瓦利安-離子注入機(jī)工作原理01

1、第三部分 原理瓦利安半導(dǎo)體設(shè)備有限公司VIISta HCS目錄章 節(jié) 章節(jié)編號原理介紹E82291210控制原理-E82291220離子注入操作原理E82291230介紹版本版本情況日期認(rèn)可發(fā)布A最初發(fā)布11/09p.s42923VIISta HCS型高束流離子注入機(jī)是高自動(dòng)化的生產(chǎn)工具。此離子注入機(jī)可以將單一離子類別摻雜劑的離子束注入到硅片中。首先利用Varian 控制系統(tǒng)（VCS）產(chǎn)生工藝配方，在配方的基礎(chǔ)上制定產(chǎn)生離子束的確切標(biāo)準(zhǔn)。工藝配方的設(shè)計(jì)目的包括：控制摻雜劑種類的選擇，控制劑量、控制離子束的能量、注入角度等以及工藝步驟等等。在閱讀本章之前，請閱讀第二章安全方面內(nèi)容。一、系統(tǒng)單元組

2、成 VIISta HCS 可以分為三個(gè)有用的重要的單元：離子源單元、離子束線單元、工作站單元。1、離子源單元離子源子單元包括產(chǎn)生，吸出、偏轉(zhuǎn)、控制，和聚焦，離子是有間接加熱的陰極產(chǎn)生再由吸極取出（由D1電源與吸級裝置構(gòu)成），在取出工藝過程中，為了得到離子束更好的傳輸和低的離子束密度，離子束將被垂直聚焦。被取出的離子束通過一個(gè)四極的透鏡，在進(jìn)入90度離子束磁分析器之前離子束被聚焦，在磁分析器中，絕大多數(shù)不需要的離子將被分離出去。離子源模塊的主要結(jié)構(gòu)，包括離子源圍欄內(nèi)部分和安全系統(tǒng)，支持分布各處的主要?jiǎng)恿M件。還有離子源控制模塊，源初始泵抽，渦輪分子泵抽，工藝氣體柜，離子源和（套）管路。離子源圍欄

3、與安全系統(tǒng)要互鎖，這是為了防止在正常注入操作過程中有人員接近。如果任何一扇門打開，或者任何維護(hù)、伺服面板被移動(dòng)，高壓電源和有害氣體流就會(huì)通過互鎖系統(tǒng)關(guān)閉。VIISts HCS 系統(tǒng)使用的不是高壓工藝氣體，就是需要安全輸送系統(tǒng)的工藝氣體。VSEA提供的標(biāo)準(zhǔn)工藝氣體有三氟硼烷、砷烷和磷烷。2、離子束線控制單元離子束線控制子系統(tǒng)包括從90度磁偏轉(zhuǎn)區(qū)域到70度磁偏轉(zhuǎn)區(qū)域，在這些區(qū)域，離子束將會(huì)被減速、聚焦、分析、測量以及被修正為平行、均勻的離子束。從90度磁偏轉(zhuǎn)區(qū)域到70度磁偏轉(zhuǎn)區(qū)域中，離子束先被增速，再被減速。離子源與控制離子束線的四極透鏡，協(xié)同D1、D1抑制極，D2、D2抑制極動(dòng)力一起，提供水平與

4、垂直聚焦控制。90度磁偏轉(zhuǎn)協(xié)同判決光圈一起實(shí)現(xiàn)對離子的篩選分析。預(yù)設(shè)法拉第杯測量離子束強(qiáng)度。最終，離子束在70度偏轉(zhuǎn)磁場中，協(xié)同多組磁極和頂部和底部的磁棒，被調(diào)整為方向平行，分布均勻的離子束。 離子束離開離子源模塊之后進(jìn)入離子束線模塊。離子束首先通過離子源四極透鏡（源四極透鏡，Q1）調(diào)整離子束使其豎直方向聚焦水平方向擴(kuò)散。90度磁分析器是離子束線控制模塊的下一個(gè)組件。這個(gè)電磁鐵提供強(qiáng)大的磁場，促使離子束偏轉(zhuǎn)90度，在偏轉(zhuǎn)過程中，只允許具有適當(dāng)能量（速度）的我們希望利用的離子（質(zhì)量）通過。不需要的離子不是偏轉(zhuǎn)的角度大或者偏轉(zhuǎn)的角度小于90度，不能夠通過磁偏轉(zhuǎn)分析機(jī)構(gòu)。接下來，經(jīng)過90磁分析儀的離

