TW202403820A - 離子植入機 - Google Patents

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法蘭克 辛克萊
軍 陸
丹尼爾 泰格爾
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Abstract

本揭露提供一種離子植入機及一種射束調節裝置。離子植入機可包含：離子源，佈置成產生連續離子束；DC加速系統，加速連續離子束；以及AC線性加速器，接收連續離子束且輸出聚束式離子束。離子植入機也可包含能量分散電極組合件，所述能量分散電極組合件接收聚束式離子束且沿著聚束式離子束的局部傳播方向在能量分散電極組合件的多個電極之間施加RF電壓。

Description

離子植入機
本揭露大體上涉及離子植入裝置，且更具體地說，涉及高能量束線離子植入機。
目前，某些器件，例如絕緣閘極雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT）、CMOS圖像感測器以及其它半導體器件是使用多次離子植入製造的。多次離子植入的使用促進產生具有作為半導體基底內深度函數的目標形狀的平滑摻雜劑輪廓，其方法對於相對深的離子植入輪廓特別有用。在當前的實踐中，這種目標形狀可通過以許多不同離子能量植入相對較少劑量的離子來得到。舉例來說，CMOS圖像感測器（CMOS Image Sensor；CIS）器件的當前技術狀態可採用從500千電子伏特（keV）到大於10兆電子伏特（MeV）的20種離散能量，劑量範圍為1E10/cm 2到1E12/cm 2，而對於汽車和其它應用所需的較短波長感測，植入步驟的數量可能加倍或甚至更多。
已提議使用鋸齒吸收濾波器，而不是採用多次植入以在給定的離子植入操作內產生離子能量的分散。然而，這種方法伴隨著污染、顆粒以及濾波器壽命的風險，其可能限制這種方法用於實際生產環境。
相對於這些和其它考慮來提供本揭露。
在一個實施例中，離子植入機可包含：離子源，佈置成產生連續離子束；DC加速系統，加速連續離子束；以及AC線性加速器，接收連續離子束且輸出聚束式離子束。離子植入機也可包含能量分散電極組合件，接收聚束式離子束且沿著聚束式離子束的局部傳播方向在能量分散電極組合件的多個電極之間施加RF電壓。
在另一實施例中，提供離子植入機，包含：離子源，產生離子束作為連續離子束；以及線性加速器，聚集連續離子束且將離子束輸出為聚束式離子束。離子植入機可包含掃描器，佈置成接收沿著第一方向傳播的聚束式離子束，且沿著垂直於第一方向的第二方向掃描聚束式離子束。離子植入機可進一步包含准直器，安置到掃描器下游，接收聚束式離子束，且將聚束式離子束輸出為帶狀束。離子植入機也可包含能量分散電極組合件，安置到線性加速器下游，且佈置成沿著帶狀束的局部傳播方向在能量分散電極組合件的多個電極之間施加AC電壓。
在額外實施例中，射束調節裝置可包含掃描器，佈置成接收沿著第一方向傳播的聚束式離子束，且沿著垂直於第一方向的第二方向掃描離子束。射束調節裝置也可包含准直器，安置到掃描器下游，接收聚束式離子束，且將聚束式離子束輸出為帶狀束。射束調節裝置可進一步包含能量分散電極組合件，安置到線性加速器下游，且佈置成沿著帶狀束的局部傳播方向在能量分散電極組合件的多個電極之間施加AC電壓。射束調節裝置可額外包含控制器，佈置成控制掃描器和能量分散電極組合件以沿著垂直於帶狀束的局部傳播方向的方向在帶狀束的寬度上產生帶狀束的均勻能量分散。
現將在下文中參考隨附圖式更全面地描述根據本揭露的裝置、系統以及方法，在隨附圖式中繪示系統和方法的實施例。系統和方法可以許多不同形式體現，且不應理解為受限於本文中所闡述的實施例。替代地，提供這些實施例是為了使得本揭露透徹且完整，且將向所屬領域的技術人員充分傳達系統和方法的範圍。
例如「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「垂直」、「水平」、「橫向」以及「縱向」的術語在本文中可用於描述這些組件和其組成部分的相對放置和定向，在呈現在圖式中時相對於半導體製造器件的組件的幾何形狀和定向。術語可包含具體提到的詞、其派生詞以及類似意思的詞。
如本文中所使用，以單數形式列舉且以字詞「一（a/an）」進行的元件或操作理解為潛在地還包含多個元件或操作。此外，對本揭露的「一個實施例」的提及並不意欲解釋為排除同樣併入所敘述特徵的額外實施例的存在。
