阅读说明：本技术 一种二自由度电扫描装置 (Two-degree-of-freedom electric scanning device ) 是由 马国宇 王锦喆 于 2018-07-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种二自由度电扫描装置,用于将斑点状离子束扫描成水平条形发散离子束,所述装置包括,基板(1),将电扫描装置安装在真空腔体上并具有真空密封作用；左扫描电极(2)与右扫描电极(6)成对使用,分别在两个扫描电极上施加不同的变化电压,这样离子束被水平扫开；通过在抑制电极(4)上施加负电压用于阻止二次电子向前传输；真空电极(5)用于真空腔室内外电压传输,在真空内分别连接两个扫描电极,在大气端连接扫描电源；驱动装置(3)和驱动装置(7)可以控制两个扫描电极相对束流中心做相向运动,同时还可以驱动两个扫描电极相对基板(1)同时前后移动。(The invention discloses a two-degree-of-freedom electric scanning device, which is used for scanning spot ion beams into horizontal bar-shaped divergent ion beams and comprises a substrate (1), wherein the electric scanning device is arranged on a vacuum cavity and has a vacuum sealing function; the left scanning electrode (2) and the right scanning electrode (6) are used in pairs, and different variable voltages are respectively applied to the two scanning electrodes, so that the ion beam is horizontally swept; for preventing secondary electrons from being transmitted forward by applying a negative voltage on the suppression electrode (4); the vacuum electrode (5) is used for voltage transmission inside and outside the vacuum chamber, is respectively connected with two scanning electrodes in vacuum, and is connected with a scanning power supply at an atmosphere end; the driving device (3) and the driving device (7) can control the two scanning electrodes to move oppositely relative to the beam center, and can drive the two scanning electrodes to move back and forth relative to the substrate (1) simultaneously.)

一种二自由度电扫描装置

技术领域

本发明涉及半导体器件制造设备，特别是一种二自由度电扫描装置，该装置主要用于高能离子注入机。

背景技术

半导体器件制造技术与工艺都非常复杂，离子注入掺杂属于半导体器件制造过程中非常关键的一道工艺。离子注入掺杂工艺与常规热掺杂工艺相比具有高精度的剂量均匀性与重复性，横向扩散小等优点，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。随着半导体制程工艺的不断提高，对离子注入掺杂提出更高的要求，主要包括注入深度的控制、注入均匀性的控制。由于硅片为圆形平面分布，离子源引出的束流截面呈斑点状分布，为实现将一个面积较小的斑点状束流均匀注入到一个圆形硅片上，目前有几种解决方案。第一种方案是装载硅片注入的装置可以实现两个垂直方向的直线自由度，这种注入方式在注入均匀性与剂量精度较底，装载硅片注入的装置较为复杂；第二种方案是装载硅片注入的装置固定不动，在离子束传输过程中通过两对相互垂直扫描电极先后将面积较小的斑点状束流扫描成方形发散束流进行注入，这种注入方式具有结构简单，设备开发成本底，但精度较低，而且不适合较大尺寸的硅片；第三种方案是装载硅片注入的装置有一个直线运动自由度，在离子束传输过程中通过扫描电极将面积较小的斑点状束流扫描成带状束发散束流，然后通过磁透镜将束流整形成平行带状束流注入到上下运动的硅片上，这种注入方式具有效率高、精度高、可靠性好等优点，目前也是最流行的一种注入方式。

通用的水平扫描装置中的两个电极相对于真空腔体是固定不动的，主要适应于能量变化范围不大的离子注入机，高能离子注入机高低注入能量变化较大，所以就需要一种可运动的扫描装置，这样可以使能量变化较大的注入范围都具有更好的注入精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种二自由度电扫描装置，该装置，该装置应用于高能离子注入机高低注入能量变化较大的电扫描装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种二自由度电扫描装置，主要包括：基板，将电扫描装置安装在真空腔体上并具有真空密封作用；左扫描电极与右扫描电极成对使用，分别在两个扫描电极上施加不同的变化电压，这样离子束被水平扫开；通过在抑制电极上施加负电压用于阻止二次电子向前传输；真空电极用于真空腔室内外电压传输，在真空内分别连接两个扫描电极，在大气端连接扫描电源；驱动装置可以控制两个扫描电极相对束流中心做相向运动，同时还可以驱动两个扫描电极相对基板同时前后移动。

左右扫描电极通过绝缘块固定在两侧的驱动杆上，电极通过弹簧连接到真空电极上。

附图说明

图1电扫描装置布局图；

图2电扫描装置三维结构设计***图；

图3电扫描装置布局图；

具体实施方式

如图1与图2所示，本发明包括基板1，将电扫描装置安装在真空腔体上并具有真空密封作用；左扫描电极2与右扫描电极6成对使用，分别在两个扫描电极上施加不同的变化电压，这样离子束被水平扫开；通过在抑制电极4上施加负电压用于阻止二次电子向前传输；真空电极5用于真空腔室内外电压传输，在真空内分别连接两个扫描电极，在大气端连接扫描电源；驱动装置7可以控制两个扫描电极相对束流中心做相向运动，同时还可以驱动两个扫描电极相对基板1同时前后移动。

左右扫描电极通过绝缘块8固定在两侧的左驱动杆11和右驱动杆19上，电极通过弹簧连接到真空电极上。抑制电极4固定在真空电极23上。拖板13通过直线导轨9与基板1连接，拖板13与基板1之间有三个同心的密封圈，每两个密封圈之间有差分抽气孔，这样拖板13 与基板1就可以相对滑动同时保证真空腔体内的高真空密封。伺服电机14通过同步带组件 26带动丝杠25旋转，丝杠25上的螺母带动拖板13前后运动，支架组件15用于将电机14与丝杠25固定在基板1上。密封壳体16与拖板13用密封圈固定，左焊接波纹12与右焊接波纹管18的一端通过密封圈固定在密封壳体16的两侧，左焊接波纹12与右焊接波纹管18 的另一端通过密封圈固定在左驱动杆11和右驱动杆19上，这样就实现了左驱动杆11和右驱动杆19与拖板13的真空密封并产生柔性连接。支架17与密封壳体16固定连接，左驱动杆 11和右驱动杆19通过两个滑动导轨20与支架17连接，这样两个驱动杆就只剩下一下直线运动自由度。左驱动杆11和右驱动杆19的另一端分别固定在双旋向丝杠22的两个螺母上，双旋向丝杠22的两个螺母具有旋向相反的螺纹，这样当伺服电机21通过联轴器24就可以把动力传递到双旋向丝杠22的两个螺母上，这时两相螺母做相向运动，这样两个扫描电极就可以做左右方向的相对运动。