專利名稱：用于改變帶狀離子束的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子注入法，具體涉及使具有與離子束方向垂直的細(xì)長(zhǎng)剖面的帶狀離 子束改變的方法，并涉及用于使上述帶狀離子束改變的設(shè)備。
背景技術(shù)：
帶狀離子束公知被用于將離子注入襯底，尤其是用于半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體襯 底。通常，上述半導(dǎo)體襯底包括相對(duì)較薄的襯底晶片，其通常由單晶硅形成。單晶硅形成的 晶片可以是具有約200或約300mm直徑的圓形，但是也可以使用其他形狀及直徑。可使用 帶狀離子束將離子注入上述晶片，在此情況下，帶狀離子束可受到控制以在要被注入的晶 片處具有細(xì)長(zhǎng)的剖面，其長(zhǎng)度剛好大于晶片的直徑。然后，為了確保在晶片的整個(gè)表面上可 以均勻地注入離子，可以僅需要在帶狀離子束與晶片之間產(chǎn)生沿與離子束的細(xì)長(zhǎng)剖面方向 垂直的方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在將離子注入半導(dǎo)體襯底的領(lǐng)域，公知的要求是應(yīng)當(dāng)在晶片的整個(gè)表面上均勻地 傳送要注入的離子劑量。為此，使帶狀離子束在要被注入的晶片位置處具有在離子束的細(xì) 長(zhǎng)剖面的寬度上均勻分布的強(qiáng)度非常重要。因?yàn)槎鄠€(gè)處理過程，包括提取電極的對(duì)準(zhǔn)誤差、 溫度影響以及在離子源室內(nèi)引起等離子體的不均勻的物理變化，在離子源處會(huì)產(chǎn)生在帶狀 束的細(xì)長(zhǎng)剖面上的強(qiáng)度不均勻。因此，在制造用于離子注入的帶狀束時(shí)，通常需要采用束線 輪廓測(cè)定儀，其可與一些合適的均勻性校正設(shè)備組合，以對(duì)帶狀束上的強(qiáng)度變化進(jìn)行測(cè)量。公知的用于改變帶狀離子束的設(shè)備具有高磁導(dǎo)率矩形鋼結(jié)構(gòu)，其界定了容納穿過 矩形結(jié)構(gòu)的帶狀束的細(xì)長(zhǎng)開放空間，其中細(xì)長(zhǎng)開放空間的長(zhǎng)度與帶狀束的剖面長(zhǎng)度對(duì)準(zhǔn)。 多個(gè)線圈分別沿矩形鋼結(jié)構(gòu)的各個(gè)長(zhǎng)條分布，其中各個(gè)可控電源產(chǎn)生通過各個(gè)線圈的電 流。所述多個(gè)線圈可被通電以在矩形鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的開放空間中產(chǎn)生所選定的場(chǎng)分布，包括四 極場(chǎng)分布，其他多極場(chǎng)分布以及其他有用的磁場(chǎng)分布。還公知在磁攝譜儀的場(chǎng)中采用四極場(chǎng)及其他多極場(chǎng)分布，用于校正行進(jìn)通過攝譜 儀的粒子的軌道的偏差。但是，針對(duì)磁攝譜儀的場(chǎng)的技術(shù)方面的考量相較于其他可用于離 子注入器中使用的帶狀束的方法非常困難。具體而言，在磁性攝譜儀應(yīng)用領(lǐng)域中完全無需 考慮空間電荷的問題，因?yàn)樵谌魏螘r(shí)間都很少會(huì)有超過一個(gè)帶電粒子橫穿攝譜儀的任何區(qū) 域。通常，與沿磁攝譜儀的帶電粒子路徑對(duì)光學(xué)畸變的校正相關(guān)的考慮與與上述用于在半 導(dǎo)體襯底的離子注入時(shí)改變帶狀離子束及提高帶狀離子束的均勻性的考慮顯著不同。

發(fā)明內(nèi)容
就帶狀離子束而言，可以方便地建立與沿束的位置無關(guān)的的正交(X，y，ζ)笛卡爾 坐標(biāo)系。因此，對(duì)于具有與束方向垂直的細(xì)長(zhǎng)剖面的帶狀離子束，在沿所述帶狀束的任意位 置處界定了正交(X，1，ζ)笛卡爾坐標(biāo)系，其中所述坐標(biāo)系的ζ軸在所述帶狀束的中心線處 沿所述束方向延伸，χ軸沿所述帶狀束的所述細(xì)長(zhǎng)剖面的較長(zhǎng)方向延伸，而y軸沿所述細(xì)長(zhǎng) 剖面的較短方向延伸。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種改變?cè)搸铍x子束的方法，其包括以下步驟設(shè)置 相對(duì)的鐵磁條，其分別具有長(zhǎng)度，并在其間界定了細(xì)長(zhǎng)開放空間以容納在所述束的所述X 軸沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的長(zhǎng)度延伸的情況下在所述條之間穿過的所述帶狀束。還在所述相對(duì)的 鐵磁條中的每一者上分別設(shè)置各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)，所述各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)包括連續(xù)繞組， 并具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的所述長(zhǎng)度的第一預(yù)定分布，對(duì)所述第一預(yù)定分布進(jìn)行選 擇，以在所述第一線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)在所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空 間內(nèi)提供沿y方向的第一分量磁場(chǎng)，所述第一分量磁場(chǎng)具有沿X方向在所述開放空間的所 述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。還在所述相對(duì)鐵磁條中的每一者上至少分別設(shè)置各 個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，所述第二線圈結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)連續(xù)繞組，并沿所述條的所述長(zhǎng)度具有 每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第二預(yù)定分布，對(duì)所述第二預(yù)定分布進(jìn)行選擇，以在所述第二線圈結(jié)構(gòu) 被選擇性地供電時(shí)在所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間內(nèi)提供沿所述y方向的 第二分量磁場(chǎng)，所述第二分量磁場(chǎng)具有沿所述χ方向在所述開放空間的所述長(zhǎng)度的至少一 部分上相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。如下執(zhí)行所述方法使所述帶狀束穿過所述相對(duì)的鐵磁 條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間，并利用電流對(duì)所述各個(gè)第一及第二線圈結(jié)構(gòu)選擇性地進(jìn)行供 電，以使所述帶狀離子束產(chǎn)生期望的變化設(shè)置相對(duì)的鐵磁條。在該方法的一個(gè)示例中，存在以下額外步驟在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上、 除了設(shè)置所述一個(gè)連續(xù)繞組之外還設(shè)置其他連續(xù)繞組作為所述各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，所述一 個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組位于所述鐵磁條的長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，并一起提供了 每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第二預(yù)定分布，由此在所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組兩者 被選擇性地供電時(shí)提供的所述第二分量磁場(chǎng)在所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的所述長(zhǎng)度上具有所述 相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。選擇性地并獨(dú)立地對(duì)所述第二線圈結(jié)構(gòu)的所述一個(gè)連續(xù)繞組及 所述其他連續(xù)繞組供電。所述磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一及第二分布可以是具有不同極數(shù)的多極分布。例如，所述磁 場(chǎng)強(qiáng)度的第一分布可以是四極分布，而所述磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二分布可以是六極分布。此外，在 所述相對(duì)的鐵磁條上可設(shè)置第三及第四線圈結(jié)構(gòu)，其可被選擇性地供電以提供具有在X方 向上相應(yīng)的第三及第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的第三及第四分量磁場(chǎng)。這些第三及第四線圈結(jié)構(gòu)可 被設(shè)計(jì)以分別提供八極及十極磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于改變上述帶狀束的設(shè)備包括一對(duì)相對(duì)的鐵磁條，其 分別具有長(zhǎng)度，并在其間界定了細(xì)長(zhǎng)開放空間以容納在所述束的所述X軸沿所述細(xì)長(zhǎng)空間 的長(zhǎng)度延伸的情況下在所述條之間穿過的所述帶狀束。還有在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一 者上的各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)，其中，所述各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)分別包括連續(xù)繞組，并具有每單位 長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的所述長(zhǎng)度的第一預(yù)定分布，所述第一預(yù)定分布被選擇，以在所述第一 線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨著所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的 第一分量磁場(chǎng)，所述第一分量磁場(chǎng)具有在所述開放空間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度 分布。還有在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上的各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，其中，所述各個(gè)第二線 圈結(jié)構(gòu)分別包括一對(duì)連續(xù)繞組，所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)分別位于各個(gè)所述鐵磁條的長(zhǎng) 度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，所述一對(duì)連續(xù)繞組具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的長(zhǎng)度的第二預(yù)定 分布，其中，所述第二預(yù)定分布被選擇，以在所述第二線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向 跨著所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第二分量磁場(chǎng)，所述第二分量磁場(chǎng)具有在所述開放空間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。還有各個(gè)電源引線，其通向各個(gè) 所述第一線圈結(jié)構(gòu)的所述連續(xù)繞組，并通向各個(gè)所述第二線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組中 的各個(gè)連續(xù)繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)備還可包括分別在所述相對(duì)的鐵磁條中每一者上的各 個(gè)第三線圈結(jié)構(gòu)，其中所述各個(gè)第三線圈結(jié)構(gòu)分別包括包括一對(duì)連續(xù)繞組，所述一對(duì)連續(xù) 繞組位于各個(gè)所述鐵磁條的長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，所述一對(duì)連續(xù)繞組具有每單位長(zhǎng)度匝 數(shù)沿所述條的長(zhǎng)度的第三預(yù)定分布，其中，所述第三預(yù)定分布被選擇，以在所述第三線圈結(jié) 構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨著所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第三分 量磁場(chǎng)，所述第三分量磁場(chǎng)具有在所述開放空間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第三磁場(chǎng)強(qiáng)度分布； 以及其他各個(gè)電源引線，其通向各個(gè)所述第三線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)連續(xù) 繞組。