CN118056260A - 离子源气体注射束成型 - Google Patents
离子源气体注射束成型 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118056260A CN118056260A CN202280067188.4A CN202280067188A CN118056260A CN 118056260 A CN118056260 A CN 118056260A CN 202280067188 A CN202280067188 A CN 202280067188A CN 118056260 A CN118056260 A CN 118056260A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- extraction
- ion source
- disposed
- plate
- 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
- 238000002347 injection Methods 0.000 title description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 title description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 158
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 47
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 192
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 68
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining 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
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 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
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 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
-
- 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
- H01J2237/006—Details of gas supplies, e.g. in an ion source, to a beam line, to a specimen or to a workpiece
-
- 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
- H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
公开一种用于提取具有改善的高度均匀性的带状离子束的离子源。气体喷嘴靠近提取开孔设置在腔室中。在提取开孔附近引入的气体用于在带状离子束被提取时使带状离子束成型。举例来说,可通过以下方式来减小带状离子束的高度:在离子束上方及下方注射气体,以在高度方向上对所提取离子束进行压缩。在一些实施例中,在提取开孔附近引入进料气体。在其他实施例中,在提取开孔附近引入保护气体,例如惰性气体。
Description
本申请主张在2021年10月28日提出申请的申请号为17/513,245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。
技术领域
本公开的实施例涉及将气体注射至离子源中以使所提取离子束成型的系统。
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。一个此种离子源是间接加热阴极(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,由于离子源内等离子体密度的不均匀性,因此所提取离子束的高度不是恒定的。举例来说,如果等离子体密度在腔室的中部最大,则带状离子束的高度在提取开孔的中心附近可能更大。
改变离子束的高度可能是有问题的,这是由于它可能导致植入剂量的不均匀性。因此,在一些离子植入系统中,使用例如透镜等附加组件来对此问题进行校正。然而,这些附加组件增加了成本及复杂性。
因此,如果存在一种能够对从离子源提取的带状离子束的高度的均匀性进行控制的系统,则此将是有益的。
发明内容
公开一种用于提取具有改善的高度均匀性的带状离子束的离子源。气体喷嘴靠近提取开孔设置在腔室中。在提取开孔附近引入的气体用于在带状离子束被提取时使带状离子束成型。举例来说,可通过以下方式来减小带状离子束的高度:在离子束上方及下方注射气体,以在高度方向上对所提取离子束进行压缩。在一些实施例中,在提取开孔附近引入进料气体。在其他实施例中,在提取开孔附近引入保护气体,例如惰性气体。
