專利名稱：用于離子束注入器的可調節(jié)注入角度的工件支撐結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連接到離子束注入器的注入腔中的可調節(jié)注入角度的工件支撐組件或結構，更具體而言，本發(fā)明涉及一種工件支撐組件或結構，所述工件支撐組件或結構提供工件可相對于離子束進行旋轉和線性運動，使得可以選擇工件的注入角度，并且所述工件以所選的注入角度沿一條線性路徑平動，其中工件平動過程中，從離子束進入注入腔的位置到離子束同工件注入表面交叉點之間的距離保持恒定。
背景技術：
離子束注入器廣泛應用在半導體晶片摻雜工藝中。離子束注入器產生包括所需種類的帶有正電離子的離子束。該離子束撞擊到工件的裸露表面上，如半導體晶片、基底或平面控制板上，由此在工件的表面摻雜或注入了所需離子。一些離子注入器采用連續(xù)注入法，其中將一塊相對較大的單塊晶片工件定位在注入腔中的支架上并進行注入。該種注入法一次只能注入一個工件。調節(jié)支架方向使得工件處于離子束束線中，且離子束重復掃過工件表面，從而注入所需劑量的離子。當完成注入之后，將工件從支架上取下來，再裝上另一個工件進行注入。
近年來，半導體工件發(fā)展的趨勢是不斷增大晶片工件尺寸，例如直徑300毫米的晶片。因此迫切需要能夠對大的晶片工件或類似平面控制板的工件進行注入的能力。對工件進行連續(xù)注入的一種方法是將工件移動至一種掃描式的、扇型或帶狀離子束前。這種離子束足夠寬，使得工件的整個寬度能夠被均勻注入。為了注入整個工件，需要橫向于所述離子束方向或寬度得第二運動。另外，對于要進行注入的特定工件，所需的是能夠改變注入角度。注入角指離子束與工件處理表面之間的夾角。注入角為零是指工件的注入表面正交于離子束束線。
現有技術中離子束注入器中工件支撐結構的一個缺點在于除了注入角為零之外，工件沿垂直于離子束束線方向的運動使得離子束在撞擊到工件注入表面之前在注入腔內射束行進的距離發(fā)生改變。換言之，當注入角不為零時，工件相對于離子束束線傾斜。如果這種傾斜工件沿著垂直于離子束束線方向，當向離子束傾斜的工件進行注入時，離子束在撞擊工件表面前在注入腔中行進的距離小于離子束到達工件注入表面中心的距離。另一方面，當傾斜遠離的離子束的工件部分被注入時，離子束穿過注入腔撞擊工件表面的距離將大于離子束到達工件注入表面的中心距離。
顯然，工件越大，注入角越大，離子束穿過注入腔到達工件注入表面一端的距離與到達相對另一端的距離之間的差別越大。由于離子束沿束線方向趨于漫散，離子束距離不恒定會造成工件注入表面離子注入量不均勻。因此，離子束距離不恒定對大的晶片會有影響。
為保證工件注入表面注入均勻，應當保證離子束在穿過注入腔撞擊工件注入表面的距離基本上恒定。所需的是一種工件支撐結構，能夠選擇所需的注入角度，從而保持離子束進入注入腔的位置與撞擊工件注入表面的位置間的射束距離基本上恒定，同時在注入過程中工件相對于離子束束線可移動。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個典型實施例涉及一種具有在真空腔或注入腔內支撐工件的工件支撐結構的離子束注入器。該離子束注入器包括離子束源，所述離子束源用于產生沿行進路徑運動的離子束，同時可以沿軸線進行掃描。在注入腔中工件受到工件支撐結構的支撐，使得工件被定位以與經掃描的離子束的行進路徑相交，用于向工件的注入表面注入離子束。有利的是，這種工件支撐結構提供a)選擇所需的注入角；和b)移動工件用于注入表面的離子束注入，同時保持離子束進入注入腔的位置與撞擊注入表面的位置之間的距離基本上恒定。
該工件支撐結構被連接到注入腔上并支撐所述工件。該工件支撐結構包括旋轉構件，所述旋轉構件可轉動地被連接到注入腔上，該旋轉構件具有垂直于注入室內的離子束路徑的旋轉軸線，其中所述旋轉構件相對于注入室的轉動改變了注入腔中工件與離子束路徑之間的注入角。該工件支撐結構還包括可移動地連接到旋轉構件上的平動構件，所述平動構件支撐所述工件沿橫向于離子束方向的傳播路徑進行線性運動，同時保持所選擇的注入角。
有利的是，在工件沿其行進路徑進行移動時，在離子束進入注入腔的位置與離子束同工件表面交叉點之間的距離基本上保持恒定。