在其他實(shí)施例中，所述設(shè)備還可包括在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上的各個(gè) 第四線圈結(jié)構(gòu)，其中所述各個(gè)第四線圈結(jié)構(gòu)分別包括包括一對(duì)連續(xù)繞組，所述一對(duì)連續(xù)繞 組位于各個(gè)所述鐵磁條的長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，所述一對(duì)連續(xù)繞組具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù) 沿所述條的長(zhǎng)度的第四預(yù)定分布，其中，所述第四預(yù)定分布被選擇，以在所述第四線圈結(jié)構(gòu) 被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨著所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第四分量 磁場(chǎng)，所述第四分量磁場(chǎng)具有在所述開放空間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；以 及其他各個(gè)電源引線，其通向各個(gè)所述第四線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)連續(xù)繞 組。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一、第二、第三及第四線圈結(jié)構(gòu)的所述連續(xù)繞組的每 單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第一、第二、第三及第四分布分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得所述相應(yīng)的第一、第 二、第三及第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布分別是四極、六極、八極及十極分布。在又一實(shí)施例中，所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者均承載相應(yīng)的偶數(shù)個(gè)線圈單元， 所述線圈單元在所述條的所述中點(diǎn)的兩側(cè)對(duì)稱地沿各個(gè)所述條均勻地分布，并且每個(gè)所述 線圈單元均承載多個(gè)所述線圈結(jié)構(gòu)的所述繞組的線圈匝，其中，根據(jù)各個(gè)所述線圈結(jié)構(gòu)的 每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述預(yù)定分布來確定在針對(duì)各個(gè)所述線圈結(jié)構(gòu)所用的所述線圈單元的 所述線圈匝的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種改變上述帶狀離子束的方法，其中，所述方法 包括以下步驟在沿帶狀束的預(yù)定位置處沿X軸產(chǎn)生沿X方向延伸的磁場(chǎng)，該X方向磁場(chǎng)具 有作為所期望的X的函數(shù)的不均勻強(qiáng)度。該X方向磁場(chǎng)可包括具有隨X的線性函數(shù)而變化 的強(qiáng)度的分量。替代或附加地，該X方向磁場(chǎng)可具有其強(qiáng)度隨X的非線性函數(shù)而變化的分量?？赏ㄟ^提供具有開口(具有χ及y正交尺寸以容納在束的χ軸沿著所述χ尺寸延 伸的情況下通過所述開口穿過所述裝置的帶狀束)的磁場(chǎng)裝置來產(chǎn)生在所述X方向延伸的 磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)裝置具有電氣線圈結(jié)構(gòu)，其適于在被供電時(shí)提供在沿所述X方向延伸的開 口中沿所述開口的所述X尺寸的磁場(chǎng)，并選擇性地對(duì)電氣線圈結(jié)構(gòu)供電以在該開口中產(chǎn)生 具有不均勻強(qiáng)度的X方向磁場(chǎng)。該電氣線圈結(jié)構(gòu)可包括多個(gè)線圈繞組，并且該線圈繞組可 被選擇性地供電以產(chǎn)生具有隨X的多個(gè)期望函數(shù)中選擇的一個(gè)函數(shù)而變化的不均勻強(qiáng)度 的X方向磁場(chǎng)。
根據(jù)另一方面，提供了一種產(chǎn)生用于注入的高電流、高能的帶狀離子束的方法，包 括以下步驟從離子源提取離子以在上述(x，y，z)笛卡爾坐標(biāo)系中提供具有第一能量并形 成帶狀束的提取離子束。通過將束導(dǎo)引通過包括多個(gè)開孔電極的加速組件(所述開孔電極 被施以偏壓以沿所述組件的軸線提供靜電加速場(chǎng))來將帶狀束從所述第一能量加速至第 二能量。該組件還包括入口板，其具有所述軸線上的束界定開孔縫隙以接收所述帶狀束，所 述開孔縫隙具有呈直線形的細(xì)長(zhǎng)尺寸。在該入口板前方的位置處，沿帶狀束的χ軸產(chǎn)生沿 X方向延伸的磁場(chǎng)，以向帶狀束的離子相對(duì)于X軸施加所選擇的y偏轉(zhuǎn)，由此將該帶狀束導(dǎo) 引通過該開孔縫隙。該χ方向磁場(chǎng)可具有作為χ的期望函數(shù)的不均勻強(qiáng)度。具體而言，X方向磁場(chǎng)可 具有隨X的線性函數(shù)而變化的分量，由此例如使位于所述入口板處的該帶狀束的X軸與該 開孔縫隙的所述直線形長(zhǎng)度尺寸對(duì)準(zhǔn)。替代或附加地，該χ方向磁場(chǎng)可具有隨X的非線性函數(shù)而變化的分量，由此例如使 該帶狀束在該入口板處沿X軸變平。本發(fā)明的另一方面提供了一種用于如上所述在正交(X，y，ζ)笛卡爾坐標(biāo)系中改 變帶狀束的設(shè)備。該設(shè)備包括具有開口的磁場(chǎng)裝置，所述開口具有X及y正交尺寸以容納 在束的χ軸沿所述χ尺寸延伸的情況下通過該開口穿過所述裝置的帶狀束。所述磁場(chǎng)裝置 具有電氣線圈結(jié)構(gòu)，其適于在被供電時(shí)在開口中提供沿所述開口的所述χ尺寸在χ方向上 延伸的磁場(chǎng)，該χ方向磁場(chǎng)具有作為沿該χ尺寸的距離的期望函數(shù)的不均勻強(qiáng)度?？删幊?電源被連接以向該電氣線圈結(jié)構(gòu)的繞組傳輸預(yù)定電流，其中，該可編程電源被設(shè)置以傳輸 該預(yù)定電流，由此例如對(duì)所述線圈結(jié)構(gòu)供電以提供所述χ方向磁場(chǎng)。在實(shí)施例中，該電氣線圈結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)并且該可編程電源被設(shè)置以傳輸所述預(yù)定電 流，使得所述X方向磁場(chǎng)具有其強(qiáng)度隨沿所述X尺寸的距離的線性函數(shù)而變化的分量。替 代或附加地，該電氣線圈結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)并且該可編程電源被設(shè)置以傳輸該預(yù)定電流，使得該X 方向磁場(chǎng)具有其強(qiáng)度隨沿該X尺寸的距離的非線性函數(shù)而變化的分量。磁場(chǎng)裝置可包括相對(duì)的鐵磁條，其分別均具有長(zhǎng)度，并在其間界定了細(xì)長(zhǎng)開放空 間以容納在所述束的所述X軸沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的長(zhǎng)度延伸的情況下在所述條之間穿過的 所述帶狀束；以及在所述相對(duì)的條中的各個(gè)條上的相應(yīng)的電氣線圈結(jié)構(gòu)。該電氣線圈結(jié)構(gòu) 可以包括多個(gè)線圈繞組，并且所述可編程電源可以連接并設(shè)置為驅(qū)動(dòng)該繞組中的選擇電流 以產(chǎn)生該X方向磁場(chǎng)，由此具有隨X的多個(gè)希期望函數(shù)中的一者變化的不均勻強(qiáng)度。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種產(chǎn)生用于注入的高電流、高能的帶狀離子束 的設(shè)備，其包括離子源以及離子提取光學(xué)器件以提供具有第一能量的用于注入的帶狀離子 束。該帶狀束具有與束方向垂直的細(xì)長(zhǎng)剖面，并且為上述束界定了正交(x，y，z)笛卡爾坐 標(biāo)系。該設(shè)備具有加速組件，加速組件具有軸線，并包含多個(gè)開孔電極，其適于被偏壓以沿 組件的軸線提供靜電加速場(chǎng)。加速組件包括入口板，其具有該軸線上的束界定開孔縫隙以 接收該帶狀束，該開孔縫隙具有呈直線形的細(xì)長(zhǎng)尺寸。磁場(chǎng)裝置位于該入口板的前方，該磁 場(chǎng)裝置具有開口，所述開口具有χ及y正交尺寸以容納在束的χ軸沿所述χ尺寸延伸的情 況下通過該開口穿過所述裝置的帶狀束。所述磁場(chǎng)裝置具有電氣線圈結(jié)構(gòu)，其適于在被供 電時(shí)在所述開口中提供沿所述開口的所述χ尺寸在所述χ方向上延伸的磁場(chǎng)，由此向帶狀 束的離子相對(duì)于χ軸施加所選擇的y偏轉(zhuǎn)，從而將該帶狀束導(dǎo)引通過該開孔縫隙?？删幊屉娫幢贿B接以向該電氣線圈結(jié)構(gòu)的繞組傳輸預(yù)定電流，其中，該可編程電源被設(shè)置以傳輸 該預(yù)定電流，由此例如對(duì)所述線圈結(jié)構(gòu)供電以提供所述X方向磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)裝置可被改變 并且該可編程電源可被設(shè)置，使得所述電氣線圈結(jié)構(gòu)在被供電時(shí)提供具有不均勻強(qiáng)度的X 方向磁場(chǎng)，并且該強(qiáng)度是沿所述X尺寸的距離的期望函數(shù)。在實(shí)施例中，該磁場(chǎng)裝置可被改變并且該可編程電源可被設(shè)置，使得該電氣線圈 結(jié)構(gòu)在被供電時(shí)提供所述X方向磁場(chǎng)，該X方向磁場(chǎng)具有其強(qiáng)度隨沿該X尺寸的距離的線 性函數(shù)而變化的分量，由此例如使得在所述入口板處該帶狀束的X軸與該開孔縫隙的所述 線性長(zhǎng)度尺寸對(duì)準(zhǔn)。替代或附加地，該電氣線圈結(jié)構(gòu)可被改變并且該可編程電源可被設(shè)置， 使得該電氣線圈結(jié)構(gòu)在被供電時(shí)提供所述X方向磁場(chǎng)，該X方向磁場(chǎng)具有其強(qiáng)度隨沿該X 尺寸的距離的非線性函數(shù)而變化的分量，由此例如在該入口板處使所述帶狀束沿所述X軸 變平。


以下將參考附圖來描述本發(fā)明的示例，其中圖1是離子注入器的示意圖，可通過其實(shí)施本發(fā)明的方法的示例，并且本發(fā)明的 設(shè)備的實(shí)施例可結(jié)合在其中；圖2A與圖2B及圖2C —起提供了對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖；圖3提供了本發(fā)明的另一實(shí)施例的線圈結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4，圖5及圖6分別是用于四極場(chǎng)、六極場(chǎng)及八極場(chǎng)的磁極布置及磁場(chǎng)分布的示 意圖；圖7，圖8及圖9分別是在沿圖4，圖5及圖6各自示出的χ軸的中央?yún)^(qū)域中的磁 場(chǎng)的示意圖；圖10以A，B及C分別示出通過校正四極形式、六極形式及八極形式的磁場(chǎng)而產(chǎn)生 的對(duì)沿帶狀束的X方向的束強(qiáng)度分布的效果的示意圖；圖11是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的帶狀束改變結(jié)構(gòu)的立體圖；圖12是可替代圖11所示的結(jié)構(gòu)而采用的替代磁性框結(jié)構(gòu)的平面圖；圖13是圖11的的帶狀束改變結(jié)構(gòu)的一部分的詳細(xì)示意圖；圖14A與圖14B及圖14C 一起提供了為帶狀束的離子的y偏移而產(chǎn)生χ方向磁場(chǎng) 的本發(fā)明示例的示意圖；圖15是圖11的帶狀束改變結(jié)構(gòu)的條的立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例產(chǎn)生的 X方向磁場(chǎng)分量；圖16是可應(yīng)用至具有圖15的設(shè)置方式的帶狀束的y偏移的示意圖；圖17是圖11的束改變結(jié)構(gòu)的的立體圖，示出了 χ方向磁場(chǎng)的非均勻分布；圖18是隨著X而線性改變的上述χ方向磁場(chǎng)的非均勻分布的示意圖；圖19是因線性改變圖18的χ方向磁場(chǎng)而引起的帶狀束的y偏移的示意圖；圖20是可由圖11的帶狀束改變結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的χ方向磁場(chǎng)的另一非均勻分布的示意 圖；圖21是可由圖20的非均勻χ方向場(chǎng)產(chǎn)生的帶狀束的y偏移的示意圖；圖22是圖1的離子注入器的一部分的詳細(xì)示意圖23是圖22的設(shè)備的示意性立體圖；并且圖24A，圖24B，圖24C及圖24D示出了由圖11的帶狀束改變結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各種χ方 向磁場(chǎng)分布所提供的校正作用。
具體實(shí)施例方式圖1是可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的離子注入設(shè)備的示意圖。在真空環(huán)境中進(jìn)行離子注入，但 為了簡(jiǎn)化，在圖1中未示出真空室的壁。在圖1中，在離子源10處產(chǎn)生離子束。離子源10例如可包括Bernas型源，其具 有放電室，在放電室中形成包含注入所需核素的離子的等離子體。通過電偏壓提取電極11 來從室提取等離子體離子以形成提取離子束12。提取離子束12具有與相對(duì)于離子束所經(jīng) 過的束線的的元件而言的源10的偏壓電壓對(duì)應(yīng)的初始或第一束能(beam energy) 0從源10提取的離子束12呈帶狀，具有與束方向垂直的細(xì)長(zhǎng)剖面。在圖1中，束的 細(xì)長(zhǎng)剖面沿紙平面延伸。提取的帶狀束12穿過將在以下詳述的束改變結(jié)構(gòu)13。簡(jiǎn)言之，在 帶狀束的平面中，束改變結(jié)構(gòu)13利用磁場(chǎng)來對(duì)束的離子施加小的偏移，以對(duì)束在沿著帶的 細(xì)長(zhǎng)剖面的長(zhǎng)度尺寸的強(qiáng)度不均勻性進(jìn)行校正。這是為了在帶狀束轟擊要被注入的襯底時(shí)，使束能夠在帶的長(zhǎng)的剖面尺寸上具有 均勻的強(qiáng)度。然后，在帶狀束上要被注入的襯底沿與帶狀束剖面的長(zhǎng)度尺寸垂直的方向的 物理運(yùn)動(dòng)可在襯底的被注入表面上提供均勻的注入劑量?？梢岳斫猓淖兘Y(jié)構(gòu)使帶狀束的離子產(chǎn)生小的角度偏移。在帶狀束剖面的長(zhǎng)度 尺寸上重新分布特定離子所需的角度偏移的量當(dāng)然取決于束行進(jìn)的距離以及在經(jīng)過束改 變結(jié)構(gòu)13并到達(dá)要被注入的襯底之間所獲得或損失的任何能量。在經(jīng)過束改變結(jié)構(gòu)13之后，離子束12穿過偶極磁結(jié)構(gòu)14，其沿與帶狀束的平面 垂直的方向施加偶極磁場(chǎng)，使得束大致在帶的平面內(nèi)折彎。在圖1的示例中，束被折彎約 90°。從偶極磁結(jié)構(gòu)出射的離子束12穿過選擇孔15。公知的，偶極磁結(jié)構(gòu)14作用在離子 束12上，起動(dòng)量過濾器的作用，由此在具而不同動(dòng)量的提取束中的離子被折彎不同角度。在本發(fā)明的本實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用情況下，用于在襯底中注入的離子可以是H+離 子。偶極磁結(jié)構(gòu)14與選擇孔15 —起可有效地從穿過選擇孔15的帶狀束去除不需要的離 子，不需要的離子例如包括D+，HD+以及H2+。在選擇孔之后，當(dāng)前僅包含注入所需離子的帶狀束在進(jìn)入加速組件19的入口板 18中的進(jìn)入束界定孔17之前穿過束輪廓測(cè)定系統(tǒng)16。加速組件19包含多個(gè)開孔電極20。 開孔電極20可以被偏壓以沿加速組件19的中心軸21提供靜電加速場(chǎng)。加速組件19使用高靜電電壓來將帶狀束12加速至注入處理所需的相對(duì)較高注入
