專利名稱：用于離子束聚焦的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及離子注入系統(tǒng)，且更尤其涉及于離子注入系統(tǒng)中聚焦被掃描的離子束的聚焦裝置與方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件與其他產(chǎn)品的制造中，離子注入被用于以雜質(zhì)來摻雜半導(dǎo)體晶片、顯示器面板、或其他的工件。離子注入器或離子注入系統(tǒng)利用離子束來處理工件，以產(chǎn)生n型或p型的摻雜區(qū)域或形成保護層于工件中。當用于摻雜半導(dǎo)體晶片時，離子注入系統(tǒng)注入選擇的離子種類至晶片中，以產(chǎn)生期望的非本征(extrinsic)材料，其中，由諸如銻、砷或磷的源材料所產(chǎn)生的注入離子造成n型的非本征材料晶片，而諸如硼、鎵或銦的注入材料產(chǎn)生p型的非本征材料部分于半導(dǎo)體晶片中。
圖1示出一種常規(guī)的離子注入系統(tǒng)10，其具有端子12、束線組件14與末端站(end station)16。端子12包括離子源20，其由高電壓電源22供電，其產(chǎn)生及導(dǎo)引離子束24至束線組件14。束線組件14由束導(dǎo)32與質(zhì)量分析器26構(gòu)成，其中，雙極的磁場被建立以經(jīng)由束導(dǎo)32的出口端的解析縫隙34而僅通過適當?shù)碾姾蓪|(zhì)量比的離子至末端站16中的工件30(例如半導(dǎo)體晶片、顯示器面板、等等)。離子源20產(chǎn)生帶電的離子，這些帶電的離子為自該源20所引出且形成離子束24，該離子束24被導(dǎo)引沿著束線組件14中的束路徑至末端站16。離子注入系統(tǒng)10可包括延伸于離子源20與末端站16之間的束形成與成形(shaping)結(jié)構(gòu)，其維持離子束24且界定細長的內(nèi)部腔或通道，通過其，束24被輸送至支撐于末端站16中的一個或多個工件30。離子束輸送通道典型為抽真空的，以降低離子通過與空氣分子碰撞而偏離該束路徑的可能性。
低能量注入器典型地被設(shè)計成提供數(shù)百電子伏特(eV)(高達約80-100keV)的離子束，而高能量注入器可采用線性加速(linac)裝置(未顯示)于質(zhì)量分析器26與末端站16之間，以便加速已經(jīng)質(zhì)量分析后的束24至更高的能量，典型為數(shù)百keV，其中，DC加速也是可以的。高能量離子注入通常用于工件30中的較深注入。反之，高電流、低能量的離子束24典型用于高劑量、淺深度的離子注入，在該情況下，較低能量的離子通常引起難以維持離子束24的收斂。不同形式的末端站16可在常規(guī)的注入器中找到?！芭?batch)”型末端站可同時支撐多個工件30于旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)上，且工件30旋轉(zhuǎn)通過離子束的路徑直到所有的工件30都被完全注入為止。另一方面，“串聯(lián)(serial)”型末端站沿著束路徑支撐單個工件30以進行注入，由此多個工件30以串聯(lián)方式被一次注入一個，且各個工件30在下一個工件30的注入開始前被完全注入。
圖1的注入系統(tǒng)10包括串聯(lián)末端站16，其中，束線組件14包括橫向束掃描器36，其接收具有相當窄的輪廓的離子束24(例如“筆狀(pencil)”束)且沿X方向(例如沿著水平掃描平面內(nèi)的橫向掃描方向)往復(fù)掃描該束24以展開該束24成為伸長的“帶狀(ribbon)”輪廓(例如稱為被掃描的束或帶狀束)，其具有至少與工件30一樣寬的有效的X方向?qū)挾?。帶狀?4接著通過平行化器或準直器38，其通常平行于Z方向朝向工件30導(dǎo)引該帶狀束(例如平行化的束24針對非有角度的(non-angled)注入通常垂直于工件表面)。最終能量調(diào)整系統(tǒng)39位于平行化器38與工件30的位置之間，其操作以加速或減速所掃描且平行化后(例如準直后)的束24。工件30機械平移于另一個正交的方向(例如進出于圖1的頁面的“Y”方向)，其中，機械致動裝置(未顯示)是于借助束掃描器36的X方向的束掃描期間，平移工件30于Y方向上，借此，束24是被施加于工件30的整個暴露的表面上。X方向的束掃描通常稱為“快速掃描”，而沿著Y方向的工件30的機械平移稱為“慢速掃描”。
于集成電路器件與其他產(chǎn)品的制造中，希望跨越整個工件30上均勻注入摻雜劑種類。隨著離子束24沿著朝向工件30的束路徑被輸送，束24遭遇多種電場及/或磁場與裝置，其可能改變束24的束尺寸及/或完整性，而導(dǎo)致于注入的工件30的摻雜劑的非均勻性。在沒有對策之下，空間電荷效應(yīng)(包括帶正電的束離子的互斥)傾向發(fā)散該束24(例如可能導(dǎo)致束“爆開(blowup)”)。低能量離子束24在其輸送于長距離時，特別容易束發(fā)散或束爆開。再者，在最終能量調(diào)整系統(tǒng)39操作以減速該束24的離子的情況下，空間電荷效應(yīng)更為顯著于準直器38與工件30之間的減速關(guān)系。因此，所期望的是聚焦在準直化之后的被掃描的離子束24，以抵制該減速的束24的增強的互斥。

發(fā)明內(nèi)容
下文提出本發(fā)明的簡化的概論，借以提供對本發(fā)明的一些方面的基本理解。此概論并非為本發(fā)明的廣泛的概觀，而且也并非為意圖判別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要的構(gòu)成要素或是界定本發(fā)明的范圍。而是，此概論的目的是以簡化的形式提出本發(fā)明的一些概念，以作為稍后提出的更為詳細說明的前言。
本發(fā)明提供用于聚焦于離子注入器中的被掃描的離子束的系統(tǒng)與方法，其可被運用以減輕隨著被掃描的離子束行進于束掃描器與工件位置之間的束爆開或其他的束輪廓失真。本發(fā)明可因此有利于提供入射束均勻性的改善控制，且因此有助于控制半導(dǎo)體晶片、顯示器面板或其他工件的注入均勻性。本發(fā)明提供沿著被掃描的離子束的掃描平面的一部分的束聚焦場，其具有時變的(time-varying)聚焦場中心，其中該中心暫時沿著掃描方向平移以通常在空間上相符于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變位置。以此方式，被掃描的束可有利地在入射于工件表面之前被聚焦，甚至在后準直(post-collimation)減速已經(jīng)提高束爆開或是偏離期望的束輪廓的趨勢的情況下亦是如此。
