CN1160287A - 离子注入器中离子束形成的方法和装置 - Google Patents

Abstract

低能量离子注入器(10)有发射离子(14)的离子源(12)，和注入室(17)。质量分析磁铁(122)配置在沿源和注入室之间的束通道上。磁铁包括多个磁极靴(110，112)，并有面向内的极面(114，116)，至少确定离子偏转区(12)的一部分。电流传导线圈(122，123)在极靴附近的偏转区建立二极磁场(BO)。附加的线圈(130，131，132，133，134，135，136，137)在偏转区建立四极磁场(Q₁，Q₂，Q₃，Q₄)。控制器(100)电连接到磁铁的线圈，控制电流通过电流传导线圈，在极靴附近的偏转区产生磁场。

Description

离子注入器中离子束形成 的方法和装置

本发明涉及离子束注入器中控制离子束产生的装置和方法，更具体地说，涉及利用控制离子束成分的磁场来清除离子束中的不需要的离子种类的方法。

离子束注入器采用离子束来处理硅晶片，这种处理可用于产生n型或p型非本征掺杂材料，或者当制造集成电路时能用于形成纯化层。

当用于对半导体进行掺杂时，离子注入器注入经选择的离子类型，以便产生所希望的非本征材料。从源材料如锑、磷中产生的注入离子产生“n型”非本征材料晶片。如果希望得到“p型”非本征材料晶片，就要注入用源材料如硼、镓、铟产生的离子。

离子束注入器包括离子源，它用于从能电离的源材料中产生正电荷离子。生成的离子形成一个束，并被加速沿预定的束通道到达注入站。离子束注入器包括延伸在离子源和注入站之间的束生成和成形结构。束生成和成形结构维持离子束并限定一个延伸的内部腔体或区域，束在到达注入站的途中穿过该区域。当注入器工作时，这个内部区域必须抽真空，以减少离子因为与空气分子碰撞而偏离预定的束路径的可能性。

对于高电流离子注入器而言，(近似5毫安束电流)，注入站的晶片安放在旋转座的平面上。当座旋转时，晶片通过离子束。沿束通道行进的离子与旋转的晶片相碰撞并注入到旋转的晶片中，自动装置臂从晶片盒中移去处理后的晶片，同时又把晶片置于晶片支持面上。完成处理后，自动装置臂从晶片支持面上把晶片移去，并把处理后的晶片再存储到晶片盒内。

Eaton公司，本发明的受让人，通常卖的高电流注入器的产品型号为NV10，NV-GSD/200，NV-GSN/160，和NV-GSD/80。

这些普通型号的离子注入器包含一个目的在于选择离子种类的扇形磁铁。不同种类的离子从离子源发射出来。这些类型的离子具有相同的电荷但具有不同的质量。常规的扇形磁铁产生二极磁场，该磁场把不同动量与电荷比的粒子分散开来，以分离出希望的离子类型的轨迹。除二极场以外，在这样的磁铁内也必须产生四极场，该四极场把离子束限定在实际的包络内，并把离子束聚焦成其腰部处在束线方向上含有分析孔的位置。只有具有正确质量的离子保留在从腰出来的下游束流内。

“正确的”四极磁场的强度部分地取决于在其自身空间电荷密度影响下的束分散趋势，该发散趋势与束电流、能量、质量以及束线参量如残余气体的成分和压力有关。现有的高电流注入器必须工作在很宽的参数范围内，但对于最佳离子束通过率和最佳质量选择性理论上要求不同的聚焦参量。

在离子注入器中的现有的扇形磁铁设计成具有固定的四极聚焦强度，它是按一组标定的束参量为得到最佳工作状态而选择的。在这些标定条件以外，特别在非常低的能量(低于10千伏)和高电流的条件下，这些系统的性能受到显著的损害。

本发明产生能够根据不同的离子注入参量很容易调整的主聚焦四极场。按照本发明构造的离子注入器包括发射离子的离子源和注入室，后者被离子注入器结构与离子源隔开，所以离子注入器结构限定离子束通道，离子通过该通道从源向注入室运动。

