專利名稱：操控離子束的系統(tǒng)與方法
技術領域：
本揭示是關于離子束。更特定言之，本揭示是關于布植系統(tǒng)內(nèi)的帶狀離子束的旋轉。
背景技術：
束線離子布植器提供用于處理工件的離子束。此離子束可為點狀離子束或帶狀離子束，且可藉由離子束移動、工件移動或兩者的組合而跨越工件的前表面分布。點狀離子束具有大致圓形或橢圓形的剖面，而帶狀離子束具有大致矩形的剖面。轉至圖1，說明如現(xiàn)有技術中已知的提供用于處理工件110的帶狀離子束104的束線離子布植器100的平面圖。束線布植器100包含離子源102、提取電極總成122、四極透鏡124、熟習此項技術者已知的其他束線組件(未說明)以及具有平板112以支撐工件110 以用于由帶狀離子束104處理的終端站126。終端站126亦包含熟習此項技術者已知的額外組件。舉例而言，終端站126通常包含自動化工件處置設備。由離子束橫越的整個路徑在離子布植期間撤出。束線離子布植器100亦可具有控制器(未說明)以控制多種子系統(tǒng)以及其組件。在描述已知束線離子布植器100的操作之前，界定由帶狀離子束104的質心(centroid)界定Z軸的笛卡爾坐標系統(tǒng)(Cartesian coordinate system)為有幫助的。由X以及Y軸界定的X-Y平面如由圖I的坐標系統(tǒng)所示正交于Z軸，其中X沿著帶狀離子束的寬尺寸，且Y跨越薄尺寸。在操作中，自輸入饋入氣體的激勵，電漿形成于離子源102的離子源腔室中。提取電極總成122定位為接近離子源腔室的細長提取孔隙，且經(jīng)加偏壓以將離子自此提取孔隙提取至良好定義的帶狀離子束104中。在此情況下，帶狀離子束104在X方向上具有寬度(W)且在Y方向上具有高度(H)。四極透鏡124在帶狀離子束104會通過以將力施加于離子束上的間隙中產(chǎn)生四極磁場，此等力在水平平面(X-Z平面)中擴展離子束104的寬度且在垂直平面(Y-Z平面)中收縮離子束的高度。圖2為更詳細的已知四極透鏡124的透視圖，而圖3為在于Z方向或帶狀離子束104的行進方向上向下游看時同一四極透鏡124的端視圖略圖。四極透鏡124包含間隔開的上部磁心部件302以及下部磁心部件304以形成帶狀離子束104可通過的間隙306。多個線圈可沿著上部磁心部件302以及下部磁心部件304纏繞。左反感線圈(bucking coil) 320、中央線圈322以及右反感線圈324可圍繞上部磁心部件302纏繞。類似地，左反感線圈326、中央線圈328以及右反感線圈330可圍繞下部磁心部件304纏繞。反感線圈將磁路中的循環(huán)通量保持于0以避免飽和，且防止長程偶極場展開至所述場可能不合需要的其他區(qū)域。線圈中的電流的方向由圖2中的箭頭以及圖3的符號340、342說明。接近間隙306的邊界條件提供四極場，此四極場在水平平面(X-Z平面)中擴展帶狀離子束104的寬度且在垂直平面(Y-Z平面)中收縮帶狀離子束104的高度，以提供后續(xù)束線的所要縱橫比。當在帶狀離子束的行進方向上向下游看而自圖3的透視圖檢視時，接近帶狀離子束104的中央線圈322,328的彼等部分370、372中的電流方向指向頁面之外。
在撞擊工件110之前，帶狀離子束104可由位于四極透鏡124下游的其他束線組件(未說明)操控，諸如質譜分析器、角度校正器以及減速透鏡(僅舉幾個例子)。由平板112支撐的工件110的前表面界定工件平面118。工件110可包含(但不限于)半導體晶圓、平面板、太陽能面板以及聚合物基板。工件平面118處的帶狀離子束104可具有等于或大于工件110的寬度(W)。平板112在正交于帶狀離子束104的長尺寸的方向上(例如，在Y方向上)驅動工件，以將帶狀離子束分布于工件110的整體之上。不幸的是，在帶狀離子束的產(chǎn)生過程中，電場或磁場中的機械容限以及其他未控制的變化隨著離子束沿著束線前進或隨著離子束沖擊工件而常常產(chǎn)生離子束的輪廓的不合需要的可變性。此等變數(shù)中的一者可在本文中稱為離子束的"卷動"(roll)，亦即，環(huán)繞離子束的主軸(或Z軸)的旋轉。舉例而言，圖4說明工件平面118處的帶狀離子束104的剖面圖。熟習此項技術者將認識到，帶狀離子束的剖面形狀可為近似于圖4中所說明的形狀的大體不規(guī)則的形狀。圖4的帶狀離子束104已圍繞Z軸卷動，其中帶狀離子束104的左側已如箭頭402所指示而向上旋轉，且右側已如箭頭404所指示而向下旋轉。圖5為說明實際400eV硼離子束的不合需要的卷動失常的另一實例的帶狀離子束的二維 輪廓。類似于圖4，圖5的帶狀離子束已在所述帶狀離子束的左側向上卷動且在所述帶狀離子束的右側向下卷動。其他不合需要的卷動失常亦可處于相反方向上，其中所述帶的左側向下旋轉且右側向上旋轉。此等卷動失常的缺點可包含沿著束線向下減少的傳輸，因為部分帶狀離子束可無意中撞擊束線離子布植器的不同部分。另外，可導致帶狀離子束撞擊晶圓的入射角的不良控制。因此，在此項技術中需要克服上述不足以及缺點的裝置與方法。
