一種離子注入樣品臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子注入樣品臺，包括密封板、樣品臺底座、步進電機、樣品板支架、齒輪連接軸、樣品板、束流插孔、抑制電極、絕緣柱、電壓插孔和計算機控制系統(tǒng)，樣品臺主體部分由樣品臺底座、步進電機、樣品板支架、步進電機、齒輪連接軸和樣品板從下至上依次連接；步進電機1可推動樣品板支架左右移動，步進電機2可推動齒輪連接軸旋轉(zhuǎn)并帶動樣品板轉(zhuǎn)動；步進電機1和步進電機2均與計算機控制系統(tǒng)相連；樣品板與束流插孔相連；抑制電極通過絕緣柱與樣品臺底座固定連接，且其通過導(dǎo)線連接電壓插孔。該樣品臺可以通過計算機進行遠(yuǎn)距離控制，具有平移功能和旋轉(zhuǎn)功能，離子注入過程中可以快速精確地更換樣品，并且可以精確控制樣品的傾斜角度。
【專利說明】一種離子注入樣品臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于離子注入【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種離子注入樣品臺。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]離子束射到固體材料以后，離子束與材料中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，這一現(xiàn)象就叫做離子注入。
[0004]離子注入發(fā)展于20世紀(jì)60年代，是一種代替高溫擴散向半導(dǎo)體中引進摻雜劑的方法。隨著離子注入設(shè)備的發(fā)展，離子注入技術(shù)在集成電路中發(fā)展最快。由于離子注入技術(shù)具有很好可控性和重復(fù)性，設(shè)計者可根據(jù)電路或器件參數(shù)的要求，設(shè)計出理想的雜質(zhì)分布，并用離子注入技術(shù)實現(xiàn)這種分布。隨著半導(dǎo)體工藝的進步，尤其當(dāng)制造65nm以下的半導(dǎo)體器件時，超淺結(jié)的工藝成為關(guān)鍵。離子注入工藝以其精確的注入深度和濃度的可控制性，穩(wěn)定的可重復(fù)性顯示了在高級半導(dǎo)體器件制造中的重要性。
[0005]離子注入可用于n/p型硅的制作，源-漏極的形成和多晶硅柵極的摻雜，CMOS阱的形成，淺結(jié)的制備等。對單晶材料的軸溝道和面溝道，由于散射截面小，注入離子可以獲得很深的穿透深度，稱為溝道效應(yīng)。為了盡可能避免溝道效應(yīng)，此時除了用事先生長氧化層或用S1、F等離子預(yù)非晶化的方法，還可以轉(zhuǎn)動靶片即傾斜硅片約7°，使離子束在注入硅片時偏離溝道方向。此外，隨著器件特征尺寸的不斷縮小，工藝制造進入0.10-0.13μπι技術(shù)時代，此時短溝道效應(yīng)的現(xiàn)象最為突出即。IOOnm器件工藝必須用到大角度離子注入工藝。以防止漏源相通，降低延伸區(qū)的結(jié)深以及縮短溝道長度，使載流子分布更陡，提高芯片的性倉泛。
[0006]離子注入系統(tǒng)精密復(fù)雜，其每個部件對于摻雜劑離子起到至關(guān)重要的作用。隨著離子注入應(yīng)用的精細(xì)程度不斷提高，對離子注入工藝提出了更高的要求，離子注入設(shè)備也需要不斷改進，以滿足各個操作步驟更加精確可控。其中，離子注入樣品臺在更換樣品以及傾角注入時，其操作過程的簡單方便和精確可控也是非常重要的。本發(fā)明之前中國于2013年7月24日公開專利申請《一種制備石墨烯的設(shè)備及方法》，專利號為ZL201210157870.0，該申請設(shè)計了一種樣品架，可以滿足樣品板的平移和旋轉(zhuǎn)功能，但它是通過對一根暴露于真空室外的金屬桿的推拉和旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)的，該方法是手動控制，操作粗糙而且不方便。