TWI697024B - 加速器/減速器、離子植入系統及控制加速器/減速器中的離子束的方法 - Google Patents

加速器/減速器、離子植入系統及控制加速器/減速器中的離子束的方法 Download PDF

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Abstract

本文中提供加速器/減速器、離子植入系統及用於控制加 速器/減速器內的離子束的方面。在示例性方面中，一種離子植入系統包括：離子源，用於產生離子束；以及終端抑制電極，耦合至終端，其中所述終端抑制電極用以經由所述終端抑制電極的孔傳導所述離子束，並從第一電壓源對所述離子束施加第一電位。所述系統還包括透鏡，所述透鏡耦合至所述終端並鄰近所述終端抑制電極安置，其中所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，並從第二電壓源對所述離子束施加第二電位。在示例性方面中，所述透鏡與所述終端抑制電極電絕緣並獨立地受到驅動，因此能夠實現增大的離子束電流操作範圍。

Description

加速器/減速器、離子植入系統及控制加速器/ 減速器中的離子束的方法
本發明大體涉及用於製造電子裝置的技術，且更具體地說，涉及控制束線離子植入機中的離子束的元件及方法。
離子植入是經過轟擊將摻雜物(dopant)或雜質引入至襯底中的過程。在半導體的製造中，引入所述摻雜物以改變電特性、光學特性、或機械特性。舉例來說，可將摻雜物引入至本征半導體襯底中，以改變所述襯底的傳導性的類型及級別。在積體電路(integrated circuit，IC)的製造中，精確的摻雜分佈(doping profile)提供經改善的積體電路性能。為了實現所期望的摻雜分佈，可以各種劑量及各種能量級別、以離子的形式植入一或多種摻雜物。
傳統的離子植入系統可包括離子源及一連串束線元件。所述離子源可包括產生所期望的離子的腔室。所述離子源也可包括電源及靠近所述腔室安置的提取電極總成。所述束線元件可包 括例如品質分析器(mass analyzer)、第一加速或減速平臺、准直器(collimator)及第二加速或減速平臺。與用於操控光束的一連串光學透鏡非常類似，所述束線元件可對具有所期望的物質、形狀、能量及其他品質的離子或離子束進行過濾、聚焦及操控。所述離子束穿過所述束線組件且可被引導射向安裝於台板(platen)或壓板(clamp)上的襯底。所述襯底可通過設備(有時被稱作轉動平臺(roplat))在一或多個維度中移動(例如平移(translate)、旋轉、及傾斜)。
在某些應用中，舉例來說，增大離子束電流以增加欲被植入的襯底的生產量(throughput)可為有用的。可採用束線離子植入機在例如1keV與300keV之間的能量範圍內植入襯底。這為在不同離子能量下處理安排用於各種植入物的襯底(例如矽晶片)提供靈活性。為了界定植入能量，離子束可通過離子源與欲被植入的襯底之間的束線離子植入機中的各種元件(例如加速器)進行加速及/或減速。
現有的加速器可局限於終端電極、聚焦電極及接地電極，其中所述加速器從終端接收離子束。除現有的加速器之外，當離子束電流過高(例如對於195keV的As+束而言高於9mA)時，所述束可被欠聚焦(under-focused)，且因此，由於束傳輸損耗而不能夠經由束線輸送。因此，植入所述晶片可用的離子束電流受到限制，從而導致差的生產量。另一方面，當離子束電流過低(例如對於300keV的B+束而言低於0.5mA)時，所述束可變為過聚焦 (over-focused)，且因此不能夠被適當地輸送至所述晶片。
有鑒於上述內容，本發明提供一種用於例如在加速器中控制離子束的設備、系統及方法。在示例性方面中，本發明的一種離子植入系統包括：離子源，用於產生離子束；以及終端抑制電極，耦合至終端，其中所述終端抑制電極用以經由所述終端抑制電極的孔傳導所述離子束，並從第一電壓源對所述離子束施加第一電位。所述系統還包括透鏡，所述透鏡耦合至所述終端並鄰近所述終端抑制電極安置，其中所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，並從第二電壓源對所述離子束施加第二電位。在示例性方面中，所述透鏡與所述終端及所述終端抑制電極電絕緣並獨立地受到驅動，因此使得所述透鏡能夠在增加的離子束電流操作範圍內獨立地受到驅動。所述系統還包括：聚焦電極，用以從所述透鏡接收所述離子束，其中所述聚焦電極用以對所述離子束施加第三電位；以及接地電極總成，用以從所述聚焦電極接收所述離子束。
