CN100501907C - 离子注入高温靶盘 - Google Patents
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Abstract
一种离子注入高温靶盘，包括带冷却水槽的靶盘座，靶盘座外周的晶片夹卡机构经支条同靶盘座相连，二点卡子经其连接角块固定在支条外端部，该支条上开有一条凹槽且其中置有移动板，装有硅衬板的支条的凹槽面有盖板，单点卡子固定在移动板的前部，位于所述支条内端部的夹紧弹簧的两端分别同该支条和移动板连接并在该夹紧弹簧的力作用下使移动板朝晶片中心移动；移动板上装有限位钉，支条上还装有位于移动板外端而顶端为斜面的晶片顶柱和可上、下运动的晶片顶杆；二点卡子和单点卡子用高纯硅制作，支条、移动板、盖板及所述各连接角块、螺钉用钼材料制作。本发明能使高温离子注入机在400℃-800℃的高温环境下对半导体晶片进行连续正常柱片。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料生产设备，具体是指用于离子注入机的离子注入高温靶盘。
背景技术
在半导体IC制造领域，超大规模集成电路的发展，对进一步提高芯片的集成度和运行速度以及减小集成电路的特征尺寸及增强抗辐射性能等方面提出了新的严峻的挑战，SOI技术是解决超大规模集成电路功耗危机及提高抗辐射性能的关键技术，它将逐步取代体硅成为深亚微米集成电路的主流技术，也是0.13μm以下工艺的首选技术，SOI材料也是航天航空及其他武器装备领域剧烈竞争的必备材料，是未来超大规模集成电路的主导材料。
现有制作SOI材料采用SIMOX工艺是，将硅片预热到5000C左右，特定能量的大剂量的氧离子注入到硅片上，经过13000C左右的高温退火，在硅片内部形成一定厚度的SiO2的绝缘层，顶层硅用于制作SOI器件。硅片注入氧离子需在离子注入机内的高温靶室中进行，高温注入靶室是SIMOX工艺专用强流氧离子注入机的关键部件。但已有的离子注入高温靶盘不能满足实际需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种离子注入高温靶盘，使高温离子注入机能在400℃-800℃的高温环境下进行连续正常注片。
本发明的技术解决方案是，所述离子注入高温靶盘包括带有环形冷却水槽的可旋转靶盘座，均匀分布在所述靶盘座外周的若干个卡持晶片的夹卡机构经相应的径向支条同该靶盘座相连接并由定位销定位，所述夹卡机构的组成是，一个二点卡子经其连接角块固定在所述支条的外端部，该支条沿长度方向开有一条凹槽且其中置有可滑动的移动板，表面装有硅衬板的所述支条的凹槽面装有盖板，一个单点卡子经其连接角块固定在移动板的前部并位于所述二点卡子的对侧而由此在一个圆周上形成三点式夹卡，位于所述支条内端部位的夹紧弹簧的两端经相应的连接角块分别同该支条和移动板连接并在该夹紧弹簧的力作用下使所述移动板朝晶片中心移动；移动板上装有限位钉并由支条上相应的限位孔限位，支条上还装有位于移动板外端而顶端为斜面的晶片顶柱和可上、下运动的三根呈三角形分布的晶片顶杆；所述二点卡子和单点卡子用高纯硅材料制作，支条、移动板、盖板及所述各连接角块、螺钉用钼材料制作。
以下对本发明做出进一步说明。