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、第二端以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;气体入口,与气体通道连通;供应通道,与气体入口连通,以向腔室供应进料气体;以及气体喷嘴,在提取开孔附近设置在腔室内,与气体通道连通,以在提取开孔附近提供进料气体流。在一些实施例中,所述多个壁包括与提取板相对的底壁及与提取板相邻的侧壁,且其中气体通道设置在侧壁中。在一些实施例中,所述多个壁包括与提取板相对的底壁及与提取板相邻的侧壁,且其中气体通道包括靠近侧壁的内部表面或外部表面设置的管道。在一些实施例中,离子源包括设置在提取板中且与气体通道连通的板气体通道,其中气体喷嘴靠近提取开孔设置在提取板的内部表面上。在某些实施例中,所述多个壁包括与提取板相对的底壁及与提取板相邻的侧壁,且其中气体喷嘴靠近提取板设置在侧壁的内部表面上。在一些实施例中,提取板包括面板(face plate)及设置在腔室的内部与面板之间的提取衬垫,其中提取衬垫被形成为使得在提取衬垫与面板之间存在间隙,其中间隙与气体通道连通,且离子源还包括设置在提取衬垫中且与间隙连通的板气体通道,其中气体喷嘴靠近提取开孔设置在提取衬垫的表面上。在一些实施例中,气体喷嘴的尺寸沿着提取开孔的宽度而变化,以实现所提取带状离子束的改善的高度均匀性。在一些实施例中,等离子体产生器包括间接加热阴极(IHC)。
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、第二端以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;气体入口,与气体通道连通;气体喷嘴,设置在提取开孔附近,与气体通道连通;以及第二气体入口,与供应通道连通,以向腔室供应进料气体;其中供应通道与气体通道彼此不进行流体连通。在一些实施例中,所述多个壁包括与提取板相对的底壁及与提取板相邻的侧壁,且其中气体通道设置在侧壁中。在一些实施例中,所述多个壁包括与提取板相对的底壁及与提取板相邻的侧壁,且其中气体通道包括靠近侧壁的内部表面或外部表面设置的管道。在一些实施例中,离子源包括设置在提取板中且与气体通道连通的板气体通道,其中气体喷嘴靠近提取开孔设置在提取板的内部表面上。在某些实施例中,所述多个壁包括与提取板相对的底壁及与提取板相邻的侧壁,且其中气体喷嘴靠近提取板设置在侧壁的内部表面上。在一些实施例中,提取板包括面板及设置在腔室的内部与面板之间的提取衬垫,其中提取衬垫被形成为使得在提取衬垫与面板之间存在间隙,其中间隙与气体通道连通,且离子源还包括设置在提取衬垫中且与间隙连通的板气体通道,其中气体喷嘴靠近提取开孔设置在提取衬垫的表面上。在一些实施例中,离子源还包括与气体入口进行流体连通的第一气体容器及与第二气体入口进行流体连通的第二气体容器。在一些实施例中,离子源包括与第一质量流量控制器及第二质量流量控制器进行流体连通的气体容器,其中第一质量流量控制器对经过气体入口的流速进行控制且第二质量流量控制器对经过第二气体入口的流速进行控制。在一些实施例中,经过气体入口的流速与经过第二气体入口的流速被独立控制。在一些实施例中,气体喷嘴的尺寸沿着提取开孔的宽度而变化,以实现所提取带状离子束的改善的高度均匀性。在一些实施例中,等离子体产生器包括间接加热阴极(IHC)。
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。
附图说明
为了更好地理解本公开,参照附图,所述附图并入本案供参考且在附图中:
图1示出根据一个实施例的离子源的方块图。
图2是使用图1所示IHC离子源的离子植入系统的方块。
图3A示出根据一个实施例的离子源的剖视图。
图3B示出图3A所示离子源的侧壁。
图4A示出根据另一实施例的离子源的剖视图。
图4B-4C分别示出图4A所示离子源的提取板及侧壁。
图5A示出根据第三实施例的离子源的剖视图。
图5B示出图5A所示离子源的提取板。
图6A-6C示出根据三个附加实施例的离子源的剖视图。
具体实施方式
图1示出IHC离子源10的剖视图,IHC离子源10可用于提取在高度方向上具有改善的均匀性的带状离子束。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101a、提取板103及与提取板103相对的底壁101b。因此,侧壁101a是沿着宽度方向与提取板103相邻的壁。在某些实施例中,侧壁101a与底壁101b可为成一体的组件。所述两个相对的端沿着高度方向与提取板103相邻。
提取板103具有高度、宽度及厚度。提取板103包括在厚度方向上穿过提取板103的提取开孔140。经由提取开孔140提取离子。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。Z方向是沿着提取板103的厚度来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可在宽度方向上大于3英寸且在高度方向上小于0.3英寸。
在某些实施例中,提取板103可包括面板103a及提取衬垫103b,其中提取衬垫103b设置在腔室100的内部与面板103a之间。提取衬垫103b可为可更换的组件。在某些实施例中,面板103a及提取衬垫103b二者由钨构成,但也可使用其他合适的材料。
腔室100的壁101可由导电材料构成,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150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。
