電子供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子供應(yīng)系統(tǒng)，特別是涉及一種能引出大尺寸的總體呈帶狀電子團(tuán)的電子供應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在離子注入中，由于空間電荷效應(yīng)的影響，會使得大尺寸的帶狀離子束失去均勻性，從而影響后續(xù)的注入環(huán)節(jié)。為了盡可能消除空間電荷效應(yīng)的影響，業(yè)內(nèi)引入了電子中和的方式，即在離子束的傳輸過程中，采用電子對其進(jìn)行中和，以此來緩解空間電荷效應(yīng)對離子束形態(tài)的影響。
[0003]現(xiàn)有的中和系統(tǒng)中，采用了 PEFG(plasma electron flood gun,等離子電子流槍)來向離子束提供電子以中和離子束中的正電荷。然而，隨著加工晶圓的尺寸越來越大，越來越需要大尺寸的帶狀離子束，例如寬度達(dá)到450mm以上的帶狀離子束。
[0004]對于使用大尺寸的帶狀離子束的情況而言，希望用于中和的電子也能在離子束的寬度方向上盡可能均勻地覆蓋離子束的整個(gè)寬度，并且在離子束寬度方向上的電子密度也能盡可能均勻。而現(xiàn)有的PEFG —般針對的是束斑形狀的離子束，顯然難以提供大尺寸的均勻電子流，無法適用于大尺寸離子束的正電荷中和。
[0005]此外，雖然也有一些中和裝置考慮到了帶狀離子束的應(yīng)用場合，采用了長條狀的狹縫來引出電子，然而引出的電子依然難以覆蓋較大尺寸的帶狀離子束(例如450mm以上)。并且，由于離子束的寬度較寬，除了要保證在寬度方向上的均勻性之外，還希望電子的數(shù)量也能比較充足。而為了增加電子的數(shù)量，現(xiàn)有的做法是增加電子產(chǎn)生裝置中的偏置電壓，同時(shí)在中和系統(tǒng)中充入氣體，利用碰撞產(chǎn)生更多電子。然而，這又產(chǎn)生了一個(gè)問題，很多電子在還沒有在長度方向上(即帶狀離子束的寬度方向)形成一定分布之后，就撞擊到中和系統(tǒng)的腔體的腔壁損失掉了。
[0006]另外，為了形成能夠覆蓋較寬離子束的電子團(tuán)，而增加電子產(chǎn)生系統(tǒng)的數(shù)量，不僅提高了成本，也加大了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度。
[0007]為此，希望能找到一種電子供應(yīng)系統(tǒng)，既能形成在一定長度范圍內(nèi)覆蓋帶狀離子束寬度的電子團(tuán)，并且不至于在形成較大長度分布之前就撞擊到中和系統(tǒng)的腔體，繼而保證電子有充足的數(shù)量可以用于大尺寸離子束的中和。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的PEFG大多針對形狀為束斑的束流、難以在較大尺寸的寬度上覆蓋離子束的缺陷，提供一種適用于大尺寸離子束中和的電子供應(yīng)系統(tǒng)，其采用一級或多級磁場限制了電子在不理想的方向上的運(yùn)動(dòng)，使得絕大部分電子都能沿著帶狀離子束的寬度方向分布，從而能夠用于大尺寸離子束的中和，并且避免電子在形成一定分布之前就撞擊損失，使得用于中和的電子始終能有充足的數(shù)量。
[0009]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
[0010]—種電子供應(yīng)系統(tǒng),其特點(diǎn)在于，其包括一腔體，該腔體中填充有氣體，該腔體的側(cè)壁上設(shè)置有沿該腔體的長度方向分布的引出單元，該腔體中設(shè)置有至少一個(gè)陰極，該陰極用于發(fā)射電子，
[0011]該電子供應(yīng)系統(tǒng)還包括多個(gè)環(huán)繞于該腔體上的磁性裝置，多個(gè)磁性裝置沿著該腔體的長度方向間隔設(shè)置，該些磁性裝置的疊加磁場使得:在該腔體中，電子得以在該腔體的長度方向上分布，