能量°在示例中，通過提取電極11從源10提取的帶狀束12具有約IOOkeV的初始第一 能量。加速組件19將帶狀束加速至約420keV的最終注入能量。在此示例中，在帶狀束包含H+離子的情況下，上述高能H+離子有助于硅的剝離處 理，以制造非常薄的晶體硅膜，這例如對(duì)于制造光伏電池是有用的。在圖1的示例中，通過開孔電極20加速之后的帶狀束進(jìn)入圖中以22表示的處理室，在處理室中，束被導(dǎo)向要被注入的襯底，如圖1中晶片襯底23所示。實(shí)踐中，處理室22可包括處理輪盤，多個(gè)襯底晶片安裝在處理輪盤上。然后利用 處理輪盤的旋轉(zhuǎn)來將襯底晶片一個(gè)接一個(gè)傳送通過帶狀束。發(fā)明人為Ryding的美國(guó)專利 申請(qǐng)?zhí)?2/494，269(被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中揭示了可用于本發(fā)明的實(shí)施例的合適的 處理室。通過引用將該美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容包含在本說明書中?，F(xiàn)將描述束改變結(jié)構(gòu)13的示例。圖2A示意性地示出了一對(duì)相對(duì)的鐵磁條24及 25。每個(gè)條24及25均具有在帶狀束的細(xì)長(zhǎng)剖面的較長(zhǎng)方向上超過所述剖面的長(zhǎng)度尺寸的 長(zhǎng)度。在圖2A中，示出離子束12在鐵磁條24及25之間穿過。根據(jù)本發(fā)明，在沿帶狀束 的任何位置處，界定了正交(X，1，ζ)笛卡爾座標(biāo)系，其中座標(biāo)系的ζ軸在帶狀束的中心線 處沿束方向延伸，χ軸沿帶狀束的細(xì)長(zhǎng)剖面的較長(zhǎng)方向延伸，而y軸沿該剖面的較短方向延 伸。在圖2A中示出了該χ，y，ζ座標(biāo)系，其中ζ軸朝向觀察者筆直延伸離開紙面。因此，如圖2A所示，在鐵磁條24及25之間穿過的帶狀束被容納在于條24及25 之間界定的細(xì)長(zhǎng)開放空間26中。束的χ軸沿該細(xì)長(zhǎng)空間26的長(zhǎng)度延伸。在本示例中，鐵 磁條24及25彼此平行，并且?guī)钍摩州S也與兩個(gè)條24及25平行。束的y軸延伸穿過 該細(xì)長(zhǎng)空間26，并與條24及25垂直，由此ζ軸(束方向)與包含兩個(gè)條24及25的平面垂 直。兩個(gè)鐵磁條24及25中每一者均承載了數(shù)個(gè)電氣線圈結(jié)構(gòu)。圖2A示出了承載各 個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)27，28的各個(gè)鐵磁條24及25。各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)27，28分別包括各個(gè)條 24及25上的連續(xù)繞組，各繞組分別在條24的相對(duì)端部29，30之間以及在條25的相對(duì)端部 31，32之間延伸過各個(gè)條的大部分長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相對(duì)的鐵磁條24及25中的每個(gè)也分別承載了第二線圈結(jié) 構(gòu)。為了清楚起見，在圖2A中未示出各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，但在圖2B中示意性地示出，并由 參考標(biāo)號(hào)33及34表示。在本示例中，每個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)均包括連續(xù)繞組，該連續(xù)繞組也至 少延伸過各個(gè)條24及25的長(zhǎng)度的相當(dāng)一部分。各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)33，34的連續(xù)繞組可纏 繞在第一線圈結(jié)構(gòu)27，28的各個(gè)連續(xù)繞組的頂部上。各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)27，28的連續(xù)繞組被布置成具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿各個(gè)條24 及25的長(zhǎng)度的第一預(yù)定分布。該每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第一預(yù)定分布被選擇以在第一線圈結(jié) 構(gòu)被選擇性地受到電流供電時(shí)在鐵磁條24及25之間的細(xì)長(zhǎng)開放空間中提供第一分量磁 場(chǎng)。在圖2A所示的示例中，第一線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組沿各個(gè)條24及25的長(zhǎng)度具有均 勻的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的分布。此外，在示出的示例中，各個(gè)條24及25上的第一線圈結(jié)構(gòu)27， 28的連續(xù)繞組以相同的方向纏繞，圖中為順時(shí)針方向。但是，當(dāng)這些線圈結(jié)構(gòu)27，28經(jīng)以 沿相反方向(如圖2A中的箭頭35所示)繞條流動(dòng)的電流供電時(shí)，可以理解上鐵磁條24被 磁化以在圖中條的右手端部30具有北極，而下鐵磁條25被磁化以在圖中條的左手端部31 具有北極。因此，各個(gè)條24及25的并置的端部30及32分別具有北極及南極，而各個(gè)條24 及25的并置的端部29及31分別具有相反的南極及北極。這種設(shè)置在條24及25之間的 細(xì)長(zhǎng)空間26中產(chǎn)生在條24及25之間沿y軸的y方向延伸的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在該開放空間26 中沿χ方向的長(zhǎng)度具有四極強(qiáng)度分布。因此，在本示例中，第一線圈結(jié)構(gòu)的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿條的長(zhǎng)度所具有第一預(yù)定分布使得在如上所述第一線圈結(jié)構(gòu)27，28被選擇性地供電時(shí)、 在相反條24及25之間的細(xì)長(zhǎng)空間26中提供沿y方向的第一分量磁場(chǎng)，該第一分量磁場(chǎng)具 有在該開放空間26的長(zhǎng)度上沿χ方向的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。該第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布是四極 分布。參考圖4及圖7可以更好地理解通過對(duì)第一線圈結(jié)構(gòu)27，28供電而產(chǎn)生的該四極 分量磁場(chǎng)分布。圖4示出了典型的四極設(shè)置方式，示出了在X-Y座標(biāo)系上的四個(gè)磁極40-43。 僅考慮沿X軸延伸的中心區(qū)域，如圖7所示，可以看到Y(jié)方向的磁場(chǎng)沿X軸線性改變。因此， 對(duì)于沿X方向具有較長(zhǎng)尺寸、并沿Y方向具有短得多的尺寸的剖面的帶狀離子束而言，圖4 的四極場(chǎng)結(jié)構(gòu)大致對(duì)應(yīng)于主要沿Y方向延伸、但沿X方向線性變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布情況。 這是通過上述被選擇性供電的均勻纏繞線圈結(jié)構(gòu)27，28，在鐵磁條24及25之間的細(xì)長(zhǎng)空間 26中形成的磁場(chǎng)分布。圖10的A中示出了如圖7所示沿χ方向的四極場(chǎng)強(qiáng)分布對(duì)離子束12的影響。y 方向場(chǎng)沿帶束的X方向的四極分布具有使帶束剖面的長(zhǎng)度尺寸(即，束沿X方向的范圍) 擴(kuò)展或收縮的效果。如果如圖7所示場(chǎng)強(qiáng)分布通過帶束中心線處的零點(diǎn)，則帶束的X尺寸 對(duì)稱地?cái)U(kuò)展或收縮，而不存在束在χ方向上的任何整體偏移。在圖10所示的視圖中，示出 的理想帶束具有在距離2x1上的均勻強(qiáng)度。應(yīng)用四極場(chǎng)強(qiáng)分布能夠擴(kuò)展該帶束，從而使其 在更長(zhǎng)的距離2x2上具有減小且均勻的強(qiáng)度。使線圈結(jié)構(gòu)27，28中的電流反向?qū)邢?反的影響。再參考圖2B，如上所述，第二線圈結(jié)構(gòu)33，34也分別纏繞條24及25。在圖2B中， 已經(jīng)示意性地繪制出這些線圈結(jié)構(gòu)以示出線圈結(jié)構(gòu)的匝的纏繞方向。如圖所示，纏繞在鐵 磁條24上的上側(cè)線圈結(jié)構(gòu)33在線圈結(jié)構(gòu)的位于條24及25中點(diǎn)處的中心點(diǎn)45的兩側(cè)沿 相反方向纏繞。因此，線圈結(jié)構(gòu)33的左側(cè)部分46以第一匝方向纏繞，而線圈結(jié)構(gòu)33的右 側(cè)部分47以第二匝方向纏繞。此外，圖2B中各個(gè)線圈結(jié)構(gòu)33，34示出了每單位長(zhǎng)度匝數(shù) 沿條24及25的長(zhǎng)度隨著χ發(fā)生的變化。在線圈結(jié)構(gòu)33的位于條24的第一端部29處的 第一端部48附近，每單位長(zhǎng)度匝數(shù)最大，每單位長(zhǎng)度匝數(shù)朝向線圈結(jié)構(gòu)33的位于條24的 中點(diǎn)(X = O)處的中心點(diǎn)45逐漸減小，然后匝數(shù)再在反向卷繞的情況下朝向線圈結(jié)構(gòu)33 的位于條24的對(duì)應(yīng)端部30處的第二端部49增大。位于相對(duì)鐵磁條25上的線圈結(jié)構(gòu)34 具有與線圈結(jié)構(gòu)33 —致的結(jié)構(gòu)，沿線圈結(jié)構(gòu)34的長(zhǎng)度具有相同的單位長(zhǎng)度匝數(shù)變化。但 是，在圖2B所示的示例中，線圈結(jié)構(gòu)34的匝與對(duì)應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)33的匝的方向相反。如箭頭 50所示，當(dāng)兩個(gè)線圈結(jié)構(gòu)33，34被沿線圈結(jié)構(gòu)33，34的連續(xù)繞組的長(zhǎng)度同向流動(dòng)的電流供 電時(shí)，在線圈結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)端部處形成相反的磁極。在示出的示例中，示出南極被形成在線圈 結(jié)構(gòu)33的端部48處，北極被形成在線圈結(jié)構(gòu)34的端部51處。線圈結(jié)構(gòu)33，34的圈的纏 繞方向在結(jié)構(gòu)的中點(diǎn)位置處的反向使得在中心點(diǎn)45處產(chǎn)生北極，并在下側(cè)線圈結(jié)構(gòu)34的 中心點(diǎn)52處產(chǎn)生南極。南極被形成在線圈結(jié)構(gòu)33的右手端部49處，而北極形成在下側(cè)線 圈結(jié)構(gòu)34的對(duì)應(yīng)端部53處。總而言之，在最上側(cè)的鐵磁條24上的第二線圈結(jié)構(gòu)33具有連續(xù)繞組，該連續(xù)繞組 在左側(cè)端部48與位于條中點(diǎn)處的中心點(diǎn)45之間形成線圈結(jié)構(gòu)的左側(cè)部分46。下側(cè)鐵磁 條25上的第二線圈結(jié)構(gòu)34也具有從結(jié)構(gòu)34的左側(cè)端部51向中心點(diǎn)52延伸的連續(xù)繞組。 第二線圈結(jié)構(gòu)33，34的這兩個(gè)連續(xù)繞組分別具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿各個(gè)條的長(zhǎng)度的預(yù)定分布。在圖2B的示例中，每個(gè)線圈結(jié)構(gòu)33，34也具有第二連續(xù)繞組，第二連續(xù)繞組在線圈 結(jié)構(gòu)33，34的中心點(diǎn)45及52與右側(cè)端部49，53之間延伸。這些額外的連續(xù)繞組可以具有 沿條以與線圈結(jié)構(gòu)的左側(cè)部分成為鏡像的方式進(jìn)行變化的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)。在本示例中， 線圈結(jié)構(gòu)33的左側(cè)部分46及右側(cè)部分47在中心點(diǎn)45處連接在一起，并且線圈結(jié)構(gòu)34的 對(duì)應(yīng)的左側(cè)部分及右側(cè)部分在中心點(diǎn)52處連接在一起。在圖2B的示例中，線圈結(jié)構(gòu)33，34的連續(xù)繞組的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)從結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn) 45及52處的最小值開始線性變化至結(jié)構(gòu)的端部48，49及51，53處的最大值。