根據本發明的一種示例性設備可包括第一電極，所述第一電極用以經由所述第一電極的孔傳導所述離子束，並對所述離子束施加第一電位。所述設備還包括鄰近所述第一電極的透鏡，所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，並對所述離子束施加第二電位，所述第二電位是獨立於所述第一電位來施加。所述設備還包括：第二電極，用以從所述透鏡接收所述離子束；以及第 三電極總成，用以從所述第二電極接收所述離子束。
根據本發明的一種示例性系統可包括：離子源，用於產生離子束；以及終端抑制電極，耦合至終端。所述終端抑制電極可用以經由所述終端抑制電極的孔傳導所述離子束，並從第一電壓源對所述離子束施加第一電位。所述系統還包括透鏡，所述透鏡耦合至所述終端並鄰近所述終端抑制電極安置，其中所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，並從第二電壓源對所述離子束施加第二電位。所述第一電位與所述第二電位可分別獨立地受到控制，且所述透鏡可與所述終端抑制電極電絕緣。所述系統還包括：聚焦電極，用以從所述透鏡接收所述離子束，所述聚焦電極用以對所述離子束施加第三電位；以及接地電極總成，用以從所述聚焦電極接收所述離子束。
根據本發明的一種示例性方法可包括：對第一電極施加第一電位，以沿離子束線並經由所述第一電極的孔傳導所述離子束；對透鏡施加第二電位，以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，其中所述透鏡鄰近所述第一電極安置，且其中所述第一電位與所述第二電位是分別由不同的電壓源產生。所述方法還可包括：在第二電極處接收所述離子束；以及在第三電極總成處從所述第二電極接收所述離子束。
100:離子植入機
102:離子源
104:離子束
106:分析器磁鐵
108:品質分辨縫隙
110:掃描器
112:准直器
114:襯底平臺
116:襯底
118:加速器/減速器
120:驅動系統
122:第一電極
123:第一電壓源/高電壓電源
124:終端
125:第二電壓源
126、134:孔
127:第三電壓源/聚焦電源
129:第四電壓源
130:透鏡/終端透鏡
138:絕緣體
140:第一連接器
142:第二連接器
144:第二電極
148:第三電極總成
152:接地電極
154:接地抑制電極
156:接地組件
158:耦合器
160:縱向軸
166:第四電極
170:方法/示例性方法
172、174、176、178、180:方塊
A、B、C:點
Vaccel:第四電位
Vfocus:第三電位/聚焦電壓
Vlens:第二電位/第二電壓源/電壓/電位/透鏡電壓
Vsupp:第一電極電位/第一電壓源/抑制電壓/第一電位
W:寬度
X、Y、Z:方向
圖1是說明根據本發明的離子植入系統的示意圖。
圖2是說明根據本發明的圖1中所示離子植入系統的加速器的側面剖視圖。
圖3是說明根據本發明的圖1中所示離子植入系統的加速器的正面剖視圖。
圖4是根據本發明的圖1中所示加速器的透鏡的正視圖。
圖5A至5B是說明根據本發明的圖1中所示加速器及離子束的側面剖視圖。
圖6是說明根據本發明的圖1中所示離子植入系統的加速器的另一實施例的側面剖視圖。
圖7是說明根據本發明的示例性方法的流程圖。
所述圖式未必按比例繪製。所述圖式僅為表示形式，並不旨在描繪本發明的特定參數。所述圖式旨在繪示本發明的示例性實施例，且因此不被視為對範圍進行限制。在所述圖式中，相同的編號表示相同的元件。
此外，為說明性清晰起見，可省略某些圖中的某些元件、或不按比例說明某些元件。為說明性清晰起見，所述剖視圖可呈“切片(slice)”或“近視(near-sighted)”剖視圖的形式，省略另外在“真實的(true)”剖視圖中可見的某些背景線。此外，為清晰起見，可省略某些圖式中的某些參考編號。
以下，將參照其中示出有系統及方法的實施例的附圖更充分地闡述根據本發明的所述系統及方法。所述系統及方法可以許多不同的形式進行實施且不應視為限制本文中所提出的實施例。相反，提供這些實施例以使本公開內容將通徹及完整，且將向所屬領域中的技術人員充分地傳達所述系統及方法的範圍。
