串列式加速器及離子植入系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)揭示一種具有改進(jìn)的性能的串列式加速器和離子植入機(jī)。所述串列式加速器包含多個(gè)輸入電極、多個(gè)輸出電極和安置在其間的高電壓端子。高電壓端子包含去除管。中性分子注射到去除管中，這從傳入的負(fù)離子束移除電子。所得正離子朝向所述多個(gè)輸出電極加速。為減小退出去除管的非所要正離子的量，偏置電極安置在去除管的入口和出口處。偏置電極以大于施加到端子的第一電壓的第二電壓偏置。偏置電極排斥緩慢移動(dòng)的正離子，從而防止其退出去除管和污染工件。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于串列式加速器的偏置電極本申請(qǐng)案主張2014年8月26日申請(qǐng)的第14/469,050號(hào)美國專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述專利申請(qǐng)案的揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
本專利技術(shù)的實(shí)施例是針對(duì)一種串列式加速器，和使用所述串列式加速器的離子植入系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
串列式加速器用于朝向目標(biāo)(常常是半導(dǎo)體工件)加速離子。串列式加速器如此被命名是因?yàn)椋浼铀匐x子束兩次。串列式加速器包含在正性漸強(qiáng)電壓下偏置的多個(gè)輸入電極和在正性漸弱電壓下偏置的多個(gè)輸出電極，其中正偏置端子安置于這兩種多個(gè)電極之間。為產(chǎn)生經(jīng)加速離子束，朝向正端子加速負(fù)離子束。此負(fù)離子束被去除端子中的電子以變成正離子束。正離子束隨后朝向正性較弱輸出電極加速而遠(yuǎn)離正端子。為去除負(fù)離子束的電子，負(fù)離子束進(jìn)入去除管。中性分子也饋送到去除管中。隨著負(fù)離子通過中性分子，從負(fù)離子去除電子，從而將其變換為正離子。這些正離子隨后從正端子朝向負(fù)性較強(qiáng)輸出電極吸引。理想地，僅從原始負(fù)離子產(chǎn)生的正離子通過串列式加速器。然而，在一些情況下，其它離子(例如來自中性分子的正離子)也通過串列式加速器。這些非所要離子可能污染工件且減小植入過程的良率。因此，如果存在一種用于在不引入非想要離子的情況下產(chǎn)生高能量離子束的改進(jìn)的串列式加速器，將是有益的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)揭示一種具有改進(jìn)的性能的串列式加速器和離子植入機(jī)。所述串列式加速器包含多個(gè)輸入電極、多個(gè)輸出電極和安置在其間的高電壓端子。高電壓端子包含去除管。中性分子注射到去除管中，這從傳入的負(fù)離子束移除電子。所得正離子朝向所述多個(gè)輸出電極加速。為減小退出去除管的非所要正離子的量，偏置電極安置在去除管的入口和出口處。偏置電極以大于施加到所述端子的第一電壓的第二電壓偏置。偏置電極排斥緩慢移動(dòng)的正離子，從而防止其退出去除管和污染工件及輸出電極。在一個(gè)實(shí)施例中，揭示一種串列式加速器。所述串列式加速器包括多個(gè)輸入電極；多個(gè)輸出電極；端子，其安置于所述多個(gè)輸入電極的最內(nèi)電極與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述端子以第一電壓偏置；去除管，其安置在所述端子中，具有接近所述多個(gè)輸入電極的入口、接近所述多個(gè)輸出電極的出口，和用于引入去除劑氣體的注射導(dǎo)管；以及第一偏置電極，其安置于去除管的出口與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述第一偏置電極以比第一電壓正性更強(qiáng)的第二電壓偏置。在另一實(shí)施例中，揭示一種串列式加速器。所述串列式加速器包括多個(gè)輸入電極；多個(gè)輸出電極；端子，其安置于所述多個(gè)輸入電極的最內(nèi)電極與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述端子以第一電壓偏置；以及去除管，其安置在所述端子中，具有接近所述多個(gè)輸入電極的入口、接近所述多個(gè)輸出電極的出口，和用于引入去除劑氣體的注射導(dǎo)管；其中所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極以比第一電壓正性更強(qiáng)的第二電壓偏置。