專利名稱：提供子束轉(zhuǎn)向的柵格的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及離子束系統(tǒng)及其部件。
背景技術(shù)：
離子源可以用于向通常呈離子束形式的工件(比如襯底或?yàn)R射靶等)推進(jìn)離子。在蝕刻操作過程中，離子用于與工件表 面上的材料碰撞并由此腐蝕掉該材料。在濺射操作過程中，離子與安裝在基板上的靶材料碰撞，從而導(dǎo)致材料的原子離開羽流中的靶表面。因此，羽流可直接用于涂敷具有靶材料原子的襯底或其他工件的表面。在濺射操作過程中，離子束從靶表面濺射靶材料，從而導(dǎo)致靶材料區(qū)域變薄或磨損。然而，靶材料表面上的濺射率通常不一致，從而導(dǎo)致靶不均勻磨損。當(dāng)離子束濺射掉足夠靶材料以便在靶的至少一個(gè)區(qū)域中達(dá)到一定深度時(shí)，隨后的操作可能會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域中的所有靶材料的濺射出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，以達(dá)到基板和/或用粘合劑將靶材料固定到基板上。如果離子束濺射所有靶材料，則可以將粘合劑和/或基板材料濺射到襯底上，從而導(dǎo)致污染該襯底。相應(yīng)地，特定靶的濺射操作通常會(huì)在靶材料的任意區(qū)域完全被磨穿之前終止，此時(shí)丟棄或回收該靶。如此，靶材料的使用壽命受靶區(qū)的限制，從而產(chǎn)生受最大濺射率。

發(fā)明內(nèi)容
一種方法用于以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布從具有基本上圓形孔圖案的柵格推進(jìn)多個(gè)離子子束。在另一種實(shí)施例中，一種制造方法形成了具有基本上圓形孔圖案的柵格，所述柵格配置成以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布中從該柵格推進(jìn)多個(gè)離子子束。在另一種實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括適于發(fā)射包括多個(gè)離子子束的離子束的放電室。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括耦接于所述放電室并位于所述放電室下游的柵格組件，其中所述柵格組件包括具有基本上圓形孔圖案的至少一個(gè)柵格，所述柵格配置成以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布從該柵格推進(jìn)多個(gè)離子子束。在另一種實(shí)施例中，一種設(shè)備包括具有基本上圓形的孔圖案的柵格，所述柵格配置成在轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布中從該柵格推進(jìn)多個(gè)離子子束。


參照說明書其余部分中描述的附圖可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的性質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解。在附圖中，類似參考標(biāo)號(hào)在幾個(gè)圖中用于表示類似部件。在某些情況下，參考標(biāo)號(hào)可以具有由表示多個(gè)類似部件之一的下標(biāo)組成的相關(guān)子標(biāo)號(hào)。在參照沒有子標(biāo)號(hào)說明的參考標(biāo)號(hào)時(shí)，參照的目的是指所有這些多個(gè)類似部件。
圖1不出了尚子束系統(tǒng)的不例框圖。
圖2示出了束轉(zhuǎn)向離子束系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。
圖3示出了離子束系統(tǒng)的柵格組件的示例性實(shí)施例。
圖4示出了來自離子源的離子子束轉(zhuǎn)向的示例流程圖。
圖5示出了利用孔偏置來使單峰離子束轉(zhuǎn)向的示例子束轉(zhuǎn)向圖。
圖6示出了以圓形非對(duì)稱轉(zhuǎn)向角使各個(gè)離子轉(zhuǎn)向的示例子束轉(zhuǎn)向圖。
具體實(shí)施方式
在以下描述中，出于闡述目的，陳述了大量具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可實(shí)施本發(fā)明。例如，盡管不同特征被歸因于特定實(shí)施例，但應(yīng)理解，針對(duì)一種實(shí)施例描述的特征也可以結(jié)合其他實(shí)施例。然而，類似地，任何描述的實(shí)施例的一個(gè)特征或多個(gè)特征都不應(yīng)被視為是本發(fā)明必不可少的，因?yàn)楸景l(fā)明的其他實(shí)施例可以省略這些特征。
圖1示出了束轉(zhuǎn)向離子束系統(tǒng)100的示例框圖。即使離子束系統(tǒng)100的實(shí)施例被實(shí)施為離子束濺射沉積系統(tǒng)，離子束系統(tǒng)100的部件也可以通過進(jìn)行改變而用于實(shí)現(xiàn)離子束蝕刻系統(tǒng)、離子注入系統(tǒng)、離子束沉積系統(tǒng)、離子束輔助沉積系統(tǒng)等。
在所示的實(shí)施例中，離子束系統(tǒng)100包括離子源102、工件子組件104及襯底組件106。離子束源102產(chǎn)生包括多個(gè)離子子束的離子束108。離子源102具有以工件子組件104為目標(biāo)并且朝向工件子組件定向以使離子束108完全或幾乎完全與工件子組件104的平面相交的中心線軸線109。離子束108在撞擊工件子組件104時(shí)會(huì)從固定至工件子組件104的工件表面116的靶產(chǎn)生材料的濺射羽流110。離子束108按照這樣的角度撞擊工件子組件104，該角度使得從工件子組件104產(chǎn)生的濺射羽流110朝向襯底組件106行進(jìn)。在離子束系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，濺射羽流110在朝向襯底組件106行進(jìn)時(shí)發(fā)散并且可能會(huì)部分地過度噴涂襯底組件106。然而，在可替換實(shí)施例中，可以或多或少地使濺射羽流100集中，以使所產(chǎn)生的材料沉積更有效地分布在襯底106的特定區(qū)域上。
襯底組件106被定位成使得濺射羽流110同樣以期望的角度撞擊固定在襯底組件106上的襯底。注意，襯底組件可以指單個(gè)較大的襯底或可以指保持多個(gè)較小的單獨(dú)襯底的組件保持器。在離子束系統(tǒng)100的一種示例實(shí)施例中，襯底組件106附接于夾具112，夾具允許襯底組件106以期望的方式轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，包括圍繞軸線118轉(zhuǎn)動(dòng)襯底組件106或樞轉(zhuǎn)夾具112以使襯底組件軸線118傾斜來相對(duì)于濺射羽流110改變其角度。
在襯底組件包括正在處理的襯底的實(shí)施例中，該襯底組件106中的襯底可以是單個(gè)的或一批陣列的基本上平面的工件，比如晶圓或光學(xué)透鏡?？商鎿Q地，在正在處理襯底的實(shí)施例中，襯底組件106中的襯底可以是具有額外3D特征的單個(gè)的或一批陣列的工件，比如立方(或小面)光學(xué)晶體、彎曲光學(xué)透鏡或切割 工具插入件等。另外，這些工件可以被遮掩有機(jī)械模板或圖案化抗蝕層(即，光致抗蝕劑)，以幫助促進(jìn)選擇沉積膜的圖案化或在工件的表面區(qū)域上進(jìn)行離子處理。
在離子束系統(tǒng)100的一種實(shí)施例中，離子源102產(chǎn)生帶正電荷的離子。然而，在可替換實(shí)施例中，離子源102可以產(chǎn)生帶負(fù)電荷的離子。本文的后續(xù)公開內(nèi)容假設(shè)離子源102產(chǎn)生的離子帶正電。離子源102可以是DC型、射頻(RF)型或微波型柵格(gridded)離子源。在這種實(shí)施例中，包括多個(gè)柵格114的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)定位在離子束108的路徑中。在離子束系統(tǒng)100的一種實(shí)施例中，柵格114用于以期望的方式在工件子組件104上引導(dǎo)離子束108。在離子束系統(tǒng)100的一種實(shí)施例中，如果沒有提供批量離子束轉(zhuǎn)向，多個(gè)柵格114使離子子束轉(zhuǎn)向以使離子束108偏離離子源102的中心線軸線109。在可替換實(shí)施例中，多個(gè)柵格114使離子子束轉(zhuǎn)向以使離子束108不偏離中心線軸線109。還可以提供可替換實(shí)施例。如下文更詳細(xì)討論的一樣，在示例實(shí)施例中，柵格114使離子束108具有圍繞束軸線的對(duì)稱或非對(duì)稱橫截面剖面。在一種實(shí)施例中，柵格114中的各個(gè)孔可以定位成每單位面積產(chǎn)生最高密度的孔，以便最大化從離子源102提取的離子。在另一種實(shí)施例中，柵格114可以具有直線形或橢圓形的孔圖案。