TWI810348B - 離子植入系統、用於處理離子束的裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種離子植入系統、用於處理離子束的裝置及方法。所 述裝置可包括：第一接地漂移管，被佈置成接受連續離子束；至少兩個交流漂移管，在所述第一接地漂移管下游串聯佈置；以及第二接地漂移管，位於所述至少兩個交流漂移管下游。所述裝置可包括交流電壓裝配件，所述交流電壓裝配件電耦合到所述至少兩個交流漂移管。所述交流電壓裝配件可包括第一交流電壓源，所述第一交流電壓源被耦合用於以第一頻率將第一交流電壓信號傳送到所述至少兩個交流漂移管中的第一交流漂移管。所述交流電壓裝配件可進一步包括第二交流電壓源，所述第二交流電壓源被耦合用於以第二頻率將第二交流電壓信號傳送到所述至少兩個交流漂移管中的第二交流漂移管，其中所述第二頻率包括所述第一頻率的整數倍。

Description

離子植入系統、用於處理離子束的裝置及方法
本發明是有關於一種離子植入裝置，且特別是關於高能束線離子植入機(high energy beamline ion implanter)。
離子植入(Ion implantation)是通過轟擊(bombardment)將摻雜劑或雜質引入到基板中的製程。離子植入系統可包括離子源及一系列束線組件。離子源可包括產生離子的腔室。束線組件可包括例如質量分析器(mass analyzer)、准直器(collimator)及用於使離子束加速或減速的各種組件。與一系列用於操縱光束的光學透鏡很相似，束線組件可對具有特定種類、形狀、能量和/或其他品質的離子束進行過濾、聚焦及操縱。離子束穿過束線組件且可被朝向安裝在台板(platen)或夾具(clamp)上的基板引導。
一種適合於產生中等能量離子束及高能量離子束的離子植入機使用線性加速器(linear accelerator)(或LINAC)，其中作為管圍繞束佈置的一系列電極沿著一連串管將離子束加速到越來越高的能量。各種電極可佈置在一系列級(stage)中，其中給定 級中的給定電極接收交流(alternative current，AC)電壓信號以使離子束加速。
LINAC採用初始級，在束經由束線傳導時，初始級對離子束進行束縛。LINAC的初始級可被稱為束縛器(buncher)，其中連續離子束被束縛器接收，且作為束縛離子束(bunched ion beam)以封包(packet)形式輸出。視AC電壓信號的頻率以及幅值而定，使用一個通電電極通過已知的「雙間隙(double-gap)」束縛器傳導的離子束的接受度(acceptance)或相位捕獲(phase capture)可能為大約30%至35%，此意味著束電流會在傳導到線性加速器的加速級中的同時損失65%以上。
針對這些及其他考慮，提供本公開。
在一個實施例中，一種裝置可包括多環漂移管裝配件。所述多環漂移管裝配件可包括：第一接地漂移管，被佈置成接受連續離子束；至少兩個AC漂移管，在所述第一接地漂移管下游串聯佈置；以及第二接地漂移管，位於所述至少兩個AC漂移管下游。所述裝置可包括AC電壓裝配件，所述AC電壓裝配件電耦合到所述至少兩個AC漂移管。所述AC電壓裝配件可包括第一AC電壓源，所述第一AC電壓源被耦合用於以第一頻率將第一AC電壓信號傳送到所述至少兩個AC漂移管中的第一AC漂移管。所述AC電壓裝配件可進一步包括第二AC電壓源，所述第二AC電壓 源被耦合用於以第二頻率將第二AC電壓信號傳送到所述至少兩個AC漂移管中的第二AC漂移管，其中所述第二頻率包括所述第一頻率的整數倍。
在另一實施例中，一種離子植入系統可包括：離子源，用於產生連續離子束；以及漂移管裝配件，設置在所述離子源下游。所述漂移管裝配件可包括：第一接地漂移管，被佈置成接受所述連續離子束；AC漂移管裝配件，佈置在所述第一接地漂移管下游；以及第二接地漂移管，位於所述AC漂移管裝配件下游。所述離子植入系統可進一步包括AC電壓裝配件，所述AC電壓裝配件被佈置成以第一頻率向所述AC漂移管裝配件發送第一AC電壓信號且以第二頻率向所述AC漂移管裝配件發送第二AC電壓信號，其中所述第二頻率包括所述第一頻率的整數倍。