發(fā)明內(nèi)容
在本揭示的一個實施例中，使用一種操控具有主軸的離子束的四極透鏡。所述四極透鏡包含上部部件，所述上部部件具有第一線圈以及第二線圈，所述線圈大體配置于所述上部部件的不同區(qū)域中且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第一電流以及第二電流。所述透鏡還包含下部部件，所述下部部件具有第三線圈以及第四線圈，所述線圈大體配置成與各別第一線圈以及第二線圈相對且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第三電流以及第四電流。所述四極透鏡亦包含透鏡間隙，所述透鏡間隙界定于所述上部部件與所述下部部件之間，且經(jīng)組態(tài)以傳輸所述離子束，其中所述第一至第四電流產(chǎn)生45度四極場，所述四極場圍繞所述離子束的主軸在所述離子束上施加旋轉力。在另一實施例中，一種使用四極透鏡控制離子布植系統(tǒng)中的離子束的方法包含偵測所述離子束在相對于所要平面的第一方向上圍繞其主軸的旋轉；以及產(chǎn)生正交于所述所要平面的力集合，其中所述力集合在與所述第一方向相反的第二方向上旋轉所述離子束。
參照附圖以更了解本揭示，附圖在此并入本文參考且其中圖I為現(xiàn)有技術束線離子布植器的平面圖。圖2為圖I的現(xiàn)有技術四極透鏡的透視圖。
圖3為圖2的四極透鏡的示意性端視圖。圖4為說明卷動失常的圖I的帶狀離子束的剖面圖。圖5為說明具有卷動失常的帶狀離子束的二維輪廓的實際帶狀離子束的剖面圖。圖6為根據(jù)本揭示的實施例的具有透鏡的束線離子布植器的平面圖。圖7A為具有卷動失常的帶狀離子束的剖面圖。圖7B為不具有卷動失常的理想帶狀離子束的剖面圖。圖8a至圖8e為展示符合本揭示的實施例的例示性透鏡中的電流、磁場以及力的空間配置的剖面圖。圖9為符合本揭示的實施例的透鏡的另一實施例的視圖。 圖10為符合圖9的透鏡的圖形說明。圖11為展示針對圖8a至圖8e以及圖9的實施例的離子束模擬的結果的圖表。
具體實施例方式現(xiàn)將在下文參看展示本發(fā)明的實施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以許多不同形式體現(xiàn)且不應解釋為限于本文所闡述的實施例。實情為，提供此等實施例，以使得本揭示將為詳盡且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本發(fā)明的范疇。在附圖中，相似數(shù)字遍及全文指代相似元件。圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有透鏡607的束線離子布植器600的平面圖。類似地標記類似于圖I的離子布植器600的其他組件，且因此在本文中省略任何重復描述。大體而言，透鏡607可提供正交于帶狀離子束的所要平面的力，以改良非預期的卷動失常。舉例而言，圖7A說明已遭受非預期的卷動失常的類似于圖5的帶狀離子束(在工件平面118處)的剖面圖。卷動失常使帶狀離子束的平面p相對于所示的X-Z平面稍微旋轉，此可在四極透鏡的孔隙內(nèi)界定平面，如圖3中所示。此卷動失?？山逵纱隧椉夹g中已知的二維束輪廓設備(未說明)來偵測。在一種情況下，位于透鏡上游的成角度的遮蔽件(angledshield)可含有離子束感測器陣列，此陣列可跨越帶狀離子束被驅動以在其被驅動時阻擋部分帶狀離子束。藉由分析來自感測器陣列的信號，可獲得帶狀離子束的二維輪廓。諸如二維輪廓的信息可接著轉遞至離子布植系統(tǒng)的處理器以及/或控制器，所述處理器以及/或控制器可發(fā)送適當信號以調整四極透鏡，諸如透鏡607。所述信號可發(fā)送至耦接至透鏡的電源供應器，以提供控制透鏡的操作的適當電流，如下文進一步描述。