CN103762145B

CN103762145B - 旋转盘高温靶室系统

Info

Publication number: CN103762145B
Application number: CN201310714957.8A
Authority: CN
Inventors: 许波涛; 易文杰; 孙雪平
Original assignee: CETC 48 Research Institute
Current assignee: Beijing Scintillation Section Zhongkexin Electronic Equipment Co.,Ltd.
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: CN103762145A

Abstract

本发明公开了一种旋转盘高温靶室系统。所述旋转盘高温靶室系统，有靶腔盖和靶腔，该靶腔盖和靶腔形成与离子束通道连通的密闭工艺腔；所述靶腔盖上装有位于密闭工艺腔内的靶盘，该靶盘上装有至少一个可相对靶腔转动的高温基座，每个高温基座内装有加热装置，每个加热装置外侧设有用于固定硅片的高温片托。此外，每个高温基座使用独立的加热装置进行加热，在注入过程中靶盘不用旋转，在硅片进行高温注入工艺时，其他高温基座上的硅片可以预热或冷却，此外，高温基座和常温基座均可以通过调节倾斜角度改变离子注入角度，扩大了工艺实用范围。

Description

旋转盘高温靶室系统

技术领域

本发明涉及半导体工艺装备领域，具体为一种旋转盘高温靶室系统，特别适合高温工艺用离子注入机。

背景技术

在一些特殊器件的制造工艺中，比如碳化硅金属掺杂、SOI材料制造等，需要应用高温离子注入工艺。相对而言，高温下离子掺杂技术对离子注入机靶室系统提出了更高的要求，需要将硅片置于500℃左右的高温均匀场中。

此外，在传统批处理靶室系统中，硅片基座的倾斜角度是固定的，因此无法调整离子注入角度。

也有在传统批处理靶室系统基础上增加一个红外辐射热源，给硅片加热而达到高温注入的目的，但是此类靶室系统，由于是通过整个靶盘高速旋转从而实现全部硅片的同时加热，除了无法调整离子注入角度外，还需要较大的加热功率且温度无法独立控制。

发明内容

针对现有技术的局限性和不足，本发明旨在提供一种旋转盘高温靶室系统，可用于高温离子注入工艺，该系统可实现离子注入角度可调、温度可独立控制以及多个硅片夹持。该系统的高温基座均可独立加热，在注入过程中靶盘不用高速旋转，同时每个基座均可以通过调节倾斜角度改变离子注入角度，扩大了工艺实用范围。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述旋转盘高温靶室系统，有靶腔盖和靶腔，该靶腔盖和靶腔形成与离子束通道连通的密闭工艺腔；所述靶腔盖上装有位于密闭工艺腔内的靶盘；其结构特点是，所述靶盘上装有至少一个可相对靶腔转动的高温基座，每个高温基座内装有加热装置，每个加热装置外侧设有用于固定硅片的高温片托。

由此，每个高温基座配有独立的加热装置，所述靶盘可以通过转动机构将装夹好的硅片转动到注入位置进行注入工艺，但在注入工艺过程中靶盘是不转动的。

以下为本发明优选的技术方案：

进一步地，所述靶盘上装有至少一个可相对靶腔转动的常温基座。全部高温基座、常温基座圆周排布安装在靶盘上，根据具体应用，可以不安装常温基座。

为了方便调节高温基座的倾角，所述靶盘与一驱动其转动的转动机构相连。全部高温基座、常温基座均可以调整倾斜角度。

本发明所述靶盘通过转动机构将装夹好的硅片转动到注入位置进行注入工艺，但在注入工艺过程中靶盘不转动。

所述高温基座包括底座和装在底座上的冷却罩，所述冷却罩上装有绝热座，所述加热装置位于底座和冷却罩之间；所述高温基座上装有检测高温片托温度的热电偶。所述高温基座使用红外灯管阵列排布进行加热，并采用热电偶检测高温片托的温度，每个高温基座的加热温度可独立控制。

为了方便夹持硅片，所述高温片托上装有固定硅片的弹片。

靶盘还可以根据实际需要安装常温基座，可用于装载部分特殊规格的基片。

作为一种具体的加热方式，所述加热装置为设置在高温基座内的红外灯管。

所述高温基座的冷却罩及底座内设有冷却通道。

所述靶腔上装有真空泵组件，该真空泵组件用于对靶腔盖和靶腔形成的密闭工艺腔抽真空。

为了便于观察密闭工艺腔内的硅片情况，所述靶腔盖上开有观察窗，该观察窗内侧设有装在靶盘上的挡束网。

工作时，靶盘可以作圆周旋转，将装载好的硅片转动到注入位置进行注入工艺，在注入工艺过程中靶盘是不转动的。在硅片进行高温注入工艺时，其他高温基座上的硅片可以预热或冷却，加热温度可独立控制。

靶盘的旋转运动通过真空密封的转动机构完成。转动机构主要是通过电机、减速齿轮、旋转密封法兰及轴承等零件的组合，实现机构中输出轴的真空密封转动。

靶盘上可以装载多个高温基座，具体装载数量和靶盘直径和高温基座大小有关。靶盘还可以根据实际需要装载常温基座，可用于装载部分特殊规格的基片。高温基座、常温基座均可以通过改变倾斜角度实现离子注入角度的调整。

作为一种具体方案，所述旋转盘高温靶室系统主要由靶盘、转动机构、高温基座、常温基座、靶腔、高温片托等组成。系统配有2个高温基座，1个常温基座和1个挡束网。

进一步地，所述旋转盘高温靶室系统的高温基座包含红外加热灯管、冷却罩等。当高温基座工作时，通过控制红外加热灯管的功率将硅片加热到设定温度，使置于高温片托上的硅片达到所需的温度。

高温基座、常温基座均安装在靶盘上，并且离靶盘旋转中心的距离是相同的，靶盘通过转动机构可以将安装在靶盘上的基座转动到注入位置进行注入工艺。

与现有技术相比，本发明的有益结果是：通过本发明的旋转盘高温靶室系统，可以在有限的空间内装载多个硅片进行高温离子注入工艺处理，同时还可以实现离子注入角度可调、温度独立控制等功能，扩大了系统的工艺实用范围。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的总体示意图；

图2是本发明所述高温基座的示意图；

图3是本发明所述高温片托的示意图。

在图中

1-靶盘；2-转动机构；3-高温基座；4-常温基座；

5-靶腔；6-高温片托；7-靶腔盖；8-挡束网；

9-观察窗；10-真空泵组件；11-冷却罩；12-红外灯管；

13-绝热座；14-热电偶；15-底座；16-转轴；

17-弹片；18-片托；19-硅片。

具体实施方式

一种旋转盘高温靶室系统，如图1所示，由靶盘1、转动机构2、高温基座3、常温基座4、靶腔5、高温片托6、靶腔盖7、挡束网8、观察窗9、真空泵组件10等组成。其中，全部高温基座3、常温基座4安装在靶盘1上，整个靶盘1处在高真空洁净环境中。

所述转动机构2固定在靶腔盖7上，靶盘1固定在转动机构2上。转动机构2主要是通过电机、减速齿轮、旋转密封法兰及轴承等零件等组成的机构，作用是驱动整个靶盘1作旋转运动，将硅片19或挡束网8转动到注入位置。

当挡束网8转动到注入位置时，可以通过观察窗9观察离子束的发散情况。当高温基座3或常温基座4转动到注入位置时，可以进行离子注入工艺。

当靶腔盖7关闭时和靶腔5形成密闭的工艺处理空间，真空泵组件10可以使该密闭空间更快地建立高真空，真空泵组件10一般由外购的分子泵和高真空插板阀组成。

如图2所示，所述高温基座3由冷却罩11、红外灯管12、绝热座13、热电偶14、底座15等组成。其中，红外灯管12均匀排布，作用是提供高温加热所需的能量，冷却罩11和底座15内设计有水冷却通道，水冷却通道是内部的若干组孔相互交叉形成的水循环通道。绝热座13用于隔开高温片托6和冷却罩11，使高温片托6更容易上升到所需温度。

整个高温基座3可以绕转轴16倾斜，通过改变倾斜角度可以实现离子注入角度的调整。其实现的方式可以是手动调节、电动调节等。

所述常温基座4的结构相对简单，没有加热装置，因此体积大大减小。常温基座4的设置，主要是可用于装载部分特殊规格的基片，比如硅棒等。根据具体应用，可以不安装常温基座4。

常温基座4也可以通过改变倾斜角度可以实现离子注入角度的调整，原理和高温基座3一样。

如图3所示，所述高温片托6由弹片17、片托18组成。高温片托6安装在高温基座3的绝热座13上，用于夹持需要高温加热的硅片19。

在实施过程中，硅片19可以通过高温片托6装入高温基座3进行加热，完成高温离子注入工艺。利用高温片托6也可以进行常温离子注入工艺，此时高温基座3不进行加热。

本发明是一种非常有效的旋转盘高温靶室系统，可用于高温离子注入工艺，该系统可实现离子注入角度可调、温度可独立控制以及多个硅片夹持，其优点十分明显。

本发明具体实施例的描述仅仅是为了帮助理解本发明，而不是用来限制本发明，任何本领域技术人员均可利用本发明的思想进行部分改动和变化，但只要其技术手段没有脱离本发明的思想和要点，仍应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.旋转盘高温靶室系统，有靶腔盖（7）和靶腔（5），该靶腔盖（7）和靶腔（5）形成与离子束通道连通的密闭工艺腔；所述靶腔盖（7）上装有位于密闭工艺腔内的靶盘（1）；其特征在于，所述靶盘（1）上装有至少一个可相对靶腔（5）转动的高温基座（3），每个高温基座（3）内装有加热装置，每个加热装置外侧设有用于固定硅片（19）的高温片托（6）；所述高温基座（3）包括底座（15）和装在底座（15）上的冷却罩（11），所述冷却罩（11）上装有绝热座（13），所述加热装置位于底座（15）和冷却罩（11）之间；所述高温基座（3）上装有检测高温片托（6）温度的热电偶（14）。

2.根据权利要求1所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述靶盘（1）上安装有至少一个可相对靶腔（5）转动的常温基座（4）。

3.根据权利要求1所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述靶盘（1）与一驱动其转动的转动机构（2）相连。

4.根据权利要求1所述的旋转盘高温靶室系统，其特征是，所述靶盘（1）通过转动机构（2）将装夹好的硅片（19）转动到注入位置进行注入工艺，但在注入工艺过程中靶盘（1）不转动。

5.根据权利要求1所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述高温片托（6）上装有固定硅片（19）的弹片（17）。

6.根据权利要求1所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述加热装置为设置在高温基座（3）内的红外灯管（12）。

7.根据权利要求1所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述高温基座（3）的冷却罩（11）及底座（15）内设有冷却通道。

8.根据权利要求1~5之一所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述靶腔（5）上装有真空泵组件（10），该真空泵组件（10）用于对靶腔盖（7）和靶腔（5）形成的密闭工艺腔抽真空。

9.根据权利要求1~5之一所述的旋转盘高温靶室系统，其特征在于，所述靶腔盖（7）上开有观察窗（9），该观察窗（9）内侧设有装在靶盘（1）上的挡束网（8）。