TW201923812A - 用於離子束加速的射頻共振器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種RF饋通件，其具有電絕緣錐體，該電絕緣錐體係中空的、具有處於第一及第二末端處的具有第一及第二直徑之第一及第二開口。該第一直徑大於該第二直徑，從而界定至拐點的該錐體之漸縮側壁。桿部耦接至該錐體之該第二末端，且穿過該第一開口及該第二開口。凸緣耦接至該錐體之該第一末端且具有具第三直徑之凸緣開口。該第三直徑小於該第一直徑。該桿部在不接觸該凸緣的情況下穿過該凸緣開口。該凸緣將該錐體耦接至腔室壁孔。該錐體之接觸部分可經金屬化。該錐體及該凸緣使該桿部穿過該孔，同時使該桿部與該腔室之該壁電絕緣。

Description

用於離子束加速的射頻共振器

本發明大體上係關於離子植入系統，且更特定言之係關於經改良的RF高電壓產生器或RF共振器設備及RF饋通件，其中RF共振器設備及相關聯組件之壽命增加且大體上防止氣體自RF共振器及離子植入系統之高真空環境的洩漏。相關申請案之引用

本申請案主張2017年9月15日申請之題為「用於離子束加速之RF共振器（RF RESONATOR FOR ION BEAM ACCLELERATION）」的美國臨時申請案第62/559,103號之權利，該申請案之內容係以全文引用之方式併入本文中。

由於線性RF加速器及回旋加速器之發明，環狀電場已長時間用於離子束加速。為了將離子加速至幾個MeV之能量，已開發出RF加速器以在每一載台處以近似100KeV的相對低能量增益使離子束反覆地加速，以便避免產生兆伏特DC電壓時的困難。然而，RF加速器仍需要產生具近似100KV峰值電壓之RF電壓，該產生藉由使用用於將RF功率（通常在50歐姆之低阻抗下）轉換成高RF電壓的高Q共振電路來達成。

在低RF頻率下（例如，小於近似30MHz），共振電路通常為包含線圈及電容器（例如，經由分散式電容）之集總電路，而非在較高頻率下使用的空腔共振器。針對用於離子植入中之RF加速器的應用，大部分所關注離子種類係所謂的重離子（例如，硼、磷及砷），且由於離子之大質量，速度趨向於變得緩慢。關於藉由RF誘發之環狀加速，緩慢速度轉化成使用低頻RF電壓（例如，小於30MHz），低頻RF電壓係藉由集總共振電路（例如，共振器）產生。

本發明藉由提供用於射頻（RF）共振器之經改良真空饋通件的系統、設備及方法來克服先前技術之限制，該饋通件可與諸如離子植入系統之真空系統關聯，由此改良效能且延長真空系統之壽命。因此，以下呈現本發明之簡化概述，以便提供本發明之一些態樣之基本理解。此概述並非本發明之廣泛綜述。其既不預期識別本發明之關鍵或至關重要之要素，亦不描繪本發明之範圍。其唯一目的在於以簡化形式呈現本發明之一些概念以作為隨後呈現之更詳細描述的序言。

根據一個例示性態樣，提供一種用於離子植入系統之RF饋通件。舉例而言，該RF饋通件包含一電絕緣錐體，該電絕緣錐體具有一第一錐體末端及一第二錐體末端。該電絕緣錐體係大體上中空的且具有處於該第一錐體末端之一第一開口及處於該第二錐體末端之一第二開口。該第一開口具有與之相關聯的一第一直徑且該第二開口具有與之相關聯的一第二直徑，且其中在一個實例中，該第一直徑大於該第二直徑。在一個實例中，該電絕緣錐體之一漸縮側壁大體上界定於該第一直徑與該第二直徑之間。

一桿部進一步可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第二錐體末端，其中該桿部穿過該電絕緣錐體之該第一開口及該第二開口。舉例而言，一凸緣可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第一錐體末端。該凸緣具有界定於其中之一凸緣開口，其中該凸緣開口具有與之相關聯的一第三直徑。在一個實例中，該第三直徑小於該第一直徑。

舉例而言，該桿部在不接觸該凸緣的情況下穿過該凸緣開口，且其中該凸緣經組態以將該電絕緣錐體可操作地耦接至界定於一腔室之一壁中的一孔。舉例而言，該電絕緣錐體及該凸緣經組態以穿過該腔室之該壁中的該孔，同時使該桿部與該腔室之該壁電絕緣。

根據一個實例，該電絕緣錐體包含一圓柱形區域，該圓柱形區域自該錐體之該第一末端朝向該電絕緣錐體之該第二末端延伸一預定距離而到達一拐點。舉例而言，該圓柱形區域具有一固定直徑，其中該電絕緣錐體之一內徑自該拐點朝向該電絕緣錐體之該第二末端漸縮，其中界定該電絕緣錐體之該漸縮側壁。