本文提供用於基於束線架構的經改良離子植入系統和組件，且具體來說例如基於線性加速器的離子植入機的高能量離子植入機的方法。為簡潔起見，離子植入系統在本文中還可稱為「離子植入機」。各種實施例需要產生用於在線性加速器或LINAC中處理的聚束式帶狀離子束的新穎方法。
在各種實施例中，在LINAC下游提供電極組合件以使用以高頻傳送到電極組合件的AC訊號來修改聚束式離子束的能量。在執行基底和/或離子束的掃描以處理基底的各種實施例中，能量變化的頻率可設定為比基底掃描的快得多，使得由電極組合件產生的能量變化在基底上的每一點處顯示為受控制、可重複的能量分散。
圖1描繪根據本揭露的實施例的離子植入機100。離子植入機100包含離子源102，其佈置成產生繪示為離子束120的連續離子束。離子植入機100可包含AC線性加速器，其表示為安置在離子源102下游，接收離子束120的線性加速器104。線性加速器104可包含如本領域中已知的聚束器（未單獨地繪示），以便修改離子束120以使得產生聚束式離子束122。在線性加速器104的多個階段處，可根據各種非限制性實施例將聚束式離子束122的能量增加到例如1兆電子伏特、2兆電子伏特、5兆電子伏特或其它合適的離子能量的目標離子能量。
根據本揭露的一些非限制性實施例，離子植入機100可包含安置到線性加速器104下游的額外組件，以成形、准直、過濾或掃描聚束式離子束122或執行這些操作的任何組合。這些額外組件由下游組件106示出，其組件安置在線性加速器104與能量分散電極組合件108之間的中間處。能量分散電極組合件108佈置成接收聚束式離子束122且調節聚束式離子束122的能量以將能量分散離子束124輸出到基底110。
在各種實施例中，聚束式離子束122的能量可通過在能量分散電極組合件108上施加高頻電壓來調節，其電壓可沿著在所繪示的笛卡爾坐標系統中表示為Z軸的聚束式離子束122的傳播方向產生對應的高頻電場。具體來說，在遵循的這個實施例和其它實施例中，能量分散電極組合件108可佈置為在沿著傳播方向施加高頻場的同時傳導聚束式離子束122的中空電極。以這種方式，可在穿過能量分散電極組合件期間將可變能量賦予到聚束式離子束122。舉例來說，RF電源130可用於在能量分散電極組合件108內的不同電極之間以合適的頻率（例如，大於1兆赫茲）產生AC電壓訊號（如本文所使用的術語「AC電壓」或「AC電壓訊號」可涵蓋任何合適的頻率範圍，包含1千赫茲、1兆赫茲等）。驅動線性加速器及能量分散電極組合件108的加速階段的適當的加速頻率的實例包含各種非限制性實施例中的13.56兆赫茲與40兆赫茲之間的頻率。
根據本揭露的各種實施例，傳送到能量分散電極組合件108的AC電壓可具有合適的幅度以產生如傳送到基底110的能量分散離子束124內的目標能量分散。舉例來說，根據一些非限制性實施例，能量分散離子束124可具有半峰全寬（full width at half maximum；FWHM）的能量分布，其相當於1%標稱離子束能量、2%標稱能量、5%標稱能量、10%標稱能量或20%標稱能量。因此，在不同實施例中標稱離子束能量可大於500千電子伏特、大於1兆電子伏特、大於2兆電子伏特、大於5兆電子伏特。以這種方式，對於給定的標稱離子束能量，能量分散離子束124可以傳送與由具有相同標稱離子束能量的單能離子束產生的植入輪廓相比更寬的植入輪廓的方式植入到基底110中。
圖2描繪根據本揭露的額外實施例的離子植入機200。與離子植入機100的情況一樣，離子植入機200包含離子源102和安置在離子源102下游的線性加速器104。
離子植入機200可包含射束調節裝置220，其安置在線性加速器104下游且包含掃描器202、准直器204以及能量分散電極組合件208。
線性加速器104可包含聚束器（未繪示）以從離子束120產生聚束式離子束122，此束可作為連續離子束進入線性加速器104。掃描器202佈置成接收聚束式離子束122（示意性地繪示為由深色橢圓形表示的離子束），且佈置成傳送在掃描期間界定的掃描訊號以掃描第一束線側與第二束線側之間的聚束式離子束122。在這個實例中，聚束式離子束122可為筆形或點狀離子束，其中聚束式離子束122在如所繪示的X-Z平面中被掃描。舉例來說，根據一些非限制性實施例，掃描產生器230可在例如1千赫茲、2千赫茲、5千赫茲的千赫茲範圍中以掃描頻率將例如振蕩電壓的掃描訊號傳送到產生振蕩電場的一對電極板。因此，當在比給定的掃描頻率的掃描發生器230的周期更長的時間尺度上平均時，經掃描的聚束式離子束可扇出以沿著X軸形成延長橫截面。在這個實施例中，能量分散電極組合件208包含耦合到相位控制系統的一系列AC電極，所述相位控制系統使用聚束式離子束122的掃描位置的信息以便選擇適當的相位從而實現聚束式離子束122的所需能量分散。
