一种离子注入机及离子束监测调制方法与流程

本发明涉及离子注入机的离子束监控领域，尤其涉及一种离子注入机及离子束监测调制方法。

背景技术：

1、传统离子注入机通常采用法拉第杯监测离子束，此种方法下若要实现对离子束的实时监测，只能在离子束未注入硅片时完成。因此难以在离子束注入硅片过程中实现多离子束在大小和方向上稳定性的实时监测，也难以实现对于偏移离子束的实时调整。

2、例如，一种在中国专利文献上公开的“监测离子束的装置、控制离子束的装置及方法”，其公告号cn111263972b，装置包括：处理器；以及耦合到所述处理器的存储单元，所述存储单元包括显示例程，其中显示例程能够在处理器上运行以管理对离子束的监测。显示例程包括测量处理器以接收离子束的多个点束轮廓，点束轮廓是在离子束的快速扫描及与快速扫描同时实施的探测器的慢速机械扫描期间收集的。快速扫描包括沿快速扫描方向以10hz或大于10hz的频率进行的多个扫描循环，且慢速机械扫描是在与快速扫描方向平行的方向上执行的。测量处理器还可发送显示信号以显示从所述多个点束轮廓导出的至少一组信息。此方案通过慢速机械扫描手机离子束运行轮廓从而在一定程度上实现对注入离子束的实时监测，但依赖于扫描机械的运行，监测效率较低且监测效果仍然存在缺陷，此外其也无法对于已偏移的离子束进行实时调整。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术中离子注入机难以在离子束注入硅片过程中实现实时监测和调制的问题；提供一种离子注入机及离子束监测调制方法，在采用传统法拉第杯测量离子束的同时，通过设置若干预设排列分布的导电结构来比较由撞击分析器磁体的离子产生的偏移离子束电流来实现对离子束运行的实时监测和调制；即通过实时监测离子束偏转来校正从分析器磁体输出的离子束偏离期望轨迹的偏转，从而使其按照期望轨迹注入硅片。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、本发明的离子注入机包括：分析器磁体，其内部设置磁场空间，离子束经过磁场空间抵达离子束出口后射出，离子束出口处设置若干导电结构，导电结构与测量设备耦合。本发明中描述的导电结构一般设置在靠近射束出口的边界处，其中每个导电结构与其他导电结构和分析器磁体电绝缘。在将离子注入硅片即接收晶片的过程中，持续不断地实时测量出现在每个导电结构上的任何电流，从而实时监测导电结构和离子束之间的所有碰撞结果，并将结果传输给测量设备。通过适当调整导电结构的形状、位置或数量，适当调整导电结构与期望轨迹之间的相对几何关系，实现对离子束偏转角度和偏转方向的实时监控。能够在离子束流注入硅片时实现实时监控，并确保正在注入过程中的离子束流在大小和方向上的稳定性，相较于传统注入机仅采用法拉第杯的测量方式，具有显著进步。

4、作为优选，所述的分析器磁体还包括设置在其一端的离子束入口，分析器磁体另一端设置离子束出口，分析器磁体外包裹设置外壳，内部形成磁场空间；离子束由外部离子源由离子束入口射入，由离子束出口投射至接收晶片。离子束入口和出口用于限制离子束运行轨迹，内部的磁场空间能够改变离子束运行的方向，从而在离子束运行过程中达到对其轨迹微调整的效果；此处所提到的接收晶片在实际应用时一般采用硅片，本方案的以上设置能够满足通用注入机的应用场景，并且通过内部的微调实现对各个应用场景或应用设备的适配。

5、作为优选，所述的离子束沿离子束出口投射至接收晶片所经过轨迹设为期望轨迹；至少一个导电结构平行于期望轨迹设置在分析器磁体上；所述外壳与导电结构之间还设置隔离材料，所述导电结构为附接到外壳的非金属导电材料和/或若干非技术导电材料组合形成的结构。期望轨迹是人为预设的轨迹，为了让离子束能够最大程度按照预测情形注入硅片减少损耗；此处设置的导电结构用于监测离子束中偏移的离子与分析器磁体的碰撞大小，从而了解离子束的偏移角度和偏移量大小；隔离材质的设置用于减少内部磁场与外部磁场或设备的相互干扰，使监测结果更加准确；导电结构的设置比较多元化，能够采用任何形式或者任何单独的能够起到对应作用的结构即可，使得本方案对于现有技术呈现高度适配，增加了方案的实用性。

