質量分析可變出口孔的制作方法
【專利摘要】提供了一種方法和裝置，從離子束管線中減少離子注入組分的不期望同位素。本文公開的裝置是一種質量分析可變出口孔，選擇性地減小離子束所見的出口孔的尺寸。在一個實施例中，質量分析可變出口孔位于質量分析器內在分解孔上游的位置，并且被配置為有效地限制出口孔的尺寸以允許期望的注入同位素通過而阻止不期望的注入同位素經過。在一個具體實施例中，質量分析可變出口孔安裝在射束導管中，所述射束導管安裝在AMU磁體的磁極之間。機械驅動機構使能根據(jù)射束特性在控制單元的引導下以分級的方式將阻擋結構移入射束路徑中。
【專利說明】質量分析可變出口孔
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體涉及離子注入系統(tǒng)，更具體地涉及一種形成可變尺寸質量分析器出口 孔的方法和裝置，所述可變尺寸質量分析器出口孔被配置為阻止不期望的注入同位素向工 件傳播。
【背景技術】
[0002]離子注入是在半導體裝置制造中采用的物理工藝，用于選擇性地將摻雜劑注入到 半導體襯底(例如，工件、晶片等)中?？梢圆捎枚喾N方式來執(zhí)行離子注入，以獲得襯底上 或襯底內的具體特性。例如，可以通過將特定類型的離子注入襯底中來限制襯底上電介質 層的擴散率。
[0003]在注入過程中，將離子源產生的一個或多個離子組分提供給質量分析器。質量分 析器被配置為接收所述一個或多個離子組分并產生作用在離子組分上的雙極磁場以基于 離子的荷質比選擇具體離子組分。將具體離子組分傳遞至下游工件。在典型的順序注入工 藝中，可以跨越在正交方向上移動的工件的單一軸來掃描產生的離子束，或者備選地可以 相對于固定的離子束沿著一對正交軸移動工件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是示出了示例離子注入系統(tǒng)的框圖；
[0005]圖2示出了通過質量分析器來傳播的示例離子束，所述質量分析器具有質量分析 可變出口孔；
[0006]圖3示出了通過質量分析器來傳播的示例離子束，所述質量分析器具有質量分析 可變出口孔，所述質量分析可變出口孔包括阻擋結構；
[0007]圖4A-4B示出了可以用于質量分析可變出口孔的示例阻擋結構的兩個非限制性 實施例；
[0008]圖5示出了質量分析可變出口孔的具體實施例的框圖,所述質量分析可變出口孔 被配置為將不期望的同位素重定向到射束收集器；
[0009]圖6示出了離子注入系統(tǒng)，所述離子注入系統(tǒng)包括具有質量分析可變出口孔的質 量分析器，所述質量分析可變出口孔由耦合到下游離子束監(jiān)視系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來控制；
[0010]圖7A-C示出了在離子束內不同位置處的質量分析可變出口孔阻擋結構；
[0011]圖7D示出了射束電流和阻擋的離子束路徑的百分比隨時間的曲線圖；
[0012]圖8示出了從離子束管線中減少離子注入組分的不期望同位素的方法的一些實 施例；以及
[0013]圖9示出了從離子束管線中減少不期望的注入組分的方法的一些更詳細實施例。 【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，貫穿附圖，相似的參考數(shù)字用于表示相似的部分。[0015]隨著半導體器件尺寸的減小變得越來越困難，不斷開發(fā)出新的集成芯片制造技 術。一種這樣的新制造技術更依賴于用于注入的特定組分，如，鍺。鍺是一種組分，其氣體 源(四氟化鍺(GeF4))在小的質量范圍上包含許多同位素組分。發(fā)明人認識到，由于不同 的鍺同位素跨越較小的質量范圍，所以已有的質量分析器可能無法有效地過濾不期望的同 位素(即，質量分析器的標準出口孔并不能防止質量接近的組分的不期望的同位素離開分 解孔)。如果沒有有效地過濾這些不期望的同位素，那么這些不期望的同位素可能導致射束 管線部件的腐蝕并且可能導致工件的潛在污染。