以下，結合附圖對本發(fā)明的典型實施例的這些和其它目的、優(yōu)點和特征進行詳細描述。


圖1是本發(fā)明離子束注入器的平面示意圖；圖2是帶有處于裝卸位置的晶片支撐結構的如圖1所示的離子束注入器上的注入腔以及相關的工件支撐結構的頂部平面示意圖；圖2A是如圖2中虛線所示的部分注入腔以及工件支撐結構的示意圖；圖3是具有處于注入位置的工件支撐結構的如圖2所示的注入腔以及晶片支撐結構的頂部平面示意圖；和圖4是如圖2所示的注入腔和工件支撐結構的側立視示意圖。
具體實施例方式
參見附圖，在圖1中附圖標記10表示離子束注入器。該注入器包括一個離子源12，所述離子源用于產生形成離子束14的離子，所述離子束橫向穿過束徑16到達一端或注入站20。注入站包括限定出內部區(qū)域22e的真空或注入腔22，在該內部區(qū)域22e中工件24如半導體晶片、平面控制板或基底被定位用于進行離子束16注入。設置電子控制器(如附圖標記26所示)用以監(jiān)測、控制工件24接收到的離子量。通過用戶控制臺27，操作者可輸入電子控制器26。
離子源12產生撞擊工件24的離子束14。當離子束14在離子源12與注入腔22之間沿束徑橫向穿過一定距離時，離子束14中的離子趨向于離散。離子源12包括限定出內部區(qū)域的等離子腔28，在所述內部區(qū)域中源材料被注入。該源材料可包括可電離的氣體，或者汽化的源材料。
沿束徑16設置有分析磁體30，所述分析磁體使離子束14彎曲并引導其通過射束光閘32。在射束光閘32之后，離子束14通過聚焦射束14的四極透鏡系統36。束徑16延伸通過偏轉電極38、40，其中離子束14被重復偏轉或掃描從而產生帶狀離子束，以致于注入腔22內的離子束14的一部分為帶狀離子束14a。帶狀離子束14a通過腔22前壁22b上的開口22a進入注入腔22。帶狀離子束14a是一種基本上具有非常窄的矩形形狀的離子束，即在一個方向上延伸的離子束例如具有水平或X方向的寬度(如圖2和3中的W所示)，以及在其正交方向例如垂直方向或Y方向上的非常有限的寬度。
即如果橫向穿過注入腔22的帶狀離子束14a在水平或X方向(圖1)上進行延伸，且工件24具有300mm大小的水平尺寸(或300mm大小的直徑)，那么通常帶狀離子束14a的寬度足以注入對應的整個尺寸的工件24。電子控制器26將適當地接通電極38，使得在注入腔中撞擊工件24時帶狀離子束14a的水平寬度W至少為300mm。電極38使離子束14發(fā)生偏轉，同時沿束線16放置一個平行透鏡40用以修正由電極38引起的偏轉角度，從而使得帶狀離子束14a在注入工件24時是平行的。
正如下面將要說明的，工件支撐結構100在注入過程中既支撐工件24，同時相對于帶狀離子束14移動工件24，使得工件24的整個注入表面25可以均勻地注入離子。除了上述掃描技術之外，本領域的技術人員意識到可以通過多種方法形成在注入腔22內的帶狀離子束14a的帶子形狀。例如，等離子腔28上的弧形縫隙就可以使所產生的離子束在一開始就具有帶子形狀。本發(fā)明并不限于使用任何特定技術或結構來成形出或形成這種離子束。
關于連續(xù)注入工件的離子注入器的更詳細描述由于1990年12月4日授權給Ray等的美國專利No.4,975,586以及于1988年8月2日授權給Myron的美國專利No.4,761,559所披露。專利號在586或599以上的專利被轉讓給本發(fā)明的受讓人并且在此作為參考而進行整體引用。
注入腔內部區(qū)域22e被抽空。安裝在注入腔22內的兩個機械手42、44在工件支撐組件或結構100上自動裝卸晶片工件。圖1中所示工件24處于水平裝載位置。在進行注入前，工件支撐結構100將工件24旋轉到垂直或接近垂直的注入位置。如果工件24是垂直的，即正交于離子束14，那么注入角或入射角為0度。已發(fā)現為了減少所不希望的通道效應，通常選擇小的但不為0度的注入角。