注入器包括沿离子源与注入室之间的束通道配置的磁铁，用于使离子偏转而通过弧形通道，以便从离子束中过滤掉不希望有的粒子。这个磁铁具有由铁氧体磁性材料构成的第一和第二磁极靴，这些磁极靴具有在离子束运动通过的磁场区的相对的侧面的面向内的极面。该磁铁还包括一个或多个安装在紧靠磁极靴的主电流传导线圈。这些主线圈在第一和第二磁极靴的面向内的极面之间的磁场区内产生主二极磁场，该磁场使带电粒子偏转以便沿弧形通道穿过磁场区域。

四极场聚焦是由一个或多个附加电流传导线圈实现的，所述附加的电流传导线圈用于提供也限定离子弯曲通过的弧形通道的电流。这些四极场被迭加在极靴之间区域的二极场上。

四极场和二极场二者的强度由控制器调节，该控制器电连接到所述磁铁的主和附加电流传导线圈上。

按照本发明构成的磁铁给注入器增加了适应性。这种适应性允许注入器在低能量注入电平下使用不同种类的离子。参考联系附图对本发明的最佳实施例所进行的详细描述，将理解本发明的这些和其他目的、优点和特征。

图1是表示离子束注入器的部分剖面的侧视图，所述离子注入器包括离子源、束生成和成形结构和注入室；

图2是磁铁的透视图，该磁铁用于控制合适荷质比的粒子从离子源到注入室的传输率；

图3是图2描绘的磁铁的结构描绘；

图4是图2描绘的磁铁的分解的剖视图；

图5是图2描绘的磁铁放大侧视图，它是从其中磁场受到控制的磁铁的磁场区看去的；

图6是产生二极磁场的线圈的顶视图，它构成图2描绘的磁铁的一部分；

图7是从图6中的7-7平面看去的产生二极场的线圈的平面侧视图；

图8是从图6中的8-8视向看去的产生二极场的线圈的平面视图；

图9是图2所示磁铁用于产生四极场的线圈的平面侧视图；

图10是图9中从10-10视向看去的产生四极场的线圈的平面视图；

图11是图9中从11-11视向看去的产生四极场的线圈的平面视图；

图12是用于构造图2磁铁的许多极靴之一的平面视图；

图13是图12中从13-13平面看的极靴视图；

图14是图12中从14-14平面看的极靴视图；

图15是所述磁铁的一部分的透视图，图中示出二极线圈的一部分相对于四极线圈和磁极靴的位置；

图16是极靴和产生场的线圈的简要描绘，图中示出由受控激励线圈在极靴之间产生的场；和

图17是穿过根据本发明构成的分段磁铁中的三段的离子轨迹的简要描述。

现在回到附图，图1描绘总的用10表示的离子束注入器，它包括用于提供离子的离子源12，后者形成离子束14，该离子束经过束通道到达注入站16。控制电子线路(未表示出)提供监控和控制在注入站16处的注入室17内的晶片(末表示出)接收到的离子剂量。离子束中的离子沿着预定的、希望的、图1中标号为“D”的束路径而行。当束经过在离子源12和注入沿16之间的距离时，束路径D具有发散的变化量。由束发散引起的预定束路径D的“极限”已经分别由图1中的D’和D”标明。

离子源12包含定义为内部区域的等离子体室18，离子源材料注入其中。离子源材料可以包括可电离的气体或被蒸发的源材料。固体形式的源材料被沉积到蒸发器上，然后注入到等离子体室18中。如果希望成为n型本征晶片材料，将使用硼、镓、铟。镓和铟是固体源材料，而硼则以气体、典型的为三氯化硼或乙硼烷、注入到等离子体室18，这是因为硼化物的蒸气压力太低，所以不能用简单的加热方法来产生可用的压力。

如果要生产P型本征材料，将选择锑、砷、磷等固体源材料。需要加能量到固体源材料才能在等离子体室18内产生正电荷离子。正电荷离子通过覆盖在等离子体室18的开口侧的盖板上的椭圆弧形槽缝而离开该等离子体室。

