fā)生腔發(fā)出離子束穿過所述第一偏轉(zhuǎn)單元后沖擊到所述法拉第杯上，所述法拉第杯檢測所述離子束的屬性； 步驟S04:如果所述離子束的屬性不符合要求，所述離子發(fā)生腔對所述離子束進行調(diào)整； 如果所述離子束的屬性符合要求，所述第二偏轉(zhuǎn)單元開啟； 步驟S05:所述離子束在所述第二偏轉(zhuǎn)單元中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開所述第二偏轉(zhuǎn)單元沖擊到所述晶圓上；其中， 通過控制所述第二偏轉(zhuǎn)單元的施加于所述離子束上的力的大小，來控制所述離子束的偏轉(zhuǎn)角度，從而使所述離子束在所述晶圓上作上下移動掃描； 在所述離子注入的整個過程中，所述載片臺不發(fā)生任何動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子注入方法，其特征在于，所述第一偏轉(zhuǎn)單元使穿過其中的所述離子束的運動方向偏離所述晶圓位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子注入方法，其特征在于，在所述載片臺的底部由可伸縮部件和封閉部件組成，所述步驟SOl中，通過所述可伸縮部件進行上下移動來設(shè)置所述載片臺低于從所述第一偏轉(zhuǎn)單元出來離子束的高度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的離子注入方法，其特征在于，所述第二偏轉(zhuǎn)單元包含第二偏轉(zhuǎn)單元電場源和第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置，所述第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置通過控制所述第二偏轉(zhuǎn)單元電場源發(fā)出的電場強度來控制施加于所述離子束上的力，從而控制所述離子束的偏轉(zhuǎn)角度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離子注入方法，其特征在于，所述第二偏轉(zhuǎn)單元電場源為勻強平行電場。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子注入方法，其特征在于，所述離子束的運動方向與所述勻強平行電場的電場線相互垂直，所述離子束在所述勻強平行電場中作類拋物線運動。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子注入方法，其特征在于，所述第二偏轉(zhuǎn)單元控制所述離子束在所述晶圓上做上下移動掃描的方法包括: 步驟AOl:在所述離子注入前進行預(yù)計算，計算出離子束在所述第二偏轉(zhuǎn)單元中偏轉(zhuǎn)的角度上下極限范圍； 步驟A02:然后，利用所述角度上線極限范圍，計算出所述第二偏轉(zhuǎn)單元需施加于所述離子束上的場強的 可調(diào)整范圍； 步驟A03:當離子束穿過所述第二偏轉(zhuǎn)單元時，所述第二偏轉(zhuǎn)單元控制裝置控制施加于所述離子束上的場強在所述可調(diào)整范圍內(nèi)變化； 步驟A04:隨著施加于所述離子束上的場強的變化，所述離子束在所述第二偏轉(zhuǎn)單元中的偏轉(zhuǎn)角度也隨之變化，從而實現(xiàn)離子束在所述晶圓上的上下移動掃描。
【文檔編號】H01L21/265GK103972011SQ201410215837
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】應(yīng)力平, 嚴駿, 裴雷洪 申請人:上海華力微電子有限公司