[发明专利]低惯性多轴多方向机械扫描离子注入系统

说明书

对相关申请的引用

本申请要求于2008年6月25日申请的、题目为LOW INERTIAMULTI-AXIS MULTI-DIRECTIONAL MECHANICALLY SCANNED IONIMPLANTATION SYSTEM(低惯性多轴多方向机械扫描离子注入系统)的美国临时申请序列号No.61/075,614的优先权和权益，在此处通过参考将其全部内容并入本文中，如在此处所全面地阐述的。

技术领域

本发明整体上涉及一种离子注入系统，并且更具体地，涉及一种在离子注入系统中扫描工件的系统和方法。

背景技术

在半导体器件以及其它产品的制造中，离子注入系统被用于将称为掺杂元素的杂质注入半导体工件、显示面板或其它工件中。传统的离子注入系统或离子注入机用离子束处理工件，以产生n型或p型掺杂区域、或在工件内形成钝化层。当用于掺杂半导体时，离子注入系统注入已选择的离子种类用于产生所期望的非本征(extrinsic)材料。例如，注入由诸如锑、砷或磷等源材料产生的离子，导致了n型非本征材料工件。可替代地，注入由诸如硼、镓或铟等的材料产生的离子在半导体工件中产生了p型非本征材料部分。

传统的离子注入系统包括离子源，该离子源对期望的掺杂元素进行离子化，该掺杂元素之后被加速以形成具有指定能量的离子束。离子束被朝向工件表面导引，以将掺杂元素注入到工件中。离子束的高能离子穿透工件表面，使得它们嵌入工件材料的晶格中以形成具有期望的导电性的区域。注入过程典型地在高真空处理腔(process chamber)内进行，该高真空处理腔防止离子束由于与残留的气体分子碰撞而发生分散，且最小化工件受空气悬浮微粒污染的风险。

传统地，离子注入过程或者以批量处理的方式进行或者以连续处理的方式进行，在批量处理中多个基底被同时处理，在连续处理中单一基底被单独地处理。例如，传统的高能或高电流批量型离子注入机是可操作的以获得短的离子束线，其中，大量的工件可被放置在轮盘或圆盘上，轮盘被同时旋转并被径向平移通过离子束，从而使所有的基底表面区域在整个过程中多次暴露至所述束。然而，以这种方式处理成批的基底通常使得离子注入机的尺寸相当大。

另一方面，在典型的连续处理中，离子束或者沿横过静止工件的单个轴线进行扫描，或者工件沿一个方向被平移通过扇形或扫描的离子束。然而，扫描或成形均匀离子束的过程通常要求复杂的和/或长的束线，该束线通常不期望处于在低能量。而且，通常需要均匀平移和/或旋转离子束或工件，以横过工件提供均匀的离子注入。然而，至少部分地由于在处理期间与移动传统装置和扫描机构相关的相当大的惯性力，难以实现这样的均匀平移和/或旋转。

因此，存在对横过基底扫描离子束的装置的需求，其中，基底被相对于离子束均匀地平移和/或旋转，其中，所述装置具有与之相关的相对低的惯性。

发明内容

本发明通过提供用于在离子注入系统内扫描工件的设备、系统和方法，克服了现有技术的缺陷。因此，以下呈现出本发明的简要总结，用以提供对本发明的一些方面的基本的了解。本总结不是本发明的详尽概述。意图既不是要区别本发明的重要的或关键的元件，也不是要限制本发明的范围。其的目的是以简化的形式提出本发明的一些想法作为之后呈现的更详细描述的序言。

本发明整体上涉及用于将离子注入一个或更多的工件的离子注入系统，其中，在平移一个或更多的工件通过离子束期间，最小化惯性力。在一个示例中，离子注入系统包括离子源被配置以形成离子束，以及质量分析器被配置以对离子束进行质量分析。末端站也被提供，其中，末端站包括机器人构造，所述机器人构造具有至少四个自由度。优选地，机器人构造具有六个自由度。末端执行器进一步地被可操作地连接至机器人构造，并被配置以选择性地抓紧一个或更多的工件，其中，机器人构造被配置以选择性地使工件平移和/或旋转通过离子束，用于获得所期望的注入规格。

根据一个示例性的方面，机器人构造包括被可操作地连接至末端站的多个电机，其中多个电机中的每个电机具有与之相关联的旋转轴。每个旋转轴的至少一部分大致位于末端站内，其中，多个电机中的每个电机具有还分别与其相关联的连杆组件。例如，每个连杆组件分别包括曲轴臂和支柱，其中，每个连杆组件的曲轴臂被固定地连接至各自的旋转轴。每个连杆组件的支柱在各自的第一接头处还被枢转地连接至各自的曲轴臂，其中，每个支柱在第二接头处还被枢转地连接至末端执行器。