本發(fā)明的一個方面是關(guān)于一種離子注入系統(tǒng)或離子注入器，其包含離子源，其產(chǎn)生離子束；和束掃描器，其接收該離子束且導(dǎo)引被掃描的離子束于掃描平面內(nèi)且朝向工件位置。被掃描的離子束具有沿著掃描方向的時變的束位置，其中于任何給定的時間點的該束通常在掃描平面之內(nèi)，且在沿著掃描方向的束位置處。該離子注入系統(tǒng)還包含束聚焦系統(tǒng)，其提供聚焦場為沿著于束掃描器與工件位置之間的掃描平面的一部分。該聚焦場具有于掃描平面中的聚焦場中心，其位于沿著掃描方向的時變的位置處，其中束聚焦系統(tǒng)改變或動態(tài)調(diào)整沿著掃描方向的聚焦場中心位置，以通常在空間上相符于該時變的束位置。以此方式，該束可在掃描之后且在撞擊于工件之前被聚焦，借此有助于改良的注入均勻性控制。
在一個實例中，磁性聚焦場被提供，其具有基本為零的場強度于聚焦場中心、以及接近該聚焦場中心的沿著掃描方向通常為線性的磁場強度梯度。在該情況下的梯度提供可控制的收斂力以被施加于被掃描的離子束的任一個橫向側(cè)上，借以對抗束發(fā)散，尤其是在被掃描的束在遭遇工件之前已經(jīng)減速的情形下。在一個實施方式中，磁性聚焦場具有沿著該掃描方向的基本為正弦的分布，且具有零交叉于該聚焦場中心，其中束聚焦系統(tǒng)可包括用于產(chǎn)生重疊的第一與第二磁場的第一與第二磁體。在該情況下，第一與第二磁場可單獨具有沿著掃描方向且具有固定波長的基本為正弦的場分布，其中第一與第二場分布沿著掃描方向彼此偏移了四分之一波長。第一與第二磁場的振幅可根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間變化，以提供磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
在另一個實例中，束聚焦系統(tǒng)也可包含于掃描器與工件位置之間的第一與第二磁體，其提供沿著掃描平面的該部分的對應(yīng)的第一與第二磁場，其中第一磁場是四極的場且第二磁場是雙極的場。四極與雙極的場沿著掃描平面彼此重疊，以建立磁性聚焦場，其中雙極的場的振幅根據(jù)時變的束位置而隨著時間改變，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常相符于沿著掃描方向的時變的束位置。
本發(fā)明的另一個方面提供一種束聚焦系統(tǒng)，其用于產(chǎn)生聚焦場為沿著于離子注入系統(tǒng)的束掃描器與工件位置之間的掃描平面的一部分。該束聚焦系統(tǒng)可包含第一磁體，提供沿著掃描平面的該部分的第一磁場；及第二磁體，提供沿著該掃描平面的該部分的重疊于第一磁場上的第二磁場。這些磁場協(xié)同提供具有時變的聚焦場中心的磁性聚焦場，其通常對應(yīng)于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。
本發(fā)明的又一個方面提供一種用于沿著于離子注入系統(tǒng)中的束掃描器與工件位置之間的掃描平面的一部分聚焦被掃描的離子束的方法。該方法包含提供具有聚焦場中心的聚焦場于該掃描平面；及動態(tài)調(diào)整該聚焦場，使得該聚焦場中心通常相符于沿著該掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。該聚焦場可借著提供沿著掃描平面的該部分的第一磁場、及提供重疊于第一磁場上的第二磁場而產(chǎn)生。在這種情況下的聚焦場的動態(tài)調(diào)整可包含調(diào)整第一與第二磁場之一或二者，使得該聚焦場中心通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。在一個實例中，第一磁場具有沿著掃描方向且具有固定的第一波長的第一基本為正弦的場分布，第二磁場具有沿著掃描方向且具有固定的第二波長的第二基本為正弦的場分布，其中第一與第二波長是基本相等的，且所述場分布沿著掃描方向彼此偏移了四分之一波長。在此實例中，動態(tài)調(diào)整該磁性聚焦場可包含根據(jù)沿著掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變第一與第二磁場的振幅，使得該聚焦場中心通常相符于沿著掃描方向的時變的束位置。在另一個實例中，第一磁場是四極的場且第二磁場是雙極的場，其中磁性聚焦場的動態(tài)調(diào)整可包含根據(jù)沿著掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變第二磁場的振幅，使得該聚焦場中心通常相符于時變的束位置。
以下說明與附圖詳述了本發(fā)明的特定說明性方面與實施方式。這些內(nèi)容指出本發(fā)明的原理可被運用于其中的多種方式的僅其中幾種。


圖1是簡化的頂視平面圖，示出具有束掃描器、平行化器、與最終能量調(diào)整系統(tǒng)的常規(guī)的離子注入系統(tǒng)；圖2是頂視平面圖，示出一種示例性離子注入系統(tǒng)與用于其的根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的束聚焦系統(tǒng)；圖3A是沿著圖2的系統(tǒng)中的線3A-3A所取得的局部端視截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性束聚焦系統(tǒng)的細節(jié)，其具有被定位于通常水平的束掃描平面的上方的第一與第二磁體，以通過第一與第二基本為正弦的磁場的重疊提供磁性聚焦場，其中磁性聚焦場具有于掃描平面的聚焦場中心，其通常在空間上相符于沿著掃描方向的時變的束位置；圖3B與3C是分別為沿著圖3A的線3B-3B與3C-3C所取得的局部頂視平面截面圖，示出于第一示例性束聚焦系統(tǒng)中的示例性第一與第二磁體與其線圈的進一步的細節(jié)；圖3D是沿著圖3A至3C的線3D-3D所取得的局部側(cè)視截面圖，進一步示出于第一示例性束聚焦系統(tǒng)中的第一與第二磁體；圖4A至4C分別為頂視平面圖、端視圖、與透視圖，示出圖3A至3D的第一示例性束聚焦系統(tǒng)中的第一磁體的示例性勵磁線圈；圖4D是沿著圖4C的線4D-4D所取得的局部端視截面圖，示出圖3A至3D的第一示例性束聚焦系統(tǒng)中的第一磁體的示例性勵磁線圈的繞組；圖5A至5K是曲線圖，示出圖3A至3D的第一示例性束聚焦系統(tǒng)中的水平束掃描平面的磁場強度，其是于離子束的掃描期間的多個離散時間的沿著橫向掃描方向(X方向)的位置的函數(shù)，其包括針對于第一與第二磁場以及由第一與第二磁場重疊于束掃描平面所造成的合成磁性聚焦場的場強曲線；