TWI469188B - 具有含介質鰭片之絕緣導體的離子植入機終端結構 - Google Patents

Description

具有含介質鰭片之絕緣導體的離子植入機終端結構

本發明一般是關於離子植入，特別是關於具有含介質鰭片之絕緣導體的離子植入機終端結構。

離子植入是一種將雜質引入半導體晶圓的標準技術。在離子植入製程中，所希望的雜質材質可在離子源中電離，來自離子源的離子被加速以形成預定能量的離子束，並且離子束被指向半導體晶圓的前表面。離子束中的高能離子可穿入半導體晶圓的主體部份並嵌入半導體材質的晶格(crystalline lattice)。離子束可藉由束(beam)移動、晶圓移動或束移動和晶圓移動的組合而分佈於半導體晶圓的一定區域上。

離子植入機具有終端結構。終端結構有時被稱為“終端”或“高壓終端”，並可由導電材質(諸如金屬)來製造。終端結構可具有不同的幾何形狀以定義一空腔，並且離子源至少部份地設置於空腔內。終端結構被賦能至終端電壓以輔助來自離子源之離子的加速。終端結構以及離子植入機的其他組件和子系統典型地被接地外殼(grounded enclosure)包圍。當離子植入機運行時，接地外殼可保護人員免受高壓的危險。

習慣上使用空氣來隔離終端結構與該接地外殼。然而，由於在半導體晶圓的批量製造(volume manufacturing)中接地外殼的尺寸是有限的，終端結構和接地外殼之間的 空氣間隙的距離受到了制約。因此，大部份習知的離子植入機將終端結構的電壓限制到約200千伏(kV)。

有鑑於此，可以理解當前的終端結構技術存在顯著的問題和缺點。

本發明揭露了一種具有含介質鰭片之絕緣導體的離子植入機終端結構。在一實施例中，離子植入機終端結構可由含一個或多個介質鰭片之絕緣導體來實現。例如，離子植入機包括配置成提供離子束的離子源。離子植入機還包括定義空腔的終端結構，其中離子源至少部份地設置於空腔內。離子植入機更包括具有至少一介質鰭片的絕緣導體，介質鰭片設置於終端結構的外部附近以改變電場。

根據本實施例的其他方面，絕緣導體可配置成被賦能至第一電壓，並且終端結構可配置成被賦能至第一電壓。

根據本實施例的其他方面，第一電壓為至少400kV。

根據本實施例的其他方面，離子植入機包括耦接至終端結構和絕緣導體的托架(bracket)，並且托架配置成將絕緣導體支撑於上述外部的附近。

根據本實施例的另一方面，終端結構的外部更包括終端結構的頂部邊緣的週邊及終端結構的底部邊緣的週邊。同樣，絕緣導體更包括設置於頂部邊緣的週邊附近的頂部絕緣導體，及設置於底部邊緣的週邊附近的底部絕緣導體。

根據本實施例的另一方面，絕緣導體包括設置於絕緣體內的分段(grading)導體。

根據本實施例的其他方面，絕緣體可包括定義內部的管狀構件，分段導體設置於內部內。

根據本實施例的其他方面，絕緣體可包括氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚醯亞胺。

根據本實施例的另一方面，離子植入機包括至少一絕緣導體，絕緣導體包括設置於終端結構的外部附近的第一介質鰭片和第二介質鰭片。

根據本實施例的另一方面，終端結構的外部包括終端結構的第一側及終端結構的第二側，並且其中第一介質鰭片設置於終端結構的第一側附近，以及第二介質鰭片設置於終端結構的第二側附近。

