A7 B7 五、發明説明（(） 發明領域 本發明像有關於離子源装置，其可用於離子植入系统， 特別是微波賦能的離子源装置，其可自源材料中產生離子， 而導入介質電獎室中。 發明之背景 離子束可應用多種不同的離子源產生。早先認為雄子 束可用於物理研究中。早期離子束之使用的有名例子為由 Aston發明第一真空質譜儀，用於辨識基本同位素。離子從 離子源中取出，其中在兩金靥電極之間形成維子弧。 因為在早期離子束使用於多種工業應用中，最顯著的 例子為將雛子摻入矽晶圓中。已發展多種雄子源以用於不 同的目的，但所使用的物理方法非常有限，除了少數的離子 源從接使用從固體或液體的濺射或場放射外，其餘方法皆 受限於從離子弧或電漿中取出雄子。 峻齊郎中失津隼"員μ 含咋；d,ips (锖先Μ讀背面之注意事項再填寫本貫) 在雄子源中的霣漿可由電極間的低壓放電產生，通常 其中之一為放電燃絲之陰極，其可為直流電，脈衝或高頻場 所激發。在 U.S.Patent No. 4,7 1 4,8 3 4 中由 Shubag 提出含 使用放電燃絲做離子的離子植入裝置，該案在此併為本文 之參考。此方法所形成的電漿通常由成形（shaped)電磁場 所增強。主動電極，特別是熱燃絲陰極及作為陽極的電漿 室壁為賦能且為化學活性性的離子及電子攻極。在此交互 作用中離子源的薷命有極，特別是如果導入雄子源Μ形成 電漿的氣體為高度活性，如磷，氟，硼等的時候。 ~ 4 - 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29?公釐) A7 B7 五、發明説明（〆） 由於在工業上離子源的使用大增（如離子植入及離子 蝕刻），因此必需發展使雜子操作壽命增加的工具。與燃絲 離子源比較微波激勵式離子源在電漿室中以較低的離子氣 壓操作，導致較高的電子溫度（er)，—需要之性質。然而與 燃绦離子源一樣，早期的微波激勵式離子源在需要維修/替 換之前，其操作壽命亦有限（約兩個小時）° U.S. Patent Ho. 4,883,968 中Hippie等人提出一微 波激勵式離子源，該案併為本文之參考。Hippie等人的離 子源包含一窗口（window),其限定圓柱不 鋼電獎室一端 。該窗口的功能為作為微波激勵密介面及壓力或真空密封 ，窗口從微波波導中微波能量送電漿室内的來源材料。當 做為真空密封時，窗口提供為真空的電漿室及離子源中非 真空區域，波導延伸區之間的壓力密封。Hippie等人的窗 口包含形成夾心並排的三個介霣盤（二涸由氮化硼做成，另 —由鋁製成）及一水晶盤。一薄的硼氮化物盤限定霣漿室 之範園。相鄰之氮化硼盤較厚，其後為鋁盤，最後為水晶盤 (請先M讀背面之注意事項再填鸾本页) 訂 1. 經濟部中央樣準局—工消费合作社印$. 波的導維波到 由口波 可微達 量窗從 封整量 能與量密調能 波緣能空以波 微凸波真，撤 。 該激-盤要 性伸 ，為配需 熱延口 能匹不 導緣開功抗的 之凸形的阻射 良向矩盤為反 優源央晶做所 具波中水盤漿 且微一 。鋁鼋 點從有向該之 融導緣口 。室 高波凸窗空漿 為該該 向真電 盤 -。傳的使 硼口鄰 口内了 化窗相開室為 氮向盤此漿 。 傳晶過電最 導水通持能 本紙抶尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 295773 A7 B7 五、發明説明（j ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 最小，阻抗匹配是有必要的。Hippie等人的離子源此之於 傳统的離子源已多項操作特的改進包含較長的奉命，但是 使離子源有更長的操作壽命離子植入系統之製造商的目標 〇 微波窗口必需曝露在電漿室中的高溫（<8QQ度c)。而 且微波能量介面區必需加熱Μ保持清潔，且當核棰如瞵的 源材料離子化時，可在微波波導及電漿室的電漿之間提供 可接受的微波能量。但是己發現如果真空密封沒有承受來 自激勵離子及電漿中的電子之極熱及化學攻擊時，則可增 加真空密封的操作壽命。 傳统上使用中空導波管從微波產生器將微波能量饋入
V 電漿室中。微波能量傳送之波模受限於頻率之範圍。如果 所產生的微波頻率在範圍之外，該波導將不傳輸能量，且導 致截止狀態。傳輸頻率範圍之限制為波導微波能量傳輸模 式之缺點。 發明概述 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 本發明的微波激勵式離子源裝置包含ΤΕΜ (横向電磁 場）微波能量傳輸介質電漿室，此室形成内部區且含一開口 端。該室包含一壁部份，適於接收同軸微波或至RF傳輸線 之中心導體的放大端。一電漿室蓋在電漿室之開口端上， 且包含延長的開口或弧形狹縫，離子經由此狹缝而離開電 漿室。 電漿室為電漿室殻所支撐，該骰支撐排氣區中的電獎 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） Α7 Β7 五 、發明説明 進圈加的 管室確 與線多發 撐漿精 封器或蒸。支電線 密熱 I 將區的與束 空加 Μ 道部區其子 真含 h 通内部 ’離 或包?a的室内槽定 力部 U 中漿之位預 麽部 0 骰電骹定的 此 一oil室向源含要 因之 I 漿導子包需 ，圍 1 電閥離且所 區外 Μ 在口 入端用 氣殻 Μ 。 