TWI467617B - 四極透鏡、操控離子束的系統與方法 - Google Patents

Description

四極透鏡、操控離子束的系統與方法 【相關申請案】

本申請案主張2009年11月13日申請之美國臨時專利申請案第61/260,988號的權利，所述申請案之全文以引用的方式併入本文中。

本發明是關於離子束。更特定言之，本發明是關於佈植系統內之帶狀離子束的旋轉。

束線離子佈植器提供用於處理工件之離子束。此離子束可為點狀離子束或帶狀離子束，且可藉由離子束移動、工件移動或兩者之組合而跨越工件之前表面分佈。點狀離子束具有大致圓形或橢圓形之剖面，而帶狀離子束具有大致矩形之剖面。

轉至圖1，說明如先前技術中已知的提供用於處理工件110之帶狀離子束104的束線離子佈植器100之平面圖。束線佈植器100包含離子源102、提取電極總成122、四極透鏡124、熟習此項技術者已知的其他束線組件(未說明)以及具有平板112以支撐工件110以用於由帶狀離子束104處理的終端站126。終端站126亦包含熟習此項技術者已知的額外組件。舉例而言，終端站126通常包含自動化工件處置設備。由離子束橫越之整個路徑在離子佈 植期間撤出。束線離子佈植器100亦可具有控制器(未說明)以控制多種子系統以及其組件。在描述習知束線離子佈植器100之操作之前，界定由帶狀離子束104之質心(centroid)界定Z軸之笛卡爾座標系統(Cartesian coordinate system)為有幫助的。由X以及Y軸界定之X-Y平面如由圖1之座標系統所示正交於Z軸，其中X沿著帶狀離子束之寬尺寸，且Y跨越薄尺寸。

在操作中，自輸入饋入氣體之激勵，電漿形成於離子源102之離子源腔室中。提取電極總成122定位為接近離子源腔室之細長提取孔隙，且經加偏壓以將離子自此提取孔隙提取至良好定義的帶狀離子束104中。在此情況下，帶狀離子束104在X方向上具有寬度(W)且在Y方向上具有高度(H)。四極透鏡124在帶狀離子束104會通過以將力施加於離子束上的間隙中產生四極磁場，此等力在水平平面(X-Z平面)中擴展離子束104之寬度且在垂直平面(Y-Z平面)中收縮離子束之高度。

圖2為更詳細之習知四極透鏡124的透視圖，而圖3為在於Z方向或帶狀離子束104之行進方向上向下游看時同一四極透鏡124的端視圖略圖。四極透鏡124包含間隔開之上部磁心部件302以及下部磁心部件304以形成帶狀離子束104可通過之間隙306。多個線圈可沿著上部磁心部件302以及下部磁心部件304纏繞。左反感線圈(bucking coil)320、中央線圈322以及右反感線圈324可圍繞上部磁心部件302纏繞。類似地，左反感線圈326、中央線圈 328以及右反感線圈330可圍繞下部磁心部件304纏繞。反感線圈將磁路中之循環通量保持於0以避免飽和，且防止長程偶極場展開至所述場可能不合需要之其他區域。線圈中之電流的方向由圖2中之箭頭以及圖3之符號340、342說明。接近間隙306之邊界條件提供四極場，此四極場在水平平面(X-Z平面)中擴展帶狀離子束104之寬度且在垂直平面(Y-Z平面)中收縮帶狀離子束104的高度，以提供後續束線的所要縱橫比。當在帶狀離子束之行進方向上向下游看而自圖3之透視圖檢視時，接近帶狀離子束104之中央線圈322、328之彼等部分370、372中的電流方向指向頁面之外。

在撞擊工件110之前，帶狀離子束104可由位於四極透鏡124下游之其他束線組件(未說明)操控，諸如質譜分析器、角度校正器以及減速透鏡(僅舉幾個例子)。由平板112支撐之工件110的前表面界定工件平面118。工件110可包含(但不限於)半導體晶圓、平面板、太陽能面板以及聚合物基板。工件平面118處之帶狀離子束104可具有等於或大於工件110之寬度(W)。平板112在正交於帶狀離子束104之長尺寸的方向上(例如，在Y方向上)驅動工件，以將帶狀離子束分佈於工件110之整體之上。

不幸的是，在帶狀離子束之產生過程中，電場或磁場中之機械容限以及其他未控制之變化隨著離子束沿著束線前進或隨著離子束衝擊工件而常常產生離子束之輪廓的不合需要之可變性。此等變數中之一者可在本文中稱為離子 束之“捲動”(roll)，亦即，環繞離子束之主軸(或Z軸)的旋轉。舉例而言，圖4說明工件平面118處之帶狀離子束104的剖面圖。熟習此項技術者將認識到，帶狀離子束之剖面形狀可為近似於圖4中所說明之形狀的大體不規則之形狀。圖4之帶狀離子束104已圍繞Z軸捲動，其中帶狀離子束104之左側已如箭頭402所指示而向上旋轉，且右側已如箭頭404所指示而向下旋轉。圖5為說明實際400eV硼離子束的不合需要之捲動失常之另一實例的帶狀離子束之二維輪廓。類似於圖4，圖5之帶狀離子束已在所述帶狀離子束之左側向上捲動且在所述帶狀離子束之右側向下捲動。其他不合需要之捲動失常亦可處於相反方向上，其中所述帶之左側向下旋轉且右側向上旋轉。

