CN118056258A - 用于所提取离子束的角度控制的失配光学器件 - Google Patents
用于所提取离子束的角度控制的失配光学器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118056258A CN118056258A CN202280066958.3A CN202280066958A CN118056258A CN 118056258 A CN118056258 A CN 118056258A CN 202280066958 A CN202280066958 A CN 202280066958A CN 118056258 A CN118056258 A CN 118056258A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- extraction
- ion source
- extraction plate
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title abstract description 23
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 150
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 94
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 61
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000000246 remedial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
- H01J27/024—Extraction optics, e.g. grids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/05—Electron or ion-optical arrangements for separating electrons or ions according to their energy or mass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/061—Construction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/083—Beam forming
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
公开一种能够对具有改善的垂直角度均匀性的带状离子束进行提取的离子源。提取板及提取光学器件被设计成使得在相邻组件之间存在至少一个不均匀间隙。不均匀间隙可有效地减少所提取带状离子束的角展度不均匀性。具体来说,对于Z方向上的给定间隙,从具有较低等离子体密度的区提取的离子可具有更大的垂直角展度。此区中的组件之间在Z方向上的较大间隙可使垂直角展度更接近从具有较高等离子体密度的区提取的离子的垂直角展度。不均匀间隙可通过具有平整的或弯曲的提取板以及平整的、凸起的或凹陷的电极来形成。在某些实施例中,不均匀间隙位于提取板与抑制电极之间。
Description
本申请主张在2021年10月26日提出申请的序列号为17/510,996的美国专利申请的优先权,所述美国专利申请的公开内容全文并入本案供参考。
本公开阐述用于对从例如间接加热阴极(IHC)离子源等离子源提取的带状离子束的角展度进行控制的系统。
背景技术
使用多种工艺来制作半导体装置,其中一些工艺将离子植入工件中。可使用各种离子源来产生离子。一种这样的机制是间接加热阴极(indirectly heated cathode,IHC)离子源。IHC离子源包括设置在阴极后面的丝极(filament)。阴极可维持在比丝极正值大的电压。当电流通过丝极时,丝极发射热离子电子(thermionic electron),所述热离子电子朝向被充电到更大正值的阴极而加速。这些热离子电子用于对阴极进行加热,继而使得阴极将电子发射到离子源的腔室中。阴极设置在腔室的一端处。排斥极通常与阴极相对地设置在腔室的第二端上。
在某些实施例中,IHC离子源被配置成对带状离子束进行提取,其中带状离子束的宽度远大于带状离子束的高度。遗憾的是,在许多系统中,所提取带状离子束的角展度(angular spread)沿着其宽度不是均匀的。举例来说,带状离子束的中心附近的束角度的范围可能小于带状离子束的边缘附近的束角度的范围。在一些实施例中,束线中的附加组件(例如四极透镜)可用来尝试补偿这种不均匀性。这些补救措施可能会为束线系统添加的附加的复杂度及成本。
