CN103154310B - 离子束系统、用于推进多个离子子束的设备以及相关方法 - Google Patents

Abstract

与离子束源（102）的放电室耦接的栅格组件（114，300）配置成使从所述放电室发出的离子子束以圆形非对称地确定的转向角转向。所述栅格组件（114、300）包括具有基本上圆形孔图案的至少第一和第二栅格（302、304），其中每个栅格（302、304）包括彼此相邻定位的孔。所述第二栅格（304）的多个孔相对于所述第一栅格（302）中的相应孔偏置定位。由于所述第二栅格（304）中的孔偏置，因此通过偏置孔的离子被朝向下游偏置孔的最接近圆周部分静电吸引。由此，改变通过偏置孔的离子的轨迹。所述子束转向预定非对称角。所述预定转向角取决于孔偏置、施加给栅格（302、304）的电压及栅格（302、304）之间的距离。

Description

离子束系统、用于推进多个离子子束的设备以及相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年10月5日提交的、题目为“GridProvidingBeamletSteering”的美国专利申请第12/898,351号的优先权的权益，该专利申请由此通过引用全部并入本文。本申请进一步要求于2010年10月5日提交的、题目为“PlumeSteering”的美国专利申请经12/898,424号以及于2010年10月5日提交的、题目为“IonBeamDistribution”的美国专利申请第12/898,281号的优先权，这些专利申请具体通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明总体涉及离子束系统及其部件。

背景技术

离子源可以用于向通常呈离子束形式的工件(比如衬底或溅射靶等)推进离子。在蚀刻操作过程中，离子用于与工件表面上的材料碰撞并由此腐蚀掉该材料。在溅射操作过程中，离子与安装在基板上的靶材料碰撞，从而导致材料的原子离开羽流中的靶表面。因此，羽流可直接用于涂敷具有靶材料原子的衬底或其他工件的表面。

在溅射操作过程中，离子束从靶表面溅射靶材料，从而导致靶材料区域变薄或磨损。然而，靶材料表面上的溅射率通常不一致，从而导致靶不均匀磨损。当离子束溅射掉足够靶材料以便在靶的至少一个区域中达到一定深度时，随后的操作可能会导致该区域中的所有靶材料的溅射出现风险，以达到基板和/或用粘合剂将靶材料固定到基板上。如果离子束溅射所有靶材料，则可以将粘合剂和/或基板材料溅射到衬底上，从而导致污染该衬底。相应地，特定靶的溅射操作通常会在靶材料的任意区域完全被磨穿之前终止，此时丢弃或回收该靶。如此，靶材料的使用寿命受靶区的限制，从而产生受最大溅射率。

发明内容

一种方法用于以转向角的圆形非对称分布从具有基本上圆形孔图案的栅格推进多个离子子束。在另一种实施例中，一种制造方法形成了具有基本上圆形孔图案的栅格，所述栅格配置成以转向角的圆形非对称分布中从该栅格推进多个离子子束。在另一种实施例中，一种系统包括适于发射包括多个离子子束的离子束的放电室。所述系统进一步包括耦接于所述放电室并位于所述放电室下游的栅格组件，其中所述栅格组件包括具有基本上圆形孔图案的至少一个栅格，所述栅格配置成以转向角的圆形非对称分布从该栅格推进多个离子子束。在另一种实施例中，一种设备包括具有基本上圆形的孔图案的栅格，所述栅格配置成在转向角的圆形非对称分布中从该栅格推进多个离子子束。

附图说明

参照说明书其余部分中描述的附图可以实现对本发明的性质及优点的进一步理解。在附图中，类似参考标号在几个图中用于表示类似部件。在某些情况下，参考标号可以具有由表示多个类似部件之一的下标组成的相关子标号。在参照没有子标号说明的参考标号时，参照的目的是指所有这些多个类似部件。

图1示出了离子束系统的示例框图。

图2示出了束转向离子束系统的示例性实施例。

图3示出了离子束系统的栅格组件的示例性实施例。

图4示出了来自离子源的离子子束转向的示例流程图。

图5示出了利用孔偏置来使单峰离子束转向的示例子束转向图。

图6示出了以圆形非对称转向角使各个离子转向的示例子束转向图。

具体实施方式

在以下描述中，出于阐述目的，陈述了大量具体细节，以提供对本发明的全面理解。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可实施本发明。例如，尽管不同特征被归因于特定实施例，但应理解，针对一种实施例描述的特征也可以结合其他实施例。然而，类似地，任何描述的实施例的一个特征或多个特征都不应被视为是本发明必不可少的，因为本发明的其他实施例可以省略这些特征。

图1示出了束转向离子束系统100的示例框图。即使离子束系统100的实施例被实施为离子束溅射沉积系统，离子束系统100的部件也可以通过进行改变而用于实现离子束蚀刻系统、离子注入系统、离子束沉积系统、离子束辅助沉积系统等。

在所示的实施例中，离子束系统100包括离子源102、工件子组件104及衬底组件106。离子束源102产生包括多个离子子束的离子束108。离子源102具有以工件子组件104为目标并且朝向工件子组件定向以使离子束108完全或几乎完全与工件子组件104的平面相交的中心线轴线109。离子束108在撞击工件子组件104时会从固定至工件子组件104的工件表面116的靶产生材料的溅射羽流110。离子束108按照这样的角度撞击工件子组件104，该角度使得从工件子组件104产生的溅射羽流110朝向衬底组件106行进。在离子束系统的一种实施例中，溅射羽流110在朝向衬底组件106行进时发散并且可能会部分地过度喷涂衬底组件106。然而，在可替换实施例中，可以或多或少地使溅射羽流100集中，以使所产生的材料沉积更有效地分布在衬底106的特定区域上。

衬底组件106被定位成使得溅射羽流110同样以期望的角度撞击固定在衬底组件106上的衬底。注意，衬底组件可以指单个较大的衬底或可以指保持多个较小的单独衬底的组件保持器。在离子束系统100的一种示例实施例中，衬底组件106附接于夹具112，夹具允许衬底组件106以期望的方式转动或移动，包括围绕轴线118转动衬底组件106或枢转夹具112以使衬底组件轴线118倾斜来相对于溅射羽流110改变其角度。

在衬底组件包括正在处理的衬底的实施例中，该衬底组件106中的衬底可以是单个的或一批阵列的基本上平面的工件，比如晶圆或光学透镜。可替换地，在正在处理衬底的实施例中，衬底组件106中的衬底可以是具有额外3D特征的单个的或一批阵列的工件，比如立方(或小面)光学晶体、弯曲光学透镜或切割工具插入件等。另外，这些工件可以被遮掩有机械模板或图案化抗蚀层(即，光致抗蚀剂)，以帮助促进选择沉积膜的图案化或在工件的表面区域上进行离子处理。

在离子束系统100的一种实施例中，离子源102产生带正电荷的离子。然而，在可替换实施例中，离子源102可以产生带负电荷的离子。本文的后续公开内容假设离子源102产生的离子带正电。离子源102可以是DC型、射频(RF)型或微波型栅格(gridded)离子源。在这种实施例中，包括多个栅格114的转向结构定位在离子束108的路径中。在离子束系统100的一种实施例中，栅格114用于以期望的方式在工件子组件104上引导离子束108。在离子束系统100的一种实施例中，如果没有提供批量离子束转向，多个栅格114使离子子束转向以使离子束108偏离离子源102的中心线轴线109。在可替换实施例中，多个栅格114使离子子束转向以使离子束108不偏离中心线轴线109。还可以提供可替换实施例。如下文更详细讨论的一样，在示例实施例中，栅格114使离子束108具有围绕束轴线的对称或非对称横截面剖面。

