离子注入机台的水汽监控方法.pdf

本发明揭示了一种离子注入机台的水汽监控方法，提供一监控晶片；在所述监控晶片上形成一有机层；将所述监控晶片放入所述离子注入机台，对所述监控晶片进行离子注入工艺；去除所述有机层；以及检测所述监控晶片的表面是否有一在离子注入工艺中形成的表面氧化层，如果所述监控晶片的表面存在所述表面氧化层，检测所述表面氧化层的厚度。所述离子注入机台的水汽监控方法可以方便、有效地监控离子注入机台的水汽情况。

权利要求书1.  一种离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，包括： 提供一监控晶片； 在所述监控晶片上形成一有机层； 将所述监控晶片放入所述离子注入机台，对所述监控晶片进行离子注入工 艺； 去除所述有机层；以及 检测所述监控晶片的表面是否有一在离子注入工艺中形成的表面氧化层， 如果所述监控晶片的表面存在所述表面氧化层，检测所述表面氧化层的厚度。 2.  如权利要求1所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 有机层为光阻层。 3.  如权利要求2所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 光阻层的厚度为4.  如权利要求1所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 离子注入工艺中的离子元素的原子量大于等于40。 5.  如权利要求4所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 离子元素为砷元素、铟元素或锗元素。 6.  如权利要求5所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 砷元素的注入能量为40Kev～60Kev，注入剂量为515/cm2～615/cm2，注入电流为 15000μA～17500μA。 7.  如权利要求1所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 监控晶片为空白晶片。 8.  如权利要求1至7中任一项所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特 征在于，去除所述有机层的步骤包括： 对所述监控晶片进行灰化工艺； 对所述监控晶片进行酸洗。 9.  如权利要求8所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，所述 灰化工艺的温度为200℃～300℃，所述灰化工艺的时间为30min～60min。 10.  如权利要求8所述的离子注入机台的水汽监控方法，其特征在于，采用 硫酸对所述监控晶片进行酸洗。

