CN207458886U - 束流比例检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种束流比例检测装置，包括磁性装置、第一束流检测器和第二束流检测器，其中，该磁性装置用于产生均匀的磁场，磁感线方向与待检测束流的运动方向相垂直，该磁场用于偏转待检测束流，且使待检测束流分离为运动轨迹不同的第一束流和第二束流；该第一束流检测器位于第一束流的传输路径上且用于检测第一束流的电流；该第二束流检测器位于第二束流的传输路径上且用于检测第二束流的电流。在离子注入系统不采用质量分选装置的情况下，可以采样部分或者全部待检测束流，对其偏转以分离不同元素的束流，从而得知整个待检测束流中某种具体元素束流的比例，实现对束流的比例监控，也便于对离子源进行调整，得以生成符合条件的束流。

Description

束流比例检测装置
技术领域
本实用新型涉及束流检测装置，特别涉及一种束流比例检测装置。
背景技术
目前在主流的离子注入机中，需要N型掺杂时通常采用磷作为掺杂材料。为了产生磷离子束流，常用的是离子化磷烷(PH3)以引出磷离子束流(P型掺杂采用硼氢化合物)。然而，离子化了磷烷后，需要增加质量分选装置将磷离子和氢离子分开。如果不加质量分选装置，那么磷和氢均被注入至衬底中，而引出的束流中磷和氢的比例难以得到控制，检测到的电流是磷和氢的量的总和，这样一来被注入至衬底中的磷可能并未达到所需的剂量，由此可能会对器件的性能产生影响。
为此，需要一种能够准确检测出磷烷束流中磷束流和氢束流比例的装置，就能够为后续的束流调整提供可靠依据。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中采用磷烷作为掺杂源或者有氢气参与磷注入时难以知晓磷氢比例的缺陷，提供一种束流比例检测装置，即使整个注入系统不采用质量分选装置，也能够准确获知磷烷束流中磷和氢的比例，以便调整束流从而获得理想注入效果。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种束流比例检测装置，其特点在于，其包括有：磁性装置、第一束流检测器和第二束流检测器，其中，
该磁性装置用于产生均匀的磁场，磁感线方向与待检测束流的运动方向相垂直，该磁场用于偏转待检测束流，并且使待检测束流分离为运动轨迹不同的第一束流和第二束流；
该第一束流检测器位于第一束流的传输路径上且用于检测第一束流的电流；
该第二束流检测器位于第二束流的传输路径上且用于检测第二束流的电流。
优选地，该磁性装置包括永磁体和/或电磁铁。
优选地，该磁性装置包括导磁材料。
优选地，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部；
以及缠绕于该弯折部上的通电线圈，该通电线圈中的电流是可调的，
其中两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。
优选地，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部；
以及缠绕于一自由端的第一通电线圈，该第一通电线圈中的电流是可调的，
其中两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。
优选地，该磁性装置还包括：缠绕于另一自由端的第二通电线圈，第二通电线圈的电流方向与第一通电线圈的电流方向相同，该第二通电线圈中的电流是可调的。
优选地，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部，其中该弯折部处设置有一永磁体，该永磁体的两个磁极的连线方向与两个自由端的连线方向一致，两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过；或者，该永磁体的两个磁极的连线方向与两个自由端的连线方向垂直，该C型导磁部件所限定的中空部供待检测束流穿过。
优选地，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部，其中一自由端处设置有一第一永磁体，两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。
优选地，该磁性装置还包括：另一自由端处设置一第二永磁体，该第一永磁体的N极与该第二永磁体的S极相对。
优选地，该磁性装置包括一对马蹄形磁铁，一马蹄形磁铁的N极与另一马蹄形磁铁的S极相对，其中一马蹄形磁铁的N极与另一马蹄形磁铁的S极之间的缺口部供待检测束流穿过。
优选地，该磁性装置包括：一环形导磁部件，以及缠绕于该环形导磁部件上的通电线圈，该通电线圈中的电流是可调的。
优选地，该磁性装置包括：
一环形导磁部件；
一第一磁铁，置于该环形导磁部件的环形内。
优选地，该磁性装置还包括一置于该环形导磁部件的环形内的第二磁铁，该第二磁铁的N极与第一磁铁的S极相对。
优选地，该磁场的磁场强度至少为3500高斯，该第一束流检测器和该第二束流检测器在束流偏转方向上的最短距离为5mm，束流偏转方向为待检测束流被偏转并产生位移的方向，该第一束流检测器和该第二束流检测器在初始运动方向上与磁性装置的最短距离为20mm，该初始运动方向为待检测束流进入磁场时的运动方向。
优选地，该磁场的磁场强度为4000-4500高斯。