1994年9月26日申请的、转让给本申请的受让人的、申请号为08/312142的美国专利申请公开了一种利用微波能量使源材料电离的离子源。这里把申请号为08/312142的美国专利申请全部引入作为参考。离子束14通过经抽真空的通道从离子源12进行到也被抽真空的注入室17。束通道真空状态由真空泵21形成。

等离子体室18中的离子通过等离子体室盖板上的弧形槽孔出来，由等离子体室近邻的一组电级24加速，向质量分析磁铁22运动。一组电极24从等离子体室内部吸出离子，并加速离子进入到以质量分析或分辨磁铁22为界的区域。通过磁铁的离子束通道以铝束导管26为界。

组成离子束14的离子从离子源12移动进入由质量分析磁铁22建立起的磁场区域。磁铁22产生的磁场的强度和取向由控制电子线路100通过调节流过磁场绕组的电流进行控制。

质量分析磁铁22仅使那些具有合适的荷质比的离子达到离子注入站16。在等离子体室18中的源材料的电离产生一种具有所要求的原子量的正电荷离子。然而，除了所希望的种类的离子以外，电离过程也会产生一部分不同于合适的原子量的离子。具有原子量高于或低于适合的原子量的离子是不适合用作注入物的。

由质量分析磁铁22产生的磁场使离子束中的离子以曲线轨迹运动。由控制电子线路100建立的磁场应该是这样的，仅使原子量等于所希望的离子种类的原子量的那些离子能经过束通道到达注入站17。

分析板40被设置在磁铁的下游位置。分析板40由玻璃态石墨组成，并确定了一个离子束中的离子穿过的长孔。在分析板40的位置，正如包络宽度D’，D”所定义的，离子束的发散处于最小值。

分析板40的功能与质量分析磁铁22相结合，在于从离子束14中消除不需要的离子种类，即，原子量很接近但与所要求的离子种类的原子量不相同的离子。正如上面的说明，质量分析磁铁的磁铁强度和取向是由控制电子线路这样建立的，只使其原子量等于所要求种类的原子量的离子能经过预定的、要求的束通道D到达注入站16。原子量大于或小于所要求的离子的原子量的那些不希望的种类的离子被急剧地地偏转并撞击束导管26或由分析板40确定的槽孔边界上。

正如图1中所看到的，法拉弟遮板(Faraday flag)42位于分析孔40和束离子中和器44之间。法拉弟遮板可旋转地连接到外壳50，所以它能绕枢轴旋转到与离子束14相交叉的位置，以测量束性能，并且当测试性能满足条件要求时，就旋转出束线之外，以便不与注入室17中的晶片注入相冲突。

束形成结构13也包含离子中和装置44，通常称之为电子指示器。1992年11月17日授予Benveniste的美国专利No.5164599公开了离子束注入器中的电子指示器装置，这里全部引入以供参考。从等离子体室18中取出的离子是带正电的。如果离子上的正电荷在注入晶片前不被中和，掺入的晶片将显示出净正电荷，正如所述’599专利中描述的，晶片上的净正电荷具有不希望有的性能。

中和器延伸管52的出口端位于晶片被离子注入的注入室17的附近。一圆盘形晶片支座(未表示出)在注入室内被可旋转地支持着。待处理的晶片定位在晶片支座的圆周边缘，支座由马达以大约1200转/分带动旋转。当晶片沿着圆形的路径旋转时，离子束14碰撞并处理晶片。注入站16相对于外壳50是能旋转的，并借助易弯的真空管60与外壳50相连接(图1)。能绕框轴旋转的注入站16允许调整晶片上离子束14的入射角。扇形磁铁22

参考图2-15，磁铁22使离子偏转而通过弧形通道，以从离子束中过滤掉具有不正确荷质比的粒子。该磁铁包含由铁氧体材料构成的第一和第二多段磁极靴110、112(图2和3)。极靴具有面向内的极面114、116，由有四边的磁场区域120(图3)隔开，离子束14通过其中运动。极靴在束导管26的外边，束导管为真空区，离子在其路程上通过束导管向离子注入室运动。因为束导管由具有磁穿透能力的材料铝所构成，所以束导管的存在不会影响区域120的磁场。

