离子注入角度校准方法技术

本申请提供一种离子注入角度校准方法，用于对不同能量段的离子注入机的靶台装置进行角度校准，所述方法包括：选取多片晶圆，并采用不同的离子注入角度分别对相应的所述晶圆进行离子注入；对所有经离子注入的晶圆进行热波测量，获得多个由离子注入角度和热波值组成的数据组；以所述离子注入角度为横坐标，且以所述热波值为纵坐标，将所有的数据组进行高斯函数拟合，获得高斯拟合曲线；根据所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度，获得角度校准值，并对所述靶台装置进行角度校准。本申请技术方案的校准方法适用于不同能量段离子注入机进行靶台装置的角度校准。入机进行靶台装置的角度校准。入机进行靶台装置的角度校准。

【技术实现步骤摘要】
离子注入角度校准方法


[0001]本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种离子注入角度校准方法。

技术介绍

[0002]离子注入工艺是半导体晶片掺杂改变电性能的重要工艺，离子注入角度的准确性对于芯片的性能至关重要，离子注入角度的偏差会使得目标深度的离子浓度发生偏差，这种偏差对晶片的接受测试(Wafer Acceptance Test，WAT)是致命性的，因此为保证离子注入角度的准确性，要对离子注入机的靶台(platen)装置进行x轴/y轴以及旋转角度基准点的准确校准。
[0003]通常采用V
‑
curve的测量方法来进行离子注入角度的校准，该方法具体来讲是通过采用多片晶片，按照不同的离子注入角度对晶片进行离子注入制程。由于离子注入角度不同，会导致用于探测晶格损伤的热波(Thermal Wave，TW)量测值的变化，得到离子注入角度
‑
热波值曲线，再通过抛物线拟合的方法确认platen装置x轴/y轴以及旋转角度基准点。
[0004]但是，抛物线拟合方法对于大束流低能量的机型具有较好的拟合效果，但对于中束流高能量的机型往往不能很好的拟合，因此大幅度降低了中束流高能量机型的离子注入角度的校准精度。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题是提供一种离子注入角度校准方法，适用于不同能量段的离子注入机进行靶台装置的角度校准。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供了一种离子注入角度校准方法，用于对不同能量段的离子注入机的靶台装置进行角度校准，所述方法包括：选取多片晶圆，并采用不同的离子注入角度分别对相应的所述晶圆进行离子注入；对所有经离子注入的晶圆进行热波测量，获得多个由离子注入角度和热波值组成的数据组；以所述离子注入角度为横坐标，且以所述热波值为纵坐标，基于所有的数据组进行高斯函数拟合，获得高斯拟合曲线；根据所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度，获得角度校准值，并对所述靶台装置进行角度校准。
[0007]在本申请实施例中，所述高斯拟合曲线的关系式如下：
[0008]其中，X为离子注入角度；Y为热波值；a是与高斯分布峰高相关的参数；b是位于高斯分布中间位置的离子注入角度；c是与高斯分布的半峰宽相关的参数；d为高斯拟合的热波补偿参数。
[0009]在本申请实施例中，所述a的初值为所述数据组中最大热波值与最小热波值的差值；所述b的初值为所述数据组中最小热波值对应的离子注入角度；所述c的初值为所述数据组中最大热波值对应的离子注入角度与最小热波值对应的离子注入角度的差值；所述d
的初值为所述数据组中最大热波值与最小热波值之间的任意值。
[0010]在本申请实施例中，采用最小二乘法或梯度下降法对所有的数据组、所述a的初值、所述b的初值、所述c的初值及所述d的初值进行拟合，获得所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度。
[0011]在本申请实施例中，以所述晶圆表面的几何中心为原点，以经过所述原点且平行于水平面的直线为x轴，并以经过所述原点且垂直于所述x轴的直线为y轴；采用以x轴为对称轴的若干离子注入角度对相应的所述晶圆进行离子注入时，获得的角度校准值为所述靶台装置的在y轴方向的角度校准值。
[0012]在本申请实施例中，采用以y轴为对称轴的若干离子注入角度对相应的所述晶圆进行离子注入时，获得的角度校准值为所述靶台装置的在x轴方向的角度校准值。
[0013]在本申请实施例中，所述晶圆上包括缺角标记，所述缺角标记相对所述圆心的旋转角度为所述靶台装置的旋转角度；采用不同的所述旋转角度对相应的所述晶圆进行离子注入时，获得的角度校准值为所述靶台装置的旋转角度校准值。
[0014]在本申请实施例中，所述靶台装置在x轴方向或y轴方向的角度校准值等于所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度。
[0015]在本申请实施例中，所述靶台装置的旋转角度校准值等于所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度与180
°
差值的绝对值。
[0016]在本申请实施例中，进行热波测量时，每片晶圆上的测量点数为至少三个，且同一晶圆上获得的测量数据的方差与均值的比值不超过0.2。
[0017]在本申请实施例中，若同一晶圆上获得的测量数据的方差与均值的比值超过0.2，则重新选择测量点。
[0018]在本申请实施例中，所述晶圆为硅<100>，且晶向误差不超过1
°
。
[0019]与现有技术相比，本申请技术方案考虑了注入离子深度在晶圆中符合高斯分布的特征，提出了一种基于高斯拟合函数进行离子注入角度校准的方法，能高精度拟合离子注入角度
‑
热波值曲线，适合对不同能量段的离子注入机的platen装置进行x轴/y轴以及旋转角度的校准。
附图说明
[0020]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
[0021]图1为离子入射至晶圆表面的示意图；
[0022]图2为以x轴为对称轴的五个入射角度的分布情况；
[0023]图3为采用抛物线函数拟合获得的离子注入角度
‑
热波值曲线；
[0024]图4为采用抛物线函数拟合获得的platen旋转角度
‑
热波值曲线；
[0025]图5为本申请实施例的离子注入角度校准方法的流程图；
[0026]图6为实施例1中以离子注入角度为横坐标，热波值为纵坐标获得的数据散点图；
[0027]图7为实施例1中高斯拟合与抛物线拟合的对比图；
[0028]图8为实施例2中以离子注入角度为横坐标，热波值为纵坐标获得的数据散点图；
[0029]图9为实施例2中高斯拟合与抛物线拟合的对比图。
具体实施方式
[0030]以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
[0031]为了提高离子注入角度的准确性，需要对platen装置进行x轴/y轴以及旋转角度基准点的准确校准。参考图1，现对x轴/y轴及旋转角度进行定义，以被离子注入晶圆表面Si<100>的几何中心为原点O，以经过所述原点O且平行于水平面的直线为x轴，并以经过所述原点O且垂直于所述x轴的直线为y轴。所述晶圆表面Si<100>上还设置缺角标记notch本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子注入角度校准方法，其特征在于，用于对不同能量段的离子注入机的靶台装置进行角度校准，所述方法包括：选取多片晶圆，并采用不同的离子注入角度分别对相应的所述晶圆进行离子注入；对所有经离子注入的晶圆进行热波测量，获得多个由离子注入角度和热波值组成的数据组；以所述离子注入角度为横坐标，且以所述热波值为纵坐标，基于所有的数据组进行高斯函数拟合，获得高斯拟合曲线；根据所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度，获得角度校准值，并对所述靶台装置进行角度校准。2.根据权利要求1所述的离子注入角度校准方法，其特征在于，所述高斯拟合曲线的关系式如下：其中，X为离子注入角度；Y为热波值；a是与高斯分布峰高相关的参数；b是位于高斯分布中间位置的离子注入角度；c是与高斯分布的半峰宽相关的参数；d为高斯拟合的热波补偿参数。3.根据权利要求2所述的离子注入角度校准方法，其特征在于，所述a的初值为所述数据组中最大热波值与最小热波值的差值；所述b的初值为所述数据组中最小热波值对应的离子注入角度；所述c的初值为所述数据组中最大热波值对应的离子注入角度与最小热波值对应的离子注入角度的差值；所述d的初值为所述数据组中最大热波值与最小热波值之间的任意值。4.根据权利要求1所述的离子注入角度校准方法，其特征在于，采用最小二乘法或梯度下降法对所有的数据组、所述a的初值、所述b的初值、所述c的初值及所述d的初值进行拟合，获得所述高斯拟合曲线中最低点对应的离子注入角度。5.根据权利要求1所述的离子注入角度校准方法，其特征在于，以所述晶圆表面的几何中心为原点，以经过所述原点且平行于水平面的直线为x轴，并以经...

【专利技术属性】
技术研发人员：查泽奇，王振辉，王亚，关天祺，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：