在一种实施例中，栅格114中的各个孔可以定位成每单位面积产生最高密度的孔，以便最大化从离子源102提取的离子。在另一种实施例中，栅格114可以具有直线形或椭圆形的孔图案。直线形或椭圆形加速栅格中的各个孔可以定位成以圆形非对称分布使子束转向。进一步地，直线形加速栅格中的孔可以相对于直线形屏栅格中的相应孔定位，其中每个偏置提供单独的转向角。换句话说，第一子束可以按照第一转向角穿过加速栅格中的第一孔。第二子束可以按照与第一转向角不同的第二转向角穿过加速栅格中的靠近第一孔的第二孔。第三子束可以按照与第二转向角不同的第三转向角穿过加速栅格中的靠近第二孔的第三孔。

工件子组件104位于使工件子组件104绕工件表面116的给定轴线111转动的平台(图1中未示出)上。在图1中所示的实施例中，工件表面116被定位成使得离子束108非对称地撞击工件表面116。如下文进一步所示，工件表面116的非对称对准及其围绕轴线的转动允许更均匀地将离子束施加在工件表面116上。在离子束系统100的一种实施例中，固定在工件表面116上的靶由单一材料制成，并且可以放置并更换具有不同材料的多个工件表面116，以便可以沉积材料层，从而在衬底组件106中的衬底表面上构建多层涂层。要沉积在衬底上的材料的实例包括但不限于金属(比如硅(Si)、钼(Mo)、钽(Ta)等)、氧化物(比如二氧化硅(SiO₂)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、二氧化钛(TiO₂)等)、及其他化合物。

在图1中所示的实施例中，将溅射羽流110引导至衬底组件106，以使溅射羽流的中心线115偏离衬底组件106的中心轴线118。此外，可以将溅射羽流110引导至溅射组件106，以便在一种实施例中，在围绕衬底组件106且远离该衬底组件的区域中喷射至少一些溅射材料，从而导致过喷。注意，在图1中所示的实施例中，溅射羽流过度喷射衬底组件106；在可替换实施例中，溅射羽流可以撞击被限定于衬底组件106表面的一区域。在一种实施例中，溅射组件106设计成使得该溅射组件可以绕中心轴线118转动。在离子束系统100的实施例中，使靶表面116相对于中心线109倾斜。在可替换实施例中，使衬底106相对于溅射羽流的中心线115倾斜。

图2示出了束转向离子束系统的示例实施例。具体地，图2示出了双离子束系统200的俯视图。离子束系统200包括第一RF离子源202、靶组件204以及衬底组件206。可以使衬底组件围绕轴线219倾斜。第一RF离子源202产生被朝向靶组件204引导的离子束208。靶组件204在与离子束208相互作用时会产生用于沉积在衬底组件206的衬底226上的溅射羽流210。离子束系统200可以包括在离子束系统200中影响真空条件的室门222。在所示的实施例中，室门222与门组件230连接，门组件用于在必要时保持离子束系统200中的真空条件。在一种实施例中，衬底226由单个或一批阵列的基本上平面的工件(比如晶圆或光学透镜)制成。在可替换实施例中，衬底226由具有额外3D特征的单个或一批阵列的工件(比如立方(或小面)光学晶体、弯曲光学透镜或切割工具插入件等)制成。另外，这些工件可以遮掩有机械模板或图案化抗蚀层(即，光致抗蚀剂)，以帮助促进选择沉积膜的图案化或在工件的表面区域上进行离子处理。

靶组件204包括多个靶表面214、215、216。在离子束系统100的一种实施例中，靶组件204被设计成允许靶表面214、215、216绕轴线218转位(index，换位)以便从一个靶215变为另一个靶214或216。在离子束系统200的一种实施例中，每个靶表面214、215、216的表面上都具有不同材料。可替换地，在所有靶表面214、215、216上可以使用相同材料。在可替换实施例中，在沉积过程中，使有源靶表面215的角改变为相对于离子束208的静态错角(alternatestaticangle)。可替换地，在沉积过程中，有源靶表面215的角可以在一角范围上摆动，以帮助分布靶表面上的磨损并提高沉积均匀性。在可替换实施例中，工件215还可以绕轴线217转动。在可替换实施例中，设置第二RF离子源220以帮助将溅射羽流210沉积在衬底226上。在离子束系统100的一种实施例中，闸门机构(未示出)用于管理溅射羽流210沉积在衬底226上的量和位置。在一种示例实施例中，第二离子源220产生被朝向衬底组件206引导的离子束232。辅助离子束232可以用于预清洁或预加热衬底226的表面。在可替换实施例中，辅助离子束232结合来自溅射羽流210的材料使用，以便提高衬底226上的表面膜沉积动力学(即，材料沉积、表面平滑处理、氧化、氮化等)。在可替换实施例中，辅助离子束232用于使溅射材料的沉积更致密(或紧密)和/或使沉积表面更平滑。

离子束系统200的实施例具有真空系统充气室224以便在离子束系统200中产生真空条件。衬底组件206可以设有转动机构，从而有效地产生行星运动的衬底226。在沉积过程中还可以使衬底组件206静态地或动态地倾斜至围绕轴线219的错角，以便提高衬底226上的沉积均匀性。第一RF离子源202还可以包括多个栅格228，该多个栅格位于离子束208的路径上以便以期望的方式引导离子束。

图3示出了离子束系统中所用的栅格组件300的示例图。栅格组件300包括以截面图示出的屏栅格(帘栅，screengrid)302、加速栅格304及减速栅格306，但应理解，可以采用不同组合的栅格，包括采用更多数量或更少数量的栅格的配置。在一种实施例中，栅格是圆形的，每个栅格具有基本上相似的直径，但可以考虑其他形状。在一种实施例中，栅格可以具有凹盘形状或凸盘形状。

如图3所示，三个栅格302、304、306彼此平行定位，每个栅格之间所测得的距离为η_g1及η_g2。当示出栅格彼此平行定位时，对这个特征没有要求。在某些实施例中，栅格可以稍稍不平行，栅格的面上稍稍变化的距离为η_g1及η_g2。栅格302、304、306制造有一系列相应孔。在一种实施例中，栅格基本上是圆形的，具有基本上圆形的孔阵列，但可以考虑其他栅格形状及孔阵列，例如矩形和椭圆形。栅格302、304、306被定位成使得屏栅格302形成离子源(未示出)的放电室的下游边界。放电室产生带正电荷离子的等离子体(例如，来自于惰性气体(比如氩气))，栅格302、304、306通过栅格孔朝向工件314(例如，溅射靶或衬底)提取并加速来自等离子体的离子。在一种实施例中，工件314可以是单个或一批阵列的基本上平面的衬底，比如晶圆或光学透镜，可替换地，可以是具有额外3D特征的单个或一批阵列的工件，比如立方(或小面)光学晶体、弯曲光学透镜或切割工具插入件等。另外，这些工件可以遮掩有机械模板或图案化抗蚀层(即，光致抗蚀剂)，以帮助促进选择沉积膜的图案化或在工件的表面区域上进行离子处理。

