[發明專利]低慣性多軸多方向機械掃描離子注入系統

有效

• 申請號: 200980123733.1
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN102067270A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 西奧多·斯米克;保羅·艾德;杰弗里·萊丁;馬文·法利;羅納德·霍納;織田簡
• 申請（專利權）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;H01J37/317;F16M11/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張成新

對相關申請的引用

本申請要求于2008年6月25日申請的、題目為LOW?INERTIAMULTI-AXIS?MULTI-DIRECTIONAL?MECHANICALLY?SCANNED?IONIMPLANTATION?SYSTEM(低慣性多軸多方向機械掃描離子注入系統)的美國臨時申請序列號No.61/075,614的優先權和權益，在此處通過參考將其全部內容并入本文中，如在此處所全面地闡述的。

技術領域

本發明整體上涉及一種離子注入系統，并且更具體地，涉及一種在離子注入系統中掃描工件的系統和方法。

背景技術

在半導體器件以及其它產品的制造中，離子注入系統被用于將稱為摻雜元素的雜質注入半導體工件、顯示面板或其它工件中。傳統的離子注入系統或離子注入機用離子束處理工件，以產生n型或p型摻雜區域、或在工件內形成鈍化層。當用于摻雜半導體時，離子注入系統注入已選擇的離子種類用于產生所期望的非本征(extrinsic)材料。例如，注入由諸如銻、砷或磷等源材料產生的離子，導致了n型非本征材料工件。可替代地，注入由諸如硼、鎵或銦等的材料產生的離子在半導體工件中產生了p型非本征材料部分。

傳統的離子注入系統包括離子源，該離子源對期望的摻雜元素進行離子化，該摻雜元素之后被加速以形成具有指定能量的離子束。離子束被朝向工件表面導引，以將摻雜元素注入到工件中。離子束的高能離子穿透工件表面，使得它們嵌入工件材料的晶格中以形成具有期望的導電性的區域。注入過程典型地在高真空處理腔(process?chamber)內進行，該高真空處理腔防止離子束由于與殘留的氣體分子碰撞而發生分散，且最小化工件受空氣懸浮微粒污染的風險。

傳統地，離子注入過程或者以批量處理的方式進行或者以連續處理的方式進行，在批量處理中多個基底被同時處理，在連續處理中單一基底被單獨地處理。例如，傳統的高能或高電流批量型離子注入機是可操作的以獲得短的離子束線，其中，大量的工件可被放置在輪盤或圓盤上，輪盤被同時旋轉并被徑向平移通過離子束，從而使所有的基底表面區域在整個過程中多次暴露至所述束。然而，以這種方式處理成批的基底通常使得離子注入機的尺寸相當大。

另一方面，在典型的連續處理中，離子束或者沿橫過靜止工件的單個軸線進行掃描，或者工件沿一個方向被平移通過扇形或掃描的離子束。然而，掃描或成形均勻離子束的過程通常要求復雜的和/或長的束線，該束線通常不期望處于在低能量。而且，通常需要均勻平移和/或旋轉離子束或工件，以橫過工件提供均勻的離子注入。然而，至少部分地由于在處理期間與移動傳統裝置和掃描機構相關的相當大的慣性力，難以實現這樣的均勻平移和/或旋轉。

因此，存在對橫過基底掃描離子束的裝置的需求，其中，基底被相對于離子束均勻地平移和/或旋轉，其中，所述裝置具有與之相關的相對低的慣性。

發明內容

本發明通過提供用于在離子注入系統內掃描工件的設備、系統和方法，克服了現有技術的缺陷。因此，以下呈現出本發明的簡要總結，用以提供對本發明的一些方面的基本的了解。本總結不是本發明的詳盡概述。意圖既不是要區別本發明的重要的或關鍵的元件，也不是要限制本發明的范圍。其的目的是以簡化的形式提出本發明的一些想法作為之后呈現的更詳細描述的序言。

本發明整體上涉及用于將離子注入一個或更多的工件的離子注入系統，其中，在平移一個或更多的工件通過離子束期間，最小化慣性力。在一個示例中，離子注入系統包括離子源被配置以形成離子束，以及質量分析器被配置以對離子束進行質量分析。末端站也被提供，其中，末端站包括機器人構造，所述機器人構造具有至少四個自由度。優選地，機器人構造具有六個自由度。末端執行器進一步地被可操作地連接至機器人構造，并被配置以選擇性地抓緊一個或更多的工件，其中，機器人構造被配置以選擇性地使工件平移和/或旋轉通過離子束，用于獲得所期望的注入規格。

根據一個示例性的方面，機器人構造包括被可操作地連接至末端站的多個電機，其中多個電機中的每個電機具有與之相關聯的旋轉軸。每個旋轉軸的至少一部分大致位于末端站內，其中，多個電機中的每個電機具有還分別與其相關聯的連桿組件。例如，每個連桿組件分別包括曲軸臂和支柱，其中，每個連桿組件的曲軸臂被固定地連接至各自的旋轉軸。每個連桿組件的支柱在各自的第一接頭處還被樞轉地連接至各自的曲軸臂，其中，每個支柱在第二接頭處還被樞轉地連接至末端執行器。