為方便及清晰起見，在本文中將使用例如“頂部的(top)”、“底部的(bottom)”、“上部的(upper)”、“下部的(lower)”、“垂直的(vertical)”、“水準的(horizontal)”、“橫向的(lateral)”、及“縱向的(longitudinal)”等用語來闡述這些元件及其組成部件的相對位置及取向，每一用語是相對於出現在圖中的半導體製造裝置的元件的幾何形狀及取向。所述術語將包括特別提到的所述用詞、其派生詞及相似含義的用詞。
本文中所使用的以單數形式表述的及前面帶有用詞“一(a或an)”的元件或操作應被理解為也包括複數形式的元件或操作，除非明確地表述不得如此。此外，參照本發明的“一個實施例”並不旨在為限制性的。額外的實施例也可包含所表述的特徵。
如上所陳述，本文中提供一種用於例如在離子植入系統的加速器內控制離子束的設備、系統及方法。在示例性方面中，一種離子植入系統包括：離子源，用於產生離子束；以及終端抑制電極，耦合至終端，其中所述終端抑制電極用以經由所述終端抑制電極的孔傳導所述離子束，並從第一電壓源對所述離子束施加第一電位。所述系統還包括透鏡，所述透鏡耦合至所述終端並鄰近所述 終端抑制電極安置，其中所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，並從第二電壓源對所述離子束施加第二電位。
在示例性方面中，所述透鏡與所述終端抑制電極電絕緣並獨立地受到驅動，因此能夠實現增大的離子束電流操作範圍。具體來說，通過將所述終端抑制電極與可調節透鏡分離開，所述系統可增大所述離子束電流操作範圍(例如從0.1mA至25.7mA)，從而使得中等電流離子植入機能夠用於高劑量(例如在60keV至300keV的束能量範圍中)應用，例如電源裝置製作。
本文中所闡述的實施例涉及一種加速/減速柱，在本文中也被稱作加速器/減速器。所述加速器/減速器可為設置在束線離子植入機中的設備以控制期望供襯底使用的離子束。所述加速器/減速器可包括多個電極，每一電極用以傳輸所述離子束並對所述離子束施加電位，從而造成相對於參考值(例如地電位)來增大或減小所述離子束的電位(電壓)。所述加速器/減速器可因此在從離子源提取離子束之後，用於將所述離子束加速或減速至目標能量(例如所期望的植入能量)。所述加速器/減速器也可用於在離子能量及離子束的離子束電流範圍內提供所期望的束光學。因此，所述加速器/減速器可運行以輸出具有所期望的形狀、大小、准直性(collimation)、收斂性(convergence)或發散性(divergence)的離子束，每一者處於可接受的範圍內。所述加速器/減速器還包括以下更詳細闡述的可調節透鏡。
圖1以方塊形式繪示根據本發明的各種實施例的束線離 子植入機的俯視平面圖，所述束線離子植入機示出為離子植入機100。離子植入機100包括用以產生離子束104的離子源102。離子束104可被設置為點狀束或具有束寬(沿示出的笛卡爾座標的X方向)大於束高(沿Y方向)的橫截面的帶狀束。在本文中所使用的慣例中，Z方向指代與離子束104的中央射線軌跡平行的軸的方向。因此，Z方向以及X方向(垂直於Z方向)的絕對方向可在離子植入機100內的不同的點處發生變化，如圖1所示。
離子源102可包括離子腔室，在其中將供應至所述離子腔室的原料氣體(feed gas)離子化。這種氣體可為或可包括含有氫氣、氦氣、其他稀有氣體、氧氣、氮氣、砷、硼、磷、鋁、銦、銻、碳硼烷(carborane)、烷烴(alkane)、另一大分子化合物或其他p型摻雜物或n型摻雜物。所產生離子可通過一連串提取電極(未示出)從所述離子腔室提取以形成離子束104。在撞射於安置於襯底平臺114上的襯底116之前，離子束104可行進穿過分析器磁鐵(analyzer magnet)106、品質分辨縫(mass resolving slit)108、並穿過准直器112。在某些實施例中，襯底平臺114可用以至少沿Y方向掃描襯底116。
在圖1所示的實例中，離子束104可被設置為被掃描器110沿X方向掃描的點狀束，以提供具有相當於襯底116的寬度W的寬度的經掃描離子束。在其他實施例中，離子束104可被設置為帶狀束。在圖1所示的實例中，如對所屬領域中的普通技術人員而言將顯而易見，為清晰起見，省略用於操作離子植入機100 的其他束線組件。
