一种宽度可调的宽带束离子注入机

技术领域

本发明涉及离子注入机，尤其涉及一种宽度可调的宽带束离子注入机。

背景技术

在半导体的大规模集成电路制造领域，通过离子注入机实现晶圆的离子注入掺杂得到了广泛的应用，并且由于半导体晶圆尺寸的高度标准化，在制备时可保持相同的晶圆形状，此时，一台离子束形状固定的注入机便可满足工艺需求。

近年来，通过离子注入对液晶等平板显示装置进行一定的硼、磷、砷等掺杂也成为液晶显示的主流工艺。然而，对于液晶玻璃板而言，其尺寸较大，可达到1.5m×1.8m，并且其尺寸并无标准，一台离子束形状固定的注入机并不能满足生产需求，影响生产效率。因此，需要一种宽带束、可调宽度的离子注入机来实现不同尺寸基板的离子注入。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽度可调的宽带束离子注入机，以便于对离子束进行宽度调节。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种宽度可调的宽带束离子注入机，包括：

离子束发生组件，由离子束发生组件产生带状离子束；

离子束分析组件，该离子束分析组件与离子束发生组件配合，由离子束分析组件对离子束发生组件产生的离子束进行分析；

离子束汇聚组件，该离子束汇聚组件与离子束分析组件配合，由离子束汇聚组件对分析后的离子束进行分区汇聚，形成若干相互分离的离子束；

离子束发散组件，该离子束发散组件与离子束汇聚组件配合，由离子束发散组件对分区汇聚后的离子束进行发散，使相邻离子束相互交叠；

离子束调节组件，该离子束调节组件与离子束发散组件配合，由离子束调节组件将离子束发散组件发散后的离子束调节形成平行离子束，并对其宽度进行调节，使离子束照射到基板上。

具体地，离子束分析组件包括：

扇形磁铁，该扇形磁铁设有一对，各扇形磁铁分别位于离子束发生组件产生的离子束两侧，对离子束进行分析。

离子束汇聚组件包括：

螺旋线圈，该螺旋线圈设有一组，各螺旋线圈分别沿离子束运动方向延伸，并沿其宽度方向顺次排布，由螺旋线圈对分析后的离子束进行分区汇聚。各螺旋线圈相互串联，并接入同一电源。

离子束发散组件包括：

多极子透镜，该多极子透镜设有一组，各多极子透镜分别分别沿离子束运动方向延伸，并沿其宽度方向顺次排布，与螺旋线圈位置对应，由多极子透镜对螺旋线圈汇聚后的离子束进行发散。

多极子透镜包括：

支撑筒体，该支撑筒体的圆心与螺旋线圈的离子束汇聚点重合；

电磁铁，该电磁铁设有一组，各电磁铁分别在支撑筒体上对称排布。各电磁铁分别接入独立可调节电源。

离子束调节组件包括：

分离狭缝，该分离狭缝设有一组，并沿发散后的离子束的宽度方向顺次排布，离子束从分离狭缝中穿过，形成相互分离的发散离子束；

四重极子，该四重极子设有一组，并分别与分离狭缝位置对应，各四重极子分别安装于导向滑轨上，可沿导向滑轨移动，以靠近或远离分离狭缝，由四重极子将分离后的发散离子束调制形成平行离子束。

各四重极子分别与独立的步进电机配合，由步进电机分别带动四重极子移动到不同位置。

各四重极子分别包括一对电磁铁，各电磁铁分别接入独立可调节电源。

本发明的优点在于：

该离子注入机采用一组独立的螺旋线圈对离子束进行分区汇聚，形成若干相互分离的离子束，并采用多极子透镜对螺旋线圈汇聚后的离子束进行发散，使相邻离子束相互交叠，再采用形成相互分离的发散离子束，采用可独立调节并移动的四重极子将分离后的发散离子束调制形成平行离子束，四重极子朝远离狭缝的方向移动时，离子束宽度增加，朝靠近分离狭缝的方向移动时，离子束宽度缩小，从而达到控制离子束宽度的目的，最终使得平行的离子束照射到基板上，有利于提升离子注入效率。

