具有改良效率的磁掃描系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)的一些方案通過利用一磁束掃描儀輔助離子注入，該掃描儀包含第一及第二磁元件，射束路徑區(qū)域介于其間。一或多個磁通量壓縮元件配置于接近射束路徑區(qū)域處且介于第一及第二磁元件之間。操作期間，第一及第二磁元件合作產(chǎn)生一振蕩時變磁場于該射束路徑區(qū)域之中以按時間來回掃描離子束。該一或多個磁通量壓縮元件壓縮第一及第二磁元件所提供的磁通量，從而降低來回磁掃描射束所需的功率總量(相對于先前的實施方式)。還揭示了其他掃描儀、系統(tǒng)、以及方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】具有改良效率的磁掃描系統(tǒng)
技術(shù)介紹
在離子注入系統(tǒng)之中，離子束被導(dǎo)向工件(例如，半導(dǎo)體晶片或顯示面板)，并將離子注入其晶格之中。一旦嵌入工件的晶格中之后，注入的離子改變該工件的物理和/或化學(xué)特性。因此，離子注入應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造、金屬表面處理、以及材料科學(xué)研究中的許多應(yīng)用。離子注入的應(yīng)用空間在歷史上被分成低劑量(中等電流)、高能量和高劑量(高電流)應(yīng)用。在高電流應(yīng)用之中，高電流離子束的截面積，除了其他因素之外，尚可以隨射束中發(fā)生的自我電性中和(self-neutralization)的程度而改變。在不存在電場的情況下發(fā)生的自我電性中和之中，離子束可以吸引射束路徑附近的自由電子。這傾向于抑制射束"爆散(blow-up)"，從而有助于限制射束的截面積以使得射束保持"緊致"。 在多數(shù)情況下，射束的截面積小于工件的截面積，這有助于射束掃描工件而能充分地對工件進行注入。一般而言，此類應(yīng)用中使用電或磁掃描儀。電掃描儀的一項缺點在于，由于其產(chǎn)生電場之固有特性，故其吸引電子至正電極或排斥電子使其遠離負電極。由于電極通常接近射束路徑，從而這傾向于使自由電子從射束路徑附近移開。這可能導(dǎo)致射束爆散，有時將造成無法處理的巨大射束包封。此巨大射束包封最終可能造成射束電流減損。為了限制或避免射束爆散并容許離子束的局部自我電性中和，可以使用磁掃描儀以進行射束掃描，因為磁掃描儀不使用偏壓電極。磁掃描儀發(fā)出一時變磁場，離子束通過該時變磁場。該時變磁場按時間來回偏轉(zhuǎn)或改變離子束的路徑。雖然磁掃描儀并不像電掃描儀受制于空間電荷爆散的問題，但磁掃描儀傾向于需要極高的操作功率。一般而言，操作功率愈高，電源愈貴，且操作需要愈加小心。有鑒于此，本公開的方案涉及用以降低磁掃描儀所需功率的技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
以下提出本專利技術(shù)之簡扼摘要，以提供對本專利技術(shù)一些方案的基本了解。此摘要并非本專利技術(shù)的詳細全貌，且既不在于指出本專利技術(shù)之關(guān)鍵或必要組件，亦不在于描繪本專利技術(shù)之范疇。更確切言之，以下摘要之目的是以簡化形式呈現(xiàn)本專利技術(shù)的一些概念，以做為后續(xù)更詳盡說明之序眷。本專利技術(shù)的一些方案通過利用一磁束掃描儀輔助離子注入，該掃描儀包含第一及第二磁元件，射束路徑區(qū)域介于其間。至少一磁通量壓縮元件配置于接近射束路徑區(qū)域處且介于第一及第二磁元件之間。操作期間，第一及第二磁元件合作產(chǎn)生一振蕩時變磁場于該射束路徑區(qū)域之中以按時間來回掃描離子束。該一或多個磁通量壓縮元件壓縮射束區(qū)域中磁場相關(guān)的磁通量，從而相對于先前實施方式降低來回磁掃描射束所需的功率總量。以下的說明及附圖詳細闡述本專利技術(shù)的特定例示性方案及實施方式。其代表可以運用本專利技術(shù)原理的許多方式中的一些實例。附圖說明圖I例示了根據(jù)本專利技術(shù)一方面的示例性離子注入系統(tǒng)。圖2A是一未使用通量壓縮元件的磁掃描儀的磁軛組件的端視圖。圖2B是圖2A的磁軛組件纏繞以線圈的立體圖。圖2C是根據(jù)一實施例的向磁掃描儀的線圈提供的時變電流的一個示例的波形圖。圖2D是當(dāng)離子束按時間來回掃描時圖2B的磁軛組件的剖面頂視圖。 圖2E-2F分別示出了圖2B的磁軛組件的剖面?zhèn)纫晥D及頂視圖，其例示了某一時刻的掃描尚子束。圖2G-2H分別示出了圖2B的磁軛組件的剖面?zhèn)纫晥D及頂視圖，其例示了另一時刻的掃描尚子束。