每个栅格的三个孔被示出为说明如何实现可以在栅格组件系统上应用的各个栅格孔的子束转向。工件314可以定向为相对于栅格302、304、306处于一角度。这些离子被整理在由各个子束构成的准直离子束中，其中子束包括通过栅格302、304、306中的各组相应孔加速的离子。

在实践中，每个子束的各个离子在分布在孔的开口区的过程中通常沿中心轴线通过屏栅格302中的孔涌出。子束离子继续前时以朝向加速栅格304加速，从而通过加速栅格304的相应孔基本上沿中心轴线涌出。此后，由加速栅格304在子束离子上赋予的动量在分布在孔的开口区的过程中通过减速栅格306中的孔基本上沿中心轴线并朝向下游定位的工件314推进。

屏栅格302最接近放电室并因此最接近第一栅格，以便从放电室接收离子。如此，屏栅格302位于加速栅格304和减速栅格306的上游。屏栅格302包括策略性地通过栅格形成的多个孔。屏栅格302中的所有孔在屏栅格302的表面上可以具有相同直径或可以具有不同直径。另外，孔之间的距离可以相同或可以不同。屏栅格302在图3中被示出为由表示屏栅格302内的三个钻孔360、363和366的间隔隔开的单列的四个竖杆。屏栅格302用加(+)号标出，代表带正电荷的或被正向偏压的屏栅格302。

在图3中，加速栅格304紧邻屏栅格302地定位在屏栅格的下游，间隔距离η_g1。如此，加速栅格304位于放电室和屏栅格302的下游以及减速栅格306的上游。加速栅格304包括策略性地钻穿栅格的多个孔，每个孔基本上对应于屏栅格302中的孔。虽然经常通过钻孔来形成孔，但也可以利用其他方法或方法在组合来形成，包括但不限于铣削、铰孔、放电加工(EDM)、激光加工、水射流切割和化学蚀刻。在一种实施例中，加速栅格304和屏栅格302包括相同数量的孔。然而，额外实施例可以在加速栅格304和屏栅格302之间提供不同数量的孔。加速栅格304中的所有孔在加速栅格304的表面上可以具有相同直径或可以具有不同直径。另外，孔之间的距离可以相同或可以不同。加速栅格304在图3中被示出为由表示加速栅格304中的三个钻孔361、364和367的间隔隔开的单列的四个竖杆。加速栅格304用减(-)号标出，代表带负电荷的或被负向偏压的加速栅格304。加速栅格304上的负电荷或负偏压将来自于等离子体的并通过屏栅格302中的孔的离子提取出。

在图3中，减速栅格306紧邻加速栅格304地定位在加速栅格的下游，间隔距离η_g2。如此，减速栅格306位于放电室、屏栅格302和加速栅格304的下游以及工件314的上游。减速栅格306包括策略性地钻穿栅格的多个孔，每个孔基本上对应于加速栅格304中的孔。在一种实施例中，减速栅格306和加速栅格304都包括相同数量的孔。然而，额外的实施例可以在加速栅格304和减速栅格306之间提供不同数量的孔。减速栅格306中的所有孔在减速栅格306的表面上可以具有相同直径或可以具有不同直径。另外，孔之间的距离可以相同或可以不同。减速栅格304在图3中被示出为由表示减速栅格306中的三个钻孔362、365、368的间隔隔开的单列的四个竖杆。减速栅格306通常接地或带有较小的负电势或偏压。

当离子穿过减速栅格306中的孔时，离子碰撞定位在下游的工件314(比如溅射靶或衬底)。虽然工件314示出为平行于栅格302、304、306，但其也可以处于适于特定应用的任意角。在溅射操作过程中，可以使用多个溅射靶，其中每个靶可以具有固定于其表面的不同材料。当离子碰撞靶的表面时，来自于靶的一定量的材料与靶表面分离，以羽流朝向另一工件(比如衬底)运动，以便涂覆衬底(未示出)的表面。利用不同材料涂层的多个靶，可以在单个衬底上构建多层涂层。

图3示出了穿过三个栅格302、304、306中的相邻定位孔并碰撞工件314的表面的三个离子308、310、312。然而，应理解，三个离子308、310、312通常表示通过三个栅格302、304、306中的孔涌出的离子分布。当离子308接近并穿过加速栅格304的孔361时，代表性离子308的轨迹被改变(例如，沿向上方向)。所改变的轨迹由加速栅格304的孔361相对于屏栅格302中的相邻孔360发生偏置而产生，从而使离子308靠近加速栅格孔361的顶周边行进。在这种配置中，与底周边相比，离子308经受朝向加速栅格孔361的顶周边的更大的静电吸引力，这通过加速栅格孔361改变离子308相对于正交中心轴线350的轨迹。

相反，当离子312接近并穿过加速栅格304的孔367时，沿相反方向(例如，向下)改变离子312的轨迹。加速栅格304的孔367也相对于屏栅格302的相邻孔366偏置。与离子308一样，所改变的离子312轨迹由加速栅格304的孔367相对于屏栅格302中的相邻孔366的有意偏置而产生，从而使离子312靠近加速栅格孔367的底周边行进。在这种配置中，与顶周边相比，离子312经受朝向加速栅格孔367的底周边的更大的静电吸引力，这通过加速栅格孔367改变离子312相对于正交中心轴线352的轨迹。

与有意地改变轨迹的前述实例相比，离子310的轨迹仍保持在加速栅格304的孔364的中心轴线324上。离子310的轨迹不改变，因为加速栅格304的孔364相对于屏栅格302的孔363对中(例如，不偏置)。换句话说，加速栅格304的孔364的中心轴线(即，孔的中心线)324具有与屏栅格302的孔363的中心轴线322相同的Y轴位置。以下段落详述了当离子穿过三个栅格302、304、306时离子轨迹的变化。注意，虽然图3指的是X轴和Y轴平面上的偏置，但这些偏置也可能存在于Y轴和Z轴(未示出)平面上。

如上所述，加速栅格304中的一部分孔相对于屏栅格302中的相邻定位的孔偏置。换句话说，加速栅格304中的一个孔的中心轴线可以偏离于屏栅格302的相应孔的中心轴线。离子308的轨迹示出了加速栅格304的孔361相对于屏栅格302的相邻孔360偏置的实例。屏栅格302中的孔360的屏栅格中心轴线316与加速栅格304中的孔361的加速栅格中心轴线350相比具有不同的Y轴位置。在该实例中，λ₁表示屏栅格中心轴线316与加速栅格中心轴线350之间的Y轴距离。进一步地，б₁基于栅格间隔η_g1表示加速栅格中心轴线350相对于屏栅格中心轴316的偏置角。

在所示的实施例中，位置318示出了离子308穿过加速栅格304的孔361的Y轴位置。在该实例中，位置318在加速栅格孔中心轴线350上方偏置距离λ₁。当离子308接近位置318时，带负电荷的加速栅格304将带正电荷的离子308朝向加速栅格的孔361的最接近圆周部分静电吸引。由此改变离子308的轨迹或使该轨迹沿如由延伸至工件314的实线所表示的向上方向转向。如果不使离子在孔的中心轴线之间静电转向所述有意地配置的偏置量，则虚线表示离子308未发生改变的轨迹。在一种实施例中，随着离子308接近加速栅格304的孔361，当离子308位于加速栅格304的孔361中时，静电吸引开始增加至最大点。另外，随着离子308穿过加速栅格304的孔361，静电吸引会减弱。