直線形或橢圓形加速柵格中的各個(gè)孔可以定位成以圓形非對(duì)稱分布使子束轉(zhuǎn)向。進(jìn)一步地，直線形加速柵格中的孔可以相對(duì)于直線形屏柵格中的相應(yīng)孔定位，其中每個(gè)偏置提供單獨(dú)的轉(zhuǎn)向角。換句話說，第一子束可以按照第一轉(zhuǎn)向角穿過加速柵格中的第一孔。第二子束可以按照與第一轉(zhuǎn)向角不同的第二轉(zhuǎn)向角穿過加速柵格中的靠近第一孔的第二孔。第三子束可以按照與第二轉(zhuǎn)向角不同的第三轉(zhuǎn)向角穿過加速柵格中的靠近第二孔的第三孔。工件子組件104位于使工件子組件104繞工件表面116的給定軸線111轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)(圖1中未示出)上。在圖1中所示的實(shí)施例中，工件表面116被定位成使得離子束108非對(duì)稱地撞擊工件表面116。如下文進(jìn)一步所示，工件表面116的非對(duì)稱對(duì)準(zhǔn)及其圍繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)允許更均勻地將離子束施加在工件表面116上。在離子束系統(tǒng)100的一種實(shí)施例中，固定在工件表面116上的靶由單一材料制成，并且可以放置并更換具有不同材料的多個(gè)工件表面116，以便可以沉積材料層，從而在襯`底組件106中的襯底表面上構(gòu)建多層涂層。要沉積在襯底上的材料的實(shí)例包括但不限于金屬(比如硅(Si)、鑰(Mo)、鉭(Ta)等)、氧化物(比如二氧化硅(SiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈦(TiO2)等)、及其他化合物。在圖1中所示的實(shí)施例中，將濺射羽流110引導(dǎo)至襯底組件106，以使濺射羽流的中心線115偏離襯底組件106的中心軸線118。此外，可以將濺射羽流110引導(dǎo)至濺射組件106，以便在一種實(shí)施例中，在圍繞襯底組件106且遠(yuǎn)離該襯底組件的區(qū)域中噴射至少一些濺射材料，從而導(dǎo)致過噴。注意，在圖1中所示的實(shí)施例中，濺射羽流過度噴射襯底組件106 ;在可替換實(shí)施例中，派射羽流可以撞擊被限定于襯底組件106表面的一區(qū)域。在一種實(shí)施例中，濺射組件106設(shè)計(jì)成使得該濺射組件可以繞中心軸線118轉(zhuǎn)動(dòng)。在離子束系統(tǒng)100的實(shí)施例中，使靶表面116相對(duì)于中心線109傾斜。在可替換實(shí)施例中，使襯底106相對(duì)于濺射羽流的中心線115傾斜。圖2示出了束轉(zhuǎn)向離子束系統(tǒng)的示例實(shí)施例。具體地，圖2示出了雙離子束系統(tǒng)200的俯視圖。離子束系統(tǒng)200包括第一 RF離子源202、靶組件204以及襯底組件206?？梢允挂r底組件圍繞軸線219傾斜。第一 RF離子源202產(chǎn)生被朝向靶組件204引導(dǎo)的離子束208。靶組件204在與離子束208相互作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生用于沉積在襯底組件206的襯底226上的濺射羽流210。離子束系統(tǒng)200可以包括在離子束系統(tǒng)200中影響真空條件的室門222。在所示的實(shí)施例中，室門222與門組件230連接，門組件用于在必要時(shí)保持離子束系統(tǒng)200中的真空條件。在一種實(shí)施例中，襯底226由單個(gè)或一批陣列的基本上平面的工件(比如晶圓或光學(xué)透鏡)制成。在可替換實(shí)施例中，襯底226由具有額外3D特征的單個(gè)或一批陣列的工件(比如立方(或小面)光學(xué)晶體、彎曲光學(xué)透鏡或切割工具插入件等)制成。另外，這些工件可以遮掩有機(jī)械模板或圖案化抗蝕層(即，光致抗蝕劑)，以幫助促進(jìn)選擇沉積膜的圖案化或在工件的表面區(qū)域上進(jìn)行離子處理。
靶組件204包括多個(gè)靶表面214、215、216。在離子束系統(tǒng)100的一種實(shí)施例中，靶組件204被設(shè)計(jì)成允許靶表面214、215、216繞軸線218轉(zhuǎn)位(index，換位)以便從一個(gè)靶215變?yōu)榱硪粋€(gè)靶214或216。在離子束系統(tǒng)200的一種實(shí)施例中，每個(gè)靶表面214、215、216的表面上都具有不同材料。可替換地，在所有靶表面214、215、216上可以使用相同材料。在可替換實(shí)施例中，在沉積過程中，使有源靶表面215的角改變?yōu)橄鄬?duì)于離子束208的靜態(tài)錯(cuò)角(alternate static angle)。可替換地,在沉積過程中,有源祀表面215的角可以在一角范圍上擺動(dòng)，以幫助分布靶表面上的磨損并提高沉積均勻性。在可替換實(shí)施例中，工件215還可以繞軸線217轉(zhuǎn)動(dòng) 。在可替換實(shí)施例中，設(shè)置第二 RF離子源220以幫助將濺射羽流210沉積在襯底226上。在離子束系統(tǒng)100的一種實(shí)施例中，閘門機(jī)構(gòu)(未示出)用于管理濺射羽流210沉積在襯底226上的量和位置。在一種示例實(shí)施例中，第二離子源220產(chǎn)生被朝向襯底組件206引導(dǎo)的離子束232。輔助離子束232可以用于預(yù)清潔或預(yù)加熱襯底226的表面。在可替換實(shí)施例中，輔助離子束232結(jié)合來自濺射羽流210的材料使用，以便提高襯底226上的表面膜沉積動(dòng)力學(xué)(即，材料沉積、表面平滑處理、氧化、氮化等)。在可替換實(shí)施例中，輔助離子束232用于使濺射材料的沉積更致密(或緊密)和/或使沉積表面更平滑。
離子束系統(tǒng)200的實(shí)施例具有真空系統(tǒng)充氣室224以便在離子束系統(tǒng)200中產(chǎn)生真空條件。襯底組件206可以設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而有效地產(chǎn)生行星運(yùn)動(dòng)的襯底226。在沉積過程中還可以使襯底組件206靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地傾斜至圍繞軸線219的錯(cuò)角，以便提高襯底226上的沉積均勻性。第一 RF離子源202還可以包括多個(gè)柵格228，該多個(gè)柵格位于離子束208的路徑上以便以期望的方式引導(dǎo)離子束。
圖3示出了離子束系統(tǒng)中所用的柵格組件300的示例圖。柵格組件300包括以截面圖示出的屏柵格(簾柵，screen grid)302、加速柵格304及減速柵格306，但應(yīng)理解，可以采用不同組合的柵格，包括采用更多數(shù)量或更少數(shù)量的柵格的配置。在一種實(shí)施例中，柵格是圓形的，每個(gè)柵格具有基本上相似的直徑，但可以考慮其他形狀。在一種實(shí)施例中，柵格可以具有凹盤形狀或凸盤形狀。
如圖3所示，三個(gè)柵格302、304、306彼此平行定位，每個(gè)柵格之間所測(cè)得的距離為ngl及ng2。當(dāng)示出柵格彼此平行定位時(shí)，對(duì)這個(gè)特征沒有要求。在某些實(shí)施例中，柵格可以稍稍不平行，柵格的面上稍稍變化的距離為Hgl及ng2。柵格302、304、306制造有一系列相應(yīng)孔。在一種實(shí)施例中，柵格基本上是圓形的，具有基本上圓形的孔陣列，但可以考慮其他柵格形狀及孔陣列，例如矩形和橢圓形。柵格302、304、306被定位成使得屏柵格302形成離子源(未示出)的放電室的下游邊界。放電室產(chǎn)生帶正電荷離子的等離子體(例如，來自于惰性氣體(比如氬氣))，柵格302、304、306通過柵格孔朝向工件314 (例如，濺射靶或襯底)提取并加速來自等離子體的離子。在一種實(shí)施例中，工件314可以是單個(gè)或一批陣列的基本上平面的襯底，比如晶圓或光學(xué)透鏡，可替換地，可以是具有額外3D特征的單個(gè)或一批陣列的工件，比如立方(或小面)光學(xué)晶體、彎曲光學(xué)透鏡或切割工具插入件等。另外，這些工件可以遮掩有機(jī)械模板或圖案化抗蝕層(即，光致抗蝕劑)，以幫助促進(jìn)選擇沉積膜的圖案化或在工件的表面區(qū)域上進(jìn)行離子處理。每個(gè)柵格的三個(gè)孔被示出為說明如何實(shí)現(xiàn)可以在柵格組件系統(tǒng)上應(yīng)用的各個(gè)柵格孔的子束轉(zhuǎn)向。工件314可以定向?yàn)橄鄬?duì)于柵格302、304、306處于一角度。這些離子被整理在由各個(gè)子束構(gòu)成的準(zhǔn)直離子束中，其中子束包括通過柵格302、304、306中的各組相應(yīng)孔加速的離子。在實(shí)踐中，每個(gè)子束的各個(gè)離子在分布在孔的開口區(qū)的過程中通常沿中心軸線通過屏柵格302中的孔涌出。子束離子繼續(xù)前時(shí)以朝向加速柵格304加速，從而通過加速柵格304的相應(yīng)孔基本上沿中心軸線涌出。