TWI326888B - Adjustable implantation angle workpiece support structure for an ion beam implanter utilizing a linear scan motor and method of implanting ions in a workpiece using an ion beam implanter - Google Patents

Description

1326888 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種連結於離子束植入器之植入腔的可 調整植入角度的工件支撐組件或是結構，更特別地，係有 關於-種提供工件可以相對於離子束旋轉以及線性運動之 工件支樓組件或是έ士谨，ιν μ ^ 乂疋…構，以使仔工件可以選定植入角度並 且工件在選定的植入角度沿著—個線性路徑傳送，在直中 離子束進人植人腔之人口到離子束與工件植人表面交接處 之間的距離在工件傳送期間保持固定的值。 【先前技術】 離t束植入器廣泛用於半導體晶片的掺雜製程。離子 束植入盗產生-個離子束，其含有想得到物種的帶正電荷 離子。離子束撞擊工件例如半導體晶片，基板或是平板的 暴露表面，^以想得到的離子"換雜"或是植入這個工件 的表面。有些離子植入器使用序列植入，其t單-的、相 對大的晶片玉件定位於於植人腔的支撐上並且進行植入。 植入以一次一個工件進杆 進仃將支撐疋向以使工件處於離子 束線束上並且使離子束重溢撼^ 术董複知拖在工件上以植入想得到的 離子劑量。當植人完成時，卫件從支撐移走並且把另 工件定位於於支撐上進行植入。 近年來’半導體工業中的趨勢使用越來越大的工 件，例如毫米直徑的晶片。植入大晶片工件或是复他 工件例如平板的能力變得报需要。一種序列的工件植二方 法是讓它在掃描的扇狀或是帶狀離子束下移動。這樣的離 1326888 子束要夠寬才能使整個寬度的工件—致地植入。為了植入 整個工#，垂直方向或是離子束延伸方向的第r運動是需 要的。甚且，變換植入角度以植入一個特定工件經常是需 要的。植入角度是離子束與工件處理表面之間的入射角度 植入肖度〇度思味著工件的植入表面與離子束垂直。 習知技術離子束植入器之工件支樓結構的一個缺點是 ，除了 0度的植入角度外，工件必須沿著與離子束線束垂 直的傳送路徑運動，使得在撞擊工件植入表面之前，線束 在植入腔内傳播的距離產生改變。換另一個方法陳述，如 果植角度不疋0度，工件可以看作為與離子束線束傾斜 。如果這樣傾斜的工件對離子束線束垂直運動，當朝向離 子束傾斜的工件部分祐描 主 植入時’在植入腔之内撞擊工件植 入表面之前離子束的一個傳播距離會比工件植入表面中心 的線束距離要少〇其—士品 》> 方面’ ‘朝向遠離離子束傾斜的部 件被植入時，在植入腔之内揸擊工件植入表面之前離 子束的一個傳播距離要比工件植入表面中心的線束距離更 大。 /月顯地’工件越大以及離開零⑻度的植入角度越大 3植人從工件植人表面的—端移動到植人表面的相反一 :二？子束橫切出植入腔之内的線束距離差別越大。由 於離子束傾向於在它線束的路 刀散，非固定的線束距離 可此對整個工件植入表面達 .句勾離子劑量的植入有一個 不利的影響。因此，更大晶 的趨勢使這個非固定距離的 问題恶化。 x^6888 為了確保工件植入表面的均勻植入，在離子束撞擊工 件植入表面之前離子束橫切出植入腔之内的距離保持充分 :固定是需要的。戶斤需要的工件支撐結構是一種可以選定 、要的植入角度並且在植入過程中當工件相對離子束線束 移動時，在離子束進人植人腔之人口與離子束撞擊工件植 入表面之間保持充分地固定的離子束距離 【發明内容】 本發明的一個範例實施例係有關於一種離子束植入器 ’其具有工件支撐結構以支撐在真空腔或是植入腔之内的 工，。離子束植人n包括—個離子㈣，以產生沿著傳送 路徑運動並且沿著一個軸心掃描的離子束。工件係由植入 腔中的工件支撐結構支撐，使得工件定位於掃描離子束傳 送路徑的交點，以藉由離子束進行工件植人表面的植入。 有利的是，卫件支樓係提供：—個想得到的植入角 度；以及b)移動工件使用離子束進行植入表面之植入，並 使離子束進人植人腔及以撞擊植人表面之間的距離保持充 分固定的線束距離。 工件支撐結構連結植入腔並且支撐工件。工件支撐处 構包括可旋轉地連結植人腔的旋轉部件，旋轉部件具= 直於植入腔内之離子線束路徑的旋轉轴，而旋轉料對植 入腔的旋轉改變工件相對於植入腔内離子線束路徑的植入 角度。