此等捲動失常之缺點可包含沿著束線向下減少之傳輸，因為部分帶狀離子束可無意中撞擊束線離子佈植器的不同部分。另外，可導致帶狀離子束撞擊晶圓之入射角的不良控制。因此，在此項技術中需要克服上述不足以及缺點的裝置與方法。

在本發明之一個實施例中，使用一種操控具有主軸之離子束的四極透鏡。所述四極透鏡包含上部部件，所述上部部件具有第一線圈以及第二線圈，所述線圈大體配置於所述上部部件之不同區域中且經組態以獨立於彼此而分別傳導第一電流以及第二電流。所述透鏡更包含下部部件， 所述下部部件具有第三線圈以及第四線圈，所述線圈大體配置成與各別第一線圈以及第二線圈相對且經組態以獨立於彼此而分別傳導第三電流以及第四電流。所述四極透鏡亦包含透鏡間隙，所述透鏡間隙界定於所述上部部件與所述下部部件之間，且經組態以傳輸所述離子束，其中所述第一至第四電流產生45度四極場，所述四極場圍繞所述離子束的主軸在所述離子束上施加旋轉力。

在另一實施例中，一種使用四極透鏡控制離子佈植系統中之離子束的方法包含：偵測所述離子束在相對於所要平面之第一方向上圍繞其主軸的旋轉；以及產生正交於所述所要平面之力集合，其中所述力集合在與所述第一方向相反之第二方向上旋轉所述離子束。

為了更好地理解本發明，參看隨附圖式，其以引用的方式併入本文中。

現將在下文參看展示本發明之實施例的隨附圖式來更全面地描述本發明。然而，本發明可以許多不同形式體現且不應解釋為限於本文所闡述之實施例。實情為，提供此等實施例，以使得本發明將為詳盡且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明之範疇。在圖式中，相似數字遍及全文指代相似元件。

圖6為根據本發明之實施例的具有透鏡607之束線離子佈植器600的平面圖。類似地標記類似於圖1之離子佈 植器600的其他組件，且因此在本文中省略任何重複描述。大體而言，透鏡607可提供正交於帶狀離子束之所要平面的力，以改良非預期之捲動失常。舉例而言，圖7A說明已遭受非預期之捲動失常的類似於圖5之帶狀離子束(在工件平面118處)之剖面圖。捲動失常使帶狀離子束之平面p相對於所示之X-Z平面稍微旋轉，此可在四極透鏡之孔隙內界定平面，如圖3中所示。此捲動失常可藉由此項技術中已知的二維離子束輪廓設備(未說明)來偵測。在一種情況下，位於透鏡上游之成角度的遮蔽件(angled shield)可含有離子束感測器陣列，此陣列可跨越帶狀離子束被驅動以在其被驅動時阻擋部分帶狀離子束。藉由分析來自感測器陣列之信號，可獲得帶狀離子束的二維輪廓。諸如二維輪廓之資訊可接著轉遞至離子佈植系統的處理器以及/或控制器，所述處理器以及/或控制器可發送適當信號以調整四極透鏡，諸如透鏡607。所述信號可發送至耦接至透鏡之電源供應器，以提供控制透鏡之操作的適當電流，如下文進一步描述。

為了校正圖7A之所偵測之捲動失常，透鏡607可經組態以提供正交於帶狀離子束之所要平面(例如，圖7A之實例中的X-Z平面)的力(F1)以及(F2)。力(F1)以及(F2)使帶狀離子束在此實例中旋轉至左側，以使得工件平面處之所得帶狀離子束接近理想對準，其中平面p對準成平行於X-Z平面，如圖7B中所說明。力(F1)以及(F2)之方向亦可顛倒以使得帶狀離子束旋轉至右側以 校正相反類型之捲動失常。在圖7B之實例中，帶狀離子束之長尺寸或寬度(W)沿著X軸。熟習此項技術者將瞭解，帶狀離子束之寬度(W)的理想位置可處於任何方向上。舉例而言，帶狀離子束之長尺寸可沿著Y軸，且透鏡607將相應地重新定位以提供正交於Y-Z平面的力(F1)以及(F2)。

