[发明专利]致密高能离子植入系统

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(linear accelerator)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，提供了本发明。

发明内容

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(DC accelerator column)，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(extraction system)。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示出示范根据本发明实施例的设备的示例性实施例。

图2示出根据本发明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呈现根据本发明实施例布置的LINAC的加速器级的建模结果。