接下来，离子308穿过减速栅格306的孔362。如上所述，减速栅格可以接地，其中电荷为中性或电势为零。因此，当离子308穿过了减速栅格306的孔362时，减速栅格基本上不会改变离子308的轨迹。在一种实施例中，减速栅格306的孔362的直径只略大于离开加速栅格304的离子子束的直径。在另一种实施例中，减速栅格306的孔362被定位成使得离子308穿过孔362的中心。

在离子308穿过减速栅格306的孔362之后，离子308在位置320处碰撞到工件314的表面中。如前面所述，如果没有使离子静电转向以改变偏离屏栅格302的中心轴线316的轨迹，则虚线表示离子308未发生改变的轨迹。束偏转角β₁表示轨迹发生改变的离子的子束的中心线与轨迹未发生改变的离子的子束的中心线之间的角度。换句话说，角β₁表示子束相对于非转向子束的转向角。

上述实例示出了单个离子308的轨迹。然而，单个离子流(称之为离子子束)在分布在孔的开口区上的过程中穿过三个栅格的一组孔360、361、362的开孔。相应地，每个离子的位置可以根据离子308的位置稍微变化。如此，连续离子的整个轨迹也可根据离子308的轨迹稍微变化。进一步地，连续离子碰撞工件314的位置也可以稍微变化。

离子310被示为穿过栅格组件300中的一组孔363、364、365的孔径。离子310首先穿过屏栅格孔中心轴线322的孔363。接下来，离子310穿过加速栅格304的位于加速栅格孔中心轴线324处的孔364。在该实例中，加速栅格孔中心轴线324与屏栅格孔中心轴线322对齐。换句话说，屏栅格302和加速栅格304的孔363、364、365的中心轴线之间没有实质性或有意的Y轴偏差或偏置。由于加速栅格孔中心轴线324与屏栅格孔中心轴线322对齐，因此不存在加速栅格304的主要横向静电吸引。所以，在离子穿过加速栅格304的孔364时，离子310的轨迹仍然不改变。

离子312被示出穿过栅格组件300中的一组孔366、367、368的孔径。在该实例中，离子312首先穿过屏栅格302的孔366。屏栅格孔中心轴线328表示屏栅格302的孔366的中心。加速栅格304的孔367的中心轴线352相对于屏栅格302的孔366的中心轴线328偏置。如此，加速栅格302的孔367的加速栅格孔中心轴线352与屏栅格302的孔366的屏栅格孔中心轴线328相比具有不同的Y轴位置。在该实例中，λ₂表示屏栅格孔中心轴线328与加速栅格孔中心轴线352之间的Y轴距离。进一步地，б₂表示加速栅格孔中心轴线352相对于屏栅格孔中心轴线328的偏置角。

在所示的实施例中，位置330示出了离子312穿过加速栅格304的孔367的Y轴位置。在该实例中，位置330在加速栅格孔中心轴线352下方偏置距离λ₂。当离子312接近位置330时，带负电荷的加速栅格304将带正电荷的离子312朝向加速栅格304的孔367的最接近圆周部分静电吸引。由此改变离子312的轨迹或使该轨迹沿如由延伸至工件314的实线所表示的向上方向转向。如果不使离子在孔的中心轴线之间静电转向有意地配置的偏置量，则虚线表示离子312的未发生改变的轨迹。在一种实施例中，随着离子312接近加速栅格304的孔367，当离子312位于加速栅格304的孔367中时静电吸引开始增加至最大点。另外，随着离子312穿过加速栅格304的孔367，静电吸引会减弱。

接下来，离子312穿过减速栅格306的孔368。如上所述，减速栅格可以接地，电荷为中性或电势为零。因此，当离子312穿过了减速栅格306的孔368，减速栅格基本上不会改变离子312的轨迹。在一种实施例中，减速栅格306的孔368的直径只略大于离子子束的直径。在另一种实施例中，减速栅格306的孔368被定位成使得离子312穿过孔368的中心。

在离子312穿过减速栅格306的孔368之后，离子312在位置332处碰撞到工件314的表面中。如前面所述，如果没有使离子静电转向以改变偏离屏栅格302的中心轴线328的轨迹，则虚线表示离子312未发生改变的轨迹。束偏转角β₂表示轨迹发生改变的离子的子束的中心线与轨迹未发生改变的离子的子束的中心线之间的角度。换句话说，角β₂表示子束相对于非转向子束的转向角。

子束的最大偏转或转向角的存在会导致离子碰撞到工件314中时子束的轨迹可以改变的最大距离。对于使用两个或三个栅格组件进行子束转向而言，偏转角的范围通常为0-10度之间，在该范围之上，加速栅格304在子束的周边处通过离子进行的高能离子撞击可以成为栅格设计或性能考虑因素。

在一种实施例中，可以包括位于具有合适孔大小、相对偏置及电压设定的加速栅格304下游的一个或多个栅格，以便进一步增加子束的净转向角。例如，在一种实施例中，第四栅格(未示出)可以定位在加速栅格304和减速栅格306之间，以便进一步改变或使子束转向(例如，超出三栅格组件的转向角范围)。为了扩大子束转向角的范围，第四栅格包括定位在加速栅格304的相邻孔附近并偏离该相邻孔的孔。进一步地，第四栅格的电荷极性可以与穿过该孔的离子的电荷极性相反。一旦离子穿过加速栅格304中的孔，该离子就接近第四栅格中的相应孔。第四栅格中的孔偏置被定位成沿与加速栅格304的相邻孔基本上相同的方向吸引离子。因此，离子的轨迹可以进一步转向超过三栅格组件的转向角的范围。在另一种实施例中，可以不同的组合使用其他栅格，以便进一步增加四栅格组件的转向角范围或改变各个子束的轨迹。

随着离子子束接近并穿过加速栅格304的孔，影响离子子束的最大偏转或转向角的因素有多个。如前所述，屏栅格孔中心轴线与加速栅格孔中心轴线之间的Y轴距离(λ)影响离子子束的转向。换句话说，距离λ越大，就可以使离子子束转向越多。另外，屏栅格与加速栅格之间的距离(η_g1)影响离子子束的转向。施加给加速栅格的电压也可影响子束的转向。在一个实施例中，施加给屏栅格的电压可以为50V至10kV。施加给加速栅格的电压可以为-50V至-10kV。

电场存在于加速栅格304的上游侧和下游侧。例如，加速栅格304上游侧上的电场为电压差除以屏栅格302与加速栅格304之间的距离(η_g1)。在一种实施例中，确定离子子束转向量(例如，束偏转或转向角β)的公式如下：

β≡(-λ/4η_g1)(1-(E₂/E₁))

在该公式中，E₁和E₂的测量单位为V/mm。E₁按照[(屏栅格的电压-加速栅格的电压)/η_g1]计算。E₂按照[(加速栅格的电压-减速栅格的电压)/η_g2]计算。λ是屏栅格中心轴线与加速栅格中心轴一之间的距离的测量值。η_g1是屏栅格与加速栅格之间的横向距离的测量值。η_g2是加速栅格与减速栅格之间的横向距离的测量值。注意，上述公式只是计算束偏转角的一个实例。其他公式可以用于达到预定束偏转角。进一步地，可以忽略某些变量或可以为公式添加其他变量。在一种实施例中，可以在公式中考虑一个或多个栅格的厚度以便计算束偏转角。

