本發(fā)明主要屬于離子束流調(diào)節(jié)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子束流調(diào)節(jié)裝置，能夠使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀保持直線形狀，而且能夠調(diào)節(jié)束流在高度方向上的均勻性。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上常見的二級(jí)磁鐵（或稱離子束流調(diào)節(jié)裝置）如圖1和圖2所示，其包括鐵芯1’和兩個(gè)線圈2’，鐵芯1’包括上鐵芯塊11’和下鐵芯塊12’，上鐵芯塊11’和下鐵芯塊12’的前后兩端分別通過前鐵芯塊13’和后鐵芯塊14’連接，上鐵芯塊11’、下鐵芯塊12’、前鐵芯塊13’和后鐵芯塊14’之間形成貫通孔3’，兩個(gè)線圈2’分別嵌入上鐵芯塊11’和下鐵芯塊12’。

但是，由于目前半導(dǎo)體離子注入行業(yè)的帶狀離子束要適應(yīng)300mm或以上的工藝，所以該種二極磁鐵的極頭之間的距離一般較大，隨之帶來的不良影響就是該二極磁鐵極頭之間的磁場(chǎng)一般是鼓型的。具體的，如圖1所示，一束帶狀離子束4’入射進(jìn)入鐵芯1’后，出來的帶狀離子束4’的形狀如右側(cè)所示（呈鼓形）。這樣，帶狀束流在通過該磁鐵后，由于二極磁鐵在高度方向的不均勻，帶狀束流的截面形狀將由一條直線變成彎月形，這不利于束流的后期傳輸和控制，也會(huì)給注入樣品的均勻性帶來一定的不良影響。此外，這種結(jié)構(gòu)的二極磁鐵的極頭之間的磁場(chǎng)在高度方向上并不均勻，無法滿足束流傳輸和注入的要求。

有鑒于此，確有必要提供一種離子束流調(diào)節(jié)裝置，其不僅能夠使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀保持直線形狀，而且能夠調(diào)節(jié)束流在高度方向上的均勻性，以滿足束流傳輸和注入的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種離子束流調(diào)節(jié)裝置，所述離子束流調(diào)節(jié)裝置。通過分別在前鐵芯塊和后鐵芯塊上設(shè)置第三線圈和第四線圈，不僅能夠使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀保持直線形狀，而且能夠調(diào)節(jié)束流在高度方向上的均勻性，以滿足束流傳輸和注入的要求。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種離子束流調(diào)節(jié)裝置，所述離子束流調(diào)節(jié)裝置通過調(diào)節(jié)線圈的電流大小和方向，能夠使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀保持直線形狀，而且能夠調(diào)節(jié)束流在高度方向上的均勻性。

進(jìn)一步地，所述離子束流調(diào)節(jié)裝置包括鐵芯、極頭、第一線圈和第二線圈，所述鐵芯包括上鐵芯塊、下鐵芯塊、前鐵芯塊和后鐵芯塊，所述極頭包括上極頭和下極頭，所述上鐵芯塊和所述下鐵芯塊的前后兩端分別通過前鐵芯塊和后鐵芯塊連接，所述上極頭和所述下極頭分別貼合設(shè)于在所述上鐵芯塊和所述下鐵芯塊上；所述上鐵芯塊、所述下鐵芯塊、所述前鐵芯塊和所述后鐵芯塊的內(nèi)側(cè)面共同界定形成貫通孔；所述第一線圈嵌入所述上鐵芯塊的內(nèi)側(cè)面，所述第二線圈嵌入所述下鐵芯塊的內(nèi)側(cè)面，所述離子束流調(diào)節(jié)裝置還包括至少兩個(gè)第三線圈以及至少兩個(gè)第四線圈，所述第三線圈依次堆疊套設(shè)在所述前鐵芯塊上，所述第四線圈依次堆疊套設(shè)在所述后鐵芯塊上。

進(jìn)一步地，所述第三線圈和第四線圈的電流大小和方向能夠調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)所述第三線圈和第四線圈的電流大小和方向，能夠修正所述上極頭和所述下極頭之間的磁場(chǎng)使其成為均勻的線性磁場(chǎng)，從而使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀始終保持直線；