此后，由加速柵格304在子束離子上賦予的動(dòng)量在分布在孔的開口區(qū)的過程中通過減速柵格306中的孔基本上沿中心軸線并朝向下游定位的工件314推進(jìn)。屏柵格302最接近放電室并因此最接近第一柵格，以便從放電室接收離子。如此，屏柵格302位于加速柵格304和減速柵格306的上游。屏柵格302包括策略性地通過柵格形成的多個(gè)孔。屏柵格302中的所有孔在屏柵格302的表面上可以具有相同直徑或可以具有不同直徑。另外，孔之間的距離可以相同或可以不同。屏柵格302在圖3中被示出為由表不屏柵格302內(nèi)的三個(gè)鉆孔360、363和366的間隔隔開的單列的四個(gè)豎桿。屏柵格302用加(+ )號(hào)標(biāo)出，代表帶正電荷的或被正向偏壓的屏柵格302。在圖3中，加速柵格304緊鄰屏柵格302地定位在屏柵格的下游，間隔距離ngl。如此，加速柵格304位于 放電室和屏柵格302的下游以及減速柵格306的上游。加速柵格304包括策略性地鉆穿柵格的多個(gè)孔，每個(gè)孔基本上對(duì)應(yīng)于屏柵格302中的孔。雖然經(jīng)常通過鉆孔來形成孔，但也可以利用其他方法或方法在組合來形成，包括但不限于銑削、鉸孔、放電加工(EDM)、激光加工、水射流切割和化學(xué)蝕刻。在一種實(shí)施例中，加速柵格304和屏柵格302包括相同數(shù)量的孔。然而，額外實(shí)施例可以在加速柵格304和屏柵格302之間提供不同數(shù)量的孔。加速柵格304中的所有孔在加速柵格304的表面上可以具有相同直徑或可以具有不同直徑。另外，孔之間的距離可以相同或可以不同。加速柵格304在圖3中被示出為由表示加速柵格304中的三個(gè)鉆孔361、364和367的間隔隔開的單列的四個(gè)豎桿。加速柵格304用減(_)號(hào)標(biāo)出，代表帶負(fù)電荷的或被負(fù)向偏壓的加速柵格304。加速柵格304上的負(fù)電荷或負(fù)偏壓將來自于等離子體的并通過屏柵格302中的孔的離子提取出。在圖3中，減速柵格306緊鄰加速柵格304地定位在加速柵格的下游，間隔距離ng2o如此，減速柵格306位于放電室、屏柵格302和加速柵格304的下游以及工件314的上游。減速柵格306包括策略性地鉆穿柵格的多個(gè)孔，每個(gè)孔基本上對(duì)應(yīng)于加速柵格304中的孔。在一種實(shí)施例中，減速柵格306和加速柵格304都包括相同數(shù)量的孔。然而，額外的實(shí)施例可以在加速柵格304和減速柵格306之間提供不同數(shù)量的孔。減速柵格306中的所有孔在減速柵格306的 表面上可以具有相同直徑或可以具有不同直徑。另外，孔之間的距離可以相同或可以不同。減速柵格304在圖3中被示出為由表示減速柵格306中的三個(gè)鉆孔362、365、368的間隔隔開的單列的四個(gè)豎桿。減速柵格306通常接地或帶有較小的負(fù)電勢(shì)或偏壓。
當(dāng)離子穿過減速柵格306中的孔時(shí)，離子碰撞定位在下游的工件314(比如濺射靶或襯底)。雖然工件314示出為平行于柵格302、304、306，但其也可以處于適于特定應(yīng)用的任意角。在濺射操作過程中，可以使用多個(gè)濺射靶，其中每個(gè)靶可以具有固定于其表面的不同材料。當(dāng)離子碰撞靶的表面時(shí)，來自于靶的一定量的材料與靶表面分離，以羽流朝向另一工件(比如襯底)運(yùn)動(dòng)，以便涂覆襯底(未示出)的表面。利用不同材料涂層的多個(gè)靶，可以在單個(gè)襯底上構(gòu)建多層涂層。
圖3示出了穿過三個(gè)柵格302、304、306中的相鄰定位孔并碰撞工件314的表面的三個(gè)離子308、310、312。然而，應(yīng)理解，三個(gè)離子308、310、312通常表示通過三個(gè)柵格302、304、306中的孔涌出的離子分布。當(dāng)離子308接近并穿過加速柵格304的孔361時(shí)，代表性離子308的軌跡被改變(例如，沿向上方向)。所改變的軌跡由加速柵格304的孔361相對(duì)于屏柵格302中的相鄰孔360發(fā)生偏置而產(chǎn)生，從而使離子308靠近加速柵格孔361的頂周邊行進(jìn)。在這種配置中，與底周邊相比，離子308經(jīng)受朝向加速柵格孔361的頂周邊的更大的靜電吸引力，這通過加速柵格孔361改變離子308相對(duì)于正交中心軸線350的軌跡。
相反，當(dāng)離子312接近并穿過加速柵格304的孔367時(shí)，沿相反方向(例如，向下)改變離子312的軌跡。加速柵格304的孔367也相對(duì)于屏柵格302的相鄰孔366偏置。與離子308 —樣，所改變的離子312軌跡由加速柵格304的孔367相對(duì)于屏柵格302中的相鄰孔366的有意偏置而產(chǎn)生，從而使離子312靠近加速柵格孔367的底周邊行進(jìn)。在這種配置中，與頂周邊相比，離子312經(jīng)受朝向加速柵格孔367的底周邊的更大的靜電吸引力，這通過加速柵格孔367改變離子312相對(duì)于正交中心軸線352的軌跡。
與有意地改變軌跡的前述實(shí)例相比，離子310的軌跡仍保持在加速柵格304的孔364的中心軸線324上。離子310的軌跡不改變，因?yàn)榧铀贃鸥?04的孔364相對(duì)于屏柵格302的孔363對(duì)中(例如，不偏置)。換句話說，加速柵格304的孔364的中心軸線(即，孔的中心線)324具有與屏柵格302的孔363的中心軸線322相同的Y軸位置。以下段落詳述了當(dāng)離子穿過三個(gè)柵格302、304、306時(shí)離子軌跡的變化。注意，雖然圖3指的是X軸和Y軸平面上的偏置，但這些偏置也可能存在于Y軸和Z軸(未示出)平面上。
如上所述，加速柵格304中的一部分孔相對(duì)于屏柵格302中的相鄰定位的孔偏置。換句話說，加速柵格304中的一個(gè)孔的中心軸線可以偏離于屏柵格302的相應(yīng)孔的中心軸線。離子308的軌跡示出了加速柵格304的孔361相對(duì)于屏柵格302的相鄰孔360偏置的實(shí)例。屏柵格302中的孔360的屏柵格中心軸線316與加速柵格304中的孔361的加速柵格中心軸線350相比具有不同的Y軸位置。在該實(shí)例中，X1表示屏柵格中心軸線316與加速柵格中心軸線350之間的Y軸距離。進(jìn)一步地，S1基于柵格間隔Jigl表示加速柵格中心軸線350相對(duì)于屏柵格中心軸316的偏置角。
在所示的實(shí)施例中，位置318示出了離子308穿過加速柵格304的孔361的Y軸位置。在該實(shí)例中，位置318在加速柵格孔中心軸線350上方偏置距離λ1()當(dāng)離子308接近位置318時(shí)，帶負(fù)電荷的加速柵格304將帶正電荷的離子308朝向加速柵格的孔361的最接近圓周部分靜電吸引。由此改變離子308的軌跡或使該軌跡沿如由延伸至工件314的實(shí)線所表示的向上方向轉(zhuǎn)向。如果不使離子在孔的中心軸線之間靜電轉(zhuǎn)向所述有意地配置的偏置量，則虛線表示離子308未發(fā)生改變的軌跡。在一種實(shí)施例中，隨著離子308接近加速柵格304的孔361，當(dāng)離子308位于加速柵格304的孔361中時(shí)，靜電吸引開始增加至最大點(diǎn)。另外，隨著離子308穿過加速柵格304的孔361，靜電吸引會(huì)減弱。接下來，離子308穿過減速柵格306的孔362。如上所述，減速柵格可以接地，其中電荷為中性或電勢(shì)為零。因此，當(dāng)離子308穿過了減速柵格306的孔362時(shí)，減速柵格基本上不會(huì)改變離子308的軌跡。在一種實(shí)施例中，減速柵格306的孔362的直徑只略大于離開加速柵格304的離子子束的直徑。在另一種實(shí)施例中，減速柵格306的孔362被定位成使得離子308穿過孔362的中心。在離子308穿過減速柵格306的孔362之后，離子308在位置320處碰撞到工件314的表面中。如前面所述，如果沒有使離子靜電轉(zhuǎn)向以改變偏離屏柵格302的中心軸線316的軌跡，則虛線表示離子308未發(fā)生改變的軌跡。束偏轉(zhuǎn)角β !表示軌跡發(fā)生改變的離子的子束的中心線與軌跡未發(fā)生改變的離子的子束的中心線之間的角度。換句話說，角表不子束相對(duì)于非轉(zhuǎn)向子束的轉(zhuǎn)向角。上述實(shí)例示出了單個(gè)離子308的軌跡。然而，單個(gè)離子流(稱之為離子子束)在分布在孔的開口區(qū)上的過程中穿過三個(gè)柵格的一組孔360、361、362的開孔。相應(yīng)地，每個(gè)離子的位置可以根據(jù)離子308的位置稍微變化。如此，連續(xù)離子的整個(gè)軌跡也可根據(jù)離子308的軌跡稍微變化。進(jìn)一步地，連續(xù)離子碰撞工件314的位置也可以稍微變化。離子310被示為穿過柵格組件300中的一組孔363、364、365的孔徑。離子310首先穿過屏柵格孔中心軸線322的孔363。接下來，離子310穿過加速柵格304的位于加速柵格孔中心軸線324處的孔364。在該實(shí)例中，加速柵格孔中心軸線324與屏柵格孔中心軸線322對(duì)齊。換句話說，屏柵格302和加速柵格304的孔363、364、365的中心軸線之間沒有實(shí)質(zhì)性或有意的Y軸偏差或偏置。由于加速柵格孔中心軸線324與屏柵格孔中心軸線322對(duì)齊，因此不存在加速柵格304的主要橫向靜電吸引。所以，在離子穿過加速柵格304的孔364時(shí)，離子310的軌跡仍然不改變。

