专利名称：非均匀磁场平行束透镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平行束磁透镜系统，尤其涉及一种非均匀磁场平行束透镜系统。
背景技术：
现有半导体集成电路制造技术中，随着半导体集成电路技术的发展，集成度越来越高，电路规模越来越大，电路中单元器件尺寸越来越小，对各半导体工艺设备提出了更高的要求。离子注入机作为半导体离子掺杂工艺线的关键设备之一，也提出了很高的要求。尤其是对能量污染与粒子污染的要求，对均匀性、重复性的要求，对束流定向注入的要求也越来越高。另一方面，为了提高生产效率，晶片尺寸也越来越大(300mm)，因此将束流平行地传输到晶片上显得尤其重要。
随着器件特征尺寸的缩小和进入180nm以下时，离子注入设备在束平行性、束能量纯度、注入深度控制、注入重复性、均匀性与生产率等方面也受到非常严峻的挑战，离子注入机需要采用大倾角离子注入方式。
通常的离子注入机，对注入离子束的形状要求不高，直接用静电(水平、垂直)扫描进行注入即可。随着IC业的迅速发展，集成度增加，线条变细，离子束的角度差别直接影响器件的工艺性能，所以对注入离子束的平行度提出了很高的要求。需设计专用平行束透镜来校正离子束的角度。
平行束可以使整个晶片上的注入角度保持一致，提高均匀性和重复性，并可以防止入射离子在半导体晶片的晶格结构上产生沟道效应，也可以使之产生均匀的所需要的沟道，因此，平行束在大角度离子注入机中也是必须的。
非均匀磁场中离子束入射和出射模型如图1所示，束中心平面(水平面)为xoz，z为束流传输运动方向，x为水平方向，与束偏转方向相反，θ为扫描角度，A为扫描中心点，B(X为非均匀场区(方向垂直穿入纸面)，L1为扫描点到场区入射面距离，H为扫描点到入射面磁极定义的原点距离，L2为磁场区宽度。
平行束的条件是无论θ为多少的束线，经磁场场区域B后，其运动方向与z轴平行，垂直于出射面。
当束流以某一角度θ进入磁场区后将受到洛仑磁力作用Fx qVz.B X (1)Fz qVxB X (2)Fx max＝m dVx dt3Fz maz＝m dVz dt (4)Vz dz dt (5)式中m为离子质量，q为离子电量，Fx为x方向的洛仑磁力，Fz为z方向的洛仑磁力，Vz为z方向的离子速度，Vx为x方向的离子速度，ax为x方向的离子加速度，az为z方向的离子加速度。
在Fx力作用下，x方向的速度减少；在Fz力作用下，z方向的速度增加。
由式(1)、(3)、(5)可以得到Fx qVzB X qB X dz dt mdVx dt6m dVx qB X dz7对(7)进行积分得
∫Vx(0)Vx(z)mdVx=∫0zqB(x)dz---(8)]]>m[Vx z-Vx 0]＝qB x Z9当Z L2时，Vx z＝0，这样才能满足垂直出射的平行条件由(9)可以得到满足垂直出射的平行条件下的磁场BB x＝-Vx 0 m qL2(10)由图1可以看出-Vx 0)＝Vsinθ (11)tgθ＝(H-X L1 12θ＝arctg H-X L1(13)B x＝(m qL2)*Vsin arctg H-X L114式(14)给出了给定条件L1、H、L2下，在任何入射角度下，都能垂直出射的磁场分布。
下面求满足(14)的磁极间隙距离D XD X K B X(15)式中K为比例系数，由初始边界条件决定K D0*B0(16)由(14)得B0＝(mV qL2 sin arctg H L1)(17)由此得到非均匀磁场平行束透镜极面间距D X D0*(sin arctg H L1 sin arctg H-X L1 (18)式中D0、H、L1由光路设计决定。
发明内容
为了使离子注入机的注入离子束为平行，本发明提供一种非均匀磁场平行束透镜系统，该系统根据背景技术中式(18)设计而成。
本发明的技术方案是这样实现的非均匀磁场平行束透镜系统包括侧磁轭、真空盒、上磁轭、上磁极、上线包、下线包、冷却板、下磁轭、下磁极、磁钳。
其中上磁轭和下磁轭之间螺钉连接有上磁极和下磁极；上磁极和下磁极之间的距离是非线性的，满足式(18)；上磁极和下磁极之间放置真空盒，真空盒是离子束通道；上磁极外侧螺钉连接上线包；下磁极外侧螺钉连接下线包；上线包、下线包串联使用，在线包中施加恒定的直流电流，在上下磁极之间产生非均匀磁场，满足式(14)；上线包、下线包中间都有用于冷却线包的冷却板；上线包、下线包外侧，上磁轭和下磁轭之间螺钉连接有侧磁轭，侧磁轭与上磁轭、下磁轭构成磁场回路；磁钳螺钉连接在上磁轭和下磁轭外侧，位于离子束入射面和出射面，由四块构成，能有效地减小的磁铁的边缘磁场效应。