在一個實例中，該電絕緣錐體包含處於該電絕緣錐體之該第一末端與該凸緣之間的一界面表面，其中該界面表面在該圓柱形區域中大體上垂直於該電絕緣錐體之一內表面。在另一實例中，該凸緣包含一唇緣，該唇緣自與該電絕緣錐體之該第一末端相關聯的一區域朝向該電絕緣錐體之該第二末端延伸，其中該唇緣具有經組態以改善該凸緣與該電絕緣錐體之間的電弧作用之一彎曲區域。

根據另一例示性態樣，一填補蓋在接近於該凸緣之一區域中可操作地耦接至該桿部。舉例而言，該填補蓋自該桿部之一外徑向外延伸一預定距離，其中大體上阻擋自該腔室內之一區域至該錐體之一內表面的一視線。舉例而言，該填補蓋具有與之相關聯的一第四直徑，其中該第四直徑大於該第三直徑。

根據另一例示性態樣，該桿部包含一第一桿部末端及一第二桿部末端。舉例而言，該第一桿部末端包含可操作地耦接至其的一加速電極，且該第二桿部末端經組態以耦接至一共振器線圈。

根據另一例示性態樣，該電絕緣錐體、該桿部、該凸緣與該腔室之該壁之間的各別界面相對於與該共振器線圈相關聯之一環境密封該腔室內之一腔室環境。此外，一或多個O形環大體上密封該凸緣與該電絕緣錐體之間的一界面。在另一實例中，另外一或多個O形環密封該桿部與該電絕緣錐體之間的一界面。

根據又一例示性態樣，該電絕緣錐體之該第一末端的一第一表面及該電絕緣錐體之該第二末端的一第二表面經金屬化。舉例而言，一或多個金屬短路條可安置於該電絕緣錐體之該第一末端的該第一表面與該凸緣之間。在另一實例中，一或多個金屬短路條可安置於該電絕緣錐體的該第二表面與該桿部之間。舉例而言，該一或多個金屬短路條可包含一或多個金屬彈簧。

根據本發明之另一實例，該電絕緣錐體之一主體係由一陶瓷構成。在另一實例中，該電絕緣錐體之該主體包含氧化鋁及石英中之一或多者。在另一實例中，該電絕緣錐體之該主體係由石英構成。

根據另一例示性態樣，提供一種用於一離子植入系統之RF共振器。舉例而言，該RF共振器包含一共振器腔室，該共振器腔室界定一腔室環境。舉例而言，該腔室環境藉由該腔室之一壁而大體上與一真空環境隔離。舉例而言，一共振器線圈安置於該共振器腔室內。

此外，該RF共振器包含一RF饋通件，該RF饋通件包含具有一第一錐體末端及一第二錐體末端之一電絕緣錐體。該電絕緣錐體係大體上中空的且具有處於該第一錐體末端之一第一開口及處於該第二錐體末端之一第二開口，其中該第一開口具有與之相關聯的一第一直徑且該第二開口具有與之相關聯的一第二直徑。舉例而言，該第一直徑大於該第二直徑，其中大體上界定該電絕緣錐體之一漸縮側壁。一桿部進一步可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第二錐體末端，其中該桿部穿過該電絕緣錐體之該第一開口及該第二開口。

此外，一填補蓋在接近於該凸緣之一區域中可操作地耦接至該桿部。舉例而言，該填補蓋自該桿部之一外徑向外延伸一預定距離至一第四直徑，其中該第四直徑大於該第三直徑。因此，藉由該凸緣、該填補蓋及該桿部來大體上阻擋自該腔室內之一區域至該錐體之一內表面的一視線。

根據另一實例，一凸緣可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第一錐體末端，其中該凸緣具有界定於其中之一凸緣開口。該凸緣開口具有與之相關聯的一第三直徑，其中該第三直徑小於該第一直徑。舉例而言，該桿部在不接觸該凸緣的情況下穿過該凸緣開口，且其中該凸緣經組態以將該電絕緣錐體可操作地耦接至界定於該腔室之該壁中的一孔。該電絕緣錐體及該凸緣經組態以使該桿部穿過該腔室之該壁中的該孔，同時使該桿部與該腔室之該壁電絕緣。

舉例而言，該電絕緣錐體包含一圓柱形區域，該圓柱形區域自該錐體之該第一末端朝向該電絕緣錐體之該第二末端延伸一預定距離而到達一拐點。舉例而言，該圓柱形區域具有一固定直徑，其中該電絕緣錐體之一內徑自該拐點朝向該電絕緣錐體之該第二末端漸縮。

根據另一實例，該電絕緣錐體之該第一末端的一第一表面及該電絕緣錐體之該第二末端的一第二表面經金屬化。舉例而言，該RF饋通件進一步包含安置於該電絕緣錐體之該第一末端的該第一表面與該凸緣之間一或多個金屬短路條。該一或多個金屬短路條可進一步或替代地安置於該電絕緣錐體的該第二表面與該桿部之間。