在又一實施例中，一種處理離子束的方法可包括：產生所述離子束來作為連續離子束；以及在多環漂移管裝配件中接收所述連續離子束。所述方法可包括經由所述多環漂移管裝配件的第一AC漂移管傳導所述離子束，同時以第一頻率對所述第一AC漂移管施加第一AC電壓信號。所述方法可進一步包括經由所述多環漂移管裝配件中位於所述第一AC漂移管下游的第二AC漂移管傳導所述離子束，同時以第二頻率對所述第二AC漂移管施加第二AC電壓信號。所述第二頻率可包括所述第一頻率的整數倍，其中所述離子束作為束縛離子束從所述多環漂移管裝配件輸出。
100:植入系統/離子植入系統
100A:離子植入系統
102:離子源
106:離子束
107:氣體盒
108:DC加速器柱
109:經加速離子束
109A:封包/束縛
109B:封包
109A1:尾端/相位滯後離子
109A2:前端/相位超前離子
110:分析器
111:上游束線
114:線性加速器
115:高能離子束
116:過濾磁體
118:掃描器
120:准直器
122:端站
124:基板
126:加速器級
130、160:束縛器
140、162:AC電壓裝配件
142:第一AC電壓供應器
144:第二AC電壓供應器
146:第三AC電壓供應器
148:加法器
149:複合AC電壓信號
150、170:漂移管裝配件
152、182:第一接地漂移管
154、190:第二接地漂移管
156:AC漂移管裝配件
158、192:加速級
164:控制器
180:AC漂移管裝配件
184、186、188:AC漂移管
600:製程流程
602、604、606、608:步驟
V1cos(ωt+Φ1):AC電壓信號/最低頻率AC電壓信號
V2cos(2ωt+Φ2):AC電壓信號/中頻AC電壓信號
V3cos(3ωt+Φ3):AC電壓信號/高頻AC電壓信號
圖1A示出根據本公開實施例的示例性離子植入系統。
圖1B示出根據本公開實施例的另一離子植入系統。
圖2示出根據本公開實施例的示例性束縛器。
圖3示出根據本公開其他實施例的另一示例性束縛器。
圖4繪示根據本公開實施例的漂移管裝配件的操作建模結果。
圖5A及圖5B是說明由不同束縛器處理的不同離子束射線的相位行為(phase behavior)的曲線圖，其突出顯示本公開實施例的益處。
圖6繪示根據本公開一些實施例的示例性製程流程。
圖式未必按比例繪製。圖式僅為代表形式，且不旨在描繪本公開的具體參數。圖式旨在繪示本公開的示例性實施例，且因此不被視為限制範圍。在圖式中，相同的編號代表相同的元件。
現在將在下文中參照其中示出系統及方法的實施例的附圖更充分地闡述根據本公開的裝置、系統及方法。所述系統及方法可以許多不同的形式實施，且不被解釋為限於本文中所述的實施例。相反，提供這些實施例是為使本公開將透徹及完整，並將向所屬領域中的技術人員充分傳達所述系統及方法的範圍。
如本文中所使用的以單數陳述並以詞語「一(a/an)」開頭的元件或操作被理解為也可能包括複數個元件或操作。此外，對本公開的「一個實施例(one embodiment)」的引用並不旨在解釋為排除也包括所陳述特徵的附加實施例的存在。
本文中提供實現基於束線架構的改進型高能離子植入系統的方式。為簡潔起見，本文中也可將離子植入系統稱為「離子植入機」。各種實施例提供用於提供產生高能離子的能力的新穎配置，其中傳送到基板的最終離子能量可為300千電子伏(keV)、500keV、1兆電子伏(MeV)或高於1MeV。在示例性實施例中，如下所述，可採用新穎束縛器設計來以提高離子束接受度的方式處理離子束。