从离子源12出来的离子经受由引出电极24建立的强电场作用，所述电场把磁铁22中的离子加速。所述极靴是这样取向的，使极面114、116面向里、处在与离子注入器底座垂直的隔开的平面内。

二个主电流传导线图122、123把弧形的离子束路径约束在平分磁场区120的磁铁中心平面125的相对的两侧。在本讨论中，把y＝0的座标点定位在这个中心平面125上。铁氧体磁极靴110、112和通过线图122、123的电流在磁场区域120建立起主二极磁场BO，该区域在第一和第二磁极靴的面向内的、垂直取向的极面114、116之间。这个磁场BO使带电粒子偏转、沿着弧形路径穿过垂直取向的极靴面114、116之间的磁场区120。

六个附加电流传导线圈130-135(图2)提供流过沿着离子束遵循的弧形路径的一侧延伸的平面区域的电流。六个附加线圈定位在平面对称位置的束中心平面125的相对的两侧，六个线圈130-135的取向表示在图2中。这些附加的六个线圈中的二个136，137表示在图3和5中。除了在极靴之间的区域120中的二极场以外，这些线圈中的电流建立起四极场分量。

控制电子线路100电连接到磁铁22的二个主电流传导线圈122、123和12个附加电流传导线圈。适当地激励这些线圈就在极靴面114、116之间的磁场区120中建立具有二极和四极二种分量的磁场。

正如在图5中看到的，磁铁22沿从该磁铁的入口侧150到磁铁22的出口侧152的近135°的弧形扇面延伸。磁铁22应分段描述，因为极靴是由多个部件或多段构成的，由沿着束的弧形通道配置的电流传导线圈所分隔开。极靴110是由三个中间磁线段110A、110B、110C，一个入口段110D和一个出口段110E构成的。

三个磁极靴110A、110B、110C被分成多个磁铁极靴段，从磁铁22的径向内部的较窄部分变宽到该磁铁径向外部相对较宽的部分。

五个极靴段110A-110E和相应的极靴112的五段由二片衬套支撑。二衬套片154，155支撑所述二个磁极靴的径向的内部，而包含二片叉臂架片156，157的双片叉臂架支撑磁极靴的径向的外部。

衬套和叉臂架二者被电连接到支撑磁铁22和离子源的接地外壳32。因为磁铁在磁铁的中心平面的二个相对侧都有极靴，在磁铁垂直取向的情况下，涉及磁场区120的左边和右边的磁铁部分就很方便。对于水平方向取向的磁铁，涉及顶部和底部磁铁部分也同等方便。

图6-8描绘在中心平面125的右侧的线圈122，如从入口50到磁铁22所看到的。线圈122通常是马鞍形的，并包含径向内部和外部段214，216，后者延伸在扇形磁铁22的整个135°弧拱。在磁铁22的入口150，线圈122有一个末段218，从磁场区120向外弯曲，限定了离子进入磁场区120的通路212。这个线圈段218把二个径向延伸的内和外线圈段214，216连接在一起，该线圈段214，216通常沿着相同的弧拱弯曲，由于在区域120存在磁场，离子束偏转而通过该弧拱。线圈的出口端的线圈段220把内和外线圈段214，216连结在一起。

出口段220支承二个接头222，224，后者电连接到用于控制电流流通的电子控制装置110。在接头之间，线圈122由多层铜管230(本发明的最佳实施例中为8层)构成，铜管一般为矩形截面。在给定的一层内，多个(最好14个)不同直径的弧形段依次沿磁铁的范围排列。

铜管有一个冷却液能流通的中心通道，用于当离子注入器工作时带走线圈122的热量。在本发明最佳实例中，冷却液为水，通过二个接头222、224中的一个流入到线圈，通过第二个接头流出。

线圈122由单一铜管制成，把铜管弯曲成多层和多个弧形段的线圈。铜管由挤压成型工艺制成，包含中心通道，并且做成一些细长段。绝缘带缠绕在整个铜管长度上，使铜管绝缘，然后将绝缘的铜管弯曲成线圈122的多个绝缘绕组。

