具有改良效率的磁扫描系统技术方案

本发明专利技术的一些方案通过利用一磁束扫描仪辅助离子注入，该扫描仪包含第一及第二磁元件，射束路径区域介于其间。一或多个磁通量压缩元件配置于接近射束路径区域处且介于第一及第二磁元件之间。操作期间，第一及第二磁元件合作产生一振荡时变磁场于该射束路径区域之中以按时间来回扫描离子束。该一或多个磁通量压缩元件压缩第一及第二磁元件所提供的磁通量，从而降低来回磁扫描射束所需的功率总量(相对于先前的实施方式)。还揭示了其他扫描仪、系统、以及方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改良效率的磁扫描系统
技术介绍
在离子注入系统之中，离子束被导向工件(例如，半导体晶片或显示面板)，并将离子注入其晶格之中。一旦嵌入工件的晶格中之后，注入的离子改变该工件的物理和/或化学特性。因此，离子注入应用于半导体器件制造、金属表面处理、以及材料科学研究中的许多应用。离子注入的应用空间在历史上被分成低剂量(中等电流)、高能量和高剂量(高电流)应用。在高电流应用之中，高电流离子束的截面积，除了其他因素之外，尚可以随射束中发生的自我电性中和(self-neutralization)的程度而改变。在不存在电场的情况下发生的自我电性中和之中，离子束可以吸引射束路径附近的自由电子。这倾向于抑制射束"爆散(blow-up)"，从而有助于限制射束的截面积以使得射束保持"紧致"。 在多数情况下，射束的截面积小于工件的截面积，这有助于射束扫描工件而能充分地对工件进行注入。一般而言，此类应用中使用电或磁扫描仪。电扫描仪的一项缺点在于，由于其产生电场之固有特性，故其吸引电子至正电极或排斥电子使其远离负电极。由于电极通常接近射束路径，从而这倾向于使自由电子从射束路径附近移开。这可能导致射束爆散，有时将造成无法处理的巨大射束包封。此巨大射束包封最终可能造成射束电流减损。为了限制或避免射束爆散并容许离子束的局部自我电性中和，可以使用磁扫描仪以进行射束扫描，因为磁扫描仪不使用偏压电极。磁扫描仪发出一时变磁场，离子束通过该时变磁场。该时变磁场按时间来回偏转或改变离子束的路径。虽然磁扫描仪并不像电扫描仪受制于空间电荷爆散的问题，但磁扫描仪倾向于需要极高的操作功率。一般而言，操作功率愈高，电源愈贵，且操作需要愈加小心。有鉴于此，本公开的方案涉及用以降低磁扫描仪所需功率的技术。
技术实现思路
以下提出本专利技术之简扼摘要，以提供对本专利技术一些方案的基本了解。此摘要并非本专利技术的详细全貌，且既不在于指出本专利技术之关键或必要组件，亦不在于描绘本专利技术之范畴。更确切言之，以下摘要之目的是以简化形式呈现本专利技术的一些概念，以做为后续更详尽说明之序眷。本专利技术的一些方案通过利用一磁束扫描仪辅助离子注入，该扫描仪包含第一及第二磁元件，射束路径区域介于其间。至少一磁通量压缩元件配置于接近射束路径区域处且介于第一及第二磁元件之间。操作期间，第一及第二磁元件合作产生一振荡时变磁场于该射束路径区域之中以按时间来回扫描离子束。该一或多个磁通量压缩元件压缩射束区域中磁场相关的磁通量，从而相对于先前实施方式降低来回磁扫描射束所需的功率总量。以下的说明及附图详细阐述本专利技术的特定例示性方案及实施方式。其代表可以运用本专利技术原理的许多方式中的一些实例。附图说明图I例示了根据本专利技术一方面的示例性离子注入系统。图2A是一未使用通量压缩元件的磁扫描仪的磁轭组件的端视图。图2B是图2A的磁轭组件缠绕以线圈的立体图。图2C是根据一实施例的向磁扫描仪的线圈提供的时变电流的一个示例的波形图。图2D是当离子束按时间来回扫描时图2B的磁轭组件的剖面顶视图。 图2E-2F分别示出了图2B的磁轭组件的剖面侧视图及顶视图，其例示了某一时刻的扫描尚子束。图2G-2H分别示出了图2B的磁轭组件的剖面侧视图及顶视图，其例示了另一时刻的扫描尚子束。图3A是根据一实施例的包含第一和第二磁通量压缩元件的磁扫描仪的磁轭组件的端视图。图3B是根据与图3A—致的实施例的包含第一和第二磁通量压缩元件的磁扫描仪的立体图。