專(zhuān)利名稱(chēng)：離子布植機(jī)的電子束縛內(nèi)磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上是關(guān)于離子布植機(jī)，且更特定言之，是關(guān)于束縛一離子布植機(jī)的磁鐵的磁性區(qū)域內(nèi)部的電子的方法以及裝置。
背景技術(shù)：
改良使用低能量射束的離子布植機(jī)的生產(chǎn)力是離子布植機(jī)工業(yè)中的一后續(xù)問(wèn)題。所聚焦的一個(gè)領(lǐng)域是改良射束輸送效率。特定言之，在單一個(gè)晶圓離子束(ion beam)布植系統(tǒng)上，借由將雙電位靜電透鏡(electrostaticbi-potential lens)置放于一分析器磁鐵(analyzer magnet)之前，將離子束自高能量減速至低能量。分析器磁鐵借由為離子束選擇合適離子而改進(jìn)該離子束。在任何離子束中，帶同樣電荷的離子趨向于相互排斥，如此引起離子束分散。由于離子束自高能量減速至低能量，因此該離子分散問(wèn)題增加，如此可導(dǎo)致由于排斥所造成的離子束輸送損耗。
如圖1中所示，降低離子束2的分散的機(jī)構(gòu)是在離子束2內(nèi)維持充足數(shù)量的自由電子(free electron)4(例如，經(jīng)由與中性原子6進(jìn)行射束碰撞)，以中和離子束2的凈空間電荷(net space charge)?？稍诓淮嬖诖艌?chǎng)的區(qū)域中將自由電子4自一外部源(未圖示)引入至離子束2中。自由電子4亦可借由使離子束2與包圍其的表面(未圖示)碰撞，且使離子束2與殘氣(residual gas)(未圖示)碰撞而產(chǎn)生。然而，自由電子4的借由碰撞所造成的熱量產(chǎn)生可自離子束2逃逸至射束線(beam-line)的壁的熱電子(hot electron)4H。當(dāng)此情況發(fā)生時(shí)，電子4L損耗，藉此使得當(dāng)額外的自由電子4未供應(yīng)至離子束2時(shí)，增加離子束2的凈空間電荷。因?yàn)樽杂呻娮?于其沿軌道繞磁場(chǎng)線16行進(jìn)時(shí)不可自磁性區(qū)域10的外部移動(dòng)至磁性區(qū)域10內(nèi)，所以在磁鐵12的磁性區(qū)域內(nèi)部，空間電荷中和問(wèn)題更加突出。在磁性區(qū)域10中替代損耗的電子4L通常是依靠離子束2產(chǎn)生電子來(lái)完成。同時(shí)，磁鐵12的磁場(chǎng)趨向于引導(dǎo)熱電子4H，以使其遷移至磁鐵12的平面磁極(planar pole)14，且因此增強(qiáng)了損耗的電子4L自離子束2的逃逸。當(dāng)磁性區(qū)域10中的由離子束2產(chǎn)生的電子不足以替代損耗的電子4L時(shí)，此情形可導(dǎo)致離子束2膨脹且進(jìn)一步引起離子束2的輸送損耗。應(yīng)了解，雖然將磁鐵12說(shuō)明成一分析器磁鐵，但該問(wèn)題將不限于一離子布植機(jī)內(nèi)的該特定磁鐵。
鑒于上文所述，此項(xiàng)技術(shù)中需要一離子布植機(jī)的磁鐵中具有經(jīng)改良的射束輸送效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一借由束縛一離子布植機(jī)的一磁鐵的一磁性區(qū)域內(nèi)的電子，以降低電子損耗且因此改良一低能量射束的輸送效率，從而改良鄰近該離子布植機(jī)的該磁鐵的空間電荷中和的方法以及裝置。本發(fā)明包括一用于一離子布植機(jī)的一磁鐵的磁極部件，前述磁極部件包括一外表面，前述外表面具有形成鄰近前述磁極部件的磁場(chǎng)集中區(qū)的多個(gè)磁場(chǎng)集中部件。遭遇該增強(qiáng)的磁場(chǎng)的電子沿相同磁場(chǎng)線反彈回去而不是經(jīng)允許而逃逸。本發(fā)明亦包括一分析器磁鐵，及包括前述磁極的離子布植機(jī)，及改良一離子布植機(jī)中的低能量離子束空間電荷中和的方法。
本發(fā)明的一第一態(tài)樣針對(duì)一用于一離子布植機(jī)中的一磁鐵的磁極，前述磁極包含一磁性部件，其用于安裝至前述磁鐵的一內(nèi)部部分，前述磁性部件包括一外表面，前述外表面包括形成鄰近前述磁性部件的磁場(chǎng)集中區(qū)的多個(gè)磁場(chǎng)集中部件。
本發(fā)明的一第二態(tài)樣包括一改良一離子布植機(jī)中的低能量離子束空間電荷中和的方法，前述方法包含以下步驟形成磁場(chǎng)集中區(qū)，其鄰近前述離子布植機(jī)的一磁鐵的一磁極，以束縛鄰近前述磁鐵的電子；以及將前述低能量離子束引入至前述磁鐵中，以使得受束縛的電子被引入至鄰近前述磁鐵的前述低能量離子束中。
