用于离子束注入机的可调注入角的工件支撑结构制造技术

一种离子束注入机，包括：用于产生沿着射束管线运动的离子束（１４）的离子束源，以及注入腔，工件（２４）设于注入腔中并与离子束相交，以便通过离子束来对工件表面进行离子注入。离子束注入机还包括与注入腔相连并支撑了工件的工件支撑结构（１００）。该工件支撑结构包括与注入腔可旋转地相连的第一旋转件（１１０），其包括延伸穿过该旋转件并与注入腔壁中的孔对齐的孔（１２１）。该工件支撑结构还包括与所述第一旋转件可旋转地相连的第二旋转件（１５０），其具有与第一旋转件的旋转轴线偏离的旋转轴线，所述第二旋转件覆盖了第一旋转件中的孔。工件支撑结构还包括固定地连接在第二旋转件上的第三部件，该第三部件包括支撑了工件的可旋转的驱动件（２００，２０４）。第一旋转件、第二旋转件以及第三旋转部件的可旋转驱动件可进行旋转，以使工件沿着移动路径运动，从而对注入面进行注入，其中，离子束在撞击到工件注入面之前运动穿过注入腔而运动的距离是恒定的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种与离子束注入机的注入腔相连的可调注入角的工件支撑组件或结构，更具体地涉及这样一种工件支撑组件或结构，其可为工件提供相对于离子束的旋转运动和直线运动，使得可以选择工件的注入角，并使工件在所选注入角下沿着直线路径移动，其中在工件的移动过程中，从离子束进入注入腔的入口到离子束与工件注入面的相交处的距离保持恒定。
技术介绍
离子束注入机广泛地应用于半导体晶片的掺杂工艺中。离子束注入机产生由带正电荷离子的所需物质所组成的离子束。离子束撞击在工件如半导体晶片、衬底或平板的裸露表面上，从而为工件表面掺入或注入所需的离子。某些离子注入机使用了连续注入工艺，其中将单个较大的晶片工件放在注入腔中的支撑件上，并且连续地进行注入，即一次对一个工件进行注入。支撑件定位成使工件处于离子束的射束管线中，离子束在工件上反复地扫描，以便注入所需剂量的离子。在完成注入时，将工件从支撑件中移走，并将另一工件放在支撑件上以进行注入。近年来，半导体工业中的趋势是使用日益增大的晶片工件，例如300毫米直径的晶片。非常希望能具备对大晶片工件或诸如平板的其它工件进行注入的能力。一种对工件进行连续注入的方法是使工件在扇形或带状的扫描离子束之前移动。这种离子束足够宽，从而可均匀地对工件的整个宽度进行注入。为了对整个工件进行注入，需要有横向于离子束的方向或范围的第二运动。另外，经常需要能够改变正被注入的特定工件的注入角。注入角是在离子束与工件的处理表面之间形成的入射角。零度的注入角意味着工件的注入面与离子束的射束管线垂直。现有技术的离子束注入机的工件支撑结构的一个缺点在于，除了零度注入角以外，工件沿着垂直于离子束射束管线的移动路径的运动导致了离子束在撞击到工件注入面上之前在注入腔内的传播距离会变化。换句话说，如果注入角不是零度，那么工件可被看成相对于离子束的射束管线倾斜。如果这种倾斜的工件垂直于离子束的射束管线而运动，那么当对工件中的朝向离子束倾斜的那一部分进行注入时，与处于工件注入面的中心处的射束距离相比，离子束在撞击到注入面上之前在注入腔中的传播距离将减小。另一方面，当对工件中的偏离离子束倾斜的那一部分进行注入时，与处于工件注入面的中心处的射束距离相比，离子束在撞击到注入面上之前在注入腔中的传播距离将增大。很明显，工件越大且注入角相对于零度来说越大，那么在注入从工件注入面的一端移动到注入面的另一端时，离子束在注入腔中所穿过的射束距离的差异将越大。由于离子束趋向于在其射束路径上扩散，因此非恒定的射束距离可能会对在整个工件注入面上得到均匀离子剂量的注入产生负面影响。这样，朝向更大晶片的发展趋势使得这一非恒定射束距离的问题更加严重。为了确保工件注入面的均匀注入，需要使离子束在其撞击到工件注入面上之前在注入腔中所穿过的射束距离保持基本上恒定。所需要的是这样一种工件支撑结构，其能够在注入过程中选择所需的注入角，并之后在工件相对于离子束的射束管线运动时在离子束进入注入腔的入口与撞击在注入面上的位置之间保持基本上恒定的射束距离。专利技术概要本专利技术的一个示例性实施例涉及一种离子束注入机，其具有位于真空腔或注入腔中的用于支撑工件的工件支撑结构或组件。该离子束注入机包括用于产生离子束的离子束源，以及用于沿着传播路径传送离子束并沿轴线进行扫描的射束管线。