新型宽带离子束调节透镜的制作方法

本发明涉及一种离子注入机的磁聚焦透镜，离子注入机是半导体制造离子注入工艺中的关键设备，因此本发明属于半导体器件制造领域。

背景技术：

随着集成电路产业的高速发展，对半导体器件的性能也提出了更高的要求。离子注入机是半导体离子注入工艺中的关键设备，对半导体材料的性能有着重要的影响。

离子源是离子注入机的离子产生装置，受其离子产生方法的影响，它所产生的离子往往含有许多其他杂质，且平行度和均匀性也比较差。为了筛选出所需离子、调整束流的平行度和均匀性、使束流能以一定角度注入到半导体材料中，离子束必须要经过一定距离的传输，以留有空间对它进行调整。但由于空间电荷效应的存在，离子束在传输过程中会发散，会使很大一部分离子束损失掉，这对离子注入过程是相当不利的。宽带离子束是一种比较好的离子束，它省去了斑点束的扫描过程，直接就可以注入到半导体材料中，但同样，在传输过程中它也会因为发散而产生损失。为了解决这个问题，就需要设计一种装置来使离子束聚焦。

磁四极透镜是比较常见的一种聚焦装置，它利用磁场来对离子束进行聚焦，不会改变离子束的能量，只改变离子束的偏转角度。本新型宽带离子束调节透镜就是这样的一种新型磁四极透镜。

技术实现要素：

为了保证宽带离子束良好的传输性能，本发明设计了一种新型宽带离子束调节透镜。它的磁感应强度线性分布好，可以在不对离子束的平行度和均匀性 产生较大影响的情况下使离子束明显聚焦；由于增大了冷却水管道与线圈的接触面积，它的散热效率也很高；它的离子束通道设计在透镜内部，非常方便安装和维修。

本发明具体的技术方案如下：

新型宽带离子束调节透镜由四个电磁铁单元、一个离子束通道、四个支撑板和一个底板组成，电磁铁单元沿四周分布，离子束通道位于透镜内部，四个支撑板位于透镜四个角对电磁铁单元起固定和定位的作用，底板位于透镜底部支撑整个透镜系统。

电磁铁单元包括线圈、柱形磁轭、冷却水管道和固定板，线圈缠绕在磁轭上，冷却水管道盘形缠绕在线圈之间，固定板在磁轭两端起定位和固定线圈。

新型宽带离子束调节透镜各个电磁铁的励磁电流单独可调，产生的磁场使相邻两个电磁铁的相邻两极极性相同。

本新型宽带离子束调节透镜是一种强透镜，当磁极极性跟图2所示一样时，带正电的离子束从纸面内向纸面外射出时它垂直方向将会被聚焦、水平方向将会被散焦，但聚焦程度要大于散焦程度。

与现有的技术相比，本新型宽带离子束调节透镜的优点在于：

1、磁感应强度线性分布好，对宽带离子束有很好的聚焦作用；

2、冷却水管道和线圈接触面积大，线圈的散热效率高；

3、透镜结构简单且离子束通道在内部，使拆装和维修都很方便。

附图说明

图1是本新型宽带离子束调节透镜的结构图；

图2为图1的主视图；

附图标记说明：

1-离子束通道；2-柱形磁轭；3-支撑板；4-底板；5-固定板；6-线圈；7冷却水管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的介绍，大概说明本发明的关键点。

如图1和2所示，柱形磁轭2、线圈6、冷却水管道7和固定板5组成了一个电磁铁单元，在这个单元中线圈6缠绕在柱形磁轭2上，冷却水管道7盘形缠绕于线圈之间，固定板5安装在磁轭两端以限定线圈的位置。支撑板3两端分别连接两个电磁铁单元，对它们起到支撑和定位的作用。位于透镜下方的两个支撑板3还固定在了底板4上，以支撑整个透镜。离子束通道1安装于四个电磁铁单元的中间，它的截面设计成长方形有利于宽带离子束的传输。

整个透镜系统的冷却液采用的是去离子水。

本新型宽带离子束调节透镜安装于分析器之后分析光栏之前，通过它产生的特定磁场来调节宽带束的高度和宽度。

柱形磁轭2具有一定的厚度，这个厚度决定了磁场对离子束的作用距离。在所有的电磁铁单元中，线圈6都是串联起来的，它们所加电流的方向应使相邻两个电磁铁的相邻两极极性相同。正常情况下，本透镜所起的作用是垂直聚焦水平散焦的，但如果把所有线圈电流都反接，那么透镜将会垂直散焦水平聚焦。具体透镜的工作状态可视离子束状态而定。离子束通道1为真空管道，其加工和安装应满足真空要求。