[发明专利]一种离子注入机的均匀性校正控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造控制系统，尤其涉及一种离子注入均匀性矫正控制的系统。

背景技术

离子注入机是半导体器件制造中最关键的掺杂设备之一，是一种通过引导杂质注入半导体晶片，从而改变晶片传导率的设备，其中掺杂离子注入的深度和密度的均匀性都直接决定了注入晶片的品质。随着半导体工艺的发展，线宽越来越细，对离子注入机的自动化程度的要求也越来越高，主要是减少注片时的人工介入，降低污染，提高设备的生产效率和整机的可靠性。离子注入机均匀性控制技术是离子注入机的关键技术之一，其工作原理是基于各种控制与测量方法和装置将离子按设定的剂量均匀地、精确地注入到整个晶片表面。为了保证片上浅结晶体管和场效应管的性能稳定和重复，在离子注入掺杂过程中，要求对注入剂量、注入能量、注入的重复性、注入的角度、注入元素纯度以及注入剂量的均匀性实时精确的闭环控制和进行全自动调整。本发明提供一种离子注入机均匀性矫正控制系统，此方法结构传输速率快，实时性好，控制精度高。

发明内容

本发明公开了离子注入机系统中的均匀性矫正控制系统的组成结构。该发明用于离子注入机，能够达到实时控制，实现对离子注入的较高精度控制，控制效果稳定。

本发明通过以下技术方案实现：离子注入机均匀性控制器控制单元分布图见图1，主要控制对象：剂量控制器、离子束扫描系统、电机控制器、移动靶台、均匀性控制器、移动法拉第、闭环法拉第、角度法拉第等部分。

剂量控制器：采集各个法拉第系统得到的束流值，并与均匀性控制器实时通讯，接收相应控制信号，并控制离子束剂量和电机运动轨迹；

离子束扫描系统：控制扫描板的电压，实现水平方向的均匀注入；

电机控制器：控制移动靶台运动，实现均匀注入。

移动靶台：放置晶圆处，由电机控制器控制运动。

均匀性控制器：均匀性控制器是整个均匀性控制系统的指挥和协调中心，主要任务是根据设定注入剂量计算出扫描次数和竖直扫描速度；根据剂量采集器送来的每次实时的剂量值，执行相应控制算法，输出控制每次水平扫描波形周期；实时采集扫描过程的相关数据；当在扫描过程中出现某种异常不得不中止扫描时，记录此断点相关信息，以便后续能在此断点从新恢复扫描工作等任务。

移动法拉第：注入前，测量束流的参数，进行束流的均匀性校准；

角度法拉第：测量束流的平行度；

闭环法拉第：注入时，实时测量束流并调节注入剂量；

均匀性离子注入控制系统的实现方法为：

均匀性控制器作为均匀性控制系统的控制中心，控制上应该具备很高的稳定性和精准性。采用NI实时测量与控制系统成熟构架进行软硬件设计。NI运动控制器实现对伺服驱动器的控制，同时给控制系统提供触发信号；控制系统改变PWM三角波斜率控制扫描发生器扫描波形，同时接收扫描系统传入的状态信号；剂量积分器得到NI实时测量与控制系统的触发信号后进行束流采集，并根据采集情况传送与NI实时测量与控制系统。

离子束扫描系统中的水平扫描波形发生器根据束流大小在X轴向(水平向)的分布，通过算法获得相应的各点的扫描电压斜率值，并把这些值事先存储到扫描发生器的RAM中，在执行扫描的过程中，扫描发生从RAM中实时地读出这些数值来产生电压波形。这样实现了X向扫描速度随着X向各位置点对应的速度大小成比例调节，从而保证了每次扫描注入离子在X轴向分布的均匀性。垂直扫描为机械运动扫描，运动控制系统控制一直线电机作均速上下往返运动。

在运动过程中实时地向水平方向扫描系统提供同步信号，只有在水平方向扫描与垂直方向扫描同步的前提下才能保证注入的离子在晶片水方向分布和竖直方向分布同时达到均匀。剂量采集器实时采集束流，并通过积分运算获得每一次扫描的剂量值，然后将此剂量值实时地送给均匀性控制器。

本发明具有如下显著优点：

1.离子注入的动态过程控制采用NI控制系统，实时精确的测量出束的不平行度和扫描的不均匀性然后进行校正，实现了较好的效果；

2.离子束的平行度好，多批次注入重复性好；

3.通过LabVIEW软件编写，不仅可实现均匀性控制，而且可对相应参数进行可视化监控；

4.系统平台成熟，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的系统原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述：