圖6A至6C是沿著圖2的線3A-3A所取得的局部端視截面圖，分別示出于三個示例性時間的示例性正弦磁性聚焦場與由其產(chǎn)生的對應(yīng)橫向聚焦力，并且于掃描平面內(nèi)的聚焦場中心通常在空間上相符于時變的束位置；圖6D是局部端視圖，示出于第一示例性束聚焦系統(tǒng)中的接近聚焦場中心的示例性第一磁性聚焦場的通常線性的磁場強度梯度；圖7是沿著圖2的線7-7所取得的局部端視截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性束聚焦系統(tǒng)，具有定位于通常水平的束掃描平面的上方的第一與第二磁體，以通過四極與可變雙極的磁場的重疊提供磁性聚焦場，其中磁性聚焦場是具有于掃描平面內(nèi)的聚焦場中心，其通常在空間上相符于沿著掃描方向的時變的束位置；及圖8是流程圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于聚焦被掃描的離子束的示例性方法。
具體實施例方式
本發(fā)明將參照附圖而描述于后，其中，類似的參考符號用于指示于圖中的類似的元件，且其中所示的結(jié)構(gòu)無須依比例而繪制。
初始參考圖2，示例性離子注入系統(tǒng)(注入器)110被示為具有根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的束掃描器136與束聚焦系統(tǒng)140。示例性離子注入系統(tǒng)110包含端子112、束線組件114與末端站116，其形成處理室，其中質(zhì)量分析及掃描后的離子束124指向工件位置。于端子112中的離子源120由電源122所供電，以提供引出的離子束124至束線組件114，其中該源120包括一個或多個引出電極(未顯示)以引出自該源室的離子且由此導(dǎo)引所引出的離子束124為朝向束線組件114。任何適合的離子源可用于根據(jù)本發(fā)明的離子注入系統(tǒng)中。
束線組件114包含束導(dǎo)132，其具有靠近離子源120的入口、和具有出口縫隙134的出口、以及質(zhì)量分析器126，其接收所引出的離子束124且建立雙極的磁場以通過解析縫隙134而僅通過適當?shù)碾姾蓪|(zhì)量比或其范圍的離子(例如具有所期望的質(zhì)量范圍的離子的質(zhì)量分析后的離子束124)朝向于末端站116的工件位置的工件130。多種束形成與成形結(jié)構(gòu)(未顯示)可設(shè)置于束線組件中以維持離子束124，且其界定伸長的內(nèi)腔或通道，通過該內(nèi)腔或通道，束124沿著束路徑而輸送至末端站116的工件位置。
束掃描器136設(shè)于出口縫隙134的下游，其接收已經(jīng)質(zhì)量分析后的離子束124且導(dǎo)引被掃描的離子束124至平行化器或準直器138，其運作以平行化該被掃描的離子束124。最終能量調(diào)整系統(tǒng)139設(shè)于平行化器138與工件130之間，其可選擇性地操作以在束124撞擊于工件130之前提供加速或減速。根據(jù)本發(fā)明，束聚焦系統(tǒng)或移動式(traveling)透鏡140設(shè)置于掃描器136的下游且位于最終能量調(diào)整系統(tǒng)139與末端站116中的工件130之間，其中系統(tǒng)140提供被掃描的離子束124的橫向聚焦以抑制或防止隨著離子束124被輸送至工件位置的束輪廓的束爆開或其他失真。盡管示例性系統(tǒng)110包括平行化器138與最終能量調(diào)整系統(tǒng)，但這些部件非為本發(fā)明的必要條件。如圖2所示，第一與第二電流源141與142連同掃描器電壓源144一起被設(shè)置以分別產(chǎn)生線圈電流至束聚焦系統(tǒng)140的第一與第二磁體，如下文進一步描述的，其中電流源141、142與144由均勻性控制系統(tǒng)160所控制。控制系統(tǒng)160進一步控制離子源120，且可接收來自注入系統(tǒng)110的多種感測器與部件的多種反饋信號與其他的輸入信號(未顯示)，借以獲得期望的注入束均勻性、劑量、能量、等等。
任何適合的束掃描器136都可用于本發(fā)明的離子注入系統(tǒng)中，其可運作以接收進入的離子束且于掃描平面中隨著時間沿著掃描方向往復(fù)導(dǎo)引該束。在系統(tǒng)110中，掃描器136以一定掃描頻率沿著掃描方向或軸(例如往復(fù)于通常水平的掃描平面內(nèi)的X方向上)掃描質(zhì)量分析后的離子束以實現(xiàn)束124的快速掃描，且工件130平移于不同的方向上(例如在一個實例中為Y方向)以實現(xiàn)慢速掃描，其中慢速掃描與快速掃描提供該工件表面的基本完整的注入。雖然這里本發(fā)明關(guān)于電氣束掃描器136被示出和描述，但是其他束掃描器類型也是可行的，包括(但不限于)磁性掃描器，其中所有這類替代的實施方式被認為落入本發(fā)明與所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
示例性掃描器136包括一對掃描電極或掃描板136a與136b，如圖2所示，其位于束路徑的任一橫向側(cè)上，其中電壓源144提供交變電壓至電極136a與136b，以實現(xiàn)離子束124的X方向掃描。于掃描電極136a與136b之間的時變差動掃描電壓建立跨越電極136a與136b之間的束路徑的時變的電場，借助其，束124跨越掃描方向被彎曲或偏斜(例如被掃描)以提供帶狀的被掃描的離子束124至平行化器138。例如，當該掃描場在自電極136a至電極136b的方向上時(例如電極136a的電位比電極136b的電位更正)，束124的帶正電的離子受到在負X方向上(例如朝向電極136b)的橫向力，其中當該掃描場在相反的方向上時的相反情況也是如此。在一個實例中，由源144所提供的差動電壓可為簡單的三角波形，以實現(xiàn)束124于X方向上的基本線性的橫向掃描，雖然任何的掃描電壓與波形于本發(fā)明的范圍內(nèi)都是可行的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，控制系統(tǒng)160以協(xié)調(diào)(coordinated)的方式控制掃描器電壓源144與電流源141、142，借以提供磁性聚焦場，其與被掃描的束共同沿著X方向(例如沿著掃描方向)往復(fù)行進，借此磁性聚焦場的聚焦中心沿著掃描方向通常在空間上相符于掃描器136與工件130的位置之間的掃描平面的一部分內(nèi)的時變的束位置。其他的配置于本發(fā)明的范圍內(nèi)也是可行的，其中束聚焦系統(tǒng)提供具有聚焦場中心于掃描平面內(nèi)的磁性或電氣或其他類型的聚焦場，其被動態(tài)調(diào)整，使得該聚焦場中心的位置通常相符于或通常對應(yīng)于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置，其中圖示的磁性系統(tǒng)140僅為示例性的。在這方面，聚焦中心可為磁性或其他聚焦場的任何部分，其傾向于提供離子束的期望的聚焦(例如所期望的收斂或發(fā)散)，其中聚焦場可提供沿著接近聚焦系統(tǒng)140的掃描平面的該部分的一個或多個這類聚焦中心，其中至少一個這種聚焦中心被定位成通常在空間上相符于或通常在空間上對應(yīng)于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。
