离子注入机制造技术

本发明专利技术公开了一种离子注入机，包括电源系统、反应腔室、预抽腔室、真空控制系统、送片系统及送气系统。所述真空控制系统分别与所述反应腔室、所述预抽腔室连接；所述反应腔室与所述预抽腔室连接；所述送片系统用于将硅片从所述预抽腔室运输至所述反应腔室，并将硅片运输至所述反应腔室内的离子反应位置；所述送气系统用于向所述反应腔室通入反应与吹扫气体。本发明专利技术舍弃了原有离子注入机的注入方式，去除了质量分析、离子束聚焦与扫描系统等复杂的结构，提供了一种结构简单可用于大面积注入的离子注入机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子注入
，特别涉及一种离子注入机。
技术介绍
目前应用在IC制造领域的离子注入机一般由离子源系统、离子引出及加速系统、质量分析系统、离子束聚焦和扫描系统、靶室系统和真空系统。此类离子注入机有注入离子纯度高，注入剂量控制精准等优点，但是也存在一些不足之处:1、原理与结构均比较复杂，购置及维护价格昂贵；2、基片尺寸偏小，无法进行大面积注入；3、注入后进行活化所需温度较高。与IC制造相比较，虽然在工艺过程上有相似之处，但是新发展除的大面积注入工艺给注入机提出了更新的要求:1、基板的面积较大；2、衬底的材料不同使得工艺温度不宜过高；3、注入深度较低，离子能量需求有所下降；4、注入粒子的纯度与均匀性要求降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单可用于大面积注入离子的离子注入机。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种离子注入机包括电源系统、反应腔室、预抽腔室、真空控制系统、送片系统及送气系统；所述真空控制系统分别与所述反应腔室、所述预抽腔室连接；所述反应腔室与所述预抽腔室连接；所述送片系统用于将硅片从所述预抽腔室运输至所述反应腔室，并将硅片运输至所述反应腔室内的离子反应位置；所述送气系统用于向所述反应腔室通入反应与吹扫气体。进一步地，所述真空控制系统包括分子泵、第一机械泵、第二机械泵、分支泵、真空计、连接在所述预抽腔室和反应腔室之间的门阀、电磁阀、摆阀以及气体管路中的各级气动阀；所述第一机械泵的一支路通过电磁阀与所述反应腔室连接，另一支路依次通过电磁阀、分子泵以及摆阀与所述反应腔室连接；所述第二机械泵通过所述电磁阀与所述预抽腔室连接；所述真空计分别与所述预抽腔室和反应腔室连接。进一步地，所述送片系统包括真空机械手及带有弹性的多点支撑式的持片结构的下电极；所述真空机械手将硅片从所述预抽腔室运输至所述反应腔室；所述下电极将所述娃片固定于所述反应腔室上方。进一步地，所述送气系统包括气源、质量流量控制器和电磁阀；所述气源依次通过所述质量流量控制器、电磁阀与所述反应腔室连接。进一步地，所述电源系统包括射频电源、射频电源匹配器及脉冲电源；所述脉冲电源与所述反应腔室连接；所述射频电源通过所述射频电源匹配器与所述反应腔室连接。本专利技术舍弃了原有离子注入机的注入方式，去除了质量分析、离子束聚焦与扫描系统等复杂的结构，提供 了一种结构简单可用于大面积注入的离子注入机。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种离子注入机的结构示意图。具体实施例方式参见图1，本专利技术实施例提供的一种离子注入机，其包括真空系统、送片系统、送气系统以及电源系统。其中，射频电源系统包括射频电源1、射频电源匹配器2以及脉冲电源3。射频电源I为反应提供等离子所需的能量。脉冲电源3为反应提供等离子注入环境。真空系统包括预抽腔室24、反应腔室25。反应腔室25与预抽腔室24之间由门阀连接。其中，预抽腔室24是用于放置与运输硅片的空间，其压力在在大气压与低真空之间变换，可通过机械泵获得真空。反应腔室25需要更高的真空环境，始终保持在低真空度(例如，IOPa之内)，并在硅片送入后，使用分子泵5获取高真空。真空控制系统包括分子泵5、机械泵6、真空计7、机械泵8、电磁阀20、电磁阀21、电磁阀22、摆阀23、腔室间的门阀与气体管路中的各级气动阀等硬件组成。其中，机械泵6的通过电磁阀22后的一支路依次通过分子泵5以及摆阀23与反应腔室25连接，另一支路通过电磁阀21与反应腔室25连接。机械泵8通过电磁阀20与预抽腔室24连接。真空控制系统中分子泵5中使用的蝶阀使用电流信号控制，其他电磁阀都由数字端口附加输出外部扩展电路控制。机械泵由继电器控制，分子泵由串口通信进行控制。真空计7检测预抽腔室24、反应腔室25的压力。