工件支禮結構進-步包括傳送部件，其可轉動地应 旋轉部件連結並且支樓工件以在垂直於離子束的傳送路徑 方向進行線性運動，同時保持所選定的植人角纟。較佳的 1326888 疋，傳送部件係為放置於植入腔内的一個線性馬達。 有利的疋’在工件沿著傳送路徑運動期間，離子束進 腔的入口以及離子束與工件表面的交點之間的距離 保持充分地固定。 本發明的另一個範例實施例係有關於一種使用離子植 入器將離子植人工件的方法，該植人器係產生離子束以進 行工件植入並且具有一個植入腔，其中，工件的位置與離 子束相交，該離子束用來進行工件植入表面之離子植入。 X方去包括以下步驟：a)提供連結於植入腔結構並且支撐 该工件的卫件支樓。該工件切結構包括：丨）連結於植入 腔的一個旋轉部件，以改變相對於植入腔内離子束部分線 束^二植入角度；以纟2)—個放置於植人腔並且可動地 連結於旋轉部件的傳送部件，該傳送料係支樓工件沿著 傳：：役上運動。該方法進-步包含b)將工件定位於該傳 达口Η牛，c)藉由旋轉該旋轉部件以選定該工件之一個想要 的植入角度；d)將離+击莫入τ /a 邦杜品 ）將離子束導入工件，以及e)藉由移動傳送 4件而沿動傳播線性路徑移動工件。 冑达件的運動保持固定的距離’該距離為 在楦擊工件的工件植入 距離。H ^ 之~離子束在植人腔内移動的 W 件時離子束為帶狀離子束，並且工件的傳 达路徑垂直帶狀離子束的 等 線路徑。 4申以及植入腔内部分離子線束 n/及其他本發明範例實補的目標 性在以下伴隨附圖一起詳盡描述。 及特 8 1jzoooo 【實施方式】 =附圖，離子束植入器一般在圖i以剛表示。植 14^1括—個離子源12以產生離子们4㈣子，離子束 14係杈切出線束路徑16到達一個 個植入站包括—個^ 5 X人20。故 22em 腔22以定義内部區域 在由離子庚工件24例如半導體晶片或是平面板或是基板 2"頁” 6進行植入的位置。提供控制電子(概要地以 == 監控及控制工件24收到的離子劑量。操作員對 工制電子26的輸入透過使用者控制儀錶板27完成。 =:產生撞擊工件24的離子束“。當離 離= 2以及植入腔22之間的路徑16時， 束4中的離子傾向於發散。離 ^離子幻2包括電漿腔28 八疋我庄入源材料的—個 、E u ,, 括可電離氣體或是蒸發源材^域。源材料12可以包 曲並且：：=16放置一個分析磁鐵3〇，其將離子束14彎 i離U經由線束開閉器32導人。在線束開閉器32之 離子束u穿過-個將其聚焦的四極鏡系統36。線= 路徑16延伸到偏轉電極38， .θ ^ ^ ，、中離子束14重複地偏轉 或疋知描以產生一個帶狀 轉 份離子束u是-種帶狀離子束H皇入腔22内的部 ▼阢雕于束14a。帶狀離子束Ua ^入腔22前表面牆22b中的開口仏進入植入腔& 狀離子束14a是一種美太μ目士 帶 也就是在一個方向:Λ本有上:二狭:矩形形狀的離子東· 子束（在圖2中《_二；向延伸的一種離 /、在直角方向例如垂直或是父 丄 方向的延伸很有限。 通常帶狀離子束…的延伸足夠對工件24的整個植 二表面25進行植入’也就是’如果橫切植入腔以的帶狀 綠子束14a在水平或是x方向延伸並且工件24具有_ 宅米的水平尺度（或是直徑_毫米）（圖…控制電子 Μ將適當地激能該電壓電極38，使得帶狀離子束…的 水平延伸w在撞擊植人腔22的工件24植人表面25時將 至少有300毫米。電極38係偏轉線束14並且—個平行透 鏡40沿著這線束16放置，以更正由電極38造成的線束 角度偏斜，這樣，當帶狀離子束14a植入工件24時是平 行的。 如將在下面解釋的，工件支樓結構1〇〇在植入期間同 時支撐並且相對於帶狀離子束14移動，使得工件24的整 個植入表® 25以離子均句地植人。除了在上面描述的掃 描技術以外，熟悉此項技術的人將認識到植入腔22内帶 狀離子束14的帶狀形狀可以以一些方法產生。例如，可 以形成電漿腔28 &弧切口以從開端產生具有帶狀形狀的 離子束。本發明不局限於使用任何特定的技術或是結構來 產生或是形成離子束。 序列地植入工件的離子植入器的更詳細描述在〗99〇 年12月4日對Ray等人發行的美國專利4, 975, 586號以 及1 988年8月2日對Myron發行的4, 761，559號中揭露 。586以及599專利受讓於本發明的申請人並且在這裡 以其分別的整體合併作為參考。 10 1326888 植入腔内部區域22e是空的。裝在植入腔22内的兩 個機器手臂42、44自動地使晶片工件對件支樓組件或是 結構100卸下及安裝。工件24在圖1顯示在水平裝载位 置。植入之前，工件支撐結構1〇〇轉動工件24到一個垂 直或是靠近垂直的植入位置。