為了校正圖7A的所偵測的卷動失常，透鏡607可經(jīng)組態(tài)以提供正交于帶狀離子束的所要平面(例如，圖7A的實例中的X-Z平面)的力(Fl)以及(F2)。力(Fl)以及(F2)使帶狀離子束在此實例中旋轉至左側，以使得工件平面處的所得帶狀離子束接近理想對準，其中平面P對準成平行于X-Z平面，如圖7B中所說明。力(Fl)以及(F2)的方向亦可顛倒以使得帶狀離子束旋轉至右側以校正相反類型的卷動失常。在圖7B的實例中，帶狀離子束的長尺寸或寬度(W)沿著X軸。熟習此項技術者將了解，帶狀離子束的寬度(W)的理想位置可處于任何方向上。舉例而言，帶狀離子束的長尺寸可沿著Y軸，且透鏡607將相應地重新定位以提供正交于Y-Z平面的力(Fl)以及(F2)。在圖6的實施例中，透鏡607在帶狀離子束104的行進方向上直接位于提取電極總成122的下游。在此位置，透鏡607能夠在提取之后立即校正非預期的卷動失常，以最小化在帶狀離子束與任何下游組件之間的非預期離子束撞擊?；蛘?，依據(jù)其他考慮因素，透鏡607可沿著束線位于其他位置。轉至圖8a至圖Se，說明透鏡607的一個實施例，其中現(xiàn)有的四極透鏡(諸如，早先詳述的透鏡124)經(jīng)修改以亦校正非預期的卷動失常。在圖8a至圖Se中的視圖中所描繪的區(qū)域大體指示電流的空間分布，其可體現(xiàn)于單一或多個線圈中。因此，諸如部分808的部分可或者被稱為區(qū)域或線圈。在任一狀況下，應注意，圖8a至圖Se中所描繪的部分僅描繪透鏡間隙306附近的區(qū)域，且非整個線圈。圖8a至圖Se中所呈現(xiàn)的視圖類似于圖3的視圖，因為提供了 在帶狀離子束104的行進方向上看下游的透視圖。為了說明清晰起見，僅說明接近間隙306的中央線圈的部分(未說明反感線圈以及相關聯(lián)的上部磁心部件以及下部磁心部件)。圖8a說明接近帶狀離子束的中央線圈的彼等部分370、372中的電流方向(如圖3中早先詳述)。相應的正交四極磁場產(chǎn)生力(F3)以及(F4)，所述力起作用以在帶狀離子束104的左極端以及右極端上施加向外力，如圖8b中所說明。根據(jù)此實施例，透鏡607可經(jīng)組態(tài)以傳輸電流，其中力F3以及F4與圖3的現(xiàn)有的透鏡124所產(chǎn)生的力相當。另外，在此實施例中，透鏡607經(jīng)組態(tài)以產(chǎn)生傾向于抵消帶狀離子束卷動失常的電流。圖8c說明亦定位成接近帶狀離子束的額外卷動失常電流。左上部分808可具有定向至頁面中的電流，而右上部分810類似于視圖(a)的情況可具有定向至頁面之外的電流。左下部分812可具有定向至頁面之外的電流，而右下部分814可具有定向至頁面中的電流。圖Sc中所示的電流的分布起作用以在間隙306中產(chǎn)生四極磁場，此磁場圍繞主軸旋轉45度(在本文中亦稱為"45度四極場"或"45度四極磁場")。圖8d描繪在帶狀離子束104通過間隙306時由45°四極磁場產(chǎn)生的力(F5)以及(F6)。力F5、F6針對帶狀離子束104正交于所要X-Z平面，其起作用以校正卷動失常，其中此帶狀離子束的左側已向下旋轉且右側已向上旋轉。為了校正相反卷動失常，可藉由控制部分808、810、812以及814中的電流的方向而顛倒力(F5)以及(F6)的方向。圖8e表示圖8a以及圖8c的電流的疊加。根據(jù)本發(fā)明，在圖8a以及圖8c中所描繪的電流可存在于一個線圈繞組集合上。在本發(fā)明的例示性實施例中，45°四極磁場的強度可為約0. I屈光度(diopter)，亦即，約0. 05屈光度至約0.2屈光度，且正交四極磁場的強度可為約2屈光度，亦即，約I屈光度至4屈光度。因為帶狀離子束的卷動校正通常所需的強度為約0. I屈光度且典型正交四極的強度為約2屈光度，所以用于線圈中以產(chǎn)生圖Sc、圖8d中所描繪的場的電流的振幅通常僅為用于線圈的產(chǎn)生圖8a、圖Sb的電流的電流的振幅的約10%。因此，與圖8a的電流位準相比，在圖8e中所描繪的圖8a以及圖8c的電流的疊加產(chǎn)生在左上部分820以及右下部分826上定向至頁面之外的稍微較小的電流，其中圖8c的電流實際上自圖8a的電流減去。另外，此疊加亦產(chǎn)生在右上部分822以及左下部分824上定向至頁面之外的稍微較大的電流，其中圖Sc的電流實際上與視圖8a的電流相加。