TWI446394B - 離子源及離子植入系統 - Google Patents
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Description
本發明基本上係有關於離子植入系統(ion implantation system)，特別是關於一種使用雙電漿離子源進行離子植入之系統及方法。
在半導體元件及相關產品之製造中，離子植入系統係用以供給掺雜成分進入半導體工作部件(workpiece)、顯示面板、玻璃基板、及類似產品之中。典型之離子植入系統或離子植入機(ion implanter)將包含雜質之離子束植入一工作部件中，以產生n型及/或p型摻雜區域，或者在工作部件中形成披覆層(passivation layer)。當使用於摻雜半導體之時，離子植入系統將一選定之離子種類注入工作部件以產生所需之外來材質特性。通常，掺雜原子或分子被離子化及隔離、被加速及/或減速、構成一離子束、並被植入一工作部件之中。掺雜離子以高能量實體衝擊工作部件並進入其表面，且通常停留於工作部件表面下之結晶格結構之中。
典型之離子植入系統一般而言係精密次系統之集結，其中每一次系統對掺雜離子執行一特定之動作。掺雜成分可以以氣體之形式(例如，一製程氣體)或是以固體之形式導入，以固體形式導入者後續將被蒸發，其中之掺雜成分係置於一電離室(ionization chamber)之內並藉由一適當之離子化製程將其離子化。最近十年之中，所謂的"Bernas型"離子源已變成現行高階及中階離子植入系統中之一普遍接受之工業標準。舉例而言，上述之電離室係維持於一低壓狀態(例如，真空狀態)，其中一燈絲(filament)被置於電離室內並加熱至一該燈絲放射出電子之點。來自該燈絲帶負電之電子接著被吸引至電離室內帶相反電荷之陽極，其中從燈絲到陽極之行進期間，電子衝撞掺雜源成分(例如，分子或原子)，此導致電子分離自氣體材料源，從而離子化該氣體源並產生電漿(plasma)，意即，源自掺雜源成分之複數個帶正電之離子和帶負電之電子。帶正電之離子隨後透過一抽取電極經由一抽取縫或抽取孔被自電離室"抽取"出來，其中之離子通常沿著一離子束通道被導向前述之工作部件。
上述形式之加熱燈絲陰極，其品質通常隨時間迅速降低。因此，已開發出此種離子源之普通變異形式並推廣於市售之離子植入系統，其運用一間接加熱式陰極(Indirectly Heated Cathode；以下簡稱IHC)，其中之電子發射極係一圓柱形陰極，通常其直徑係10mm(毫米)而厚度5mm，置放於電離室之內。此陰極透過抽取自位於該陰極後方之燈絲之一電子束被加熱，因此得以受到防護免於暴露於電離室之惡劣環境。舉例而言，一示範性IHC離子源揭示於與本發明及其他專利共同受讓之編號No. 5,497,006美國專利案。
在燈絲陰極之情形，其陰極加熱器功率通常是數百瓦特(watt)之等級，而IHC之情形通常是一千瓦(kilowatt)之等級。當配合諸如三氟化硼(boron trifluoride；BF3
)、磷化氫(phosphine；PH3
)及三氫化砷(arsine；AsH3
)等標準植入氣體之運作時，其典型最大抽取離子束電流之範圍在50mA(毫安培)至100mA之間，且需要數百瓦之放電功率(陰極電壓乘以陰極電流)。就此等陰極加熱器功率及放電功率而言，離子源之牆面溫度通常會超過攝氏400度。對使用標準氣體之作業而言，如此高之牆面溫度是有利的，因為其避免磷及砷凝結於牆面，大大地降低了更換反應物種時之交叉汙染。
其已證實使用低能量硼之植入可以得到產出量之具體改善，例如使用大型帶電單價離子，諸如十硼烷(decaborane；B10
H14
)以及十八硼烷(octadecaborane；B18
H22
)。在此種大型分子電漿之情形，放電功率及電漿密度相對於標準植入氣體必須被維持於遠遠更低之水準，以防止分子之分解。通常，抽取離子電流係5至10mA，其僅需數十瓦之放電功率。雖然上述標準源在低功率時以標準植入氣體可以穩定地運作，但當配合十硼烷或十八硼烷運作時即遇到問題。在Bernas式來源之情形，其中之燈絲係與氣體接觸，燈絲被硼烷侵擊而無法維持穩定之放電。在IHC之情形，放電穩定許多，但大型分子之熱分解率高得令人無法接受。分解發生於熱陰極以及牆面上，由於陰極之高輻射功率，其難以維持於低溫。
上述以諸如十硼烷及十八硼烷作業所遭遇之問題可以藉由從電離室移除電子源而克服。解決的方法之一揭示於編號No.6,686,595之美國專利，其中一傳統之寬束電子槍固定於電離室外部，而電子束經由一開孔被導入電離室之內。然而，在此種架構下，由於電子槍設計之基本限制，注入電離室之電子流僅限於數十個毫安培。因為在50至100mA之標準離子束電流之標準植入氣體作業需要數百毫安培至數安培等級之電子流，故上述之離子源架構並不適用於此種作業。實際上，離子植入系統製造商已充分認知到此問題，且至少已提出一種解決的辦法，例如編號No.7,022,999之美國專利，其中提出將電離室組構成二種分離之作業模式：一模式用於低電子流離子化應用；而另一模式則用於高電子流離子化應用。另外，公開編號No.US2006/0169915之美國專利申請案亦有提出一種離子源架構，其中之第一及第二電子源被置於一電弧室(arc chamber)對立之兩端，每一電子源被激化成所謂的"熱"運作模式及"冷"運作模式中之其中一種模式。