5、子束進(jìn)入離子束線四極磁透鏡Q2，Q2可以工作于正直模式（plus）或負(fù)值模式(minus)，Q2通常工作于負(fù)值模式，此時(shí)水平方向聚焦。線束四極磁透鏡Q3：提供豎直方向聚焦以抵消離子束進(jìn)入隨后設(shè)備時(shí)豎直方向發(fā)散，利于離子束傳輸?shù)轿捕斯ぷ髡?。從判決光圈出來的離子束是最后篩選出來的離子束。通過離子源的調(diào)整，通過吸極操作，以及90度磁偏轉(zhuǎn)的調(diào)整，最終使預(yù)設(shè)法拉第測量的離子束流量與配方設(shè)定值一致。到此，預(yù)設(shè)法拉第杯縮進(jìn)原來位置（讓開離子束通道）。離子束經(jīng)過離子束操作部分進(jìn)入70度磁偏轉(zhuǎn)區(qū)域。3、尾端工作站模塊尾端工作站 控制子系統(tǒng)由兩個(gè)部件組成：硅片傳輸部件和工藝控制部件。硅片傳輸部件把硅片盒從大氣環(huán)境

6、傳送到高真空環(huán)境。而每一個(gè)硅片一特定的方位被安置在壓盤上等待離子注入。工藝控制部件用來顯示離子束分布曲線和離子束流的檢測，還用來控制離子注入。二、原子理論原子理論討論電荷的物理機(jī)理，涉及到帶電粒子的控制，離子的產(chǎn)生，以及離子從離子源到硅片是如何運(yùn)動(dòng)的。1、同位素同位素是指具有相同的原子序數(shù)但是具有不同的原子質(zhì)量的一些原子。一種元素的所有同位素，包含同樣數(shù)目的質(zhì)子但是包含不同數(shù)目的中子。同位素具有同樣的化學(xué)性質(zhì)，但是他們原子核的特性不同。這些核的特性包括可能的放射性、重量、以及磁性。硼是離子注入經(jīng)常用到的元素，有兩種天然同位素：Bten和Beleven。Bten有5個(gè)質(zhì)子5個(gè)中子。Beleven

7、 在離子注入工藝中更常用，因?yàn)樗呢S度是Bten的4倍。但是，在有些注入工藝中用Bten，因?yàn)?，它比較輕，可以在較低電壓下注入更深。2、粒子流的控制一個(gè)電中性原子是相當(dāng)難以控制的。一個(gè)原子失去一個(gè)電子后帶一個(gè)正電荷，它就可以被一個(gè)負(fù)的靜電荷吸引或加速。同樣的正離子也可以被一個(gè)正的靜電荷排斥或減速。磁場可以對離子流的壓縮、擴(kuò)展，以及切換位置和方向等操作。砷、硼和磷是離子注入工藝中經(jīng)常用到的元素，這些元素分別來源于砷烷、三氟硼烷和磷烷。三、Beam Optics 離子束流光學(xué)裝置離子注入機(jī)首先產(chǎn)生離子，然后通過控制設(shè)備對離子流進(jìn)行操作，最后把離子注入到襯底中的特定深度并達(dá)到特定的濃度。離子束操作的

8、光學(xué)理論講述特定的設(shè)備組件及其對離子流的控制性能。1、組件定位2、離子的產(chǎn)生電離是將一個(gè)中性原子或分子轉(zhuǎn)化成一個(gè)離子的過程，在次過程中原子或分子失去一些電子或得到一些電子。本離子注入機(jī)利用間接加熱陰極的方式產(chǎn)生離子。（IHC）3、Bernas 和IHC 源理論比較間接加熱陰極離子源（IHC）與常見的bernas離子源很相近。二者都依靠一跟被加熱的鎢絲發(fā)射電子。二者都用到了源磁場和反射極來限制陰極發(fā)射的電子的運(yùn)動(dòng)。最后，在這兩種離子源中，陰極發(fā)射的電子和摻雜原子碰撞，使原子電離，這些離子被從離子源吸引出來形成離子流。IHC和bernas 離子源之間的主要區(qū)別是前者多附加了一個(gè)陰極。這個(gè)附加的陰極

