专利名称：束流传输系统及其传输方法
技术领域：
本发明涉及一种束流传输系统及其传输方法，特别是涉及一种调节束流的偏转角度以及束流聚焦或发散的束流传输系统及其传输方法。
背景技术：
离子注入是用来把改变导电率的杂质引入半导体晶片的标准技术。所需要的杂质材料在离子源中被离子化，离子被加速成具有规定能量的离子束，而且离子束对准晶片的表面。射束中的高能离子深入半导体材料的主体并且嵌入半导体材料的晶格形成导电率符合需要的区域。而且使用离子注入法在单晶或多晶硅中掺杂，是制造现代集成电路中使用的一种常规工艺过程。 但是当前在太阳能晶片掺杂领域，使用最多的方法依旧是热扩散掺杂，这种方法虽然生产效率较高，但需要一些后续的工艺作为补充，例如去边等。因而工艺步骤较多，购置设备成本高。另外由于热扩散工艺，不能很精确的控制掺杂离子的剂量和均匀性，所以会导致生产的太阳能晶圆损失一部分太阳能转化效率。所以从半导体工艺的发展历史来看，在太阳能晶片掺杂领域使用离子注入替代热扩散也是必然趋势。现有的离子束注入系统中，大部分都是通过多极结构以及控制工件通过注入离子束的速度来控制注入的剂量的精度。但是这种结构以及注入方法都需要采用软件算法来支持其对注入剂量的精度的控制。因而当需要对注入区域中的一部分进行单独的调节时，现有的离子束注入系统是难于调节的，而且无法减小离子束流之间的相互影响对注入剂量的影响。此外现有的离子束注入系统中的多极磁铁或电透镜仅用于控制离子束的发散和聚焦，不具有偏转离子束方向的能力。如果需要进一步调节离子束的偏转，只有进一步地加入偏转电极，从而提高了生产装置的复杂度以及生产的复杂性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中准入不均匀、聚焦或发散效果不理想的缺陷，提供一种束流传输系统及其传输方法。通过多线圈的方式，进一步地提高了注入剂量的均匀性以及聚焦和散焦的特性。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种束流传输系统，其包括一束流出射装置、一作为束流传输终点的目标工件以及相互平行地设置于束流传输路径两侧的一第一杆状四极磁铁与一第二杆状四极磁铁，其特点在于，所述第一杆状四极磁铁和第二杆状四极磁铁分别具有一铁芯，其中沿所述第一杆状四极磁铁的铁芯和第二杆状四极磁铁的铁芯的长度方向，分别设置一个或多个相互独立的线圈，其中分别设置于所述第一杆状四极磁铁与所述第二杆状四极磁铁的铁芯的相同位置上的线圈相互对应，并且所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的各个线圈的电流值均是可调的。较佳地，所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的各个线圈的电流方向均是可调的。较佳地，所述第一杆状四极磁铁和第二杆状四极磁铁的铁芯长度方向，与束流传输路径方向垂直。较佳地，所述束流出射装置为一离子束源。较佳地，所述目标工件为一晶圆。本发明的另一技术方案为一种所述的束流传输系统的束流传输方法，其特点在 于包括以下步骤Sltll、使所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的线圈的电流方向相同，所述束流出射装置发射束流；Sltl2、通过分别调整所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流相对于束流传输路径的偏转角度；Sltl3、确定并保持所述相互对应线圈的电流值的和，然后通过分别调节各对相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流的聚焦以及发散；Sltl4、将经过偏转、聚焦或发散的束流注入目标工件。较佳地，所述偏转角度与所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和成正比。较佳地，所述聚焦或发散的角度与各对所述相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差成正比。本发明的另一技术方案为一种所述的束流传输系统的束流传输方法，其特点在于包括以下步骤S2tll、使所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的线圈的电流方向相反，所述束流出射装置发射束流；S2tl2、通过分别调整所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流的聚焦以及发散；S2tl3、确定并保持所述相互对应线圈的电流值的和，然后通过分别调节各对相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流相对于束流传输路径的偏转角度；S2tl4、将经过偏转、聚焦或发散的束流注入目标工件。较佳地，所述聚焦或发散的角度与所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和成正比。较佳地，所述偏转角度与各对所述相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差成正比。本发明的积极进步效果在于本发明的束流传输系统通过在杆状四级磁铁中采用多线圈方式，可以更加精确的控制注入的束流的偏转角度以及聚焦或发散，从而提高注入的均匀性，提高聚焦或发散的精度和效果。