并且，通過調(diào)節(jié)所述第三線圈和第四線圈的電流大小和方向，能夠調(diào)整束流在高度方向上的均勻性。

進(jìn)一步地，套設(shè)于所述前鐵芯塊上的所述第三線圈的數(shù)量和套設(shè)于所述后鐵芯塊上的所述第四線圈的數(shù)量相等，并且所述第三線圈和所述第四線圈一一對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，套設(shè)于所述前鐵芯塊上的所述第三線圈的內(nèi)表面與所述前鐵芯塊的前后表面貼合，套設(shè)于所述后鐵芯塊上的所述第四線圈的內(nèi)表面與所述后鐵芯塊的前后表面貼合；所述上極頭和所述下極頭分別設(shè)于所述上鐵芯塊和所述下鐵芯塊相對(duì)于所述貫通孔的一側(cè)。

進(jìn)一步地，所述第三線圈和第四線圈位于所述第一線圈和所述第二線圈之間。

進(jìn)一步地，所述上鐵芯塊和所述下鐵芯塊均設(shè)為扇面形狀；所述上極頭和所述下極頭也均為扇面形狀，并且所述上極頭和所述下極頭的面積小于所述所述上鐵芯塊和所述下鐵芯塊的面積，所述上極頭和所述下極頭完全對(duì)稱設(shè)置，所述上極頭和所述下極頭相對(duì)的側(cè)面均為平面，或者根據(jù)需要均設(shè)置為不規(guī)則異形曲面；所述前鐵芯塊和所述后鐵芯塊均設(shè)置為弧形；所述前鐵芯塊的面積等于或小于所述后鐵芯塊的面積。

進(jìn)一步地，所述前鐵芯塊和所述后鐵芯塊的弧度相等，所述前鐵芯塊和所述后鐵芯塊的弧度均為0π-3π/4。

進(jìn)一步地，所述上鐵芯塊和所述下鐵芯塊平行，所述第三線圈和所述第四線圈的數(shù)量均為2-50個(gè)，每個(gè)所述第三線圈和所述第四線圈的高度均相同。

進(jìn)一步地，所述第一線圈和所述第二線圈相對(duì)應(yīng)設(shè)置。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明所述離子束流調(diào)節(jié)裝置通過在前鐵芯塊上套設(shè)至少兩個(gè)第三線圈和在后鐵芯塊上套設(shè)至少兩個(gè)第四線圈，通過調(diào)節(jié)第三線圈和第四線圈的電流方向和大小，可以修正鐵芯的極頭（上極頭和下極頭）之間的鼓形磁場(chǎng)，使極頭之間的磁場(chǎng)變成完全均勻的線性磁場(chǎng)和均勻的離子束，從而使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀始終保持直線。

并且，由于在前鐵芯塊上套設(shè)第三線圈的數(shù)目至少兩個(gè)和在后鐵芯塊上套設(shè)的第四線圈的數(shù)目至少兩個(gè)，因此通過微調(diào)不同的線圈的電流大小和方向，便能夠調(diào)整束流在高度方向上的均勻性，使之滿足束流傳輸和注入的要求。此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的二級(jí)磁鐵的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的二級(jí)磁鐵的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1和圖2中附圖標(biāo)記：

1’-鐵芯；11’-上鐵芯塊；12’-下鐵芯塊；13’-前鐵芯塊；14’-后鐵芯塊；2’-線圈；3’-貫通孔；4’-帶狀離子束（帶狀束流的截面形狀將由一條直線變成彎月形）；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所述離子束流調(diào)節(jié)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所述離子束流調(diào)節(jié)裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3和圖4中附圖標(biāo)記：

1.鐵芯；11.上鐵芯塊；12.下鐵芯塊；13.前鐵芯塊；14.后鐵芯塊；2-1.第一線圈；2-2.第二線圈；3.貫通孔；4-1.第三線圈；4-2.第四線圈；5.帶狀離子束（帶狀束流的截面形狀始終保持直線）；6-1.上極頭；6-2下極頭。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖3和4所示，本發(fā)明提供的一種離子束流調(diào)節(jié)裝置，所述離子束流調(diào)節(jié)裝置通過調(diào)節(jié)線圈的電流大小和方向，能夠使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀保持直線形狀，而且能夠調(diào)節(jié)束流在高度方向上的均勻性。