根據本實施例的另一方面，離子植入機可包括至少一絕緣導體，絕緣導體包括設置於終端結構的外部附近的第一介質鰭片、第二介質鰭片和第三介質鰭片。

根據本實施例的另一方面，第一介質鰭片、第二介質鰭片和第三介質鰭片設置於終端結構的一側附近。

根據本實施例的其他方面，第一介質鰭片、第二介質鰭片和第三介質鰭片中之至少一者以不同長度來製造。

根據本實施例的其他方面，此至少一介質鰭片可包括分佈於絕緣導體的圓周面附近的多個介質鰭片。

根據本實施例的另一方面，多個介質鰭片均勻地分佈於絕緣導體的圓周面附近。

根據此實施例的另一方面，多個介質鰭片非均勻地分 佈於絕緣導體的圓周面附近。

在另一實施例中，離子植入機終端結構可實現為一種改良離子植入機的穩健性的方法。此方法可包括從離子源產生離子束，離子源至少部份地設置於由終端結構定義的空腔內，並且利用具有設置於終端結構的外部附近之至少一介質鰭片的絕緣導體來改變電場。

根據本實施例的其他方面，改變電場包括利用具有至少一介質鰭片的絕緣導體來改變切向電場。

根據本實施例的其他方面，改變電場更包括利用具有至少一介質鰭片的絕緣導體來增加追蹤距離。

根據本實施例的其他方面，藉由在絕緣導體的圓周面附近設置多個介質鰭片來利用絕緣導體以改變電場。

在另一個實施例中，離子植入機終端結構可利用含一個或多個介質鰭片之絕緣導體來實現。例如，離子植入機可包括具有含至少一介質鰭片之絕緣導體的終端結構，介質鰭片設置於終端結構的外部附近以改變電場。

根據本實施例的其他方面，離子源更包括配置成提供離子束的離子源。

根據本實施例的其他方面，離子源更包括耦接至終端結構和絕緣導體的托架，托架配置成將絕緣導體支撑於外部附近。

根據本實施例的其他方面，絕緣導體包括設置於絕緣體內的分段導體。

在另一個實施例中，終端結構可由具有一個或多個介 質鰭片之絕緣導體來實現。例如，終端結構可包括具有至少一介質鰭片的絕緣導體，介質鰭片設置於終端結構的外部附近以改變電場。

將參照附圖所示的範例性實施例更詳細地描述本發明。雖然下文參照範例性實施例來描述本發明，但應該理解本發明並不限於此。獲得本案教導的本領域熟知此項技藝者將意識到落在本發明範圍內並且本發明對其特別有用的其他實施方式、變更、實施例及其他使用領域。

本發明的實施例藉由提供介質鰭片以改變沿離子植入機中的跟蹤路徑之電場分佈來克服離子植入機所使用的現有終端結構的不足和缺點。應當注意的是，儘管下文中的描述是參照離子植入機終端結構來進行，但本終端結構可與其他裝置一起使用來改變導體結構附近的電場。因此，本發明並不限於下述實施例。

參照圖1，其顯示了根據本發明實施例的離子植入機100的方塊圖。離子植入機100可包括終端結構104，其有時被稱為“終端”或“高壓終端”。終端結構104可由導電材質(諸如金屬)製造。離子植入機100還包括設置於終端結構104的外部附近的絕緣導體103，以改變終端結構104周圍的電場。終端結構104和關聯的絕緣導體103可用於本領域熟知此項技藝者習知的許多離子植入機內。因此，圖1中的離子植入機100僅是離子植入機的一實施例。

離子植入機100更包括離子源102、氣體盒106、質量 分析器120、解析孔122、掃描器124、角度修正磁鐵126、端站128以及控制器118。離子源102配置成提供離子束152。離子源102可產生離子並包括從氣體盒106接收氣體的離子腔。氣體盒106可提供要電離的氣體源至離子腔。另外，氣體盒106還可包含其他組件(諸如電源)。電源可包括弧、細絲和運行離子源102的偏置電源。離子源和氣體盒的結構和操作是本領域熟知此項技藝者所習知的。

質量分析器120可包括一解析磁鐵，其偏轉離子使得所希望的離子種類經過解析孔122，而不希望的種類不經過解析孔122。儘管為了便於清楚說明，顯示了約45度的偏轉，但質量分析器120可依據離子種類的質量及電荷狀態的不同將所希望的離子種類偏轉90度，並將不希望的離子種類偏轉不同的角度。掃描器124(位於解析孔122的下游)可包括用以掃描離子束152的掃描電極。角度修正磁鐵126偏轉所希望的離子種類的離子以將散發的離子束路徑轉換成具有實質平行的離子軌道(trajectory)之近似準直的離子束路徑。在一實施例中，角度修正磁鐵126將所希望的離子種類的離子偏轉45度。