基於上述可知，其有需要提出一種離子源，其可以配合大型分子氣體(所謂之"分子反應物種(molecular species)")運作於低牆面溫度及低放電功率，且可以配合標準植入氣體(所謂之"單體反應物種(monomer species)")運作於高牆面溫度及高放電功率，以符合離子植入產業之更多需求。
本發明藉由提出一種二電漿或雙電漿離子源系統及方法以克服先前技術之限制，其用以有效率地運作可以使用諸如十硼烷及十八硼烷等大型分子以及諸如BF3
、PH3
及AsH3
等標準植入氣體之離子源。因此，以下列出本發明之簡扼內容摘要以提供對本發明某些態樣之基本理解。此摘要並非本發明之完整描述。其既非用以指定本發明之重要或關鍵構件，亦非用以界定本發明之範疇。其目的係在於以簡化之形式呈現本發明的一些概念，以做為稍後詳述之發明細節之前奏。本發明基本上係針對離子植入系統所使用之一種離子源，其中該離子源合併二或多個電漿室，使得第一電漿室係用以產生注入第二電漿室之電子，以便第二電漿室可以有效率性且有效地產生用以注入一離子植入系統中離子束線之離子。
依據本發明之一示範性態樣，其提出一種離子源，包括：一第一電漿室，本文以下稱為電子源電漿室，包含一電漿產生部件以由一第一來源氣體之離子化產生一電漿；以及一第二電漿室，本文以下稱為離子源電漿室，來自該電子源電漿室之電子注入該第二電漿室，並自一第二來源氣體產生一電漿。上述之離子源可以包含一高電壓抽取系統，該系統包含一電極系統，用以經由一形成於其內之抽取孔(extraction aperture)自該離子源電漿室抽取離子。
在本發明之另一示範性態樣中，其提出一種用於產生離子之方法，此方法包括：於一第一電漿室形成一電子來源電漿；自形成於該第一電漿產生室之電漿抽取電子；以將抽取之電子導入一第二電漿室，據此，該抽取之電子於該第二電漿室內產生一電漿；以及經由位於該第二電漿室內之一抽取孔抽取離子。
在本發明之又另一態樣中，其提出一種離子植入系統，包含一離子源以將離子注入一離子束線而植入一工作部件之中，該離子源包含：一第一電漿室(電子源電漿室)，用於由一第一來源氣體之離子化產生一電漿；以及一第二電漿室(離子源電漿室)，來自該電子源電漿室之電子注入該第二電漿室，以自一第二來源氣體產生一電漿。上述之離子植入系統包含一抽取系統，該系統包含一電極，用以經由一形成於其內之抽取孔自該離子源電漿室抽取離子。
為達成上述及相關目的，本發明包含完整詳述於下以及申請專利範圍所特別指出之特徵。以下說明及附錄圖式詳細闡述本發明之特定示範性實施例。然此等實施例僅指出本發明之原理可應用之諸多方式中之一些形式。配合所附圖式並透過以下本發明實施方式之詳細說明，本發明之其他目的、優點、及新穎特徵將趨於明顯。
本發明基本上係針對使用於離子植入之一種改良離子源裝置。更具體言之，本發明之系統及方法提出一種有效率之方式以離子化用於產出分子型離子植入物種之大型分子離子化氣體，諸如，舉例而言：碳硼烷(carborane)；十硼烷；十八硼烷和二十硼烷(icosaboranes)，而且離子化用於產出單體型離子植入物種之標準離子化氣體，諸如三氟化硼、磷化氫、以及三氫化砷。其應理解上述離子植入物種之列表僅係用以示範，而不應被視為可用以產生離子植入物種之離子化氣體之完整表列。據此，以下將參照圖式詳述本發明，其中所使用之類似元件符號貫於全文將表示類似之構件。其應理解，此等態樣之說明僅係示範性質，而不應被認知成具有任何限制之意涵。以下說明之中，為詳細闡述起見，將舉出多種特定細節以提供對本發明之全盤了解。然而對習於斯藝之人士將顯然可知，本發明之實施不必然侷限於此等細節。
以下參見圖式，圖1及圖2例示依據本發明之一簡化之示範性離子源100，其中該離子源100適用於實現本發明之一或多個態樣。其應注意，描繪於圖1之離子源100係用以示範，而非意欲涵蓋一離子源之所有態樣、部件、及特徵。反之，示範性離子源100僅係描繪以輔助對本發明之進一步理解。
此實例中，離子源100包含一第一電漿室102，其相鄰於一第二電漿室116。該第一電漿室102包含一氣源供應線106且配置一電漿產生部件104以自一第一來源氣體產生電漿。一來源氣體藉由氣體供應線106被引導進入該第一電漿室102。此來源氣體可以包含至少下列之一：諸如氬(Ar)及氙(Xe)之惰性氣體(inert gas)、諸如三氟化硼(BF3
)、三氫化砷(AsH3
)及磷化氫(PH3
)之標準離子植入氣體、以及諸如氧(O2
)及三氟化氮(NF3
)之活性氣體(reactive gas)。同樣地，其應理解上述來源氣體之列表僅係用以示範，而不應被視為可用以投入該第一電漿室之來源氣體之完整表列。