优选地，该待检测束流中包括磷元素和氢元素，或者该待检测束流中包括硼元素和氢元素。
本实用新型的积极进步效果在于：在离子注入系统不采用质量分选装置的情况下，可以采样部分或者全部待检测束流，对其偏转以分离不同元素的束流，从而可以得知整个待检测束流中某种具体元素束流的比例，从而实现对束流的比例监控，也便于对离子源进行调整，得以生成符合条件的束流。特别针对含磷和含氢的束流中，在采样部分待检测束流时，该束流比例检测装置体积较小，结构简单，两个束流检测器的间距可以仅为5mm，在磁场作用下可以将磷和氢束流分离开，由此可以准确获知被采样的束流中磷和氢的比例，便于后续的参数调节。而且小巧的结构也能保证系统设备的精简。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的束流比例检测装置的示意图。
图2为本实用新型实施例1的束流偏转分离示意图。
图3为本实用新型实施例2的束流比例检测装置的立体示意图。
图4为本实用新型实施例2的yz平面示意图。
图5为本实用新型实施例3的束流比例检测装置的示意图。
图6为本实用新型实施例4的磁性装置的示意图。
图7为本实用新型实施例5的磁性装置的示意图。
图8为本实用新型实施例6的束流比例检测装置的示意图。
图9为本实用新型实施例7的束流比例检测装置的示意图。
具体实施方式
下面以磷烷束流为例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型，以下仅仅是举例说明，并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参考图1和图2，该束流比例检测装置，包括有：磁性装置、第一束流检测器21和第二束流检测器22，其中，
该磁性装置用于产生均匀的磁场，磁感线方向与待检测束流的运动方向相垂直，该磁场用于偏转待检测束流，并且使待检测束流分离为运动轨迹不同的第一束流31和第二束流32；
该第一束流检测器21位于第一束流的传输路径上且用于检测第一束流的电流；
该第二束流检测器22位于第二束流的传输路径上且用于检测第二束流的电流。
具体来说，该磁性装置包括永磁体和导磁材料，参考图1，该磁性装置包括一C型导磁部件1，该C型导磁部件1包括两个自由端101和连接于两个自由端的弯折部102；其中两个自由端处均设置有永磁体400，两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。其中一永磁体的N极与另一永磁体的S极相对。
进入磁场前待检测束流的运动方向为z轴负半轴，磁感线方向为y轴，束流偏转以在x方向上产生位移，参考图2，氢离子比较轻偏转程度会大些，以32表示氢离子束流，31表示较重的磷离子束流，通过磁场作用磷氢被分离开并各自检测，由此可以知道磷烷束流中磷和氢的比例，从而便于调节离子源，最终实现理想的注入效果。
本实施例中，在z轴方向上第一束流检测器和第二束流检测器距离自由端101(自由端处设置了永磁体400)25mm，x方向上第一束流检测器和第二束流检测器相距6mm，磁场强度4000高斯。
这里对待检测束流的偏转，可以是对部分待检测束流的采样检测，也可以偏转全部的待检测束流以检测整体。
实施例2
实施例2的原理和实施例1相同，不同之处在于采用通电线圈来代替永磁体，参考图3和图4，在两个自由端101处均设置有通电线圈5(图3中为了图示清楚简洁，并未示出线圈，而仅在图4中示出)，两个线圈的电流方向相同，进入磁场前待检测束流的运动方向为z轴负半轴，磁感线方向为y轴，束流偏转以在x方向上产生位移，其余未提及之处参考实施例1。
实施例3
参考图5，实施例3的原理和实施例2相似，不同之处在于通电线圈设置于弯折部102处，即图5中以附图标记5来表示通电线圈的位置(为了图示的简洁，图5中并未示出通电线圈的具体结构，仅以附图标记指示)，在C型导磁部件的导磁作用下，两个自由端101之间会产生均匀磁场，磁感线方向与实施例2一致。其余未提及之处参考实施例1。
实施例4
参考图6，实施例4的原理和实施例3相似，不同之处在于该弯折部102处设置有一永磁体6，该永磁体6的两个磁极的连线方向与两个自由端的连线方向一致，两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。本实施例中，永磁体6的两个磁极的连线方向为y轴方向，因此两个自由端之前的磁感线也是y轴方向的，待检测束流受到磁场影响前的运动方向为z轴负半轴方向。其余未提及之处参考实施例3。
实施例5
参考图7，实施例5的原理和实施例4相似，不同之处在于，该永磁体的两个磁极的连线方向与两个自由端的连线方向垂直，该C型导磁部件所限定的中空部100供待检测束流穿过。这种设置方式下，磁感线沿着x轴方向，待检测束流受到的洛伦兹力是y轴方向的，第一束流检测器和第二束流检测器在y轴上错开放置，以测量在y轴上有不同位移的第一束流和第二束流，图7中并未示出第一束流检测器和第二束流检测器。
实施例6
参考图8，实施例6的基本原理与实施例1相同，不同之处在于磁性装置的结构，参考实施例1的坐标系，该磁性装置包括一对马蹄形磁铁7，一马蹄形磁铁的N极与另一马蹄形磁铁的S极相对，其中一马蹄形磁铁的N极与另一马蹄形磁铁的S极之间的缺口部供待检测束流穿过。磁感线的方向和束流的偏转方向均与实施例1相同。
实施例7