因此，透鏡607可藉由線圈集合體現(xiàn)，此集合接近透鏡間隙306的上部邊界以及下部邊界產(chǎn)生自頁面出來的凈電流，其中此電流針對對角相對部分822、824的一個集合比針對對角相對部分820、826的另一集合稍高。在一個實例中，圖8e的電流的空間組態(tài)可藉由六個獨立線圈產(chǎn)生，此等線圈各自配置于對應于部分370、372以及808至814的各別區(qū)域中。在此實例中，產(chǎn)生圖8a的相對較大的正交四極場(對應于部分370、372)的線圈可與產(chǎn)生相對較小的45度四極場(對應于部分808至814)的線圈沿著上部磁心以及下部磁心在空間上重疊。在另一實例中，圖Se的電流的空間組態(tài)可藉由四個獨立線圈產(chǎn)生，此等線圈各自配置于對應于部分808至814的各別區(qū)域中。因此，圖8e中的本發(fā)明的組態(tài)的特點在于，接近透鏡間隙的線圈的區(qū)域中的凈電流針對上部部件以及下部部件的所有區(qū)域處于相同方向上。此情形不管區(qū)域820至826各自在各別區(qū)域內(nèi)包括單一線圈或是包括多個線圈均成立。在單線圈區(qū)域的狀況下，每一線圈中的電流接近透鏡間隙在相同方向上流動，如圖Se中所描繪。在給定區(qū)域(諸如，區(qū)域820)包括多個線圈的狀況下，此多個線圈可經(jīng)組態(tài)以提供在相反方向上流動的電流，如圖8a以及圖Sc中所描繪(比較區(qū)域或線圈808與區(qū)域或線圈370)。凈電流產(chǎn)生，因為一個線圈中的電流振幅大于另一線圈中的電流振幅。此外，根據(jù)圖8e的實施例，凈電流的方向在具有相反電流的區(qū)域中(例如，區(qū)域820)與在具有平行電流的區(qū)域中(參見(例如)區(qū)域822的線圈370以及810)為相同的。
根據(jù)本發(fā)明，在離子束工藝(諸如，離子布植)的操作期間，可使用二維束輪廓裝置來感測非預期的卷動失常(諸如，卷動至左側)。作為回應，控制器(未說明)可控制提供電流至圖8a以及圖Sc的線圈的電源供應器以達成兩個電流集合的所要疊加，如圖Se中所說明，其提供力(F3)、(F4)、(F5)以及(F6)的正確量值以及方向以既使用力(F3)以及(F4)擴展帶狀離子束亦更重要地使用力(F5)以及(F6)校正任何非預期的卷動失常?？山逵煽刂圃趫D8c的卷動失常校正線圈中的電流的方向而控制力(F5)以及(F6)的方向。可藉由控制提供至對應于部分370、372的中央線圈的電流的振幅與對應于部分808至814的卷動失常校正線圈中的電流振幅相比的比率而控制力(F5)以及(F6)的量值。圖9為符合本發(fā)明的實施例的透鏡907的另一實施例的端視圖。與圖8c至圖8e的突變(abrupt)組態(tài)相反，圖9中的線圈組態(tài)包括分級(graded)組態(tài)。如本文所使用，術語"分級組態(tài)"大體指代線圈(其可環(huán)繞磁心纏繞)的組態(tài)，其中在平行于磁心軸的方向上每單位長度的線圈中的電流振幅沿著磁心軸的長度變化。在分級組態(tài)的一個實例中，沿著磁心軸每單位長度的線圈中的繞組(winding)的量(繞組密度)隨沿著磁心的位置而改變。在分級組態(tài)中，每單位長度的繞組的量可自右至左或自左至右以單調型式減小，且繞組可跨越透鏡的中線延伸，如下文進一步論述。亦參看圖8c，與提供于透鏡的垂直中線833 (以及離子束的中央)處的電流的突然改變相比，線圈具有分級組態(tài)的在圖9中所示的本發(fā)明的實施例隨自中線920的左側至右側的位置而產(chǎn)生較具逐漸性的電流改變。藉由在用以產(chǎn)生透鏡電流的線圈的不同部分中使用可變數(shù)目個匝(turns)而產(chǎn)生此逐漸電流改變。透鏡907的上部部件包含左上線圈910、右上線圈912，而透鏡907的下部部件包含左下線圈914以及右下線圈916。值得注意的是，如圖9中示意性說明，線圈910至916中的每一者跨越透鏡907的中線而延伸。舉例而言，自圖9的觀點而言，線圈910主要環(huán)繞磁心302配置于上部部件922的左部分中，但亦延伸至上部部件的右部分中。然而，如較小陰影區(qū)域所指示，與左部分910a相反，線圈910的繞組的數(shù)目在右部分910b上顯著較低。線圈910的繞組的數(shù)目(亦即，沿著方向L每單位長度的繞組的數(shù)目)可在左上區(qū)域以及右上區(qū)域兩者中自右至左減小，如圖9所提議。