准直器204安置在掃描器202下游接收在這種情況下呈扇形束形式的聚束式離子束122。准直器204可佈置成將聚束式離子束122成形和輸出為沿著X軸延長的帶狀束222。如圖2中進一步繪示，能量分散電極組合件208安置在准直器204下游接收帶狀束222。如下詳述，能量分散電極組合件208佈置成沿著帶狀束的傳播方向在多個電極之間施加RF電壓以便在其中產生能量分散。
在圖2的實例中，能量分散電極組合件208包含第一接地電極212和第二接地電極216，以及安置在兩個接地電極之間的供電電極214。RF電源234可以合適的頻率將RF功率訊號供應到供電電極214。舉例來說，RF電源234可將RF訊號引導到將RF電壓訊號傳送到供電電極214的諧振器（未單獨地繪示）。因此，RF電壓將在供電電極214與第一接地電極212和第二接地電極216之間產生，其中RF電壓在帶狀束222的傳播方向上沿著Z軸產生具有對應於RF電壓訊號的頻率的頻率的振蕩電場。
根據本揭露的各種實施例，能量分散電極組合件208可佈置為具有經設計以涵蓋帶狀束222的延長橫截面（沿著X軸）的一系列中空導電圓筒。以這種方式，能量分散電極組合件208可展示用於聚集或加速線性加速器中的離子束的已知的漂移管組合件的一些特徵。當帶狀束222穿過能量分散電極組合件的給定的中空電極時，帶狀束222將經歷中空電極內不存在電場的漂移區。振蕩電場將在第一接地電極212與供電電極214之間產生，同時振蕩電場也將在供電電極214與第二接地電極216之間產生。以這種方式，能量分散電極組合件208可定義其特徵為兩個加速間隙的所謂的雙間隙配置。根據本揭露的各種實施例，為具有分散離子能量的所需效果，考慮幾個因素來選擇施加到能量分散電極組合件208的振蕩電壓的頻率和相位。這些因素包含離子的速度、離子束中的相位的分散以及雙間隙配置的兩個間隙之間的長度。
當帶狀束222進入能量分散電極組合件208中的加速間隙時，帶狀束222的給定的離子束的進入時間將影響離子如何在間隙內加速或減速。舉例來說，可將正弦RF電壓訊號施加到供電電極214，其中正弦電場在加速間隙內產生。根據離子穿過加速間隙時電場的瞬時幅度和標志，離子可加速或減速到更小或更大的程度。因此，在穿過加速間隙的給定的離子束內，束前緣上的離子將加速或減速到與束後緣上的離子不同的程度，從而在穿過能量分散電極組合件208期間導致帶狀束222的離子能量的分散。
根據本揭露的實施例，能量分散電極組合件208可將帶狀束222的能量擴大或分散目標量以便將能量分散離子束224（繪示為更細長以指示能量分散的深色橢圓形）傳送到具有離子能量的期望範圍的基底110。舉例來說，在一個情境中，線性加速器104可將1兆電子伏特的離子能量賦予到帶狀束222，同時將具有80千電子伏特的振幅的RF電壓訊號傳送到供電電極214。假定用於帶狀束222的初始單能能量，80千伏訊號可致使能量分散離子束224以1兆電子伏特的平均能量和高達160千電子伏特的FWHM撞擊基底110。
根據本揭露的各種非限制性實施例，對於在1兆電子伏特到10兆電子伏特範圍內的初始離子能量，能量分散電極組合件可處理離子束以將離子能量（FWHM）分散1%到30%。應注意如上文所論述，帶狀束222將作為意謂在時間和空間上彼此分離的一系列離散的離子包或束的聚束式離子束進入能量分散電極組合件。這個聚束通過可以類似於能量分散電極組合件108的操作的方式執行的漂移管裝置來實現，其中將RF訊號施加到一系列漂移管電極中的至少一個供電電極。聚束器的這些漂移管組件將產生傾向於取決於當RF場在加速間隙內振蕩時不同離子穿過加速間隙時的時間來不同地加速/減速離子束中的不同離子的兩個或大於兩個加速間隙。此外，根據本揭露的各種實施例，聚束式離子束（帶狀束222）可以等於由RF電源234輸出的分散頻率的聚束頻率聚集。以這種方式，帶狀束222的離子束的到達時間可與在能量分散電極組合件208上產生的電場同步。