離子植入機100還包括加速器/減速器118。如圖1中所示，加速器/減速器118可安置於離子源102與分析器磁鐵106之間的點A處。在其他實施例中，加速器/減速器118可安置在離子植入機100內的其他地點處，如點B或點C。加速器/減速器118可耦合至驅動系統120，驅動系統120可操作以相對於其他電極調節加速器/減速器118內的電極的位置。除此之外，這使得能夠以離子束104的給定離子能量來調節離子束104中的離子束電流。
在各種實施例中，離子植入機100可用以遞送用於“中等”能量離子植入或具有與單電荷離子的60keV至300keV的植入能量範圍對應的60keV至300keV的電壓範圍的離子束。如以下所論述，加速器/減速器118的透鏡與終端抑制電極電絕緣並獨立地受到驅動，因此能夠實現離子植入機100的增大的離子束電流操作範圍。
圖2至圖3分別繪示根據各種實施例的加速器/減速器118的側視圖及正視圖。在一個實施例中，加速器/減速器118包括終端124，終端124容納第一電極122及鄰近第一電極122安置的透鏡130，終端124用以從離子源102(圖1)接收離子束104。在一個實施例中，第一電極122可為耦合至終端124且用以經由形成於終端抑制電極中的孔126來傳導離子束104的終端抑制電極。第一電極122用以從第一電壓源123對離子束104施加第一電極電位(Vsupp)，以沿離子束線將離子束104傳遞至透鏡130， 透鏡130鄰近第一電極122定位，或者透鏡130定位在第一電極122的下游。透鏡130也耦合至終端124，且用以經由透鏡130的孔134來傳導離子束104並從第二電壓源125對離子束104施加第二電位(Vlens)。
如圖2至圖3所示，加速器/減速器118還包括絕緣體138，絕緣體138包括分別延伸穿過終端124的第一連接器140及第二連接器142。第一連接器140耦合至第一電極122及第一電壓源(Vsupp)，且第二連接器142耦合至所述透鏡130及第二電壓源(Vlens)，從而使得透鏡130能夠與終端124及第一電極122電絕緣，以實現第一電位與第二電位的獨立控制。在一個實施例中，第一連接器140及第二連接器142經由一組穿過所述終端形成的孔而延伸至加速器/減速器118的內部空腔(interior cavity)中。
加速器/減速器118還包括例如聚焦電極等第二電極144，第二電極144用以從透鏡130接收離子束104，其中第二電極144用以從第三電壓源127施加第三電位(Vfocus)。第二電極144可對第三電極總成148(例如接地電極總成)供應離子束104。在一個實施例中，第三電極總成148包括：接地電極152，具有形成於其中的孔；接地抑制電極154；以及接地組件156。第三電極總成148還包括耦合器158以用於將加速器/減速器118固定至離子植入機100內的鄰近組件。接地電極152、接地抑制電極154及接地元件156三者一起用以從第四電壓源129對離子束104施加第四電位(Vaccel)。
在操作加速器/減速器118的一個實例中，可以目標提取電壓(例如50kV)使用提取電極(未示出)從離子源102來提取離子束104(圖1)。這可為緊鄰離子源102的離子束104提供充足的所提取離子束電流，以向襯底116(圖1)遞送目標離子束電流或束劑量。加速器/減速器118可通過改變所提取離子束的電壓(電位)來調節由提取電極產生的離子束104的初始束電位，以賦予離子束104所期望的能量而供植入。
現在參照圖3至圖4，將更詳細地闡述示例性透鏡。在一個實施例中，透鏡130是用於從離子源102(圖1)提供束(例如離子束104)的終端透鏡。用語“終端”用於指代暴露出離子束104的最後一個透鏡。離子束104通常不在終端透鏡130處起源，而是從終端透鏡130輸出並傳給另一裝置或元件(例如第二電極144)。舉例來說，儘管透鏡130的準確操作可發生變化，但透鏡130通常可操作以將離子束104暴露至電場及/或磁場，以選擇所期望的物質或使所述物質穿過透鏡130而射至第二電極144上。可以特定的方式對從透鏡130發射的離子束104進行聚焦、使其平行或另外進行輸出。在一個實施例中，在離子束104中的離子或電子橫穿孔134的時間期間，透鏡130被保持在某個電壓(Vlens)處。在其他實施例中，透鏡130可與一或多個附加透鏡或離子植入機100的其他元件相組合而運作，以從加速器/減速器118提供所期望的輸出。
在一個實施例中，終端透鏡130的電位(Vlens)可相對於 終端124由高電壓電源123設定在-50kV至+50kV的範圍內。舉例來說，當透鏡130的電位相對於終端124及第一電極122而言為正值時，離子束104首先從第一電極122減速至透鏡130，並接著從透鏡130加速至第二電極144。因此，加速器/減速器118的聚焦能力得到有益的提高。