9、有兩個(gè)主要功能，一個(gè)是為了保護(hù)相對脆弱的燈絲免遭電離腔內(nèi)惡劣環(huán)境的破壞；另一個(gè)是用作離子腔內(nèi)激發(fā)離子的電子源。為了更好地理解IHC離子源，我們最后先思考一下bernas 源是如何工作的。Bernas源是通過電流加熱燈絲工作的。燈絲一旦被加熱，在一定電壓作用下就會(huì)發(fā)射電子；這個(gè)電壓叫做弧光電壓。這些電子圍繞磁力線螺旋前進(jìn)，不時(shí)與通過MFC導(dǎo)入的摻雜原子碰撞。碰撞使原子電離。我們提供調(diào)節(jié)燈絲電流控制離子源的強(qiáng)弱，增大燈絲電流可以提高燈絲溫度，這將增加發(fā)射電子的數(shù)量。我們把這看做弧光放電電流的增大，以及吸極電流的增大。所以說，當(dāng)我們需要更大的吸極電流時(shí)，可以通過增大燈絲電流來實(shí)現(xiàn)。IHC離子源也依靠

10、電流加熱的燈絲工作。熱燈絲的工作也是加上電壓時(shí)發(fā)射電子，但是，這些電子不是用來發(fā)射電子而是用來加熱陰極的。所以說，這個(gè)叫做偏壓的電壓是加在燈絲與陰極之間的。燈絲發(fā)射的電子形成所謂的偏流，這些電子在偏壓作用下加速運(yùn)動(dòng)，最終撞擊到陰極的背面。在這里，這些電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為陰極的熱能。當(dāng)陰極足夠熱時(shí)，在一定電壓作用下它也開始發(fā)射電子。這個(gè)電壓就是弧光放電電壓。此時(shí)陰極用來發(fā)射電子，這些電子碰撞摻雜原子并使之電離，產(chǎn)生離子。這種設(shè)置吸極電流的控制機(jī)制仍然是溫度，在這里就是陰極的溫度。陰極增溫的方式是增大燈絲電流。所以，我們看到，當(dāng)操作者需要較大的吸極電流的時(shí)候，可以通過增大偏流來實(shí)現(xiàn)。較大的偏流意味著

11、燈絲發(fā)射更多的電子，從而有更多的能量傳遞給陰極，并最終導(dǎo)致陰極升溫。更熱的陰極將發(fā)射多的電子到電離腔，此時(shí)我們可以觀察到較大的放電電流，最終得到更大的吸極電流。4、有關(guān)離子源的進(jìn)一步理解建立和維持穩(wěn)定的弧光放電需要滿足下列五個(gè)方面的要求：燈絲電流弧電壓偏壓工藝氣體壓力離子源磁場4.1燈絲電流在離子化工藝過程中，陰極是自由電子的主要提供者。燈絲的工作原理就是發(fā)射熱電子。燈絲發(fā)熱到一定溫度后就開始發(fā)光并釋放自由電子。燈絲對陰極加熱，受熱的陰極發(fā)射自由電子。有效的自由電子數(shù)目與加到燈絲上的電流的大小有關(guān)。在離子注入機(jī)中，離子源中離子的撞擊和濺射，最終將使陰極和燈絲受到損壞，所以有必要不時(shí)更換陰極和燈

12、絲。在IHC離子源中，陰極與燈絲是隔離的，是被燈絲間接加熱的。陰極的材質(zhì)是鎢。在燈絲和陰極之間加了較高的偏壓。陰極覆蓋住了燈絲，是燈絲免遭離子的轟擊。4.2弧電壓弧電壓動(dòng)力加在燈絲與離子腔壁之間。加了這個(gè)動(dòng)力，可以保證離子腔壁的電位比燈絲的電位高。4.3偏壓離子腔的陰極被覆蓋其中的燈絲發(fā)射的電子碰撞加熱。燈絲和陰極之間加了大概600伏特的偏壓，產(chǎn)生電流約4安培。被加速到600電子伏特的電子撞擊陰極使之發(fā)熱，并發(fā)射電子。陰極與離子腔壁之間加了 150伏特的偏壓，陰極為負(fù)，腔壁為正。4.4 工藝氣體壓力 離子化4.5離子源磁場 反射極為了進(jìn)一步提供電離效率，我們在離子腔中使用了與陰極電性導(dǎo)通的反射