参见图1至图3，本发明装置包括带有环形冷却水槽2的可旋转靶盘座1，均匀分布在所述靶盘座1外周的若干个卡持晶片5的夹卡机构经相应的径向支条6同该靶盘座1相连接并由定位销12定位，所述夹卡机构的组成是，一个二点卡子3经其连接角块16固定在所述支条6的外端部，该支条6上沿长度方向开有一条凹槽且其中置有可滑动的移动板7，表面装有硅衬板13的所述支条6的凹槽面装有盖板8，一个单点卡子4经其连接角块17固定在移动板的前部并位于所述二点卡子3的对侧而由此在一个圆周上形成三点式夹卡，位于所述支条6内端部位的夹紧弹簧10的两端经相应的连接角块分别同该支条6和移动板7连接并在该夹紧弹簧10的力作用下(如被压缩时)使所述移动板7朝晶片5中心移动；移动板7上装有限位钉9并由支条6上相应的限位孔限位(参见图3)，支条6上还装有位于移动板7外端而顶端为斜面的晶片顶柱11和可上、下运动的三根呈三角形分布的晶片顶杆19；所述二点卡子3和单点卡子4用高纯硅(含硅量≥98％)制作，支条6、移动板7、盖板8及所述各连接角块、螺钉用钼材料制作。
本发明的技术原理和工作过程是，靶盘座1最好用导热性能好的铝材制作，内部通水冷却，处于低温区；高温区的晶片夹卡机构通过温度过渡区的支条6与靶盘座1相连，电机带动靶盘座1进行旋转，整个靶盘可装若干晶片(如18片)，靶爪组夹住晶片作匀速转动；为了固定晶片5，本高温靶盘在每组硅卡子上采用了一个二点卡子3和一个单点卡子4，即三点式夹卡方式，其中二点卡子通过联接角块16固定于支条6上，单点卡子则通过连接角块17固定于移动板7上，支条6开有一条凹槽，盖板8和支条6可通过螺钉联接，移动板7可在支条6的凹槽中自由滑动。夹紧弹簧10通过两个联接角块18一端与支条6联接，另一端与移动板7联接，由于弹簧的作用力使得移动板7朝晶片中心移动，所以固定于移动板7上的单点卡子会压紧晶片，配合对面的二点卡子也就构成三点卡式的晶片固定方式。
晶片是易碎品，在晶片固定时三点卡子的夹紧力须适中，因此弹簧10的弹力应调节为适度，移动板7上安装了限位钉9，用来限制单点硅卡4的移动范围，夹紧弹簧10使单点卡子4与二点卡子3一道压紧晶片，从而使晶片在旋转注入时保持夹紧状态使得压紧力维持在设定值，晶片固定可靠且不易碎片。这种晶片夹紧力与整个靶盘高速旋转是时产生的离心力方向是一致的，在注片旋转时是不会有甩片现象的，弹簧的夹紧力要求不能太大，否则会对晶片有压伤。
整个靶爪子依靠支条6连接在靶盘座1上，通过定位销12定位。其他零件全部附着在定好位的支条6上。为了能在400℃-800℃的高温环境中使用而减少金属粒子的污染，二点卡子3和单点卡子4用高纯硅Si加工，其他如支条6、移动板7、盖板8以及各种联接角块和螺钉都是采用高温材料M0加工。而夹紧弹簧10处在靠近靶盘座1的低温端，可采用普通材料加工。为减少注片中金属Mo的污染，在支条6上安装有一块硅衬板13，防止离子束轰击金属Mo产生溅射污染。
为实现晶片的自动装卸，本高温靶盘设计了松卡晶片的晶片顶柱11和晶片顶杆19，晶片顶柱11的顶片端带有一定角度的斜面；晶片顶柱11上向移动时，沿斜面推动移动板7；晶片顶柱11的顶片顶端上移到移动板7方口内侧时，推动由夹紧弹簧10拉紧的移动板7，联接在移动板7上的单点卡子跟随松开压紧的晶片，当晶片松开后，三根晶片顶杆19进行上下运动，托住晶片实现晶片的自动装卸，这也就是本高温靶盘涉及的一端移动式自动装卸片。
由以上可知，本发明为一种离子注入高温靶盘，它能使高温离子注入机在400℃-800℃的高温环境下对半导体晶片进行连续正常注片，从而有效克服了已有技术的不足。
如上所述，虽然已经公开并描述了本发明目前优先的实施方案，但应理解为这些公开的内容只是用于说明的目的，可以进行各种变化和修改而不离开所附权利要求提出的本发明范围。
附图说明
图1是本发明一种实施例的整体靶盘的俯视结构示意图；
图2是图1中一个靶爪子的局部纵向剖视结构放大示意图；
图3是图2所示靶爪子的晶片装夹部分俯视结构示意图；
图4是二点卡子的一种实施例俯视结构示意图；
图5是图4中A—A向视图；
图6是图4所示构件的右视图；
图7是单点卡子的一种实施例正视结构示意图；
图8是图7所示构件的俯视结图；
图9是晶片顶柱的一种实施例正视结构示意图；
图10是图9所示构件的左视图。
在图中：