因此,如果存在一种能够对从离子源提取的带状离子束的垂直角展度的均匀性进行控制的系统,则此将是有益的。
发明内容
公开一种能够对具有改善的垂直角度均匀性的带状离子束进行提取的离子源。提取板及提取光学器件被设计成使得在相邻组件之间存在至少一个不均匀间隙。不均匀间隙可有效地减少所提取带状离子束的角展度不均匀性。具体来说,对于Z方向上的给定间隙,从具有较低等离子体密度的区提取的离子可具有更大的垂直角展度。此区中的组件之间在Z方向上的较大间隙可使垂直角展度更接近从具有较高等离子体密度的区提取的离子的垂直角展度。不均匀间隙可通过具有平整的或弯曲的提取板以及平整的、凸起的或凹陷的电极来形成。在某些实施例中,不均匀间隙位于提取板与抑制电极之间。
根据一个实施例,公开一种离子源。离子源包括:腔室,包括第一端、第二端及对第一端与第二端进行连接的多个壁,其中所述多个壁中的一者是具有宽度大于其高度的提取开孔的提取板;等离子体产生器,用于在腔室内产生等离子体;以及抑制电极,设置在腔室的外部且靠近提取开孔,其中提取板的外表面与抑制电极的面朝提取板的表面之间的间隙在宽度方向上是不均匀的,且其中间隙的差为至少0.3mm。在一些实施例中,等离子体是在腔室内产生且腔室内的等离子体密度是不均匀的,且其中腔室中的第一区具有比第二区大的等离子体密度,且其中提取板的外表面与抑制电极的面朝提取板的表面之间的间隙在第一区附近比间隙在第二区附近小。在一些实施例中,等离子体密度在提取开孔的中心处比在提取开孔的边缘处大。在某些实施例中,提取板的外表面是平整的且抑制电极的面朝提取板的表面是凸起的。在某些实施例中,提取板的外表面是凸起的且抑制电极的面朝提取板的表面是平整的。在某些实施例中,提取板的外表面是凸起的且抑制电极的面朝提取板的表面是凸起的。在一些实施例中,等离子体密度在提取开孔的边缘处比在提取开孔的中心处大。在某些实施例中,提取板的外表面是平整的且抑制电极的面朝提取板的表面是凹陷的。在某些实施例中,提取板的外表面是凹陷的且抑制电极的面朝提取板的表面是平整的或凹陷的。在一些实施例中,等离子体产生器包括间接加热阴极。在一些实施例中,等离子体是在腔室内产生且腔室内的等离子体密度是不均匀的,且其中在等离子体密度最大的位置处,提取板的外表面与抑制电极的面朝提取板的表面之间的间隙最小。在某些实施例中,离子源包括至少一个附加电极,所述至少一个附加电极被定位成使得抑制电极设置在所述至少一个附加电极与提取板之间,且其中第二不均匀间隙位于一组相邻电极之间。
根据另一实施例,公开一种离子植入系统。离子植入系统包括上述离子源、质量分析器、以及压板。
根据另一实施例,公开一种离子源。离子源包括:腔室,包括第一端、第二端及对第一端与第二端进行连接的多个壁,其中所述多个壁中的一者是具有宽度大于其高度的提取开孔的提取板;等离子体产生器,用于在腔室内产生等离子体;抑制电极,设置在腔室的外部且靠近提取开孔;以及至少一个附加电极,被定位成使得抑制电极设置在所述至少一个附加电极与提取板之间,其中宽度方向上的不均匀间隙设置在一组相邻电极之间。在一些实施例中,所述至少一个附加电极包括接地电极且不均匀间隙设置在抑制电极与接地电极之间。在某些实施例中,抑制电极的面对接地电极的表面是凸起的且接地电极的面对抑制电极的表面是平整的或凸起的。在某些实施例中,抑制电极的面对接地电极的表面是平整的且接地电极的面对抑制电极的表面是凸起的。在一些实施例中,所述至少一个附加电极包括第二电极及第三电极且不均匀间隙设置在抑制电极与第二电极之间或者第二电极与第三电极之间。在一些实施例中,所述至少一个附加电极包括第二电极、第三电极及第四电极,且不均匀间隙设置在抑制电极与第二电极之间、第二电极与第三电极之间、或者第三电极与第四电极之间。
根据另一实施例,公开一种离子源。离子源包括:腔室,包括第一端、第二端及对第一端与第二端进行连接的多个壁,其中所述多个壁中的一者是具有提取开孔的提取板;其中第一端与第二端之间的方向是X方向且与X方向垂直的方向是Y方向,且其中提取开孔在X方向上的尺寸大于在Y方向上的尺寸;等离子体产生器,用于在腔室内产生等离子体;以及抑制电极,设置在腔室的外部且靠近提取开孔,其中提取板的外表面与抑制电极的面朝提取板的表面之间的间隙在X方向上是不均匀的,且其中间隙的差为至少0.3mm。
附图说明
为了更好地理解本公开,参考其中利用相同编号引用相同元件的附图,且在附图中:
图1是示出根据一个实施例的IHC离子源及提取光学器件的方块图。
图2是使用图1所示IHC离子源的离子植入系统的方块图。
图3是示出根据第二实施例的IHC离子源及提取光学器件的方块图。
图4A-4B是示出根据第三实施例及第四实施例的IHC离子源及提取光学器件的方块图。
图5是示出根据第五实施例的IHC离子源及提取光学器件的方块图。
图6是示出根据第六实施例的IHC离子源及提取光学器件的方块图。
