專利名稱：：一種精確測量離子束束斑寬度的檢測系統及方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種離子束束斑寬度的檢測系統及檢測方法，特別地涉及離子注入機，屬于半導體器件制造領域。
背景技術：
：離子束注入機是半導體器件制造中最關鍵的摻雜設備之一。隨著半導體器件制造的集成度向片上系統規(guī)模發(fā)展，用于器件制造的晶圓片朝著300mm以上尺寸擴展，而單元器件尺寸則朝微納米細線條減縮，特別是片上晶體管、場效應管尺寸的減縮，對離子束注入慘雜技術提出了很明顯的挑戰(zhàn)。當半導體集成電路器件制造向65nm技術節(jié)點邁進，其單元場效應管需生成超淺結源漏結構，S口源漏結深變得非常的淺，而源漏極分界要非常的陡峭。為了保證片上淺結晶體管和場效應管的性能穩(wěn)定和重復，在離子注入摻雜過程中，就要求具有高品質的離子束。在離子注入設備中，只有通過各種裝置和方法對離子束的特性進行檢測和調整，獲取離子束的各項信息，才能確認其是否滿足了器件制造工藝的要求。在此之前的國產離子注入機，沒有用到過離子束束寬精確測量技術，只適應于100nm制造技術的離子注入機。對于半導體集成電路器件制造65nm技術節(jié)點所要求的離子束注入機，必須對離子束寬度進行精確測量，以提高離子束的品質。
發(fā)明內容本發(fā)明是針對現有技術中離子束注入機無離子束寬度精確測量技術這一問題而提出的一種離子束寬度精確測量的方法和裝置，該發(fā)明應用于離子注入機，不但可以滿足半導體器件制造工藝向微細線條發(fā)展的需要，而且能夠精確檢測出離子束束斑寬度，為離子束的束特性調整加入了一個新的參數。使離子束的調整更精細化。本發(fā)明提供一種離子束寬度精確測量的檢測系統，包括移動法拉第杯、劑量采樣法拉第杯，劑量積分檢測器、雙向數字掃描發(fā)生器、電機運動控制器、控制計算機。所述的移動法拉第杯輸出與劑量積分檢測器連接；所述的劑量采樣法拉第杯輸出與劑量積分檢測器連接；所述的劑量積分檢測器輸出與劑量控制器連接；所述的數字掃描發(fā)生器輸出與掃描放大器連接；所述的掃描放大器與靜電掃描板連接；所述的電機運動控制器輸出與移動法拉第杯驅動電機連接。所述的移動法拉第杯、劑量采樣法拉第杯，劑量積分檢測器、劑量控制器、數控掃描發(fā)生器、掃描放大器、電機運動控制器與控制計算機連接，由計算機協調動作并進行控制。本發(fā)明還提供一種離子束寬度精確測量的方法，用此方法進行離子束斑寬度測量的過程包括以下步驟1)將雙向數字掃描器設置為"點模式"，控制離子束不掃描，此時離子束應射入劑量采樣法拉第杯；2)控制計算機選擇劑量采樣法拉第杯對離子束流進行采樣，確認離子束流已達到設定的束流值；3)控制計算機再選擇移動法拉第杯對離子束流進行采樣；4)控制移動法拉第杯沿水平方向移過靶室，反復掃描多次；5)在法拉第杯移動時，每移動一歩，則用移動法拉第杯對束流進行采樣，一般每毫米采樣l28次。將采樣到的離子束流值、移動法拉第杯驅動電機的位置編碼值對應著存儲到控制計算機。這一步驟后，控制計算機就能知道雙向數字掃描發(fā)生器設置為"點模式"時，離子束斑落在了靶盤區(qū)的什么位置；6)移動法拉第杯向前移動，當其前沿接觸到離子束斑的邊沿時，才開始采樣到到離子束流；隨著移動穿入離子束斑，移動法拉第杯采樣到的離子束流會漸漸地增加，直到移動法拉第杯移動到束斑區(qū)的某個位置，采樣到的束流值會達到最大，得到離子束的峰值束流；移動法拉第杯再向前移動，它采集到的束流則會漸漸地減少，直到移動法拉第杯的后沿穿出離子束斑的另一邊沿，此時它采樣到的束流就會為"0";采樣的束流變化如圖3所示；7)圖3所示，橫坐標為移動法拉第杯的位置值，縱坐標為采樣到的束流值，控制計算機根據圖示數據求出離子束中心位置和離子束的寬度；8)離子束斑寬度計算公式為p1—移動法拉第杯第一次采樣到半束流的位置值；i2—移動法拉第杯第二次采樣到半束流的位置值。