ระบบการฝังไอออนในสุญญากาศสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ระบบเร่งอนุภาคความแม่นยำสูงสำหรับการเจือสารกึ่งตัวนำ การปรับเปลี่ยนพื้นผิว และการผลิตฟิล์มบาง โดยผสมผสานการเร่งลำแสงไอออน การวิเคราะห์มวล และวิศวกรรมสุญญากาศ

2. ระบบย่อยหลัก

ก. ระบบแหล่งกำเนิดไอออน
ส่วนประกอบ:
● เครื่องกำเนิดไอออนแบบพลาสมา (เช่น แหล่งกำเนิด Freeman หรือ Bernas)
● เครื่องพ่นไอระเหยจากแหล่งกำเนิดของแข็ง 5 เครื่อง (ใช้งานที่อุณหภูมิ 700°C)
● ระบบส่งก๊าซสำหรับสารตั้งต้นของสารเจือปน (เช่น BF₃ สำหรับโบรอน)
วัตถุประสงค์: สร้างและสกัดไอออนชนิดต่างๆ ที่มีสถานะประจุแม่นยำ

B. ระบบเลนส์ลำแสง
1. เครื่องวิเคราะห์มวลสาร
● ใช้การเบี่ยงเบนด้วยสนามแม่เหล็กเพื่อคัดเลือกไอออนตามอัตราส่วนมวลต่อประจุ (เช่น แยก ᴮ⁺ ออกจาก ᴾ⁺)
3. การเร่งความเร็ว/การลดความเร็ว
● ปรับพลังงานลำแสงแบบไดนามิก (สูงสุด 200 keV → ต่ำสุด 5 keV)
4. การสแกนลำแสง
● การสแกนด้วยไฟฟ้าสถิตหรือแม่เหล็กเพื่อให้ครอบคลุมพื้นผิวเวเฟอร์อย่างสม่ำเสมอ

C. ระบบสุญญากาศ

ส่วน	เกณฑ์ความดัน	ส่วนประกอบที่สำคัญ
แหล่งกำเนิดไอออน	≤7×10⁻⁴ Pa	ปั๊มเทอร์โบ, แผงทำความเย็น
การขนส่งลำแสง	≤7×10⁻⁵ Pa	เลนส์ควอดรูโพล, ประตูลำแสง
สถานีปลายทาง	≤7×10⁻⁵ Pa	หุ่นยนต์สำหรับจัดการเวเฟอร์แบบล็อคโหลด

● การฝังพลังงานต่ำ: ระบบลดความเร็วช่วยให้สามารถสร้างรอยต่อตื้นได้ (เช่น สำหรับการเจือสารแบบตื้นมากใน FinFET)
● การประมวลผลที่อุณหภูมิสูง: การฝังไอออน 0° ที่อุณหภูมิสูงเพื่อการกำจัดข้อบกพร่อง (เช่น การผลิตอุปกรณ์ SiC)
● ความยืดหยุ่นของแหล่งกำเนิดของแข็ง: เครื่องระเหยรองรับวัสดุทนความร้อนสูง เช่น อลูมิเนียม (สำหรับการเติมสารเจือแบบ p-type ในสารกึ่งตัวนำ III-V)

ตัวอย่างการใช้งาน