在一個實施例中，如圖5A中所示，當透鏡電壓(Vlens)被設定為+32kV(相對於終端124)、第二電極144的聚焦電壓(Vfocus)被設定為-125kV(相對於終端124)且第一電極122的抑制電壓(Vsupp)被設定為-2.4kV(相對於終端124)時，加速器/減速器118可將25.7mA As+束從70keV加速至195keV。因此，當離子束104從加速器/減速器118退出時，平行或近似平行於加速器/減速器118的縱向軸160而產生離子束104，其例如如由模擬離子束104所示。
在另一實例中，當終端透鏡130的電位相對於終端124及第一電極122而言為負值時，離子束104首先從第一電極122加速至透鏡130，且接著從透鏡130再次加速至第二電極(例如聚焦電極)144。因此，加速器/減速器118的聚焦能力顯著地降低。在一個實施例中，如圖5B中所示，當透鏡130的透鏡電壓(Vlens)被設定為-7kV(相對於終端124)、第二電極144的聚焦電壓(Vfocus)被設定為-70kV(相對於終端124)且第一電極122的抑制電壓(Vsupp)被設定為-7kV(相對於終端124)時，加速器/減速器118用以將0.5mA B+束從80keV加速至300keV，同時使得離子束104 在從加速器/減速器118退出時能夠與縱向軸160平行或近似平行，其如由模擬離子束104所示。因此，加速器/減速器118具有顯著較寬的離子束電流操作範圍(例如從近似0.1mA至25.7mA)。
在各種額外的實施例中，加速器可包括除圖2中所示的元件之外的額外元件。舉例來說，圖6說明包括安置於透鏡130與第二電極144之間的第四電極(例如終端電極)166的加速器/減速器118。第四電極166可通過防止聚焦電源127(即第三電壓源)與第一電壓源123之間的跨越通信來對聚焦電源127及第一電壓源123提供保護。相似地，圖6中所示的加速器/減速器118包括：第一電極122；透鏡130；以及絕緣體138，包括延伸穿過終端124的第一連接器140及第二連接器142。第一連接器140耦合至第一電極122及第一電壓源123，且第二連接器142耦合至透鏡130及第二電壓源125，因此透鏡130與終端124及第一電極122電絕緣，以實現第一電位(Vsupp)及第二電位(Vlens)的獨立控制。
現在參照圖7，其示出說明根據本發明額外實施例的用於控制離子束的示例性方法170的流程圖。將結合圖1至圖6中所示的表示形式來闡述方法170。
方法170包括在第一電極處從離子源接收離子束，如方塊172中所示。在某些實施例中，所述離子源被證明為是離子植入機的一部分。
方法170還包括對第一電極施加第一電位，以沿離子束線並經由所述第一電極的孔傳導所述離子束，如方塊174中所示。 在某些實施例中，所述第一電極是終端抑制電極。
方法170還包括對透鏡施加第二電位，以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，如方塊176中所示。在一個實施例中，所述透鏡鄰近所述第一電極安置，其中所述第一電位與所述第二電位分別是由不同的電壓源產生。在一個實施例中，經過延伸穿過絕緣體的第一連接器將所述第一電極耦合至第一電壓源，且經過延伸穿過所述絕緣體的第二連接器將所述透鏡耦合至第二電壓源，其中所述絕緣體使所述第一電極與所述透鏡電絕緣。
方法170還包括在第二電極處從所述透鏡接收所述離子束，如方塊178中所示。在一個實施例中，所述第二電極是聚焦電極。在一個實施例中，對所述第二電極施加第三電位，以經由所述第二電極的孔傳導所述離子束。
方法170還包括在第三電極總成處從所述第二電極接收所述離子束，如方塊180中所示。在一個實施例中，所述第三電極總成包括接地電極、接地抑制電極及地電位。在一個實施例中，對第三電極總成施加第四電位，以經由所述第三電極總成傳導所述離子束。
有鑒於上述內容，本文所公開的實施例實現了至少以下優點。第一，提供一種配置以在寬離子束電流操作中對離子束進行加速，從而導致生產量提高。具體來講，通過提供安置於終端抑制電極與聚焦電極之間的終端透鏡以及向所述透鏡提供獨立電源，中等電流離子植入機的生產能力可擴展至在近似60keV至300keV 的能量範圍內製造具有近似0.1mA至25mA的電流操作範圍的電源裝置。這是一種與具有1mA至9mA的相對窄的離子束電流操作範圍的現有技術加速器相比的改良。
