[发明专利]具有改良效率的磁扫描系统

说明书

背景技术

在离子注入系统之中，离子束被导向工件(例如，半导体晶片或显示面板)，并将离子注入其晶格之中。一旦嵌入工件的晶格中之后，注入的离子改变该工件的物理和/或化学特性。因此，离子注入应用于半导体器件制造、金属表面处理、以及材料科学研究中的许多应用。

离子注入的应用空间在历史上被分成低剂量(中等电流)、高能量和高剂量(高电流)应用。

在高电流应用之中，高电流离子束的截面积，除了其他因素之外，尚可以随射束中发生的自我电性中和(self-neutralization)的程度而改变。在不存在电场的情况下发生的自我电性中和之中，离子束可以吸引射束路径附近的自由电子。这倾向于抑制射束″爆散(blow-up)″，从而有助于限制射束的截面积以使得射束保持″紧致″。

在多数情况下，射束的截面积小于工件的截面积，这有助于射束扫描工件而能充分地对工件进行注入。一般而言，此类应用中使用电或磁扫描仪。

电扫描仪的一项缺点在于，由于其产生电场之固有特性，故其吸引电子至正电极或排斥电子使其远离负电极。由于电极通常接近射束路径，从而这倾向于使自由电子从射束路径附近移开。这可能导致射束爆散，有时将造成无法处理的巨大射束包封。此巨大射束包封最终可能造成射束电流减损。

为了限制或避免射束爆散并容许离子束的局部自我电性中和，可以使用磁扫描仪以进行射束扫描，因为磁扫描仪不使用偏压电极。磁扫描仪发出一时变磁场，离子束通过该时变磁场。该时变磁场按时间来回偏转或改变离子束的路径。

虽然磁扫描仪并不像电扫描仪受制于空间电荷爆散的问题，但磁扫描仪倾向于需要极高的操作功率。一般而言，操作功率愈高，电源愈贵，且操作需要愈加小心。有鉴于此，本公开的方案涉及用以降低磁扫描仪所需功率的技术。

发明内容

以下提出本发明之简扼摘要，以提供对本发明一些方案的基本了解。此摘要并非本发明的详细全貌，且既不在于指出本发明之关键或必要组件，亦不在于描绘本发明之范畴。更确切言之，以下摘要之目的是以简化形式呈现本发明的一些概念，以做为后续更详尽说明之序幕。

本发明的一些方案通过利用一磁束扫描仪辅助离子注入，该扫描仪包含第一及第二磁元件，射束路径区域介于其间。至少一磁通量压缩元件配置于接近射束路径区域处且介于第一及第二磁元件之间。

操作期间，第一及第二磁元件合作产生一振荡时变磁场于该射束路径区域之中以按时间来回扫描离子束。该一或多个磁通量压缩元件压缩射束区域中磁场相关的磁通量，从而相对于先前实施方式降低来回磁扫描射束所需的功率总量。

以下的说明及附图详细阐述本发明的特定例示性方案及实施方式。其代表可以运用本发明原理的许多方式中的一些实例。

附图说明

图1例示了根据本发明一方面的示例性离子注入系统。

图2A是一未使用通量压缩元件的磁扫描仪的磁轭组件的端视图。

图2B是图2A的磁轭组件缠绕以线圈的立体图。

图2C是根据一实施例的向磁扫描仪的线圈提供的时变电流的一个示例的波形图。

图2D是当离子束按时间来回扫描时图2B的磁轭组件的剖面顶视图。

图2E-2F分别示出了图2B的磁轭组件的剖面侧视图及顶视图，其例示了某一时刻的扫描离子束。

图2G-2H分别示出了图2B的磁轭组件的剖面侧视图及顶视图，其例示了另一时刻的扫描离子束。

图3A是根据一实施例的包含第一和第二磁通量压缩元件的磁扫描仪的磁轭组件的端视图。

图3B是根据与图3A一致的实施例的包含第一和第二磁通量压缩元件的磁扫描仪的立体图。

图3C是图3B的磁扫描仪的剖面侧视图。

图3D是图3B的磁扫描仪的剖面顶视图。

图4是包含中空磁通量压缩元件的另一磁扫描仪的剖面顶视图。

图5是包含一磁通量压缩件的单极扫描仪的剖面顶视图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明进行说明，其中类似的参考编号在各处用以表示类似的元件，且其中图示的结构不一定按比例绘制。