通過第二線 圈結(jié)構(gòu)33和34所設(shè)置的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿條24及25的上述預(yù)定分布使得當(dāng)如圖2B所 示線圈被適當(dāng)?shù)毓╇姇r(shí)產(chǎn)生在條24及25之間的細(xì)長(zhǎng)空間26中沿y方向的第二磁場(chǎng)分量， 該第二磁場(chǎng)分量具有磁場(chǎng)強(qiáng)度沿χ方向的六極分布。圖5示出了通過六個(gè)對(duì)稱分布的磁極(包括三個(gè)北極60，61及62以及三個(gè)南極 63，64及65)產(chǎn)生的典型六極磁場(chǎng)分布的示例。僅考慮圖5的極結(jié)構(gòu)在X軸附近的細(xì)長(zhǎng)區(qū) 域，在X軸附近的磁場(chǎng)大致沿Y方向延伸，并如圖8所示具有隨X而變化的強(qiáng)度分布。圖10的B示出了圖8的六極場(chǎng)對(duì)在條24及25之間穿過的帶束12的影響。帶束 中心(χ = 0)處的離子受到大致為零的y方向磁場(chǎng)，因此不會(huì)偏移。另一方面，帶束的一側(cè) 的離子接近帶的中心偏移，并且?guī)牧硪粋?cè)的離子遠(yuǎn)離中心偏移，由此在束改變結(jié)構(gòu)下 游的位置處產(chǎn)生圖10的B所示的沿帶寬度(沿χ方向)的強(qiáng)度變化?？赡軙?huì)需要對(duì)條24 及25之間的磁場(chǎng)偶極分量的額外調(diào)整以使束在χ方向進(jìn)行再對(duì)中，并且可能會(huì)需要上述對(duì) 四極場(chǎng)的補(bǔ)充調(diào)整以重新建立帶束的正確寬度?？赏ㄟ^下述各種方式來對(duì)鐵磁條24及25 之間的偶極磁場(chǎng)分量進(jìn)行調(diào)整?？傮w而言，通過選擇性地對(duì)鐵磁條24及25上的第一線圈結(jié)構(gòu)27，28供電，以及對(duì) 條上的第二線圈結(jié)構(gòu)33，34供電，可以使穿過條24及25之間的諸如束12之類的帶狀束發(fā) 生變化。在條24及25上的第一及第二線圈結(jié)構(gòu)具有沿條的長(zhǎng)度變化的連續(xù)繞組的情況下， 例如為了在條24及25之間分別提供四極及六極磁場(chǎng)分量，可以使帶狀束在束寬度(沿χ 方向)上的強(qiáng)度改變，由此控制束沿著束剖面的較長(zhǎng)方向(χ方向)的總體寬度，并在帶狀 束沿χ方向的帶寬度上存在一定程度的不對(duì)稱的情況下提供補(bǔ)償。圖2C示出了第三線圈結(jié)構(gòu)70及71，其也分別額外地纏繞在鐵磁條24及25上。 線圈結(jié)構(gòu)70及71具有在結(jié)構(gòu)70及71的各個(gè)端部72，73與74，75之間延伸的連續(xù)繞組。 結(jié)構(gòu)70的左側(cè)部分76以與相對(duì)于位于條24的中點(diǎn)處(χ = 0)中心點(diǎn)78位于相對(duì)一側(cè)的 右側(cè)部分77相同的方向纏繞。類似的，結(jié)構(gòu)71的左側(cè)部分79以與右側(cè)部分80相同的方 向纏繞。但是，在圖2C所示的示例中，相較于上側(cè)條24上的上側(cè)結(jié)構(gòu)70，下側(cè)鐵磁條25上 的下側(cè)結(jié)構(gòu)71以反向纏繞，由此如箭頭81所示，當(dāng)兩個(gè)結(jié)構(gòu)70及71被供應(yīng)從一端至另一 側(cè)沿同向流經(jīng)繞組的電流時(shí)，如圖所示，在鐵磁條24及25的并置端部之間形成相反的北極 及南極。上側(cè)線圈結(jié)構(gòu)70的左側(cè)及右側(cè)部分76及77分別包括在結(jié)構(gòu)70的各個(gè)端部72， 73與結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)78之間延伸的連續(xù)繞組。類似的，下側(cè)第三線圈結(jié)構(gòu)71的左側(cè)及右側(cè) 部分79及80分別包括在結(jié)構(gòu)71的左右端部74，75與中心點(diǎn)82之間延伸的連續(xù)繞組。如 圖2C所示，線圈結(jié)構(gòu)70及71的各連續(xù)繞組分別形成具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第三分布。第 三線圈結(jié)構(gòu)的上述每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第三分布與圖2B的第二線圈結(jié)構(gòu)的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第二分布不同，并與圖2A的第一線圈結(jié)構(gòu)的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第一分布不同。在本示例中，由第三線圈結(jié)構(gòu)提供的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第三分布使得產(chǎn)生沿y方 向延伸的磁場(chǎng)沿著X方向的八極分布。圖6示出了由在X-Y笛卡爾座標(biāo)系上分布的八個(gè)磁 極產(chǎn)生的典型八極磁場(chǎng)分布。因此，如圖所示，四個(gè)北極90，91，92及93與四個(gè)南極94，95， 96及97以對(duì)稱方式交替分布。在八極場(chǎng)結(jié)構(gòu)的中心處X軸附近的區(qū)域中，磁場(chǎng)沿y方向延 伸，并如圖9所示具有隨著X的強(qiáng)度變化。圖10的C示出了如圖9所示沿χ方向變化的磁 場(chǎng)分量對(duì)在條24及25之間穿過的帶束12的影響。假定線圈結(jié)構(gòu)70及71的左側(cè)部分76 及79與右側(cè)部分77及80對(duì)稱，則在條24及25之間得到的磁場(chǎng)分量具有使得在帶束的中 心(x = 0附近)與帶束的外邊緣之間的束強(qiáng)度重新對(duì)稱分布的效果。將要理解的是，可能 會(huì)需要對(duì)由第一線圈結(jié)構(gòu)27，28產(chǎn)生的四極場(chǎng)分量進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)整以保持所需的帶束寬度。如上具體參考圖2A，2B及2C說明的示例顯示了如何至少利用上述相對(duì)鐵磁條上 的第一及第二線圈結(jié)構(gòu)(其被選擇性地供電以在條之間提供沿y方向延伸并分別具有沿條 之間的細(xì)長(zhǎng)空間的第一及第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的各個(gè)分量磁場(chǎng))，使具有細(xì)長(zhǎng)剖面的帶狀離 子束產(chǎn)生改變。在上述示例中，首先，上述第一、第二及第三線圈結(jié)構(gòu)可提供四極、六極及八 極磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。也可提供一個(gè)或更多其他線圈結(jié)構(gòu)以形成具有額外場(chǎng)強(qiáng)分布的對(duì)應(yīng)的額 外磁場(chǎng)分量。例如，可在各個(gè)條24及25上設(shè)置第四線圈結(jié)構(gòu)，該線圈結(jié)構(gòu)包括具有每單 位長(zhǎng)度匝數(shù)的第四分布的連續(xù)繞組，由此產(chǎn)生沿條的長(zhǎng)度隨著χ而變化的第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分 布。該第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布可以是十極分布。圖3的A，B，C及D示出了適于對(duì)上述類型的帶狀離子束的束改變結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改得 到的實(shí)施例的線圈結(jié)構(gòu)。圖3的A示出了在一對(duì)相對(duì)鐵磁條(對(duì)應(yīng)于圖2A的條24及25) 中的一者上的第一線圈結(jié)構(gòu)100。在圖3的A中，以及在圖3的B，C及D中，為了簡(jiǎn)化，省 略了兩個(gè)相反條中的第二者上的對(duì)應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)。在圖3的A中，線圈結(jié)構(gòu)100是沿條24的 長(zhǎng)度在線圈結(jié)構(gòu)的整個(gè)長(zhǎng)度上具有相同方向的連續(xù)繞組。因此，線圈結(jié)構(gòu)100可被視為與 圖2A中的線圈結(jié)構(gòu)27類似。線圈結(jié)構(gòu)100具有在線圈結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度(因此在條24的長(zhǎng)度 及條之間的細(xì)長(zhǎng)空間26的長(zhǎng)度)上均勻的每單位長(zhǎng)度線圈分布。中心點(diǎn)101被界定在線 圈結(jié)構(gòu)100的一半處，位于各個(gè)鐵磁條24的中點(diǎn)?？删幊屉娫磫卧?02連接在分別與線圈 結(jié)構(gòu)100的相對(duì)端部連接的電源引線103與104之間，以傳輸所期望并所選擇的通過線圈 結(jié)構(gòu)的電流。將要理解的是，對(duì)應(yīng)的線圈結(jié)構(gòu)設(shè)置在另一鐵磁條25上。另一條25上的對(duì)應(yīng)線 圈結(jié)構(gòu)可連接至分立的可編程電源(未示出)以提供所期望的通過該結(jié)構(gòu)的電流。在圖3 的A中，可編程電源單元102被連接以在圖中沿從右向左的方向驅(qū)動(dòng)電流通過線圈結(jié)構(gòu)100 的連續(xù)繞組。如果另一鐵磁條25上的第二對(duì)應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)以與線圈結(jié)構(gòu)100相同的方向纏 繞，則另一條25上的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)被連接以沿相反方向(沿線圈結(jié)構(gòu)從左向右)驅(qū)動(dòng)電流通過 結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組。通過上述設(shè)置，以與上述圖2A中類似的方式，在兩個(gè)條的并置端部形成 相反的磁極。替代地，另一鐵磁條25上的線圈結(jié)構(gòu)可以沿與線圈結(jié)構(gòu)100相反的方向纏繞， 并且可沿從右向左的相同方向來驅(qū)動(dòng)電流通過另一條25上的線圈結(jié)構(gòu)。可以理解，該設(shè)置 也可在兩個(gè)鐵磁條的并置端部形成相反的磁極。盡管另一鐵磁條25上的線圈結(jié)構(gòu)可由分立的可編程電源單元驅(qū)動(dòng)，但兩個(gè)條24 及25上的兩個(gè)線圈結(jié)構(gòu)也可適當(dāng)?shù)卮?lián)連接，由此單一電源可驅(qū)動(dòng)相同的電流通過兩個(gè)線圈結(jié)構(gòu)。圖3的B示出了鐵磁條24上的第二線圈結(jié)構(gòu)104，其等同于圖2B所示的線圈結(jié) 構(gòu)。但是，在圖3的B中，第二線圈結(jié)構(gòu)104包括位于線圈結(jié)構(gòu)的中心線106 (其對(duì)應(yīng)于鐵 磁條24的中點(diǎn))左側(cè)的第一連續(xù)繞組105，以及位于中心線106右側(cè)的另一連續(xù)繞組107。 連續(xù)繞組105及107中的每一者均從中心線106向線圈結(jié)構(gòu)的位于鐵磁條24的對(duì)應(yīng)端部 29及30處的的各個(gè)端部延伸。重要的是，連續(xù)繞組105經(jīng)由一對(duì)電源引線109及110連接 至第一可編程電源單元108，并且連續(xù)繞組107經(jīng)由一對(duì)電源引線112及113連接至分立的 可編程電源單元111。在本實(shí)施例中，連續(xù)繞組105及107每一者所具有的每單位長(zhǎng)度線圈分布均從線 圈結(jié)構(gòu)104的各個(gè)端部處的最大值向線圈結(jié)構(gòu)的中心線106處的最小值線性地變化。兩個(gè) 連續(xù)繞組105及107以相同的方向纏繞，但電源單元108及111被連接成驅(qū)動(dòng)電流沿線圈 結(jié)構(gòu)104的長(zhǎng)度以相反方向(圖中從端部朝向中心線106)通過兩個(gè)繞組105及107。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以理解的是，如果兩個(gè)連續(xù)繞組105及107在線圈結(jié)構(gòu)104的各個(gè)端部與 中心線106之間的相應(yīng)位置具有相同的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)，并且電源單元108及111被設(shè)置 成驅(qū)動(dòng)相同的電流量通過兩個(gè)連續(xù)繞組，則線圈結(jié)構(gòu)104的磁性影響與圖2B中的線圈結(jié)構(gòu) 33相同。此外，還在另一鐵磁條25上設(shè)置了類似的第二線圈結(jié)構(gòu)，但是為簡(jiǎn)化起見，未在 圖3的B中示出。因此，可以看出，如圖3的B所示位于兩個(gè)鐵磁條24及25上的線圈結(jié)構(gòu)可在條之 間的細(xì)長(zhǎng)空間內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與上述圖2B中所示的線圈結(jié)構(gòu)類似，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有根據(jù)六 極分布而變化的強(qiáng)度。如上所述，如果每一個(gè)線圈結(jié)構(gòu)104的連續(xù)繞組105及107均類似，沿中心線對(duì) 稱，并且以相同的電流驅(qū)動(dòng)，則在鐵磁條24及25之間產(chǎn)生的場(chǎng)分量可如圖8所示具有對(duì)稱 的分布狀態(tài)。但是，因?yàn)楦鱾€(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)104的兩個(gè)部分(繞組105及107)通過分別的 電源引線被分立地連接至獨(dú)立的可編程電源單元108及109，故可驅(qū)動(dòng)不同的電流通過兩 個(gè)繞組105及107。以此方式，由第二線圈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的分量場(chǎng)的強(qiáng)度分布可關(guān)于中心線(χ =0)變的不對(duì)稱。