如果工件24是垂直的，也 就是’垂直於離子束14,植入角度或是入射角是〇度的。 現已發現，為了使不受歡迎的通道效應減到最少典型地 需要選定小但是非零的植入角度。 在典型植入操作方面，無摻雜工件由—個來回裝置W 從第一卡E 50取得，來回裝置52將工件24帶到機器手 臂54的附近，機器手臂移動工件到定向器56，其中，工 件24係轉動到特定的晶格方向。手臂54取得定向工件^ 並且使它移動到鄰近植入腔22的裝載站58。關閉裝載站 58，抽真空到想要的真空，並且開啟進入植入腔22。植入 站22之内的第一手f 42握住工件24，將它帶到植入腔 22之内並且把它放在卫件支樓結# i⑽的靜電夾或是卡盤 202上。將靜電夾202加電壓以在植入期間握住工件24。 合用的靜電夹在1 995年7月25日發行給81心等人的美 國5,436,790號以及1 995年8月22日發行給81心等人 的美國專利5,444,597號中揭露，同時均受讓於本發明的 申請人。’597以及’79〇專利以他們各別的整體在這裡合 在工件24植入離子之後，工件支撐結構1〇〇將工件 回復到自水平位置並且將靜電夾i 〇2去電壓以釋放工 24 件。植入站22的第二手臂44握住 固巳植入工件p 4放 使它從植入腔22移動到卸下站6〇。 手臂62將P姑a 丁# 從卸下站60，機器 :y2將已植入工件移到來回裝E 64， 件24放在第二卡匣66裡。 衮置把工 工件支撐結構]〇 〇由控制電 工件士堪ιηη + 26知作0在植入期間 件支投…00支禮工件24，並且具優點 24相對植入腔22内的帶狀 牛 u , 术14進仃旋轉以及平移的 運動。藉助於其旋轉能力，工件 r, ^ , 又镓、^構1 〇〇具優點地可 以選疋一個想得到的植入角度是 2“直入表面25之間的入射角。 離子束14及工件 藉助於平移或是線性運動的能力，工件支樓結構1〇〇 :門24植入表面沿著一個平面運動，該平面在整個 ^間對準想要的植入角度，因此同時維持想要的植入角度 並且額外地保持實質上 貫買上固疋的—個距離d(圖2)，該距離 ’、ί .離子束14a從植入腔内部區域…的入口移動到一 ㈣的距離（實際上為—條線因為離子束為一帶狀離子束） ’该點為撞擊工件24植入表面25的地方。在植入表面25 的植入期間保持充分固定的距離。也就是’當工件25對 帶狀離子束14a垂直運動時保持一個充分固定的距離，其 係在對準想得到之植入角度IA的-個平面内，以使得從 植入表面25的末端25a到相對的末端25b(圖2)的整個植 入表面都被植入。 離子束14a在介於植入腔22以及工件24上離子束 14&撞擊點之間保持分地固定的距離或是路徑對於在工件 12 1326888 24在整個植入表面 需要的。另-種觀窣 * :勻的離子植入特性是高度 種觀察工件支撐結構1〇〇的方 離子束14從離子源12 疋，匕允弄 . 牛植入表面25撞擊點之鬥γ 到充分地固定的傳送路徑。 W點之間付 田離子束14與工件24的植入表面25垂直時，工鞏 上傳統把植入角度ΙΑ定義為零度。工·業 的帶狀離子束14a且古哲n 4的位置對圖2 工件24的播主、有專於度的植入角纟U，也就是， 、植入表面25垂直於離子束的方 =到:少’：常可以…個植八工件：=: 概要地由虎圖2私為1A1以及1A2的二個非零個植入角度 ， 虛線展不。如果工件24沿著植入角度1A1定向 工“ 4 #上部分會傾斜遠離離子纟14,而且如果工件 24沿著植入角度IA2定向，工 離子束14。 〃在生產期間，半導體晶片工件或是平板工件序列的進 :植二、°也就是說’當完成一個工件植入時，靜電夾哪 電塵以釋放工件並且將已植入的工件自動地從植入腔U 移走，另-個工件定位於靜電夾2()2的支擇表面別4上， 靜電夾適當地加電壓以穩固地握住工件24的支撐面2〇4。 圖2-圖4最佳地展示了工件支撐結構1〇〇。冑i是靜 電夾202在工件裝載以及卸下位置的一個上平面視圖。在 工件24裝載上靜電夾2〇2的支撐表面2〇4以後工件支 樓結構1GG使卫件轉動到如圖2顯示的植人位置（ia = 〇度） 。圖2是支撐工件24之靜電夹202在植入位置的一個上 13