在圖6之實施例中，透鏡607在帶狀離子束104之行進方向上直接位於提取電極總成122的下游。在此位置，透鏡607能夠在提取之後立即校正非預期之捲動失常，以最小化在帶狀離子束與任何下游組件之間的非預期離子束撞擊。或者，依據其他考慮因素，透鏡607可沿著束線位於其他位置。

轉至圖8A至圖8E，說明透鏡607之一個實施例，其中習知四極透鏡(諸如，早先詳述之透鏡124)經修改以亦校正非預期的捲動失常。在圖8A至圖8E中之視圖中所描繪的區域大體指示電流之空間分佈，其可體現於單一或多個線圈中。因此，諸如部分808之部分可或者被稱為區域或線圈。在任一狀況下，應注意，圖8A至圖8E中所描繪之部分僅描繪透鏡間隙306附近的區域，且非整個線圈。

圖8A至圖8E中所呈現之視圖類似於圖3之視圖，因為提供了在帶狀離子束104之行進方向上看下游的透視圖。為了說明清晰起見，僅說明接近間隙306之中央線圈的部分(未說明反感線圈以及相關聯之上部磁心部件以及下部磁心部件)。圖8A說明接近帶狀離子束之中央線圈的 彼等部分370、372中的電流方向(如圖3中早先詳述)。相應之正交四極磁場產生力(F3)以及(F4)，所述力起作用以在帶狀離子束104之左極端以及右極端上施加向外力，如圖8B中所說明。根據此實施例，透鏡607可經組態以傳輸電流，其中力F3以及F4與圖3之習知透鏡124所產生的力相當。

另外，在此實施例中，透鏡607經組態以產生傾向於抵消帶狀離子束捲動失常的電流。圖8C說明亦定位成接近帶狀離子束之額外捲動失常電流。左上部分808可具有定向至頁面中之電流，而右上部分810類似於視圖(a)之情況可具有定向至頁面之外的電流。左下部分812可具有定向至頁面之外的電流，而右下部分814可具有定向至頁面中之電流。圖8C中所示之電流的分佈起作用以在間隙306中產生四極磁場，此磁場圍繞主軸旋轉45度(在本文中亦稱為“45度四極場”或“45度四極磁場”)。圖8D描繪在帶狀離子束104通過間隙306時由45°四極磁場產生的力(F5)以及(F6)。力F5、F6針對帶狀離子束104正交於所要X-Z平面，其起作用以校正捲動失常，其中此帶狀離子束之左側已向下旋轉且右側已向上旋轉。為了校正相反捲動失常，可藉由控制部分808、810、812以及814中之電流的方向而顛倒力(F5)以及(F6)的方向。

圖8E表示圖8A以及圖8C之電流的疊加。根據本發明，在圖8A以及圖8C中所描繪之電流可存在於一個線圈繞組集合上。在本發明之例示性實施例中，45°四極磁場之 強度可為約0.1屈光度(diopter)，亦即，約0.05屈光度至約0.2屈光度，且正交四極磁場之強度可為約2屈光度，亦即，約1屈光度至4屈光度。因為帶狀離子束之捲動校正通常所需之強度為約0.1屈光度且典型正交四極的強度為約2屈光度，所以用於線圈中以產生圖8C、圖8D中所描繪之場之電流的振幅通常僅為用於線圈的產生圖8A、圖8B之電流的電流之振幅的約10%。因此，與圖8A之電流位準相比，在圖8E中所描繪的圖8A以及圖8C之電流的疊加產生在左上部分820以及右下部分826上定向至頁面之外的稍微較小之電流，其中圖8C之電流實際上自圖8A之電流減去。另外，此疊加亦產生在右上部分822以及左下部分824上定向至頁面之外的稍微較大之電流，其中圖8C之電流實際上與視圖8A的電流相加。

因此，透鏡607可藉由線圈集合體現，此集合接近透鏡間隙306之上部邊界以及下部邊界產生自頁面出來的淨電流，其中此電流針對對角相對部分822、824之一個集合比針對對角相對部分820、826的另一集合稍高。在一個實例中，圖8E之電流的空間組態可藉由六個獨立線圈產生，此等線圈各自配置於對應於部分370、372以及808至814的各別區域中。在此實例中，產生圖8A之相對較大的正交四極場(對應於部分370、372)的線圈可與產生相對較小之45度四極場(對應於部分808至814)的線圈沿著上部磁心以及下部磁心在空間上重疊。在另一實例中，圖8E之電流的空間組態可藉由四個獨立線圈產生，此等線圈各 自配置於對應於部分808至814的各別區域中。