图7是示出根据第七实施例的IHC离子源及提取光学器件的方块图。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的具有提取光学器件150的IHC离子源10,提取光学器件150可用于对具有改善的垂直角度均匀性的带状离子束进行提取。在此实施例中,IHC离子源10包括腔室100,腔室100包括两个相对的端及连接到这些端的壁101。这些壁101包括侧壁、提取板103及与提取板103相对的底壁。提取板103包括提取开孔140,离子是通过所述提取开孔140被提取。提取开孔140在宽度方向(也被称为X方向)上可比在高度方向(也被称为Y方向)上大得多。X方向可被界定为第一端104与第二端105之间的方向。Y方向垂直于X方向。Z方向是沿着提取板103的厚度界定且被界定为带状离子束的行进方向。举例来说,提取开孔140在宽度方向上可大于2英寸且在高度方向上可小于0.5英寸。此外,提取开孔可为任何形状。在一些实施例中,提取开孔140可为椭圆形或矩形。在其他实施例中,提取开孔140可具有不规则的形状。在所有实施例中,较长的尺寸被称为宽度且较短的尺寸被称为高度。
腔室100的壁101可由导电材料(例如钨或另一种难熔金属)构成,且可彼此电连通。在腔室100中在腔室100的第一端104处设置有阴极110。在阴极110后面设置有丝极160。丝极160与丝极电源165连通。丝极电源165被配置成使电流通过丝极160,使得丝极160发射热离子电子。阴极偏压电源(cathode bias power supply)115相对于阴极110对丝极160施加负的偏压,因此这些热离子电子从丝极160被朝向阴极110加速,且当其撞击阴极110的背表面时对阴极110进行加热。阴极偏压电源115可对丝极160施加偏压,以使得丝极160的电压比阴极110的电压负例如200V到1500V之间。然后,阴极110从其前表面向腔室100中发射热离子电子。
因此,丝极电源165向丝极160供应电流。阴极偏压电源115对丝极160施加偏压,以使得丝极160比阴极110的负值大,从而使得电子从丝极160被朝向阴极110吸引。阴极110与电弧电压电源(arc voltage power supply)111连通。电弧电压电源111相对于腔室100向阴极供应电压。此电弧电压使在阴极处发射的热离子电子加速进入到腔室100中,以使中性气体电离。由此电弧电压电源111汲取的电流是被驱动通过等离子体的电流量的度量。在某些实施例中,壁101为其他电源提供地参考(ground reference)。
在此实施例中,在腔室100中在腔室100的与阴极110相对的第二端105上设置有排斥极120。阴极110的中心与排斥极120的中心可在腔室100的中心轴线109上形成两个点。
排斥极120可与排斥极电源123电连通。顾名思义,排斥极120用于将从阴极110发射的电子排斥回腔室100的中心。举例来说,在某些实施例中,排斥极120可相对于腔室100被施加为负电压的偏压以排斥电子。举例来说,在某些实施例中,排斥极120相对于腔室100被施加处于0V与-150V之间的偏压。在某些实施例中,排斥极120可相对于腔室100浮动。换句话说,当浮动时,排斥极120不电连接到排斥极电源123或腔室100。在此实施例中,排斥极120的电压倾向于漂移到与阴极110的电压接近的电压。作为另一种选择,排斥极120可电连接到壁101。
在某些实施例中,在腔室100中产生磁场190。此磁场旨在沿着一个方向对电子进行限定。磁场190通常平行于壁101从第一端104伸展到第二端105。举例来说,电子可被限定在与从阴极110到排斥极120的方向(即,X方向)平行的列中。因此,电子在X方向上移动时不会经历电磁力。然而,电子在其他方向的运动可能会经历电磁力。
一个或多个气体容器108可经由气体入口106与腔室100连通。每一气体容器108可包括质量流量控制器(mass flow controller,MFC),以对来自每一气体容器的气体的流量进行调节。
提取电源170可用于相对于束线中的其余组件对IHC离子源10的壁101施加偏压。举例来说,压板260(参见图2)可处于第一电压下(例如地),而正电压被施加到IHC离子源10,使得IHC离子源10相比于压板260被施加更正的偏压。因此,由提取电源170供应的电压(被称为提取电压)会决定从IHC离子源10提取的离子的能量。此外,由提取电源170供应的电流是总提取束电流的度量。
在某些实施例中,在阴极偏压电源115与提取电源170之间存在反馈回路。具体来说,可能可期望将所提取束电流维持在恒定值处。因此,可对从提取电源170供应的电流进行监控且可对阴极偏压电源115的输出进行调整,以维持恒定的提取电流。此反馈回路可由控制器180实行,或者可以另一种方式实行。
提取光学器件150用于使用电场从腔室内吸引离子。在某些实施例中,提取光学器件150包括抑制电极151,抑制电极151相对于等离子体被施加负的偏压,以经由提取开孔140吸引离子。