在具體實施例中，其中能量分散電極組合件208的分散頻率（例如，約兆赫茲或幾十兆赫茲）可比掃描器202的掃描頻率（例如，約1千赫茲左右）快得多，可將能量分散以均勻、可重複方式賦予到能量分散離子束224的不同束。舉例來說，帶狀束222沿著垂直於傳播方向（Z軸）的橫向方向（X軸）延長，能量分散電極組合件208可沿著X軸在聚束式帶狀束的寬度上將均勻能量分散施加到不同離子束的聚束式帶狀束（帶狀束222）。這種能量分散的均勻性可通過維持由RF電源234輸出到能量分散電極組合件208的RF訊號與帶狀束中的束的到達時間的恆定相位關係來實現。
在一個實施例中，離子植入機200可包含檢測器210和測量能量分散電極組合件208的入口處的帶狀束222的離子束的相位的相位測量組件232。離子植入機200可進一步包含如圖2所繪示的與RF電源234同步此相位信息的控制器236。可替代地，控制器236可從掃描產生器230擷取或接收訊號以確定帶狀束222的離子束的瞬時掃描位置（沿著X軸）。瞭解離子束的瞬時掃描位置將允許同步由RF電源234產生的RF訊號以確保給定的離子束以適當的間隔穿過能量分散電極組合件208以產生目標能量分散。
圖3描繪根據本揭露的其它實施例佈置的離子植入機300。與離子植入機100和離子植入機200的情況一樣，離子植入機300包含離子源102和安置在離子源102下游的線性加速器104。在這個實施例中（以及在圖1、圖2以及圖4的實施例的變化形式中），在離子束的進一步加速發生在線性加速器104中之前，離子植入機可進一步包含根據一些非限制性實施例的將離子束120加速到例如250千電子伏特到500千電子伏特的合適的能量的DC加速系統103。
在這個實施例中，能量分散裝置可包含耦合到能量分散電極組合件310的電源，在這種情況下，所述能量分散電極組合件310體現為包含上游電極312和下游電極314的二極體集合。根據一些實施例可在上游電極312與下游電極314之間施加AC電壓。如圖3中所繪示，束線的上游部分322與束線下游部分324電隔離。根據不同實施例，束線的上游部分322可電浮動或下游部分324可電浮動，包含容納基底110的端站（未繪示）。這個方法的優勢在於在這個實例中，能量分散電極組合件310不需要接收設定為與施加到線性加速器104的RF電壓相同的頻率的RF電壓訊號。因為在能量分散電極組合件310中僅存在一個間隙，且能量振蕩的頻率可在相當寬的範圍內自由選擇而不引起其它問題，所以圖3中的實施例在一些方面比圖2的實施例更簡單。然而，圖3的實施例展示更複雜的機械設計，需要大組合件與接地電位分離且將組件安裝在絕緣體上。
在上游電極312與下游電極314之間施加AC電壓的實施例中，為了避免將AC電壓與施加到線性加速器104（包含聚束器）的RF電壓的掃描頻率和/或聚束頻率混疊，應小心選擇AC電壓頻率。根據一些實施例，由於施加在線性加速器104的階段處的聚束頻率假定為幾兆赫茲或更高，且掃描器202的掃描頻率可在約1千赫茲的範圍內，在約100千赫茲範圍內（例如，50千赫茲到500千赫茲）的AC電壓頻率可用於能量分散電極組合件310。如圖3的實施例所繪示，第一電源332耦合到上游部分322，或替代地電源334可耦合到下游部分324，其中每一電源可耦合到控制器330。由於這後一種頻率可比線性加速器104的聚束頻率低得多（約10X或大於10X），穿過能量分散電極組合件310的離子的每一束將基本上經歷DC加速或減速。換句話說，對於以比如13.56兆赫茲的頻率聚集的離子束，束長度和因此離子束穿過能量分散電極組合件310的傳播時間足夠短，使得那個束所經歷的有效場將呈現准恆定，因為能量分散場頻率低得多（約100千赫茲）。
圖4描繪根據本揭露的其它實施例佈置的離子植入機400。與離子植入機100、離子植入機200以及離子植入機300的情況一樣，離子植入機400包含離子源102和安置在離子源102下游的線性加速器104。不同於圖2和圖3的實施例，在這個實施例中，離子植入機400產生筆形射束（或點狀波束）且將其引導到基底110。
