离子植入机及其载片回路和离子植入方法与流程

本发明实施例涉及离子植入机，尤其涉及一种离子植入机及其载片回路和离子植入方法。

背景技术：

离子植入为半导体工艺中常见步骤。具体而言，在半导体制造流程中，使用离子植入技术将掺杂物质以离子形态植入半导体组件的特定区域上，进而获得精确的电子特性。离子植入机即为用于进行离子植入的设备。

现有的离子植入机进行离子植入时，基片只能在一条直线路径上往复运动。具体而言，基片的运动过程为：先以加速运动的方式靠近离子束，再以匀速运动的方式通过离子束，最后以减速运动的方式停止。对于任一个基片，此运动过程可能需要重复进行多次，方可完成离子植入工艺。此类离子植入机的离子植入产出低，耗时长，因此需要一种离子植入机，提高离子植入产出，节省离子植入的工艺时间。

技术实现要素：

本发明实施例解决的问题是提高离子植入产出，节省离子植入的工艺时间。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种离子植入机的载片回路，包括：动力结构，用于为所述载片回路提供动力；传送结构，利用所述动力结构提供的动力带动多个托盘运动；所述多个托盘用于装载基片；所述传送结构以恒定的速率带动所述多个托盘运动；所述恒定的速率与预设离子植入速率相等。

可选的，所述多个托盘的一侧与所述传送结构相连，所述多个托盘的另一侧与所述基片相连；所述动力结构与所述传送结构相连，用于带动所述传送结构。

可选的，所述托盘包括静电吸附结构和连接结构；所述静电吸附结构和所述连接结构分别位于所述托盘的相对的两侧；所述静电吸附结构用于固定所述基片，所述连接结构与传送结构相连。

可选的，所述动力结构包括滚轮，齿轮或轴承。

可选的，所述基片的传送路线为封闭的循环路线。

可选的，所述基片的传送路线的形状为矩形。

可选的，所述传送结构为履带。

本发明还提供了一种离子植入机，包括上述任一所述的离子植入机的载片回路。

可选的，所述离子植入机的离子束的截面为线状，所述离子束的截面的长轴的长度大于基片直径。

本发明还提供了一种离子植入的方法，包括：发射离子束至待植入位置；以恒定的速率传送多个基片至所述待植入位置；所述恒定的速率与预设离子植入速率相等；在所述待植入位置，采用所述离子束对所述多个基片进行离子植入。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明的基片的传送速率为恒定速率，相比于现有的加速-匀速-减速的载片方式，保证了离子植入的稳定性；而且，基片采用恒定速率传送，该恒定的速率与预设离子植入速率相等，不需要提供额外的动力进行加速或减速运动，减小了设备能耗。并且，一次离子植入工艺中可以有多个基片参与，节省了每次离子植入的扫描时间。

本发明还提供了一种离子植入机，本发明的离子植入机中基片的传送速率为恒定速率，相比于现有的加速-匀速-减速的载片方式，保证了离子植入的稳定性；而且，基片采用恒定速率传送，该恒定的速率与预设离子植入速率相等，不需要提供额外的动力进行加速或减速运动，减小了设备能耗。并且，一次离子植入工艺中可以有多个基片参与，节省了每次离子植入的扫描时间。

进一步的，所述离子植入机的离子束的截面为线状，所述离子束的截面的长轴的长度大于基片的直径，保证离子束的扫描可以完整覆盖基片，因此可以提高离子植入的性能。

本发明还提供了一种离子植入方法，该方法以恒定的速率传送多个基片至所述待植入位置；所述恒定的速率与预设离子植入速率相等。相比于现有的加速-匀速-减速的载片方式，保证了离子植入的稳定性；而且，基片采用恒定速率传送，该恒定的速率与预设离子植入速率相等，不需要提供额外的动力进行加速或减速运动，减小了设备能耗。，并且，一次离子植入工艺中可以有多个基片参与，节省了每次离子植入的扫描时间。

附图说明

图1是现有的载片回路的扫描速率随扫描时间变化的曲线图；

图2是本发明的实施例中一种离子植入机的载片回路的结构示意图；

图3是本发明的实施例中一种托盘结构示意图；

图4是本发明的实施例中一种动力结构的结构示意图；

图5是本发明的实施例中一种基片的运动路线；

图6是本发明的实施例中另一种基片的运动路线；

图7是本发明的实施例中一种离子植入机的结构示意图。

具体实施方式

如上所述，目前的离子植入方法存在产出低及耗时长的问题，为了更好地说明这些问题，可以参考图1示出的现有的一种载片回路的扫描速率随扫描时间变化的曲线图。在图1中，横轴为扫描时间t，单位为s，扫描速率v的计量单位为m/s。