現在參照圖1A，以方塊形式繪示被示為植入系統100的示例性離子植入機。離子植入系統100可代表束線離子植入機，為闡釋清晰起見，省略了一些元件。如所屬領域中已知，離子植入系統100可包括離子源102及保持在高電壓下的氣體盒107。離子源102可包括提取組件及過濾器(未示出)，以產生第一能量的離子束106。儘管實施例在此上下文中不受限制，然而第一離子能量的適合離子能量實例的範圍在5keV至100keV。為形成高能離子束，離子植入系統100包括用於使離子束106加速的各種附加組件。
離子植入系統100可包括用於分析所接收離子束的分析器110。因此，在一些實施例中，分析器110可接收離子束106， 離子束106具有由位於離子源102處的提取光學器件賦予的能量，其中離子能量在100keV或低於100keV範圍內，且具體來說，在80keV或低於80keV範圍內。在其他實施例中，分析器110可接收由DC(direct current，DC)加速器柱(DC accelerator column)加速到更高能量(例如200keV、250keV、300keV、400keV或500keV)的離子束。實施例在此上下文中不受限制。離子植入系統100還可包括束縛器130及設置在束縛器130下游的線性加速器114(以虛線示出)。束縛器130的操作詳述如下。簡單來說，束縛器130設置在上游束線111下游，以接受離子束106來作為連續離子束(或DC離子束)，並輸出所述束作為束縛離子束。在束縛離子束中，離子束以分立封包輸出。同時，離子束的能量可通過束縛器130提高。如所示，線性加速器114可包括多個串聯佈置的加速器級126。與束縛器相似，加速器級126可在給定級處輸出束縛離子束，並將離子束分級加速到更高的能量。因此，束縛器可被視為第一加速器級，第一加速器級與下游加速器級的不同在於離子束被接收作為連續離子束。
在各種實施例中，離子植入系統100可包括附加組件，例如過濾磁體116、掃描器118及准直器120，其中過濾磁體116、掃描器118及准直器120的一般功能是眾所周知的，且本文中將不再進一步詳細闡述。由此，由高能離子束115代表的高能離子束在通過線性加速器114加速之後可被傳送到端站(end station)122以用於加工基板124。
在離子束106被直接提供到分析器110的一些實施例中，如所述，束縛器130可接收離子束106來作為能量相對較低(例如小於100keV)的連續離子束。在離子植入系統包括DC加速器柱的其他實施例中，離子束106可被加速以作為能量高達500keV或高於500keV的連續離子束進行饋送。在這些不同的情形中，可根據束縛器130所接收的連續離子束的離子能量來調節束縛器130所施加的確切交流(AC)電壓。
圖1B示出離子植入系統100A的實施例，離子植入系統100A包括DC加速器柱108，DC加速器柱108設置在離子源102下游，且被佈置成使離子束106加速以產生第二離子能量的經加速離子束109，其中第二離子能量大於由離子源102產生的第一離子能量。DC加速器柱108可如在已知DC加速器柱(例如中等能量離子植入機中所使用的那些柱)中一樣進行佈置。DC加速器柱可使離子束106加速，其中能量為例如200keV、250keV、300keV、400keV或500keV的經加速離子束109被分析器110及束縛器130接收。否則，離子植入系統100A可與離子植入系統100相似地發揮作用。
圖2示出根據本公開實施例的線性加速器的示例性束縛器(示為束縛器130)的結構。束縛器130可包括漂移管裝配件150，漂移管裝配件150包括第一接地漂移管152，第一漂移管裝配件152被佈置成接受連續離子束(示為經加速離子束109)。如所示，第一接地漂移管152連接到電接地。漂移管裝配件150可 進一步包括AC漂移管裝配件，AC漂移管裝配件佈置在第一接地漂移管152下游。如以下所詳細論述，AC漂移管裝配件156被佈置成接收一般在射頻(radio frequency，RF)範圍(RF範圍)內的AC電壓信號，所述信號用於對經加速離子束109進行加速及操縱。在圖2所示實施例中，AC漂移管裝配件156包括僅一個AC漂移管。在其他實施例中，AC漂移管裝配件156可包括多個AC漂移管。