在另一實例中，該桿部包含一第一桿部末端及一第二桿部末端，其中該第一桿部末端包含可操作地耦接至其的一加速電極，且其中該桿部之一第二末端經組態以耦接至一共振器線圈。

在又一實例中，提供一或多個定位特徵且該一或多個定位特徵經組態以將該電絕緣錐體可操作地耦接至該凸緣，由此該電絕緣錐體之一位置經由該一或多個定位特徵而相對於該凸緣選擇性地固定。

以上概述僅意欲給出本發明之一些具體實例之一些特徵的簡單綜述，且其他具體實例可包含額外特徵及/或與上文所提及之特徵不同的特徵。特定言之，此概述不應理解為限制本申請案之範疇。因此，為實現前述及相關目的，本發明包含在下文中描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及所附圖式詳細闡述本發明之某些說明性具體實例。然而，此等具體實例指示可使用本發明之原理的各種方式中之若干方式。當結合圖式考慮時，本發明之其他目標、優點及新穎特徵將自本發明之以下詳細描述而變得顯而易見。

本發明大體上係關於半導體處理系統，且更特定言之，係關於用於可與離子植入系統相關聯之射頻（RF）共振器的經改良真空饋通件。因此，現將參看圖式來描述本發明，在圖式中，類似參考數字始終可用以指類似元件。應理解，此等態樣之描述僅係說明性的且其不應以限制意義來解譯。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易知，本發明可在無此等特定細節之情況下實踐。

圖1圖示例示性RF共振器系統10（例如 ，13.56MHz共振器）之橫截面圖，由此該共振器系統之共振電路12容納在外殼14（例如 ，整體防漏的鋁圓柱形外殼）中，該外殼大體上界定共振器氣體環境16（例如 ，填充有諸如六氟化硫（SF₆ ）之共振器氣體）。共振器氣體環境16通常防止內部高電壓閃絡、高電壓電弧作用及電漿點火。RF高電壓在共振線圈20之開口端側18（例如 ，圖1中所示的共振線圈之最左側）上產生，RF高電壓驅動位於真空腔室24中之加速電極22，真空腔室24具有與之相關聯的高真空環境26。

由於共振器線圈20安置於共振器氣體環境16中，且電極22安置於高真空環境26中，因此共振器線圈與電極之間的連接通過具有陶瓷錐體28（例如 ，由於其形狀而被稱作「錐體」）之整體真空密封的絕緣饋通件27，絕緣饋通件27亦係電極之機械支撐件。陶瓷錐體28之設計準則通常相當嚴格。舉例而言，陶瓷錐體28應將大於近似100KV之峰值電壓保持至周圍金屬外殼30而不造成高電壓火花。此外，即使在最高工作電壓下，陶瓷錐體28應防止共振器氣體自共振器氣體環境16洩漏至真空腔室24中。即使在高溫下，陶瓷錐體28之機械穩定性應進一步將電極22保持在精確位置。此外，構成陶瓷錐體28之絕緣材料之低正切差量應減少來自內部RF損失之自熱。

舉例而言，針對陶瓷錐體28之組成實施高純度氧化鋁陶瓷，歸因於陶瓷錐體之機械強度及穩定性、針對RF電場之低損耗正切、良好的電崩潰強度以及良好的真空特性。然而，由於陶瓷錐體28係由此陶瓷構成，因此存在一些限制。舉例而言，由電火花引起的陶瓷錐體28之開裂可出現，從而導致來自共振器氣體環境16之共振器氣體自外殼14損失及共振器氣體進一步洩漏至真空腔室24中。此外，如圖1B中所說明，舉例而言，少量的SF6氣體可經由沖穿孔32（例如 ，藉由電弧作用或其他力而前進穿過陶瓷錐體28之壁34的孔）以及經由與陶瓷錐體相關聯之O形環36自共振器氣體環境16漏泄。

在圖1B中進一步圖示圖1A之RF共振器系統10的部分38，由此為了清楚起見，未在圖1B中展示圖1A之共振器殼體39（例如 ，鋁殼體）。舉例而言，圖1B中所示之陶瓷錐體28可實施於RF線性加速器或LINAC的RF SF₆ 至真空饋通件系統中。共振器桿部40連接至在圖1A之共振器氣體環境16中的共振線圈20之開口端側18，由此該共振器桿部亦將加速電極22保持在真空環境26中。圖1B之鋁凸緣42進一步耦接至真空腔室24。陶瓷錐體28因此經由 與共振器桿部40相關聯之O形環36及鋁凸緣42將共振器氣體環境16與高真空環境26分開。小的鋁環（圖中未示）亦可存在於共振器桿部40之真空側上，該鋁環之主要用途係藉由略微改變負載電容來精調共振電路之共振頻率。