图I为本发明的束流传输系统的较佳实施例的侧视图。图2为本发明的束流传输系统的较佳实施例的俯视图。图3为本发明的束流传输系统的较佳实施例中线圈电流同向的束流传输方法的流程图。图4为本发明的束流传输系统的较佳实施例中线圈电流反向的束流传输方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。图I和图2所示的束流传输系统中包括一束流出射装置I、一晶圆2、以及两个杆状四极磁铁3和4。本实施例中所述束流出射装置I出射的束流在束流传输路径上经过传输之后，最终按照预设的强度分布和角度分布要求到达晶圆2处，从而对晶圆2完成加工制程。该束流出射装置I可以为一离子源，相应地，传输的束流则可以为离子束，所述晶圆2作为目标工件，所述目标工件还可以是其他接收离子束的部件。本发明在所述束流出射装置I和所述晶圆2之间设有一对相互平行的、分别位于束流传输路径两侧的杆状四极磁铁3和4。本实施例中所述杆状四极磁铁3和4的铁芯长度方向与束流传输路径方向垂直，此外还可以根据实际生产需要等，使得所述铁芯长度方向与束流传输路径方向成一角度。所述杆状四极磁铁3和4均由杆状铁芯以及绕于铁芯上的5个电磁线圈构成，其中所述杆状铁芯可以为长方体，或者在铁芯的长度方向上具有一定弧度的近似长方体，或者铁芯的横截面也可以呈近似矩形，在杆状铁芯不是标准长方体的情况下，设置于束流传输路径两侧的所述杆状四极磁铁3和4仍然需要保持形状对称。上述各种衍生类型的四极磁铁组均能够实现相同的聚焦或散焦以及偏转效应。此外沿所述杆状四极磁铁3和4的铁芯的长度方向，分别设置5个相互独立的线圈，其中分别设置于所述杆状四极磁铁3与所述杆状四极磁铁4的铁芯的相同位置上的线圈相互对应，从而分别设置于所述杆状四极磁铁3与所述杆状四极磁铁4上相同位置的线圈构成一对相互对应的线圈。而且所述分别设置于杆状四极磁铁3和4的线圈的数量可以是任意的，例如I对线圈或7对线圈等，从而可以满足不同束流注入均匀性和精度的要求。本实施例中分别设置于所述杆状四极磁铁3和4上的所述线圈的电流值是可以调节的，从而可以通过改变线圈的电流改变束流相对于束流传输路径的偏转角度以及束流的聚焦或发散的角度。即通过调节线圈的电流值，调节如图I所示的束流的偏转角度e以及沿如图2中所示箭头方向A对束流进行发散或聚焦的调节。此外所述分别设置于所述杆状四极磁铁3和4上的所述线圈的电流方向也是可以调节的，如图I所示杆状四极磁铁3的5个线圈为逆时针方向，杆状四极磁铁4的5个线圈为顺时针方向，所述分别设置于杆状四极磁铁3和4上的5个线圈的电流方向可为任意的顺时针或逆时针方向，从而可以进一步地改变束流相对于束流传输路径的偏转角度以及束流的聚焦或发散的角度。本实施例中所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流值及其电流方向都是独立可调的，从而可以分别控制经过各对线圈的束流的偏转以及聚焦或发散的角度，从而更加精确的控制注入的束流的偏转角度以及束流的聚焦或发散，从而提高注入的均匀性，提高聚焦或发散的精度和效果。本实施例的束流传输系统的工作原理如下I、当所述束流传输系统中，使得分别设置于所述杆状四极磁铁3和4上的所述线圈的电流方向相同时，例如，所有线圈的电流方向为顺时针方向或逆时针方向，所述束流传输系统的束流传输方法如图3所示，其中包括以下步骤步骤101，使所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流方向相同，所述束流出射装 置I发射束流。步骤102，分别调整所述杆状四极磁铁3和4中各对相互对应线圈的电流值的和来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流相对于束流传输路径的偏转角度。本实施例中，当所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流方向相同时，所述偏转角度e的大小与各对所述杆状四极磁铁3和4上相互对应线圈的电流值的和成正比。步骤103，确定并保持各对相互对应线圈的电流值的和，然后通过分别调节各对相互对应线圈中位于所述杆状四极磁铁3的线圈和位于杆状四极磁铁4的线圈上的电流值的差来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流的聚焦以及发散的角度。
本实施例中，由于所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流方向相同，所述沿箭头方向A进行聚焦或发散的角度与各对所述相互对应线圈中位于所述杆状四极磁铁3的线圈和位于杆状四极磁铁4的线圈的电流值的差成正比。步骤104，将经过偏转、聚焦或发散的束流注入晶圆2。2、当所述束流传输系统中，使得分别设置于所述杆状四极磁铁3和4上的5个线圈的电流方向相反时，例如杆状四极磁铁3的线圈电流方向为顺时针方向，所述杆状四极磁铁4的线圈电流方向为逆时针方向等，所述束流传输系统的束流传输方法如图4所示，其中包括以下步骤步骤201，使所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流方向相反，所述束流出射装置I发射束流。步骤202，通过分别调整所述杆状四极磁铁3和4中各对相互对应线圈的电流值的和来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流的聚焦以及发散的角度。本实施例中，由于所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流方向相反，所述沿箭头方向A进行聚焦或发散的角度与各对所述相互对应线圈中位于所述杆状四极磁铁3的线圈和位于杆状四极磁铁4的线圈的电流值的和成正比。