專利名稱:改進(jìn)低能量大電流帶狀束注入機(jī)中的束中和的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使用帶狀束的低能量大電流的離子注入的方法和設(shè)備。具體地 說(shuō)，本發(fā)明利用電子或負(fù)離子來(lái)提高空間電荷中和的效率，以便將空間電荷破壞性的影響 減到最小。
背景技術(shù)：
作為20世紀(jì)巨大成功事跡之一的注入技術(shù)已經(jīng)成為在生產(chǎn)小規(guī)模晶體管和集成 電路陣列(IC)期間使用的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)允許受控引入精確濃度的許多種類的帶電攙雜 劑原子和分子(包括硼、BF2、砷、磷、銦和銻)，注入技術(shù)已經(jīng)使小型IC實(shí)用化。這些攙雜 劑改變底層半導(dǎo)體材料的特性，具體地說(shuō)，改變底層半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電率。可以以非常高的 精度并且在半導(dǎo)體表面以下任何選定的深度處實(shí)現(xiàn)利用注入技術(shù)的電路圖案形成，使得制 造復(fù)雜的二維和三維電路成為可能的。
為了預(yù)測(cè)這種技術(shù)將來(lái)發(fā)展的方向，考察過(guò)去25年的記錄是有用的。可以看 出，硅技術(shù)已經(jīng)不斷地朝著溝道長(zhǎng)度和柵極氧化物厚度的越來(lái)越小的尺寸發(fā)展，并且 Moore' s觀察(通常稱為Moore‘ s定律)表明，在最近幾十年內(nèi)，每隔12個(gè)月和18個(gè) 月之間的時(shí)間，IC晶體管密度加倍。預(yù)期這種趨勢(shì)將至少繼續(xù)到另一個(gè)十年，其驅(qū)動(dòng)力是 生產(chǎn)更小更高速的器件。為了實(shí)現(xiàn)這樣的改善，必須既減小IC的橫向尺寸又減小IC的深 度尺寸，因此，三維電路的一般開(kāi)發(fā)可能成為最重要的。這已經(jīng)使IC設(shè)計(jì)者把離子注入技 術(shù)朝著以下方向推進(jìn)更高的攙雜劑電流、更低的注入能量和改進(jìn)在工件上的入射角控制。 為了將通道效應(yīng)減到最小以及適當(dāng)執(zhí)行傾斜注入，角度控制是最重要的?？傊@種技術(shù)的 將來(lái)看來(lái)是光明的，并且可以預(yù)期，在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，我們將離不開(kāi)注入技術(shù)。
由入射攙雜劑離子的能量設(shè)定注入的攙雜劑原子在半導(dǎo)體晶體內(nèi)停止的深度。因 而，在選擇注入能量方面的靈活性是成功的注入設(shè)備的最重要的特征。往往，IC制造商需 要調(diào)整在 250eV和3000keV之間的任意位置的攙雜劑能量；比率超過(guò)10，000。攙雜劑束 電流是另一個(gè)重要的參數(shù)有用的攙雜劑電流可以小到1微安，但是，對(duì)于其它應(yīng)用可以超過(guò)30毫安。
在較高電流電平下，攙雜劑離子之間的排斥空間電荷力開(kāi)始起作用。特別是，當(dāng)離 子能量低時(shí)以及當(dāng)帶電攙雜劑原子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，對(duì)帶狀束形狀造成的分裂效應(yīng)是很麻 煩的。所造成的束擴(kuò)張可以產(chǎn)生對(duì)壁部來(lái)說(shuō)無(wú)法接受的離子損失以及對(duì)適當(dāng)運(yùn)行所需的離 子聚焦的損害。但是，自然界是客氣的通過(guò)把電子和負(fù)離子引入束中；還通過(guò)使用補(bǔ)償非 理想中和的輔助聚焦元件，抵消空間電荷力是可能的。
—種特殊類型的注入機(jī)(但不限于此)，通常稱為"大電流設(shè)備"，是本專利公開(kāi) 的中心課題。把這種類型的機(jī)器規(guī)定為是這樣的機(jī)器，其離子強(qiáng)度足夠大，使得對(duì)于適當(dāng)?shù)?運(yùn)行來(lái)說(shuō)束中和是最重要的；為了空間電荷中和適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行，必須把電子或負(fù)離子加到加 速的射束中。
大部分大電流注入機(jī)的特性包括(i)短的光程長(zhǎng)度；(ii)束橫截面尺寸往往是 大的；(iii)為了空間電荷中和而引入低能量電子；(iv)在攙雜劑射束內(nèi)已經(jīng)捕獲的中和 電子守恒；(iv)用于補(bǔ)償殘余分裂力和麥克斯韋電子分布的高能量電子舍項(xiàng)誤差的有效
聚焦O
關(guān)于大電流注入機(jī)的改進(jìn)是引入帶狀束技術(shù)。這里，到達(dá)工件的離子被編制成帶 條，當(dāng)使晶片在所述離子束下面通過(guò)時(shí)，所述帶條均勻地覆蓋工件。對(duì)于單晶片注入機(jī)，晶 片僅僅需要在入射帶狀束下面沿著一維方向行進(jìn)，大大地簡(jiǎn)化了靶室的機(jī)械設(shè)計(jì)并且不需 要橫向電磁掃描利用正確成形的帶狀束，在晶片單次一維通過(guò)的情況下，在整個(gè)工件上的 均勻劑量密度是可能的。一個(gè)重要的特征是生產(chǎn)能力可以是高的并且不受使用二維機(jī)械 掃描的靶室的晶片掃描能力的限制。在原理上，帶狀束概念不限制最大晶片尺寸，因而可以 使450毫米晶片以同200毫米或300毫米晶片相同的速率通過(guò)系統(tǒng)。但是，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，特別 是在產(chǎn)生低能量離子束期間，直流帶狀束技術(shù)有其自己的特殊問(wèn)題這些問(wèn)題包括具有大 橫向尺寸的射束的空間電荷中和的困難。
為了說(shuō)明空間電荷對(duì)低能量射束的影響，考慮一個(gè)具有電流密度J的定向離子束 是有用的。這樣的射束將在恒定時(shí)間內(nèi)與能量無(wú)關(guān)地產(chǎn)生特定的單位面積的劑量。利用簡(jiǎn) 單的幾何學(xué)，可以看出，這樣的恒定電流束具有與束離子速度成反比的每單位體積的電荷。 因而，束電荷密度Q與離子能量的平方根成反比
