本技術(shù)涉及半導(dǎo)體工藝，尤其涉及質(zhì)量分析器及離子注入設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、離子注入是指在真空狀態(tài)下，將離子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的加速和篩選后并摻雜原子后注入到襯底材料中，以在注入的區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)特殊性質(zhì)的注入層，實(shí)現(xiàn)材料的摻雜改性。質(zhì)量分析器是離子注入系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，其作用是在由多組離子混合形成的離子束中分離出目標(biāo)離子，并調(diào)整離子束的形狀、均勻性、注入角度以及傳輸效率。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，質(zhì)量分析器包括磁軛和設(shè)置在磁軛內(nèi)的真空腔體，真空腔體內(nèi)具有供離子束流轉(zhuǎn)的通道，磁軛內(nèi)有兩組相對(duì)設(shè)置的外磁極，真空腔體位于兩組外磁極之間，以在通道內(nèi)形成磁場(chǎng)來(lái)使得目標(biāo)離子偏轉(zhuǎn)至特定位置。

3、但是真空腔體內(nèi)的通道需要保持真空狀態(tài)，因此外磁極與真空腔體內(nèi)的通道呈隔離狀態(tài)，導(dǎo)致外磁極與離子束的間距較大，為了確保通道內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度符合要求，電磁線圈就需要較大的電流供電，導(dǎo)致電源系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)較大。而且兩組外磁極被真空腔體分隔開(kāi)，也會(huì)導(dǎo)致兩組外磁極之間所形成的磁場(chǎng)的磁感線三維形狀存在較大誤差，則對(duì)離子束的分析精度就會(huì)降低，聚焦效果變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于提供質(zhì)量分析器及離子注入設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)中由于外磁極與離子束的距離較大，導(dǎo)致外磁極在產(chǎn)生特定強(qiáng)度的磁場(chǎng)時(shí)需要較大的電流，致使電源系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)較大的問(wèn)題，還解決了由于兩組外磁極被真空腔體分隔，導(dǎo)致外磁極的間距較大，所形成的磁場(chǎng)的磁感線的三維形狀誤差較大，致使磁場(chǎng)對(duì)離子束的分析精度降低，聚焦效果變差的問(wèn)題。

2、為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本實(shí)用新型提供一種質(zhì)量分析器，其包括：

4、真空腔體，內(nèi)部具有供離子束流轉(zhuǎn)的真空通道；

5、磁軛，所述磁軛的相對(duì)側(cè)面均設(shè)置有外磁極，所述真空腔體位于兩個(gè)所述外磁極之間，所述真空通道靠近所述外磁極的一側(cè)設(shè)置有與所述外磁極對(duì)應(yīng)的內(nèi)磁極。

6、可選地，所述真空腔體的側(cè)面具有與所述真空通道連通的安裝口，所述質(zhì)量分析器還包括：

7、磁極板，固定在所述磁極板固定在安裝口內(nèi)并封閉所述真空通道，所述內(nèi)磁極固定于所述磁極板靠近所述真空通道的一側(cè)。

8、可選地，所述安裝口內(nèi)設(shè)置有與所述磁極板抵接的密封件。

9、可選地，所述磁極板與所述外磁極之間具有間隙。

10、可選地，所述磁極板的高度小于等于安裝口的深度。

11、可選地，所述安裝口的長(zhǎng)度小于所述真空通道的長(zhǎng)度，所述磁極板的側(cè)壁抵接于所述安裝口的側(cè)壁。

12、可選地，所述真空腔體包括：

13、真空殼，所述真空殼內(nèi)具有所述真空通道，所述真空殼設(shè)置于兩個(gè)所述外磁極之間，所述真空殼靠近所述外磁極的一側(cè)嵌設(shè)有所述內(nèi)磁極；