在示例性系統(tǒng)140中，磁性聚焦中心傾向于收斂束124于X方向上，其中Y方向的聚焦如所需要的可借著其他適合的聚焦裝置(未顯示)來實現(xiàn)。在這方面，應(yīng)當注意不存在聚焦裝置時，束124可能傾向于發(fā)散于X及Y方向上，尤其是如果借助最終能量調(diào)整系統(tǒng)139減速時，此歸因于撞擊于工件表面之前的互斥或其他效應(yīng)。由于束124正在被掃描于通常水平的掃描平面內(nèi)，因此靜態(tài)的聚焦裝置可被設(shè)置以用于Y方向的聚焦，以抵制不想要的Y方向發(fā)散，但這種裝置無法對抗X方向發(fā)散，因為該束正移動在X方向上。然而，這種Y方向聚焦元件非為本發(fā)明的嚴格的必要條件。
在系統(tǒng)140中的示例性聚焦場中心是磁場強度基本為零的位置，在聚焦場中心的任一側(cè)為相反極性的場振幅，使得其為橫向于場中心的任一側(cè)的離子將被導(dǎo)引朝著該中心，借此磁性聚焦場傾向于反抗被掃描的離子束124的橫向(例如X方向)發(fā)散。而且，在本發(fā)明的圖示的實施方式中，磁性聚焦場具有場梯度，其在沿著掃描方向(X方向)上且接近聚焦場中心處通常為線性的。應(yīng)當注意聚焦場中心與時變的束位置的通常相符包括該場中心與束在接近聚焦系統(tǒng)140的掃描平面的該部分內(nèi)沿著掃描方向的任何相對位置的定位，聚焦系統(tǒng)140對被掃描的束124造成所期望的聚焦效應(yīng)，而不論該效應(yīng)是否提供收斂或發(fā)散于掃描方向上的所得到的束，其中本發(fā)明與所附權(quán)利要求不限于圖示的實例。
在圖示的注入器110中，聚焦系統(tǒng)140隨著掃描器136通過借助均勻性控制系統(tǒng)160的電流與電壓源141、142與144的協(xié)調(diào)控制被掃描的離子束124來改變聚焦場中心的位置，均勻性控制系統(tǒng)160亦可執(zhí)行系統(tǒng)110中的其他的功能，盡管亦可設(shè)置單獨的控制系統(tǒng)以操作掃描器電壓供應(yīng)144及聚焦系統(tǒng)電流供應(yīng)141與142，或者其他的控制結(jié)構(gòu)亦可被采用，借助其，聚焦場中心隨著時間而被動態(tài)調(diào)整以通常在空間上對應(yīng)于束位置。圖3A至6D示出于圖2的注入系統(tǒng)110中的第一示例性束聚焦系統(tǒng)140，且圖7示出在本發(fā)明的范圍內(nèi)的注入器110中的第二示例性束聚焦系統(tǒng)240。
現(xiàn)在參考圖3A至3D，第一示例性束聚焦系統(tǒng)140提供磁性聚焦場，其具有沿著掃描方向(X方向)的基本為正弦的分布，且具有零交叉于聚焦場中心。在此系統(tǒng)140中，第一磁體被設(shè)置，其包含位于束124的路徑的上方且緊鄰束124的路徑的線圈CJ1a與CJ1b，其中第一磁體于被掃描的束124的橫向范圍的上方通常沿著X方向延伸。第二磁體亦被設(shè)置在束路徑的上方，其包含勵磁線圈CJ2a、CJ2b與CJ2c，其位于第一勵磁線圈CJ1a與CJ1b的上方，且勵磁線圈CJ2a、CJ2b與CJ2c之間有勵磁線圈CJ1a與CJ1b。線圈CJ1a、CJ1b、CJ2a、CJ2b與CJ2c位于層疊鋼旁軛(return yoke)146與層疊線圈屏蔽148之間，其中在圖示的系統(tǒng)140中，屏蔽148與該束路徑間隔開約30至40毫米的距離150。在示例性系統(tǒng)140中，第一與第二磁體的各個線圈基本相同，如下面關(guān)于圖4A至4D進一步所示和所描述的，雖然這并不是本發(fā)明的必要條件。
在圖3A至3C中，以在掃描期間跨越掃描方向的幾個離散時間點示出被掃描的離子束124，其中圖示的示例性束位置標示為124a至124g(例如掃描場的中心在圖中被指示為X＝0mm)。束位置124a對應(yīng)于-200mm的X尺寸，124b對應(yīng)于X＝-120mm，124c對應(yīng)于X＝-80mm，124d對應(yīng)于X＝0mm，124e對應(yīng)于X＝+80mm，124f對應(yīng)于X＝+120mm，且124g對應(yīng)于X＝+200mm。應(yīng)當注意，概括而言，束位置可為任何時變的圖案，諸如對應(yīng)于由電壓源144所施加至掃描器136(圖2)的三角形電壓波形或任何其他波形的從一側(cè)到另一側(cè)的平滑線性轉(zhuǎn)變，其中該時變的束位置的圖案或形式對于本發(fā)明而言并非關(guān)鍵的。
第一與第二磁體單獨提供沿著掃描方向的基本為正弦的磁場分布，且第一與第二磁場的重疊造成沿著掃描方向于掃描平面內(nèi)的合成的正弦的場分布。特別地，第一磁體的線圈CJ1a與CJ1b提供具有固定的第一波長λ且沿著掃描方向的第一基本為正弦的場分布，且第二磁體的線圈CJ2a、CJ2b與CJ2c提供具有固定的第二波長λ且沿著掃描方向于掃描平面的接近系統(tǒng)140的部分內(nèi)的第二基本為正弦的場分布，其中第一與第二波長λ基本相等。而且，第一與第二基本為正弦的場分布以及第一與第二磁體的對應(yīng)線圈沿著掃描方向彼此偏移了大約四分之一波長(λ/4)，如圖3A所示，然而空間偏移的確切量對于本發(fā)明而言并非關(guān)鍵的。這些線圈各個包含用于耦接至相應(yīng)電流源141與142的引線(未顯示于圖3A至3D中)，其中第一磁體的線圈CJ1a與CJ1b(統(tǒng)稱為CJ1)可與第一電流源141(圖2)串聯(lián)連接，使得第一電流I1等同地流入各個線圈CJ1中。類似地，第二磁體的線圈CJ2a、CJ2b與CJ2c(統(tǒng)稱為CJ2)可與第二電流源142串聯(lián)連接，使得第二電流I2等同地流入各個線圈CJ2中。其他的連接與磁體配置于本發(fā)明的范圍內(nèi)也是可以的，其中線圈的數(shù)目與位置、以及其與電流源的連接對于本發(fā)明而言并非關(guān)鍵的。