直流偏压加到电接头222，224。电流沿着弧形段214，216的一端进入，通过段218跨越束中心线，再通过段214，216的另一端返回到磁铁的出口端。因为线圈122由一根连续的铜管制成，电流就以同样的方向从一接头流向另一接头。

第二个主线圈123的结构类似于线圈122。连接到线圈123的电接头被连接到控制电子线路100，所以受控的电流能通过线圈123流过。图16中描绘出在沿磁铁弧拱的一个点位置上，二个线圈122、123相对于磁场区120的位置。

一个附加电流传导的线圈133更详地细描绘在图9-11中。这个线圈133绕在磁极靴110B上。线圈133的形状也为马靴型。二个弧形延伸段250、252被适当接到固定在一个面向内的极靴110B的表面上。类似段260、262连接到弧形延伸段250，252。

线圈133的构造方法类似于主线圈122的技术结构。一根细长管用绝缘带绕在整个管长上，然后弯曲形成线圈133。图9-11描绘的线圈具有二层具有12个弧形段，并排地伸到极靴110B的表面上，以界定磁场区120。另一些二级线圈的构造方法也相类似，并接到面向内的极靴表面110A、110B和110C。

线圈133有输入接头264、266，由控制电子线路110供电，控制通过线圈的电流。另外，制造线圈所用的铜管应允许泵压冷却液通过制成线圈的铜管的中心，把离子撞击线圈产生的热量的从线圈中带走。

图16描绘在极靴110B的区域内主线圈122，123和次线圈132，133的视图。该图中描绘流过这些线圈的电流方向(通过极靴110B流入和流出该截面图的平面)。这种电流装置由控制电子线路110控制，支配电流的大小和方向。

所公开的电流装置，通过由控制电路100激励受控制的线圈，在区域120中形成主磁场BO。代表四极场的四条场力线Q₁-Q₄也显示在图16中。

通过磁场区120的离子受力的作用。作用在粒子上的力的大小直接正比于粒子的速度和电荷，其方向则垂直于磁场和速度矢量(qVxB)。在图16中描述的状态中，进入图中描述的平面的带正电荷的粒子由于二极场BO的作用将向右偏转，沿着磁铁的弧拱方向行进。

运动的带电粒子感受到的磁场矢量是二极场和四极场相迭加的场。为了确定在这种场中作用在运动粒子上的矢量力，必须要知道粒子的电荷和速度二个量。例如，知道粒子所处的位置在磁铁的中心平面125的哪一边，知道作用在其上的力，是远远不够的。人们还必须知道粒子在其中的运动方向。

对于图16所示的磁场结构，在一个平面上磁场使粒子聚焦，而在相垂直的平面上磁场则使粒子散焦。通过使用具有多段单个可控制的磁铁线圈的分段磁铁，变焦距透镜效应就成为可能。这样就有较大百分比的有用离子穿过孔40区域处的束腰。

图17表示分段磁铁的变焦距透镜状况。标记为A、B、C的这三段磁铁标在图的顶部。在极靴段110A、110B、110C的区域建立起来的相对应的这三段场表示在图2。图17描绘偏离源弧形槽的中心的粒子的二种不同的受控偏转情况。在本描述中，x平面相应于磁铁中心平面125的平面。y“平面”实际上为沿穿过磁铁的中心射线轨迹的曲面。

二个离开源的带电粒子的轨迹表示在描绘于图17的顶部的偏转轨道中，该粒子距磁铁中心平面的位移为25毫米并具有不同的速度矢量。这些速度矢量使离子以“可接受”的轨迹T₁，T₂运动进入磁场区，使离子穿过束腰并打到注入室的靶上。正如前面所述，先有技术的高能量流入器，具有固定的机械的四极场聚焦，但对低能量不能调节，他们也不准备进行调节以提高源放出的剂量。

