[发明专利]组合多极磁体及偶极扫描磁体

说明书

本发明提供一种用于离子注入系统的组合扫描与聚焦磁体。所述组合扫描与聚焦磁体包括具有高磁导率的轭圈。所述轭圈限定配置成使离子束贯穿其中的通孔。一个或多个扫描仪线圈在操作上被耦合至所述轭圈并被配置成在被电气耦合至电源供应器时产生时变、主要偶极的磁场。一个或多个聚焦线圈在操作上被耦合至所述轭圈并被配置成产生主要多极的磁场，其中，所述主要多极的磁场为静态场或时变场中之一。

相关申请的引用

本申请请求于2014年12月26日提交、标题为“组合多极磁体及偶极扫描磁体(COMBINED MULTIPOLE MAGNET AND DIPOLE SCANNING MAGNET)”的美国临时申请序列号62/096,968的优先权及权益，其全部内容通过引用的方式完整并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及离子注入系统及方法，更具体地涉及用于控制离子束的组合多极聚焦磁体及射束扫描磁体。

背景技术

常规上，利用离子注入器将特定数量的掺杂物或杂质置于工件或半导体晶片内。在典型的离子注入系统中，掺杂物材料会被离子化并加速，在其中生成离子束。该离子束被引导至半导体晶片的表面，以将离子注入晶片内，其中，这些离子穿透晶片的表面并且在其中形成具有期望传导率的区域。例如，离子注入特别用于在半导体工件中制造晶体管。典型的离子注入器包括：离子源，用于生成离子束；束线组件，其具有质量分析设备，用于引导和/或过滤(例如质量解析)射束内的离子；以及目标腔室，其包含一个或多个待处理的晶片或工件。

各种类型的离子注入器能够基于待于工件内获得的期望特征来相应注入不同的离子剂量和能量。例如，高电流的离子注入器通常用于高剂量注入，而中等电流至低电流的离子注入器则用于较低剂量的应用。这些离子的能量能够进一步改变，其中，该能量通常决定将这些离子注入工件内的深度，诸如用以控制半导体装置中的结深。一般而言，在低电流至中等电流的注入器中，离子束在其撞击工件之前具有很长的行进长度(亦称作注入器的束线)。然而，高电流的注入器通常具有极短的束线，其至少部分归因于与离子束相关联的低能量，其中，这些高电流离子束存在与较长束线失去一致性的倾向。

离子束可能为静止，其中，在注入期间通过静止射束扫描工件。对工件进行这种扫描经常需要用到繁复的架构才能使工件均匀地平移通过静止离子束。其中一种选择是仅在一个方向上平移待扫描的工件或振动离子束，同时使工件沿近似垂直的方向平移。通常使用电磁体以受控制的方式修正离子束的路径。然而，这种扫描仪磁体常会在束线中占据庞大的空间。再者，在经扫描的离子束的情况下，时常更加需要聚焦离子束才能提供射束的最佳扫描。然而，因为扫描仪磁体会耗用多数束线长度，所以常规上会限制这类聚焦磁体或光学组件的实施。

发明内容

本发明借由提供一种系统、设备及方法来克服现有技术中的限制，其利用组合扫描与聚焦磁体来同时控制离子束的扫描及聚焦。据此，下文介绍发明内容的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。本发明内容部分并非本发明的详尽综述。其既非旨在确定本发明的关键元件或主要元件，亦非限定本发明的范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。

在扫描式射束离子注入器和振动式笔状射束离子注入器中，可能皆希望尽量控制各个特征，以便调整离子束的形状、入射角度以及离子束的其他期望特征。扫描仪磁体虽然经常是离子注入器的束线中的显著部分，但通常并未提供任何整体静态聚焦作用。借由组合扫描仪与多极磁体(例如，四极磁体或六极磁体)或者一系列多极磁体(例如，在长形扫描仪的情况下)，能够实现大幅节省束线长度。

扫描仪磁体能够根据扫描的角度来提供聚焦。也就是说，这些扫描仪磁体通常在离子束笔直穿过时不提供任何聚焦，但当离子束呈最大转弯角度或接近最大转弯角度时则提供较强的聚焦。因此，除任何静态DC分量之外，提高或降低这种随角度变化的聚焦作用同样有利，借此多极磁体具备与驱动扫描仪磁体类似的随时间变化的波形。