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明所提供了一種離子注入樣品臺，本發(fā)明的樣品臺可以通過計算機進行遠(yuǎn)距離控制，實現(xiàn)其平移功能和旋轉(zhuǎn)功能，其平移功能可以滿足離子注入過程中快速精確地更換樣品的要求，其旋轉(zhuǎn)功能可以實現(xiàn)大角度注入，并且可以精確控制樣品的傾斜角度。[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種離子注入樣品臺，其特征在于:包括密封板、樣品臺底座、第一步進電機、樣品板支架、第二步進電機、齒輪連接軸、樣品板、金屬棒、抑制電極和計算機控制系統(tǒng)；
所述的密封板上設(shè)置有束流插孔、電壓插孔、第一步進電機接線孔和第二步進電機接線孔；
所述的密封板與樣品臺底座垂直固定連接，所述的第一步進電機固定安裝在所述的樣品臺底座內(nèi)，且與所述的計算機控制系統(tǒng)相連，其齒輪軸與所述的樣品板支架的托盤背面相連，可帶動所述的樣品板支架左右移動；
所述的金屬棒設(shè)置在所述的樣品板支架內(nèi)，所述的樣品板一端背面的孔洞套住所述的金屬棒上、另一端擱置在所述的齒輪連接軸上，其背面連接的導(dǎo)線與所述的束流插孔相連；
所述的第二步進電機固定在所述的樣品板支架的托盤上，且與所述的計算機控制系統(tǒng)相連，其齒輪軸用于推動齒輪連接軸的旋轉(zhuǎn)，從而推動所述的樣品板旋轉(zhuǎn)；
所述的抑制電極是由帶孔的凹面金屬底板組成，且其開口將所述的樣品板正面包住，所述的抑制電極通過絕緣柱與所述的樣品臺底座固定連接，通過導(dǎo)線與所述的電壓插孔相連。
[0010]作為優(yōu)選，所述的樣品臺底座由長方形金屬平板、四個小圓柱組成，所述的四個小圓柱成矩形固定在所述的長方形金屬平板上，用于支撐所述的樣品板支架，并且保證所述的樣品板支架平衡。
[0011]作為優(yōu)選，所述的樣品板支架由托盤和設(shè)置于托盤兩側(cè)的梯形絕緣體支架組成，用于支撐所述的樣品板。
[0012]作為優(yōu)選，所述的樣品板支架的托盤為長方形金屬板。
[0013]作為優(yōu)選，所述的齒輪連接軸由帶有齒輪的圓形和長方體形絕緣體組成，與所述的樣品板絕緣。
[0014]作為優(yōu)選，所述的樣品板上有刻痕，樣品通過導(dǎo)電膠粘在所述的樣品板上，從左至右，依次排列。
[0015]作為優(yōu)選，所述的樣品板為長方形金屬板。
[0016]作為優(yōu)選，所述的凹面金屬底板由金屬底板和兩相對金屬板所圍成。
[0017]作為優(yōu)選，所述的計算機控制系統(tǒng)，由LabVIEW軟件程序控制所述的第一步進電機和第二步進電機的運行。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
(O離子注入過程中樣品的更換以及注入位置精確可控；
(2)計算機控制快捷方便；
(3)可進行遠(yuǎn)距離控制，避免了近距離操作帶來的對人體的輻射傷害。
[0019]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2:本發(fā)明實施例的樣品臺底座結(jié)構(gòu)圖。[0022]圖3:本發(fā)明實施例的樣品板支架結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖4:本發(fā)明實施例的抑制電極結(jié)構(gòu)圖。
[0024]
【具體實施方式】