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)107,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(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供应的电流进行监测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。
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测和/或修改。另外,控制器180可与每一气体容器108的MFC 107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/或功率进行监测。
图2示出使用图1所示IHC离子源10的离子植入系统。一个或多个电极200设置在IHC离子源10的提取开孔的外部且靠近提取开孔。
质量分析器210位于电极200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。
所提取带状离子束的高度是通过将气体朝向提取开孔140引导来改善。气流用于降低所提取束的高度。这可通过多种不同的方式来实现。
在图3A-3B中所示的实施例中,IHC离子源10可包括气体通道141,气体通道141终止于位于侧壁101a与提取板103之间的界面处或所述界面附近的气体喷嘴142中。图3A示出IHC离子源10的剖视图,而图3B示出根据此实施例的离子源的侧壁101a。在此实施例中,如图3A中最佳所见,在气体容器108中设置有进料气体。进料气体经由气体入口106进入腔室100。进料气体的流速由MFC 107控制。气体入口106可与一个或多个供应通道143连通,所述一个或多个供应通道143将进料气体供应到腔室100的内部。在某些实施例中,供应通道143可设置在底壁101b上。在其他实施例中,供应通道143可设置在侧壁101a中的一者或多者上。
另外,气体入口106可与设置在壁101内的一个或多个气体通道141连通。举例来说,气体通道141可通过在侧壁101a中对一个或多个通道进行加工而产生。在另一实施例中,气体通道141可通过提供沿着侧壁101a的内部表面或外部表面设置的管道而产生。在两个实施例中,气体被朝向侧壁101a的最接近提取板103的端引导。
在此实施例中,气体通道141靠近侧壁101a与提取板103之间的界面终止于侧壁101a的顶表面处。气体通道141可设置在侧壁101a内。因此,在此实施例中,如图3A中的箭头144所示,进料气体经由侧壁101a中的气体喷嘴142离开气体通道141且在到达提取开孔140之前沿着提取板103的内部表面流动。举例来说,如图3B中所示,在提取板103的任一侧上在侧壁101a的内部表面上可布置有多个气体喷嘴142,其中提取板103与侧壁101a交会。气体通道141在水平凹槽146中终止于侧壁101a的顶表面处,水平凹槽146在X方向上沿着侧壁101a延伸。气体喷嘴142各自与水平凹槽146连通。此外,在一些实施例中,每一气体喷嘴142的大小可相同。在其它实施例中,气体喷嘴142可基于将实行的高度调整量而进行变化及尺寸设计。举例来说,如果所提取带状离子束1的高度在提取开孔140的中心处最大,则与提取开孔140的中心对齐的气体喷嘴142可大于其他气体喷嘴142。以这种方式,更多的气体流过这些较大的喷嘴且约束所提取带状离子束1。注意,在此实施例中,提取板103未被改变。
注意,如果使用管道沿着侧壁101a的内部表面或外部表面载送进料气体,则此管道可终止于水平凹槽146中。
在相关实施例中,供应通道143可被取消。在此实施例中,将被离子化的进料气体经由气体喷嘴142进入。
图4A-4C示出第二实施例。图4A示出IHC离子源10的剖视图,图4B示出提取衬垫103b,且图4C示出根据此实施例的离子源的侧壁101a。
在此实施例中,如图4A中最佳所见,在气体容器108中设置有进料气体。此进料气体经由气体入口106进入腔室100。进料气体的流速由MFC 107控制。气体入口106可与一个或多个供应通道143连通,所述一个或多个供应通道143将进料气体供应到腔室100的内部。在某些实施例中,供应通道143可设置在底壁101b上。在其他实施例中,供应通道143可设置在侧壁101a中的一者或多者上。
另外,气体入口106可与设置在壁101内部的一个或多个气体通道141连通。举例来说,气体通道141可通过在侧壁101a中对一个或多个通道进行加工而产生。在另一实施例中,气体通道141可通过提供沿着侧壁101a的内部表面或外部表面设置的管道而产生。在两个实施例中,气体被朝向侧壁101a的最接近提取板103的端引导。
在此实施例中,气体通道141靠近侧壁101a与提取板103之间的界面终止于侧壁101a的顶表面处。气体通道141可设置在侧壁101a内。如图4C中所示,气体通道141在沿着X方向延伸的水平凹槽146中终止于侧壁101a的顶表面处。
在此实施例中,侧壁101a中的水平凹槽146与提取板103中的对应的水平板凹槽147连通,如图4B中所示。水平板凹槽147与设置在提取板103内的多个板气体通道145连通。在某些实施例中,水平板凹槽147及板气体通道145设置在提取衬垫103b中。水平板凹槽147可被定位成使得当进行组装时水平板凹槽147与侧壁101a中的水平凹槽146交叠。以这种方式,侧壁101a中的气体通道141将进料气体供应到与水平板凹槽147耦合的水平凹槽146。进料气体然后进入提取板103中的板气体通道145。进料气体然后经由气体喷嘴142离开板气体通道145。气体喷嘴142位于提取板103的内部表面上,接近提取开孔140,例如在0.25英寸内。在一些实施例中,气体喷嘴142可位于提取开孔140的0.1英寸内。在此实施例中,气体喷嘴142相比于图3A-3B中所示的实施例更接近提取开孔140且可更有效地使所提取带状离子束1进行成型。各种气体喷嘴142的尺寸可如上所述。