電漿產生部件104可以包括一陰極108/陽極110之組合，其中該陰極108可以包含一簡單之Bernas式燈絲架構，或一例示於圖1及圖2之間接加熱式陰極。或者，電漿產生部件104可以包含一RF(射頻)感應線圈天線，其具有一射頻傳導區段直接固定於一氣體限制室之內，以將離子化能量遞送至氣體離子化區域，舉例而言，如共同受讓之編號No.5,661,308之美國專利所揭示者。
該第一電漿室(或電子源電漿室)102界定一開孔112，其形成進入離子植入系統之高度真空區域之一通道，該高度真空區域係一其中壓力遠低於第一電漿室102內之來源氣體壓力之區域。開孔112提供一用以維持來源氣體純度於一高位準之抽汲孔(pumping aperture)，細節詳述於後。
電子源電漿室102亦界定一開孔114，其形成一用以自該電子源電漿室102抽取電子之抽取孔。在一較佳實施例中，抽取孔114係以可置換之陽極構件110之形式呈現，如圖2所示，開孔114形成於其內。就此而言，習於斯藝之人士應能認知，電子源電漿室102可以被架構成具有一正電偏壓電極119(相對於陰極108)以於一所謂的非反射模式(non-reflex mode)中自電漿吸引電子。或者，電極119可以具有相對於陰極108之負電性偏壓以在一所謂的反射模式(reflex mode)中使電子被排斥而退回電子源電漿室102。其應理解，此反射模式架構需要於電漿室牆面加適當之偏壓，並配合電性絕緣以及電極119之獨立偏壓。
如前所述，本發明之離子源100同時亦包含一第二，或離子源室116。該第二離子源電漿室116包含一第二氣源供應線118，以將一來源氣體導引入離子源電漿室116，並進一步配置成自電子源電漿室102接收電子，藉以經由電子和第二來源氣體間之碰撞而於其內產生電漿。第二來源氣體可以包括之前所列用於電子源電漿室102之任一氣體，或是任何諸如碳硼烷(C2
B10
H12
)、十硼烷(B10
H14
)及十八硼烷(B18
H22
)或二十硼烷之大型分子氣體。同樣地，其應理解上述來源氣體之列舉僅係用以示範，而不應被視為可用以投入第二電漿室116之來源氣體之完整表列。
第二電漿室(或離子源電漿室)116界定一開孔117，與第一電漿室102之抽取孔114並列，其間形成一允許抽取自第一電漿室102之電子流入第二電漿室116之通道。在較佳實施例中，離子源電漿室116被組構成具有一正電性偏壓電極119，以於所謂的非反射模式中吸引注入離子源電漿室116之電子，從而在電子及氣體分子間造成預定之碰撞以產生離子化電漿。或者，電極119可以具有負電性偏壓以在所謂的反射模式下致使電子被排斥而退回離子源電漿室116。
一抽取孔120設置於第二電漿室116中以抽取離子，而用一般方式形成用於植入之離子束。
重要的是其應注意最好利用一外部偏壓電源供應115對第二電漿室116加入相對於第一電漿室102呈正電性之偏壓。電子因此被抽取自電子源電漿室102並注入離子源電漿室116，其在第二電漿室116中於第一電漿室102所提供之電子和經由第二氣源供應線118供予第二電漿室116之供應氣體之間引起碰撞，進而產生一電漿。
其應注意，第一電漿室102及第二電漿室116可以具有三個開放邊界：一氣體入口(例如，一第一氣體供應入口122及一第二氣體供應入口124)、一通往一高度真空區域之開孔(例如，抽汲孔112及抽取孔120)、以及一共同邊界開孔114及117，其分別在第一和第二電漿室102及116之間形成共用通道。在較佳實施例中，共同邊界開孔114及117之範圍相較於進入高度真空區域之開孔112及120(意即，第一電漿室開孔112及第二電漿室開孔120)，被維持於較小之水準，原因將於以下說明。
在一依據本發明之示範性離子源架構，本發明之離子源包括MA州Beverly市之Axcelis Technologies公司所製造及販售之標準型IHC離子源部件，其中之離子源電漿室包含一標準電弧室，配置一標準陽極、抽取系統以及來源饋入管。標準IHC源之內部加熱陰極構件被移除並以一小型電子源電漿室取代而固定於其位置，其包含類似一由Axcelis Technologies公司產售之標準型IHC離子源之部件，包含一電弧室、一標準內部加熱陰極構件以及一來源饋入管。
兩個電漿室亦都共用一朝向沿抽取孔方向之磁場，由一標準Axcelis源磁鐵提供，於圖中標示以元件符號130。藉由在電漿產生室中導入一垂直磁場使離子化過程(以及此例中之電子產生流程)變得更加有效率是眾所習知的。因此，在一較佳實施例中，電磁構件130被分別放置於第一及第二電漿室102及116之外部，最好沿著介於其間之共同邊界軸置放。此等電磁構件130感應出一捕捉電子之磁場以增進離子化流程之效率。
較佳地，電子源電漿室102透過一置於其間之絕緣構件126熱性隔絕自離子源電漿室116，耦合至離子源電漿室116之功率只有小量之輻射功率和放電功率，該輻射功率通常是10W之等級，透過開孔114、117形成之共同邊界開孔由陰極108提供，而源自於注入離子源電漿室116之電子流放電功率，對於十硼烷或十八硼烷之放電而言通常約10W。耦合至離子源電漿室116之低劑量功率促使牆面溫度得以維持於夠低之水準以避免大型分子氣體之分解。電子源電漿室102藉由絕緣構件126電性絕緣自離子源電漿室116。