離子312被示出穿過柵格組件300中的一組孔366、367、368的孔徑。在該實(shí)例中，離子312首先穿過屏柵格302的孔366。屏柵格孔中心軸線328表示屏柵格302的孔366的中心。加速柵格304的孔367的中心軸線352相對(duì)于屏柵格302的孔366的中心軸線328偏置。如此，加速柵格302的孔367的加速柵格孔中心軸線352與屏柵格302的孔366的屏柵格孔中心軸線328相比具有不同的Y軸位置。在該實(shí)例中，λ 2表示屏柵格孔中心軸線328與加速柵格孔中心軸線352之間的Y軸距離。進(jìn)一步地，6 2表示加速柵格孔中心軸線352相對(duì)于屏柵格孔中心軸線328的偏置角。在所示的實(shí)施例中，位置330示出了離子312穿過加速柵格304的孔367的Y軸位置。在該實(shí)例中，位置330在加速柵格孔中心軸線352下方偏置距離λ2。當(dāng)離子312接近位置330時(shí)，帶負(fù)電荷的加速柵格304將帶正電荷的離子312朝向加速柵格304的孔367的最接近圓周部分靜電吸引。由此改變離子312的軌跡或使該軌跡沿如由延伸至工件314的實(shí)線所表示的向上方向轉(zhuǎn)向。如果不使離子在孔的中心軸線之間靜電轉(zhuǎn)向有意地配置的偏置量，則虛線表示離子312的未發(fā)生改變的軌跡。在一種實(shí)施例中，隨著離子312接近加速柵格304的孔367，當(dāng)離子312位于加速柵格304的孔367中時(shí)靜電吸引開始增加至最大點(diǎn)。另外，隨著離子312穿過加速柵格304的孔367，靜電吸引會(huì)減弱。接下來，離子312穿過減速柵格306的孔368。如上所述，減速柵格可以接地，電荷為中性或電勢(shì)為零。因此，當(dāng)離子312穿過了減速柵格306的孔368，減速柵格基本上不會(huì)改變離子312的軌跡。在一種實(shí)施例中，減速柵格306的孔368的直徑只略大于離子子束的直徑。在另一種實(shí)施例中，減速柵格306的孔368被定位成使得離子312穿過孔368的中心。在離子312穿過減速柵格306的孔368之后，離子312在位置332處碰撞到工件314的表面中。如前面所述，如果沒有使離子靜電轉(zhuǎn)向以改變偏離屏柵格302的中心軸線328的軌跡，則虛線表示離子312未發(fā)生改變的軌跡。束偏轉(zhuǎn)角β 2表示軌跡發(fā)生改變的離子的子束的中心線與軌跡未發(fā)生改變的離子的子束的中心線之間的角度。換句話說，角β2表不子束相對(duì)于非轉(zhuǎn)向子束的轉(zhuǎn)向角。子束的最大偏轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)向角的存在會(huì)導(dǎo)致離子碰撞到工件314中時(shí)子束的軌跡可以改變的最大距離。對(duì)于使用兩個(gè)或三個(gè)柵格組件進(jìn)行子束轉(zhuǎn)向而言，偏轉(zhuǎn)角的范圍通常為0-10度之間，在該范圍之上，加速柵格304在子束的周邊處通過離子進(jìn)行的高能離子撞擊可以成為柵格設(shè)計(jì)或性能考慮因素。在一種實(shí)施例中，可以包括位于具有合適孔大小、相對(duì)偏置及電壓設(shè)定的加速柵格304下游的一個(gè)或多個(gè)柵格，以便進(jìn)一步增加子束的凈轉(zhuǎn)向角。例如，在一種實(shí)施例中，第四柵格(未示出)可以定位在加速柵格304和減速柵格306之間，以便進(jìn)一步改變或使子束轉(zhuǎn)向(例如，超出三柵格組件的轉(zhuǎn)向角范圍)。為了擴(kuò)大子束轉(zhuǎn)向角的范圍，第四柵格包括定位在加速柵格304的相鄰孔附近并偏離該相鄰孔的孔。進(jìn)一步地，第四柵格的電荷極性可以與穿過該孔的離子的電荷極性相反。一旦離子穿過加速柵格304中的孔，該離子就接近第四柵格中的相應(yīng)孔。第四柵格中的孔偏置被定位成沿與加速柵格304的相鄰孔基本上相同的方向吸引離子。因此，離子的軌跡可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)向超過三柵格組件的轉(zhuǎn)向角的范圍。在另一種實(shí)施例中，可以不同的組合使用其他柵格，以便進(jìn)一步增加四柵格組件的轉(zhuǎn)向角范圍或改變各個(gè)子束的軌跡。隨著離子子束接近并穿過加速柵格304的孔，影響離子子束的最大偏轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)向角的因素有多個(gè)。如前所 述，屏柵格孔中心軸線與加速柵格孔中心軸線之間的Y軸距離(λ )影響離子子束的轉(zhuǎn)向。換句話說，距離λ越大，就可以使離子子束轉(zhuǎn)向越多。另外，屏柵格與加速柵格之間的距離(ngl)影響離子子束的轉(zhuǎn)向。施加給加速柵格的電壓也可影響子束的轉(zhuǎn)向。在一個(gè)實(shí)施例中，施加給屏柵格的電壓可以為50V至10kV。施加給加速柵格的電壓可以為-50V至-10kv。電場(chǎng)存在于加速柵格304的上游側(cè)和下游側(cè)。例如，加速柵格304上游側(cè)上的電場(chǎng)為電壓差除以屏柵格302與加速柵格304之間的距離(ηgl)。在一種實(shí)施例中，確定離子子束轉(zhuǎn)向量(例如，束偏轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)向角β )的公式如下:β = (- λ /4 η gl) (1- (E2ZE1))在該公式中，E1和E2的測(cè)量單位為V/mm。E1按照[(屏柵格的電壓-加速柵格的電壓)/Hgl]計(jì)算。E2按照[(加速柵格的電壓-減速柵格的電壓)/ ηg2]計(jì)算。λ是屏柵格中心軸線與加速柵格中心軸一之間的距離的測(cè)量值。ngl是屏柵格與加速柵格之間的橫向距離的測(cè)量值。ng2是加速柵格與減速柵格之間的橫向距離的測(cè)量值。注意，上述公式只是計(jì)算束偏轉(zhuǎn)角的一個(gè)實(shí)例。其他公式可以用于達(dá)到預(yù)定束偏轉(zhuǎn)角。進(jìn)一步地，可以忽略某些變量或可以為公式添加其他變量。在一種實(shí)施例中，可以在公式中考慮一個(gè)或多個(gè)柵格的厚度以便計(jì)算束偏轉(zhuǎn)角。
圖4示出了來自離子源的離子子束轉(zhuǎn)向的示例流程圖400。產(chǎn)生操作402提供在放電室中配置的離子源以便朝柵格組件發(fā)射多個(gè)離子。定位操作404將屏柵格耦接到放電室下游或附近，從而提供離子。
屏柵格包括柵格中形成的多個(gè)孔。在一種實(shí)施例中，從離子源的放電室射出離子時(shí)，屏柵格基本上垂直于離子流安裝并定位。在一種實(shí)施例中，可以定位屏柵格中的各個(gè)孔以便對(duì)來自離子源的離子子束進(jìn)行圓形非對(duì)稱轉(zhuǎn)向。
在另一種實(shí)施例中，柵格組件的一個(gè)柵格的任意指定半徑上的相鄰孔可以產(chǎn)生具有相同大小的圓形非對(duì)稱轉(zhuǎn)向角。具有基本上圓形孔圖案的兩個(gè)或兩個(gè)以上柵格中的相應(yīng)孔之間的一組偏置是圓形非對(duì)稱分布中使離子子束轉(zhuǎn)向的一種可能結(jié)構(gòu)。具有基本上圓形孔圖案的兩個(gè)或兩個(gè)以上柵格中的相應(yīng)孔之間的一組偏置是圓形非對(duì)稱分布中使離子子束轉(zhuǎn)向的一種可能結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，一個(gè)或多個(gè)離子束柵格的盤形是圓形非對(duì)稱分布中使離子子束轉(zhuǎn)向的另一種可能結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步地，偏置和盤形的組合是在圓形非對(duì)稱分布中使離子子束轉(zhuǎn)向的另一種可能結(jié)構(gòu)。在該實(shí)現(xiàn)中，整體子束轉(zhuǎn)向會(huì)變成如上所述的柵格孔偏置作用和盤形作用的疊加。在此實(shí)現(xiàn)中，子束轉(zhuǎn)向角可以是通過柵格孔偏置改變或未發(fā)生改變的子束軌跡之間的角的測(cè)量值。整個(gè)轉(zhuǎn)向角可以是改變的子束軌跡與離子源的中心線之間的角的測(cè)量值。
另一種定位操作406將加速柵格定位在屏柵格下游。在一種實(shí)施例中，加速柵格包括的孔的數(shù)量與屏柵格相同。在該實(shí)現(xiàn)中，加速柵格的所有孔定位成I)基本上與屏柵格的相應(yīng)孔對(duì)齊，或2)偏離屏柵格中的相應(yīng)孔，其中加速柵格孔和屏柵格孔的中心之間存在偏置角。加速柵格的直徑與屏柵格和離子源的直徑基本上相同，但這些直徑在某些實(shí)現(xiàn)中可以不相同。加速柵格與屏柵格之間的距離在不同實(shí)現(xiàn)中也可以不相同。在一種實(shí)施例中，該距離為0.5mm-2mm ;然而,可以使用更小或更大的距離。