本發(fā)明的一第三態(tài)樣包括一用于一離子布植機(jī)的分析器磁鐵，前述分析器磁鐵包含一磁極部件，其用于安裝至前述分析器磁鐵的一內(nèi)部部分，前述磁極部件包括一外表面，前述外表面包括形成鄰近前述內(nèi)部部分的磁場(chǎng)集中區(qū)的磁場(chǎng)集中部件。
一第四態(tài)樣包括一離子布植機(jī)，包含一離子源，其用于產(chǎn)生一離子束；一磁鐵，其包括至少一個(gè)具有一外表面的磁極部件，前述外表面包括形成鄰近前述磁性部件的磁場(chǎng)集中區(qū)的多個(gè)磁場(chǎng)集中部件；以及一布植室，其用于固持一將被前述離子束布植的目標(biāo)。
一第五態(tài)樣包括一用于一離子布植機(jī)的分析器磁鐵，前述分析器磁鐵包含一磁極；以及形成構(gòu)件，其用于形成鄰近前述磁極的磁場(chǎng)集中區(qū)。
通過(guò)下文對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述和其它特征會(huì)更明顯。


下文詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，并配合所附圖式，其中相似標(biāo)號(hào)標(biāo)示相似組件。
圖1展示一離子布植機(jī)的一現(xiàn)有的磁鐵的分解圖。
圖2展示根據(jù)本發(fā)明的包括一磁極部件的磁鐵的分解圖。
圖3展示圖2的磁極部件的透視圖。
圖4展示圖3的磁極部件的橫截面圖。
圖5展示圖3的磁極部件的一實(shí)施例的細(xì)節(jié)圖。
圖6展示圖3的磁極部件的第二實(shí)施例的細(xì)節(jié)圖。
圖7展示包括圖2的磁鐵為一分析器磁鐵的離子布植機(jī)的平面圖。
具體實(shí)施例方式
參看附圖，圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一離子布植機(jī)的磁鐵102的磁極部件100。如所說(shuō)明，將磁鐵102組態(tài)為一分析器磁鐵。為清楚起見(jiàn)，未展示磁鐵102的線圈。然而應(yīng)了解，本發(fā)明的教示可適用于離子布植機(jī)內(nèi)的任何磁鐵。如圖2中所示，磁極部件100經(jīng)組態(tài)以用于安裝至磁鐵102的內(nèi)部部分106。在一實(shí)施例中，磁極部件100包括自基底111凸起的外表面110。磁極部件100可由可用于磁鐵102內(nèi)的任何現(xiàn)在已知或稍后將發(fā)展的磁性材料構(gòu)成。
磁極部件100亦包括多個(gè)磁場(chǎng)集中部件112，其形成鄰近磁極部件100的集中磁場(chǎng)130(由圖2中的較粗磁場(chǎng)線指示)。如圖2及圖3中最佳地展示，每一磁極部件100具有一與內(nèi)部部分106(僅圖2)相匹配的曲線形狀。如圖2及圖3中所示，在一實(shí)施例中，磁場(chǎng)集中部件112沿該曲線形狀徑向伸展，雖然此可能并非總是必要的。磁場(chǎng)集中部件112可以各種形式提供。如僅在圖5及圖6中所示，在一較佳實(shí)施例中，每一磁場(chǎng)集中部件包括一在外表面110上的隆脊(ridge)120。如圖3-圖5中所示，隆脊120可由外表面110中的溝槽122形成。或者，如圖6中所示，隆脊120可形成為自外表面110凸起的部分124。
參看圖2，在運(yùn)作中，磁場(chǎng)集中部件112對(duì)磁鐵102產(chǎn)生磁鏡(magneticmirroring)情形?！按喷R”指示以下情形帶電粒子避免沿不斷增強(qiáng)的磁場(chǎng)方向行進(jìn)，而是僅在沿磁場(chǎng)線的鏡射路徑(mirrored-path)上行進(jìn)。在該配置中，集中部件112產(chǎn)生較小的磁場(chǎng)集中區(qū)130(由圖2中的較粗磁場(chǎng)線116指示)，其在磁場(chǎng)線末端提供增強(qiáng)的磁場(chǎng)。遭遇該增強(qiáng)的磁場(chǎng)的電子104(鏡射或俘獲電子)沿相同磁場(chǎng)線116反彈回去，而不是經(jīng)允許而例如逃脫至磁鐵102的環(huán)繞壁(未圖示)。結(jié)果，該等電子104可用來(lái)重新加入至離子束132中。因此，磁極部件100在不需要額外裝置且不影響離子束132的情況下束縛電子。
本發(fā)明亦包括在一離子布植機(jī)中改良低能量離子束空間電荷中和的方法，包括形成磁場(chǎng)集中區(qū)130，其鄰近該離子布植機(jī)的磁鐵102的磁極100，以束縛鄰近該磁鐵的電子104；及將低能量離子束132引入至磁鐵102中，以使得受束縛的電子104被引入至鄰近磁鐵102的低能量離子束132中。