注意,如果使用管道沿着侧壁101a的内部表面或外部表面载送进料气体,则此管道可终止于水平凹槽146或水平板凹槽147中。
在相关实施例中,供应通道143可被取消。在此实施例中,将被离子化的进料气体经由气体喷嘴142进入。
图5A-5B示出另一实施例。图5A示出IHC离子源10的剖视图,而图5B示出提取衬垫103b。在此实施例中,如图5A中所示,提取衬垫103b被形成为使得在侧壁101a的顶表面与面板103a之间存在间隙148。提取衬垫103b中的孔洞149使得能够在气体通道141与间隙148之间进行流体连通。
间隙148与设置在提取衬垫103b内的多个板气体通道145连通。在此实施例中,水平凹槽146可不存在。相反,气体通道141可与孔洞149对齐,以使得进料气体能够直接流入间隙148中。此实施例的其他方面可类似于针对图4A-4B中所示的实施例阐述的那些方面。
图3A、4A及5A全部示出与同一气体入口106连通的气体通道141及供应通道143。然而,在其他实施例中,可存在两个气体入口,其中进入每一气体入口的气体的流量可使用单独的质量流量控制器(MFC)107被独立控制。以这种方式,在提取开孔140附近引入的气体的流速可能与用于电离的进料气体的流速不相关。
图6A-6C示出其中气体入口被分开的三个实施例。这些实施例分别对应于图3A、4A及5A所示实施例。
如上所述,来自气体容器108的气体的流速由MFC 107控制。气体然后通过气体入口106且进入气体通道141。在图6A中,气体通道141终止于侧壁101a与提取板103之间的界面附近,如以上针对图3A所述。在图6B中,板气体通道145设置在提取板103中,如以上针对图4A所述。在图6C中,板气体通道145设置在提取衬垫103b中,如以上针对图5A所述。
然而,在这些实施例中,使用第二气体入口116来向腔室100供应进料气体。具体来说,可将进料气体存储在第二气体容器118中。进料气体的流速由第二MFC 117控制。进料气体经由第二气体入口116进入。第二气体入口116与供应通道143连通。因此,经过所述两个气体入口的气体的流速可被单独控制。
在这些实施例中,将气体通道141与供应通道143完全分开,使得在供应通道143与气体通道141之间不存在流体连通。
尽管图6A-6C示出两个不同的气体容器,但是应理解,一个气体容器可与两个MFC连通,使得使用来自单个气体容器的气体来向供应通道143及气体通道141二者供应气体。换句话说,可使用MFC 107可来对经过气体喷嘴142的气体的流量进行调节,而第二MFC 117则用于对经过供应通道143进入腔室100中的进料气体的流量进行独立控制。通过这种方式,所述两种流速可被单独控制并针对其相应功能进行优化。
在某些实施例中,使用两个单独的气体入口使得能够使用两种不同的气体。举例来说,可在第二气体容器118中提供进料气体。可将与进料气体不同的保护气体存储在气体容器108中。保护气体可为惰性物质,例如氩气或氙气。
此外,尽管图6A-6C示出设置在离子源的底壁101b上的供应通道143,但是应理解,供应通道143的位置可被修改。举例来说,供应通道143可经由侧壁101a进入腔室100。
以上将离子源阐述为IHC离子源。然而,其它离子源也可与气体喷嘴142一起使用。举例来说,经磁化直流(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)离子源也可使用气体通道及气体喷嘴。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。
在操作中,向气体通道141供应气体,所述气体可为针对图3A、4A及5A中所示的实施例的进料气体,或者是针对图6A-6C中所示的实施例的保护气体。气体行进经过气体通道141且经由气体喷嘴142离开。在提取开孔140附近流动的气体倾向于对经由提取开孔140提取的带状离子束进行压缩。为了改善所提取离子束的高度的均匀性,沿着X维度在提取开孔140的不同部分处流速可不同。举例来说,在其中所提取离子束的高度传统上最大的区中,可采用较大的气体喷嘴。在一些实施例中(例如在图6A-6C中所示的那些实施例中),经过气体喷嘴142的气体的流速可使用MFC 107来调节,而与由第二MFC 117控制的进料气体的流速无关。
目前的系统具有许多优点。使气体(进料气体或保护气体)在提取开孔附近流动的能力可在带状离子束被提取时有利于带状离子束的成型。具体来说,所述流动可对离子在高度方向上的流动进行压缩。传统上,由于等离子体形状及离子源内的化学性质,从离子源提取的带状离子束在高度上可能是不均匀的。通过对离子中的一些离子的流动进行压缩或阻挡以解决常见的不均匀轮廓,可实现在高度方向上具有更好均匀性的所提取带状离子束。
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、第二端以及连接所述第一端与所述第二端的多个壁,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;
气体入口,与气体通道连通;
供应通道,与所述气体入口连通,以向所述腔室供应进料气体;以及
气体喷嘴,在所述提取开孔附近设置在所述腔室内,与所述气体通道连通,以在所述提取开孔附近提供进料气体流。
2.根据权利要求1所述的离子源,其中所述多个壁包括与所述提取板相对的底壁及与所述提取板相邻的侧壁,且其中所述气体通道设置在所述侧壁中。
