離子注入系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體及顯示器件制造技術領域，尤其涉及一種離子注入系統及方法。
【背景技術】
[0002]隨著微電子工業的快速發展，離子注入已經成為微電子器件制備工藝中的一種重要的摻雜技術，也是控制金屬氧化半導體場效晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,M0SFET)閾值電壓的一個重要手段。離子注入工藝利用離子注入機實現半導體的摻雜，即將特定的雜質原子以離子加速的方式注入到半導體材料內，改變半導體材料的導電特性，并最終形成所需的半導體器件。
[0003]隨著半導體器件的尺寸越來越小，對離子注入的劑量準確度和均勻性的要求也越來越高，對于作為半導體離子摻雜工藝線的關鍵設備之一的離子注入設備也提出了更高的要求，例如:要求離子注入設備生產效率高、整機可靠性好、精確控制束純度、精確控制注入能量、全自動化控制、注入均勻和重復性好等。因此，能夠準確監控摻雜劑量和均勻性的離子注入系統正變得越來越不可或缺。
[0004]現有的一種劑量監測方法是采用法拉第杯周期性地測量束流，并調節掃描速度以確保連續摻雜。但是這種監測方法是在離子注入前周期性測量離子束情況，不能實時監測離子注入的劑量變化，從而不能實時地對注入劑量進行調整，無法確保注入基板的劑量準確度和均勻性。若要監測注入到基板上的離子劑量，需要將基板進行退火后再進行測試和評估，退火處理會導致注入后的晶格結構重排，不能如實反映離子注入的真實數據。另外，該方法無法監測劑量較低的離子注入工藝。
[0005]現有的另一種監測方法是對離子注入后的樣品進行二次離子質譜測試以獲取注入劑量和均勻性等數據，但是這種方法成本較高，測試周期較長，并且也無法進行實時監測。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種離子注入系統及方法，以解決現有技術中不能實時監測離子注入劑量，導致離子注入劑量準確度不高、注入均勻性不好的技術問題。
[0007]為解決上述技術問題，作為本發明的第一個方面，提供一種離子注入系統，包括:
[0008]離子源模塊，用于產生離子束；
[0009]工藝腔，待注入離子的基板設置在所述工藝腔中，所述離子源模塊產生的離子束通入所述工藝腔內，以對所述基板進行離子注入；
[0010]所述離子注入系統還包括劑量探測模塊，所述劑量探測模塊用于對注入所述基板的離子劑量和離子均勻性進行實時探測。
[0011]優選地，所述離子注入系統還包括劑量修正控制模塊，所述劑量修正控制模塊用于接收所述劑量探測模塊的測量數據、將所述測量數據與預設數據范圍進行對比、并根據對比結果對所述離子源模塊產生的離子束進行調整，使注入所述基板的離子劑量和離子均勻性滿足預定要求。
[0012]優選地，所述劑量探測模塊包括至少一個光檢測單元，所述光檢測單元包括激光發生器和光電探測器，所述激光發生器用于產生照射到所述基板上的探測光，所述光電探測器用于檢測從所述基板表面反射的反射光的光強；
[0013]所述劑量探測模塊還包括數據轉換單元，所述數據轉換單元能夠根據所述光強計算所述基板表面的離子濃度。
[0014]優選地，所述劑量探測模塊包括多個所述光檢測單元，多個所述光檢測單元均勻分布以對所述基板的不同位置進行檢測。
[0015]優選地，所述劑量探測模塊還包括掃描單元，所述掃描單元包括可移動支架，所述可移動支架能夠沿所述基板的表面移動，所述光檢測單元設置在所述可移動支架上。
[0016]優選地，所述激光發生器為氬離子栗浦光源，所述激光發生器產生的探測光的波長為 500-550nm。