在典型的注入操作中，未進行摻雜的工件從第一盒50中通過往復移動送件裝置52被取回，所述往復移動送件裝置52將工件24帶至將所述工件24移動到定向器56的機械手54附近，在定向器56處工件24被旋轉至特定的晶體學取向。機械手54取回已取向的工件24并將其移動進入鄰近注入腔22的裝載站58。裝載站58關閉，抽到所需真空度，隨后打開進入注入腔22。注入腔22內的第一機械手42抓住工件24并在注入腔中移動，將其放置在工件支撐結構100的靜電夾具或夾盤102上。注入過程中靜電夾具102被接通以將工件24保持在適當的位置處。在于1995年7月25日授權給Blake等的美國專利No.5,436,790和于1995年8月22日授權給Blake等的No.5,444,597中披露了合適的靜電夾具，以上專利已轉讓給本發(fā)明的受讓人。專利號＞790和＞597的專利在此作為參考而進行整體引用。
當工件24離子注入完畢之后，工件支撐結構100將工件24返回水平位置，同時靜電夾具102斷電以釋放工件。注入腔22中第二機械手42抓住已注入的工件24并將其從注入腔22中移出到卸載站60。在卸載站60，機械手62將已注入的工件24移動至往復移動送件裝置64，所述往復移動送件裝置64將工件24放入第二盒66。
工件支撐結構100由電子控制器24操作，在注入過程中支撐工件24，并且有利的是，允許工件24在注入腔22內相對于帶狀離子束14a進行旋轉和平移運動。由于具有旋轉能力，有利的是，工件支撐結構100允許在離子束14和工件24的注入面25之間選擇所需的注入角(IA)或入射角。
由于具有平移或線性運動的能力，工件支撐結構100允許工件24的注入面在注入過程中在與所需的注入角(IA)相一致的平面中進行移動，從而既保持了所需的注入角，同時又保持帶狀離子束14a從進入注入腔內部區(qū)域22e起到撞擊到工件24的注入面25的點(實際是一條線，因為離子束是帶狀的)之間的距離d(圖3和4)恒定。在注入面25被注入的整個過程中始終保持這個基本上恒定的距離。換句話說，當工件25相對于帶狀離子束14a在與所需的注入角(IA)相一致的平面中進行橫向移動時始終保持該基本上恒定的距離，使得從注入面25的一端25a到相對端25b的整個注入面被注入。
在注入腔22與離子束14a撞擊工件24的點之間保持該基本上恒定的距離或離子束14a傳播路徑，是在工件24的整個注入表面25上進行均勻地離子注入所最希望的。從另一方面看，工件支撐結構100允許離子束14從離子源12到撞擊工件注入表面25的點之間的基本上恒定的傳播路徑。
作為行業(yè)慣例，當離子束14垂直于工件24的注入表面25時，注入角IA被定義為0度。圖4中示出了兩個用虛線標出的非0度注入角IA1和IA2。在IA1位置，工件24會傾斜，使得工件的上表面朝向帶狀離子束14a傾斜。在IA2位置，工件24會傾斜，使得工件的下表面朝向帶狀離子束14a傾斜。在圖3和4中用實線標出的相對于帶狀離子束14a的工件24的位置具有一個注入角IA，等于0度，即工件24的注入面25正交于離子束的方向。為減小有害的通道效應，通常選擇非0度注入角用于對工件24進行注入。
在生產過程中，半導體晶片工件或平面控制板工件被連續(xù)注入。換句話說，當一個工件注入完成時，靜電夾具102斷電以釋放工件，已進行注入的工件自動從注入腔22中移出，同時另一個工件被放置到支撐面104上，同時適時給靜電夾具102通電以將工件24穩(wěn)固地保持在支撐面104上。
工件支撐結構100最佳如圖2-4所示。圖1和2示出了處于工件裝卸位置的靜電夾具102的頂部平面圖。當工件24被裝載到靜電夾具102的支撐面104上時，工件支撐結構100將工件24旋轉到注入位置，例如圖3示出的位置(IA＝0度)。圖3示出了處于注入位置的支撐工件24的靜電夾具102的頂部平面圖。圖1用虛線標出了處于注入位置的工件24。
在工件24的注入過程中，工件支撐結構100在橫向于帶狀離子束14a的方向上移動工件24，使得整個注入面25被所需離子適當地撞擊和注入。如在圖2和3的示意圖中可看到，在與工件24相撞擊的點處的帶狀離子束14a在X方向的寬度W大于工件24的直徑，因此，在注入整個工件時不需要工件在X方向上進行平動。
最佳如圖2-4所示，工件支撐結構100被固定到注入腔22的側壁22c上，并通過注入腔側壁22c上的開口22d延伸進入注入腔22的內部區(qū)域22e。工件支撐結構100包括旋轉構件110和一體的平動構件150。工件支撐結構旋轉構件110包括固定的平面支撐板112。支撐板112被固定到注入腔22上，優(yōu)選的被固定到注入腔側壁22c上。支撐板112包括與注入腔側壁22c上的開口22d對齊的開口114。