送片系统包括真空机械手(例如，沈阳新松机器人型号为“SIASUN-SRBZ800A-SMSX型”的真空机械手)及带有弹性的多点支撑式的持片结构的下电极。例如下电极为圆盘形，圆盘上方有均与分布的四个支撑柱。真空机械手设计有环形的持片结构，保证硅片在运送过程中的稳定。在运行过程中，共有两个走形位置，手动放片到持片结构后，真空机械手可穿过门阀将硅片从所述预抽腔室24送到达反应腔室25。在运送过程中，下电极具有三个走形位置，可以将位于真空机械手的硅片取走或放回和利用弹簧结构将硅片固定于反应腔室上方，完成反应过程。送片系统通过光电开关结合运动单元的控制，保证稳定的走形与精确的定位，同时结合了运动过程的特点，在送片过程中分为不同的速度调整。送气系统包括气源9、质量流量控制器10-14和电磁阀15-19。每个气源9依次通过一个质量流量控制器、一个电磁阀与反应腔室25连接。在得到真空环境后，选择即将通入的反应气体，通过质量流量控制器设置气体流量，打开电磁阀，通入适当时间后，腔室压力达到稳定，完成一次送气过程。由于在本系统中反应气体多为特殊气体，在反应一次之后，还要进行必要的吹扫阶段，具体指通入氮气使用机械泵将反应腔室25压强还原为低真空的过程，根据不同的需求，吹扫过程需要反复多次。质量流量控制器由模拟输入(反馈)与模拟输出(输入)功能配合相应外部电路实现。下面结合图1所示的离子注入机的结构对本专利技术进行说明，具体如下:步骤一、放片过程:(I)、将门阀处于关闭状态，控制真空系统使预抽腔室24气压回归到大气压，打开预抽腔室24的舱门将硅片放置在机械手上，关闭舱门。(2)、控制机械泵使预抽腔室24与反应腔室25同时获得低真空度，两腔室气压达到门阀开启要求，打开门阀机械手穿过预抽腔室24到达反应腔室25。(3)、下电极4的持片结构从原位升起，将硅片托起，离开机械手，完成托片过程。机械手将返回预抽腔室24，下电极4上升到反应腔室25上方，通过弹力结构将硅片固定。(4)、关闭门阀使用分子泵5抽取反应腔室25的高真空度(例如，10_5Pa)完成一次完整的放片过程。步骤二、反应过程:(I)、得到高真空环境后，选择欲反应的气体，设定相应的流量，通入反应腔室25，达到稳定的气压。(2)、开启射频电源1，反应气体在射频电源I的输出后起辉，此时打开脉冲电源I反应设定时间后关闭电源，关闭气源9，完成一次反应过程。(3)、反应结束后，将氮气通入反应腔室25，此时关闭分子泵5，使用机械泵进行反应气体的吹扫。(4)、通过重复以上三部动作，完成各样工艺过程。步骤三、取片过程:(I)、吹扫结束后，首先控制真空系统将反应腔室25回归低真空度，下电极4下降至托片位置。(2)、打开机械手将硅片通过门阀运行到反应腔室，将硅片取回持片结构并返回预抽腔室。(3)、关闭门阀，控制真空系统使预抽腔室气压回归到大气压，打开预抽室舱门，取走硅片，完成一次完整的离子注入过程。最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照实例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入机，包括电源系统，其特征在于，还包括：反应腔室、预抽腔室、真空控制系统、送片系统及送气系统；所述真空控制系统分别与所述反应腔室、所述预抽腔室连接；所述反应腔室与所述预抽腔室连接；所述送片系统用于将硅片从所述预抽腔室运输至所述反应腔室，并将硅片运输至所述反应腔室内的离子反应位置；所述送气系统用于向所述反应腔室通入反应与吹扫气体。

【技术特征摘要】
1.一种离子注入机，包括电源系统，其特征在于，还包括: 反应腔室、预抽腔室、真空控制系统、送片系统及送气系统； 所述真空控制系统分别与所述反应腔室、所述预抽腔室连接；所述反应腔室与所述预抽腔室连接；所述送片系统用于将硅片从所述预抽腔室运输至所述反应腔室，并将硅片运输至所述反应腔室内的离子反应位置；所述送气系统用于向所述反应腔室通入反应与吹扫气体。2.根据权利要求1所述的离子注入机，其特征在于，所述真空控制系统包括: 分子泵、第一机械泵、第二机械泵、分支泵、真空计、连接在所述预抽腔室和反应腔室之间的门阀、电磁阀、摆阀以及气体管路中的各级气动阀； 所述第一机械泵的一支路通过电磁阀与所述反应腔室连接，另一支路依次通过电磁阀、分子泵以及摆阀与所述反应腔室连接； 所述第二机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙，李勇滔，赵章琰，李超波，夏洋，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：