[發明專利]一種離子質量分析裝置

有效

• 申請號: 201410806707.1
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104409313A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 李晨冉
• 申請（專利權）人: 北京中科信電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J49/42
• 分類號: H01J49/42;H01L49/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及半導體器件制造控制系統,特別是一種離子質量分析裝置。?

背景技術

隨著集成電路工藝技術的提高，對離子注入設備提出了更高的要求，離子注入元素的種類更多，離子注入設備的應用范圍更廣，其可應用于各種材料改性、半導體器件制造以及大功率器件如SiC電子器件制造等領域，并要求離子注入設備自動化程度較高，操作簡單方便，工作穩定。

現有的離子質量分析裝置可注入硼、磷、氫、氮、氙等氣態元素，但無法實現鎳、鉬、鋯等金屬元素的注入。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種質量數范圍大，分辨率高的離子質量分析裝置，既可注入硼、磷、氫、氮、氙等氣態元素，又可注入鎳、鉬、鋯等金屬元素。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種離子質量分析裝置，包括分析磁鐵模塊和束線真空模塊，所述分析磁鐵模塊包括上磁極板和下磁極板；上磁極板和下磁極板之間固定有中空磁軛；所述中空磁軛內部的上磁極板下表面和下磁極板上表面分別固定有上磁極和下磁極；所述中空磁軛上開設有安裝孔；所述束線真空模塊包括一兩端開口的真空腔體；所述真空腔體內壁上開設有水冷槽，所述水冷槽內安裝有水冷管；所述真空腔體的一個開口端外固定有分析光欄，所述真空腔體另一個開口端通過所述安裝孔與所述磁軛連接；還包括兩個通電線圈模塊；所述通電線圈模塊包括三個中部開設有通孔的水冷組件，所述三個水冷組件依次疊加，且相鄰的兩個水冷組件之間設置有通電線圈；所述兩個通電線圈模塊通過所述通孔分別套在所述上磁極和下磁極上。

所述水冷組件包括水冷板，所述水冷板內開設有水冷槽，所述水冷槽內安裝有水冷管。

所述真空腔體內固定有與所述真空腔體形狀匹配的石墨板，可防止離子注入時因與真空腔體的金屬內壁接觸產生的污染。

所述真空腔體通過安裝法蘭安裝在所述安裝孔內，方便拆卸，安裝維護方便。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發明結構緊湊，拆裝維護方便；通電線圈模塊設置了水冷組件，每個線圈上下兩側都安裝了水冷板，能夠確保線圈在通過大電流情況下，通電線圈模塊仍然具有良好的冷卻效果，保證離子質量分析裝置具有較高的分辨率和較大的質量數范圍，既可注入硼、磷、氫、氮、氙等氣態元素，又可注入鎳、鉬、鋯等金屬元素，性能穩定，功能完善。

附圖說明

圖1為本發明一實施例結構示意圖；

圖2為磁鐵束線分析圖；

圖3為本發明一實施例分析磁鐵模塊結構示意圖；

圖4為本發明一實施例通電線圈模塊主視圖；

圖5為本發明一實施例水冷板剖視圖；

圖6為圖5的A-A面剖視圖；

圖7為本發明一實施例束線真空模塊主視圖；

圖8為本發明一實施例束線真空模塊剖視圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明一實施例包括分析磁鐵模塊1、兩個通電線圈模塊2、束線真空模塊3。

本離子質量分析裝置采用均勻磁場進行分析。離子在洛侖茲力的作用下，運動軌跡產生彎曲，不同質量和速度的離子都會有自己不同的偏轉軌跡，從而達到分選離子的目的。質量分析裝置的分辨能力直接影響到離子的純度、束線調整能力，也直接影響到束線的傳輸效率等關鍵參數。為了滿足特種離子注入機工藝需求，該離子質量分析裝置的分辨能力大于100，其偏轉角度90°；偏轉半徑350mm。圖2是該質量分析裝置磁鐵的束線分析圖。

如圖3所示，分析磁鐵模塊包括上磁極13、下磁極14、上磁極板11、下磁極板12、中空磁軛15，中空磁軛15上開設安裝孔16，上磁極13、下磁極14采用C形結構，離子質量分辨率高，磁極間能夠產生理想磁場，可對多種離子元素進行分選，其偏轉角度為90°，偏轉半徑為350mm，分析聚焦點到出射面距離為350mm，磁極距為50mm，離子質量分辨率＞100，能夠對氣態和金屬離子等多種特種離子進行分選。

如圖7、8所示，束線真空模塊3包括一兩端開口的真空腔體31；真空腔體31內壁上開設有水冷槽，水冷槽內安裝有水冷管32；真空腔體的離子入口端固定有分析光欄33，真空腔體另一個開口端通過安裝孔16與磁軛15連接。

如圖4～圖6所示，通電線圈模塊2包括三個中部開設有通孔22的水冷組件21，三個水冷組件21依次疊加，且相鄰的兩個水冷組件21之間設置有通電線圈24；兩個通電線圈模塊2通過通孔22分別套在上磁極13和下磁極14上。水冷組件21包括水冷板，所述水冷板內開設有水冷槽23，所述水冷槽內安裝有水冷管。

真空腔體通過安裝法蘭36固定在磁軛上，這樣真空腔體能夠從離子質量分析裝置中獨立抽出，易于裝卸維護。水冷管嵌入在真空腔體兩側的水冷槽內，提高了真空腔體的冷卻效果；分析光欄安裝在離子束入口處，并可根據需要更換分析光欄板，從而實現離子束線水平入射張角可控；真空腔體內嵌入高純石墨板，可減少整體束線系統的污染。束線真空模塊能夠為離子質量分選提供真空環境，提高離子注入質量。?