如圖9中進一步說明，線圈912可以與線圈910類似但相反的方式分級。換言之，線圈912亦跨越中線920延伸，但繞組的數(shù)目(每單位長度的數(shù)目)隨自左至右沿著L的位置而增加。配置于下部磁心304上的線圈914以及916可以與線圈910、912的方式類似的方式分級。在一個實施例中，反感線圈區(qū)域中的散熱片(fins)可被移除，而中央部分中的散熱片904可保留?？墒褂酶郊涌臻g來在反感線圈(未圖示)中維持與分級的四極線圈中相同的數(shù)目個匝。在圖9中所描繪的另一實施例中，配置線圈910至916的區(qū)域與已知透鏡相比可延長；舉例而言，延長至包括自中央起包括六個散熱片的區(qū)域，同時維持散熱片間距(參見圖3中的已知透鏡124的五散熱片組態(tài))。根據(jù)本發(fā)明，透鏡907提供正交四極場以及45度四極場兩者的獨立調整。如圖9中進一步說明，對應于線圈912以及914的深色繞組可由一個電源供應器(QlL)驅動，而對應于線圈910以及916的淺色繞組可由另一電源供應器(QlR)驅動。藉由一起調整兩個電源供應器，有可能調整正交四極的強度。藉由調整由兩個電源供應器(QlL)以及(QlR)提供的電流的比率，有可能改變45度四極場以校正離子束104的卷動失常。
圖10為符合圖9的透鏡的透鏡1007的另一描繪，透鏡1007可產(chǎn)生正交四極以及旋轉四極的疊加效應。圖10的圖省略對反感線圈的顯示。類似于透鏡907，透鏡1007提供一系列分級線圈1010、1012、1014以及1016，此等線圈各自主要配置于透鏡1007的各別象限中。然而，如同線圈910至916，線圈1010至1016中的每一者中的繞組跨越中線1020而延伸。左上線圈1010以及右下線圈1016由供應器QlL供電，而右上線圈1012以及左下線圈1014由供應器QlR供電。當以與電源供應器QlR所提供的電流相反的由電源供應器QlL提供的不同電流來操作時，透鏡1007產(chǎn)生45度四極場，此四極場以相對于帶狀離子束104的所要平面(例如，X-Z平面)的直角而誘發(fā)力，且可由此校正非預期的卷動失常。透鏡1007亦可經(jīng)組態(tài)以藉由如上文大體關于圖8a至Se所述而操作來產(chǎn)生正交四極場。因此，在一個實例中，線圈1010至1016中的每一者可在接近離子束的區(qū)域中傳輸自頁面出來的電流，而來自對線圈812、814供電的QlR的電流稍微大于由QlL所供電的線圈810、816傳輸?shù)碾娏?。分級線圈組態(tài)提供透鏡1007的左側與右側之間的電流密度的逐漸改變，而非中線1020處的電流密度的突然改變。此情形可產(chǎn)生較具線性的離子束移位行為，如下文關于圖11所詳述。本發(fā)明的四極透鏡的分級(圖9以及圖10)以及突變(圖8c至8e)組態(tài)兩者的一個共同特征在于，可使接近透鏡間隙的電流密度(振幅)相對于處于頂部部分與底部部分之間的透鏡間隙中的透鏡中平面M(參見圖9)不對稱且平行于此等部分的軸。舉例而言，凈電流差存在于相對的各別上部部分820與下部部分824之間，且亦存在于圖Se的透鏡實施例中的部分822與826之間。在沿著方向LI的橫向位置Pl以及P2，與上部部分820相t匕，電流密度在下部部分824中較高，而在橫向位置P3以及P4，與上部部分822相比，電流密度在下部部分826中較小。在沿著方向LI的不同點處于頂部部分與底部部分之間的此凈電流密度差允許產(chǎn)生旋轉四極場，所述四極場以相對于離子束104的平面的直角而產(chǎn)生力(諸如，力F5以及F6)，此等力又使通過的離子束104旋轉，此可校正卷動失常。此外，本發(fā)明提供用以產(chǎn)生旋轉四極場且確保旋轉四極場對稱的方式。除上文所論述的頂部與底部不對稱之外，本發(fā)明的實施例亦提供電流的對角對稱(亦即，大體圍繞離子束的主軸的180度旋轉對稱)，以提供均勻分布的旋轉場。特定言之，電流可自共同電源供應器供應至對角相對的線圈對的兩個集合中的每一者(參見(例如)線圈對808、814以及810、812)。此外，可類似地設計線圈中的每一者。因此，當由共同供應器供電時，第一對角對的第一線圈中的電流分布與此對的另一線圈的電流分布匹配。類似地，第二對角對的第一線圈中的電流分布與此對的另一線圈的電流分布匹配。