因此，圖8E中之本發明之組態的特點在於，接近透鏡間隙之線圈之區域中的淨電流針對上部部件以及下部部件的所有區域處於相同方向上。此情形不管區域820至826各自在各別區域內包括單一線圈或是包括多個線圈均成立。在單線圈區域之狀況下，每一線圈中之電流接近透鏡間隙在相同方向上流動，如圖8E中所描繪。在給定區域(諸如，區域820)包括多個線圈之狀況下，此多個線圈可經組態以提供在相反方向上流動的電流，如圖8A以及圖8C中所描繪(比較區域或線圈808與區域或線圈370)。淨電流產生，因為一個線圈中之電流振幅大於另一線圈中的電流振幅。此外，根據圖8E之實施例，淨電流之方向在具有相反電流之區域中(例如，區域820)與在具有平行電流之區域中(參見(例如)區域822之線圈370以及810)為相同的。

根據本發明，在離子束製程(諸如，離子佈植)之操作期間，可使用二維離子束輪廓裝置來感測非預期之捲動失常(諸如，捲動至左側)。作為回應，控制器(未說明)可控制提供電流至圖8A以及圖8C之線圈的電源供應器以達成兩個電流集合的所要疊加，如圖8E中所說明，其提供力(F3)、(F4)、(F5)以及(F6)之正確量值以及方向以既使用力(F3)以及(F4)擴展帶狀離子束亦更重要地使用力(F5)以及(F6)校正任何非預期的捲動失常。可藉由控制在圖8C之捲動失常校正線圈中之電流的方向而 控制力(F5)以及(F6)的方向。可藉由控制提供至對應於部分370、372之中央線圈的電流之振幅與對應於部分808至814之捲動失常校正線圈中的電流振幅相比之比率而控制力(F5)以及(F6)的量值。

圖9為符合本發明之實施例的透鏡907之另一實施例的端視圖。與圖8C至圖8E之突變(abrupt)組態相反，圖9中之線圈組態包括分級(graded)組態。如本文所使用，術語“分級組態”大體指代線圈(其可環繞磁心纏繞)之組態，其中在平行於磁心軸之方向上每單位長度之線圈中的電流振幅沿著磁心軸之長度變化。在分級組態之一個實例中，沿著磁心軸每單位長度之線圈中之繞組(winding)的量(繞組密度)隨沿著磁心之位置而改變。在分級組態中，每單位長度之繞組的量可自右至左或自左至右以單調型式減小，且繞組可跨越透鏡之中線延伸，如下文進一步論述。

亦參看圖8C，與提供於透鏡之垂直中線833(以及離子束之中央)處之電流的突然改變相比，線圈具有分級組態之在圖9中所示之本發明的實施例隨自中線920之左側至右側的位置而產生較具逐漸性之電流改變。藉由在用以產生透鏡電流之線圈的不同部分中使用可變數目個匝(turns)而產生此逐漸電流改變。透鏡907之上部部件包含左上線圈(第一線圈)910、右上線圈(第二線圈)912，而透鏡907的下部部件包含左下線圈(第三線圈)914以及右下線圈(第四線圈)916。

值得注意的是，如圖9中示意性說明，左上線圈(第一線圈)910至右下線圈(第四線圈)916中之每一者跨越透鏡907之中線而延伸。舉例而言，自圖9之觀點而言，左上線圈(第一線圈)910主要環繞磁心302配置於上部部件922之左部分中，但亦延伸至上部部件的右部分中。然而，如較小陰影區域所指示，與左部分910a相反，左上線圈(第一線圈)910之繞組的數目在右部分910b上顯著較低。左上線圈(第一線圈)910之繞組的數目(亦即，沿著方向L每單位長度之繞組的數目)可在左上區域以及右上區域兩者中自左至右減小，如圖9所提議。如圖9中進一步說明，右上線圈(第二線圈)912可以與左上線圈(第一線圈)910類似但相反之方式分級。換言之，右上線圈(第二線圈)912亦跨越中線920延伸，但繞組之數目(每單位長度之數目)隨自左至右沿著L之位置而增加。配置於下部磁心304上之左下線圈914(第三線圈)以及右下線圈(第四線圈)916可以與左上線圈(第一線圈)910、右上線圈(第二線圈)912之方式類似的方式分級。

在一個實施例中，反感線圈區域中之散熱片(fins)可被移除，而中央部分中之散熱片904可保留。可使用附加空間來在反感線圈(未圖示)中維持與分級之四極線圈中相同之數目個匝。在圖9中所描繪之另一實施例中，配置左上線圈(第一線圈)910至右下線圈(第四線圈)916之區域與已知透鏡相比可延長；舉例而言，延長至包括自中央起包括六個散熱片的區域，同時維持散熱片間距(參 見圖3中之習知透鏡124的五散熱片組態)。

根據本發明，透鏡907提供正交四極場以及45度四極場兩者之獨立調整。如圖9中進一步說明，對應於右上線圈(第二線圈)912以及左下線圈(第三線圈)914之深色繞組可由一個電源供應器(Q1L)驅動，而對應於左上線圈(第一線圈)910以及右下線圈(第四線圈)916之淺色繞組可由另一電源供應器(Q1R)驅動。藉由一起調整兩個電源供應器，有可能調整正交四極之強度。藉由調整由兩個電源供應器(Q1L)以及(Q1R)提供之電流的比率，有可能改變45度四極場以校正離子束104的捲動失常。