出伸一應 排在 ^ 料的於的 Μ 過。Μ 材應撐管 ， 伸開 g 源對支撐合 延分Ifc發相置支相 線量411蒸器裝合緣 輸能 B 可發源耦凸 傳的 U ，蒸子具位 軸室71器從離夾定 同漿,0]發料該一的 。 電捲蒸材 。上 室入繞熱源 内蓋 (請先聞讀背面之注意事項再填寫太瓦) 定位弧狹缝。 —耦合至電漿室之TEM模態（横向電磁場）的微波能量 及RF輸入操作中，將能量注入電漿室在電漿室内加速電子 成為高能粒子，因此將一導向電漿室的氣體離子化。在TEM 模式中，微波能量經由包含中心導體及一被覆離子管的傳 輸組合而饋入電漿室中。該微波能量穿遇導體空氣管之間 的間隙。Τ Ε Μ模式並不像不需使用中心導體的波専微波能 量傳輸模式，ΤΕΜ模式並沒有頻率範圍之限制（在此範圍之 外無能量傳輸），另外ΤΕΜ模式在微波產生器及電漿室容量 之間產生優良的耩合。該電漿室支撐於排氣區，且微波能 量或RF輸入的一部份通過排氣通道。 包圍電漿室之磁埸形成结構在電漿室内產生磁場以控 制室内的電漿形成。磁場形成结構包含一磁場支撐器及一 支撐一組永久磁赖的磁場間隔瓌，其設定電漿室内的磁場 形態。磁場形成结構簡化不同磁埸形態之間的轉換，該形 -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210Χ 297公釐） --=-° 經濟部中央樣隼局員工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（广） 態如雙極，六極及尖端等。 依據本發明架構的離子源装置包含真空密封，其與電 漿室的壁部隔開，且適於接收同軸傳輸線的中心専體。該 中心導體賦能壁區形成微波能量介面區。與介面區隔離的 真空密封在較冷的溫度下操作，並且遠離賦能電漿中的活 化核種，Μ增加真空密封的操作壽命。另外由同軸傳輸微 波波導中心導體之擴大端及電漿室凹槽部份之間的嚙合區 所形成的相當大微波介面區增加微波波導及激勵電漿之間 的耦合。另外，本發明的另一優點為。 對於所使用且所處理之工作之特定植入需要的源材料 氣體的變動特性，本發明可簡單且快速地改變電漿室内磁 場形態。 由下列較佳實施例的說明及附圖，可對本發明的上述 目的，優點及特性做更詳盡的了解。 圖形簡述 圖1為包含微波激勵式離子源之離子植入裝置的示意 1 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 圖2為支撐於支撐管内依據本發明架構的離子源装置 之放大截面圖； 圖3為圖2之線3-3之平面所示圖2中離子源裝置的側視 圖； 圖4為圖2之線4-4之平面所示圖2中離子源装置的的側 視圖； _ 8 - 本纸故尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210Χ 297公釐） 295773 at B7五、發明説明（厶） 圖 圖圖圖 圖 視 前 的 骰 室 漿圖 電視 之底 置的 裝骰 源室 子漿 離電 之之 2 5 圖圖 為為 圖 面 钱 的 0 室 漿圖 電視 端 的 器 發 蒸 之 置 装 7-源 線子 之離 中中 6 2 圖圖 為為 中 5 圖 示 所 面 平 之 圖 為 圖 為 10圖 圖圖視 - 前 之 線 之 中 8 中 2 器 定 ; 固 圖埸 視磁 端的 的構 器结 發生 蒸產 視場 所磁 面的 平置 之装I 源 ;子 離 圖 視 側 的 器 定 固-1 場12 磁線 中中 ο ο 11 T -* 圖圖； 為為圖 1112面 圖圖剖 向 縱 圖 示 所 面 平 之 的 器 定 固 場 磁 中 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本瓦) 線 中 IX 1X 圖 為圖 13面 圖剖 向 横 的 器 定 固 場 磁 中 ο 1X 圖 示 所 面 平 之 隔 間 場 磁 的 構 结 生 產 場 磁 之 置 裝 源 子 離 的 中 2 圖 ·’ 為圖 14視 圖前 之 環 形 組 - 含 包 其 圖 面 截 向 横 的 器 定 固 場 ’ 磁場 中磁 10久 圖永 為的 15態 圖極 雙 成 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 磁場磁場 中磁中磁 ο ^ o J -—- 圖永圖態 為的為 Ρ : 6 ® 7 S 1 5¾ 1 u 圖極圖(C說 六 極细 成 尖詳 形 組 - 含 包 其 圖 面 截 向 横 的 器 定 固 場 且 成 姐 I 含 包 其 圖 面 截 向 横 的 器 定 固 場 系 置 該装 ， 源 視子 意離 示從 之子 10離 統該 糸 。 入12 植置 子装 離源 為子 中離 其的 1’子 圖離 考正 參生 請產 現可 含 统 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明说明（1 ) 中取出K形成雄子束，其沿著固定束線或路徑至植入站16, 該束衝撞將處理之工作件（圖中無號）此離子植入系統10的 典型應用為在離子植入站1 6植人離子或摻雜矽晶圆，以產 生半導體晶圓。 經由通過離子束路徑14之矽晶圓的選擇移動可維持離 子植入劑量的控制。一先前之植入系統的例子為Model No NV2QA植入器，為Eaton公司之半導體設備部門所生產，先前 的離子植入系統所使用的離子源包含子電子放射燃絲，其 與Shubaly的專利’834中所說明者相IW。 一微波產生器（圖1)傳輸微波能量予離子源裝置12 。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先M讀背而之注意事項再填寫本页) 較佳之微波產生器美國科技公司所銷售的Model NO. S-100Q產生器。離子源装置12的一部份置於離子源殼組件 22排氣部内。離開離子源裝置12的離子源為抽取電子組件 (画中無示）所加速，該組件置於離子源殻22内，且進入為真 空泵24所排氣的束路徑或路線14,離子依束路徑14至分析 磁鐵26,此可使離子束彎曲且將負載電荷之離子轉向至植 入站16。多電荷之離子及/或不同核種的離子（含不同原子 數者），由於為分析磁撖26所設定的磁場之交互作用，而從 離子束中移除。當離子通過分析磁锇26及植入站16之間的 區域時，在衝接植入站16之晶圓前由其他電極（圖中無示） 加速到更高的能悬。 控制電子儀器28(示於圖1中）監視到達植入站16的植 入劑量，且基於矽晶圓所需要的摻雜位準增加或減少離子 -10- 本紙浪尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) 經濟部中央樣李局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（/ ) 束濃度。監視束劑量的技術為使用法拉第極（圖中無示）監 視之。法拉第極在離子束進入植入站16之前選擇性地分雜 離子束路徑14。 現請參考圖2,3及4,本發明的雄子源装置12使用微波 能量取代離子放射燃絲以產生正離子。在本較佳實腌例中 使用微波信號產生離子，但本發明亦可使用RF信號產生離 子。離子源装置12為一交互作用組件，當其從微波產生器 20離子源殺组件之中解聯時，將可應用一姐電木把手3Q(其 一示於圖2,在圖4的横截面可看到兩個）移動，該電木把手 30從環狀離子源装置装配凸緣34的外表面32延伸。 装置12包含微波調整及傳輸組件40, —雄子化或電漿 室42,—組蒸發器44,及一包圍電漿室42的磁場產生組件46 。該微波調整及傳輸組件40包含一調整組件48,可調整為 微波產生器所提供之微波能量的诅抗Μ匹配電漿室42之内 部區50中激勵電漿的阻抗。磁場產生組件46可產生磁場可 在電漿室内部區50内產生磁場，其在電漿室42内產生電子 加速諧振頻率。在電子加速諧振頻率下，於電漿室内部區 50中的自由電子被激勵，而使其能量大於傳统電漿放電能 量的1 0倍。 微波調整及傳輸組件4 Q包含微波能量傳輸組件5 2 ,其 將調整的微波能量傳輸至電漿室42。在傳輪微波能量的ΤΕΜ (横向電磁場）模式中，微波能量傳輸组件包含同軸電攬線 中心導體54,置於同軸管56内。最好中心導體56包含磷，且 -1卜 本張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210父297公董1 (請先Μ讀背面之注意事項再填窩本页) ，-β 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7) 同軸管56包含銀板铜。在調整組件48及微波能量傳_組件 耦合之周圍為一分開離子源装置12之非真空及真空部位的 壓力或真空密封58。微波能量傳輸組件同袖管56排氣，如 同為離子源殼組件22及離子源装置装配凸緣34所形成的内 部室37。因此為中心専體所傳输的微波能置通過排氣區専 向電漿室4 2。微波能量傳輸組件5 2的一部份沿伸過離子源 装置装配凸緣34的中心開口。同軸管56焊接於離子源装置 装配凸緣34。雜子源裝置12的其餘組件為裝配凸緣34及延 伸至装配凸緣34内面60之外的同軸管56之一部份所支撐， 將於下文說明。 包含可該微波能量通過之介電材科的電漿室42含覆蓋 電漿室蓋62的開口端，蓋62有延長開孔或弧狀狭縫64。蒸 發源材料及源氣體經由電漿室封閉端65的三個開孔導入電 漿室内部區50,該開孔63反向於開口端。電漿室之封開端 包含圓柱部份，其含凹槽可接收中心導體54的擴大末端部 66,且形成微波能量介面區68,微波能量通過此區以激勵電 漿室内部區50之蒸發材及源氣體。真空密封58與微波密封 68隔開，真空密封及介面區位在中心導體54的相反端，由於 介面區微波及真空密封68,5 8隔開的结果，真空密封5 8在相 當低溫下操作，而遠離電漿室的高熱，另外將說明，真空密 封58為水冷管7Q所冷卻，管70與支撐密封之凸緣組件72相 鄰。另外真空密封5 8可避免電漿室内部區50中激勵電漿之 化學攻擊。相當低溫的操作狀態及防止化學攻擊將使密封 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱請背面之';±意事項再填荈本页) -=° A7 295773 B7 五、發明说明（θ) 58有較長的操作壽命，因此增加雄子源裝置12失效期間的 預期均值時間，面對霉漿室內部區5Q之蓋62的表面，除了在 弧形狹缝64之邊界的一小部份外皆覆上惰性材料。