專利名稱：多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)及注入調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子束的注入領(lǐng)域，特別涉及一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)及注入方法。
背景技術(shù)：
離子注入是一種把原子或分子引入目標(biāo)工件襯底的制程，此制程通常被稱為摻 雜，它能改變材料的屬性。離子注入是一個在大規(guī)模集成電路的制造中常見的制程，離子注 入也可用于薄膜沉積等與制造光學(xué)儀器或顯示儀器(如平板顯示器)等相關(guān)的制造工藝。 一個典型的離子注入機(jī)包括一個產(chǎn)生離子束的離子源；一個離子束傳輸系統(tǒng)，它包括使用 磁場的離子束質(zhì)量分析系統(tǒng)；以及一個靶室，用于處理將植入離子束的半導(dǎo)體硅晶片。而對 于低能量注入系統(tǒng)，在質(zhì)量分析磁鐵和靶室之間還增加減速裝置以減低離子束能量。在離子束系統(tǒng)領(lǐng)域中，有的場合希望產(chǎn)生單一離子的寬帶離子束。這些寬帶離子 束通常用于離子注入機(jī)設(shè)備中，注入系統(tǒng)的工件(如硅晶片或平板顯示器)多次掃描通過 離子束。在這些情況下，寬帶離子束將最好有一個大寬高比，它的寬度比注入工件的尺寸還 寬。這樣當(dāng)工件通過離子束時，均勻的離子就可被植入到工件的表面和進(jìn)入工件的內(nèi)部。在 這些應(yīng)用中，非常希望寬帶離子束中的離子軌跡是平行的，離子密度是均勻的。因此，在設(shè) 備設(shè)計和運行中需要控制寬帶離子束的平行度和均勻度。美國瓦里安半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的用于半導(dǎo)體硅晶片注入的寬帶束流離子注入機(jī)系 統(tǒng)，如圖1，其美國專利號5350926。該系統(tǒng)利用兩種不同的磁鐵產(chǎn)生一個適用的寬帶離子 束。第一塊磁鐵進(jìn)行離子束的質(zhì)量分析，第二塊磁鐵使離子束平行。由于瓦里安的雙磁鐵 系統(tǒng)的質(zhì)量分辨率(通常超過50)和其它任何商用離子注入機(jī)可以提供的一樣好，因此這 種雙磁鐵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所能提供的離子束的均勻性和純潔度已成為事實上的寬帶束離子注入 機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。但是、這個雙磁鐵系統(tǒng)有嚴(yán)重的缺點它復(fù)雜和昂貴，束流光學(xué)像差大，只適 用于300毫米離子束等；同時，由于磁場和離子束之間復(fù)雜的相互作用，這種雙磁鐵的技術(shù) 路線會引起一些嚴(yán)重的技術(shù)上的、實用上的和半導(dǎo)體制程上的有關(guān)的問題，從而增加了這 一設(shè)備的運行成本。特別是，離子束通過該系統(tǒng)的路程比較長，對于某些半導(dǎo)體制程上需要 的低能量高電流離子束(如獲得能量為200eV電流達(dá)1毫安量級的離子束)來說，其束流 均勻度和角度均勻度越來越難以控制。另外，美國AIBT公司開發(fā)了一種雙模式離子注入系統(tǒng)，它可以產(chǎn)生寬帶束流和園 形束流，如圖2a及圖2b，詳見美國專利號7326941。該系統(tǒng)包括一個離子源，它產(chǎn)生一個帶 狀離子束，一個質(zhì)量分析磁鐵，一對磁透鏡系統(tǒng)以改變離子束的寬度，和一個目標(biāo)工件(硅 片或平板玻璃)處理站，該處理站可機(jī)械移動工件一次或多次通過離子束。當(dāng)離子束離開 質(zhì)量分析磁鐵后，進(jìn)入第一個磁透鏡，它可以是分別繞在一對鐵磁材料長柱上的多個線圈 繞組組成，磁透鏡可以工作在兩種模式。第一個模式下，各組線圈的電流通過離子束截面測 量儀的控制下分別產(chǎn)生局部的磁場，這個多極磁場可以改變束流截面的電流密度。離子束 繼續(xù)作為一個寬帶束前進(jìn)直到達(dá)到工件表面，寬帶束的寬帶超過工件的直徑或?qū)挾?，工?br> 4然后沿著一路徑一次或多次通過這一寬帶離子束，均勻的劑量離子就可以注入其表面。此 第一模式稱作寬帶束模式。在第二個模式下，各組線圈的電流協(xié)調(diào)地產(chǎn)生一個四極磁場，此 四級磁場使得寬帶離子束受到聚焦力，從而在下游的工件位置產(chǎn)生一個小于工件的兩個橫 向尺寸的窄光斑。工件然后在兩個互相垂直的路徑來回多次通過離子束，均勻的劑量離子 就可以注入其表面。此第二模式稱作園形束模式。第二個模式對于使用低能量高電流離子束(例如電流大于ImA能量低于3KeV) 很可能是有利的，在這個模式下，注入的劑量均勻性和角度均勻性可以得到改善，這個模式 通常用于用于注入能量低于5KeV的離子束。第一個模式的寬帶束通常用于注入能量高于 5KeV的離子束，但對于圖2所采用的縱向磁場磁鐵，用其產(chǎn)生300毫米或更寬的寬帶束是比 較困難的。因此，有必要給大規(guī)模集成電路的制造提供一個新的離子注入系統(tǒng)，這個系統(tǒng)既 能保持在能量大于5keV時的寬帶束的產(chǎn)能優(yōu)勢，又能在能量小于5keV時，提供具有劑量均 勻度和角度均勻度的大電流的離子束注入。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，解決目 前在離子注入系統(tǒng)中不能提供一種既能保持在能量大于5keV時的寬帶束的產(chǎn)能優(yōu)勢，又 能在能量小于5keV時，提供具有劑量均勻度和角度均勻度的大電流的離子束注入的問題。