圖10為符合圖9之透鏡的透鏡1007之另一描繪，透鏡1007可產生正交四極以及旋轉四極之疊加效應。圖10之圖省略對反感線圈之顯示。類似於透鏡907，透鏡1007提供一系列分級線圈1010、1012、1014以及1016，此等線圈各自主要配置於透鏡1007的各別象限中。然而，如同左上線圈(第一線圈)910至右下線圈(第四線圈)916，線圈1010至1016中之每一者中的繞組跨越中線1020而延伸。左上線圈1010以及右下線圈1016由供應器Q1L供電，而右上線圈1012以及左下線圈1014由供應器Q1R供電。

當以與電源供應器Q1R所提供之電流相反的由電源供應器Q1L提供之不同電流來操作時，透鏡1007產生45度四極場，此四極場以相對於帶狀離子束104之所要平面(例如，X-Z平面)的直角而誘發力，且可由此校正非預期 的捲動失常。透鏡1007亦可經組態以藉由如上文大體關於圖8A至8E所述而操作來產生正交四極場。因此，在一個實例中，線圈1010至1016中之每一者可在接近離子束之區域中傳輸自頁面出來的電流，而來自對線圈812、814供電的Q1R之電流稍微大於由Q1L所供電之線圈810、816傳輸的電流。

分級線圈組態提供透鏡1007之左側與右側之間的電流密度之逐漸改變，而非中線1020處之電流密度的突然改變。此情形可產生較具線性之離子束移位行為，如下文關於圖11所詳述。

本發明之四極透鏡之分級(圖9以及圖10)以及突變(圖8C至8E)組態兩者的一個共同特徵在於，可使接近透鏡間隙之電流密度(振幅)相對於處於頂部部分與底部部分之間的透鏡間隙中之透鏡中平面M(參見圖9)不對稱且平行於此等部分之軸。舉例而言，淨電流差存在於相對之各別上部部分820與下部部分824之間，且亦存在於圖8E之透鏡實施例中的部分822與826之間。在沿著方向L1之橫向位置P1以及P2，與上部部分820相比，電流密度在下部部分824中較高，而在橫向位置P3以及P4，與上部部分822相比，電流密度在下部部分826中較小。在沿著方向L1之不同點處於頂部部分與底部部分之間的此淨電流密度差允許產生旋轉四極場，所述四極場以相對於離子束104之平面的直角而產生力(諸如，力F5以及F6)，此等力又使通過的離子束104旋轉，此可校正捲動失常。

此外，本發明提供用以產生旋轉四極場且確保旋轉四極場對稱的方式。除上文所論述之頂部與底部不對稱之外，本發明之實施例亦提供電流之對角對稱(亦即，大體圍繞離子束之主軸的180度旋轉對稱)，以提供均勻分佈的旋轉場。特定言之，電流可自共同電源供應器供應至對角相對之線圈對之兩個集合中的每一者(參見(例如)線圈對808、814以及810、812)。此外，可類似地設計線圈中之每一者。因此，當由共同供應器供電時，第一對角對之第一線圈中的電流分佈與此對之另一線圈的電流分佈匹配。類似地，第二對角對之第一線圈中的電流分佈與此對之另一線圈的電流分佈匹配。此情形幫助確保沿著四極透鏡之上部部件自左至右的電流分佈與沿著四極透鏡之下部部件自右至左的電流分佈匹配，藉此產生對稱旋轉的四極場。因此，作用於通過之離子束104上之來自對稱旋轉之四極場的力產生均勻旋轉，其中此離子束之形狀跨越其寬度維持於一階(first order)。

圖11為呈現對比圖8A至圖8E之實施例與圖9之實施例之模擬結果的圖表。正方形1102繪示圖8A至圖8E之設計的結果，其具有透鏡之右部分與左部分之間的電流密度之突變步階，而點1104說明圖9之分級線圈實施例的輸出，其中跨越帶狀離子束之寬度在右部分與左部分之間，隨著針對Q1R之繞組向上線性變化，針對電源供應器Q1L之繞組的數目向下線性變化，如圖9中所說明。儘管兩個實施例有效於捲動失常校正，但點1104之曲線說明相 對而言較具線性之移位行為自分級線圈組態產生。