在極端情況下，通過兩個(gè)連續(xù)繞組105及107中一者的零電流會(huì)導(dǎo)致中 心線(χ = 0) 一側(cè)的場(chǎng)分量變?yōu)椴粫?huì)隨χ產(chǎn)生變化。使連續(xù)繞組105及107中一者中的電 流方向反向可產(chǎn)生在中心線的一側(cè)具有相反極性的場(chǎng)，例如圖8中虛線120所示。重要的是，為了確保第二線圈結(jié)構(gòu)104產(chǎn)生跨著位于條之間的帶束的厚度的、沿y 方向延伸的磁場(chǎng)分量，應(yīng)當(dāng)由電源單元108及111在兩個(gè)鐵磁條24及25中每一者上的第二 線圈結(jié)構(gòu)中提供對(duì)應(yīng)的電流?？赏ㄟ^將鐵磁條24上的連續(xù)繞組105與另一鐵磁條25上的 第二線圈結(jié)構(gòu)的相應(yīng)連續(xù)繞組串聯(lián)連接，然后由共用電源單元108對(duì)兩個(gè)繞組供電，來確 保實(shí)現(xiàn)上述目的。類似的，兩個(gè)鐵磁條上的連續(xù)繞組107可與單一公用電源單元111串聯(lián) 連接。但是，可為下側(cè)鐵磁條25上的第二線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組設(shè)置與電源單元108及111 對(duì)應(yīng)的分立電源。然后，這些電源可工作以提供相應(yīng)的電流，從而在條之間產(chǎn)生所期望的y 方向磁場(chǎng)分量。圖3的C示出了鐵磁條24上的第三線圈結(jié)構(gòu)125。該第三線圈結(jié)構(gòu)可具有與以上 參照?qǐng)D2C所述的結(jié)構(gòu)的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)相同的變化方式，由此兩個(gè)鐵磁條24及25上對(duì)應(yīng)的第三線圈結(jié)構(gòu)125可產(chǎn)生沿條之間的細(xì)長(zhǎng)空間的長(zhǎng)度具有八極強(qiáng)度變化的分量磁場(chǎng)。但 是，在圖3的C中，每個(gè)線圈結(jié)構(gòu)125均被劃分為中心線106左側(cè)的第一連續(xù)繞組126以及 中心線106右側(cè)的第二連續(xù)繞組127。與第二線圈結(jié)構(gòu)類似，第三線圈結(jié)構(gòu)125的每一個(gè)連 續(xù)繞組1 及127均通過各個(gè)電源引線128，129以及130，131連接至各個(gè)可編程電源單元 132及133。在圖3的C中，第三線圈結(jié)構(gòu)125的兩個(gè)連續(xù)繞組1 及127以相同的方向纏 繞，并且示出電源單元132及133被連接成驅(qū)動(dòng)電流沿線圈結(jié)構(gòu)125的長(zhǎng)度以相同方向通 過這些連續(xù)繞組1 及127。如果兩個(gè)連續(xù)繞組1 及127在線圈結(jié)構(gòu)端部與中心線106 之間的各對(duì)應(yīng)位置處具有相同的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)，并且電源單元132及133受到控制以驅(qū) 動(dòng)相同的電流通過繞組1 及127，則線圈結(jié)構(gòu)125將產(chǎn)生與上述圖2C所示的線圈結(jié)構(gòu)相 同的分量磁場(chǎng)分布。將要理解的是，以與圖2C相同的方式，相應(yīng)的第三線圈結(jié)構(gòu)設(shè)置在下 側(cè)鐵磁條25上，并且兩個(gè)條M及25上的第三線圈結(jié)構(gòu)被纏繞并被驅(qū)動(dòng)，以在條的相應(yīng)的 并置端部處、于線圈結(jié)構(gòu)的端部產(chǎn)生相反的磁極。因此，圖3的C的第三線圈結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生的 沿y方向延伸的磁場(chǎng)分量具有圖9所示沿χ方向的強(qiáng)度分布。但是，因?yàn)榈谌€圈結(jié)構(gòu)125中的每一者均由兩個(gè)被各個(gè)電源單元132及133獨(dú) 立供電的連續(xù)繞組126及127形成，故可使圖9所示的磁場(chǎng)分布的兩側(cè)0^ = 0的兩側(cè))不 對(duì)稱。例如，如果通過連續(xù)繞組126及127中一者的電流被反向，則如圖9中的虛線140所 示，可類似地使所產(chǎn)生的位于中心線該側(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布具有相反極性。圖3的D示出了由中心線106相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)連續(xù)繞組146及147形成的第四線 圈結(jié)構(gòu)145。連續(xù)繞組146及147中每一者也分別由電源引線的各個(gè)對(duì)148，149以及150， 151連接至各個(gè)可編程電源單元152及153。每一個(gè)連續(xù)繞組146及147均具有每單位長(zhǎng) 度匝數(shù)沿第四線圈結(jié)構(gòu)145的長(zhǎng)度的第四分布，與鐵磁條M相應(yīng)。每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第四 分布與圖3的A，B及C中所示的第一，第二及第三線圈結(jié)構(gòu)的第一，第二及第三分布不同。 如圖3的B及圖3的C所示，對(duì)應(yīng)的第四線圈結(jié)構(gòu)也形成在下側(cè)鐵磁條25上。對(duì)該每單位 長(zhǎng)度匝數(shù)的第四分布進(jìn)行選擇，使得當(dāng)如圖所示通過連續(xù)繞組146及147的電流進(jìn)行供電 時(shí)，兩個(gè)鐵磁條M及25上的第四線圈結(jié)構(gòu)提供在條M及25之間沿y方向延伸的分量磁 場(chǎng)，其具有與是十極分布對(duì)應(yīng)的沿條之間的細(xì)長(zhǎng)空間26的長(zhǎng)度的強(qiáng)度分布。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將理解，除了曲線在x = 0的兩側(cè)的中心變平并朝向線圈結(jié)構(gòu)的外側(cè)端部具有增大的 梯度之外，十極分布在χ軸附近的區(qū)域中具有與圖8所示的六極分布類似的分布情況?？梢允褂玫谒木€圈結(jié)構(gòu)145以及圖3的D提供的十極場(chǎng)分布來在帶束的邊緣附近 使束離子重新分布。與參考圖3的B及C描述的第二及第三線圈結(jié)構(gòu)類似，兩個(gè)鐵磁條M 及25上的第四線圈結(jié)構(gòu)145可由來自電源152及153的電流供電以提供對(duì)帶束中心線兩 側(cè)的對(duì)稱校正。但是，因?yàn)槊恳粋€(gè)線圈結(jié)構(gòu)145均具有分立供電的連續(xù)繞組146及147，故 也可能需要不對(duì)稱校正。圖11更詳細(xì)地示出了束改變結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在該圖中，帶狀離子束160在相對(duì)的 鐵磁條161之間穿過。如上參考圖3的A-D所述，鐵磁條161每個(gè)均承載第一，第二，第三 及第四線圈結(jié)構(gòu)。在162處示意性地示出了對(duì)于第一，第二，第三及第四線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù) 繞組的電源引線，所述電源引線將連續(xù)繞組連接至可編程電源單元102，108，111，132，133， 152及153。對(duì)應(yīng)的一組電源引線可用于將電源單元連接至圖中所示比離子束160位于更 遠(yuǎn)側(cè)的另一鐵磁條161上的第一，第二，第三及第四線圈結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化起見，在圖中省略了這些額外的電源引線。兩個(gè)鐵磁條161上的線圈結(jié)構(gòu)可由分立的電源單元組驅(qū)動(dòng)，或者 例如可串聯(lián)連接在一起使得可由同一電源單元來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)條161上的相應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)的相 應(yīng)連續(xù)繞組。第一，第二，第三及第四線圈分布的繞組在各個(gè)鐵磁條161上彼此疊置。鐵磁條 161由鋼(或其他鐵磁材料)制成，并被選擇以具有足夠的剖面積以確保沿各個(gè)條的最小的 磁飽和。以此方式，可同時(shí)對(duì)不同的線圈結(jié)構(gòu)供電，由此允許由上述結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的各個(gè)磁場(chǎng)分 布的疊加。在以上討論的示例中，在兩個(gè)條161上的線圈結(jié)構(gòu)被供電從而提供靜磁勢(shì)沿條 161的長(zhǎng)度的鏡像對(duì)稱分布的情況下，會(huì)產(chǎn)生跨著帶束160的厚度、沿y方向延伸的磁場(chǎng)。 附加地產(chǎn)生了在由不同線圈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度沿χ方向的不同多極分布，由此可對(duì)帶束 施加復(fù)雜的綜合校正。在圖11中，鐵磁條161及其上的線圈結(jié)構(gòu)通過流經(jīng)導(dǎo)管163及164的冷卻水進(jìn)行 水冷。兩個(gè)鐵磁條161中每一者的中點(diǎn)165通過磁軛結(jié)構(gòu)166被磁性互連，磁軛結(jié)構(gòu)166 用于對(duì)跨著兩個(gè)條161之間的細(xì)長(zhǎng)開放空間的、沿y方向的偶極磁場(chǎng)強(qiáng)度分量進(jìn)行控制。 在不存在沿鐵磁軛結(jié)構(gòu)166施加的任何靜磁勢(shì)的情況下，該結(jié)構(gòu)用于使兩個(gè)條161的中點(diǎn) 165處的靜磁勢(shì)相同。由此具有如下效果能夠去除圖2B及圖3的B所示的第二線圈結(jié)構(gòu) 33，34的中心點(diǎn)45及52處的北極及南極。因此，可在兩個(gè)條之間產(chǎn)生圖8所示的六極場(chǎng)分 布。類似的，可通過鐵磁軛166改變由圖3的D的第四線圈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的十極場(chǎng)分布，由此在 條161的中點(diǎn)處產(chǎn)生y方向上的零磁場(chǎng)。如果需要兩個(gè)條161之間的整體偶極場(chǎng)的變化，則可通過從另一可編程電源單元 169驅(qū)動(dòng)所選擇的電流通過鐵磁軛166上的線圈168來產(chǎn)生該變化?？赡苄枰獌蓚€(gè)條161 之間的偶極場(chǎng)以確保對(duì)在帶平面中離子束的方向進(jìn)行的控制。如圖12所示，替代將兩個(gè)條161的中點(diǎn)互連的單一磁軛166，可通過一對(duì)鐵磁芯 體171及172來將圖12中示出為177及178的兩個(gè)相對(duì)鐵磁條的并置端部磁性互連。各 個(gè)反磁線圈(bucking coil) 173及174被纏繞在各個(gè)芯體171及172上，并分別連接至可 編程電源175及176。通過向芯體171及172上的反磁線圈173及174施加合適的電流，可 在鐵磁條的并置端部之間保持合適的磁勢(shì)，由此避免磁短路?？梢詷?gòu)思出其他用于對(duì)條177及178的端部處的磁勢(shì)進(jìn)行控制的設(shè)置方式。圖13示出了圖11的鐵磁條161中一者的細(xì)節(jié)，以及形成條上的預(yù)期線圈結(jié)構(gòu)的 方式。在該圖中，為了清楚起見，示出了一個(gè)鐵磁條161的位于端部180與中點(diǎn)181之間的 一半。在圖13的取向上，示出了條的左側(cè)端部，而條的右側(cè)是所示出的條的一半的鏡像。條161分別承載了數(shù)個(gè)線圈單元，S卩182，183，等等直至191。因此，在條161的中 點(diǎn)181與示出的端部180之間存在十個(gè)彼此相鄰堆疊的線圈單元。相應(yīng)數(shù)量的線圈單元堆 疊在條161的另一端至中點(diǎn)181的右側(cè)，由此形成圖示的線圈單元的鏡像。因此，總體而言， 在條161上總是存在偶數(shù)個(gè)線圈單元，其均勻地分布在條的中點(diǎn)181的兩側(cè)。每個(gè)線圈單 元182，183等均被鐵磁片192分離，并且在條的端部180處的最端部線圈單元191的外側(cè) 邊緣處還安裝有另一片192。相鄰線圈單元之間的磁性片192確保了與兩個(gè)條161之間的 對(duì)稱平面的線193盡可能接近地、沿條之間的細(xì)長(zhǎng)空間的邊緣設(shè)置沿條161的長(zhǎng)度在該位 置處的合適靜磁勢(shì)，同時(shí)允許足夠空間以容納帶束的厚度(沿y方向)。
