一种双向聚焦质量分析器的制作方法

本发明涉及一种集成电路制造装备，即离子注入机，特别地涉及一种用于离子注入机的一种双向聚焦质量分析器。

背景技术：

随着集成电路工艺技术的提高，对离子注入设备提出了更高的要求；对于离子注入的元素筛选精度要求更高，对于注入束流的电流强度要求也更大。质量分析器作为离子注入设备上的元素筛选设备，其性能对于离子注入工艺指标影响巨大。

一种体积小、分辨率高，且能在水平和竖直方向均有聚焦作用的质量分析装置，对于离子注入设备提高注入元素纯度，提高束流传输效率和降低重量与加工成本十分重要。

技术实现要素：

本发明公开了一种双向聚焦质量分析器，在离子注入机工作过程中，质量分析器的作用是通过加不同的电流，使离子束有不同的运动轨迹，加上分析光栏后即可对离子种类进行筛选。束流通过双向聚焦的质量分析器后，会在水平方向与竖直方向分别对束流产生聚焦作用，在水平方向产生一个焦点，配合分析光栏筛选离子；在竖直方向也有聚焦作用，减小束流竖直方向发散度，提高束流的传输效率。

本发明通过以下技术方案实现：

1、一种双向聚焦质量分析器，包括：磁轭(1)、磁极(2)、线圈(3)、磁屏蔽板(1)、真空盒(5)。质量分析器磁极半径r为400mm，偏转角度为90°，磁极间距d为50mm，焦距1为83mm，入射角α和出射角β均为27.58°，质量分析器的质量分辨率为125。其特征在于采用扇形磁极曲面，磁极曲面夹角小于90度，离子束的入射角度和出射角度均为27.58度，磁极边缘场效应会使离子束在竖直方向也有聚焦作用，从而使水平和竖直方向焦点在一个位置。在分析器入口和出口处有磁屏蔽板，防止磁场泄露引起的束流轨迹偏移。

2.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征在于采用扇形磁极，角度为34.84°，半径为400mm，磁极间距为50mm，束流垂直真空盒入射时，离子束的入射角度和出射角度均为27.58度，分析器对于离子束在水平与垂直方向均有聚焦作用。

3.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征双向聚焦作用的焦距为83mm。

4.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征在于在半径比较小的情况下，在出、入射束流尺寸小于1.8mm时，质量分辨率m/δm为125，即小体积，大分辨率。

5.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征在于在真空盒入口和出口处有磁屏蔽板，屏蔽板位置距离磁极边缘距离为d＝50mm，可有效防止磁场泄漏引起的束流轨迹偏移。

本发明具有如下显著优点：

1.半径400mm，体积小，重量轻。

2.磁极为34.84°的扇形面，入射角和出射角均为27.58°，对离子束具有双向聚焦功能，减小束流传输损失，提高传输效率。

3.分辨率高。

4.具有磁屏蔽板，防止磁场泄露引起的束流轨迹偏移。

附图说明

图1双聚焦质量分析器总装图

图2质量分析器各部分组成示意图

图3扇形磁极角度示意图

图4双聚焦质量分析器束流水平聚焦数值仿真结果

图5双聚焦质量分析器束流竖直聚焦数值仿真结果

具体实施方式

下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5对本发明作进一步的介绍，但不作为对本发明的限定。

参见图1、图2、图3、图4、图5，一种双向聚焦质量分析器，包括：包括：磁轭(1)、磁极(2)、线圈(3)、磁屏蔽板(4)、真空盒(5)。质量分析器磁极半径r为400mm，偏转角度为90°，磁极间距d为50mm，焦距1为83mm，入射角α和出射角β均为27.58°，质量分析器的质量分辨率为125。其特征在于采用扇形磁极曲面，磁极曲面夹角小于90度，离子束的入射角度和出射角度均为27.58度，磁极边缘场效应会使离子束在竖直方向也有聚焦作用，从而使水平和竖直方向焦点在一个位置。在分析器入口和出口处有磁屏蔽板，防止磁场泄露引起的束流轨迹偏移。

在该实施方式中，采用扇形磁极，角度为34.84°，半径为400mm，磁极间距为50mm，束流垂直真空盒入射时，离子束的入射角度和出射角度均为27.58度，分析器对于离子束在水平与垂直方向均有聚焦作用。

在该实施方式中，双向聚焦作用的焦距为83mm。

在该实施方式中，半径比较小的情况下，在出、入射束流尺寸小于1.8mm时，质量分辨率m/δm为125，即小体积，大分辨率。

在该实施方式中，在真空盒入口和出口处有磁屏蔽板，屏蔽板位置距离磁极边缘距离为d＝50mm，可有效防止磁场泄漏引起的束流轨迹偏移。

本发明专利的特定实施例已对本发明专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明专利精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

技术特征：

1.一种双向聚焦质量分析器，包括：磁轭(1)、磁极(2)、线圈(3)、磁屏蔽板(4)、真空盒(5)。质量分析器磁极半径r为400mm，偏转角度为90°，磁极间距d为50mm，焦距1为83mm，入射角α和出射角β均为27.58°，质量分析器的质量分辨率为125。其特征在于采用扇形磁极曲面，磁极曲面夹角小于90度，离子束的入射角度和出射角度均为27.58度，磁极边缘场效应会使离子束在竖直方向也有聚焦作用，从而使水平和竖直方向焦点在一个位置。在分析器入口和出口处有磁屏蔽板，防止磁场泄露引起的束流轨迹偏移。

2.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征在于采用扇形磁极，角度为34.84°，半径为400mm，磁极间距为50mm，束流垂直真空盒入射时，离子束的入射角度和出射角度均为27.58度，分析器对于离子束在水平与垂直方向均有聚焦作用。

3.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征双向聚焦作用的焦距为83mm。

4.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征在于在半径比较小的情况下，在出、入射束流尺寸小于1.8mm时，质量分辨率m/δm为125，即小体积，大分辨率。

5.如权利要求1所述的一种双向聚焦质量分析器，其特征在于在真空盒入口和出口处有磁屏蔽板，屏蔽板位置距离磁极边缘距离为d＝50mm，可有效防止磁场泄漏引起的束流轨迹偏移。

技术总结
本发明公开了一种双向聚焦质量分析器，包括：磁轭(1)、磁极(2)、线圈(3)、磁屏蔽板(4)、真空盒(5)。质量分析器磁极半径R为400mm，偏转角度为90°，磁极间距D为50mm，焦距1为83mm，入射角α和出射角β均为27.58°，质量分析器的质量分辨率为125。磁屏蔽板(4)距离磁极边界距离为50mm。在离子注入机上，质量分析器的作用是通过加不同的电流，使离子束有不同的运动轨迹，加上分析光栏后即可对离子种类进行筛选。束流通过双向聚焦的质量分析器后，会在水平方向与竖直方向分别对束流产生聚焦作用，在水平方向产生一个焦点，配合分析光栏筛选离子；在竖直方向也有聚焦作用，减小束流竖直方向发散度，提高束流的传输效率。本发明涉及离子注入装置，隶属于半导体制造领域。

技术研发人员：张喻召;肖志强;李士会
受保护的技术使用者：北京中科信电子装备有限公司
技术研发日：2018.11.15
技术公布日：2020.05.22