^'JOOO 平面視圖。圖1以虛線展示工件24在植入位置。 在工件24的植入期間，工件支擇結構_以一個垂 ;帶狀離子束14a的方向移動工件24，使得整個植入表 =5用想得到的離子適當地撞擊以及植人。如圖2示意 :述中可以看見’在工件24撞擊點帶狀離子束…在 ^或是Ί向有1比工件24直徑更大的寬U，這 …在"X”方向的工件傳送以使工件完全植入是不需要的 〇 著在：圖2以及3可以最清楚看見，工件支撐結構100附 =入腔：的側面· &並且穿過植入腔 & = :22d延伸到植…的内部區…里。工件 ==包括旋轉部件UQ以及整合傳送部件⑽。 轉轉部件110包括附著於植入腔22的旋轉 附著於植入將/固較佳實施例中’旋轉料Μ包括-個 承支撐：的二的主轴軸承切HZ以及附著於主軸軸 植入腔22並且Γ轉Γ制⑵。絲料切112附著於 伸到植入腔側：好疋，附著於植入腔側面牆22c並且延 伸到植入腔側面牆22c的開口挪。 回應控制控制電子9 β ρ 地使工件Μ 彳§娩的旋轉驅動機制120，精確 離子束想得到的植人^IA，該角度使 圖2以虛線顯示)對準 =二轉部* U〇之中…在 旋轉部件η。L 1 25的前表面。 内的主軸軸承“ ’包括在主軸轴承支㈣殼112 以及一個由主軸軸承系統支撐的空 14 1326888 心傾斜軸支架i 23。如圖2可見，傾斜軸支架123延伸到 植入腔的内部區域22e裡。旋轉部件110也包括一個磁流 體旋轉真空密封系統i 3〇，其放置在主軸軸承系統中分開 的軸承11 6a、11 6b組之間。 旋轉驅動機制12〇包括一個旋轉伺服馬達122，其係 回應從控制電子26來的控制信號而精確地轉動傾斜軸支 架123，從而轉動工件24到想得到的植入角度（丨A)。傾斜 轴支架12 3的角位置並且由傾斜軸心旋轉編碼器丨2 6回報 給控制電子26。伺服馬達1 22係傳統的設計並且例如可以 是直接驅動伺服機或是齒輪下降的伺服機。中央開口或是 鑽孔124穿過傾斜軸支架123延伸到允許之設備例如，電 連線以通路到傳送部件150。中央鑽孔124在大氣壓力下 ’不同於吸真空的植入腔内部區域22e β 傾斜軸支架123在支撐外殼112内以主軸軸承系統 11 6可旋轉地被支撐。軸承組件包括二個分開的軸承11 h 、11 6b，其每一個包括一個傳統機械軸承組件，例如支撐 在軸承框架内並且放置在内部及外部座圈之間的球或是滾 動軸承。替代地，主軸軸承系統丨丨6可以是一種不同類型 的軸承組件，例如熟悉該項技術的人認識到的非接觸氣體 軸承組件或是其他類型的軸承組件。 在植入真空腔的内部區域22e以及外部大氣之間以磁 流體（ferrofiuid)密封系統13〇保持真空（大氣壓力出現 在轴123的中央鑽孔124中，轴123延伸到植入腔内部區 域22e裡）。磁流體密封系統13〇以圓柱形成型並且定義 15 傾斜軸支帛123延伸穿過的鑽孔或是饋通。磁流體密封系 統130包括一個支撐環型永久磁鐵的外殼，兩個放置在永 久磁鐵任-側的環型磁極條，以及放置在介於軸向、面向 内磁極條以及傾斜軸支帛123之間各別輻射狀縫隙的磁流 體。磁流體是在載體液體中超微磁粒子的膠體懸浮並且放 置在軸向槽之中，軸向槽加工為磁極條或是旋轉軸123。 為了使磁流體密封系統130恰當地工作，傾斜轴支架123 必須是磁性可滲透的。 在磁流體密封系.统13" ’ 一個磁路係由靜止磁極條 以及軸123完成。磁路將磁通量集中在介於每一個磁極條 以及軸123之間的輻射狀縫隙中。各別輻射狀縫隙中的磁 流體採取液態〇形環的形狀並且在環型磁極條以及軸123 之間產生氣密式密封。如果必要的話，可以使用環型永久 磁鐵的多重平台以及環型磁極條來增進磁流體密封系統 130的壓力容量。 在氣體'蒸汽以及其他污染物質的靜態以及動態狀態 下，磁流體密封系統丨30的磁流體密封提供密式封條。甚 至，因為讼封介質是流體，在可轉動軸丨2 3以及密封系統 130的靜止部分之間實際上沒有摩擦。 磁流體密封系統130之合適的空心軸筒底座真空饋通 以及空心的軸法蘭盤底座真空饋通商業上可以從新罕布夏 州03060 3075Nashua市赛門街40號的Ferrotec(美國）公 司取知（，‘.罔站.ht tp//www. fero. com/usa/sealing)。1981 年10月6日發行給Ezekiel的美國專利4, 293, 137號中 16 1326888 揭露—個磁流體密封系統。該，137號專利在這裡以其整體 合併做為參考。 可替代地，差分幫浦、接觸式真空密封系統可以用來 保持真空其並且在本發明的探討範圍之内。差分幫浦、接 觸式真空密封系統的描述可以在2〇()2年γ月日申請且 申請人為Ferrara的美國專利申請序列1〇/1 92 344號中 找到’其並且受讓於本發明的申請人該，⑶號專利在這 裡以其整體合併做為參考。 件支撐結構100包括傳送或是往復部件 旋轉。P件1 10整合並且放置於植人腔内部區域22e。