各個(gè)線圈單元182，183直至到達(dá)條的端部180的第二位靠近最外側(cè)的線圈單元 190均具有沿條的長(zhǎng)度的均一的尺寸。位于條的端部180處的最后線圈單元191具有上述 長(zhǎng)度尺寸兩倍的長(zhǎng)度。由此在第一至第九線圈單元182至190中每一者中提供第一，第二， 第三及第四線圈結(jié)構(gòu)的匝數(shù)，使得在這九個(gè)線圈單元中每一者的匝數(shù)發(fā)生變化使得提供各 個(gè)線圈結(jié)構(gòu)的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿條的長(zhǎng)度的期望分布狀態(tài)。第一線圈結(jié)構(gòu)由各個(gè)線圈單元182至190的與條161相鄰布置的部分195表示。 一起形成第一線圈結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分195的匝數(shù)在各個(gè)線圈單元182至190中均相同。因此， 可以看到線圈單元182至190的部分195 —起產(chǎn)生上述第一線圈結(jié)構(gòu)，其每單位長(zhǎng)度匝數(shù) 沿條161的長(zhǎng)度恒定不變。兩倍長(zhǎng)度線圈單元191中與條的端部180最接近的另一部分195相對(duì)于線圈單元 182至190中的部分195以相反方向纏繞，并提供了條內(nèi)的場(chǎng)的終界，由此減小在相鄰的最 外側(cè)線圈單元190的區(qū)域中所期望y方向場(chǎng)的畸變。在各個(gè)條的相對(duì)端部附近的第二位靠 近最外側(cè)的線圈單元190之間延伸的、條之間的空間中產(chǎn)生用于改變帶束所需的磁場(chǎng)。因 此，束剖面160的全部長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)被容納在這些第二位靠近最外側(cè)的線圈單元190之間。兩 倍長(zhǎng)度線圈單元191的部分195與第一線圈結(jié)構(gòu)的其余的線圈單元182至190的部分195 串聯(lián)連接，并相對(duì)于第一線圈結(jié)構(gòu)的其余部分的總匝數(shù)具有足夠的匝數(shù)，以提供條內(nèi)的磁 場(chǎng)的合理終界，并減小上述畸變?？梢詰{經(jīng)驗(yàn)來確定用于線圈單元191的合適的匝數(shù)。第二線圈結(jié)構(gòu)由圖示為線圈單元182至190中每一者中位于部分195徑向外側(cè)的 部分196來表示。在沿條161具有相同的長(zhǎng)度的線圈單元182至190中，各個(gè)部分196的匝 數(shù)在圖13中由各個(gè)部分196的徑向?qū)挾葋肀硎尽Ｒ虼?，可以看到各個(gè)線圈單元182至190 中的匝數(shù)朝向條的端部180逐漸線性增大。因此，由線圈單元的部分196形成的第二線圈 結(jié)構(gòu)具有的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿條線性地變化。兩倍長(zhǎng)度線圈單元191中的另一部分196與 線圈單元182至190中的部分196串聯(lián)連接，并沿與線圈單元182至190中的部分196相 反的方向纏繞。線圈單元191中的該部分196起與上述線圈單元191中的部分195類似的 作用。第三線圈結(jié)構(gòu)由圖示的位于部分196徑向外側(cè)的部分197表示，并且第四線圈結(jié) 構(gòu)由圖示的位于部分197徑向外側(cè)的部分198表示。選擇各個(gè)線圈單元182至190每一者 中的第三及第四線圈結(jié)構(gòu)的匝數(shù)以沿條提供合適需要的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)。兩倍長(zhǎng)度線圈單 元191中的其他部分197及198與線圈單元182至190中的相應(yīng)部分串聯(lián)連接，并以相反的 方向纏繞。線圈單元191中的這些部分197及198起與線圈單元191中的部分195及196 類似的作用。下表示出了用于線圈結(jié)構(gòu)的各個(gè)線圈單元的匝數(shù)，來用于提供上述磁場(chǎng)的四極、 六極、八極及十極分布。線圈場(chǎng)線圈單元編號(hào)結(jié)構(gòu)182183184185186187188189190191第一四極202020202020202020-60筮一 >R——·六極14681113151820-30第三八極-12368121520-20第四十極--113591420-20在上表中，在線圈單元182至190中的單一一個(gè)線圈單元中的特定線圈結(jié)構(gòu)所用 的最大匝數(shù)為20，但是當(dāng)然也可以設(shè)置更多或更少的匝數(shù)，只要保持了不同線圈單元之間 的比率從而提供了希望的場(chǎng)強(qiáng)度分布即可。此外，設(shè)置以形成線圈結(jié)構(gòu)的線圈單元的數(shù)量 可不同于本示例中的九個(gè)，只要不同線圈單元中的匝數(shù)的比率被設(shè)定成提供了希望的場(chǎng)強(qiáng) 分布即可。表中給出的線圈單元191的匝數(shù)為負(fù)值，以表示如上所述其沿相反的方向纏繞。重要的是，一起形成了第一線圈結(jié)構(gòu)的線圈單元部分195自身彼此串聯(lián)連接，成 為在條161的中點(diǎn)181與條的端部180之間延伸的連續(xù)繞組。類似的，線圈單元的形成第 二，第三及第四線圈結(jié)構(gòu)每一者的部分也串聯(lián)連接在一起成為連續(xù)繞組。第一線圈結(jié)構(gòu)的 如圖13中所示的連續(xù)繞組自身在條161的其余部分上與中點(diǎn)181右側(cè)的相應(yīng)的連續(xù)繞組 串聯(lián)連接，使得在條161的整個(gè)長(zhǎng)度上第一線圈結(jié)構(gòu)通過單一一對(duì)電源引線(圖13中未示 出)連接至各個(gè)電源單元。另一方面，圖13所示的由線圈單元182至191的部分196所形 成的第二線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組并未沿條161與中點(diǎn)181右側(cè)的相應(yīng)線圈單元部分196直接 串聯(lián)連接。如先前所解釋的，中點(diǎn)181各側(cè)的連續(xù)繞組經(jīng)由電源引線分立地連接至各個(gè)電 源。類似的，圖13中的位于中點(diǎn)181相對(duì)兩側(cè)的第三及第四線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組經(jīng)由各個(gè) 電源弓I線獨(dú)立地連接至各個(gè)電源。在以上對(duì)實(shí)施例及示例的描述中，已經(jīng)澄清了束改變結(jié)構(gòu)的相對(duì)鐵磁條上的線圈 結(jié)構(gòu)在兩個(gè)條上被反向地供電，由此在兩個(gè)條之間產(chǎn)生相反的磁極，從而形成跨著兩個(gè)條 之間的細(xì)長(zhǎng)空間沿y方向延伸的磁場(chǎng)。該沿y方向的磁場(chǎng)用于在帶束平面中選擇性地使束 離子沿χ方向偏轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，如果使條中的一者上的線圈結(jié)構(gòu)中的電流反向，則例 如可在兩個(gè)鐵磁條的并置端部處形成相似的磁極。圖14A是圖2A所示的第一線圈分布的 示意圖。區(qū)別僅在于上側(cè)條M上的第一線圈結(jié)構(gòu)27中的電流的方向與圖2A中的相反。 因此，兩個(gè)條M及25均在并置端部四及31處產(chǎn)生北極，并在并置端部30及32處產(chǎn)生南 極，由此如箭頭200所示在細(xì)長(zhǎng)空間沈中產(chǎn)生沿χ方向延伸的均勻磁場(chǎng)分量。上述沿χ方 向延伸的均勻場(chǎng)(χ場(chǎng))用于使束12的離子在條M及25之間沿y方向偏移(對(duì)于束方向 為直接離開圖14A中的紙張的情況而言)。因?yàn)棣謭?chǎng)中隨著χ的變化保持均勻，故帶束沿y 方向在其寬度上被均勻偏移。圖14B示出了與圖2B的設(shè)置對(duì)應(yīng)的第二線圈結(jié)構(gòu)。但是，在圖14B中，下側(cè)條25 中的第二線圈結(jié)構(gòu)中的電流方向被反向。因此，從條M及25的中點(diǎn)處的有效北極沿箭頭201及202方向向外朝向條的兩對(duì)并置端部處的南極，沿條之間的細(xì)長(zhǎng)空間沈產(chǎn)生χ方向 磁場(chǎng)分量。圖14C示出了與上述圖2C中所示相同形式的第三線圈結(jié)構(gòu)，但是，下側(cè)條25上的 第三線圈結(jié)構(gòu)中的電流方向被反向。該設(shè)置方式也可在條之間的細(xì)長(zhǎng)空間內(nèi)產(chǎn)生X方向磁 場(chǎng)，該磁場(chǎng)以使得在左側(cè)條端部處的北極至右側(cè)條端部處的南極之間強(qiáng)度發(fā)生變化的方式 延伸。圖15是鐵磁條161上的線圈結(jié)構(gòu)的示意圖，其示出了圖14A的設(shè)置方式。圖15 中的虛線表示沿χ方向在條之間延伸的磁場(chǎng)。圖15所示的上述均勻χ場(chǎng)的作用是使得如 圖16所示帶束沿y方向發(fā)生均一的偏轉(zhuǎn)。如圖16所示，帶束上不同χ位置處的點(diǎn)被均勻 χ場(chǎng)沿而大致偏移動(dòng)相似的y量。圖17也示出了鐵磁條161上的線圈結(jié)構(gòu)，這次示出了對(duì)圖14B所示的第二線圈結(jié) 構(gòu)供電的結(jié)果。在圖17中，實(shí)線箭頭表示沿條的不同位置處的有效安培匝，而虛線箭頭示 出了產(chǎn)生的χ方向磁場(chǎng)。圖18是如上所述經(jīng)供電由圖14B的第二線圈分布產(chǎn)生的χ方向 場(chǎng)的強(qiáng)度的示意圖。χ方向場(chǎng)隨χ線性變化，從條之間細(xì)長(zhǎng)空間的一端處的一個(gè)極性的最大 值，通過條之間中點(diǎn)處的零，到條的另一端處的相反極性的最大值。如圖19所示，在條之間 的上述線性變化的χ方向磁場(chǎng)向帶束的離子施加了隨χ線性變化的y方向偏移。如圖20所示，通過如圖14C所示的被供電的第三線圈結(jié)構(gòu)形成的χ方向磁場(chǎng)在條 之間的細(xì)長(zhǎng)空間沈的長(zhǎng)度上隨X而變化。因此，X方向磁場(chǎng)發(fā)生變化，從條之間細(xì)長(zhǎng)空間 一端處的最大值，通過條之間中點(diǎn)處的零值，至條的另一端部處返回為相同的最大強(qiáng)度。如 圖21所示，由此產(chǎn)生的束離子的y方向偏移隨帶束中的X位置發(fā)生變化。應(yīng)當(dāng)理解，可在提供以上參考圖2A，圖2B及圖2C描述的y方向分量場(chǎng)分布的基礎(chǔ) 上額外提供由圖14A，圖14B及圖14C中所示的設(shè)置方式產(chǎn)生的χ方向磁場(chǎng)分量。在這些圖 中示出的被連接以驅(qū)動(dòng)電流通過線圈結(jié)構(gòu)的可編程電源可以被編程以提供通過線圈結(jié)構(gòu) 的連續(xù)繞組的電流，該電流包括被設(shè)計(jì)用于對(duì)線圈結(jié)構(gòu)供電以產(chǎn)生y方向磁場(chǎng)分量的電流 分量(如上參考圖2A，圖2B及圖2C所述)，以及意在產(chǎn)生χ磁場(chǎng)分量的其他電流分量(參 考圖14A，圖14B及圖14C所述)。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的示例及實(shí)施例，所描述的第二及第三線圈結(jié)構(gòu)可利用圖 14B及圖14C所示的電流來在條M及25之間產(chǎn)生不均勻的χ方向場(chǎng)，該χ方向場(chǎng)隨χ以所 希望的函數(shù)變化。在圖14Β及圖14C中給出的兩個(gè)示例中，揭示了使用上述第二線圈結(jié)構(gòu) 的隨χ線性變化的不均勻χ場(chǎng)，以及使用第三線圈結(jié)構(gòu)的根據(jù)圖20所示的函數(shù)而隨χ變化 的非線性χ場(chǎng)分量。此外，通過選擇通過各個(gè)線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組部分的適當(dāng)電流方向，可使用圖3 的Α，B, C及D中所示的第一，第二，第三及第四線圈結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生χ方向磁場(chǎng)分量。對(duì)以上 參考圖14Α，圖14Β及圖14C進(jìn)行描述的設(shè)置方式亦然。如圖3的B，C及D所示，在鐵磁條 24及25的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)使用具有分立的連續(xù)繞組部分的分割線圈結(jié)構(gòu)可提供額外的靈 活性，由此允許在條之間產(chǎn)生關(guān)于條的中點(diǎn)不對(duì)稱的χ方向磁場(chǎng)。重要的是，通過選擇流經(jīng)線圈結(jié)構(gòu)的連續(xù)繞組部分的適當(dāng)電流方向，也可使用圖3 的D所示的第四線圈結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生χ方向場(chǎng)。也可以在鐵磁條M及25上設(shè)置額外的線圈結(jié)構(gòu)以根據(jù)需要提供額外的磁性χ場(chǎng)分量的分布。盡管在上述示例中，可同時(shí)或分開使用第一，第二，第三及可選第四線圈結(jié)構(gòu) 來產(chǎn)生X場(chǎng)分量及y場(chǎng)分量?jī)烧撸商娲?，也可僅使用分立的線圈結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生額外地施 加至鐵磁條的y分量場(chǎng)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，可使用其他束改變結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生沿帶束的X方向 延伸、并具有以作為χ的函數(shù)變化的不均勻強(qiáng)度的磁場(chǎng)分量。具體而言，使用沿帶狀束的χ方向延伸的磁場(chǎng)分量以向束施加希望的y方向偏移 的設(shè)置方式可具體應(yīng)用在使用高電流、高能帶狀束的離子注入領(lǐng)域中。圖22提供了先前參 考圖1描述的離子注入器結(jié)構(gòu)的元件的詳細(xì)示意圖。在圖22中，來自離子源10的帶狀束 12被示出為具有箭頭250所示的束方向。如參考圖1所述，束12通過離子源處的提取電極11被加速至第一能量。在通過 束改變結(jié)構(gòu)13之后，束穿過入口板18的束界定孔17，其位于加速組件19的偏壓開孔電極 20的前方的物平面上。盡管離子束12從束改變結(jié)構(gòu)13到加速組件19在圖22中示出為從 左向右沿直線延伸，但束也可穿過圖1所示的折彎偶極磁結(jié)構(gòu)14以及其他束元件。如上所述，在帶束轟擊位于處理室內(nèi)要被注入的襯底23之前，加速組件19向帶束 施加進(jìn)一步的能量。上述結(jié)構(gòu)在用于在要被注入的襯底23處產(chǎn)生不僅具有高能(通常高 于400keV)還具有相對(duì)較高電流(通常為數(shù)10毫安)的帶束時(shí)特別有效。利用其束界定 孔17，入口板18在確保進(jìn)入加速組件19的帶束具有受限的橫向范圍(沿帶束的y方向及 χ方向)方面非常重要，帶束將穿過加速組件的開孔電極，與加速電極20的開孔的邊緣產(chǎn)生 最小的接觸。即使少量帶束被加速電極孔的邊緣阻礙也會(huì)干擾沿著加速堆的偏壓電壓的分 級(jí)的一致性，并導(dǎo)致在加速組件內(nèi)產(chǎn)生電弧?？赏ㄟ^調(diào)整由主偶極磁結(jié)構(gòu)14施加的偶極場(chǎng) (如上所述用于從束過濾掉不需要的離子核素)來沿束的χ方向?qū)崿F(xiàn)帶束12與入口板18 的束界定孔17的良好對(duì)準(zhǔn)。也可以直接地通過控制由上述結(jié)構(gòu)施加的純偶極場(chǎng)(例如，通 過利用磁軛166上的繞組168(參見圖11)控制上述示例的鐵磁條之間的偶極場(chǎng))，來用束 改變結(jié)構(gòu)來向束施加小的χ方向偏移。圖23示出了穿過束改變結(jié)構(gòu)13、并通過在入口板18的束界定孔17實(shí)現(xiàn)良好對(duì)準(zhǔn) 的情況下前進(jìn)的束12。為了實(shí)現(xiàn)沿束的y方向的良好對(duì)準(zhǔn)，束改變結(jié)構(gòu)可沿被設(shè)計(jì)用于向 帶束的離子施加關(guān)于χ軸的選擇性y偏移動(dòng)的帶狀束的χ軸施加沿χ方向延伸的場(chǎng)。圖24A，圖MB，圖24C及圖24D示出了要使束精確穿過束界定孔17的縫隙而可能 需要的沿束的1方向的各種校正。在圖24A中，示出帶狀束位于與入口板18沿y方向略微 偏離的位置處。束界定孔17的縫隙具有線形細(xì)長(zhǎng)形狀。在圖24A中，由虛線示出的離子束 沿離子束的剖面的較長(zhǎng)方向具有良好的直線形狀，但略微偏向束界定孔的左側(cè)。通過使用束改變結(jié)構(gòu)13來產(chǎn)生沿χ具有均勻強(qiáng)度的χ方向磁場(chǎng)分量，帶束的所有 部分均可相對(duì)于X軸沿y方向在束改變結(jié)構(gòu)處被偏移，由此如圖24D所示，當(dāng)其到達(dá)入口板 18時(shí)，偏移帶束可良好地與束界定孔17對(duì)準(zhǔn)。參考圖MB，其示出了在入口板18的束界定孔17上良好地對(duì)中的離子束，但帶狀 束的平面相對(duì)于孔17的對(duì)準(zhǔn)方向略微扭轉(zhuǎn)。為了對(duì)此進(jìn)行校正，束改變結(jié)構(gòu)13施加隨著χ 不均勻的χ方向磁場(chǎng)分量，其在帶束剖面的一端處的一個(gè)極性的最大強(qiáng)度值與束剖面的另 一端處的相反極性的最大強(qiáng)度值之間變化。如上參考圖14B，圖17，圖18及圖19所示，上 述不均勻χ導(dǎo)向磁場(chǎng)分量可用于使帶束的離子偏移，由此使帶束旋轉(zhuǎn)，從而使束在入口板 處良好地對(duì)準(zhǔn)，如圖24D所示。
