【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体离子注入工艺，具体地涉及一种具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统及离子束产生方法。
技术介绍
1、随着半导体工业的发展，对于离子注入工艺的要求也更趋于精准。现有的离子注入系统结构例如申请公开号为us5350926a的美国专利技术专利(本专利说明书附图2)所示，其结构复杂且成本较高，并且仅能够产生尺寸为300mm的带状离子束。用于产生离子束的系统中，电磁铁分析器为关键部件之一，要求其能够提供良好的场均匀性，并具有分辨率高、重量轻等特性；现有技术方案尚不能较佳地满足目前高品质先进半导体工艺的要求。
技术实现思路
1、基于现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统及离子束产生方法，通过对系统结构及方法的多方面优化改进，提供了边缘场的紧密控制以提供良好的场均匀性，并且实现了电磁铁结构更为紧凑且重量轻等效果。
2、依据本专利技术技术方案的第一技术方案，本专利技术提供了一种具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，其包括高分辨率电磁铁分析器，所述高分辨率电磁铁分析器用于在带状离子束从所述高分辨率电磁铁分析器内行进通过的过程中分离不需要的离子种类；
3、所述高分辨率电磁铁分析器包括有围绕带状离子束的行进路径的弓形磁轭结构，弓形磁轭结构包括有弓形壁结构，弓形磁轭结构的两端分别为用作带状离子束的入口和出口的开口端，弓形磁轭结构的弓形壁结构围成用作带状离子束的空间通道的内部空间区域；
4、带状离子
5、所述高分辨率电磁铁分析器还包括有近似镜像对称的两个环形线圈，两个环形线圈平行地设置为对准的阵列，每个环形线圈均包括若干分立线圈，环形线圈的两端为端部弯曲段，同一环形线圈的两个端部弯曲段的弯曲方向相同；环形线圈中形成有一组按顺序串联的多个导电段；对准的阵列中的其中一个环形线圈的两个端部弯曲段的弯曲方向与另一个环形线圈的两个端部弯曲段的弯曲方向相反；两个环形线圈沿着弓形磁轭结构的内表面定位在内部空间区域内，使得环形线圈两端的端部弯曲段分别从弓形磁轭结构的两个开口端中延伸出并与开口端相邻，两个环形线圈之间的间隙空间用作带状离子束的行进路径的限制边界。
6、其中，在所述高分辨率电磁铁分析器的出口一端外设置有具有狭缝的分辨槽，用于使带状离子束传输通过分辨槽的狭缝且从动量不同的污染物离子中分离出所需离子。
7、进一步地，弓形磁轭结构的横截面大体呈矩形，且横截面形状能够用于限定磁场的改变，从而改变聚焦特性，由此增加带状离子束的线焦点的纵横比和/或增加带状离子束穿过分辨槽的狭缝的束流量。
8、优选地，两个环形线圈的电流能够调节成不同值，由此改变带状离子束与分辨槽的狭缝的平行度。
9、更进一步地，两个环形线圈的电流差异值不大于20％。
10、优选地，所述离子注入系统包括：
11、具有槽状开口的、用于产生在水平和垂直两个方向上发散的带状离子束的离子源；
12、用于从行进的带状离子束中分离不需要的离子种类的高分辨率电磁铁分析器，其将带状离子束在其窄尺寸上聚焦成线焦点；
13、具有狭缝的分辨槽，聚焦的带状离子束通过所述狭缝传输，所述狭缝阻挡不需要的污染物；
14、四极线性透镜，其能够产生所需强度的四极场，所述四极场将带状离子束在其较长尺寸上聚焦，从而使离子束轨迹近似平行；以及，
15、注入机构，使工件以设定速度沿带状离子束窄尺寸方向穿过带状离子束，从而有效地将所需剂量的离子注入工件。
16、更优选地，所述用于用带状离子束注入工件的离子注入系统还包括磁场梯度可调节以控制带状离子束均匀性的多极透镜，和/或用于确定带状离子束注入到工件的束流密度、角度和束流位置的离子束流密度诊断器。
17、依据本专利技术技术方案的第二方面，提供一种离子束产生方法，其产生经过质量分析的连续平行带状离子束，其采用上述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，所述方法包括以下步骤：
18、步骤s1，从尺寸远小于所需平行带状离子束的离子源的狭槽中产生在二维上发散的带状离子束；
19、步骤s2，通过高分辨率电磁铁分析器使离子束偏转50度至100度之间的角度；所述高分辨率电磁铁分析器包括有围绕带状离子束的行进路径的弓形磁轭结构，弓形磁轭结构包括有弓形壁结构，弓形磁轭结构的两端分别为用作带状离子束的入口和出口的开口端，弓形磁轭结构的弓形壁结构围成用作带状离子束的空间通道的内部空间区域；
20、步骤s3，带状离子束的行进路径具有预定曲线形状，预定曲线形状包括有半径范围0.25米至4米的圆弧段以及范围在50度至100度之间的固定曲率角；所述高分辨率电磁铁分析器还包括有近似镜像对称的两个环形线圈，两个环形线圈平行地设置为对准的阵列，每个环形线圈均包括若干分立线圈，环形线圈的两端为端部弯曲段，同一环形线圈的两个端部弯曲段的弯曲方向相同；环形线圈中形成有一组按顺序串联的多个导电段；
21、步骤s4，对准的阵列中的其中一个环形线圈的两个端部弯曲段的弯曲方向与另一个环形线圈的两个端部弯曲段的弯曲方向相反；两个环形线圈沿着弓形磁轭结构的内表面定位在内部空间区域内，使得环形线圈两端的端部弯曲段分别从弓形磁轭结构的两个开口端中延伸出并与开口端相邻，两个环形线圈之间的间隙空间用作带状离子束的行进路径的限制边界；
