TWI778990B - 具有快速作用的遮閉器動作的雙軸可變寬度之質量解析孔隙 - Google Patents

具有快速作用的遮閉器動作的雙軸可變寬度之質量解析孔隙 Download PDF

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Abstract

一種用於一離子佈植系統的解析孔隙組件，其具備一第一極板和一第二極板，其中該第一極板和該第二極板一般地定義介於其間的一解析孔隙。該第一極板相對於該第二極板的一位置一般地定義該解析孔隙的一寬度。一個或多個致動器，其可操作地耦合至該第一極板和該第二極板的一者或多者，並且被組態成選擇性地改變該第一極板和該第二極板相對於彼此的該位置，因此選擇性地改變該解析孔隙的該寬度。一伺服馬達精確地改變該解析孔隙寬度，以及一氣缸獨立選擇性地關閉該解析孔隙。一下游位置致動器改變該解析孔隙沿著該離子波束的一路徑的一位置，以及一控制器基於該離子波束的期望性質，控制該一個或多個致動器。

Description

具有快速作用的遮閉器動作的雙軸可變寬度之質量解析孔隙
本發明一般而言係關於離子佈植系統，更精確而言係關於控制在離子佈植系統中控制離子波束的孔隙寬度之系統與法法。
相關申請案之參照
本申請案主張於2016年11月29日申請之美國專利申請號15/363,728名稱為「具有快速作用的遮閉器動作的雙軸可變寬度之質量解析孔隙」之利益，其內容通過參照整體併入本文。
在半導體設備的製造中，離子佈植係被用來以雜質或摻雜物來摻入半導體。離子佈植系統(亦稱為離子佈植機)通常被用來用離子波束處理例如矽晶圓的半導體工件，以產生n型或是p型的非本徵(extrinsic)物質摻入，或是在體積電路製造期間形成鈍化層。當用於半導體摻入時，離子佈植機注入選定的非本徵離子種類，以在半導體物質上產生期望的性質。從例如銻、砷或磷之來源物質所產生的佈植離子導致「n型」非本徵物質晶圓，然而，假如「p型」非本徵物質晶圓是被期望，用例如硼或銦的來源物質所產生的離子係被佈植。
典型的離子佈植機包含一離子源，該離子源用於從可離子化的來源物質產生帶正電離子。經產生離子被形成一波束，並被引導沿著朝向終端站之事先決定之波束路徑。該離子佈植機可能包含延伸於離子源和終端站之間的波束成形和塑形結構。該波束成形和塑形結構維持離子波束，並且形成該離子到終端站途中通過之細長的內部腔室或通道之邊界。當操作離子佈植機時，該通道可以被排空(evacuated)以便減少離子從該事先決定的波束路徑被偏轉的機率，該偏轉係由於離子和氣體分子之碰撞。
在磁場中被賦予動能的帶電粒子的軌跡，因這些粒子的不同質量(或質荷比)而不同。因此，通過經由一固定磁場之後而到達半導體晶圓或其它目標(target)的期望區域之被擷取離子波束的部分，可以變得純潔，因為非可期望的分子重量的離子將會被偏轉而定位遠離該波束，藉此，非那些期望物質的佈植可以被避免。該選擇性地分離期望和非可期望質荷比的離子之程序係被稱為質量分析。典型地，質量分析器利用產生雙極磁場的一質量分析磁鐵，以便透過在拱形通道中用以有效述地分離不同質荷比的離子之磁性偏轉，而偏轉在一離子波束中的不同離子。
針對一些離子佈植系統，該離子波束的物理尺寸小於一目標工件，藉此該離子波束以一個或多個方向進行掃描以便充分覆蓋目標工件的一表面。一般而言，為提供該離子波束橫越該目標工作的表面之足夠覆蓋，一基於靜電或磁性掃描器以一快速方向掃描該離子波束，以及一機械裝置以一慢速掃描方向移動該目標工件。
本記載內容因此提供一種系統和設備，其係用於在一離子佈 植系統中選擇性地控制一質量解析孔隙的一寬度，並且用於選擇性地阻擋該離子波束。據此，在下文中呈現本記載內容的一經簡化總結，以便提供本發明的一些觀點的基本認識。該總結並不是本發明的一個廣泛的概述。其並不僅只是意指確認本發明的關鍵或關鍵元件，並亦意指勾畫出本發明的範圍的輪廓。它的目的係以一種簡化形式呈現本發明的一些概念，彷佛是接下來被更詳細描述的序曲。
本發明觀點係藉著不用被添加至該離子佈植系統的額外零件而執行角度調整，促進離子佈植。這觀點在離子佈植期間利用一質量分析器去執行選定的角度調整，而不是利用分開及/或額外的零件。
根據本發明一觀點，一離子佈植系統利用一種同時用於質量分析和角度校正的質量分析器。一離子源產生沿著一離子路徑的一離子波束。一質量分析器係設置於離子源的下游，該質量分析器在該離子波束上執行離子分析和角度校正。一解析孔隙組件係係設置於質量分析器零件的下游並沿著該波束路徑。該解析孔隙組件包括一第一極板和一第二極板，其中該第一極板和該第二極板係一般地定義一介於其間的一解析孔隙。該第一極板相對於該第二極板的一位置係一般地定義該解析孔隙的一寬度。
一個或多個致動器係進一步地操作地耦合至第一極板和第二極板的一個或多個，其中該一個或多個致動器被組態成選擇性地改變該第一極板和第二極板各自一者或多者的相對於彼此的位置，於其中，選擇性地改變該解析孔隙的該寬度。一控制器係進一步地組態成透過控制該一個或多個致動器，以便控制該解析孔隙的該寬度，其中該控制該解析孔隙的該寬度係基於至少部分該離子波束的一個或多個期望性質。
