[发明专利]一种适用于微纳器件制造的离子注入机

说明书

本发明公开了一种适用于微纳器件制造的离子注入机，包括依次相连的离子源、质量分析器、束流聚焦电透镜系统、束流静电扫描系统及载片腔室，还包括用于调节束斑形状和和束流大小的光阑组件、以及用于点注入的点注入掩膜板，所述光阑组件包括设于离子源和质量分析器之间的可调光阑、设于质量分析器和束流聚焦电透镜系统之间的限束光阑以及设于束流静电扫描系统和载片腔室之间的终端注入光阑，所述点注入掩膜板位于载片腔室内，所述终端注入光阑和所述点注入掩膜板上开设点注入微孔。本发明具有可简化工艺过程，能够实现微米级的低剂量、高精度注入等优点。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造设备，尤其涉及一种适用于微纳器件制造的离子注入机。

背景技术

在量子研究应用中特种离子注入机主要是以离子注入的方式在高纯金刚石中注入氮元素，取代金刚石中的碳原子，从而得到一种良好的、广泛应用于量子通信中量子密钥分配的单光子源。这种注入工艺要求离子束斑直径特别小(达到微米级)、注入剂量特别低且样品定位精度特别高，对离子注入设备提出了极高的要求。现有的特种离子的离子注入机，剂量范围都在10¹¹atoms/cm²(每平方厘米中原子的个数)以上，且大都采用面掩膜注入，也即先在工件表面整面涂上光刻胶，再用光刻机刻除光刻胶，最后进行离子注入，工艺过程繁琐，且无法实现微米级的低剂量、高精度的注入。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可简化工艺过程，能够实现微米级的低剂量、高精度注入的适用于微纳器件制造的离子注入机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适用于微纳器件制造的离子注入机，包括依次相连的离子源、质量分析器、束流聚焦电透镜系统、束流静电扫描系统及载片腔室，还包括用于调节束斑形状和和束流大小的光阑组件、以及用于点注入的点注入掩膜板，所述光阑组件包括设于离子源和质量分析器之间的可调光阑、设于质量分析器和束流聚焦电透镜系统之间的限束光阑以及设于束流静电扫描系统和载片腔室之间的终端注入光阑，所述点注入掩膜板位于载片腔室内，所述终端注入光阑和所述点注入掩膜板上开设点注入微孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述离子源和所述载片腔室内的载片台均水平布置，且离子源位于载片腔室侧上方，所述质量分析器的偏转角度为90°，所述束流聚焦电透镜系统为双单元静电四极透镜，束流聚焦电透镜系统的X方向聚焦透镜位于质量分析器下方，束流聚焦电透镜系统的Y方向聚焦透镜位于所述X方向聚焦透镜下方，所述束流静电扫描系统包括位于所述Y方向聚焦透镜下方的Y方向扫描电场、以及位于Y方向扫描电场下方的X方向扫描电场，所述载片台配置有水平面内的二维联动机构，所述二维联动机构驱动载片台和点注入掩膜板完成注入定位。

作为上述技术方案的进一步改进：所述载片腔室配置有用于所述载片台和所述点注入掩膜板视觉定位的工业相机。

作为上述技术方案的进一步改进：所述束流聚焦电透镜系统为电磁透镜，各腔室采用独立的电磁铁系统生成电磁场。

作为上述技术方案的进一步改进：所述二维联动机构包括纵向平移直线电缸和两件设于纵向平移直线电缸的横向平移直线电缸，所述载片台设于其中一件横向平移直线电缸上，点注入掩膜板设于另一件横向平移直线电缸上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述点注入微孔的孔径为20um至100um。

作为上述技术方案的进一步改进：所述离子源为热阴极式离子源。

作为上述技术方案的进一步改进：所述束流聚焦电透镜系统和所述束流静电扫描系统之间还设有法拉第部件。