TWI757218B - 離子植入機 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種離子植入機。所述陰極中的每一者可相對於這一陰極的相應細絲被獨立地施加偏壓，以改變從離子源萃取的束電流的輪廓。在某些實施例中，離子源與離子植入機結合使用。離子植入機包括束輪廓儀，以根據束的位置測量帶狀離子束的電流。控制器使用此資訊來獨立地控制所述兩個間接加熱式陰極的偏壓電壓，以改變帶狀離子束的均勻度。在某些實施例中，通過每一細絲的電流也可由所述控制器獨立地控制。

Description

離子植入機
本發明實施例有關一種微調從離子源萃取的帶狀離子束的設備及方法，且更具體來說，有關獨立地微調雙陰極離子源中的每一陰極的功率位準（power level）。
離子用於多種半導體製程（例如植入製程、非晶化製程、沉積製程及蝕刻製程）中。這些離子可在離子源腔室內形成且經由離子源腔室中的萃取開孔被萃取。
在某些實施例中，離子源包括間接加熱式陰極（indirectly heated cathode）。細絲（filament）設置在陰極後面且在被通電後發射熱離子電子（thermionic electron）。這些電子接著撞擊陰極的後表面，從而使陰極的溫度升高並向離子源腔室中發射電子。這些帶電電子與離子源腔室中的原料氣體（feed gas）碰撞而形成離子，所述離子可經由離子源中的萃取開孔來萃取。
在一些實施例中，萃取開孔呈長度遠大於高度的細長狹縫形狀。經由此萃取開孔以帶狀離子束的形式來萃取離子。在離子植入機（ion implanter）中所監測的一個參數是離子束均勻度（uniformity）。此用語是指跨越帶狀離子束的整個長度的束電流的一致性（consistency）。可利用位於離子源下游的組件來補償從離子源萃取的帶狀離子束的任何不均勻度。然而，這些元件趨於減小總體束電流且可能導致離子束失去一定的平行度（parallelism）。
因此，如果存在能夠改善對從離子源萃取的離子束進行的控制的設備，將是有益的。此外，如果存在一種在不犧牲束電流及平行度的情況下便能夠對帶狀離子束進行微調的控制所述設備的方法，將是有利的。
本發明提供一種具有雙間接加熱式陰極的離子源。所述陰極中的每一者可相對於這一陰極的相應細絲而被獨立地施加偏壓，以改變從離子源萃取的束電流的輪廓。在某些實施例中，離子源與離子植入機結合使用。離子植入機包括根據束的位置量測帶狀離子束的電流的束輪廓儀。控制器使用此資訊來獨立地控制所述兩個間接加熱式陰極的偏壓電壓，以改變帶狀離子束的均勻度。在某些實施例中，通過每一細絲的電流也可由所述控制器獨立地控制。此外，在某些實施例中，每一陰極相對於離子源被獨立地施加偏壓。
根據一個實施例，提供一種離子源。所述離子源包括：第一端壁及第二端壁；腔室壁，連接到所述第一端壁及所述第二端壁以界定離子源腔室，其中所述腔室壁中的一者包括萃取開孔，其中經由所述萃取開孔萃取帶狀離子束；第一陰極，靠近所述第一端壁設置；第一細絲，設置在所述第一端壁與所述第一陰極之間；第一偏壓電源，相對於所述第一細絲對所述第一陰極施加偏壓；第二陰極，靠近所述第二端壁設置；第二細絲，設置在所述第二端壁與所述第二陰極之間；以及第二偏壓電源，不同於所述第一偏壓電源，且相對於所述第二細絲對所述第二陰極施加偏壓。在某些實施例中，所述第一偏壓電源的輸出不同於所述第二偏壓電源的輸出，以改變經由所述萃取開孔萃取的所述帶狀離子束的均勻度。