如图1所示，在0-t1时间段内，速率均匀增加至v，然后在t1-t2时间段内，扫描速率为恒定的速率v，t2时刻后扫描速率均匀减少至0，速率减少至0后，载片回路的扫描方向改变，向相反的方向运动，重复上述扫描速率的变化过程。现有的载片回路只能在一条直线路径上往复运动，因此基片改变运动方向时，必然面临加速和减速的过程，但是如若完成离子植入，需要确保基片通过待植入位置时满足预设的离子植入速率，因此当前的离子植入方法存在离子植入产出低，耗时长的问题。并且，现有的载片回路一次离子工艺中只放置一片基片，载片回路的其他空间闲置，导致离子植入效率低。同时，基片的加速和减速需要额外动力，导致设备能耗增加。

为了解决上述问题，本发明的实施例提供了一种新的离子植入机的载片回路，该载片回路以恒定的速率传送基片。因为不需要提供额外的动力进行加速或减速运动，减小了设备能耗。并且，一次离子植入工艺中可以有多个基片参与，节省了每次植入的扫描时间。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明实施例的具体实施例做详细的说明。

图2是本发明离子植入机的载片回路10的结构示意图。该离子植入机的载片回路10包括动力结构11，用于为载片回路10提供动力；传送结构12，利用动力结构11提供的动力带动多个托盘13运动；多个托盘13用于装载基片14。传送结构12以恒定的速率带动多个托盘13运动；该恒定的速率与预设离子植入速率相等

此处的预设离子植入速率为根据实际工艺需要所选择的基片运行速率，离子植入工艺工程中，基片以此速率运行通过离子束。并且一般而言，该预设离子植入速率与现有技术中的加速至的匀速速率相等。比如在图1中，v即为预设离子植入速率。而正因为本发明实施例中的基片采用与预设离子植入速率相等的恒定速率进行传送，因此本发明实施例在一次离子植入工艺中可以有多个基片参与，故可以节省每次离子植入的扫描时间。

在具体实施中，托盘与参与基片数量可以相同，比如参考图2，共设置有4个托盘13，故相对应地，在一次离子植入工艺中可以有4个基片参与。

在具体实施中，预设离子植入速率可以由离子植入工艺所需的离子植入量决定。

本发明中，基片14的传送速率为一个恒定的值，且与预设离子植入速率相等，则传送结构12上任一位置的基片14通过离子束时，其速率均为预设离子植入速率，保证了离子植入的稳定性，并且节省了每次植入的扫描时间。同时，没有加速与减速操作，减小了能耗。

图2中传送结构12的结构可以有多种，例如机械手传送、皮带传送等，其目的均在于使基片按照预设的路线运动。

在本发明的实施例中，多个托盘13的一侧与传送结构12相连，多个托盘的另一侧与基片14相连；动力结构11与传送结构12相连，用于带动传送结构12，使得传送结构12可以带动多个托盘13运动。

图3是本发明的实施例中一种托盘13的结构示意图，托盘13包括静电吸附结构(未示出)和连接结构131。静电吸附结构和连接结构131分别位于托盘13的相对的两侧。静电吸附结构用于固定基片14，使得基片14在移动过程中稳固固定于托盘133，保证基片14相对于托盘13不会发生相对移动。连接结构131与传送结构12相连。

静电吸附结构采用静电吸附的方式对基片14进行固定，可以保证整片基片14的离子植入效果，避免了晶边的植入受到影响，同时也可以避免颗粒的影响。需要说明的是，虽然静电吸附结构未在图3中示出，但是本领域技术人员容易理解应在何处以及如何设置该结构。

