本發(fā)明涉及離子注入技術領域，具體涉及一種提升注入離子平行性的裝置及其方法。

背景技術：

離子注入機是集成電路制造工序中的關鍵設備，離子注入就是將所要注入的元素進行電離，并將正離子分離和加速，形成具有數(shù)萬電子伏特的高能離子流，轟擊工件表面，離子因動能很大，被打入表層內(nèi)，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間的填隙原子，被留于表層中，使材料的化學成分、結構、性能產(chǎn)生變化。離子注入相比于常規(guī)熱摻雜工藝，可對注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴散等方面進行精確的控制。因此，離子注入機廣泛用于摻雜工藝中，已成為集成電路制造工藝中必不可少的關鍵裝備。

離子注入機中離子源發(fā)射出的離子經(jīng)過中間環(huán)節(jié)的加速處理進入靶盤裝置中轟擊待加工晶圓表面，完成離子注入的工藝。為了高效地對待加工晶圓進行離子注入，就要求入射離子的寬度范圍大于晶圓的面積，這樣才能在一次注入工藝中，對晶圓表面進行有效的離子注入。隨著半導體工藝制造技術進入12寸甚至更大硅片尺寸，為了適應更大尺寸的硅片或者其他晶圓，離子注入技術中出現(xiàn)了掃描范圍較大的寬束掃描，并且逐漸成為注入機的主流技術。

如附圖1所示，圖1為離子注入裝備的結構圖，離子束從離子源發(fā)射出來后，需要經(jīng)過中間環(huán)節(jié)的加速處理才能入射到待加工晶圓上，而寬束掃描所需要的離子束束流寬度較大，在注入待加工晶圓前會產(chǎn)生一定的發(fā)散性，從而導致束流平行性變差，性能下降，使得待加工晶圓的中心位置和邊緣位置離子注入不均勻，影響離子注入工藝的效果?，F(xiàn)有技術中檢測寬束流平行性的裝置為一個法拉第杯，帶電離子通過法拉第杯中會得出一個電流值，通過該法拉第杯在平面內(nèi)的橫向縱向移動來檢測離子束的平行性。但是單個法拉第杯的移動需要時間較長，且存在一定的誤差，不能準確檢測出離子束的平行性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種提升注入離子平行性的裝置及其方法，該裝置采用法拉第杯陣列檢測離子束的平行性，并通過微磁場陣列調(diào)整離子束的平行性，避免了入射離子發(fā)散的現(xiàn)象，提升了離子束的平行性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種提升注入離子平行性的裝置，其中，包括靶盤平臺、法拉第杯陣列、微磁場陣列和控制單元，所述靶盤平臺用于放置待加工晶圓，所述法拉第杯陣列由位于同一平面的法拉第杯排列組成，所述法拉第杯陣列和所述待加工晶圓位于同一平面上，且在該平面內(nèi)位置可相互切換，在靶盤平臺朝向離子束方向的上方設置微磁場陣列，所述控制單元分別連接微磁場陣列和法拉第杯陣列；當離子束入射時，將法拉第杯陣列切換到離子束入射位置，離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯，得出不同位置的離子束所對應的電流值，并將所述電流值反饋至控制單元，所述控制單元根據(jù)所述電流值調(diào)整微磁場陣列，所述微磁場陣列對離子束進行調(diào)整，直至離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯所對應的電流值相等，此時，將待加工晶圓切換至離子束入射位置，離子束對靶盤平臺上的待加工晶圓進行離子注入。

