致密高能离子植入系统技术方案

一种设备可包括离子源，所述离子源被布置成产生处于第一离子能量的离子射束。所述设备可进一步包括直流加速器柱，所述直流加速器柱设置在所述离子源下游且被布置成将所述离子射束加速到第二离子能量，所述第二离子能量大于所述第一离子能量。所述设备可包括线性加速器，所述线性加速器设置在所述直流加速器柱下游，所述线性加速器被布置成将所述离子射束加速到比所述第二离子能量大的第三离子能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】致密高能离子植入系统
本专利技术大体来说涉及离子植入设备且更具体来说涉及高能射束线离子植入机。
技术介绍
离子植入是一种通过轰击将掺杂剂或杂质引入到衬底中的工艺。离子植入系统可包括离子源及一系列射束线组件。离子源可包括在其中产生离子的腔室。离子源还可包括设置在腔室附近的电源及抽取电极总成。射束线组件可例如包括质量分析仪、第一加速级或减速级、准直器及第二加速级或减速级。与用于操纵光射束的一系列光学透镜很像，射束线组件可对具有特定物质、形状、能量和/或其他品质的离子或离子射束进行过滤、聚焦及操纵。离子射束穿过射束线组件且可被朝向安装在台板或夹具上的衬底而引导。能够产生近似1MeV或更大的离子能量的植入设备通常被称为高能离子植入机或高能离子植入系统。一种类型的高能离子植入机采用所谓的串接加速架构，在所述串接加速架构中，离子通过第一柱被加速到高能量，经历电荷交换以改变极性，且接着所述离子在第二柱中被加速到为第一能量的近似两倍的第二能量。另一种类型的高能离子植入机被称为线性加速器(linearaccelerator)或LINAC，在所述线性加速器中，一系列被布置为管的电极传导离子射束并沿着所述一连串的管将离子射束加速到越来越高的能量，其中电极接收交流(AC)电压信号。标准LINAC是使用包括线圈及电容器的谐振电路通过13.56MHz(或者可能处于10MHz至20MHz范围中)信号来加以驱动。总的来说，采用13.56MHz谐振器的标准LINAC采用许多加速器级及因此许多谐振器来将最初低能量的离子射束加速到目标离子能量，从而需要相对大的操作占用面积。针对这些及其他考虑因素，提供了本专利技术。
技术实现思路
各种实施例涉及新颖的离子植入设备。在一个实施例中，一种设备可包括离子源，所述离子源被布置成产生处于第一离子能量的离子射束。所述设备可进一步包括直流加速器柱(DCacceleratorcolumn)，所述直流加速器柱设置在所述离子源下游且被布置成将所述离子射束加速到第二离子能量，所述第二离子能量大于所述第一离子能量。所述设备可包括线性加速器，所述线性加速器设置在所述直流加速器柱下游，所述线性加速器被布置成将所述离子射束加速到比所述第二离子能量大的第三离子能量。在另一实施例中，一种用于生成高能离子射束的方法可包括：在离子源处产生处于低离子能量的离子射束。所述方法可包括通过直流加速器柱将所述离子射束加速到中间离子能量，所述中间离子能量大于200keV。所述方法可进一步包括在设置在所述直流加速器柱下游的线性加速器中将所述离子射束加速到大于1MeV的高能量。在又一实施例中，提供一种致密高能离子植入系统，其包括被布置成产生处于第一能量的离子射束的离子源及抽取系统(extractionsystem)。所述系统可进一步包括直流加速器柱，所述直流加速器柱设置在所述离子源下游且被布置成将所述离子射束加速到中间离子能量，所述中间离子能量大于200keV。所述系统可包括：分析仪，所述分析仪设置在所述直流加速器柱下游且被布置成变更所述离子射束的轨迹；以及线性加速器，设置在所述分析仪下游，所述线性加速器被布置成将所述离子射束加速到大于1MeV的高能量。附图说明图1示出示范根据本专利技术实施例的设备的示例性实施例。图2示出根据本专利技术实施例的线性加速器的示例性加速器级的结构。图3是示出与图2所示线性加速器的加速器级相关联的各种参数的曲线图。图4呈现根据本专利技术实施例布置的LINAC的加速器级的建模结果。图5示出根据本专利技术一些实施例的示例性过程流。附图未必是按比例绘制。附图仅为代表性图，而非旨在描绘本专利技术的具体参数。附图旨在示出本专利技术的示例性实施例，且因此不应被视为在范围上具有限制性。在附图中，相同的编号代表相同的元件。具体实施方式现在将在下文中参照附图来更全面地阐述根据本专利技术的设备、系统及方法，在附图中示出所述系统及方法的实施例。所述系统及方法可实施为许多不同的形式，而不应被视为仅限于本文中所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术将透彻及完整起见，且将向所属领域中的技术人员全面地传达所述系统及方法的范围。相对于在图中出现的半导体制造装置的组件的几何形状及定向而言，本文中可使用例如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“横向”及“纵向”等用语来阐述这些组件及其构成部分的相对布局及定向。用语可包括具体提及的词语、其派生词及具有类似含义的词语。