端站128可將一個或多個工件140(例如，晶圓和/或待植入的其他材質)支撑於離子束152的路徑中，使得所希望的離子種類植入於各工件140內。各工件140可由壓盤142支撑。端站128可包括本領域習知的其他組件和子系統，例如，晶圓處理(handling)系統150，以將工件140從不同停候處(holding area)物理移動到壓盤142以及從壓盤 142來移動工件140。當晶圓處理系統150從停候處將工件140移動至壓盤142時，可使用已知技術將工件140鉗夾(clamp)在壓盤142上，例如靜電晶圓鉗夾，其中利用靜電力將晶圓鉗夾在壓盤上。端站128也可包括本領域習知的壓盤驅動系統152來以所希望的方式移動壓盤142。壓盤驅動系統152可被稱為機械掃描系統。

控制器118可從離子植入機100的組件接收輸入資料並對其進行控制。為了清楚說明，在圖1中並未繪示從控制器118至離子植入機100的組件之輸入/輸出路徑。控制器118可以是或包括通用型電腦(general－purpose computer)或通用型電腦網路，其可程式化成執行所希望的輸入/輸出功能。控制器118還包括其他電子電路或組件，例如專用積體電路(application specific integrated circuit)、其他硬體或可程式化的電子裝置、離散元件電路(discrete element circuit)等。控制器118還可包括用戶介面裝置(諸如觸摸屏、用戶指向裝置(user pointing device)、顯示器、印表機等)以允許用戶輸入命令和/或資料和/或監控離子植入系統100。控制器118還包括通訊裝置和資料儲存裝置。

提供至工件140表面的離子束152可為掃描離子束。其他離子植入系統可提供點狀束或帶狀束。依據點狀束的特性，一實例中的點狀束可具有特定直徑之近似圓形的橫截面。帶狀束可具有大的長寬比並可至少與工件140一樣寬。使用帶狀束或固定點狀束的系統不需要掃描器124。離子束152可為任何類型的帶電粒子束，例如，用以植入 工件140的高能離子束。工件140可採用各種實體形狀，例如常見的碟狀。工件140可為由要使用離子束152進行植入之由任意類型的半導體材質(諸如矽或他其材質)製造的半導體晶圓。

離子源102、氣體盒106和終端電子裝置105可定位於由終端結構104定義的空腔110內。終端電子裝置105可控制終端結構104內之組件的操作，並且還能够與控制器118進行通訊。擷取電源107可耦接至離子源102。擷取電源107可提供電壓位準(Vx)來從離子源102擷取並加速離子。在一實施例中，擷取電源可提供20 kV至120 kV範圍內的電壓(Vx)。

另一加速電源109可耦接於終端結構104和接地外殼112之間以相對於地(ground)將終端結構104偏置於正電壓(Va)。在一實施例中，加速電源109可提供另一電壓位準(Va)，其最大電壓在200 kV至1,000 kV的範圍內，並且在一實施例中至少為400 kV。因此，在一些實例中，終端結構104可被賦能至200 kV至1,000 kV之間的高壓。在其他實例中，終端結構104根本不被賦能或賦能至僅取決於離子束152之所希望能量的標稱值(nominal value)。儘管為了描述清楚僅而繪示了一個加速電源109，但可以利用兩個或更多個電源來提供所希望的最大高壓位準(Va)。

