Промышленные установки ионного легирования
Автоматизированная промышленная установка ионной имплантации малых и средних доз «Везувий-7М» с индивидуальной обработкой пластин и безмаслянной откачкой имеет неоднородность легирования 1% и предназначена для производства полупроводниковых приборов с минимальными размерами элементов (менее 2 мкм). Диапазон доз, обеспечиваемый установкой, 1010 – 1015 см -2 , максимальный ток пучка при энергии 100 кэВ для В+ -- 300мкА, для Р+ -- 500 мкА, для As+ -- 300 мкА, энергия имплантации от 2220 до 100 кэВ, диаметр обрабатываемых пластин 76, 100, 125 мм, производительность для пластин 76 мм при дозе 6,25*1012, см-2 – 40 шт/ч, потребляемая мощность 10кВА, габариты 1570х5000х1000, масса 3900 кг.
Установка сконструирована по схеме с послеускорением сепарированного на энергии экстракции пучка. В ней применены модифицированные ионные дуговые источники источники с прямоканальным катодом, встраиваемые в масс-сепаратор, что увеличивает время непрерывной работы установки без разгерметизации до 100 ч. В источнике используют газообразные (BF3, PF5, AsH3) и твердые (красный фосфор, металлический мышьяк) рабочие вещества.
Масс-сепаратор, собранный на постоянных магнитах с напряженностью однородного магнитного поля Н=24*104 А/м, имеет разные углы поворота для различных ионов (для В - 90°, для Р - 60º), малые габариты ионного источника позволяют быстро менять вещества. Хорошее выделение пучков В+ и Р+ обеспечивается установкой диафрагмы шириной 2 см на расстоянии 15 см от выхода магнита.
После диафрагмы с помощью одиночной (трехэлектродной) линзы пучок дополнительно фокусируют. Стандартная металлофарфоровая ускорительная трубка, на выходе которой установлен охлаждаемый регулируемый коллиматор, служит для ускорения пучка. Сканирование пучка - электростатическое двухкоординатное.
Дополнительное использование линз на входе и выходе отклоняющей системы снижает электронные нагрузки на высоковольтные блоки питания, уменьшает вторичную электронную эмиссию, повышает рентгенобезопасность установки и нейтрализует пространственный заряд пучка в области его отклонения и сканирования.
В приемной камере размещены четыре датчика в виде цилиндров Фарадея, которые позволяют осуществлять контроль однородности имплантации, настройку пучка на центр мишени и амплитуд сканирования. Дозы измеряют «глубоким » цилиндром Фарадея, дном которого служит подложкодержатель с пластиной.
В установке применена продольная приемная камера квазинепрерывной индивидуальной обработки с шлюзованием пластин. Основными ее достоинствами являются: короткий тракт перемещения пластин под углом 45º; отсутствие дополнительного вибратора, малые габариты и масса. Благодаря продольной конструкции в чистой зоне камеры может находиться только приемная и передающая кассеты.
Вакуумная система состоит из двух унифицированнных модулей, оснащенных турбомолекулярными насосами ТМН-1500, азотными криоловушками, стандартной запасной аппаратурой и измерительными блокировочными вакуумметрами. Форвакуумную откачку осуществляют насосами НВР-16Д и 2НВР-5Д (каждый по два) для системы шлюзования приемной камеры.
Сильноточная установка «Везувий-8»
Предназначена для имплантации больших доз ионов с массой до 200 а.е.м. и током 2—5 мА, при энергии до 100 кэВ в производстве интегральных схем на .пластинах 0 76, 100, 150 мм.
Установка создана по схеме с послеускорением и работает в двух режимах — полуавтоматическом — от оператора и автоматическом — от внешней управляющей ЭВМ. Диапазон энергии установки от 10 до 100 кэВ для легирующих ионов В+, Р+, Аз+, 2п+, ЗЬ+, ток ионного пучка 2 мА для В+, 5 мА для Р+, 2 мА для Аз+, 2п+, ЗЬ+, производительность при дозе 6,25-1015 см-2 100 шт/ч, неоднородность дозы имплантации менее 2%, режим обработки — групповой, сканирование по оси X — механическое, по оси У — электромагнитное, температура подогрева легирующих пластин до 400 °С (встроенными нагревателями).
На установке применяют ионный дуговой источник с прямоканальным катодом. Для получения ионов В+ используют ВFз, напуск которого в источник осуществляют через игольчатый натекатель. Ионы Р+, Zп+, Аs+ и SЬ+ получают из твердых веществ, испаряемых в тигле. Ионный пучок извлекают поперек магнитного поля, используя трехэлектронную щелевую оптику при напряжении вытягивания 15 кВ. На установке применяют электромагнитный масс-сепаратор с двойной фокусировкой пучка, который представляет собой секторный электромагнит с углом поворота пучка 110°. Для уменьшения аберрации и оптимальной фокусировки в конструкции полюсных наконечников предусмотрена регулировка угла входа пучка в масс-сепаратор и выхода из него в пределах ± 150°.
|
Электромагнит ионного источника выполнен вместе с масс-сепаратором; магнитопроводом ионного источника является внешнее ярмо масс-сепаратора. Такая конструкция значительно облегчает обслуживание и доступ к ионному источнику.
Для сканирования интенсивного ионного пучка в вертикальном направлении используют электромагнитное устройство, в магнитном поле которого ионны-й пучок отклоняется на определенный угол.
Система ускорения выполнена в виде однозазорного ускоряющего промежутка, образуемого двумя изолированными друг от друга щелевыми электродами специальной формы. Один электрод находится под потенциалом земли, на другой подается ускоряющее напряжение. Злектрическую изоляцию осуществляют прямоугольным изолятором с развитой наружной поверхностью.
В установке применена приемная камера со сменными кассетами, позволяющими разместить на контейнерах 100 пластин 0 75 мм или 54 пластины 0 100 мм, или 24 пластины 0 150 мм. Во время имплантации контейнер •непрерывно и равномерно вращается с частотой вращения 20 об/мин вокруг вертикальной оси, осуществляя механическое сканирование пластин в горизонтальном направлении.
Равномерность имплантации и измерение дозы производят универсальным дозиметром, датчики которого подключены к приборам контроля равномерности ионного тока на позиции имплантации; любой из датчиков можно подключить к блоку измерения дозы.
Установку откачивают паромасляным высоковакуум-яым агрегатом АВП-250/630; в зоне приемной камеры используют заливную криогенную ловушку. Вакуумной системой управляют в двух режимах: полуавтоматическом— по заданной программе, автоматическом — с .подачей команд от внешней ЭВМ «Электроника-100И».
Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 4351;