在一些實施例中，所述離子源是離子植入機的一部分。所述離子植入機包括：所述離子源；束輪廓儀，根據束的位置測量所述帶狀離子束的束電流；以及控制器，與所述離子源及所述束輪廓儀連通，使得所述控制器控制所述第一偏壓電源的輸出及所述第二偏壓電源的輸出以改變所述帶狀離子束的束電流的均勻度。在某些實施例中，所述離子植入機更包括校正器磁體（corrector magnet），其中所述控制器控制所述校正器磁體在調節所述第一偏壓電源的輸出及所述第二偏壓電源的輸出之後，改善所述帶狀離子束的均勻度。在一些實施例中，所述控制器基於來自所述束輪廓儀的輸入來確定所述帶狀離子束的所述均勻度，並調節所述第一偏壓電源的輸出及所述第二偏壓電源的輸出以改善所述束電流的所述均勻度。在某些實施例中，所述離子源更包括第一電弧電源及第二電弧電源，所述第一電弧電源相對於所述離子源的壁對所述第一陰極施加偏壓，所述第二電弧電源相對於所述離子源的所述壁對所述第二陰極施加偏壓，其中所述控制器控制所述第一電弧電源的輸出及所述第二電弧電源的輸出以改變所述帶狀離子束的所述束電流的均勻度。
根據另一實施例，提供一種離子植入機。所述離子植入機包括：離子源，包括第一端壁及第二端壁；腔室壁，連接到所述第一端壁及所述第二端壁以界定離子源腔室，其中所述腔室壁中的一者包括萃取開孔，經由所述萃取開孔萃取帶狀離子束；第一陰極，靠近所述第一端壁設置；第一細絲，設置在所述第一端壁與所述第一陰極之間；第一偏壓電源，相對於所述第一細絲對所述第一陰極施加偏壓；第一電弧電源，相對於所述腔室壁對所述第一陰極施加偏壓；第二陰極，靠近所述第二端壁設置；第二細絲，設置在所述第二端壁與所述第二陰極之間；第二偏壓電源，不同於所述第一偏壓電源，且相對於所述第二細絲對所述第二陰極施加偏壓；以及第二電弧電源，相對於所述腔室壁對所述第二陰極施加偏壓；束輪廓儀，根據束的位置測量所述帶狀離子束的束電流；以及控制器，與所述離子源及所述束輪廓儀連通，使得所述控制器調節所述離子源的多個參數中的至少一個參數以改變所述帶狀離子束的束電流的均勻度，其中所述參數選自由以下組成的群組：細絲電流、由所述第一偏壓電源及所述第二偏壓電源供應的偏壓電壓以及由所述第一電弧電源及所述第二電弧電源供應的電弧電壓。在某些實施例中，所述控制器控制至少兩個參數。在某些實施例中，所述控制器基於來自所述束輪廓儀的輸入來確定所述帶狀離子束的所述均勻度，並調節所述參數中的所述至少一者以改善所述束電流的所述均勻度。
根據另一實施例，提供一種調節從雙陰極離子源萃取的帶狀離子束的均勻度的方法。所述方法包括：在工件的平面處跨越所述帶狀離子束的長度來測量所述帶狀離子束的電流；以及回應於所測量電流來調節所述雙陰極離子源的參數，以調節所述帶狀離子束的所述均勻度，其中所述雙陰極離子源的所述參數是選自由以下組成的群組：流經第一細絲的電流、流經第二細絲的電流、所述第一細絲與第一陰極之間的電壓、所述第二細絲與第二陰極之間的電壓、所述第一陰極與所述雙陰極離子源的壁之間的電壓以及所述第二陰極與所述雙陰極離子源的所述壁之間的電壓。在某些實施例中，所述均勻度是經由使所述第一細絲與所述第一陰極之間的所述電壓不同於所述第二細絲與所述第二陰極之間的所述電壓來調節。在某些實施例中，所述均勻度是經由使所述第一陰極與所述雙陰極離子源的所述壁之間的所述電壓不同於所述第二陰極與所述雙陰極離子源的所述壁之間的所述電壓來調節。
圖1示出雙陰極離子源100的第一實施例，雙陰極離子源100可用於控制在從所述離子源萃取帶狀離子束1時帶狀離子束1的均勻度。在此實施例中，離子源100包括多個腔室壁111及兩個端壁113a、113b，以界定離子源腔室110。
雙陰極離子源100的一個尺寸可長於其他兩個尺寸。此尺寸可被稱為離子源的長度。四個腔室壁111在長度尺寸上延伸。其他兩個腔室壁可被稱為端壁113a、113b。所述四個腔室壁111中在長度尺寸上延伸的一者包括萃取開孔115。包括萃取開孔115的腔室壁111可被稱為面板（faceplate）。萃取開孔115可被配置成使得萃取開孔115的長度比萃取開孔115的高度大得多。在某些實施例中，萃取開孔115的長度可大於100 mm，但也可存在其他尺寸。萃取開孔115的高度可小得多，例如為約5 mm或小於5 mm。
