[发明专利]离子源

说明书

技术领域

本揭示案是有关于一种离子源，且特别是有关于一种具有等离子体鞘调制器的离子源。

背景技术

离子源是离子植入机及其他制程设备的关键构成要素。离子源一般包括用于接受馈入气体(feed gas)的电弧室。馈入气体藉由不同的现有技术在电弧室中被离子化，以产生等离子体。等离子体一般为离子(通常具有正电荷)与电子(具有负电荷)的准中性集合(quasi-neutral collection)。在等离子体的整体中，等离子体具有每公分0伏特的电场。等离子体受限于一般称为等离子体鞘的区域。等离子体鞘为相较于等离子体具有较少电子的区域。来自等离子体鞘的光发射(light emission)相较于等离子体较不强烈，是因为较少电子出现且因此较少激发-松弛碰撞(excitation-relaxation collisions)发生的原因。因此，等离子体鞘有时被称作“暗空间(dark space)”。

请参照图1，图1所绘示为现有具有电弧室102的离子源100的剖面图。电弧室102包括具有萃取孔隙110的侧壁103。馈入气体(未绘示)在电弧室102中被离子化，以产生等离子体140，此等离子体140具有接近萃取孔隙110的等离子体鞘142。位于等离子体140与接近萃取孔隙的等离子体鞘142之间的边界141一般平行于平面132，平面132是由侧壁103的内表面所定义，其取决于等离子体140的等离子体密度与由萃取电极总成(未绘示)所产生的电场。离子106被萃取电极总成萃取成定义明确(well-defined)的离子束118。

现有离子源的一个缺点是缺少来自萃取孔隙110的离子束聚焦。离子106以对位于等离子体140与等离子体鞘142之间的边界141约直角的方式加速穿过等离子体鞘142。由于边界141一般是平行于平面132，因此形成离子束118的离子106的角分散控制(angular spread control)较少。现有离子源的另一个缺点是边界141的形状限制住能够加速穿过边界141而穿越萃取孔隙110的离子106的数量。此会限制由离子源所能达到的离子束电流密度。离子束电流密度是每单位面积的束电流值，且典型地表示为毫安培/平分公分(mA/cm²)。相对高的束电流密度在某些情况下是令人向往的，且可改善既定制程的产出绩效。现有离子源的又一个缺点是边界141的形状是由等离子体140的等离子体密度及电场的强度所决定。举例来说，既定的等离子体密度、高萃取电场可导致凹的边界。等离子体密度的减少会导致凸的边界。所有的这些事实限制来自现有离子源的离子束的发射率控制(emittance control)。离子束的发射率一般为离子束的空间及角分布(spatial and angular distributions)，且可被粗略的定义为在每一点的横动量(transverse momentum)中的束直径及角分散的乘积。

因此，需要一种能够克服上述不适当及缺点的离子源。

发明内容

根据本揭示案的第一观点，提供一种离子源。离子源包括具有萃取孔隙的电弧室及等离子体鞘调制器。等离子体鞘调制器被装配以控制边界的形状，上述边界位于等离子体与接近萃取孔隙的等离子体鞘之间。

根据本揭示案的另一观点，提供一种由离子源产生离子束的方法。上述方法包括在具有萃取孔隙的离子源的电弧室中产生等离子体，以及控制边界的形状，上述边界位于等离子体与接近萃取孔隙的等离子体鞘之间。

附图说明

为让本揭示案更明显易懂，以所伴随附图作为参考，其中相同的构件以相同的数字表示，且其中：

图1为符合现有技术的传统离子源的剖面图。

图2为符合本揭示案的一实施例的离子源的剖面图。

图3为图2的电弧室的侧壁的一实施例的示意图。

图4为符合图2的剖面图，其绘示穿过图2的边界的加速离子的轨道。

图5为控制等离子体鞘调制器的间隔的系统的方块图。

图6为绘示在图5的等离子体鞘调制器的不同垂直位置的离子轨道的部份剖面图。

图7为绘示在图5的等离子体鞘调制器的不同水平间隙位置的离子轨道的部份剖面图。

图8为符合本揭示案的离子源的电弧室的侧壁的另一实施例的示意图。

图9为符合本揭示案的离子源的电弧室的侧壁具有多个孔隙的另一实施例的示意图。

图10为沿着图9的线10-10的剖面图。

具体实施方式