本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點1)能精確定位的移動法拉第杯，定位精度可達0.007mm;在水平方向移動，可進行離子束剖面束流密度分布的測繪，為離子束引出提供詳細的監(jiān)控；2)能夠自動實現進行離子束束斑的精確測量。3)本離子束斑寬度測量裝置還可用于進行離子束其他性能的檢測校正，一套裝置，多種用途。圖1為本發(fā)明的一種精確測量離子束束斑寬度的裝置實施例的結構框圖；圖2為本發(fā)明實施例的移動法拉第杯沿水平X向移動采樣離子束流示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的沿水平X向采樣到的離子束流分布示意具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的介紹，但不作為對本發(fā)明的限定。參見圖l，一種精確測量離子束束斑寬度的裝置，包括移動法拉第杯l、劑量采樣法拉第杯2、劑量檢測器3、數控掃描發(fā)生器4、電機運動控制器5和控制計算機6。移動法拉第杯1是離子束束流探測器，它在電機運動控制裝置5的驅動下，能在水平方向作精確定位的移動，劑量檢測器3可將移動法拉第杯1和劑量采樣法拉第杯2探測到的離子束流信號進行放大、再進行模數轉換，得到離子束流的數字量后，送給計算機6;數控掃描發(fā)生器4在此測量方法中設置為"點模式"，使離子束不掃描；控制計算機6直接控制著劑量檢測器3、數控掃描發(fā)生器4、電機運動控制器5的操作，并進行離子束流采樣值、移動法拉第杯位置值的獲取和存儲，對獲取的數據進行分揀、識別、計算，最終算出離子束斑寬度的數據。從離子源引出的離子束，經束線傳輸系統到達耙室，在數控掃描發(fā)生器的"點模式"控制下，成點束射入劑量采樣法拉第杯?？刂朴嬎銠C從劑量法拉第杯采樣到離子束流后，知道離子束已射到靶室，就控制上述測量裝置執(zhí)行離子束斑寬度測量過程。具體歩驟如下1)將雙向數字掃描器設置為"點模式"，控制離子束不掃描，此時離子束應射入劑量采樣法拉第杯；2)控制計算機選擇劑量采樣法拉第杯對離子束流進行采樣，確認離子束流已達到設定的束流值；3)控制計算機再選擇移動法拉第杯對離子束流進行釆樣；4)控制移動法拉第杯沿水平方向移過靶室，反復掃描多次；5)在法拉第杯移動時，每移動一歩，則用移動法拉第杯對束流進行采樣，一般每毫米采樣l28次。將采樣到的離子束流值、移動法拉第杯驅動電機的位置編碼值對應著存儲到控制計算機。這一步驟后，控制計算機就能知道雙向數字掃描發(fā)生器設置為"點模式"時，離子束斑落在了靶盤區(qū)的什么位置；6)移動法拉第杯向前移動，當其前沿接觸到離子束斑的邊沿時，才開始采樣到到離子束流；隨著移動穿入離子束斑，移動法拉第杯采樣到的離子束流會漸漸地增加，直到移動法拉第杯移動到束斑區(qū)的某個位置，采樣到的束流值會達到最大，得到離子束的峰值束流；移動法拉第杯再向前移動，它采集到的束流則會漸漸地減少，直到移動法拉第杯的后沿穿出離子束斑的另一邊沿，此時它采樣到的束流就會為"0";采樣的束流變化如圖3所示；7)圖3所示，橫坐標為移動法拉第杯的位置值，縱坐標為采樣到的束流值，控制計算機根據圖示數據求出離子束中心位置和離子束的寬度；8)離子束斑寬度計算公式為W=;2-pi川一移動法拉第杯第一次采樣到半束流的位置值；p2—移動法拉第杯第二次釆樣到半束流的位置值。實施例根據上述方法記錄一組離子束斑寬度測量數據，如下表1所示。在實施例中，離子注入機注入B+離子，注入能量設定為50kev，離子束流在lmA5mA之間調節(jié)，先自動調節(jié)好離子源系統、束線系統，設定需要的離子束流，然后利用本發(fā)明所述的一種精確測量離子束束斑寬度的檢測系統及檢測方法對離子束斑進行測量，得到離子束斑寬度的數據值，每項束流測量3次。表1列出了不同離子束流值下的離子束斑寬度值。