说明书离子注入机台的水汽监控方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种离子注入机台的水汽监 控方法。
背景技术
半导体技术中，离子注入，例如P型离子或N型离子，是改变半导体导电 性能的一种常规手段。离子注入在真空机台中进行，现有实验表明，离子注入 机台的水汽含量大小，会干扰离子注入的深度，浓度等。某些情况下，即使机 台的真空度符合要求，但水汽含量过大也会造成晶圆的良率过低。
在现有技术中，离子注入机台的水汽含量通过监控离子注入机台的真空状 况或者采用残余气体分析仪对离子注入机台的真空中的残余气体进行分析。然 而，监控离子注入机台的真空状况的方法可反应离子注入机台的真空情况，但 不能直接有效的反应离子注入机台的水汽状况；采用残余气体分析仪对真空中 的残余气体进行分析的方法造价高，使用条件苛刻，大大影响生产成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种离子注入机台的水汽监控方法，方便、有效 地监控离子注入机台的水汽情况。
为解决上述技术问题，本发明提供一种离子注入机台的水汽监控方法，包 括：
提供一监控晶片；
在所述监控晶片上形成一有机层；
将所述监控晶片放入所述离子注入机台，对所述监控晶片进行离子注入工 艺；
去除所述有机层；以及
检测所述监控晶片的表面是否有一在离子注入工艺中形成的表面氧化层， 如果所述监控晶片的表面存在所述表面氧化层，检测所述表面氧化层的厚度。
进一步的，所述有机层为光阻层。
进一步的，所述光阻层的厚度为
进一步的，所述离子注入工艺中的离子元素的原子量大于等于40。
进一步的，所述离子元素为砷元素、铟元素或锗元素。
进一步的，所述砷元素的注入能量为40Kev～60Kev，注入剂量为515/cm2～ 615/cm2，注入电流为15000μA～17500μA。
进一步的，所述监控晶片为空白晶片。
进一步的，去除所述有机层的步骤包括：
对所述监控晶片进行灰化工艺；
对所述监控晶片进行酸洗。
进一步的，所述灰化工艺的温度为200℃～300℃，所述灰化工艺的时间为 30min～60min。
进一步的，采用硫酸对所述监控晶片进行酸洗。
与现有技术相比，本发明提供的离子注入机台的水汽监控方法具有以下优 点：
在本发明提供的离子注入机台的水汽监控方法中，在所述监控晶片上形成 一有机层，然后将所述监控晶片放入所述离子注入机台，对所述监控晶片进行 离子注入工艺，离子撞击到所述监控晶片的表面会产生能量，如果所述离子注 入机台中存在水汽，该能量会使得水汽中的氧元素聚集在所述监控晶片的表面， 并形成表面氧化层，检测所述监控晶片的表面是否有所述表面氧化层，可以判 断所述离子注入机台中是否存在水汽，并可以通过所述表面氧化层的厚度，判 断水汽的多少。
附图说明
图1为本发明一实施例中离子注入机台的水汽监控方法的流程图；
图2至图5为本发明一实施例中离子注入机台的水汽监控方法的过程中监 控晶片表面变化的示意图。
具体实施方式
现有技术中的离子注入机台中存在的水汽不容易简单、有效地检测到，发 明人对现有技术研究发现，当对所述离子注入机台中的晶片进行离子注入时， 水分子会随着注入的离子聚集在晶片的表面，水分子中的氧元素会与晶片中的 硅反应，形成表面氧化层。然而，如果之间将空白晶片放入所述离子注入机台 作为监控晶片，所述表面氧化层很难保留在所述空白晶片的表面，从而不能检 测到所述表面氧化层。
发明人进一步研究发现，如果在所述空白晶片表面形成一有机层，当对所 述离子注入机台中具有有机层的晶片进行离子注入时，水分子会随着注入的离 子聚集在晶片的表面，水分子中的氧元素会与晶片中的硅反应，形成表面氧化 层，所述表面氧化层可以保留在晶片的表面。
基于上述研究，发明人提出一种离子注入机台的水汽监控方法，包括：
步骤S11，提供一监控晶片；
步骤S12，在所述监控晶片上形成一有机层；
步骤S13，将所述监控晶片放入所述离子注入机台，对所述监控晶片进行离 子注入工艺；
步骤S14，去除所述有机层；以及
步骤S15，检测所述监控晶片的表面是否有一在离子注入工艺中形成的表面 氧化层，如果所述监控晶片的表面存在所述表面氧化层，检测所述表面氧化层 的厚度。
在步骤S13中，离子撞击到所述监控晶片的表面会产生能量，如果所述离 子注入机台中存在水汽，该能量会使得水汽中的氧元素聚集在所述监控晶片的 表面，并形成表面氧化层，检测所述监控晶片的表面是否有所述表面氧化层， 可以判断所述离子注入机台中是否存在水汽，并可以通过所述表面氧化层的厚 度，判断水汽的多少。
下面将结合示意图对本发明的离子注入机台的水汽监控方法进行更详细的 描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在 此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解 为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公 知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在 任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标， 例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另 外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人 员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和 权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简 化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例 的目的。
以下请参考图1-图5来具体说明本实施例的离子注入机台的水汽监控方法， 其中，图1为本发明一实施例中离子注入机台的水汽监控方法的流程图；图2 至图5为本发明一实施例中离子注入机台的水汽监控方法的过程中监控晶片表 面变化的示意图。
如图1所示，首先进行步骤S11，如图2所示，提供一监控晶片100，较佳 的，所述监控晶片100为空白晶片(bare silicon wafer)，可以减小误差，但是， 所述监控晶片100并不限于为空白晶片，所述监控晶片100还可以为沉积有氮 化硅层的晶片，只要不会对检测结果产生影响，亦在本发明的思想范围之内。
然后进行步骤S12，如图3所示，在所述监控晶片100上形成一有机层110， 较佳的，所述有机层110为光阻层，在步骤S13中，所述光阻层有利于保留所 述表面氧化层于所述监控晶片100的表面。其中，所述光阻层的厚度为 例如等。所述有机层110并不限于为光阻层，还 所述有机层110的材料还可以为聚酰亚胺等等，亦有利于保留所述表面氧化层 于所述监控晶片100的表面。
接着进行步骤S13，参考图4，图4反应了在离子注入过程中反应腔内微环 境。如图4所示，将所述监控晶片100放入所述离子注入机台的反应腔200，对 所述监控晶片100进行离子注入工艺，其中，所述有机层110正对离子注入的 方向。被注入的离子201沿图4中的实线箭头方向传播，并打到所述有机层110 的表面。所述离子201的传播区域A区域的压强小，所述离子201的非传播区 域B区域(位于所述A区域周围)的压强大，如果所述离子注入机台的反应腔 200内具有水汽202，所述水汽202沿图4中虚线箭头方向聚集到A区域，从而 使得所述反应腔200内的水汽聚集在A区域。在A区域中的水汽202进一步被 所述离子201定向移动形成的离子束堆积在所述监控晶片100的表面。所述离 子201注入所述监控晶片100表面时的撞击会产生能量，该能量会使得水汽202 中的氧元素聚集在所述监控晶片100的表面，并形成表面氧化层(未在图4中 画出)。在步骤S13中，所述有机层110可能会被击穿，从而在所述监控晶片100 的表面形成所述表面氧化层。
较佳的，所述离子201的元素的原子量大于等于40，例如所述离子201的 元素为砷元素、铟元素或锗元素等等。在本实施例中，所述离子201的元素为 砷元素，所述砷元素的注入能量为40Kev～60Kev，注入剂量为515/cm2～615/cm2， 注入电流为15000μA～17500μA。
随后进行步骤S14，去除所述有机层110，从而使得所述表面氧化层120可 以暴露出来表面氧化层120，如图5所示。具体的，步骤S14包括以下子步骤：
子步骤S141：对所述监控晶片100进行灰化工艺，较佳的，所述灰化工艺 的温度为200℃～300℃，所述灰化工艺的时间为30min～60min。
子步骤S142：对所述监控晶片100进行酸洗，较佳的，采用硫酸对所述监 控晶片100进行酸洗。
最后进行步骤S15，检测所述监控晶片100的表面是否有一在离子注入工艺 中形成的表面氧化层120，如果所述离子注入机台的反应腔200内存在水汽，则 所述监控晶片100的表面存在所述表面氧化层120，并且，所述表面氧化层120 的厚度与所述离子注入机台的反应腔200内水汽的多少呈正比关系，因此，可 以检测所述监控晶片100的表面是否有所述表面氧化层120，可以判断所述离子 注入机台中是否存在水汽，并可以通过所述表面氧化层120的厚度，判断水汽 的多少。
在具体的实施例中，可以将所述监控晶片100放入膜厚测量机台，直接测 量所述表面氧化层120的厚度，如果所述表面氧化层120的厚度为0，则说明所 述离子注入机台的反应腔200内不存在水汽：如果所述表面氧化层120的厚度 比较小，在一预设范围(如)之内，则说明所述离子注入机台的反应腔 200内的水汽不多，所述离子注入机台可以正常使用；如果所述表面氧化层120 的厚度比较大，超过所述预设范围(如)，例如所述表面氧化层120的 厚度为则说明所述离子注入机台的反应腔200内的水汽较多，需要对所 述离子注入机台进行除水汽的处理。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。