在每一端壁113a、113b上設置有間接加熱式陰極。第一細絲120a延伸到離子源腔室110中且靠近端壁113a。此第一細絲120a為導電的且與第一細絲電源125a連通。第一細絲電源125a用於供應通過第一細絲120a的電流。在離子源腔室110中設置有第一陰極130a，使得第一細絲120a設置在第一陰極130a之間。此排列形式限制第一細絲120a暴露到設置在離子源腔室110中的氣體、電漿及離子。第一陰極130a也由導電材料（例如鈦、石墨、鉬或鎢）製成。使用第一偏壓電源135a相對於第一細絲120a對第一陰極130a施加偏壓。舉例來說，第一陰極130a可相對於第一細絲120a被施加正偏壓，以朝第一陰極130a吸引由第一細絲120a發射的熱離子電子。可使用偏壓電源135a相對於第一細絲120a對第一陰極130a施加偏壓以輸出電壓。作為另一選擇，第一偏壓電源135a可被配置成供應電流以在第一細絲120a與第一陰極130a之間形成偏壓。第一細絲120a與第一陰極130a的組合形成第一間接加熱式陰極。
第二端壁113b更包括第二細絲120b、第二細絲電源125b、第二陰極130b及第二偏壓電源135b。這些元件以與如上所述的同一種方式運行。因此，第二細絲120b與第二陰極130b形成第二間接加熱式陰極。
當使用兩個細絲電源125a、125b時，向每一細絲120a、120b供應的電流可為不同的。在某些實施例中，使用單個細絲電源來向這兩個細絲120a、120b供應電流。
偏壓電源135a、135b可被獨立地控制，使得每一偏壓電源135a、135b的輸出可為不同的。能夠獨立地控制每一陰極130a、130b的偏壓電壓有益於對帶狀離子束1進行微調的能力。
離子源100更包括兩個電弧電源140a、140b，所述兩個電弧電源140a、140b用於相對於腔室壁111分別對陰極130a、130b施加偏壓。經由利用兩個電弧電源140a、140b，可相對於腔室壁111分別對每一陰極130a、130b施加偏壓。可相對於陰極130a、130b對腔室壁111施加正偏壓，使得從陰極130a、130b發射的電子可與偏壓電壓相當地進行加速，與中性物種碰撞並產生離子。在某些實施例中，可存在一個電弧電源，使得相對於腔室壁111對這兩個陰極130a、130b共同地施加偏壓。
一個或多個電極位於離子源腔室110的外部且靠近萃取開孔115。在一個實施例中，存在靠近萃取開孔115設置的抑制電極160。抑制電極160具有抑制開孔，帶狀離子束1通過所述抑制開孔。也可存在靠近抑制電極160設置的地電極170。地電極170具有地開孔，帶狀離子束1通過所述地開孔。抑制電極160及地電極170兩者均由導電材料製成。抑制電極160可例如由抑制電源相對於腔室壁111施加負偏壓，以經由萃取開孔115萃取並聚焦正離子。地電極170可被接地。
在操作中，將存儲在氣體容器180中的原料氣體經由氣體入口181引入到離子源腔室110中。從細絲電源125a、125b向細絲120a、120b供電，從而使電流通過這些細絲120a、120b。隨著細絲120a、120b變熱，會發射熱離子電子。這些電子被朝相應陰極130a、130b吸引，這是因為陰極130a、130b相對於細絲120a、120b被施加正偏壓。電子對陰極130a、130b的後表面的轟擊（bombardment）會使陰極130a、130b變得足夠熱以將來自前表面的電子發射到離子源腔室110中。
從陰極130a、130b發射的電子與原料氣體碰撞而在離子源腔室110中形成離子。然後經由萃取開孔115以帶狀離子束1的形式從離子源腔室110萃取這些離子。帶狀離子束1接著通過抑制電極160中的抑制開孔及地電極170中的地開孔，並繼續通過離子植入機。
圖2示出利用離子源100的代表性離子植入機250。在帶狀離子束1通過抑制電極160及地電極170之後，帶狀離子束1進入質量分析器200。具有分辨開孔（resolving aperture）201的質量分析器200用於從帶狀離子束1移除不需要的組分，從而使具有所期望能量及質量特性的帶狀離子束1通過分辨開孔201。所期望物種的離子然後通過第一減速級（deceleration stage）210，第一減速級210可包括一個或多個電極。第一減速級210的輸出可為發散的離子束。