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計和制造一種多模式離子注入 機(jī)系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生發(fā)散離子束的離子源、離子束傳輸系統(tǒng)以及目標(biāo)工件掃描單元，還包 括引出電極單元、質(zhì)量分析磁鐵、校正單元、束流診斷單元、質(zhì)量分析狹縫以及角度校正磁 鐵；所述引出電極單元調(diào)整引出的離子束的發(fā)散角；所述校正單元位于所述角度校正磁鐵 的上游和下游，所述校正單元為劑量和角度均勻度校正單元，其通過改變局部的電場或磁 場來調(diào)整離子束的角度和位置；所述質(zhì)量分析磁鐵讓通過其的離子束在其下游形成焦點 區(qū)，所述質(zhì)量分析狹縫設(shè)置在所述焦點區(qū)并純化和選擇所述離子束；所述角度校正磁鐵校 正通過其的離子束的發(fā)散角；所述束流診斷單元吸收離子束并監(jiān)控測量離子束注入過程狀 態(tài)；發(fā)散離子束通過所述引出電極單元、所述質(zhì)量分析磁鐵、所述質(zhì)量分析狹縫、所述校正 單元以及所述角度校正磁鐵產(chǎn)生一定模式的離子束。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述引出電極單元包括成套引出開口狹縫，所述開口狹 縫可相互切換，其一開口狹縫用以產(chǎn)生大發(fā)散角的離子束流，其另一開口狹縫用以產(chǎn)生小 發(fā)散角的離子束流、其另一開口狹縫用以產(chǎn)生具有匯聚角的離子束流；所述引出電極單元 增加和減少引出的發(fā)散離子束的發(fā)散角。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)還包括四極磁鐵單元；所述 四極磁鐵單元調(diào)節(jié)離子束的發(fā)散角，所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)離子束的發(fā)散角以調(diào)節(jié)離子束 的寬度；發(fā)散離子束通過所述引出電極單元、所述質(zhì)量分析磁鐵、所述質(zhì)量分析狹縫、所述 校正單元、所述四極磁鐵單元以及所述角度校正磁鐵可產(chǎn)生寬帶束或/和園形束。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述質(zhì)量分析磁鐵和所述引出電極單元間設(shè)有至少一個 所述四極磁鐵單元，所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)從所述引出電極單元輸送來的離子束的發(fā)散角 并將改變角度的離子束送入所述質(zhì)量分析磁鐵；所述質(zhì)量分析磁鐵和所述質(zhì)量分析狹縫間述四極磁鐵單元；所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)從所述質(zhì)量分析磁鐵輸送來的離 子束的發(fā)散角并將改變角度的離子束送入所述質(zhì)量分析狹縫。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)還包括電磁掃描單元，所述 電磁掃描單元位于所述質(zhì)量分析狹縫的下游，所述電磁掃描單元包括電場掃描器或磁場掃 描器，所述電磁掃描單元通過隨時間變化的電場或磁場對離子束在角度校正磁鐵的偏轉(zhuǎn)平 面上以角度掃描。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是發(fā)散離子束通過所述引出電極單元、所述質(zhì)量分析磁鐵、 所述質(zhì)量分析狹縫、所述校正單元、所述四極磁鐵單元、所述電磁掃描單元以及所述角度校 正磁鐵產(chǎn)生寬帶束、園形束或/和掃描束；所述電磁掃描單元可不調(diào)節(jié)通過其的離子束的 偏轉(zhuǎn)角，所述電磁掃描單元可調(diào)節(jié)通過其的園形束的偏轉(zhuǎn)角以產(chǎn)生掃描束。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述引出電極單元上抑制電極開口狹縫的外輪廓曲面的 彎曲度小于、等于或大于離子源室上等離子體電極的開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度，或 者相對于離子源室上等離子體電極的開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度，所述引出電極單元 上抑制電極開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度是負(fù)的。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)還包括偏轉(zhuǎn)減速單元；所述 偏轉(zhuǎn)減速單元改變通過其的離子束的軌道并對該離子束進(jìn)行減速；所述偏轉(zhuǎn)減速單元提供 高電流低能離子束，并篩選掉高能量的中性粒子。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述一定模式的離子束由寬帶束、園形束以及掃描束組 成；所述目標(biāo)工件掃描單元在一維方向多次掃描通過其的寬帶束和掃描束獲取均勻的離子 注入劑量；所述目標(biāo)工件掃描單元在二維方向多次掃描通過其的園形束獲取均勻的離子注 入劑量；所述校正單元校正寬帶束的均勻度；所述電磁掃描單元通過調(diào)節(jié)其掃描速率來調(diào) 節(jié)掃描束的均勻度。本發(fā)明同時提供了一種多模式離子注人機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟 Sl調(diào)節(jié)離子源室產(chǎn)生發(fā)散離子束；S2調(diào)節(jié)離子束傳輸系統(tǒng)將發(fā)散離子束改變成平行的離 子束；S3調(diào)節(jié)引出電極單元改變引出的離子束的發(fā)射角產(chǎn)生寬帶束或/和園形束；S6調(diào)節(jié) 偏轉(zhuǎn)減速單元減小離子束的能量；S7目標(biāo)工件掃描單元攜帶目標(biāo)工件通過寬帶束、園形束 或/和掃描束進(jìn)行離子注入。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法還包括步 驟(S4)調(diào)節(jié)四極磁鐵單元改變通過其的離子束的發(fā)射角產(chǎn)生寬帶束或/和園形束。