[0016]因此，公開了一種可以選擇性地調節(jié)質量分析器出口孔的質量分析可變出口孔 (MAVEA)。通過選擇性地調節(jié)質量分析器出口孔的尺寸，在MAVEA離子束內跨越小質量范圍 的同位素之間提供了高分辨率選擇。在一些實施例中,MAVEA位于質量分析器內，質量分析 器被配置為根據(jù)同位素的荷質比來產生使離子束內同位素的軌跡彎曲的磁場。MAVEA被配 置為將阻擋結構選擇性地插入射束管線中以阻擋離子束的一部分。通過允許選定的注入同 位素經過同時阻擋質量接近的不期望的同位素經過，阻擋離子束的一部分有效地限制了出 口孔的尺寸。
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的示例離子注入系統(tǒng)100。離子注入系統(tǒng)100用于 說明目的，應理解本發(fā)明的方面不限于所描述的離子注入系統(tǒng)，也可以采用其他合適的離 子注入系統(tǒng)。
[0018]離子注入系統(tǒng)100具有端子102、射束管線組件104和終端站106。端子102包括 由高壓電源110供電的離子源108。離子源108被配置為產生注入同位素(S卩，離子)，所 述注入同位素被提取并形成為離子束112，所述離子束112沿著射束管線組件104中的射束 管線被定向到終端站106。
[0019]射束管線組件104具有射束導管114和質量分析器116。在該示例中，以近似九十 度角形成質量分析器116，并且質量分析器116包括用于在質量分析器116中建立(雙極) 磁場的一個或多個磁體(未示出)。當離子束112進入質量分析器116時，離子束內的注入 同位素被磁場彎曲。將具有不同荷質比的同位素彎曲為具有與其質量成反比的曲率半徑， 從而以空間上一起提供質量相似的同位素的方式(例如，較重的同位素位于離子束的外半 徑上，較輕的同位素位于離子束的內半徑上)將離子束展開。具有過大或過小荷質比的同 位素被偏轉到射束導管114的側壁118中。這樣，質量分析器116允許離子束112中具有 期望荷質比的同位素經過并通過分解孔120離開，所述分解孔120包括位于質量分析器116 端部的開口。
[0020]質量分析可變出口孔(MAVEA) 122沿射束管線位于射束管線組件104內的位置 處。MAVEA122被配置為將阻擋結構穿入射束管線中以阻擋離子束112的一部分。通過阻 擋離子束112的一部分，可以有效地從射束管線中去除不期望的同位素。在一些實施例中， MAVEA122位于分解孔120上游。在一些實施例中，MAVEA122位于質量分析器116內，從而 MAVEA122將不期望的同位素被磁場展開之后從射束管線中去除。例如，在一些實施例中，將 MAVEA122安裝在射束導管中，所述射束導管安裝在質量分析器AMU磁體的磁極之間。在備 選實施例中，MAVEA122可以位于射束管線內在AMU磁體下游的任何其他位置。
[0021]在一些實施例中，MAVEA122包括阻擋結構，所述阻擋結構被配置為從質量分析器 116的外半徑穿入離子束112。通過從質量分析器116的外半徑穿入離子束112，MAVEA122可以允許較輕的同位素經過質量分析器孔而阻擋較重的同位素，這是因為質量分析器116 的磁場對較輕同位素的彎曲比對較重同位素(即，具有較大原子質量的同位素)的多。例 如，質量分析器116對質量為72amu的鍺同位素的彎曲比對質量為73或74的同位素的彎 曲多，使得72amu的同位素沿著離子束的內曲率半徑。因此，通過從外半徑穿入離子束112， MAVEA122可以操作用于允許質量為72amu的鍺離開質量分析器孔而從射束管線中濾除具 有73、74amu的鍺同位素。