[0025]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]請見圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種離子注入樣品臺，包括密封板1、樣品臺底座2、第一步進電機3、樣品板支架4、第二步進電機5、齒輪連接軸6、樣品板7、金屬棒8、抑制電極和計算機控制系統(tǒng)；密封板I上設(shè)置有束流插孔、電壓插孔、第一步進電機3接線孔和第二步進電機5接線孔；計算機控制系統(tǒng)，由LabVIEW軟件程序控制第一步進電機3和第二步進電機5的運行；樣品臺底座2由長方形金屬平板10、四個小圓柱9組成，四個小圓柱9成矩形固定在長方形金屬平板10上，用于支撐樣品板支架4，并且保證樣品板支架4平衡；密封板I與樣品臺底座2垂直固定連接，第一步進電機3固定安裝在樣品臺底座2內(nèi)，且與計算機控制系統(tǒng)相連，其齒輪軸與樣品板支架4的托盤11背面相連，可帶動樣品板支架4左右移動；樣品板支架4由托盤11和設(shè)置于托盤11兩側(cè)的梯形絕緣體支架12組成，用于支撐樣品板7 ;金屬棒8設(shè)置在樣品板支架4內(nèi)，樣品板7 —端背面的孔洞套住金屬棒8、另一端擱置在齒輪連接軸6上，其背面連接的導(dǎo)線與束流插孔相連；齒輪連接軸6由帶有齒輪的圓形和長方體形絕緣體組成，與樣品板7絕緣；第二步進電機5固定在樣品板支架4的托盤11上，且與計算機控制系統(tǒng)相連，其齒輪軸用于推動齒輪連接軸6的旋轉(zhuǎn)，從而推動樣品板7旋轉(zhuǎn)；抑制電極是由帶孔13的凹面金屬底板14組成，凹面金屬底板14由金屬底板和兩相對金屬板所圍成，且其開口將樣品板7正面包住，抑制電極通過絕緣柱15與樣品臺底座2固定連接，通過導(dǎo)線與電壓插孔相連。
[0027]本實施例的樣品板支架4的托盤11為長方形金屬板，樣品板7為長方形金屬板，樣品板7上有刻痕，為了方便樣品的定位，樣品中心盡量位于刻痕上，樣品通過導(dǎo)電膠粘在樣品板7上，從左至右，依次排列。
[0028]本發(fā)明所提供的離子注入樣品臺可以通過計算機進行遠(yuǎn)距離控制，實現(xiàn)其平移功能和旋轉(zhuǎn)功能，其平移功能可以滿足離子注入過程中快速精確地更換樣品的要求，其旋轉(zhuǎn)功能可以實現(xiàn)大角度注入，并且可以精確控制樣品的傾斜角度。
[0029]本實施例的抑制電極通過絕緣柱15與樣品臺底座2固定連接，且位于樣品板7前面，絕緣柱15將抑制電極和樣品臺底座2隔開。抑制電極是由帶孔13的鋁底板和左右相對的兩鋁板所圍成的梯形凹面，抑制電極的開口朝向位于其后方的樣品板7并將樣品板7的正面包圍住，接負(fù)電壓后的抑制電極可以阻擋大部分的二次電子，保證了離子注入劑量的準(zhǔn)確性。離子通過抑制電極金屬底板上的孔13到達(dá)樣品板7，該孔13起到光闌的作用，可通過調(diào)整孔13的形狀和尺寸來控制樣品板7上襯底上的束斑形狀和尺寸，從而達(dá)到控制離子注入面積的目的。
[0030]本實施例在離子注入之前，首先將樣品從左至右依次貼在樣品臺的樣品板7上，并記錄相鄰兩個樣品中心之間間隔的距離。然后將樣品臺放進真空室，其密封板I與真空室外壁密封固定。離子注入過程中，若樣品I已經(jīng)注入完畢，需要更換樣品，只需在計算機上由Labview程序語言編制的軟件的操作界面輸入一個與樣品間距離相關(guān)的數(shù)值，然后執(zhí)行操作。這時與計算機控制系統(tǒng)相連的第一步進電機3開始工作，并推動樣品板支架4向右移動一定距離，剛好保證此時離子束對準(zhǔn)樣品板7上的樣品2。以每個樣品的中心為準(zhǔn)，精確度可達(dá)0.0l cm。
[0031]對于單晶樣品，為了避免溝道效應(yīng)，需要將樣品傾斜一定角度進行注入?；蛘邔τ诰芷骷臏\結(jié)形成，需要進行大角度注入，樣品傾斜角度的精確控制是非常重要的。此時只需在計算機操作界面輸入與傾斜角度有關(guān)聯(lián)的特定數(shù)值，然后執(zhí)行操作。這時與計算機控制系統(tǒng)相連的第二步進電機5開始工作，并推動齒輪連接軸6旋轉(zhuǎn)，使其帶動樣品板7轉(zhuǎn)動一定角度。樣品板7的旋轉(zhuǎn)角度可以精確控制，精度約0.0l0o