在图17所描绘的情况中，段A、B和C交替地进行调焦。通过反转相邻段的线圈的电流方向来实现变焦距透镜效应。正如从图16看到的，线圈132、133、136、137的电流是进入贴近磁场区域120的图的平面。这些线圈帮助确定在“B”区的四极磁场。在“A”区，绕在区域120的线圈130、131将有反向电流，所以与图16对A区的描述相似，表示出电流流入二个线圈130、131的图的平面。

图17表示来自x＝25毫米，y＝0的一对轨迹和来自y＝25毫米，x＝0的另一对轨迹。在图的顶部“X”轨迹保持在y＝0平面内，并在区域A，B和C分别呈现散焦、聚焦、散焦效应。

在图17底部的“y”轨迹保持在x＝0平面，并在区域A、B和C分别呈现聚焦、散焦和聚焦的相反效应。距轴最远的射线表示靠虚线270的界线，线270指示出束包络的范围。

通过有选择地控制线圈中的电流的大小和方向二个量，有可能使离开源的束聚焦，使合适的离子种类的最大通过量到达靶。这是由束电流的经验监控和调节线圈电流到最大值达到的最好典型。

图17描绘的情况表示离子经过的二条轨迹，在x＝0或中心平面坐标的P₁、P₂点被反射。由于关于“x”和“y”平面的对称性，通常在半平面上表示轨迹，但是实际上离子与束中心平面相交叉。例如，沿轨迹T₂的粒子，正好在离开磁铁以后的P₁点与中心平面交叉。另外二条轨迹T₃、T₄也在图17中描绘了。这二条轨迹相当于距源的y中心的距离为25毫米，以不同速度运动的离子的轨迹。

虽然已经详细地描述了本发明，但是，很显然，本专业普通技术人员能够在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明现在叙述的实施例做出某些修正，本发明的范围如在所附的权利要求书中所述的。

Claims (33)

1.一种从离束(14)中过滤粒子的方法，该方法包含以下步骤：

a)使离子束运动通过磁场区(120)，

b)至少激励一个二极场产生线圈(122，123)，在磁场区产生二极磁场(BO)，

c)至少激励一个四极场产生线圈(130，131，132，133，134，135，136，137)，在磁场区产生迭加在二极磁场上的四极磁场(Q₁，Q₂，Q₃，Q₄)，和