另一種定位操作408將減速柵格定位在加速柵格下游。在一種實(shí)施例中，減速柵格包括的孔的數(shù)量與屏柵格和減速柵格相同。在該實(shí)現(xiàn)中，減速柵格的所有孔定位成I)基本上與加速柵格的相應(yīng)孔對(duì)齊，或2)偏離加速柵格中的相應(yīng)孔，其中減速柵格孔和加速柵格孔的中心之間存在偏置角。減速柵格的孔的直徑與屏柵格和離子源的孔的直徑基本上相同，但這些直徑在某些實(shí)現(xiàn)中可以不相同。減速柵格與加速柵格之間的距離在不同實(shí)現(xiàn)中也可以不相同。在一種實(shí)施例中，該距離為0.5mm-2mm ;然而，可以使用更小或更大的距離。在一種實(shí)施例中，加速柵格與減速柵格之間的距離可以與屏柵格與加速柵格之間的距離相同。在另一種實(shí)施例中，所有柵格之間的距離可以不相同。
充電操作410向屏柵格和加速柵格施加電壓。施加給加速柵格的電壓的極性與從離子源射出的離子的電荷的極性相反，而施加給屏柵格的電壓的極性與離子的電荷的極性相同。如上所述，施加給屏柵格和加速柵格的電壓的電平會(huì)影響穿過加速柵格中的孔的離子的轉(zhuǎn)向量。
加速操作412從離子源圣城離子束，其中離子束包括多股離子(例如，子束)。當(dāng)離子朝柵格組件移動(dòng)時(shí)，一部分離子朝屏 柵格的表面移動(dòng)，其中這些離子由屏柵格阻擋。其他離子(例如，靶束縛離子)穿過屏柵格中的孔。一部分靶束縛離子進(jìn)一步沿每個(gè)柵格中的相應(yīng)孔的中心軸穿過加速柵格和減速柵格的相應(yīng)孔(例如，無需改變靶束縛離子的軌跡)。其他靶束縛離子穿過加速柵格中的孔，其中每個(gè)加速柵格孔相對(duì)于屏柵格中的相鄰孔偏置。如此，與這些離子相關(guān)聯(lián)的每一個(gè)子束朝加速柵格中的每個(gè)孔的最接近圓周部分轉(zhuǎn)向。由此改變所有剩余靶束縛離子的軌跡并通過加速柵格產(chǎn)生的靜電吸引力轉(zhuǎn)向。一旦靶束縛離子穿過加速柵格中的孔，加速柵格的靜電吸引力就減小并且基本上不會(huì)改變每個(gè)離子的軌跡。接下來，剩余靶束縛離子穿過減速柵格中的相鄰孔。減速柵格通常接地，電荷為中性或電勢(shì)為零。因此，基本上不改變剩余靶束縛離子的軌跡。每個(gè)離子子束的轉(zhuǎn)向程度被稱之為子束偏轉(zhuǎn)角或子束轉(zhuǎn)向角。
在另一個(gè)實(shí)施例中，加速柵格的孔加速柵格的孔可以相對(duì)于屏柵格中的相鄰孔定位，以便從離子源推進(jìn)的每個(gè)離子子束的轉(zhuǎn)向角分布中的空間變化(相對(duì)于柵格半徑r)在加速柵格的半徑上可能是非單調(diào)的。
圖5示出了示例子束轉(zhuǎn)向圖500。子束轉(zhuǎn)向圖400示出了帶箭頭和數(shù)字(B卩，1、2、3、4、5、6)的離子束橫截面，所述箭頭表示柵格表面上的X-Y位置處的子束轉(zhuǎn)向方向，所述數(shù)字表示柵格表面上的X-Y位置處的子束轉(zhuǎn)向大小(以度為單位)。
在該實(shí)例中，當(dāng)面向柵格表面時(shí)，通常使子束朝離開束柵格的離子束的左側(cè)轉(zhuǎn)向。在X-Y位置502處，轉(zhuǎn)向的量為一度。注意，穿過位置502的豎直線表示轉(zhuǎn)向的量為一度的多個(gè)點(diǎn)。同樣要注意，箭頭在位置502附近反向，其中轉(zhuǎn)向的量為一度。在X-Y位置504處，轉(zhuǎn)向的量為四度。注意，穿過位置504的豎直線表示轉(zhuǎn)向的量為四度的多個(gè)點(diǎn)。在X-Y位置406處，轉(zhuǎn)向的量為六度。注意，穿過位置504的豎直線表示轉(zhuǎn)向的量為四度的多個(gè)點(diǎn)。在位置506處，轉(zhuǎn)向的量為六度。注意，穿過位置506的豎直線表示轉(zhuǎn)向的量為六度的多個(gè)點(diǎn)。因此，子束轉(zhuǎn)向圖500實(shí)際上在柵格表面上的各個(gè)X-Y位置處提供子束轉(zhuǎn)向的量的等高線圖，以及用箭頭表示的轉(zhuǎn)向的方向。
在子束轉(zhuǎn)向圖500中，箭頭表示子束基本上向左轉(zhuǎn)向。額外的實(shí)施例可以允許各個(gè)子束沿不同方向在X-Y平面上轉(zhuǎn)向。例如，子束的右上部分通常可以沿向下的方向轉(zhuǎn)向，其中來自右上部分的各個(gè)子束按照不同的轉(zhuǎn)向角(例如，I度、4度、6度等)轉(zhuǎn)向。子束的左下部分通?？梢匝叵蛏系姆较蜣D(zhuǎn)向，其中來自左下部分的各個(gè)子束按照不同的轉(zhuǎn)向角(例如，I度、4度、6度等)轉(zhuǎn)向。進(jìn)一步地，子束軌跡的左上部分可以保持不變，以便加速柵格的左上部分中的孔之間相對(duì)于屏柵格的左上部分中的孔來說沒有偏置。子束的右下部分通?？梢匝刈笊戏较蜣D(zhuǎn)向，其中來自于右下部分的各個(gè)子束按照不同的轉(zhuǎn)向角(例如，I度、4度、6度等)轉(zhuǎn)向。注意，可以使用不同的實(shí)例來使子束圓形非對(duì)稱轉(zhuǎn)向。如此，使用孔偏置和使柵格為碟形(grid dishing)進(jìn)行的子束轉(zhuǎn)向不應(yīng)受上面所示的實(shí)例限制。
圖6示出了以圓形非對(duì)稱轉(zhuǎn)向角使各個(gè)離子轉(zhuǎn)向的示例子束轉(zhuǎn)向圖600。子束轉(zhuǎn)向圖600示出了柵格組件的一部分的俯視宏觀視圖。在柵格組件的這部分中，五個(gè)孔602，604，606，608，610被示為加速柵格的孔。箭頭612，614，616，618，620表示穿過每個(gè)孔的各個(gè)子束的轉(zhuǎn)向方向。當(dāng)子束穿過加速柵格中的孔時(shí)，每個(gè)箭頭都表示每個(gè)子束的轉(zhuǎn)向角。參照每個(gè)屏柵格孔的中心軸繪制每個(gè)箭頭。虛線弧622，624，626，628，630表示通過加速柵格查看的屏柵格中的孔的一 部分，其中這些虛線弧的輪廓部分由加速柵格中的對(duì)應(yīng)偏置孔封閉。靠近每個(gè)箭頭的頂端的數(shù)字表示每個(gè)子束沿每個(gè)對(duì)應(yīng)箭頭的方向從未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向的度數(shù)。另外，每個(gè)箭頭的長(zhǎng)度表示每個(gè)子束從未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向的度數(shù)。換句話說，箭頭越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)向角的度數(shù)就越大。在圖6所示的實(shí)現(xiàn)中，穿過柵格組件的孔的每個(gè)子束的轉(zhuǎn)向角不會(huì)朝向圖5的共同方向，其中子束沿基本上向左的方向轉(zhuǎn)向。離開加速柵格孔602，是沿基本上向上的方向612按照六度的角從第一子束的未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向。第一子束因加速柵格的孔602相對(duì)于屏柵格中的相應(yīng)孔622發(fā)生偏置而轉(zhuǎn)向。孔602中的虛線弧表示通過加速柵格查看并由加速柵格中的偏置孔602封閉的屏柵格中的孔622的一部分。在該實(shí)例中，孔602沿向下的方向相對(duì)于孔622發(fā)生偏置。離開加速柵格孔604，是沿基本上右上方向614按照三度的角從第二子束的未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向。第二子束因加速柵格的孔604相對(duì)于屏柵格中的相應(yīng)孔624發(fā)生偏置而轉(zhuǎn)向?？?04中的虛線弧表示通過加速柵格查看并由加速柵格中的偏置孔604封閉的屏柵格中的孔624的一部分。在該實(shí)例中，孔604沿左下方向相對(duì)于孔624發(fā)生偏置。注意，與孔622相比，可看見孔624的大部分。由于可看見孔624的大部分，因此第二子束的轉(zhuǎn)向大小小于第一子束的轉(zhuǎn)向大小(例如，三度轉(zhuǎn)向?qū)α绒D(zhuǎn)向)。進(jìn)一步地，與孔602相對(duì)于孔622的偏置相比，孔604相對(duì)于孔624具有更小的偏置。離開加速柵格孔606，是沿基本上左下方向616按照兩度的角從第三子束的未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向。第三子束因加速柵格的孔606相對(duì)于屏柵格中的相應(yīng)孔626發(fā)生偏置而轉(zhuǎn)向?？?06中的虛線弧表示通過加速柵格查看并由加速柵格中的偏置孔606封閉的屏柵格中的孔626的一部分。在該實(shí)例中，孔606沿右上方向相對(duì)于孔626發(fā)生偏置。