22、步骤s5，向所述高分辨率电磁铁分析器的每个环形线圈提供可调节的电流以产生磁场，所述电流对于每个环形线圈沿相同方向循环；允许由所述高分辨率电磁铁分析器产生的磁场在与所述磁场正交的方向上聚焦和会聚带状离子束，同时在带状离子束长尺寸上引起最小聚焦，从而允许带状离子束在其长尺寸上继续发散，同时在磁场下游一定距离处重新聚焦到线焦点；
23、步骤s6，使带状离子束通过一个狭缝，所述狭缝能有效地拒绝不需要的离子束成分；以及使带状离子束通过磁透镜，有效地使其在长度方向的发散度在1度以内。
24、进一步地，由所述高分辨率电磁铁分析器产生的磁场被有效地限制在带状离子束通过的空间通道内，并且在所述空间通道外迅速衰减。
25、更进一步地，上述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统产生高纵横比以及具有矩形截面的大离子束，高纵横比为纵横比大于10，大离子束为在较长尺寸上至少800mm的带状离子束。
26、与现有技术相比，本专利技术具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统及离子束产生方法的有益技术效果如下：
27、本专利技术的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统及离子束产生方法方案提供了一种具有镜像对称的成对线圈的对准阵列的框形电磁铁，其能够使高纵横比带状离子束弯曲不小于约50度且不大于约100度的角度，并且能够通过在带状离子束(几乎)聚焦处的分辨槽狭缝以进行质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，其包括高分辨率电磁铁分析器，所述高分辨率电磁铁分析器用于在带状离子束从所述高分辨率电磁铁分析器内行进通过的过程中分离不需要的离子种类；
2.根据权利要求1所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，在所述高分辨率电磁铁分析器的出口一端外设置有具有狭缝的分辨槽，用于使带状离子束传输通过分辨槽的狭缝且从动量不同的污染物离子中分离出所需离子。
3.根据权利要求1所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，弓形磁轭结构的横截面大体呈矩形，且横截面形状能够用于限定磁场的改变，从而改变聚焦特性，由此增加带状离子束的线焦点的纵横比和/或增加带状离子束穿过分辨槽的狭缝的束流量。
4.根据权利要求2所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，两个环形线圈的电流能够调节成不同值，由此改变带状离子束与分辨槽的狭缝的平行度。
5.根据权利要求2所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，两个环形线圈的电流差异值不大于20％。
6.
7.根据权利要求6所述的用于用带状离子束注入工件的离子注入系统，其特征在于，还包括磁场梯度可调节以控制带状离子束均匀性的多极透镜，和/或用于确定带状离子束注入到工件的束流密度、角度和束流位置的离子束流密度诊断器。
8.一种离子束产生方法，其特征在于，其产生经过质量分析的连续平行带状离子束，其采用权利要求1所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，所述方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的离子束产生方法，其特征在于，由所述高分辨率电磁铁分析器产生的磁场被有效地限制在带状离子束通过的空间通道内，并且在所述空间通道外迅速衰减。
10.根据权利要求8所述的离子束产生方法，其特征在于，其中产生高纵横比以及具有矩形截面的大离子束，高纵横比为纵横比大于10，大离子束为在较长尺寸上至少800mm的带状离子束。
...【技术特征摘要】
1.一种具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，其包括高分辨率电磁铁分析器，所述高分辨率电磁铁分析器用于在带状离子束从所述高分辨率电磁铁分析器内行进通过的过程中分离不需要的离子种类；
2.根据权利要求1所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，在所述高分辨率电磁铁分析器的出口一端外设置有具有狭缝的分辨槽，用于使带状离子束传输通过分辨槽的狭缝且从动量不同的污染物离子中分离出所需离子。
3.根据权利要求1所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，弓形磁轭结构的横截面大体呈矩形，且横截面形状能够用于限定磁场的改变，从而改变聚焦特性，由此增加带状离子束的线焦点的纵横比和/或增加带状离子束穿过分辨槽的狭缝的束流量。
4.根据权利要求2所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，其特征在于，两个环形线圈的电流能够调节成不同值，由此改变带状离子束与分辨槽的狭缝的平行度。
5.根据权利要求2所述的具有高分辨率电磁铁分析器的离子注入系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，
申请(专利权)人：芯嵛半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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