現(xiàn)參考圖MC，其示出了束具有彎曲的剖面形狀，由此其不能夠通過束界定孔17 的線形縫隙在帶的整個(gè)寬度上正確地匹配。束改變結(jié)構(gòu)13被設(shè)置成施加隨χ而變化的χ方 向磁場(chǎng)分量，由此向離子束的不同部分施加合適的校正1偏移，由此在束到達(dá)入口板18時(shí) 使離子束的剖面形狀變平，以正確地穿過束界定孔17?？衫靡陨蠀⒖紙D14A至圖14C以及圖20及圖21描述的設(shè)置方式來提供χ方向 磁場(chǎng)的強(qiáng)度的需要的分布。如上參考圖22，圖23及圖24Α至圖24D進(jìn)行的描述，在束改變結(jié)構(gòu)13處提供的χ 方向磁場(chǎng)向束的離子施加沿y方向小角度偏轉(zhuǎn)，由此在束到達(dá)入口板18時(shí)對(duì)束剖面進(jìn)行適 當(dāng)?shù)目臻g校正。入口板18位于加速組件19的物焦點(diǎn)處。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是， 由加速組件19產(chǎn)生的靜電加速場(chǎng)對(duì)穿過入口板18中的束界定孔17的縫隙的束中的離子 產(chǎn)生離子光學(xué)影響，由此具有相對(duì)于總體束方向呈一定角度的矢量的離子被會(huì)聚至加速組 件的入口，由此有效地被校準(zhǔn)為平行于組件的軸線。因此，只要帶狀束的離子被正確地對(duì)準(zhǔn) 以穿過入口板18的束界定孔17，其就可可靠地穿過偏壓電極20的各個(gè)孔。因?yàn)榍笆鲈颍?這對(duì)減小高能離子對(duì)加速組件的電極的轟擊非常重要。為了清楚完整地描述本發(fā)明，已經(jīng)提供了各種實(shí)施例。在了解了本說明書之后，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解本發(fā)明的其他實(shí)施例。在這里已經(jīng)描述了用于注入的詳細(xì)方法及系 統(tǒng)，但也可使用落入本發(fā)明的范圍的其他任何方法及系統(tǒng)。以上詳細(xì)描述僅討論了本發(fā)明可采用的多種形式中的一些形式。為此，該詳細(xì)說 明僅起示例作用，而并不構(gòu)成限制。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求及其等同物來界定。
權(quán)利要求
1.一種用于改變帶狀離子束的方法，所述帶狀離子束具有與束方向垂直的細(xì)長(zhǎng)剖面， 其中，在沿所述帶狀束的任意位置處界定了正交(X，1，ζ)笛卡爾坐標(biāo)系，其中所述坐標(biāo)系 的ζ軸在所述帶狀束的中心線處沿所述束方向延伸，X軸沿所述帶狀束的所述細(xì)長(zhǎng)剖面的 較長(zhǎng)方向延伸，而y軸沿所述細(xì)長(zhǎng)剖面的較短方向延伸，所述方法包括以下步驟設(shè)置相對(duì)的鐵磁條，其分別具有長(zhǎng)度，并在其間界定了細(xì)長(zhǎng)開放空間以容納在所述束 的所述χ軸沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的長(zhǎng)度延伸的情況下在所述條之間穿過的所述帶狀束；在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上分別設(shè)置各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)，所述各個(gè)第一線圈結(jié) 構(gòu)包括連續(xù)繞組，并具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的所述長(zhǎng)度的第一預(yù)定分布，對(duì)所述第 一預(yù)定分布進(jìn)行選擇，以在所述第一線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)在所述相對(duì)的鐵磁條之間 的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間內(nèi)提供沿y方向的第一分量磁場(chǎng)，所述第一分量磁場(chǎng)具有沿χ方向在 所述開放空間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；在所述相對(duì)鐵磁條中的每一者上至少分別設(shè)置各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，所述第二線圈結(jié)構(gòu) 包括至少一個(gè)連續(xù)繞組，并沿所述條的所述長(zhǎng)度具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的第二預(yù)定分布，對(duì) 所述第二預(yù)定分布進(jìn)行選擇，以在所述第二線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)在所述相對(duì)的鐵磁 條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間內(nèi)提供沿所述y方向的第二分量磁場(chǎng)，所述第二分量磁場(chǎng)具有 沿所述χ方向在所述開放空間的所述長(zhǎng)度的至少一部分上相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；并且使所述帶狀束穿過所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間；并利用電流對(duì)所述各 個(gè)第一及第二線圈結(jié)構(gòu)選擇性地進(jìn)行供電，以使所述帶狀離子束產(chǎn)生期望的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上、除了設(shè)置所述一個(gè)連續(xù)繞組之外還設(shè)置其他連續(xù) 繞組作為所述各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組位于所述鐵磁條 的長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，并一起提供了每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第二預(yù)定分布，由此在所 述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組兩者被選擇性地供電時(shí)提供的所述第二分量磁場(chǎng)在 所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的所述長(zhǎng)度上具有所述相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；并且選擇性地并獨(dú)立地對(duì)所述第二線圈結(jié)構(gòu)的所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布是四極分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布是六極分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上分別設(shè)置包括至少一個(gè)連續(xù)繞組的各個(gè)第三線圈 結(jié)構(gòu)，所述第三線圈結(jié)構(gòu)具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的所述長(zhǎng)度的第三預(yù)定分布，對(duì)所 述第三預(yù)定分布進(jìn)行選擇，以在所述第三線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)在所述相對(duì)的鐵磁條 之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間內(nèi)提供沿所述y方向的第三分量磁場(chǎng)，所述第三分量磁場(chǎng)具有沿 所述χ方向在所述開放空間的所述長(zhǎng)度的至少一部分上相應(yīng)的第三磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；并且還對(duì)所述各個(gè)第三線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇性地供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟在所述相對(duì)的鐵磁條中每一者上、除了設(shè)置所述一個(gè)連續(xù)繞組之外還設(shè)置其他連續(xù)繞 組作為所述各個(gè)第三線圈結(jié)構(gòu)，所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組位于所述鐵磁條的 所述長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，并一起提供了每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第三預(yù)定分布，由此在所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組被選擇性地供電時(shí)提供的所述第三分量磁場(chǎng)在所 述細(xì)長(zhǎng)開放空間的所述長(zhǎng)度上具有所述相應(yīng)的第三磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；并且選擇性地并獨(dú)立地對(duì)所述第三線圈結(jié)構(gòu)的所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一、第二及第三磁場(chǎng)強(qiáng)度分布分別是四 極、六極及八極分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上分別設(shè)置包括至少一個(gè)連續(xù)繞組的各個(gè)第四線圈 結(jié)構(gòu)，所述第四線圈結(jié)構(gòu)具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的所述長(zhǎng)度的第四預(yù)定分布，對(duì)所 述第四預(yù)定分布進(jìn)行選擇，以在所述第四線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)在所述相對(duì)的鐵磁條 之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間內(nèi)沿所述條提供沿所述y方向的第四分量磁場(chǎng)，所述第四分量磁 場(chǎng)具有沿所述χ方向在所述開放空間的所述長(zhǎng)度的至少一部分上相應(yīng)的第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分 布；并且還對(duì)所述各個(gè)第四線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇性地供電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上、除了設(shè)置所述一個(gè)連續(xù)繞組之外還設(shè)置其他連續(xù) 繞組作為所述各個(gè)第四線圈結(jié)構(gòu)，所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組位于所述鐵磁條 的所述長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，并一起提供了每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第四預(yù)定分布，由此 在所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組被選擇性地供電時(shí)提供的所述第四分量磁場(chǎng)在 所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的所述長(zhǎng)度上具有所述相應(yīng)的第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；并且選擇性地并獨(dú)立地對(duì)所述第四線圈結(jié)構(gòu)的所述一個(gè)連續(xù)繞組及所述其他連續(xù)繞組供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第一、第二、第三及第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布分別 是四極、六極、八極及十極分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟對(duì)跨著所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度的偶極分量進(jìn)行控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，通過在所述相對(duì)的鐵磁條的中點(diǎn)之間連接鐵 磁軛，來控制所述偶極場(chǎng)強(qiáng)度。