[0022]如本文所述，MAVEA122是與下游的分解孔120分離并且不同的結構。例如， MAVEA122包括能夠移入和移出射束管線的移動阻擋結構，而分解孔包括固定結構，所述固 定結構位于相對于射束管線的位置處以拒絕具有不適當荷質比的同位素。MAVEA122和/或 分解孔120與MAVEA122的組合有效地形成了質量分析器出口孔，所述質量分析器出口孔允 許具有期望荷質比的同位素離開質量分析器116。在一個實施例中，分解孔120可以被配 置為具有允許多種注入組分(例如，對注入B、P等傳統(tǒng)注入組分以及Ge、C等起作用)的 相對大的尺寸，而MAVEA122被配置為減小分解孔120的相對大的尺寸。這允許離子注入系 統(tǒng)100用于具有不同過濾分辨率需求(例如，對于B具有寬孔，對于Ge具有窄孔)的多種 注入組分。
[0023]在多種實施例中，離子注入系統(tǒng)100可以包括附加組件。例如，如圖1所示，位于 質量分析器116下游的磁掃描系統(tǒng)124包括磁掃描兀件128和磁或靜電聚焦兀件126。然 后使掃描射束130經過平行器132，平行器132包括兩個雙極磁體，所述雙極磁體使掃描射 束130改變其路徑，使得掃描射束130與射束軸平行傳輸而與掃描角度無關。然后終端站 106接收向工件136定向的掃描射束。終端站106可以包括在工件位置附近的劑量測定系 統(tǒng)138，用于在注入操作之前或注入操作期間的校準測量。
[0024]圖2不出了尚子注入系統(tǒng)200的框圖，該框圖不出了公開的MAVEA阻擋不例尚 子束中不期望的同位素的操作。離子注入系統(tǒng)200包括經過位于工件212上游的質量分 析器204的示例離子束202。質量分析器204包括:一個或多個原子量單位(amu)磁體 204a-204b，配置為當離子束202經過質量分析器204時產生作用于離子束202的磁場。磁 場以一定的力(即，F(xiàn) = vXB，其中F是力，V是帶電粒子的速度，B是磁場)作用于離子束 202內的帶電粒子(例如，注入同位素)，所述力使離子束粒子運動路徑彎曲。
[0025]由于不同的注入同位素具有不同的質量并因此對于同樣的加速度具有不同的動 量，所以這種彎曲使離子束202的不同注入同位素在角度0上展開，其中離子束202的不 同角度將主要包含不同的注入同位素。通常，質量分析器的磁場對較重注入同位素的彎曲 比對較輕注入同位素的彎曲小(即，具有較大原子質量的同位素將比具有較小原子質量的 同位素彎曲得小)。因此，較重的注入同位素將沿著離子束202的外半徑，而較輕的注入同 位素將沿著離子束202的內半徑。例如，離子束202的角度0 i將包含離子束202的最重 的同位素，角度e2將包含比角度Q1R的同位素輕的同位素，角度03將包含比角度0工和
02內的同位素輕的同位素。
[0026]由于質量分析器204根據(jù)質量將同位素在角度0上分離，所以質量分析可變出口 孔206可以將阻擋結構插入射束管線中以減小出口孔的尺寸，從而阻擋不期望的注入同位 素同時允許選定的注入同位素的較重部分向射束管線下游傳播。如圖2所示，將質量分析 可變出口孔206配置在分解孔208的上游，分解孔208位于質量分析器204的出口處。質量分析可變出口孔206被配置為阻擋離子束202的橫截面區(qū)域以阻止不期望的注入同位素 向射束管線下游傳播，同時允許選定的注入同位素向射束管線下游傳播。
[0027]質量分析可變出口孔206允許將出口孔減小到位于質量分析器204出口處的下游 分解孔208的尺寸以下。因此，質量分析可變出口孔206相比于固定尺寸的分解孔208提 供了對不期望同位素的更大分辨率過濾。例如，質量分析可變出口孔206被配置為執(zhí)行對 離子束路徑的阻擋，這種阻擋將出口孔的尺寸減小到尺寸S2(即，形成截短離子束)。而固 定尺寸的分解孔208具有尺寸S1, S1可以大于質量分析可變出口孔206提供的出口孔的尺 寸s2。