在另一實(shí)施例中，揭示一種離子植入系統(tǒng)。所述離子植入系統(tǒng)包括負(fù)離子束源；以及串列式加速器，所述串列式加速器將來自負(fù)離子束源的負(fù)離子束轉(zhuǎn)換為正離子束，所述串列式加速器包括多個(gè)輸入電極；多個(gè)輸出電極；端子，其安置于所述多個(gè)輸入電極的最內(nèi)電極與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述端子以第一電壓偏置；去除管，其安置在所述端子中，具有接近所述多個(gè)輸入電極的入口、接近所述多個(gè)輸出電極的出口，和用于引入去除劑氣體的注射導(dǎo)管；以及第一偏置電極，其安置于去除管的出口與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述第一偏置電極以比第一電壓正性更強(qiáng)的第二電壓偏置。附圖說明為了更好地理解本專利技術(shù)，將參考附圖，附圖以引用的方式并入本文中，且其中：圖1顯示串列式加速器的第一實(shí)施例。圖2顯示串列式加速器的第二實(shí)施例。圖3顯示串列式加速器的第三實(shí)施例。圖4顯示串列式加速器的第四實(shí)施例。圖5顯示使用根據(jù)先前實(shí)施例中的任一個(gè)的串列式加速器的離子植入系統(tǒng)。具體實(shí)施方式揭示一種改進(jìn)的串列式加速器和一種使用所述改進(jìn)的串列式加速器的離子植入系統(tǒng)。所述改進(jìn)的串列式加速器抑制或減少來自去除管的非所要正離子的通過。偏置電極安置于去除管的出口與所述多個(gè)輸出電極之間。正偏置電極抑制或減少緩慢移動(dòng)的正離子的通過，而不影響高速離子的通過，從而產(chǎn)生工件中的較少污染。圖1顯示串列式加速器100的第一實(shí)施例。串列式加速器100包括多個(gè)輸入電極20。這些輸入電極20可為任何合適的導(dǎo)電材料，例如鈦或其它金屬。輸入電極20中的每一個(gè)以正性漸強(qiáng)的電壓偏置。最外輸入電極20a可接地。后續(xù)輸入電極(即，第二輸入電極20b、第三輸入電極20c和最內(nèi)輸入電極20d)中的每一個(gè)經(jīng)由例如具有超過1MΩ的電阻的電阻器23連接到先前輸入電極。當(dāng)然，輸入電極20的數(shù)目不限于4，或任何其它特定數(shù)目。在一些實(shí)施例中，輸入電極20的數(shù)目可為20或更大。最接近于端子30的最內(nèi)輸入電極20d還可經(jīng)由電阻器23連接到端子30。如果所有電阻器23具有相等值，那么每一輸入電極20的電壓具有增加的量值，其中鄰近輸入電極20之間的電壓的增加為常數(shù)。舉例來說，如果端子30偏置到第一電壓(例如4MV)且使用四個(gè)輸入電極20，那么最外輸入電極20a的電壓為0V。第二輸入電極20b以1MV偏置，第三輸入電極20c以2MV偏置。最內(nèi)輸入電極20d以3MV偏置。此外，雖然以上實(shí)例假定所有電阻器23的值相同，但本專利技術(shù)不限于此實(shí)施例。電阻器23可各自具有不同值，或可具有相同值。此外，雖然以上實(shí)例揭示4MV的第一電壓，可使用其它電壓，且本專利技術(shù)不限于任何特定值。在一些實(shí)施例中，輸入電極20中的每一個(gè)中的孔隙的大小變化。在一些實(shí)施例中，孔隙在導(dǎo)向端子30的每一輸入電極20中變得逐漸較小。舉例來說，最外輸入電極20a可具有最寬孔隙，而最內(nèi)輸入電極20d可具有最小孔隙。最外輸入電極20a與最內(nèi)輸入電極20d(即第二輸入電極20b與第三輸入電極20c)之間的輸入電極的孔隙可逐漸地較小。輸入電極20的孔隙導(dǎo)向安置在端子30內(nèi)的去除管40。端子30和去除管40相對(duì)于最外輸入電極20a正偏置。在一些實(shí)施例中，端子30和去除管40相對(duì)于所有輸入電極20正偏置。舉例來說，最外輸入電極20a可接地，而端子30偏置到第一電壓，所述第一電壓可為(例如)幾百萬伏。去除管40可以與端子30相同的電壓偏置。換句話說，去除管40也以第一電壓偏置。去除管40還包含其中注射去除劑氣體的注射導(dǎo)管41。去除劑氣體可包括中性分子。這些中性分子可為任何合適的物質(zhì)，例如(但不限于)氬和氮。去除管40具有安置于與所述多個(gè)輸入電極20相同側(cè)上的入口42。去除管40的出口43與所述多個(gè)輸出電極25連通。所述多個(gè)輸出電極25可為輸入電極20的鏡像，其中輸出電極25中的孔隙變大，從而移動(dòng)遠(yuǎn)離端子30。舉例來說，最內(nèi)輸出電極25d可具有最小孔隙。