3.根据权利要求1所述的离子源,其中所述多个壁包括与所述提取板相对的底壁及与所述提取板相邻的侧壁,且其中所述气体通道包括靠近所述侧壁的内部表面或外部表面设置的管道。
4.根据权利要求1所述的离子源,还包括设置在所述提取板中且与所述气体通道连通的板气体通道,其中所述气体喷嘴靠近所述提取开孔设置在所述提取板的内部表面上。
5.根据权利要求1所述的离子源,其中所述多个壁包括与所述提取板相对的底壁及与所述提取板相邻的侧壁,且其中所述气体喷嘴靠近所述提取板设置在所述侧壁的内部表面上。
6.根据权利要求1所述的离子源,其中所述提取板包括面板及设置在所述腔室的内部与所述面板之间的提取衬垫,其中所述提取衬垫被形成为使得在所述提取衬垫与所述面板之间存在间隙,其中所述间隙与所述气体通道连通,且所述离子源还包括设置在所述提取衬垫中且与所述间隙连通的板气体通道,其中所述气体喷嘴靠近所述提取开孔设置在所述提取衬垫的表面上。
7.根据权利要求1所述的离子源,其中所述气体喷嘴的尺寸沿着所述提取开孔的所述宽度而变化,以实现所提取带状离子束的改善的高度均匀性。
8.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(IHC)。
9.一种离子植入系统,包括:
如权利要求1所述的离子源;
质量分析器;以及
压板。
10.一种离子源,包括:
腔室,包括第一端、第二端以及连接所述第一端与所述第二端的多个壁,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;
气体入口,与气体通道连通;
气体喷嘴,设置在所述提取开孔附近,与所述气体通道连通;以及
第二气体入口,与供应通道连通,以向所述腔室供应进料气体,
其中所述供应通道与所述气体通道彼此不流体连通。
11.根据权利要求10所述的离子源,其中所述多个壁包括与所述提取板相对的底壁及与所述提取板相邻的侧壁,且其中所述气体通道设置在所述侧壁中。
12.根据权利要求10所述的离子源,其中所述多个壁包括与所述提取板相对的底壁及与所述提取板相邻的侧壁,且其中所述气体通道包括靠近所述侧壁的内部表面或外部表面设置的管道。
13.根据权利要求10所述的离子源,还包括设置在所述提取板中且与所述气体通道连通的板气体通道,其中所述气体喷嘴靠近所述提取开孔设置在所述提取板的内部表面上。
14.根据权利要求10所述的离子源,其中多个壁包括与所述提取板相对的底壁及与所述提取板相邻的侧壁,且其中所述气体喷嘴靠近所述提取板设置在所述侧壁的内部表面上。
15.根据权利要求10所述的离子源,其中所述提取板包括面板及设置在所述腔室的内部与所述面板之间的提取衬垫,其中所述提取衬垫被形成为使得在所述提取衬垫与所述面板之间存在间隙,其中所述间隙与所述气体通道连通,且所述离子源还包括设置在所述提取衬垫中且与所述间隙连通的板气体通道,其中所述气体喷嘴靠近所述提取开孔设置在所述提取衬垫的表面上。
16.根据权利要求10所述的离子源,还包括与所述气体入口流体连通的第一气体容器及与所述第二气体入口流体连通的第二气体容器。
17.根据权利要求10所述的离子源,还包括与第一质量流量控制器及第二质量流量控制器流体连通的气体容器,其中所述第一质量流量控制器对经过所述气体入口的流速进行控制且所述第二质量流量控制器对经过所述第二气体入口的流速进行控制,其中经过所述气体入口的所述流速与经过所述第二气体入口的所述流速被独立控制。
18.根据权利要求10所述的离子源,其中所述气体喷嘴的尺寸沿着所述提取开孔的所述宽度而变化,以实现所提取带状离子束的改善的高度均匀性。
19.根据权利要求10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(IHC)。
20.一种离子植入系统,包括:
如权利要求10所述的离子源;
质量分析器;以及
压板。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/513,245 US11769648B2 (en) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | Ion source gas injection beam shaping |
US17/513,245 | 2021-10-28 | ||
PCT/US2022/045795 WO2023076007A1 (en) | 2021-10-28 | 2022-10-05 | Ion source gas injection beam shaping |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN118056260A true CN118056260A (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=86146096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280067188.4A Pending CN118056260A (zh) | 2021-10-28 | 2022-10-05 | 离子源气体注射束成型 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11769648B2 (zh) |
CN (1) | CN118056260A (zh) |
TW (1) | TW202318462A (zh) |