[0028]MAVEA206可以被配置為從一側或多側穿入離子束202。例如，在一個實施例中， MAVEA206可以被配置為阻擋離子束202的外半徑(即，離子束的“長”傳輸路徑)。這種實 施例允許MEVEA206通常去除注入組分的較重同位素。備選地，MEVEA206可以被配置為阻 擋離子束202的內半徑(即，離子束的“短”傳輸路徑)。這種實施例允許MEVEA206通常去 除注入組分的較輕同位素。在另一實施例中，MAVEA206可以被配置為阻擋離子束202外半 徑和內半徑兩者，從而去除注入組分的較輕同位素和較重同位素兩者。
[0029]因此，通過相對于分解孔208控制上游質量分析可變出口孔206的尺寸，質量分析 可變出口孔206可以被配置為減小離子束所見的質量分析器出口孔的尺寸。這允許分解孔 208具有允許多種注入組分的相對大的尺寸(例如，對注入B、P等傳統(tǒng)注入組分起作用)， 而上游的質量分析可變出口孔206可以被配置為減小離子束所見的出口孔的尺寸以提供 減小的孔尺寸，所述減小的孔尺寸可以從原子質量范圍較小的注入組分中去除不期望的組 分。
[0030]圖3示出了包括阻擋結構306 ( S卩，阻擋屏)的質量分析可變出口孔，所述阻擋結 構306可以通過機械驅動機構304沿著不期望離子的路徑移動到離子束302中(例如，以 阻擋主要包含不期望的注入同位素的離子束302的橫截面區(qū)域)。機械驅動機構304被配 置為以分級的形式調節(jié)離子束302內阻擋結構306的位置。例如，機械驅動機構304可以 被配置為將阻擋結構306移入和移出離子束302。在一個實施例中，機械驅動機構304可以 包含線性致動器，例如，蝸輪驅動機構。
[0031]質量分析器出口孔可以由阻擋結構306和分解孔308組合而成，因此阻擋結構306 有效地將分解孔308的尺寸減小到其常規(guī)固定值以下。例如，機械驅動機構被配置為插入 離子束302的外半徑，從而從離子束302中去除不期望的組分。將得到的離子束提供至分 解孔308，分解孔308進一步阻擋離子束302的一部分，從而從離子束302中進一步去除不 期望的組分。因此，離開分解孔308的離子束302經過了阻擋結構306和分解孔308兩者 的過濾。
[0032]阻擋結構可以包括多種形狀、尺寸和材料。在一個實施例中，阻擋結構可以包括基 于石墨的材料。
[0033]圖4A-4B示出了可以用于本文提供的質量分析可變出口孔的示例阻擋屏形狀的 兩個非限制性實施例。
[0034]在一個實施例中，如圖4A所示，阻擋結構402可以包括楔形結構，所示楔形結構具 有遠離離子束408而傾斜的傾斜表面404。傾斜表面404被配置為將不期望的同位素406 偏轉離開離子束408。例如，如圖4A所示，楔形阻擋結構從離子束路徑的外半徑進入離子束408，使得傾斜表面404將不期望的同位素偏轉離開離子束408。
[0035]在一些附加實施例中，如圖4B所示，阻擋結構402可以具有鋸齒表面412，所述鋸 齒表面412被配置為將任何不期望的離子406偏轉離開離子束408，使得這些不期望的離 子不向射束管線下游傳輸。例如，如圖4B所示，鋸齒表面412可以位于阻擋結構402的“頂 部”(即，在阻擋結構的最先進入離子束408的部分上)。
[0036]在一個實施例中，如圖5所不,質量分析器502可以包括射束收集器504,所述射 束收集器504被配置為收集被阻擋結構506偏轉離開離子束508的不期望的同位素。射束 收集器504可以包括腔體，該腔體位于接收從阻擋結構506反射的同位素的位置。例如，如 圖5所示，射束收集器504位于反射離開阻擋結構506的楔形表面的同位素，所述阻擋結構 506的楔形表面被配置為偏轉不期望的同位素。通過收集不期望的同位素，射束收集器504 確保偏轉的所收集的同位素不再次進入射束管線。