如在前述實施例中，根據各種非限制性實施例，線性加速器104的多個階段可產生聚束式離子束122且將其加速到例如1兆電子伏特、2兆電子伏特、5兆電子伏特或其它合適的離子能量的目標離子能量。不同於前述實施例，可提供例如能量選擇器磁體404的組件以在撞擊基底110之前將聚束式離子束122處理為具有處於目標值的離子能量的點狀束。能量選擇器磁體404（有時稱為「最終能量磁體」）用以對束線中的那個點處的離子的能量給出獨立測量。離子植入機400進一步提供體現為高頻電源412的能量分散裝置和能量分散電極組合件406。為簡單起見，能量分散電極組合件406繪示為兩個電極。然而，根據不同實施例，能量分散電極組合件406可體現為類似於能量分散電極組合件208的雙間隙漂移管組合件，或替代地體現為在兩個接地電極之間提供兩個供電電極的三間隙電極組合件。因此，高頻電源412可以與電源組合件410將RF電壓提供到聚束器和線性加速器104的各個階段相同的頻率產生RF電壓。圖4的架構的優勢在於由於從線性加速器到能量分散電極組合件406的聚束式離子束122中的離子的路徑長度是恆定的，所以兩者之間的相位關係也是恆定的。為實現一系列離子束的所需且可重複的加速或減速，需要加速或減速AC場的相位與作用於AC場上的離子束的到達時間匹配。換句話說，到達能量分散電極組合件406處的每一連續離子束應經歷所施加的AC場的相同幅度和相位。因此，通過建立由電源組合件410產生的聚集訊號和由高頻電源412發送的分散訊號的相同頻率，且通過適當同步聚集訊號和分散訊號，沿著給定的離子路徑的每一連續離子束將由來自能量分散電極組合件的所施加的AC場以相同方式來處理。在圖2的配置中，這種相位關係隨著不同離子路徑的路徑長度根據在那個時刻的掃描角度變化而變化，而在圖4的配置中，不存在改變路徑長度的高速掃描。因此，控制器414可更容易地使通過線性加速器104的聚束式離子束122的加速和由能量分散電極組合件406執行的能量分散同步。
如圖4中所繪示，離子植入機400可包含基底平台408，其經配置以圍繞Z軸旋轉基底110，以及沿著諸如X軸的垂直軸線平移基底。以這種方式，雖然在給定情況下聚束式離子束122可僅暴露的基底110的一部分，但基底110的全部或其任何目標部分可通過適當的旋轉和/或平移基底110來暴露於能量分散離子束420。
鑒於前述內容，通過本文中公開的實施例來達成至少以下優勢。通過本實施例的離子植入機得到的第一優勢是與可能使用已知的單能高能量植入機相比，能夠在給定的植入工藝中實現更寬的植入輪廓。另一優勢是能夠僅通過調整施加到能量分散組件的電壓來容易地調整植入輪廓的寬度。
雖然已在本文中描述了本揭露的某些實施例，但本揭露不限於此，因為本揭露在範圍上與所屬領域將允許的一樣寬泛，且可同樣地來理解說明書。因此，不應將以上描述理解為限制性的。所屬領域的技術人員將設想在本文所附的申請專利範圍的範圍和精神內的其它修改。
100、200、300、400:離子植入機 102:離子源 103:DC加速系統 104:線性加速器 106:下游組件 108:能量分散電極組合件 110:基底 120:離子束 122:聚束式離子束 124、224、420:能量分散離子束 130:功率源 202:掃描器 204:准直器 208、310、406:能量分散電極組合件 210:檢測器 212:第一接地電極 214:供電電極 216:第二接地電極 220:射束調節裝置 222:帶狀束 230:掃描發生器 232:相位測量組件 234:RF電源 236、330、414:控制器 312:上游電極 314:下游電極 322:上游部分 324:下游部分 332:第一電源 334:電源 404:能量選擇磁體 408:基底平台 410:電源組件 412:高頻電源
圖1描繪根據本揭露的實施例的離子植入機。 圖2繪示根據本揭露的實施例的另一示例性離子植入機。 圖3描繪根據本揭露的其它實施例佈置的離子植入機。 圖4描繪根據本揭露的其它實施例佈置的離子植入機。 圖式不需要按比例。圖式僅為表示，並不意欲描繪本揭露的具體參數。圖式意欲描繪本揭露的示例性實施例，且因此不應被視為在範圍上受到限制。在圖式中，相似編號表示相似元件。
100:離子植入機
102:離子源
104:線性加速器
106:下游組件
108:能量分散電極組合件
110:基底
120:離子束
122:聚束式離子束
124:能量分散離子束
130:功率源

Claims (9)

  1. 一種離子植入機，包括： 離子源，佈置成產生離子束； 掃描器，沿著所述離子束的行進方向設置在所述離子源的下游；以及 能量分散電極組合件，設置在所述掃描器的下游，用於接收所述離子束，並在所述能量分散電極組合件的多個電極之間施加時變電壓偏壓訊號，以產生所述離子束的能量分散。
  2. 如請求項1所述的離子植入機，其中所述能量分散取決於所述時變電壓偏壓訊號。