参考图9，本实施例的磁性装置包括：一环形导磁部件8，以及置于该环形导磁部件的环形内的两块条形磁铁7，一磁铁的N极与另一磁铁的S极相对。如图9所示，N极和S极之间用于供待检测束流通过。
在采用磷氢化合物或者硼氢化合物化合物气体作为掺杂源时，并不采用质量分选装置将氢束流从整体束流中分离掉，而是通过本实用新型的束流比例检测装置采样束流以检测出掺杂元素束流和氢束流的比例，由此可以调节离子源的参数，使得该比例在一个适当的范围内，并且采用合适比例的束流直接注入，在这种情况下即使氢束流未被过滤掉，也不会影响衬底的电性能。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种束流比例检测装置，其特征在于，其包括有：磁性装置、第一束流检测器和第二束流检测器，其中，
该磁性装置用于产生均匀的磁场，磁感线方向与待检测束流的运动方向相垂直，该磁场用于偏转待检测束流，并且使待检测束流分离为运动轨迹不同的第一束流和第二束流；
该第一束流检测器位于第一束流的传输路径上且用于检测第一束流的电流；
该第二束流检测器位于第二束流的传输路径上且用于检测第二束流的电流。
2.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括永磁体和/或电磁铁。
3.如权利要求2所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括导磁材料。
4.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部；
以及缠绕于该弯折部上的通电线圈，该通电线圈中的电流是可调的，
其中两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。
5.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部；
以及缠绕于一自由端的第一通电线圈，该第一通电线圈中的电流是可调的，
其中两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。
6.如权利要求5所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置还包括：缠绕于另一自由端的第二通电线圈，第二通电线圈的电流方向与第一通电线圈的电流方向相同，该第二通电线圈中的电流是可调的。
7.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部，其中该弯折部处设置有一永磁体，该永磁体的两个磁极的连线方向与两个自由端的连线方向一致，两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过；或者，该永磁体的两个磁极的连线方向与两个自由端的连线方向垂直，该C型导磁部件所限定的中空部供待检测束流穿过。
8.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括：一C型导磁部件，该C型导磁部件包括两个自由端和连接于两个自由端的弯折部，其中一自由端处设置有一第一永磁体，两个自由端之间的缺口部供待检测束流穿过。
9.如权利要求8所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置还包括：另一自由端处设置一第二永磁体，该第一永磁体的N极与该第二永磁体的S极相对。
10.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括一对马蹄形磁铁，一马蹄形磁铁的N极与另一马蹄形磁铁的S极相对，其中一马蹄形磁铁的N极与另一马蹄形磁铁的S极之间的缺口部供待检测束流穿过。
11.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括：一环形导磁部件，以及缠绕于该环形导磁部件上的通电线圈，该通电线圈中的电流是可调的。
12.如权利要求1所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置包括：
一环形导磁部件；
一第一磁铁，置于该环形导磁部件的环形内。
13.如权利要求12所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁性装置还包括一置于该环形导磁部件的环形内的第二磁铁，该第二磁铁的N极与第一磁铁的S极相对。
14.如权利要求1-12中任意一项所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁场的磁场强度至少为3500高斯，该第一束流检测器和该第二束流检测器在束流偏转方向上的最短距离为5mm，束流偏转方向为待检测束流被偏转并产生位移的方向，该第一束流检测器和该第二束流检测器在初始运动方向上与磁性装置的最短距离为20mm，该初始运动方向为待检测束流进入磁场时的运动方向。
15.如权利要求14所述的束流比例检测装置，其特征在于，该磁场的磁场强度为4000-4500高斯。
16.如权利要求14所述的束流比例检测装置，其特征在于，该待检测束流中包括磷元素和氢元素，或者该待检测束流中包括硼元素和氢元素。
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