[0037]在一些實施例中，可以對質量分析可變出口孔下游的一個或多個離子束特性(例 如，離子束電流或形狀)進行監(jiān)視。然后可以使用所監(jiān)視的特性(例如，射束電流或形狀) 來確定阻擋結構的最優(yōu)位置。圖6示出了離子注入系統(tǒng)600，所述離子注入系統(tǒng)600包括質 量分析器602，質量分析器602具有質量分析可變出口孔，質量分析可變出口孔包括由控制 單元606控制的阻擋結構610，控制單元606耦合至位于阻擋結構610下游的離子束測量元 件 604。
[0038]在一些實施例中，離子束測量元件604包括配置為通過測量質量分析器602下游 位置處離子束的一個或多個特性(例如，射束電流、射束輪廓、射束形狀等等)來描述離子 束狀態(tài)的離子束測量元件604。在一個實施例中，離子束測量元件604可以包括射束電流測 量元件，如，法拉第籠。在備選實施例中，離子束測量元件604可以包括輪廓儀，所述輪廓儀 可以連續(xù)穿過輪廓儀路徑，從而測量所掃描的射束的輪廓。
[0039]將測量的離子束的特性提供至控制單元606。控制單元606被配置為對測量的 射束特性進行分析，并選擇性地產生對離子束612內阻擋結構的位置進行調節(jié)的控制信號 Sctelo在一個實施例中，控制單元606可以被配置為響應于測量的離子束的特性反復改變 離子束612內阻擋結構610的位置。在一些實施例中，控制單元606被配置為將測量的射 束特性與預定的閾值相比較。如果測量的射束特性大于預定的閾值，則控制信號Sem將移 動阻擋結構610以增大所阻擋的離子束的橫截面區(qū)域。如果測量的射束特性小于預定的閾 值，則控制信號Sem將移動阻擋結構610以減小所阻擋的射束的橫截面區(qū)域。
[0040]在一些實施例中，將控制信號Sem提供至機械驅動機構608。機械驅動機構608 被配置為通過以逐步的方式將阻擋結構610移入和移出離子束612來控制阻擋結構610的 位置，從而將射束電流逐步增大(例如通過阻擋更少的離子束路徑)或減小(例如通過阻 擋更多的離子束路徑)至期望的射束電流(例如，基于預定的閾值)?？梢酝ㄟ^觀察先前穩(wěn) 定的射束電流同時將阻擋結構610緩慢移入離子束路徑直到發(fā)現(xiàn)射束電流不可接受的下 降(例如，直到離子束電流違背預定的閾值)，來確定阻擋結構610的最終位置。然后可以 略微撤回阻擋結構610直到重新獲得可接受的最小射束電流。
[0041]圖7A-7D示出了由耦合至下游射束電流測量設備的控制系統(tǒng)來可變地控制的質 量分析可變出口孔的更具體的實施例。圖7A-7C示出了在質量分析器射束路徑內不同位置 處的質量分析出口孔阻擋結構。圖7D示出了射束電流(y軸)_時間(X軸)的曲線圖以及阻擋的離子束的百分比(y軸)-時間(X軸)的曲線圖。
[0042]參考圖7A，在第一時刻t = h，阻擋結構700在離子束702外部。參考圖7D，在時 亥Ijt1，阻擋的離子束的百分比是零(曲線圖704)，離子束電流處于恒定射束電流C1 (曲線圖 706)。
[0043]參考圖7B，在第二時刻t = t2，阻擋結構700位于阻擋離子束702 —部分的位置。 參考圖7D，在時刻t2，阻擋的離子束的百分比從h時刻開始提高(曲線圖704)，離子束電 流從恒定射束電流C1開始減小(曲線圖706)。
[0044]參考圖7C，在第三時刻t = t3，阻擋結構700位于阻擋離子束702 —部分的位置。 參考圖7D，在時刻t3，阻擋的離子束的百分比從t2時刻開始提高(曲線圖704)，離子束電 流從恒定射束電流C1開始進一步減小(曲線圖706)。