該覆層 保護蓋62,使其可防止激勵電漿的化學攻擊。 由傳輸組件傳輸到電漿室4 2的微波能量通過微波介面 區68且進入電漿室内部區50。微波能量使得在内部區5〇中 的氣體分子離子化。此產生的離子雜開電漿室内部區50通 過電漿室蓋62中的弧肜狹鏠64。電漿室42為電漿室殼74包 含一加熱器線圈76,其對電漿室内部區50中的源材料提供 額外的熱。另外電漿室殼7 4與微波能量傳輸組伴同袖管5 6 的未端耦合且為其所支撐。 經濟部中央樣窣局員工消费合作社印製 (請先1§讀背面之注意事項再填寫本页) 磁場產生組件56包圍電漿室42,且包含一環形磁場夾 持器78,及磁場間隔環80,其支撐一組永久磁娥82,且決定 其定向。該組磁鐵82設定磁埸線，使其通過電漿室内部區 50。在電漿室内部區5Q中產生的離子在沿著磁場線的螺旋 軌道中漂移。經由適當地袖向對齊罨漿室内部區50内的磁 埸及蓋弧形狹缝6 4 ,則可從弧彤狹缝6 4中得到更大比例的 離子。另外，經由調整該組永久磁場82,可使得在鄰近電漿 室内部壁處的磁場最強（约875高斯），而靠近電漿室内部區 50之中心處最弱，與電漿室内部壁撞擊的自由電子及離子 的頻率將滅低。與電漿室内部壁撞擊的電子及雛子將對於 提供予電漿室42的微波能量產生不足量之應用。在電獎室 内部區50中磁場強度強變而在電漿室內部區50中產生電子 -1 3 - 本紙張尺度適用中國國家標羋（CNS ) A4規格（210X297公釐) 經濟部中夬樣隼局員工消費合作社印裂 A7 B7 五、發明説明（11 ) 迴旋諧振頻率之情況，因此使電獎室42内的霉至—最大的 能量位階。 當承受微波能量及熱時，注入電獎室内部區50的源材 料80氣化雄子電漿。此微波能量亦激朦獎室内部區50中 自由電子，其與電漿中的氣艟碰撞，產生正離子及額外的自 由電子，此自由電子又撞擊其他的氣膻分子。奪向電漿室 内部區的源材料包含一或多個源組成’其在専向電獎室内 部區50之前，為該組蒸發器44所蒸發。用於蒸發的組成可 包含碟，砷及梯。如將於下文中說明者，源材料組成以固體 形式載入蒸發器44中。各個蒸發器44皆包含加熱器線圈84 ,其使源組成承受高熱度C)而蒸發。該發组成離開蒸 發器44,通過一彈簧負氣封86(位在蒸發器之末端）且導向 電漿室内部區50。蒸發姐成通過在電漿室殺中的通道8 8且 離開後經氣體噴咀90進入電漿室内部區5Q,該嗔嘴90延伸 通過電漿室42中的開孔。 一攫取霣極組件（圖中無示）組装在於離子源殻組件22 中的近接開口（圖中無示），組件22與延伸至內部腔57的中 空支撐管94的第一端相鄰，腔57由離子源組件骰及離子源 裝置装配凸緣34所形成。該播取霉極姐件包含相隔開的半 碟，經激勵可加速沿著束路徑14離開電漿室蓋弧形狹鏠64 的維子。離開離子源組件所提供。如圖1所示，源控制電子 儀器28維持加速電位之控制及微波能量產生。 如圖2所示，離子源装置12之一部份延伸至雜子源装置 -1 4- 本k張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) *-° A7 B7 五、發明説明（（y) 装配凸緣内面6Q之外。此部份包含®獎室42及蓋62 ，蒸發 器4 4組，磁場產生組件4 6，及一部份的微波能量傳輸組件5 2 ，且適於滑入中空支撐管94的第二端36°從支樓管第二端 96延伸著為支撐管凸緣98°離子’源装置裝配凸緣34與支撐 管凸緣98及〇環1QQ相耦合，以保証装配凸緣34及支撐管凸 緣98之間形成正的氣閉密封，該0形環100位在裝配凸緣内 面6Q中的環形凹槽。另外支撐管凸緣98為螺栓（圖中無示） 固定於絕緣體1Q4的一端，體104為的一端，體104為離子源 設組件22之部份。支撐管94從支撐凸緣98延伸然後進入離 子源殼組件内部腔5 7。離子源殼組件包含絕緣體1 Q 4 ,其與 介面板108耦合，而介面板1Q8又與離子源殷11Q耦合。源毅 H0包含一近接開口（圖中無示），其可允許近接離子源殼組 件部腔57及支撐管第一端92。 經濟部中夬樣隼局員工消費合作社印製 (請先¾讀背面之注意事項再填寫本页) 電槳室42包含介電材料，如氮化硼，其可使微波能量透 過。除了介電性質外，氮化硼亦含優良的導熱性及高融點， 此為必要之條件因為當溫度超過8QQ度C時，電漿室42的操 作很有效。另外也可使用鋁。電漿室42呈杯形，含一開口 端及一封閉端65。該凹槽或壓痕部位對心於電漿室42的封 閉端65,且形成微波能置介面區68,微波能量可從中心導體 擴大末端66經過此區至電漿室內部區50。 電獎室42的外形多種優點。由電漿室42的封閉端65的 [3fi部份所形成的微波能量介面區68,與非凹槽電漿室設 計相比較下，與微波能董傳輸線中心導體54的接觸區較大。 -1 5- 本紙张尺度賴中國國家辟（CNS )从見格（21QX 297公瘦） 明説 明發