如本文中所使用，以单数形式叙述且跟在词语“一个(a或an)”后面的元件或操作应被理解为也可能包括多个元件或操作。此外，本专利技术所提及的“一个实施例”并非旨在被解释为排除也并入有所叙述特征的额外实施例的存在。本文提供用于改善基于射束线架构的高能离子植入系统的方法。为简洁起见，离子植入系统在本文中也可被称为“离子植入机”。各种实施例提供用于提供产生高能离子的能力的新颖配置，其中被递送到衬底的最终离子能量可为1MeV或更大。本专利技术的实施例的一个方面是两个不同加速子系统的新颖组合，从而提供优于已知射束线架构的各种优点。在示例性实施例中，将直流加速器柱与新颖线性加速器串联地设置，以在致密射束线架构中产生高能离子射束。现在参照图1，以框形式示出示例性设备。设备100可代表射束线离子植入机，其中为使解释清晰起见而未示出一些元件。设备100可包括如此项技术中已知设置在终端设备104中的离子源102及气箱107。离子源102可包括抽取系统，所述抽取系统包括抽取组件及过滤器(图中未示出)以便产生处于第一能量的离子射束106。适用于第一离子能量的离子能量的实例介于自5keV至100keV的范围内，而各实施例并不限于此上下文。为形成高能离子射束，设备100包括用于将离子射束106加速的各种额外组件。设备100包括直流加速器柱108，直流加速器柱108设置在离子源102的下游且被布置成将离子射束106加速以生成处于第二离子能量的经加速射束109，其中第二离子能量大于由离子源102产生的第一离子能量。直流加速器柱108可如同在已知的直流加速器柱(例如在中等能量离子植入机中使用的那些柱)中那样被布置。设备100可包括分析仪110，分析仪110用于通过如图所示改变离子射束106的轨迹而如同在已知的设备中那样分析经加速离子射束109。设备100还可包括设置在直流加速器柱108下游的聚束器(buncher)112及线性加速器114(以虚线示出)，其中线性加速器114被布置成将经加速离子射束109加速以形成处于比第二能量大的第三能量的高能离子射束115。线性加速器114可包括如图所示被串联布置的多个加速器级126。在各种实施例中，第三能量可代表离子射束106的最终离子能量或近似代表最终离子能量。在各种实施例中，设备100可包括额外组件，例如过滤磁体116、扫描仪118、准直器120，其中扫描仪118及准直器120的大体功能是众所周知的且本文将不再加以更详细说明。因此，由高能离子射束115代表的高能离子射束可被递送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n离子源及抽取系统，被布置成产生处于第一离子能量的离子射束；/n直流加速器柱，设置在所述离子源下游且被布置成将所述离子射束加速到第二离子能量，所述第二离子能量大于所述第一离子能量；以及/n线性加速器，设置在所述直流加速器柱下游，所述线性加速器被布置成将所述离子射束加速到比所述第二离子能量大的第三离子能量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180601 US 15/995,9131.一种设备，包括：
离子源及抽取系统，被布置成产生处于第一离子能量的离子射束；
直流加速器柱，设置在所述离子源下游且被布置成将所述离子射束加速到第二离子能量，所述第二离子能量大于所述第一离子能量；以及
线性加速器，设置在所述直流加速器柱下游，所述线性加速器被布置成将所述离子射束加速到比所述第二离子能量大的第三离子能量。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述线性加速器包括至少一个三间隙加速器级。


3.根据权利要求2所述的设备，其中所述线性加速器包括至少三个三间隙加速器级。


4.根据权利要求1所述的设备，其中所述线性加速器包括至少一个加速器级，所述至少一个加速器级包括谐振器及耦合到所述谐振器的高频产生器，所述高频产生器生成频率大于20MHz的信号。


5.根据权利要求4所述的设备，其中所述信号包括40MHz的频率。


6.根据权利要求1所述的设备，所述线性加速器进一步包括设置在所述直流加速器柱与所述线性加速器之间的聚束器。


7.根据权利要求1所述的设备，其中所述线性加速器包括多个加速器级，其中所述多个加速器级中的至少一个加速器级耦合到第一电压源以接收第一电压信号，其中所述多个加速器级中的至少另一个加速器级被耦合成接收相对于所述第一电压信号而异相的第二电压信号。


8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二离子能量是200keV或更大，且其中所述第三能量是1MeV或更大。


9.一种用于生成高能离子射束的方法，包括：
在离子源处产生处于低离子能量的离子射...

【专利技术属性】
技术研发人员：法兰克·辛克莱，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国;US