图4示出了来自离子源的离子子束转向的示例流程图400。产生操作402提供在放电室中配置的离子源以便朝栅格组件发射多个离子。定位操作404将屏栅格耦接到放电室下游或附近，从而提供离子。

屏栅格包括栅格中形成的多个孔。在一种实施例中，从离子源的放电室射出离子时，屏栅格基本上垂直于离子流安装并定位。在一种实施例中，可以定位屏栅格中的各个孔以便对来自离子源的离子子束进行圆形非对称转向。

在另一种实施例中，栅格组件的一个栅格的任意指定半径上的相邻孔可以产生具有相同大小的圆形非对称转向角。具有基本上圆形孔图案的两个或两个以上栅格中的相应孔之间的一组偏置是圆形非对称分布中使离子子束转向的一种可能结构。具有基本上圆形孔图案的两个或两个以上栅格中的相应孔之间的一组偏置是圆形非对称分布中使离子子束转向的一种可能结构。

进一步地，一个或多个离子束栅格的盘形是圆形非对称分布中使离子子束转向的另一种可能结构。更进一步地，偏置和盘形的组合是在圆形非对称分布中使离子子束转向的另一种可能结构。在该实现中，整体子束转向会变成如上所述的栅格孔偏置作用和盘形作用的叠加。在此实现中，子束转向角可以是通过栅格孔偏置改变或未发生改变的子束轨迹之间的角的测量值。整个转向角可以是改变的子束轨迹与离子源的中心线之间的角的测量值。

另一种定位操作406将加速栅格定位在屏栅格下游。在一种实施例中，加速栅格包括的孔的数量与屏栅格相同。在该实现中，加速栅格的所有孔定位成1)基本上与屏栅格的相应孔对齐，或2)偏离屏栅格中的相应孔，其中加速栅格孔和屏栅格孔的中心之间存在偏置角。加速栅格的直径与屏栅格和离子源的直径基本上相同，但这些直径在某些实现中可以不相同。加速栅格与屏栅格之间的距离在不同实现中也可以不相同。在一种实施例中，该距离为0.5mm-2mm；然而，可以使用更小或更大的距离。

另一种定位操作408将减速栅格定位在加速栅格下游。在一种实施例中，减速栅格包括的孔的数量与屏栅格和减速栅格相同。在该实现中，减速栅格的所有孔定位成1)基本上与加速栅格的相应孔对齐，或2)偏离加速栅格中的相应孔，其中减速栅格孔和加速栅格孔的中心之间存在偏置角。减速栅格的孔的直径与屏栅格和离子源的孔的直径基本上相同，但这些直径在某些实现中可以不相同。减速栅格与加速栅格之间的距离在不同实现中也可以不相同。在一种实施例中，该距离为0.5mm-2mm；然而，可以使用更小或更大的距离。在一种实施例中，加速栅格与减速栅格之间的距离可以与屏栅格与加速栅格之间的距离相同。在另一种实施例中，所有栅格之间的距离可以不相同。

充电操作410向屏栅格和加速栅格施加电压。施加给加速栅格的电压的极性与从离子源射出的离子的电荷的极性相反，而施加给屏栅格的电压的极性与离子的电荷的极性相同。如上所述，施加给屏栅格和加速栅格的电压的电平会影响穿过加速栅格中的孔的离子的转向量。

加速操作412从离子源生成离子束，其中离子束包括多股离子(例如，子束)。当离子朝栅格组件移动时，一部分离子朝屏栅格的表面移动，其中这些离子由屏栅格阻挡。其他离子(例如，靶束缚离子)穿过屏栅格中的孔。一部分靶束缚离子进一步沿每个栅格中的相应孔的中心轴穿过加速栅格和减速栅格的相应孔(例如，无需改变靶束缚离子的轨迹)。其他靶束缚离子穿过加速栅格中的孔，其中每个加速栅格孔相对于屏栅格中的相邻孔偏置。如此，与这些离子相关联的每一个子束朝加速栅格中的每个孔的最接近圆周部分转向。由此改变所有剩余靶束缚离子的轨迹并通过加速栅格产生的静电吸引力转向。一旦靶束缚离子穿过加速栅格中的孔，加速栅格的静电吸引力就减小并且基本上不会改变每个离子的轨迹。接下来，剩余靶束缚离子穿过减速栅格中的相邻孔。减速栅格通常接地，电荷为中性或电势为零。因此，基本上不改变剩余靶束缚离子的轨迹。每个离子子束的转向程度被称之为子束偏转角或子束转向角。

在另一个实施例中，加速栅格的孔加速栅格的孔可以相对于屏栅格中的相邻孔定位，以便从离子源推进的每个离子子束的转向角分布中的空间变化(相对于栅格半径r)在加速栅格的半径上可能是非单调的。

图5示出了示例子束转向图500。子束转向图400示出了带箭头和数字(即，1、2、3、4、5、6)的离子束横截面，所述箭头表示栅格表面上的X-Y位置处的子束转向方向，所述数字表示栅格表面上的X-Y位置处的子束转向大小(以度为单位)。

在该实例中，当面向栅格表面时，通常使子束朝离开束栅格的离子束的左侧转向。在X-Y位置502处，转向的量为一度。注意，穿过位置502的竖直线表示转向的量为一度的多个点。同样要注意，箭头在位置502附近反向，其中转向的量为一度。在X-Y位置504处，转向的量为四度。注意，穿过位置504的竖直线表示转向的量为四度的多个点。在X-Y位置406处，转向的量为六度。注意，穿过位置504的竖直线表示转向的量为四度的多个点。在位置506处，转向的量为六度。注意，穿过位置506的竖直线表示转向的量为六度的多个点。因此，子束转向图500实际上在栅格表面上的各个X-Y位置处提供子束转向的量的等高线图，以及用箭头表示的转向的方向。

在子束转向图500中，箭头表示子束基本上向左转向。额外的实施例可以允许各个子束沿不同方向在X-Y平面上转向。例如，子束的右上部分通常可以沿向下的方向转向，其中来自右上部分的各个子束按照不同的转向角(例如，1度、4度、6度等)转向。子束的左下部分通常可以沿向上的方向转向，其中来自左下部分的各个子束按照不同的转向角(例如，1度、4度、6度等)转向。进一步地，子束轨迹的左上部分可以保持不变，以便加速栅格的左上部分中的孔之间相对于屏栅格的左上部分中的孔来说没有偏置。子束的右下部分通常可以沿左上方向转向，其中来自于右下部分的各个子束按照不同的转向角(例如，1度、4度、6度等)转向。注意，可以使用不同的实例来使子束圆形非对称转向。如此，使用孔偏置和使栅格为碟形(griddishing)进行的子束转向不应受上面所示的实例限制。

图6示出了以圆形非对称转向角使各个离子转向的示例子束转向图600。子束转向图600示出了栅格组件的一部分的俯视宏观视图。在栅格组件的这部分中，五个孔602，604，606，608，610被示为加速栅格的孔。箭头612，614，616，618，620表示穿过每个孔的各个子束的转向方向。当子束穿过加速栅格中的孔时，每个箭头都表示每个子束的转向角。参照每个屏栅格孔的中心轴绘制每个箭头。虚线弧622，624，626，628，630表示通过加速栅格查看的屏栅格中的孔的一部分，其中这些虚线弧的轮廓部分由加速栅格中的对应偏置孔封闭。靠近每个箭头的顶端的数字表示每个子束沿每个对应箭头的方向从未发生改变的轨迹转向的度数。另外，每个箭头的长度表示每个子束从未发生改变的轨迹转向的度数。换句话说，箭头越长，转向角的度数就越大。在图6所示的实现中，穿过栅格组件的孔的每个子束的转向角不会朝向图5的共同方向，其中子束沿基本上向左的方向转向。