校正器磁體220適於將發散離子束偏轉成具有實質上平行的軌跡的一組單獨的小束（beamlet）。校正器磁體220可包括磁性線圈以及磁極片（magnetic pole piece），所述磁極片間隔開以形成間隙，離子小束通過所述間隙。磁性線圈被通電後在所述間隙內形成磁場，所述磁場根據所施加磁場的強度及方向而使離子小束偏轉。所述磁場是經由改變流經磁性線圈的電流來調節。作為另一選擇，還可利用其他結構（例如，平行放置的透鏡（parallelizing lens））來執行此功能。
在某些實施例中，校正器磁體220還可包括用於改善帶狀離子束1的均勻度的其他組件。舉例來說，可利用正交極磁體（quadrature pole magnet）、杆及能量純度模組來操縱帶狀離子束1，以試圖改善帶狀離子束1的均勻度。這些元件將帶狀離子束1操縱成在維持各個單獨的離子小束的平行度的同時，使束電流在帶狀離子束1的整個長度上為幾乎均勻的。
在校正器磁體220之後，帶狀離子束1射向工件。在一些實施例中，可在所述工件與校正器磁體220之間增加第二減速級230。
還可在第二減速級230的下游設置束輪廓儀240。在一個實施例中，束輪廓儀240可包括多個電荷或電流收集器（被稱為劑量杯241），所述多個電荷或電流收集器沿帶狀離子束的長度排列。在其他實施例中，劑量杯241被掃描過所述離子束，以測量束特性，例如束電流、均勻度及束角度。以此種方式，可以根據束的位置分析束電流。可使用此資訊來微調帶狀離子束，如下文將更詳細闡述。
束輪廓儀240設置在通常設置有工件的位置處。換句話說，束輪廓儀240在帶狀離子束1衝擊工件的同一位置處測量帶狀離子束1。在束輪廓儀240完成掃描之後，束輪廓儀240移動到收藏位置，使得工件可設置在帶狀離子束1的路徑中。
此外，可在離子束植入機250中設置控制器245。控制器245可包括處理單元及記憶元件。記憶元件可為任何適合的非暫時性記憶體裝置，例如半導體記憶體（即，隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read only memory，ROM）、電可擦可程式設計唯讀記憶體（electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM）、快閃隨機存取記憶體、隨機存取記憶體、動態隨機存取記憶體（dynamic random access memory，DRAM）等）、磁性記憶體（即，磁碟機）、或光學記憶體（即，光碟唯讀記憶體（compact disc read only memory，CD ROM））。記憶元件可用於包含指令，所述指令當由控制器245中的處理單元執行時，使得能夠微調帶狀離子束1，如下文更詳細闡述。
控制器245可與束輪廓儀240連通。控制器245還可與第一偏壓電源135a、第二偏壓電源135b、第一細絲電源125a、第二細絲電源125b、第一電弧電源140a、第二電弧電源140b及校正器磁體220連通。
出乎意料地，雙陰極離子源100還可用於調節帶狀離子束1的均勻度。舉例來說，在一次實驗中，以30 keV的能量來形成由砷離子構成的帶狀離子束。使用束輪廓儀240測量了隨帶狀離子束的束位置變化的束電流、均勻度及束角度。圖3A到圖3C示出在工件的平面處以mA/cm為單位測量的束輪廓。在這些圖中，將0 mm的束位置定義為帶狀離子束1的中間，束位置的負值將為帶狀離子束1的中間的左邊，而束位置的正值將為帶狀離子束的中間的右邊。垂直軸代表在所述位置處的束電流密度。在圖3A中，將第一偏壓電源135a與第二偏壓電源135b設定為相同的輸出（即，相同的偏壓電壓或相同的偏壓電流）。如圖3A所見，帶狀離子束1的左側具有比右側稍高的束電流。此外，帶狀離子束從約-50 mm到25 mm具有相當好的均勻度。在此範圍之外，帶狀離子束的均勻度降低。圖3B示出經由與第二偏壓電源135b的輸出的量值相比增大由第一偏壓電源135a供應的偏壓電壓（或電流）的量值，此種不均勻度可能加劇的程度。