Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В магнитном поле устройства сканирования 3 ионный пучок отклоняется на определенный угол. Поскольку отклонять необходимо пучок ионов, одинаково заряженных и имеющих одинаковое значение импульсов, то угол отклонения будет зависеть только от напряженности магнитного поля и его протяженности вдоль траектории ионов. Форма, размеры полюсных наконечников и межполюсного зазора обеспечивают однородность магнитного поля во всей области его действия на ионный пучок.
Система ускорения 5 выполнена в виде однозазорного промежутка, образуемого двумя изолированными друг от друга щелевыми электродами Первый электрод находится под потенциалом земли и представляет собой вогнутую диафрагму, проходное сечение которой можно изменять в зависимости от геометрии сечения пучка. На второй электрод подается ускоряющее напряжение, он имеет прямоугольную форму с вогнутой входной гранью. В приемной камере 10 размещен контейнер 11 в виде барабана, на котором устанавливаются подложки 8. Они располагаются в сменных кассетах: 100 подложек Я75 или 54 подложки Я100, или 24 подложки З'150 мм. Для подготовки подложек к имплантации используются нагреватели 12.
В процессе легирования барабан непрерывно и равномерно вращается с помощью привода 13 с частотой 20 мин-'. Этим обеспечивается механическое сканирование подложек в горизонтальной относительно пучка ионов плоскости. Измерение дозы и контроль равномерности легнрования осуществляется универсальными дозиметрами 9. Для настройки ионной оптики служит подвижный цилиндр Фарадея 4. Ва~куумная система установки выполнена на базе высоковакуумного паромасляного агрегата АВП-250/630 и обеспечивает требуемое разрежение в зоне источника ионов, зоне пролета ионного пучка и в приемной камере. Для улучшения вакуумных условий в приемной камере применяется заливная азотная ловушка 6.
Вакуумный объем приемной камеры отделен от других объемов плоским затвором 7 шиберного типа с проходным сечением 120Х )(400 мм. Установки ионной имплантации, предназначенные для легирования больших и малых доз ионами высоких и низких энергий, групповым или индивидуальным методом, отличаются взаимным расположением функциональных элементов (рис, 52). Так, наиболее распространенным типом являются установки с системой ускорении 5, расположенной после масс-сепаратора 3 (рис.
5.2,а), т. е. осуществляющие ускорение уже отсепарированного, изотопно чистого ионного пучка. Сепарация относительно низкоэнергетичес- 70 а1 У 7 д 4 Рнс. 5.2. Структурные / варианты установок нонной имплантации кого ионного пучка позволяет значительно снизить габариты и мощность магнитной системы.
Такая компоновка позволяет получать пучки с энергией ионов 100...200 кэВ. В установках ионной имплантации второй группы (рис, 5.2,б) система ускорения расположена между источником ионов и масс- сепаратором. Поскольку в этом случае производится сепарация ионного пучка уже ускоренного до энергии внедрения, то такой тип установок используется, как правило, для работы с энергиями ионов до 100 кэВ. К третьей группе (рнс.
5.2,в) можно отнести установки с комбинированным ускорением как несепарированного, так и сепарированного ионного пучка. В этом случае используются два ускорителя, расположенные после источника ионов и перед приемной камерой 4. Это позволяет получать пучок с высокой энергией ионов за счет его предварительного ускорения до энергии 100 кэВ перед сепарацией и последующего ускорения до заданной максимальной энергии, которая может достичь 1 мэВ н более.
Источник ионов 1, как правило, помещается в высоковольтный 71 модуль 2. Большинства установок ионной имплантации снабжены фокусирующими системами 6, которые позволяют существенно снизить потери мощности, повысить плотность ионного тока и использовать тонкосфокуснрованные ионные пучки.
Существуют установки ионной имплантации, различающиеся по способам сканирования ионного пучка по подложке. Применяется механическое перемещение подложек относительно неподвижного ионного пучка. В этом случае отпадает необходимость в системах магнитного или электростатического сканирования ионного пучка. По такому принципу построены, как правило, высокоэнергетические установки. Сильноточные установки предпочтительнее создавать с комбинированным сканированием: электростатическим ионного пучка с одновременным перемещением подложек.
Для достижения хорошей воспроизводимости параметров имплантировапных слоев от подложки к подложке и от партии к партии подложек при высокой плотности ионного тока используется индивидуальный метод обработки неподвижной пластины. При этом сфокусированный ионный пучок сканирует по всей поверхности подложки, а к системе электростатического сканирования предъявляются повышенные требования с точки зрения стабильности формы пучка н траектории его перемещения.