第二，所述中等電流離子植入機可擴展至製造電源裝置，但應對所述離子植入機的總體結構做出最小的元件改變，從而降低成本且提高或維持生產量。
第三，與具有三(3)個電極(即終端電極、聚焦電極及接地電極)的現有技術離子束加速器/減速器的僅所述聚焦電極上的電壓是可調節的不同，本文中的實施例有利地提供具有五(5)個電極的加速器/減速器。具體來說，本發明實施例的加速器/減速器包括終端電極、透鏡抑制電極、透鏡、聚焦電極及接地電極，因此能夠實現三(3)個電壓(例如透鏡抑制電極上的電壓、透鏡上的電壓及聚焦電極上的電壓)。這些電壓中的每一者是獨立地可調節的，從而使得所述離子束加速器/減速器能夠對束光學具有更大的控制。
基於以上內容，所屬領域中的技術人員將認識到本發明具有廣泛的實用性及應用。除本文中所特別闡述的實施例及改編形式之外，本發明的許多實施例及改編形式、以及許多變型形式、潤飾及等效佈置將通過本發明及其以上說明顯而易見或由本發明及其以上說明合理地表明。因此，儘管已關於示例性實施例而在本文中詳細地闡述了本發明，但所屬領域中的技術人員將理解所述公開內容對於本發明是說明性的及示例性的，且是僅出於提供完 整的本發明及使本發明得到公開的目的。上述公開內容並不旨在被視為限制本發明或另外排除任何這種其他實施例、改編形式、變型形式、潤飾或等效佈置；本發明僅受隨附的權利要求書及其等效形式的限制。儘管本文中採用了特定用語，但僅在一般性及描述性的意義上來使用用語，而不是出於限制目的使用所述用語。
100:離子植入機
102:離子源
104:離子束
106:分析器磁鐵
108:品質分辨縫隙
110:掃描器
112:准直器
114:襯底平臺
116:襯底
118:加速器/減速器
120:驅動系統
A、B、C:點
W:寬度
X、Y、Z:方向

Claims (12)

  1. 一種加速器/減速器，用以控制離子束，其中所述加速器/減速器包括：第一電極，用以經由所述第一電極的孔傳導所述離子束，並對所述離子束施加第一電位；透鏡，鄰近所述第一電極，所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，並對所述離子束施加第二電位，所述第二電位是獨立於所述第一電位來施加；終端，容納所述第一電極及所述透鏡，其中所述終端從離子源接收所述離子束；絕緣體，包括各自延伸穿過所述終端的第一連接器及第二連接器，其中所述第一連接器耦合至所述第一電極及第一電壓源，所述第一電壓源施加所述第一電位，且其中所述第二連接器耦合至所述透鏡及第二電壓源，所述第二電壓源施加所述第二電位；第二電極，用以從所述透鏡接收所述離子束；以及第三電極總成，用以從所述第二電極接收所述離子束。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的加速器/減速器，其中所述加速器/減速器還包括安置於所述透鏡與所述第二電極之間的第四電極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的加速器/減速器，其中所述絕緣體使所述第一電極與所述透鏡電絕緣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的加速器/減速器，其中所述第一電極是終端抑制電極，且其中所述第二電極是用以對所述離子束施加第三電位的聚焦電極。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的加速器/減速器，其中所述第三電極總成包括：接地電極；接地抑制電極；以及接地組件，其中所述接地電極、所述接地抑制電極及所述接地組件用以對所述離子束施加第四電位。
  6. 一種離子植入系統，包括：離子源，用於產生離子束；以及加速器/減速器，其中所述加速器/減速器包括：終端；終端抑制電極，耦合至所述終端，所述終端抑制電極用以經由所述終端抑制電極的孔傳導所述離子束，並從第一電壓源對所述離子束施加第一電位；透鏡，耦合至所述終端並鄰近所述終端抑制電極安置，其中所述透鏡用以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束並從第二電壓源對所述離子束施加第二電位，所述第一電位與所述第二電位是獨立地受到控制，且其中所述透鏡與所述終端抑制電極電絕緣； 絕緣體，包括各自延伸穿過所述終端的第一連接器及第二連接器，其中所述第一連接器耦合至所述終端抑制電極及所述第一電壓源，且其中所述第二連接器耦合至所述透鏡及所述第二電壓源；聚焦電極，用以從所述透鏡接收所述離子束，所述聚焦電極用以對所述離子束施加第三電位；以及接地電極總成，用以從所述聚焦電極接收所述離子束。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的離子植入系統，其還包括安置於所述透鏡與所述聚焦電極之間的終端電極。