本發(fā)明的特定實施例己對本發(fā)明的內容做了詳盡說明。對本領域一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都構成對本發(fā)明專利的侵犯，將承擔相應的法律責任。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種精確測量離子束斑寬度的裝置，包括移動法拉第杯、劑量采樣法拉第杯、劑量檢測器、數控掃描發(fā)生器、電機運動控制器和控制計算機，其特征在于所述的移動法拉第杯輸出與劑量檢測器連接；所述的劑量采樣法拉第杯輸出與劑量檢測器連接；所述的數字掃描發(fā)生器輸出與掃描偏轉器連接；所述的電機運動控制器輸出與移動法拉第杯驅動電機連接。所述的移動法拉第杯、劑量采樣法拉第杯、劑量檢測器、數控掃描發(fā)生器、電機運動控制器與控制計算機連接，由計算機協調動作并進行工作。2、如權利要求1所述的一種精確測量離子束斑寬度的裝置，其特征在于-所述的移動法拉第杯與數控裝置連接。3、一種實施如權利要求1所述的一種精確測量離子束斑寬度的系統裝置的離子束斑寬度測量方法，包括法拉第杯移動、法拉第杯位置的記錄存儲、離子束流的采集和存儲、數據處理和計算過程，其特征在于所述的離子束束斑寬度的精確測量過程包括如下歩驟1)將雙向數字掃描器設置為"點模式"，控制離子束不掃描，此時離子束應射入劑量采樣法拉第杯；2)控制計算機選擇劑量采樣法拉第杯對離子束流進行采樣，確認離子束流已達到設定的束流值。3)控制計算機再選擇移動法拉第杯對離子束流進行采樣；4)控制移動法拉第杯沿水平方向移過靶室，反復掃描多次；5)在法拉第杯移動時，每移動一歩，則用移動法拉第杯對束流進行采樣，一般每毫米采樣l28次。將采樣到的離子束流值、移動法拉第杯驅動電機的位置編碼值對應著存儲到控制計算機。這一步驟后，控制計算機就能知道雙向數字掃描發(fā)生器設置為"點模式"時，離子束斑落在了靶盤區(qū)的什么位置。6)移動法拉第杯向前移動，當其前沿接觸到離子束斑的邊沿時，才開始采樣到到離子束流；隨著移動穿入離子束斑，移動法拉第杯采樣到的離子束流會漸漸地增加，直到移動法拉第杯移動到束斑區(qū)的某個位置，采樣到的束流值會達到最大，得到離子束的峰值束流；移動法拉第杯再向前移動，它采集到的束流則會漸漸地減少，直到移動法拉第杯的后沿穿出離子束斑的另一邊沿，此時它采樣到的束流就會為"0";采樣的束流變化如圖3所示。7)圖3所示，橫坐標為移動法拉第杯的位置值，縱坐標為采樣到的束流值，控制計算機根據圖示數據求出離子束中心位置和離子束的寬度。8)離子束斑寬度計算公式為『=p2—plpl—移動法拉第杯第一次采樣到半束流的位置值；p2—移動法拉第杯第二次采樣到半束流的位置值。全文摘要本發(fā)明公開了一種精確測量離子束束斑寬度的裝置和方法，涉及離子注入機，屬于半導體集成電路器件制造領域。該裝置包括移動法拉第杯，劑量采樣法拉第杯、劑量檢測器、數控掃描發(fā)生器、電機運動控制器、控制計算機。由計算機協調各部分動作并進行控制。測量方法包括移動法拉第杯沿水平方向穿過靶室；在移動法拉第杯停頓的每個位置點，對離子束流進行采樣；采樣信號經劑量檢測器進行放大和模數轉換后送給控制計算機存儲；控制計算機同時記錄對應的移動法拉第杯位置編碼；在移動法拉第杯水平穿過整個靶室后，控制計算機根據得到的位置和束流數據計算出離子束斑的寬度值，計算公式為W＝p2-p1，p1-移動法拉第杯第一次采樣到半束流的位置值；p2-移動法拉第杯第二次采樣到半束流的位置值。本發(fā)明能夠自動實現離子束斑寬度的精確測量，精度達7μm。文檔編號H01L21/265GK101436523SQ20071017596公開日2009年5月20日申請日期2007年10月17日優(yōu)先權日2007年10月17日發(fā)明者伍三忠,唐景庭,邱小莎,郭健輝,鐘新華,龍會躍申請人:北京中科信電子裝備有限公司