在一較佳實施例中，離子源電漿室116配置一範圍約300mm2
(5mmX60mm)之抽取孔120。電子源電漿室102亦配置一總範圍300mm2
之抽汲孔112。形成自開孔114及117而由二電漿室共用之共同邊界開孔之範圍等級係30mm2
(4X7.5mm)。在此架構之下，以氬氣源通入電子源電漿室102而以十硼烷或十八硼烷氣源通入離子源電漿室116進行作業，經由抽取孔120極易獲得大約5mA之抽取離子束電流。在此等條件之下，電子源電漿室102內一般而言0.2A＠40V等級之氬氣放電電流及電壓產生0.1A電子流注入離子源電漿室116之中(在偏壓電源供應115上配置100V之電壓設定)。在同一實體架構下，於離子源電漿室116中切換至磷化氫做為氣源，增加電子源電漿放電參數至5A＠60V使得電子流可以注入離子源電漿以在偏壓供應配置120V時增加至3A，而經由抽取孔120抽取之離子束電流超過50mA。
如先前所注意到的，電子源電漿室抽汲孔112及離子源電漿室抽取孔120之範圍選擇最好大於開孔114及117所建立之共同邊界開孔，其造成每一電漿室102及116中較高之氣體純度。參見上述之實例，氬氣經由30mm2
之共同抽取孔114流入離子源電漿室116，並經由300mm2
之抽取孔120流出。其結果是，離子源電漿室116內之氬氣密度僅是電子源電漿室102內之10%。依據相同之邏輯，經由氣體供應線118供應至離子源電漿室116之第二氣體之密度，其可以流入電子源電漿室102，僅是離子源電漿室116中之10%。在一典型之應用中，電子源電漿室102中之氬氣密度及離子源電漿室116中之第二氣體密度大約相等，使得每一電漿室氣體均約有90%之純度。
依據上述離子源硬體架構之結果，發明人認定利用源自第一電漿室102之電子於第二電漿室116內之形成諸如十硼烷(B10
H14
)或十八硼烷(B18
H22
)離子等分子型離子物種可以免於在陰極上之典型離子源污染問題，舉例而言，而此等硬體之功率發散特性可以促成為數眾多之常見於分子型反應物種離子化之電子流離子化應用，以及常見於單體型反應物種離子化之高電子流離子化應用。
如圖3所示，依據本發明之方法200始於步驟202，其經由氣體供應線106供應一第一氣體至處於真空狀態之第一電漿室102(見圖1)，並經由第二氣源供應線118供應一第二氣體至也處於真空狀態之第二電漿室116(見圖1)。舉例而言，離子源100(圖1)包含第一電漿室102，其容納前述之第一氣體，且配置有用以自第一氣體產生電漿之電漿產生部件104(圖1)。
在步驟204，電漿產生部件104(見圖1)被激發以從電漿產生部件104和第一來源氣體(例如，氬氣)之交互作用於第一電漿室102(見圖1)產生電漿。舉例而言，此電漿可以藉由具有0.4毫安培放電電流及60伏特放電電壓之直流(DC)放電而產生。在步驟206，電子被抽取自產生於第一電漿室102(見圖1)之電漿並經由開孔114及117形成之共同邊界範圍被注入第二電漿室116(見圖1)，開孔114及117分別形成於第一及第二電漿室102及116，允許介於二電漿室間之流體通連(例如，包含電子、離子、及電漿之流體)。在步驟208，第二電漿室116內經由氣體供應線118供應之第二氣體被抽取自第一電漿室102(見圖1)之電子衝撞，因而於第二電漿室116(見圖1)形成一第二電漿。最後，在步驟210，經由一抽取孔120(圖1)從第二電漿室116(見圖1)之電漿中抽取離子。
因此，本發明描述一"雙電漿離子源"。其應理解，所描述之雙電漿離子源可以被併入而使用於一離子植入系統，如圖4所例示之示範性離子植入系統300。離子植入裝置300(亦稱為離子植入機)可以連接至一控制器302以控制實施於離子植入裝置300上之各種運作及流程。依據本發明，離子植入裝置300包含如上所述之雙電漿離子源組件306以產出特定數量之離子、發出一離子束308沿一離子束通道P行進、並將離子植入置於一工作部件支持平台312上之一工作部件310(例如，一半導體工作部件、顯示面板、等等)。此離子可以形成自諸如氬(Ar)及氙(Xe)之惰性氣體、諸如三氟化硼(BF3
)、三氫化砷(AsH3
)及磷化氫(PH3
)之標準離子植入氣體、諸如氧(O2
)及三氟化氮(NF3
)之活性氣體、以及諸如十硼烷(B10
H14
)及十八硼烷(B18
H22
)之大型分子氣體。
離子源組件306包含一第一電漿室314(例如，一電漿室或電弧室)及一第二電漿室316，其中該第一電漿室314配置一電漿產生部件318，其可以包含一陰極108(見圖2)及一陽極110(見圖2)以自一第一氣體產生一電漿，該第一氣體係經由一第一氣體饋入線322而自一第一氣體供應301導入該第一電漿室314。舉例言之，電漿產生部件318可以選擇性地包含一RF感應線圈。上述之第一氣體可以包含至少下列之一：諸如氬(Ar)及氙(Xe)之惰性氣體、諸如三氟化硼(BF3