在一些實例中，終端結構104在離子植入機100的操作期間被賦能到至少400 kV(例如，在一實施例中為670 kV)。絕緣導體103設置於終端結構104的外部附近以改 變終端結構104周圍的電場。絕緣導體103包括設置於導體周圍的絕緣體，絕緣體的介電强度大於75千伏/英吋(kV/inch)。由於導體的高壓和小半徑，導體表面上的電應力很高。因此，可將具有最佳厚度的絕緣體設置於導體周圍以降低電應力。絕緣導體103可由設置於導體周圍的單個連續絕緣材質製成或由設置於導體周圍的絕緣材質區段部份來製成。同樣，一旦電場線離開絕緣導體103的絕緣體，電壓將降低。藉此，相較於不具有這些絕緣導體的終端結構而言，絕緣導體103降低了終端結構104和接地外殼112之間的空氣間隙111中的電應力，並有助於在空氣間隙111內形成更均勻的電場。換句話說，絕緣導體103可起到電應力屏蔽的功能。因此，在相同的合理尺寸的接地外殼112內，終端結構104可被賦能至更高的電壓位準，例如至少600千伏，而不是200千伏。或者，對於在約200千伏及更低之相同較低終端電壓下的操作而言，相較於僅採用空氣的絕緣方案，絕緣導體103能够使空氣間隙111減少。

參照圖2，顯示了根據本發明實施例的終端結構104的透視圖。終端結構104可包括基座275、一個或多個耦接至基座275的直立側壁204以及耦接至一個或多個直立側壁204的頂部202。一直立側壁204可具有帶手柄242的門240以提供進入終端結構104之內腔的人員入口(access)。終端結構104的一直立側壁204可由一實心材質件或任意多個分離件製造而成。儘管已繪示為實心件，但 終端結構104的頂部202也可由形成一導體網格(mesh)的多個間隔導體製成，以允許空氣流經網格的開口。

一般而言，一個或多個絕緣導體設置於具有過量電應力的終端結構104的部份外表面周圍。如圖2所示，頂部絕緣導體201設置於終端結構104的頂部邊緣270的整個周邊附近，而底部絕緣導體203設置於終端結構104的底部邊緣272的整個周邊附近。儘管頂部和底部絕緣導體201和203定位於各自邊緣270、272的整個周邊附近，但其他實施例可具有放置絕緣導體的附加外部或其他外部。這些部份可包括但不限於水平邊緣、垂直邊緣、拐角以及終端結構104與外部部件交界的開口或介面。外部部件可包括發電機或應用介面。在一實例中，球形絕緣導體定位於終端結構104的拐角附近。

多個托架208可耦接至終端結構104和關聯的絕緣導體201、203，以將絕緣導體201、203支撑於終端結構104的外部附近。托架的數量和位置取决於絕緣導體201、203的特性、終端結構104的幾何形狀以及托架的類型。托架可具有一長度以使絕緣導體201和203能定位成距終端結構104的外部所希望的距離。所希望的距離從幾乎為零(近似接觸)至周圍空氣間隙所允許的最大距離。在一實施例中，所希望的距離至少為1.5英吋。托架(例如托架208)可由導電或非導電材質或者包括導電和非導電材質的複合材質製成。

參照圖3，其顯示了根據本發明實施例的沿圖2的線 A－A的絕緣導體201的一實施例的橫截面圖。絕緣導體201包括設置於導體302周圍的絕緣體205，絕緣體205的介電强度大於75千伏/英吋。在一實施例中，絕緣體205可為固體絕緣體。固體絕緣體可包括但並不限於複合泡沫(syntactic foam)、氯化聚氯乙烯(chlorinated polyvinyl chloride,CPVC)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)、乙烯三氟氯乙烯(ethylene chlorotrifluoroethylene,ECTFE)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)或聚醯亞胺(polyimide)(如kapton)。複合泡沫可包括設置於填充複合物(諸如環氧樹脂或矽)周圍的中空玻璃球(hollow glass spheres)和/或聚合體小球。在一實施例中，對於0.25英吋厚的測試實例，複合泡沫絕緣體的平均介電强度約300千伏/英吋。在其他實施例中，固體絕緣體的介電强度大於150千伏/英吋。或者，絕緣體205可具有定義內腔的腔壁(chamber wall)，並且內腔填充液體絕緣體或氣體絕緣體。液體絕緣體可包括但並不限於油。氣體絕緣體可包括但並不限於二氧化碳(carbon dioxide,CO₂ )、六氟化硫(sulphur hexafluoride,SF₆ )或加壓的空氣。一些氣體可不必加壓，這取决於其非加壓的介電强度。也可以採用真空絕緣和/或任意組合來形成一種複合絕緣。導體302可為具有中空橫截面或實心橫截面的高壓導體。絕緣導體201可製成單個整體或由絕緣導體區段接合而成。

