一種寬束離子注入機均勻性調節裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種寬束離子注入機均勻性調節裝置。為了解決寬帶束均勻性難以控制的問題，所述調節裝置包括分析光欄、寬束平行透鏡、多磁極調節機構和垂直掃描基片；所述寬束平行透鏡設置在分析光欄的寬帶離子流出口處，寬帶離子流以一定張角進入寬束平行透鏡；所述寬束平行透鏡出口處設有調節通過束流偏轉角度的多磁極調節機構，以改變離子束到達垂直掃描基片處束流水平密度分布，調節離子束水平方向束流分布的均勻性；所述垂直掃描基片設置在多磁極調節機構的出口處，以在垂直方向對束流勻速掃描，保證束流垂直方向的均勻性。本發明控制簡單，調節效果好，能很好滿足寬帶離子注入機的束均勻性調節要求。
【專利說明】一種寬束離子注入機均勻性調節裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體器件制造控制系統，尤其涉及一寬束離子注入機均勻性調節裝置，該裝置是低能大束流離子注入裝備中的關鍵裝置之一。
【背景技術】
[0002]隨著半導體工藝的發展，且隨著特質線寬的縮小，工藝復雜程度的提高，束流的均勻性和穩定性對于離子注入系統愈發重要，已成為器件成敗與否的重要關鍵。在低能寬帶離子注入機引出束流能量很低、束流很大時，由于空間電荷效應的影響，離子束發散嚴重，導致束流水平均勻性調節更加困難，因此如何設計恰當離子光學系統及寬帶束均勻性調節裝置；以保證離子束流均勻性和穩定性是寬束離子注入機設備成功的關鍵。
[0003]目前國內使用的半導體寬束離子注入機全部依賴進口，還沒有實現國產化。
[0004]中國專利公布號:CN103794454A公開了一種寬束離子注入機均勻性調節裝置，該裝置采用線圈對束流調節，其作用是對離子束流的粗略調節，其調節精度不高，本發明則采用磁極調節，安裝在光路末端，能對離子束流進行精確調節。
【發明內容】
[0005]為了解決寬帶束均勻性難以控制的問題，本發明旨在提供一種寬束離子注入機均勻性調節裝置，該裝置在離子光學系統基礎上集合開發半導體離子注入機的成功經驗及技術優勢，該裝置控制簡單，調節效果好，能很好滿足寬帶離子注入機的束均勻性調節要求。
[0006]為了實現上述目的，該裝置所采用的技術方案是:
一種寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，包括分析光欄、寬束平行透鏡、多磁極調節機構和垂直掃描基片；所述寬束平行透鏡設置在分析光欄的寬帶離子流出口處，寬帶離子流以一定張角進入寬束平行透鏡中；所述寬束平行透鏡的寬帶離子流出口處設有調節通過束流偏轉角度的多磁極調節機構，以改變離子束到達垂直掃描基片處束流水平密度分布，調節離子束水平方向束流分布的均勻性；所述垂直掃描基片設置在多磁極調節機構的寬帶離子流出口處，以在垂直方向對束流勻速掃描，保證束流垂直方向的均勻性。
[0007]以下為本發明進一步改進的技術方案。
[0008]進一步地，定義磁極運動組件排列方向為X方向，磁極的運動方向為I方向，以垂直于xy平面的方向為束流運動方向z方向而建立笛卡爾坐標系；所述多磁極調節機構包括上下兩組多級磁極運動組件，多磁極控制器和工控機，上下兩組多級磁極運動組件之間形成扇形通道。
[0009]作為一種具體的結構形式，上下兩組多級磁極運動組件中每級磁極運動組件包括伺服電機、通過聯軸器與伺服電機相連的絲杠傳動機構、以及通過連接塊與絲杠傳動機構相連的磁極；所述絲杠傳動機構控制磁極上下運動；所述工控機與多磁極控制器通信控制伺服電機動作以實現對寬帶離子流水平方向的束流密度調節。
[0010]每級磁極運動組件上均裝有直線位移傳感器，各直線位移傳感器與多磁極控制器形成閉環，以精確控制上下相鄰兩個磁極之間的磁極距。