本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)是所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法還包括步 驟(S5)調(diào)節(jié)電磁掃描單元改變通過其的離子束的掃描角產(chǎn)生掃描束，掃描束的寬度由掃 描角決定。本發(fā)明的有益效果是該多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)能夠提供寬帶束、圓形束和掃描 束三種工作模式；對于稍高能量的離子注入，該系統(tǒng)可以采用寬帶束模式，對于極低能量的 離子注入，該系統(tǒng)既可采用掃描束模式，又可以采用圓形束模式，從而使其既能保持在能量 大于5keV時的寬帶束的產(chǎn)能優(yōu)勢，又能在能量小于5keV時，提供具有劑量均勻度和角度均 勻度的大電流的離子束注入；同時，通過增加偏轉(zhuǎn)減速單元便可產(chǎn)生無能量污染的低能離 子束。


圖1轉(zhuǎn)載自美國專利號5350926，顯示了一個寬帶束注入機(jī)，目標(biāo)工件一維運動通 過寬帶束；圖2a轉(zhuǎn)載自美圍專利號7326941，顯示了雙模式注入機(jī)的一工作方式；圖2b轉(zhuǎn)載自美國專利號7326941，顯示了雙模式注入機(jī)的另一工作方式；圖3是本發(fā)明多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)寬帶束模式示意圖；圖3a本發(fā)明多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)寬帶束A-A截面示意圖；圖4a和圖4b是本發(fā)明具有兩套開口狹縫的引出電極的截面圖；圖4c及4d是本發(fā)明具有兩套開口狹縫的引出電極的在一方向截面圖；圖5為本發(fā)明中采用四極磁鐵減少離子束發(fā)散角的示意圖；圖6為本發(fā)明園形束模式示意圖；圖7為本發(fā)明電磁掃描單元掃描園形束以增加園形束的發(fā)散角示意圖；圖8為本發(fā)明掃描束模式示意圖；圖9為本發(fā)明多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入方法的步驟示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖3中，一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生發(fā)散離子束的離子源室、離子 束傳輸系統(tǒng)以及目標(biāo)工件掃描單元，其特征在于還包括引出電極單元(11)、質(zhì)量分析磁 鐵12、校正單元41 42、束流診斷單元51、質(zhì)量分析狹縫13以及角度校正磁鐵15 ；所述引 出電極單元11引出的離子束的發(fā)散角；所述校正單元位于所述角度校正磁鐵15的上游和 下游，所述校正單元41 42為劑量和角度均勻度校正單元，其通過改變局部的電場或磁場 來調(diào)整離子束的角度和位置；所述質(zhì)量分析磁鐵12讓通過其的離子束在其下游形成焦點 區(qū)，所述質(zhì)量分析狹縫13設(shè)置在所述焦點區(qū)并純化和選擇所述離子束；所述角度校正磁鐵 15校正通過其的離子束的發(fā)散角；所述束流診斷單元51吸收離子束并監(jiān)控測量離子束注 入過程狀態(tài)；發(fā)散離子束通過所述引出電極單元11、所述質(zhì)量分析磁鐵12、所述質(zhì)量分析 狹縫13、所述校正單元41 42以及所述角度校正磁鐵15產(chǎn)生一定模式的離子束。所述引出電極單元11包括成套引出開口狹縫，所述開口狹縫可相互切換，其一開 口狹縫用以產(chǎn)生大發(fā)散角的離子束流，其另一開口狹縫用以產(chǎn)生小發(fā)散角的離子束流；還 可以有另一開口狹縫用以產(chǎn)生具有匯聚角的離子束流；所述引出電極單元增加和減少引出 的發(fā)散離子束的發(fā)射角。所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)還包括四極磁鐵單元；所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)離子束 的發(fā)散角，所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)離子束的發(fā)散角以調(diào)節(jié)離子束的寬度；發(fā)散離子束通過 所述引出電極單元11、所述質(zhì)量分析磁鐵12、所述質(zhì)量分析狹縫13、所述校正單元4142、所 述四極磁鐵單元以及所述角度校正磁鐵15可產(chǎn)生寬帶束或/和園形束。所述質(zhì)量分析磁鐵12和所述引出電極單元11間設(shè)有至少一個所述四極磁鐵單 元，所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)從所述引出電極單元11輸送來的離子束的發(fā)散角并將改變角 度的離子束送入所述質(zhì)量分析磁鐵12 ；所述質(zhì)量分析磁鐵12和所述質(zhì)量分析狹縫13間設(shè) 有至少一個所述四極磁鐵單元；所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)從所述質(zhì)量分析磁鐵12輸送來的
