非均勻磁場平行束透鏡系統的製作方法
2023-12-05 17:41:56
專利名稱：非均勻磁場平行束透鏡系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種平行束磁透鏡系統，尤其涉及一種非均勻磁場平行束透鏡系統。
背景技術：
現有半導體集成電路製造技術中，隨著半導體集成電路技術的發展，集成度越來越高，電路規模越來越大，電路中單元器件尺寸越來越小，對各半導體工藝設備提出了更高的要求。離子注入機作為半導體離子摻雜工藝線的關鍵設備之一，也提出了很高的要求。尤其是對能量汙染與粒子汙染的要求，對均勻性、重複性的要求，對束流定向注入的要求也越來越高。另一方面，為了提高生產效率，晶片尺寸也越來越大(300mm)，因此將束流平行地傳輸到晶片上顯得尤其重要。
隨著器件特徵尺寸的縮小和進入180nm以下時，離子注入設備在束平行性、束能量純度、注入深度控制、注入重複性、均勻性與生產率等方面也受到非常嚴峻的挑戰，離子注入機需要採用大傾角離子注入方式。
通常的離子注入機，對注入離子束的形狀要求不高，直接用靜電(水平、垂直)掃描進行注入即可。隨著IC業的迅速發展，集成度增加，線條變細，離子束的角度差別直接影響器件的工藝性能，所以對注入離子束的平行度提出了很高的要求。需設計專用平行束透鏡來校正離子束的角度。
平行束可以使整個晶片上的注入角度保持一致，提高均勻性和重複性，並可以防止入射離子在半導體晶片的晶格結構上產生溝道效應，也可以使之產生均勻的所需要的溝道，因此，平行束在大角度離子注入機中也是必須的。
非均勻磁場中離子束入射和出射模型如圖1所示，束中心平面(水平面)為xoz，z為束流傳輸運動方向，x為水平方向，與束偏轉方向相反，θ為掃描角度，A為掃描中心點，B(X為非均勻場區(方向垂直穿入紙面)，L1為掃描點到場區入射面距離，H為掃描點到入射面磁極定義的原點距離，L2為磁場區寬度。
平行束的條件是無論θ為多少的束線，經磁場場區域B後，其運動方向與z軸平行，垂直於出射面。
當束流以某一角度θ進入磁場區後將受到洛侖磁力作用Fx qVz.B X (1)Fz qVxB X (2)Fx max＝m dVx dt3Fz maz＝m dVz dt (4)Vz dz dt (5)式中m為離子質量，q為離子電量，Fx為x方向的洛侖磁力，Fz為z方向的洛侖磁力，Vz為z方向的離子速度，Vx為x方向的離子速度，ax為x方向的離子加速度，az為z方向的離子加速度。
在Fx力作用下，x方向的速度減少；在Fz力作用下，z方向的速度增加。
由式(1)、(3)、(5)可以得到Fx qVzB X qB X dz dt mdVx dt6m dVx qB X dz7對(7)進行積分得
Vx(0)Vx(z)mdVx=0zqB(x)dz---(8)]]>m[Vx z-Vx 0]＝qB x Z9當Z L2時，Vx z＝0，這樣才能滿足垂直出射的平行條件由(9)可以得到滿足垂直出射的平行條件下的磁場BB x＝-Vx 0 m qL2(10)由圖1可以看出-Vx 0)＝Vsinθ (11)tgθ＝(H-X L1 12θ＝arctg H-X L1(13)B x＝(m qL2)*Vsin arctg H-X L114式(14)給出了給定條件L1、H、L2下，在任何入射角度下，都能垂直出射的磁場分布。
下面求滿足(14)的磁極間隙距離D XD X K B X(15)式中K為比例係數，由初始邊界條件決定K D0*B0(16)由(14)得B0＝(mV qL2 sin arctg H L1)(17)由此得到非均勻磁場平行束透鏡極面間距D X D0*(sin arctg H L1 sin arctg H-X L1 (18)式中D0、H、L1由光路設計決定。
發明內容
為了使離子注入機的注入離子束為平行，本發明提供一種非均勻磁場平行束透鏡系統，該系統根據背景技術中式(18)設計而成。
本發明的技術方案是這樣實現的非均勻磁場平行束透鏡系統包括側磁軛、真空盒、上磁軛、上磁極、上線包、下線包、冷卻板、下磁軛、下磁極、磁鉗。
其中上磁軛和下磁軛之間螺釘連接有上磁極和下磁極；上磁極和下磁極之間的距離是非線性的，滿足式(18)；上磁極和下磁極之間放置真空盒，真空盒是離子束通道；上磁極外側螺釘連接上線包；下磁極外側螺釘連接下線包；上線包、下線包串聯使用，在線包中施加恆定的直流電流，在上下磁極之間產生非均勻磁場，滿足式(14)；上線包、下線包中間都有用於冷卻線包的冷卻板；上線包、下線包外側，上磁軛和下磁軛之間螺釘連接有側磁軛，側磁軛與上磁軛、下磁軛構成磁場迴路；磁鉗螺釘連接在上磁軛和下磁軛外側，位於離子束入射面和出射面，由四塊構成，能有效地減小的磁鐵的邊緣磁場效應。
