TW200811903A - New and improved ion source - Google Patents

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200811903 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ”本發明是㈣於—種具有—離子產生源的離子植入 态’此產生源可發射離子以構成一 ^ , 成用於工件射束處理的離 千采。 【先前技術】 離子植入器可藉由以離子束 踩。*走田* #炸日日®來進行石夕晶圓處 理此射束處理之其一用途即為斜θ问、Ε 、☆缺、曲# ΛΛ …、士曰日圓域擇性地摻入以且 文控》辰度的不純物，以在一積 、 半導體材料。 ㈣4的製造過程中產獲- 一種典型的離子植入器包含一 置、一質#八# # # ^ 離子源、一離子擷取裝 直 貝里刀析裝置、一射束傳送步W乃一曰 該離子源產生具有所欲原子或 Βθ®處理裝置。 一拇兩$ „ * 飞刀子換質物類的離子。可由 擷取糸統自該來源中擷取出這此 由 紐帝托 —_ . ^ 一雕千，此糸統通常是一 、，且电極’可將來自該來源的離 、吊疋 引。在-質量分析裝置中將所欲 月b化並進行導 加以分離，此裝置通常是一磁性 ^亥離子源的副產物 子束的質量散佈㈣。該射\ ’並可進行所擷取離 統，其中含有k、置通常係一真空系 ，、甲3有先學争序的聚焦裝置 至該晶圓處理裝置而同時維持該 …離子束傳送 最後’在該晶圓處理裝置裡植：的所欲光學性質。 土“ 衣置裡植入半導體晶圓。 批二人離子植入器包含一旋碟 動通過該離子束。當該支架旋轉曰二將多個石夕晶圓移 該離子束即撞擊到晶圓的表面。阳回而，離子束時， 6 200811903 序列植入器一-会研步：j田 u 卡Μ…曰： 晶圓。晶圓是被支撐在- 次抽出一片而經放置在一支架上。秋後八 該晶圓指向於-植入指向，因此離子 晶、7 這些序列植入器是利用射束塑形電子以將該射：偏;： 其初始投射路徑，並且經常是與共同座落之晶圓支架移動 併同使m選擇性地摻質或處理整個晶圓表面。 產生用於現有植入哭内 输γ 4厶 束的離子源通常稱為熱 弧離子源’並且可含右用

有用^產生離子的加熱芯絲陰極，此 者係經塑形為-適當離子束以進行晶圓處理。經核發予 T㈣等人之美國專利第5,497,006號即有關於一種離 源此者具有一由一基座所支撐的陰極，並按相對於一 氣體限室所放置以將離子化電子排人該氣體限室内。該，_ 專利的陰極係-管狀導電本體及末端覆蓋，此者部份地延 伸進入該氣體限宫。一#欲# , 瓶限至 心絲係經支撐於該管狀本體之内， 並且發射電子而藉電子鑫、放 稽电于轟炸將该末端覆蓋加熱，將該離子 化電子熱性發射進入該氣體限室之内。 -經核發予Cloutier等人之美國專利第5,763，_號亦 揭示一種熱弧離子源以供谨用 Τ 1八連用於一離子植入器内。該離子 源包含-氣體限室’此者具有導電室體邊壁，可限界一氣 體離子地帶。該氣體限室包含一離出開口，讓離子能夠離 開β至n基底相對於一為以自離開該氣體限室之離子 構成出一離子束的結構以定位該氣體限室。 j其他來源可驅動RF、微波或電子束放電以產生出所欲 離子k二來源可產生低於該熱弧離子源i0 _ i00倍的電 200811903 水松度，亚且通常是運用於具有低離子電位的來源材料(易 於離子化的物類），或是在當該來源室體含有大型離子擷取 區域時。像是經核❹Leung等人之美國專利第6,975,〇72 號案文中所顯示的冷離子源雖可具有由相對低溫材料’，像 是不鏽鋼、銅質或銘質，所製成的來源材料，然像是敎弧 離子源的熱性來源將該來源室體邊壁曝出於—攝氏數萬度 之，度的熱孤電漿以及高溫功率密度，這要求切技藝=

入器的來源成分為由高溫，所謂的折射性，材料所製成， 像是鉬質、鈕質或鎢質。亦參見zhimin Wan等人於1£邱， 2002 的「Water Cooled piasma F1〇〇d 一心⑹加㈣工⑽