7離子束的發(fā)散角并將改變角度的離子束送入所述質(zhì)量分析狹縫13。所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)還包括電磁掃描單元33，所述電磁掃描單元33位于 所述質(zhì)量分析狹縫13的下游，所述電磁掃描單元33包括電場掃描器或磁場掃描器，所述電 磁掃描單元33通過隨時間變化的電場或磁場對離子束在角度校正磁鐵15的偏轉(zhuǎn)平面上以 角度掃描。發(fā)散離子束通過所述引出電極單元11、所述質(zhì)量分析磁鐵12、所述質(zhì)量分析狹縫 13、所述校正單元41 42、所述四極磁鐵單元、所述電磁掃描單元33以及所述角度校正磁鐵 15產(chǎn)生寬帶束、園形束或/和掃描束；所述電磁掃描單元33可不調(diào)節(jié)通過其的離子束的偏 轉(zhuǎn)角，所述電磁掃描單元33可調(diào)節(jié)通過其的園形束的偏轉(zhuǎn)角以產(chǎn)生掃描束。所述引出電極單元11上抑制電極開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度小于、等于或 大于離子源室上等離子體電極的開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度，或者相對于離子源室上 等離子體電極的開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度，所述引出電極單元11上抑制電極開口 狹縫的外輪廓曲面的彎曲度是負(fù)的。所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)還包括偏轉(zhuǎn)減速單元34 ；所述偏轉(zhuǎn)減速單元34改變 通過其的離子束的軌道并對該離子束進(jìn)行減速；所述偏轉(zhuǎn)減速單元34提供高電流低能離 子束，并篩選掉高能量的中性粒子。所述一定模式的離子束由寬帶束、園形束以及掃描束組成；所述目標(biāo)工件掃描單 元在一維方向多次掃描通過其的寬帶束和掃描束獲取均勻的離子注入劑量；所述目標(biāo)工件 掃描單元在二維方向多次掃描通過其的園形束獲取均勻的離子注入劑量；所述校正單元 41 42校正寬帶束的均勻度；所述電磁掃描單元33通過調(diào)節(jié)其掃描速率來調(diào)節(jié)掃描束的均勾度。本發(fā)明同時提供了一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法，如圖9，包括如下 步驟S1調(diào)節(jié)離子源室產(chǎn)生發(fā)散離子束；S2調(diào)節(jié)離子束傳輸系統(tǒng)將發(fā)散離子束改變成平行 的離子束；S3調(diào)節(jié)引出電極單元改變引出的離子束的發(fā)射角產(chǎn)生寬帶束或/和園形束；S4 調(diào)節(jié)四極磁鐵單元改變通過其的離子束的發(fā)射角產(chǎn)生寬帶束或/和園形束；S5調(diào)節(jié)電磁掃 描單元改變通過其的離子束的掃描角產(chǎn)生掃描束，掃描束的寬度由掃描角決定；S6調(diào)節(jié)偏 轉(zhuǎn)減速單元減小離子束的能量，離子束一般通過偏轉(zhuǎn)減速單元改變其彎曲的軌道并減速； S7目標(biāo)工件掃描單元攜帶目標(biāo)工件通過寬帶束、園形束或/和掃描束進(jìn)行離子注入。根據(jù) 實際需要，以上步驟或可省略其中的某一、二個步驟，如通過步驟S1、S2、S3、S6以及S7即可 實現(xiàn)寬帶束模式，通過步驟S1、S2、S3、S4、S6以及S7即可實現(xiàn)園形束模式，通過上述S1-S7 個步驟能實現(xiàn)掃描束模式。在一實施例中，該質(zhì)量分析磁鐵12的束流光學(xué)特性是點到點傳輸，離子源產(chǎn)生的 離子束是發(fā)散的離子束；離子注入設(shè)備被設(shè)計成能夠產(chǎn)生寬帶束，寬帶束的寬度大于目標(biāo) 掃描工件的特征尺寸(直徑或?qū)挾?，如300mm或450mm。寬帶束的寬度是由上游離子束的 發(fā)散角所決定的。大發(fā)散角的束流產(chǎn)生寬帶束，小發(fā)散角的束流產(chǎn)生窄帶束(即所謂的園 形束)。該系統(tǒng)能夠提供三種不同模式的離子束寬帶束模式，園形束模式，掃描束模式。 寬帶束的束寬度大于目標(biāo)掃描工件的特征尺寸(直徑或?qū)挾?，園形束的束寬度小于或遠(yuǎn) 小于該工件的特征尺寸(直徑或?qū)挾?，掃描束是通過掃描圓形束以產(chǎn)生準(zhǔn)寬帶束，準(zhǔn)寬帶束的束寬度大于工件的特征尺寸(直徑或?qū)挾?。在某些應(yīng)用場合，掃描束的寬度也可以小 于目標(biāo)掃描工件的特征尺寸(直徑或?qū)挾?。本發(fā)明提供了 一些方法來調(diào)節(jié)上游離子束的發(fā)散角。該系統(tǒng)的離子束引出電極單元的至少包括兩套引出開口狹縫，兩套引出開口狹縫 可以互相切換；其中的一套狹縫用以產(chǎn)生大發(fā)散角的束流，其中的另一套狹縫用以產(chǎn)生小 發(fā)散角的束流。在另一個實施例中，該系統(tǒng)包括至少三個四極磁鐵，在離子源和質(zhì)量分析磁鐵之 間有兩個四極磁鐵，在質(zhì)量分析磁鐵和質(zhì)量分析狹縫之間有一個四極磁鐵。四極磁鐵用于 調(diào)節(jié)離子束的發(fā)散角。四極磁鐵可以增加離子束束發(fā)散角，從而增加了寬帶束的寬度。同 樣，四極磁鐵也可以減少離子束發(fā)散角，從而減小寬帶束的寬度，這樣就能形成園形束。通 過引出電極狹縫和四極磁鐵的調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生圓形束。通過在這個系統(tǒng)中再增加一個電磁掃描單元，電磁掃描單元在質(zhì)量分析狹縫的下 游，電磁掃描單元可以調(diào)整園形束的偏轉(zhuǎn)角，用以產(chǎn)生掃描束。而對于寬帶束和園形束模式，該電磁掃描單元設(shè)置成零，即不對上游來的離子束 進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，讓其保持原來的束狀通過電磁掃描單元；可以在系統(tǒng)中增加一個偏轉(zhuǎn)減速單元，該偏轉(zhuǎn)減速單元通過一邊改變離子束彎曲 的道路一邊減速的方法，提供高電流低能離子束，并篩選掉高能量的中性粒子。此偏轉(zhuǎn)減速 單元可同時應(yīng)用于寬帶束、園形束和掃描束中。對于寬帶束和掃描束模式，工件在一維方向多次掃描通過寬帶束從而獲得均勻的 離子注入劑量。對于園形束模式，工件在二維方向多次掃描通過園形束從而獲得均勻的離子注入劑量。在一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)中，如圖3，為該系統(tǒng)工作在寬帶束時的示意圖。