抑制电极151可为其中设置有抑制开孔153的单个导电组件。作为另一种选择,抑制电极151可由间隔开的两个导电组件构成,以在所述两个组件之间形成抑制开孔153。抑制电极151可为金属(例如钛)。可使用抑制电源155对抑制电极151施加电偏压。抑制电极151可被施加偏压以比提取板103负值大。在某些实施例中,抑制电极151被抑制电源155施加负的偏压,例如处于-3kV与-15kV之间的电压。
在其他实施例中,提取光学器件150包括抑制电极151及接地电极152,其中抑制电极151设置在提取板103与接地电极152之间。
在这些实施例中,接地电极152可靠近抑制电极151设置。像抑制电极151那般,接地电极152可为其中设置有接地开孔154的单个导电组件,或者可由间隔开的两个组件构成,以在所述两个组件之间形成接地开孔154。接地电极152可电连接到地。当然,在其他实施例中,可使用单独的电源对接地电极152施加偏压。提取开孔140、抑制开孔153及接地开孔154全部对准。
在其他实施例中,提取光学器件150可包括超过两个电极,例如三个电极或四个电极。在这些实施例中,电极可在功能及结构上类似于以上阐述的电极,但是可在不同的电压下被施加偏压。
每一电极具有两个表面:面朝IHC离子源10的第一表面(可被称为近端表面或源极侧表面)、以及面朝压板260的第二表面(被称为远端表面或束线侧表面)。
控制器180可与一个或多个电源连通,使得可对由这些电源供应的电压或电流进行监控和/或修改。另外,控制器180可与每一气体容器108的MFC连通,以对进入腔室100中的每种气体的流量进行调节。控制器180可包括处理单元,例如微控制器、个人计算机、专用控制器或另一种合适的处理单元。控制器180可还包括非暂时性存储元件,例如半导体存储器、磁性存储器或另一种合适的存储器。此非暂时性存储元件可包含使得控制器180能够实行本文中阐述的功能的指令及其他数据。举例来说,控制器180可与阴极偏压电源115连通,以使得IHC离子源10能够相对于丝极160改变被施加到阴极的电压。控制器180也可与排斥极电源123连通,以对排斥极施加偏压。此外,控制器180可能够对由阴极偏压电源115供应的电压、电流和/或功率进行监控。
图2示出使用图1所示IHC离子源10的离子植入系统。提取光学器件150设置在IHC离子源10的提取开孔的外部且靠近提取开孔,提取光学器件150可包括一个或多个电极。
质量分析器210位于提取光学器件150的下游。质量分析器210使用磁场来引导所提取带状离子束1的路径。磁场根据离子的质量及电荷来影响离子的飞行路径。在质量分析器210的输出处或远端处设置有具有解析开孔221的质量解析装置220。通过适当选择磁场,只有所提取带状离子束1中具有所选择质量及电荷的那些离子将被引导通过解析开孔221。其他离子将撞击质量解析装置220或质量分析器210的壁,且将不会在系统中进一步行进。
准直器230可设置在质量解析装置220的下游。准直器230接受来自所提取带状离子束1的通过解析开孔221的离子且形成由多个平行或几乎平行的细光束(beamlet)形成的带状离子束。质量分析器210的输出或远端与准直器230的输入或近端可相隔固定的距离。质量解析装置220设置在这两个组件之间的空间中。
加速/减速级240可位于准直器230的下游。加速/减速级240可被称为能量纯度模块。能量纯度模块是被配置成独立地对离子束的偏转、减速及聚焦进行控制的束线透镜组件。举例来说,能量纯度模块可为垂直静电能量过滤器(vertical electrostatic energyfilter,VEEF)或静电过滤器(electrostatic filter,EF)。压板260位于加速/减速级240的下游。在处理期间,工件被设置在压板260上。
在图1中,提取板103的外表面是凸起的,使得所述外表面在中心107处比在边缘处从腔室100突出得多。作为实例,曲率半径可处于500mm与1000mm之间。提取开孔140的中心107被界定为沿着X方向的中点。此外,抑制电极151可为直的。以此种方式,提取板103的外表面与抑制电极151的源极侧表面之间在Z方向上的间隙不是恒定的。具体来说,位于中心107处的中心间隙141小于位于提取开孔140的边缘处的边缘间隙142。在某些实施例中,中心间隙141与边缘间隙142之间的差可为至少0.3mm。在某些实施例中,中心间隙141可处于4mm与50mm之间,而边缘间隙142可处于4.3mm与55mm之间。因此,会形成不均匀间隙,其中间隙处于Z方向上且不均匀性处于X方向或宽度方向上。
在某些实施例中,已经发现,对于Z方向上的给定间隙,从腔室中具有较低等离子体密度的区提取的离子往往相比于从具有较高等离子体密度的区提取的离子具有更大的垂直角展度。通过增大提取板103的外表面与抑制电极151的源极侧表面之间的距离,可使此垂直角展度类似于与较高等离子体密度区相关联的垂直角展度。因此,对于其中等离子体密度在中心107附近最大的离子源,图1中所示的配置可减小所提取带状离子束的垂直角展度,尤其是在提取开孔140的边缘附近,因此使垂直角展度跨越宽度方向更均匀。