Beam Implanation」乙文，以及美國公開申請案2〇吐 0218429 。 【發明内容】 本揭不疋有關於一種至少部份地由鋁質所製造的熱弧 離子源。既已發現可藉由一 r熱型」或熱弧式「Berna」或 「Freeman」式或ihc (間接加熱陰極）的經改善熱弧離子源 1度控制，利用鋁質作為一來源熱弧室體承殼以製作離子 源承殼。 一種用以產生一離子串流的示範性離子源具有一鋁質 合金熱弧室體本體，此者至少部份地限界一離子化範圍， 其中含有氣悲離子化材料而於一熱弧室體範圍内所離子 化。在一示範性具體實施例裡，一溫度感測器監視該熱弧 至體之内的溫度，並且提供一與所感測之溫度相關的信 號。一控制器監視由該感測器測得的所感測溫度，並且調 8 200811903 整該溫度以將該所感測溫度維持一— 牧一範圍之内。 熟諳與本發明相關之技蓺的 、，> 又π的人士將可自閱，讀規格說明 亚蒼照於隨附圖式而即能顯知本發明的進一步特性。 【實施方式】 現參照圖i，其中說明一離子束植入器1〇之略圖描述。 該植入器包含一離子源12 ’此者係為以產生構成-射束14 的離子，而該射束係經塑形且選擇性地偏折，而行經一射 束路徑至—標的或植人站台2G。該植人站台含有—真空或 植入至體22 ’此者定義一内立β 网 我鬥邛靶圍，而其内放置有一像是 -半導體晶圓之…4,藉以由組成該離子束Μ的離子 進行植入作業。概由一控制$ 41所表示之控制電子元件 係經供置以監視並控制該工# 41所接受到的離子劑量。 對該等控制電子元件之操作者輸人是透過一位於靠近該末 端站台20處的使用者控制主控台％所執行。在該離子束 Η内的離子在當該射束行旅—於該離子源與該植人室體之 的範圍時傾向於分散。為降低此分散性，可藉由一或更 多的真空幫浦27將該範圍維持在低壓之下。 該離子源12含有一電漿室體，此者定義一内部範圍， 而將來源材料注入其内。該來源材料可包含可離子化氣體 或是汽化來源材料。在該電漿室體之内所產生的離子是由 該離子束擷取組裝28自該室體擷取出，此組裝含有數個 金屬電極，以供產生一離子加速電場。 沿該射束路徑16所放置者係一分析磁鐵3〇，此者可 將該離子束14彎折，並將其導引經過一射束快門32。後 9 200811903 續於該射束快門32，嗜射击，j， »亥射束14通過一將該射束14聚隹 四極透鏡“ 36。’然後該射束通過—偏折磁鐵40,㈣ 可由該控制器41所控制。該控制器41將_交流信號提供 至該磁鐵4〇的導電繞線，而此者又可令該離子束14按__ 數百赫兹之頻率從一側至另一侧重複地偏折或掃描。在一 ^示具體實施例裡是使用從赫兹的掃描頻 率。此偏折，或是側至側掃描，可產生出 細帶離子束14a。 辱i扇狀的 在該扇狀細帶射束之㈣離子在該等離開該磁鐵40之 後即依循發散路徑。離子進入一平行化磁鐵42，盆中组成 的離子再度地按不同量值所彎折，因而、該等離 開5亥平行化磁鐵42而沿概略平行的射束路徑移動。缺後 =入-能量過…4,將該等離子因其電荷之故； ^ ψ ")。攻可移除在進行上游射束塑形 处匕王進入到該射束之内的中性粒子。 離開該平行化磁鐵42的細帶離子束i4am__基本 上構成一極為狹窄長方形之截面的離子束，亦即一即:在 -方向上為有限地(即如約1/2英吋)延伸，像是垂直延展， 7在正交方向上則具有一因該磁鐵4〇所致生之掃描或偏 曰所向外擴展之範圍，的射束，藉以完整地涵蓋一像是矽 晶圓之工件的直徑。 、一般說來，該細帶離子纟14a的範圍在當掃描時可足 ' 、件24的整個表面。假定該工件24具有綱麵 的水平直或一 300 mm的直徑）。該磁鐵將該射束加 200811903 以偏折’使得該細帶離子束 内之工件24的植入表面時， 14a在當撞擊到該植入室體22 其水平範圍將為至少300 mm。

一工件支撐結構5G可在植人作t過程巾支撐並相對於 該細帶離子束14而移動該工件24 (在y方向上往上及往 下），使得該工件 24 66敕加Ϊ 、士 的正個植入表面能夠均勻地植入以離 子由於u亥植入至體内部範圍為經淨空，因此工件必須要 透過’ 60以進入及離開該室體。一經架置於該植入 至體22之内的機械臂62會將該工件自動地往返移入移出 π亥載鎖60在圖！裡，一工件24係經顯示為位在該载鎖 60内之纟平位置處。該機械臂藉由旋轉該工件，並經過 一弧狀路徑，以將該工件24自該載鎖6〇移至該支架5〇。