本發明具有以下優越效果1.使離子束注入角度保持一致，保證均勻性和重複性，並可以防止入射離子在半導體晶片的晶格結構上產生溝道效應，也可以使之產生均勻的所需要的溝道。
2.離子束平行度高，控制容易，操作簡單。
圖1是本發明的非均勻磁場中離子束入射和出射模型。
圖2是本發明所述的非均勻磁場平行束透鏡系統剖面圖。
圖3是本發明所述的非均勻磁場平行束透鏡系統局部剖面視圖。
其中1-側磁軛2-真空盒3-上磁軛4-上磁極5-上線包6-冷卻板7-下線包8-下磁軛9-下磁極10-磁鉗11-吊環具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述如圖1所示，本發明包括側磁軛1、真空盒2、上磁軛3、上磁極4、上線包5、冷卻板6、下線包7、下磁軛8、下磁極9、磁鉗10。
其中上磁軛3和下磁軛8之間螺釘連接有上磁極4和下磁極9；上磁極4和下磁極9之間放置真空盒2，真空盒2是離子束通道；上磁4極外側螺釘連接上線包5；下磁極9外側螺釘連接下線包7；上線包5、下線包7串聯使用，在線包中施加恆定的直流電流，在上磁極4、下磁極9之間產生非均勻磁場；上線包5、下線包7中間都有用於冷卻線包的冷卻板6；上線包5、下線包7外側，上磁軛3和下磁軛8之間螺釘連接有側磁軛1，側磁軛1與上磁軛3、下磁軛8構成磁場迴路；磁鉗10螺釘連接在上磁軛3和下磁軛8外側，由四塊構成，能有效地減小的磁鐵的邊緣磁場效應。
上磁極4和下磁極9之間的距離是非線性的，滿足D XD0*(sin arctg H L1 sin arctg H-X L1 ，其中束中心平面(水平面)為xoz，z為束流傳輸運動方向，x為水平方向，與束偏轉方向相反，D X為磁極間隙距離，D0為離子束入射時磁極間隙距離，L1為掃描點到場區入射面距離，H為掃描點到入射面磁極定義的原點距離，L2為磁場區寬度，D0、H、L1由光路設計決定。
本發明還可以包括底座10，所述底座10螺釘連接在下磁軛8下面。
本發明還可以包括吊環11，所述吊環11焊接在上磁軛3上面。
本發明的特定實施例已對發明內容做了詳盡說明。對本領域一般技術人員而言，在不背離本發明原理的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都構成對本發明專利的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
1.一種非均勻磁場平行束透鏡系統，包括側磁軛、真空盒、上磁軛、上磁極、上線包、下線包、冷卻板、下磁軛、下磁極、磁鉗，其特徵在於上磁軛和下磁軛之間螺釘連接有上磁極和下磁極；上磁極和下磁極之間放置真空盒；上磁極外側螺釘連接上線包；下磁極外側螺釘連接下線包；上線包、下線包串聯使用；上線包、下線包中間都有用於冷卻線包的冷卻板；上線包、下線包外側，上磁軛和下磁軛之間螺釘連接有側磁軛；磁鉗螺釘連接在上磁軛和下磁軛外側，由四塊構成。
2.如權利要求1所述的非均勻磁場平行束透鏡系統，其特徵在於所述上磁極和下磁極之間的距離是非線性的，滿足DXD0*(sin arctg H L1 sin arctg H-X L1，其中離子束中心平面為xoz，z為束流傳輸運動方向，x為水平方向，與束偏轉方向相反，DX為磁極間隙距離，D0為離子束入射時磁極間隙距離，L1為掃描點到場區入射面距離，H為掃描點到入射面磁極定義的原點距離，L2為磁場區寬度。
3.如權利要求1所述的非均勻磁場平行束透鏡系統，其特徵在於還包括底座，所述底座螺釘連接在下磁軛下面。
4.如權利要求1所述的非均勻磁場平行束透鏡系統，其特徵在於還包括吊環，所述吊環焊接在上磁軛上面。
全文摘要
本發明公開了一種非均勻磁場平行束透鏡系統，該系統包括側磁軛、真空盒、上磁軛、上磁極、上線包、下線包、冷卻板、下磁軛、下磁極、磁鉗。其中上磁軛和下磁軛之間螺釘連接有上磁極和下磁極；上磁極和下磁極之間的距離為非線性；上磁極和下磁極之間放置真空盒；上磁極外側螺釘連接上線包；下磁極外側螺釘連接下線包；上線包、下線包串聯使用；上線包、下線包中間都有用於冷卻線包的冷卻板；上線包、下線包外側，上磁軛和下磁軛之間螺釘連接有側磁軛，側磁軛與上磁軛、下磁軛構成磁場迴路；磁鉗螺釘連接在上磁軛和下磁軛外側，位於離子束入射面和出射面，由四塊構成，能有效地減小的磁鐵的邊緣磁場效應。
文檔編號H01L21/02GK1979750SQ20051012773
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月5日 優先權日2005年12月5日
發明者唐景庭, 伍三忠, 郭健輝, 彭立波, 王迪平, 孫勇, 許波濤, 易文杰, 姚志丹, 孫雪平, 謝均宇 申請人:北京中科信電子裝備有限公司