)、三氫化砷(AsH3
)及磷化氫(PH3
)之標準離子植入氣體、以及諸如氧(O2
)及三氟化氮(NF3
)之活性氣體。
一第二電漿室316透過一共同邊界開孔326以流體通連至第一電漿室314，該共同邊界開孔326形成於該第一及第二電漿室314及316之間，其中該第二電漿室316容納一經由一第二氣體饋入線328而自一第二氣體供應320導入之第二氣體。上述之第二氣體可以包含至少下列之一：諸如氬(Ar)及氙(Xe)之惰性氣體、諸如三氟化硼(BF3
)、三氫化砷(AsH3
)及磷化氫(PH3
)之標準離子植入氣體、以及諸如氧(O2
)及三氟化氮(NF3
)之活性氣體、以及諸如十硼烷(B10
H14
)及十八硼烷(B18
H22
)之大型分子氣體。
在較佳實施例中，第二電漿室316藉由一偏壓電源供應332被加入相對於第一電漿室314之正電性偏壓，使其可以自第一電漿室314抽取電子以注入第二電漿室316。當抽取之電子碰撞第二電漿室316中之第二氣體，其產生一電漿於第二電漿室316之中。一抽取孔334設置於第二電漿室316之中以從形成於第二電漿室316內之電漿中抽取離子。
離子植入系統300更包含一抽取電極組件331連結至離子源306，其中該抽取電極組件331被加入偏壓以經由抽取孔之抽取而自離子源組件306吸引帶電離子。一離子束線組件(beamline assembly)336進一步設置於離子源組件306之下行方向，其中該離子束線組件336基本上自離子源組件306接收帶電離子。舉例而言，離子束線組件336包含一離子束導引(beam guide)342、一質量分析器(mass analyzer)338、以及一調整開孔(resolving aperture)340，其中該離子束線組件336可以沿離子束通道P運送離子以植入工作部件310。
舉例而言，上述之質量分析器338更包含一能場產生部件(field generating component)，諸如一磁鐵(未顯示於圖中)，其中該質量分析器338基本上提供一穿越離子束308之磁場，因此依據抽取自離子源306之荷質比(charge to mass ratio)，使離子束308之離子於不同軌道產生偏斜。舉例而言，行進穿過磁場之離子感受到一股力量，該力量引導帶有預定荷質比之個別離子沿著離子束通道P前進，而使未帶有預定荷質比之離子發生偏移而離開離子束通道P。通過質量分析器338之後，離子束308被引導穿過一調整開孔340，其中該離子束308可以被加速、減速、聚焦或進行其他改變，以植入位於終端站台344之工作部件310。
雖然本發明係以特定較佳實施例之方式說明如上，但從此等說明及所附圖式之閱讀及理解，應能使習於該技術者輕易地對該等實施範例進行等效之替代及修改。特別是關於上述提及之各種部件(組件、元件、電路、等等)執行之各種功能，除非特別指明，否則用以描述此等部件之用語(包括諸如"裝置"之統稱)均係涵蓋執行該等特定功能之任何部件(意即，功能上等效之部件)，即使在結構上未全然等於執行示範性實施例例示之該等功能之揭示結構亦然。此外，雖然本發明之一特徵可能僅揭示於其中之一實施例，但其應理解，該特徵可以結合其他實施例之一或多個其他特徵以達成預定之功能及效益而使用於任何特定應用。
100．．．離子源
102．．．第一電漿室
104．．．電漿產生部件
106．．．氣源供應線
108．．．陰極
110．．．陽極
112．．．開孔/抽汲孔
114．．．開孔
115．．．偏壓電源供應
116．．．第二電漿室
117．．．開孔
118．．．第二氣源供應線
119．．．電極
120．．．抽取孔
122．．．第一氣體供應入口
124．．．第二氣體供應入口
126．．．絕緣構件
130．．．電磁構件
200-210．．．自離子源產生離子之方法/步驟
300．．．離子植入系統
301．．．第一氣體供應
302．．．控制器
306．．．離子源組件
308．．．離子束
310．．．工作部件
312．．．工作部件支持平台
314．．．第一電漿室
316．．．第二電漿室
318．．．電漿產生部件
320．．．第二氣體供應
322．．．第一氣體饋入線
326．．．共同邊界開孔
328．．．第二氣體饋入線
331．．．抽取電極組件
332．．．偏壓電源供應
334．．．抽取孔
336．．．離子束線組件
338．．．質量分析器
340．．．調整開孔
342．．．離子束導引
344．．．終端站台
P．．．離子束通道
圖1例示依據本發明一態樣之一示範性離子源之等軸立體圖；
圖2例示依據本發明一態樣之一示範性離子源之剖面立體圖；
圖3係依據本發明另一示範性態樣之一種用於自離子源產生及抽取離子之示範性方法之一方塊圖；以及
圖4係依據本發明另一態樣之一種使用一示範性離子源之示範性離子植入系統之一示意圖。
100‧‧‧離子源
102‧‧‧第一電漿室
104‧‧‧電漿產生部件
106‧‧‧氣源供應線
108‧‧‧陰極
110‧‧‧陽極
114‧‧‧開孔
115‧‧‧偏壓電源供應
116‧‧‧第二電漿室
117‧‧‧開孔
118‧‧‧第二氣源供應線