工件在注入腔中由工件支撑结构来支撑，从而将工件定位成使其与扫描离子束的传播路径相交，以便由离子束来对工件的注入面进行注入。该工件支撑结构有利地设置用于a)选择所需的注入角；以及b)移动工件，以便由离子束来对注入面进行注入，同时在离子束进入注入腔的入口与撞击在注入面上的位置之间保持基本上恒定的射束距离。工件支撑结构与注入腔相连，并支撑了工件。工件支撑结构包括与注入腔可旋转地相连的第一旋转件，该旋转件具有垂直于离子束路径的旋转轴线，并且限定了一个穿过旋转件的宽度并与旋转件的旋旋转轴线偏开的孔。工件支撑结构还包括与第一旋转件可旋转地相连的第二旋转件，其具有与第一旋转件的旋转轴线偏开的旋转轴线。第二旋转件覆盖并密封了第一旋转件中的孔。工件支撑结构还包括固定地连接在第二旋转件上的第三部件。第三部件包括可旋转的驱动件，其具有与第一旋转件的旋转轴线对齐、并还与将进行注入的工件注入面对齐的旋转轴线。在第三部件的可旋转驱动件上连接了工件支架，其穿过第一和第二旋转件而延伸到注入腔中，并且在注入腔中支撑了工件。第一旋转件和第三部件的可旋转驱动件的旋转改变了注入腔中工件相对于离子束路径的注入角。第一旋转件、第二旋转件和第三部件的可旋转驱动件的适当旋转导致工件在垂直于离子束的方向上沿着移动路径作直线运动，同时保持所选择的注入角。有利的是，在工件沿着其直线移动路径的运动期间，离子束进入注入腔的入口与离子束和工件表面的相交处之间的距离保持基本上恒定。下面将结合附图来详细地描述本专利技术的示例性实施例的这些及其它目的、优点和特征。附图简介附图说明图1是本专利技术的离子束注入机的示意性平面图；图2是图1所示离子束注入机的工件支撑结构的示意性侧视图，该工件支撑结构固定在离子束注入机的注入腔中；图3是图2所示工件支撑结构的从离子束注入机的注入腔内部看去的示意性侧视图；图4是工件支撑结构的从工件支撑结构的底侧看去、即从离子束注入机的注入腔内部看去的截面透视图；和图5是工件支撑结构的从工件支撑结构顶侧看去的截面透视图。详细描述现在来看附图，在图1中显示了离子束注入机10。该注入机包括离子源12，其用于产生形成了离子束14的离子，离子束14穿过射束路径16而到达注入站20的端部中。注入站包括限定了内部区域22e的真空腔或注入腔22，工件24如半导体晶片、衬底或平板工件便设于该内部区域22e中，以便由离子束16来进行注入。为了监测和控制工件24所承受到的离子剂量，提供了电子控制器(由标号26示意性示出)。操作人员对电子控制器26的输入通过用户控制台27来进行。离子源12产生了将撞击在工件24上的离子束14。随着射束沿着离子源12和注入腔22之间的射束路径16传播过一段距离，离子束14中的离子将趋向于发散。离子源12包括等离子腔28，其限定了一个源材料将注入到其中的内部区域。源材料可包括可电离的气体或可蒸发的源材料。沿着射束路径16设置了分析磁体30，其可使离子束14弯曲并引导离子束穿过射束光闸32。在经过射束光闸32之后，射束14穿过使射束14聚焦的四倍透镜系统36。射束路径16延伸穿过偏转电极38，在这里离子束14被重复性地偏转或扫描，以产生带状离子束，从而使离子束14处于注入腔22中的部分是带状的离子束14a。带状离子束14a经由腔22的前壁22b中的孔22a而进入到注入腔22中。带状离子束14a是本质上具有非常窄的矩形形状的离子束，即在一个方向上延伸的射束，例如在水平方向或x方向上具有一定的范围(如图5中的W所示)，而在正交方向如垂直方向或y方向上具有非常有限的范围。通常来说，带状离子束14a的范围足以对工件24的整个相应尺寸进行注入，也就是说，如果穿过注入腔22的带状离子束14a在水平方向或X方向上延伸(图1和5)，并且工件24具有300毫米的水平尺寸(或者直径为300毫米)，那么电子控制器26将适当地激励电极38，使得对于300毫米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子束注入机，包括：ａ）离子束源，其用于产生沿着射束管线运动的离子束；ｂ）限定了内部区域的注入腔，工件设于所述内部区域中并与所述离子束相交，以便通过所述离子束来对所述工件的注入面进行离子注入；和ｃ）与所述注入腔相 连并支撑了所述工件的工件支撑结构，所述工件支撑结构包括：１）与所述注入腔可旋转地相连的第一旋转件，其包括延伸穿过所述旋转件并与所述注入腔的壁中的孔对齐的孔；２）与所述第一旋转件可旋转地相连的第二旋转件，其具有与所述第一旋转件 