图3C是图3B的磁扫描仪的剖面侧视图。图3D是图3B的磁扫描仪的剖面顶视图。图4是包含中空磁通量压缩元件的另一磁扫描仪的剖面顶视图。图5是包含一磁通量压缩件的单极扫描仪的剖面顶视图。具体实施例方式以下参照附图对本专利技术进行说明，其中类似的参考编号在各处用以表示类似的元件，且其中图示的结构不一定按比例绘制。图I例不了一离子注入系统100,具有源端102、束线组件104、磁扫描系统106、以及终端站108，其共同配置以依据预定的剂量分布(dosing profile)将离子(掺杂剂)注入工件110的晶格中。具体地，图I例示了一混合式扫描离子注入系统100，其中一可移动平台112可用以沿第一轴(例如，进入图I页面平面的轴线)平移工件110，而磁扫描系统106则沿垂直于第一轴的第二轴提供一扫描离子束114。通过以此种方式相对于工件扫射离子束，工件的整个表面均可以接受注入，直到满足预定的掺杂分布为止。更具体而言，操作期间，源端102中的离子源116耦接至一高电压源118以使掺杂剂分子(例如，掺杂剂气体分子)离子化，从而形成一笔形离子束(pencil ion beam) 120。为了操控来自源端102的笔形射束120使其朝向工件110，束线组件104具有一质量分析器122,其中建立一双极性磁场以使得只有具有适当荷质比(charge-to-massratio)的离子通过一鉴别孔(resolving aperture) 124。荷质比不对的离子碰撞侧壁126a、126b ;使得仅有具有适当荷质比的离子通过鉴别孔124并进入工件110。束线组件104还可以包含各种射束形成及整形结构配置于离子源116和终端站108之间，其将笔形射束120维持于一细长型内部腔体或通道之中，使得笔形射束120通过该腔体或通道而被输送至工件110。一真空泵浦系统128基本上将离子束输送通道维持在真空，以降低离子通过与空气分子碰撞而偏尚射束路径的机率。接收笔形射束120之后，磁扫描系统106按时间来回地横向偏转或"扫描"该笔形射束(例如，在水平方向上)以提供扫描离子束114。在一些情况下，此类扫描笔形射束可以被称为带状射束(ribbon beam)。磁扫描系统中的一平行器(parallelizer) 130可以重新导控扫描离子束114，使得离子在工件的整个表面范围均以同一入射角度撞击工件110的表面。一控制系统132可以控制向扫描离子束114(例如，通过磁扫描系统106)以及工件Iio (例如，通过可移动平台112)施加的相对运动，以在工件110上实现预定的掺杂分布。例如，控制系统132被配置为控制一或多个可变电源138以将时变电流或电压传送至第一及第二磁元件134a、134b，每一磁元件可以包含缠绕于磁极片(pole piece)的线圈。该时变电流或电压在射束路径区域中感应出一振荡时变磁场，从而按时间扫描离子束。虽然电源118及138在图I之中被表示为分离的元件，但此类电源118、138在一些实施例中 可以位于单一电力产生器中。 如本文更详细地进一步所述，依据本专利技术的一些方案，磁扫描系统106可以包含一或多个磁通量压缩元件(例如，140a、140b)以在某种程度上改善扫描效率。通常，磁通量压缩元件耦接至一固定电压142(例如，接地)以通过剥除离子束中的电性中和电子而限制或避免射束爆散，如前所述。为了阐明磁扫描期间效率可以增进的方式，以下参见图2A-2D中例示的磁扫描仪200，其受制于一些缺点。如图2A(不含线圈的磁扫描仪200的端视图)所示，磁扫描仪200包含一磁轭组件(yoke assembly) 202,由一第一磁轭204和一第二磁轭206构成。一射束路径区域212穿过第一及第二磁轭204、206之间，且基本上在径向上受限于该磁轭组件的内表面2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯·范德伯格，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：
国别省市：