本发明具有以下优越效果1.使离子束注入角度保持一致，保证均匀性和重复性，并可以防止入射离子在半导体晶片的晶格结构上产生沟道效应，也可以使之产生均匀的所需要的沟道。
2.离子束平行度高，控制容易，操作简单。
图1是本发明的非均匀磁场中离子束入射和出射模型。
图2是本发明所述的非均匀磁场平行束透镜系统剖面图。
图3是本发明所述的非均匀磁场平行束透镜系统局部剖面视图。
其中1-侧磁轭2-真空盒3-上磁轭4-上磁极5-上线包6-冷却板7-下线包8-下磁轭9-下磁极10-磁钳11-吊环具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述如图1所示，本发明包括侧磁轭1、真空盒2、上磁轭3、上磁极4、上线包5、冷却板6、下线包7、下磁轭8、下磁极9、磁钳10。
其中上磁轭3和下磁轭8之间螺钉连接有上磁极4和下磁极9；上磁极4和下磁极9之间放置真空盒2，真空盒2是离子束通道；上磁4极外侧螺钉连接上线包5；下磁极9外侧螺钉连接下线包7；上线包5、下线包7串联使用，在线包中施加恒定的直流电流，在上磁极4、下磁极9之间产生非均匀磁场；上线包5、下线包7中间都有用于冷却线包的冷却板6；上线包5、下线包7外侧，上磁轭3和下磁轭8之间螺钉连接有侧磁轭1，侧磁轭1与上磁轭3、下磁轭8构成磁场回路；磁钳10螺钉连接在上磁轭3和下磁轭8外侧，由四块构成，能有效地减小的磁铁的边缘磁场效应。
上磁极4和下磁极9之间的距离是非线性的，满足D XD0*(sin arctg H L1 sin arctg H-X L1 ，其中束中心平面(水平面)为xoz，z为束流传输运动方向，x为水平方向，与束偏转方向相反，D X为磁极间隙距离，D0为离子束入射时磁极间隙距离，L1为扫描点到场区入射面距离，H为扫描点到入射面磁极定义的原点距离，L2为磁场区宽度，D0、H、L1由光路设计决定。
本发明还可以包括底座10，所述底座10螺钉连接在下磁轭8下面。
本发明还可以包括吊环11，所述吊环11焊接在上磁轭3上面。
本发明的特定实施例已对发明内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理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。
权利要求
1.一种非均匀磁场平行束透镜系统，包括侧磁轭、真空盒、上磁轭、上磁极、上线包、下线包、冷却板、下磁轭、下磁极、磁钳，其特征在于上磁轭和下磁轭之间螺钉连接有上磁极和下磁极；上磁极和下磁极之间放置真空盒；上磁极外侧螺钉连接上线包；下磁极外侧螺钉连接下线包；上线包、下线包串联使用；上线包、下线包中间都有用于冷却线包的冷却板；上线包、下线包外侧，上磁轭和下磁轭之间螺钉连接有侧磁轭；磁钳螺钉连接在上磁轭和下磁轭外侧，由四块构成。
2.如权利要求1所述的非均匀磁场平行束透镜系统，其特征在于所述上磁极和下磁极之间的距离是非线性的，满足DXD0*(sin arctg H L1 sin arctg H-X L1，其中离子束中心平面为xoz，z为束流传输运动方向，x为水平方向，与束偏转方向相反，DX为磁极间隙距离，D0为离子束入射时磁极间隙距离，L1为扫描点到场区入射面距离，H为扫描点到入射面磁极定义的原点距离，L2为磁场区宽度。
3.如权利要求1所述的非均匀磁场平行束透镜系统，其特征在于还包括底座，所述底座螺钉连接在下磁轭下面。
4.如权利要求1所述的非均匀磁场平行束透镜系统，其特征在于还包括吊环，所述吊环焊接在上磁轭上面。
全文摘要
本发明公开了一种非均匀磁场平行束透镜系统，该系统包括侧磁轭、真空盒、上磁轭、上磁极、上线包、下线包、冷却板、下磁轭、下磁极、磁钳。其中上磁轭和下磁轭之间螺钉连接有上磁极和下磁极；上磁极和下磁极之间的距离为非线性；上磁极和下磁极之间放置真空盒；上磁极外侧螺钉连接上线包；下磁极外侧螺钉连接下线包；上线包、下线包串联使用；上线包、下线包中间都有用于冷却线包的冷却板；上线包、下线包外侧，上磁轭和下磁轭之间螺钉连接有侧磁轭，侧磁轭与上磁轭、下磁轭构成磁场回路；磁钳螺钉连接在上磁轭和下磁轭外侧，位于离子束入射面和出射面，由四块构成，能有效地减小的磁铁的边缘磁场效应。
文档编号H01L21/02GK1979750SQ20051012773
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月5日 优先权日2005年12月5日
发明者唐景庭, 伍三忠, 郭健辉, 彭立波, 王迪平, 孙勇, 许波涛, 易文杰, 姚志丹, 孙雪平, 谢均宇 申请人:北京中科信电子装备有限公司