的旋转轴线偏离的旋转轴线，所述第二旋转件覆盖了所述第一旋转件中的孔；３）固定地连接在所述第二旋转件上的第三部件，所述第三部件包括支撑了所述工件的可旋转的驱动件，所述可旋转驱动件可相对于所述第一和第二旋转件旋转，并延伸穿过所述第二旋转 件和所述第一旋转件中的孔，所述第一旋转件、第二旋转件以及第三旋转部件的可旋转驱动件可进行旋转，以使所述工件沿着移动路径运动，从而对所述注入面进行注入，其中，离子束在撞击到所述工件的注入面之前运动穿过所述注入腔的距离是恒定的。

【技术特征摘要】
US 2002-7-29 60/399,6501.一种离子束注入机，包括a)离子束源，其用于产生沿着射束管线运动的离子束；b)限定了内部区域的注入腔，工件设于所述内部区域中并与所述离子束相交，以便通过所述离子束来对所述工件的注入面进行离子注入；和c)与所述注入腔相连并支撑了所述工件的工件支撑结构，所述工件支撑结构包括1)与所述注入腔可旋转地相连的第一旋转件，其包括延伸穿过所述旋转件并与所述注入腔的壁中的孔对齐的孔；2)与所述第一旋转件可旋转地相连的第二旋转件，其具有与所述第一旋转件的旋转轴线偏离的旋转轴线，所述第二旋转件覆盖了所述第一旋转件中的孔；3)固定地连接在所述第二旋转件上的第三部件，所述第三部件包括支撑了所述工件的可旋转的驱动件，所述可旋转驱动件可相对于所述第一和第二旋转件旋转，并延伸穿过所述第二旋转件和所述第一旋转件中的孔，所述第一旋转件、第二旋转件以及第三旋转部件的可旋转驱动件可进行旋转，以使所述工件沿着移动路径运动，从而对所述注入面进行注入，其中，离子束在撞击到所述工件的注入面之前运动穿过所述注入腔的距离是恒定的。2.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述第三部件的可旋转驱动件的旋转轴线与所述第一旋转件的旋转轴线对齐。3.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述第一旋转件的旋转轴线与所述工件的注入面对齐。4.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述第二旋转件的旋转轴线偏离所述第一旋转件的旋转轴线达250到300毫米。5.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述第一和第二旋转件的旋转轴线垂直于所述离子束在所述注入腔中的部分的方向。6.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述工件的移动路径是直线移动路径。7.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述工件支撑结构还包括固定在所述第三部件的可旋转的驱动件上的工件支撑件，其延伸到所述注入腔的内部。8.根据权利要求7所述的离子束注入机，其特征在于，所述工件支撑结构还包括用于在注入期间固定工件的静电夹盘，所述静电夹盘固定在所述工件支撑件上。9.根据权利要求8所述的离子束注入机，其特征在于，所述静电夹盘可相对于所述离子束旋转。10.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述第一旋转件通过轴承组件与注入站相连。11.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述第二旋转件通过轴承组件与所述第一旋转件相连。12.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，通过环形真空密封系统来在所述注入腔和第一旋转件之间保持真空。13.根据权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，通过环形真空密封系统来在所述第一旋转件和第二旋转件之间保持真空。14.根据权利要求7所述的离子束注入机...

【专利技术属性】
技术研发人员：J费尔拉拉，
申请(专利权)人：艾克塞利斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]