Системы сканирования ионного пучка

Применяют три вида сканирования:

- механическое, при котором ионный пучок неподвижен, а подложки перемещаются в вертикальном и горизонтальном направлениях;

- электростатическое – сканирование пучка в двух направлениях по поверхности неподвижной подложки;

- смешанное – подложки перемещаются в одном направлении, а пучок в другом.

Механическое сканирование осуществляется каруселью или другими механизмами. Достоинство этого метода—постоянство угла падения ионного пучка на поверхность подложки; недостаток – сложность механизма для перемещения подложки, наличие подвижных частей, требующих смазки.

Электростатическое сканирование применимо в широком диапазоне энергий ионов. Этот метод обеспечивает высокую однородность легирования и эффективен при индивидуальной обработке подложек.

Приемная камера

Предназначена для:

- размещения подложек;

- нагрева и охлаждения подложек;

- ориентации подложек;

- смены подложек.

Применяют камеры с индивидуальной и групповой обработкой.

В первом случае партию пластин (25 шт.) помещают в камеру в кассете. Кассеты загружают вручную или автоматически через шлюз. Средняя производительность 250 пл/час при времени легирования 5-10 сек на одну пластину.

Перемещение пластин из шлюза осуществляется либо скольжением по направляющей наклонной плоскости, либо сбрасывание на резиновый бампер.

Применяют системы горизонтального перемещения пластин под действием вибрации.

В зависимости от конструкции приемной камеры применяют различные способы отвода теплоты от подложек (или его распределения). Размещение пластин на вращающемся барабане улучшает отвод теплоты от пластин.

В некоторых случаях держатели пластин охлаждают фреоном или деионизованной водой.

Вакуумная система

Вакуумные системы должны обеспечивать:

-рабочий вакуум в системе ионного транспорта и приемной камере не хуже 1,3∙10^-4 Па;

- максимальную скорость откачки высокоэффективных (желательно безмасляных) средств откачки;

- минимальное газовыделение конструкционных материалов.

Азотные ловушки на насосах, а также криогенные панели в обьеме приемной камеры и внутри ионопровода повышают эффективность использования диффузионных откачных средств. Для быстрой смены подложек необходимы надежные вакуумные затворы и устройства для продувки сухим азотом ионопровода и приемной камеры в случае разгерметизации.

В промышленных установках применяют три базовые схемы систем вакуумной откачки.

1. Полностью диффузионная система, позволяющая получить относительно высокие скорости откачки. Она эффективна при откачке всех газов и обеспечивает относительно высокий вакуум (1,5×10^-4 Па). В системе ионно-лучевой установки , как правило, применяют два-три диффузионных насоса. Недостатком этой схемы откачки является возможное попадание паров масла в ионно-транспортную систему и приемную камеру, что ухудшает качество технологического процесса.

2. Комбинированная система откачки имеет диффузионные и безмаслянные насосы. Последние ставят для откачки приемной камеры. Как правило, при такой схеме используют две независимые вакуумные системы: диффузионный насос откачивает обьем ионного источника, криогенный или турбомолекулярный насосы – приемную камеру и ионный тракт. Создают высокую степень разрежения (~1,5∙10^-6 Па), экономичны и легко монтируются в вакуумной системе. Недостатком этих насосов является плохая работа при откачке водосодержащих газов.

3. Полностью безмасляная система откачки, в которой отсутствуют диффузионные насосы. В такой системе применяют турбомолекулярные и криогенные насосы или только криогенные.

Различают также три схемы построения вакуумных систем :с одной системой в середине вакуумной линии, обеспечивающей откачку всех обьемов установки (в этом случае используют диффузионный насос большой мощности); с двумя независимыми системами, разделенными вакуумным затвором и откачивающими с одной стороны ионный источник, систему ионного транспорта, а с другой – приемную камеру; с тремя независимыми системами, откачивающими ионный источник, систему ионного транспорта и приемную камеру.

Системы контроля процесса должны обеспечить:

- однородность пучка

- настройку на центр пластины

- контроль амплитуды сканирования.