在特定情形中，圖1A至圖1B中所示之陶瓷錐體28可經歷開裂（例如 ，在圖2A至圖2B中所示之區域44中）。在嚴格檢測已經歷開裂之陶瓷錐體28後，本發明瞭解，陶瓷錐體的內壁46（例如 ，與高真空環境26相關聯）呈現為深色的。本發明當前瞭解，陶瓷錐體28之深著色的圖案可由材料自加速電極22濺鍍引起。當前咸信，自加速電極22濺鍍之材料經由填補蓋48周圍之開口進入至陶瓷錐體28的內壁46中（例如 ，在圖2A中圖示為虛線50），因此導致開裂、沖穿孔32及圖1B中所示之O形環36的退化。

因此，本發明旨在藉由提供具有各種特徵的經改良RF饋通件來減少RF共振器系統10之饋通件27的各種缺點，以提高RF共振器系統及相關聯組件之壽命及穩定性。因而，本發明大體上改善與圖1A至圖1B及圖2A至圖2B之饋通件27相關聯的各種有害問題，諸如與陶瓷錐體28相關聯之開裂及沖穿孔，以及O形環36或與之相關聯的其他特徵之退化。

因此，根據本發明，舉例而言，在圖3A至圖3B中提供RF饋通件100，由此RF饋通件具有可有利地實施於圖1A之RF共振器系統10中的各種改良。將在下文描述的圖3A至圖3B之RF饋通件100提供對圖1A至圖1B及圖2A至圖2B之饋通件27的各種改良，諸如藉由提供類迷宮之屏蔽件以防止自真空腔室至饋通件或錐體內之區域的視線接近來大體上防止前述的開裂及沖穿。此外，本發明提供對諸如O形環或與RF饋通件100相關聯之其他特徵的各種特徵之保護。

舉例而言，圖3A及圖3B圖示根據本發明之各種態樣的例示性RF饋通件100。舉例而言，RF饋通件100包含具有第一錐體末端104及第二錐體末端106之電絕緣錐體102（例如 ，陶瓷錐體）。電絕緣錐體102係大體上中空的，具有處於第一錐體末端104之第一開口108及處於第二錐體末端106之第二開口110。舉例而言，第一開口108具有與之相關聯的第一直徑114，且第二開口110具有與之相關聯的第二直徑116，且其中該第一直徑大於該第二直徑，其中大體上界定該電絕緣錐體之漸縮側壁118。

桿部120接近於第二錐體末端106而可操作地耦接至電絕緣錐體102，其中該桿部穿過該電絕緣錐體之第一開口108及第二開口110。舉例而言，桿部120包含第一桿部末端122及第二桿部末端124。在一個實例中，加速電極126接近於第一桿部末端122而可操作地耦接至桿部120。舉例而言，加速電極126可整合至或固定地耦接至桿部120之第一桿部末端122。替代地，加速電極126可接近於第一桿部末端122而選擇性地耦接至桿部120。舉例而言，第二桿部末端124可經組態以耦接至共振器，諸如圖1A之共振器線圈20。

根據一個實例，在圖3A中進一步圖示凸緣128，其中該凸緣可操作地耦接至電絕緣錐體102之第一錐體末端104。舉例而言，凸緣128可由諸如鋁之金屬構成。舉例而言，凸緣128具有界定於其中之凸緣開口130，其中該凸緣開口具有與之相關聯地第三直徑132，且其中該第三直徑小於電絕緣錐體102之第一直徑114。舉例而言，桿部120經組態以在不接觸凸緣128的情況下穿過凸緣開口130，由此界定桿部與凸緣之間的間隙134。舉例而言，凸緣128經組態以將電絕緣錐體102可操作地耦接至界定於諸如圖1A之真空腔室24的腔室之壁138中的孔136。因此，舉例而言，圖3A之電絕緣錐體102及凸緣128經組態以在將桿部與腔室之壁電絕緣的同時使桿部120穿過腔室之壁138中的孔136。

根據本發明之一個實例，經由結合在接近於凸緣之區域146中可操作地耦接至桿部120之填補蓋144提供圖3A中示出的凸緣128之內部輪緣142，RF饋通件100有利地大體上防止來自與RF饋通件之加速電極126相關聯的電極區域140（例如，接近第一桿部末端122）之濺鍍材料的堆積。在一個實例中，填補蓋144具有與之相關聯的第四直徑148，其中該填補蓋自桿部120的外徑150向外延伸。因此，結合凸緣128及桿部120，填補蓋144大體上阻擋自圖1A之真空腔室24內的一或多個區域（諸如電極區域140）至圖3A之電絕緣錐體102的內表面152之視線舉例而言，圖3B圖示缺少藉由本發明之RF饋通件100提供的自電極區域140至圖3A之電絕緣錐體102的內表面152的視線（例如，圖3A之電絕緣錐體102的內表面152自圖3B中所示之電極區域140不可見，與圖2B之陶瓷錐體28的內壁46自類似區域可見相反）。