事實上，左側上的束電流是右側上的某些位置的束電流的實際上兩倍。此外，束電流隨束位置從約-50 mm到約75 mm變化而幾乎線性減小。然而，如圖3C所示，經由與第一偏壓電源135a相比增大由第二偏壓電源135b供應的偏壓電壓（或電流），所得帶狀離子束會均勻得多。事實上，帶狀離子束從約-60 mm到約60 mm為大致均勻的。因此，圖3A所示帶狀離子束可經由獨立地修改偏壓電源135a、135b的輸出而得到改善。在一些實施例中，均勻度可在第一偏壓電源135a的輸出不同於第二偏壓電源135b的輸出時得到改善。
當利用由磷離子構成的帶狀離子束進行實驗時，也發現了相同的趨勢。經由將偏壓電源135a、135b的輸出改變介於約1%與5%之間的量而產生了這些效果。當然，偏壓電源的輸出可依據實施方案而以不同的方式變化。
由於能夠使用第一偏壓電源135a及第二偏壓電源135b來影響帶狀離子束的束電流，因而能夠實現一種微調帶狀離子束1的新方法。另外，可經由改變第一電弧電源140a的輸出及第二電弧電源140b的輸出來影響束電流。另外，還可經由改變第一細絲電源125a的輸出及第二細絲電源125b的輸出來影響束電流。
在一個實施例中，可使用圖2所示離子植入機250來微調帶狀離子束1以改善帶狀離子束1的均勻度。圖4示出可用於實現均勻度改善的順序過程。
首先，如過程300所示，對離子源100的參數進行初始配置。此初始配置包括：對離子源100的電弧電壓、偏壓電壓及細絲電流進行設定。在某些實施例中，將細絲120a、120b的細絲電流設定為相同的初始位準。相似地，在某些實施例中，將所述兩個陰極130a、130b的偏壓電壓設定為相同的初始電壓。另外，在某些實施例中，將所述兩個陰極130a、130b的電弧電壓設定為相同的初始電壓。
在對離子源100的參數進行配置之後，確立抑制電極160的電壓，如過程310所示。此電壓有助於確定帶狀離子束1的所萃取形狀（聚焦及角度）。
還對確定最終離子束能量的萃取電壓、確定經由小束的束傳輸能量的減速電壓以及用於質量分析器200及校正器磁體220的磁場進行配置，如過程320所示。應注意，如果需要，則過程310與過程320可以相反的次序來執行。
一旦離子源100、抑制電極160、質量分析器200及校正器磁體220得到配置，則可產生帶狀離子束1。此帶狀離子束1通過離子植入機250並撞擊束輪廓儀240，使得可以根據束的位置來測量束電流。舉例來說，束輪廓儀240可確定出帶狀離子束具有圖5A所示的電流輪廓。
圖5A所示曲線示出根據束的位置的束電流。間隔501表示帶狀離子束1的將衝擊工件的部分。此間隔501也可被稱為所關注的區。在某些實施例中，此所關注的區可為300 mm，但也可存在其他尺寸。如可以看到，帶狀離子束1的左側具有比帶狀離子束1的右側大的束電流密度。事實上，束電流密度從間隔501的左端到間隔501的右端接近線性地減小。
此資訊可被傳遞到控制器245。控制器245可基於從束輪廓儀240接收的束輪廓來確定將對離子源100的參數施加的變化。如上所述，離子源100的參數包括對每一陰極130a、130b施加的偏壓電壓、對每一細絲120a、120b施加的電流以及在每一陰極130a、130b與腔室壁111之間施加的電弧電壓。
舉例來說，控制器245可在向陰極130a、130b中的一者或兩者供應的偏壓電壓中施加變化。舉例來說，控制器245可增大由第二偏壓電源135b供應的電壓的量值、減小由第一偏壓電源135a供應的電壓的量值或者將這兩個動作進行組合。作為另一選擇或者另外，控制器245可經由改變細絲電源125a、125b的輸出來調節通過細絲120a、120b中的一者或兩者的電流。此外，在其中使用兩個電弧電源的某些實施例中，控制器245可控制電弧電壓，使得每一陰極130a、130b相對於腔室壁111被獨立地施加偏壓。對離子源100的參數的改變示於過程340中。