[0012]該引出單元用于引出一部分電子以形成沿長度方向分布的電子團(tuán)作為中和區(qū)，該帶狀電子團(tuán)的長度方向與該腔體的長度方向一致(所謂的帶狀電子團(tuán)即是指沿著腔體的長度方向上電子會形成一定分布，從而形成一個(gè)沿著腔體長度方向的電子富集區(qū)，該電子富集區(qū)中有一定數(shù)量的電子，該些電子將用于離子束中正電荷的中和)，由于大尺寸分布的電子富集區(qū)的存在，能有效地中和帶狀離子束。
[0013]其中該帶狀電子團(tuán)的長度大于等于該帶狀離子束的寬度，該帶狀離子束的寬度方向與該腔體的長度方向一致，該帶狀離子束的束流方向垂直于該腔體的長度方向。
[0014]在磁性裝置的疊加磁場的作用下，電子能夠在腔體的長度方向上分布，這樣引出單元引出的電子團(tuán)就能用于中和尺寸較大的帶狀離子束了。
[0015]優(yōu)選地，該些磁性裝置的疊加磁場用于限制電子在縱向上的運(yùn)動(dòng)，該縱向?yàn)榇怪庇谠撉惑w的長度方向的方向。
[0016]在磁場的作用下，絕大部分電子不會在該縱向上運(yùn)動(dòng)，那么電子撞擊腔體側(cè)壁而造成的損失就會大大減少，從而保證有足夠量的電子來中和大尺寸帶狀離子束中的正電荷。
[0017]優(yōu)選地，該陰極的數(shù)量為一個(gè)，在該腔體的長度方向上，該陰極置于該腔體的中部，該些磁性裝置的設(shè)置位置呈軸對稱分布，對稱軸垂直于該腔體的長度方向且穿過該陰極，
[0018]其中，該疊加磁場在該腔體的長度方向上呈周期性的空間分布，并且相鄰兩個(gè)磁性裝置形成的磁場使得:部分電子得以被限制在相鄰兩個(gè)磁性裝置之間的空間中。這里所說的部分電子是能量較低的電子，其被限制于相鄰兩個(gè)磁性裝置之間的空間中，而能量較高的電子會在腔體的長度方向上運(yùn)動(dòng)，這樣所有的電子就能在腔體的長度方向上形成一定分布，同時(shí)又能保證長度方向上各處的電子密度。這里的周期性是指磁場強(qiáng)度沿著長度方向呈周期性的空間分布。
[0019]優(yōu)選地，該陰極的數(shù)量為一個(gè)，在該腔體的長度方向上，該陰極置于該腔體的中部，該些磁性裝置的設(shè)置位置呈軸對稱分布，對稱軸垂直于該腔體的長度方向且穿過該陰極，
[0020]其中，在該腔體的長度方向上，自該陰極至遠(yuǎn)離該陰極的方向上，磁性裝置的磁場強(qiáng)度依次遞減，部分電子沿著該腔體的長度方向自磁場強(qiáng)度強(qiáng)的位置向磁場強(qiáng)度弱的位置運(yùn)動(dòng)，
[0021]并且相鄰兩個(gè)磁性裝置形成的磁場使得:另一部分電子得以被限制在相鄰兩個(gè)磁性裝置之間的空間中。
[0022]由于在該腔體的長度方向上磁場強(qiáng)度存在一定差異，而電子會從磁場強(qiáng)度較強(qiáng)的位置向磁場強(qiáng)度較弱的位置移動(dòng)，那么即使腔體的長度比較長，也能夠保證電子在長度方向上各個(gè)位置的密度，并且形成較長的沿腔體長度方向分布的等離子體，從而提供沿腔體長度方向分布的電子，形成大尺寸的電子富集區(qū)。
[0023]優(yōu)選地，陰極的數(shù)量為多個(gè)，該些陰極沿著該腔體的長度方向分布，且該陰極設(shè)置于該磁性裝置所產(chǎn)生的磁場的最大磁場強(qiáng)度處。
[0024]優(yōu)選地，該陰極的數(shù)量和該磁性裝置的數(shù)量一致，且每個(gè)陰極的設(shè)置位置與每個(gè)磁性裝置--對應(yīng)。
[0025]優(yōu)選地，該磁性裝置為電磁鐵，該電磁鐵的線圈上的電流是可調(diào)的。通過調(diào)節(jié)通過線圈的電流來調(diào)節(jié)該磁性裝置周圍的磁場強(qiáng)度，從而調(diào)整腔體中等離子體的密度，由此來調(diào)整電子團(tuán)中電子的位置分布和密度分布。
[0026]優(yōu)選地，該引出單元的長度大于等于該帶狀離子束的寬度；
[0027]和/或，該腔體作為陽極。