其 離子源產(chǎn)生發(fā)散的離子束；離子源可以是間接加熱式熱陰極離子源，離子源的離子源室10 有一個拉長的開口，這個開口的X方向的寬度比其在y方向高度要大得多。弓丨出電極裝置 11是用來從離子源室的拉長開口獲取離子束，引出電極裝置通常包括2個或更多個的電 極，引出電極都有與離子源室的拉長開口相類似的拉長開口。引出電極裝置11 一般都與高 電壓電源連接，通過電場從離子源室的拉長開口獲取離子束，在這個系統(tǒng)中，弓丨出的離子束 是發(fā)散的離子束，發(fā)散角約+/_5度。引出的離子束可以由其中心離子20和邊界離子21和 22代表，引出的離子束然后進(jìn)入質(zhì)量分析磁鐵12。質(zhì)量分析磁鐵12的束流光學(xué)是點到點 傳輸。磁鐵12的磁極形狀通過精心設(shè)計以減少各種像差畸變。從質(zhì)量分析磁鐵出來的離 子束在下游形成了一個焦點23，質(zhì)量分析狹縫13被設(shè)置在焦點處以純化離子束。質(zhì)量分析 狹縫13的開口寬度可以通過一個機(jī)械調(diào)整裝置來調(diào)節(jié)，只有那些具有與設(shè)計期望值相同 的質(zhì)量和電荷的離子才可以通過該狹縫13。在離子束通過狹縫13后，離子束將有約+/_5 度的發(fā)散角，正是由于這個發(fā)散角，離子束將會逐漸擴(kuò)張，擴(kuò)張的離子束由它的中心離子20 和邊界離子24和25代表，這個離子束然后進(jìn)入角度校正磁鐵15。角度校正磁鐵15將逐漸 校正離子束的發(fā)散角，并在校正磁鐵的出口把離子束轉(zhuǎn)變成為一個平行的寬帶束，這個平 行的寬帶束由其中心離子20和邊界離子26和27代表，寬帶束的寬度超過目標(biāo)工件(硅晶 片或玻璃板)的特征尺寸(直徑或?qū)挾?。角度校正磁鐵15的磁極形狀經(jīng)過精心設(shè)計以減少各種像差畸變。同時，該離子注入系統(tǒng)100還包括寬帶束劑量和角度均勻度校正單元41和42，校 正單元41設(shè)置在角度校正磁鐵15的上游，校正單元42設(shè)置在角度校正磁鐵15的下游。校 正單元可以通過局部的電場或磁場來調(diào)整寬帶束中的每一個束團(tuán)的角度和位置。這樣，寬 帶束在目標(biāo)工件16處沿χ方向的電流密度和角度的均勻度就可以得到校正，以達(dá)到期望的 水平。寬帶束在繼續(xù)前行的過程中，一直保持其寬帶形，當(dāng)寬帶離子束達(dá)到目標(biāo)工件16 時，它的寬度能覆蓋整個目標(biāo)工件的直徑或?qū)挾?。?dāng)目標(biāo)工件沿著一個路徑一次或多次地 通過這一寬帶離子束，均勻劑量的離子就能進(jìn)入工件表面，而目標(biāo)工件16(通常是硅晶片) 被固定在目標(biāo)工件掃描單元上，目標(biāo)工件掃描單元通常包括靜電夾頭和注入臺。注入臺攜 帶目標(biāo)工件16如硅晶片做兩個方向的運動，包括向上和向下的運動(即相對于進(jìn)出紙面的 方向)。工件掃描單元還包括硅晶片交換室和機(jī)器人手臂，機(jī)器人手臂移動目標(biāo)工件如硅晶 片從交換室到注入臺。目標(biāo)工件將在y方向(垂直紙面方向)多次掃描通過的寬帶束16 從而獲得在y方向上均勻的離子注入劑量，從而達(dá)到一維掃描。該系統(tǒng)100還可進(jìn)一步包括一個可選擇的偏轉(zhuǎn)減速單元34用以生產(chǎn)低能量離子 束，例如，產(chǎn)生從0. IKeV到5KeV的硼離子束。該偏轉(zhuǎn)減速單元是同時完成兩個功能偏轉(zhuǎn) 和減速。通常，低能大電流離子束是通過減低高能離子束的能量來獲得的，比如，低能量離 子束(例如0. 1到5keV)是從高能量離子束(例如5到20KeV)減速得到的。然而，正常的 通過直線減速的高能束流會產(chǎn)生高能中性粒子。采用偏轉(zhuǎn)減速單元，離子束在減速的過程 中一次或多次次地改變運動方向，這樣，高能量的中性粒子可以與離子束分離而被過濾掉， 因此，該偏轉(zhuǎn)減速單元能夠產(chǎn)生無能量污染的低能離子束。圖3a的A-A剖面表明了偏轉(zhuǎn)減速單元的作用，系統(tǒng)的中心束軌道被偏轉(zhuǎn)減速單元 34在y方向偏轉(zhuǎn)了一個角度，偏轉(zhuǎn)角度大約20度。目標(biāo)工件16和束流診斷單元51需要根 據(jù)偏轉(zhuǎn)減速器引入的偏轉(zhuǎn)角度重新定位。束流測量診斷單元51主要吸收離子束并監(jiān)控測 量離子束注入過程狀態(tài)。其包括若干儀器，在實際應(yīng)用中時，一臺儀器是目標(biāo)工件后的束流 垃圾杯，它吸收不再需要的離子束；其他儀器如法拉第束流剖面測量設(shè)備，其位于靠近目標(biāo) 工件的位置，它掃描整個離子束橫向?qū)用嬉詼y量寬帶束的均勻性，另一個儀器是一個多法 拉第杯，位置靠近目標(biāo)工件，它掃描通過寬帶束，檢測寬帶束實際的密度分布。另一個儀器 是測量離子束流角度分布。當(dāng)然，束流診斷單元51還可以有其它的儀器，用以監(jiān)測采流變 化，目的是控制離子注入的過程。圖3中同時顯示了五條離子軌跡，這五條軌跡在離子源出口處有不同的發(fā)散角， 在目標(biāo)工件處占有不同的位置，所以，在目標(biāo)工件處的寬帶束的寬度是由離子束在上游的 發(fā)散角所決定的。在一種實施例中，一個多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)100工作在寬帶束模式，離 子束在上游的發(fā)散角至少大于+/-5度。當(dāng)減少上游離子束的角度時，在下游目標(biāo)工件處的離子束的寬度就可以被減小到 小于目標(biāo)工件的寬度。這樣，該系統(tǒng)100就可以工作在園形束模式。圖4a-4b、4c-4d說明了減少上游離子束的角度的一些方法，圖4a-4b、4c-4d顯示 了具有兩套開口狹縫的引出電極的截面圖，兩套開口狹縫分別產(chǎn)生具有不同的發(fā)散角的離 子束。