進一步地，所述法拉第杯陣列的面積小于等于離子束的面積。

進一步地，所述法拉第杯陣列的面積小于離子束的面積時，所述法拉第杯沿著其所在的平面內(nèi)進行x軸和/或y軸掃描。

進一步地，所述法拉第杯陣列和待加工晶圓之間通過固定連接裝置連接。

進一步地，所述微磁場陣列的面積大于離子束的入射面積，且為環(huán)形微磁場陣列。

進一步地，所述微磁場陣列的位置可以調(diào)節(jié)。

進一步地，所述離子束的面積小于待加工晶圓的面積時，離子束沿x軸和/或y軸方向進行掃描。

進一步地，所述離子束為寬束掃描，當離子束在x軸方向上的長度大于等于待加工晶圓的直徑時，所述離子束沿y軸方向進行掃描。

進一步地，所述離子束為寬束掃描，當離子束在y軸方向上的長度大于等于待加工晶圓的直徑時，所述離子束沿x軸方向進行掃描。

本發(fā)明提供的一種提升注入離子平行性的方法，步驟如下：

s01：離子源發(fā)射離子束，并將法拉第杯陣列切換至所述離子束入射位置；

s02：離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯，得出不同位置的離子束所對應的電流值；

s03：將上述電流值反饋至控制單元，控制單元根據(jù)上述電流值調(diào)整微磁場陣列，微磁場陣列對離子束進行調(diào)整；

s04：重復步驟s03，直至離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯所對應的電流值相等；

s05：將待加工晶圓切換至所述離子束入射位置，進行離子注入。

本發(fā)明的有益效果為:在待加工晶圓所在的平面上增加了檢測離子束平行性的法拉第杯陣列，若法拉第杯陣列中所有法拉第杯對應的電流值相同，則說明離子束平行性好，若法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯對應的電流值不同，則說明離子束平行性不好；在靶盤平臺朝向離子束方向的上方設置微磁場陣列，用于調(diào)整離子束，使得其通過法拉第杯陣列的電流值相同，通過對離子束的調(diào)整和檢測，避免了入射離子發(fā)散的現(xiàn)象，提升了注入離子的平行性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中離子注入裝備的結構圖。

圖2為本發(fā)明中法拉第杯陣列和待加工晶圓的平面示意圖。

圖3為本發(fā)明微磁場陣列和離子束的平面示意圖。

圖4為本發(fā)明中檢測調(diào)整離子束平行性的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明離子注入工藝的結構示意圖。

圖中：2離子束，3微磁場陣列，4法拉第杯陣列，5靶盤平臺，6待加工晶圓，7固定連接裝置。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的詳細說明。

本發(fā)明提供的一種提升注入離子平行性的裝置，包括靶盤平臺、法拉第杯陣列、微磁場陣列和控制單元，靶盤平臺用于放置待加工晶圓，法拉第杯陣列由位于同一平面的法拉第杯排列組成，法拉第杯陣列和待加工晶圓位于同一平面上，且在該平面內(nèi)位置可相互切換，在靶盤平臺朝向離子束方向的上方設置微磁場陣列，控制單元分別連接微磁場陣列和法拉第杯陣列，當離子源開始發(fā)射離子束時，將法拉第杯陣列切換到離子束入射位置，離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯，得出不同位置的離子束所對應的電流值，并將電流值反饋至控制單元，控制單元根據(jù)電流值調(diào)整微磁場陣列，微磁場陣列對離子束進行調(diào)整，直至離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯所對應的電流值相等，此時，將待加工晶圓切換至離子束入射位置，離子束對靶盤平臺上的待加工晶圓進行離子注入。

本發(fā)明提供的一種提升注入離子平行性的方法，步驟如下：

s01：離子源發(fā)射離子束，并將法拉第杯陣列切換至離子束入射位置；

s02：離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯，得出不同位置的離子束所對應的電流值；

s03：將上述電流值反饋至控制單元，控制單元根據(jù)上述電流值調(diào)整微磁場陣列，微磁場陣列對離子束進行調(diào)整；

s04：重復步驟s03，直至離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯所對應的電流值相等；

s05：將待加工晶圓切換至所述離子束入射位置，進行離子注入。

如圖2所示，法拉第杯陣列4和待加工晶圓6位于同一平面上，并且兩者之間通過固定連接裝置7連接，這樣當待加工晶圓進行移動的時候，帶動法拉第杯陣列也做相對應的移動，使得待加工晶圓的移動不會碰觸到法拉第杯陣列，從而影響到法拉第杯陣列的排列位置。