[0045]可以減小所阻擋的離子束路徑的半分比，直到測量的離子束電流違背預定的閾值 VTH。例如，如圖7D所示，在時刻t4，離子束電流(曲線圖706)下降到預定閾值Vth以下。當 離子束電流違背預定的閾值Vth時，阻擋的離子束的百分比增大，以允許不違背預定閾值Vth 的更大的射束電流。
[0046]圖8示出了從離子束管線中減少離子注入組分的不期望同位素的示例方法800的 一個實施例。該方法遞增地改變對離子束的一部分加以阻擋的出口孔的尺寸，以防止選定 的不期望的同位素組分離開質量分析器。
[0047]盡管以下將本文提供的方法(例如方法800和900)示出并描述為一系列動作或 事件，然而應理解，所示的這些動作或事件的順序并不被解釋為限制意義。例如，除了本文 示出和/或描述的順序以外，一些動作可以與其他動作或事件以不同的順序出現(xiàn)和/或同 時出現(xiàn)。此外，可能需要并未示出的動作來實現(xiàn)本文公開的一個或多個方面或實施例。此 夕卜，本文描述的一個或多個動作可以以一個或多個分開的動作和/或階段的形式來執(zhí)行。
[0048]在802，產生離子束。離子束包括具有原子質量范圍的多個同位素。例如，離子束 可以包括跨越質量范圍72-74amu的鍺同位素。離子束被配置為沿著射束管線傳播。
[0049]在804，對離子束施加磁場。磁場按照與同位素的質量成反比的方式將離子束內的 帶電同位素的軌跡彎曲。在一些實施例中，磁場可以包括由質量分析器產生的雙極磁場，質 量分析器被配置為將具有不同質量的不同同位素彎曲不同的角度。這得到了在角度上展開 的離子束，其中離子束的不同橫截面區(qū)域主要包含不同的注入同位素。
[0050]在806，調節(jié)質量分析可變出口孔的尺寸?？梢园凑找韵路绞秸{節(jié)質量分析可變出 口孔的尺寸:阻擋離子束的一部分，以防止同位素的選定組分離開質量分析器單元。在一個 實施例中，質量分析可變出口孔可以與分解孔協(xié)同工作以動態(tài)調節(jié)質量分析器出口孔的尺 寸。在一個實施例中，可以反復調節(jié)質量分析可變出口孔。
[0051]圖9示出了從離子束中減少離子注入組分的不期望同位素的示例方法900的更詳 細實施例。
[0052]在902，產生包括多個帶電同位素的離子束。在一個實施例中，為了產生帶電同位 素，可以激勵要電離的摻雜劑材料的氣體內的自由電子。將理解，例如，可以使用任意數(shù)目 的合適機構來激勵自由電子，如，RF或微波激勵源、電子束注射源、電磁源和/或在腔室內 產生電弧放電的陰極。激勵的電子與摻雜劑氣體分子碰撞并產生帶電同位素。典型地，產 生帶正電的同位素，盡管本公開也可以應用于產生帶負電同位素的系統(tǒng)。[0053]在904,對尚子束施加磁場。磁場通過對尚子束內的帶電粒子施加磁力來將尚子束 內的同位素彎曲。磁場將根據(jù)同位素的質量來彎曲同位素的軌跡，較小質量的同位素彎曲 得比較大質量同位素多。
[0054]在906，將阻擋結構移入離子束的橫截面區(qū)域。由于通常利用磁場將不同質量同位 素在射束路徑角度上展開，所以阻擋離子束的一部分將會大大地減少不期望的同位素同時 最小地影響期望的同位素組分。例如，將阻擋結構伸入離子束的外周界將大大地減少重同 位素(即，比期望的同位素重的同位素組分的數(shù)目)而最小地減少期望的同位素。
[0055]在908，測量離子束的一個或多個特性。在一些實施例中，所述一個或多個特性可 以包括離子束的射束電流。在一個實施例中，可以利用法拉第籠來測量離子束電流。在一 些實施例中，在阻擋結構的下游測量離子束的一個或多個特性。
[0056]在910，將測量的射束特性與預定的閾值相比較。如果測量的射束特性沒有違背 (例如，等于)預定的閾值，則不移動阻擋結構并結束方法。