d)控制对至少一个二极场产生线圈和至少一个四极场产生线圈的激励，以便当离子来在磁场区运动时，从离子速中过滤粒子。

2.权利要求1的方法，其特征在于运动步骤(a)包含使离子束经过可透磁的束导管(26)在磁场区运动的步骤。

3.权利要求1的方法，其特征在于所述激励步骤(b)包含以下步骤：

i)激励位于平分磁场区的平面(125)的第一侧的第一二极场产生线圈(122)，和

ii)激励位于第一侧对面的平分平面的第二侧的第二二极场产生线圈(123)。

4.权利要求1的方法，其特征在于所述激励步骤(c)包括以下步骤：

i)激励位于平分磁场区的平面(125)的第一侧第一对四极场产生线圈(130，131)，

ii)激励位于第一侧对面的平分平面的第二侧的第二对四极场产生线圈(136，137)。

5.权利要求1的方法，其特征在于包括确定冷却剂通过至少一个二极场产生线圈和至少一个四极场产生线圈的路线的步骤。

6.权利要求1的方法，其特征在于包含使过滤后的离子束穿过分析板(40)的孔和用过滤后的离子束处理靶的步骤。

7.权利要求1的方法，其特征在于运动步骤(a)包含使离子束运动至少穿过磁场区的二个顺序的区域(A，B，C)的步骤，以及

激励磁步骤(c)包含以下步骤：

i)激励第一组至少一个的四极场产生线圈(130，131，136，137)，以便在磁场区的一个区域(A)产生四极磁场，

ii)激励第二组至少一个的四极场产生线圈(132，133)，以便在磁场区的另一个区域(B)产生四极磁场。

8.权利要求7的方法，其特征在于所述控制步骤(d)包含有选择地控制对第一组至少一个的四极场产生线圈和对第二组至少一个的四极场产生线圈的激励的步骤。

9.权利要求8的方法，其特征在于所述激励步骤(c)包含激励第三组至少一个的四极场产生线圈(134，135)的步骤，以便在磁场区的另一个区域(c)产生四极磁场，和

其中控制步骤(d)包含有选择地控制对第三组至少一个的四极场产生线圈的激励的步骤。

10.权利要求1的方法，其特征在于包括以下步骤：

从离子源(12)发射离子并加束离子离开离子源，形成离子束，

把第一和第二弧形延伸的极靴(110，112)设置在离子束弧形渡越通道的每一侧，面向内的极面(114，116)设置在磁场中心平面(125)的相对的侧面，

沿弧形延伸的极靴至少设置一个二极场产生线圈，以便产生从所述第一和第二弧形延伸极靴中的一个到所述第一和第二弧形延伸极靴中的另一个的跨越磁场区的二极磁场，以及

在面向内的第一和第二弧形极靴的表面和磁场区之间放入多个所述至少一个的四极场产生线圈，

控制步骤(d)包含有选择地激励所述至少一个二极磁场产生线圈和所述四极场产生线圈的步骤，以便在极靴之间的磁场区形成受控制的四极磁场，

磁场区中的磁场截获从所述源出来的离子束子的离子，以便从离子束中有选择地过滤掉具有不同于规定的荷质比的离子。

11.权利要求10中的方法，其特征在于把所述第一和第二极靴中的每一个配置成多个弧形极靴段(110A，110B，110C)，

所述极靴的每个极靴段支承所述至少一个的四极场产生线圈中的一个，以便产生沿极靴段的面的电流，

激励步骤(c)包含激励安装在相对的极靴极上的四极场产生线圈的步骤，以便使进入第一和第二极靴之间的顺序地交会的磁场区(A，B，C)的离子聚焦或散焦，

12.权利要求11的方法，其特征在于所述控制步骤(d)包含控制对安装在第一和第二对极靴上的四极场产生线圈的激励的步骤，以便使离子在由第一对磁极靴段定界的第一磁场区内朝着特定平面聚焦，并且在所述第一磁场区之后离子进入的由第二对磁极靴定界的第二磁场区内使离子离开所述特定平面而散焦。

13.一种用于从离子束(14)中过滤粒子的装置，该装置包括：

a)用于限定磁场区(12)的结构(26，110，112)，离子通过该区域运动，

b)多个具有与磁场区有关的结构的导电线圈(122，123，130，132，133，134，135，136，137)，用于在磁场区产生二极磁场(BO)和四极磁场(Q₁，Q₂，Q₃，Q₄)二种磁场，以便当离子束通过磁场而运动时，从离子束中过滤粒子，以及

c)用于激励多个导电线圈以便产生二极磁场和迭加在二极磁场的四极磁场的控制器(100)。

14.权利要求13的装置，其特征在于所述结构包含至少二个具有彼此相关的结构的极靴(110，112)，用于限定磁场区域。

15.权利要求13的装置，其特征在于所述结构包含可渗透磁的束导管(26)，该导管横过磁场区而放置，并且离子束通过该束导管而运动。

16.权利要求15的装置，其特征在于所述束导管限定一个封闭的体积，用于维持低气压区，离子束通过其中而运动。

17.权利要求13的装置，其特征在于所述多个导电线圈包括设置在平分磁场区的平面(125)的第一侧的第一二极场产生线圈(122)和设置在该平分平面的与第一侧相对的第二侧的第二二极场产生线圈(123)。

18.权利要求13的装置，其特征在于所述多个导电线圈包括第一对四极场产生线圈(130，131)，其位置在平分磁场区的平面(125)的第一侧，和第二对四极场产生线圈(136，137)，其位置在所述平分平面的与所述第一侧相对的第二侧。

19.权利要求13的装置，其特征在于所述多个导电线圈中的一个包括第一径向段(214，252)和第二径向段(261，250)，所述径向段各自沿着离子束的弧形行进路径延伸。