電源310可對終端結構104及導體302進行賦能。在一實施例中，電源310配置成將導體302賦能至第一電壓， 並且將終端結構104賦能至相同的第一電壓(例如，終端電壓(Vt))。在一實施例中，此終端電壓為至少400 kV。在一實例中，此終端電壓也可為DC電壓。如果托架208由導電材質製成，電源310可提供電壓至終端結構104，其同樣可經由導電托架208提供至導體302。如果托架208由非導電材質製造，獨立的導體308可將電源310電性耦接至導體302。導體308可經托架208中的開口來饋送。使用獨立的導體308還能夠使導體302被賦能至不同於終端電壓(Vt)的電壓位準。

非加壓的空氣可存在於終端結構104及絕緣導體201周圍的接地外殼112內。在假定的條件下，非加壓的空氣的介電强度小於或等於約75千伏/英吋。此介電强度可隨相對濕度、離子植入機具體位置的海拔(即，空氣壓力)、分離距離及電極表面光潔度而改變。溫度同樣影響空氣的擊穿强度(breakdown strength)。本質上，溫度和壓力(PV＝nRT)變化顯示了實際改變的是空氣密度。空氣密度透過壓力和溫度而影響擊穿強度。

作為對這些變化的安全考量，在一實例中，採用小於或等於空氣之45千伏/英吋的介電强度可作為設計規則。在任何情況下，希望絕緣導體201外部的電場應力降低至與針對空氣而選擇之設計規則一致的值，即使終端結構104被賦能至600至1,000 kV。以這種方式，絕緣導體201和接地外殼112之間的剩餘空氣間隙(例如，距離D1)足以在不發生電性擊穿(例如，電弧放電)的情况下來絕緣該終 端結構104。

絕緣導體201的幾何形狀因此可選擇成使絕緣導體201外表面的電場應力低於針對空氣而選擇的設計規則。在一些實施例中，依據選擇的特定絕緣體的介電强度和針對絕緣體205表面的空氣所使用的設計規則，絕緣體205的外徑(OD1)可在8英吋和16英吋之間。依據絕緣體205中的可用空間及導體302的直徑，導體302的中心從絕緣體205的中心319偏離的偏離距離(OS1)在從0至3.0英吋的範圍內。在一特定實施例中，絕緣體205是外徑(OD1)為11英吋的複合泡沫，導體302的直徑為4英吋，並與絕緣體205的中心間隔3.0英吋的偏離距離(OS1)，並且托架208的長度能使絕緣導體201定位成距終端結構104約1.5英吋的距離(D2)。

此外，當連接至電源310時絕緣導體201產生靜電力並因此吸引金屬和非金屬粒子。同樣，覆蓋該導體302的絕緣材質205可呈現靜電特性並因此吸引金屬和非金屬粒子。金屬和非金屬粒子存在於絕緣導體201表面上可能會危害終端結構104的高電壓性能。

金屬和非金屬粒子可存在於終端結構104和接地外殼112之間的空氣間隙111中。金屬和非金屬粒子可被吸引至絕緣導體201的表面上，並引起周圍空氣的擊穿。絕緣導體201的表面上的電場應力可引起周圍空氣的擊穿。絕緣導體201表面上的電場應力可包括切向電場應力和法向電場應力。位於絕緣導體201表面上的金屬和非金屬粒子 可產生大量電場應力並且引起粒子周圍空氣擊穿並形成電暈放電(corona discharge)。由電暈形成的帶電粒子可由沿絕緣導體201表面的切向電場驅動並形成閃絡(flashover)或電弧(arc)。藉由消除或降低該絕緣導體201表面上的切向電場應力可降低閃絡或電弧。藉由在絕緣導體201的表面上提供介質鰭片320來中斷切向電場的連續流動，使絕緣導體201更能抵抗該絕緣導體201表面上的粒子(即，局部電場應力)。