第一與第二磁場沿著掃描平面的接近磁體的部分而彼此重疊，以建立磁性聚焦場，其中第一與第二磁場的振幅(例如分別由第一與第二源141與142所供應(yīng)的線圈電流的量與極性)根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間變化，以定位該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常在空間上相符于沿著掃描方向的時變的束位置，如下面關(guān)于圖5A至5K更詳細地示出和描述的。如圖3A所示，束124沿著X方向上大約400mm的橫向距離(掃描范圍)被掃描，其中第一與第二磁場的波長λ約為200mm，盡管這些尺寸僅為實例且本發(fā)明并不限于任何特定的尺寸或其比例。
示例性勵磁線圈CJ1a示于圖4A至4D中，其中線圈CJ1a提供沿著掃描方向的正弦的電流密度輪廓，且正電流被示為進入頁面為交叉(×)(圖4D)，且從頁面中出來為圓圈(○)。如圖4D所示，線圈繞組配置在空間上基本為正弦的，以產(chǎn)生具有固定波長λ的正弦的電流密度，盡管正弦的形狀并不是本發(fā)明的嚴格的必要條件。然而，應(yīng)當注意對于恒定的繞組電流，示例性勵磁線圈CJ的每一個建立沿著掃描方向于掃描平面內(nèi)的基本為正弦的磁場輪廓，且每個線圈CJ提供正弦波的全周期或波長(λ)，其中第一與第二磁體的線圈沿著掃描方向彼此偏移了四分之一波長(λ/4)。
現(xiàn)在參考圖2、3A、5A至5K，圖5A至5K中的曲線圖202、204、206、208、210、212、214、216、218、220與222分別示出作為在離子束120的掃描期間的多個離散時間沿著橫向掃描方向(X方向)的位置的函數(shù)的聚焦系統(tǒng)140的水平束掃描平面內(nèi)的磁場強度，其中磁性聚焦場中心根據(jù)該被掃描的束124的位置通過控制勵磁線圈電流I1與I2而位于該束位置處。這些圖分別示出針對于第一與第二磁場的場強曲線B1與B2、以及由于第一與第二磁場B1與B2重疊于系統(tǒng)140中的束掃描平面的該部分內(nèi)所造成的合成的磁性聚焦場B3。在這方面，應(yīng)當注意在此實例中的聚焦場中心是點，磁性聚焦場B3沿著正X方向于該點自正至負越過零值(零交叉)，盡管這并非為本發(fā)明的嚴格的必要條件。
在示例性系統(tǒng)140中，均勻性控制系統(tǒng)160根據(jù)期望的束掃描圖案(例如針對于線性束掃描的三角波或其他適合的波形與圖案)來控制束掃描器電壓源144的波形，且根據(jù)沿著掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變第一與第二磁場B1與B2的振幅(例如通過分別控制第一與第二電流源141與142以及對應(yīng)的勵磁線圈電流I1與I2)，使得聚焦場中心在任何的時間點通常相符于被掃描的束124的位置。在此特定實施方式中，兩個基本為正弦的磁場分布B1與B2重疊于掃描平面的一部分內(nèi)建立了合成的正弦的磁場分布B3，其中根據(jù)束位置的場B1與B2的振幅的受控制的調(diào)整致使合成的場分布B3與其聚焦場中心沿著掃描方向移動或位移(例如系統(tǒng)140用作移動式透鏡)。此操作允許將聚焦場中心(例如場B3的零交叉)放置成以時變的方式位于束位置處，借此，系統(tǒng)140可用于對抗于掃描器136與工件130的位置之間的被掃描的離子束124的橫向發(fā)散。
在圖示的實施方式中，控制系統(tǒng)160根據(jù)該被掃描的束位置控制第一與第二磁體電流I1與I2，其中被掃描的束位置在圖5A至5K中被表示為*X(δX)，其是以毫米(mm)為單位自被掃描的束124的橫向中心測量的。除了控制勵磁線圈電流源141與142之外，示例性控制系統(tǒng)160還控制束掃描器電壓源144，雖然這并非為本發(fā)明的必要條件。特別地，第一磁場B1(例如第一電流I1)的振幅根據(jù)以下的等式(1)由系統(tǒng)160控制(1)B1＝B*cos(πδx/λ)*sin(πx/λ)且第二磁場B2(例如第二電流I2)根據(jù)以下的等式(2)由系統(tǒng)160控制(2)B2＝B*sin(πδx/λ)*cos(πx/λ)如可在等式(1)與(2)中看出的，第一項作為束位置*X的函數(shù)變化，使得各個場B1與B2的振幅將取決于在任何給定時間的被掃描的束位置，而第二項對應(yīng)于固定的正弦的繞組分布，如在圖3A中看出的。如此，控制系統(tǒng)160根據(jù)被掃描的束124的位置來相應(yīng)地控制電流I1與I2。
通過重疊，得到的合成場B3(例如由束124看到的凈磁性聚焦場強)由以下的等式(3)給出(3)B3＝B1+B2＝B*sin(π*(δx+x))應(yīng)當注意合成的磁性聚焦場B3將具有聚焦中心于上式(3)的零交叉處，其中控制系統(tǒng)160調(diào)整束掃描器電壓源144與線圈電流136I1與I2，使得場B3的聚焦零交叉位于束位置處。
在圖5A至5K中的曲線圖202-222示出在示例性聚焦系統(tǒng)140中的幾個示例性束位置(例如*X)值(例如每40mm)的相應(yīng)的構(gòu)成與合成場B1-B3。特別地，第一曲線圖202顯示針對于*X＝-200mm的情況，其中束124處于圖5A中的掃描場的最左邊。對于此*X值，第一磁場B1具有最大的振幅，而第二磁場B2跨過掃描方向為零，借此得到的磁性聚焦場B3具有場中心于X＝-200mm。在圖5B中，在*X改變至-160mm的情況下，B3的聚焦場中心以對應(yīng)的方式移動至位置X＝-140mm。類似的行為參見于圖5C至5E中的曲線圖206-210，其分別針對于-120mm、-80mm與-40mm的*X值，其中在所有情況下聚焦場中心通常對應(yīng)于被掃描的束124的位置。
繼續(xù)朝向于圖5F，其中束124位于零的*X值，在該點處第一磁場B1處于最大的振幅且B2是零。在該情況下，凈磁性聚焦場B3具有聚焦中心于X＝0mm，其在空間上相符于沿著掃描方向的束位置。系統(tǒng)140與其磁場B1-B3的一般操作的進一步實例顯示于圖5G至5K中且分別針對于+40mm、+80mm、+120mm、+160mm與+200mm的*X值。應(yīng)當注意磁性聚焦場B3針對于+200mm(圖5K)與-200mm(圖5A)的*X值是相同的，此歸因于掃描場(離中心為+/-200mm)與勵磁線圈波長λ(例如在此實例中λ＝200mm，如圖3A所示)之間的關(guān)系。然而，本發(fā)明不限于掃描場長度與線圈波長λ之間的特定關(guān)系，其中其所有的這類比例被認為落入本發(fā)明與所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