鄰近輸出電極(即第二輸出電極25c和第三輸出電極25b)的孔隙可逐漸變大，而最外輸出電極25a具有最大孔隙。這些輸出電極25可為任何合適的導(dǎo)電材料，例如鈦或其它金屬。輸出電極25還可經(jīng)由一系列電阻器28電連接。如上文所描述，最內(nèi)輸出電極25d可經(jīng)由電阻器28連接到端子30。每一鄰近輸出電極25可經(jīng)由電阻器連接到先前輸出電極25。最外輸出電極25a可接地。以此方式，每一輸出電極25變得正性漸弱，從而移動(dòng)遠(yuǎn)離端子30。在一些實(shí)施例中，串列式加速器100可容納在外殼(未圖示本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種串列式加速器，其特征在于包括：多個(gè)輸入電極；多個(gè)輸出電極；端子，安置于所述多個(gè)輸入電極的最內(nèi)電極與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述端子以第一電壓偏置；去除管，安置在所述端子中，具有接近所述多個(gè)輸入電極的入口、接近所述多個(gè)輸出電極的出口，以及用于引入去除劑氣體的注射導(dǎo)管；以及第一偏置電極，安置于所述去除管的所述出口與所述多個(gè)輸出電極的所述最內(nèi)電極之間，所述第一偏置電極以比所述第一電壓正性更強(qiáng)的第二電壓偏置。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.08.26 US 14/469,0501.一種串列式加速器，其特征在于包括：多個(gè)輸入電極；多個(gè)輸出電極；端子，安置于所述多個(gè)輸入電極的最內(nèi)電極與所述多個(gè)輸出電極的最內(nèi)電極之間，所述端子以第一電壓偏置；去除管，安置在所述端子中，具有接近所述多個(gè)輸入電極的入口、接近所述多個(gè)輸出電極的出口，以及用于引入去除劑氣體的注射導(dǎo)管；以及第一偏置電極，安置于所述去除管的所述出口與所述多個(gè)輸出電極的所述最內(nèi)電極之間，所述第一偏置電極以比所述第一電壓正性更強(qiáng)的第二電壓偏置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列式加速器，其中所述第一偏置電極安置在所述端子內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列式加速器，其中所述第一偏置電極安置在所述端子外部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列式加速器，其中所述多個(gè)輸入電極的最外電極接地，且每一鄰近輸入電極與先前輸入電極相比正性更強(qiáng)地偏置，其中所述多個(gè)輸入電極的所述最內(nèi)電極正性最強(qiáng)地偏置，且其中所述多個(gè)輸出電極的最外電極接地，且每一鄰近輸出電極與下一輸出電極相比正性更弱地偏置，其中所述多個(gè)輸出電極的所述最內(nèi)電極正性最強(qiáng)地偏置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的串列式加速器，其中所述多個(gè)輸入電極中的每一個(gè)經(jīng)由電阻器耦合到鄰近輸入電極，且所述多個(gè)輸入電極的所述最內(nèi)電極耦合到所述端子，且其中所述多個(gè)輸出電極中的每一個(gè)經(jīng)由電阻器耦合到鄰近輸出電極，且所述多個(gè)輸出電極的所述最內(nèi)電極耦合到所述端子。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列式加速器，其進(jìn)一步包括用以將所述第二電壓供應(yīng)到所述第一偏置電極的電源。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的串列式加速器，其中所述電源參考至所述端子。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列式加速器，其中所述第二電壓比所述第一電壓大100-2000伏。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串列式加速器，其進(jìn)一步包括安置于所述去除管的所述入口與所述多個(gè)輸入電極的所述最內(nèi)電極之間且以所述第二電壓偏置的第二偏置電極。10.一種串列式加速器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常勝武，克里斯多夫·魯波利，威廉·戴維斯·李，法蘭克·辛克萊，詹姆斯·皮克斯利，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US