CN217521944U - 夹持式靶盘装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种夹持式靶盘装置，用于进行离子注入时目标晶圆的固定，包括：支撑底座；支撑臂，设于所述支撑底座上；夹持伸缩臂，安装于所述支撑臂的底部并延伸出所述支撑臂，且所述夹持伸缩臂的第一端还设有用于夹持所述目标晶圆的夹持端子；绝热垫，设于所述支撑臂上并靠近所述夹持端子，且用于承载所述目标晶圆，所述绝热垫的表面低于所述夹持端子的顶面。本申请的夹持式靶盘装置可以维持晶片离子注入过程中的超低温。

Description

夹持式靶盘装置

技术领域

本申请涉及离子注入装置技术领域，特别涉及一种夹持式靶盘装置。

背景技术

离子注入是半导体晶片掺杂改变电性能的重要工艺，具体方法为将离子束入射到晶片中，使得离子束与晶片中硅原子发生一系列物理化学相互作用，并引起晶片晶格结构和性能发生变化。目前离子注入工艺普遍采用常温离子注入，常温离子注入的晶片初始温度为室温，当离子被注入到晶片中，对晶片晶格造成损伤，同时因为离子动能损失转化为热能而升温到60℃左右，这种自退火的修复晶格过程阻碍了晶片非晶化过程，使得难以形成超浅结。

随着半导体元件的持续小型化，对超浅节的需求也日益增加，更具活性、更薄以及更陡的源极-漏极延伸，以应对MOSFET半导体芯片的发展需要。超低温离子注入是指将硅片温度保持在0℃以下(目前业内通常-100℃)进行离子注入的工艺。相对常温下的离子注入，超低温离子注入可以使注入离子实现较高程度的活化和相对较少的扩散，从而达到具活性、更薄以及更陡的源极-漏极的目标。维持晶片离子注入过程中的超低温是完成超低温离子注入工艺的前提。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题是维持晶片离子注入过程中的超低温。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种夹持式靶盘装置，用于进行离子注入时目标晶圆的固定，包括：支撑底座；支撑臂，设于所述支撑底座上；夹持伸缩臂，安装于所述支撑臂的底部并延伸出所述支撑臂，且所述夹持伸缩臂的第一端还设有用于夹持所述目标晶圆的夹持端子；绝热垫，设于所述支撑臂上并靠近所述夹持端子，且用于承载所述目标晶圆，所述绝热垫的表面低于所述夹持端子的顶面。

在本申请的一些实施例中，所述夹持式靶盘装置还包括用于带动所述夹持伸缩臂作伸缩运动的动力装置。

在本申请的一些实施例中，所述夹持伸缩臂上与所述第一端相对的第二端设有齿条；所述动力装置包括电机，所述电机的驱动轴上设有蜗杆齿轮，所述蜗杆齿轮处啮合安装有圆齿轮，所述圆齿轮与所述齿条相啮合，其中所述电机通过控制所述蜗杆齿轮的正反转带动所述圆齿轮转动，进而带动所述夹持伸缩臂实现伸缩运动。

在本申请的一些实施例中，所述支撑臂的底部靠近所述夹持端子处还设有供所述夹持伸缩臂通过的导向槽。

在本申请的一些实施例中，所述夹持式靶盘装置还包括连接所述支撑底座侧壁的壳体，其中所述电机、电机轴、蜗杆齿轮、圆齿轮、齿条及部分导向槽设于所述壳体中。

在本申请的一些实施例中，所述夹持式靶盘装置还包括隔热罩，其中：所述支撑底座安装于所述隔热罩的底面上；所述隔热罩的侧壁的顶部包括凹部，且所述夹持伸缩臂嵌设于所述凹部中，其中所述夹持端子和所述绝热垫伸出所述凹部，所述隔热罩的侧壁还与所述壳体连接。

在本申请的一些实施例中，所述绝热垫为圆柱状，且横截面直径不大于5mm，高度大于1mm。

在本申请的一些实施例中，所述绝热垫为聚酰亚胺绝热垫，且所述绝热垫承载所述目标晶圆处于超低温环境。

在本申请的一些实施例中，所述超低温环境的温度为-200℃～-100℃。

在本申请的一些实施例中，所述夹持端子为抗离子轰击端子。

在本申请的一些实施例中，所述支撑臂的数量为至少三个。

与现有技术相比，本申请技术方案至少具有如下有益效果：

本申请提供一种包括支撑底座、支撑臂、夹持伸缩臂及绝热垫的夹持式靶盘装置，其中夹持伸缩臂的第一端设有用于夹持目标晶圆的夹持端子，在支撑臂上靠近所述夹持端子处设有绝热垫，且绝热垫用于承载目标晶圆，因此除了夹持点的必要接触外，目标晶圆与夹持式靶盘装置的接触面主要在绝热垫上，同时绝热垫具有绝热功能，可以避免靶盘上的热量传递至晶圆上，所以能够维持晶圆的超低温，满足超低温离子注入的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的夹持式靶盘装置结构示意图；