藉由阻擋來自如圖3A及圖3B中所示的與加速電極126相關聯之可能濺鍍源的視線，凸緣開口130之第三直徑132及填補蓋144之第四直徑148大體上界定有效的類迷宮屏蔽罩，如圖4中之虛線154所示。本發明瞭解諸如自加速電極126發出之材料（圖中未示）的濺鍍材料將發現巡覽藉由凸緣開口130及填補蓋144經尺寸化提供的類迷宮屏蔽罩154時的困難，以便阻擋自電極區域140至電絕緣錐體102之內表面152的前述視線。

本發明預期電絕緣錐體102所由諸如氧化鋁或其他合適陶瓷材料之陶瓷構成。本發明進一步預期與電絕緣錐體102相關聯之熱膨脹會造成歸因於與高電壓火花相關聯之受限制局部發熱的電絕緣錐體之開裂。因此，在本發明之另一實例中，電絕緣錐體102可由石英構成，或包含石英與氧化鋁或其他陶瓷材料之組合。舉例而言，與氧化鋁之熱膨脹係數相比明顯較小的石英之熱膨脹係數因此進一步限制歸因於集中局部發熱的電絕緣錐體102之開裂的可能性。

根據又一態樣，本發明減少電絕緣錐體102中（例如， 圖4之底部區域156中）的前述沖穿孔之形成。在極高RF電壓操作下，發現極小的沖穿孔32可在圖2A至圖2B之區域44中在陶瓷錐體28之傾斜壁上、靠近陶瓷錐體之底部或寬末端形成。本發明瞭解，所示的在電絕緣錐體102與凸緣128之間的大體上垂直之接觸區域158在高電壓保持下比圖1B中所示之陶瓷錐體28中的傾斜接觸更穩定。然而，亦將瞭解，圖4之桿部120的外徑150可藉由與此相關聯的電容增加之量來限制或約束，由此共振頻率可限於可調諧性之窄範圍。

為了改善以上問題，根據另一實例，本發明提供圖4中所示之電絕緣錐體102，其具有與第一錐體末端104相關聯的大體上筆直的類滾筒接觸區域158及自拐點162朝向第二錐體末端106延伸的傾斜壁區域160。除了電絕緣錐體102之此有利形狀之外，內屏蔽壁161亦設置於凸緣128上，由此該內屏蔽壁增加或升高以便使電絕緣錐體102之底部區域156中的電場降低。此外，凸緣128包含自與接觸區域158相關聯（例如， 與電絕緣錐體102之第一錐體末端104相關聯）的下部區域166朝向電絕緣錐體之第二錐體106延伸的唇緣164，其中該唇緣具有經組態以改進凸緣與電絕緣錐體之間的電弧作用之彎曲區域168。

應進一步瞭解，凸緣128（其通常導電）與電絕緣錐體102之間的界面表面上之放電（例如 ，火花）可為有害的。舉例而言，在圖1B中，展示了兩個此類界面表面60，其中共振器桿部40接觸陶瓷錐體28之頂部且其中底部陶瓷錐體接觸鋁凸緣42。此等界面表面60上之放電使損壞真空密封O形環36之風險增加，該損壞可導致共振器氣體環境16至圖1A之高真空26中的可能洩漏（例如 ，SF₆ 之洩漏）。

因此，根據本發明之另一態樣，在圖5中圖示了另一例示性RF饋通件200，由此提供兩種改良以防止放電。在一個實例中，電絕緣錐體204之一或多個表面202經金屬化，由此該一或多個表面面向及/或接觸諸如凸緣210或桿部214之部分212的一或多個導電組件208（例如，金屬組件）之各別傳導表面206。舉例而言，電絕緣錐體204之一或多個表面202可包含圖3A、圖3B及圖4之電絕緣錐體102的接觸各別桿部120之導電表面及凸緣128的表面中之任一者。因此，如圖5中所圖示，一或多個表面202分別地電耦接或連接至一或多個導電組件208，因此減少其間的火花或其他有害放電。舉例而言，本發明預期一或多個表面202之金屬化，且在一個實例中，導電短路條216，諸如定位於一或多個凹槽220中之一條金屬彈簧218，將該一或多個表面電連接至各別導電組件208。放電之此減少進一步有利地保護真空密封O形環222免於損壞。

此外，在另一實例中，可提供一或多個定位特徵224以進一步將電絕緣錐體204可操作地耦接至凸緣210，以使得電絕緣錐體相對於凸緣之位置被準確地維持。舉例而言，一或多個定位特徵224可包含一或多個銷，該一或多個銷通常固定地耦接至凸緣210且經組態以與相關聯於電絕緣錐體204的凹口、孔或其他置放特徵（圖中未示）中之一或多者接合，以使得電絕緣錐體相對於凸緣之位置係實質上固定的。替代地，一或多個定位特徵224可包含可設置於電絕緣錐體204上以選擇性地與凸緣210上之配合扁平（圖中未示）或其他特徵接合的扁平（圖中未示）或其他特徵，以使得至少電絕緣錐體相對於凸緣之旋轉位置被選擇性地維持。