Как видно из рнс. 5.2, системы сканирования 7 и 8 могут располагаться как непосредственно перед приемной камерой 4 (рис. 5.2,а, в), так и перед масс-сепаратором 3 (рис. 5.2,б). Первый вариант является более предпочтительным, так как сканированию подвергается рабочий, изотопно чистый пучок в непосредственной близости от подложки. В установках ионной имплантации применяются источники ионов, различающиеся по принципу образования одно- и многозарядных ионов. Последние используются в высокоэнергетических системах. Существуют источники образования ионов электронным илн ионным ударом, в результате термического воздействия или химической реакции, дуговым разрядом в парах рабочего вещества нлн лазерным излучением, а также газоразрядные, плазменные и высокочастотные источники ионов.
Назначением каждого источника является эффективное сообщение нейтральным атомам и молекулам вещества количества энергии, достаточного для отрыва внешних электронов. В результате ионизацин в источнике устанавливается определенная концентрация заряженных частиц, вытягивание которых и формирован~не в пучок требуемого сечения является назначением ионна-оптической системы.
Извлеченный из ионного источника, пучок последующей магнитной сепарацией приводится в моноизотопное состояние определенного химического элемента с током от десятков до тысяч микроампер. В установках ионной имплантации применяются масс-сепараторы на постоянных магнитах, с ортогональными маг- 72 нитными и электрическими полями, с одновременным воздействием постоянного и переменного электрических полей. Сепарация ионного пучка основана на взаимодействии движущихся ионов с магнитными и электрическими полями под действием силы Лоренца и производится, как правило, на промежуточной энергии до 25 кэВ. Масс-сепаратор является элементом, от которого в основном зависят габариты установки ионной имплантации. Уменьшение его размеров можно осуществить за счет сокращения зазора между полюсными наконечниками и угла поворота пучка.
Системы ускорения ионного пучка бывают двух типов: с одиночным зазором между двумя электродами (используются для сообщения ионам энергии до 40...100 кэВ) и с многозазорпыми ускорительнымн секциями, на каждой из которых ионы получают энергию по 15...20 кэВ (используются в установках с высокими, до 1 МэВ и более энергиями ионов). Фокусировку пучка до определенного сечения можно осуществить как электростатическим, так и магнитным полем. Фокусирующие линзы могут быть в виде полых цилиндров, диафрагм с отверстиями или электромагнитных катушек.
Применяемые в установках ионной имплантации устройства сканирования пучка используются для центрирования движения пучка в ионно-оптической системе, направления пучка на определенный участок, сканирования пучка по подложке. При этом не должна нарушаться фокусировка пучка, система отклонения должна иметь достаточную чувствительность н малую инерционность. Одним из главных преимуществ процесса ионной имплантации является возможность точного контроля дозы внедряемой примеси. При этом измеряется как общее количество ионов, попадающих на мишень, так и равномерность их распределения по поверхности пластины, Основным методом определения дозы в промышленном оборудовании является измерение тока пучка с помощью цилиндра Фарадея. Вакуумные системы установок ионной имплантации предназначены для создания требуемого разрежения в источнике ионов, нонопроводах и приемной камере.
Использование «масляных» средств откачки может привести к разложению тяжелых углеводородов под действием электронной и ионной бомбардировки н осаждению их в виде сажи на подложке. Необходима защита от проникновения паров масла в объем приемной камеры. Более эффективны безмасляные средства откачки.
На рис. 5.3 показана вакуумная схема установки ионной имплантации, выполненная на базе турбомолекулярных насосов (ТМН). Приемная камера 3, источник ионов 1 и ионопровод 2 откачиваются до давления 6,5 10 ' Па, в шлюзовой камере 4 создается разрежение 1,3 10-' Па. Высоковакуумная откачка производится с помощью двух турбомолекулярных насосов ХВ1 и ХВ2, форвакуумная от- 73 ряг»га Ряс.
5.3. Вакуумная система установка копной имплантации качка выходных полостей высоковакуумных насосов, шлюзовой камеры, а также предварительная откачка всех рабочих объемов установки осуществляется тремя механическими пластинчато-ротор- ными насосами Х).1, И(.2 и )т)1.3, Для предохранения всех откачиваемых объемов от паров масла (из механических насосов и подшипниковых узлов ТМН) используются сорбционные ВЬ и заливные азотные В1. ловушки, Переход к различным стадиям откачки рабочих объемов и шлюза производится при помощи электромагнитных ЧЕ и с электромеханическим приводом ЧМ1., ЧМ5 клапанов, высоковакуумных затворов ЧТ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