在進行植人作業之前，該卫件支擇結構50會先將該工件24 旋轉至-垂直或近似垂直位置以進行植入。若該工件Μ 為垂直’亦即相對於該離子纟14為法向，則該離子束與 該工件表面之法向間的植入角度或入射角度為〇度。” 在一典型的植入作業操作裡，可由兩個機械臂8〇、82 其中-者自多個卡ϋ 70 _73之一者擷取出未經摻質的工 件（通常為半導體晶圓），而該等機械臂可將一工件24移動 至一指向器84，在此將該工件24旋轉至一特定指向。— 機械臂擷取出該經定向之工件24並且將其移入該載鎖。 該載鎖關閉並以幫浦汲取至一所欲真空狀態下，接著開啟 而進入該植入室體22。該機械臂62抓取該工件24，^其 攜入該植入室體22内，並且將其放置在該工件支撐結構 之一靜電鉗夾或叉架上。該靜電鉗夾係經激能化以在植入 200811903 作業過程中將該工件24央拉 於199^ Ί Λ持疋位。適當的靜電鉗夾可如 於1995年7月25日核發 ， 5 436 7QO ^ 、 ake荨人之美國專利第 之美國專以及於Μ%年8月22日核發予騎等人 -於予本A 44,597號案文中所揭示者，該等兩案係 :=本發明之所有權人。兹按參考方式將該等，79〇及，597 兩項專利依其個別整體而併入本案。 將兮在：工件、、Μ的離子束處理之後，該工件支撐結構50 ^ a m ^ ^ ^ 、，且將该靜電鉗夾去能 工件。該機械f 62在此離子束處理之後抓取 =件24，並將其從該支架5〇移返至該载鎖6〇内。根據 泣曰代性設計，該載鎖具有經獨立地淨空及受屋的頂部與 ，部範圍’並且在此替代性具體實施例裡，該植人站台2〇 處之一第二機械臂（未以圖示）抓取該經植入工件24並將盆 從：植入室體22移返至該載鎖6〇。從該載鎖6〇,該等機 械裝置之一的一機械臂將該經植入工件24移返至該等卡 7〇 73的其中一者，並且通常會是送回至原先取出此 工件的卡匡。 趣^子源 該運用本發明之離子產生源12 (第2- 5圖）含有一來 '原區塊12〇，此者是由該凸緣82所支撐，該凸緣具有握把 83,而可藉此將該來源12自該植入器移除。該來源區塊12〇 支樓電漿熱弧室體76以及一電子發射陰極124，此陰極 在本發明之較佳具體實施例裡是由該熱弧室體76所支撐， 12 200811903 然與其相電子隔絕。 一熱弧離子源係如Ed. W· Kunkel所著教科書「Plasma Physics in Theory and Application」（MacGraw_Hill，1966) 中，注意文中所述：「All [electrical] discharge with eVc < E [Vc is cathode voltage drop, E is ionization energy] will be classified as electric arcs regardless of specific conditions at the cathode or in the body of the plasma [...] Obviously，in this way the category of arcs is very large, since no restrictions arc placed on either gas pressure or current density· In fact，all thermionic diodes must be included here as long as sufficient gas ionization occurs to produce a substantial neutralization of the space charge, so that the term discharge plasma may still be appropriate. Depending on gas density，current density，and the conditions at the cathode, arc discharges can differ greatly in their characteristic properties·」（所有具 eVc< E 之[電子]放電[Vc 為陰極電壓降，E為離子能量]都將被歸類為電弧，而無論 在陰極處或者在該電漿之本體内的特定條件如何皆然。[…] 顯然地，按此方式，電弧的種類將極為龐大，這是因為對 於氣體麗力或電流密度皆未施予限制。事實上，在此必須 納入所有的熱二極體，只要進行足夠的氣體離子化以產生 顯著的空間電荷中性化即可，因此該放電電漿乙詞仍可為 適當。依據氣體密度、t流密度及在陰極處之條件而定， 各種電孤放電在其特徵性f上可為大相逕庭。）所定義。此 13 200811903 項定義在此是藉由稱之為「熱芯絲」離子源而概述合一， 其中具足夠能量的電子自-經直接激能化之芯絲所發射（因 而作為一陰極），或是其中來自一激能化芯絲的電子轟炸一 陰極，而此陰極又發射出具有足夠能量的電子，以將位於 熱弧室體内的氣體離子化。 一來源磁鐵（未以圖示）環繞該電漿熱弧室體76，藉以 將產生包子的電漿包限於該室體76之内經緊密限界的行 # 旅路徑。該來源區塊120亦定義容納汽化烘爐122、123 的腔洞，該等係經填入即如砷質的可汽化固體，可將其汽 化為氣體，然後再藉由穿過一熱遮罩13〇的遞送噴嘴126、 128而注入到該電漿室體76内。該電漿熱弧室體76係一 由一鋁質合金所製成的長型金屬結構。一種適當的合金為 6061鋁質，此者隨可購獲而具有利的加工性質。此合金含 有96 - 98°/。的鋁質，並具有額外〇·8 — 2%的鎂質及〇 * 一 0.8%的矽質，且加入微量的其他組成成分（資料來源： • matWeb.C〇m)。該承殼定義一内部離子化範圍R，並由兩個 長型側壁、頂部及底部邊壁所限界。一自鎢質或鉬質所建 構的個別前壁定義平板132鄰接於該離子化範圍R。而自 其兩個侧壁向外延伸，該熱弧室體含有一支撐凸緣134， 藉以將該熱弧室體架置於該來源區塊。 四個長型支柱136穿過在該平板132之内的四個凹格 138。該等支柱136穿過由該來源區塊所支撐的套管146， 以及將該平板132偏移朝向該熱弧室體76的彈簧148。 可藉由該遞送噴嘴126、128,將氣態材料自該汽化器 200811903 122、123注入該電漿熱弧室體76的内部裡，此者延伸通 過在該來源區塊120之内的開口 131、133。在該室體76 的相反側上，通道141自該室體7 6的後方延伸穿過一室 體本體及開口，然後進入該電漿熱弧室體76的内部。該 等噴嘴鄰近於對該等通道的進入途徑，藉以自該烘爐122、 123遞送氣態來源材料。此外，可藉由位在該室體後壁之 内的埠口或開口 142,將氣體直接地導送進入該室體76裡。

一連至該開口 142的遞送排管144可從在該離子源外部的 來源或供應器，將氣體直接地注入到該熱弧室體76内。 該熱弧室體之末端邊壁定義一開口 158，此者大小係 經調整以讓該陰極124能夠延伸進入該電漿熱弧室體76 的内部，而不致碰觸到定義該開口 158的室體邊壁。該陰 極124是由一絕緣架置區塊15()所支撐，此者經耦接於該 熱弧室體的後方。一經配入於該開口 158的陰極本體係經 架置於一由該絕緣架置區塊150所支撐的導電架置平板 152 〇 _ °亥陰極124大致是根據Cloutier等人之，890專利的揭 不：建構。該陰極124之_外部管狀組件是由一折射材料 2衣成。此官狀組件之—較低末端鄰近於該架置平板Μ〗。 :内部管狀組件亦為由一折射材料所製成，並且具有一分 、、者較低末端局部，此者為加 者在该木置平板152内係經分緒成一 刀、、者開口0該陰極124之 士山面# 紅6 24之一末端覆蓋164具導電性，並由 一折射材料所製成，且麵献 ® 平底鑽^ 人於該狀組件之-末段的 丁抵鑽孔内。該等内邱 °P及外邠管狀組件之長度（？），因此該 15 200811903 末端覆蓋164朝上延伸·而進入該熱弧室體76，並越過該外 部管狀態組件的末端。 兩個導電架置支臂170、171在該陰極124内支撐一芯 絲178。該等支臂170、171係藉由一連接器172而二直^ 地接附於該絕緣區塊150,該連接器穿過該等支臂並交接 於在該區塊150内的分緒開口。該導電激能化條帶係

Ί搞接於邊4絲，並且被透過電力饋送1 7 5、1 7 6而纟孩由 該承殼80之凸緣82所導送的信號激能化。該芯絲178是 由一鎢質線路而經彎折以構成一螺旋迴路所製成。該芯絲 178的末端是由兩個折射材料支腳所支撐，此等係經適當 鉗夾所握持而電子接觸於兩個支臂17〇、m。 當藉由施加一跨於該電力饋送175、176上之電位差以 將该鎢質線路芯絲17 8激能化時，該芯絲即發射電子，這 些龟子朝向该陰極124的末端覆蓋加速並予撞擊。當該末 端經電子轟炸而為足夠加熱時，此者又會將電子發射到該 熱弧室體76内，撞擊氣體分子並在該室體内產生離子。 如此產生出離子電漿，並且在該電漿内的離子離開該平板 132内的開口 1 78而構成該離子束。該覆蓋遮蔽該芯絲而 不致接觸到該室體内的離子電漿，並且延長該芯絲的壽 命。 由該陰極124所產生而經發射進入該熱弧室體76内然 又不與一氣體離子化地帶内之氣體分子相交接的電子移動 至一斥退益180的鄰近處。該斥退器18〇含有一位於該熱 弧室體76内的金屬組件，此者可將電子彈返至該氣體離 16 200811903 子化地帶，而在該處電子將可能撞擊到氣體分子。該斥退 器的金屬組件是由折射材料所製成。一陶瓷絕緣器可將該 斥退器絕緣於該電漿熱弧室體76之一較低邊壁的電子電 位。因此，該陰極124及該斥退器18〇為電子且熱性隔絕 於該等熱弧室體邊壁。

該室體76的邊壁被保持在一局部接地或參考電位處。 该陰極，包含該陰極末端覆蓋164在内，被保持在一 一 150伏特之間的電位處，而低於該室體邊壁的局部接地。 此電位係藉由一電力饋通而耦接於該平板152，以將一電 子導體接附至支撐該陰極的平板152。該饋通182係經顯 示於圖2及圖3内。而圖式中並未顯示從該饋通至該陰極 區塊的連接。該芯絲178被保持在一於2〇〇與6〇〇伏特之 間的電壓處，而低於該末端覆蓋164者。在該芯絲與該陰 極之間龐大電壓差可將高能量傳授予離開該芯絲的電子， 而足以將該末端覆i 164加熱，並且將電子熱性發射進入 該室體76之内。該斥退器組件18〇可浮動於該室體％内 之氣體電漿的電位處。

Sferlazzo以的，006 #利略述一可控騎該陰極鱼該 陽極（該熱弧室體的室體邊壁）間之熱弧電流的電路。在 SfeHazzo #人的專利中描述此電路的操作，並亦併入於本 文。在離子產生的過程中，該來源因將離子化能量注入到 該熱弧室體内而發熱。並非所古认、丄 非所有的适項能量皆將該熱弧室 體内的氣體離子化，而是產生出苴一 某 私度的熱性。該室體 含有水流耦接190、192，該箄可腺、人％ ^、·· 寺了將冷部水導入該凸緣，並 17 200811903 且將受熱水傳送離出該熱弧室體的範圍。 除將該陰極124架置於該熱弧室體以外，該絕緣區塊 150可相對於該陰極本體定位該芯絲178，並且相對於該 熱弧室體定位該陰極本體。在cl〇utier等人之專利中進一 步地詳述該等功能。

可經由本發明實作，並且尤其是透過使用該示範性來 源12，以達到部份設計目標。本發明之一目的在於，對於 施用最小（即如400 W)至最高（即如15〇〇 w)的電力，可將 該熱弧室體76的溫度維持在攝氏4〇〇度及攝氏55〇度之 間。在μ度低於400 C時會有含有砷質之來源材料，像是 As%，此為一.種常用的來源氣體，濃聚於該離子源内部的 風險’而這會影響到來源操作，並且^是後續使用其他的 來源氣體則會污染該來源。而在溫度高於55G c時，既已 瞭解到铭質合金會失去其在硬度及彈性方面的機械性質， 這會影響到該來源組裝的機械整體性以及擷取性質。在此 溫度範圍上’該來源必須相對於該來源區力12〇而良好地 對準於熱弧㈣78。該示範性設計必須能夠容納經組裝元 二的熱性膨脹，尤其是該熱弧室冑％及該熱弧縫隙Μ。 就以δ亥熱弧室體之一$ 一 /Sll ^ ^ 側至側疋位而言，對於間隔寬度〇 〇3 一 /、代表性的谷忍度是具有〇1 _之數階，以及相對於 -垂直軸A (Μ度的熱弧室體離出孔徑之傾斜度。這些設 1指南在中等電流植人器裡特別地重要，纟中將離子束正 確地放置在晶圓上較為重要。 將該熱弧室體維持在如前標定或所欲之溫度範圍内可 18 200811903 讓該來源成殼能夠由铭質所製成，此者比起先前技藝熱弧 室體材料（像是鉬質）其製造成本較為廉價，並且重量較輕。 亦可採用鋁質以製造該來源區塊120 (該熱弧室體係經接附 於此）。 一汽化器組裝202是由不鏽鋼所製成，並且經鋼鋅焊 接於一鋼質平板200上。該汽化器組裝定義空間相隔之内 部孔腔210、2〗2，並可透過彈性導管214、216將氮氣幫 善 浦’主入於其内。將该氮氣導入到該孔腔内，藉以對所欲範 圍之熱弧來源承殼溫度獲致額外程度的溫度控制。在本較 佳具體貫施例裡是使用氮氣，亦可將正常大氣導入及導出 4孔腔。一連接器218在通道131、133之一範圍内分緒 至該來源區塊120，並且在該等通道131、133之内將輻射 遮罩（各個汽化器一個）固持定位。 可由經設置在該來源區塊之内的感測器220、222來監 視在5亥汽化斋烘爐之範圍内的溫度，該等包含溫度回應熱 • 耦接，並可透過導體224將信號傳送至該等連接器226, 而此等又可將輸出信號傳送至一個別的汽化器控制器（未以 圖示）。一第二感測态（未以圖示）係經放置在該熱弧來源承 成内，並且經耦接於一導體224，此者可將信號傳離該熱 來源承设而送至一經架置在圖6中所顯示之凸緣的額外 或第三連接器226，此者又會將一信號傳送至該控制器 300 〇 忒示範性來源亦含有兩組23 〇、232的三個長型，通常 為圓柱形，的加熱器，此等係經插入在該熱弧來源承殼裡 19 200811903 概為平行延伸的通這内。這些加熱器為可個別啟動的電阻 加熱為，並可如Dalton Watt彈性機g加熱器所購獲，其 中3有彈性不鏽鋼外部殼套。該外部表面可對該熱弧室 體提供輕射熱。位在該殼套之内的電阻加熱器可將該殼套 加熱。該彈性外部殼套在當被推入其相對應的通道内時會 ㈣壓縮。當該熱弧室體承殼隨著溫度變化而膨脹及收縮 %，攻些加熱器機匣的外部殼套即膨脹及收縮，藉以維持 φ 孩經内部敗入之電阻加熱器與定義該長型孔腔之鋁質熱弧 室體承殼間的良好熱導性。這些加熱器是由一直流電源供 應為所供電，並可藉由達240伏特DC/AC而啟動。 可利用兩個架置腳針250及連接器254以獲致在架置 處理上的正確度。在該熱孤室體承殼的一端處，該承殼含 有-凸起252，此者具有一穿越通道。該穿越通道可容納 三個分緒連接器254其中一者，此者交接於一經架置在該 來源區塊254上之對齊突起256内的分緒開口 255。而其 • 他的連接器（未以圖示）延伸穿過在該熱弧室體承殼76内的 開口 257，並分緒進入兩個其他分緒開口 255，此等係對 於該來源區塊之-面向該熱孤來源承殼的.末端表面所 隔置。 在該來源12的組裝過程中，會將談熱弧室體帶往交接 於該來源區塊。此步驟是藉由該等腳針25〇所達成，=等 係自經曝出之來源區塊末端而延伸。該等分緒連接器^過 该熱弧室體’而經螺絲旋接於該來源區塊並經栓緊。，; 腳針可相對於該來源區塊以穩固地定位該熱弧室體及=弧 20 200811903 «。溫度變化造成該室體及該來源區塊兩者繞於一將該 等兩個架置腳針250二分的垂直中央線而膨服及收縮。可 因A等分緒連接H 254的彈性之故而出現該㈣室體與該 來源區塊間的不相等膨脹率，這可某一程度地讓該熱孤室 體能夠相對於該來源區塊而微略地相對側向移動。 亦可藉由利用兩個eGrafTM襯墊26〇、262以促進該來 、’、品鬼。亥熱弧至體之間的熱導性，該等係經架置於該熱 馨弧室體與該來源區塊之間。該等襯塾26〇、犯在適當位 置處定義多個孔洞，以容納該等分緒連接器254。這些襯 塾係由石墨所構製’並自低熱阻性材料所建構，且尤其是 為以熱接觸介接處理所製成。這些襯墊可促進高操作溫度 在該所欲溫度範圍的高末端處）的熱導性，並且據以在 f於高溫範圍操作時，可藉由促進熱性流離於該熱弧室體 5阻抗高溫搖晃。在該示範性具體實施例裡，該襯塾係經 :作以具有- 5/1000英吋的受控厚度。該eGraf襯墊具有 _ <達攝氏400度的標定操作溫度’然實作上確可按達到該 來源刼作之攝氏550度上限值的較高溫度操作。 圖7係一說明如何維持在該目標溫度範圍之内的控制 略圖或流程圖。一溫度控制器3〇〇 (此者具一控制器輸入302 :調整該溫度)具有一交流電輸入31〇，以及一用來感測一 p自於監視該熱弧室體溫度之熱耦接226的溫度之輸入。 :控制器300開啟及關閉一繼電器32〇的接點，以令將來 ^ 供應°° 322之DC電力平行地施加跨於兩組的加熱 时構件上。該控制H綱實作一固定電力控制，其中可維 21 200811903 持對於該熱弧室體陰極與組成該等兩組23〇、232之加熱 器的總電力輸入。若該熱弧室體是在高電力（高射束電流） 下運作，則該等加熱器是按低電力運行。相反地，若該熱 弧室體是在低電力（低射束電流）下運作，則該等加熱器是 按高電力運行。該汽化器烘爐係經卸接於此控制，這是由 於在其中疋將氣態材料直接地幫浦注入該熱弧室體之内的 應用項目上該控制必須運行。 籲為實作此項控制，該控制器3⑽利用所感測之溫度以 及-控制迴路，其中對於該等加熱器的電力是基於溫度而 變化。當該熱弧室體的溫度趨近於上部範圍時，即降低對 於4等加熱器的電力，並且相反地當溫度趨近於下部範圍 時’即提高對於該等加熱器的電力。 即使疋並無該熱弧室體溫度的主動控制，仍可對該植 入為所運行的電力||圍加以限制。若將該熱弧室體的溫度 維持在400 Q 550 C之内，該等定義一最小及最大來源 馨電力，則其數值係依照該熱性電路的設計而定。可存在有 其中該來源運行於一有限電力範圍之内，或按幾乎為固定 之電力，的應用項目，像是專屬植入器_對於這些應用項 目來說’則並不需要主動控制。主動控制可讓該示範性系 統能夠在一更廣泛的電力範圍之内運作-而此範圍是由該 控制系統能夠提供的電力所擴張。 自如前的本發明較佳具體實施㈣明1諳本項技藝 之人士將即能感知各種改良 '變化與修改項目。而歸屬於 本項技藝之内的改良、變化與修改項目應由後載申請專利 22 200811903 範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 該離；姑 τ植入器用於類似經 件’對其加以離子束處 圖1係離子植入器略視圖， 架置於一旋動支架上的矽晶圓之 理； 圖2 視圖 及圖3係根據本發明所建槿 再 < 離子源的分解外

