用于对离子束进行磁性扫描和校正的系统技术方案

一种磁性扫描器，采用恒定的磁场来减轻零磁场效应。该扫描器包含上极器件以及下极器件，用于在离子束的路径上产生振荡时变磁场并且在扫描方向上偏转该离子束。一组入口磁铁被设置在该扫描器的入口附近并且在该离子束的路径上产生恒定的入口磁场。一组出口磁铁被设置在该扫描器的出口附近并且在该离子束的路径上产生恒定的出口磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及离子注入系统，且更明确地说，本专利技术涉及用于扫 描及校正离子束的系统及方法。
技术介绍
在半导体元件的制造中，会使用离子注入以利用杂质或掺杂物来掺杂 半导体。离子注入器被用来利用离子束来处理硅晶片，以便在集成电路的制作期间产生n型或p型非本征材料掺杂或是用于形成钝化层。当用于掺 杂半导体时，该离子注入器注入选定的离子物种以产生所需的非本征材 料。注入从锑、砷或磷之类的来源材料所产生的离子造成n型非本征 材料晶片；反之，倘若希望造成p型非本征材料晶片的话，则可注入 利用硼、镓或铟之类的来源材料所产生的离子。典型的离子注入器包含离子源，用于从来源材料中产生带正电的离 子。所述已产生的离子形成射束并且沿着预设的射束路径被导向注入站。 该离子注入器可包含延伸在该离子源及该注入站之间的多个射束形成及 成形结构。所述射束形成及成形结构维持该离子束并且界定细长的内部凹 腔或通道，该射束在前进中通过该凹腔或通道以抵达该注入站。当操作注 入器时，此通道可被排空以降低因撞击气体分子的关系而让离子偏离该预 设射束路径的可能性。离子的质量与其上的电荷的相对关系(举例来说，电荷质量比)会影 响其因磁场而在轴向及横向方向上被加速的程度。所以，抵达半导体晶片 或其它目标物中的所需区域处的射束便可以非常地纯净，因为具有非所需 分子量的离子将会被偏转至远离该晶片或射束的位置处，并且可避免注入 非所需的材料。选择性分离具有所需与非所需电荷质量比的离子的过程便 称为质量分析。质量分析器通常会采用质量分析磁铁来产生双极磁场，用5于通过拱形通道中的磁性偏转作用来偏转离子束之中的各种离子，其中， 该拱形通道有效地分离具有不同电荷质量比的离子。对某些离子注入系统来说，该射束的物理尺寸小于目标工件，所以， 该射束在一或多个方向上被扫描，以便充份地涵盖该目标工件的表面。一 般来说，基于电气或磁性的扫描器在快速扫描方向上扫描该离子束，而机 械装置则会在慢速扫描方向上移动该目标工件。在一个范例中，电气扫描器包括两个电极，于其上会施加时变电压。 该电气扫描器产生时变电场，用于转向或改变该离子束的路径，使得通过 该扫描器后的离子束看似从一个顶点处发出。接着，平行化器便会沿着平 行于其原始路径的路径来重新导向该离子束。电气扫描器的其中一个缺点是，其可能会造成空间电荷扩散并且从而 会限制可被传送至目标工件的射束电流的量。射束扩散是射束随着该射束 路径或轴线上的距离而提高的横向速度，而空间电荷扩散则因射束内部空 间电荷作用力所导致的射束扩散，两者均与射束导流系数成正比。在电场 自由区域中的离子束漂移期间，该离子束吸引因与背景气体撞击所造成的 离子化作用所产生的电子或是因与孔径撞击所造成的二次电子放射所产 生的电子，举例来说，此被称为自我中和的过程。电气扫描器的非零电场 通过自我中和而移除电子并且会导致该扫描器内的射束扩散，其可能会导 致射束包络变得异常的大而难以操纵，并且从而会造成射束电流损失。磁性扫描器产生让该离子束通过的时变磁场。该时变磁场转向或改变 该离子束的路径，使得通过该扫描器后的离子束看似从一个顶点处发出。 接着，便会采用平行化器来将该射束弯折至平行于扫描前的离子束的方 向。该磁性扫描器与电气扫描器不同的是并不会遭受到因电场而产生的 空间电荷扩散。因此，使用磁性扫描器来取代电气扫描器便可获得较高的 射束电流。不过，应当注意的是，当该扫描磁铁中的磁场具有零或接近零 的幅度时，该离子束便会通过异常传输阶段。此效应称为零磁场效应 (ZFE)，由下面数种同步效应所造成对自我中和电子所造成的回旋/电子回旋加速(cyclotron)效应以及因自由电子运动所造成的增强离子束 中和。考虑该异常传输阶段的其中一项技术便将该磁性扫描器浸入在一个二次磁场之中，以便防止电子运动，.如Glavish等人在1994年6月10曰 提交的美国专利案第5,481,116号。第二磁场的存在可通过一直对该离子 束施加非零磁场而防止发生该异常传输阶段。不过，此项技术却会因加入 一个二次磁性电路而增加该扫描组件的复杂度。除此之外，将整个扫描器 体积浸入在最小磁场之中，其对射束传输的效应(也就是，操纵与聚焦额 外的磁场)必须被纳入考虑，如此便会提高该束线设计的复杂度。而且， 第二磁场的存在会抑制自我中和作用并且可能会降低或限制经由该扫描 器被传送的射束电流。
技术实现思路
下文将会简略地概述本专利技术，以便对本专利技术的特定方面有基本的了 解。此概略说明并非广泛地详述本专利技术。其本意既非确定本专利技术的关键或 重要元件，亦非限定本专利技术的范畴。更确切地说，
技术实现思路
的目的在于以 简化的形式来提出本专利技术的特定概念，作为稍后要被提出的更详细说明的 序言。本专利技术的方面通过在零磁场幅度或近似零磁场幅度的时间周期期间 减轻通常会发生在基于磁性的扫描器中的零磁场效应来帮助进行离子注 入。恒定的磁场被施加至该磁性扫描器的入口及/或出口附近的离子束 上，以便减轻该零磁场效应并且平滑该通量轮廓。根据本专利技术的其中一个方面，磁性扫描器采用恒定的磁场来减轻零磁 场效应。该扫描器包含上极器件以及下极器件，用于在离子束的路径上产 生振荡时变磁场，并且在扫描方向上偏转该离子束。 一组入口磁铁被设置 在该扫描器的入口附近并且在该离子束的路径上产生恒定的入口磁场，其 中，该恒定的入口磁场可具有与该振荡时变磁场不同的取向。 一组出口磁 铁被设置在该扫描器的出口附近并且会在该离子束的路径上产生恒定的 出口磁场。该恒定的出口磁场可具有与该振荡时变磁场不同的取向。本文 还揭示其它扫描器、系统及方法。下文说明及附图详细提出本专利技术的特定解释性方面及实行方式。不 过，该些方面及实行方式仅代表可采用本专利技术的原理的一些方式。附图说明图1所示的是根据本专利技术的一个方面的离子注入系统范例。 图2所示的是根据本专利技术的一个方面的平行化器的剖面图。 图3所示的是根据本专利技术的一个方面的可用在平行化器之中的双极 磁铁的剖面图。图4A所示的是根据本专利技术的一个方面的采用永久磁铁的磁性扫描器的剖面图。图4B所示的是根据本专利技术的一个方面的采用电磁铁的磁性扫描器的 剖面图。图5所示的是通过采用根据本专利技术的一扫描器范例来平滑化通量轮 廓的关系图。图6所示的是根据本专利技术的一个方面用于减轻磁性扫描器的零磁场 效应的方法的流程图。具体实施例方式现在将参考附图来说明本专利技术，其中，会在所有附图中使用相同的元 件符号来代表相同的元件，且其中，图中所示的结构并不必然是依照比例 来绘制。本专利技术的各方面通过减轻在零磁场幅度或近似零磁场幅度的时间周 期期间通常会发生在基于磁性的扫描器之中的零磁场效应来帮助进行离 子注入。恒定的磁场被施加至该磁性扫描器附近或之内的离子束上，以便 减轻该零磁场效应并且平滑该通量轮廓。图1所示的是根据本专利技术的一个方面的离子注入系统110范例。图中 所示的系统110仅供作解释性目的且应该明白的是，本专利技术的方面并不受 限于本文所述的离子注入系统且也可采用其它适合的离子注入系统。该系统110具有终端112、射束线组件114、以及末端站116。该终端 112包含离子源120，该离子源120由一高电压电源122来供电，该电源 产生离子束124并且会将该离子束124引导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入系统，包括：　离子源，沿着射束路径来产生离子束；　位于该离子源下游处的质量分析组件，对该离子束实施质量分析；　位于该质量分析组件下游处的磁性扫描器，在该射束路径的一部分之中产生时变振荡磁场；　恒定磁场产生 器，位于该磁性扫描器的近端处，在该射束路径之中产生磁场，用于减轻零磁场效应；　位于该磁性扫描器下游处的平行化器，将该离子束重新导向平行于共同轴线；以及　末端站，被设置在该平行化器组件的下游处，用于接收该离子束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-9-19 11/523,1481.一种离子注入系统，包括离子源，沿着射束路径来产生离子束；位于该离子源下游处的质量分析组件，对该离子束实施质量分析；位于该质量分析组件下游处的磁性扫描器，在该射束路径的一部分之中产生时变振荡磁场；恒定磁场产生器，位于该磁性扫描器的近端处，在该射束路径之中产生磁场，用于减轻零磁场效应；位于该磁性扫描器下游处的平行化器，将该离子束重新导向平行于共同轴线；以及末端站，被设置在该平行化器组件的下游处，用于接收该离子束。2. 如权利要求1所述的系统，进一步包括沿着该磁性扫描器的至少 一部分内侧表面设置的多个勾形磁场产生器，产生勾形磁场以帮助进行电 子约束。3. 如权利要求1所述的系统，进一步包括沿着该平行化器的至少一 部分内侧表面设置的多个勾形磁场产生器，产生勾形磁场以帮助进行电子 约束。4. 如权利要求l所述的系统，其中，该恒定磁场产生器包括被设置 在该磁性扫描器的入口附近的一对永久磁铁。5. 如权利要求4所述的系统，其中，该恒定磁场产生器进一步包括 被设置在该磁性扫描器的出口附近的第二对永久磁铁。6. 如权利要求1所述的系统，其中，该恒定磁场产生器包括被设置 在该磁性扫描器的出口附近的一对永久磁铁。7. 如权利要求1所述的系统，其中，该恒定磁场产生器包括被设置 在该磁性扫描器外部的一对永久磁铁。8. 如权利要求l所述的系统，其中，该恒定磁场产生器包括被设置 在该磁性扫描器内部的一对永久磁铁。9. 如权利要求l所述的系统，其中，该恒定磁场产生器包括被设置在该磁性扫描器附近的一对电磁铁。10. 如权利要求l所述的系统，其中，由该恒定磁场产生器所产生的 磁场在该恒定磁场产生器近端处具有非常高的磁场幅度。11. 如权利要求l所述的系统，其中，该恒定磁场产生器包括一对由 钴-钐化合物所组成的永久磁铁。12. 如权利要求1所述的系统，进一步包括位于该平行化器下游处的 加速/减速组件。13. —种磁性扫描器，包括上极器件及下极器件，在离子束的路径上产生振荡时变磁场并且在扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：波凡德尔贝格，罗伯特拉特梅尔，爱德华艾斯纳，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]