1—靶盘座， 2—环形冷却水槽， 3—二点卡子，
4—单点卡子， 5—晶片， 6—支条，
7—移动板， 8—盖板， 9—限位钉，
10—夹紧弹簧， 11—晶片顶柱， 12—定位销，
13—硅衬板， 15—螺钉， 16、17、18—连接角块，
19—晶片顶杆， 20—密封圈。
具体实施方式
参见附图，靶盘座1用导热性能好的铝材制作，它的冷却水路为一个圆环形水槽2，也可和两个密封圈20组成的水套，内部通水冷却，处于低温区；高温区的晶片夹卡机构通过温度过渡区的支条6与靶盘座1相连，电机带动靶盘座1进行旋转，整个靶盘设计为可装晶片18片，靶爪组夹住晶片作匀速转动(为确保晶片在注入时的高温要求，充分利用热源，提高热效率，该区域内的零件结构尺寸应尽可能小，以最小的质量和最小的导热面积设计；为确保晶片在高温注入时晶片表面温度均匀，靶爪组与晶片以最小接触面夹持晶片，与晶片相接触的面积尽可能小)；二点卡子通过联接角块16固定于支条6上，单点卡子则通过联接角块17固定于移动板7上，支条6开有一条凹槽，盖板8和支条6可通过螺钉联接，移动板7可在支条6的凹槽中自由滑动。夹紧弹簧10通过两个联接角块18一端与支条6联接，另一端与移动板7联接，弹簧的作用使得移动板7朝晶片中心移动；移动板7上安装用来限制单点硅卡4移动范围的限位钉9，夹紧弹簧10拉伸移动带动单点卡子4与二点卡子3一道压紧晶片，使晶片在旋转注入时保持夹紧状态使得压紧力维持在设定值，晶片固定可靠且不易碎片。这种晶片夹紧力与整个靶盘高速旋转是时产生的离心力方向是一致的，在注片旋转时不会有甩片现象的；整个靶爪子依靠支条6连接在靶盘座1上，通过定位销12定位，其他零件全部附着在定好位的支条6上。为了能在400℃-800℃的高温环境中使用而减少金属粒子的污染，二点卡子3和单点卡子4用高纯硅Si加工，其他如支条6、移动板7、盖板8以及各种联接角块和螺钉都是采用高温材料M0加工。而夹紧弹簧10处在靠近靶盘座1的低温端，可采用普通材料加工。为减少注片中金属Mo的污染，在支条6上安装有一块硅衬板13，防止离子束轰击金属Mo产生溅射污染。
Claims (1)
1、一种离子注入高温靶盘，包括带有环形冷却水槽(2)的可旋转靶盘座(1)，均匀分布在所述靶盘座(1)外周的若干个卡持晶片(5)的夹卡机构经相应的径向支条(6)同该靶盘座(1)相连接并由定位销(12)定位，所述夹卡机构的组成是，一个二点卡子(3)经其连接角块(16)固定在所述支条(6)的外端部，该支条(6)上沿长度方向开有一条凹槽且其中置有可滑动的移动板(7)，表面装有硅衬板(13)的所述支条(6)的凹槽面装有盖板(8)，盖板(8)和支条(6)通过螺钉联接，一个单点卡子(4)经其连接角块(17)固定在移动板的前部并位于所述二点卡子(3)的对侧而由此在一个圆周上形成三点式夹卡，位于所述支条(6)内端部位的夹紧弹簧(10)的两端经相应的连接角块分别同该支条(6)和移动板(7)连接并在该夹紧弹簧(10)的力作用下使所述移动板(7)朝晶片(5)中心移动；移动板(7)上装有限位钉(9)并由支条(6)上相应的限位孔限位，支条(6)上还装有位于移动板(7)外端而顶端为斜面的晶片顶柱(11)和可上、下运动的三根呈三角形分布的晶片顶杆(19)；所述二点卡子(3)和单点卡子(4)用高纯硅材料制作，支条(6)、移动板(7)、盖板(8)及所述各连接角块、螺钉用钼材料制作。
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| 强流氧离子注入机注入均匀性分析及提高. 刘咸成，贾京英，唐景庭.电子工业专用设备，第123期. 2005 |
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