在修改離子源100中的參數之後，接著由束輪廓儀240來監測帶狀離子束1的變化。舉例來說，在調節細絲電流、偏壓電壓、電弧電壓或前述這些的組合之後，帶狀離子束1的輪廓可變為如圖5B所示。虛線502反映在過程340之前的最初的束電流輪廓。實線503反映在過程340之後的束電流輪廓。在離子源100的參數經過調節之後，可經由修改校正器磁體220中的元件來對帶狀離子束1執行任何最終微調，如過程350所示。在某些實施例中，離子源100的參數的調節是在校正器磁體220的微調之前進行。
圖5C示出在圖4所示順序過程完成之後的所得帶狀離子束1。實線505反映在圖4所示整個順序過程執行之後的所得束輪廓。為了進行比較，虛線504示出在離子源100的參數在過程340中不發生變化時的所得束電流輪廓。應注意，經由改變離子源100的參數，所得束電流增大。此外，束輪廓的總體形狀在此實施例中得到改善，這是因為束電流在間隔501中更均勻。此外，由於校正器磁體220執行的微調更少，因此單獨的離子小束的平行度可得到改善。此外，一個有益效果在於束微調時間/順序過程可得到縮短。
因此，在一個實施例中，提供一種離子植入機250，其中離子植入機250包括圖1所示離子源100及控制器245。基於束輪廓儀240對帶狀離子束的測量，控制器245操縱離子源100的參數以微調帶狀離子束1。這些參數可包括改變向每一陰極130a、130b供應的偏壓電壓，以使這些偏壓電壓不相等。應注意，這之所以是可能的，是因為存在第一偏壓電源135a及第二偏壓電源135b。在其他實施例中，控制器可改變通過每一細絲120a、120b的電流，以使這些電流不相等。應注意，這之所以是可能的，是因為存在第一細絲電源125a及第二細絲電源125b。最終，在某些實施例中，可改變電弧電壓，使得電弧電源140a、140b的輸出不相等。同樣地，這之所以是可能的，是因為存在第一電弧電源140a及第二電弧電源140b。
本發明設備具有許多優點。首先，在現有實施方案中，利用對校正器磁體220的調節來補償不均勻的束電流。這些調節通常會減小總體束電流且還會在單獨的離子小束之間引入一定程度的不平行度。離子源100的參數（例如對每一陰極130a、130b施加的偏壓電壓）的微調會減小不均勻度的大小。因此，由校正器磁體220執行的補償更少，並且束電流更大且平行度得到改善。此外，由於可經由改變離子源100的參數而對離子束的均勻度實行更多控制，因此執行其他微調過程（例如調節校正器磁體220的元件）的時間可減少。
本發明的範圍不受本文所述的具體實施例限制。實際上，經由前述說明及圖式，除本文所述的實施例以外，本發明的其他各種實施例及對本發明的修改將對所屬領域中的普通技術人員顯而易見。因此，這些其他實施例及修改旨在落於本發明的範圍內。此外，儘管本文已出於特定目的在特定環境中的特定實施方案的上下文中闡述了本發明，然而所屬領域中的普通技術人員應認識到，本發明的適用性並非僅限於此，且本發明可出於任何數目的目的在任何數目的環境中有益地實施。因此，應根據本文所述的本發明的全部廣度及精神來理解以上所述的申請專利範圍。
1:帶狀離子束 100:雙陰極離子源/離子源 110:離子源腔室 111:腔室壁 113、113a:端壁 113b:端壁/第二端壁 115:萃取開孔 120a:第一細絲/細絲 120b:第二細絲/細絲 125a:第一細絲電源/細絲電源 125b:第二細絲電源/細絲電源 130a:第一陰極/陰極 130b:第二陰極/陰極 135a:第一偏壓電源/偏壓電源 135b:第二偏壓電源/偏壓電源 140a:電弧電源/第一電弧電源 140b:電弧電源/第二電弧電源 160:抑制電極 170:地電極 180:氣體容器 181:氣體入口 200:質量分析器 201:分辨開孔 210:第一減速級 220:校正器磁體 230:第二減速級 240:束輪廓儀 241:劑量杯 245:控制器 250:離子植入機 300、310、320、330、340、350:過程 501:間隔 502:虛線 503:實線 504:虛線 505:實線