  3. 如請求項1所述的離子植入機，其中所述能量分散，用於標稱離子能量，在基底中提供第一植入輪廓，比當相同標稱能量的單能離子束被引導至所述基底時，在所述基底中所生成的第二植入輪廓更寬。
  4. 如請求項1所述的離子植入機，其中所述能量分散的能量分佈等於所述離子束的初始能量的1%至30%。
  5. 如請求項1所述的離子植入機，如請求項1所述的離子植入機，其中所述時變電壓偏壓訊號為RF電壓。
  6. 如請求項1所述的離子植入機，如請求項1所述的離子植入機，其中所述時變電壓偏壓訊號為AC電壓。
  7. 如請求項1所述的離子植入機，其中所述掃描器被以第一頻率操作來掃描所述離子束，且其中以比所述第一頻率大至少十倍的第二頻率來施加時變電壓偏壓訊號。
  8. 如請求項7所述的離子植入機，其中所述離子束沿著垂直於局部傳播方向的橫向方向延長，其中所述能量分散電極組合件佈置成沿著所述橫向方向在所述離子束的寬度上將均勻能量分散施加到所述離子束。
  9. 如請求項1所述的離子植入機，還包括線性加速器，設置在所述離子源和所述能量分散電極組合件之間，並佈置成增加所述離子束的能量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11825590B2 (en) * 2021-09-13 2023-11-21 Applied Materials, Inc. Drift tube, apparatus and ion implanter having variable focus electrode in linear accelerator
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504341A (en) * 1995-02-17 1996-04-02 Zimec Consulting, Inc. Producing RF electric fields suitable for accelerating atomic and molecular ions in an ion implantation system
GB2395354B (en) * 2002-11-11 2005-09-28 Applied Materials Inc Ion implanter and a method of implanting ions
US7348576B2 (en) 2005-03-16 2008-03-25 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for ion beam angle process control
JP5210304B2 (ja) 2006-06-13 2013-06-12 セムイクウィップ・インコーポレーテッド イオンビーム装置およびイオン注入方法
EP2964003A4 (en) 2013-02-28 2016-10-05 Mitsubishi Electric Corp METHOD FOR PRODUCING A HIGH FREQUENCY ACCELERATOR, HIGH FREQUENCY ACCELERATOR AND RINGER ACCELERATOR SYSTEM
JP6086819B2 (ja) 2013-05-29 2017-03-01 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 高エネルギーイオン注入装置
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JP6933962B2 (ja) 2017-11-22 2021-09-08 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置およびイオン注入装置の制御方法
US10763071B2 (en) * 2018-06-01 2020-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Compact high energy ion implantation system

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