旋轉構件110還包括套筒式連接設備120，所述套筒式連接設備可旋轉地連接到注入腔22上，更具體而言，可旋轉地連接到旋轉構件110的支撐板112上。套筒式連接設備120通過軸承組件116被附接到支撐板112上。最佳效果如圖2A和4所示，軸承組件116優(yōu)選為包括環(huán)狀支撐軌117的環(huán)狀軸承組件，它被固定到套筒式連接設備120外臺階部分122，以及被固定到支撐板112上表面112a上的6個相互隔開的軸承裝配槽118。多個滾珠軸承或滾柱軸承被設置在所述六個裝配槽118的每一個中。裝配槽118中的軸承靠在支撐軌117上并沿支撐軌117滾動，以提供套筒式連接設備120相對于注入腔22的轉動。
交替地，軸承組件116可以是一種不同類型的常規(guī)機械軸承組件，例如本領域的技術人員所認識的支撐在軸承罩中并且設置在內座圈和外座圈之間的滾珠軸承或滾柱軸承。另外，軸承組件116可以是一種本領域的技術人員所認識的非接觸式氣體軸承組件。
套筒式連接設備110相對于支撐板112以及注入腔22的旋轉，優(yōu)選可通過使用環(huán)狀軌線性馬達140來實現。圖2A中示意性地示出了線性軌馬達140。環(huán)狀軌線性馬達140包括布置成環(huán)狀并被固定到支撐板112的上表面112a上的電磁線圈142。環(huán)狀軌線性馬達140還包括一組支撐在磁體磁道板(magnet track plate)146上的相應的永磁體144。磁體磁道板146被固定到套筒式連接設備120的外臺階部分122上。電磁線圈142由電子控制器26適時接通，以精確控制套筒式連接設備110相對于注入腔22的旋轉。
通過差動泵式環(huán)路真空密封系統130來保證注入真空腔內部區(qū)域22e與外部大氣之間的真空狀態(tài)。真空密封系統130是一種接觸式真空密封件。最佳效果如圖2A所示，真空密封系統130包括被機加工或成形在支撐板112的上表面112a上的兩個環(huán)形通道136分隔開的三個環(huán)形凹進部或凹槽134。在所述三個凹槽134中的每一個中設置有O形環(huán)137和一個具有大體上呈方形截面的塑料密封件138。三個密封件138中每一個的上表面均靠在套筒式連接設備120的底面或下表面126上。
通道136通過支撐板112上的孔(未示出)與真空泵(未示出)流體連接。被固定到支撐板上的真空泵工作將通道136抽真空，由此去除通過外部或中間O形環(huán)137與塑料密封件138組合形成的兩個密封部偶然進入的任何空氣和/或污染物。除了差動泵式環(huán)式真空密封系統，也可采用其它密封系統裝置，例如唇邊式密封裝置或其它聚合物材料密封裝置，這些都在本發(fā)明的預期范圍內。
另外，非接觸式密封系統也適合用作真空密封系統。在非接觸式密封系統中，不使用O形環(huán)或塑料密封件。替代的是在支撐板112的上表面112a上機加工出一條或多條環(huán)形通道(例如通道136)。這些通道與連接到支撐板112上的真空泵流體連接。開啟真空泵將這些環(huán)形通道抽真空。
旋轉構件110允許注入腔22中工件24相對于帶狀離子束14a進行大于正負70度的轉動。旋轉構件110的中心線C-C(如圖3中虛線所示)與工件注入面25的正面對齊。
工件支撐結構100還包括與旋轉構件110為一體的平動或往復運動構件150。最佳效果如圖2所示，平動構件150包括受到附接到旋轉構件的套筒式連接設備120的側壁124上的圓筒形掃描桿支撐殼153支撐的掃描桿152。掃描桿152在旋轉構件內部區(qū)域111中部分地延伸。掃描桿152提供工件24沿著與所選的注入角(IA)相一致的平面做線性平動運動。最佳如圖2所示，從掃描桿152的上端154正交延伸出的是工件支架156。工件支架156延伸穿過支撐板上的開口114和注入腔側壁22c上的開口22d。工件支架156在環(huán)形末端158終止(最佳如圖2所示)。工件支架156的末端158支撐著靜電夾具102，而靜電夾具102支撐著工件24在帶狀離子束14a前移動。