圖1示出根據一個實施例的雙陰極離子源，所述雙陰極離子源控制在從所述離子源萃取帶狀離子束時所述帶狀離子束的均勻度。 圖2示出利用圖1所示雙陰極離子源的離子植入機系統。 圖3A到圖3C示出改變偏壓電壓可能對帶狀離子束產生的影響。 圖4示出使用圖2所示離子植入機來微調帶狀離子束的順序過程。 圖5A到圖5C示出根據一個實施例可如何對帶狀離子束進行微調。
1:帶狀離子束
100:雙陰極離子源/離子源
110:離子源腔室
111:腔室壁
113、113a:端壁
113b:端壁/第二端壁
115:萃取開孔
120a:第一細絲/細絲
120b:第二細絲/細絲
125a:第一細絲電源/細絲電源
125b:第二細絲電源/細絲電源
130a:第一陰極/陰極
130b:第二陰極/陰極
135a:第一偏壓電源/偏壓電源
135b:第二偏壓電源/偏壓電源
140a:電弧電源/第一電弧電源
140b:電弧電源/第二電弧電源
160:抑制電極
170:地電極
180:氣體容器
181:氣體入口

Claims (18)

  1. 一種離子植入機，包括：離子源，包括：第一端壁及第二端壁；腔室壁，連接到所述第一端壁及所述第二端壁以界定離子源腔室，其中所述腔室壁中的一者包括萃取開孔，其中經由所述萃取開孔萃取帶狀離子束；第一陰極，靠近所述第一端壁設置；第一細絲，設置在所述第一端壁與所述第一陰極之間；第一偏壓電源，相對於所述第一細絲對所述第一陰極施加偏壓；第二陰極，靠近所述第二端壁設置；第二細絲，設置在所述第二端壁與所述第二陰極之間；以及第二偏壓電源，不同於所述第一偏壓電源，且相對於所述第二細絲對所述第二陰極施加偏壓；束輪廓儀，以根據束的位置測量所述帶狀離子束的束電流；以及控制器，與所述離子源及所述束輪廓儀連通，其中所述控制器基於來自所述束輪廓儀的輸入來確定所述帶狀離子束的束電流的均勻度，並獨立地調節所述第一偏壓電源的輸出及所述第二偏壓電源的輸出以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  2. 如請求項1所述的離子植入機，其中所述離子源更包括第一電弧電源及與所述第一電弧電源不同的第二電弧電源，所 述第一電弧電源相對於所述腔室壁對所述第一陰極施加偏壓，所述第二電弧電源相對於所述腔室壁對所述第二陰極施加偏壓。
  3. 如請求項2所述的離子植入機，其中所述控制器獨立地控制所述第一電弧電源的輸出以及所述第二電弧電源的輸出，以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  4. 如請求項1所述的離子植入機，更包括：第一細絲電源，用於向所述第一細絲供應第一電流；以及第二細絲電源，用於向所述第二細絲供應第二電流。
  5. 如請求項4所述的離子植入機，其中所述控制器獨立地控制所述第一細絲電源的輸出以及所述第二細絲電源的輸出，以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  6. 如請求項1所述的離子植入機，更包括校正器磁體，其中在調節所述第一偏壓電源的所述輸出及所述第二偏壓電源的所述輸出之後，所述控制器控制所述校正器磁體以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  7. 一種離子植入機，包括：離子源，包括：第一端壁及第二端壁；腔室壁，連接到所述第一端壁及所述第二端壁以界定離子源腔室，其中所述腔室壁中的一者包括萃取開孔，其中經由所述萃取開孔萃取帶狀離子束；第一陰極，靠近所述第一端壁設置； 第一細絲，設置在所述第一端壁與所述第一陰極之間；第一電弧電源，相對於所述腔室壁對所述第一陰極施加偏壓，第二陰極，靠近所述第二端壁設置；第二細絲，設置在所述第二端壁與所述第二陰極之間；以及第二電弧電源，不同於所述第一電弧電源，且相對於所述腔室壁對所述第二陰極施加偏壓；束輪廓儀，以根據束的位置測量所述帶狀離子束的束電流；以及控制器，與所述離子源及所述束輪廓儀連通，其中所述控制器基於來自所述束輪廓儀的輸入來確定所述帶狀離子束的束電流的均勻度，並獨立地調節所述第一電弧電源的輸出及所述第二電弧電源的輸出以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  8. 