图3示出可用于在等离子体在腔室100的中心107中最密集时减小垂直角展度的第二实施例。在此实施例中,提取板103的外表面是平整的或平坦的,而抑制电极151的面对提取板103的表面是凸起的。抑制电极151的曲率半径可大于100mm,例如处于100mm与1000mm之间。像图1那般,此种配置使得中心间隙141能够小于边缘间隙142。在一些实施例中,边缘间隙142可比中心间隙141大至少0.3mm。
在某些实施例中,提取板103的外表面及抑制电极151的近端表面二者可为凸起的。
在其他实施例中,等离子体密度在中心107中可能小于在边缘处。在这些实施例中,可能可期望使中心间隙141大于边缘间隙142。图4A示出实现此结果的配置。在此实施例中,抑制电极151的面对提取板103的近端表面是凹陷的。曲率半径可处于400mm与1000mm之间。提取板103的外表面是平整的或平坦的。此使得中心间隙141能够大于边缘间隙142。同样,在一些实施例中,中心间隙141与边缘间隙142之间的差可大于0.3mm。
在另一实施例中,如图4B中所示,提取板103的外表面可为凹陷的,而抑制电极151的近端表面是平整的或凹陷的。此种配置还使得中心间隙141能够大于边缘间隙142。
尽管之前的说明公开提取板103的外表面与抑制电极151的近端表面之间的不均匀间隙,但是其他实施例也是可能的。
在其中提取光学器件150包括多于一个电极的配置中,在相邻电极之间也存在间隙。举例来说,在图1中,存在两个电极,且因此在抑制电极151与接地电极152之间存在间隙。在具有N个电极的提取光学器件(其中N大于1)中,在相邻电极之间存在N-1个间隙。
因此,在某些实施例中,上述不均匀间隙可能不位于提取板103的外表面与抑制电极151的近端表面之间,而是位于提取光学器件150中的两个相邻电极之间。
图5示出一个此种实施例。在此实施例中,提取板103的外表面是平整的,抑制电极151的两个表面也是平整的。接地电极152的面对抑制电极151的近端表面是凸起的。因此,抑制电极151与接地电极152之间的间隙是不均匀的。在此实施例中,中心间隙141小于边缘间隙142。在某些实施例中,此差可为至少0.3mm。
注意,存在使得电极之间的中心间隙141小于边缘间隙142的其他配置。举例来说,抑制电极151的远端表面可为凸起的,而接地电极152的近端表面是平整的。作为另一种选择,抑制电极151的远端表面及接地电极152的近端表面二者可为凸起的。
图6示出实现两个相邻电极之间的较大中心间隙141的实施例。在此实施例中,抑制电极151的远端表面是平整的,而接地电极152的近端表面是凹陷的。以此种方式,中心间隙141大于边缘间隙142。在某些实施例中,此差可为至少1cm。
注意,存在使得电极之间的中心间隙141大于边缘间隙142的其他配置。举例来说,抑制电极151的远端表面可为凹陷的,而接地电极152的近端表面是平整的。作为另一种选择,抑制电极151的远端表面及接地电极152的近端表面二者可为凹陷的。
此外,尽管图5到图6示出抑制电极151与接地电极152之间的不均匀间隙,但是其他配置也是可能的。举例来说,在其中提取光学器件具有三个电极的离子源中,不均匀间隙可位于抑制电极与第二电极之间、或者第二电极与第三电极之间。类似地,在其中提取光学器件具有四个电极的离子源中,不均匀间隙可位于抑制电极与第二电极之间、第二电极与第三电极之间、或者第三电极与第四电极之间。
另外,尽管图1及图3到图6示出每一电极的至少一个表面是平整的,但是其他配置也是可能的。举例来说,参照图7,提取板103的外表面可能是凸起的且抑制电极151的近端表面可能是凹陷的,使得抑制电极151的近端表面与提取板103的外表面之间的间隙是均匀的。在一个实施例中,抑制电极151的远端表面可为凸起的,而接地电极152的近端表面是平整的,使得抑制电极151与接地电极152之间的间隙是不均匀的。以此种方式,图1中所示的不均匀间隙移动到抑制电极151与接地电极152之间。
另外,在某些实施例中,可能存在多于一个不均匀的间隙。举例来说,图1所示提取板103可与图5所示接地电极结合,以形成两个不均匀间隙:位于提取板103的外表面与抑制电极151的近端表面之间的第一以及位于抑制电极151的远端表面与接地电极152的近端表面之间的第二不均匀间隙。当然,可使用提取板103、抑制电极151及接地电极152的其他组合来实现多个不均匀间隙。此外,如果使用多于两个电极,则多个不均匀间隙可位于任何一组相邻电极之间。
以上公开内容阐述了凸起组件及凹陷组件,且图示出所述组件关于中心107对称。然而,其他实施例也是可能的。举例来说,如果等离子体密度是不均匀的但在X方向上不对称,则间隙也可被设计成在X方向或宽度方向不对称。举例来说,等离子体密度可在阴极110与中心107之间的位置处最大。在此实施例中,间隙可被设计成使得最小间隙在X方向上存在于最大等离子体密度的位置处。因此,在某些实施例中,间隙被设计成对等离子体密度分布进行补充。