根據一示例，該一個或多個致動器係進一步地被組態成基於該選定離子波束波封和該選定質量解析度的一者或多者，選擇性地定位該第一極板和該第二極板，以便在該質量分析器的一離開波束路徑中選擇性地定位該解析孔隙。該一個或多個致動器例如被進一步組態成相對於該第二極板而定位該第一極板，以便選擇性地關閉或遮閉該解析孔隙，於其中選擇性地避免該離子波束傳導至該解析孔隙組件的下游。在一示例中，該一個或多個線性致動器包括一個或多個伺服馬達和一個或多個氣缸，其係操作地耦合至該第一極和和第二極板的一者或多個，其中該一個或多個伺服馬達被組態成精確地改變該解析孔隙的該寬度，以及其中該中該一個或多個氣缸被組態成選擇性地關閉該解析孔隙。
根據另一示例，一感測設備被組態成偵測和該離子波束相關連的一個或多個狀況。該一個或多個狀況例如可能係和一波束電流及/或一個或多個故障狀況相關連，並且其中該控制器被組態成在偵測到該一個或多個故障狀況後，就立即透過控制該氣缸而選擇性地關閉該解析孔隙。該控制器例如進一步地被組態成基於被該感測設備所感測的該一個或多個狀況，透過控制該一個或多個致動器而選擇性個別調動(translate)該第一極板和該第二極板。
在另一示例中，一下游位置致動器被組態成選擇性地改變該解析孔隙沿著該離子波束的一路徑的一位置，其中該控制器進一步被組態成基於至少部分該離子波束的一個或多個期望性質，控制該解析孔隙沿著該離子波束路徑的該位置。其它系統和方法亦被記載。
以下的說明書和附圖詳細闡述本發明的某些說明性觀點和 實施。這些只是可能利用本發明原理的各種方式中的一小部分。
100‧‧‧(離子佈植)系統/佈植器
102‧‧‧端部
104‧‧‧波束線組件
106‧‧‧末端站
108‧‧‧離子源
110‧‧‧電源供應器
112‧‧‧離子波束
114‧‧‧產生腔室
116‧‧‧狹縫
118‧‧‧離子擷取組件
120a、120b‧‧‧電極
122‧‧‧工件
124‧‧‧波束導件
126‧‧‧質量分析器
128‧‧‧掃描系統
130‧‧‧校正零件/平行器
132‧‧‧側壁
134‧‧‧解析孔隙
136‧‧‧質量解析孔隙組件
138‧‧‧掃描元件/磁性掃描器
140‧‧‧聚焦及/或操縱元件
142、144‧‧‧電源供應器
146a、146b‧‧‧電磁鐵部件/電極
148a、148b‧‧‧極板/電極
150‧‧‧掃描頂點
152‧‧‧經掃描離子波束
154、156‧‧‧減速段
154a、154b‧‧‧雙極磁鐵
158a、158b‧‧‧電極
160‧‧‧波束線/波束路徑
162‧‧‧劑量系統
164‧‧‧剖面儀
166‧‧‧剖面儀路徑
168‧‧‧控制系統
200‧‧‧解析孔隙組件
202‧‧‧第一極板
204‧‧‧第二極板
206‧‧‧解析孔隙
208‧‧‧位置
210‧‧‧寬度
212‧‧‧致動器
214‧‧‧第一致動器
216‧‧‧第二致動器
220‧‧‧伺服馬達
222‧‧‧氣缸
224‧‧‧第一伺服馬達
226‧‧‧第一氣缸
228‧‧‧第二伺服馬達
230‧‧‧第二氣缸
232‧‧‧線性電位計
234‧‧‧感測設備
240‧‧‧第一邊緣
242‧‧‧第二邊緣
250‧‧‧第一桿部
252‧‧‧第二桿部
圖1說明根據本記載內容一觀點的一示例性離子佈植系統。
圖2是根據本記載內容另一觀點的一示例性解析孔隙組件的一透視圖。
總體上，本記載內容涉及用於選擇性地控制離子佈植系統中的質量解析孔隙的寬度的系統、設備和方法。據此，現在本發明將參照圖式進行描述，其中相同的元件符號可能始終用於參照相同的元件。應理解到，本文所提供的描述只是說明性的，並且此一詳細的詳細描述不應以一受限的觀念而被詮釋。在接下來的描述中，為了解釋的目的，大量精確的細節係被列舉，以便提供本發明的徹底的理解。對於本技藝的技術人員而言，可能在沒有這些精確細節的某些的情況下實施本發明是顯而易見的。此外，本發明的範圍並不意指被下文參照所伴隨圖式描述的實施例或示例所限制，而是意指被由所附加之請求項和其實質等同物所限制。
還要注意的是，該圖式是被提無為賦予本記載內容的實施例一些觀點的說明，並且因而被視為僅是示意性的。特別是，顯示於圖式中元件並不必然彼此間成比例，在圖示中不同元件的放置係經選擇以提供該個別實施例的清楚理解，而不是建構為必然是根據本發明的一實施例的實施中之不同零件的實際相對位置。更進一步地，除非另有精確地指出，描述於本文中的不同的實施例和示例的特徵可能彼此組合。
還要注意的是，在接下來的描述中，任何顯示於圖式或描述 於本文中的功能性區塊、裝置、零件、電路元件，或是其它物理性或功能性單元之間的直接連接或耦合，也可以用間接連接或耦合而實施。更進一步地，還要體會的是，在一實施例中顯示於圖式中的功能性區域或單元可能被實施為分離的特徵或電路，而且也是或替代地在另一實施例中可能被完整地或部分地被實施在一共同特徵或電路中。舉例而言，多個功能性區域可能被實施為在例如一訊號處理器的一共同處理器上運行的軟體。還有待進一步理解的是，除非相反地指出，任何在接下來的說明書中被描述為基於有線的任何連接，可能也可以被實施為透過無線通訊。
本記載內容提供質量解析孔隙組件，當合併離子波束遮閉器至質量解析孔隙組件時，該質量解析孔隙組件被組態為提供該質量解析孔隙的可變寬度。據此，定義該質量解析孔隙的極板被組態成沿著離子佈植系統的波束線的多軸(例如x軸和z軸)而調動(translate)。因此，本記載內容的該質量解析孔隙組件被組態成選擇性地減少在一離子束的特定區域的不需要同位素，其中不需要同位素係透過之極板沿著該多軸的結合(articulation)而呈現。進一步地，該質量解析孔隙組件係被組態為透過該等極板的結合來阻擋或遮閉該離子波束。仍進一步地，該質量解析孔隙組件係組態成藉著選擇性地調動或掃描在x軸中的極板，及記錄和其相關的結果離子波束電流量測，用以獲得沿著該z軸的不同位置點的離子波束剖面。
根據本記載內容的一觀點，圖1係說明一示例的離子佈植系統100。該系統100係用於文章脈絡和說明目的而呈現，應體會到的是，本發明的一觀點並不限於該所描述的離子佈植系統，並且也可使用到其它各 種組態的其它合適的離子佈植系統。
系統100具備一端部102、一波束線組件104和一末端站106。該端部102包含被一高壓電源供應器110供電的一離子源108，其產生並導引具備選定的種類之一離子波束112至該波束線組件104。離子源108產生經擷取和形成至該離子波束112的帶電離子，該離子波束102被導引沿著該波束線104的一波束路徑至該終端站106。
為產生該等離子，將被離子化的摻雜物物質(未顯示)氣體係被設置在該離子源108的一產生腔室114裡。該摻雜物氣體可以例如從一氣體源(未顯示)被供給到該產生腔室114。除了電源供應器110，應體會到的是還可使用任何數量的合適機制(未顯示任何一種)，用以激發在該離子產生腔室114裡的自由電子，諸如射頻或微波激發源、電子波束注入源、電磁源，及/或例如在該腔室裡產生一弧狀放電陰極。該等被激發電子和該等摻雜物氣體分子相撞，藉此產生離子。典型地，正離子係被產生的，雖然本文的記載內容亦可應用到產生負離子的系統。
在這示例中，一離子擷取組件118可控制地擷取經由在該產生腔室114的一狹縫116的該等離子。該離子擷取組件118包括複數個擷取及/或抑制電極120a、120b。該離子擷取組件118包括例如是用以偏壓該擷取及/或抑制電極120a、120b之一分離式激發電源供應器(未顯示)，用以加速從該產生腔室114的離子。應體會到的是由於該離子波束112包括帶電相同的粒子，因該帶電相同的粒子彼此排斥，該波束可具備在徑向上向外擴張或膨脹的趨勢。亦應體會到的是該波束擴張在低能量、高電流(高導流係數)波束中可以惡化，其中許多帶電相同的粒子(例如，高電流) 正在相同方向上相對地緩慢移動，使得在該些粒子中具有大量的相斥力，但是少量粒子動量維持該等粒子在波束路徑方向中的移動。據此，該離子擷取組件118一般而言係被組態使得該波束在一高能處被擷取，使得該波束不擴張(例如，使得該粒子具備足夠動量以克服導致波束擴張的相斥力)。除此之外，為促進波束遏制，在這示例中的波束112係一般而言通過該系統100在一相對高能量處轉換，並且恰在位於該末端站106的一工件122前減少。
在本示例中的該波束線組件104具備一波束導件124、一質量分析器126、一掃描系統128，以及一平行器及/或校正零件130(一般而言被參照為平行器)。該質量分析器126在該離子波束112上執行質量分析和角度校正/調整。在這示例中，該質量分析器126形成為在大約90度角，並且該質量分析器126包括一個或多個磁鐵(未顯示)，該一個或多個磁鐵作用上在該質量分析器126中建立一(雙極)磁場。當該波束112進入該質量分析器124，該波束112相應地因該磁場而彎曲，使得不恰當質荷比的離子被丟棄。更特別而言，具備太大或太小質荷比的離子係被偏轉至該質量分析器126的側壁132。在此方式中，該質量分析器126主要允許在該波束112中具備期望荷質比的那些粒子予以通過並且經由一質量解析孔隙組件136的一解析孔隙134而離開，其細節將在下文進一步討論。
質量分析器126可以藉著控制或調整該磁雙極場的振幅而執行在該離子波束112上的角度校正。這磁場的調整引起具備期望/選定質荷比的選定離子沿著一不同或改變路徑而傳導。因而，該解析孔隙134可以根據該改變的路徑而被調整。在一示例中，該質量解析孔隙組件136大 約在一x方向是移動的(例如，橫向該離子波束112的一方向)，以便容納經由該解析孔隙134的經修改路徑。
將體會到的是，離子波束112和在該系統100中的其它粒子之碰撞可以降級離子完整性。據此，一個或多個幫浦(未顯示)可能被包含，以便排空至少該波束導件124和質量分析器126。
在該說明示例中，掃描系統128包含一磁掃描元件138及一聚焦及/或操縱元件140。各自電源供應器142、144係操作地耦合至該磁掃描元件138和該聚焦及操縱元件140，並且更特別地耦合至設置於其中的各自電磁鐵部件146a、146b及電極148a、148b。該聚焦及操縱元件140接收具備一相對狹窄剖面的4質量分析離子波束112(例如，在所例示系統100中的一「鉛筆」形波束)。被該電源供應器144施加至該極板148a和148b的一電壓係操作成聚焦和操縱該波束至該掃描元件138的一掃描頂點(scan vertex)150。電源供應器142(其理論上可以是如同144的相同供應器)施加至該電磁鐵部件146a和146b的電壓波形然後係來回地掃描該波束112，在這示例中，於其中定義一經掃描離子波束152(有時稱為「帶狀波束」)。將體會到的是該掃描頂點150可被定義為在光學路徑上的點，該離子波束112在已被該掃描元件138掃描之後的每個小束(beamlet)或經掃描局部似乎起源於該點。
該經掃描波束112然後經由該平行器/校正器130而通過，該平行器/校正器130包括在說明示例中的二雙極磁鐵154a、154b。該二雙極磁鐵154a、154b例如大體上是梯形(trapezoidal)，並且被定向成彼此鏡像(mirror)，以便引起該波束112彎曲至一大體上s形。換句話說，該二 雙極磁鐵154a、154b具備相等角度和半徑以及相反的曲度方向。
該平行器130引發該經掃描波束112改變其路徑，使得該離子波束不論該掃描角度為何而平行該波束軸進行傳導。因此，該佈植角度係相對均勻地橫越該工件122。
一個或多個減速段156在這示例中被設置在該平行器130的下游處。在該系統100中到此時點，該離子波束112一般而言係在一相對高能量位準處加以運輸(transport)，以便緩和該波束擴張的傾向，舉例而言，在波束密度在諸如掃描頂點150處升高的情況，該波束擴張的傾向係特別地高。該一個或多個減速段156例如包括可以操作成減速該波束112的一個或多個電極158a、158b。該一個或多個電極158a、158b典型地係該離子波束112傳導所經由的孔隙，而且可能被畫成如圖1中的直線。
然而，將體會到的是，雖然二電極120a和120b、146a和146b、148a和148b及158a和158b，在該示例的離子擷取組件118、掃描元件138、聚焦及操縱元件140和減速段156中係被各自地說明，這些電極可能各自地包括任何合適數量的電極，其係被安排和偏壓以加速及/或減速離子，及聚焦、彎曲、偏轉、聚集、偏離、掃描、平行化及/或淨化該離子波束112，諸如Rathmell等人於美國專利第6,777,696號中所提供，其全部內容通過參照而整體併入本文。此外，該聚焦及操縱元件140可包括靜電偏轉極板(例如其一對或多對)，及單透鏡)、四極及/或其它聚焦元件，以便聚焦該離子束。
該末端站106然後接收被導引朝向該工件122的離子波束112。應體會到的是，不同類型的末端站106可能在該佈植器100中被利用。 舉例而言，一「批次」類型的末端站可以同時地將多個工件122支持在一旋轉支持結構上，其中該等工件係旋轉通過該離子波束112的一波束路徑160(亦稱為一波束線)，直到所有工件被完全地佈植為止。另一方面，一「序列」類型的末端站106支持單一個工件122沿著該波束路徑160而佈植，其中多個工件以一種序列方式一次對一個進行佈植，並且在下一個工件開始佈植前每個工件係被完全地佈植。在混合系統中，該工件122可能機械地以一第一方向(該y軸方向或是所謂的「慢速掃描」方向)而被調動，然而該離子波束112在一第二方向(該x軸方向或是所謂的「快速掃描」方向)而被掃描，以便將該波束112賦予在整個工件之上。
在該說明示例中的該末端站106係一「序列」類型的末端站，其支持單個工件122沿著該波束路徑160而佈植。一劑量系統162例如是被包含在該末端站106中而接近該工件122的位置，以用於量測該離子波束112(例如在佈植操作之前可能執行量測)。在校準時期，該波束通過劑量系統162。該劑量系統162例如包含一個或多個剖面儀164，其可能連續地橫跨(traverse)一剖面儀路徑，藉此量測該經掃描離子波束152的剖面。
該一個或多個剖面儀164可能例如包括諸如法拉第杯(Faraday cup)的一電流密度感測器，其量測該經掃描離子波束152的電流密度，其中，電流密度係佈植角度的一函數(例如，介於該離子波束和工件122的該機械表面之間的相對定向，及/或介於該離子波束和該工件的晶格結構之間的相對定向)。該電流感測器例如一般係以相對於該經掃描波束152之正交方式而移動，並且因而典型地橫跨該經掃描離子波束的寬度。 該劑量系統162在一示例中同時量測波束密度分佈和角度分佈。
進一步地提供一控制系統168(亦稱為控制器)，以便控制、通訊，及/或調整離子源108、質量分析器132、質量解析孔隙組件136、磁性掃描器138、平行器130，及劑量系統162。該控制系統168可能包括電腦、微處理器等，也可能可以操作成取得離子波束112之特性的量測值並且據此調整參數。該控制系統168可以耦合至該離子波束112被產生的端部102，以及波束線組件104的質量分析器126、掃描元件138(例如經由電源供應器142)、聚焦及操縱元件140(例如經由電源供應器144)和減速段154。據此，該控制系統168可以調整這些元件的任何一者，以便促進期望的離子佈植。舉例而言，該離子波束112的能量位準可被調適以便調整接面深度，例如藉著調整施加至在該離子擷取組件118和該減速段154中的電極的偏壓。
根據一示範的觀點，劑量系統162例如可能被使用，以便在佈植期間遮閉該波束122，假如該量測波束電流是超出一容許範圍，該容許範圍被設定在用於特別離子佈植的處理配方(process recipe)中。舉例而言，在一處理配方中具體化為20ma且帶有+-10%事先決定範圍的期望波束電流，假如該量測波束電流低於18ma或是超過22ma，該控制系統168可能被組態成關閉該解析孔隙組件136，以便遮閉並且暫停(hold)該佈植。一額外的量測系統(未顯示，但和該劑量系統162相似)可能進一步地與劑量系統162一道使用，以便偵測在該波束122中將另外不被該劑量系統162所偵測到而進行的快速暫態或突波。在一突波期間，例如該波束122被關掉，該質量解析孔隙組件136將關閉或遮閉，並且該佈植將被繼續暫停直 到該離子波束係穩定的。舉例而言，Weiguo等人於美國專利第7,507,977號中所描述的控制回應於一離子波束突波的一離子波束之系統和方法。
在該質量分析器126中所產生的磁場的強度和定向可以被調整，儲如藉著調節流經其中的場域繞組(field winding)的電流量，以便例如改變該波束的質荷比。藉著調整在該質量分析器126中所產生的磁場的強度或振幅，該質量分析器126係與質量解析孔隙組件136協調，因而可以控制佈植的角度。在這示例中，根據來自該剖面儀164的量測資料，該控制系統168可以調整該質量分析器126的磁場和該解析孔隙134的位置。該控制系統168可以透過額外的量測資料而驗證該等調整，並且透過該質量分析器126和該解析孔隙134而執行額外的調整，假如必要。
根據另一觀點，本記載內容的該質量解析孔隙組件136提供用於該解析孔隙134的一快速作用的遮閉器動作，其中該解析孔隙進一步係可變的。因此，本記載內容的該質量解析孔隙組件136不只可以操作成控制該解析孔隙134相對於該質量分析器的寬度和位置，並且還進一步可以控制成遮閉或阻擋該離子波束112進一步往下游地朝向該末端站106傳導。
傳統上，二個明顯分開的組件係被提供，以便實現該離子波束的遮閉，並且實現該解析孔隙的寬度的控制；亦即，相似於球閥的一可旋轉遮閉器，以及具備一個或多個固定寬度孔隙的解析極板，藉此該期望孔隙係一般係位於該波束線的中央裡。在Vanderberg等人共有美國專利第7,399,980號中提供一種多重孔隙極板的一示例，其內容通過參照整體併入本文。此一多重孔隙極板提供解析孔隙的數個分離寬度，同時進一步地提 供橫向於該離子波束移動解析孔隙的能力，以便修正或校正該離子波束的角定向。然而，額外、分開的阻擋機械傳統上將被提供在Vanderberg等人之系統中，以便阻擋在諸如在工件放置、在離子波束中錯誤偵測等期間之不同情況中的離子波束。
根據本記載內容的數個觀點，單個質量解析孔隙組件136被組態成提供該解析孔隙134的寬度的一選擇性變化，以便選擇性地改變解析孔隙橫越(例如橫跨在x方向上)及沿著(例如在z方向上)該波束線160的相對位置，並且進一步地選擇性遮閉或阻擋該離子波束112被運輸超過該解析孔隙組件。不像具備一固定寬度之傳統解析孔隙，本記載內容的解析孔隙組件136提供帶有一連續可變寬度的解析孔隙134。本記載內容的解析孔隙134可以進一步有利地橫跨於該波束線160而進行調動或掃掠，使得該解析孔隙可以被定位，以便對該離子波束112在橫越該離子波束的寬度之不同位置處進行剖面分析。
圖1的質量解析孔隙組件136的一示例係被說明在圖2中，做為示範的解析孔隙組件200，其中，該解析孔隙組件係定位於圖1的質量分析器126的下游處。如圖2中所說明的，該解析孔隙組件200包括一第一極板202和一第二極板204，其中該第一極板和第二極板一般而言地定義介於它們之間的一解析孔隙206。據此該第一極板202相對於該第二極板204的一位置208定義該解析孔隙206的一寬度210，其中該解析孔隙的該寬度係選擇性可變的，如同在下文中將探討的。
根據一示例，一個或多個致動器212係操作地耦合至第一極板202和第二極板204的一者或多者。在本示例中，該一個或多個致動器 212包括操作地耦合至第一極板202的一第一致動器214，以及操作地耦合至第二極板204的一第二致動器216。該一個或多個致動器212係被組態成各自選擇性地改變該第一極板202和該第二極板204相對於圖1的波束線160之位置208，及/或改變該第一極板202和該第二極板204相對於彼此之位置208。圖2的解析孔隙組件200的第一極板202和第二極板204，例如與本記載內容的一個或多個致動器212一道地、有利地提供第一極板和第二極板之各者彼此獨立地或共同地移動，藉此選擇性地改變該解析孔隙206的寬度210的一者或多者，或是選擇性地從一側至另一側地位移該解析孔隙橫跨圖1的該離子波束112(例如在x方向)的波束線位置218。
在本示例中，圖2的第一致動器214和第二致動器216係被組態成選擇性獨立或共同地調動各自的第一極板202和第二極板204。據此，本記載內容的解析孔隙組件200有利地允許圖1的離子波束112最多是在沿著其寬度(例如在x方向中)的任何位置處進行剖面分析，諸如在尋找和該離子波束相關的非可期望同位素的情況中。
該控制系統168例如進一步地被組態成透過該一個或多個致動器212的控制，以便控制顯示在圖2之第一極板202和第二極板204的一者或多者的位置208。在另一示例中，第一極板202和第二極板204被組態成一般而言地平行該離子波束112(例如沿著z軸)的波束線160而調動，以便容納在佈值中所利用的各種種類離子。舉例而言，當該離子波束離開該質量分析器124時，離子波束112的腰部或最小部分是針對不同種類而不同(例如硼B-11和B-10同位素以及砷同位素)。例如針對硼B-11和B-10同位素，腰部將是在波束線160下方的某個固定距離處，而針對一 種類諸如砷，腰部會在沿著該波束線的不同位置處。因此，該質量解析孔隙組件136被組態成基於期望佈植的種類，沿著該波束線160移動該解析孔隙134至不同位置處。
根據一示例，圖1的控制系統168例如可以被組態成控制圖2的解析孔隙206相對於波束線160的寬度210和位置208的一者或多者，其中該解析孔隙的寬度的控制係至少部分基於該離子波束112的一個或多個期望性質。該離子波束112的一個或多個期望性質例如包括離子波束的一選定離子波束波封(例如該離子波束的期望寬度)和一選定質量解析度。舉例而言，圖2的一個或多個致動器212被組態成選擇性地定位該第一極板202和第二極板204，以便基於選定離子波束波封和選定質量解析度的一者或多者，選擇性地在該質量分析器124的離開波束路徑中定位該解析孔隙206。
根據一示例，圖2的一個或多個致動器212包括一個或多個線性致動器218。和解析孔隙組件200相關連的一個或多個致動器218例如被組態成相對於該第二極板204定位該第一極板202，以便選擇性地關閉或遮閉該解析孔隙206，於其中選擇性地避免圖1的離子波束112傳導至解析孔隙組件的下游。和圖2的第一極板202和第二極板204相關連的一個或多個線性致動器212例如包括伺服馬達220和氣缸222的一者或多者，其係可操作地耦合至第一極板和第二極板的一者或多者。在本示例中，第一伺服馬達224和第一氣缸226可操作地耦合至該第一極板，並且第二伺服馬達228和第二氣缸230可操作地耦合至該第二極板。第一伺服馬達224和第二伺服馬達228被組態成精確地改變解析孔隙沿著波束線的寬度210 和位置208，而第一氣缸226和第二氣缸230被組態成快速地關閉及/或開啟該解析孔隙206。
舉例而言，當從和離子波束突波相關連的錯誤中回復的相關連之時，在該工件上已發生錯誤的一位置係已知。據此，為從該錯誤中回復，該佈植係放置在一停止狀態，並且該離子波束係被遮閉。該控制系統進一步被組態成重新定位該工件至已發生該錯誤的已知位置，並且正好當該工件到達該已知位置時，透過第一氣缸226和第二氣缸230的一者或多者，解析孔隙206係快速地被打開，藉此該離子的佈植可以以一種一般而言地無縫的方式繼續進行。
第一伺服馬達224和第二伺服馬達228例如被進一步地組態成，藉著相對於彼此而獨立地定位第一極板202和第二極板204，或是相對於該離子波束而獨立地定位第一極板202和第二極板204，以便獨立地改變該孔隙206的該位置208和寬度210。
此外，一個或多個線性電位計232可以進一步地和該一個或多個線性致動器212相關連以提供位置的回授，其中該一個或多個線性電位計被組態成提供第一極板202和第二極板204的一者或多者的位置至圖1的控制器168。應被注意的是，雖然該一個或多個線性致動器212被描述為伺服馬達及/或氣缸，但是各種其它類型的電動馬達驅動致動器、氣動致動器、液壓線性致動器也被思量為落入本記載內容的範圍裡。同樣地，雖然一個或多個線性電位計232係被精確地描述，各種其它回授機制係被思量成提供該位置資訊至該控制器。該一個或多個線性電位計232例如可以進一步提供一訊號至該控制器，以便指示和第一極板202及第二極板204相 關連的一初始參照位置。一旦該初始參照位置係已知的，第一伺服馬達224和第二伺服馬達228便可以提供各自的線性位置資訊。
根據本記載內容的另一個示範的觀點，圖1的劑量系統162可以被組態為一感測設備234，以便偵測和該離子波束112相關連的一個或多個狀況。該一個或多個狀況例如可以包括一個或多個故障狀況(例如該離子波束112的一非可期望電流)，並且其中該控制器168係被組態成在偵測到一個或多個故障狀況後，立即透過控制圖2的一個或多個氣缸222而選擇性地關閉解析孔隙134。
此外，該控制器168可以被組態成基於被感測設備234所感測的一個或多個狀況，諸如來自感測設備之指示一非可期望的同位素呈現在該離子波束112中，透過控制該一個或多個致動器212而選擇性個別調動圖2的第一極板202和第二極板204。
據此，解析孔隙組件200的第一極板202和第二極板204被組態成，透過該一個或多個致動器212以自任何孔隙寬度210快速且選擇性地遮閉或阻擋離子波束112(例如以一種夾擠或剪刀似的動作)，同時進一步有利地提供解析孔隙206的位置208和寬度210之上述的獨立改變。
因此，根據本記載內容，解析孔隙組件200的第一極板202和第二極板204例如可能被視為遮閉器，藉此各自第一極板和第二極板的一第一邊緣240和一第二邊緣242係被組態成朝向對方而聚集以提供一重疊(未顯示)。舉例而言，第一邊緣240和第二邊緣242的一者或多者包括一兔子樣特徵(rabbit feature)(未顯示)，藉此第一極板202和第二極板204彼此重疊(例如在第一和第二極板皆具備兔子樣特徵的情況下有一半的重 疊距離)。舉例而言，針對第一極板和第二極板總共有6mm的重疊，每個兔子樣特徵將會具備大約3mm的深度。如此，圖1的離子波束112的遮閉或完全地阻擋可能被達成。
根據另一示例，圖2的第一極板202和第二極板204係耦合至各自的第一桿部(shaft)250和第二桿部252，藉此，該一個或多個致動器212被組態成調動各自的第一桿部和第二桿部。第一極板202和第二極板204例如是固定地耦合到各自的第一桿部250和第二桿部252。
應被進一步注意的是，第一極板202和第二極板204係一般而言地暴露於圖1的離子波束112，藉此第一極板和第二極板可以被離子波束加熱。據此，圖2的第一桿部250和第二桿部252例如可以被進一步冷卻，藉此一冷卻流體(例如水)經由在各自第一桿部和第二桿部中的一溝渠(未顯示)而通過。第一桿部250和第二桿部252例如包括一金屬，並且第一極板202和第二極板204包括石墨，藉此該金屬透過介於其間的熱傳導而冷卻各自的第一極板和第二極板。第一桿部250和第二桿部252例如可以被進一步可操作地耦合至一腔室的一壁，該腔室一般而言地透過一真空饋通(feedthrough)而圍住該波束線組件104，藉此在一外部環境中的幫浦或其它機制可能達成冷卻流體的循環。
據此，第一極板202和第二極板204係透過第一桿部250和第二桿部252而間接地冷卻。第一桿部250和第二桿部252例如可經由各自的真空饋通而通過，藉此也可在一外部瓌境中提供該一個或多個致動器212。
因此，本記載內容提供一種具備一可變寬度質量解析孔隙以 及一快速作用遮閉能力的解析孔隙組件200，其中該質量解析組件係進一步被組能態成沿著該波束線而調動該解析孔隙。
雖然本發明已相對於一個或多個實施而被說明和描述，可能對說明的示例進行改變或修正，而不背離所附加請求項的精神和範圍。特別關於被上文描述之零件或結構(區塊、單元、引擎、組件、裝置、電路、系統等)所執行的各種功能、用於描述該些零件的用語(包含至「手段」的參照)，除非另外地指示，係意指成相應至執行該描述零件(例如，那是功能性等效)所精確化的功能的任何零件或結構，儘管結構上不等同於在本文中執行本發明的說明示範實施中的功能之記載結構。此外，雖然本發明的一特別特徵可能已相對於數個實施的單個實施而被記載，因為針對任何給定或特別的應用係期望或有利的，此種特徵可能和其它實施的一個或多個特徵相結合。就用於本文中的用語「示範」係被意指成暗示一示例，而不是最好的或更佳的。另外，就用於詳細的說明書或請求項中之用語「包含」，「具備」、「帶有」或其變形的廣度而言，該等用語係被意指成被包含，以一種相似於用語「包括」的方式。
200‧‧‧解析孔隙組件
202‧‧‧第一極板
204‧‧‧第二極板
206‧‧‧解析孔隙
208‧‧‧位置
210‧‧‧寬度
212‧‧‧致動器
214‧‧‧第一致動器
216‧‧‧第二致動器
220‧‧‧伺服馬達
222‧‧‧氣缸
224‧‧‧第一伺服馬達
226‧‧‧第一氣缸
228‧‧‧第二伺服馬達
230‧‧‧第二氣缸
232‧‧‧線性電位計
240‧‧‧第一邊緣
242‧‧‧第二邊緣
250‧‧‧第一桿部
252‧‧‧第二桿部

Claims (22)

  1. 一種離子佈植系統，其包括：離子源，其產生具備選定種類的離子波束；質量分析器，其定位於該離子源的下游，該質量分析器根據選定質荷比和角度調整而產生磁場；解析孔隙組件，其定位於該質量分析器的下游，該解析孔隙組件包括：第一極板和第二極板，其中該第一極板和該第二極板定義介於兩者之間的解析孔隙，其中該第一極板相對於該第二極板的位置定義該解析孔隙的寬度；以及一個或多個致動器，其操作上耦合至該第一極板和該第二極板的一者或多者，其中該一個或多個致動器被組態成選擇性地改變該第一極板和該第二極板的各自一者或多者相對於彼此的該位置，於其中選擇性地改變該解析孔隙的該寬度，其中該一個或多個致動器包括伺服馬達和氣缸，該伺服馬達和該氣缸操作上耦合至該第一極板和該第二極板的一者或多者；一控制器，其被組態成透過控制該一個或多個致動器以便控制該解析孔隙的該寬度，其中該控制該解析孔隙的該寬度係至少部分基於該離子波束的一個或多個期望性質。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子佈植系統，其中該離子波束的該一個或多個期望性質包括該離子波束的選定離子波束波封和選定質量解析度。
  3. 如申請專利範圍第2項之離子佈植系統，其中該一個或多個致動器進一步被組態成基於該選定離子波束波封和該選定質量解析度的一者或多者，選擇性地定位該第一極板和該第二極板，以便在該質量分析器的離開波束路徑中選擇性地定位該解析孔隙。
  4. 如申請專利範圍第3項之離子佈植系統，其中該一個或多個致動器包括一個或多個線性致動器。
  5. 如申請專利範圍第1項之離子佈植系統，其中該一個或多個致動器進一步被組態成相對於該第二極板而定位該第一極板，以便選擇性地關閉該解析孔隙，於其中選擇性地避免該離子波束傳導至該解析孔隙組件的下游。
  6. 如申請專利範圍第5項之離子佈植系統，其中該伺服馬達被組態成精確地改變該解析孔隙的該寬度，以及其中該氣缸被組態成選擇性地關閉該解析孔隙。
  7. 如申請專利範圍第6項之離子佈植系統，其進一步包括感測設備，該感測設備被組態成偵測和該離子波束相關連的一個或多個狀況。
  8. 如申請專利範圍第7項之離子佈植系統，其中該一個或多個狀況係和一個或多個故障狀況相關連，並且其中該控制器被組態成在偵測到該一個或多個故障狀況後，即透過控制該氣缸而選擇性地關閉該解析孔隙。
  9. 如申請專利範圍第8項之離子佈植系統，其中該一個或多個故障狀況係和該離子波束的非可期望電流相關連。
  10. 如申請專利範圍第7項之離子佈植系統，其中該控制器被組態成基於 被該感測設備所感測的該一個或多個狀況，透過控制該一個或多個致動器而選擇性個別調動該第一極板和該第二極板。
  11. 如申請專利範圍第10項之離子佈植系統，其中該一個或多個狀況包括和非可期望同位素相關連的離子波束電流。
  12. 如申請專利範圍第1項之離子佈植系統，其進一步地包括聚焦零件，該聚焦零件被定位於該解析孔隙的下游，其中該聚焦零件被組態成聚集該離子波束。
  13. 如申請專利範圍第12項之離子佈植系統，其中該聚焦零件被組態成在接近於該解析孔隙的一位置處，聚集該離子波束至一最小值。
  14. 如申請專利範圍第13項之離子佈植系統，其進一步地包括一個或多個線性電位計，其中該一個或多個線性電位計被組態成提供該第一極板和該第二極板的一者或多者的位置至該控制器。
  15. 如申請專利範圍第13項之離子佈植系統，其中該伺服馬達和該氣缸被組態成獨立地改變該第一極板和該第二極板相對於彼此的該位置。
  16. 如申請專利範圍第1項之離子佈植系統，其進一步包括一下游位置致動器，該下游位置致動器被組態成選擇性地改變該解析孔隙沿著該離子波束的路徑的位置，其中該控制器進一步被組態成至少部分基於該離子波束的一個或多個期望性質，來控制該解析孔隙沿著該離子波束的該路徑的該位置。
  17. 一種用於離子佈植系統的解析孔隙組件，該解析孔隙組件包括：一第一極板；一第二極板；以及 一個或多個致動器，其操作上耦合至該第一極板和該第二極板的一者或多者，其中該第一極板和該第二極板定義介於兩者之間的解析孔隙，其中該一個或多個致動器包括伺服馬達和氣缸，該伺服馬達和該氣缸操作上耦合至該第一極板和該第二極板的一者或多者，其中該第一極板相對於該第二極板的位置定義該解析孔隙的寬度，以及其中該一個或多個致動器被組態成選擇性地改變該第一極板和該第二極板相對於彼此的該位置，於其中選擇性地改變該解析孔隙的該寬度。
  18. 如申請專利範圍第17項之解析孔隙組件，其中該一個或多個致動器包括一個或多個線性致動器。
  19. 如申請專利範圍第18項之解析孔隙組件，其中該一個或多個線性致動器包括伺服馬達和氣缸，其中該伺服馬達和該氣缸被組態成獨立地改變該第一極板和該第二極板相對於彼此的該位置。
  20. 如申請專利範圍第19項之解析孔隙組件，其進一步地包括一個或多個線性電位計，其中該一個或多個線性電位計被組態成決定該第一極板和該第二極板的一者或多者的位置。
  21. 如申請專利範圍第19項之解析孔隙組件，其中該伺服馬達被組態成精確地改變該解析孔隙的該寬度，以及其中該氣缸被組態成選擇性地關閉該解析孔隙。
  22. 如申請專利範圍第17項之解析孔隙組件，其進一步包括控制器，該控制器被組態成透過控制該一個或多個致動器，以便選擇性地改變該解析孔隙的該寬度。
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