14、入口蓋板，設(shè)置于所述真空殼的一端開(kāi)口處并具有與所述真空通道連通的入口狹縫；以及

15、出口蓋板，設(shè)置于所述真空殼的另一端開(kāi)口處并具有與所述真空通道連通的出口狹縫。

16、可選地，所述磁軛包括：

17、中磁軛，所述中磁軛的相對(duì)兩端分別設(shè)置有端磁軛，兩個(gè)所述端磁軛的相對(duì)側(cè)面設(shè)置所述外磁極。

18、可選地，所述質(zhì)量分析器還包括：

19、檢測(cè)件，用于檢測(cè)所述真空通道內(nèi)磁場(chǎng)的強(qiáng)度；以及

20、控制器，與所述檢測(cè)件通訊連接。

21、第二方面，本實(shí)用新型還提供離子注入設(shè)備，其包括：

22、如第一方面中任一項(xiàng)所述的質(zhì)量分析器；

23、離子源，用于向所述質(zhì)量分析器內(nèi)的真空通道發(fā)射離子束；以及

24、冷卻組件，為所述質(zhì)量分析器的所述外磁極及所述真空腔體進(jìn)行冷卻。

25、本實(shí)用新型的有益效果：

26、第一方面，通過(guò)設(shè)置外磁極和內(nèi)磁極，在真空通道內(nèi)形成磁場(chǎng)時(shí)，先由外磁極通電而產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)將內(nèi)磁極磁化后，內(nèi)磁極也會(huì)形成磁場(chǎng)，而內(nèi)磁極的一側(cè)伸入到真空通道內(nèi)，則外磁極和內(nèi)磁極能夠直接在真空通道內(nèi)形成特定的磁場(chǎng)。以此該質(zhì)量分析器在使用時(shí)，相比于在真空腔體外設(shè)置外磁極，本實(shí)施例中外磁極和內(nèi)磁極與真空通道連通，則在真空通道內(nèi)形成指定磁場(chǎng)時(shí)外磁極所需要用到的電流較小，能夠有效降低電源系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。同時(shí)兩個(gè)內(nèi)磁極的間距較小，且二者中間沒(méi)有任何隔擋結(jié)構(gòu)，能夠使得內(nèi)磁極所形成的磁場(chǎng)的磁感線三維形狀更為精確，從而有效提高離子束的分析精度，改善對(duì)目標(biāo)離子的聚焦效果。

27、第二方面，該離子注入設(shè)備在使用時(shí)，離子源能夠向質(zhì)量分析器內(nèi)持續(xù)輸入離子束，質(zhì)量分析器根據(jù)作業(yè)要求在真空通道內(nèi)形成特定的磁場(chǎng)，以使得目標(biāo)離子產(chǎn)生特定方向的偏轉(zhuǎn)后從質(zhì)量分析器飛出，在質(zhì)量分析器運(yùn)行時(shí)，冷卻組件能夠持續(xù)運(yùn)行而對(duì)外磁極和真空腔體進(jìn)行冷卻降溫，以維持真空通道11內(nèi)的溫度。冷卻系統(tǒng)可以采用水冷模式，通過(guò)冷卻水的循環(huán)流動(dòng)來(lái)確保冷卻效率較好。

技術(shù)特征：

1.質(zhì)量分析器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述真空腔體(1)的側(cè)面具有與所述真空通道(11)連通的安裝口，所述質(zhì)量分析器還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述安裝口內(nèi)設(shè)置有與所述磁極板(6)抵接的密封件(5)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述磁極板(6)與所述外磁極(3)之間具有間隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述磁極板(6)的高度小于等于安裝口的深度。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述安裝口的長(zhǎng)度小于所述真空通道(11)的長(zhǎng)度，所述磁極板(6)的側(cè)壁抵接于所述安裝口的側(cè)壁。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述真空腔體(1)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述磁軛包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的質(zhì)量分析器，其特征在于，所述質(zhì)量分析器還包括：

10.離子注入設(shè)備，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了質(zhì)量分析器及離子注入設(shè)備。質(zhì)量分析器包括真空腔體以及磁軛。真空腔體內(nèi)部具有供離子束流轉(zhuǎn)的真空通道；磁軛的相對(duì)側(cè)面均設(shè)置有外磁極，真空腔體位于兩個(gè)所述外磁極之間，真空通道靠近外磁極的一側(cè)設(shè)置有與外磁極對(duì)應(yīng)的內(nèi)磁極。以此該質(zhì)量分析器在使用時(shí)，能夠有效降低電源系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)能夠使得內(nèi)磁極所形成的磁場(chǎng)的磁感線三維形狀更為精確，從而有效提高離子束的分析精度，改善對(duì)目標(biāo)離子的聚焦效果。

技術(shù)研發(fā)人員：曹建偉,沈文杰,沈加富,姚得磅,李杰,余世政,佘壘,吳盡,黃劍利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江求是創(chuàng)芯半導(dǎo)體設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240522
技術(shù)公布日：2025/1/9