7 7 A B 50與 區位 部 部 內槽 室 凹 漿於 罨由 及且 54而 髓 。 導性 心特 中輸 在傳 68量 區能 面波 介微 量的 能 良 波優 微供 的提 大間 較之 區較 部得 内顯 室下 漿之 電較 及比 5 計 體設 導室 心漿 中 電 〇 槽 應凹 對 非 65與 端雜 閉距 封的 漿間 電點 的之 應部 對内 相50 之更 點析區 内分部 50的内 區量室 部能漿 内波電 室微及 漿的54 電後體 54之導 體漿心 導電中 心勵隔 中激分 線過可 輸通42 傳致室 量導漿 能 低電 波減外 微的另 此離。 。 距 坦 低間平 it種 的時 66生 部發 端將 末觸 大接 擴漿 體電 導與 心 接 中直 止部 防端 隔末 分體 項導 此心 。 中 漿果 電如 脚 ， 激刻 的 触 中學 (請先M讀背面之注意事項再填寫本页)
經濟部中央樣隼局員工消費合作社印X 狀況。 電漿室42與電漿室毅相合且為其所支撐，般74含環狀 底部114及一稍大的第二環狀部114,其從底部沿伸。第二 環部114形成一圓柱形之内部，其大小與電漿室相合。環狀 底部之內經微小，因此導致徑向的步階部位或肩116,其對 電漿室的封閉端65提供支撐。如圖5-7中所示，電漿室毅環 狀底部112包含兩徑向向外延伸的突出部118,其上有洞口 穿過，且環狀底部112形成直角通道88,使得各涸蒸發器氣 封86及電漿室内部區50之間可使流體通過。兩氣體嗔咀90 皆置於相對應的通道88中，延伸入電漿室密封端65的兩開 孔63。釘銷119壓入通道88之每一區的端部，該通道88置於 相對應之突出118處，以防止蒸發的源材料經由通道端部漏 出0 環狀底部112更包含加熱線圈76。 加熱線圈76將熱傳 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐〉 經濟部中央櫺準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（丨(|) 入電漿室内部區50 °本發明50亦為微波激勵電漿所加熱。 由熱圈76所提供之額外的熱可發現必需保証在電漿室内部 區50内加需有夠高的溫度位準（<8QQ度C),特別是在低功率 位準下在離子源装置12中移動時。環狀底部U2之端122包 含環狀步階部位（見圖2及7),其與焊接在微波能量傳輸線 同細管56之末端之凸綠124的凹槽部位相合。電漿室骰由 六個螺栓126固定於凸緣124中，其一（見圖2)延伸過凸緣 124且進入環狀底部112。 一溫度量測熱耦插入電漿室h74之洞口。此熱耦經由 位在離子源装置装配凸緣上的配件127雜開離子源装置127 Ο 一源氣體入射咀（圖中無示）與電漿室封閉端65的第三 開孔（圖中無示）相合，且經由氣體管路（圖中無示）與位在 雜子源装置装配凸緣34中的配件117(見圖3)連接。一外部 氣體無應（例如，如果需要氣雄子的時，則此氣體為氣化）與 配件117相耦合，且提供源氣體予電漿室内部區50。氣體管 通過過凸緣124中的開孔（圖中無示），該凸緣捍接在波導同 軸管56之末端。 電漿室蓋62位在電漿室端部的開口端且與之緊密结合 。蓋62應用四画防高溫鉅螺絲128固定於電漿室74之一端。 蓋62包含兩凹漕130,此凹播130位在蓋之外圍。定位孔130 最好與分開弧形狭缝64縱軸A-A對齊。定位孔13Q,使得弧 形狹鏠64對齊於預定或所需之離子束線，而當離子植入糸 -17- 本紙張尺度適用中固國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱请背面之注意事項再填寫本页)
T #濟.邓中央埭皋局月工消费合fttt印裝 A7 B7__ 五、發明説明（ff) 统1Q操作時，將使得離子源装置之組成膨腺，而致支樓管94 内的電漿室42產生袖向移動，該對齊仍能維持。 -自對心開環夾組件132固定於支撐管94的第一端92。 此夾組件132包含支撐環134,其固定於維持環136及分開環 138之間。分開環138沿其半徑分開，且包含調整螺絲（圖中 無示）。經由適當調整該調整螺絲，分開環138的直徑可增 加或減少。起初，锅合於分開環138及維持環136的螺检為 鬆配態，使得支撐134可在分開及維持環138 ,136的範圍之 内移動。支撐環134包含兩標識部140，每一部皆含從内周 圍端徑向向内延伸的定位銷142。分開環138在其面對與支 撐及维持環134 ,136相鄰的面之垂直面上有一環狀凹槽144 Ο 使用對齊器具（圖中無示），支撐環識嫌140對齊且固定 於器具之裝配面，因此將夾姐件132固定於器具上。該器具 装配於雜子源殻110上，且延伸過源殻近接開口。器具的大 小可使得分開環凹槽144分開於支撐管94的第一端，且標識 定位銷142與預定之線相對齊。調整分開環調整螺絲Μ增 加分開環138的直徑，以驅策分開環凹槽144抵著支撐管一 端92,因此固定夾组件132於支撐管94中。 因為支撐環134相對於分開環及維持環138, 136做横方 向滑動，且支撐環標绷140維持固定於對齊器具上，含有預 定束線之定位銷142可維持對齊，而分開環138固定於支撐 管第一端92上。