20.权利要求13的装置，其特征在于所述多个导电线圈中的一个包括多层(230)结构的导电管，每一层包括多个具有不同半径的弧形段。

21.权利要求13的装置，其特征在于所述多个导电线圈包括确定冷却液通路的通道。

22.权利要求13的装置，其特征在于与以下装置结合：用于产生离子以形成离子束的离子源(12)，有一个过滤后的离子束可通过的孔的分析板(40)，用过滤后的离子束处理靴的离子注入站(16)。

23.权利要求13的装置，其特征在于用多个导电线圈构成的所述结构限定磁场区的至少二个顺序的区段(A，B，C)，离子束通过其中而运动，并且

其中多个导电线圈包括第一组至少一个四极场产生线圈(130，131，136，137)，在磁场区的第一段(A)产生四极场，和第二组至少一个四极场产生线圈(132，133)，在磁场区的另一段(B)产生四极场。

24.权利要求23的装置，其特征在于所述结构包括一对其结构彼此相关的磁极靴(110，112)，所述磁极靴与第一组至少一个的四极场产生线圈一起限定磁场区的第一区段。

25.权利要求23的装置，其特征在于所述控制器有选择地控制对第一组至少一个的四极场产生线圈和对第二组至少一个的四极场产生线圈的激励。

26.权利要求25的装置，其特征在于所述多个导电线圈包括第三组至少一个的四极场产生线圈(134，135)，用于在磁场区的另一区段(c)产生四极场，并且

其中所述控制器有选择地控制对第三组至少一个的四极场产生线圈的激励。

27.权利要求13的装置，其特征在于与以下装置结合：发射离子以产生离子束的离子源(12)，和注入室(17)，注入室与离子源安装的空间关系应该是这样的，使得所述装置确定离子束通道，离子从离子源出来通过该通道运动到注入室，

其中所述结构和所述多个导电线圈形成磁铁(22)，该磁铁安装在离子源与注入室之间的离子束通道上，以使离子偏转而通过弧形通道，从离子束中过滤掉不合要求的粒子，

所述结构包括由铁氧体磁性材料构成的第一和第二磁极靴(110，112)，所述极靴具有由磁场区隔开的面向内的极面(114，116)，离子束通过磁场区而运动，并且

所述多个导电线圈包括：

i)至少一个二极场产生线圈，设置在磁极靴附近，它在面向内的第一和第二磁极靴的极面之间的磁场区产生二极磁场，用于使构成离子束的带电粒子偏转而沿着弧形通道穿过磁场区；以及

ii)至少一个四极场产生线圈(130，131，132，133，134，135，136，137)，用于形成沿离子束遵循的弧形通道延伸的电流，以便在极靴之间的磁场区把四极场迭加在二极场上。

28.权利要求27的装置，其特征在于至少一个四极场产生线圈被安装在极靴上并且被设置在面向内的磁极靴的极面和磁场区之间。

29.权利要求27的装置，其特征在于面向内的极面一般为平面，并且被隔开在所述磁铁的磁场中心平面的相对的侧面，

其中二个至少一个的四极场产生线圈(122，123)彼此紧靠在磁场中心平面的相对的侧面，限定一个通常封闭的磁场区。

30.权利要求27的装置，其特征在于所述第一和第二极靴被分成多个极靴段(110A，110B，110C)，并且至少一个四极场产生线圈被安装在特定的磁极靴段上，这样在以极靴段为界的区域中建立起四极磁场。

31.权利要求30的装置，其特征在于二个至少一个的四极场产生线圈成形为马鞍型线圈，该线圈沿着离子束通过磁铁的渡越通道的弧形长度的侧边延伸，并且从渡越通道向外弯曲，以形成进入和退出的开口(150，152)，离子通过该开口进出磁铁。

32.权利要求27的装置，其特征在于二个至少一个的二极场产生线圈成形为弧形线圈部件，该线圈沿着离子束通过磁铁的渡越通道的弧形长度的侧边延伸，并且

其中二个线圈的弧形部分(214，216)沿平分磁场区的束中心平面(125)彼此紧靠。

33.权利要求27的装置，其特征在于所述第一和第二极靴被分成分段极靴段(110A，110B，110C)，从磁铁的径向内部的较窄部分到磁铁的径向外部的相对宽的部分展宽。

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