如請求項7所述的離子植入機，其中所述離子源更包括第一偏壓電源及與所述第一偏壓電源不同的第二偏壓電源，所述第一偏壓電源相對於所述第一細絲對所述第一陰極施加偏壓，所述第二偏壓電源相對於所述第二細絲對所述第二陰極施加偏壓。
  9. 如請求項8所述的離子植入機，其中所述控制器獨立地調節所述第一偏壓電源的輸出及所述第二偏壓電源的輸出以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  10. 如請求項7所述的離子植入機，更包括：第一細絲電源，用於向所述第一細絲供應第一電流；以及第二細絲電源，用於向所述第二細絲供應第二電流。
  11. 如請求項10所述的離子植入機，其中所述控制器獨立地控制所述第一細絲電源的輸出以及所述第二細絲電源的輸出，以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  12. 如請求項7所述的離子植入機，更包括校正器磁體，其中在調節所述第一電弧電源的所述輸出及所述第二電弧電源的所述輸出之後，所述控制器控制所述校正器磁體以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  13. 一種離子植入機，包括：離子源，包括：第一端壁及第二端壁；腔室壁，連接到所述第一端壁及所述第二端壁以界定離子源腔室，其中所述腔室壁中的一者包括萃取開孔，其中經由所述萃取開孔萃取帶狀離子束；第一陰極，靠近所述第一端壁設置；第一細絲，設置在所述第一端壁與所述第一陰極之間；第一細絲電源，用於向所述第一細絲供應第一電流；第二陰極，靠近所述第二端壁設置；第二細絲，設置在所述第二端壁與所述第二陰極之間；以及第二細絲電源，用於向所述第二細絲供應第二電流； 束輪廓儀，以根據束的位置測量所述帶狀離子束的束電流；以及控制器，與所述離子源及所述束輪廓儀連通，其中所述控制器基於來自所述束輪廓儀的輸入來確定所述帶狀離子束的束電流的均勻度，並獨立地調節所述第一細絲電源的輸出及所述第二細絲電源的輸出以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  14. 如請求項13所述的離子植入機，其中所述離子源更包括第一電弧電源及與所述第一電弧電源不同的第二電弧電源，所述第一電弧電源相對於所述腔室壁對所述第一陰極施加偏壓，所述第二電弧電源相對於所述腔室壁對所述第二陰極施加偏壓。
  15. 如請求項14所述的離子植入機，其中所述控制器獨立地控制所述第一電弧電源的輸出以及所述第二電弧電源的輸出，以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  16. 如請求項13所述的離子植入機，其中所述離子源更包括第一偏壓電源及與所述第一偏壓電源不同的第二偏壓電源，所述第一偏壓電源相對於所述第一細絲對所述第一陰極施加偏壓，所述第二偏壓電源相對於所述第二細絲對所述第二陰極施加偏壓。
  17. 如請求項16所述的離子植入機，其中所述控制器獨立地調節所述第一偏壓電源的輸出及所述第二偏壓電源的輸出以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
  18. 如請求項13所述的離子植入機，更包括校正器磁體，其中在調節所述第一細絲電源的所述輸出及所述第二細絲電源的所述輸出之後，所述控制器控制所述校正器磁體以改善所述帶狀離子束的束電流的所述均勻度。
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