單個或多個介質鰭片320可位於絕緣導體201的外周面上的不同位置以中斷切向電場應力並提供零切向電場應力區域，藉此使絕緣導體201更能抵抗金屬和非金屬粒子的積聚。同樣，介質鰭片320可改變沿追蹤路徑(tracking path)的電場應力分佈，並延長表面追蹤長度。如圖3所示，二介質鰭片320可平行延伸至終端結構104的頂部、基座或側壁。介質鰭片320的尺寸可設計成足以中斷絕緣導體201表面上的切向電場。例如，介質鰭片320可近似為4英吋長且2英吋寬。同樣，介質鰭片320可定位於距終端結構201一定距離(D3)。例如，介質鰭片320可定位成距離終端結構104近似為4.3英吋。此外，介質鰭片320和絕緣導體201的連接部可彎曲或具有平滑表面以降低電場應力。介質鰭片320中斷切向電場並且藉此提供間斷的表面放電路徑並降低絕緣導體201對不希望粒子之存在的敏感度。

參照圖4，其顯示了根據本發明實施例的沿圖3所示 的絕緣導體201表面之電場應力的曲線圖。圖4繪示了沿絕緣導體201表面之周向距離的切向電場應力、法向電場應力以及總電場應力的圖形。如Y軸所示，以千伏每英吋(kV/in)為單位來量測絕緣導體201表面上的電場應力。從與終端結構104的連接處開始沿周面並返回此連接處的絕緣導體201的周向距離繪示於X軸上。例如，第一介質鰭片320可近似位於沿絕緣導體201表面的周向距離的8英吋標記處。因此，如圖4所示，在第一介質鰭片320的位置處，絕緣導體201表面上的切向電場應力低於零。同樣，第二介質鰭片320可近似位於沿絕緣導體201表面的周向距離的32英吋標記處。在第二介質鰭片320位置處，絕緣導體201表面上的切向電場應力同樣低於零。

參照圖5，其顯示了根據本發明實施例的沿圖2的線A－A的絕緣導體201的另一實施例的橫截面圖。三個不同尺寸的介質鰭片320可平行於終端結構104的頂部、基座或側壁而定位。同樣，多個介質鰭片320可平行於終端結構104的多個側壁204而定位。根據不同實施例，介質鰭片320可彼此緊鄰或彼此遠離地成簇定位。如圖5所示，介質鰭片320的長度可以變化。例如，中間介質鰭片320的長度可近似兩倍於位於其兩側的介質鰭片320。此外，根據不同實施例，介質鰭片320的寬度可以變化。

參照圖6，其顯示了根據本發明實施例的沿圖5所示的絕緣導體201表面之電場應力的曲線圖。圖6繪示了沿絕緣導體201表面的周向距離的切向電場應力、法向電場 應力及總電場應力的曲線圖。如Y軸所示，以千伏每英吋(KV/in)為單位來量測該絕緣導體201表面上的電場應力。從與終端結構104的連接處開始沿周面並回到連接處之絕緣導體201的周向距離繪示於X軸上。如圖6中所示，沿絕緣導體201表面之周向距離的多個位置處的切向電場應力低於零。沿絕緣導體201表面的切向應力低於零的多個位置指示了圖5中所示的三個介質鰭片320的位置。

參照圖7，其顯示了根據本發明實施例的沿圖2之線A－A的絕緣導體201的另一實施例的橫截面圖。多個介質鰭片320繞絕緣導體201的周面而均勻地間隔著。同樣，多個介質鰭片320可繞絕緣導體201的周面而非均勻地間隔著。根據不同實施例，介質鰭片320的尺寸可繞絕緣導體201的周向距離而發生變化。此外，介質鰭片320的寬度可繞絕緣導體201的周向距離而發生變化。

