射频四极粒子加速器制造技术

一种设备可包含漂移管总成，所述漂移管总成界定三重间隙配置，并布置成沿着束路径加速及传输离子束。所述设备可包含将射频信号输出到所述漂移管总成的谐振器以及射频四极三重件，所述射频四极三重件连接到所述漂移管总成并围绕所述束路径周围布置。并围绕所述束路径周围布置。并围绕所述束路径周围布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】射频四极粒子加速器


[0001]本公开大体上涉及离子植入设备，更具体地涉及高能束线离子植入机。

技术介绍

[0002]离子植入是通过轰击将掺杂剂或杂质引入基底的制程。离子植入系统可包含离子源及一系列束线组件。离子源可包含产生离子的腔室。离子源还可包含电源及设置在腔室附近的提取电极总成。束线组件可包含例如质量分析器、第一加速或减速阶段、准直器及第二加速或减速阶段。与用于操纵光束的一系列光学透镜非常相似，束线组件可过滤、聚焦及操纵具有特定种类、形状、能量和/或其他性质的离子或离子束。离子束穿过束线组件并且可被引导到安装在台板或夹具上的基底。
[0003]能够产生大约1MeV或更大的离子能量的植入设备通常被称为高能离子植入机或高能离子植入系统。一种类型的高能离子植入机被称为线性加速器或LINAC，其中排列为管的一系列电极沿着管的顺序传导离子束并将离子束加速到越来越高的能量，其中电极接收接功率电压信号。已知的LINAC由频率在13.56MHz
–
120MHz范围内的射频电压驱动。
[0004]射频LINAC离子植入机操作的一个问题是，在离子束加速期间，离子束沿传播方向(Z方向)分成离子集束，离子集束的自然趋势是同时横向(在X方向及Y方向上)以及纵向(在Z方向上，或在时间上等效地)扩散开。已知的用于聚焦离子的方法通常很复杂并且可能需要过长的加速阶段来聚焦加速离子集束。
[0005]在一些方法中，离子的横向聚焦可通过添加DC四极来执行。这些DC四极可沿着LINAC在各个阶段添加，这些阶段包含用于加速离子集束的漂移管电极。这样的DC四极可制造为静电或磁性组件，其将DC四极场施加到通过的离子束。将这些DC四极添加到LINAC不可避免地会增加束线及相关控制系统的成本、尺寸及复杂性。
[0006]针对这些及其他考量，提供了本公开。

技术实现思路

[0007]在一个实施例中，提供了一种设备。所述设备可包含漂移管总成，所述漂移管总成界定三重间隙配置，并布置成沿着束路径加速及传输离子束。所述设备可包含将射频信号输出到所述漂移管总成的谐振器以及射频四极三重件，所述射频四极三重件连接到所述漂移管总成并围绕所述束路径周围布置。
[0008]在另一个实施例中，一种离子植入机可包含产生连续离子束的离子源以及集束器，所述集束器设置在所述离子源的下游并且布置成将所述连续离子束转变为集束的离子束。所述离子植入机可包含线性加速器，所述线性加速器在所述集束器的下游并且包含多个加速阶段。所述多个加速阶段的给定阶段可包含漂移管总成，所述漂移管总成包含多个漂移管、界定三重间隙配置、且布置成沿着束路径加速所述集束的离子束。所述给定阶段可包含将射频信号输出到所述漂移管总成的谐振器以及射频四极三重件，所述射频四极三重件连接到所述漂移管总成并围绕所述束路径周围布置。
[0009]在还一实施例中，一种设备可包含漂移管总成，所述漂移管总成包含多个漂移管，所述多个漂移管布置成沿着束路径加速及传输离子束。所述设备可包含将射频信号输出到所述漂移管总成的谐振器以及四极布置，所述四极布置围绕所述束路径周围布置。所述四极布置可整合至所述漂移管总成的所述多个漂移管的表面中，且其中所述四极布置界定正弦形状或椭圆形状。
附图说明
[0010]图1示出根据本公开实施例的示例性设备。
[0011]图2示出根据本公开实施例的另一示例性设备。
[0012]图3示出根据本公开实施例的还一示例性设备。
[0013]图4示出根据本公开附加实施例的又一示例性设备。
[0014]图5示出根据本公开实施例的设备的几何的细节。
[0015]图6A及图6B描绘根据本公开实施例的离子束聚焦的几何。
[0016]图7A示出根据本公开还一实施例的另一示例性设备。
[0017]图7B及图7C显示根据本公开实施例布置的设备的离子束聚焦作为间隙尺寸的函数的模拟结果。
[0018]图8描绘根据本公开实施例的示例性离子植入机。
[0019]附图未必按比例。附图仅是表述，并不旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在描绘本公开的示例性实施例，因此不被认为是对范围的限制。在附图中，相同的编号表示相同的元件。
具体实施方式
[0020]现在将在下文中参考随附附图更全面地描述根据本公开的设备、系统及方法，附图示出系统及方法的实施例。系统及方法可以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。取而代之的，提供这些实施例是为了使本公开透彻及完整，并且将向专利技术所属
中技术人员充分传达系统及方法的范围。
[0021]诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“竖直”、“水平”、“横向”及“纵向”之类的术语可在本文中用于相对于图中出现的半导体制造装置的组件的几何及取向描述这些组件的相对放置及取向，以及这些组件的构成部件。术语可包含具体提及的词、其派生词以及类似含义的词。
[0022]当用于本文时，以单数形式记载并以单词“一(a或an)”开头的元件或操作理解为也可能包含多个元件或操作。此外，提到本公开的“一个实施例”并不意图被解释为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。
[0023]本文提供基于束线架构的改进的高能离子植入系统及组件的方法，尤其是基于线性加速器的离子植入机。为简洁起见，离子植入系统在本文中也可称为“离子植入机”。各种实施例需要新颖的方法，这些方法在通过线性加速器的加速阶段的加速期间提供改进的离子束控制能力，特别是改进的离子束聚焦。
[0024]图1示出根据本公开实施例的示例性设备。设备100可表示线性加速器的加速阶段，例如布置在离子植入机内的线性加速器，如下文针对图8所讨论的。设备100包含漂移管
总成104及用于在线性加速器的加速阶段中加速离子束的相关组件。具体而言，设备100界定三重间隙配置，其中离子束通过设备100内的三个加速间隙传导。因此，设备100布置成沿着束路径140传输及加速集束的离子束(显示为离子束130)，束路径140沿着设备100的中心区域延伸。
[0025]漂移管总成104由多个漂移管形成，包含第一接地漂移管112、第二接地漂移管118、设置在第一接地漂移管112下游的第一接功率漂移管114及设置在第一接功率漂移管114下游的第二接功率漂移管116。漂移管总成104耦合到被布置为输出射频信号的谐振器102。在图1的配置中，谐振器102的相对端连接到第一接功率漂移管114及第二接功率漂移管116。因此，当射频功率产生器120向谐振器102供给射频功率时，第一极性的射频电压在第一接功率漂移管114上产生，同时相反的第二极性的射频电压在第二接功率漂移管116上产生。产生的RF电压具有正弦时间变化并且具有180度的相位差，这种变化意味着第一接功率漂移管114上的电压与第二接功率漂移管116上的电压相等但极性相反。因此，正弦时变电场在间隙2间发展、与射频电压信号的瞬时值的两倍成正比、并根据所施加的射频电压信号的频率而变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：漂移管总成，所述漂移管总成包括多个漂移管，所述多个漂移管界定三重间隙配置，并布置成沿着束路径加速及传输离子束；谐振器，用于输出射频信号到所述漂移管总成；以及射频四极三重件，连接到所述漂移管总成并围绕所述束路径周围布置。2.根据权利要求1所述的设备，所述漂移管总成包括多个漂移管，其中所述射频四极三重件整合地形成在所述多个漂移管内。3.根据权利要求1所述的设备，所述射频四极三重件包括：第一四极，形成在第一接地漂移管的下游部分与第一接功率漂移管的上游部分上；第二四极，形成在所述第一接功率漂移管的下游部分与第二接功率漂移管的上游部分上；以及第三四极，形成在所述第二接功率漂移管的下游部分与第二接地漂移管的上游部分上。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一接地漂移管的下游表面与所述第一接功率漂移管的上游表面形成互补匹配，其中所述第一接功率漂移管的下游表面与所述第二接功率漂移管的上游表面形成互补匹配，及其中所述第二接功率漂移管的下游表面与所述第二接地漂移管的上游表面形成互补匹配。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一四极、所述第二四极、及所述第三四极界定椭圆形状。6.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一四极、所述第二四极、及所述第三四极界定正弦形状。7.根据权利要求3所述的设备，其中所述漂移管总成包括：第一接功率漂移管偶及第二接功率漂移管偶，其中所述三重间隙配置包括：在所述第一接地漂移管与第一接功率漂移管偶之间的第一间隙、在所述第一接功率漂移管偶与所述第二接功率漂移管偶之间的第二间隙、及在所述第二接功率漂移管偶与所述第二接地漂移管之间的第三间隙，其中所述第一接功率漂移管的第一长度是可调整的，且所述第二接功率漂移管的第二长度是可调整的。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第一接功率漂移管偶的第一部件与所述第一接地漂移管可彼此协同移动，其中所述第二接功率漂移管偶的第二部件与所述第二接地漂移管可彼此协同移动，其中当所述第一接功率漂移管的长度或所述第二接功率漂移管的长度发生变化时，所述第一间隙、第二间隙、及第三间隙不发生变化。9.一种离子植入机，包括：离子源，用于产生连续的离子束；集束器，设置在所述离子源的下游，并布置成将所述连续离子束转变为集束的离子束；以及线性加速器，在所述集束器的下游且包括多个加速阶段，其中所述多个加速阶段的给定阶段包括：漂移管总成，所述漂移管总成包括多个漂移管，所述多个漂移管界定三重间隙配置，并布置成沿着束路径加速所述集束的离子束；
谐振器，用于输出射频信号到所述漂移管总成；以及射频四极三重件，连接到所述漂移管总成并围绕所述束路径周围布置。10.根据权利要求9所述的离子植入机，所述射频四极三重件整合地形成在所述多个漂移管内。11.根据权利要求9所述的离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：法兰克，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：