Q = J/ (2eU/M)1/2 (1)
這里，e是電子電荷，U是離子能量，而M是離子質(zhì)量。
在離子束內(nèi)，由于由空間電荷密度Q產(chǎn)生的電場(chǎng)的結(jié)果，產(chǎn)生徑向加速度。這些場(chǎng) 隨著所述能量的平方根成反比地增長(zhǎng)，但是隨束電流密度的減小而降落；建議寬射束是最 佳的。因?yàn)槭鴮?duì)稱性的緣故，在束中心處不存在電場(chǎng)，而來(lái)自空間電荷的分裂力隨離開(kāi)所述 中心的距離而增大。根據(jù)簡(jiǎn)單的牛頓力學(xué)的進(jìn)一步計(jì)算表明，在實(shí)驗(yàn)室看到的物理束擴(kuò)張 正比于1/UV2 ；—個(gè)強(qiáng)有力的定律。
實(shí)際上，空間電荷的影響在能量低于約15keV時(shí)開(kāi)始變成引人注意的。因而，當(dāng)努 力設(shè)計(jì)一種既運(yùn)行在高能量條件下又運(yùn)行在低能量條件下的注入機(jī)時(shí)，空間電荷的影響使 問(wèn)題大大地復(fù)雜化。
若使用減速度來(lái)產(chǎn)生低能量離子，則可以出現(xiàn)對(duì)束寬度擴(kuò)張的附加貢獻(xiàn)當(dāng)減慢 離子時(shí)發(fā)生的不可避免的相空間擴(kuò)張進(jìn)一步加重壁部的離子損耗，其總的效應(yīng)是束的外尺寸可以實(shí)際上正比于1/U2而增大，或者甚至更快。
在較高能量條件下以及在零場(chǎng)區(qū)域(漂移空間)，用于補(bǔ)償空間電荷的不希望有 的影響的公用技術(shù)是利用通過(guò)快速束離子與真空系統(tǒng)中存在的殘余分子和原子之間的相 互作用產(chǎn)生的低能量電子淹沒(méi)所述區(qū)域。這些電子是利用下面描述的反應(yīng)在束本身內(nèi)產(chǎn)生 的并且被標(biāo)記為O)。因?yàn)殡娮訉?shí)際上是在束本身范圍內(nèi)產(chǎn)生的，所以它們可以封閉在離子 束邊界范圍內(nèi)。實(shí)際上，這種機(jī)制允許在把中和電子引入束包線和從束靜電勢(shì)阱逃逸的高 能麥克斯韋電子之間建立空間電荷平衡。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，可以獲得的中和的程度取決于離子束內(nèi)的隨機(jī)噪音電平。離子輸出的 瞬時(shí)減少可以導(dǎo)致中和電子的迅速的損失，這可以在30微秒內(nèi)重建。在嚴(yán)重的情況下，射 束可以變成不穩(wěn)定的或'雜亂'的。但是，若源是'靜的'(利用低噪聲產(chǎn)生射束)并且 若可以獲得二次電子的適當(dāng)磁通，那么，相對(duì)中和可以是99%或甚至更高；應(yīng)該指出，在非 常低能量條件下，甚至殘余的也可以誘生重大的束發(fā)散，因此可能需要補(bǔ)償輔助聚焦， 以避免束損失。
對(duì)于產(chǎn)生中和電子，兩種原子反應(yīng)具有重要性(i)電離碰撞在較高能量條件 下，用于產(chǎn)生電子的最重要的反應(yīng)涉及在真空環(huán)境中高速束離子I+和殘余分子或原子妒之 間的相互作用，產(chǎn)生帶電殘余氣體分子R+加上自由電子
I++R° > Γ+R++ 電子 (2)
破壞R。的電子結(jié)合所需的能量來(lái)自束本身，使得產(chǎn)生在束勢(shì)阱范圍內(nèi)的低能量電 子成為可能的，其中逃逸的幾率可以是很小的。由^ev能量的硼離子誘發(fā)的這種類型的反 應(yīng)的截面是約IO-16Cm2，但是這種截面隨著離子能量的減小而引人注目地下降到零。引入的 電子圍繞射束沿著軌道旋轉(zhuǎn)并且沿著各種各樣的軌跡通過(guò)所述射束，這涉及可以導(dǎo)致能量 轉(zhuǎn)移和熱電離。電子能量分布迅速地變成麥克斯韋分布，其中那些電子處在其能量大于束 阱逃逸深度的分布中。對(duì)于低于幾個(gè)keV的束能量，隨著在空間電荷力生長(zhǎng)的同時(shí)用于產(chǎn) 生電子的截面下降到零，這種電離過(guò)程逐漸變成較少用處。
(ii)電荷交換碰撞二次電子生產(chǎn)過(guò)程涉及高速束離子I+，所述高速束離子I+通 過(guò)交換電荷拾取來(lái)自殘余氣體分子或原子R°的電子，但是不產(chǎn)生自由電子
Γ+R0 > I°+R+
因而，除形成的慢帶電離子R+以外，還有快中性物質(zhì)群1°，所述快中性物質(zhì)群1°或 多或少地沿著與它們的快速母離子相同的方向繼續(xù)前進(jìn)。類型(ii)碰撞的截面比類型(i) 碰撞的截面高得多，并且仍舊高于實(shí)測(cè)的最低能量。
但是，正如所指出的，類型(ii)的反應(yīng)不在束內(nèi)產(chǎn)生電子，而類型(i)的反應(yīng)在束 內(nèi)產(chǎn)生電子并且僅僅產(chǎn)生二次電子，其中快速中性物質(zhì)1°轟擊壁部或磁極，在那里它們產(chǎn) 生二次電子，然后所述二次電子可以被離子束捕獲。在束內(nèi)形成的慢殘余正離子R+被排斥， 并且這些慢殘余正離子R+當(dāng)它們轟擊壁部時(shí)也產(chǎn)生二次電子。但是，通過(guò)射束的捕獲取決 于幾何結(jié)構(gòu)，并且上述類型(i)或類型(ii)過(guò)程都不提供用于在低能量條件下產(chǎn)生中和電 子的可靠方法，其中必要的中和密度必須增長(zhǎng)以便與表達(dá)式(1)中所示的電荷密度Q匹配。
在磁場(chǎng)中的中和
在低能量條件下，當(dāng)離子束穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，中和變成甚至更困難。不僅類型I的反應(yīng) [方程式O)]的截面變小了，而且變成可用的任何中和電子也受到限制，以便跟隨磁力線，其中它們顯示沿著磁場(chǎng)方向的高遷移率，而在垂直方向上接近于零遷移率。結(jié)果是，在磁場(chǎng) 中通過(guò)從附近的漂移區(qū)引入低能量電子來(lái)中和空間電荷是不可行的。