  8. 一種控制加速器/減速器中的離子束的方法，包括：對第一電極施加第一電位，以沿離子束線並經由所述第一電極的孔傳導所述離子束，其中經過絕緣體包括的第一連接器將所述第一電極耦合至第一電壓源，所述第一連接器延伸穿過終端，且所述第一電壓源施加所述第一電位；對透鏡施加第二電位，以經由所述透鏡的孔傳導所述離子束，其中所述透鏡鄰近所述第一電極安置，且其中所述第一電位與所述第二電位是由不同的電壓源獨立地產生，其中經過所述絕緣體包括的第二連接器將所述透鏡耦合至第二電壓源，所述第二連接器延伸穿過所述終端，且所述第二電壓源施加所述第二電位，其中所述第一連接器與所述第二連接器使所述第一電極與所述透鏡電絕緣； 在第二電極處接收所述離子束；以及在第三電極總成處從所述第二電極接收所述離子束。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的控制加速器/減速器中的離子束的方法，其還包括對所述第二電極施加第三電位以經由所述第二電極傳導所述離子束，且對所述第三電極總成施加第四電位以經由所述第三電極總成傳導所述離子束。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的控制加速器/減速器中的離子束的方法，其還包括提供沿所述離子束線安置於所述透鏡與所述第二電極之間的第四電極。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的控制加速器/減速器中的離子束的方法，其還包括將所述第一電極、所述透鏡、所述第二電極及所述第三電極總成沿所述離子束線排列。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的控制加速器/減速器中的離子束的方法，其還包括將所述離子束從60keV的電位加速至300keV的電位。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10074514B1 (en) * 2017-09-08 2018-09-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for improved ion beam current

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200818234A (en) * 2006-09-29 2008-04-16 Varian Semiconductor Equipment Multi-purpose electrostatic lens for an ion implanter system
US20090121149A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for shaping an ion beam
JP2009540533A (ja) * 2006-06-12 2009-11-19 セムイクウィップ・インコーポレーテッド 蒸発装置
US20140110596A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus for treating ion beam
TW201521071A (zh) * 2013-11-27 2015-06-01 Varian Semiconductor Equipment 三模式靜電準直器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987006391A1 (en) * 1986-04-09 1987-10-22 Eclipse Ion Technology, Inc. Ion beam scanning method and apparatus