所述離子束流調(diào)節(jié)裝置包括鐵芯1、極頭、第一線圈2-1和第二線圈2-2，所述鐵芯1包括上鐵芯塊11、下鐵芯塊12、前鐵芯塊13和后鐵芯塊14，所述極頭包括上極頭6-1和下極頭6-2，所述上鐵芯塊11和所述下鐵芯塊12的前后兩端分別通過前鐵芯塊13和后鐵芯塊14連接，，所述上極頭6-1和所述下極頭6-2分別貼合設(shè)于在所述上鐵芯塊11和所述下鐵芯塊12上，所述上鐵芯塊11、所述下鐵芯塊12、所述前鐵芯塊13和所述后鐵芯塊14的內(nèi)側(cè)面共同界定形成貫通孔3；所述第一線圈2-1嵌入所述上鐵芯塊11的內(nèi)側(cè)面，所述第二線圈嵌入所述下鐵芯塊12的內(nèi)側(cè)面，所述離子束流調(diào)節(jié)裝置還包括至少兩個(gè)第三線圈4-1以及至少兩個(gè)第四線圈4-2，所述第三線圈4-1依次堆疊套設(shè)在所述前鐵芯塊13上和第四線圈4-2依次堆疊套設(shè)在所述后鐵芯塊14上。即，本實(shí)施例中，離子束流調(diào)節(jié)裝置的前、后分別各設(shè)有至少兩個(gè)第一線圈2-1和第二線圈2-2，上、下分別各設(shè)有一個(gè)第一線圈2-1和第二線圈2-2。

所述第三線圈4-1和第四線圈4-2的電流大小和方向能夠調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)所述第三線圈4-1和第四線圈4-2的電流大小和方向，能夠修正所述上極頭6-1和所述下極頭6-2之間的磁場(chǎng)使其成為均勻的線性磁場(chǎng)，從而使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀始終保持直線；

并且，通過調(diào)節(jié)所述第三線圈4-1和第四線圈4-2的電流大小和方向，能夠調(diào)整束流在高度方向上的均勻性。

套設(shè)于所述前鐵芯塊13上的所述第三線圈4-1的數(shù)量和套設(shè)于所述后鐵芯塊14上的所述第四線圈4-2的數(shù)量相等、并且所述第三線圈4-1和所述第四線圈4-2一一對(duì)應(yīng)。套設(shè)于所述前鐵芯塊13上的所述第三線圈4-1的大小和形狀均相同，相鄰的所述第三線圈4-1的接觸面相互貼合，即相鄰的兩個(gè)所述第三線圈4-1相接觸的那段線圈的弧度相等；套設(shè)于所述后鐵芯塊14上的所述第四線圈4-2的大小和形狀均相同，相鄰的所述第四線圈4-2的接觸面相互貼合，即相鄰的兩個(gè)所述第四線圈4-2相接觸的那段線圈的弧度相等。

鐵芯1的橫截面呈扇面形狀，貫通孔3設(shè)置為弧形通孔。如圖3所示，帶狀離子束5從鐵芯1左側(cè)進(jìn)入后，在通電的第一線圈2-1、第二線圈2-2、第三線圈4-1和第四線圈4-2的偏轉(zhuǎn)作用下從鐵芯1的右側(cè)射出；所述上極頭6-1和所述下極頭6-2也均為扇面形狀，并且所述上極頭6-1和所述下極頭6-2的面積小于所述所述上鐵芯塊11和所述下鐵芯塊12的面積，所述上極頭6-1和所述下極頭6-2完全對(duì)稱設(shè)置，所述上極頭6-2和所述下極頭6-2相對(duì)的側(cè)面均為平面，或者根據(jù)需要均設(shè)置為不規(guī)則異形曲面；。

前鐵芯塊13和后鐵芯塊14均設(shè)置為弧形，并且前鐵芯塊13和后鐵芯塊14的弧度相等（在本實(shí)施例中前鐵芯塊13和后鐵芯塊14的弧度為π/2），貫通孔3的孔壁的弧度也與前鐵芯塊13的弧度相等，前鐵芯塊13的面積小于后鐵芯塊14的面積。具體而言，前鐵芯塊13和后鐵芯塊14分別位于兩個(gè)同心圓上，并且前鐵芯塊13和后鐵芯塊14在其對(duì)應(yīng)的同心圓上的圓心角是相等的。貫通孔3的孔壁和后鐵芯塊14也分別位于兩個(gè)同心圓上，并且貫通孔3的孔壁和后鐵芯塊14在其對(duì)應(yīng)的同心圓上的圓心角是相等的。