J. G. England等人在美國(guó)專利6，515，408中以及R. B. Liebert等人在美國(guó)專利 6，762，423中描述了用于在磁場(chǎng)內(nèi)為空間電荷中和提供電子。在兩個(gè)公開(kāi)中，從分布在磁極 表面上的燈絲源產(chǎn)生中和電子。在磁極表面上產(chǎn)生的電子具有準(zhǔn)備好通向磁力線的路，導(dǎo) 致容易進(jìn)入束區(qū)域。在美國(guó)專利6，515，408的情況下，在磁極上既以弧度圖案又以徑向圖 案分布附加的電子發(fā)射燈絲，在燈絲后面包括靜電斥力屏蔽，以便反射離開(kāi)壁部的電子，并 且碳燈絲用于電子生產(chǎn)，以便把來(lái)自高熔點(diǎn)金屬的污染減到最小。對(duì)于某些射束，已經(jīng)使用 高達(dá)70eV的能量，所述能量顯著地大于大部分局部中和空間電荷阱的深度。
在兩個(gè)專利423和408中提供的方法的重要問(wèn)題是中和電子進(jìn)入具有高于局部零 電勢(shì)的束空間電荷阱。因而，因?yàn)樵谶h(yuǎn)處產(chǎn)生的甚至零能量電子將往往被加速穿過(guò)射束并 且穿過(guò)另一側(cè)而出，因而不被捕獲，所以俘獲難以實(shí)現(xiàn)。只有射束內(nèi)的非彈性或彈性電子/ 電子碰撞才能夠使這樣的電子被捕獲。

發(fā)明內(nèi)容
在本公開(kāi)中，在磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)中和，其方法是利用由帶電氬、氙或氪離子構(gòu)成的等 離子體作為本地電位和離子束的勢(shì)阱之間的低阻抗導(dǎo)電通路。描述了用于實(shí)現(xiàn)這種傳輸?shù)?兩個(gè)實(shí)施例。第一實(shí)施例涉及磁偏轉(zhuǎn)器磁極下面的無(wú)場(chǎng)區(qū)域。第二實(shí)施例涉及引入來(lái)自無(wú) 場(chǎng)區(qū)域的電子。
在等離子體引入情況下，電子路徑受磁場(chǎng)的約束并且與慢且重的正粒子一起漂移 離開(kāi)磁極，所述正粒子由于受磁場(chǎng)的影響并不一起跟隨。在達(dá)到束邊界時(shí)，等離子體電子改 變它們的耦合(allegiance)而封閉在射束內(nèi)，維持它們的原始動(dòng)能。來(lái)自等離子體的被放 棄的正離子被束電位排斥并且朝著磁極加速，在磁極處它們進(jìn)一步產(chǎn)生二次電子，所述二 次電子又將被吸向離子束并且沿著磁力線返回。在所述磁極和束邊界之間建立等離子體連 接，所述等離子體連接允許將大的電子電流傳輸?shù)绞鴧^(qū)域。
另外，將描述利用二次電子來(lái)提供所需的中和的技術(shù)。一般說(shuō)來(lái)，這些技術(shù)涉及高 能電子源，所述電子轟擊靶(諸如碳或硅)以便產(chǎn)生低能量二次電子，所述二次電子被從磁 極下面的區(qū)域引入到所述射束。
在本公開(kāi)中，將提供用于實(shí)現(xiàn)六個(gè)步驟的方法和設(shè)備，所述六個(gè)步驟是令人滿意 地把電子注入高強(qiáng)度低能量離子束所需的。這些步驟包括
1.適當(dāng)?shù)牡入x子體源，用于在本地和離子束之間產(chǎn)生低阻抗連接通路。
2輔助電子源，它克服離子電流必須等于電子電流的等離子體源限制。
3把電子傳輸?shù)诫x子束勢(shì)阱
4把電子封閉在離子束勢(shì)阱內(nèi)
5將電子分布到離子束的其它部分
6捕獲電子的守恒
等離子體發(fā)生器
雖然本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到可以選擇各種各樣的等離子體發(fā)生器設(shè)計(jì)，但 是在該優(yōu)選實(shí)施例中已經(jīng)選定Helicon(螺旋)放電的幾何結(jié)構(gòu)作為選擇的等離子體發(fā)生器。這種類型的放電的細(xì)節(jié)已經(jīng)由F. F. Chen在以下的書(shū)中討論由Oleg A.Popov編輯的， 由Noyes出版的，書(shū)名為'高密度等離子體源'的書(shū)的1_75頁(yè)。使Helicon幾何結(jié)構(gòu)具有 吸引力的特性是低壓力運(yùn)行、高離子對(duì)密度、封閉通道中有用的等離子體注入、放電管內(nèi) 無(wú)內(nèi)部電極以及可控電子能量分布。
所描述的第二實(shí)施例利用空心陰極源作為上述的Helicon種類的替換?？招年帢O 裝置的優(yōu)點(diǎn)是它們的直徑比較小，使得等離子體源的位置有可能靠近使用地點(diǎn)。還有，它們 可以是富電子源。
當(dāng)使用等離子體傳輸來(lái)引入中和電子時(shí)必須解決的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題是處理不希望 有的氣體等離子體產(chǎn)生過(guò)程的固有部分。需要非常高的抽運(yùn)速度，而在傳統(tǒng)的抽運(yùn)幾何結(jié) 構(gòu)中，渦輪泵或低溫泵的使用通常受到來(lái)自將泵耦合到室的抽運(yùn)真空阻抗的傳導(dǎo)限制。
描述了利用深冷的新穎方法，所述新穎方法可以用來(lái)提供非常高的收集引入等離 子體發(fā)生器的氣體(氬、氪或氙)的速度。
產(chǎn)生輔助電子
在密封等離子體源中，諸如在沒(méi)有內(nèi)部燈絲的Helicon中，電子生產(chǎn)量等于離子 生產(chǎn)率。提取率受出口孔面積和離子的慢速度的限制。但是，在已經(jīng)建立到離子束的橋接 之后，可以以類似于銅導(dǎo)線工作的方式，在本機(jī)地和離子束之間傳輸較大的電子電流。本專 業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，可以使用各種各樣的輔助源(包括直熱式鎢或鉬燈絲、間熱式 陰極或加熱的LaB6)來(lái)增大電子電流。
等離子體和電子的傳輸