其中，法拉第杯陣列的面積小于等于離子束的面積，因為法拉第杯陣列的作用是檢測離子束對待加工晶圓進行離子注入時的平行性，當法拉第杯陣列的面積等于離子束的面積時，就可以一次檢測入射到待加工晶圓上的離子束的平行性，當法拉第陣列的面積小于離子束的面積時，法拉第杯陣列可以在其所在的平面內(nèi)沿著x軸和/或y軸方向進行掃描，即當法拉第杯在x軸上長度大于等于離子束在x軸方向上的寬度，在y軸上的長度小于離子束在y軸方向上的寬度時，法拉第杯陣列可以在y軸方向上進行掃描，通過在y軸上的移動，法拉第杯陣列可以檢測到離子束中所有位置的離子平行性。同理，當法拉第杯在y軸上長度大于等于離子束在y軸方向上的寬度，在x軸上的長度小于離子束在x軸方向上的寬度時，法拉第杯陣列可以在x軸方向上進行掃描，通過在x軸上的移動，法拉第杯陣列可以檢測到離子束中所有位置的離子平行性。法拉第杯陣列中單個法拉第杯的排列方式以及間隔距離，可以根據(jù)待加工晶圓對離子注入均勻性的要求而設定，單個法拉第杯之間排列越緊密，其對離子束的平行性檢測結果就會越準確。

其中，離子束的面積小于等于待加工晶圓的面積。當離子束的面積等于待加工晶圓的面積時，離子束的一次入射就可以完成對待加工晶圓的離子注入。當離子束的面積小于待加工晶圓的面積時，離子束需要沿x軸和/或y軸方向進行掃描，才能全方位地實現(xiàn)對待加工晶圓的離子注入。即當離子束在x軸上寬度大于等于待加工晶圓在x軸方向上的直徑，在y軸上的寬度小于待加工晶圓在y軸方向上的直徑時，離子束需要在y軸方向上進行掃描，通過在y軸上的移動，離子束可以對待加工晶圓的全部表面進行離子注入。同理，當離子束在y軸上寬度大于等于待加工晶圓在y軸方向上的直徑，在x軸上的寬度小于待加工晶圓在x軸方向上的直徑時，離子束需要在x軸方向上進行掃描，通過在x軸上的移動，離子束可以對待加工晶圓的全部表面進行離子注入。同理，當離子束在x軸和y軸上的寬度均小于待加工晶圓在x軸和y軸上的直徑時，離子束需要在x軸和y軸上都進行掃描，才能對待加工晶圓進行完整的離子注入。同樣的，離子束的選擇可以選擇一個離子束或多個離子束同時進行入射，以離子束的掃描范圍能夠覆蓋待加工晶圓的全部表面為準。

如圖3所示，其中，微磁場陣列3的面積大于離子束的面積，并且為環(huán)形微磁場陣列。離子束從發(fā)射到注入待加工晶圓表面的過程中，離子束中心位置的離子流不會發(fā)生變化，但是在離子束的邊緣位置的離子流會受到外界因素的影響，發(fā)生偏轉。因此，設置環(huán)形的微磁場陣列，目的在于對離子束的邊緣離子流進行校正。微磁場陣列的位置在靠近待加工晶圓所在的平面上，其具體位置可以根據(jù)微磁場陣列的大小進行設置。

如圖4所示，當離子束入射時，將法拉第杯陣列4切換到離子束2入射位置，離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯，得出不同位置的離子束所對應的電流值，其中，法拉第杯陣列可以沿著x軸和/或y軸方向進行掃描，并將電流值反饋至控制單元(圖中未示出)，控制單元根據(jù)電流值調(diào)整微磁場陣列3，微磁場陣列對離子束進行調(diào)整，直至離子束經(jīng)過法拉第杯陣列中不同位置的法拉第杯所對應的電流值相等。

如圖5所示，當離子束的平行性調(diào)整好之后，將待加工晶圓6切換至離子束入射位置，其中，離子束可以沿著x軸和/或y軸方向進行掃描，離子束2對靶盤平臺5上的待加工晶圓6進行離子注入。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用于限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內(nèi)。