WO (1) | WO2023076007A1 (zh) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0128913D0 (en) | 2001-12-03 | 2002-01-23 | Applied Materials Inc | Improvements in ion sources for ion implantation apparatus |
US8188448B2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-05-29 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Temperature controlled ion source |
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 |
JP6480222B2 (ja) | 2015-03-18 | 2019-03-06 | 株式会社アルバック | イオンビーム装置、イオン注入装置、イオンビーム放出方法 |
US10410832B2 (en) | 2016-08-19 | 2019-09-10 | Lam Research Corporation | Control of on-wafer CD uniformity with movable edge ring and gas injection adjustment |
GB201706705D0 (en) | 2017-04-27 | 2017-06-14 | Renishaw Plc | Powder bed fusion apparatus and methods |
JP2021500476A (ja) | 2017-10-23 | 2021-01-07 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company | 粉末床溶融装置 |
JP2020068161A (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 日新イオン機器株式会社 | イオン源 |
-
2021
- 2021-10-28 US US17/513,245 patent/US11769648B2/en active Active
-
2022
- 2022-10-05 CN CN202280067188.4A patent/CN118056260A/zh active Pending
- 2022-10-05 WO PCT/US2022/045795 patent/WO2023076007A1/en unknown
- 2022-10-18 TW TW111139473A patent/TW202318462A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11769648B2 (en) | 2023-09-26 |
TW202318462A (zh) | 2023-05-01 |
WO2023076007A1 (en) | 2023-05-04 |
US20230133101A1 (en) | 2023-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8994272B2 (en) | Ion source having at least one electron gun comprising a gas inlet and a plasma region defined by an anode and a ground element thereof | |
KR101464484B1 (ko) | 이온 비임 임플란터를 위한 플라즈마 전자 플러드 | |
US20080258074A1 (en) | Beam processing apparatus | |
US9275819B2 (en) | Magnetic field sources for an ion source | |
US11017974B2 (en) | Ion source | |
WO2013045636A9 (en) | Plasma generator | |
US11769648B2 (en) | Ion source gas injection beam shaping | |
EP4377989A1 (en) | Shaped repeller for an indirectly heated cathode ion source | |
US11450504B2 (en) | GeH4/Ar plasma chemistry for ion implant productivity enhancement | |
US11651932B1 (en) | Mismatched optics for angular control of extracted ion beam | |
US11810746B2 (en) | Variable thickness ion source extraction plate | |
US20230082224A1 (en) | Device To Control Uniformity Of Extraction Ion Beam | |
TWI839888B (zh) | 離子源及離子植入系統 | |
CN111133551B (zh) | 离子源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |