磁鐵用環(huán)型冷卻流體通道的制作方法
【專利說明】磁鐵用環(huán)型冷卻流體通道
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本案主張于2013年6月14號提申的待決的美國臨時(shí)專利申請序號第61/835，089號以及于2013年8月14號提申的非臨時(shí)專利申請序號第13/966,611號的優(yōu)先權(quán)，所述專利申請以全文援引的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本揭示的實(shí)施例大致上關(guān)于處理基板的領(lǐng)域，且更特別的是，關(guān)于冷卻磁鐵的領(lǐng)域，所述磁鐵用以結(jié)合用于制作半導(dǎo)體元件的基板處理。
【背景技術(shù)】
[0004]通常在半導(dǎo)體元件制作期間會(huì)使用離子。舉例來說，可將離子植入基板中以便用各種雜質(zhì)摻雜基板。可將離子沈積在基板上以在基板上建立特征。亦可使用離子在制作處理期間蝕刻掉材料。一般而言，離子是發(fā)射自離子源腔室。通常使用磁鐵來過濾離子，且亦將離子塑形為具有所要特性的離子束，且將離子束導(dǎo)向基板。此些磁鐵中的一些為通過將導(dǎo)線圍繞金屬核心(metal core)包裹而形成。接著，電流通過導(dǎo)線以產(chǎn)生磁場。在操作期間，通常需要冷卻磁鐵，以便在產(chǎn)生具有所要特性的磁場所必須的所需功率水準(zhǔn)(powerlevel)之下操作磁鐵。因此，在金屬核心中形成在操作期間冷卻流體通過的冷卻通道。目前一些設(shè)計(jì)的缺陷在于，其可能在核心的中心線(centerline)處使用冷卻通道。因此，在線圈(winding)中產(chǎn)生的熱必定會(huì)透過核心的厚度來傳導(dǎo)，以便到達(dá)冷卻流體。如將理解的，將顯著的量的材料移除以便形成所需大小的冷卻通道會(huì)減少金屬核心中的材料的量，且非所要地減少由磁鐵產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度與有效性。因此，存在有改善用于基板處理操作中的磁鐵的冷卻配置(cooling arrangement)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡化形式介紹挑選的概念，將進(jìn)一步于以下實(shí)施方式描述所述概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不意圖確立所請求標(biāo)的的關(guān)鍵特征或必要特征，亦不意圖幫助判定所請求標(biāo)的的范疇。
[0006]大致上，本揭示的不同實(shí)施例提供包括具有空腔于其中的金屬核心(metal core)的磁鐵、配置為圍繞金屬核心的一或多個(gè)導(dǎo)線包(conductive wire wrap)以及經(jīng)設(shè)置以嵌入空腔中的環(huán)形核心元件，其中環(huán)形冷卻劑流體通道(annular coolant fluid passage)形成在空腔與環(huán)形核心元件之間。此外，環(huán)形核心元件可具有第一直徑與具有第二直徑的中間部分，所述第二直徑小于所述第一直徑。
[0007]做為另種實(shí)例，一些實(shí)施例揭示一種用于包括離子束耦合器的離子植入裝置的磁鐵、配置為鄰近于離子束耦合器的第一磁鐵以及配置為鄰近于離子束耦合器與第一磁鐵的第二磁鐵，其中所述磁鐵具有配置通過其的孔隙。第一磁鐵與第二磁鐵的各者可包括具有空腔于其中的金屬核心、一或多個(gè)配置為圍繞金屬核心的導(dǎo)線包以及經(jīng)設(shè)置以嵌入空腔中的環(huán)形核心元件。環(huán)形冷卻劑流體通道可形成在空腔與環(huán)形核心元件之間。此外，各環(huán)形核心元件可具有第一直徑與具有第二直徑的中間部分，其中所述第二直徑小于所述第一直徑。
[0008]另一示例實(shí)施例揭示包括經(jīng)設(shè)置以發(fā)射離子束的離子源以及定位于離子源下游在離子束行進(jìn)方向上的磁鐵的裝置，所述磁鐵經(jīng)設(shè)置以塑形離子束。所述磁鐵可具有定義于其中的環(huán)形冷卻劑流體通道。包含冷卻劑流體的冷卻劑流體儲(chǔ)存器可連接至環(huán)形冷卻劑流體通道。冷卻劑流體幫浦可連接至冷卻劑流體儲(chǔ)存器，且可經(jīng)設(shè)置以灌注(pump)冷卻劑流體通過環(huán)形冷卻劑流體通道。所述磁鐵可包括第一磁鐵與第二磁鐵，所述第一磁鐵配置為鄰近于離子束耦合器，所述第二磁鐵配置為鄰近于所述離子束耦合器與所述第一磁鐵。第一磁鐵與第二磁鐵的各者可包括具有空腔于其中的金屬核心、一或多個(gè)配置為圍繞所述金屬核心的導(dǎo)線包以及經(jīng)設(shè)置以嵌入所述空腔中的環(huán)形核心元件。環(huán)形冷卻劑流體通道可形成在空腔與環(huán)形核心元件之間。此外，各環(huán)形核心元件可具有第一直徑與具有第二直徑的中間部分，其中所述第二直徑小于所述第一直徑。