离开加速栅格孔602，是沿基本上向上的方向612按照六度的角从第一子束的未发生改变的轨迹转向。第一子束因加速栅格的孔602相对于屏栅格中的相应孔622发生偏置而转向。孔602中的虚线弧表示通过加速栅格查看并由加速栅格中的偏置孔602封闭的屏栅格中的孔622的一部分。在该实例中，孔602沿向下的方向相对于孔622发生偏置。

离开加速栅格孔604，是沿基本上右上方向614按照三度的角从第二子束的未发生改变的轨迹转向。第二子束因加速栅格的孔604相对于屏栅格中的相应孔624发生偏置而转向。孔604中的虚线弧表示通过加速栅格查看并由加速栅格中的偏置孔604封闭的屏栅格中的孔624的一部分。在该实例中，孔604沿左下方向相对于孔624发生偏置。注意，与孔622相比，可看见孔624的大部分。由于可看见孔624的大部分，因此第二子束的转向大小小于第一子束的转向大小(例如，三度转向对六度转向)。进一步地，与孔602相对于孔622的偏置相比，孔604相对于孔624具有更小的偏置。

离开加速栅格孔606，是沿基本上左下方向616按照两度的角从第三子束的未发生改变的轨迹转向。第三子束因加速栅格的孔606相对于屏栅格中的相应孔626发生偏置而转向。孔606中的虚线弧表示通过加速栅格查看并由加速栅格中的偏置孔606封闭的屏栅格中的孔626的一部分。在该实例中，孔606沿右上方向相对于孔626发生偏置。

离开加速栅格孔608，是沿基本上右下方向618按照五度的角从第四子束的未发生改变的轨迹转向。第四子束因加速栅格的孔608相对于屏栅格中的相应孔628发生偏置而转向。孔608中的虚线弧表示通过加速栅格查看并由加速栅格中的偏置孔608封闭的屏栅格中的孔628的一部分。在该实例中，孔608沿左上方向相对于孔628发生偏置。注意，与孔626相比，可看见孔628的小部分。由于可看见孔628的小部分，因此第四子束的转向大小大于第三子束的转向大小(例如，五度转向对两度转向)。进一步地，与孔606相对于孔626的偏置相比，孔608相对于孔628具有更大的偏置。

离开加速栅格孔610，是沿基本上左下方向620按照一度的角从第五子束的未发生改变的轨迹转向。第五子束因加速栅格的孔610相对于屏栅格中的相应孔630发生偏置而转向。孔610中的虚线弧表示通过加速栅格查看并由加速栅格中的偏置孔610封闭的屏栅格中的孔630的一部分。在该实例中，孔610沿右上方向相对于孔630发生偏置。

在一种实施例中，确定离子束的每个子束的所需转向角(例如，方向和大小)的方法可以通过一个或多个公式来实现。在另一种实施例中，试错法(根据经验或按照计算)可以用于确定离子束的每个子束的所需转向角(例如，方向和大小)。例如，子束的所需转向角可以通过相对于对应屏栅格孔定位不同偏置的加速栅格孔来实现直至满足所需转向角为止。然后对剩余子束重复这个过程，其中每个加速栅格孔相对于每个相邻屏栅格孔定位直至实现剩余子束的所需转向角。在一种实施例中，可以利用多参数优化算法或数字计算机方法来使这个过程变得自动化，以便在多个栅格以及多个栅格孔上方产生转向角分布。

在以下描述中，出于阐述目的，陈述了大量具体细节，以提供对本发明的全面理解。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下也可实施本发明。例如，尽管不同特征被归因于特定实现，但应理解，针对一种实施例描述的特征也可以结合其他实现。然而，出于同样原因，任何描述的实现的一个特征或多个特征都不应被视为是本发明必不可少的，所以本发明的其他实现可以省略这些特征。

可以以任何顺序执行逻辑运算，除非明确要求或具体顺序是权利要求语言本身期望的。上述说明书、实例及数据对结构进行完整描述并利用本发明的示例性实施例。由于在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行本发明的多种实现，因此本发明在下文所附的权利要求范围内。此外，在不背离所叙述的权利要求的情况下，在另一实现中可以组合不同实现的结构特征。

Claims (64)

1.一种用于推进多个离子子束的方法，所述方法包括：

以转向角的椭圆形非对称分布从具有椭圆形的孔图案的第一栅格推进所述多个离子子束；以及

朝向具有椭圆形的孔图案的第二栅格推进所述多个离子子束，其中，通过使所述第二栅格中的孔相对于所述第一栅格中的相应孔偏置来实现每个转向角。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述第一栅格定位在放电室下游；

将所述第二栅格定位在所述第一栅格下游，其中，所述第二栅格的第一孔相对于所述第一栅格的相应第一孔偏置，并且该偏置产生第一离子子束的第一预定转向角，且所述第二栅格的第二孔相对于所述第一栅格的相应第二孔偏置，并且该偏置产生第二离子子束的第二预定转向角，并且在离所述第二栅格的中心的一半径处，所述第一预定转向角不同于所述第二预定转向角。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

将具有椭圆形的孔图案的第三栅格定位在所述第二栅格的下游，其中，所述第一离子子束通过所述第三栅格的第一孔，并且所述第二离子子束通过所述第三栅格的第二孔。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一栅格具有与所述多个离子子束的各个离子的电荷极性相同的施加电压极性，并且所述第二栅格具有与所述多个离子子束的各个离子的所述电荷极性相反的施加电压极性。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第三栅格具有中性的电荷。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一预定转向角取决于所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，并且所述第二预定转向角取决于所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一预定转向角和所述第二预定转向角取决于施加于所述第一栅格和所述第二栅格的电压的差。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一预定转向角β1根据以下公式推导得出：

β1≡(-λ1/4ηg1)(1-(E2/E1))，

并且所述第二预定转向角β2根据以下公式推导得出：

β2≡(-λ2/4ηg1)(1-(E2/E1))，

并且λ1是所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，

并且λ2是所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离，

并且E1是(施加给所述第一栅格的电压-施加给所述第二栅格的电压)/ηg1，

并且E2是(施加给所述第二栅格的电压-施加给所述第三栅格的电压)/ηg2，

并且ηg1是所述第一栅格与所述第二栅格之间的距离，

并且ηg2是所述第二栅格与所述第三栅格之间的距离。

9.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

将具有椭圆形的孔图案的第四栅格定位在所述第二栅格与所述第三栅格之间，其中，所述第四栅格的第一孔相对于所述第二栅格的所述第一孔偏置，并且进一步使所述第一离子子束以第一后续预定转向角转向，且所述第四栅格的第二孔相对于所述第二栅格的所述第二孔偏置，并且进一步使所述第二离子子束以第二后续预定转向角转向。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第四栅格具有与所述第一离子子束和所述第二离子子束的各个离子的电荷极性相反的施加电压极性。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一预定转向角和所述第一后续预定转向角的总和允许实现比所述第一预定转向角大的第一最大转向角，且所述第二预定转向角和所述第二后续预定转向角的总和允许实现比所述第二预定转向角大的第二最大转向角。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述转向角的分布中，相对于栅格半径的空间变化在所述栅格组件的半径上是非单调的。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使至少所述第二栅格的表面呈盘形来实现每个转向角。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转向角的椭圆形非对称分布是预定的。

