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一种离子注入设备

阅读：871发布：2024-01-01

专利汇可以提供一种离子注入设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种离子注入设备，设有用于产生离子的离子源和用于引出离子束的引出电极系统，所述引出电极系统的电极板上设有离子束引出口；其特征在于：引出电极系统的外壁设置有螺旋线圈，所述螺旋线圈持续通入直流电，形成沿离子束流方向的磁场；所述磁场的磁场强度满足所述离子束的离子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的直径小于引出电极系统的电极板上引出口的直径或宽度；本发明通过在引出电极系统的外壁设置螺旋线圈，使离子垂直磁场方向的分速度受磁场中洛伦兹力的作用，在引出电极系统中无法产生有效的持续的横向移动，从而克服了离子束轰击在电极板上产生污垢的问题。，下面是一种离子注入设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种离子注入设备，设有用于产生离子的离子源和用于引出离子束的引出电极系统，所述引出电极系统的电极板上设有离子束引出口；其特征在于：引出电极系统的外壁设置有螺旋线圈，所述螺旋线圈持续通入直流电，形成沿离子束流方向的磁场。
2.如权利要求1所述的一种离子注入设备，其特征在于：所述磁场的磁场强度满足所述离子束的离子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的直径小于引出电极系统的电极板上引出口的直径或宽度。
3.如权利要求1所述的一种离子注入设备，其特征在于：所述引出电极系统为四电极引出电极系统。
4.如权利要求3所述的一种离子注入设备，其特征在于：所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁靠近离子源的一端延伸至另一端。
5.如权利要求4所述的一种离子注入设备，其特征在于：所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁按顺时针方向或逆时针方向绕置。
6.如权利要求5所述的一种离子注入设备，其特征在于：所述螺旋线圈正向或反向通入直流电。

说明书全文

一种离子注入设备

技术领域

[0001] 本发明涉及离子注入技术领域，具体涉及一种应用于玻璃基板的离子注入设备。

背景技术

[0002] 离子注入机是半导体器件制造中常用的掺杂设备，通常使用直流电引出离子束，并对离子束加速后，向处理室的基板照射离子束。现有技术中，一般利用四电极引出系统对离子束进行引出并加速，但是，如图1所示，所述离子束中的离子由于自身的热运动或者离子间的相互排斥，造成所述离子从离子源引出时离子自身存在的垂直于引出方向的初速度，使得四电极引出系统中的离子束存在一定的发散角；导致离子束中的部分离子11打在电极板12上。

[0003] 当所述离子注入物为氟等离子体或硼等离子体时，离子注入物将在引出电极系统的电极板上沉积形成绝缘的氟化物或硼化物，随着该绝缘物的沉积变厚，后续撞击在该位置的离子的电荷将越来越难以释放，因而在氟化物的表面形成电荷累积，所述绝缘的脏污以及电荷累积一方面会导致离子注入设备发生异常放电增加，严重影响设备的正常运转，另一方面，将造成离子束的引出束流不稳定，使离子注入均一性下降而无法达到预定效果。因此，需要发明一种离子注入设备来解决离子束打在电极板上，累积形成脏污的问题。

发明内容

[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种离子注入设备，通过在引出电极系统的外壁设置螺旋线圈，使离子垂直磁场方向的分速度受磁场中洛伦兹力的作用，在引出电极系统中无法产生有效的持续的横向移动，从而克服了离子束轰击在电极板上产生污垢的问题。

[0005] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

[0006] 本发明提供一种离子注入设备，设有用于产生离子的离子源和用于引出离子束的引出电极系统，所述引出电极系统的电极板上设有离子束引出口；其特征在于：引出电极系统的外壁设置有螺旋线圈，所述螺旋线圈持续通入直流电，形成沿离子束流方向的磁场。

[0007] 具体地，所述磁场的磁场强度满足所述离子束的离子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的直径小于引出电极系统的电极板上引出口的直径或宽度。

[0008] 具体地，所述引出电极系统为四电极引出电极系统。

[0009] 具体地，所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁靠近离子源的一端延伸至另一端。

[0010] 具体地，所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁按顺时针方向或逆时针方向绕置。

[0011] 具体地，所述螺旋线圈正向或反向通入直流电。

[0012] 本发明的有益效果在于：本发明提供的一种离子注入设备，通过在引出电极系统的外壁设置螺旋线圈，并在所述螺旋线圈持续通入直流电，形成沿离子束流方向的磁场，使得所述离子束中的离子垂直于磁场方向的分速度的方向在所述磁场的洛伦兹力的作用下被持续改变，从而使离子垂直磁场方向的分速度在引出电极系统中无法产生有效的持续的横向移动，从而将离子束限制在电极板的引出口的直径或宽度内，避免离子束因发散而轰击在电极板上产生污垢，保证了离子注入设备的正常运转，使得引出的离子束均一性较好。附图说明

[0013] 图1是现有技术的引出电极系统中离子打在电极板上形成脏污的结构示意图；

[0014] 图2是本发明一种离子注入设备第一结构示意图；

[0015] 图3是本发明一种离子注入设备第二结构示意图。

具体实施方式

[0016] 下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0017] 本发明实施例提供一种离子注入设备，如图2所示，本发明实施例提供的一种离子注入设备设有用于产生离子的离子源1和用于引出离子束2的引出电极系统3，所述引出电极系统为四电极引出电极系统，包括加速电极31、引出电极32、抑制电极33、接地电极34，所述引出电极系统的电极板上设有离子束引出口35；

[0018] 如图3所示，在本发明实施例中，所述引出电极系统3的外壁设置有螺旋线圈4，所述螺旋线圈4持续通入直流电，形成沿离子束流方向的磁场。在本实施例中，所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁按顺时针方向绕置，并持续通入正向直流电。

[0019] 在本发明实施例中，通过在引出电极系统3的外壁设置螺旋线圈4，并在所述螺旋线圈4持续通入直流电，形成沿离子束流方向的磁场，使得所述离子束中的离子垂直磁场方向的分速度的方向在所述磁场的洛伦兹力的作用下被持续改变，从而使离子垂直磁场方向的分速度在引出电极系统中无法产生有效的持续的横向移动，从而将离子束限制在引出口的直径或宽度内，避免离子束发散而轰击在电极上产生污垢。

[0020] 具体地，所述磁场的磁场强度满足所述离子束的离子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的直径小于引出电极系统的电极板上引出口35的直径或宽度。

[0021] 假设离子速度为V，其垂直方向分速度为V1，其最大发散角为φ，引出电极系统的电势差为E，离子带电量为e，离子质量为m，磁场的磁场强度为B，离子动能为Ev，电极系统对离子做功德总能量为Ee，离子圆周运动半径为r，引出电极系统的电极板上的离子束引出口直径或宽度为R，则有：

[0022]

[0023] Ev＝Ee

[0024] Ee＝E*e

[0025]

[0026] r≤R

[0027]

[0028] 因此，磁场的磁场强度应满足：

[0029]

[0030] 其中，φ最大为90°，可得：

[0031]

[0032] 因此，在本发明实施例中，磁场的磁场强度满足时，即可满足离子束的离子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的直径小于引出电极系统的电极板上引出口35的直径或宽度。

[0033] 优选地，所述引出电极系统为四电极引出电极系统。

[0034] 所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁靠近离子源的一端延伸至另一端。

[0035] 所述螺旋线圈在引出电极系统的外壁按顺时针方向或逆时针方向绕置。

[0036] 所述螺旋线圈正向或反向通入直流电。

[0037] 如上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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