如圖7中所示，本發(fā)明亦包括離子布植機(jī)200，其中包括離子源(ionsource)242，其用于產(chǎn)生一離子束132；上文所述的磁鐵102(說(shuō)明為分析器磁鐵)；及布植室(implant chamber)2 08，其用于固持將被離子束132布植的目標(biāo)206。除上述組件外，離子布植機(jī)200可包括氣流(gas flow)240；抑制電極(suppression electrode)2 48，其用于聚焦離子束132；汲取電極(extraction electrode)250；一或多個(gè)操作馬達(dá)(manipulatormotor)252，其用于抑制/汲取電極248、250；減速系統(tǒng)(decelerationsystem)258，其使離子束132減速；質(zhì)量狹縫(mass slit)260；前掃描抑制電極262；水平掃描板264；后掃描抑制電極266；氮?dú)?N2)排放孔268；修正器磁鐵(corrector magnet)270；及限制孔徑(limiting aperture)272。減速系統(tǒng)258可包括聚焦離子束132的聚焦電極256。減速系統(tǒng)258可經(jīng)組態(tài)以使其亦可充當(dāng)增加離子束132的能量的加速系統(tǒng)。包括分析器磁鐵102在內(nèi)的每一上述組件受系統(tǒng)控制器220監(jiān)控并回應(yīng)于系統(tǒng)控制器220。雖然已經(jīng)說(shuō)明一樣本離子布植機(jī)200的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)了解，本發(fā)明的教示可應(yīng)用于任何離子布植機(jī)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明；任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于前述磁極包含一磁性部件，其用于安裝至前述磁鐵的一內(nèi)部部分，前述磁性部件包括一外表面，前述外表面包括形成鄰近前述磁性部件的磁場(chǎng)集中區(qū)的多個(gè)磁場(chǎng)集中部件。
2.如權(quán)利要求1所述的用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于其中前述磁性部件具有一與前述內(nèi)部部分匹配的曲線形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于其中前述多個(gè)磁場(chǎng)集中部件沿前述曲線形狀徑向伸展。
4.如權(quán)利要求1所述的用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于其中每一磁場(chǎng)集中部件包括一隆脊。
5.如權(quán)利要求4所述的用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于其中每一隆脊自前述外表面凸起。
6.如權(quán)利要求4所述的用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于其中每一隆脊由前述外表面中的溝槽形成。
7.如權(quán)利要求1所述的用于在離子布植機(jī)中使用的磁鐵的磁極，其特征在于其中前述磁性部件包括一基底且前述外表面自前述基底凸起。
8.一種改良在離子布植機(jī)中的低能量離子束空間電荷中和的方法，其特征在于前述方法包含以下步驟形成磁場(chǎng)集中區(qū)，其鄰近前述離子布植機(jī)的一磁鐵的一磁極，以束縛鄰近前述磁鐵的電子；以及將前述低能量離子束引入至前述磁鐵中，以使得前述受束縛的電子被引入至鄰近前述磁鐵的前述低能量離子束中。
9.一種用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于前述分析器磁鐵包含一磁極部件，其用于安裝至前述分析器磁鐵的一內(nèi)部部分，前述磁極部件包括一外表面，前述外表面包括形成鄰近前述內(nèi)部部分的磁場(chǎng)集中區(qū)的磁場(chǎng)集中部件。
10.如權(quán)利要求9所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中前述內(nèi)部部分以及前述磁極部件具有一曲線形狀。