119‧‧‧電極
120‧‧‧抽取孔
122‧‧‧第一氣體供應入口
124‧‧‧第二氣體供應入口
126‧‧‧絕緣構件
130‧‧‧電磁構件
Claims (16)
- 一種離子源，包括：一第一電漿室，包含一電漿產生部件及一第一氣體入口，用以接收一第一氣體使得該電漿產生部件及該第一氣體進行交互作用而在該第一電漿室內產生包含電子的一第一電漿，其中該第一電漿室更界定一開孔以自該第一電漿室抽取電子；以及一第二電漿室，包含一用於接收一第二氣體之第二氣體入口，其中該第二電漿室更界定一與該第一電漿室開孔流體通連之開孔，以接收自其中抽取之電子，使得電子與該第二氣體進行交互作用而在該第二電漿室內產生一第二電漿，該第二電漿室更界定一抽取孔以自該第二電漿室抽取離子；其中該第一電漿室更界定一抽汲孔以形成一進入一高度真空區域之通道，該高度真空區域並不位於該第二電漿室，其中該抽汲孔之範圍大小大於用以自該第一電漿室抽取電子之該第一電漿室的開孔之範圍大小。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子源，其中該電漿產生部件包括一陰極及一陽極。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子源，其中該電漿產生部件包括一RF天線。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子源，更包含一偏壓電源供應，用於在該第一及第二電漿室之間產生一相對電壓差以致使抽取自該第一電漿室之電子運送至該第二電漿 室。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子源，其中該第一氣體包括至少下列之一：一諸如氬(Ar)或氙(Xe)之惰性氣體、一諸如三氟化硼(BF3 )、三氫化砷(AsH3 )或磷化氫(PH3 )之標準植入氣體、或是一諸如三氟化氮(NF3 )或氧(O2 )之活性氣體。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子源，其中該第二氣體包括至少下列之一：一諸如氬(Ar)或氙(Xe)之惰性氣體、一諸如三氟化硼(BF3 )、三氫化砷(AsH3 )或磷化氫(PH3 )之標準植入氣體、一諸如三氟化氮(NF3 )或氧(O2 )之活性氣體、或是一諸如十硼烷(B10 H14 )或十八硼烷(B18 H22 )之大型分子氣體。
- 如申請專利範圍第1項所述之離子源，更包括一連結至該抽取孔之抽取電極組件，其中該抽取電極組件可操作為用以自該離子源抽取離子以總括性地形成一離子束。
- 一種包含離子源之離子植入系統，包括：一第一電漿室，包含一電漿產生部件及一第一氣體入口，用以接收一第一氣體使得該電漿產生部件及該第一氣體進行交互作用以在該第一電漿室內產生一第一電漿，其中該第一電漿室更界定一開孔以自該第一電漿室抽取電子；以及一第二電漿室，包含一用於接收一第二氣體之第二氣體入口，其中該第二電漿室更界定一以流體通連於該第一電漿室開孔之開孔，以接收自其中抽取之電子，使得電子 與該第二氣體進行交互作用而在該第二電漿室內產生一第二電漿，該第二電漿室更界定一抽取孔以自該第二電漿室抽取離子；其中該第一電漿室更界定一抽汲孔以形成一進入一高度真空區域之通道，該高度真空區域並不位於該第二電漿室，其中該抽汲孔之範圍大小大於用以自該第一電漿室抽取電子之該第一電漿室的開孔之範圍大小。
- 如申請專利範圍第8項所述之離子植入系統，其中該電漿產生部件包括一陰極加熱器及一陽極。
- 如申請專利範圍第8項所述之離子植入系統，其中該電漿產生部件包括一RF天線。
- 如申請專利範圍第8項所述之離子植入系統，更包含一偏壓電源供應，用於在該第一及第二電漿室之間產生一相對電壓差以致使抽取自該第一電漿室之電子運送至該第二電漿室。
- 如申請專利範圍第8項所述之離子植入系統，更包括一連結至該抽取孔之抽取裝置，其中該抽取裝置可操作為用以自該離子源抽取離子以總括性地形成一離子束。
- 一種離子植入系統，包括：一雙電漿離子源，以產生一離子束；一離子束線組件，包括一質量分析器，用以自該離子源接收該離子束並提供經過質量分析後包含一預定質量-能量範圍離子之離子束；一調整開孔，用以改變該離子束之性質，包含加速、 減速、和聚焦；以及一終端站台，用以將該離子束植入一工作部件；其中該雙電漿離子源更包括：一第一電漿室，包含一電漿產生部件及一第一氣體入口，用以接收一第一氣體使得該電漿產生部件及該第一氣體進行交互作用以在該第一電漿室內產生包含電子的一第一電漿，其中該第一電漿室更界定一開孔以自該第一電漿室抽取電子；以及一第二電漿室，包含一用於接收一第二氣體之第二氣體入口，其中該第二電漿室更界定一與該第一電漿室開孔流體通連之開孔，以接收自其中抽取之電子，使得電子與該第二氣體進行交互作用而在該第二電漿室內產生一第二電漿，該第二電漿室更界定一抽取孔以自該第二電漿室抽取離子；其中該第一電漿室更界定一抽汲孔以形成一進入一高度真空區域之通道，該高度真空區域並不位於該第二電漿室，其中該抽汲孔之範圍大小大於用以自該第一電漿室抽取電子之該第一電漿室的開孔之範圍大小。