[0011]每組磁極運動組件的磁極在水平方向均勻分布，且相鄰兩個磁極之間具有間隙；每個磁極水平方向XZ截面的寬度g相同，長度b不同，長度方向一邊對齊，另一邊整體形成一曲線。
[0012]在垂直方向xy截面內各磁極初始位置以6?8°張角排列以形成扇形通道，且關于束流中心平面對稱。
[0013]所述磁極由DT4材料制成，其形狀為長方體，每個磁極的高度相同。
[0014]所述多磁極調節機構與垂直掃描基片之間的距離為500mnT70mm。
[0015]優選地，所述寬束平行透鏡的寬帶離子流通道呈弧形。
[0016]與現有的技術相比，本發明的有益效果是:
1、磁極采用閉環控制，精度高、穩定性好；
2、磁極以一定的水平張角排列對束流有一定的聚焦作用；
3、磁極間耦合效果較弱，單個磁極影響束流區域較小；較現有技術相比，其可調的最低水平均勻性值低2?3倍；
4、該裝置結構簡單，成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的總體結構示示意圖；
圖2是本發明所述多磁極調節機構結構示意圖；
圖3是本發明的所述磁極水平截面圖；
圖4是本發明所述磁極對離子束流影響效果圖。
[0018]1-分析光欄，2-寬帶離子流，3-寬束平行透鏡、4-多磁極調節機構、5-垂直掃描基片；41-伺服電機,42-聯軸器,43-絲杠傳動機構,44-磁極,45-多磁極控制器,46-工控機。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖的具體實施例對本發明作進一步介紹，應該理解，這些描述都是說明性的。需要解釋的是，離子束流光路的前半部分附圖沒給出，附圖1只給出了從分析光欄焦點處至基片位置離子束流光路。
[0020]一種寬束離子注入機均勻性調節裝置，該裝置主要用于低能寬帶束離子注入機均勻性調節。附圖1為總體結構示意圖，所述調節裝置主要包括分析光欄1，寬帶離子流2，寬束平行透鏡3、多磁極調節機構4、垂直掃描基片5 ;寬帶離子流2從分析光欄I以一定張角出來，進入寬束平行透鏡3 ;所述多磁極調節機構4處于寬束平行透鏡3出口調節通過束流偏轉角度，改變離子束到達垂直掃描基片5處束流水平密度分布，調節水平方向束流分布均勻性。所述垂直掃描基片5垂直方向勻速掃描，保證垂直方向均勻性。
[0021]圖2本發明所述多磁極調節機構結構示意圖，多磁極調節機構是本發明的核心。所述多磁極調節機構4包括:伺服電機41，聯軸器42，絲杠傳動機構43，磁極44，多磁極控制器45，工控機46。所述多磁極調節機構4由多組結構相似的磁極運動組件組成，磁極運動組件水平方向均勻分布，磁極44之間有較小的間隙；每個磁極運動組件都有直線位移傳感器，其與多磁極控制器45形成閉環，精確控制磁極44磁極距。每個磁極運動組件單獨可控；其中磁極44為DT4材料，其形狀為長方體，高度相同；每個磁極44水平截面Xz面不一樣，寬度g相同，長度b不同，長度方向一邊對齊，另一邊整體形成一定曲率的曲線，見附圖
3。在垂直截面xy面內各磁極44初始位置以A角度為6?8°的張角排列，且關于束流中心平面對稱。
[0022]所述磁極44可以上下移動，通過改變局部磁場分布來改變附近離子束偏轉角度，調節到垂直掃描基片5束流密度分布，最終可以通過算法將水平均勻性調到要求水平。
[0023]圖4為單個磁極44對束流的影響效果，其奠定了調節算法的基礎。
[0024]對于所述磁極44采用伺服電機閉環控制，可保證磁極位置控制精度達0.1mm內，其運動控制精度對于本裝置調節均勻性最小值非常重要。
[0025]以用于半導體生產領域寬束離子注入機中的寬束離子注入機均勻性調節裝置為例介紹具體調節過程，機器引出離子束流后，束流經過寬束平行透鏡3后變成一定寬度的平行束流；工控機46根據束流初始束密度分布情況，調用調節算法計算磁極44磁極距值下發給多磁極控制器45，調節控制相鄰兩塊磁極44的磁極距值，通過多次迭代調節將水平均勻性值調到工藝要求水平；水平均勻性調節完成后，垂直掃描基片5垂直勻速掃描到要求劑量，這樣就保證了垂直方向的均勻性。