此情形幫助確保沿著四極透鏡的上部部件自左至右的電流分布與沿著四極透鏡的下部部件自右至左的電流分布匹配，藉此產(chǎn)生對稱旋轉的四極場。因此，作用于通過的離子束104上的來自對稱旋轉的四極場的力產(chǎn)生均勻旋轉，其中此離子束的形狀跨越其寬度維持于一階(first order)。圖11為呈現(xiàn)對比圖8a至圖8e的實施例與圖9的實施例的模擬結果的圖表。正方形1102繪示圖8a至圖Se的設計的結果，其具有透鏡的右部分與左部分之間的電流密度的突變步階，而點1104說明圖9的分級線圈實施例的輸出，其中跨越帶狀離子束的寬度在右部分與左部分之間，隨著針對QlR的繞組向上線性變化，針對電源供應器QlL的繞組的數(shù)目向下線性變化，如圖9中所說明。盡管兩個實施例有效于卷動失常校正，但點1104的曲線說明相對而言較具線性的移位行為自分級線圈組態(tài)產(chǎn)生。
因此，提供透鏡架構，其具有在帶狀離子束上方以及下方于相反方向上行進的電流分量(current component),以允許以相對于帶狀離子束的所要平面的直角而產(chǎn)生力。藉由亦使頂部上自左至右的總電流密度以及類似地底部上自右至左的總電流密度變化，帶狀離子束的平均方向可不更改，而邊緣可旋轉以實現(xiàn)對非預期的卷動失常的所要校正。另外，提供單一透鏡元件內(nèi)的兩個可獨立調整的四極。換言之，藉由提供兩個可獨立調整的四極來提供用于控制所得四極的主角度的電構件，所述四極的總和為所得四極，其中主角度根據(jù)所述兩個可獨立調整的四極的比率而變化。此外，提供允許藉由隨透鏡的連續(xù)線圈的橫向位置調整匝數(shù)而最佳化對帶狀離子束的校正的線性的設計?？稍谡{諧(tunning)程序期間進行對非預期的卷動失常的校正，以促進帶狀離子束與孔隙以及束線中的組件的對準。亦可達成跨越晶圓的寬度在垂直方向上的布植角度的變化的減小。本揭示并不因本文所述的特定實施例而在范疇上受限制。實際上，除本文所述的內(nèi)容之外，一般熟習此項技術者自前述描述以及附圖亦將顯而易見本揭示的其他各種實施例以及對本揭示的修改。因此，此等其他實施例以及修改意欲落入本揭示的范疇內(nèi)。此外，盡管本文已出于特定目的在特定環(huán)境中于特定實施方案的情形下描述了本揭示，但一般熟習此項技術者將認識到，其適用性不限于此，且本揭示可出于任何數(shù)目個目的有益地實施于任何數(shù)目個環(huán)境中。因此，應鑒于如本文所述的本揭示的完全廣度以及精神來解釋下文所闡述的權利要求。
權利要求
1.ー種四極透鏡，其用于操控具有主軸的離子束，其包括 上部部件，其具有第一線圈以及第ニ線圈，所述第一線圈以及所述第二線圈大體配置于所述上部部件的不同區(qū)域中且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第一電流以及第ニ電流； 下部部件，其具有第三線圈以及第四線圈，所述第三線圈以及所述第四線圈大體配置成與各別所述第一線圈以及所述第二線圈相對且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第三電流以及第四電流；以及 透鏡間隙，其界定于所述上部部件與所述下部部件之間，且經(jīng)組態(tài)以傳輸所述離子束，其中所述第一電流至所述第四電流產(chǎn)生45度四極場，所述45度四極場圍繞所述離子束的所述主軸在所述離子束上施加旋轉カ。
2.如權利要求I所述的四極透鏡，其中在所述第一線圈至所述第四線圈中的每ー者中接近所述透鏡間隙的電流在相對于所述主軸的共同方向上行迸。
3.如權利要求2所述的四極透鏡，其中所述上部部件具有第一半部以及第ニ半部，且所述下部部件具有第一半部以及第ニ半部，所述第一線圈以及所述第二線圈中的每ー者僅分別環(huán)繞所述第一部件的所述第一半部以及所述第二半部而配置，且所述第三線圈以及所述第四線圈僅分別環(huán)繞所述第二部件的所述第一半部以及所述第二半部而配置。
4.如權利要求3所述的四極透鏡，其中在所述第一線圈以不同于所述第二線圈的電流振幅的電流振幅供電且所述第三線圈以不同于所述第四線圈的電流振幅的電流振幅供電時，電流振幅的突然改變發(fā)生于所述上部部件與所述下部部件的各別半部之間。
5.如權利要求2所述的四極透鏡，其中所述第一線圈至所述第四線圈中的每ー者以分級組態(tài)來配置，以使得在所述第一線圈以不同于所述第二線圈的電流振幅的電流振幅供電且所述第三線圈以不同于所述第四線圈的電流振幅的電流振幅供電時，電流振幅的逐漸改變發(fā)生于所述上部部件與所述下部部件的各別區(qū)域之間。