與分開環138及維持環136耦合的螺栓因此 -18- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 訂 五、發明説明（lb ) A7 B7 腳 位 定 識 標 持 維 仍 而 上 4 3 IX 環 撐 支 於 定 固 其 使 緊 變 可 開 分 ο 4 識 標 環 撐 支 與 具 器 齊 對 後 随 Ο 齊 對 之 線 末 定 預 及 除 移 中 ο 1i 1X 0 源 子 離 從 具 器 且 管 撐 支 入 cm 插 2 置 装 源 子 離 ο 3 手 把 置 装 源 子 離 住 握 第 W所， 蓋合 室互 漿之 電動 得滑 使可 2 呈 11並 置齊 装J 源m 動14 轉腳 於位 用定 手識 把標 該環 6’撐 ;支 與 端 齊 對 當 合 適耦 的相 Ϊ 8 線 9 束緣 定凸 預管 與撐 64支 缝與 狹後 形随 弧34 證緣 保凸 置 装 置 装 源 子 離 置 装 源 子 離 定 固 装源 源子 子離 離的 If 2 得 5 使件 而姐 ，输 袖傳 同含 相包 8 4 ， 件間 組期 整作 調操 與在 ο 2 0 器作 生操 產時 波随 微可 後12 最置 離殼 於源 接子 焊離 56軸 管同 袖及 同緣 線凸 輸置 傳裝 量源 能子 波離 微 ， 為上 因34 〇 緣 脹凸 膨置 且裝 熱置 加裝 件源 組子 位 部 識 室懍 漿環 電撐 動支 移。 於— 向 傾 脹 膨圖 向 即 袖2( 的； 管 ®l-1 第 同 ,Γ管 22樓 件支 組向 移 向 軸 其 使 {請先S讀背面之注意事項再填寫本頁) 端 側 右 之 之 長 夠 度 長 的 向 方 軸 在 2 4 ·上 腳 位 定 可 腳 得 使 *i/ 向 方 的 線 束 定 預 及 袖 心 中 管13 樓孔 支開 於於 平定 行蓋 平與 (績 持 合 互 而 缝 狹 響形 影弧 的證 動保 移可 向 合 軸结 室續 漿持 電之 受 ο 會13 不孔 定 份 部 識 標 開地 位當 定適 蓋可 與線 2 . 4 之 L定 預 與 齊 對 明 說 只 件 文 此 因 〇 樣 1 皆 能 功 與 構 结 其 4 4 器 發 蒸 組 該 之出 用取 逋中 I 2 可 1 皆置 器装 發源 蒸子 兩離 該從 但可 5,且 器 ， 發構 蒸结 1 柱 般器 一 發 蒸 該 用 使 Μ 4 4 器 發 蒸 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210Χ297公釐） 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 295773 at B7 五、發明説明（j) 或加源材料至蒸發器中，而不需從支撐管94中移除離子 源裝置12。蒸發器44之末端包含彈簧負載氣封組件86(即最 靠近電漿室42之端），形成内部腔151的圓柱體150,源材料可 沉積於其内，可覆緬之減低識150之直徑部位，及蒸發器蓋 154適於固定於離子源装置装置凸緣之外表面32。氣封組 件86包含一螺紋外圍表面，其在體150的未端可鎖入對應的 内部螺纹。從體150移除氣封組件86允許源材料導内體内 部加以蒸發。蒸發源組件所需的高溫（約5 Q Q度C可防止如9 ,As或Sb的冷凝）可為加熱器線圈84所提供。加熱器線圈84 可為離子源裝置12外部的功率源所激勵。加熱器線圈經由 位在蒸發器蓋154之開孔156離開離子源装置12。一封閉組 件84覆飼至加熱器線圈84之直線部位84A,由延伸而通過與 開孔156相鄰的蒸發器蓋154的外表面，Κ形成加熱器線圈 84之貫穿垂直部84 Α周圍的真空密封（須知由離子源殻組件 2 2及離子源装置装置凸緣34所形成的内部室57及微波能量 傳輸組件5 2被抽真空，而雄子源殺外部則沒有）蒸發器插人 雛子源裝置裝置凸緣34中的開孔。蒸發器的末端部位與開 口端不透鋼圓柱熱屏壁160相合，其功能可做為熱屏蔽，且 導引之後可適當地對齊氣封組件86電漿室h通道88,該通道 88導向電漿室内部區50。體150之擴大外徑162可舒逋地與 離子源裝置裝置凸緣34之開孔相合，四涸螺栓164將蒸發器 蓋固定於離子源装置装置凸緣外表面32。 不 網圓柱熱屏蔽160 (每一蒸發器44中有一画）與相 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本页)
-1T 唆濟部中央樣孳馬員工消费含作江印裝 A7 B7
五、發明説明（\ JO 對應之波導同軸中心管56精確定位。該熱屏蔽160焊接於 平坦金屬件166的對應端，約1/8”厚。該金屬件又由兩螺絲 168固定於分開夾（圖中無示），此夾固定於波導同釉管5 6上 〇 現請參閲圖10-17,磁場產生組件46設定電漿室内部室 50内的磁場。磁場有三個有用之功能：a)電子可在沿著 磁力線的螺旋軌道上對齊，如果磁力線與蓋弧形狭鏠64軸 向對齊時，產生離子增加數可從弧形狹缝中取出；b)與鼋漿 室内部壁相鄰的強磁埸（875高斯）可減少電子與壁撞擊之 頻率，因此減底導致此碰撞之電漿的降低；及C)可操作磁場 強度使其可符合電子迴旋諧振頻率，因此如前所述增加電 漿室内部區50内的自由電子能量。 由研究得知特定的離子植人狀況且源材料導致霣漿室 内部區50内不同的磁場型態，而得到最適的结果，例如在某 些植入狀況下，為了達到良好的植入结果，高的電子能量相 當重要。圖15中所示磁锇組8 2產生的雙極磁場型態，己發 現可在電漿室内部區50内產生最高的電子溫度。