還參考圖6A至6D，在圖示的聚焦系統(tǒng)140中的波長λ被選擇為足夠大，使得磁性聚焦場強度梯度沿著掃描方向且接近被掃描的束124通常為線性的，如圖6D中所示的。圖6A至6C示出針對于三個示例性情況(例如在圖6A中的*X＝-200mm，在圖6B中的*X＝0mm，在圖6C中的*X＝+200mm)的示例性磁性聚焦場B3的進一步的細節(jié)，其中被掃描的束124在傾向抵抗束發(fā)散的束位置/聚焦場中心的任一側(cè)上遭遇場梯度。如圖6A至6C所示，磁性聚焦場B3沿著X＝-200mm與X＝+200mm之間的掃描距離的長度具有幾個零交叉，其中行進于從頁面中出來的方向上的正離子束124將于零交叉處遭受橫向(例如X方向)收斂力F及沿著正X方向的負場梯度(例如在場B3的聚焦場中心處)。反之，相反極性的零交叉將傾向于橫向發(fā)散行進于相同方向上(從圖3A至3D的頁面中出來)的正離子束。如圖6D中所示，聚焦系統(tǒng)勵磁線圈CJ的波長距離λ的選擇提供磁性聚焦場B3，其具有場強度梯度，該場強度梯度在接近于零交叉的聚焦中心的橫向范圍152內(nèi)通常為線性的，其中示例性場B3的梯度于區(qū)域152之內(nèi)近似為直線152，該區(qū)域152相較于被掃描的離子束124較寬，雖然該線性或通常為線性的梯度并非為本發(fā)明的嚴格的必要條件。
現(xiàn)在參考圖7，另一個示例性束聚焦系統(tǒng)240被示出，用于聚焦于圖2的離子注入系統(tǒng)110中的被掃描的離子束124。在此實例中，第一磁體被設(shè)置，其具有線圈242a、242b、242c與242d，用于提供于掃描器136與工件130的位置之間且沿著于系統(tǒng)240的掃描平面的一部分的第一磁場，其中第一磁場是四極的磁場。此外，系統(tǒng)240包括第二磁體，其包含線圈244a與244b，以提供沿著掃描平面的該部分的第二磁場，其中第二磁場是雙極的磁場。在圖示的系統(tǒng)240中，四極線圈242位于束導(dǎo)襯墊(liner)246的上方與下方，使得載有在從圖7的頁面中出來的方向上的正電流的線圈相對于束掃描距離的中心基本處于對角的拐角處，借助其，四極的磁場被建立，其傾向于提供處于掃描范圍中心的束124d的橫向(X方向)聚焦(收斂)與Y方向(垂直)散焦(發(fā)散)。然而，此第一(四極)磁場單獨亦產(chǎn)生被掃描的束124的位移于非零值的*X，即處于x的非零的位置，其產(chǎn)生聚焦該束且中心為于x上的四極場加上偏轉(zhuǎn)該束的雙極場。
第二勵磁線圈244a與244b被設(shè)置成沿著襯墊246的橫向側(cè)，借以建立延伸跨過于聚焦系統(tǒng)240中的掃描平面的垂直雙極磁場，其附加于該四極場，使得合成的磁性聚焦場被產(chǎn)生于沿著掃描方向的掃描平面內(nèi)。在系統(tǒng)240中的磁性聚焦場提供橫向聚焦場梯度于某一x尺寸，其中聚焦場中心的位置由雙極的磁場的振幅所決定。在此實施方式中，四極場強度通常保持恒定(且控制系統(tǒng)160控制第一電流源141以提供通常恒定的第一電流I1至線圈242)，而第二磁場的振幅根據(jù)沿著掃描方向的時變的束位置而隨著時間變化(例如控制系統(tǒng)160設(shè)定雙極電流I2為通常與*X的值成比例)。以此方式，可變的雙極場偏移由四極線圈所產(chǎn)生的雙極成分，使得得到的合成的磁性聚焦場的聚焦中心沿著掃描方向移位至對應(yīng)于被掃描的束位置的位置。
因此，圖7的實施方式提供移動式透鏡以及磁性聚焦場，其具有隨著離子束124行進的焦點中心，因為束124隨著時間被掃描至沿著掃描方向的不同的位置。上述實例并非詳盡列舉了本發(fā)明的諸多可能的聚焦系統(tǒng)，其中任何類型的裝置或系統(tǒng)都可被提供，其沿著于束掃描器136與工件130的位置之間的掃描平面的一部分建立磁性聚焦場，其中磁性聚焦場具有于掃描平面內(nèi)的時變的聚焦場中心，其移動以便通常在空間上相符于沿著掃描方向的時變的束位置。應(yīng)當注意圖示及描述于上文的示例性束聚焦系統(tǒng)140與240無需移動的部件，因而有利于用于橫向掃描該離子束124的相對高的快速掃描速率，借此，可以實現(xiàn)高的注入系統(tǒng)產(chǎn)量。
現(xiàn)在參考圖8，本發(fā)明的另一個方面涉及用于聚焦被掃描的離子束的方法，其中示例性方法300被示出于圖8中。雖然方法300在下面被圖示和描述為一系列的動作或事件，但將理解的是本發(fā)明不受限于這些動作或事件的圖示的順序。例如，根據(jù)本發(fā)明，一些動作可以以不同的順序及/或與除了這里圖示及/或描述的那些之外的其他動作或事件同時發(fā)生。此外，并非需要所有的圖示步驟來實施根據(jù)本發(fā)明的方法。再者，根據(jù)本發(fā)明的方法可關(guān)聯(lián)于這里圖示和描述的裝置與結(jié)構(gòu)以及關(guān)聯(lián)于未被顯示的其他的結(jié)構(gòu)來加以實施。
開始于302，在304，離子束被掃描于掃描平面內(nèi)，諸如在上述示例性注入系統(tǒng)110中的水平掃描平面。在306，被掃描的束可選地加以準直(例如平行化)，且在308可選地執(zhí)行最終能量調(diào)整(例如加速或減速)，雖然并非為本發(fā)明的必要條件。在310，磁性聚焦場被設(shè)有聚焦場中心于掃描平面內(nèi)，且聚焦場在312被調(diào)整，使得該聚焦場中心通常相符于束位置，其后方法300結(jié)束于314。例如，在310與312，任何適合的聚焦場與場中心都可如上所述地被設(shè)置及調(diào)整，其中磁性聚焦場具有沿著掃描方向的基本為正弦的分布且具有于聚焦場中心處的零交叉。雖然在磁性聚焦場的情況下被示出，但是其他的聚焦場類型也可用于本發(fā)明的范圍內(nèi)，包括而不限于電氣聚焦場。
在一個實例中，第一與第二磁場在310被設(shè)置為沿著掃描平面的一部分，其中第一與第二磁場的一或二者在312被調(diào)整，使得聚焦場中心通常相符于沿著掃描方向的時變的束位置。在一個可能的實施方式中，第一磁場具有沿著掃描方向且具有固定的第一波長的第一基本為正弦的場分布，第二磁場具有沿著掃描方向且具有固定的第二波長的第二基本為正弦的場分布，其中第一與第二波長基本相等且場分布沿著掃描方向彼此偏移了四分之一波長。在該情況下，在312，磁性聚焦場借著根據(jù)時變的束位置隨時間改變第一與第二磁場的振幅而被動態(tài)調(diào)整，使得聚焦場中心通常相符于沿著掃描方向的時變的束位置。在另一個可能的實施方式中，第一磁場是四極的場且第二磁場是雙極的場，其中在312動態(tài)調(diào)整磁性聚焦場包含根據(jù)時變的束位置而隨時間改變第二磁場的振幅，使得聚焦場中心通常相符于沿著掃描方向的時變的束位置。
