[发明专利]离子注入真空室

说明书

本发明涉及用于往半导体基片进行离子注入的真空室，例如注入硼、磷、砷离子，采用了热传递管将热量从被注入的基片移走。

在相似的操作方法中，将被注入的基片的表面保持低温的技术要求，已有所叙述。在真空中成组地注入的情况下，热量从被注入基片移走是借助于将热量传递至弹性垫板和支承块、经过基片的支承部传递至被支承的注入盘，或在更先进的技术方法中，直接传递至冷却介质。水，通常被用作冷却介质。可能的最大注入效率（W/cm²）是取决于基片的最高容许温度，取决于冷却水的温度，和取决于在基片和冷却水之间整个系统的导热率。相似方法的缺点在于，在被注入基片的表面和冷却水之间能实现的温度梯度，是受到限制的，该冷却水的温度总是高于0℃。在将热量传递至注入盘的情况下，这缺点将特别明显。

在单盘进行注入，无论是以相同方法成组地进行注入，或者在被注入基片的背面使用低压气体移走热量，都会出现相同的情况，上述几种方法的共同缺点在于，由于在基片-弹性垫板-支承件系统内热量的传递，其被注入基片之间的实现的单一的受限制的温度梯度，高至大于0℃的温度范围，甚至将整个系统永久地保持在真空状态也如此。

本发明的目的是提供一种有效的冷却系统，该系统能够注入大剂量的注入离子至不同的基片，保持均匀分布的注入，并有再次注入的能力。根据本发明的真空室包括有一基本筒形的中空恒温的筒体，有冷却介质的进口和出口，并充满上述冷却介质，该恒温筒体的一端终止于真空室的底壁面，在上述底壁面内可转动地被支承，并可保持真空地被密封，恒温筒体连接至真空室的一端提供有它们的轴线沿一圆圈安置的多个开孔，多个沿径向安置的管子由导热和导电的材料制成，其两端是封闭的，以其中一端牢固地插入上述的开孔，并部分地充满有液体，在真空室操作过程中，上述液体由液体变成气体，和相反是由气体变成液体。上述沿径向安置的管子的另一端连接至真空室内，提供有被注入基片的基本是平的支承件，在上述真空室的盖子上有偏心地安置的开孔，被用作注入离子束的通道，离子束正好面对着上述开孔，还有装置，用于将相应于上述真空室的有基片支承件的恒温筒体转动。

剖视的附图显示作为本发明的目的、作为举例的实施例。

图中显示的装置包括有底部和盖子基本是旋转体形状的真空室。基本是圆筒形的中空恒温筒体3，以其一端连接至真空室1的底部壁面，在那里可转动地支承和保持真空地密封，例如采用了铁磁性的密封件4。枢轴10连接至恒温筒体3的另一端，相应于恒温筒体3借助于密封件11均匀地密封，还提供有冷却介质的进口8和出口9。一电动机13，借助于小齿轮和传递齿轮12，用于恒温筒体3的旋转运动。如图中显示的选用的装置中，恒温筒体3连接至真空室1的一端的正面壁上，提供有沿圆圈安置的多个开孔。在该实例中，热传递管2被弯成纯角，以它们其中一个端部牢固地插入上述开孔内，至使上述管子2的剩余部分在真空1内，沿径向地分布。这些热传递管2都在两端封闭，并部分地充有液体17，在操作过程中变为气态，和相反地变化，这些称为管子2的热端连接至真空室1内，牢固地支承基片7的支承件5。包括混料改进其热传导性的某些弹性物的隔层6，被提供于支承件5和基片7的分层之间。恒温筒体3和支承基片7的分层的热传导管2一齐，在固定的真空室1内构成一旋转系统。真空室1，由装有某合适密封件14的盖子19所封闭。一偏心的开孔被提供于该盖子19，往该盖子19借助于密封件14将真空管15连接，使离子束16的通道面向正好面对盖子19的开孔的基片板。任何合适的冷却介质都可用于恒温筒体3，按照通用的循环回路，例如压缩机-液化器-可调蒸发器。整个装置按常规的方式电路连接至一离子束发生源。只有两个独立的热传递管2在图中被显示，使图纸更易被领会，而通常是使用多个这种管子。

在操作中，基片7例如是硅片或类似平面构件，应进行离子注入，都加在一开口真空室1的支承件5上面。随后，空气从已封闭的真空室1抽出，以得到高的真空度，最好是超过10^-2Pa。恒温筒体3和包括被注入的基片7的附加系统被驱动开始旋转，通常是达到1000rpm的速度。离子束16，以不同90°的角度，被导致冲击正面对盖子19的开孔的基片7。为了得到很匀匀的离子注入，真空室与恒温筒体和包括基片7的系统一齐，相对包括了离子束16的发生器的固定部件，沿着一个垂直于恒温筒体3的旋转轴线的平面，被移位。