在其他狀 況下，圖16示於磁锇组82所產生的六極磁場型態，或_ 17之 磁雜82所產生的尖形（cusp)磁場型態，可達成滿意的植入结 果。 在電漿室內部區50内的磁場型態與永久磁鐵數之方向 有關。本發明的磁場產生組件允許不同磁場型態，如雙極， 六極，尖型之間的快速轉換。將於下文中說明。 -2 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210Χ297公釐） (讀先Μ讀背面之注意事項再填寫本Ϊ ) --4 經濟部中央樣窣局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（q) 在任何型態中，永久磁锇組82由環狀磁锇夾持器78及 磁戡間隔環8Q安排而置於電漿室42之徑向向外，後兩者皆 含鋁。如圖10-1 3所示，磁鐵夾持器7 8包含在開口中心區域 周圍的環部位170。開口中心區大得足以讓電漿室42的外 徑通過。環17Q的外圍表面包含12個對稱平坦部I72。兩平 行延伸體174A，174B從環部位170的相反端徑向向延伸°延 伸體174A,174B最好相隔1”。參加圖14,磁鐵間隔環80包含 三個相同的穿越之角區84A,8QB,8QC,每一區相隔12Q度。 80A,80B,80C中每一區的寬度為1”，使得該區可與環部位170 之平行延伸體174A, 174 B之間舒媛地互和。包含磁鐵组82之 個別磁撖最好為1” + 1”+ 1/ 2”。每一間隔環區之内圍包含四 個開孔176。對於六極磁場型態，開孔176在兩型庀或形狀中 交替，其為平坦型176 4及”端”型1768(如_14所示）。在平坦 型開孔176A中，磁鐵之定位可使得磁撖之1” + 1”表面接觸開 孔176A中，而在端型開孔中，一磁鐵的定位可使得磁戡的 1”+ 1/ 2”或端表面接觸開孔的内表面178B。由三個間隔環 區80A，80B,80C所形成開孔的總數為12,與瓖部位170上的 平坦部172的數目符合。個別磁鐵插間隔環區8QA,8QB,80C 中的適當開孔，且環氣樹脂固定。然後磁锇間隔環區80A, 80B,8QC插於環部位之延伸體174A,174B之間，使得每一磁 撖的表面可與對應的環部位之平坦部172相接觸。間隔環 區80A，80B,80C由六涸螺絲（圖中無示）加K固定，該螺.絲通 過環部位延伸體1 7 4之開孔1 8 0 (見圖1 0 ),且固定於間隔環 -2 2- 本紙伕尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (讀先Μ讀背面之注意事項再填寫本页) ，-° A7 B7 五、發明説明（〆>) 區80A，80B,80C中的對懕開孔182。 一第二磁鐵間隔環（圖中無示）含12画”平坦”（flated) 或成形之凹槽用於雙極或尖型態。此瓌包含兩半圓组件， 相對於圖4所示的三元件環，且在每半圓件中有六個平担凹 權。 對每一磁場型態，使用不同的間隔環區及磁鐵組。在 雙極磁場型態中，磁戡組82包含六個磁戡，由圖15中可看 到，其中三個與”平坦”開孔相鄰，而其餘三個位在磁锇間 隔環的相反側。使用含12個平坦型開孔的第二磁戡間隔 環（圖15-17中為了便於擊出起，因此沒有顯示磁鐵間隔區 )。磁戡間隔環區8QA，8GB,8QC中的其餘六個開孔為空置態 f請先閱讀背面之：'^意事項再填寫本页) 圖- 考入匸參= 舒 * P 琨雜,§ 磁態 個形 之 極 含 包 2 8 組 银 磁 0 埸 C 磁環 隔 間 0 為磁 其的 6,有 ί所 為 其 中 4 1X 圈 在 6 7 孔 開 η 端 " 及 A 6 7 孔 開 0 坦 平 " 在 極間 六 之 替 交 在尖磁場型態中（圖17),使用第二磁撖間隔環（圖中 無示），且充填全部12個”平坦”開孔。 欲改變磁鐵之型態，只需移除通過磁锇挟持器78之開 孔18Q而進入磁戡間隔環區80A,8QB，8QC之開孔182的螺絲， 而且從環部位平行延伸體174A,174B之間移開磁戡間隔環 區8GA,80B,8QC。用於所需形態的間隔環區可插入延伸體 之間且固定之。 -2 3 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐) 竣濟部中央樣隼易負工消资合阼让印笑 Α7 Β7 五、發明説明（-^/\ ) 如圖II],11所示，冷卻水管184沿著磁锇挾持器環部位 延伸174A的外表面188的脊部186伸展。冷卻管184终止於 通過離子源装置装置凸緣34的配件19Q中，且用一個蓋在 密封〇型環（圖中無示）的六角螺帽加Μ固定。一冷卻水或 流體的外部來源（丽中無示）與配件190之一同軸，當冷卻 水循環過冷卻水管1 8 4之後，經由同軸到其他配件1 9 Q的外 部管離開。冷卻水管1 8 4經由挟持標識及螺絲組合1 9 4固 定於延伸面188上。將冷卻水管184組合於磁锇挾持器78 後，整個組件浸入铜中。冷卻水管184防止磁鐵82受到電 漿室42產生的高熱，及來自電漿室加熱器線圈76之高熱。 現請參考圖2及3,環型電子屏蔽19 6應螺絲20Q固定於 磁鐵夾持器環部位延伸體174 Β上（其中一螺絲可在圖2中 看到），其中螺紋經過屏蔽中的開孔及環部位延伸體174Β。 