從圖 2-4可以最清楚看見，傳送部件⑸包括附著於可轉動傾 斜軸支架123的支撐架152以及一個滑㈣154，該滑動 架經由線性軸承㈣16Q機械地連結於支撐帛i52以進行 線性運動。傳送料15G提供工件24沿著與選定植入角 度IA —致的平面進行線性的平移運動。 在圖2可以最清楚看見，滑動架154包括一個法蘭盤 155’其支樓卫件^器組件⑽。卫件以器组件咖勺 括支撲手臂206，該手臂配屬於滑動架154的法蘭盤^ 圖2)的-個末端。在它對面的末端，支撐手冑咖支斤— 個工件固定器組件200的工件固定器2〇8。工二。 208支：靜電炎2。2，其輪流支撐工件24進行在： 束14a前的運動。 離于 滑動架 的線性運動 154借助線性軸承組件16〇 ’支援支撐架I” 。軸承組件160(在2A以及圖4看得最清楚）最 17 1326888 . 好包括一對附著在靜止支撐1 52上分開的平行線性軌道支 撐162、164，以及附著在滑動架154内表面176的四軸承 通道166、168、17〇、172、174(圖4)^复數個球或是滚 動軸承放置於四條軸承通道168、17〇、172、174的每一 個中。二個分開設置的通道168、17〇在執道支撐162上 設置並且沿著執道支撐i62滾動，而且分開設置的通道 172、174在軌道支撐164上設置並且沿著執道支撐162滾 動，以提供滑動架154對靜止支撐152以及植入腔對22 的線性運動。 可替代地，軸承組件160可以與傳統的線性軸承組件 如球或滾動器不同，其在軸承框架中支撐並且如該項技術 中具有普通技術的人所熟悉的放置在内座圈及外座圈之間 此外，軸承組件1 6 〇可以是非接觸氣體軸承組件，其可 以如在該項技術中具有普通技術的人所熟悉的方式適當地 應用。一種非接觸氣體軸承組件在先前做為參考的，344申 請中揭露。所有這些類型的軸承組件都在本發明的探討範 圍内。 相對支撐架152的滑動架154線性運動，在圖3以及 4中％P示為sd表示的'掃描方向"，垂直或是"γ"方向由 =性馬達組件完成，該組件包括放置在滑動架154的朝内 階梯部分182以及支撐架152的線性伺服機18〇。線性無 ' 電刷词服機180最好包括一個非磁力線圈以提供零滚結以 進仃平順的速度控制以及極佳的位置精確度。可替代地， 線性词服機可以是鐵心無刷類型，但是，這種類型的词服 18 1326888 機固有地具有更不平順以及比非磁類型在位置上更不精確 的速度控制。 從圖2A以及4可以最清楚看見，伺服機丨8〇包括一 個長條狀的電磁馬達線圈1 8 4以及二個平行設置的永久磁 鐵186、188，其放置於各別的磁鐵軌道186a、188&上， 而磁鐵軌道位於電磁線圈184的任一側面。磁鐵軌道 、188a由支撐架152支撐。電磁線圈184適當地由控制電 子26加電壓以精確控制對支撐架152線性運動的滑動架 154。 '、 傳送部件1 50進一步包括一個線性制動閘組件1 90以 及真空相容線性回讀編碼器192，二者附著於滑動架154 的内向表面176，以方便精確控制滑動架154的位置並且 將工件24放置於對應離子纟…的位置。線性制動閉組 件190包括-個活動活塞組件，其可以是油氣壓驅動或是 以螺線管’因此活塞接觸支撐架152，從而提供滑動架 154在一個固定位置的方法。 因為線性馬達組件18〇可以實質上定向使滑動架154 的傳送路徑不總是垂直於重力加速的方向，線性制動閘組 件190 #目的是做為失效保護機制以使得如果線性馬達 18〇去包壓時’制動間組件1 90將加電壓使滑動架！ 54保 :在其目前想要的位置中並且不被加速到沿著傳輸路徑的 最低點。當線性馬4 18〇去電壓時，線性制動 ==是任何可以防止滑動架154運動的傳統類型 ，"樣的動作是失效保護，也就是在動力損失期間，防止 19 1326888 滑動架154運動。 傳送。Η牛1 5 〇進一步包括一個線性運動佈線系統⑼ 。该佈線系統1 94的一個末端與滑動架i 54相連並且一起 運動，而且佈線系統的另一個末端是靜止且與支撐架【Μ 相連的。佈線系統1 94提供電以及冷卻線例如線性馬達電 力線 '線性運動交換資訊線 '水冷卻線、煞車控制線（氣 動的或是電動的）、編碼器回讀信號資訊線、靜電夾控制 線、工件旋轉馬達電力以及控制信號線以及工件支撐手臂 壓力通報，使得工件支撐手臂2〇6的内部區域196可以維 持在大氣壓。 佈線系統1 94的水冷卻線提供位於靜電卡盤2〇2上工 件24以及圈線伺服機i 8〇電磁線圈丨84的冷卻。有利的 是，因為支撐手臂206的内部區域196在大氣壓力下，工 件固定器組件200的直接驅動馬達21〇放置在其上，因此 直接驅動馬達不需要冷卻水，固定器組件轉動靜電炎2〇2 以及工件24以進行對稱重置或是八極植入。