盡管本發(fā)明已經(jīng)關(guān)于一個或多個實施方式而加以圖示和描述，但是在不脫離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下可以對圖示的實例進行變更及/或修改。尤其是關(guān)于由上述的部件或結(jié)構(gòu)(塊、單元、引擎、組件、裝置、電路、系統(tǒng)、等等)所執(zhí)行的多種功能，用以描述這些部件的術(shù)語(包括對“裝置(means)”的引用)意圖為對應(yīng)于(除非另外指出)執(zhí)行所述部件的指定功能(例如其為功能等效的)的任何部件或結(jié)構(gòu)，即使并非為結(jié)構(gòu)等效于執(zhí)行這里示出的本發(fā)明的示例性實施方式的功能的公開的結(jié)構(gòu)。此外，盡管本發(fā)明的特定特征可能已經(jīng)關(guān)于幾個實施方式中的僅一個被公開，但是該特征可結(jié)合其他實施方式的一個或多個其他特征，這可能是所期望的且有利于任何給定或特定的應(yīng)用。再者，就術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”、“擁有”、“有”或其變體用于詳細說明或權(quán)利要求中來說，這些術(shù)語意圖是以類似于術(shù)語“包含”的方式包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離子注入系統(tǒng)，包含離子源，其可運作以產(chǎn)生離子束；束掃描器，其位于該離子源的下游，該束掃描器接收該離子束且導(dǎo)引被掃描的離子束于掃描平面內(nèi)且朝向工件位置，該被掃描的離子束具有沿著掃描方向的時變的束位置；及束聚焦系統(tǒng)，其提供聚焦場為沿著于該束掃描器與工件位置之間的該掃描平面的一部分，該聚焦場具有于該掃描平面內(nèi)的時變的聚焦場中心，該束聚焦系統(tǒng)適于改變沿著該掃描方向的該聚焦場中心位置以通常在空間上相符于沿著該掃描方向的該時變的束位置。
2.如權(quán)利要求1的離子注入系統(tǒng)，其中該聚焦場是具有時變的磁性聚焦場中心的磁性聚焦場。
3.如權(quán)利要求2的離子注入系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場在該聚焦場中心處具有基本為零的場強。
4.如權(quán)利要求3的離子注入系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有磁場強度梯度，其沿著該掃描方向且接近該聚焦場中心通常為線性的。
5.如權(quán)利要求2的離子注入系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有磁場強度梯度，其沿著該掃描方向且接近該聚焦場中心通常為線性的。
6.如權(quán)利要求2的離子注入系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有沿著該掃描方向的基本為正弦的分布且具有零交叉于該聚焦場中心處。
7.如權(quán)利要求2的離子注入系統(tǒng)，其中該束聚焦系統(tǒng)包含第一磁體，提供沿著掃描平面的該部分的第一磁場，該第一磁場具有沿著該掃描方向且具有固定的第一波長的第一基本為正弦的場分布；及第二磁體，提供沿著掃描平面的該部分的第二磁場，該第二磁場具有沿著該掃描方向且具有固定的第二波長的第二基本為正弦的場分布，該第一與第二波長基本相等，該第一與第二基本為正弦的場分布沿著該掃描方向彼此偏移了四分之一波長；其中該第一與第二磁場沿著掃描平面的該部分彼此重疊，以建立磁性聚焦場；并且其中該第一與第二磁場的振幅根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間變化，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
8.如權(quán)利要求7的離子注入系統(tǒng)，其中該束聚焦系統(tǒng)還包含第一電流源，提供第一可變電流至該第一磁體的繞組；第二電流源，提供第二可變電流至該第二磁體的繞組；及控制系統(tǒng)，其與該第一與第二電流源耦接，該控制系統(tǒng)適于根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置來改變該第一與第二可變電流，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
9.如權(quán)利要求8的離子注入系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)與該束掃描器耦接以控制沿著該掃描方向的時變的束位置，并且其中該控制系統(tǒng)協(xié)同地控制該束掃描器、第一電流源與第二電流源，使得該被掃描的離子束具有沿著該掃描方向的時變的束位置，并且使得該聚焦場中心位置通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
10.如權(quán)利要求7的離子注入系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有沿著該掃描方向的基本為正弦的分布且具有零交叉于該聚焦場中心處。
11.如權(quán)利要求10的離子注入系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有磁場強度梯度，其沿著該掃描方向且接近該聚焦場中心通常為線性的。
12.如權(quán)利要求2的離子注入系統(tǒng)，其中該束聚焦系統(tǒng)包含第一磁體，提供沿著掃描平面的該部分的第一磁場，該第一磁場是四極的磁場；及第二磁體，提供沿著掃描平面的該部分的第二磁場，該第二磁場是雙極的磁場；其中該第一與第二磁場沿著掃描平面的該部分彼此重疊，以建立磁性聚焦場；并且其中該第二磁場的振幅根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
13.如權(quán)利要求12的離子注入系統(tǒng)，還包含控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與該束掃描器及該束聚焦系統(tǒng)耦接，其中該控制系統(tǒng)協(xié)同地控制沿著該掃描方向的時變的束位置與第二磁場的振幅，使得該被掃描的離子束具有沿著該掃描方向的時變的束位置，并且使得該聚焦場中心位置通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