參照圖8，其顯示了根據本發明實施例的沿圖7所示的絕緣導體103表面的靜電應力的曲線圖。圖8繪示了沿絕緣導體201表面之周向距離的切向電場應力、法向電場應力及總電場應力。如Y軸所示，可以千伏每英吋(KV/in)為單位來量測絕緣導體201表面上的電場應力。從與終端結構104的連接處開始沿周面並回到連接處之絕緣導體201的周向距離繪示於X軸上。如圖8所示，沿絕緣導體201的周向距離的多個位置處的切向電場應力低於零。切向應力低於零的多個位置繪示了圖7所示之多個介質鰭片320的位置。

本發明並不限於由本案所描述的特定實施例所限定的範圍。實際上，除了本案已描述的實施例，本發明的其他各種實施例和潤飾是本領域孰知此技藝者透過前述描述和附圖顯而易見的。因此，這些其他實施例和潤飾旨在落入本發明的範圍。此外，儘管本發明已在用於特定目的之特定環境中以特定實施例為背景進行了描述，但本領域熟知此項技藝者應意識到其效用並不限於此，並且本發明可有利地用於出於任意目地的任意環境中。因此，以下闡明的申請專利範圍應根據本發明的最寬範圍和精神來進行解釋。

100‧‧‧離子植入機

102‧‧‧離子源

103‧‧‧絕緣導體

104‧‧‧終端結構

105‧‧‧終端電子裝置

106‧‧‧氣體盒

107‧‧‧擷取電源

109‧‧‧加速電源

110‧‧‧空腔

111‧‧‧空氣間隙

112‧‧‧接地外殼

118‧‧‧控制器

120‧‧‧質量分析器

122‧‧‧解析孔

124‧‧‧掃描器

126‧‧‧角度修正磁鐵

128‧‧‧端站

140‧‧‧工件

142‧‧‧壓盤

150‧‧‧晶圓處理系統

152‧‧‧離子束

201‧‧‧頂部絕緣導體

202‧‧‧頂部

203‧‧‧底部絕緣導體

204‧‧‧直立側壁

205‧‧‧絕緣體

208‧‧‧托架

240‧‧‧門

242‧‧‧柄

270‧‧‧頂部邊緣

272‧‧‧底部邊緣

275‧‧‧基座

302‧‧‧導體

308‧‧‧導體

310‧‧‧電源

319‧‧‧中心

320‧‧‧介質鰭片

D1‧‧‧距離

D2‧‧‧距離

D3‧‧‧距離

OD1‧‧‧外徑

OS1‧‧‧偏離距離

為了便於更好地理解本發明，現在參照附圖，其中相似的標號表示相似的元件。這些附圖不應解釋為限制本發明，而旨在作為範例性的解釋。

圖1是根據本發明實施例的離子植入機的方塊圖。

圖2是根據本發明實施例的圖1的離子植入機終端結構的透視圖。

圖3是根據本發明實施例的沿圖2的線A－A的絕緣導體的一實施例的橫截面圖。

圖4是根據本發明的圖3所示之實施例的電場應力的曲線圖。

圖5是根據本發明實施例的沿圖2的線A－A的絕緣導體的另一實施例的橫截面圖。

圖6是根據本發明的圖5所示之實施例的電場應力的 曲線圖。

圖7是根據本發明實施例沿圖2的線A－A的絕緣導體的另一實施例的橫截面圖。

圖8是根據本發明的圖7所示之實施例的電場應力的曲線圖。

104‧‧‧終端結構

112‧‧‧接地外殼

201‧‧‧頂部絕緣導體

205‧‧‧絕緣體

208‧‧‧托架

302‧‧‧導體

308‧‧‧導體

310‧‧‧電源

319‧‧‧中心

320‧‧‧介質鰭片

D1‧‧‧距離

D2‧‧‧距離

D3‧‧‧距離

OD1‧‧‧外徑

OS1‧‧‧偏離距離

Claims (25)