6.如權利要求I所述的四極透鏡，其中所述第一電流以及所述第四電流相同，且所述第二電流以及所述第三電流相同。
7.如權利要求I所述的四極透鏡，其中所述第一線圈至所述第四線圈可交互操作以產(chǎn)生四極場，所述四極場在正交于所述離子束的所述行進方向的方向上施加向外定向的力。
8.如權利要求I所述的四極透鏡，其中在所述第一線圈至所述第四線圈被供電時，所述透鏡經(jīng)組態(tài)以在所述第一線圈至所述第四線圈中產(chǎn)生電流，所述電流相對于處于所述透鏡間隙中的透鏡中平面不對稱且平行于所述上部部件以及所述下部部件。
9.如權利要求6所述的四極透鏡，其中所述第一電流至所述第四電流回應于來自離子布植系統(tǒng)的控制器的控制信號而更改，以便修改以下各項中的一或多者所述旋轉力的方向以及所述旋轉力的量。
10.一種系統(tǒng)，其用于控制離子布植器中的離子束的旋轉，其包括 偵測器，其用于量測所述離子束的束輪廓，所述離子束包括主軸以及垂直于所述主軸的平面軸； 控制器，其用于自所述偵測器接收束輪廓信息，且用于發(fā)送控制信號以控制第一輸出電流以及第ニ輸出電流；以及 四極透鏡，其包括上部部件，其具有第一線圈以及第ニ線圈，所述第一線圈以及所述第二線圈大體配置于所述上部部件的各別第一區(qū)域以及第二區(qū)域中且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第一電流以及第ニ電流；以及 下部部件，其具有第三線圈以及第四線圈，所述第三線圈以及所述第四線圈大體配置干與所述上部部件的各別第一線圈以及第ニ線圈相対的各別第三區(qū)域以及第四區(qū)域中且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第三電流以及第四電流；以及 透鏡間隙，其界定于所述上部部件與所述下部部件之間，且經(jīng)組態(tài)以傳輸所述離子束，以至于產(chǎn)生四極場，所述四極場具有根據(jù)所述第一輸出電流以及所述第二輸出電流來確定的角度。
如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中接近所述透鏡間隙的所述第一區(qū)域至所述第四區(qū)域具有相關聯(lián)的凈電流，所述凈電流在相對于所述主軸的共同方向上流動，所述系統(tǒng)經(jīng)組態(tài)以獨立地使所述第一輸出電流以及所述第二輸出電流變化，以使得在所述第一區(qū)域以及所述第四區(qū)域中的凈電流對在所述第二區(qū)域以及所述第三區(qū)域中的凈電流的比率根據(jù)所述控制信號而變化。
11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述四極透鏡還包括 上部中央線圈，其沿著所述上部軸而配置；以及 下部中央線圈，其沿著所述下部軸而配置，所述頂部中央線圈以及所述底部中央線圈經(jīng)組態(tài)以產(chǎn)生接近所述透鏡間隙在共同方向上行進的電流，以便產(chǎn)生正交四極場，其中所述可變四極場的角度由在所述上部中央線圈以及所述下部中央線圈中的電流振幅對在所述第一線圈至所述第四線圈中的電流振幅的比率控制。
12.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述第一線圈以及所述第四線圈經(jīng)組態(tài)以接收第一共同電流，以使得接近所述透鏡間隙的所述第一線圈以及所述第四線圈的區(qū)域中的電流遵循第一方向，所述第二線圈以及所述第三線圈經(jīng)組態(tài)以接收第二共同電流，以使得接近所述透鏡間隙的所述第二線圈以及所述第三線圈的區(qū)域中的電流遵循與所述第一方向相反的第二方向，其中所述離子束的所述主軸的旋轉方向可藉由切換所述第一共同電流以及所述第二共同電流的方向而顛倒。
13.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述第一線圈以及所述第四線圈經(jīng)組態(tài)以接收第一共同電流，且所述第三線圈以及所述第四線圈經(jīng)組態(tài)以接收第二共同電流，以使得接近所述透鏡間隙的所述第一線圈至所述第四線圈的區(qū)域中的電流遵循相對于所述主軸的第一方向。