因此，本發明藉由大體上界定一迷宮來提供對RF饋通件之電絕緣錐體的內表面之保護，該迷宮經組態以實質上消除自濺鍍源至電絕緣錐體的內表面之視線。此外，在一個實例中，本發明將諸如石英之絕緣體材料用於電絕緣錐體（歸因於該材料之相當小的熱膨脹係數），以改善由來自放電之局部發熱的開裂。舉例而言，提供電絕緣錐體之形狀，其具有接近於底部區域之圓柱形形狀及接近於錐體之頂部區域的傾斜或錐形形狀，以便提供至底部金屬表面之垂直界面。此外，提供升高金屬屏蔽罩以靠近電絕緣錐體之底部區域大體上保護電絕緣錐體。在另一實例中，為了導電，電絕緣錐體之界面表面經金屬化。另外，諸如金屬彈簧條之金屬短路條可設置於陶瓷/金屬界面之間，由此金屬條安全地帶走陶瓷上之累積電荷以避免界面表面之間的放電。

根據各種實例，提供一種用於離子植入系統之RF饋通件。該RF饋通件可包含一錐體，該錐體係電絕緣的且具有一第一末端及一第二末端。舉例而言，該錐體係大體上中空的且具有處於該第一末端之一第一開口及處於該第二末端之一第二開口，其中該第一開口具有大於該第二開口之一直徑，其中界定該錐體之一漸縮側壁。舉例而言，一桿部穿過該錐體之該第一及該第二開口。

在一個實例中，一凸緣可操作地耦接至該錐體之該第一末端，其中該凸緣經組態以將該錐體可操作地耦接至（例如 ，與一離子源相關聯的）一腔室之一壁且使該桿部穿過該凸緣的一開口及該腔室之該壁中的一孔。舉例而言，一填補蓋在接近於該凸緣之一區域中可操作地耦接至該桿部，且自該桿部之一外徑向外延伸一預定距離，其中大體上阻擋自該腔室內之一區域至該錐體之一內表面的一視線。

可提供至一或多個O形環以大體上密封該凸緣與該錐體之間的一界面，且另外一或多個O形環可密封該桿部與該錐體之間的一界面。該錐體之該第一末端的一第一表面及該錐體之該第二末端的一第二表面可經金屬化。一或多個金屬短路條可安置於該錐體之該第一末端的該第一表面與該凸緣之間，且另外一或多個金屬短路條係安置於該錐體的該第二表面與該桿部之間。

該錐體之一主體可由包含氧化鋁及石英中之一者的一陶瓷構成。該錐體可具有具一固定直徑的一圓柱形區域，其自該錐體之該第一末端朝向該錐體之該第二末端延伸一預定距離而到達一拐點。該凸緣可包含一唇緣，該唇緣自與該錐體之該第一末端相關聯的一區域朝向該錐體之該第二末端延伸，其中該唇緣具有經組態以改善該凸緣與該錐體之間的電弧作用之一彎曲區域。該錐體可包含處於該錐體之該第一末端與該凸緣之間的一界面表面，其中該界面表面在該圓柱形區域中大體上垂直於該錐體之一內表面。該界面表面可經金屬化。

儘管已關於某一或某些較佳具體實例展示且描述本發明，但顯而易見，在閱讀並理解本說明書及隨附圖式之後，熟習此項技術者將想到等效更改及修改。特別就藉由上述組件（總成、裝置、電路等）執行之各種功能而言，除非另外指示，否則用以描述此等組件之術語（包括對「部件」之參考）意欲對應於執行所描述組件之指定功能（亦即，功能上等效）之任何組件，即使在結構上不等效於執行本發明之本文中所說明的例示性具體實例中之功能的所揭示結構亦如此。另外，雖然可能已關於若干具體實例中之僅一者揭示本發明之特定特徵，但此特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合，此對於任何給定或特定應用可能為所期望的且有利的。