以上内容将离子源阐述为IHC离子源。然而,其他离子源也可与此提取板103一起使用。举例来说,磁化直流(direct-current,DC)等离子体源、管状阴极源、伯纳斯离子源(Bernas ion source)及电感耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)离子源也可使用具有这些提取光学器件150的此提取板103。因此,提取板可与具有各种不同等离子体产生器的离子源一起使用。
本系统及方法具有许多优点。在一个测试中,从IHC离子源(其中提取板103的外表面与抑制电极151的近端表面之间的间隙是均匀的)提取带状离子束。开孔的中心附近的垂直角展度被测量为约为2°且紧密地群集在-2°与+2°之间。然而,提取开孔的边缘附近的垂直角展度要大得多。具体来说,在-1°与+1°之间存在紧密群组,但也存在6°的垂直角度。然后使用提取板103及抑制电极151重复进行测试,提取板103及抑制电极151被配置成在宽度方向上提供不均匀间隙,其中最大的间隙沿着提取开孔140的边缘。在此测试中,提取开孔的中心附近的垂直角展度未被改变,但是边缘附近的垂直角展度被显著修改。具体来说,垂直角展度在带状离子束的整个宽度上几乎是均匀的。此可在工件处产生更好的均匀性。
本公开的范围不受本文中阐述的具体实施例限制。实际上,通过阅读以上说明及附图,对所属领域中的普通技术人员来说,除本文所述实施例及修改以外,本公开的其他各种实施例及对本公开的各种修改也将显而易见。因此,此种其他实施例及修改旨在落在本公开的范围内。此外,尽管本文中已针对特定目的而在特定环境中在特定实施方案的上下文中阐述了本公开,然而所属领域中的普通技术人员将认识到,本公开的效用并非仅限于此,而是可针对任何数目的目的在任何数目的环境中有益地实施本公开。因此,应考虑到本文中所述本公开的全部范围及精神来理解以上提出的权利要求。
Claims (20)
1.一种离子源,包括:
腔室,包括第一端、第二端及对所述第一端与所述第二端进行连接的多个壁,其中所述多个壁中的一者是具有宽度大于其高度的提取开孔的提取板;
等离子体产生器,用于在所述腔室内产生等离子体;以及
抑制电极,设置在所述腔室的外部且靠近所述提取开孔,其中所述提取板的外表面与所述抑制电极的面朝所述提取板的表面之间的间隙在宽度方向上是不均匀的,且其中所述间隙的差为至少0.3mm。
2.根据权利要求1所述的离子源,其中等离子体是在所述腔室内产生且所述腔室内的等离子体密度是不均匀的,且其中所述腔室中的第一区具有比第二区大的等离子体密度,且其中所述提取板的所述外表面与所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面之间的所述间隙在所述第一区附近比在所述第二区附近的所述间隙小。
3.根据权利要求2所述的离子源,其中所述等离子体密度在所述提取开孔的中心处比在所述提取开孔的边缘处大。
4.根据权利要求3所述的离子源,其中所述提取板的所述外表面是平整的且所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面是凸起的。
5.根据权利要求3所述的离子源,其中所述提取板的所述外表面是凸起的且所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面是平整的。
6.根据权利要求3所述的离子源,其中所述提取板的所述外表面是凸起的且所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面是凸起的。
7.根据权利要求2所述的离子源,其中所述等离子体密度在所述提取开孔的边缘处比在所述提取开孔的中心处大。
8.根据权利要求7所述的离子源,其中所述提取板的所述外表面是平整的且所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面是凹陷的。
9.根据权利要求7所述的离子源,其中所述提取板的所述外表面是凹陷的且所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面是平整的或凹陷的。
10.根据权利要求1所述的离子源,其中所述等离子体产生器包括间接加热阴极。
11.根据权利要求1所述的离子源,其中等离子体是在所述腔室内产生且所述腔室内的等离子体密度是不均匀的,且其中在所述等离子体密度最大的位置处,所述提取板的所述外表面与所述抑制电极的面朝所述提取板的所述表面之间的所述间隙最小。
12.根据权利要求1所述的离子源,还包括至少一个附加电极,所述至少一个附加电极被定位成使得所述抑制电极设置在所述至少一个附加电极与所述提取板之间,且其中第二不均匀间隙位于一组相邻电极之间。
13.一种离子植入系统,包括:
根据权利要求1所述的离子源;
质量分析器;以及
压板。
14.一种离子源,包括:
腔室,包括第一端、第二端及对所述第一端与所述第二端进行连接的多个壁,其中所述多个壁中的一者是具有宽度大于其高度的提取开孔的提取板;
等离子体产生器,用于在所述腔室内产生等离子体;
抑制电极,设置在所述腔室的外部且靠近所述提取开孔;以及
至少一个附加电极,被定位成使得所述抑制电极设置在所述至少一个附加电极与所述提取板之间,
其中宽度方向上的不均匀间隙设置在一组相邻电极之间。
15.根据权利要求14所述的离子源,其中所述至少一个附加电极包括接地电极且所述不均匀间隙设置在所述抑制电极与所述接地电极之间。
16.根据权利要求15所述的离子源,其中所述抑制电极的面对所述接地电极的表面是凸起的且所述接地电极的面对所述抑制电极的表面是平整的或凸起的。
17.根据权利要求15所述的离子源,其中所述抑制电极的面对所述接地电极的表面是平整的且所述接地电极的面对所述抑制电极的表面是凸起的。
18.根据权利要求14所述的离子源,其中所述至少一个附加电极包括第二电极及第三电极且所述不均匀间隙设置在所述抑制电极与所述第二电极之间或者所述第二电极与所述第三电极之间。
19.根据权利要求14所述的离子源,其中所述至少一个附加电极包括第二电极、第三电极及第四电极,且所述不均匀间隙设置在所述抑制电极与所述第二电极之间、所述第二电极与所述第三电极之间、或者所述第三电极与所述第四电极之间。
20.一种离子源,包括:
腔室,包括第一端、第二端及对所述第一端与所述第二端进行连接的多个壁,其中所述多个壁中的一者是具有提取开孔的提取板;其中所述第一端与所述第二端之间的方向是X方向且与所述X方向垂直的方向是Y方向,且其中所述提取开孔在所述X方向上的尺寸大于在所述Y方向上的尺寸;
等离子体产生器,用于在所述腔室内产生等离子体;以及
抑制电极,设置在所述腔室的外部且靠近所述提取开孔,其中所述提取板的外表面与所述抑制电极的面朝所述提取板的表面之间的间隙在所述X方向上是不均匀的,且其中所述间隙的差为至少0.3mm。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/510,996 | 2021-10-26 | ||
US17/510,996 US11651932B1 (en) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | Mismatched optics for angular control of extracted ion beam |
PCT/US2022/044861 WO2023075969A1 (en) | 2021-10-26 | 2022-09-27 | Mismatched optics for angular control of extracted ion beam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN118056258A true CN118056258A (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=86057128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280066958.3A Pending CN118056258A (zh) | 2021-10-26 | 2022-09-27 | 用于所提取离子束的角度控制的失配光学器件 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11651932B1 (zh) |
CN (1) | CN118056258A (zh) |
WO (1) | WO2023075969A1 (zh) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070107841A1 (en) | 2000-12-13 | 2007-05-17 | Semequip, Inc. | Ion implantation ion source, system and method |
US7748344B2 (en) | 2003-11-06 | 2010-07-06 | Axcelis Technologies, Inc. | Segmented resonant antenna for radio frequency inductively coupled plasmas |
US7928406B2 (en) | 2007-05-22 | 2011-04-19 | Semequip, Inc. | Method and system for extracting ion beams composed of molecular ions (cluster ion beam extraction system) |