13、極。起初，陰極和反射極都不帶電，當(dāng)初始電子在它們表面積聚時(shí)，很快就帶上了負(fù)電。這樣就產(chǎn)生了一種效應(yīng)：排斥電子沿著磁力線螺旋運(yùn)動(dòng)向離子腔壁。這些電子沿相反方向向陰極運(yùn)動(dòng)過去。而陰極也帶負(fù)電，陰極有促使這些電子掉頭沿著磁力線向反射極運(yùn)動(dòng)過來。這種來回翻轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)一直進(jìn)行到這些電子撞上一個(gè)摻雜氣體原子或另外一個(gè)電子改變它的方向?yàn)橹?。氣體電離后的離子種類在我們的有關(guān)原子理論的討論中，以硼作為電離的例子。這可能會(huì)讓你誤解，好像在電離過程中僅僅產(chǎn)生了注入用到的離子。實(shí)際上，離子腔中的所有原子在電離過程中都會(huì)影響電離效果。以三氟硼烷為例，列出電離過程中所產(chǎn)生的主要離子種類，還有更多。五、離子的抽?。‥xtra

14、ction）Extraction 這個(gè)概念描述的是如何把帶正電的離子從離子腔中抽取出來。抽取過程完成四項(xiàng)工作。第一，把離子從離子腔中抽取出來并給它一個(gè)方向。第二，吸極提供一個(gè)勢壘阻止二次電子返回離子源并撞擊產(chǎn)生X射線。第三，它把離子整形成為束狀。第四，它提供了電子源以在離子束形成空間電荷，空間電荷的作用有點(diǎn)像膠水，把正電荷粘合在一起，成為離子束。1、把離子從離子源抽出把一個(gè)電壓源加到離子腔和吸極之間。正極在離子腔，負(fù)極在吸極，其值約60000伏特。離子腔上的光圈和吸極上的光圈都經(jīng)過特殊的機(jī)械設(shè)計(jì)，加上一定的電壓后，就可以吧離子從離子腔中拉出來。2、離子束的整形3、吸極（Extraction E

15、lectrode）吸極可以沿著豎直方向上下移動(dòng)，也可以沿著軸線方向靠近或遠(yuǎn)離離子源。移動(dòng)吸極的目的是為了駕馭離子束，移動(dòng)通過吸極操作部件來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)操作通常是在軟件控制下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。四、二次電子的抑制吸極有兩個(gè)部件：抑制極和接地極。抑制極最靠近離子源，并被安置在接地極上，但是要保持二者電絕緣。等離子腔的電勢比接地極高出60kV，而抑制極比接地極低20kV。如前述，從等離子腔光圈出來的不僅僅是離子。電離過程的效率大約只有20%，這意味著有大約80%的氣體分子沒有電離。由于摻雜氣體是在一定壓力下導(dǎo)入離子腔的，那么就有多余的氣體從離子腔的光圈排出來。排出的氣體分子的大多數(shù)立即被真空泵抽走。剩下的一些

16、氣體分子被裹挾到了抑制極與接地極之間的區(qū)域或更遠(yuǎn)。這一區(qū)域的離子已經(jīng)通過60kV電壓的加速，具備了大量的能量。在這一區(qū)域的中性氣體分子遷移到此，并沒有被加速的能量。具有巨大相對速度的離子與氣體分子之間碰撞產(chǎn)生二次電子。這些帶負(fù)電荷的二次電子立刻被拉向高電勢的離子源腔室。這些輕質(zhì)量的電子將獲得巨大的能量，因?yàn)樗鼈儽蝗康奈鼧O電壓和D1上的電壓加速射向離子源。如果讓這些電子自由前進(jìn)直到和離子腔金屬碰撞，將產(chǎn)生威脅的X射線。為了避免此事，我們在它們加速前進(jìn)的路途中設(shè)置一個(gè)抑制極。這些電子在獲得加速之前，被抑制極排斥，減速，并受到帶正電的離子束的強(qiáng)大吸引。這些電子將加入到離子束中，和離子束一同穿過接地