US5311028A (en) * 1990-08-29 1994-05-10 Nissin Electric Co., Ltd. System and method for producing oscillating magnetic fields in working gaps useful for irradiating a surface with atomic and molecular ions
JP3475562B2 (ja) * 1995-03-31 2003-12-08 日新電機株式会社 イオンビームの加速装置
GB2344213B (en) * 1995-11-08 2000-08-09 Applied Materials Inc An ion implanter with improved field control
US7045799B1 (en) * 2004-11-19 2006-05-16 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Weakening focusing effect of acceleration-deceleration column of ion implanter
US7675047B2 (en) * 2005-11-15 2010-03-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for shaping a ribbon-shaped ion beam
JP4747876B2 (ja) 2006-02-17 2011-08-17 日新イオン機器株式会社 イオンビーム照射装置
JP4946256B2 (ja) * 2006-08-11 2012-06-06 日新イオン機器株式会社 電界レンズおよびそれを備えるイオン注入装置
US8013312B2 (en) 2006-11-22 2011-09-06 Semequip, Inc. Vapor delivery system useful with ion sources and vaporizer for use in such system
US8519353B2 (en) * 2010-12-29 2013-08-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method and apparatus for controlling an asymmetric electrostatic lens about a central ray trajectory of an ion beam
CN103779164B (zh) * 2013-11-08 2015-12-02 北京中科信电子装备有限公司 一种离子束减速装置
JP6253375B2 (ja) 2013-12-02 2017-12-27 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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009540533A (ja) * 2006-06-12 2009-11-19 セムイクウィップ・インコーポレーテッド 蒸発装置
TW200818234A (en) * 2006-09-29 2008-04-16 Varian Semiconductor Equipment Multi-purpose electrostatic lens for an ion implanter system
US20090121149A1 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for shaping an ion beam
US20140110596A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus for treating ion beam
TW201521071A (zh) * 2013-11-27 2015-06-01 Varian Semiconductor Equipment 三模式靜電準直器

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