10‧‧‧共振器系統

12‧‧‧共振電路

14‧‧‧外殼

16‧‧‧共振器氣體環境

18‧‧‧開口端側

20‧‧‧共振線圈/共振器線圈

22‧‧‧加速電極

24‧‧‧真空腔室

26‧‧‧高真空環境

27‧‧‧饋通件

28‧‧‧陶瓷錐體

30‧‧‧金屬外殼

32‧‧‧沖穿孔

34‧‧‧壁

36‧‧‧O形環

38‧‧‧部分

39‧‧‧共振器殼體

40‧‧‧共振器桿部

42‧‧‧鋁凸緣

44‧‧‧區域

46‧‧‧內壁

48‧‧‧填補蓋

50‧‧‧虛線

60‧‧‧界面表面

100‧‧‧RF饋通件

102‧‧‧電絕緣錐體

104‧‧‧第一錐體末端

106‧‧‧第二錐體末端

108‧‧‧第一開口

110‧‧‧第二開口

114‧‧‧第一直徑

116‧‧‧第二直徑

118‧‧‧漸縮側壁

120‧‧‧桿部

122‧‧‧第一桿部末端

124‧‧‧第二桿部末端

126‧‧‧加速電極

128‧‧‧凸緣

130‧‧‧凸緣開口

132‧‧‧第三直徑

134‧‧‧間隙

136‧‧‧孔

138‧‧‧壁

140‧‧‧電極區域

142‧‧‧內部輪緣

144‧‧‧填補蓋

146‧‧‧區域

148‧‧‧第四直徑

150‧‧‧外徑

152‧‧‧內表面

154‧‧‧虛線/類迷宮屏蔽罩

156‧‧‧底部區域

158‧‧‧接觸區域

160‧‧‧傾斜壁區域

161‧‧‧內屏蔽壁

162‧‧‧拐點

164‧‧‧唇緣

166‧‧‧下部區域

168‧‧‧彎曲區域

200‧‧‧RF 饋通件

202‧‧‧表面

204‧‧‧電絕緣錐體

206‧‧‧表面

208‧‧‧傳導組件

210‧‧‧凸緣

212‧‧‧部分

214‧‧‧桿部

216‧‧‧導電短路條

218‧‧‧金屬彈簧

220‧‧‧凹槽

222‧‧‧O形環

224‧‧‧定位特徵

圖1A圖示實例RF共振器之橫截面圖。 圖1B圖示實例饋通件之橫截面圖。 圖2A係RF饋通件之橫截面圖，其展示自真空腔室的內部區域至習知錐體的內區域的視線。 圖2B係RF饋通件之透視圖，其展示圖2A之視線。 圖3A係根據本發明之一態樣的例示性RF饋通件之橫截面圖，由此大體上阻擋自真空腔室的內部區域至錐體之內區域的視線。 圖3B係圖4A之RF饋通件之透視圖，展示了對圖4A之視線的防止。 圖4係根據本發明之各種態樣的另一例示性RF饋通件之橫截面圖。 圖5係根據本發明之各種態樣的再一例示性RF饋通件之橫截面圖。

Claims (20)