17、極。六、第一四極磁透鏡（Quadrupole 1,Q1）Q1只能工作于正模式（plus mode），其作用是在水平方向擴(kuò)展離子束而在豎直方向壓縮離子束。離子束在水平方向擴(kuò)展具有重要意義，因?yàn)?，從光學(xué)意義上講，離子束應(yīng)該被展開進(jìn)入90度磁分析器才符合要求。在豎直方向壓縮有利于離子束從扁平的磁極中間穿過。Q1參數(shù)通常在初始調(diào)試方案中被優(yōu)化，但是它要保證是可調(diào)的。如果我們調(diào)整了Q1的參數(shù)，建議同時(shí)調(diào)整Q2以保證優(yōu)化的束流和離子束寬度。七、磁分析儀（Analysis）前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過，當(dāng)用三氟化硼作為源氣體時(shí)，電離產(chǎn)生至少14種主要的離子。90度磁分析儀使我們有能力篩選出我們需要的離子而剔除其他我們

18、不需要的粒子。我們已經(jīng)討論過如何通過電場和磁場控制正離子。1、90度離子束分析磁場失去一個(gè)電子的離子叫做單價(jià)電荷，失去兩個(gè)電子的離子叫雙價(jià)電荷。當(dāng)它們被同一吸極加速時(shí)，雙價(jià)電荷離子將獲得兩倍于單價(jià)電荷的能量。一個(gè)離子的原子重量是原子核里中子與質(zhì)子重量的總和。對一個(gè)給定的元素，其原子內(nèi)的質(zhì)子數(shù)保持恒定，僅中子數(shù)可能變化。進(jìn)入90度磁分析儀中的任何離子的運(yùn)動(dòng)路徑都將被磁場力彎曲。較輕的離子比較重的離子彎曲的厲害?？偟淖饔檬撬胁煌碾x子將扇出不同的路徑。選擇恰當(dāng)?shù)拇艌黾ぐl(fā)電流將會(huì)引導(dǎo)待選離子順利通過判決光圈。判決光圈是一個(gè)可調(diào)節(jié)（大小的）光圈。這樣可以避免與待選離子質(zhì)量接近的離子隨離子束通過光圈。

19、較重的離子由于偏轉(zhuǎn)不夠而不能通過光圈，較輕的離子由于偏轉(zhuǎn)過多而不能通過光圈。用來計(jì)算磁場激發(fā)電流的基本方程是：式中各個(gè)符合的含義如下：I=磁線圈中的激發(fā)電流K=常數(shù)。視具體生產(chǎn)線的注入機(jī)及具體離子種類而定m=待選離子的質(zhì)量V=吸極加速電壓q=離子的電荷量2、離子束線控制設(shè)備單元離子束流設(shè)備單元會(huì)影響離子束均勻度，離子束寬度，以及射向尾端工作站的離子束流強(qiáng)度。在手工操作情況下，操作者應(yīng)該努力優(yōu)化離子束均勻度，同時(shí)也要對離子束流強(qiáng)度仔細(xì)斟酌。通過系統(tǒng)計(jì)算從數(shù)據(jù)上表征均勻度是很重要的，視覺上在屏幕上用曲線顯示出來也很有必要。我們可以從屏幕的曲線上觀察到哪些區(qū)域出現(xiàn)了微笑的均勻度偏差，這可以提醒操作者

20、決定調(diào)整那個(gè)控制參數(shù)區(qū)改進(jìn)離子束流的均勻度。屏幕曲線還可以用來區(qū)別離子束寬度不夠抑或需要進(jìn)一步聚焦。2.1第二四極磁透鏡（Quadrupole 2 Q2）Q2可以在兩個(gè)模式下工作，負(fù)值模式（minus mode）或正直模式（plus mode）。我們可以根據(jù)需要選擇相應(yīng)模式。Minus mode 用來水平方向壓縮，同時(shí)豎直方向擴(kuò)展。Plus mode 則相反。通常在初始菜單中給出優(yōu)化值。初始菜單設(shè)計(jì)者把Q2的典型值設(shè)置為minus mode。但是，這不是絕對的，手工操作時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇其中一種模式使離子束良好聚焦。在調(diào)整Q2時(shí)，建議同時(shí)調(diào)整Q1達(dá)到優(yōu)化離子束流和離子束寬度的目的。注意：2