图2为本申请实施例的动力装置的结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

目前在离子注入过程中，通过靶盘与晶片冷却器紧贴进而实现晶片的冷却，该技术可以使晶片的温度处于晶片冷却器和最高温度(一般是100℃，该温度范围内可保护光阻)之间，但该温度会使晶片自退火，修复离子束轰击产生的空位-间隙缺陷，导致非晶化层减小，无法得到理想的超浅结。

基于此，本申请实施例提供了一种夹持式靶盘装置，可以配合超低温冷却器(可冷却晶片至零下100摄氏度)，用于进行超低温离子注入时目标晶圆的固定，且所述夹持式靶盘装置能够满足超低温离子注入制程中对靶盘维持低温的要求。

具体地，所述夹持式靶盘装置包括支撑底座1、支撑臂2、夹持伸缩臂3以及绝热垫4。所述支撑底座1可以由铝材料制成，用于固定所述支撑臂2。所述支撑底座1的形状可以根据实际情况进行设计。作为示例，所述支撑底座1为圆盘形。

所述支撑臂2设于所述支撑底座1上。所述支撑臂2可以通过拆卸或不可拆卸的方式安装在所述支撑底座1上。作为示例，可以通过螺栓进行固定。在一些实施例中，所述支撑臂2固定在所述支撑底座1的几何中心，以保证结构的稳定性。所述支撑臂2延伸出所述支撑底座1。所述支撑臂2的数量可以为至少三个，图1示出了四个呈十字交叉状分布的支撑臂2。所述支撑臂2尽量均匀分布，以使所述目标晶圆在离子注入过程中保持平稳。

所述夹持伸缩臂3安装于所述支撑臂2的底部并延伸出所述支撑臂2，且所述夹持伸缩臂3的第一端还设有用于夹持所述目标晶圆的夹持端子31。所述夹持伸缩臂3可以沿轴向作伸缩运动，进而带动所述夹持端子31轴向移动，以调节容纳所述目标晶圆的空间大小。

所述夹持端子31可以是所述夹持伸缩臂3在所述第一端的凸起部分。在一些实施例中，所述夹持端子31和所述夹持伸缩臂3是一体化结构。在另一些实施例中，所述夹持端子31和所述夹持伸缩臂3是相互连接的两部分结构。

所述夹持端子31可以为抗离子轰击端子，以减小离子对所述夹持端子31的损伤。例如所述夹持端子31可以由抗离子轰击材料制成。所述抗离子轰击材料例如可以包括钨和/或钼等金属。在一些实施例中，所述夹持伸缩臂3也可以由抗离子轰击材料制成。

所述绝热垫4设于所述支撑臂2上，且所述绝热垫4靠近所述夹持端子31。所述绝热垫4用于承载所述目标晶圆，且所述绝热垫4的表面低于所述夹持端子31的顶面，以使所述目标晶圆至于所述绝热垫4上时，所述夹持端子31能够发挥夹持作用。

所述绝热垫4的形状可以根据实际情况设计。本申请实施例中，所述绝热垫4为圆柱状，且横截面直径不大于5mm，高度大于1mm。所述绝热垫4的横截面直径过大不利于绝热，界面直径过小不利于目标晶圆的稳定，因此需要在合理的范围内。

所述绝热垫4可以是聚酰亚胺绝热垫，同时聚酰亚胺绝热垫还具有耐高温、耐磨的特性。当所述绝热垫4接触所述目标晶圆时，能够减小所述目标晶圆的热阻，并改善热转移。所述绝热垫4承载所述目标晶圆处于超低温环境，所述超低温环境的温度例如为-200℃～-100℃。

结合图1至图3，所述夹持式靶盘装置还包括动力装置，所述动力装置用于带动所述夹持伸缩臂3作伸缩运动。在一些实施例中，所述夹持伸缩臂3上与所述第一端相对的第二端设有齿条32。所述支撑臂2的底部靠近所述夹持端子31处设有供所述夹持伸缩臂3通过的导向槽21。所述动力装置包括电机5，所述电机5的驱动轴51上设有蜗杆齿轮52，所述蜗杆齿轮52处啮合安装有圆齿轮53，所述圆齿轮53与所述齿条32相啮合。所述电机5通过控制所述蜗杆齿轮52的正反转带动所述圆齿轮53转动，进而带动所述夹持伸缩臂3实现伸缩运动。

所述夹持式靶盘装置还包括连接所述支撑底座1侧壁的壳体6所述电机5、电机轴51、蜗杆齿轮52、圆齿轮53、齿条32及部分导向槽21可以设于壳体6中，起到保护作用。

所述夹持式靶盘装置还可以包括隔热罩，所述支撑底座1安装于所述隔热罩的底面71上。具体地，所述支撑底座1可以安装于所述底面71的几何中心。所述底面71可以是圆盘状。所述隔热罩的侧壁72的顶部包括凹部721，且所述凹部721与所述夹持伸缩臂3相匹配。所述夹持伸缩臂3可以嵌设于所述凹部721中，且所述夹持端子31和所述绝热垫4伸出所述凹部721。所述隔热罩的侧壁72还与所述壳体6连接。

在进行目标晶圆的超低温离子注入时，所述目标晶圆经过外部的预冷装置降温至零下110摄氏度后，立即被外部的机械托盘传送到本申请实施例的夹持式靶盘装置的绝热垫4上，夹持伸缩臂3的夹持端子31沿轴向收缩以夹紧目标晶圆，随后目标晶圆跟随夹持式靶盘装置在一维方向运动，完成超低温离子注入，超低温离子注入过程持续约1分钟。完成超低温离子注入制程后，传出到低温冷却装置测量目标晶圆的温度为零下100摄氏度。因此，采用本申请实施例的夹持式靶盘装置完全可以满足超低温离子注入的需求。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。

此外，本申请中的某些术语已被用于描述本公开的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本公开的一个或多个实施例中适当地组合。

应当理解，在本公开的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本公开的目的，本申请有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。或者，本申请又是将各种特征分散在多个本申请的实施例中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。

本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。

最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的哪些实施例。

Claims (11)

1.一种夹持式靶盘装置，用于进行离子注入时目标晶圆的固定，其特征在于，包括：

支撑底座；

支撑臂，设于所述支撑底座上；

夹持伸缩臂，安装于所述支撑臂的底部并延伸出所述支撑臂，且所述夹持伸缩臂的第一端还设有用于夹持所述目标晶圆的夹持端子；

绝热垫，设于所述支撑臂上并靠近所述夹持端子，且用于承载所述目标晶圆，所述绝热垫的表面低于所述夹持端子的顶面。

2.根据权利要求1所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述夹持式靶盘装置还包括用于带动所述夹持伸缩臂作伸缩运动的动力装置。

3.根据权利要求2所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述夹持伸缩臂上与所述第一端相对的第二端设有齿条；所述动力装置包括电机，所述电机的驱动轴上设有蜗杆齿轮，所述蜗杆齿轮处啮合安装有圆齿轮，所述圆齿轮与所述齿条相啮合，其中所述电机通过控制所述蜗杆齿轮的正反转带动所述圆齿轮转动，进而带动所述夹持伸缩臂实现伸缩运动。

4.根据权利要求3所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述支撑臂的底部靠近所述夹持端子处还设有供所述夹持伸缩臂通过的导向槽。

5.根据权利要求4所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述夹持式靶盘装置还包括连接所述支撑底座侧壁的壳体，其中所述电机、电机轴、蜗杆齿轮、圆齿轮、齿条及部分导向槽设于所述壳体中。

6.根据权利要求5所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述夹持式靶盘装置还包括隔热罩，其中：

所述支撑底座安装于所述隔热罩的底面上；

所述隔热罩的侧壁的顶部包括凹部，且所述夹持伸缩臂嵌设于所述凹部中，其中所述夹持端子和所述绝热垫伸出所述凹部，所述隔热罩的侧壁还与所述壳体连接。

7.根据权利要求1所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述绝热垫为圆柱状，且横截面直径不大于5mm，高度大于1mm。

8.根据权利要求1所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述绝热垫为聚酰亚胺绝热垫，且所述绝热垫承载所述目标晶圆处于超低温环境。

9.根据权利要求8所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述超低温环境的温度为-200℃～-100℃。

10.根据权利要求1所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述夹持端子为抗离子轰击端子。

11.根据权利要求1所述的夹持式靶盘装置，其特征在于，所述支撑臂的数量为至少三个。

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