漂移管裝配件150進一步包括位於AC漂移管裝配件156下游的第二接地漂移管154。總的來說，漂移管裝配件150被佈置成中空圓柱體，以接收連續離子束、經由中空圓柱體引導離子束並以將離子束束縛成分立封包(示為封包109A)以被位於下游的加速級158接收並進一步加速的方式使離子束加速。漂移管裝配件150可由用以使經由其中傳導的離子束的污染最小化的石墨或相似的適合材料構造成。由加速級158指示的後續加速級可以明確定義的頻率ω進行操作，且就此基本角頻率(fundamental angular frequency)ω來說，將束縛捕獲到此加速結構中的捕獲操作可限於相位角(phase angle)的近似±5°。為經由整個束線傳輸最大可能電流，將束縛器130佈置成對於此基頻(fundamental frequency)ω的每一循環產生一個束縛是所期望的。
如圖2中所示，束縛器130進一步包括AC電壓裝配件140，AC電壓裝配件140被佈置成向AC漂移管裝配件156發送AC電壓信號，以在AC漂移管裝配件156的通電漂移管處驅動變 化電壓。視離子抵達AC漂移管裝配件156的時間而定，AC流漂移管裝配件156上的變化電壓為離子提供不同的加速。通過此種方式，束縛109A的尾端(trailing end)109A1被給予比束縛109A的前端(leading end)109A2更大的速度，且當抵達加速級158時，束縛109A的整體變得盡可能緊湊。在各種實施例中，AC電壓信號可為多個各別AC電壓信號的複合體，其被疊加以便以提供對連續離子束的改進束縛的方式產生AC電壓信號。在各種實施例中，AC電壓裝配件140可以第一頻率產生第一AC電壓信號且以第二頻率產生第二AC電壓信號，其中第二頻率包括第一頻率的整數倍。在一些實施例中，AC電壓裝配件140可以第三頻率產生第三AC電壓信號，其中第三頻率構成不同於第二頻率的第一頻率的整數倍，等等。因此，第二頻率、第三頻率等可為第一頻率的諧波，其中頻率可為兩倍、三倍等(與第一頻率相比)。
在圖2所示實施例中，AC電壓裝配件140被示為產生由V1cos(ωt+Φ1)、V2cos(2ωt+Φ2)及V3cos(3ωt+Φ3)代表的三個不同的AC電壓信號。出於說明目的，儘管可能存在其他波形形狀，然而AC電壓信號被示為正弦信號(sinusoidal signal)。AC電壓裝配件140可包括第一AC電壓供應器142、第二AC電壓供應器144及第三AC電壓供應器146，以分別產生第一AC電壓信號、第二AC電壓信號及第三AC電壓信號。AC電壓供應器可使用由同步信號產生器驅動的RF放大器來實施。通用用語V指代AC電壓信號的最大幅值，而通用用語Φ指代AC電壓信號的相位。因此， 不同信號之間的最大幅值及相位可能不同。在此實施例中，第二AC電壓信號及第三AC電壓信號分別代表第一信號的頻率ω的兩倍及三倍。如圖2中所示，AC電壓裝配件140可包括加法器148，其中加法器148對各別電壓信號進行求和，並將複合AC電壓信號149輸出到AC漂移管裝配件156。
在各種實施例中，複合AC電壓信號可由AC電壓信號形成，其中AC電壓信號的最高頻率為近似120MHz或低於120MHz。
複合AC電壓信號149被設計成以提高下游加速級的接受度的方式來調節由AC漂移管裝配件156所處理的離子的相位依賴性(phase dependence)。在已知的離子植入系統的線性加速器中，當連續離子束被束縛用於以封包形式傳輸到下游加速級時，由於加速及束縛製程的性質，離子束的某一部分會損失到壁或其他表面。接受度指代未損失且因此被下游加速級接受的離子束的百分比(例如束電流的百分比)。如所述，在已知的採用線性加速器的離子植入裝置中，當各種條件被優化時，接受度最大為大約30%至35%。此種已知的離子植入系統可利用頻率為10MHz、13.56MHz或20MHz的AC電壓信號驅動束縛器，電壓幅值在數十kV範圍內。值得注意，已知離子植入系統中的AC電壓信號可作為單一頻率的簡單AC電壓信號來產生。
值得注意，複合AC電壓信號的基本分量可簡化為V1cos(ωt)，其中相對於另外兩個AC電壓信號而言的相對相位是 由相應的相位偏移Φ2或Φ3給出。如以下所詳述，可調節這些偏移以提高接受度。
轉到圖3，示出有根據本公開又一些實施例的線性加速器的示例性束縛器(束縛器160)的結構。束縛器160可包括漂移管裝配件170，漂移管裝配件170包括第一接地漂移管182，第一接地漂移管182被佈置成接受連續離子束(示為經加速離子束109)。如所示，第一接地漂移管182連接到電接地。漂移管裝配件170可進一步包括AC漂移管裝配件180，AC漂移管裝配件180佈置在第一接地漂移管182下游。如以下所詳細論述，與AC漂移管裝配件156相似，AC漂移管裝配件180被佈置成接收一般在射頻範圍(RF範圍)內的AC電壓信號，此信號用於對經加速離子束109進行加速及操縱。在圖3所示實施例中，AC漂移管裝配件180包括三個AC漂移管(示為AC漂移管184、AC漂移管186及AC漂移管188)。
漂移管裝配件170進一步包括位於AC漂移管裝配件180下游的第二接地漂移管190。總的來說，漂移管裝配件170被佈置成中空圓柱體，以接收連續離子束、經由中空圓柱體引導離子束並以將離子束束縛成分立封包(示為封包109B)以被位於下游的加速級192接收並進一步加速的方式使離子束加速。由此，漂移管裝配件170可構成長度(沿著離子束的傳播方向)為至少100毫米(mm)且小於400mm的多環漂移管裝配件。
在圖3所示實施例中，提供AC電壓裝配件162，且AC 電壓裝配件162被佈置成向AC漂移管裝配件180發送AC電壓信號，以在AC漂移管裝配件180的通電漂移管處驅動變化電壓。AC電壓裝配件162可被配置成其中第一AC電壓供應器142驅動AC漂移管184，第二AC電壓供應器144驅動AC漂移管186且第三AC電壓供應器146驅動AC漂移管188。這些AC電壓信號可通過控制器164及時同步，以有效地產生與複合AC電壓信號149相似的複合信號。儘管圖3說明將最低頻率AC電壓信號供應到最遠上游AC漂移管的配置，然而在其他實施例中，最低頻率AC電壓信號(V1cos(ωt+Φ1))可被施加到不同的AC漂移管。這同樣適用於中頻AC電壓信號(V2cos(2ωt+Φ2))及高頻AC電壓信號(V3cos(3ωt+Φ3))。此配置與圖2中的配置相比具有優勢：電源供應器干擾其他電源供應器的風險得以避免。
儘管使用多頻AC電壓信號來驅動束縛器是可能的，然而，值得注意，使用多個頻率來產生AC電壓信號可能需要更多的電壓供應器，且可能導致更長的束線(如以下所詳述)。因此，迄今尚未設想束線離子植入機中的此種配置。值得注意，本發明人已確認可通過以下方式克服這些考慮因素的配置：調節驅動信號，以顯著提高離子束通量，尤其是質量在常見摻雜劑(例如硼、磷等)範圍內的離子的離子束通量。具體來說，在圖2所示「單環」(其中「環」指代AC漂移管)束縛器或圖3所示「三環」束縛器中，會產生複合AC電壓信號，其中對離子束的束縛是以通過在距AC漂移管裝配件目標距離處使用離子束來改進相位相干性 (phase coherence)並相應地提高接受度的方式來執行。
轉到圖4，示出有包括對漂移管裝配件150的繪示以及對應相位圖的複合圖例，相位圖被示為沿著束路徑的以毫米為單位的距離的函數。相位圖是說明相位(示出在右側縱坐標上)隨著距離變化而變化的曲線圖，AC漂移管裝配件156的單獨漂移管的位置在30mm至75mm之間延伸。在此位置處，施加到AC漂移管裝配件156的電壓(由左側縱坐標示出)達到近似18kV的最大值，且是以40MHz的頻率施加。經加速離子束109的一系列21條不同射線的相對相位位置示出在曲線圖右側。假定經加速離子束109的離子質量為20amu。如所示，電壓在AC漂移管裝配件156的位置處達到最大值，且在其他地方為零。在進入AC漂移管裝配件156的點處，21條示例性射線在相位上以18度為間隔相等地間隔開。當由V=V1cos(ωt+Φ1)+V2cos(2ωt+Φ2)+V3cos(3ωt+Φ3)給出的複合AC電壓信號(例如由AC電壓裝配件140產生)處理時，各種射線如所示般在相位上向右會聚。
在與距AC漂移管裝配件156入口右側700mm、670mm對應的位置處，許多射線之間的相位差接近於零。因此，當加速級158的入口位於與許多射線之間的零相位差對應的700mm位置處時，接受度可為最大值。對於基於+/-5度偏差的接受度，在圖4所示實例中，加速器處的接受度為近似55%。在各種其他模擬中，圖4所示配置的最大接受度已被計算為高達75%，此比採用單頻束縛器的已知離子植入機中為30%至35%的接受度有了實質 性的改進。例如，當V被設定為等於59.4kV時，接受度為75%，而被設定為24kV時，接受度為65%。
值得注意，通過將相同的電壓參數應用於AC漂移管裝配件180的三環配置，可獲得圖4中使用AC漂移管裝配件156的圖例示出的同一種相位會聚行為。
圖5A及圖5B是說明不同離子束射線的相位行為的曲線圖，其突出顯示根據本發明實施例施加複合AC電壓信號的益處。圖5A繼續示出圖4所示實施例的複合AC電壓參數，而圖5B說明對離子束施加簡單AC電壓信號的實例。在圖5B所示圖例中，AC信號由V=Vmax cos(ωt+Φ)給出，而在圖5A中，AC信號由V=V1cos(ωt+Φ1)+V2cos(2ωt+Φ2)+V3cos(3ωt+Φ3)給出。在兩種情形中，頻率ω為40MHz。
在所述兩個不同的曲線圖中，相位行為繪示給定射線在距束縛器入口附近的點指定距離處的相位隨著給定射線在束縛器入口處的相位變化而變化。指定距離被設定為其中離子束的不同射線的相位可方便地會聚的距離。因此，重新參照圖4，在封包109A中，AC漂移管裝配件156的操作傾向於使相位滯後離子(phase-lagging ion)109A1加速，且傾向於使相位超前離子(phase-leading ion)109A2減速，從而造成相位會聚(例如在700mm處)。
在圖5B(產生35%的最高相對接受度的最相位相干條件)中，即使對於小到30度的初始相位差，在400mm處也會存在小 程度的相位差。如圖所示，其他電壓的行為更糟。值得注意，圖5A所示實施例在700mm處產生會聚，這比需要在400mm處會聚的單頻束縛器結果稍長。此結果的原因部分在於需要將複合AC電壓信號的AC電壓幅值維持在合理的水平，例如近似20kV。在單頻束縛器的情形中，在20kV AC電壓幅值下進行的操作容許在400mm處會聚。儘管與單頻束縛器架構相比(700mm對400mm)，圖5A所示實施例可能需要束縛器與加速器之間稍長地分離，然而益處是傳導到LINAC的主加速器級中的接收度(且因此束電流)顯著更大。在各種附加實施例中，會聚長度的範圍可在300mm至1000mm。
儘管LINAC的附加級可以與本發明實施例的束縛器相似的方式執行，以對離子封包進行加速及進一步的束縛，然而LINAC的這些附加級不需要如所示般由複合AC電壓信號驅動。換句話說，由於束縛器的複合AC電壓信號已主要將束縛離子束的各種射線的相位會聚在加速器級入口處，因此可能不太需要進一步改進相位會聚。此事實容許更簡單地設計AC電壓裝配件以驅動LINAC的加速器級。
作為實例，在三頻複合AC信號的一個實施例中，第一信號的基頻可為40MHz，而添加到第一信號的第二信號的第一諧波頻率可為80MHz，且添加到第一信號及第二信號的第三信號的第二諧波頻率可為120MHz。
值得注意，儘管以上實施例強調基於三個AC電壓信號產 生複合AC電壓信號且採用包括三個漂移管的多環漂移管裝配件，然而在其他實施例中，複合AC電壓信號可由兩個AC電壓信號或四個AC電壓信號形成。實施例在此上下文中不受限制。相同地，根據其他實施例的多環漂移管裝配件可採用兩個漂移管或四個漂移管。實施例在此上下文中不受限制。
圖6描繪根據本公開一些實施例的示例性製程流程600。在方塊602處，例如通過從離子源提取而產生離子束來作為連續離子束。由此，離子束可表現出在幾keV至近似80keV範圍內的離子能量。可選地，可對連續離子束進行加速以產生經加速連續離子束。在一個實例中，可應用DC加速器柱來對連續離子束進行加速。由此，在一些實施例中，經加速連續離子束可表現出200keV至500keV或高於500keV的離子能量。
在方塊604處，在多環漂移管裝配件中接收連續離子束。多環漂移管裝配件可包括第一接地漂移管及第二接地漂移管以及設置在第一接地漂移管與第二接地漂移管之間的多環AC漂移管裝配件。
在方塊606處，經由多環漂移管裝配件的第一AC漂移管傳導連續離子束，同時以第一頻率對第一AC漂移管施加第一AC電壓信號。
在方塊608處，經由多環漂移管裝配件的第二AC漂移管傳導連續離子束，同時以第二頻率對第二AC漂移管施加第二AC電壓信號。在各種實施例中，第二頻率可為第一頻率的整數倍， 例如第一頻率的兩倍。在可選操作中，可經由多環漂移管裝配件的第三AC漂移管傳導經加速連續離子束，同時以第三頻率對第三AC漂移管施加第三AC電壓信號。第三頻率可為不同於第二頻率的第一頻率的整數倍。由此，經加速連續離子束可作為束縛離子束從多環漂移管裝配件輸出。
綜上所述，通過本文中所公開的實施例，實現了至少以下優點。第一個優點是通過以下方式實現：提供複合AC電壓信號以驅動束縛器，以使可經由設置在下游的LINAC傳輸實質上大得多的離子束電流。又一優點是能夠將給定AC信號從多個AC電源供應器中的給定電源供應器驅動到專用電極，從而避免當多個電源供應器經由共用電極耦合以驅動多個AC電壓信號時可能在電源供應器之間發生的干擾。使用DC加速柱實現的另一優點是減小了空間電荷效應(space charge effect)，且更有效地將束縛器設計成產生高頻複合AC電壓信號以驅動束縛器。
儘管本文中已闡述本公開的某些實施例，然而本公開並非僅限於此，因為本公開的範圍與所屬領域所將容許的範圍一樣廣泛，且說明書可以同樣的方式來理解。因此，以上說明不被解釋為限制性的。所屬領域中的技術人員將設想處於本公開隨附權利要求書的範圍及精神內的其他修改。
100:植入系統/離子植入系統
102:離子源
106:離子束
107:氣體盒
108:DC加速器柱
110:分析器
111:上游束線
114:線性加速器
115:高能離子束
116:過濾磁體
118:掃描器
120:准直器
122:端站
124:基板
126:加速器級
130:束縛器

Claims (15)

  1. 一種用於處理離子束的裝置，包括：束縛器，所述束縛器包括：多環漂移管裝配件，所述多環漂移管裝配件包括：第一接地漂移管，被佈置成接受連續離子束；至少兩個交流漂移管，在所述第一接地漂移管的下游串聯佈置；以及第二接地漂移管，位於所述至少兩個交流漂移管的下游；交流電壓裝配件，電耦合到所述至少兩個交流漂移管，所述交流電壓裝配件包括：第一交流電壓源，被耦合用於以第一頻率將第一交流電壓信號傳送到所述至少兩個交流漂移管中的第一交流漂移管；以及第二交流電壓源，被耦合用於以第二頻率將第二交流電壓信號傳送到所述至少兩個交流漂移管中的第二交流漂移管，其中所述第二頻率包括所述第一頻率的整數倍；以及線性加速器，設置在所述束縛器的下游。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述多環漂移管裝配件包括與所述第一交流漂移管及所述第二交流漂移管串聯佈置的第三交流漂移管，所述裝置進一步包括第三交流電壓源，所述第三交流電壓源被耦合用於以第三頻率將第三交流電壓信號傳送到所述第三交流漂移管，其中所述第三頻率包括不同於所述第二頻率的所述第一頻率的整數倍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述第一頻率包括至少20兆赫的頻率。