16.在芯片制造過(guò)程中,離子注入是其中一道重要的工序。如圖所示是離子注入工作原理示意圖,離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器,然后通過(guò)磁分析器,選擇出特定比荷的離子,經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后注入處在水平面內(nèi)的晶圓(硅片)。速度選擇器、磁分析器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向均垂直紙面向外;速度選擇器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小均為E,方向分別為豎直向上和垂直紙面向外。磁分析器截面是內(nèi)外半徑分別為R
1和R
2的四分之一圓環(huán),其兩端中心位置M和N處各有一個(gè)小孔;偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分布區(qū)域是同一棱長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體,其偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)底面與晶圓所在水平面平行,間距也為L(zhǎng)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場(chǎng)及磁場(chǎng)時(shí),離子恰好豎直注入到晶圓上的O點(diǎn)(即圖中坐標(biāo)原點(diǎn),x軸垂直紙面向外)。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中,不計(jì)離子重力,打在晶圓上的離子,經(jīng)過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的角度都很小。當(dāng)α很小時(shí),有sinα≈tanα≈α,cosα≈1-
α
2。求:
(1)離子通過(guò)速度選擇器后的速度大小v和磁分析器選擇出來(lái)離子的比荷
;
(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加電場(chǎng)時(shí)離子注入晶圓的位置,用坐標(biāo)(x,y)表示;
(3)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加磁場(chǎng)時(shí)離子注入晶圓的位置,用坐標(biāo)(x,y)表示;
(4)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)同時(shí)加上電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)離子注入晶圓的位置,用坐標(biāo)(x,y)表示,并說(shuō)明理由。