離開加速柵格孔608，是沿基本上右下方向618按照五度的角從第四子束的未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向。第四子束因加速柵格的孔608相對(duì)于屏柵格中的相應(yīng)孔628發(fā)生偏置而轉(zhuǎn)向?？?08中的虛線弧表示通過加速柵格查看并由加速柵格中的偏置孔608封閉的屏柵格中的孔628的一部分。在該實(shí)例中，孔608沿左上方向相對(duì)于孔628發(fā)生偏置。注意，與孔626相比，可看見孔628的小部分。由于可看見孔628的小部分，因此第四子束的轉(zhuǎn)向大小大于第三子束的轉(zhuǎn)向大小(例如,五度轉(zhuǎn)向?qū)啥绒D(zhuǎn)向)。進(jìn)一步地,與孔606相對(duì)于孔626的偏置相比，孔608相對(duì)于孔628具有更大的偏置。離開加速柵格孔610，是沿基本上左下方向620按照一度的角從第五子束的未發(fā)生改變的軌跡轉(zhuǎn)向。第五子束因加速柵格的孔610相對(duì)于屏柵格中的相應(yīng)孔630發(fā)生偏置而轉(zhuǎn)向?？?10中的虛線弧表示通過加速柵格查看并由加速柵格中的偏置孔610封閉的屏柵格中的孔630的一部分。在該實(shí)例中，孔610沿右上方向相對(duì)于孔630發(fā)生偏置。在一種實(shí)施例中，確定離子束的每個(gè)子束的所需轉(zhuǎn)向角(例如，方向和大小)的方法可以通過一個(gè)或多個(gè)公式來實(shí)現(xiàn)。在另一種實(shí)施例中，試錯(cuò)法(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或按照計(jì)算)可以用于確定離子束的每個(gè)子束的所需轉(zhuǎn)向角(例如，方向和大小)。例如，子束的所需轉(zhuǎn)向角可以通過相對(duì)于對(duì)應(yīng)屏柵格孔定位不同偏置的加速柵格孔來實(shí)現(xiàn)直至滿足所需轉(zhuǎn)向角為止。然后對(duì)剩余子束重復(fù)這個(gè)過程，其中每個(gè)加速柵格孔相對(duì)于每個(gè)相鄰屏柵格孔定位直至實(shí)現(xiàn)剩余子束的所需轉(zhuǎn)向角。在一種實(shí)施例中，可以利用多參數(shù)優(yōu)化算法或數(shù)字計(jì)算機(jī)方法來使這個(gè)過程變得自動(dòng)化，以便在多個(gè)柵格以及多個(gè)柵格孔上方產(chǎn)生轉(zhuǎn)向角分布。在以下描述中，出于闡述目的，陳述了大量具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可實(shí)施本發(fā)明。例如，盡管不同特征被歸因于特定實(shí)現(xiàn)，但應(yīng)理解，針對(duì)一種實(shí)施例描述的特征也可以結(jié)合其他實(shí)現(xiàn)。然而，出于同樣原因，任何描述的實(shí)現(xiàn)的一個(gè)特征或多個(gè)特征都不應(yīng)被視為是本發(fā)明必不可少的，所以本發(fā)明的其他實(shí)現(xiàn)可以省略這些特征。
可以以任何順序執(zhí)行邏輯運(yùn)算，除非明確要求或具體順序是權(quán)利要求語(yǔ)言本身期望的。上述說明書、實(shí)例及數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整描述并利用本發(fā)明的示例性實(shí)施例。由于在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行本發(fā)明的多種實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明在下文所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。此外，在不背離所敘述的權(quán)利要求的情況下，在另一實(shí)現(xiàn)中可以組合不同實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)特征?！?br> 權(quán)利要求
1.一種方法，包括: 以轉(zhuǎn)向角的橢圓形非對(duì)稱分布從具有基本上橢圓形的孔圖案的第一柵格推進(jìn)多個(gè)離子子束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 朝向具有基本上橢圓形的孔圖案的第二柵格推進(jìn)所述多個(gè)離子子束，其中，通過使所述第二柵格中的孔相對(duì)于所述第一柵格中的相應(yīng)孔偏置來實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)向角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括: 將所述第一柵格定位在放電室下游； 將所述第二柵格定位在所述第一柵格下游，其中，所述第二柵格的第一孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第一孔偏置，并且所述第一偏置產(chǎn)生第一離子子束的第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角，且所述第二柵格的第二孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第二孔偏置，并且所述第二偏置產(chǎn)生第二離子子束的第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且在離所述第二柵格的中心的一半徑處，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角不同于所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括: 將具有基本上橢圓形的孔圖案的第三柵格定位在所述第二柵格的下游，其中，所述第一離子子束通過所述第三柵格的第一孔，并且所述第二離子子束通過所述第三柵格的第二孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一柵格具有與所述多個(gè)離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相同的施加電壓極性，并且所述第二柵格具有與所述多個(gè)離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相反的施加電壓極性。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第三柵格具有基本上中性的電荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第一孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第一孔的中心軸線之間的距離，并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第二孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第二孔的中心軸線之間的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角和所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于施加于所述第一柵格和所述第二 柵格的電壓的差。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角βI根據(jù)以下公式推導(dǎo)得出:β I E (-入 ^4ngl) (1-(Ε2/Ε1))， 并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角β2根據(jù)以下公式推導(dǎo)得出: β2 = (_A2/4ngl) (1-(E2/E1))， 并且λ I是所述第一柵格的所述第一孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第一孔的中心軸線之間的距離， 并且λ 2是所述第一柵格的所述第二孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第二孔的中心軸線之間的距離， 并且Ei是(施加給所述第一柵格的電壓-施加給所述第二柵格的電壓)/ngi, 并且E2是(施加給所述第二柵格的電壓-施加給所述第三柵格的電壓)/ng2, 并且ngi是所述第一柵格與所述第二柵格之間的距離，并且η g2是所述第二柵格與所述第三柵格之間的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括: 將具有基本上橢圓形的孔圖案的所述第四柵格定位在所述第二柵格與所述第三柵格之間，其中，所述第四柵格的第一孔相對(duì)于所述第二柵格的所述第一孔偏置，并且進(jìn)一步使所述第一離子子束以第一后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向，且所述第四柵格的第二孔相對(duì)于所述第二柵格的所述第二孔偏置，并且進(jìn)一步使所述第二離子子束以第二后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第四柵格具有與所述第一和第二離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相反的施加電壓極性。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角和所述第一后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角的總和允許實(shí)現(xiàn)比所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角大的第一最大轉(zhuǎn)向角，且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角和所述第二后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角的總和允許實(shí)現(xiàn)比所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角大的第二最大轉(zhuǎn)向角。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述轉(zhuǎn)向角的分布中，相對(duì)于柵格半徑的空間變化在所述柵格組件的半徑上是非單調(diào)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過使至少所述第二柵格的表面呈盤形來實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)向角。