此外，因為 驅動馬達21 0在大氣壓力下，可以使用標準的無電刷類型 伺服機以及標準的編碼器。 在附著於支撐架152之佈線系統194末端，佈線系統 194之電以及冷卻線穿過真空饋通到達撐框架152的内部 區域198(圖2a)，該區域在大氣壓力下並且接續地穿過傾 斜軸支架123的中央鑽孔124(在圖2以及3以虛線顯示） 。佈線系統的移動末端連結於滑動架丨54以及線性馬達 180。與靜電夾202、直接驅動馬達210，以及線性制動閘 20 1326888 組件1 9 0通訊的佈線系統連結，穿過真空饋通到達工件支 樓手臂206的内部區域196。 在植入期間，滑動架154的互換線性運動與工件植入 表面25的垂直向量相垂直。換另一種方法陳述，滑動架 154的線性運動造成工件24在一個與選定的植入角度以 一致的一個平面之内運動。多重獨立自由度或是運動由傳 送部件150對應旋轉部件11〇之互換線性運動的結合具優 點地完成。這使得工件24可以在離子束14前面進行固^ 焦距掃描。換句話說，從工件植入表面25上離子束的撞 擊點到進入植入腔22裡的離子束14入口對旋轉部件η〇 的所有旋轉角度總是固定的也就是，所有植入角度U是 固定的。 工件24以靜電夾或是卡盤2〇2固定於工件固定器組 件200。使靜電卡盤2〇2冷卻以移走植入期間從工件μ傳 送的能量或是熱。為了進行四極的植入或是八極的植入， 最好是，工件固定器2〇8以及連結的靜電夾2〇2對支撐手 臂206轉動。工件固定器2〇8以連結於直接驅動馬達 的方式操作，因此工件固定器2〇8以及夾2〇2的工件支撐 表面m可以轉動達到36〇&。在圖2以虛線^示的^ 電失202旋轉中線對準工件24的中線。可替代地，驅動 馬達210可以以帶狀物或是電纜間接地轉動工 208 ° 工件固定器208以軸承組件220安裝在支撐手臂2〇6 上。軸承組件220最好是一個球或是滾動軸承纟且件，其具 21 1326888 支撐在軸承框架之内的球或是滾動軸承，並且放置在拱形 制動在内座圈以及外座圈中間，該座圈附著或是形成於工 件固定器208以及支撐手臂206相應的表面。替代地，轴 承組件220可以是非接觸氣體軸承。 在一個較佳實施例中，驅動馬達21 0包括一個在支樓 手臂206以及工件固定器208之間整合的旋轉真空密封系 統230。如前面指出的，真空密封系統230是需要的，因 為工件支撑組件支撐手臂206的内部區域196(圖2)在大 氣壓力下。最好是，類似在上面討論的密封系統〗3〇，真 空密封系統230是磁流體（ferrof iuid)密封系統。可替代 地，可以把一種差分幫浦的輻射狀真空密封系統用作密封 系統230。這些密封系統以及其他的密封系統例如唇緣密 封或是其他聚合物材料接觸式以及非接觸式密封真空密封 系統的設計，對那些熟悉該項技術的人來說，是適合用做 真二岔封系統2 3 〇的並且是在本發明討論的範圍之内。 在一個較佳實施例中，揭示一種使用離子植入器將離 子植入工件的方法，該植入器係產生離子束以進行工件植 入並且具有一個植入腔。工件的位置與離子束相交，該離 子束用來進行工件植入表面之離子植入。該方法包括以下 步驟.a)提供連結於植入腔結構並且支撐該工件的工件支 標°玄工件支標、结構包肖：1)連結於植入腔的-個旋轉部 件’以改變相對於植人腔内離子束部分線束之工件植入角 度，以及2)—個玫置於植入腔並且可動地連結於旋 的傳送部件，兮德u ^傳送部件係支撐工件沿著傳送路徑上運動 22 1326888 。該方法進一步白人 旋轉該碇轉部件以；定Γ:定位於該傳送部件；C)藉由 將離子束導入工件 件之一個想要的植入角度 線性路徑移動工)藉由移動傳送部件而沿動傳播 :=傳送部件的運動保持固定的距離，該 件植入表面之前離子束在植入腔内移動的 件時離子束為帶狀離子束，並且工件的傳 線路;。子束的延伸以及植人腔内部分離子線束 定程序上為特定的方式描 圍之精神或是範圍内所揭 儘管本發明已經以一種在一 述，本發明包括以下申請專利範 露的所有修改以及變更。 【圖六簡單說明】 (一）圖式部分 圖1係本發明離子束植入器的一個平面示音圖 圖2係圖1離子束植入器之 撐結構之剖面示意俯視圖，其中 的支撐位置； 一個直入腔及相關工件 ，晶圓支撐結構係在晶 支 圓 圖2Α係圖2以虛線圈住並且以圖2α庐-. a _ 標不之部分工件 支樓結構的示意俯視圖； 圖3係植入腔橫剖面示意前視圖，且圖中2之工件支 撐結構在植入位置；以及 圖4係圖2之工件支樓結構之傳送部件的示意側視圖 ’其中工件固定器組件係移開的。 