新型寬帶離子束調節透鏡的製作方法

2023-06-15 05:07:11 2

本發明涉及一種離子注入機的磁聚焦透鏡，離子注入機是半導體製造離子注入工藝中的關鍵設備，因此本發明屬於半導體器件製造領域。

背景技術：

隨著集成電路產業的高速發展，對半導體器件的性能也提出了更高的要求。離子注入機是半導體離子注入工藝中的關鍵設備，對半導體材料的性能有著重要的影響。

離子源是離子注入機的離子產生裝置，受其離子產生方法的影響，它所產生的離子往往含有許多其他雜質，且平行度和均勻性也比較差。為了篩選出所需離子、調整束流的平行度和均勻性、使束流能以一定角度注入到半導體材料中，離子束必須要經過一定距離的傳輸，以留有空間對它進行調整。但由於空間電荷效應的存在，離子束在傳輸過程中會發散，會使很大一部分離子束損失掉，這對離子注入過程是相當不利的。寬帶離子束是一種比較好的離子束，它省去了斑點束的掃描過程，直接就可以注入到半導體材料中，但同樣，在傳輸過程中它也會因為發散而產生損失。為了解決這個問題，就需要設計一種裝置來使離子束聚焦。

磁四極透鏡是比較常見的一種聚焦裝置，它利用磁場來對離子束進行聚焦，不會改變離子束的能量，只改變離子束的偏轉角度。本新型寬帶離子束調節透鏡就是這樣的一種新型磁四極透鏡。

技術實現要素：

為了保證寬帶離子束良好的傳輸性能，本發明設計了一種新型寬帶離子束調節透鏡。它的磁感應強度線性分布好，可以在不對離子束的平行度和均勻性 產生較大影響的情況下使離子束明顯聚焦；由於增大了冷卻水管道與線圈的接觸面積，它的散熱效率也很高；它的離子束通道設計在透鏡內部，非常方便安裝和維修。

本發明具體的技術方案如下：

新型寬帶離子束調節透鏡由四個電磁鐵單元、一個離子束通道、四個支撐板和一個底板組成，電磁鐵單元沿四周分布，離子束通道位於透鏡內部，四個支撐板位於透鏡四個角對電磁鐵單元起固定和定位的作用，底板位於透鏡底部支撐整個透鏡系統。

電磁鐵單元包括線圈、柱形磁軛、冷卻水管道和固定板，線圈纏繞在磁軛上，冷卻水管道盤形纏繞在線圈之間，固定板在磁軛兩端起定位和固定線圈。

新型寬帶離子束調節透鏡各個電磁鐵的勵磁電流單獨可調，產生的磁場使相鄰兩個電磁鐵的相鄰兩極極性相同。

本新型寬帶離子束調節透鏡是一種強透鏡，當磁極極性跟圖2所示一樣時，帶正電的離子束從紙面內向紙面外射出時它垂直方向將會被聚焦、水平方向將會被散焦，但聚焦程度要大於散焦程度。

與現有的技術相比，本新型寬帶離子束調節透鏡的優點在於：

1、磁感應強度線性分布好，對寬帶離子束有很好的聚焦作用；

2、冷卻水管道和線圈接觸面積大，線圈的散熱效率高；

3、透鏡結構簡單且離子束通道在內部，使拆裝和維修都很方便。

附圖說明

圖1是本新型寬帶離子束調節透鏡的結構圖；

圖2為圖1的主視圖；

附圖標記說明：

1-離子束通道；2-柱形磁軛；3-支撐板；4-底板；5-固定板；6-線圈；7冷卻水管道。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的介紹，大概說明本發明的關鍵點。

如圖1和2所示，柱形磁軛2、線圈6、冷卻水管道7和固定板5組成了一個電磁鐵單元，在這個單元中線圈6纏繞在柱形磁軛2上，冷卻水管道7盤形纏繞於線圈之間，固定板5安裝在磁軛兩端以限定線圈的位置。支撐板3兩端分別連接兩個電磁鐵單元，對它們起到支撐和定位的作用。位於透鏡下方的兩個支撐板3還固定在了底板4上，以支撐整個透鏡。離子束通道1安裝於四個電磁鐵單元的中間，它的截面設計成長方形有利於寬帶離子束的傳輸。

整個透鏡系統的冷卻液採用的是去離子水。

本新型寬帶離子束調節透鏡安裝於分析器之後分析光欄之前，通過它產生的特定磁場來調節寬帶束的高度和寬度。

柱形磁軛2具有一定的厚度，這個厚度決定了磁場對離子束的作用距離。在所有的電磁鐵單元中，線圈6都是串聯起來的，它們所加電流的方向應使相鄰兩個電磁鐵的相鄰兩極極性相同。正常情況下，本透鏡所起的作用是垂直聚焦水平散焦的，但如果把所有線圈電流都反接，那麼透鏡將會垂直散焦水平聚焦。具體透鏡的工作狀態可視離子束狀態而定。離子束通道1為真空管道，其加工和安裝應滿足真空要求。