附图说明

图1是本发明提出的宽度可调的宽带束离子注入机的结构示意图；

图2是多极子透镜的结构示意图；

图3是四重极子的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提出的宽度可调的宽带束离子注入机包括离子束发生组件、离子束分析组件、离子束汇聚组件、离子束发散组件及离子束调节组件，离子束发生组件产生带状离子束，离子束分析组件与离子束发生组件配合，由离子束分析组件对离子束发生组件产生的离子束进行分析，离子束汇聚组件与离子束分析组件配合，由离子束汇聚组件对分析后的离子束进行分区汇聚，形成若干相互分离的离子束，离子束发散组件与离子束汇聚组件配合，由离子束发散组件对分区汇聚后的离子束进行发散，使相邻离子束相互交叠，离子束调节组件与离子束发散组件配合，由离子束调节组件将离子束发散组件发散后的离子束调节形成平行离子束，并对其宽度进行调节，使离子束照射到基板上。

在本实施例中，离子束发生组件采用气体离子发生器100，离子束分析组件包括扇形磁铁200，扇形磁铁设有一对，各扇形磁铁分别位于离子束发生组件产生的离子束两侧，对离子束进行分析，离子受到磁场的影响，会发生弯曲，不同质量的离子其弯曲半径不同，通过控制磁场，使得所需要种类的离子经过磁场后，垂直向上运动。

离子束汇聚组件包括螺旋线圈300，螺旋线圈设有一组，各螺旋线圈分别沿离子束运动方向延伸，并沿其宽度方向顺次排布，由螺旋线圈对分析后的离子束进行分区汇聚，各螺旋线圈分别通过磁聚焦的作用将离子束分成多个区域，方便对离子束进行更为精准地调整。各螺旋线圈相互串联，并接入同一电源。

离子束发散组件包括多极子透镜400，多极子透镜设有一组，各多极子透镜分别分别沿离子束运动方向延伸，并沿其宽度方向顺次排布，与螺旋线圈位置对应，由多极子透镜对螺旋线圈汇聚后的离子束进行发散，经多极子透镜发散后的离子束形成6-30度的发散角。

如图2所示，多极子透镜包括支撑筒体410及电磁铁420，支撑筒体的圆心与螺旋线圈的离子束汇聚点重合，电磁铁设有一组，各电磁铁分别在支撑筒体上对称排布，以调节离子束在宽度方向的电流密度。各电磁铁分别接入独立可调节电源。

离子束调节组件包括分离狭缝510及四重极子520，分离狭缝设有一组，并沿发散后的离子束的宽度方向顺次排布，离子束从分离狭缝中穿过，形成相互分离的发散离子束，四重极子设有一组，并分别与分离狭缝位置对应，各四重极子分别安装于导向滑轨530上，可沿导向滑轨移动，以靠近或远离分离狭缝，由四重极子将分离后的发散离子束调制形成平行离子束，四重极子朝远离狭缝的方向移动时，离子束宽度增加，朝靠近分离狭缝的方向移动时，离子束宽度缩小，从而达到控制离子束宽度的目的，最终使得平行的离子束照射到基板上。

各四重极子分别与独立的步进电机配合，由步进电机分别带动四重极子移动到不同位置。

如图3所示，各四重极子分别包括一对电磁铁521，各电磁铁分别接入独立可调节电源，电磁铁产生的磁场会改变离子束的束缚力，使得发散的离子束变成近乎平行的离子束。

在离子注入前，需将基板宽度及电流密度输入到控制模块的寄存器中，随后开启设备，通过法拉第杯测量不同区域离子，反馈给计测模块，计测模块根据得到的数据拟合离子束的宽度及电流密度分布。如果电流密度分布和预设值不同，则控制模块通过调整电流密度分布异常区域的对应的多极子透镜电源，调整电流密度，达到预设值。如果离子束宽度分布异常，则控制器通过调整对应的四重极子的电源来调整离子束宽度，直到与预设值相符合为止。

该离子注入机采用一组独立的螺旋线圈对离子束进行分区汇聚，形成若干相互分离的离子束，并采用多极子透镜对螺旋线圈汇聚后的离子束进行发散，使相邻离子束相互交叠，再采用形成相互分离的发散离子束，采用可独立调节并移动的四重极子将分离后的发散离子束调制形成平行离子束，四重极子朝远离狭缝的方向移动时，离子束宽度增加，朝靠近分离狭缝的方向移动时，离子束宽度缩小，从而达到控制离子束宽度的目的，最终使得平行的离子束照射到基板上，有利于提升离子注入效率。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。