23 1326888 (二 )元件代表符號 11 · 主軸軸承支撐 12 · 離子源 14 · 離子束 14a •帶狀離子束 16 · 線束路徑 20 · 植入站 22 · 植入腔 22e •植入腔内部區域 24 · 工件 26 · 控制電子 27 · 控制儀錶板 28 · 電漿腔 30 · 分析磁鐵 32 · 線束開閉器 36 · 四極鏡系統 38 · 電極 40 · 平行透鏡 42 · 機器手臂 44 · 第二手臂 50 · 卡匣 52 · 來回裝置 54 · 機器手臂 56 · 定向器 24 1326888 58 ·裝載站 60 ·卸下站 62 ·機器手臂 64 ·來回裝置 66 ·第二卡匣 100 ·工件支撐結構 11 0 ·旋轉部件 112·主軸軸承支撐外殼 11 6 ·主軸軸承系統 116a、116b·軸承 1 2 0 ·旋轉驅動機制 122 ·旋轉伺服馬達 1 2 3 ·空心傾斜軸支架 124 ·鑽孔 126 •傾斜軸心旋轉編碼器 1 30 ·磁流體旋轉真空密封系統 150 ·傳送部件 202 ·靜電夾 204 ·支撐表面 25

Claims (1)

1326888 拾、申請專利範圍·· 1. 一種離子束植入器，其包括·· a) —個用來產生沿著—條 條線束離子束的離子束源； b) 一個植入腔，i中，一 子植入的工件植入表面鱼雜件係放置於用來進行離 仵植入表面與離子束交接處；以及 )個連,··。於植入腔且用於支樓工件的 ’該工件支撐結構包括：υ— m構 件對植入腔内部分離子束 ;3 ' 來改變工 之植入角度的旋轉部件；以及 2)—個放置於植入腔 於旋轉部件的，，值”牛，其可轉動地連結 轉5亥傳送部件係支禮工件， 線性路徑的運動。 订個~者 2·如申請專利範圍第 部件的運㈣保持在撞擊子束植人器，其中傳送 腔的固定的距離。擊工件之植入之前離子束穿過植入 3. 如申請專利範圍 部件具有—個在植入 、之離子束植入器，其中旋轉 。 工内垂直於離子束之部分的旋轉軸 4. 如申請專利範園笛】£ 部件的運動與旋轉部件、^離子束植入盗，其中傳送 表面平行。 的欹轉軸心垂直並且與工件的植入 5. 如申請專利範圊 傳送部件包括— 項之離子束植入器，其中，該 支樓附著於旋轉部件的支標架，-個可以對 傳二線性路徑移動的滑動架以及-個沿著 仏㈣滑動架的線性馬達。 26 1326888 6·如申請專利範圍帛5項之離子束植入器，1 送部件進-步包括-個延伸進入植入腔之内的工件 組件以及叫固用來固定卫件的靜電夾。 益 7.如申請專利範圍第6項之離子束植入器，其 夾對離子束為可轉動的。 8·如申請專利範@第丨項之離子束植人器， 入腔以及旋轉部件之間由環形真空密封保持真空Γ 9·如申請專利範圍第8項之離子束植入器 真空密封是磁流體真空密封。 '、衣形 1〇.如申請專利範圍第1項之料束植人器，复令傳 送部件包括—個附著於旋轉部件的支撐架，-個對沿著傳 播線性路徑為可移動的、.典 傳 的π動架以及一個介於支撐架以及 動架之間的線性軸承。 及/月 11· 一種離子束植入器，其係包括： a ) 一個用來產+、·κ益 ,. 生/〇耆一個線束的離子束源； b) 一個植入腔，1由 處以使用離子束在工/Π，一個工件放置於離子束的交接 卞束在工件表面進行離子植入； c )連結於植入腔以士捧 支撐結構包括·· 支撐工件的工件支樓結構，該工件 )個奴轉部件’其係連結於植入腔，以改變工件對 植入腔内部分離子束植人角度；以及 件對 於旋：部：傳送部件’其係放置於植入腔並且可動地連結 =1Φ該傳送部件支樓沿著-個傳送路徑線性運動 的工件，其中，傳送料的運㈣行於^的植人表面。 27 '申Μ專利範圍第11項之離子束植入器，其中， 在工件；Κ I + 。考匕的傳送路徑運動期間’介於離子束進入植 rm 1以及離子束與工件表面的交點之間的距離保 常數。 ^ ^ 13.如申晴專利範圍第I〗項之離子束植入器，其中， /旋轉部件係具有一個垂直於植入腔内部分離子束的旋轉 14.如申請專利範圍第11項之離子束植入器，其中， °亥傳送部件包括一個放置於支撐架以及支撐工件之活動滑 〃、門的個線性例服馬達’該支撐架附著於旋轉部件 上。 1 5.如申請專利範圍第11項之離子束植入器，其中， °亥傳送部件的運動與旋轉部件的旋轉轴垂直。 16. 如申請專利範圍第n項之離子束植入器，其中， /傳送°卩件包括在旋轉部件裡面安裝的一個傳送軸並且具 有一個與旋轉部件的旋轉軸相交的運動方向。 17. 如申請專利範圍第16項之離子束植入器，其中， *亥傳送部件進一步包括延伸進入植入腔之内的工件固定器 組件以及靜電夾以固定工件。 