US7915597B2 (en) * | 2008-03-18 | 2011-03-29 | Axcelis Technologies, Inc. | Extraction electrode system for high current ion implanter |
US8466431B2 (en) | 2009-02-12 | 2013-06-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for improving extracted ion beam quality using high-transparency electrodes |
US9006690B2 (en) * | 2013-05-03 | 2015-04-14 | Axcelis Technologies, Inc. | Extraction electrode assembly voltage modulation in an ion implantation system |
JP6388520B2 (ja) | 2014-10-17 | 2018-09-12 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | ビーム引出スリット構造、イオン源、及びイオン注入装置 |
US10714296B2 (en) * | 2018-12-12 | 2020-07-14 | Axcelis Technologies, Inc. | Ion source with tailored extraction shape |
-
2021
- 2021-10-26 US US17/510,996 patent/US11651932B1/en active Active
-
2022
- 2022-09-27 WO PCT/US2022/044861 patent/WO2023075969A1/en unknown
- 2022-09-27 CN CN202280066958.3A patent/CN118056258A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202318461A (zh) | 2023-05-01 |
WO2023075969A1 (en) | 2023-05-04 |
US11651932B1 (en) | 2023-05-16 |
WO2023075969A8 (en) | 2023-10-19 |
US20230131410A1 (en) | 2023-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI489515B (zh) | 離子束線 | |
TWI638379B (zh) | 離子植入系統和減少粒子污染的方法 | |
CN109417006B (zh) | 间接加热式阴极离子源及伯纳斯离子源 | |
WO2005086204A2 (en) | Modulating ion beam current | |
US9443698B2 (en) | Hybrid scanning for ion implantation | |
JP6428726B2 (ja) | イオン注入システム | |
US9502213B2 (en) | Ion beam line | |
US8309935B2 (en) | End terminations for electrodes used in ion implantation systems | |
US11651932B1 (en) | Mismatched optics for angular control of extracted ion beam | |
US11251010B1 (en) | Shaped repeller for an indirectly heated cathode ion source | |
TWI839888B (zh) | 離子源及離子植入系統 | |
US11810746B2 (en) | Variable thickness ion source extraction plate | |
US20230082224A1 (en) | Device To Control Uniformity Of Extraction Ion Beam | |
US20200144018A1 (en) | GeH4/Ar Plasma Chemistry For Ion Implant Productivity Enhancement | |
US20230187165A1 (en) | Toroidal motion enhanced ion source | |
CN118056260A (zh) | 离子源气体注射束成型 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |