本发明专利技术公开了一种离子注入系统，其包括一离子源和一引出装置，在离子束流的传输路径上依次设有：一扫描磁铁；一质量分析磁铁；一校正磁铁；一变速装置；一工件扫描装置；该系统还包括一设于该质量分析磁铁与该校正磁铁之间的束流传输路径上的调整磁铁，用于在该扫描方向上发散或聚焦束流。本发明专利技术还公开了一种利用上述离子注入系统实现的离子注入方法。本发明专利技术能耗较低且束流利用效率较高，从而能够极大地提高生产效率，此外还有利于优化束流的剂量均匀性以及角度均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种。
技术介绍
离子注入方法用来把通常称之为杂质的原子或分子引入靶标基片，从而改变基片材料的性能。离子注入方法可用于对材料进行表面注入，以改变其物理和化学性能。尤其令人感兴趣的是，用离子注入法在单晶或多晶硅中掺杂，是制造现代集成电路中的一种常规工艺过程。由于半导体产品的生产逐渐趋向较大的半导体晶圆(从8英寸到12英寸，而现在已向18英寸发展)，目前单晶圆工艺(一次处理一片晶圆)已被广泛地采用。晶圆工件越大，注入所需的时间就越长，达到一定的注入剂量均勻性和注入角度均勻性也越来越难以实现。在离子束应用领域中，扫描离子束一般有两种方式电扫描和磁扫描。导流系数较大的离子束在其传输过程中往往会发生束流崩溃，任何静电势在离子束传输中的存在， 都会影响到离子束的引出和传输，离子束的横向尺寸会急剧增加，导致在离子束达到靶标之前，就撞击到离子束传输系统的物理边界而损失掉了。因此，对于高导流系数的离子束传输，一般不使用任何电扫描装置，而是使用磁扫描或不扫描离子束。在离子束应用领域，磁扫描一般用的是二极磁铁，用于瞬间偏转离子束，但在该偏转方向上二极磁铁的聚焦效果很弱，而且在另外一个横向的垂直维度上表现为散焦效应， 所以如果要使束流保持一定的发散角度和传输效率，就需要另外再设置其他束流光学器件对其进行聚焦，这样将导致束流传输路径变长，对束流的传输效率不利。另外，由于扫描磁铁采用的一般是交流供电，因此当需要通过扫描磁铁使束流以较大的扫描幅度进行扫描， 以在注入工位处使得束流在扫描方向上的宽度能够大于或等于工件在扫描方向上的尺寸时，便显然需要更宽大的扫描磁铁真空腔以及更大的线圈交变电流，这会消耗更多的能量， 也将导致上述真空腔的发热现象更加严重。这些局限将会给离子注入系统的整体设计带来更多的困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有离子注入系统中由于离子束需要被扫描磁铁在较大的角度范围内扫描所带来的一系列设计困难，提供一种能够彻底解决上述一系列设计困难的。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种离子注入系统，其包括一离子源和一引出装置，该引出装置用于从该离子源引出一离子束，在离子束流的传输路径上依次设有一扫描磁铁，用于在一扫描方向上扫描束流；一质量分析磁铁，用于在与该扫描方向垂直的方向上偏转束流，以从束流中滤除超出一预设荷质比范围的离子；一校正磁铁，用于在该扫描方向上将束流张角校正至一预设注入张角；一变速装置，用于将束流加速或减速至一预设注入能量，并在与该扫描方向垂直的方向上使束流进行一次偏转，以将束流偏转至一预设注入方向；一工件扫描装置，用于扫描一工件，使该工件穿过束流以完成注入；其特点在于，该系统还包括一设于该质量分析磁铁与该校正磁铁之间的束流传输路径上的调整磁铁，用于在该扫描方向上发散或聚焦束流。较佳地，当该系统用于执行高能离子注入时，该质量分析磁铁用于在与该扫描方向垂直的方向上将束流偏转至对准该变速装置的入口。较佳地，该校正磁铁为一对分别位于束流传输路径两侧的、且铁芯方向与该扫描方向平行的杆状四极磁铁，该两个杆状四极磁铁的电流值之和被设置为使得束流在该扫描方向上的张角被校正至该预设注入张角。较佳地，当该系统用于执行低能离子注入时，该质量分析磁铁用于在与该扫描方向垂直的方向上将束流偏转至越过该变速装置的入口，该校正磁铁则还用于在与该扫描方向垂直的方向上将束流偏转至对准该变速装置的入口。较佳地，该校正磁铁为一对分别位于束流传输路径两侧的、且铁芯方向与该扫描方向平行的杆状四极磁铁，该两个杆状四极磁铁的电流值之和被设置为使得束流在该扫描方向上的张角被校正至该预设注入张角，而该两个杆状四极磁铁的电流值之差则被设置为使得束流在与该扫描方向垂直的方向上被偏转至该变速装置的入口。较佳地，该扫描磁铁、该调整磁铁和该校正磁铁被设置为使得束流在到达该工件时，在该扫描方向上的束流宽度至少等于该工件在该扫描方向上的尺寸，该工件扫描装置则用于在与该扫描方向垂直的方向上一维地扫描该工件。较佳地，该扫描磁铁用于在该扫描方向上并在-10° 10°的范围内扫描束流。较佳地，该工件扫描装置用于在与该扫描方向垂直的方向上相对快速地扫描该工件，并在与该扫描方向平行的方向上相对慢速地扫描该工件。较佳地，该扫描磁铁的电流值被设置为使得该工件上的注入剂量在该扫描方向上均勻分布。较佳地，该质量分析磁铁用于将束流偏转45° 120°。较佳地，该校正磁铁用于在该扫描方向上将束流校正为平行传输。较佳地，该系统还包括一设于该工件处的束流诊断装置，用于测量束流的流强分布和角度分布，并将测量结果反馈至一用于对该离子注入系统进行控制的控制单元。本专利技术的另一技术方案为一种利用上述离子注入系统实现的离子注入方法，其包括以下步骤=S1、利用该引出装置从该离子源引出该离子束；s2、利用该扫描磁铁在该扫描方向上扫描束流；S3、利用该质量分析磁铁在与该扫描方向垂直的方向上偏转束流，以从束流中滤除超出该预设荷质比范围的离子；S4、利用该校正磁铁在该扫描方向上将束流张角校正至该预设注入张角；S5、利用该变速装置将束流加速或减速至该预设注入能量，并在与该扫描方向垂直的方向上使束流进行一次偏转，以将束流偏转至该预设注入方向；s6、利用该工件扫描装置扫描该工件，使该工件穿过束流以完成注入；其特点在于，在步骤&与步骤、之间，利用该调整磁铁在该扫描方向上发散或聚焦束流。较佳地，当该系统用于执行高能离子注入时，利用该质量分析磁铁在与该扫描方向垂直的方向上将束流偏转至对准该变速装置的入口。较佳地，该校正磁铁为一对分别位于束流传输路径两侧的、且铁芯方向与该扫描方向平行的杆状四极磁铁，将该两个杆状四极磁铁的电流值之和调节为使得束流在该扫描方向上的张角被校正至该预设注入张角。较佳地，当该系统用于执行低能离子注入时，利用该质量分析磁铁在与该扫描方向垂直的方向上将束流偏转至越过该变速装置的入口，并利用该校正磁铁在与该扫描方向垂直的方向上将束流偏转至对准该变速装置的入口。较佳地，该校正磁铁为一对分别位于束流传输路径两侧的、且铁芯方向与该扫描方向平行的杆状四极磁铁，将该两个杆状四极磁铁的电流值之和调节为使得束流在该扫描方向上的张角被校正至该预设注入张角，并在保持该两个电流值之和不变的情况下，将该两个杆状四极磁铁的电流值之差调节为使得束流在与该扫描方向垂直的方向上被偏转至该变速装置的入口。较佳地，将该扫描磁铁、该调整磁铁和该校正磁铁调节为使得束流在到达该工件时，在该扫描方向上的束流宽度至少等于该工件在该扫描方向上的尺寸，并利用该工件扫描装置在与该扫描方向垂直的方向上一维地扫描该工件。较佳地，利用该扫描磁铁在该扫描方向上并在-10° 10°的范围内扫描束流。较佳地，利用该工件扫描装置在与该扫描方向垂直的方向上相对快速地扫描该工件，并在与该扫描方向平行的方向上相对慢速地扫描该工件。较佳地，将该扫描磁铁的电流值调节为使得该工件上的注入剂量在该扫描方向上均勻分布。较佳地，利用该质量分析磁铁将束流偏转45° 120°。较佳地，利用该校正磁铁在该扫描方向上将束流校正为平行传输。较佳地，该系统还包括一设于该工件处的束流诊断装置，利用该束流诊断装置测量束流的流强本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种离子注入系统，其包括一离子源和一引出装置，该引出装置用于从该离子源引出一离子束，在离子束流的传输路径上依次设有：一扫描磁铁，用于在一扫描方向上扫描束流；一质量分析磁铁，用于在与该扫描方向垂直的方向上偏转束流，以从束流中滤除超出一预设荷质比范围的离子；一校正磁铁，用于在该扫描方向上将束流张角校正至一预设注入张角；一变速装置，用于将束流加速或减速至一预设注入能量，并在与该扫描方向垂直的方向上使束流进行一次偏转，以将束流偏转至一预设注入方向；一工件扫描装置，用于扫描一工件，使该工件穿过束流以完成注入；其特征在于，该系统还包括一设于该质量分析磁铁与该校正磁铁之间的束流传输路径上的调整磁铁，用于在该扫描方向上发散或聚焦束流。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，钱锋，
申请(专利权)人：上海凯世通半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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