希望在等離子體傳輸區(qū)域中有最小橫向磁場(chǎng)，因?yàn)殡娮友刂帕€行進(jìn)。若存在 顯著的橫向分量，那么，電子將損失在傳輸區(qū)域的壁部。為了滿足這種要求，引導(dǎo)氬或其它 適當(dāng)?shù)牡入x子體通過(guò)穿透偏轉(zhuǎn)磁偶極子的鋼磁極的底側(cè)的孔。雖然束偏轉(zhuǎn)偶極子磁通氐可 能相當(dāng)大，但是，這樣的孔的內(nèi)部是低磁場(chǎng)區(qū)。這種磁通通過(guò)所述鋼磁極環(huán)繞所述孔流通， 同時(shí)，所述磁場(chǎng)趨向于避免跨過(guò)由所述孔建立的開(kāi)口，而通過(guò)周圍的高導(dǎo)磁率鋼圍繞所述 孔流通。在所述孔內(nèi)，剩余磁通S。/μ將接近于零。這里，B。接近于偏轉(zhuǎn)離子束所需的磁通 強(qiáng)度，而μ是所述鋼的相對(duì)導(dǎo)磁率，典型的是2000。本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，通過(guò)包 含進(jìn)一步的鐵鎳高導(dǎo)磁率合金屏蔽，可以將所述磁場(chǎng)減小到幾乎零。這樣的無(wú)磁區(qū)域提供 可以引導(dǎo)中和的等離子體通過(guò)其中的通道，而沒(méi)有來(lái)自橫向磁場(chǎng)的干擾，特別是，如果沿著 穿過(guò)所述鋼磁極的孔建立螺線管磁場(chǎng)的話。它還提供小直徑空心陰極源可以在其中工作而 沒(méi)有來(lái)自橫向磁場(chǎng)的干擾的區(qū)域。為了保證沿著所述孔的軸線的密集度，可以通過(guò)沿著所 述管的內(nèi)部安裝密繞載流螺旋線來(lái)引入螺線管磁場(chǎng)。
在整個(gè)束中的分布
本公開(kāi)中要解決的一個(gè)重要問(wèn)題是用于在整個(gè)離子束體積中移動(dòng)所述電子而不 允許它們被集中在它們被引入的點(diǎn)附近。通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這種必要的運(yùn)動(dòng)利用圍繞 與BxgradB耦合的磁區(qū)域的邊沿的ExB電子漂移以及曲率漂移。在1983年P(guān)lenum出版社 出版的，F(xiàn). F. Chen編寫(xiě)的，書(shū)名"等離子體物理和受控核聚變"的書(shū)中第23-30頁(yè)上討論 了這些過(guò)程的細(xì)節(jié)。
電子守恒
在已經(jīng)把中和電子移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢弥?，重要的是，它們不?huì)輕易地逃逸。避免中和電子的損失是關(guān)鍵的。這種臨界性部分地是離子源中不穩(wěn)定性的結(jié)果。如果沒(méi)有辦法 防止中和電子的直接損失，那么，離子源輸出強(qiáng)度的任何減小都將立即丟失空間電荷中和。 實(shí)際上，丟失出現(xiàn)迅速，而中和的重建花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間；已經(jīng)報(bào)告，恢復(fù)時(shí)間一般是30微秒量 級(jí)。
電子守恒
局部集中的形成在偏轉(zhuǎn)磁鐵的磁通往往富集的磁極上加強(qiáng)，其方法是利用嵌入 在所述磁極中的永久磁鐵配置來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)的電子反射。所述效應(yīng)產(chǎn)生局部磁通集中和類似于 北極光(the Aurora Borealis)中的電子軌跡的電子俘獲。
其他實(shí)施例
還描述了用于基于直接使用電子提供中和電子的其他實(shí)施例?？梢杂芍圃斐晌挥?偏轉(zhuǎn)磁鐵的一個(gè)磁極上并且位于離子束下面的大面積場(chǎng)發(fā)射陰極形式的場(chǎng)發(fā)射體來(lái)產(chǎn)生 電子。但是，與用于等離子體顯示電視管的密封陰極不同，所述公開(kāi)陰極具有獨(dú)特特征它 們由小直徑不銹鋼皮下注射(hypodermic)管的相對(duì)較長(zhǎng)的部分形成，所述小直徑不銹鋼 皮下注射管已經(jīng)通過(guò)離子束濺射被進(jìn)一步削尖。[這種結(jié)構(gòu)的理由是在注入機(jī)的真空系 統(tǒng)內(nèi)總是存在氟，這是在生產(chǎn)硼射束和BF2離子所需的離子源中使用BF3氣體的結(jié)果。其結(jié) 果是腐蝕迅速損傷在低電壓(-10伏)下產(chǎn)生場(chǎng)發(fā)射所需的尖銳尖端]。小流量氬或其它 的適當(dāng)?shù)臍怏w保護(hù)所述發(fā)射體免受氟化物腐蝕影響。使用長(zhǎng)管而不是實(shí)心陰極使得可以把 可預(yù)計(jì)的高流動(dòng)阻抗弓I入氣體流動(dòng)管線中。
用于提供從靠近偏轉(zhuǎn)磁鐵的磁極面的表面發(fā)射的低能量二次電子的第二種方法 把加熱的鎢和鉬導(dǎo)線的熱燈絲用于電子發(fā)射。這樣的燈絲位于基本上無(wú)場(chǎng)區(qū)域中，其產(chǎn)生 的電子在沖擊由石墨或其他合適的材料制成的二次發(fā)射陰極之前僅僅行進(jìn)短的距離。幾何 結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是這樣的，使得所產(chǎn)生的二次電子容易鏈接到(link to)偏轉(zhuǎn)磁力線。
還提供一些方法，這些方法利用諸如氬或氙的離子種類的外部高能量束，以便從 與殘余真空的原子和分子的相互作用產(chǎn)生低能量電子。




為了更好地理解本發(fā)明，參考結(jié)合于本文的附圖 圖1圖解說(shuō)明在偶極子磁鐵內(nèi)的等離子體傳輸通道。 圖2圖解說(shuō)明空心陰極等離子體注入。 圖3圖解說(shuō)明隙縫束等離子體傳送的細(xì)節(jié)。 圖4圖解說(shuō)明徑向等離子體發(fā)生器。 圖5圖解說(shuō)明圍繞偏轉(zhuǎn)磁鐵漂移的電子。 圖6圖解說(shuō)明倒角(chamfer)邊緣幾何結(jié)構(gòu)。 圖7圖解說(shuō)明會(huì)切場(chǎng)(cusp field)的引入。 圖8圖解說(shuō)明等離子體傳送管的橫截面。 圖9圖解說(shuō)明低溫氣體分離器。 圖10圖解說(shuō)明磁極內(nèi)二次電子源。
9具體實(shí)施方式
