[发明专利]一种高分辨宽束离子注入机均匀性调节装置

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，尤其涉及一宽带束离子注入机 均匀性调节装置，该装置是低能大束流离子注入装备中的关键装置之一。

背景技术

随着半导体工艺的发展，且随着特质线宽的缩小，工艺复杂程度的提高， 束流的均匀性和稳定性对于离子注入系统愈发重要，已成为器件成败与否的重 要关键。在低能宽带离子注入机引出束流能量很低、束流很大时，由于空间电 荷效应的影响，离子束发散严重，导致束流水平均匀性调节更加困难，因此如 何设计恰当离子光学系统及宽带束均匀性调节装置；以保证离子束流均匀性和 稳定性是宽束离子注入机设备成功的关键。

目前国内使用的半导体宽束离子注入机全部依赖进口，还没有实现国产 化。

中国专利公布号：CN103794454A公开了一种宽束离子注入机均匀性调节 装置，该装置采用线圈对束流调节，其作用是对离子束流的粗略调节，由于线 圈磁铁磁场范围较大，且调节装置安装在平行透镜入口，导致其其调节分辨率 不高，本发明则采用磁极调节，安装在光路末端，能对离子束流进行精确调节。

现有的采用磁极调节的宽束离子注入机均匀性调节装置，一般都采用上在 束流中心对称面上下对称排列磁极，由于其上下磁极对称分布，上下磁极调节 效果一致，其调节分辨率较CN103794454A高，但由于受磁极个数限制，精度 很难达到很高的水平，

本发明则采用上下磁极非对称分布，能将独立调节磁极个数提高一倍，调 节分辨率显著提高，能对离子束流进行更精确调节。

发明内容

为了解决宽带束均匀性难以控制的问题，本发明旨在提供一种宽带束离子 注入机均匀性调节装置，该装置在离子光学系统基础上集合开发半导体离子注 入机的成功经验及技术优势，该装置控制简单，调节效果好，能很好满足宽带 离子注入机的束均匀性调节要求。

为了实现上述目的，该装置所采用的技术方案是：

一种宽带束离子注入机均匀性调节装置，其特征是，包括分析光栏、宽束 平行透镜、多磁极调节机构和垂直扫描基片；所述宽束平行透镜设置在分析光 栏的宽带离子流出口处，使宽带离子流以一定张角进入宽束平行透镜中；所述 宽束平行透镜的宽带离子流出口处设有调节通过束流偏转角度的多磁极调节 机构，以改变离子束到达垂直扫描基片处束流水平密度分布，调节离子束水平 方向束流分布的均匀性；所述垂直扫描基片设置在多磁极调节机构的宽带离子 流出口处，以在垂直方向对束流匀速扫描，保证束流垂直方向的均匀性。

以下为本发明进一步改进的技术方案。

进一步地，定义束流中心的离子束水平运动方向为x方向，磁极的运动方 向为y方向，以垂直于xy平面的方向为z方向而建立笛卡尔坐标系；所述多 磁极调节机构包括上下两组多级磁极运动组件，多磁极控制器和工控机，上下 两组多级磁极运动组件之间形成扇形通道。

作为一种具体的结构形式，上下两组多级磁极运动组件中每级磁极运动组 件包括伺服电机、通过联轴器与伺服电机相连的丝杠传动机构、以及通过连接 块与丝杠传动机构相连的磁极；所述丝杠传动机构控制磁极上下运动；所述工 控机与多磁极控制器通信控制伺服电机动作以实现对宽带离子流水平方向的 束流密度调节。

每级磁极运动组件上均装有直线位移传感器，各直线位移传感器与多磁极 控制器形成闭环，以精确控制上下相邻两个磁极之间的磁极距。

上磁极运动组件及下磁极运动组件的磁极中心在水平方向均匀分布，上下 对应的磁极均匀错开，且相邻两个磁极之间具有间隙；每个磁极水平方向xz 截面的宽度g相同，长度b不同，长度方向一边对齐，另一边整体形成一曲线， 上磁极组件与下磁极组件形成曲线曲率一致。

在垂直方向xy截面内各磁极初始位置以6～8°张角排列以形成扇形通道。

所述磁极由DT4材料制成，其形状为长方体，每个磁极的高度相同。

所述多磁极调节机构与垂直扫描基片之间的距离为500mm～70mm。

优选地，所述宽束平行透镜的宽带离子流通道呈弧形。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、磁极采用闭环控制，精度高、稳定性好；

2、磁极以一定的水平张角排列对束流有一定的聚焦作用；