18. 在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆(硅片)。速度选择器、磁分析器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为
B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中的匀强电场场强大小均为
E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为
R1和
R2的四分之一圆环,其两端中心位置
M和
N处各有一个小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为
L的正方体,其偏转系统的底面与晶圆所在水平面平行,间距也为
L。当偏转系统不加电场及磁场时,离子恰好竖直注入到晶圆上的
O点(即图中坐标原点,
x轴垂直纸面向外)。整个系统置于真空中,不计离子重力,打在晶圆上的离子,经过电场和磁场偏转的角度都很小。当
α很小时,有
,
。求:
(1)离子通过速度选择器后的速度大小
v和磁分析器选择出来离子的比荷;
(2)偏转系统仅加电场时离子注入晶圆的位置,用坐标(
x,
y)表示;
(3)偏转系统仅加磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(
x,
y)表示;
(4)偏转系统同时加上电场和磁场时离子注入晶圆的位置,用坐标(
x,
y)表示,并说明理由。