圖1圖解說(shuō)明偏轉(zhuǎn)磁鐵的磁極的橫截面。雖然本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到， 磁極表面101實(shí)際上可以是底層磁旁軛(magnetic returnyoke) 102的一部分，但是，在 該優(yōu)選實(shí)施例中，所述磁極103的表面位于真空室104內(nèi)，而不是外面。通過(guò)線圈112產(chǎn) 生磁場(chǎng)。這使磁極可以根據(jù)需要靠近離子束軌跡105，而不浪費(fèi)需要厚壁部以承受大氣壓 力的寬的真空密封外殼的距離?？梢岳帽砻胬@組主動(dòng)地引入可變磁場(chǎng)，所述表面繞組 在Kenneth H. Purser和Norman L. Turner的題為‘‘利用可變梯度偶極子的寬能量范圍帶 狀離子束準(zhǔn)直(BroadEnergy Range Ribbon Ion Beam Collimation Using a variable GradientDipole)“的姐妹篇專利申請(qǐng)中詳細(xì)描述。
可以看出，合適直徑的孔106鉆通磁極板103的寬度，形成隧道。雖然磁極103向 偏轉(zhuǎn)間隙107提供磁通，但是鋼板中的大部分磁通不穿過(guò)由孔106形成的空間或隧道。如 先前指出的，在所述鋼板內(nèi)靜磁驅(qū)動(dòng)勢(shì)H幾乎是零。因而，在低磁通級(jí)鋼板中，高磁導(dǎo)率使 所述孔表現(xiàn)出對(duì)磁場(chǎng)的主要磁阻。在該優(yōu)選實(shí)施例中，孔106遠(yuǎn)離表面101，以便保證不影 響偶極子偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的所需的形狀。
適當(dāng)?shù)陌l(fā)生器108把氬等離子體或其它等離子體通過(guò)鋼屏蔽115注入隧道106的 末端。在走過(guò)隧道的長(zhǎng)度之后，在遠(yuǎn)端109，由泵114把殘余氣體抽走?？梢砸胼o助陰極 126，以便增大流向離子束105的電子電流。在該優(yōu)選實(shí)施例中，在源108和鋼夾具115之 間引入中性粒子分離器(后面將描述)。
為了滑移等離子體和避免在壁部的過(guò)量復(fù)合，將不銹鋼管120塞進(jìn)孔106。本專 業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，其它管材料，諸如石英、玻璃或其它導(dǎo)電材料也可以是令人滿意 的。通過(guò)沿著位于管120內(nèi)或圍繞管120外側(cè)的密螺距(close-pitched)螺旋線121流通 電流，沿著管120的長(zhǎng)度方向維持低值螺線管磁場(chǎng)。還可以沿著管120的中心線設(shè)置小直 徑導(dǎo)線。這種導(dǎo)線上的正電位建立總是徑向的電場(chǎng)，使得當(dāng)與螺旋線121產(chǎn)生的螺線管磁 場(chǎng)耦合時(shí)，建立循環(huán)ExB漂動(dòng)，這種循環(huán)ExB漂動(dòng)將在壁部的離子-電子復(fù)合減到最少。在 必須把等離子體交付給磁極的表面的位置，修改螺線管磁場(chǎng)，以便允許等離子體擴(kuò)張并且 穿過(guò)適當(dāng)?shù)拇诺入x子體通道122或具有適當(dāng)尺寸形狀的隙縫，用于把等離子體傳給磁極的 表面101。由小線圈或永久磁鐵產(chǎn)生的磁耦合場(chǎng)可以用來(lái)提供必要的B-場(chǎng)線，等離子體將 沿著所述B場(chǎng)線行進(jìn)。
圖2圖解說(shuō)明用于將空心陰極等離子體源140耦合到磁極下面的無(wú)場(chǎng)區(qū)域中的方 法。通過(guò)空心管143把等離子體氣體(一般是氬、氪或氙)引入到空心陰極源。在所述源 的末端通過(guò)微型孔發(fā)射強(qiáng)等離子體以及相當(dāng)大數(shù)目的電子。在偏轉(zhuǎn)偶極場(chǎng)區(qū)域和等離子體 141區(qū)域之間的螺旋管繞組212協(xié)助將等離子體耦合到區(qū)域122中的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
圖3圖解說(shuō)明當(dāng)?shù)入x子體輸送管和偶極磁場(chǎng)區(qū)域之間的連接區(qū)域是狹窄的細(xì)長(zhǎng) 縫隙350而不是圖1和2中所示的分離的孔時(shí)，如何將等離子體鏈接到攙雜劑離子束105 的細(xì)節(jié)。用于適當(dāng)?shù)膸钍ぷ鞯目p隙的重要性在于所述帶狀離子束在晶片上的均勻性 是關(guān)鍵的，而如圖2所示那樣局部引入中和電子可能當(dāng)帶狀束離子到達(dá)晶片時(shí)在所述帶狀 束離子中產(chǎn)生非均勻性。
再一次參見(jiàn)圖3，可以看出，將所述磁極示為項(xiàng)101。所述旁軛鋼是102。等離子 體通過(guò)其中的管是項(xiàng)120。不是將分離的螺線管磁場(chǎng)用于按照以前描述的方式耦合穿過(guò)管120的等離子體，而是由沿著長(zhǎng)度方向和狹窄的耦合縫隙350的側(cè)面設(shè)置的繞組351產(chǎn)生的 矩形螺線管磁場(chǎng)提供必要的耦合場(chǎng)。通過(guò)各個(gè)螺旋管線圈352的電流不僅提供沿著管120 的約束磁場(chǎng)，而且在各個(gè)線圈附近提供磁場(chǎng)分布，所述磁場(chǎng)分布偏轉(zhuǎn)偶極場(chǎng)的分量，以便與 管120中的螺線管磁場(chǎng)連接。
等離子體漂移到偶極場(chǎng)偏轉(zhuǎn)區(qū)域107之后，等離子體電子受所述偶極磁場(chǎng)的約束并 且沿著B(niǎo)-場(chǎng)線305漂移，離開(kāi)磁極。在實(shí)現(xiàn)鏈接到正離子束勢(shì)阱之前，等離子體內(nèi)的正離子 傾向于與電子一起移動(dòng)。但是，在到達(dá)離子束邊界時(shí)，等離子體電子轉(zhuǎn)移到離子束勢(shì)阱并且沿 穿過(guò)離子束的磁力線被捕獲，沿著磁力線在一維方向上被慢化成熱能。殘余的慢正帶電等離 子體粒子被束電位排斥并且傾向于朝著磁極101加速。在這里，產(chǎn)生二次電子，所述二次電子 被向后朝著離子束105吸引。理想的是，原始空間電荷中性等離子體現(xiàn)在在輔助陰極和帶電 粒子束105之間提供導(dǎo)體。這個(gè)特征強(qiáng)調(diào)利用強(qiáng)等離子體源，諸如Helicon的重要性。
