【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体离子注入工艺，具体地涉及一种高分辨率电磁铁分析器、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高分辨率电磁铁分析器、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、依据本专利技术的技术方案，本专利技术提供了一种高分辨率电磁铁分析器，其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1
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、进一步地，每个环形线圈包括顺序串联的八个导电段，分别为：
7、第一导电段：与带状离子束的行进路径的圆弧段大致平行的弯曲段；
8、第二导电段：向远离带状离子束的行进路径的中心轴所在的平面的方向上，相对于第一导电段弯曲了90°的弯曲段；
9、第三导电段：横跨离子束的行进路径拱起的弯曲段；
10、第四导电段：向靠近带状离子束的行进路径的中心轴所在的平面的方向上，相对于第三导电段弯曲了90°的弯曲段；
11、第五导电段：与带状离子束的行进路径的圆弧段大致平行且与第一导电段相对、走向与第一导电段相反的弯曲段；
12、第六导电段：向远离带状离子束的行进路径的中心轴所在的平面的方向上，相对于第五导电段弯曲了90°的弯曲段；
13、第七导电段：横跨离子束的行进路径拱起的弯曲段；
14、第八导电段：向靠近带状离子束的行进路径的中心轴所在的平面的方向上，相对于第三导电段弯曲了90°的弯曲段，连接到第一导电段形成环形。
15、进一步地，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从而从动量不同的污染物离子中分离出所需离子。
16、进一步地，所述高分辨率电磁铁分析器的磁极的平均间距沿带状离子束的行进方向增加，从而使离子束轨道的半径沿离子束的路径增加。
17、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。
18、进一步地，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。
19、进一步地，两个环形线圈的电流差异值不大于20％。
20、依据本专利技术的技术方案，本专利技术还提供一种用于用带状离子束注入工件的离子注入系统，所述离子注入系统包括：
21、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；
22、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；
23、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；
24、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，
25、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；
26、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。
27、进一步地，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。
28、依据本专利技术的技术方案，本专利技术还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，其包括以下步骤：
29、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；
30、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；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；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本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，其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所述的高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，每个环形线圈包括顺序串联的八个导电段，分别为：
3.根据权利要求1所述的高分辨率电磁铁分析器，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。
4.根据权利要求1所述的高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，所述高分辨率电磁铁分析器的磁极的平均间距沿带状离子束的行进方向增加，从而使离子束轨道的半径沿离子束的路径增加。
5.根据权利要求3所述的高分辨率电磁铁分析器，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。
6.根据权利要求3所述的高分辨率电磁铁分析器，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
7.根据权利要求6所述的高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，两个环形线圈的电流差异值不大于20％。
8.一种用于用带状离子束注入工件的离子注入系统，其特征在于，所述离子注入系统包括：
9.根据权利要求8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。
10.一种离子束产生方法，其特征在于，其产生经过质量分析的连续平行带状离子束，其包括以下步骤：
11.根据权利要求10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。
12.根据权利要求10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】
1.一种高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，其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所述的高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，每个环形线圈包括顺序串联的八个导电段，分别为：
3.根据权利要求1所述的高分辨率电磁铁分析器，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。
4.根据权利要求1所述的高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，所述高分辨率电磁铁分析器的磁极的平均间距沿带状离子束的行进方向增加，从而使离子束轨道的半径沿离子束的路径增加。
5.根据权利要求3所述的高分辨率电磁铁分析器，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。
6.根据权利要求3所述的高分辨率电磁铁分析器，其特征在于，两个环形线圈的电流能...
【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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