圖4a顯示了其中一套開口狹縫的引出電極的截面圖，圖4a是圖3所示的的離子 源10和引出電極11的在水平方向的剖面圖，一共采用三個電極101，102和103，每個電極 都與高壓電源相連接，在每個電極之間形成電場，電場引出和加速離子束，每個電極都有狹 長的開口狹縫以便讓離子束通過。如圖3a所示，離子源室110產(chǎn)生等離子體，等離子體電 極101是離子源室的一部分，101的開口狹縫105向外凸出，105的外輪廓曲面是111。抑制 電極102由石墨或金屬制成，抑制電極102設(shè)有開口狹縫106，106的外輪廓曲面116與105 的外輪廓曲面111基本平行，這樣的安排使得引出的離子束的加速沿著垂直于外輪廓曲面 111和116的軌道向外放射散開。接地電極103設(shè)有開口狹縫107，107的外輪廓曲面基本 平行于106的外輪廓曲面116。開口狹縫105，106和107的設(shè)計使得引出離子束126在水 平面的發(fā)散角大于+/-5度，發(fā)散角度的大小主要是由外輪廓曲面111和116所決定的，產(chǎn) 生一定角度的發(fā)散角是為了在寬帶束模式下使用。圖4b顯示了另一套開口狹縫的引出電極的截面圖。抑制電極102和接地電極103 分別設(shè)有另外的開口狹縫108和109。108的外輪廓曲面118的彎曲度小于等離子體電極 的開口狹縫105的外輪廓曲面110的彎曲度；也可采用更進(jìn)一步的方式，相對于等離子體電 極的開口狹縫105的外輪廓曲面110的彎曲度，108的外輪廓曲面118的彎曲度是負(fù)的，即 108的外輪廓曲面118向內(nèi)彎曲。由于這樣的安排，引出的離子束127的發(fā)散角將會小于引 出離子束束126的發(fā)散角。這個小發(fā)散角的離子束是為了在園形束模式下使用。圖4c和4d是離子源和引出電極在垂直方向的剖面圖，如圖所示，抑制電極102設(shè) 有兩個開口狹縫106和108，接地電極設(shè)有兩個開口狹縫107和109。狹縫106和狹縫107 配合使用，狹縫108和狹縫109配合使用。一套機(jī)械調(diào)節(jié)裝置120自動選擇使用電極102 和103的的某一套開口狹縫。對于寬帶束模式，如圖4c所示，開口狹縫106和107的中心 被定位到105的等離子體狹縫105的中心104。對于園形束模式，如圖4d所示，開口狹縫 108和109的中心被定位到等離體體狹縫105的中心104。離子注入機(jī)系統(tǒng)100還包括了至少一個四極磁鐵來調(diào)節(jié)上游離子束的發(fā)散角。圖 5說明了一個優(yōu)選實施例，使用三個四極磁鐵來調(diào)節(jié)上游離子束的發(fā)散角。圖5說明了如何用四極磁鐵來減少上游的離子束的發(fā)散角。為了描述方便起見， 質(zhì)量分析磁鐵12、三個四極磁鐵30，31和32以及質(zhì)量分析狹縫13被拉直在一條直線上。 四極磁鐵30和31設(shè)置在磁鐵12的上游，四極磁鐵32設(shè)置在磁鐵12的下游，該系統(tǒng)中心 線是131。在沒有四極磁鐵的作用時，從離子源引出電極出來的發(fā)散離子束130進(jìn)入質(zhì)量分 析磁鐵12，離子束130的邊界離子是132，磁鐵將離子束130在質(zhì)量分析狹縫處匯聚成焦點 23，離子束130通過質(zhì)量分析狹縫后就再發(fā)散，其發(fā)散角141由其邊界離子軌道132的發(fā)散 角表不。三個四極磁鐵均采用潘諾夫斯基四極磁鐵，由于四極磁鐵30，31和32的作用，離 子束的發(fā)散角可以被減少。跟隨著邊界離子軌道132，經(jīng)過四極磁鐵30的聚焦作用，邊界離 子軌道變成133，然后經(jīng)過四極磁鐵31的發(fā)散作用，邊界離子軌道變成134。由于四極磁鐵 30和31的共同作用，使得軌道134的角度減少，而且也使軌道134和軌道132幾乎具有同 一個虛擬出發(fā)點。經(jīng)過質(zhì)量分析磁鐵12，邊界離子軌道變成軌道135，再經(jīng)過四極磁鐵32 的作用，軌道135變成軌道136，通過質(zhì)量分析磁鐵后，離子束的發(fā)散角減少到142，角度142 遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于角度141。
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同理，三個四極磁鐵30、31、和32也可以用于增加上游離子束的發(fā)散角。圖6說明了本發(fā)明的離子注入機(jī)系統(tǒng)100工作在園形束模式。對于園形束模式，引 出電極11采用其小發(fā)散角開口狹縫，調(diào)節(jié)四極磁鐵30和31以減小離子束進(jìn)入質(zhì)量分析磁 鐵12的發(fā)散角，這個離子束由邊界離子軌道221和222來表示。通過調(diào)節(jié)四極磁鐵32以 進(jìn)一步減小從磁鐵12出來的離子束的發(fā)散角，經(jīng)過質(zhì)量分析狹縫后，離子束220的發(fā)散角 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于寬帶束模式的發(fā)散角，這個小發(fā)散角離子束220由其邊界離子軌道224和225表 示。小發(fā)散角離子束進(jìn)入角度調(diào)整磁鐵15后，角度校正磁鐵15將完全或部分校正離子束 的發(fā)散角，通過磁鐵15后，離子束220為具有邊界226和227的窄離子束。離子束220或 是平行束，或是具有很小角度的發(fā)散束或匯聚束。由于離子束220的寬度遠(yuǎn)小于目標(biāo)工件 16的特征尺寸，這樣就形成了園形束。對于園形束模式，由于離子束的寬度小于工件16的兩個橫向尺寸，工件16需要在 兩個互相垂直的方向來回多次通過離子束，這樣，其表面才可以獲得均勻劑量的離子注入。 這兩個互相垂直的方向，一個沿著X方向，另一個沿著y方向，從而達(dá)到二維機(jī)械掃描。在0. l"5KeV的低能量下，對于寬帶束模式來說，是非常難以滿足離子束的劑量均 勻度和其角度均勻度的要求的。而對于園形束來說，雖然，園形束本身不能提供均勻的劑量 和角度的分布，但由于工件的二維機(jī)械掃描，可以在工件的表面達(dá)到均勻的劑量和角度分 布。有鑒于此，還可以通過掃描束來實現(xiàn)低能量的離子注入。本發(fā)明同時也提供了通過掃描束模式來進(jìn)行低能量的離子注入的方式。