- 如申請專利範圍第13項所述之離子植入系統，其中該離子源更包括一連結至該抽取孔之抽取裝置，其中該抽取裝置可操作為用以自該離子源抽取離子以總括性地形成一離子束。
- 如申請專利範圍第13項所述之離子植入系統，其中 該離子源更包含一偏壓電源供應，用於在該第一及第二電漿室之間產生一相對電壓差以致使抽取自該第一電漿室之電子運送至該第二電漿室。
- 如申請專利範圍第13項所述之離子植入系統，其中該電漿產生部件更包括一陰極、一陽極、以及一RF天線。
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Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7980021B2 (en) * | 2008-07-09 | 2011-07-19 | Gerard Siatkowski | Apparatus and method for securing a bait fish to a fish hook |
| UA93634C2 (en) * | 2010-03-25 | 2011-02-25 | Сергей Владленович Ульянов | Jig |
| US9192150B1 (en) * | 2010-04-19 | 2015-11-24 | Curtis Palmer | Bait fish holder device |
| US8943737B1 (en) * | 2011-01-19 | 2015-02-03 | Curtis Palmer | Flasher fish attractor |
| US9044000B1 (en) * | 2012-08-04 | 2015-06-02 | Steven Grant Lumsden | Spin protection herring helmet |
| US20160015013A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Don Talbot | Fishing Lure |
| AU2017203893B2 (en) * | 2016-06-09 | 2022-01-06 | David Malcolm Stephens | Head for attachment to a Fish to form a Fishing Lure and a Method of forming a Lure Head |
| JP6618065B1 (ja) * | 2019-09-05 | 2019-12-11 | マドタチ株式会社 | ルアー |
| US11497200B1 (en) * | 2021-07-26 | 2022-11-15 | Kenneth Kim | Wing attachment for bait fish lures |
| US11889822B2 (en) * | 2022-05-13 | 2024-02-06 | Kyle Jackson | Live bait holder |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US339952A (en) * | 1886-04-13 | Bait for catching fish | ||
| US149123A (en) * | 1874-03-31 | Improvement in artificial fish for trolling-hooks | ||
| US104930A (en) * | 1870-07-05 | Improvement in mothow propbiilbbs | ||
| US2476553A (en) * | 1944-05-08 | 1949-07-19 | Huillier Wesley R L | Fishing lure |
| US2518593A (en) * | 1947-04-25 | 1950-08-15 | William V Bell | Bait-fish holder |
| US2467971A (en) * | 1947-04-25 | 1949-04-19 | Paul N Frair | Transparent fishing bait holder and protector |
| US2791059A (en) * | 1952-07-03 | 1957-05-07 | Victor A Holmberg | Bait fish lure for receiving a small fish as bait |
| US3197911A (en) * | 1964-04-27 | 1965-08-03 | Selmer O Rolfsness | Spinning fish bait lure and lure harness |