步骤203，确定并保持各对相互对应线圈的电流值的和，然后通过分别调节各对相互对应线圈中位于所述杆状四极磁铁3的线圈和位于杆状四极磁铁4上的线圈的电流值的差来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流相对于束流传输路径的偏转角度。本实施例中，由于所述杆状四极磁铁3和4上的线圈的电流方向相反，所述偏转角度e的大小与各对所述相互对应线圈中位于所述杆状四极磁铁的线圈3和位于杆状四极磁铁4上的线圈的电流值的差成正比。步骤204，将经过偏转、聚焦或发散的束流注入晶圆2。综上所述，本发明的束流传输系统通过在杆状四级磁铁中采用多线圈方式，可以更加精确的控制注入的束流的偏转角度以及聚焦或发散，从而提高注入的均匀性，提高聚焦或发散的精度和效果。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种束流传输系统，其包括一束流出射装置、一作为束流传输终点的目标工件以及相互平行地设置于束流传输路径两侧的一第一杆状四极磁铁与一第二杆状四极磁铁，其特征在于，所述第一杆状四极磁铁和第二杆状四极磁铁分别具有一铁芯，其中沿所述第一杆状四极磁铁的铁芯和第二杆状四极磁铁的铁芯的长度方向，分别设置一个或多个相互独立的线圈，其中分别设置于所述第一杆状四极磁铁与所述第二杆状四极磁铁的铁芯的相同位置上的线圈相互对应，并且所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的各个线圈的电流值均是可调的。
2.如权利要求I所述的束流传输系统，其特征在于，所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的各个线圈的电流方向均是可调的。
3.如权利要求I或2所述的束流传输系统，其特征在于，所述第一杆状四极磁铁和第二杆状四极磁铁的铁芯长度方向与束流传输路径方向垂直。
4.如权利要求I所述的束流传输系统，其特征在于，所述束流出射装置为一离子束源。
5.如权利要求4所述的束流传输系统，其特征在于，所述目标工件为一晶圆。·
6.一种如权利要求2所述的束流传输系统的束流传输方法，其特征在于包括以下步骤 Sltll、使所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的线圈的电流方向相同，所述束流出射装置发射束流； Sltl2、通过分别调整所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流相对于束流传输路径的偏转角度； Sltl3、确定并保持所述相互对应线圈的电流值的和，然后通过分别调节各对相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流的聚焦以及发散； Sltl4、将经过偏转、聚焦或发散的束流注入目标工件。
7.如权利要求6所述的束流传输方法，其特征在于，所述偏转角度与所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和成正比。
8.如权利要求6或7所述的束流传输方法，其特征在于，所述聚焦或发散的角度与各对所述相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差成正比。
9.一种如权利要求2所述的束流传输系统的束流传输方法，其特征在于包括以下步骤 S2tll、使所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的线圈的电流方向相反，所述束流出射装置发射束流； S2tl2、通过分别调整所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流的聚焦以及发散； S2tl3、确定并保持所述相互对应线圈的电流值的和，然后通过分别调节各对相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差来调节通过所述相互对应线圈所在平面的束流相对于束流传输路径的偏转角度； S2tl4、将经过偏转、聚焦或发散的束流注入目标工件。
10.如权利要求9所述的束流传输方法，其特征在于，所述聚焦或发散的角度与所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁上各对相互对应线圈的电流值的和成正比。
11.如权利要求9或10所述的束流传输方法，其特征在于，所述偏转角度与各对所述相互对应线圈中位于所述第一杆状四极磁铁的线圈和位于第二杆状四极磁铁的线圈的电流值的差成正比。
全文摘要
本发明公开了一种束流传输系统及其传输方法，其包括一束流出射装置、一作为束流传输终点的目标工件以及相互平行地设置于束流传输路径两侧的一第一杆状四极磁铁与一第二杆状四极磁铁，其中所述第一杆状四极磁铁和第二杆状四极磁铁分别具有一铁芯，其中沿所述第一杆状四极磁铁的铁芯和第二杆状四极磁铁的铁芯的长度方向，分别设置一个或多个相互独立的线圈，其中分别设置于所述第一杆状四极磁铁与所述第二杆状四极磁铁的铁芯的相同位置上的线圈相互对应，并且所述第一杆状四极磁铁和所述第二杆状四极磁铁的各个线圈的电流值均是可调的。本发明的可以更加精确的控制注入的束流的偏转角度以及聚焦或发散，从而提高注入的均匀性和聚焦或发散的精度。
文档编号H01J37/317GK102751155SQ20111010259
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者钱锋 申请人:上海凯世通半导体有限公司