15.一種制造柵格組件的方法，包括: 形成柵格組件，所述柵格組件具有至少第一柵格，所述第一柵格具有基本上橢圓形的孔圖案，所述柵格組件配置成以轉(zhuǎn)向角的橢圓形非對(duì)稱分布從所述柵格組件推進(jìn)多個(gè)離子子束。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述柵格組件具有第二柵格，所述第二柵格具有基本上橢圓形的孔圖案， 且通過使所述第二柵格中的孔相對(duì)于所述第一柵格中的相應(yīng)孔偏置來實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)向角。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第二柵格的第一孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第一孔偏置，且所述第一偏置產(chǎn)生第一離子子束的第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且所述第二柵格的第二孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第二孔偏置，且所述第二偏置產(chǎn)生第二離子子束的第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且在離所述第二柵格的中心的一半徑處，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角不同于所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第二柵格具有與所述第一和第二離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相反的施加電壓極性，并且所述第一柵格具有與所述第一和第二離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相同的施加電壓極性。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第一孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第一孔的中心軸線之間的距離，并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第二孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第二孔的中心軸線之間的距離。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述第一和第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于施加給所述第一柵格和所述第二柵格的電壓的差。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，隨著所述第一離子子束的各個(gè)離子接近所述第二柵格的所述第一孔，所述第一離子子束的各個(gè)離子被朝向所述第二柵格的所述第一孔的最接近圓周部分吸引，且來自所述第二柵格的所述第一孔的吸引以所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角改變所述第一離子子束的各個(gè)離子的軌跡，并且隨著所述第二離子子束的各個(gè)離子接近所述第二柵格的所述第二孔，所述第二離子子束的各個(gè)離子被朝向所述第二柵格的所述第二孔的最接近圓周部分吸收，且來自所述第二柵格的所述第二孔的吸引以所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角改變所述第二離子子束的各個(gè)離子的軌跡。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述轉(zhuǎn)向角的分布中，相對(duì)于柵格半徑的空間變化在所述柵格組件的半徑上是非單調(diào)的。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，通過使至少所述第二柵格的表面呈盤形來實(shí)現(xiàn)每個(gè)轉(zhuǎn)向角。
24.一種設(shè)備，包括: 放電室，適于發(fā)射包括多個(gè)離子子束的離子束；以及 柵格組件，耦接于所述放電室并位于所述放電室下游，其中，所述柵格組件具有至少第一柵格，所述第一柵格包括具有基本上橢圓形的孔圖案，所述柵格組件配置成以轉(zhuǎn)向角的橢圓形非對(duì)稱分布從所述柵格組件推進(jìn)多個(gè)離子子束。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述柵格組件進(jìn)一步包括第二柵格，所述第二柵格具有基本上橢圓形的孔圖案且定位在所述第一柵格下游，并且每個(gè)轉(zhuǎn)向角通過使所述第二柵格中的孔相對(duì)于所述第一柵格中的相應(yīng)孔偏置來實(shí)現(xiàn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述第二柵格的第一孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第一孔偏置，且所述第一偏置產(chǎn)生第一離子子束的第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且所述第二柵格的第二孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第二孔偏置，且所述第二偏置產(chǎn)生第二離子子束的第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且在離所述第二柵格的中心的一半徑處，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角不同于所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括第三柵格，所述第三柵格具有基本上橢圓形的孔圖案且定位在所述第二柵格下游，其中，所述第一離子子束通過所述第三柵格的第一孔，且所述第二離子子束通過所述第三柵格的第二孔。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述第一柵格具有與所述多個(gè)離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相同的施加電壓極性，并且所述第二柵格具有與所述多個(gè)離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相反的施加電壓極性。
29.根據(jù)權(quán)利要求27 所述的設(shè)備，其中，所述第三柵格具有基本上中性的電荷。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第一孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第一孔的中心軸線之間的距離，并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第二孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第二孔的中心軸線之間的距離。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于施加于所述第一柵格和所述第二柵格的電壓的差。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角βI根據(jù)以下公式推導(dǎo)得出:β I E (-入 ^4ngl) (1-(Ε2/Ε1))， 并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角β2根據(jù)以下公式推導(dǎo)得出:β2 = (_A2/4ngl) (1-(E2/E1))，并且λ I是所述第一柵格的所述第一孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第一孔的中心軸線之間的距離， 并且λ 2是所述第一柵格的所述第二孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第二孔的中心軸線之間的距離， 并且Ei是(施加給所述第一柵格的電壓-施加給所述第二柵格的電壓)/ngl, 并且E2是(施加給所述第二柵格的電壓-施加給所述第三柵格的電壓)/ η g2，并且ngl是所述第一柵格與所述第二柵格之間的距離， 并且Π g2是所述第二柵格與所述第三柵格之間的距離。