[0057]然而如果測量的射束特性違背(例如，不等于)預定的閾值，則移動阻擋結構。具 體地，在912，如果測量的射束特性小于預定的閾值，則將阻擋結構移動到阻擋更大橫截面 區(qū)域的位置。在914，如果測量的射束特性大于預定的閾值，則將阻擋結構移動到阻擋更小 橫截面區(qū)域(例如，小于先前的橫截面區(qū)域)的位置。
[0058]然后在908再次測量一個或多個射束特性(例如，電流密度、輪廓)，重復步驟 910-914直到實現(xiàn)阻擋結構的最優(yōu)位置(即，直到測量的射束特性等于預定的閾值)。
[0059]盡管關于特定的方面和實現(xiàn)方式示出和描述了本發(fā)明，然而應理解，本領域技術 人員在閱讀和理解該說明書和附圖之后將能夠得到等同替換和修改。具體地，關于上述部 件(組件、設備、電路、系統(tǒng)等)執(zhí)行的各種功能，除非另外指出，否則用于描述這種部件的 術語(包括對“裝置”的引述)旨在對應于執(zhí)行所述組件的特定功能的任何部件(即，功能 等價物)，即便是并未在結構上等同于以本發(fā)明的本文所示示例實現(xiàn)方式執(zhí)行功能的公開 結構。對此，還將認識到，本發(fā)明包括計算機可讀介質，所述計算機可讀介質具有用于執(zhí)行 本發(fā)明各個方法步驟的計算機可執(zhí)行指令。此外，盡管僅對于多種實現(xiàn)方式之一公開了本 發(fā)明的具體特征，然而如果任何給定的或具體的應用可能需要和對其有利，這種特征可以 與其他實現(xiàn)方式的一個或多個其他特征相結合。此外，對于在詳細描述或權利要求中使用 的術語“包含”、“具有”及其變型，這些術語旨在是內含性的，類似于術語“包括”。
【權利要求】
1.一種離子注入系統(tǒng)，包括:離子源，配置為產生包括沿射束管線傳播的多個同位素在內的離子束；質量分析器，配置為產生磁場，所述磁場基于同位素的荷質比將離子束內相應同位素的軌跡彎曲；質量分析可變出口孔，配置為將移動阻擋結構插入離子束中，所述移動阻擋結構防止離子束的橫截面區(qū)域內的同位素向射束管線下游傳播；以及分解孔，包括位于質量分析器的下游并具有固定尺寸的開口，其中將所述開口相對于離子束定位以拒絕不適當荷質比的離子。
2.根據(jù)權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，質量分析可變出口孔位于分解孔的上游。
3.根據(jù)權利要求2所述的離子注入系統(tǒng)，其中，質量分析可變出口孔位于質量分析器內。
4.根據(jù)權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，移動阻擋結構包括:楔形結構，配置為使具有選定荷質比的同位素偏轉離開射束管線。
5.根據(jù)權利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，還包括:射束收集器，配置為收集被移動阻擋結構偏轉離開射束管線的同位素，從而防止所收集的同位素再次進入射束管線。
6.根據(jù)權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，移動阻擋結構包括:鋸齒表面，配置為使具有選定荷質比的同位素偏轉離開射束管線。
7.根據(jù)權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，磁場將相應同位素的軌跡彎曲，使得較重的同位素沿著離子束的內半徑定位，較輕的同位素沿著離子束的外半徑定位；移動阻擋結構被配置為從外半徑進入離子束以阻擋較重的同位素，或者從內半徑進入離子束以阻擋較輕的同位素，而不阻擋要提供給工件的選定注入同位素。
8.根據(jù)權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，還包括:機械驅動機構，配置為動態(tài)調節(jié)離子束內移動阻擋結構的位置。
9.根據(jù)權利要求8所述的離子注入系統(tǒng)，其中，機械驅動機構包括線性致動器。
10.根據(jù)權利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，還包括:離子束監(jiān)視系統(tǒng)，位于質量分析可變出口孔的下游，被配置為測量離子束的一個或多個特性；以及控制單元，配置為接收所測量的離子束的一個或多個特性，并基于所述一個或多個特性產生控制信號，其中，所述控制信號對離子束橫截面內移動阻擋結構的位置進行調節(jié)。
11.根據(jù)權利要求10所述的離子注入系統(tǒng)，其中，離子束監(jiān)視系統(tǒng)包括:離子束測量元件，配置為描述離子束的狀態(tài)。
12.—種分析器射束管線操作鏈，包括:離子源，配置為產生包括沿射束管線傳播的多個同位素的離子束；質量分析器，配置為產生磁場，所述磁場基于同位素的荷質比將離子束內相應同位素的軌跡彎曲，以沿著內半徑提供較重的同位素而沿著外半徑提供較輕的同位素；質量分析可變出口孔，配置為將使同位素偏轉離開射束管線的阻擋結構插入離子束中，其中所述阻擋結構允許一個同位素組分向射束管線下游傳播而防止其他質量相近的同位素組分向射束管線下游傳播；以及分解孔，包括位于質量分析器的下游并具有固定尺寸的開口，其中將所述開口相對于離子束定位以拒絕不適當荷質比的離子。
13.根據(jù)權利要求12所述的射束管線操作鏈，還包括:射束收集器，配置為收集被阻擋結構偏轉離開射束管線的同位素，從而防止所收集的同位素再次進入射束管線。
14.根據(jù)權利要求12所述的射束管線操作鏈，其中，阻擋結構包括:楔形結構，配置為使具有選定荷質比的同位素偏轉離開射束管線。
15.根據(jù)權利要求12所述的射束管線操作鏈，還包括:離子束監(jiān)視系統(tǒng)，位于質量分析可變出口孔的下游，被配置為測量離子束的一個或多個特性；以及控制單元，配置為接收所測量的離子束的一個或多個特性，并基于所述一個或多個特性產生控制信號，其中，所述控制信號對離子束內阻擋結構的位置進行調節(jié)。
16.一種從離子束中去除離子注入組分的不期望同位素的方法，包括:產生包括多個同位素的離子束，其中所述離子束沿射束管線傳播；對離子束施加磁場，以沿著內半徑提供較重的同位素而沿著外半徑提供較輕的同位素；以及將阻擋結構移入離子束的橫截面區(qū)域，以減小質量分析器出口孔的尺寸，從而允許具有第一質量的同位素向射束管線下游傳播而阻擋其他質量相近的同位素向射束管線下游傳播。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，阻擋結構被配置為從外半徑進入離子束，以阻擋比選定的注入同位素重或輕的同位素。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，阻擋結構包括:楔形結構，配置為使具有選定荷質比的同位素偏轉離開射束管線。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括:收集被阻擋結構偏轉離開射束管線的同位素，以防止離子再次進入射束管線。
20.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括:在阻擋結構的下游的位置處測量離子束的離子束電流；以及將測量的離子束電流與預定的閾值相比較，其中能夠將阻擋結構進一步移入離子束， 直到測量的離子束電流違背預定的閾值。
【文檔編號】H01J37/317GK103563042SQ201280025376
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權日:2011年5月24日
【發(fā)明者】威廉·哈比, 約瑟夫·沃林斯基 申請人:艾克塞利斯科技公司