Промышленные установки ионного легирования

Автоматизированная промышленная установка ионной имплантации малых и средних доз «Везувий-7М» с индивидуальной обработкой пластин и безмаслянной откачкой имеет неоднородность легирования 1% и предназначена для производства полупроводниковых приборов с минимальными размерами элементов (менее 2 мкм). Диапазон доз, обеспечиваемый установкой, 10¹⁰ – 10¹⁵ см ^-2 , максимальный ток пучка при энергии 100 кэВ для В+ -- 300мкА, для Р+ -- 500 мкА, для As+ -- 300 мкА, энергия имплантации от 2220 до 100 кэВ, диаметр обрабатываемых пластин 76, 100, 125 мм, производительность для пластин 76 мм при дозе 6,25*10¹², см^-2 – 40 шт/ч, потребляемая мощность 10кВА, габариты 1570х5000х1000, масса 3900 кг.

Установка сконструирована по схеме с послеускорением сепарированного на энергии экстракции пучка. В ней применены модифицированные ионные дуговые источники источники с прямоканальным катодом, встраиваемые в масс-сепаратор, что увеличивает время непрерывной работы установки без разгерметизации до 100 ч. В источнике используют газообразные (BF₃, PF₅, AsH₃) и твердые (красный фосфор, металлический мышьяк) рабочие вещества.

Масс-сепаратор, собранный на постоянных магнитах с напряженностью однородного магнитного поля Н=24*10⁴ А/м, имеет разные углы поворота для различных ионов (для В - 90°, для Р - 60º), малые габариты ионного источника позволяют быстро менять вещества. Хорошее выделение пучков В+ и Р+ обеспечивается установкой диафрагмы шириной 2 см на расстоянии 15 см от выхода магнита.

После диафрагмы с помощью одиночной (трехэлектродной) линзы пучок дополнительно фокусируют. Стандартная металлофарфоровая ускорительная трубка, на выходе которой установлен охлаждаемый регулируемый коллиматор, служит для ускорения пучка. Сканирование пучка - электростатическое двухкоординатное.

Дополнительное использование линз на входе и выходе отклоняющей системы снижает электронные нагрузки на высоковольтные блоки питания, уменьшает вторичную электронную эмиссию, повышает рентгенобезопасность установки и нейтрализует пространственный заряд пучка в области его отклонения и сканирования.

В приемной камере размещены четыре датчика в виде цилиндров Фарадея, которые позволяют осуществлять контроль однородности имплантации, настройку пучка на центр мишени и амплитуд сканирования. Дозы измеряют «глубоким » цилиндром Фарадея, дном которого служит подложкодержатель с пластиной.

В установке применена продольная приемная камера квазинепрерывной индивидуальной обработки с шлюзованием пластин. Основными ее достоинствами являются: короткий тракт перемещения пластин под углом 45º; отсутствие дополнительного вибратора, малые габариты и масса. Благодаря продольной конструкции в чистой зоне камеры может находиться только приемная и передающая кассеты.

Вакуумная система состоит из двух унифицированнных модулей, оснащенных турбомолекулярными насосами ТМН-1500, азотными криоловушками, стандартной запасной аппаратурой и измерительными блокировочными вакуумметрами. Форвакуумную откачку осуществляют насосами НВР-16Д и 2НВР-5Д (каждый по два) для системы шлюзования приемной камеры.