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述柵格組件進(jìn)一步包括第四柵格，所述第四柵格具有基本上橢圓形的孔圖案且位于所述第二柵格與所述第三柵格之間，其中所述第四柵格的第一孔相對(duì)于所述第二柵格的所述第一孔偏置，且進(jìn)一步使所述第一離子子束以第一后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向，并且所述第四柵格的第二孔相對(duì)于所述第二柵格的所述第二孔偏置，且進(jìn)一步使所述第二離子子束以第二后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述第四柵格具有與所述第一和第二離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相反的施加電壓極性。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角和所述第一后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角的總和允許實(shí)現(xiàn)比所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角大的第一最大轉(zhuǎn)向角，并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角和所述第二后續(xù)預(yù)定轉(zhuǎn)向角的總和允許實(shí)現(xiàn)比所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角大的第二最大轉(zhuǎn)向角。
36.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，在所述轉(zhuǎn)向角的分布中，相對(duì)于柵格半徑的空間變化在所述柵格組件的半徑上是非單調(diào)的。
37.根據(jù)權(quán)利要求 25所述的設(shè)備，其中，每個(gè)轉(zhuǎn)向角通過使至少所述第二柵格的表面呈盤形來實(shí)現(xiàn)。
38.一種設(shè)備,包括: 柵格組件，所述柵格組件具有至少第一柵格，所述第一柵格具有基本上橢圓形的孔圖案，所述柵格組件配置成以轉(zhuǎn)向角的橢圓形非對(duì)稱分布從所述柵格組件推進(jìn)多個(gè)離子子束。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中，所述柵格組件進(jìn)一步具有第二柵格，并且每個(gè)轉(zhuǎn)向角通過使所述第二柵格中的孔相對(duì)于所述第一柵格中的相應(yīng)孔偏置來實(shí)現(xiàn)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中，所述第二柵格的第一孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第一孔偏置，且所述第一偏置產(chǎn)生第一離子子束的第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且所述第二柵格的第二孔相對(duì)于所述第一柵格的相應(yīng)第二孔偏置，且所述第二偏置產(chǎn)生第二離子子束的第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角，并且在離所述第二柵格的中心的一半徑處，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角不同于所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中，所述第二柵格具有與所述第一和第二離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相反的施加電壓極性，并且所述第一柵格具有與所述第一和第二離子子束的各個(gè)離子的電荷極性相同的施加電壓極性。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第一孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第一孔的中心軸線之間的距離，并且所述第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于所述第一柵格的所述第二孔的中心軸線與所述第二柵格的所述第二孔的中心軸線之間的距離。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于施加于所述第一柵格和所述第二柵格的電壓的差。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中，隨著所述第一離子子束的各個(gè)離子接近所述第二柵格的所述第一孔，所述第一離子子束的各個(gè)離子被朝向所述第二柵格的所述第一孔的最接近圓周部分吸引，且來自所述第二柵格的所述第一孔的吸引以第一預(yù)定轉(zhuǎn)向角改變所述第一離子子束的各個(gè)離子的軌跡，并且隨著所述第二離子子束的各個(gè)離子接近所述第二柵格的所述第二孔，所述第二離子子束的各個(gè)離子被被朝向所述第二柵格的所述第二孔的最接近圓周部分吸引，且來自所述第二柵格的所述第二孔的吸引力以第二預(yù)定轉(zhuǎn)向角改變所述第二離子子束的各個(gè)離子的軌跡。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中，在所述轉(zhuǎn)向角的分布中，相對(duì)于柵格半徑的空間變化在所述柵格組件的半徑上是非單調(diào)的。
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中，每個(gè)轉(zhuǎn)向角通過使至少所述第二柵格的表面呈盤形來實(shí)現(xiàn)。
47.一種系統(tǒng),包括: 一對(duì)基本上橢圓形的離子束柵格；以及 用于以橢圓形非對(duì)稱分布使各個(gè)離子子束從所述離子束柵格轉(zhuǎn)向的裝置。
48.一種方法，包括: 以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布從具有基本上圓形孔圖案的第一柵格推進(jìn)多個(gè)離子子束。
49.一種制造柵格組件的方法，包括: 形成具有至少第一柵格的柵格組件，所述第一柵格具有基本上圓形的孔圖案，所述柵格組件配置成以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布從所述柵格組件推進(jìn)多個(gè)離子子束。
50.一種設(shè)備，包括: 放電室，適于發(fā)射包括多個(gè)離子子束的離子束；以及 柵格組件，所述柵格組件耦接于所述放電室并位于所述放電室下游，其中，所述柵格組件具有至少第一柵格，所述第一柵格包括具有基本上圓形的孔圖案，所述柵格組件配置成以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布從所述柵格組件推進(jìn)多個(gè)離子子束。
51.—種設(shè)備, 包括: 柵格組件，所述柵格組件具有至少第一柵格，所述第一柵格具有基本上橢圓形的孔圖案，所述柵格組件配置成以轉(zhuǎn)向角的圓形非對(duì)稱分布從所述柵格組件推進(jìn)多個(gè)離子子束。
52.—種系統(tǒng),包括: 一對(duì)基本上圓形的離子束柵格；以及 用于以圓形非對(duì)稱分布使來自所述離子束柵格的各個(gè)離子子束轉(zhuǎn)向的裝置。
全文摘要
與離子束源(102)的放電室耦接的柵格組件(114，300)配置成使從所述放電室發(fā)出的離子子束以圓形非對(duì)稱地確定的轉(zhuǎn)向角轉(zhuǎn)向。所述柵格組件(114、300)包括具有基本上圓形孔圖案的至少第一和第二柵格(302、304)，其中每個(gè)柵格(302、304)包括彼此相鄰定位的孔。所述第二柵格(304)的多個(gè)孔相對(duì)于所述第一柵格(302)中的相應(yīng)孔偏置定位。由于所述第二柵格(304)中的孔偏置，因此通過偏置孔的離子被朝向下游偏置孔的最接近圓周部分靜電吸引。由此，改變通過偏置孔的離子的軌跡。所述子束轉(zhuǎn)向預(yù)定非對(duì)稱角。所述預(yù)定轉(zhuǎn)向角取決于孔偏置、施加給柵格(302、304)的電壓及柵格(302、304)之間的距離。
文檔編號(hào)C23C14/34GK103154310SQ201180048809
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月5日
發(fā)明者龜山育也 申請(qǐng)人:威科儀器有限公司