14.一種束聚焦系統(tǒng)，用于產(chǎn)生磁性聚焦場為沿著于離子注入系統(tǒng)中的束掃描器與工件位置之間的掃描平面的一部分，該束聚焦系統(tǒng)包含第一磁體，提供沿著掃描平面的該部分的第一磁場；及第二磁體，提供沿著掃描平面的該部分的重疊于第一磁場上的第二磁場，該第一與第二磁場協(xié)同地提供磁性聚焦場，該磁性聚焦場具有時變的聚焦場中心，其通常對應(yīng)于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。
15.如權(quán)利要求14的束聚焦系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場在該聚焦場中心處具有基本為零的場強。
16.如權(quán)利要求15的束聚焦系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有磁場強度梯度，其沿著該掃描方向且接近該聚焦場中心通常為線性的。
17.如權(quán)利要求14的束聚焦系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有磁場強度梯度，其沿著該掃描方向且接近該聚焦場中心通常為線性的。
18.如權(quán)利要求14的束聚焦系統(tǒng)，其中該磁性聚焦場具有沿著該掃描方向的基本為正弦的分布且具有零交叉于該聚焦場中心處。
19.如權(quán)利要求14的束聚焦系統(tǒng)，其中該第一與第二磁場中的至少一個的振幅根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常對應(yīng)于沿著該掃描方向的時變的束位置。
20.如權(quán)利要求14的束聚焦系統(tǒng)，其中該第一磁場具有沿著該掃描方向且具有固定的第一波長的第一基本為正弦的場分布，其中第二磁場具有沿著該掃描方向且具有固定的第二波長的第二基本為正弦的場分布，其中該第一與第二波長基本相等，其中該第一與第二基本為正弦的場分布沿著該掃描方向彼此偏移了四分之一波長，并且其中該第一與第二磁場的振幅根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常對應(yīng)于沿著該掃描方向的時變的束位置。
21.如權(quán)利要求20的束聚焦系統(tǒng)，其中該束聚焦系統(tǒng)還包含第一電流源，提供第一可變電流至該第一磁體的繞組；第二電流源，提供第二可變電流至該第二磁體的繞組；及控制系統(tǒng)，其與該第一與第二電流源耦接，該控制系統(tǒng)適于根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置來改變該第一與第二可變電流，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
22.如權(quán)利要求14的束聚焦系統(tǒng)，其中該第一磁場是四極的磁場，其中該第二磁場是雙極的磁場，并且其中第二磁場的振幅根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置而隨著時間改變，以提供該磁性聚焦場的時變的聚焦場中心為通常對應(yīng)于沿著該掃描方向的時變的束位置。
23.一種用于沿著離子注入系統(tǒng)中的束掃描器與工件位置之間的掃描平面的一部分聚焦被掃描的離子束的方法，該方法包含提供具有聚焦場中心的聚焦場于該掃描平面內(nèi)；及動態(tài)調(diào)整該聚焦場，使得該聚焦場中心通常相符于沿著該掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。
24.如權(quán)利要求23的方法，其中該聚焦場是具有時變的磁性聚焦場中心的磁性聚焦場。
25.如權(quán)利要求24的方法，其中該磁性聚焦場在該聚焦場中心處具有基本為零的場強。
26.如權(quán)利要求24的方法，其中提供該磁性聚焦場包含提供沿著掃描平面的該部分的第一磁場；以及提供沿著掃描平面的該部分的重疊于第一磁場上的第二磁場；并且其中動態(tài)調(diào)整該磁性聚焦場包含調(diào)整該第一與第二磁場之一或二者，使得該聚焦場中心通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
27.如權(quán)利要求26的方法，其中該第一磁場具有沿著該掃描方向且具有固定的第一波長的第一基本為正弦的場分布；其中第二磁場具有沿著該掃描方向且具有固定的第二波長的第二基本為正弦的場分布；其中該第一與第二波長基本相等；其中該第一與第二基本為正弦的場分布沿著該掃描方向彼此偏移了四分之一波長；并且其中動態(tài)調(diào)整該磁性聚焦場包含根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置隨著時間改變該第一與第二磁場的振幅，使得該聚焦場中心通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
28.如權(quán)利要求26的方法，其中該第一磁場是四極的磁場；其中該第二磁場是雙極的磁場；并且其中動態(tài)調(diào)整該磁性聚焦場包含根據(jù)沿著該掃描方向的時變的束位置隨著時間改變第二磁場的振幅，使得該聚焦場中心通常相符于沿著該掃描方向的時變的束位置。
29.如權(quán)利要求23的方法，其中該磁性聚焦場具有沿著該掃描方向的基本為正弦的分布且具有零交叉于該聚焦場中心處。
全文摘要
提供了用于聚焦離子注入器(110)中的被掃描的離子束的系統(tǒng)與方法。一種束聚焦系統(tǒng)(140)被提供，其包含第一與第二磁體，用以提供對應(yīng)的磁場，其協(xié)同地提供具有時變的聚焦場中心的磁性聚焦場，該聚焦場中心通常對應(yīng)于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。提供了方法，包含提供具有聚焦場中心的聚焦場于掃描平面內(nèi)；以及動態(tài)調(diào)整該聚焦場，使得聚焦場中心通常符合于沿著掃描方向的被掃描的離子束的時變的束位置。
文檔編號H01J37/147GK101080802SQ200580043440
公開日2007年11月28日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者V·班威尼斯特, P·克雷曼 申請人:艾克塞利斯技術(shù)公司