强流氧离子注入机高温旋转扫描靶的研究

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1、湘潭大学硕士学位论文强流氧离子注入机高温旋转扫描靶的研究姓名：吴尚德申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：唐景庭20070501摘要SOI(SiliconOnInsulator)是指绝缘材料上的硅，它能突破体硅及其集成电路的限制，在超大规模集成电路、光电子等领域有着广阔的应用前景。被国际上公认为是“二十一世纪的硅集成电路技术”。其中SIMOX（separationbyimplantedoxygen，注氧隔离）就是重要的实际应用的SOI制备技术，这种技术的关键就是需要用强流氧离子注入机将氧离子注入到晶片中

2、形成二氧化硅作为绝缘层。用于SIMOX的强流氧离子注入机需要保证大束流、高温、均匀、低污染注入。而高温旋转扫描靶正是达到这种注入要求的关键部件之一。本文以中国科技集团公司研制的大束流专用强流氧离子注入机的高温旋转扫描靶为研究对象，结合参数化特征建模技术和虚拟样机技术，对高温旋转扫描靶的建模和仿真做了探索性的研究。本文在充分研究了高温旋转扫描靶的设计要求和理论（包括高真空环境下的辅助加热装置的研究、批注入式全机械扫描和先进磁扫描技术的研究）以及参考国外的高温靶之后，使用三维高端CAD/CAM/CAE软件UG建立高温旋转

3、扫描靶的三维实体模型，应用UG/Motion模块及机械系统运动学/动力学仿真分析软件ADAMS建立高温靶的虚拟样机模型，并进行运动学仿真分析，根据仿真结果和理论计算结果的比较和分析，验证了所建虚拟样机模型的正确性，得到高温旋转扫描靶的运动规律，并找到实现均匀注入的速度曲线。由于虚拟样机技术产生较晚，国际上目前只有在汽车、航空制造领域有较为成熟的应用，在其它领域的应用比较少，特别是半导体设备方面。本文应用虚拟样机技术来研究高温旋转扫描靶，取得了一定的成果，为今后将虚拟样机技术推广到强流氧离子注入机其它关键部件乃至整机的

4、研究奠定了基础。关键词：强流氧离子注入机；SOI；SIMOX；高温旋转扫描靶；虚拟样机；仿真；UG；ADAMSIABSTRACTSOI(SiliconOnInsulator)technologyexhibitgreatapplicationpotentialinmanyareassuchasULSIandphotoelectrondevicesasabreakthroughconventionalbulksilicontechnology.Itisbecomingasamainstreamchip-makingtec

5、hniqueandthenewsilicon-basedintegratedcircuitstechnologyin21century.ThekeytothepracticaluseofSIMOX(SeparationbyImplantedOxygen)technology,animportantSOIpreparationtechnology,dependsonhowsatisfactoryperformancewecanobtaininhigh-currentoxygenionimplanterswhichare

6、usedforimplantingoxygenionsintoSitoformaburiedoxidelayer.InionimplantersforSIMOX,requirementenablinghighcurrent(～100mA),hightemperature(～600℃),uniform,lowcontaminationandlowparticlelevelimplantation.Thehightemperaturerotationscanningtargetisthekeypartsoftheioni

7、mplanter.Thispapertookthehightemperaturerotationscanningtargetofthehigh-currentoxygenionimplanterwhichwasdesignedbytheForty-eighthInstituteofCETCastheresearchobject,presentmodelingandsimulationofthistarget,byutilizingparameterfeaturemodelingandvirtualprototypet

8、echnology.Basedonathoroughstudyofhigh-temperaturescanningrotatingtargetrequirementsandthedesigntheory(includingtheresearchofhighvacuumenvironmentauxiliaryheatingdevice;batch