Рис. 5.3. Вакуумная система установки иоиной имплантации

качка выходных полостей высоковакуумных насосов, шлюзовой камеры, а также предварительная откачка всех рабочих объемов установки осуществляется тремя механическими пластинчато-роторными насосами NL1, NL2 и NL3.

Для предохранения всех откачиваемых объемов от паров масла (из механических насосов и подшипниковых узлов ТМН) используются сорбционные BS и заливные азотные BL ловушки. Переход к различным стадиям откачки рабочих объемов и шлюза производится при помощи электромагнитных VE и с электромеханическим приводом VM1...VM5 клапанов, высоковакуумных затворов VT. Напуск газа (атмосферного воздуха или осушенного азота) в рабочие объемы и шлюз производится через натекатели VF2, VF4 и VF6, а в полости механических насосов после их остановки - VF1, VF3 и VF5.

Для разделения рабочих объемов установки и шлюзового загрузочного устройства при раздельном вскрытии их на атмосферу применены затворы поворотного типа с электромеханическим приводом VM6 и VM7. Измерение давления при создании требуемого разрежения и при проведении имплантации осуществляется термопарными РТ и ионизационными РА вакууметрами. Раздельная откачка приемной камеры 3 и источника ионов 1 необходима в связи с тем, что они находятся под разными электрическими потенциалами. Вакуумная система работает в автономном режиме по заданной программе.

Важнейшей характеристикой оборудования для ионной имплантации является равномерность легирования полупроводниковых пластин, которая во многом определяется методом сканирования ионного пучка. В высокоэнергетических установках, когда отклонение ионов приводит к значительному увеличению габаритов отклоняющей системы, наиболее эффективно полностью механическое сканирование. Приемная камера с такой системой сканирования показана на рис. 5.4.

В приемной камере 4 расположен барабан 8 с кассетами подложек 7. Барабан 8 совершает вращательное и возвратно-поступательное движение относительно неподвижного ионного пучка 6. Конструкция барабана представляет собой так называемое колесо Ферриса, обеспечивающее постоянный угол падения ионов на движущиеся подложки (рис. 5.4, вид А). Этого добиваются постоянным относительным перемещением образующих барабана 8 с помощью качательного движения кривошипного вала 9, сообщаемого ему гидроцилиндром 22.

Вращение на барабан передается через вал 17 и зубчатую ременную передачу 24 от электропривода 3. Герметизация вала 17, как и кривошипного вала 9, осуществляется уплотнительными манжетами из резины. Для точной остановки барабана в положении загрузки и выгрузки подложек используются как датчики положения, так и индикатор для визуального контроля.

Возвратно-поступательное движение барабана совершается при помощи электропривода 21, движение от которого через зубчатую ременную передачу 20 и ходовой винт 2 передается на подвижную плиту 19, которая перемещается по направляющим 1. Герметизация штока 18 осуществляется эластомерными уплотнительными прокладками 5 круглого сечения. Вместе с плитой 19 перемещаются и закрепленные на ней приводы 3 и 21. Жесткость конструкции обеспечивается неподвижной плитой 23.

Высокая производительность установки и воспроизводимость параметров имплантированных слоев достигаются благодаря применению шлюзового загрузочного устройства 11, отделенного от рабочей камеры 4 вакуумным затвором 16. Подложкодержатели 7 загружаются в барабан 8 из кассеты 14 с помощью привода 12 и механизма загрузки-выгрузки 13. Пошаговое перемещение кассе-

ты 14 обеспечивается электроприводом 10 и контролируется датчиками положения. Смена кассет 14 производится при закрытом затворе 16 через дверцу 15.

В сильноточных установках для имплантации больших доз ионов наиболее эффективны комбинированные системы сканирования. При этом упрощается конструкция приемной камеры, создается возможность для эффективного охлаждения подложек за

Вид А М1-2

Рис. 5.4. Приемная камера установки ионной имплантации с механическим сканированием

Рис. б.б. Приемная камера с

быстровращающимся диском

счет увеличения скорости механического сканирования и обычным подводом воды через герметичный ввод вращения, а также создается возможность для автоматической загрузки и выгрузки подложек.

На рис. 5.5 изображена приемная камера с подложконосителем в виде быстровращающегося диска. Вакуумная камера 7 соединена с ионным трактом, из которого поступают легирующие ионы. Подложки 6, закрепленные на диске 5, бомбардируются сфокусированным ионным пучком 8, который сканирует по подложке в радиальном направлении при помощи магнитных или электростатических отклоняющих систем. Диск 5 приводится во вращение электродвигателем 4 через ременную передачу и магни-тожидкостный ввод вращения 3, которые установлены на откидной дверце 2. С помощью тяги 1 дверца 2 после напуска воздуха в камеру 7 может переводиться в горизонтальное положение для смены подложек.

Быстровращающийся дисковый подложкодержатель с вводом движения на магнитной жидкости и перемещение пучка ионов с постоянной коррекцией скорости этого перемещения по радиусу диска, а также точное измерение дозы позволяют обеспечивать высокую точность, а следовательно, и качество легирования.

Автоматизация загрузки и выгрузки дисков с подложками может быть осуществлена с помощью манипулятора, как это показано на рис. 5.6. После окончания процесса ионной имплантации дверца приемной камеры при помощи гидроцилиндра откидывается в горизонтальное положение (рис. 5.6,а). Манипулятор с помощью вакуумных захватов поднимает диск с обработанными подложками с дверцы и диск с новой партией подложек со стола (рис. 5.6,6) и меняет их местами. После этого дверца возвращается в вертикальное положение (рис. 5.6,в), прижимается к Корпусу приемной камеры и система готова к обработке новой партии подложек.

Приемная камера для индивидуальной обработки подложек показана на рис. 5.7. Ионный пучок 13, поступающий в приемную камеру 8 из трубы дрейфа 14, сканирует по всей поверхности подложки 12. В процессе имплантации ионов подложка неподвижна и располагается на столике 11. Контроль параметров ионного пучка производится цилиндром Фарадея 10. Загрузка и выгрузка подложек осуществляется через шлюзы 6 кассеты 3 по принципу

из кассеты в кассету ). Пневмоцилиндром 15стойка 2 с подающей кассетой 3 и приводом 1 подачи кассеты переводится в наклонное положение. При каждом перемещении на шаг наклоненной подающей кассеты подложка, совмещенная в плоскости с пазом шлюза 6, под действием собственного веса соскальзывает на нижний клапан 5. При этом нижний клапан 5 плотно прижат своими уп-лотнительными элементами к внутренней стенке шлюза и не допускает разгерметизации приемной камеры 8. Верхний клапан 4 поднят в верхнее положение, давая подложке возможность со-

Рис. 5.6. Использование робота для смены диска с подложками 78

Рис. 5.7. Приемная камера и устройство загрузки для индивидуальной обработки подложек на установке ионной имплантации

скользнуть на торец нижнего клапана 5. Наличие подложек на торце клапана контролируется фотодатчиками 7.

После легирования одной из подложек столик 11 переводится в положение выгрузки, совмещая подложку в плоскости с пазом выгрузочного шлюза. Подложка соскальзывает на нижний клапан, а освободившийся от подложки столик 11 переводится в положение загрузки, совмещаясь в плоскости с пазом загрузочного шлюза. После этого верхние клапаны 4 обоих шлюзов плотно прижимаются к внутренним стенкам шлюзов, из зазоров между верхними и нижними клапанами откачивается воздух в загрузочном шлюзе и напускается воздух в выгрузочном шлюзе. Затем