[0032]盡管本文較多地使用了密封板1、樣品臺底座2、第一步進電機3、樣品板支架4、第二步進電機5、齒輪連接軸6、樣品板7、金屬棒8、小圓柱9、長方形金屬平板10、托盤11、梯形絕緣體支架12、孔13、凹面金屬底板14、絕緣柱15、抑制電極和計算機控制系統(tǒng)等術(shù)語，但并不排除使用其他術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便的描述本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
[0033]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種離子注入樣品臺，其特征在于:包括密封板(I)、樣品臺底座(2)、第一步進電機(3)、樣品板支架(4)、第二步進電機(5)、齒輪連接軸(6)、樣品板(7)、金屬棒(8)、抑制電極和計算機控制系統(tǒng)； 所述的密封板(I)上設(shè)置有束流插孔、電壓插孔、第一步進電機(3)接線孔和第二步進電機(5)接線孔； 所述的密封板(I)與樣品臺底座(2)垂直固定連接，所述的第一步進電機(3)固定安裝在所述的樣品臺底座(2)內(nèi)，且與所述的計算機控制系統(tǒng)相連，其齒輪軸與所述的樣品板支架(4)的托盤(11)背面相連，可帶動所述的樣品板支架(4)左右移動； 所述的金屬棒(8)設(shè)置在所述的樣品板支架(4)內(nèi)，所述的樣品板(7) —端背面的孔洞套住所述的金屬棒(8)、另一端擱置在所述的齒輪連接軸(6)上，其背面連接的導(dǎo)線與所述的束流插孔相連； 所述的第二步進電機(5)固定在所述的樣品板支架(4)的托盤(11)上，且與所述的計算機控制系統(tǒng)相連，其齒輪軸用于推動齒輪連接軸(6)的旋轉(zhuǎn)，從而推動所述的樣品板(7)旋轉(zhuǎn)； 所述的抑制電極是由帶孔(13)的凹面金屬底板(14)組成，且其開口將所述的樣品板(7)正面包住，所述的抑制電極通過絕緣柱(15)與所述的樣品臺底座(2)固定連接，通過導(dǎo)線與所述的電壓插孔相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的樣品臺底座(2)由長方形金屬平板(10)、四個小圓柱(9)組成，所述的四個小圓柱(9)成矩形固定在所述的長方形金屬平板(10)上，用于支撐所述的樣品板支架(4)，并且保證所述的樣品板支架(4)平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的樣品板支架(4)由托盤(11)和設(shè)置于托盤(11)兩側(cè)的梯形絕緣體支架(12)組成，用于支撐所述的樣品板(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的樣品板支架(4)的托盤(11)為長方形金屬板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的齒輪連接軸(6)由帶有齒輪的圓形和長方體形絕緣體組成，與所述的樣品板(7)絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的樣品板(7)上有刻痕，樣品通過導(dǎo)電膠粘在所述的樣品板(7 )上，從左至右，依次排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的樣品板(7)為長方形金屬板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的凹面金屬底板(14)由金屬底板和兩相對金屬板所圍成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入樣品臺，其特征在于:所述的計算機控制系統(tǒng)，由LabVIEff軟件程序控制所述的第一步進電機(3 )和第二步進電機(5 )的運行。
【文檔編號】H01J37/20GK103928282SQ201410187456
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】張早娣, 周溯源, 李慧, 付德君 申請人:武漢大學(xué)