掃描桿152通過軸承組件160在圓筒形掃描桿支撐殼153內受到支撐。軸承組件160(最佳參見圖4)優(yōu)選包括兩個隔開的氣體軸承162、164，以有效支撐掃描桿152大的力矩臂。氣體軸承162和164各包括支撐在掃描桿支撐殼153內的氣體滲透套管162a、164a。氣體，如氮氣或空氣，通過套管162a和164a的寬度向內進行泵送，由此將掃描桿152支撐在非常薄的氣層上。套管162a和164a或是由如青銅或石墨等材料制成，并具有鉆通套管162a和164a寬度的適當的孔，或者，套管162a和164a也可用自然滲透材料如石墨制成。另一種選擇是，軸承組件160可為本領域的技術人員所認識的相對于所討論的軸承組件116的機械軸承系統。
通過使用線性馬達或滾珠絲杠系統而實現掃描桿152的線性運動。圖4所示出的是用于驅動掃描桿153的滾珠絲杠驅動組件165的一部分。滾珠絲杠驅動組件包括被固定到掃描桿152下端170上的球狀螺母166。滾珠絲杠168延伸穿過該球狀螺母166。連接在套筒式連接設備上的馬達(未示出)接合并旋轉滾珠絲杠168以使掃描桿152做線性運動。馬達在電子控制器26的指示下進行工作。
設置非接觸式徑向真空密封系統或組件180，以通過在掃描桿152的外部柱狀表面152a和掃描桿支撐殼153的內部柱狀表面153a之間形成密封，從而使內部區(qū)域111與大氣隔絕。優(yōu)選的是，真空密封組件180包括三條機加工出或成形在掃描桿支撐殼153的內表面153a上的通道182(最佳參見圖4)。這些通道與真空泵(未標出)通過孔(未標出)流體連接。真空泵工作，以防止空氣和/或污染物在掃描桿152和掃描桿支撐殼153之間泄漏進入注入腔內部區(qū)域22e中。另一種選擇是，密封組件180可以是差動泵式環(huán)路真空密封系統，如已描述過的相對于環(huán)狀真空密封系統130的組件。
注入過程中掃描桿152的往復式線性運動垂直于工件注入表面25的法線矢量方向。換句話說，掃描桿152的線性移動使工件24在與選擇注入角(IA)相一致的平面內進行移動。通過合成在旋轉構件110內的平動構件150的往復式線性運動，可有利地獲得多種獨立的自由度或運動方式。這就允許在離子束14前以恒定焦距掃描工件24。換句話說，對于任意轉動角度，即所有的注入角(IA)來說，離子束14撞擊工件24的注入面25的點與進入注入腔之間的距離總是一個常數。
利用靜電夾具或夾盤102將工件24保持在工件支架156上。靜電夾具102被冷卻以去除在注入過程中從工件24傳出的能量或熱量。為進行四面或八面注入，靜電夾具102與馬達操作連接，使得夾具102的工件支撐表面104能夠在工件支撐架156內進行最大360度旋轉。靜電夾具102的旋轉中心線，如圖4中的虛線D所示，與工件24的中心線相對齊。通過安裝在工件支撐架末端158內的并以適當的驅動裝置如帶子或電纜(未示出)相連或直接與靜電夾具102連接的電馬達(未示出)實現靜電夾具102的旋轉。靜電夾具102通過軸承組件185被安裝在工件支架末端158內。軸承組件185優(yōu)選為滾珠或滾柱軸承組件。軸承組件185優(yōu)選包括支撐在軸承罩中并被設置在被固定到或成形在工件支架末端158的相應表面中和靜電夾具102的反面上的弓形內座圈和外座圈之間的滾珠或滾柱軸承。
另一種選擇是，軸承組件185可以是非接觸式的氣體軸承。
通過表面真空密封系統或組件190來保持靜電夾具102與工件支架末端158之間的真空。由于掃描桿152內部區(qū)域以及工件支架末端158均處于大氣壓下，因此需要該真空密封系統190。該真空密封系統190優(yōu)選為類似于差動泵式環(huán)路真空密封組件130的一種差動泵式徑向真空密封系統。在真空密封組件130中，最佳如圖4所示，O形環(huán)和塑料密封件被裝到設置在工件支架156的圓柱形側壁上的兩個相應的環(huán)形凹槽194中。在兩個塑料密封件具有大體上呈方形的截面，并且相應密封件的外表面貼靠在靜電夾具102的相應背部平面上。環(huán)形通道195被設置在兩個環(huán)形凹槽184之間，并由附接到工件支架156上的真空泵(未示出)抽真空。通過在通道195中抽真空可以去除通過由于O形環(huán)和塑料密封件組合限定出的內密封部泄露進入的空氣和/或污染物。