因此，提供透鏡架構，其具有在帶狀離子束上方以及下方於相反方向上行進之電流分量(current component)，以允許以相對於帶狀離子束之所要平面的直角而產生力。藉由亦使頂部上自左至右之總電流密度以及類似地底部上自右至左的總電流密度變化，帶狀離子束之平均方向可不更改，而邊緣可旋轉以實現對非預期之捲動失常的所要校正。另外，提供單一透鏡元件內之兩個可獨立調整的四極。換言之，藉由提供兩個可獨立調整之四極來提供用於控制所得四極之主角度的電構件，所述四極之總和為所得四極，其中主角度根據所述兩個可獨立調整之四極的比率而變化。此外，提供允許藉由隨透鏡之連續線圈之橫向位置調整匝數而最佳化對帶狀離子束之校正的線性的設計。可在調諧(tunning)程序期間進行對非預期之捲動失常的校正，以促進帶狀離子束與孔隙以及束線中之組件的對準。亦可達成跨越晶圓之寬度在垂直方向上之佈植角度之變化的減小。

本發明並不因本文所述之特定實施例而在範疇上受限制。實際上，除本文所述之內容之外，一般熟習此項技術者自前述描述以及隨附圖式亦將顯而易見本發明之其他各種實施例以及對本發明的修改。因此，此等其他實施例以及修改意欲落入本發明之範疇內。此外，儘管本文已出於特定目的在特定環境中於特定實施方案之情形下描述了本發明，但一般熟習此項技術者將認識到，其適用性不限 於此，且本發明可出於任何數目個目的有益地實施於任何數目個環境中。因此，應鑒於如本文所述之本發明之完全廣度以及精神來解釋下文所闡述的申請專利範圍。

100‧‧‧束線離子佈植器

102‧‧‧離子源

104‧‧‧帶狀離子束

110‧‧‧工件

112‧‧‧平板

118‧‧‧工件平面

122‧‧‧提取電極總成

124‧‧‧四極透鏡

126‧‧‧終端站

302‧‧‧上部磁心部件

304‧‧‧下部磁心部件

306‧‧‧間隙

320‧‧‧左反感線圈

322‧‧‧中央線圈

324‧‧‧右反感線圈

326‧‧‧左反感線圈

328‧‧‧中央線圈

330‧‧‧右反感線圈

340‧‧‧符號

342‧‧‧符號

370‧‧‧部分

372‧‧‧部分

402‧‧‧箭頭

404‧‧‧箭頭

600‧‧‧束線離子佈植器

607‧‧‧透鏡

808‧‧‧左上部分

810‧‧‧右上部分

812‧‧‧左下部分

814‧‧‧右下部分

820‧‧‧左上部分

822‧‧‧右上部分

824‧‧‧左下部分

826‧‧‧右下部分

833‧‧‧垂直中線

904‧‧‧散熱片

907‧‧‧透鏡

910‧‧‧左上線圈(第一線圈)

910a‧‧‧左部分

910b‧‧‧右部分

912‧‧‧右上線圈(第二線圈)

914‧‧‧左下線圈(第三線圈)

916‧‧‧右下線圈(第四線圈)

920‧‧‧中線

922‧‧‧上部部件

1007‧‧‧透鏡

1010‧‧‧分級線圈/左上線圈

1012‧‧‧分級線圈/右上線圈

1014‧‧‧分級線圈/左下線圈

1016‧‧‧分級線圈/右下線圈

1020‧‧‧中線

1102‧‧‧正方形

1104‧‧‧點

F1‧‧‧力

F2‧‧‧力

F3‧‧‧力

F4‧‧‧力

F5‧‧‧力

F6‧‧‧力

M‧‧‧透鏡中平面

p‧‧‧平面

P1‧‧‧橫向位置

P2‧‧‧橫向位置

P3‧‧‧橫向位置

P4‧‧‧橫向位置

Q1L‧‧‧電源供應器

Q1R‧‧‧電源供應器

圖1為先前技術束線離子佈植器之平面圖。

圖2為圖1之先前技術四極透鏡的透視圖。

圖3為圖2之四極透鏡的示意性端視圖。

圖4為說明捲動失常的圖1之帶狀離子束的剖面圖。

圖5為說明具有捲動失常之帶狀離子束之二維輪廓的實際帶狀離子束的剖面圖。

圖6為根據本發明之實施例的具有透鏡之束線離子佈植器的平面圖。

圖7A為具有捲動失常之帶狀離子束的剖面圖。

圖7B為不具有捲動失常之理想帶狀離子束的剖面圖。

圖8A至圖8E為展示符合本發明之實施例的例示性透鏡中之電流、磁場以及力之空間配置的剖面圖。

圖9為符合本發明之實施例的透鏡之另一實施例的視圖。

圖10為符合圖9之透鏡的圖形說明。

圖11為展示針對圖8A至圖8E以及圖9之實施例的離子束模擬之結果的圖表。

104‧‧‧帶狀離子束

302‧‧‧上部磁心部件

304‧‧‧下部磁心部件

907‧‧‧透鏡

910‧‧‧左上線圈(第一線圈)

910a‧‧‧左部分

910b‧‧‧右部分

912‧‧‧右上線圈(第二線圈)

914‧‧‧左下線圈(第三線圈)

916‧‧‧右下線圈(第四線圈)