14.如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中在所述第一共同電流大于所述第二共同電流吋，所述可變四極場起作用以在第一方向上圍繞所述離子束的所述主軸旋轉所述離子束。
15.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中在所述第一共同電流小于所述第二共同電流吋，所述可變四極場起作用以在與所述第一方向相反的第二方向上旋轉所述離子束。
16.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述上部部件具有第一半部以及第ニ半部，且所述下部部件具有第一半部以及第ニ半部，所述第一線圈以及所述第二線圈中的每ー者僅分別配置于所述第一部件的所述第一半部以及所述第二半部中，且所述第三線圈以及所述第四線圈僅分別配置于所述第二部件的所述第一半部以及所述第二半部中，以使得在所述第一輸出電流的振幅不同于所述第二輸出電流時，凈電流振幅的突然改變發(fā)生于所述上部部件與所述下部部件的各別半部之間
17.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述第一線圈至所述第四線圈中的每ー者以分級組態(tài)配置。
18.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其中在所述第一輸出電流的振幅不同于所述第二輸出電流的振幅吋，電流振幅的逐漸改變發(fā)生于所述上部部件與所述下部部件的各別區(qū)域之間。
19.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述四極場包括正交四極場以及45度四極場，其中所述正交四極場的量值藉由一致地増加或減小所述第一輸出電流以及所述第二輸出電流而變化，且其中所述45度四極場的量值藉由使所述第一輸出電流對所述第二輸出電流的比率變化而變化。
20.ー種方法，其使用四極透鏡控制離子布植系統(tǒng)中的離子束，其包括 偵測所述離子束在相對于所要平面的第一方向上圍繞其主軸的旋轉；以及 產(chǎn)生正交于所述所要平面的力集合，其中所述カ集合在與所述第一方向相反的第二方向上旋轉所述離子束。
21.如權利要求21所述的方法，其中所述四極透鏡包括對角成對的線圈的第一集合以及第ニ集合，所述第一集合及所述第二集合各自經(jīng)組態(tài)以在相對于所述主軸的相同方向上供應接近所述四極透鏡的透鏡間隙的電流。
22.如權利要求22所述的方法，其中所述四極透鏡包括具有第一上部區(qū)域以及第二上部區(qū)域的上部部件以及具有第一下部區(qū)域以及第二下部區(qū)域的下部部件，且其中對角成對的線圈的所述第一集合以及所述第二集合包括分級組態(tài)，以使得在所述第一集合以具有不同于所述第二集合的電流振幅的振幅的電流供電時，電流振幅的逐漸改變發(fā)生于所述上部部件與所述下部部件的各別第一區(qū)域以及第二區(qū)域之間。
全文摘要
一種用于操控具有主軸(7)的離子束(104)的系統(tǒng)，其包含具有第一線圈以及第二線圈的上部部件，所述線圈大體配置于所述上部部件的不同區(qū)域中且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第一電流(808或810)以及第二電流(808或810)。下部部件包含第三線圈以及第四線圈，所述線圈大體配置成與各別第一線圈以及第二線圈相對且經(jīng)組態(tài)以獨立于彼此而分別傳導第三電流(812或814)以及第四電流(814或812，分別地)。透鏡間隙(306)界定于所述上部部件與所述下部部件之間，且經(jīng)組態(tài)以傳輸所述離子束，其中所述第一電流至所述第四電流產(chǎn)生45度四極場，所述四極場圍繞所述離子束的主軸在所述離子束上施加旋轉力(F5，F(xiàn)6)。
文檔編號H01J37/317GK102696091SQ201080055374
公開日2012年9月26日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權日2009年11月13日
發(fā)明者史費特那·瑞都凡諾, 法蘭克·辛克萊, 維克多·M·本夫尼斯特, 詹姆士·S·貝福 申請人:瓦里安半導體設備公司