1. 一種離子植入機，包括：離子源，配置成提供離子束；終端結構，定義一空腔，所述離子源至少部份地設置於所述空腔內；絕緣導體，具有至少一介質鰭片，所述介質鰭片設置於所述終端結構的外部附近以改變電場。
2. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，其中所述絕緣導體配置成被賦能至第一電壓，並且所述終端結構配置成被賦能至所述第一電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之離子植入機，其中所述第一電壓為至少400kV。
4. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，更包括耦接至所述終端結構和所述絕緣導體的托架，所述托架配置成將所述絕緣導體支撑於所述外部附近。
5. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，其中所述終端結構的所述外部包括所述終端結構的頂部邊緣的周邊及所述終端結構的底部邊緣的周邊，並且所述絕緣導體包括設置於所述頂部邊緣周邊附近的頂部絕緣導體以及設置於所述底部邊緣周邊附近的底部絕緣導體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，其中所述絕緣導體包括設置於絕緣體內的導體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之離子植入機，其中所述絕緣體包括定義一內部的管狀構件，所述導體設置於所 述內部內。
8. 如申請專利範圍第6項所述之離子植入機，其中所述絕緣體包括氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯亞胺或矽複合泡沫。
9. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，其中所述至少一介質鰭片包括設置於所述終端結構的所述外部附近的第一介質鰭片和第二介質鰭片。
10. 如申請專利範圍第9項所述之離子植入機，其中所述終端結構的所述外部包括所述終端結構的第一側及所述終端結構的第二側，並且所述第一介質鰭片設置於所述終端結構的所述第一側附近以及所述第二介質鰭片設置於所述終端結構的所述第二側附近。
11. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，其中所述至少一介質鰭片包括設置於所述終端結構的所述外部附近的第一介質鰭片、第二介質鰭片及第三介質鰭片。
12. 如申請專利範圍第11項所述之離子植入機，其中所述第一介質鰭片、所述第二介質鰭片及所述第三介質鰭片設置於所述終端結構的一側附近。
13. 如申請專利範圍第11項所述之離子植入機，其中所述第一介質鰭片、所述第二介質鰭片及所述第三介質鰭片中之至少一者以不同長度來製造。
14. 如申請專利範圍第1項所述之離子植入機，其中所述至少一介質鰭片包括繞所述絕緣導體的周向表面而分佈 的多個介質鰭片。
15. 如申請專利範圍第14項所述之離子植入機，其中所述多個介質鰭片繞所述絕緣導體的所述周向表面而均勻地分佈。
16. 如申請專利範圍第14項所述之離子植入機，其中所述多個介質鰭片繞所述絕緣導體的所述周向表面而非均勻地分佈。
17. 一種改良離子植入機穩健性的方法，包括：從離子源產生離子束，所述離子源至少部份地設置於由終端結構定義的空腔內；利用設置於所述終端結構的外部附近的具有至少一介質鰭片的絕緣導體來改變電場。
18. 如申請專利範圍第17項所述之改良離子植入機穩健性的方法，其中改變所述電場包括利用所述具有至少一介質鰭片的絕緣導體來改變切向電場。
19. 如申請專利範圍第17項所述之改良離子植入機穩健性的方法，其中改變所述電場更包括利用所述具有至少一介質鰭片的絕緣導體來增加追蹤距離。
20. 如申請專利範圍第17項所述之改良離子植入機穩健性的方法，其中藉由繞所述絕緣導體的周向表面而設置多個介質鰭片來利用所述絕緣導體以改變所述電場。
21. 一種離子植入機，包括：終端結構；以及絕緣導體，所述絕緣導體具有至少一介質鰭片，所述 介質鰭片設置於所述終端結構的外部附近以改變電場。
22. 如申請專利範圍第21項所述之離子植入機，更包括配置成提供離子束的離子源。
23. 如申請專利範圍第21項所述之離子植入機，更包括耦接至所述終端結構及所述絕緣導體的托架，所述托架配置成將所述絕緣導體支撐於所述外部附近。
24. 如申請專利範圍第21項所述之離子植入機，其中所述絕緣導體包括設置於絕緣體內的導體。
25. 一種用於離子植入機的終端結構，包括：絕緣導體，具有至少一介質鰭片，所述介質鰭片設置於所述終端結構的外部附近以改變電場。