21、.2第三四極磁透鏡（Quadrupole 3 Q3）Q3僅僅安裝在VIISta HCS型大束流注入機(jī)上，用來在豎直方向聚焦離子流。通常在初始菜單中Q3被設(shè)置一個(gè)優(yōu)化值。Q3可以工作于正直模式或負(fù)值模式。Q3典型值是負(fù)值模式。手工操作可以選擇適當(dāng)模式，目的是改進(jìn)離子束流的聚焦效果。八、離子束線手動(dòng)操作/第一個(gè)抑制聚焦電透鏡（Decel 1 Lens D1 Lens）1、D1抑制電壓D1抑制電壓應(yīng)用于雙減速模式、漂移擴(kuò)展模式和增強(qiáng)漂移模式。其具體參數(shù)通常有菜單設(shè)計(jì)者設(shè)定。D1抑制電壓在減速模式中用來抑制二次電子，也被用作靜電透鏡。此時(shí)它會(huì)對離子束流強(qiáng)度及均勻度產(chǎn)生影響。通常，當(dāng)D1抑制電壓增加時(shí)，

22、到達(dá)尾端工作站的離子束流強(qiáng)度會(huì)隨之增加，但是，同時(shí)離子束流寬度會(huì)減小。當(dāng)調(diào)整D1抑制電壓時(shí)，建議同時(shí)調(diào)整離子束設(shè)備單元的豎直方向（Y-axis）和前后方向（Z-axis）參數(shù)以優(yōu)化離子束流強(qiáng)度及離子束流寬度。2、D1聚焦電壓離子束手動(dòng)操作透鏡（D1 Lens）在某些操作模式中提供附加的豎直方向聚焦、豎直方向?qū)б?，以及水平方向聚焦、水平方向?qū)挾瓤刂?。設(shè)計(jì)抑制電極和聚焦電極用來更切實(shí)控制離子束邊緣的空間電荷。通過調(diào)整聚焦電極電勢與抑制電極電勢之間的關(guān)系，可以增加或減少離子束邊緣密度。當(dāng)離子束邊緣密度得到調(diào)整時(shí)，離子束遠(yuǎn)離束流中心的角度就得到了調(diào)整，從而離子束的整體均勻度就得到了調(diào)整；這些措施改進(jìn)了

23、對離子束的調(diào)整能力。如前所述，對離子束的操作（對離子束豎直方向和前后軸向的控制）可以工作于雙減速模式、漂移擴(kuò)展模式以及增強(qiáng)漂移模式。制定初始配方時(shí)設(shè)定對離子束豎直方向及前后軸向控制參數(shù)，但是對于具體配方還有必要檢查這些參數(shù)。在工業(yè)調(diào)試過程中，這些參數(shù)不會(huì)自動(dòng)調(diào)整，要優(yōu)化離子束就需要手工調(diào)整。Y方向參數(shù)的調(diào)整，以使進(jìn)入尾端工作站的離子束流最大。Z方向參數(shù)的調(diào)整，以使進(jìn)入尾端工作站的離子束的寬度符合屏顯曲線。當(dāng)Z方向參數(shù)值增加時(shí)，離子束將變寬，從而離子束流減小。當(dāng)Z方向參數(shù)減小時(shí)，離子束將變窄，從而離子束流增加。最優(yōu)調(diào)試效果，Z方向參數(shù)要調(diào)整到使離子束達(dá)到足夠的寬度。如果由此導(dǎo)致離子束流的些微減少

24、，離子束流的減少可以通過增加吸極電流來補(bǔ)償。調(diào)整Z方向參數(shù)時(shí)，建議同時(shí)調(diào)整Y參數(shù)以取得優(yōu)化的離子束流。九、角度校準(zhǔn)（Angle Correction）1、70度偏轉(zhuǎn)磁場70度磁偏轉(zhuǎn)的目的是調(diào)整離子束的前進(jìn)方向以使其垂直入射到硅片表面的每一點(diǎn)，當(dāng)然這時(shí)假定硅片處于正常位置。在我們的討論過程中，所謂正常位置是指傾斜角為0度。為了使離子束以相同的角度撞擊硅片，就必須使離子束射出70度磁場時(shí)，在整個(gè)寬度內(nèi)保持平行。這種平行性是為了確保離子注入到硅片時(shí)的角度是相等的，從而把溝道效應(yīng)（thr effects of channeling）減至最低。VIISta HCS離子束設(shè)備單元和70度磁偏轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)成使離子

25、束向右邊彎曲，然后進(jìn)入工藝腔或靶室，在那里離子撞擊到硅片上。觀察圖中所示三根線表示攝入磁偏轉(zhuǎn)磁場中的三條離子路徑?？梢钥吹?，從左到右（沿離子前進(jìn)方向看）需要校正的角度量值是不同的。左邊的離子比右邊的離子需要彎曲的更厲害。在90度磁分析儀部分的討論中我們已經(jīng)知道，可以利用磁力（洛倫茲力）改變離子束的方向?，F(xiàn)在剩下的唯一關(guān)鍵問題是：我們?nèi)绾卧谒綊呙璺秶鷥?nèi)使離子束的方向彎曲不同的量值？對這個(gè)問題的回答是：70度磁偏轉(zhuǎn)的物理設(shè)計(jì)。觀察圖示說明，我們可以看到，磁極的幾何形狀設(shè)計(jì)有助于離子束的平行出射。這種設(shè)計(jì)促使從左邊射入磁場的離子比右邊的運(yùn)動(dòng)更長的距離。離子束在磁場中呆的時(shí)間越長，受到的磁力影響也就

26、越大。故，離子束的不同部分其方向彎曲的量值也就不同，從而，經(jīng)過調(diào)整，當(dāng)他們離開磁場時(shí)，其方向可以保持平行。正如我們前面所說，通過磁鐵線圈的電流強(qiáng)度，決定了磁場的強(qiáng)弱。另外，離子的能量以及所選離子的種類都會(huì)影響所需磁場的強(qiáng)度。所以說，要根據(jù)不同的離子源種類和所需離子的能量對通過線圈的電流強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。2、70度偏轉(zhuǎn)磁場的附加多組磁極和磁棒多組磁極和磁棒用來控制當(dāng)離子束離開70度偏轉(zhuǎn)磁場時(shí)，橫向帶狀束流的整體均勻度和平行度。每一對磁極都影響相應(yīng)位置的磁場極性，進(jìn)而影響要由此經(jīng)過的離子的偏轉(zhuǎn)方向；每一根磁棒都影響相應(yīng)位置的磁場強(qiáng)度，進(jìn)而影響要由此經(jīng)過的離子的偏轉(zhuǎn)角度。通過調(diào)整磁極極性和磁通密度，相應(yīng)

27、部分的粒子流將向左或向右偏轉(zhuǎn)，從而影響這些區(qū)域離子束的方向和密度。最終影響離子流的均勻度及平行度。十、第二減速電透鏡（decel 2 lens D2 lens）1、D2抑制電壓D2抑制電壓工作于第一工藝腔減速模式（PCD1），第二工藝腔減速模式(PCD2)，雙減速模式，以及漂移擴(kuò)展模式。具體模式參數(shù)值通常在初始菜單中設(shè)定。象D1抑制電壓一樣，D2抑制電壓應(yīng)用于減速模式注入中抑制二次電子。又用作靜電透鏡。它將影響到離子束流及離子束均勻度。在調(diào)整D2抑制電壓時(shí)，建議打開離子束屏顯曲線檢查對離子束均勻度和離子束橫截面形狀。D2抑制電壓也應(yīng)用于控制離子束高度。增加抑制電壓將降低離子束高度，相反，減小抑

28、制電壓將增加離子束高度。這對改變離子束流很有用。2、D2聚焦電壓D2（抑制）透鏡組件用于提供附加的豎直方向聚焦和水平方向?qū)挾瓤刂圃谀承┎僮髂Ｊ街小Ｒ种齐姌O和聚焦電極設(shè)計(jì)成對離子束外緣空間電荷提供更切實(shí)的控制。通過調(diào)整聚焦電極與抑制電極之間的點(diǎn)位差，可以使離子束邊緣的粒子流密度增加或減少。當(dāng)離子束邊緣密度可以調(diào)整時(shí)，則離子束外緣角度以及離子束總的均勻度就可以調(diào)整了。十一、離子注入當(dāng)離子束可以以一定的角度進(jìn)入工藝腔時(shí)，它就能夠均勻地注入到硅片上了。為此有下列幾個(gè)步驟要完成：硅片靠機(jī)械裝置上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，攔截住粒子流，并使整個(gè)硅片表面的都得到均勻的離子注入?？諝廨S承是 機(jī)械，他可以使離子束豎直掃描硅片?？諝廨S承就是一根軸，這根軸安裝在一根氣缸的空氣襯墊上。這根軸的下端處于大氣中，一臺(tái)特種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)這根軸非常精確地上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這根軸的頂端，處于真空中，連接有一個(gè)壓盤，壓盤可以抓住硅片，壓盤帶著硅片一起上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)接收離子束掃描。一次豎直方向掃描是硅片的一個(gè)完整的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過豎直方向掃描我們能夠把離子