15.一种制造栅格组件的方法，包括：

形成所述栅格组件，所述栅格组件具有至少第一栅格，所述第一栅格具有椭圆形的孔图案，其中当所述第一栅格相对于第二栅格定位时，所述栅格组件配置成以转向角的椭圆形非对称分布从所述栅格组件推进多个离子子束。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述栅格组件包括所述第二栅格，所述第二栅格具有椭圆形的孔图案，且通过使所述第二栅格中的孔相对于所述第一栅格中的相应孔偏置来实现每个转向角。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二栅格的第一孔相对于所述第一栅格的相应第一孔偏置，且该偏置产生第一离子子束的第一预定转向角，并且所述第二栅格的第二孔相对于所述第一栅格的相应第二孔偏置，且该偏置产生第二离子子束的第二预定转向角，并且在离所述第二栅格的中心的一半径处，所述第一预定转向角不同于所述第二预定转向角。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二栅格具有与第一离子子束和第二离子子束的各个离子的电荷极性相反的施加电压极性，并且所述第一栅格具有与所述第一离子子束和所述第二离子子束的各个离子的电荷极性相同的施加电压极性。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一预定转向角取决于所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，并且所述第二预定转向角取决于所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一预定转向角和所述第二预定转向角取决于施加给所述第一栅格和所述第二栅格的电压的差。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，随着所述第一离子子束的各个离子接近所述第二栅格的所述第一孔，所述第一离子子束的各个离子被朝向所述第二栅格的所述第一孔的最接近圆周部分吸引，且来自所述第二栅格的所述第一孔的吸引以所述第一预定转向角改变所述第一离子子束的各个离子的轨迹，并且随着所述第二离子子束的各个离子接近所述第二栅格的所述第二孔，所述第二离子子束的各个离子被朝向所述第二栅格的所述第二孔的最接近圆周部分吸收，且来自所述第二栅格的所述第二孔的吸引以所述第二预定转向角改变所述第二离子子束的各个离子的轨迹。

22.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述转向角的分布中，相对于栅格半径的空间变化在所述栅格组件的半径上是非单调的。

23.根据权利要求16所述的方法，其中，通过使至少所述第二栅格的表面呈盘形来实现每个转向角。

24.根据权利要求15所述的方法，其中，所述转向角的椭圆形非对称分布是预定的。

25.一种用于推进多个离子子束的设备，所述设备包括：

放电室，适于发射包括多个离子子束的离子束；以及

栅格组件，耦接于所述放电室并位于所述放电室下游，其中，所述栅格组件具有至少第一栅格，所述第一栅格包括具有椭圆形的孔图案，并且其中所述栅格组件配置成以转向角的椭圆形非对称分布从所述栅格组件推进多个离子子束，

其中，所述栅格组件进一步包括第二栅格，所述第二栅格具有椭圆形的孔图案且定位在所述第一栅格下游，并且每个转向角通过使所述第二栅格中的孔相对于所述第一栅格中的相应孔偏置来实现。

26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述第二栅格的第一孔相对于所述第一栅格的相应第一孔偏置，且该偏置产生第一离子子束的第一预定转向角，并且所述第二栅格的第二孔相对于所述第一栅格的相应第二孔偏置，且该偏置产生第二离子子束的第二预定转向角，并且在离所述第二栅格的中心的一半径处，所述第一预定转向角不同于所述第二预定转向角。

27.根据权利要求26所述的设备，进一步包括第三栅格，所述第三栅格具有椭圆形的孔图案且定位在所述第二栅格下游，其中，所述第一离子子束通过所述第三栅格的第一孔，且所述第二离子子束通过所述第三栅格的第二孔。

28.根据权利要求25所述的设备，其中，所述第一栅格具有与所述多个离子子束的各个离子的电荷极性相同的施加电压极性，并且所述第二栅格具有与所述多个离子子束的各个离子的电荷极性相反的施加电压极性。

29.根据权利要求27所述的设备，其中，所述第三栅格具有中性的电荷。

30.根据权利要求26所述的设备，其中，所述第一预定转向角取决于所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，并且所述第二预定转向角取决于所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离。

31.根据权利要求26所述的设备，其中，所述第一预定转向角和所述第二预定转向角取决于施加于所述第一栅格和所述第二栅格的电压的差。

32.根据权利要求27所述的设备，其中，所述第一预定转向角β1根据以下公式推导得出：

β1≡(-λ1/4ηg1)(1-(E2/E1))，

并且所述第二预定转向角β2根据以下公式推导得出：

β2≡(-λ2/4ηg1)(1-(E2/E1))，

并且λ1是所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，

并且λ2是所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离，

并且E1是(施加给所述第一栅格的电压-施加给所述第二栅格的电压)/ηg1，

并且E2是(施加给所述第二栅格的电压-施加给所述第三栅格的电压)/ηg2，

并且ηg1是所述第一栅格与所述第二栅格之间的距离，

并且ηg2是所述第二栅格与所述第三栅格之间的距离。

33.根据权利要求27所述的设备，其中，所述栅格组件进一步包括第四栅格，所述第四栅格具有椭圆形的孔图案且位于所述第二栅格与所述第三栅格之间，其中所述第四栅格的第一孔相对于所述第二栅格的所述第一孔偏置，且进一步使所述第一离子子束以第一后续预定转向角转向，并且所述第四栅格的第二孔相对于所述第二栅格的所述第二孔偏置，且进一步使所述第二离子子束以第二后续预定转向角转向。

34.根据权利要求33所述的设备，其中，所述第四栅格具有与所述第一离子子束和所述第二离子子束的各个离子的电荷极性相反的施加电压极性。

35.根据权利要求33所述的设备，其中，所述第一预定转向角和所述第一后续预定转向角的总和允许实现比所述第一预定转向角大的第一最大转向角，并且所述第二预定转向角和所述第二后续预定转向角的总和允许实现比所述第二预定转向角大的第二最大转向角。

36.根据权利要求25所述的设备，其中，在所述转向角的分布中，相对于栅格半径的空间变化在所述栅格组件的半径上是非单调的。

37.根据权利要求25所述的设备，其中，每个转向角通过使至少所述第二栅格的表面呈盘形来实现。

38.根据权利要求25所述的设备，其中，所述转向角的椭圆形非对称分布是预定的。

39.根据权利要求25所述的设备，其中，当所述第一栅格相对于第二栅格定位时，所述栅格组件配置成以所述转向角的椭圆形非对称分布从所述栅格组件推进所述多个离子子束。

40.一种用于推进多个离子子束的设备，所述设备包括：

栅格组件，所述栅格组件具有至少第一栅格，所述第一栅格具有椭圆形的孔图案，所述栅格组件配置成以转向角的椭圆形非对称分布从所述栅格组件推进多个离子子束，

其中，所述栅格组件进一步具有第二栅格，并且每个转向角通过使所述第二栅格中的孔相对于所述第一栅格中的相应孔偏置来实现。

41.根据权利要求40所述的设备，其中，所述第二栅格的第一孔相对于所述第一栅格的相应第一孔偏置，且该偏置产生第一离子子束的第一预定转向角，并且所述第二栅格的第二孔相对于所述第一栅格的相应第二孔偏置，且该偏置产生第二离子子束的第二预定转向角，并且在离所述第二栅格的中心的一半径处，所述第一预定转向角不同于所述第二预定转向角。