18. 如申請專利範圍第16項之離子束植入器，其中， 靜電夾對離子束為可轉動的。 1 9.如申請專利範圍第11項之離子束植入器，其中， 在植入腔以及旋轉部件之間由環形真空密封保持真空。 20.如申請專利範圍第19項之離子束植入器，其中， 28 ^^¢)888 環形真空密封是磁流體真空密封。 21.如申δ月專利範圍第丨丨項之離子束植入器，其中， 傳送部件包括-個附著於旋轉部件的支撑架，—個對支樓 架沿著傳播線性路徑可移動的滑動架以及—個介於支樓架 以及滑動架之間的線性軸承。 LL.— 種用於離子東植入器的工件支撐組件，該植」 器產生沿著線束運動的離子束，並且包括—個楂入腔，j 中，一個工件係定位於工件植入表面與由離子束進行離, 植入的交點上，該工件支撐組件包括： Ο-個連結於植人腔以改變工件對植人腔内部份離： 束的植入角度之旋轉部件；以及 b)—個放置於植人將以爲 u 腔及了動地連結於旋轉部件的$ 送部件，該傳送部件係皮浐工丛 ^ ^ ，、支撐工件以沿著傳播線性路 23.如申請專利範圍第22 傳送部件的運動係保持在撞擊 植入腔的固定的距離。 項之工件支撐組件，其中， 工件之植入之前離子束穿過 r堉寻利範圍第22馆— L 斿喆* L 乐“項之工件支撐組件，」 轉。P件在植入腔之内的部分 " 2, , ^ ^ . 刀離子束垂直於旋轉軸。 25.如申凊專利範圍第22 值这加& $之工件支撐組件，j 傳送部件的運動與旋轉部件的 ' 入表面平行。 轉軸垂直並且與工科 之工件支撐組件，其中， 以及支撐工件之活動滑動 26.如申請專利範圍第22項 傳送部件包括一個放置於支撐架 29 1326888 架之間的一個線性伺服馬達，該支撐架附著於旋轉部件 27. 如申請專利範圍第26項之工件支撐組件方法，其 中’傳送部件包括靜電固定以及工件夾。 28. 如申請專利範圍第27項之工件支撐組件，其中， 靜電夾為可轉動的。 29. 如申請專利範圍第22項之工件支撐組件，其中， 在植入腔以及旋轉部件之間由環形真空密封保持真空。 30. 如申請專利範圍第29項之工件支撐組件方法，其 中，環形真空密封是磁流體真空密封。 … 31. 如申請專利範圍第22項之工件支撐組件，其中， 傳送部件包括-個附著於旋轉部件的支撐架，—個沿著傳 播線性路徑為可移動的滑動架以及一個介於支撐架以及滑 動架之間的線性軸承。 32· —種使用離子植入器將離子植入工件的方法，該 植入器係產生離子束以進行工件楂入並且具有一個植入: /、中工件的位置與離子束相交，該離子束用來進行工 件植入表面之離子植入’該方法包括以下步驟： a )提供連結於植入腔結構並且支撐該 該工件支撐結構包括： 工件的工件支撐 腔内離植入腔的一個旋轉部件，以改變相對於植入 内離子束部分線束之工件植入角度；以及 2)—個放置於植入腔並且可動 送部件，1 動也連、·，。於靛轉部件的傳 ㈣送部件係支撐工件沿著傳送路徑上運動； 30 1326888 b) 將工件定位於該傳送部件，· c) 藉由旋轉該旋轉部件以選定噹 入角度； ~ 工件之一 d)將離子束導入工件 以及 〇藉由移動傳送部件而沿動傳播線性路徑彩 33. 在如中請專利範圍第32項之方法苴 件的運動保持固定的距離，該距離為在撞擊= 入表面之前離子束在植入腔内移動的距離。 34. 如申請專利範圍第32項之方法，其中， 件時離子束為帶狀離子束，並且卫件的傳送路輕 離子束的延伸以及植入腔内部分離子線束線路徑 3想要的植 動工件。 ，傳送部 的工件植 當撞擊工 垂直帶狀 拾壹、圖式： 如次頁。 31 1326888 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二） 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式 12 · 離子源 14 · 離子束 14a •帶狀離子束 16 · 線束路徑 20 · 植入站 22 · 植入腔 22e •植入腔内部區域 24 · 工件 26 · 控制電子 27 · 控制儀錶板 28 · 電漿腔 30 · 分析磁鐵 32 · 線束開閉器 36 · 四極鏡系統 38 · 電極 40 · 平行透鏡 42 · 機器手臂 44 · 第二手臂 50 · 卡匣 52 · 來回裝置 54 · 機器手臂 56 · 定向器 58 · 裝載站 60 · 卸下站 62 · 機器手臂 64 · 來回裝置 66 · 第二卡匣 100 •工件支樓結構 110 •旋轉部件 150 •傳送部件 202 •靜電夾