圖4圖解說(shuō)明涉及等離子體產(chǎn)生方法的細(xì)節(jié)的第二實(shí)施例。一對(duì)徑向管401，它們 作為連續(xù)回路連接在一起并且位于無(wú)場(chǎng)縫隙中，所述無(wú)場(chǎng)縫隙足夠?qū)?，足以將剩余電容?持很小。通過(guò)環(huán)繞由環(huán)形鐵氧體耦合器402激勵(lì)的回路流通的電流，不斷地沿著連續(xù)管401 的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生等離子體。驅(qū)動(dòng)器405使電流圍繞放電回路401的周邊流動(dòng)，建立環(huán)繞整 個(gè)回路的等離子體。沿著管401的方向磨成的孔或縫隙允許提取等離子體。
圖5圖解說(shuō)明設(shè)備的下磁極，所述下磁極偏轉(zhuǎn)僅僅由中心軌跡和極限射線描繪的 帶狀離子束501。磁偏轉(zhuǎn)場(chǎng)按照由符號(hào)530所示的方向從頁(yè)面出來(lái)。為了提供束中和以及避 免過(guò)量的空間電荷擴(kuò)張，在帶狀束501從其中穿過(guò)的磁偏轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)分布電子。雖然不打算 進(jìn)行限制，但是，本優(yōu)選實(shí)施例的磁場(chǎng)是離子聚焦所需要的正指數(shù)(positively-indexed) 場(chǎng)分布，所述場(chǎng)分布的強(qiáng)度從較小半徑區(qū)域506向較弱場(chǎng)較大半徑區(qū)域507下降。小箭頭 531表示偏轉(zhuǎn)偶極場(chǎng)的梯度。顯著的倒角508圍繞所述磁極，用以產(chǎn)生用箭頭511的方向表 示的場(chǎng)梯度510。倒角508的寬度應(yīng)當(dāng)足夠?qū)?，使得它比得上偶極子磁間隙，雖然本專業(yè)的 技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，25毫米的寬度通常會(huì)是足夠的。必要時(shí)，可以在磁極入口使磁場(chǎng)邊界區(qū) 域傾斜，以便提供相對(duì)于中心束方向的正調(diào)整角(shim-angle)，以便增強(qiáng)從倒角邊緣區(qū)域 進(jìn)入主偏轉(zhuǎn)區(qū)域的電子引入。
可以通過(guò)束離子本身和存在于真空系統(tǒng)中的殘余氣體原子或分子之間的相互作 用來(lái)產(chǎn)生束中和所需要的電子源。本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，電離型電子生產(chǎn)橫截面 在低能量條件下顯著地減小。但是，當(dāng)把包含分子激勵(lì)(molecular-excitation)相互作用 的過(guò)程和使用良好的電子約束包括在內(nèi)時(shí)，可以產(chǎn)生足夠的電子密度，這種電子密度允許 傳輸其能量低到HkeV的硼離子而不需要加入附加的電子。
重要的問(wèn)題是通過(guò)束包線產(chǎn)生或捕獲的那些電子的守恒。再一次參見(jiàn)圖5，將會(huì)看 出，由于聚焦場(chǎng)梯度的緣故，BxgradB力使磁場(chǎng)區(qū)域中的電子跨過(guò)錐形磁極面行進(jìn)。Bxgrad B漂移矢量在所述整個(gè)面上起作用，但是，為該圖的簡(jiǎn)單起見(jiàn)，僅僅示出3個(gè)截面，如項(xiàng)512 所示。當(dāng)電子到達(dá)所述磁極的遠(yuǎn)側(cè)時(shí)，它們?cè)庥鲈趫?chǎng)梯度方向上幾乎90度的偏移，這使漂 移的電子改變方向而在由白箭頭532表示的方向上圍繞區(qū)域508中的磁極的周邊行進(jìn)?？?以在磁極的束入口處引入小的調(diào)整角度，以便將電子重新注入到主偏轉(zhuǎn)區(qū)域。還可能需要 利用導(dǎo)電元件520、521促進(jìn)電子返回主磁場(chǎng)區(qū)域。這些元件具有適當(dāng)?shù)碾娢?正的和負(fù) 的)，以便建立基本上垂直于偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)503的電場(chǎng)，使ExB漂移(這種漂移促使電子移動(dòng))跨過(guò)磁力線并且進(jìn)入標(biāo)記的梯度區(qū)域。本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，為了避免對(duì)低能量 離子束501的干擾，電壓梯度應(yīng)當(dāng)小并且這種限制可能小到0. 1伏/mm。因?yàn)榇嬖谂紭O子偏 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以可以在整個(gè)等離子體上支持這樣的場(chǎng)。
再一次參見(jiàn)圖5，可以注意到，等離子體引入隧道503穿過(guò)磁極鋼板的殼體。這種 隧道被置于偶極子表面下面適當(dāng)?shù)纳疃忍帲员惚ＷC主偶極場(chǎng)不受其存在的影響。在該優(yōu) 選實(shí)施例中，穿過(guò)磁極沿著管503的長(zhǎng)度方向碾磨縫隙350，以便允許在磁極場(chǎng)區(qū)域中將所 述管連接到磁極表面。如前所述，把矩形偶極場(chǎng)產(chǎn)生線圈包括在所述縫隙的壁內(nèi)，或者通過(guò) 利用激勵(lì)電流或者通過(guò)永久磁鐵，產(chǎn)生管等離子體和主偶極場(chǎng)區(qū)域530之間的連接場(chǎng)。
在外部產(chǎn)生中和所需的等離子體，由此把等離子體引入管503。應(yīng)該指出，所述發(fā) 生器(項(xiàng)502)可以由任何適當(dāng)?shù)牡入x子體源構(gòu)成，雖然在該優(yōu)選實(shí)施例中所描述的源是高 等離子體密度Helicon裝置。另外，圖9中將說(shuō)明一種方法，其中，可以包括低溫抽運(yùn)裝置 902，用于去除大量的與所需的等離子體一起產(chǎn)生的中性氣體。