套設(shè)于前鐵芯塊13上的第三線圈4-1的內(nèi)表面與前鐵芯塊13的前后表面貼合，即第三線圈4-1與前鐵芯塊13接觸的那兩段線圈的弧度與前鐵芯塊13的弧度相等；套設(shè)于后鐵芯塊14上的第四線圈4-2的內(nèi)表面與后鐵芯塊14的前后表面貼合，即第四線圈4-2與后鐵芯塊14接觸的那兩段線圈的弧度與后鐵芯塊14的弧度相等；所述上極頭6-1和所述下極頭6-2分別設(shè)于所述上鐵芯塊11和所述下鐵芯塊12的相對(duì)于所述貫通孔的一側(cè)。

位于貫通孔3內(nèi)的所述第三線圈4-1和第四線圈4-2位于所述第一線圈2-1和所述第二線圈之2-2間。即，第三線圈4-1或第四線圈4-2的總體高度低于第一線圈2-1和第二線圈2-2相對(duì)的兩個(gè)表面之間的距離。

所述第三線圈4-1和第四線圈4-2相互對(duì)應(yīng)設(shè)置，兩者位置相對(duì)且相互平行，且所述第三線圈4-1和第四線圈4-2的大小相同。

鐵芯1的兩側(cè)的兩個(gè)端面呈長(zhǎng)方形，貫通孔3的兩個(gè)開口也呈長(zhǎng)方形。

上鐵芯塊11和下鐵芯塊12平行，所述第三線圈4-1和所述第四線圈4-2的數(shù)量均為2-50個(gè)，每個(gè)所述第三線圈4-1和所述第四線圈4-2的高度均相同。

本實(shí)施例中，套設(shè)于前鐵芯塊13上的所述第三線圈4-1和套設(shè)于后鐵芯塊14上所述第四線圈的數(shù)量的數(shù)量均為4個(gè)，并且每個(gè)所述第三線圈4-1和第四線圈4-2的高度均相同。

如圖3所示，一束帶狀離子束5入射進(jìn)入鐵芯1的貫通孔3的左側(cè)后，通過微調(diào)不同的所述第三線圈4-1和第四線圈4-2的電流大小和方向，從鐵芯1的貫通孔3的右側(cè)出來的帶狀離子束5的形狀如右側(cè)所示，其不僅可以使得帶狀離子束5的截面形狀始終保持直線，而且可以調(diào)節(jié)帶狀離子束5在高度方向上的均勻性，使之滿足束流傳輸和注入的要求。

總之，本發(fā)明通過分別在前鐵芯塊和后鐵芯塊上設(shè)置第三線圈和第四線圈，通過調(diào)節(jié)第三線圈和第四線圈的電流方向和大小，修正鐵芯1的極頭之間的鼓形磁場(chǎng)，使極頭之間的磁場(chǎng)變成完全均勻的線性磁場(chǎng)，從而使束流通過時(shí)帶狀束流的截面形狀始終保持直線。而且，由于在前鐵芯塊上套設(shè)第三線圈的數(shù)目至少兩個(gè)和在后鐵芯塊上套設(shè)的第四線圈的數(shù)目至少兩個(gè)，因此通過微調(diào)不同的線圈的電流大小和方向，便能夠調(diào)整束流在高度方向上的均勻性，使之滿足束流傳輸和注入的要求。此外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1大致相同，唯不同之處在于，套設(shè)于前鐵芯塊13上的所述第三線圈4-1和套設(shè)于后鐵芯塊14上所述第四線圈的數(shù)量的數(shù)量均為2個(gè)；所述前鐵芯塊和后鐵芯塊的弧度均為3π/4。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1大致相同，唯不同之處在于，套設(shè)于前鐵芯塊13上的所述第三線圈4-1和套設(shè)于后鐵芯塊14上所述第四線圈的數(shù)量的數(shù)量均為50個(gè)；所述前鐵芯塊和后鐵芯塊的弧度均為π/4。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。