圖 圖 圖 4係圖2及圖3之離子源的截面视圖. 5自圖4直線5-5所定義之平面而觀看的 6係該離子源之後方立體圖；以及 視圖 圖7係用以操作根據本發明所建構之離子源的控制電 路略圖。

【主要元件符號說明】 10 離子束植入器 12 離子源 14 離子束 14a 細帶離子束 20 植入站台 22 植入室體 24 工件 26 使用者控制主控台 27 真空幫浦 28 離子束擷取組裝 30 分析磁鐵 、 23 200811903

32 射束快門 36 四極透鏡系統 40 偏折磁鐵 41 控制器 42 平行化磁鐵 44 能量過濾器 50 工件支撐結構 60 載鎖 62 機械臂 70 卡匣 71 卡匣 72 卡匣 73 卡匣 76 電漿熱弧室體 78 熱弧缝隙 80 機械臂/承殼 82 機械臂/凸緣 83 握把 84 指向器 120 來源區塊 122 烘爐 123 烘爐 124 電子發射陰極 126 遞送喷嘴 24 200811903

128 遞送喷嘴 130 熱遮罩 131 開口 132 平板 133 開口 136 長型支柱 138 凹格 141 通道 142 開口 144 遞送排管 146 套管 148 彈簧 150 絕緣區塊 152 導電架置平板 158 開口 164 末端覆蓋 170 導電架置支臂 171 導電架置支臂 172 連接器 174 導電激能化條帶 175 電力饋送 176 電力饋送 178 芯絲 180 斥退器 25 200811903 饋通 參 水流耦接 水流耦接 鋼質平板 汽化器組裝 内部孔腔 内部孔腔 彈性導管 彈性導管 連接器 感測器 感測器 導體 連接器 加熱器集組 加熱器集組 架置腳針 凸起 分緒連接器 分緒開口 突起 開口 襯墊 襯墊 26 200811903

300 控 制 器 302 控 制 器 m 入 310 交 流 電 m 入 320 繼 電 器 322 電 力 供 應 哭 X7XJ

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Claims (1)

1. 200811903 十、申請專利範圓： 1·-種用於產生—離子串流之離子源，其包含銘質合 =狐室承殼’其至少部份地限界一離子化範圍，而高能 里％子係自-熱導體移動經過此範圍，以將注人該承殼内 部的氣體分子加以離子化。 2.如申請專利範圍帛i項所述之離子源，另包含一控

   制電路’其將該熱弧室體承殼的操作溫度維持纟400 C_ 5〇〇C的範圍内。 2項所述之離子源，其中該控制 ’以供監視該熱弧室體承殼的溫 3·如申請專利範圍第 電路包含一溫度感測器 度。 4·如申請專利範圍第丨項所述之離子源，另包含： 日a)溫度感測器，以供監視該熱弧室體承殼的溫度，並 且提供有關於所感測溫度的信號；以及 、，W控制器，以供監視由該感測器測量的所感測溫度， 亚且調整該溫度以將該所感測溫度維持在所欲溫度範圍 ^ 5·如申請專利範圍第4項所述之離子源，其中該控制 -維持的所欲溫度範圍係於攝氏4〇〇與$5〇度之間。 —6·如中請專利範圍第4項所述之離子源，《中該熱弧 室體：殼包含多個通道，其支撐經耦接於該控制器，而用 以提回及降低該熱弧室體承殼溫度的電阻性加熱構件。 7·如申請專利範圍第6項所述之離子源，其中該等電 阻性加熱構件包含外部彈性殼套，其可隨溫度變化而膨服 28 200811903 夏收!佰卩維持該承殼與該等電阻加熱構件之間的良好熱 傳導。 •士申明專利範圍第1項所述之離子源，進一步包含 支撐4熱弧至體本體的源區&，該者含有用以將氣體離子 匕材料庄入4熱弧室體承殼内部的烘爐，並且其中該熱弧 至體承设係藉由經介置在該熱*室體承殼與該來源區塊之 1的/里度、、、巴緣熱性遮罩而空間隔離於該來源區塊。

   9·如申請專利範圍帛1項所述之離子源，另包含一烘 爐’其經支撐於一鋁質合金來源區塊内，#以將氣態離子 化材料注入在該熱弧室體裡。 1〇_如申請專利範圍第9項所述之離子源，其中該供爐 包含接收用以冷卻該烘爐之冷卻氣體的孔腔。 11. 如申請專利範圍第丨項所述之離子源，進一步包含 —離出孔徑平板，其經架置於架置支柱，並且含有彈菁以 供相對於該熱弧室體承殼而偏移該孔徑平板。 12. 如申請專利範圍第9項所述之離子源，其中來源區 塊具有定位腳針，其交接於該熱孤室體承殼内丨―中央線 而在空間相隔位置處的相對應孔洞，_可讓該_瓜室 體本體在該中央線之任一側上膨脹及收縮。 13. 如申請專利範圍第12項所述之離子源，進—步包 含-離出孔徑平板，1具有概為對㈣中央線之熱二： 隙，而可繞於此者出現該熱弧室體的膨脹及收縮。 14_一種用以產生離子束的方法，其中包含： a)將紹質合金熱弧室體承殼加以定位，其至少部广地 29 200811903 限界離子化範圍，以藉由將該熱弧室體承殼架置在用以 相對於離子行旅路徑定位該熱弧室體承殼之來源區塊而發 射一離子串流； b) 藉由從加熱金屬來源發射出該等電子，以將該等電 子導引經過該離子化範圍，而該金屬來源限界該離子化範 圍；以及 c) 自忒熱弧室體承殼發射離子以構成該射束。 • 15·如申請專利範圍第14項所述之方法，另外包含施 力於4熱弧至體的控制電力，以將所感測溫度維持在一 C - 500 C的溫度範圍内。 16.如申請專利範圍第15項所述之方法，另外包含監 視在忒熱弧至體承殼之範圍處的溫度，並且提供有關於所 感測溫度的信號，以供運用於決定對該熱孤室體施加多少 電力。 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該定位 H 4理包含相對於一離子束行旅路徑固定一來源區塊，並且 沿一中央線將該熱弧室體本體連接至該來源區塊，以讓該 熱弧室體本體能夠隨著溫度變化而膨脹及收縮。 以 。丨8·如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該來源 區塊係藉一熱導襯墊而經空間隔置於該熱弧室體本體，此 襯墊可在泫所欲溫度範圍之一高端處禁制溫度變化。 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該溫度 範圍疋由控制為維持在攝氏4 0 0與5 5 0度之間。 2〇·如申請專利範圍第14項所述之方法，其中控制該 30 200811903 熱弧室體承殼溫度的方 與一熱弧室體本體相接 電流。 式是藉由放置一電阻加熱器，而其 觸’並且調整行經該電阻加熱器的 21·如申請專利範圍第 阻加熱器與該承殼本體之間 熱器的彈性殼套所維持。 項所述之方法，其中在該電 熱導性是由環繞於該電阻加

   Η、圖式： 如次頁

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