[0017]優選地，所述劑量修正控制模塊包括數據對比單元和修正單元，所述數據對比單元用于將所述測量數據與所述預設數據范圍進行對比，并將對比結果發送給所述修正單元，當對比結果顯示所述測量數據不在所述預設數據范圍內時，所述修正單元根據所述測量數據與所述預設數據范圍之間的差值對所述離子源模塊產生的離子束進行調整。
[0018]優選地，所述修正單元通過調整所述離子束的電流密度分布來調整注入所述基板的尚子劑量和尚子均勾性。
[0019]優選地，所述離子注入系統還包括質量分析模塊，所述質量分析模塊用于從所述離子源模塊產生的離子束中選出所需注入的離子種類，并將選出的離子通入所述工藝腔內。
[0020]優選地，所述質量分析模塊包括篩選單元、加速單元和聚焦單元，所述篩選單元用于從所述離子束中篩選出所需注入的離子種類，所述加速單元包括電場發生器，所述電場發生器用于對篩選后的離子束進行加速，所述聚焦單元用于對加速后的離子束進行聚焦，并將聚焦后的離子束通入所述工藝腔內。
[0021]作為本發明的第二個方面，還提供一種離子注入方法，包括以下步驟:
[0022]采用離子束對試做基板進行離子注入；
[0023]對注入所述試做基板的離子劑量和離子均勻性進行實時探測，獲取測量數據；
[0024]將所述測量數據與預設數據范圍進行對比，并根據對比結果對所述離子束進行調整，使注入所述試做基板的離子劑量和離子均勻性滿足預定要求；
[0025]采用調整后的離子束對其余基板進行離子注入。
[0026]優選地，采用調整后的離子束對其余基板進行離子注入的步驟包括:
[0027]對注入所述基板的離子劑量和離子均勻性進行實時探測；
[0028]根據探測結果對所述離子束進行調整，使注入所述基板的離子劑量和離子均勻性滿足預定要求。
[0029]優選地，對注入所述試做基板的離子劑量和離子均勻性進行實時探測的步驟包括:
[0030]采用探測光對所述試做基板進行照射；
[0031]檢測從所述試做基板反射的發射光的光強；
[0032]根據所述光強計算所述試做基板表面的離子濃度。
[0033]優選地，所述測量數據包括測量得到的所述離子濃度，所述預設數據范圍包括預設離子濃度范圍，將所述測量數據與所述預設數據范圍進行對比，并根據對比結果對所述離子束進行調整的步驟包括:
[0034]將測量得到的所述離子濃度與預設離子濃度范圍進行對比；
[0035]當測量得到的所述離子濃度不在預設離子濃度范圍內時，根據兩者之間的差值對所述離子束進行調整。
[0036]優選地，對所述離子束進行調整的步驟包括:
[0037]對所述離子束的電流密度分布進行調整。
[0038]優選地，采用離子束對試做基板進行離子注入的步驟還包括:
[0039]對所述離子束進行篩選，從所述離子束中選出所需注入的離子種類；
[0040]采用電場對篩選后的離子束進行加速；
[0041]對加速后的離子束進行聚焦。
[0042]優選地，所述離子注入方法還包括在采用離子束對試做基板進行離子注入之前進行的:
[0043]采用法拉第杯對所述離子束進行預調整。
[0044]優選地，所述試做基板為玻璃基板或硅基板，所述試做基板的數量為1-10。
[0045]本發明采用劑量探測模塊對基板上的離子注入劑量和均勻性進行實時檢測，并將數據發送給劑量修正控制模塊對離子束進行調節控制，從而實現離子注入工藝的實時監測和調控，保證了基板離子注入劑量的準確性和較好的均勻性。
[0046]此外，光探測是一種靈敏度很高的無損非接觸式探測方法，所以本發明在對樣品完全沒有損傷的情況下，提高了離子注入工藝的劑量準確性和均勻性，從而實現對半導體器件參數的精確控制。
【附圖說明】
[0047]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。
[0048]圖1是依照本發明一種實施例的離子注入系統的模塊示意圖；
[0049]圖2是依照本發明一種實施例的離子注入系統的結構示意圖；
[0050]圖3是本發明實施例所提供的