除了差動泵式表面真空密封系統190，其它密封系統裝置，如鐵磁流體密封裝置或唇邊式密封裝置或其它聚合物材料密封裝置均適合于真空密封系統190，并且在本發(fā)明的預期范圍內。非接觸真空密封系統，如上述真空密封系統180，也適合于真空密封系統190。
雖然通過多種實施方式已本發(fā)明進行描述，但是本發(fā)明旨在包括落入所附權利要求的精神和范圍內的所有改動與變型。
權利要求
1.一種離子束注入器，包括a)離子束源，所述離子束源用于產生沿束線運動的離子束；b)注入腔，其中工件被定位以與離子束相交，用于向工件的注入表面注入離子束；和c)工件支撐結構，所述工件支撐結構被連接到注入腔上并支撐所述工件，所述工件支撐結構包括1)旋轉構件，所述旋轉構件被連接到注入腔上，用于在注入腔內改變相對于一部分離子束的工件的注入角；和2)平動構件，所述平動構件可移動地被連接到旋轉構件上，并支撐工件沿行進路徑運動，其中平動構件的運動保持在撞擊工件的注入表面之前離子束移動通過注入腔的恒定距離。
2.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中所述旋轉構件具有一條垂直于在注入腔內的離子束部分的旋轉軸。
3.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中所述工件行進路徑是一條線性行進路徑。
4.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中所述平動構件的運動垂直于旋轉構件的旋轉軸，同時平行于工件的注入面。
5.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中所述平動構件包括安裝在旋轉構件內的平動桿，其運動方向與旋轉構件的旋轉軸相交。
6.根據權利要求5所述的離子束注入器，其中所述平動構件還包括在注入腔中延伸的、并且包括用于保持工件的靜電夾具的工件支架。
7.根據權利要求6所述的離子束注入器，其中所述靜電夾具相對于離子束是可旋轉的。
8.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中所述旋轉構件通過軸承組件被連接到支撐板上，所述支撐板被固定到注入站上。
9.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中通過環(huán)狀真空密封件保持注入腔與旋轉構件之間的真空。
10.根據權利要求1所述的離子束注入器，其中所述平動構件與旋轉構件為一體。
11.一種離子束注入器，包括a)離子束源，所述離子束源用于產生沿束線運動的離子束；b)注入腔，其中工件被定位以與離子束相交，用于向工件的表面注入離子束；和c)工件支撐結構，所述工件支撐結構被連接到注入腔上并支撐所述工件，所述工件支撐結構包括1)旋轉構件，所述旋轉構件被連接到注入腔上，用于在注入腔內改變相對于一部分離子束的工件的注入角；和2)平動構件，所述平動構件可移動地被連接到旋轉構件上，并支撐工件沿行進路徑運動，其中平動構件的運動平行于工件的注入表面。
12.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中在工件沿其行進路徑運動過程中，離子束進入注入腔的位置處和離子束與工件表面相交點之間的距離保持恒定。
13.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中所述旋轉構件具有一條垂直于在注入腔內的離子束部分的旋轉軸。
14.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中所述工件行進路徑是一條線性行進路徑。
15.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中所述平動構件的運動垂直于旋轉構件的旋轉軸。