在上述離子注入機(jī)系統(tǒng)100中增加一個電磁掃描單元33，它可以是電場掃描器， 也可以是磁場掃描器。它主要是利用隨時間變化的電場或磁場給與離子束在角度校正磁鐵 15的偏轉(zhuǎn)平面上以角度掃描，從時間平均的效果來說，相當(dāng)于增加離子束的發(fā)散角。圖7為電磁掃描單元掃描園形束以增加園形束的發(fā)散角的示意圖。在隨時間變化 的電場或磁場的作用下，離子束220獲得角度偏轉(zhuǎn)。角度偏轉(zhuǎn)的范圍在圖7所示的231和 232之間，231的偏轉(zhuǎn)角度可以等于或不等于232的偏轉(zhuǎn)角度。這樣，離子束220就變成了 掃描發(fā)散束，由其中心離子束220和其邊界離子束231和232表示。電磁掃描單元造成的 時間平均效果是，大大增加了離子束的有效發(fā)散角。電或磁掃描器的掃描頻率可以是幾十 至幾千赫茲。電掃描器通常是兩個電極板產(chǎn)生時變電場，離子束從兩個電極板之間的空間 通過，如圖7所示；磁掃描器通常是框型鐵磁材料和繞在其上的線圈產(chǎn)生時變磁場，離子束 從框形中間的空間通過。圖8說明了本發(fā)明離子注入機(jī)系統(tǒng)100工作在掃描束模式。對于掃描束模式，引 出電極11采用其小發(fā)散角開口狹縫，調(diào)節(jié)四極磁鐵30和31以減小離子束進(jìn)入質(zhì)量分析 磁鐵12的發(fā)散角，可以調(diào)節(jié)四極磁鐵32以進(jìn)一步減小從磁鐵12出來的離子束的發(fā)散角， 經(jīng)過質(zhì)量分析狹縫13后，離子束300的發(fā)散角遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于寬帶束模式的發(fā)散角。電磁掃描單 元33安置在質(zhì)量分析狹縫的下游，離子束330通過電磁掃描單元33后被擴(kuò)展成掃描束，掃 描束由其中心束300和邊界束324和325表示。掃描束然后進(jìn)入角度調(diào)整磁鐵15，角度校 正磁鐵15被設(shè)計成能夠接受掃描離子束，并能校正每一個被掃描的離子束的偏轉(zhuǎn)角度，同 時，角度校正磁鐵15的磁極形狀經(jīng)過精心設(shè)計以減少各種像差畸變。在角度校正磁鐵15 的出口，掃描發(fā)散束被轉(zhuǎn)變成了平行掃描束320，由其中心離子束300和其邊界離子束326 和327表示。
掃描寬帶離子束320沿長軸χ方向的寬度超過目標(biāo)工件(硅晶片或玻璃板)的特 征尺寸(直徑或?qū)挾?，而且，掃描寬帶離子束沿長軸X方向的均勻度可以由調(diào)節(jié)電磁掃描 單元的掃描速率來實現(xiàn)。因此，對于低能量離子束注入來說，掃描束模式解決了注劑量均勻 度的問題，同時提供了一種進(jìn)行低能量離子注入的方式。對于掃描束模式，目標(biāo)工件將在y方向(垂直紙面方向)多次掃描通過掃描束從 而獲得在y方向上的均勻的離子注入劑量，達(dá)到一維掃描。本發(fā)明的離子注入機(jī)系統(tǒng)100能夠工作在寬帶束、圓形束和掃描束三種模式。該 系統(tǒng)既能保持在能量大于5keV時的寬帶束的產(chǎn)能優(yōu)勢，又能在能量小于5keV時，提供具有 劑量均勻度和角度均勻度的大電流的離子束注入。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生發(fā)散離子束的離子源、離子束傳輸系統(tǒng)以及目標(biāo)工件掃描單元，其特征在于還包括引出電極單元(11)、質(zhì)量分析磁鐵(12)、校正單元(41)(42)、質(zhì)量分析狹縫(13)、角度校正磁鐵(15)以及束流診斷單元(51)；所述引出電極單元(11)調(diào)整引出離子束的發(fā)散角；所述質(zhì)量分析磁鐵(12)讓通過其的離子束在其下游形成焦點區(qū)，所述質(zhì)量分析狹縫(13)設(shè)置在所述焦點區(qū)并純化選擇所述離子束；所述角度校正磁鐵(15)校正通過其的離子束的發(fā)散角；所述校正單元位于所述角度校正磁鐵(15)的上游和下游，所述校正單元(41)(42)為劑量和角度均勻度校正單元，其通過改變局部的電場或磁場來調(diào)整離子束的角度和位置；所述束流診斷單元(51)吸收離子束并監(jiān)控測量離子束注入過程狀態(tài)；發(fā)散離子束通過所述引出電極單元(11)、所述質(zhì)量分析磁鐵(12)、所述質(zhì)量分析狹縫(13)、所述角度校正磁鐵(15)以及所述校正單元(41)(42)產(chǎn)生一定模式的離子束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述引出電極單元(11) 包括成套引出開口狹縫，所述開口狹縫可相互切換，其一開口狹縫用以產(chǎn)生大發(fā)散角的離 子束流，其另一開口狹縫用以產(chǎn)生小發(fā)散角的離子束流，其另一開口狹縫用以產(chǎn)生具有匯 聚角的離子束流；所述弓I出電極單元增加和減少其引出的離子束的發(fā)射角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述多模式離子注入機(jī) 系統(tǒng)還包括四極磁鐵單元；所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)離子束的發(fā)散角，所述四極磁鐵單元調(diào) 節(jié)離子束的發(fā)散角以調(diào)節(jié)離子束的寬度；發(fā)散離子束通過所述引出電極單元(11)、所述質(zhì) 量分析磁鐵(12)、所述質(zhì)量分析狹縫(13)、所述校 正單元(41) (42)、所述四極磁鐵單元以 及所述角度校正磁鐵(15)可產(chǎn)生寬帶束或/和園形束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述質(zhì)量分析磁鐵(12) 和所述引出電極單元(11)間設(shè)有至少一個所述四極磁鐵單元，所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)從 所述引出電極單元(11)輸送來的離子束的發(fā)散角并將改變角度的離子束送入所述質(zhì)量分 析磁鐵(12)；所述質(zhì)量分析磁鐵(12)和所述質(zhì)量分析狹縫(13)間設(shè)有至少一個所述四極 磁鐵單元；所述四極磁鐵單元調(diào)節(jié)從所述質(zhì)量分析磁鐵(12)輸送來的離子束的發(fā)散角并 將改變角度的離子束送入所述質(zhì)量分析狹縫(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述多模式離子注入機(jī) 系統(tǒng)還包括電磁掃描單元(33)，所述電磁掃描單元(33)位于所述質(zhì)量分析狹縫(13)的下 游，所述電磁掃描單元(33)包括電場掃描器或磁場掃描器，所述電磁掃描單元(33)通過隨 時間變化的電場或磁場對離子束在角度校正磁鐵(15)的偏轉(zhuǎn)平面上以角度掃描。