[0026]以上所述僅為本發明的實施例，并非用于限定本發明的保護范圍，而是用于說明本發明。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，包括分析光欄(I)、寬束平行透鏡(3)、多磁極調節機構(4)和垂直掃描基片(5);所述寬束平行透鏡(3)設置在分析光欄(I)的寬帶離子流(2)出口處，寬帶離子流(2)以一定張角進入寬束平行透鏡(3)中；所述寬束平行透鏡(3)的寬帶離子流(2)出口處設有調節通過束流偏轉角度的多磁極調節機構(4)，以改變離子束到達垂直掃描基片(5)處束流水平密度分布，調節離子束水平方向束流分布的均勻性；所述垂直掃描基片(5)設置在多磁極調節機構(4)的寬帶離子流(2)出口處，以在垂直方向對束流勻速掃描，保證束流垂直方向的均勻性。
2.根據權利要求1所述的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，定義磁極運動組件排列方向為X方向，磁極的運動方向為I方向，以垂直于xy平面的方向為束流運動方向z方向而建立笛卡爾坐標系；所述多磁極調節機構(4)包括上下兩組多級磁極運動組件，多磁極控制器(45)和工控機(46)，上下兩組多級磁極運動組件之間形成扇形通道。
3.根據權利要求2所述的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，上下兩組多級磁極運動組件中每級磁極運動組件包括伺服電機(41 )、通過聯軸器(42)與伺服電機(41)相連的絲杠傳動機構(43)、以及通過連接塊與絲杠傳動機構(43)相連的磁極(44);所述絲杠傳動機構(43 )控制磁極(44)上下運動；所述工控機(46 )與多磁極控制器(45 )通信控制伺服電機(41)動作以實現對寬帶離子流水平方向的束流密度調節。
4.根據權利要求2的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，每級磁極運動組件上均裝有直線位移傳感器，各直線位移傳感器與多磁極控制器(45)形成閉環，以精確控制上下相鄰兩個磁極(44 )之間的磁極距。
5.根據權利要求2的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，每組磁極運動組件的磁極(44 )在水平方向均勻分布,且相鄰兩個磁極(44 )之間具有間隙；每個磁極(44 )水平方向XZ截面的寬度g相同，長度b不同，長度方向一邊對齊，另一邊整體形成一曲線。
6.根據權利要求2的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，在垂直方向xy截面內各磁極(44)初始位置以6?8°張角排列以形成扇形通道，且關于束流中心平面對稱。
7.根據權利要求2的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，所述磁極(44)由DT4材料制成，其形狀為長方體，每個磁極的高度相同。
8.根據權利要求f7之一的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，所述多磁極調節機構(4)與垂直掃描基片(5)之間的距離為500mnT70mm。
9.根據權利要求f7之一的寬束離子注入機均勻性調節裝置，其特征是，所述寬束平行透鏡(3)的寬帶離子流(2)通道呈弧形。
【文檔編號】H01J37/04GK104201081SQ201410475060
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】張進學 申請人:北京中科信電子裝備有限公司