42.根据权利要求40所述的设备，其中，所述第二栅格具有与第一离子子束和第二离子子束的各个离子的电荷极性相反的施加电压极性，并且所述第一栅格具有与所述第一离子子束和所述第二离子子束的各个离子的电荷极性相同的施加电压极性。

43.根据权利要求41所述的设备，其中，所述第一预定转向角取决于所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，并且所述第二预定转向角取决于所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离。

44.根据权利要求41所述的设备，其中，所述第一预定转向角和所述第二预定转向角取决于施加于所述第一栅格和所述第二栅格的电压的差。

45.根据权利要求41所述的设备，其中，随着所述第一离子子束的各个离子接近所述第二栅格的所述第一孔，所述第一离子子束的各个离子被朝向所述第二栅格的所述第一孔的最接近圆周部分吸引，且来自所述第二栅格的所述第一孔的吸引以第一预定转向角改变所述第一离子子束的各个离子的轨迹，并且随着所述第二离子子束的各个离子接近所述第二栅格的所述第二孔，所述第二离子子束的各个离子被被朝向所述第二栅格的所述第二孔的最接近圆周部分吸引，且来自所述第二栅格的所述第二孔的吸引力以第二预定转向角改变所述第二离子子束的各个离子的轨迹。

46.根据权利要求40所述的设备，其中，在所述转向角的分布中，相对于栅格半径的空间变化在所述栅格组件的半径上是非单调的。

47.根据权利要求40所述的设备，其中，每个转向角通过使至少所述第二栅格的表面呈盘形来实现。

48.根据权利要求40所述的设备，其中，所述转向角的椭圆形非对称分布是预定的。

49.根据权利要求40所述的设备，其中，当所述第一栅格相对于第二栅格定位时，所述栅格组件配置成以所述转向角的椭圆形非对称分布从所述栅格组件推进所述多个离子子束。

50.根据权利要求41所述的设备，进一步包括：

第三栅格，所述第三栅格具有椭圆形的孔图案，其中所述第三栅格定位在所述第二栅格下游，并且其中所述第一离子子束通过所述第三栅格的第一孔，且所述第二离子子束通过所述第三栅格的第二孔。

51.根据权利要求50所述的设备，其中，所述第三栅格具有中性的电荷。

52.根据权利要求50所述的设备，其中，所述第一预定转向角β1根据以下公式推导得出：

β1≡(-λ1/4ηg1)(1-(E2/E1))，

并且所述第二预定转向角β2根据以下公式推导得出：

β2≡(-λ2/4ηg1)(1-(E2/E1))，

并且λ1是所述第一栅格的所述第一孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第一孔的中心轴线之间的距离，

并且λ2是所述第一栅格的所述第二孔的中心轴线与所述第二栅格的所述第二孔的中心轴线之间的距离，

并且E1是(施加给所述第一栅格的电压-施加给所述第二栅格的电压)/ηg1，

并且E2是(施加给所述第二栅格的电压-施加给所述第三栅格的电压)/ηg2，

并且ηg1是所述第一栅格与所述第二栅格之间的距离，

并且ηg2是所述第二栅格与所述第三栅格之间的距离。

53.根据权利要求50所述的设备，进一步包括：

第四栅格，所述第四栅格具有椭圆形的孔图案且位于所述第二栅格与所述第三栅格之间，其中所述第四栅格的第一孔相对于所述第二栅格的所述第一孔偏置，且进一步使所述第一离子子束以第一后续预定转向角转向，并且所述第四栅格的第二孔相对于所述第二栅格中的所述第二孔偏置，且进一步使所述第二离子子束以第二后续预定转向角转向。

54.根据权利要求53所述的设备，其中，所述第四栅格具有与所述第一离子子束和所述第二离子子束的各个离子的电荷极性相反的施加电压极性。

55.根据权利要求53所述的设备，其中，所述第一预定转向角和所述第一后续预定转向角的总和允许实现比所述第一预定转向角大的第一最大转向角，且所述第二预定转向角和所述第二后续预定转向角的总和允许实现比所述第二预定转向角大的第二最大转向角。

56.一种离子束系统，包括：

一对离子束栅格，所述一对离子束栅格中的每个均具有椭圆形的孔图案；以及

用于以转向角的椭圆形非对称分布使各个离子子束从所述离子束栅格转向的装置，

其中，所述一对离子束栅格中的一个离子束栅格定位在另一个离子束栅格下游，并且每个转向角通过使所述一个离子束栅格中的孔相对于所述另一个离子束栅格中的相应孔偏置来实现，

其中，所述转向角的椭圆形非对称分布是预定的。

57.一种用于推进多个离子子束的方法，包括：

以转向角的圆形非对称分布从具有圆形孔图案的第一栅格推进所述多个离子子束；以及

朝向具有圆形的孔图案的第二栅格推进所述多个离子子束，其中，通过使所述第二栅格中的孔相对于所述第一栅格中的相应孔偏置来实现每个转向角，

其中，所述转向角的圆形非对称分布是预定的。

58.一种制造栅格组件的方法，包括：

形成具有至少第一栅格的所述栅格组件，所述第一栅格具有圆形的孔图案，其中当所述第一栅格相对于第二栅格定位时，所述栅格组件配置成以转向角的圆形非对称分布推进多个离子子束，其中，通过使所述第二栅格中的孔相对于所述第一栅格中的相应孔偏置来实现每个转向角。

59.根据权利要求58所述的方法，其中，所述转向角的圆形非对称分布是预定的。

60.一种用于推进多个离子子束的设备，包括：

放电室，适于发射包括多个离子子束的离子束；以及

栅格组件，所述栅格组件耦接于所述放电室并位于所述放电室下游，其中，所述栅格组件具有至少第一栅格，所述第一栅格包括具有圆形的孔图案，并且其中所述栅格组件配置成以转向角的圆形非对称分布从所述栅格组件推进多个离子子束，

其中，当所述第一栅格相对于第二栅格定位时，所述栅格组件配置成以所述转向角的圆形非对称分布从所述栅格组件推进所述多个离子子束。

61.根据权利要求60所述的设备，其中，所述转向角的圆形非对称分布是预定的。

62.一种用于推进多个离子子束的设备，包括：

栅格组件，所述栅格组件具有至少第一栅格，所述第一栅格具有圆形的孔图案，所述栅格组件配置成以转向角的圆形非对称分布从所述栅格组件推进多个离子子束，

其中，当所述第一栅格相对于第二栅格定位时，所述栅格组件配置成以所述转向角的圆形非对称分布从所述栅格组件推进所述多个离子子束。

63.根据权利要求62所述的设备，其中，所述转向角的圆形非对称分布是预定的。

64.一种离子束系统，包括：

一对离子束栅格，所述一对离子束栅格中的每个均具有圆形的孔图案；以及

用于以转向角的圆形非对称分布使来自所述离子束栅格的各个离子子束转向的装置，

其中，所述一对离子束栅格中的一个离子束栅格定位在另一个离子束栅格下游，并且每个转向角通过使所述一个离子束栅格中的孔相对于所述另一个离子束栅格中的相应孔偏置来实现，

其中，所述转向角的圆形非对称分布是预定的。