| US4067135A (en) * | 1976-08-12 | 1978-01-10 | Martin Raymond W | Fishing lure and bait therefor |
| US5063705A (en) * | 1982-12-16 | 1991-11-12 | Pool Richard B | Fishing lure |
| US4791751A (en) * | 1987-07-27 | 1988-12-20 | Francklyn Gilbert W | Adjustable bait-receiving fishing lure |
| US4869014A (en) * | 1987-07-27 | 1989-09-26 | Francklyn Gilbert W | Adjustable bait-receiving fishing lure |
| US4848023A (en) * | 1988-02-04 | 1989-07-18 | Ryder International Corporation | Fishing lure |
| US5027544A (en) * | 1989-06-28 | 1991-07-02 | Schlaegel Gene A | Fishing device |
| US4910907A (en) * | 1989-06-28 | 1990-03-27 | Schlaegel Gene A | Harness for bait |
| US4932154A (en) * | 1989-09-18 | 1990-06-12 | Robert Andreetti | Fishing rig method and apparatus |
| US5778593A (en) * | 1992-06-01 | 1998-07-14 | Wanabe Outdoors | Diving fishing lure |
| US5377442A (en) * | 1993-05-03 | 1995-01-03 | Gariglio; Barry | Bait rigging system |
| US5611168A (en) * | 1995-11-22 | 1997-03-18 | Schultz; Benjamin I. | Fishing lure with teeth and body closure |
| CA2198942C (en) * | 1997-03-03 | 2006-06-06 | Robert Horton | Natural bait holding fishing lure |
| US6073384A (en) * | 1998-05-04 | 2000-06-13 | Schlaegel; Gene A. | Fishing lure and bait harness |
| US6243982B1 (en) * | 2000-03-16 | 2001-06-12 | Danny R. Halterman, Jr. | Spinner for spinning lures |
| US6516552B2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-02-11 | Brian J. Hawkins | Reusable spoon bill for artificial and natural bait fish |
| US6658785B1 (en) * | 2001-06-19 | 2003-12-09 | Fulton L. Faulkner | Live bait fish lure |
| US6708442B2 (en) * | 2002-07-22 | 2004-03-23 | L & S Bait Company Of Florida, Inc. | Hood for artificial lure and baitfish |
| US7263798B2 (en) * | 2005-01-05 | 2007-09-04 | D.O.A., Inc. | Removable head for a fishing lure |
| US7257923B1 (en) * | 2005-08-09 | 2007-08-21 | Urbano Jr Leonard | Fishing lure with bait fish holder |
| US7481018B1 (en) * | 2006-12-22 | 2009-01-27 | Adams Michael D | Bait baiting apparatus |
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