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述第一頻率包括至少20兆赫的頻率，其中所述第二頻率包括所述第一頻率的兩倍，且其中所述第三頻率包括所述第一頻率的三倍。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述第一頻率包括至少40兆赫的頻率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述多環漂移管裝配件被佈置成輸出所述連續離子束作為束縛離子束。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述多環漂移管裝配件被佈置成在位於所述多環漂移管裝配件的下游的加速器級中產生至少50%的接受度，其中所述離子束的離子損失少於50%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述第一交流電壓信號及所述第二交流電壓信號的幅值小於25千伏。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的用於處理離子束的裝置，其中所述連續離子束包括至少250千伏的離子能量。
  10. 一種離子植入系統，包括：束縛器，所述束縛器包括： 離子源，用於產生連續離子束；漂移管裝配件，設置在所述離子源的下游，所述漂移管裝配件包括：第一接地漂移管，被佈置成接受所述連續離子束；交流漂移管裝配件，佈置在所述第一接地漂移管的下游；以及第二接地漂移管，位於所述交流漂移管裝配件的下游；交流電壓裝配件，被佈置成以第一頻率向所述交流漂移管裝配件發送第一交流電壓信號且以第二頻率向所述交流漂移管裝配件發送第二交流電壓信號，其中所述第二頻率包括所述第一頻率的整數倍；以及線性加速器，設置在所述束縛器的下游，且在所述連續離子束的束路徑。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，其中所述漂移管裝配件被配置成輸出所述連續離子束作為束縛離子束。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，其中所述第二頻率是所述第一頻率的兩倍，其中所述交流電壓裝配件被佈置成以第三頻率向所述交流漂移管裝配件發送第三交流電壓信號，所述第三頻率是所述第一頻率的三倍。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的離子植入系統，其中所述交流漂移管裝配件包括第一交流漂移管、第二交流漂移管及與 所述第一交流漂移管及所述第二交流漂移管串聯佈置的第三交流漂移管，且其中所述交流電壓裝配件包括第一交流電壓源、第二交流電壓源及第三交流電壓源，所述第一交流電壓源被耦合用於將所述第一交流電壓信號傳送到所述第一交流漂移管，所述第二交流電壓源被耦合用於將所述第二交流電壓信號傳送到所述第二交流漂移管，所述第三交流電壓源被耦合用於以第三頻率將第三交流電壓信號傳送到所述第三交流漂移管，其中所述第三頻率包括不同於所述第二頻率的所述第一頻率的整數倍。
  14. 一種處理離子束的方法，包括：產生離子束來作為連續離子束；在多環漂移管裝配件中接收所述連續離子束；經由所述多環漂移管裝配件的第一交流漂移管傳導所述離子束，同時以第一頻率對所述第一交流漂移管施加第一交流電壓信號；以及經由所述多環漂移管裝配件中位於所述第一交流漂移管的下游的第二交流漂移管傳導所述離子束，同時以第二頻率對所述第二交流漂移管施加第二交流電壓信號，所述第二頻率包括所述第一頻率的整數倍，其中所述離子束作為束縛離子束從所述多環漂移管裝配件輸出。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的處理離子束的方法，進一步包括在線性加速器的第一級中接收所述束縛離子束，其中所述離子束的接受度為至少50%。
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