圖6示出圖5中所示的橫截面A-A'的細(xì)節(jié)。圖中一起示出偏轉(zhuǎn)磁鐵的上和下磁 極101。圍繞偏轉(zhuǎn)磁極的整個(gè)周邊加工了兩個(gè)斜切面。這些倒角的目的是要產(chǎn)生朝向主偏 轉(zhuǎn)區(qū)域530的強(qiáng)的徑向梯度。畫(huà)出等電位511的草圖，它表明在遠(yuǎn)離倒角平面和磁極表面 之間的結(jié)的區(qū)域阱中，倒角場(chǎng)梯度矢量基本上垂直于邊緣641 ；因而，電子將傾向于沿著大 致平行于邊緣641的路徑行進(jìn)。本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，如圖所示那樣加工的簡(jiǎn)單 的一對(duì)切口將在沒(méi)有顯著的局部飽和的情況下終止所述場(chǎng)，并且提供適當(dāng)?shù)牡菇?。他們還 將認(rèn)識(shí)到，通過(guò)利用適當(dāng)?shù)慕嵌群烷L(zhǎng)度，在束入口和出口區(qū)域，陡的切斷邊界將與垂直部分 640 一致。
圖7更詳細(xì)地圖解說(shuō)明一種方法，其中，在偶極子表面上以及在倒角區(qū)域508中安 裝小的永久磁鐵720，以便產(chǎn)生減少電子損失的會(huì)切場(chǎng)。設(shè)計(jì)約束條件是(1)會(huì)切磁鐵表 面處的高磁場(chǎng)對(duì)于改善電子反射能力是最重要的；(2)緊密的間隔避免所述會(huì)切場(chǎng)進(jìn)入偏 轉(zhuǎn)區(qū)域并干擾偶極場(chǎng)聚焦光學(xué)系統(tǒng)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，在鋼板702的表面碾磨縫隙701， 縫隙701的寬度略微大于小的高磁場(chǎng)釹鐵硼磁鐵720的寬度，各條縫隙701之間的間隔為 幾個(gè)毫米。把磁鐵設(shè)置在鋼底板上提高了會(huì)切磁場(chǎng)的強(qiáng)度，因此改善了電子俘獲。所述縫 隙的深度僅僅足以在裝配期間固定所述磁鐵。如圖中所示那樣排列磁鐵720，其中一排北極 之后是一排南極。效果是在相鄰的各排之間產(chǎn)生的各個(gè)偶極場(chǎng)僅僅進(jìn)入束運(yùn)動(dòng)區(qū)域短的 距離，因而把會(huì)切場(chǎng)與帶狀束本身之間的磁相互作用減到最小。
可以看出，在該優(yōu)選實(shí)施例中，小的屋頂形實(shí)心鋼延伸部分703被固定在每一個(gè) 永久磁鐵的表面上，以便增大所述尖端處的局部磁通密度，因而改善電子俘獲。
圖8示出垂直于圖5中所示的管503的橫截面。導(dǎo)電圓筒805由小的魚(yú)珠801支 持而遠(yuǎn)離磁極101的鋼板，這為隧道503和導(dǎo)電圓筒805的壁部之間的導(dǎo)線提供間隔。導(dǎo) 線804傳送沿著所述管的軸線產(chǎn)生螺線管磁場(chǎng)的電流。魚(yú)珠絕緣子允許把電壓加在產(chǎn)生用 于ExB運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)所需的中心導(dǎo)線210之間。
流過(guò)固定在縫隙803的壁部的一組導(dǎo)體804的電流產(chǎn)生連接磁場(chǎng)，所述連接磁場(chǎng) 允許從所述輸送管中提取等離子體。
圖9示出輔助低溫抽運(yùn)單元的細(xì)節(jié)，所述輔助低溫抽運(yùn)單元可能是處理來(lái)自一個(gè) 或多個(gè)等離子體發(fā)生器的附加氣體負(fù)載所需要的。工業(yè)用低溫致冷機(jī)向收集結(jié)構(gòu)902提供幾瓦冷卻，把所述收集結(jié)構(gòu)保持在低于20K的溫度。輻射屏蔽905包圍所述單元，以便將熱 負(fù)載減到最小。為了提取這種熱量，在大約70K的條件下可以使用另外50瓦的冷卻，所述 另外50瓦的冷卻可以用來(lái)從包圍低溫收集結(jié)構(gòu)902的輻射屏蔽905提取熱量。收集板可 以覆蓋有適當(dāng)?shù)牟牧?、諸如椰子衍生的活性碳，用于附加抽運(yùn)氫，若這是必要的話。
離開(kāi)所述源的中性氣體分子903不受由螺旋管繞組906產(chǎn)生的縱向場(chǎng)的約束，因 而，它們最好集中在低溫收集器902上。相反，來(lái)自源904的等離子體受由線圈906產(chǎn)生的 磁場(chǎng)的約束，基本上無(wú)偏轉(zhuǎn)地通過(guò)該單元。
圖10示出用于在接近磁極103的表面的低磁場(chǎng)區(qū)中產(chǎn)生二次電子的優(yōu)選實(shí)施例。 可以看出，燈絲1001產(chǎn)生具有幾百伏能量的電子。通過(guò)加速板1002發(fā)射的高能電子1010 轟擊石墨收集極1003，產(chǎn)生低能量二次電子，所述低能量二次電子漂移通過(guò)通道1015，在 通道1015中，它們與偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)鏈接?？梢钥闯?，石墨板1005覆蓋磁極，以便將束互作用減 到最小。
權(quán)利要求
1.一種用于添加電子以便中和被磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的離子束中的空間電荷的方法，所述方法包 括以下步驟把等離子體引入所述磁場(chǎng)的區(qū)域，所述等離子體來(lái)自位于定義所述磁場(chǎng)的邊界的磁極 的表面的多個(gè)等離子體發(fā)射區(qū)；以及安排所述發(fā)射的等離子體在沿著所述離子束的路徑的多個(gè)位置鏈接到所述離子束。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述發(fā)射的等離子體是由遠(yuǎn)程發(fā)生器產(chǎn)生的。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其中所述遠(yuǎn)程發(fā)生器通過(guò)基本上無(wú)磁場(chǎng)的通道連接到所 述磁極的表面。