11.如權(quán)利要求10所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中前述磁場(chǎng)集中部件沿前述曲線形狀徑向伸展。
12.如權(quán)利要求9所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中前述磁極部件包括一基底且前述外表面自前述基底凸起。
13.如權(quán)利要求9所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中每一磁場(chǎng)集中部件包括一隆脊。
14.如權(quán)利要求13所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中每一隆脊自前述外表面凸起。
15.如權(quán)利要求13所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中每一隆脊由前述外表面中的溝槽形成。
16.如權(quán)利要求13所述的用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于其中前述分析器磁鐵包括一在其一第一末端與一第二末端處的磁極部件。
17.一種離子布植機(jī)，其特征在于包含一離子源，其用于產(chǎn)生一離子束；一磁鐵，其包括至少一個(gè)具有一外表面的磁極部件，前述外表面包括形成鄰近前述磁性部件的磁場(chǎng)集中區(qū)的多個(gè)磁場(chǎng)集中部件；以及一布植室，其用于固持一將被前述離子束布植的目標(biāo)。
18.如權(quán)利要求17所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中前述磁極部件具有一曲線形狀。
19.如權(quán)利要求17所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中前述多個(gè)磁場(chǎng)集中部件中的每一者包括一隆脊。
20.如權(quán)利要求19所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中每一隆脊沿前述磁極部件的一曲線形狀徑向伸展。
21.如權(quán)利要求19所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中每一隆脊自前述外表面凸起。
22.如權(quán)利要求19所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中每一隆脊由前述外表面中的溝槽形成。
23.如權(quán)利要求17所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中每一磁極部件包括一基底且前述外表面自前述基底凸起。
24.如權(quán)利要求17所述的離子布植機(jī)，其特征在于其特征在于其中前述磁鐵包括一在其一第一末端與一第二末端處的磁極部件。
25.如權(quán)利要求17所述的離子布植機(jī)，其特征在于其中前述磁鐵為前述離子布植機(jī)的一分析器磁鐵。
26.如權(quán)利要求17所述的離子布植機(jī)，其特征在于更包含一減速系統(tǒng)，其用于使前述離子束減速。
27.一種用于離子布植機(jī)的分析器磁鐵，其特征在于前述分析器磁鐵包含一磁極；以及形成構(gòu)件，其用于形成鄰近前述磁極的磁場(chǎng)集中區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種借由束縛一離子布植機(jī)的一磁鐵的一磁性區(qū)域內(nèi)的電子，以降低電子損耗且因此改良一低能量射束的輸送效率，從而改良鄰近該離子布植機(jī)的該磁鐵的空間電荷中和的方法以及裝置。提供一用于一離子布植機(jī)的一磁鐵的磁極部件，前述磁極部件包括一外表面，其具有形成鄰近前述磁極部件的磁場(chǎng)集中區(qū)的多個(gè)磁場(chǎng)集中部件。遭遇該增強(qiáng)的磁場(chǎng)的電子沿相同磁場(chǎng)線反彈回去而不是經(jīng)允許而逃逸。本發(fā)明亦提供一分析器磁鐵以及包括前述磁極的離子布植機(jī)，因此實(shí)現(xiàn)了一改良一離子布植機(jī)中的低能量離子束空間電荷中和的方法。
文檔編號(hào)H01J37/317GK101095209SQ200580045542
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者安東尼·雷諾, 約瑟·C·歐爾森, 張昇吾, 詹姆士·貝福 申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司