16.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中所述平動構件包括安裝在旋轉構件內的平動桿，其運動方向與旋轉構件的旋轉軸相交。
17.根據權利要求16所述的離子束注入器，其中所述平動構件還包括在注入腔中延伸的、并且包括用于保持工件的靜電夾具的工件支架。
18.根據權利要求16所述的離子束注入器，其中所述靜電夾具相對于離子束是可旋轉的。
19.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中所述旋轉構件通過軸承組件被連接到注入站上。
20.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中通過環(huán)狀真空密封件保持注入腔與旋轉構件之間的真空。
21.根據權利要求11所述的離子束注入器，其中所述平動構件與旋轉構件為一體。
22.一種用在產生沿束線運動的離子束、并且包括工件被定位以與離子束相交，用于向工件的注入表面注入離子束的注入腔的離子束注入器中的工件支撐組件，所述工件支撐組件包括a)旋轉構件，所述旋轉構件被連接到注入腔上，用于在注入腔內改變相對于一部分離子束的工件的注入角；和b)平動構件，所述平動構件可移動地被連接到旋轉構件上，并支撐工件沿行進路徑運動，其中平動構件的運動保持在撞擊工件的注入表面之前離子束移動通過注入腔的恒定距離。
23.根據權利要求22所述的工件支撐組件，其中所述旋轉構件具有一條垂直于在注入腔內的離子束部分的旋轉軸。
24.根據權利要求22所述的工件支撐組件，其中所述工件行進路徑是一條線性行進路徑。
25.根據權利要求22所述的工件支撐組件，其中所述平動構件的運動垂直于旋轉構件的旋轉軸，同時平行于工件的注入面。
26.根據權利要求22所述的工件支撐組件，其中所述平動構件包括安裝在旋轉構件內的平動桿，其運動方向與旋轉構件的旋轉軸相交。
27.根據權利要求26所述的工件支撐組件，其中所述平動構件還包括在注入腔中延伸的、并且包括用于保持工件的靜電夾具的工件支架。
28.根據權利要求27所述的工件支撐組件，其中所述靜電夾具是可旋轉的。
29.一種使用產生用于注入到工件中的離子束、并且包括工件被定位以與離子束相交，用于向工件的注入表面注入離子束的注入腔的射束注入器將離子注入到工件中的方法，所述方法包括以下步驟a)提供連接至注入腔并支撐工件的工件支撐結構，所述工件支撐結構包括1)旋轉構件，所述旋轉構件被連接到注入腔上，用于在注入腔內改變相對于離子束的一部分束線的工件的注入角；和2)平動構件，所述平動構件可移動地被連接到旋轉構件上，并支撐工件沿行進路徑運動；b)將工件定位到平動構件上；c)通過轉動所述旋轉構件為工件選擇一個所需的注入角；d)引導離子束注入工件；e)通過移動平動構件使工件沿行進路徑移動，使得平動構件的運動保持在撞擊工件的注入表面之前離子束移動通過注入腔的恒定距離。
30.根據權利要求29所述的在工件中注入離子的方法，其中所述工件沿線性路徑移動。
31.根據權利要求29所述的在工件中注入離子的方法，其中所述離子束在撞擊工件時是帶狀離子束，且工件行進路徑橫向于帶狀離子束的寬度以及注入腔內的離子束束徑部分。
全文摘要
一種離子束注入器，包括離子束源，所述離子束源用于產生沿束線運動的離子束(14)；和真空腔或注入腔(22)，其中工件(24)被定位以與離子束相交，用于向工件的表面(25)注入離子束。該離子束注入器還包括工件支撐結構(100)，所述工件支撐結構被連接到注入腔上并支撐所述工件。該工件支撐結構包括可轉動地被固定至注入腔的旋轉構件(110)。旋轉構件相對于注入腔的轉動改變了相對于注入腔內離子束束線部分的工件的注入角(A)。該工件支撐結構還包括平動構件(150)，所述平動構件被可移動地連接到旋轉構件上，并支撐工件沿行進路徑進行線性運動。該平動構件沿一個方向移動，使得在工件沿其行進路徑移動時能夠保持離子束通過注入腔的距離恒定。
文檔編號H01L21/265GK1669107SQ03816309
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權日2002年7月10日
發(fā)明者J·費拉拉 申請人:艾克塞利斯技術公司