圖13中示延伸體174Β中的開孔202。電子屏蔽196覆上石墨 ，以防止通過電漿室蓋弧形狹縫64而離開的背流電子破壞 磁戡夾持器78。 圖2中的微波調整及傳輸組件40包含調整姐件48及微 波能量傳輸組件52。該調整組件的作用為調整為微波產生 器2G所供應之微波能量的頻率，且包含與重擊調整組件212 同袖的波導連接器。波専連接器21Q之凸緣端214連接微波 產生器20之輸出。重擊調整組件212的中心導體220延展過 側壁216之開孔而進入波導連接器210之內部區220。 調整 軸224通過側壁218之開孔。調整袖224為凸緣套筒226所支 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,-β 295773 A7 _B7__ 五、發明説明（n/V) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 撐。該套茼226覆蓋於側壁開孔上，且包含内螺紋。調整轴 224之外圍有螺紋，其與凸緣套茼内部螺紋相合。貫穿波導 連接器内部區222之外側的調整軸224之一端上有開孔 0 應用螺絲驅動器（圖中無示）調整調整軸224之開孔端 228可調整調整軸進入波導連接器内部區222，的深度，該 深度可改變從微波產生20之輸出傳輸的微波能量之姐抗’ Μ匹配電漿室内部區50中電漿的阻抗 0 在波導連接器内部區222中的微波能量傳輸至重擊調 整中心導體220。該重擊調整器包含一第二機構，可改變 傳輸到霣漿室内部區50之微波能最的頻率。該重擊調整 組件包含該中心導體22Q,其為雙壁同軸調整管230及一組 重擊調整器所覆蓋。雙壁同袖調整管230包含銀板黃鋦。 每一重擊調整器包含一環狀陶瓷調整領2 3 6 , 2 3 8 ,可在重 擊調整中心導體220上邊滑動。一薄扼240,242從每一調 整領部之外圍向外延伸。輒240,242用脚254通過調整管 230中的縱向開孔（圖中無示）。延伸至外部管230中的每 一軛240 ,242之一端部與棒244,246同軸，該棒之外徑有螺 紋且含V型之凹槽端，棒244此棒246短。 畏螺紋棒246通過轆24Q中的清潔洞口，且通通洞242 中的螺紋洞，且經由维型點設定螺絲（圖中無示）固定於靜 態支撐托架上。錐型端設定螺絲與螺紋棒246的一端上的 -2 5 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） Α7 Β7 五、發明説明（-^) V型凹懵形成鬆配。知螺紋棒244通過扼240中的螺紋洞且 延伸進入轭242,在上處與维形點設定螺絲固定。含嫘絲 驅動器之調整棒24 4沿著調整領部23 6移動扼240,因此改 變調整領部2 3 6 , 2 3 8之間的間隙。含螺絲驅動器調整棒 246沿著調整領部246 ,248,移動扼240,242,該移動路徑通 過重擊調整中心導體220。 如圖2中所示，重擊調整中心専體220的一端，反向於波 導連接器210者與微波能量傳_線中心導體54相同袖。一 從重擊調整中心導體220之一端延伸的母組件與中心導體 54之一端的開口互合。一 0形環256置於中心導體之間Μ維 持氣閉密封。真空密封58為一由兩件凸緣262所支撐的環 形陶瓷環，該凸緣262包圍微波能量傳輪線中心導體254的 重擊調整中心導體220間的同抽互合。該兩件凸緣262包含 第一及第二凸緣部位264,266,其為四個螺栓268(圖2中僅 示其一）所固定。同轴調整管230的一端焊接於第一凸緣部 位264,而微波能量傳輸線同袖管56之一端焊接於第二凸緣 部位266。一包圍真空密封58的〇形環269與第二凸緣部位 266结合。同軸管56中的洞口（圖中無示）可仗同軸管中可 抽真空。調整同軸管23G並非真空態圼V形的冷卻水管70在 與波導同軸管56相鄰之第二凸緣部位266的的外表面之脊部 ,Μ在相當冷的狀況下維持密封58及0形環。 重擊調整220調及傅輸微波能量之微波能量傳输線中 心導體54之直徑最好為3/8時，而調整器230及微波能量傳 -2 6 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公4 ) {請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 訂 五 發明説明（yf) 為體 好導 最心 徑中 内線 的輸 56傳 管量 軸能 同波 線微 輸近 的 ο 心 中 的 體 導 A7 B7 時 β, 咅 領 形 環 靠 位 部 大 放 一 第 的 部 領 該 管 轴 同27 及腳 體由 導經 心70 中 於 合 的 小 大 部 領 之 内 管 位 t 定體 其導 — 心 中 在 定 固 間 之 上 利 專 請 申 在 含 包 尚 〇 明變 發改 本及 , 訂 明 修 說的 M有 加所 地内 當點 適觀 己與 明神 發精 本之 圍 範 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本页) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）