连接结构131可以为多种，只要使托盘13能够固定于传送结构12即可。

在本发明的一个实施例中，连接结构131为螺丝连接。例如，托盘13与传送结构12上均设有一一对应的螺孔，使用螺丝穿过螺孔，将托盘13与传送结构12固定连接在一起。

传送结构12上托盘13的数量可以为多个。这样，使用相同的参数的离子植入工艺，可以在一次工艺中进行多片基片14的离子植入，进一步节省了工艺时间。

动力结构11可以为滚轮、齿轮或轴承。只要动力结构11能够带动传送结构12运动即可。

图4是本发明的实施例中一种动力结构11的结构示意图。本实施例中以轴承作为示意，可以根据需对动力结构11进行修改，只要使动力结构能够带动传送结构12即可。

如图4所示，该动力结构11包括主轴承111和辅轴承112，主轴承111可以在电机(未示出)的带动下进行旋转，然后主轴承111的旋转带动辅轴承112旋转，辅轴承112的旋转带动传送结构12运动。因为主轴承111同时带动四个辅轴承112旋转，多个辅轴承112的中心与主轴承111的中心的距离相同，保证了四个辅轴承112旋转速率的一致，进而保证了传送结构12传送速率的恒定。

在本发明的一个实施例中，基片14的传送路线为封闭的循环路线。例如封闭的五边形、六边形、不规则多边形等，只要基片14运动至离子束所在一侧时，基片14与离子束的入射方向相互垂直即可，以避免离子束从不同方向入射而导致的离子植入不均。

图5为本发明的一个实施例中基片14的一种运动路线。如图5所示，基片14的传送路线形状为矩形。图5中的封闭矩形代表基片14的传送路线。图5中的空心箭头代表基片14的运动方向，黑色实心箭头代表离子束的入射方向51，如图5所示，基片14在离子束一侧的运动方向与离子束的入射方向51相互垂直。需要说明的是，图5中仅为示例性说明基片14的位置，以使本发明容易理解，并不代表基片14的实际结构或与载片回路10的连接方式。

图6为本发明的一个实施例中基片14的另一种运动路线，基片14的传送路线形状为不规则多边形。图6中的封闭的不规则多边形代表基片14的传送路线。图6中的空心箭头代表基片14的运动方向，黑色实心箭头代表离子束的入射方向61，基片14在离子束一侧的运动方向与离子束的入射方向61相互垂直。需要说明的是，图6中仅为示例性说明基片14的位置，以使本发明容易理解，并不代表基片14的实际结构或与载片回路10的连接方式。

在整个传送过程中，基片14的传送为恒定速率传送，可以根据实际需要植入的离子量选择基片14恒定传送速率的大小和基片14循环运动的次数。

在本发明的一个实施例中，传送结构12可以为履带。

图7是本发明的实施例中一种离子植入机20的结构示意图，该离子植入机可以包括上述任意实施例中的载片回路10。

在具体实施中，离子植入机20还可以包括离子源21及离子束控制单元22。离子源11用于产生植入离子。离子束控制单元22用于控制植入离子的运动路径，将植入离子植入基片14。

在具体实施中，离子束控制单元22可以包括质量分析器221、加速系统222、中性束偏移器223、聚焦系统224及偏转扫描系统225等。质量分析器221用于筛选出需要植入的离子；加速系统222用于为离子提供植入基片所需的能量，中性束偏移器223用于偏转离子角度；聚焦系统224用于将离子聚集为离子束。离子束控制单元22可将离子源21产生的离子聚焦为所需形状的离子束。

在具体实施中，离子植入机的离子束的截面为线状，而且离子束的截面的长轴的长度大于基片直径，保证离子束的扫描可以完整覆盖基片。

在本发明的一个实施例中，离子植入机的离子束垂直于基片的待植入面。

本发明还提供了一种离子植入方法，离子束植入方法包括发射离子束至待植入位置；以恒定的速率传送多个基片至待植入位置；该恒定的速率与预设离子植入速率相等。

下面，结合图7对离子植入的方法进行详细介绍。离子源11发射离子束，在离子束控制单元22的作用下，将离子束移至待植入位置；多个基片14会经过该待植入位置；基片14以恒定的速率被传送至待植入位置；该恒定的速率与预设离子植入速率相等。

使用该离子植入方法，基片的传送速率为恒定速率，该恒定速率与预设离子植入速率相等，相比于现有的加速-匀速-减速的载片方式，保证了离子植入的稳定性；同时，采用恒定速率传送基片，不需要提供额外的动力进行加速或减速运动，减小了设备能耗。并且，一次离子植入工艺中可以有多个基片参与，节省了每次植入的扫描时间。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。