【附圖說明】
[0009]通過示例的方式，將參照隨附圖式描述揭示的裝置的各種實(shí)施例，其中:
[0010]圖1為示例性離子植入裝置的方塊圖。
[0011]圖2A至圖2B為示例性四極磁鐵(quadrupole magnet)的方塊圖。
[0012]圖3為通過圖2A至圖2B的四極磁鐵的示例性冷卻劑流體流徑的方塊圖。
[0013]圖4為通過圖2A至圖2B的四極磁鐵的另一示例性冷卻劑流體流徑。
[0014]圖5A至圖51為全部根據(jù)本揭示的實(shí)施例來配置的通過磁鐵的環(huán)形冷卻劑流體通道的方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一同描述揭示的磁鐵與冷卻磁鐵的方法及一般離子植入裝置與四極磁鐵。然而，如將理解到的，本揭示的各種實(shí)施例可應(yīng)用于其他離子裝置的磁鐵。例如，本揭示的各種實(shí)施例可用于離子沈積裝置，例如電漿離子沈積裝置。做為另一實(shí)例，本揭示的各種實(shí)施例可用于離子蝕刻裝置。此外，如上所述，本揭示的各種實(shí)施例提供通過磁鐵的金屬核心的環(huán)形冷卻通道。將于以下特別參照圖5A至圖5H更為詳細(xì)描述環(huán)形冷卻劑流體通道的說明性示例。首先參照圖1與圖2A至圖2B描述具有此種環(huán)形冷卻通道的磁鐵的說明性設(shè)置與整個(gè)系統(tǒng)。此外，參照圖3至圖4描述通過示例磁鐵的冷卻劑流體流徑的說明性示例。
[0016]圖1示出離子植入裝置100示例的方塊圖，其至少根據(jù)本揭示的一些產(chǎn)生帶束(ribbon beam)的實(shí)施例配置。其他離子植入裝置可產(chǎn)生具有分歧軌跡(其接著在撞擊工件之前被偏移為實(shí)質(zhì)上平行)的掃描點(diǎn)束(scanned spot beam)。一般而言，離子植入裝置100的一些或全部組件可由處理腔室102所圍住。如示出，離子植入裝置100包括經(jīng)設(shè)置以產(chǎn)生特定物種的離子的離子源104。所述離子源104可包括加熱的細(xì)絲(filament)，其離子化經(jīng)引入至處理腔室102內(nèi)的饋入氣體(feed gas)以形成帶電荷的離子與電子(電楽)。舉例來說，加熱元件可為伯納斯源細(xì)絲(Bernas source filament)、間熱式陰極(indirectly heated cathode，(IHC))配件或其他熱電子源。可將不同饋入氣體供應(yīng)至離子源腔室以得到具有特定摻質(zhì)特性的離子束。例如，在相對高的腔室溫度之下引入的h2、bf3與AsH3S分解為具有高植入能量的單原子。高植入能量通常與大于20keV的值相關(guān)聯(lián)。對于低能量離子植入，可將較重帶電分子(heavier charged molecule)(諸如，癸硼燒、碳硼烷等)引入至處于較低腔室溫度的源腔室中，此舉保存具有較低植入能量的經(jīng)離子化的分子的分子結(jié)構(gòu)。低植入能量通常具有低于20keV的值。
[0017]透過一系列的電極106自源提取所產(chǎn)生的離子，且所述離子形成為離子束108，其通過第一磁鐵110。在一些實(shí)例中，為達(dá)到通過四極磁鐵112的最大傳輸量，所述第一磁鐵110可為設(shè)置有特定磁場的質(zhì)量分析器磁鐵，使得僅具有想要的荷質(zhì)比的離子能行進(jìn)通過分析器。所述四極磁鐵112可包括經(jīng)設(shè)置以將離子束108塑形為具有特定大小的纏繞有導(dǎo)線的金屬核心。
[0018]在離開所述四極磁鐵112后，所述離子束108可通過質(zhì)量解析狹縫(massresolving slit)而至減速臺(tái)114上。所述減速臺(tái)114可包括多個(gè)具有經(jīng)定義的孔隙的電極116，所述孔隙允許具有特定特性的離子束通過。通過將不同電壓電位的組合施加至電極116，所述減速臺(tái)114得以操縱所述離子束108的離子能量。
[0019