[0028]優(yōu)選地，該引出單元為一長條狀的槽孔或者多個(gè)沿著該腔體的長度方向排列的通孔。
[0029]優(yōu)選地，該電子包括陰極發(fā)射的初級電子以及初級電子撞擊氣體分子而產(chǎn)生的次級電子。
[0030]在腔體中填充有氣體，在初級電子的撞擊下腔體中會形成等離子體，通過磁性裝置的作用，等離子體不僅僅位于陰極附近的區(qū)域，而是會沿著腔體的長度方向分布充滿腔體的全部空間。而在次級電子和等離子體共同的作用下，能夠保證電子團(tuán)沿著腔體的長度方向分布，由此可以用于中和大尺寸的帶狀離子束。
[0031]優(yōu)選地，沿著該腔體的長度方向，該些磁性裝置的位置是可調(diào)的。通過調(diào)節(jié)磁性裝置的位置來調(diào)節(jié)該磁性裝置周圍的疊加磁場的磁場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的分布，從而調(diào)整腔體中等離子體的密度，由此來調(diào)整電子團(tuán)中電子的位置分布和密度分布。
[0032]在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。
[0033]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:
[0034]1、采用了一級磁場或多級磁場對電子施加束縛，保證絕大部分電子能沿著腔體的長度方向運(yùn)動(dòng)，從而在腔體的長度方向上形成一定分布，由此形成了得以覆蓋帶狀離子束的寬度方向的大尺寸電子團(tuán)。
[0035]2、由于磁場的束縛，使得絕大部分電子不會在垂直于腔體的長度方向上運(yùn)動(dòng)，也就盡可能避免了電子撞擊腔體的腔壁而造成的數(shù)量的損失，使得在應(yīng)用大尺寸離子束時(shí)，也能保證用于中和的電子始終數(shù)量充足。
[0036]3、磁性裝置的磁場強(qiáng)度大小是可調(diào)的，由此可以根據(jù)需要調(diào)整磁場的分布從而調(diào)整電子的分布，使其可以適應(yīng)不同情況的離子束。
[0037]4、陰極的數(shù)量和設(shè)置位置可以根據(jù)離子束的情況靈活調(diào)整，通過采用多個(gè)陰極，并且在每個(gè)陰極的位置處設(shè)置磁性裝置，可以使得電子團(tuán)的長度達(dá)到相當(dāng)長的尺寸(例如達(dá)到1.5m)，由此可以覆蓋超大尺寸的帶狀離子束。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電子供應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的電子供應(yīng)系統(tǒng)的腔體中陰極設(shè)置示意圖。
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的電子供應(yīng)系統(tǒng)工作時(shí)電子的運(yùn)動(dòng)方向示意圖。
[0041]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的采用電子中和帶狀離子束中正電荷的示意圖。
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的模擬所得的電子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖。
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例4的電子供應(yīng)系統(tǒng)的腔體中陰極設(shè)置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0045]實(shí)施例1
[0046]參考圖1和圖2，本實(shí)施例所述的電子供應(yīng)系統(tǒng)包括一腔體1，該腔體中填充有氣體，該腔體1的側(cè)壁上設(shè)置有沿該腔體