6、作为优选，所述的导电结构应满足以下一项或多项设置：至少一个导电结构仅设置于离子束出口内；至少一导电结构设置于离子束出口外且朝向接收晶片；至少一导电结构设置于外壳外部。设置与离子束出口内的导电结构能够监测在其内部的离子束偏移量和偏移情况，设置在离子束出口外的导电结构能够在离子束的运行轨迹上监测偏移的离子束信息，在外壳外部的导电结构能够监测偏移量极大的离子束部分，通过这三种设计的相互组合，最大限度实现对离子束偏移情况的实时监测。

7、作为优选，所述的导电结构还应满足如下一项或多项设置：设置于离子束出口外侧的至少一个导电结构不与离子束出口的横截面重叠；设置外壳外部的至少一个导电结构与离子束出口的横截面完全重叠或部分重叠；所述横截面垂直于期望轨迹。不与离子束出口横截面重叠设置的导电结构用于测量倾斜方向上产生偏移的离子碰撞，与离子束出口横截面重叠设置的导电结构用于测量其截面上产生微小偏移的离子碰撞，以便于得出更加精细的测量数据，增加测量结果的准确性。

8、作为优选，所述的导电结构还应满足如下一项或多项设置：所述导电结构有且仅有一个，呈环形环绕期望轨迹设置，所述环形导电结构的横截面宽度与离子束直径适配；设有若干所述导电结构，环绕期望轨迹排列，其排列方式包括若干导电结构围绕期望轨迹形成若干同心环、阵列和/或同心圆弧。环形导电结构的设置能够同时监测到环上不同部分受到的离子碰撞量，经过整合分析，即可得到在离子束出口各个方向上离子束的碰撞情况，即得到离子束运行的偏移量，便于后续对离子束运行轨迹进行调整；将导电结构按照不同阵列排列形成同心圆环、同心圆弧等都是为了便于最大限度测量离子束的偏移情况和偏移角度，将导电结构按阵列排列能够使得每个部分的测量结果互不干扰，最大程度保证了测量的准确性。

9、本发明的离子束监测调制方法包括：离子束由离子源经离子束入口注入分析器磁体内部的磁场空间，经离子束出口射出；离子束出口处的离子束经导电结构实时测量并调制后，沿期望轨迹投射至接收晶片。此方法能够用于监测离子束的实时状况，其原理在于通过比较由撞击，分析器磁体产生的偏移束电流来监测离子束的偏移情况，从而通过改变内部运行条件来实现对离子束的控制；其中撞击可为离子撞击等形式，内部运行条件可以为电流改变、电压改变引起的磁场变化，亦可为离子束射入角度或注入角度等条件。

10、作为优选，所述的导电结构将其与偏转离子束部分产生的撞击数据传输至测量设备，得到测量结果后计算实际离子束轨迹与期望轨迹偏移量，根据所述偏移量调整离子束运行角度。实际应用中通过设置导电结构的形状、数量和大小来对离子束中偏移离子进行监测，在得到准确的偏移量后对离子束的运行角度进行调整，从而使其按照期望轨迹运行。

11、作为优选，所述的调制离子束运行角度步骤满足以下一项或多项：改变磁场空间内磁场条件从而调制离子束偏移角度；调整接收晶片几何条件；维持或调整离子源注入离子束的角度和对应参数值。通过上述三种方式的排列组合得到若干不同的调制方案，从而更加多元地实现对于离子束运行角度的调制。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明的一种离子注入机及离子束监测调制方法，通过对离子束出口处设置不同数目、形状、大小的导电结构，从而监测离子束在空间内运行轨迹与期望轨迹的偏移量和偏移角度，从而实现对离子束的实时监测；

14、2. 本发明的一种离子注入机及离子束监测调制方法，通过配合得到的偏移量和偏移角度数据对磁场空间、射入角度或接收晶片角度的调整，从而实现在离子束注入晶片的过程中对离子束运行角度和轨迹的调制，达到实时校正轨迹的目的。