[发明专利]用于离子装置的磁铁以及离子装置

说明书

相关申请交叉引用

本案主张于2013年6月14号提申的待决的美国临时专利申请序号第61/835,089号以及于2013年8月14号提申的非临时专利申请序号第13/966,611号的优先权，所述专利申请以全文援引的方式并入本文。

技术领域

本揭示的实施例大致上关于处理基板的领域，且更特别的是，关于冷却磁铁的领域，所述磁铁用以结合用于制作半导体元件的基板处理。

背景技术

通常在半导体元件制作期间会使用离子。举例来说，可将离子植入基板中以便用各种杂质掺杂基板。可将离子沈积在基板上以在基板上建立特征。亦可使用离子在制作处理期间蚀刻掉材料。一般而言，离子是发射自离子源腔室。通常使用磁铁来过滤离子，且亦将离子塑形为具有所要特性的离子束，且将离子束导向基板。此些磁铁中的一些为通过将导线围绕金属核心(metal core)包裹而形成。接着，电流通过导线以产生磁场。在操作期间，通常需要冷却磁铁，以便在产生具有所要特性的磁场所必须的所需功率水准(power level)之下操作磁铁。因此，在金属核心中形成在操作期间冷却流体通过的冷却通道。目前一些设计的缺陷在于，其可能在核心的中心线(centerline)处使用冷却通道。因此，在线圈(winding)中产生的热必定会透过核心的厚度来传导，以便到达冷却流体。如将理解的，将显著的量的材料移除以便形成所需大小的冷却通道会减少金属核心中的材料的量，且非所要地减少由磁铁产生的磁场的强度与有效性。因此，存在有改善用于基板处理操作中的磁铁的冷却配置(cooling arrangement)的需求。

发明内容

提供本发明内容以简化形式介绍挑选的概念，将进一步于以下实施方式描述所述概念。本发明内容并不意图确立所请求标的的关键特征或必要特征，亦不意图帮助判定所请求标的的范畴。

大致上，本揭示的不同实施例提供包括具有空腔于其中的金属核心(metal core)的磁铁、配置为围绕金属核心的一或多个导线包(conductive wire wrap)以及经设置以嵌入空腔中的环形核心元件，其中环形冷却剂流体通道(annular coolant fluid passage)形成在空腔与环形核心元件之间。此外，环形核心元件可具有第一直径与具有第二直径的中间部分，所述第二直径小于所述第一直径。

做为另种实例，一些实施例揭示一种用于包括离子束耦合器的离子植入装置的磁铁、配置为邻近于离子束耦合器的第一磁铁以及配置为邻近于离子束耦合器与第一磁铁的第二磁铁，其中所述磁铁具有配置通过其的孔隙。第一磁铁与第二磁铁的各者可包括具有空腔于其中的金属核心、一或多个配置为围绕金属核心的导线包以及经设置以嵌入空腔中的环形核心元件。环形冷却剂流体通道可形成在空腔与环形核心元件之间。此外，各环形核心元件可具有第一直径与具有第二直径的中间部分，其中所述第二直径小于所述第一直径。

另一示例实施例揭示包括经设置以发射离子束的离子源以及定位于离子源下游在离子束行进方向上的磁铁的装置，所述磁铁经设置以塑形离子束。所述磁铁可具有定义于其中的环形冷却剂流体通道。包含冷却剂流体的冷却剂流体储存器可连接至环形冷却剂流体通道。冷却剂流体泵浦可连接至冷却剂流体储存器，且可经设置以灌注(pump)冷却剂流体通过环形冷却剂流体通道。所述磁铁可包括第一磁铁与第二磁铁，所述第一磁铁配置为邻近于离子束耦合器，所述第二磁铁配置为邻近于所述离子束耦合器与所述第一磁铁。第一磁铁与第二磁铁的各者可包括具有空腔于其中的金属核心、一或多个配置为围绕所述金属核心的导线包以及经设置以嵌入所述空腔中的环形核心元件。环形冷却剂流体通道可形成在空腔与环形核心元件之间。此外，各环形核心元件可具有第一直径与具有第二直径的中间部分，其中所述第二直径小于所述第一直径。

附图说明

通过示例的方式，将参照随附图式描述揭示的装置的各种实施例，其中：

图1为示例性离子植入装置的方块图。

图2A至图2B为示例性四极磁铁(quadrupole magnet)的方块图。

图3为通过图2A至图2B的四极磁铁的示例性冷却剂流体流径的方块图。

图4为通过图2A至图2B的四极磁铁的另一示例性冷却剂流体流径。

图5A至图5I为全部根据本揭示的实施例来配置的通过磁铁的环形冷却剂流体通道的方块图。

具体实施方式