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于發(fā)散離子束通過所述引 出電極單元(11)、所述質(zhì)量分析磁鐵(12)、所述質(zhì)量分析狹縫(13)、所述校正單元(41) (42)、所述四極磁鐵單元、所述電磁掃描單元(33)以及所述角度校正磁鐵(15)產(chǎn)生寬帶 束、園形束或/和掃描束；所述電磁掃描單元(33)可不調(diào)節(jié)通過其的離子束的偏轉(zhuǎn)角，所述 電磁掃描單元(33)可調(diào)節(jié)通過其的園形束的偏轉(zhuǎn)角以產(chǎn)生掃描束。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述引出電極單元(11) 上抑制電極開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度小于、等于或大于離子源室上等離子體電極的 開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度，或者相對于離子源室上等離子體電極的開口狹縫的外輪 廓曲面的彎曲度，所述引出電極單元(11)上抑制電極開口狹縫的外輪廓曲面的彎曲度是2負(fù)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3或5任一所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述多模式 離子注入機(jī)系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括偏轉(zhuǎn)減速單元(34)；所述偏轉(zhuǎn)減速單元(34)改變通過其 的離子束的軌道并對該離子束進(jìn)行減速；所述偏轉(zhuǎn)減速單元(34)提供高電流低能離子束， 并篩選掉高能量的中性粒子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述一定模式的離子束 由寬帶束、園形束以及掃描束組成；所述目標(biāo)工件掃描單元在一維方向多次掃描通過其的 寬帶束和掃描束獲取均勻的離子注入劑量；所述目標(biāo)工件掃描單元在二維方向多次掃描通 過其的園形束獲取均勻的離子注入劑量；所述校正單元(41) (42)校正寬帶束的均勻度；所 述電磁掃描單元(33)通過調(diào)節(jié)其掃描速率來調(diào)節(jié)掃描束的均勻度。
10.一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括如下步驟(Si)調(diào) 節(jié)離子源室產(chǎn)生發(fā)散離子束；(S2)調(diào)節(jié)離子束傳輸系統(tǒng)將發(fā)散離子束改變成平行的離子 束；(S3)調(diào)節(jié)引出電極單元改變引出的離子束的發(fā)射角產(chǎn)生寬帶束或/和園形束；(S6)調(diào) 節(jié)偏轉(zhuǎn)減速單元減小離子束的能量；(S7)目標(biāo)工件掃描單元攜帶目標(biāo)工件通過寬帶束、園 形束或/和掃描束進(jìn)行離子注入。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述 多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法還包括步驟(S4)調(diào)節(jié)四極磁鐵單元改變通過其 的離子束的發(fā)射角產(chǎn)生寬帶束或/和園形束。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法，其特征在于 所述多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入調(diào)節(jié)方法還包括步驟(S5)調(diào)節(jié)電磁掃描單元改變通 過其的離子束的掃描角產(chǎn)生掃描束，掃描束的寬度由掃描角決定。全文摘要
本發(fā)明涉及寬帶離子束的注入領(lǐng)域，其公開了一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生發(fā)散離子束的離子源室以及目標(biāo)工件掃描單元，其特征在于還包括引出電極單元(11)、質(zhì)量分析磁鐵(12)、校正單元(41)(42)、束流診斷單元(51)、質(zhì)量分析狹縫(13)以及角度校正磁鐵(15)；所述引出電極單元(11)調(diào)整通過其的離子束的發(fā)散角。本發(fā)明又提供了一種多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)的注入方法。本發(fā)明的有益效果是該多模式離子注入機(jī)系統(tǒng)能夠提供寬帶束、圓形束和掃描束三種工作模式；其既能保持在能量大于5keV時的寬帶束的產(chǎn)能優(yōu)勢，又能在能量小于5keV時，提供具有劑量均勻度和角度均勻度的大電流的離子束注入。
文檔編號H01J37/317GK101901734SQ20101014098
公開日2010年12月1日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者胡新平, 黃永章 申請人:胡新平;黃永章