920‧‧‧中線

922‧‧‧上部部件

Q1L‧‧‧電源供應器

Q1R‧‧‧電源供應器

Claims (25)

1. 一種四極透鏡，其用於操控具有主軸之離子束，其包括：上部部件，其具有第一線圈以及第二線圈，所述第一線圈以及所述第二線圈配置於所述上部部件之不同區域中；下部部件，其具有第三線圈以及第四線圈，所述第三線圈以及所述第四線圈配置成與各別所述第一線圈以及所述第二線圈相對；以及透鏡間隙，其界定於所述上部部件與所述下部部件之間，且經組態以傳輸所述離子束，其中所述第一線圈至所述第四線圈經通電流而共同產生45度四極場，所述45度四極場圍繞所述離子束的主軸在所述離子束上施加旋轉力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之四極透鏡，其中在所述第一線圈至所述第四線圈中之每一者中接近所述透鏡間隙的電流在相對於所述主軸的共同方向上行進。
3. 如申請專利範圍第2項所述之四極透鏡，其中所述上部部件具有第一半部以及第二半部，且所述下部部件具有第一半部以及第二半部，所述第一線圈以及所述第二線圈中之每一者僅分別環繞所述第一部件之所述第一半部以及所述第二半部而配置，且所述第三線圈以及所述第四線圈僅分別環繞所述第二部件的所述第一半部以及所述第二半部而配置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之四極透鏡，其中在所述第一線圈以不同於所述第二線圈之電流振幅的電流振幅供電且所述第三線圈以不同於所述第四線圈之電流振幅的電流振幅供電時，電流振幅之突然改變發生於所述上部部件與所述下部部件之各別半部之間。
5. 如申請專利範圍第2項所述之四極透鏡，其中所述第一線圈至所述第四線圈中之每一者以分級組態來配置，以使得在所述第一線圈以不同於所述第二線圈之電流振幅的電流振幅供電且所述第三線圈以不同於所述第四線圈之電流振幅的電流振幅供電時，電流振幅之逐漸改變發生於所述上部部件與所述下部部件之各別區域之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之四極透鏡，其中所述第一線圈以及所述第四線圈中的電流相同，且所述第二線圈以及所述第三線圈中的電流相同。
7. 如申請專利範圍第1項所述之四極透鏡，其中所述第一線圈至所述第四線圈可交互操作以產生四極場，所述四極場在正交於所述離子束之所述行進方向的方向上施加向外定向的力。
8. 如申請專利範圍第1項所述之四極透鏡，其中在所述第一線圈至所述第四線圈被供電時，所述透鏡經組態以在所述第一線圈至所述第四線圈中產生電流，所述電流相對於處於所述透鏡間隙中之透鏡中平面不對稱且平行於所述上部部件以及所述下部部件。
9. 如申請專利範圍第6項所述之四極透鏡，其中所述 第一線圈至所述第四線圈中的電流回應於來自離子佈植系統之控制器的控制信號而更改，以便修改以下各項中之一或多者：所述旋轉力之方向以及所述旋轉力之量。
10. 一種用於控制離子佈植器中之帶狀離子束之旋轉的系統，其包括：偵測器，其用於量測所述帶狀離子束之離子束輪廓，所述帶狀離子束包括由所述帶狀離子束之行進方向中的所述帶狀離子束的質心界定的主軸以及垂直於所述主軸之平面軸；控制器，其用於自所述偵測器接收離子束輪廓資訊，且用於發送控制信號以控制第一輸出電流以及第二輸出電流；以及四極透鏡，其包括：上部部件，其具有第一線圈以及第二線圈，所述第一線圈以及所述第二線圈配置於所述上部部件之各別第一區域以及第二區域中；以及下部部件，其具有第三線圈以及第四線圈，所述第三線圈以及所述第四線圈配置於與所述上部部件之各別第一線圈以及第二線圈相對的各別第三區域以及第四區域中；以及透鏡間隙，其界定於所述上部部件與所述下部部件之間，且經組態以傳輸所述帶狀離子束，以至於所述第一線圈至所述第四線圈經通電流而共同產生45度四極場，以圍繞所述帶狀離子束的所述主軸在所述 帶狀離子束上施加旋轉力。
11. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中接近所述透鏡間隙之所述第一區域至所述第四區域具有相關聯之淨電流，所述淨電流在相對於所述主軸之共同方向上流動，所述系統經組態以獨立地使所述第一輸出電流以及所述第二輸出電流變化，以使得在所述第一區域以及所述第四區域中之淨電流對在所述第二區域以及所述第三區域中之淨電流的比率根據所述控制信號而變化。
12. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述四極透鏡更包括：上部中央線圈，其沿著所述上部部件而配置；以及下部中央線圈，其沿著所述下部部件而配置，所述上部中央線圈以及所述下部中央線圈經組態以產生接近所述透鏡間隙在共同方向上行進的電流，以便產生正交四極場，其中所述45度四極場之量值由在所述上部中央線圈以及所述下部中央線圈中之電流振幅對在所述第一線圈至所述第四線圈中之電流振幅的比率控制。
13. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述第一線圈以及所述第四線圈經組態以接收第一共同電流，以使得接近所述透鏡間隙之所述第一線圈以及所述第四線圈之區域中的電流遵循第一方向，所述第二線圈以及所述第三線圈經組態以接收第二共同電流，以使得接近所述透鏡間隙之所述第二線圈以及所述第三線圈之區域中的電流遵循與所述第一方向相反的第二方向，其中圍繞所述帶狀離 子束之所述主軸的所述帶狀離子束之旋轉方向可藉由切換所述第一共同電流以及所述第二共同電流之方向而顛倒。
14. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述第一線圈以及所述第四線圈經組態以接收第一共同電流，且所述第三線圈以及所述第二線圈經組態以接收第二共同電流，以使得接近所述透鏡間隙之所述第一線圈至所述第四線圈之區域中的電流遵循相對於所述主軸的第一方向。
15. 如申請專利範圍第14項所述之系統，其中在所述第一共同電流大於所述第二共同電流時，所述45度四極場起作用以在第一方向上圍繞所述帶狀離子束之主軸旋轉所述帶狀離子束。
16. 如申請專利範圍第15項所述之系統，其中在所述第一共同電流小於所述第二共同電流時，所述45度四極場起作用以在與所述第一方向相反的第二方向上旋轉所述帶狀離子束。
17. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述上部部件具有第一半部以及第二半部，且所述下部部件具有第一半部以及第二半部，所述第一線圈以及所述第二線圈中之每一者僅分別配置於所述上部部件之所述第一半部以及所述第二半部中，且所述第三線圈以及所述第四線圈僅分別配置於所述下部部件的所述第一半部以及所述第二半部中，以使得在所述第一輸出電流之振幅不同於所述第二輸出電流時，淨電流振幅之突然改變發生於所述上部部件與所述下部部件的各別半部之間。
18. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述第一線圈至所述第四線圈中之每一者以分級組態配置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之系統，其中在所述第一輸出電流之振幅不同於所述第二輸出電流之振幅時，電流振幅之逐漸改變發生於所述上部部件與所述下部部件的各別區域之間。
20. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中正交四極場之量值藉由一致地增加或減小所述第一輸出電流以及所述第二輸出電流而變化，且其中所述45度四極場之量值藉由使所述第一輸出電流對所述第二輸出電流之比率變化而變化。
21. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述上部部件具有界定上部軸的細長形狀，且其中所述下部部件具有界定下部軸的細長形狀，所述下部軸平行於所述上部軸，且其中所述透鏡間隙具有針對所述帶狀離子束的行進的所要平面，所述所要平面平行於所述上部軸以及所述下部軸，且其中所述45度四極場經組態以產生第一力與第二力，所述第一力正交於所述所要平面且作用於所述帶狀離子束的一端上，所述第二力與所述第一力的方向相反且作用於所述帶狀離子束的另一端上，所述第二力亦正交於所述所要平面，其中所述第一力與所述第二力圍繞所述帶狀離子束的所述主軸在所述帶狀離子束上施加旋轉力。
22. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述上部部件具有界定上部軸的細長形狀，且其中所述下部部件 具有界定下部軸的細長形狀，所述下部軸平行於所述上部軸，且其中所述透鏡間隙具有針對所述帶狀離子束的行進的所要平面，所述所要平面平行於所述上部軸以及所述下部軸，且其中所述45度四極場經組態以產生正交於所述所要平面的力，以圍繞所述帶狀離子束的所述主軸在所述帶狀離子束上施加旋轉力。
23. 一種使用四極透鏡控制離子佈植系統中之離子束的方法，其包括：偵測所述離子束在相對於所要平面之第一方向上圍繞其主軸的旋轉；以及使所述四極透鏡通電流而共同產生45度四極場，其中所述四極透鏡產生正交於所述所要平面之力集合，其中所述力集合在與所述第一方向相反之第二方向上旋轉所述離子束。
24. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中所述四極透鏡包括對角成對之線圈之第一集合以及第二集合，所述第一集合及所述第二集合各自經組態以在相對於所述主軸之相同方向上供應接近所述四極透鏡之透鏡間隙的電流。
25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中所述四極透鏡包括具有第一上部區域以及第二上部區域之上部部件以及具有第一下部區域以及第二下部區域的下部部件，且其中對角成對之線圈之所述第一集合以及所述第二集合包括分級組態，以使得在所述第一集合以具有不同於所述 第二集合之電流振幅之振幅的電流供電時，電流振幅之逐漸改變發生於所述上部部件與所述下部部件的各別第一區域以及第二區域之間。