4.如權(quán)利要求
2所述的方法，其中所述遠(yuǎn)程發(fā)生器通過(guò)基本上無(wú)橫向磁場(chǎng)的通道連接 到所述磁極的表面。
5.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中還包括以下步驟將電子引入所述發(fā)射的等離子體。
6.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中還包括以下步驟將電荷中性原子或分子引入所述 離子束路徑。
7.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中還包括以下步驟將電荷中性原子或分子引入所述 離子束路徑，作為所述引入的等離子體的一部分。
8.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中還包括以下步驟將具有正電子親和性的原子或分 子引入所述離子束路徑。
9.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中還包括以下步驟把適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)加入到所述磁場(chǎng)內(nèi)， 這使存在于所述離子束內(nèi)的所述電子跨過(guò)磁力線運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中還包括以下步驟添加勢(shì)壘，以便防止已捕獲的電 子的丟失。
11.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中還包括把永久磁鐵元件嵌入所述磁極中的至少一 個(gè)磁極內(nèi)，以便導(dǎo)致磁場(chǎng)集中在所述至少一個(gè)磁極的表面附近。
12.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中所述勢(shì)壘是靜電勢(shì)壘。
13.一種用于添加電子以便中和穿過(guò)磁場(chǎng)的離子束中的空間電荷的設(shè)備，所述設(shè)備包 括以下部件偏轉(zhuǎn)所述離子束的直流磁場(chǎng)，所述直流磁場(chǎng)產(chǎn)生在相對(duì)于正中面對(duì)稱設(shè)置的北磁極和 南磁極之間；以及位于所述磁極中的至少一個(gè)磁極的表面的多個(gè)等離子體發(fā)射器，所述多個(gè)等離子體發(fā) 射器沿著所述離子束的飛行路徑發(fā)射等離子體。
14.如權(quán)利要求
13所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)等離子體發(fā)射器精確地位于所述磁極中 的一個(gè)磁極上。
15.如權(quán)利要求
13所述的設(shè)備，其中所述飛行路徑包括所述離子束投射在所述北磁極 和南磁極上的區(qū)域。
16.如權(quán)利要求
13所述的設(shè)備，其中基本上無(wú)磁場(chǎng)的區(qū)域把所述等離子體傳遞到位于 所述磁極的所述表面處的所述等離子體發(fā)射器。
17.如權(quán)利要求
16所述的設(shè)備，其中所述基本上無(wú)磁場(chǎng)的區(qū)域是圓筒形孔。
18.如權(quán)利要求
17所述的設(shè)備，其中還包括載流金屬螺旋線。
19.如權(quán)利要求
18所述的設(shè)備，其中還包括基本上沿著所述圓筒形孔的中心軸設(shè)置的均勻直徑導(dǎo)線。
20.如權(quán)利要求
19所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)線處在絕緣狀態(tài)以及把電壓加到所述導(dǎo)線。
21.如權(quán)利要求
18所述的設(shè)備，其中所述金屬螺旋線包括均勻螺距載流螺旋線。
22.如權(quán)利要求
18所述的設(shè)備，其中所述金屬螺旋線包括非均勻螺距載流螺旋線。
23.如權(quán)利要求
13所述的設(shè)備，其中還包括基本上垂直于存在于所述磁極之間的磁場(chǎng) 的電場(chǎng)。
24.如權(quán)利要求
13所述的設(shè)備，其中還包括勢(shì)壘，用以防止已捕獲的電子的丟失。
25.如權(quán)利要求
M所述的設(shè)備，其中還包括嵌入所述磁極中的至少一個(gè)磁極內(nèi)的永磁 元件，以便導(dǎo)致磁場(chǎng)集中在所述至少一個(gè)磁極的表面附近。
26.如權(quán)利要求
M所述的設(shè)備，其中所述勢(shì)壘包括靜電勢(shì)壘。
專利摘要
現(xiàn)代半導(dǎo)體集成電路的制造往往要求涉及大電流低能量帶電攙雜劑原子的注入步驟。當(dāng)使用這樣的射束時(shí)，添加用于中和空間電荷的影響的電子或負(fù)離子對(duì)于獲得成功往往是有決定性意義的。在沒(méi)有這種補(bǔ)充的情況下，離子束會(huì)“爆炸”，導(dǎo)致強(qiáng)度的損失和束聚焦的破壞。在本公開(kāi)中，提供用于引入低能量電子和負(fù)離子并將其約束在磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)的帶狀束邊界內(nèi)的方法。描述了用于基于減少電子丟失、等離子體橋接和二次電子產(chǎn)生的來(lái)保持中和狀態(tài)的設(shè)備。作為向偏轉(zhuǎn)區(qū)域的等離子體引入的一部分，新穎的低溫抽運(yùn)設(shè)備選擇性地從等離子體流中去除中性原子。
文檔編號(hào)H01J37/317GKCN101257944 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200580048222
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2005年12月20日
發(fā)明者肯尼思·H·珀澤, 諾曼·L·特納 申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),