13.一種用于改變帶狀離子束的設(shè)備，所述帶狀離子束具有與束方向垂直的細(xì)長(zhǎng)剖面， 其中，在沿所述帶狀束的任意位置處界定了正交(X，1，ζ)笛卡爾坐標(biāo)系，其中所述坐標(biāo)系 的ζ軸在所述帶狀束的中心線處沿所述束方向延伸，X軸沿所述帶狀束的所述細(xì)長(zhǎng)剖面的 較長(zhǎng)方向延伸，而y軸沿所述細(xì)長(zhǎng)剖面的較短方向延伸，所述設(shè)備包括一對(duì)相對(duì)的鐵磁條，其分別具有長(zhǎng)度，并在其間界定了細(xì)長(zhǎng)開放空間以容納在所述束 的所述χ軸沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的長(zhǎng)度延伸的情況下在所述條之間穿過的所述帶狀束；在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上的各個(gè)第一線圈結(jié)構(gòu)，其中，所述各個(gè)第一線圈結(jié) 構(gòu)分別包括連續(xù)繞組，并具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的所述長(zhǎng)度的第一預(yù)定分布，所述 第一預(yù)定分布被選擇，以在所述第一線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨著所述相對(duì)的 鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第一分量磁場(chǎng)，所述第一分量磁場(chǎng)具有在所述開放空間 的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上的各個(gè)第二線圈結(jié)構(gòu)，其中，所述各個(gè)第二線圈結(jié) 構(gòu)分別包括一對(duì)連續(xù)繞組，所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)分別位于各個(gè)所述鐵磁條的長(zhǎng)度的 中點(diǎn)的相對(duì)兩側(cè)，所述一對(duì)連續(xù)繞組具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的長(zhǎng)度的第二預(yù)定分 布，其中，所述第二預(yù)定分布被選擇，以在所述第二線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨 著所述相對(duì)的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第二分量磁場(chǎng)，所述第二分量磁場(chǎng)具有在 所述開放空間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；以及各個(gè)電源引線，其通向各個(gè)所述第一線圈結(jié)構(gòu)的所述連續(xù)繞組，并通向各個(gè)所述第二 線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)連續(xù)繞組。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一線圈結(jié)構(gòu)的所述連續(xù)繞組的每單位 長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第一預(yù)定分布被選擇，使得所述相應(yīng)的第一磁場(chǎng)強(qiáng)度分布是第一多極分 布，并且所述第二線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第二預(yù)定分布被 選擇，使得所述相應(yīng)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度分布是與所述第一多極分布的極數(shù)不同的第二多極分 布。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述第一多極分布是四極分布，而所述第二多 極分布是六極分布。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括分別在所述相對(duì)的鐵磁條中每一者上的各個(gè)第三線圈結(jié)構(gòu)，其中所述各個(gè)第三線圈結(jié) 構(gòu)分別包括包括一對(duì)連續(xù)繞組，所述一對(duì)連續(xù)繞組位于各個(gè)所述鐵磁條的長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相 對(duì)兩側(cè)，所述一對(duì)連續(xù)繞組具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的長(zhǎng)度的第三預(yù)定分布，其中，所 述第三預(yù)定分布被選擇，以在所述第三線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨著所述相對(duì) 的鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第三分量磁場(chǎng)，所述第三分量磁場(chǎng)具有在所述開放空 間的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第三磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；以及其他各個(gè)電源引線，其通向各個(gè)所述第三線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)連續(xù) 繞組。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述第一、第二及第三線圈結(jié)構(gòu)的所述連續(xù)繞 組的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第一、第二及第三分布被選擇，使得所述相應(yīng)的第一、第二及第 三磁場(chǎng)強(qiáng)度分布分別是四極、六極及八極分布。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，還包括在所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者上的各個(gè)第四線圈結(jié)構(gòu)，其中所述各個(gè)第四線圈結(jié)構(gòu) 分別包括包括一對(duì)連續(xù)繞組，所述一對(duì)連續(xù)繞組位于各個(gè)所述鐵磁條的長(zhǎng)度的中點(diǎn)的相對(duì) 兩側(cè)，所述一對(duì)連續(xù)繞組具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿所述條的長(zhǎng)度的第四預(yù)定分布，其中，所述 第四預(yù)定分布被選擇，以在所述第四線圈結(jié)構(gòu)被選擇性地供電時(shí)提供橫向跨著所述相對(duì)的 鐵磁條之間的所述細(xì)長(zhǎng)開放空間的第四分量磁場(chǎng)，所述第四分量磁場(chǎng)具有在所述開放空間 的所述長(zhǎng)度上相應(yīng)的第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布；以及其他各個(gè)電源引線，其通向各個(gè)所述第四線圈結(jié)構(gòu)的所述一對(duì)連續(xù)繞組中的各個(gè)連續(xù) 繞組。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述第一、第二、第三及第四線圈結(jié)構(gòu)的所述 連續(xù)繞組的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述第一、第二、第三及第四分布被選擇，使得所述相應(yīng)的第 一、第二、第三及第四磁場(chǎng)強(qiáng)度分布分別是四極、六極、八極及十極分布。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括將所述相對(duì)的鐵磁條的所述中點(diǎn)互連的鐵磁軛。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括一對(duì)鐵磁芯體，其中，各個(gè)鐵磁芯件分別將所述相對(duì)的鐵磁條的各對(duì)相鄰端部互連；以及纏繞在各個(gè)所述鐵磁芯體上的各個(gè)反磁線圈。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述相對(duì)的鐵磁條中的每一者均承載相應(yīng)的 偶數(shù)個(gè)線圈單元，所述線圈單元在所述條的所述中點(diǎn)的兩側(cè)對(duì)稱地沿各個(gè)所述條均勻地分 布，并且每個(gè)所述線圈單元均承載多個(gè)所述線圈結(jié)構(gòu)的所述繞組的線圈匝，其中，根據(jù)各個(gè) 所述線圈結(jié)構(gòu)的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)的所述預(yù)定分布來確定在用于各個(gè)所述線圈結(jié)構(gòu)的所述 線圈單元中的所述線圈匝的數(shù)量。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，還包括鐵磁片，其所述鐵磁片布置在各個(gè)所述鐵磁 條上的每一對(duì)相鄰的所述線圈單元之間，所述鐵磁片朝向所述細(xì)長(zhǎng)開放空間延伸。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)所述第一線圈結(jié)構(gòu)及所述第二線圈結(jié)構(gòu)中的 至少一者供電，以沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的所述長(zhǎng)度提供沿著所述χ方指向的額外分量磁場(chǎng)，從 而向所述帶狀束的離子相對(duì)于所述χ軸施加y偏移。
25.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，對(duì)至少所述第一線圈結(jié)構(gòu)供電，以沿所述細(xì)長(zhǎng) 空間的所述長(zhǎng)度提供沿所述χ方向指向的第一額外分量磁場(chǎng)，從而向所述帶狀束的離子相 對(duì)于所述χ軸施加y偏移，所述第一額外分量磁場(chǎng)具有沿所述χ軸的均勻強(qiáng)度。
26.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，對(duì)至少所述第二線圈結(jié)構(gòu)供電，以沿所述細(xì)長(zhǎng) 空間的所述長(zhǎng)度提供沿所述χ方向指向的第二額外分量磁場(chǎng)，從而向所述帶狀束的離子相 對(duì)于所述χ軸施加y偏移，所述第二額外分量磁場(chǎng)具有隨χ線性變化的不均勻強(qiáng)度。
27.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，對(duì)所述第三線圈結(jié)構(gòu)及所述第四線圈結(jié)構(gòu)中 的至少一者供電，以沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的所述長(zhǎng)度提供分別在沿所述χ方向指向的第三及第 四額外分量磁場(chǎng)中相應(yīng)的至少一者，所述第三及第四額外分量磁場(chǎng)中的每一者均具有隨χ 的各個(gè)預(yù)定函數(shù)而變化的各個(gè)不均勻強(qiáng)度。
28.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括可編程電源，所述可編程電源連接至所述電源 引線以向所述連續(xù)繞組傳輸預(yù)定電流，其中，所述可編程電源被設(shè)置為傳輸具有第一電流 分量的所述預(yù)定電流，所述第一電流分量對(duì)所述連續(xù)繞組供電，由此在所述一對(duì)相對(duì)的鐵 磁條上提供相反的磁極，從而提供所述第一分量磁場(chǎng)及所述第二分量磁場(chǎng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，所述可編程電源被設(shè)置為傳輸具有第二電流分量的 所述預(yù)定電流，所述第二電流分量對(duì)所述連續(xù)繞組供電，由此在所述一對(duì)相對(duì)的鐵磁條上 提供一致的磁極，從而提供沿所述細(xì)長(zhǎng)空間的所述長(zhǎng)度指向的至少一個(gè)額外分量磁場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于改變帶狀離子束的方法及設(shè)備。利用一對(duì)相對(duì)的鐵磁條上的多個(gè)線圈結(jié)構(gòu)來改變帶狀離子束。該線圈結(jié)構(gòu)包括連續(xù)繞組，其具有每單位長(zhǎng)度匝數(shù)沿條的長(zhǎng)度的預(yù)定變化模式。在示例中，一個(gè)線圈結(jié)構(gòu)可沿條具有均勻的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)，由此對(duì)線圈結(jié)構(gòu)供電可形成跨著條之間的縫隙延伸的、具有四極強(qiáng)度分布的磁場(chǎng)分量。第二線圈結(jié)構(gòu)可具有變化來產(chǎn)生六極磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的每單位長(zhǎng)度匝數(shù)。還可提供額外的線圈結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生八極及十極磁場(chǎng)分布?？蓪?duì)線圈供電以產(chǎn)生與條平行的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)沿條的長(zhǎng)度發(fā)生變化，從而使帶狀束扭轉(zhuǎn)或變平。
文檔編號(hào)H01J37/302GK102110570SQ201010558538
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者威廉·H·小派克, 肯尼思·H·波瑟 申請(qǐng)人:特溫克里克技術(shù)公司