[发明专利]束流调节装置及离子注入系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种束流调节装置，特别是涉及一种束流调节装置以及一种包括有该束流调节装置的离子注入系统。

背景技术

在离子注入系统中通常需要对离子束的状态进行调节，以使其符合注入要求。为了实现对工件的均匀注入，在大部分场合下都需要将离子束在整体上调节均匀，或是至少将离子束在会对注入均匀性产生关键影响的方向上调节均匀。例如，在采用带状离子束来执行离子注入的情况下，则尤其需要将离子束在其横截面的长度方向上调节均匀，而离子束在其横截面的宽度方向上的不均匀性则可以通过在工件上的扫描过程来弥补。其中，所谓带状离子束，其横截面通常呈现为近似的长椭圆形，该长椭圆形的长轴方向便为该离子束的横截面的长度方向，而该长椭圆形的短轴方向便为该离子束的横截面的宽度方向。

在现有的离子注入系统中，一般都需要采用各种精密复杂的电磁元件来实现对离子束的上述种种调节。然而，这些电磁元件却往往有着结构复杂、可靠性低并且成本高昂等诸多劣势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的束流调节装置结构复杂、可靠性低并且成本高昂的缺陷，提供一种结构简单可靠且成本较低的束流调节装置以及一种包括有该束流调节装置的离子注入系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种束流调节装置，其特点在于，其包括至少一对磁性杆，每对磁性杆中的两个磁性杆相互对置、且该两个磁性杆的相互对置的两端极性相反。

也就是说，在本发明的该束流调节装置中，每对磁性杆中的两个磁性杆是以一个磁性杆的N极正对着另一个磁性杆的S极的方式相互对置的，这样在该两个磁性杆之间的空间中便会形成磁力线由该N极朝向该S极的磁场。

要加以说明的是，本发明中的“磁性杆”并不意味着用作该磁性杆的实际磁性体必须为严格的杆状，此处的“杆”应当做广义的理解：1)“杆”意味着该磁性体的尺寸相对于离子束的尺寸而言较小，这样每对磁性杆之间的相对小尺寸的磁场便可以对流经的离子束起到局部的调节作用；2)“杆”还意味着只要每对磁性体中的两个磁性体各自的N极-S极连线的方向均与该两个磁性体之间的连线方向重合即可，而至于该磁性体是否为严格的长方体形状则不会影响到本发明的实现。

较佳地，该至少一对磁性杆均为永磁杆。永磁铁不但性能可靠，而且无需像电磁铁那样依靠电力运行，因此有利于节约成本。

较佳地，各对磁性杆的位置、每对磁性杆中的两个磁性杆之间的距离以及每对磁性杆中的两个磁性杆的极性中的一种或多种可调。这可以赋予该束流调节装置更大的灵活性，使其可以满足各种应用场合的调节需求。

较佳地，该磁性杆的对数为两对以上，且各对磁性杆中的两个磁性杆的连线方向相互平行。当离子束仅有一个方向会对注入均匀性产生关键影响时，便可以将该两对以上的磁性杆沿着该方向平行排列。

本发明的目的还在于提供一种离子注入系统，其包括一离子束，其特点在于，该离子注入系统包括一上述的束流调节装置，各对磁性杆中的两个磁性杆均分别位于该离子束的两侧。

离子束会从每对磁性杆中的两个磁性杆之间的空间中传输通过，从而会在多处局部地受到各对磁性杆形成的磁场的作用。以一对磁性杆为例，当离子束中的离子通过该磁场时，其会受到洛伦兹力F＝qv×B(q为离子的电量，v为离子的速度，B为磁感应强度)的影响，即离子会发生绕磁力线偏转的现象，也就是说传输通过该对磁性杆作用区域的子束流会在离子束的内部发生一定程度的偏转。当多对磁性杆共同作用时，便可以对离子束内部的多处子束流的传输方向进行调节，从而在宏观上调节整个离子束的状态(强度分布以及角度分布)。另外，根据不同的离子束尺寸以及每个磁性杆的有效作用区域的尺寸，本领域技术人员可以合理地选择该束流调节装置中包括的磁性杆对的数量，以使它们能够对离子束产生足够充分的调节作用。

较佳地，该至少一对磁性杆均为永磁杆。

较佳地，各对磁性杆的位置、每对磁性杆中的两个磁性杆之间的距离以及每对磁性杆中的两个磁性杆的极性中的一种或多种可调。

针对每个磁性杆，所谓的“极性可调”指的是：该磁性杆的极性可以反转，即可以从原本的此端为N极彼端为S极反转为此端为S极彼端为N极。在永磁铁的情况下，该反转可以通过机械式地转动永磁杆来实现，而在电磁铁的情况下，该反转则可以通过改变线圈电流的方向来实现。