圖3A是根據(jù)一實施例的包含第一和第二磁通量壓縮元件的磁掃描儀的磁軛組件的端視圖。圖3B是根據(jù)與圖3A—致的實施例的包含第一和第二磁通量壓縮元件的磁掃描儀的立體圖。圖3C是圖3B的磁掃描儀的剖面?zhèn)纫晥D。圖3D是圖3B的磁掃描儀的剖面頂視圖。圖4是包含中空磁通量壓縮元件的另一磁掃描儀的剖面頂視圖。圖5是包含一磁通量壓縮件的單極掃描儀的剖面頂視圖。具體實施例方式以下參照附圖對本專利技術(shù)進行說明，其中類似的參考編號在各處用以表示類似的元件，且其中圖示的結(jié)構(gòu)不一定按比例繪制。圖I例不了一離子注入系統(tǒng)100,具有源端102、束線組件104、磁掃描系統(tǒng)106、以及終端站108，其共同配置以依據(jù)預(yù)定的劑量分布(dosing profile)將離子(摻雜劑)注入工件110的晶格中。具體地，圖I例示了一混合式掃描離子注入系統(tǒng)100，其中一可移動平臺112可用以沿第一軸(例如，進入圖I頁面平面的軸線)平移工件110，而磁掃描系統(tǒng)106則沿垂直于第一軸的第二軸提供一掃描離子束114。通過以此種方式相對于工件掃射離子束，工件的整個表面均可以接受注入，直到滿足預(yù)定的摻雜分布為止。更具體而言，操作期間，源端102中的離子源116耦接至一高電壓源118以使摻雜劑分子(例如，摻雜劑氣體分子)離子化，從而形成一筆形離子束(pencil ion beam) 120。為了操控來自源端102的筆形射束120使其朝向工件110，束線組件104具有一質(zhì)量分析器122,其中建立一雙極性磁場以使得只有具有適當(dāng)荷質(zhì)比(charge-to-massratio)的離子通過一鑒別孔(resolving aperture) 124。荷質(zhì)比不對的離子碰撞側(cè)壁126a、126b ;使得僅有具有適當(dāng)荷質(zhì)比的離子通過鑒別孔124并進入工件110。束線組件104還可以包含各種射束形成及整形結(jié)構(gòu)配置于離子源116和終端站108之間，其將筆形射束120維持于一細長型內(nèi)部腔體或通道之中，使得筆形射束120通過該腔體或通道而被輸送至工件110。一真空泵浦系統(tǒng)128基本上將離子束輸送通道維持在真空，以降低離子通過與空氣分子碰撞而偏尚射束路徑的機率。接收筆形射束120之后，磁掃描系統(tǒng)106按時間來回地橫向偏轉(zhuǎn)或"掃描"該筆形射束(例如，在水平方向上)以提供掃描離子束114。在一些情況下，此類掃描筆形射束可以被稱為帶狀射束(ribbon beam)。磁掃描系統(tǒng)中的一平行器(parallelizer) 130可以重新導(dǎo)控掃描離子束114，使得離子在工件的整個表面范圍均以同一入射角度撞擊工件110的表面。一控制系統(tǒng)132可以控制向掃描離子束114(例如，通過磁掃描系統(tǒng)106)以及工件Iio (例如，通過可移動平臺112)施加的相對運動，以在工件110上實現(xiàn)預(yù)定的摻雜分布。例如，控制系統(tǒng)132被配置為控制一或多個可變電源138以將時變電流或電壓傳送至第一及第二磁元件134a、134b，每一磁元件可以包含纏繞于磁極片(pole piece)的線圈。該時變電流或電壓在射束路徑區(qū)域中感應(yīng)出一振蕩時變磁場，從而按時間掃描離子束。雖然電源118及138在圖I之中被表示為分離的元件，但此類電源118、138在一些實施例中 可以位于單一電力產(chǎn)生器中。 如本文更詳細地進一步所述，依據(jù)本專利技術(shù)的一些方案，磁掃描系統(tǒng)106可以包含一或多個磁通量壓縮元件(例如，140a、140b)以在某種程度上改善掃描效率。通常，磁通量壓縮元件耦接至一固定電壓142(例如，接地)以通過剝除離子束中的電性中和電子而限制或避免射束爆散，如前所述。為了闡明磁掃描期間效率可以增進的方式，以下參見圖2A-2D中例示的磁掃描儀200，其受制于一些缺點。如圖2A(不含線圈的磁掃描儀200的端視圖)所示，磁掃描儀200包含一磁軛組件(yoke assembly) 202,由一第一磁軛204和一第二磁軛206構(gòu)成。一射束路徑區(qū)域212穿過第一及第二磁軛204、206之間，且基本上在徑向上受限于該磁軛組件的內(nèi)表面2本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：伯·范德伯格，
申請(專利權(quán))人：艾克塞利斯科技公司，
類型：
國別省市：