1. 一種用於離子植入系統之RF饋通件，該饋通件包含： 電絕緣錐體，其具有第一錐體末端及第二錐體末端，其中該電絕緣錐體係大體上中空的且具有處於該第一錐體末端處之第一開口及處於該第二錐體末端處之第二開口，其中該第一開口具有與之相關聯的第一直徑且該第二開口具有與之相關聯的第二直徑，且其中該第一直徑大於該第二直徑，其中大體上界定該電絕緣錐體之漸縮側壁； 桿部，其可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第二錐體末端，其中該桿部穿過該電絕緣錐體之該第一開口及該第二開口；以及 凸緣，其可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第一錐體末端，其中該凸緣具有界定於其中之凸緣開口，其中該凸緣開口具有與之相關聯的第三直徑，其中該第三直徑小於該第一直徑，且其中該桿部在不接觸該凸緣的情況下穿過該凸緣開口，且其中該凸緣經組態以將該電絕緣錐體可操作地耦接至界定於腔室之壁中的孔，其中該電絕緣錐體及該凸緣經組態以使該桿部穿過該腔室之該壁中的該孔，同時使該桿部與該腔室之該壁電絕緣。
2. 如請求項1所述之RF饋通件，其進一步包含填補蓋，該填補蓋在接近於該凸緣之區域中可操作地耦接至該桿部，其中該填補蓋自該桿部一外徑向外延伸預定距離，其中大體上阻擋自該腔室內之區域至該錐體之內表面的視線。
3. 如請求項2所述之RF饋通件，其中該填補蓋具有與之相關聯的第四直徑，其中該第四直徑大於該第三直徑。
4. 如請求項1所述之RF饋通件，其中該凸緣由鋁構成。
5. 如請求項1所述之RF饋通件，其中該桿部包含第一桿部末端及第二桿部末端，其中該第一桿部末端包含可操作地耦接至其的加速電極，且其中該第二桿部末端經組態以耦接至共振器線圈。
6. 如請求項5所述之RF饋通件，其中該電絕緣錐體、該桿部、該凸緣與該腔室之該壁之間的各別界面相對於與該共振器線圈相關聯之環境密封該腔室內之腔室環境。
7. 如請求項6所述之RF饋通件，其中一或多個O形環大體上密封該凸緣與該電絕緣錐體之間的界面，且另外一或多個O形環密封該桿部與該電絕緣錐體之間的界面。
8. 如請求項1所述之RF饋通件，其中該電絕緣錐體之該第一末端的第一表面及該電絕緣錐體之該第二末端的第二表面經金屬化。
9. 如請求項8所述之RF饋通件，其進一步包含安置於該電絕緣錐體之該第一末端的該第一表面與該凸緣之間的一或多個金屬短路條，且一或多個金屬短路條安置於該電絕緣錐體的該第二表面與該桿部之間。
10. 如請求項9所述之RF饋通件，其中該一或多個金屬短路條包含一或多個金屬彈簧。
11. 如請求項1所述之RF饋通件，其中該電絕緣錐體之主體係由陶瓷構成。
12. 如請求項1所述之RF饋通件，其中該電絕緣錐體之主體包含氧化鋁及石英中之一或多者。
13. 如請求項1所述之RF饋通件，其進一步包含經組態以將該電絕緣錐體可操作地耦接至該凸緣的一或多個定位特徵，由此該電絕緣錐體之位置經由該一或多個定位特徵而相對於該凸緣選擇性地固定。
14. 如請求項1所述之RF饋通件，其中該電絕緣錐體包含圓柱形區域，該圓柱形區域自該錐體之該第一末端朝向該電絕緣錐體之該第二末端延伸預定距離而到達拐點，其中該圓柱形區域具有固定直徑，且其中該電絕緣錐體之內徑自該拐點朝向該電絕緣錐體之該第二末端漸縮。
15. 如請求項14所述之RF饋通件，其中該電絕緣錐體包含處於該電絕緣錐體之該第一末端與該凸緣之間的界面表面，其中該界面表面在該圓柱形區域中大體上垂直於該電絕緣錐體之內表面。
16. 如請求項14所述之RF饋通件，其中該凸緣包含唇緣，該唇緣自與該電絕緣錐體之該第一末端相關聯的一區域朝向該電絕緣錐體之該第二末端延伸，其中該唇緣具有經組態以改善該凸緣與該電絕緣錐體之間的電弧作用之彎曲區域。
17. 一種用於離子植入系統之RF共振器，該RF共振器包含： 共振器腔室，其界定腔室環境，其中該腔室環境藉由該腔室之壁而大體上與真空環境隔離； 共振器線圈，其安置於該共振器腔室內；以及 RF饋通件，其包含： 電絕緣錐體，其具有第一錐體末端及第二錐體末端，其中該電絕緣錐體係大體上中空的且具有處於該第一錐體末端處之第一開口及處於該第二錐體末端處之第二開口，其中該第一開口具有與之相關聯的第一直徑且該第二開口具有與之相關聯的第二直徑，且其中該第一直徑大於該第二直徑，其中大體上界定該電絕緣錐體之漸縮側壁； 桿部，其可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第二錐體末端，其中該桿部穿過該電絕緣錐體之該第一開口及該第二開口； 凸緣，其可操作地耦接至該電絕緣錐體之該第一錐體末端，其中該凸緣具有界定於其中之凸緣開口，其中該凸緣開口具有與之相關聯的第三直徑，其中該第三直徑小於該第一直徑，且其中該桿部在不接觸該凸緣的情況下穿過該凸緣開口，且其中該凸緣經組態以將該電絕緣錐體可操作地耦接至界定於腔室之壁中的孔，其中該電絕緣錐體及該凸緣經組態以使該桿部穿過該腔室之該壁中的該孔，同時使該桿部與該腔室之該壁電絕緣；以及 填補蓋，其在接近於該凸緣之區域中可操作地耦接至該桿部，其中該填補蓋自該桿部之外徑向外延伸預定距離至第四直徑，其中該第四直徑大於該第三直徑，且其中藉由該凸緣、該填補蓋及該桿部來大體上阻擋自該腔室內之區域至該錐體之內表面的視線。
18. 如請求項17所述之RF共振器，其中該電絕緣錐體包含圓柱形區域，該圓柱形區域自該錐體之該第一末端朝向該電絕緣錐體之該第二末端延伸預定距離而到達拐點，其中該圓柱形區域具有固定直徑，且其中該電絕緣錐體之內徑自該拐點朝向該電絕緣錐體之該第二末端漸縮。
19. 如請求項17所述之RF共振器，其中該電絕緣錐體之該第一末端的第一表面及該電絕緣錐體之該第二末端的第二表面經金屬化，且其中該RF饋通件進一步包含安置於該電絕緣錐體之該第一末端的該第一表面與該凸緣之間的一或多個金屬短路條，且一或多個金屬短路條安置於該電絕緣錐體的該第二表面與該桿部之間。
20. 如請求項17所述之RF共振器，其中該桿部包含第一桿部末端及第二桿部末端，其中該第一桿部末端包含可操作地耦接至其的加速電極，且其中該第二桿部末端經組態以耦接至共振器線圈。