TW202347408A - 用於離子源的液壓進給系統 - Google Patents
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Abstract
一種離子源具有界定一弧形腔室容積之一弧形腔室。一儲集器耦接至該弧形腔室,其界定一儲集器容積。該儲集器接收一源物種以在該儲集器容積內界定一液體。一導管將該儲集器容積流體耦接至該弧形腔室容積。該導管之第一開口及第二開口分別通向該儲集器及該弧形腔室容積。一熱源選擇性地加熱該儲集器以在一預定溫度下熔融該源物種。一液體控制設備控制該儲集器容積內的該液體的一第一體積以界定該液體至該弧形腔室容積之一預定供應。該液體控制設備為一加壓氣體源,其流體耦接至該儲集器以向該儲集器供應一氣體且向該弧形腔室提供一預定量之液體。
Description
本發明大體上係關於離子植入系統,且更具體言之,係關於用於向離子源提供源材料的設備、系統及方法。
相關申請案之交叉引用
本申請案主張於2022年1月31日申請的標題為「HYDRAULIC FEED SYSTEM FOR AN ION SOURCE」之美國申請案第17/588,999號之權益,該美國申請案之全部內容以全文引用方式併入本文中。
對使用金屬離子之離子植入物的需求逐漸增加。舉例而言,鋁植入物對於功率裝置市場至關重要,此為該市場之較小但增長非常快速的部分。對於許多金屬(包括鋁),將進給材料供應至離子源存在問題。雖然可利用含有鋁或其他金屬之氣體分子,但金屬原子往往會附接至許多碳及/或氫原子,此可在離子源中引起問題。先前已提供利用汽化器之系統,該汽化器為在離子源之弧形腔室外部之較小烘箱,其中金屬鹽經加熱以產生足夠的蒸氣壓以將蒸氣供應至離子源。然而,烘箱遠離弧形腔室,且需花費時間來加熱至所需溫度、建立蒸氣流動、啟動電漿、啟動離子束等。此外,若需要自一種金屬物種至某一其他物種之改變,則需花費時間等待烘箱充分冷卻以進行此類物種改變,以使得來自汽化器之蒸氣不再存在於弧形腔室中達可觀程度。
另一習知技術為將含金屬材料置放於弧形腔室內部。對於鋁植入物,含金屬材料可包含氧化鋁、氟化鋁或氮化鋁,其皆可耐受電漿腔室之大致800℃溫度。在此類系統中,原子經由濺鍍或化學作用自含金屬材料移除,且原子進入電漿。諸如氟之蝕刻劑氣體可進一步用於材料之化學蝕刻。儘管可使用此等各種技術獲得可接受的射束電流,但皆為良好電絕緣體之氧化鋁、氯化鋁及氮化鋁之化合物往往會在相對較短時間段(例如,5至10小時)內沈積於鄰近於離子源之電極上。因此,可見各種不利影響,諸如高電壓不穩定性及所植入離子之劑量的相關聯變化。
本發明之態樣有助於離子植入製程,其用於增加離子植入系統中之離子源的操作使用之長度、減少在植入各種植入物種之間的轉變時間且改良與每一植入物種相關聯之電漿的純度。本發明進一步增加在預防性維護循環之間的時間,因此增加離子植入系統之總體生產率及壽命。
根據本發明之一個實施例,提供一種用於一離子植入系統之離子源,其中該離子源包含界定一弧形腔室容積之一弧形腔室。一儲集器可操作地耦接至該弧形腔室,且界定一儲集器容積。舉例而言,該儲集器容積經組態以在其中容納呈一液體形式的源物種。舉例而言,源物種可最初提供為固態源物種。
一導管將該儲集器容積流體耦接至該弧形腔室容積。該導管具有一第一開口及一第二開口,其中該第一開口可操作地耦接至該儲集器,且其中該第二開口自該第一開口升高且通向該弧形腔室容積。一液體控制設備進一步可操作地耦接至該儲集器,其中該液體控制設備經組態以控制界定於該儲集器容積內的該液體的一第一體積。該液體在該儲集器容積內的一第一體積界定該液體至該弧形腔室容積之一預定供應。
舉例而言,該液體控制設備包含流體耦接至該儲集器之一氣體源,其中該氣體源經組態以在一預定壓力及/或流動速率下將一氣體選擇性地供應至該儲集器。在一個實施例中,一氣體壓力控制器經提供且經組態以控制該儲集器內之該氣體的壓力,其中氣體之壓力界定液體在儲集器容積內的第一體積。
在另一實施例中,該液體控制設備進一步包含一氣體排放孔口,其中該氣體排放孔口界定在該儲集器容積與一外部環境之間的一流體連通。舉例而言,該氣體排放孔口界定在儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率。氣體流動控制器可進一步經組態以控制氣體至儲集器之流動速率,其中流動速率及預定流體傳導率界定液體在儲集器容積內之第一體積。舉例而言,氣體排放孔口可進一步經組態以將氣體以預定流動速率自儲集器容積選擇性地排放至外部環境,藉此維持液體在儲集器容積內之第一體積。
根據一個實例態樣,一杯定位於該弧形腔室內,其中該杯界定一杯容積。舉例而言,該導管之該第二開口界定於該杯之一底部表面中。舉例而言,該杯包含一桿,該桿自該杯之該底部表面延伸穿過該弧形腔室之一壁,其中該導管界定於該桿內,且其中該儲集器定位於該杯下方。舉例而言,該液體控制設備可經由控制液體在儲集器容積內之第一體積來控制液體在杯容積內之第二體積。
根據另一實施例,一斥拒極設備可操作地耦接至弧形腔室之底部部分,其中該杯界定於該斥拒極設備中。該斥拒極設備可電耦接至弧形腔室或與弧形腔室電隔離,其中該斥拒極設備可進一步經組態以經由弧形腔室內之電漿選擇性地加熱液體。
在另一實施例中,提供與儲集器熱連通之熱源,其中該熱源經組態以選擇性地加熱該儲集器。舉例而言,該熱源包含可操作地耦接至儲集器之電匣式加熱器及熱燈中之一或多者。熱源可包含任何電或實體加熱設備或源,諸如電加熱器、電漿柱加熱或離子源中可用的其他加熱源。舉例而言,弧形腔室可包含界定熱源之側壁,其中弧形腔室之側壁經組態以將與弧形腔室容積內之電漿相關聯的熱傳遞至儲集器。在特定實施例中,儲集器選擇性地耦接至弧形腔室,其中儲集器容積經組態以選擇性地接收用於安置於其中之固態源物種。因而,熱源可進一步經組態以熔融固態源物種以界定液體。
在其他實施例中,液體控制設備可包含經組態以機械地控制第一體積之大小或位置的氣囊、注射器或機械設備中之一或多者。舉例而言,液體控制設備可包含可操作地耦接至儲集器之升降機制,其中該升降機構選擇性地改變儲集器相對於弧形腔室之豎直位置,以界定液體歸因於重力而至弧形腔室容積的預定供應。
根據本發明之另一實例態樣,提供一種離子源,其中該離子源包含界定一弧形腔室容積之一弧形腔室。一杯定位於該弧形腔室內,其中該杯界定一杯容積。舉例而言,該杯包含一桿,該桿自該杯之一底部表面延伸穿過該弧形腔室之一壁。一儲集器進一步可操作地耦接至弧形腔室且界定儲集器容積,其中該儲集器容積經組態以在其中容納液體。
一導管可界定於該桿中,其中該導管將儲集器容積流體耦接至弧形腔室容積。另外,提供與儲集器熱連通之熱源,其中該熱源經組態以選擇性地加熱該儲集器。液體控制設備亦可操作地耦接至該儲集器。該液體控制設備經組態以控制界定於該儲集器容積內的該液體的一第一體積,其中該液體在該儲集器容積內的該第一體積進一步界定該液體在該杯容積內的一第二體積。
舉例而言,該液體控制設備可包含流體耦接至該儲集器之一加壓氣體源。此實施例中之加壓氣體源經組態以將氣體選擇性地供應至儲集器。舉例而言,氣體排放孔口界定在儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率,其中氣體流動控制器經組態以控制氣體至儲集器之流動速率,且其中流動速率及預定流體傳導率界定液體在儲集器容積內的第一體積。
舉例而言,儲集器可選擇性地耦接至弧形腔室之底部部分,其中儲集器容積經組態以選擇性地接收用於安置於其中之固態源物種,且其中熱源經組態以熔融固態源物種以界定液體。
根據又一實例態樣,提供一種用於離子植入系統之離子源,其中該離子源包含界定弧形腔室容積之弧形腔室。一儲集器選擇性地可操作地耦接至弧形腔室之底部部分且界定儲集器容積,其中該儲集器經組態以選擇性地接收用於安置於儲集器容積內之固態源物種。一斥拒極設備進一步可操作地耦接至弧形腔室,其中該斥拒極設備包含界定一杯容積之一杯。舉例而言,該斥拒極設備包含一桿,該桿自杯之底部表面延伸穿過弧形腔室之底部部分,藉此一導管界定於該桿內,且其中該導管將儲集器容積流體耦接至弧形腔室容積。進一步提供與該儲集器熱連通之一熱源,其中該熱源經組態以選擇性地加熱該儲集器且熔融該固態源物種以界定液體。
在此實例態樣中,一液體控制設備進一步可操作地耦接至該儲集器,其中該液體控制設備經組態以控制界定於該儲集器容積內的該液體的一第一體積。舉例而言,液體在儲集器容積內之第一體積進一步界定液體在杯容積內之第二體積。舉例而言,該液體控制設備可包含流體耦接至該儲集器之一加壓氣體源,其中該加壓氣體源經組態以將一氣體選擇性地供應至該儲集器。舉例而言,氣體排放孔口界定在儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率,其中一氣體流動控制器控制氣體至儲集器之流動速率。舉例而言,氣體之流動速率及預定流體傳導率因此界定液體在儲集器容積內之第一體積。
以上概述僅意欲給出本發明之一些具體實例之一些特徵的簡要綜述,且其他具體實例可包含額外特徵及/或與上文所提及之特徵不同的特徵。特定而言,此概述不應解釋為限制本申請案之範圍。因此,為實現前述及相關目的,本發明包含在下文中描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及所附圖式詳細闡述本發明之某些說明性具體實例。然而,此等具體實例指示可採用本發明之原理的各種方式中之若干方式。當結合圖式考慮時,本發明之其他目標、優點及新穎特徵將自本發明之以下詳細描述變得顯而易見。
本發明大體上係針對與將離子植入至工件中相關之各種設備、系統及方法。更具體言之,本發明係針對經組態以在弧形腔室內提供液態金屬以用於自其提取離子之離子源。
因此,本發明現將參考圖式描述,其中通篇中之相同參考數字可用於指代相同要素。應理解,此等態樣之描述僅為說明性的且其不應以限制意義來解釋。在以下描述中,出於解釋之目的,闡述大量具體細節以便提供對本發明之透徹理解。然而,所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易知,本發明可在無此等具體細節之情況下實踐。另外,本發明之範圍並不意欲受下文參考隨附圖式所述之具體實例或實施例限制,但意欲僅受其所附申請專利範圍及等效物限制。
亦注意,提供圖式以說明本發明之具體實例之一些態樣且因此應將圖式視為僅示意性的。詳言之,根據本發明之具體實例,圖式中所示元件彼此不一定按比例繪製,且各種元件在圖式中之置放係經選擇以提供各別具體實例之清楚理解且不應理解為必定表示實施中各個組件之實際相對位置。此外,除非以其他方式特定指出,否則本文中所描述之各個具體實例及實施例之特徵可彼此組合。
亦應理解,在以下描述中,在圖式中所展示或本文中所描述之功能區塊、裝置、組件、電路元件或其他實體或功能單元之間的任何直接連接或耦接亦可藉由間接連接或耦接來實施。此外,應瞭解,圖式中所展示之功能區塊或單元在一個具體實例中可實施為個別特徵、電路或組件,且在另一具體實例中,亦可或替代地完全或部分地實施於共同特徵、電路或組件中。另外,舉例而言,若干功能區塊可實施為在通用處理器或控制器上執行之軟體。
在製造半導體裝置中,離子植入用以用雜質摻雜半導體。離子植入系統常常用以使用來自離子束之離子摻雜工件(諸如,半導體晶圓),以便生成n型或p型材料摻雜,或在製造積體電路期間形成鈍化層。該離子束處理常常用以在預定能階下且以經控制之濃度使用指定摻雜材料之雜質選擇性地植入工件,以在製造積體電路期間生成所需半導體材料。當用於摻雜半導體晶圓時,例如,離子植入系統將所選擇的離子物種噴射至工件中以生成所需外源性材料。舉例而言,植入由源材料(諸如,銻、砷或磷)產生的離子產生「n型」非本徵材料晶圓,而「p型」非本徵材料晶圓常常由使用源材料(諸如,硼、鎵或銦)產生的離子產生。
離子植入機包括離子源、離子提取裝置、質量分析裝置、射束輸送裝置及工件處理裝置。離子源產生所要之原子或分子摻雜劑物種之離子。藉由諸如一組電極之提取系統自離子源提取此等離子,該組電極供能且引導來自離子源之離子流,形成離子束。所需離子在質量分析裝置中與離子束分離,該質量分析裝置為諸如對所提取離子束執行質量分散或分離的磁偶極子。諸如含有一系列聚焦裝置之真空系統的射束輸送裝置將離子束輸送至工件處理裝置,同時維持離子束之所需特性。最終,經由工件處置系統將諸如半導體晶圓之工件轉移至工件處理裝置中及轉移出工件處理裝置,該工件處置系統可包括一或多個機器人臂,該一或多個機器人臂用於將待處理之工件置放於離子束前方及自離子植入機移除經處理之工件。
本發明瞭解,對於用於離子植入之新穎物種存在興趣。舉例而言,各種非傳統元素經探索用於離子植入,諸如鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、鑭(La)、錫(Sn)及硒(Se),其中此等非傳統元素共有一些共同性質。舉例而言,含有此等元素之合宜且簡單的氣態化合物並不易於獲得,且該等元素具有類似於通常發現於離子植入機之離子源附近之溫度(例如,室溫直至大約900℃)的熔融溫度。另外,熔融元素在與離子源相關之此類溫度下典型地具有低蒸氣壓力(例如小於若干毫托)。
習知地,已使用兩種一般方法自此類物種產生離子;亦即,汽化器及固體靶材。舉例而言,若存在適合的鹽或含有元素之其他化合物,則其可首先在烘箱中加熱以便將元素汽化至其氣相,且可隨後經由將烘箱連接至離子源腔室之連通通道將蒸氣進給至離子源腔室中。當選擇鋁作為離子物種時通常使用此類烘箱,藉此化合物(諸如碘化鋁(AlI
3)或氯化鋁(AlCl
3))可與汽化器一起使用。然而,汽化器通常具有較長升溫及冷卻時間,藉此可在將所得汽化材料進給至離子源腔室中之前花費大量時間(例如,約20至30分鐘)來熔融及/或汽化化合物,並且在轉變至冷卻時花費類似時間量,此係因為在烘箱與離子源腔室之間的連通通道中典型地不存在閥控。
此外,自化合物汽化之材料可含有不合需要之原子,諸如氟(F)、氯(Cl)及氧(O),其中不合需要之原子可能會有害地減少具有副產物之離子植入機之射束電流及/或塗層電活性組分,因此可能造成不穩定性且縮短離子源之壽命。
用於自此類物種產生離子之另一方法為識別具有高熔點之元素之化合物,且提供該化合物作為離子源內之固體靶材。舉例而言,對於鋁離子物種,已知氮化鋁(AlN)或氧化鋁(Al
2O
3)之靶材在典型離子源溫度下並不發生熔融。此類靶材可置放於離子源腔室內,其中靶材可固持於電漿柱中、定位於離子源腔室之側壁中的凹穴中或固持於離子源之斥拒極中。所需元素之原子可接著經由藉由在離子源中產生之電漿進行的靶材之物理濺鍍或化學蝕刻而帶入電漿中。然而,此等方法受離子源內所含有之固態源材料的物理量限制,並且靶材中所存在之額外原子可藉由產生不合需要的副產物而減少射束電流或縮短離子源之壽命。
本發明瞭解,已藉由使用固持於弧形腔室內之杯狀斥拒極內部的材料進行努力,其中斥拒極由具有穿透罩蓋之孔的罩蓋覆蓋,諸如共同擁有的美國專利第11,170,967號中所揭示,該美國專利之內容以全文引用方式併入本文中。此類方法使用以下兩者之組合:汽化材料以供應氣體,及使用表面張力將液體汲取至待曝露於電漿之罩蓋之表面以便將液態材料直接進給至離子源腔室中。此類方法已展現高電流能力。然而,可固持在杯中之材料之量受到限制,且對液體流動之控制係困難的且受電漿參數影響。另外,若需要運行不同物種,則可能難以停止材料自杯之流動,且此類方法最佳適合於界定於陰極與斥拒極之間的軸線為豎直之系統。
本發明瞭解提供一種用以控制純元素自具有大容量之儲集器引入或流動至離子源中的系統、設備及方法的需要,其中儲集器足夠大以持續至少輻射源之壽命,且其中提供用於在不同離子物種之間改變的快速切換能力。
為了獲得本發明之一般理解及上下文,圖1繪示例示性真空系統100。在本實施例中之真空系統100包含離子植入系統102,然而,亦涵蓋各種其他類型之真空系統,諸如電漿處理系統或其他半導體處理系統。舉例而言,離子植入系統102包含終端104、射束線總成106及終端站108。
一般而言,終端104中之離子源110耦接至電源供應器112,其中源材料114(亦被稱作摻雜劑材料)之供應提供至弧形腔室116,且經電離成複數個離子以形成且經由提取孔隙120提取離子束118。在本實施例中,離子束118經由射束轉向設備122(也稱為源磁體122)進行導引,且穿過孔隙124朝向終端站108。在終端站108中,離子束118轟擊工件126(例如,諸如矽晶圓、顯示面板等半導體),該工件被選擇性地夾持或安裝至夾盤128(例如,靜電夾盤或ESC)。一旦嵌入至工件126之晶格中,所植入之離子便改變工件之物理及/或化學性質。因此,離子植入係用於半導體裝置製造及金屬表面處理以及材料科學研究中之各種應用中。
本發明之離子束118可採用任何形式,諸如筆形或點束、帶束、掃描束或將離子導引朝向終端站108之任何其他形式,且所有此等形式係預期屬於本發明之範圍內。
根據一個例示性態樣,終端站108包含處理腔室130,諸如真空腔室132,其中處理環境134與該處理腔室相關聯。處理環境134通常存在於處理腔室130內,且在一個實施例中包含真空,其藉由耦接至處理腔室且經組態以實質上抽空處理腔室之真空源136(例如,真空泵)產生。另外,控制器138經提供用於真空系統100及其組件之總體控制。
應理解,本發明之系統、設備及方法可實施於其他半導體處理裝備中,諸如CVD、PVD、MOCVD、蝕刻裝備及各種其他半導體處理裝備,且所有此等實施預期屬於本發明之範圍內。本發明提供在預防性維護循環之間有利地增加離子源110之使用時長,且因此增加真空系統100之總體生產率及壽命的系統、設備及方法。
舉例而言,離子源110之弧形腔室116示意性地繪示於圖2中,其中本發明之離子源可經組態以提供圖1之離子束118,其中相較於提供氣態化合物或固體靶材(如習知地所見),高射束電流藉由以新穎方式將源材料114以純、元素及固體形式供應至弧形腔室116而獲得。舉例而言,根據本發明,源材料114可首先以固體形式提供至圖2之離子源110,且可由元素鋁、銦、鎵、鑭、錫、銻或適用於離子植入之其他元素組成。舉例而言,可使用純元素材料,或若合金具有較合宜的熔融溫度,則合金可為較佳的。應進一步注意,儘管源材料114在一個實施例中描述為元素金屬,但應注意,源材料可包含任何金屬或非金屬元素、組合元素或化合物,且任何此類源材料預期屬於本發明之範圍內。
如圖2中所繪示,弧形腔室116大體上界定弧形腔室容積140,其中電漿142自源材料114形成。根據一個實例具體實例,儲集器144(例如,坩堝爐)可操作地耦接至弧形腔室116,其中儲集器大體上界定儲集器容積146。舉例而言,儲集器144經組態以在儲集器容積146內容納呈液體形式之源材料114。
舉例而言,儲集器144進一步選擇性地耦接至弧形腔室116之一或多個側壁148A至148E。在本實施例中,儲集器144可操作地耦接至弧形腔室116之底部側壁148A。然而,應注意,本發明涵蓋儲集器144可操作地耦接至弧形腔室116之一或多個側壁148A至148E中之任一者(例如,底部、頂部、左側、右側、前部、後部或其他壁),其中儲集器可直接或間接地耦接至一或多個側壁,且可相對於弧形腔室予以固定或平移。
舉例而言,儲集器容積146可選擇性地近接以用於源材料114(例如,呈固體形式)在其中之選擇性置放及封閉。舉例而言,可提供一或多個緊固設備150(例如,一或多個螺栓、閂鎖、螺釘、槓桿、板或其他耦接裝置)以選擇性地近接儲集器容積146,以便選擇性地將儲集器144可操作地耦接至弧形腔室116。在本實施例中,儲集器144可自弧形腔室116選擇性地移除,藉此源材料114可置放於儲集器容積內,且接著儲集器可再次耦接至弧形腔室。
在一個實施例中,進一步提供與儲集器144熱連通之熱源152。在一個實施例中,熱源152可控制且經組態以選擇性地將儲集器加熱至與源材料114處於液態相關聯之預定溫度。舉例而言,預定溫度可係基於源材料114之選擇,其中預定溫度處於或大於置放於儲集器容積146內之所選源材料114的熔點。
舉例而言,熱源152可包含可操作地耦接至儲集器144之一或多個電加熱器,如下文將更詳細地論述。應注意,本發明預期熱源152包含任何熱源,諸如輻射熱燈、熱泵、與形成於弧形腔室116內之電漿142相關聯的熱,或與儲集器144熱連通之任何其他加熱設備。舉例而言,儲集器144可熱耦接至弧形腔室116,藉此與電漿142相關聯之熱提供對儲集器內之源材料114的加熱。因而,弧形腔室116自身可充當熱源152,藉此電漿142之形成經由穿過弧形腔室之底部側壁148A的熱傳導而選擇性地加熱儲集器144。在另一實施例中,儲集器144至弧形腔室116之耦接可有利地加強由上述電加熱器提供之加熱,使得儲集器144內之源材料114經加熱至液態或維持處於液態。
本發明進一步瞭解,基於源材料114及與圖1之終端104相關聯之環境的環境溫度的選擇,可省略熱源152。因此,源材料114可作為液體提供於儲集器144內,由此無需額外加熱源材料來維持液態。舉例而言,源材料114可包含鎵、銦或具有接近室溫之熔融溫度的其他材料,藉此不需要額外加熱來將源材料維持在液態中。
根據另一實施例,圖2繪示將儲集器容積146流體耦接至弧形腔室容積140之導管154。舉例而言,導管154包含第一開口156及第二開口158,其中第一開口可操作地耦接至儲集器144且通向儲集器容積146,且其中第二開口自第一開口豎直地升高且通向弧形腔室容積140。
舉例而言,液體控制設備160進一步可操作地耦接至儲集器144,其中液體控制設備經組態以當源材料處於液態時控制界定於儲集器容積146內的源材料114之第一體積162。舉例而言,控制儲集器容積146內的源材料114之第一體積162經由源材料在自導管154之第一開口156與第二開口158之間的轉移而界定源材料至弧形腔室容積140之預定供應。在弧形腔室116內進一步汽化源材料114以形成電漿142。舉例而言,源材料114直接曝露於弧形腔室容積140。
在一個實施例中,杯164進一步定位於弧形腔室116內,其中該杯界定大體上曝露於弧形腔室容積140之杯容積166。舉例而言,導管154之第二開口158界定於杯164之底部表面168中且通向杯容積166,其中源材料可進一步經由液體控制設備160而處於儲集器容積146與杯容積166之間。舉例而言,杯164包含桿170,該桿自杯之底部表面168延伸穿過弧形腔室116之底部側壁148A,其中導管154界定於桿內,且其中儲集器144定位於杯下方。舉例而言,液體控制設備160因此經由控制儲集器容積146內的源材料之第一體積162來控制杯164的容積內之源材料114的第二體積172。
根據一個實施例,液體控制設備160包含流體耦接至儲集器144之加壓流體源174。舉例而言,加壓流體源174經組態以在預定壓力下選擇性地將諸如氣體之流體供應至儲集器144及/或流過與儲集器相關聯之進給孔口176,其中儲集器144中之壓力界定儲集器容積146內之源材料114的第一體積162。舉例而言,液體控制設備160可因此經由在加壓流體源174與弧形腔室容積140內之壓力之間的壓力差進一步控制杯容積166內的源材料114之第二體積172。在一較佳具體實例中,由加壓流體源174供應之流體包含諸如氬氣之惰性氣體或另一氣體。然而,本發明進一步涵蓋供應與源材料114無反應性且通常對離子束118之所要形成及/或組合物無害之任何流體(例如氣體或液體)的加壓流體源。
舉例而言,可進一步與儲集器144相關聯地提供氣體排放孔口178,其中氣體排放孔口界定在儲集器容積146與外部環境180之間的流體連通。舉例而言,外部環境180可與在弧形腔室116外部之環境相關聯或與弧形腔室116內之弧形腔室容積140相關聯。舉例而言,氣體排放孔口178例如進一步經組態以將氣體自儲集器容積146選擇性地排放至外部環境180,藉此控制儲集器容積內的液體之第一體積162。因而,可經由在加壓流體源174與弧形腔室容積140內的壓力之間的壓力差以及氣體穿過氣體排放孔口178之流動來進一步進行對杯164內的源材料114之第二體積172的控制。
舉例而言,氣體排放孔口178可經設定大小以界定在儲集器容積146與外部環境180之間的預定氣體傳導率。舉例而言,圖1之離子源110及/或離子植入系統102可經組態以在遭受歸因於系統中之壓力或材料改變之有害結果之前具有至系統中之約1 sccm額外氣體流動的可接受容限。因此,氣體排放孔口178可經設定大小以提供低於前述1 sccm之氣體流動,以提供來自儲集器容積146及外部環境180之預定氣體傳導率而不對系統之其餘部分產生不利影響。
因此,在本實施例中液體控制設備160可進一步包含流量控制器182(例如質量流量控制器),該流量控制器經組態以控制自加壓流體源174進給至儲集器容積146中之氣體的流量,其中氣體經由氣體排放孔口178排放。基於與氣體排放孔口相關聯之預定氣體傳導率,流量控制器182可因此有利地控制在儲集器容積146與外部環境180之間的壓力差,因此驅動源材料114在第一體積162與第二體積172之間的流動。
舉例而言,對於氣體排放孔口178之給定大小,經由控制氣體至儲集器容積中之流動來控制儲集器容積146內之壓力。若儲集器容積146內之壓力大於預定可接受壓力,則可經由流量控制器182降低氣體之流動速率,以准許過量氣體經由氣體排放孔口178排放或洩漏,直至達到預定可接受壓力為止。舉例而言,圖1之真空源136可進一步自系統移除過量氣體。
舉例而言,本發明進一步提供自圖2之杯164內之第二體積172移除源材料114,藉此阻止或降低經由流量控制器182之氣體的流動速率可迅速地變空或將源材料自第二體積轉移至第一體積162中(例如,在數秒之時間段內),藉此氣體將進一步經由氣體排放孔口178自儲集器144自由逸出。
應注意,本發明進一步涵蓋控制儲集器容積146內之壓力以控制杯164內的源材料114之第二體積172,由此消除氣體排放孔口178,且其中壓力藉由壓力控制器(圖中未示)替代流量控制器182加以控制。
根據本發明之另一實例態樣,杯164進一步界定可操作地耦接至弧形腔室116之斥拒極設備184,或為其組件。舉例而言,斥拒極設備184可藉由由斥拒極電源供應器188提供之偏壓電壓186(例如,0至500 V)而相對於弧形腔室116來加負偏壓。舉例而言,偏壓電壓186(例如,斥拒極供應電壓)可回應於電弧電流、提取電流或用於控制目的之其他因素的改變而更改。舉例而言,圖1之控制器138可控制偏壓電壓186、至源磁體122之輸入參數及/或與圖2之電漿142相關聯的其他參數,藉此可控制來自電漿之功率量且將其提供至杯164內之源材料114,因此將其溫度升高至足以使蒸氣壓力保持弧形腔室116內之電漿。
舉例而言,可視情況將支援氣體190引入至弧形腔室116以進一步保持電漿142,其中支援氣體可為惰性的(例如氬氣)或與源材料114具有化學反應性(例如氟、氯)。舉例而言,支援氣體190可藉由濺鍍材料進一步增加離子源110之效率,濺鍍材料在大體上封閉弧形腔室116且將濺鍍材料轉化回至電漿142之一或多個壁148(亦被稱作側壁)上發生冷凝。舉例而言,可藉由施加至與弧形腔室116相關聯之陰極194的電弧電壓192(例如,0 V至150 V)進一步提供、控制或加強偏壓電壓186。
因此,根據本發明之各種態樣,包含與離子源110之弧形腔室116相關聯的熱及/或額外加熱器之熱源152經組態以熔融源材料114及/或維持其液態,該源材料包含接近於弧形腔室定位之用於儲集器144中之離子化的所要元素,其中與液體控制設備160相關聯之靜水壓力用於以受控速率將所要元素引入至弧形腔室中。舉例而言,當自一種離子物種至另一離子物種轉換時,本發明有利地減少材料浪費,此係因為減小由液體控制設備160提供之壓力可相對快速地控制提供於弧形腔室容積140內之源材料114之第二體積172,因為源材料將經由導管154自杯164流動(例如,藉由重力)且返回至儲集器144中,因此將第二體積172耗乏為零。因而,當需要自源材料114之第一物種至源材料之第二物種改變離子源110的操作時,可避免源材料之第一物種的浪費使用,且可最大化源材料之第二物種的輸出,此係因為當轉換物種時,源材料之第一物種實質上不會存在於電漿142中。
圖3A至圖3C繪示根據本發明之各種實例態樣的包含可操作地耦接至弧形腔室204之儲集器202(例如,坩堝爐)的離子源200之簡化實施例。在操作中,儲集器202可在圖3A中裝載處於室溫下的源材料206。舉例而言,源材料206以固體形式208(例如,固體塊、粉末、顆粒、糰粒、丸粒等)供應至儲集器,其中源材料包含用於植入之所需元素或由其組成。舉例而言,儲集器202通常界定第一腔室210(例如第一體積)及第二腔室212(例如第二體積)。在本實施例中,間隔物214安置於第一腔室210與第二腔室212之間。如圖3A中所繪示,第一腔室210可填充有呈固體形式208(例如,糰粒、粉末、丸粒等)之源材料206,其可溢出至第二腔室212。舉例而言,間隔物214可包含熱源216,諸如電加熱元件。可進一步提供與間隔物214分離之熱源216。舉例而言,熱源216可經組態以將源材料206選擇性地加熱至大約500至1000℃之間。替代地,當自具有低熔融溫度之源材料206(例如鎵)植入離子時,間隔物214例如可包含不具有與其相關聯之加熱元件的鰭片。第二腔室212藉由導管218流體耦接至弧形腔室204,其中在一個實施例中,導管包含或含有流動收縮裝置220,諸如毛細管、限制孔隙或金屬網格或多孔結構。
儘管圖3A至圖3C中所示的儲集器202繪示為直接耦接至弧形腔室204,但應注意,儲集器可間接耦接至弧形腔室,其中儲集器大體上與弧形腔室分離,同時仍經由導管218流體耦接至弧形腔室。舉例而言,基於儲集器202相對於弧形腔室204之位向的位向,導管218可為細長通道、管及/或包含一或多個彎曲部及管段。舉例而言,熱源216可進一步經組態以選擇性地加熱導管218,藉此導管可藉由可與儲集器202之加熱分離之電阻式或其他加熱裝置(圖中未示)進一步加熱。
舉例而言,熱源216經組態以熔融最初呈圖3A之固體形式208之源材料206,以使源材料轉型為液體形式222,如圖3B中所繪示。在本實施例中,儲集器202之第一腔室210進一步流體耦接至液體控制設備224,諸如氣體源226,其中液體控制設備經組態以控制界定於儲集器202之第一腔室210內的液體之體積,因此進一步控制儲集器之第二腔室212內的液體之體積。舉例而言,氣體源226可在將氣體提供至第一腔室210之前首先經抽空且處於低壓(例如,5毫托)下。雖然圖中未示,但液體控制設備224可替代地包含氣體箱、另一流體源、氣囊、液壓頂桿、升降器或經組態以控制儲集器202內之各別容積的其他機構。
在一個實施例中,液體控制設備224可包含可操作地耦接至儲集器202之升降機構227(例如,活塞/圓筒配置、線性致動器、槓桿或其他機構中之一或多者),其中該升降機構經組態以選擇性地改變儲集器相對於弧形腔室204之豎直位置,以界定源材料206歸因於重力而至弧形腔室的預定供應。
在一個實施例中,氣體(諸如氬氣或一或多種不與源材料206發生化學相互作用之其他氣體)自氣體源226提供至儲集器202之第一腔室210。舉例而言,間隔物214通常將第一腔室210與第二腔室212間隔開且自儲集器202之頂部228大致延伸至儲集器之底部230,其中氣體源226可選擇性地提供壓力差,以降低第一腔室中的源材料206之第一液位232且升高第二腔室中的源材料之第二液位234,如圖3C中所示。
根據一個實施例,提供溫度感測裝置236,其中溫度感測裝置可經組態以監測儲集器202或源材料206之溫度以用於對源材料之加熱進行回饋。在一替代實施例中,熱源216可經組態以監測或推斷儲集器202中的源材料206之溫度。
根據一個實施例,提供與第一腔室210、第二腔室212及弧形腔室204相關聯之閥配置238。舉例而言,當將源材料206自圖3A之其固體形式208熔融至圖3B的其液態形式222時,閥配置238提供與第一腔室相關聯之第一壓力240,其可等於弧形腔室壓力242(例如,真空)或稍微自其升高(例如,大約0.1托或更小)。第一腔室210可與弧形腔室204選擇性流體連通,使得當將源材料206熔融至展示於圖3B中之其液體形式222時,第一腔室與弧形腔室處於共同壓力下。當源材料206處於其液體形式222時,第一腔室210可保持在低壓下,使得在第一腔室與第二腔室212之間的壓力差對任一腔室中的源材料的液位僅具有微小影響。
如圖3C中所繪示,來自氣體源226之氣體在第二壓力244下提供至第一腔室210,其中第二壓力大於弧形腔室壓力242。舉例而言,第二壓力244可在1托至25托之範圍內,然而,壓力可取決於各種因素而變化,諸如儲集器202之幾何形狀、儲集器相對於弧形腔室204之位置及源材料206與其液體形式222之密度。因此,在儲集器之第一腔室210與第二腔室212之間的壓力差使得第二腔室中之液位相對於第一腔室中之液位而上升,且因此迫使源材料206穿過導管218且進入弧形腔室204中。
本發明瞭解,出於控制目的,除非氣體之恆定供應自氣體源226供應至第一腔室210,否則將提供至儲集器202之第一腔室的氣體之一部分排放至泵抽系統(圖中未示),使得第二壓力244自動降低可為有利的。另外,本發明涵蓋用於控制及/或施加第一壓力240及第二壓力244至儲集器之第一腔室210的各種其他設備及方法。舉例而言,若第一腔室210維持為封閉系統,則第一腔室內之氣體可經加熱以自第一壓力240增加至第二壓力244,或第一腔室210之容積可經減小以升高壓力,諸如經由氣囊、注射器、移動或可變形壁(圖中未示),由此液壓動作提供壓力之改變。另外,儲集器202自身可相對於弧形腔室204豎直地實體移動,藉此藉由儲集器之位置高度控制第一腔室210中之源材料的液位。
在源材料206包含鎵之一實施例中,在第一腔室210與第二腔室212之間的大約10托之壓力差將在第二腔室中之液位中引起大約40 mm之上升。由於呈其元素形式之源材料206之液體形式222明顯比通常用於植入源材料之氣體密度更高,因此經由導管之本發明之元素源材料的相對低流動速率相當充分。舉例而言,對於鎵,液態材料之3e-3 cc/min液體流動速率與呈氣態形式之純鎵之5 sccm(假設)氣體流動將同樣多的鎵引入至弧形腔室204中。因此,具有約30 mm×30 mm×20 mm之內部尺寸之合理設定大小之儲集器將容納足夠材料以提供等效於在5 sccm之流動速率下之100小時氣體流動的流量。
當需要停止弧形腔室204之操作時,或當需要自源材料206之第一物種改變至第二物種時,可藉由主動泵抽或藉由選擇性地允許氣體排放或排氣至大氣或離子源200所駐存之真空環境而降低在第一腔室210中的圖3C中所示之第二壓力244。隨著在第一腔室210與第二腔室212之間的壓力差減小,第二腔室中之液位降低,且源材料206不再經由導管218進給至弧形腔室204。另外,駐存在弧形腔室204內,諸如可存在於圖2之杯164內的任何源材料206因此被准許藉由重力返回至圖3C之第二腔室212。
本發明進一步瞭解,量測儲集器202中剩餘之源材料的量可為有利的。因此,可提供一或多個液位感測器250,如圖3C中所繪示。應注意,一或多個液位感測器250可與第一腔室210及第二腔室212中之一或多者相關聯地設置,以用於量測其中的源材料206之各別液位。舉例而言,一或多個液位感測器250可包含延伸至第一腔室210中之源材料206中的一或多個導電探針252。至少部分基於每一各別探針252之長度,可量測在各別探針與源材料206之間的電連續性、電阻或電容。舉例而言,在儲集器202之底部230附近延伸的單一探針252可用於簡單地判定儲集器內的源材料206之「低」或「空」液位,而具有不同長度之多個探針可用於判定儲集器內的源材料之液位範圍。
在另一實施例中,對於導電的源材料206,在圖4A至圖4C中繪示液位感測器300,其中兩個平行導電跡線302沈積至諸如氧化鋁或氮化硼之絕緣耐火材料304上。當跡線在源材料之表面308以下時,源材料306之液位之變化將使跡線302電短接,因此將電阻降低至跡線自身之電阻以下。舉例而言,圖4A繪示與跡線302接觸之源材料306,因此指示完整液位310,圖4B繪示接觸跡線之源材料之低液位312,且圖4C繪示源材料之空液位314。隨著源材料306之液位降低,在跡線302之間量測的電阻316將增大至與空液位314相關聯之值。舉例而言,電阻316可基於溫度及所利用之源材料306,但對於給定材料將為可重複功能。舉例而言,圖4A至圖4C之液位感測器300將適合於導電材料,諸如Ga、In、Sn、Zn、Sb、Al、La及Pb。
本發明進一步涵蓋儲集器在多種結構中之各種配置。舉例而言,雖然圖3A至圖3C中所繪示的儲集器202示意性地繪示為一個實例,但涵蓋其他結構,諸如第一腔室210與第二腔室212同心地配置,如圖5中所繪示。然而,應注意,本文中所提供之所有結構僅為彼等預期結構之若干實例,且本發明認為弧形腔室及離子源之各種其他結構組態進一步屬於本發明之範圍內。
如圖5中所繪示,舉例而言,繪示離子源400,其中弧形腔室402大體上界定弧形腔室容積404。舉例而言,杯406定位於弧形腔室402內,其中該杯界定杯容積408。舉例而言,杯406包含桿410,該桿自杯之底部表面412延伸穿過弧形腔室402之壁414。
另外,儲集器416可操作地耦接至弧形腔室402,其中儲集器416大體上界定儲集器容積418。舉例而言,儲集器容積418經組態以在其中容納源材料420,其中源材料最初呈固體形式。舉例而言,導管422界定於桿410中,其中導管經由杯容積408將儲集器容積418流體耦接至弧形腔室容積404。
舉例而言,熱源424與儲集器416熱連通,其中熱源經組態以選擇性地加熱儲集器,其中熱源經組態以使源材料420轉型及/或維持為液體形式。舉例而言,熱源424可包含可操作地耦接至儲集器416之一或多個電加熱器426。舉例而言,一或多個電加熱器426可包含嵌入於儲集器416之結構中的一或多個匣式加熱器,其中儲集器可由石墨、氮化硼、氧化鋁、鎢或另一耐火材料中之一或多者組成。另外,一或多個熱電偶428可提供為與儲集器416熱接觸以提供對熱源424之控制。
舉例而言,液體控制設備430進一步可操作地耦接至儲集器416,其中液體控制設備經組態以控制界定於儲集器容積418內之呈液體形式的源材料420之第一體積432。藉由液體控制設備430控制之在儲集器容積內呈液體形式之源材料420的第一體積432進一步界定杯容積408內之源材料的第二體積434。
舉例而言,液體控制設備430包含流體耦接至儲集器416之加壓氣體源436,其中該加壓氣體源經組態以在預定壓力下將氣體選擇性地供應至儲集器。舉例而言,由加壓氣體源436提供之預定壓力界定儲集器容積418內之液體的第一體積432,因此進一步界定杯容積408內之液體的第二體積434。因而,杯406內的源材料420之液位係至少部分基於由加壓氣體源436提供之預定壓力。
舉例而言,加壓氣體源436可提供氬氣,或另一氣體可穿過儲集器416之頂部部分438,因此迫使源材料420穿過導管422且進入弧形腔室容積404,其中源材料界定杯406內之第二體積434。舉例而言,杯406可包含斥拒極440,如上文所論述。舉例而言,杯406之界定第二體積434之頂部表面的區域可經設定大小以最大化與離子植入相關聯之可用射束電流。
另外,儲集器416及斥拒極440可與弧形腔室402之其餘部分電隔離,且相對於弧形腔室加偏壓。因此,藉由來自電漿之離子加熱斥拒極440可進一步有利地控制弧形腔室402內的源材料420之加熱,藉此本發明將多個熱源提供至源材料。
本發明進一步瞭解,舉例而言,控制導管422之大小(例如,長度及直徑)可提供對穿過其中的源材料420之流動的進一步控制。另外,本發明瞭解,靜壓力可實施於加壓氣體源436中,以控制杯406內的源材料420之液位。然而,可替代地實施動力系統,其中氣體經由儲集器416之頂部部分438連續地進給,且其中進一步准許氣體經由頂部空間442且經由弧形腔室402退出至孔口444以待抽出。孔口444可經設定大小以在頂部空間442中可控制地維持壓力超過高達100托之範圍,同時使氣體流動維持於低於10 sccm之液位。替代地,針閥(圖中未示)可具備加壓氣體源以進一步控制氣體之流動,且因此控制儲集器416中之源材料之壓力及液位。
本發明因此提供源材料至離子植入系統之弧形腔室,其中源材料以液體形式或以固體形式提供且熔融成液體形式。本發明之系統及設備准許相對於電漿腔室而加速引入及移除液體,因此改良產出率、減少交叉污染且減少源材料浪費。
根據另一例示性態樣,方法500提供於圖6中,其用於將液態金屬提供至離子源以用於形成離子束,該離子束用於離子植入至工件中。應注意,雖然在本文中將例示性方法說明及描述為一系列動作或事件,但將瞭解,本發明不受此等動作或事件之所說明排序限制,此係因為根據本發明,一些步驟可按不同次序發生及/或與本文中所展示及描述之步驟以外的其他步驟同時發生。另外,可能並不需要所有的所說明步驟來實施根據本發明之方法。此外,應瞭解,該等方法可如同與未說明之其他系統聯合一樣與本文中所說明且所述之系統聯合實施。
應注意,圖1之控制器138可經組態以執行圖6之方法500,由此可以本文中所描述之方式達成上文所論述之各種組件之控制。如圖6中所繪示,例示方法500開始於動作502,其中將諸如呈元素形式之金屬的材料以固體形式提供至離子源。金屬可呈粉末或其他固體形式。舉例而言,將金屬提供至定位於弧形腔室內部之儲集器設備之杯中,如上文在若干實施例中所描述。
在動作504中,將金屬加熱至液態,且在動作506中,將液化金屬提供至弧形腔室之內部區域。可按各種次序依序或同時執行動作504及506。在一個實施例中,在動作504中可將金屬在弧形腔室外部加熱至液態,且隨後在動作506中提供至弧形腔室之內部區域。在動作508中,汽化液態金屬以形成電漿。
雖然本發明已關於某一具體實例或各個具體實例顯示且描述,但應注意,上述具體實例僅充當本發明一些具體實例之實施方式的實施例,且本發明之應用不受此等具體實例限制。特別就藉由上文所描述之組件(總成、裝置、電路等)執行之各種功能而言,除非另外指示,否則用於描述此類組件之術語(包括對「構件」之參考)意欲對應於執行所描述組件之指定功能(亦即,功能上等效)的任何組件,即使在結構上不等效於執行本文中本發明之例示性具體實例所說明之功能的所揭示之結構亦如此。此外,雖然本發明之特定特徵可能已關於若干具體實例中之僅一者揭示,但該特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合為對於任何給定或特定應用可合乎需要及有利。因此,本發明不限於上述具體實例,但意欲僅受所附申請專利範圍及其等效物限制。
100:真空系統
102:離子植入系統
104:終端
106:射束線總成
108:終端站
110:離子源
112:電源供應器
114:源材料
116:弧形腔室
118:離子束
120:提取孔隙
122:射束轉向設備/源磁體
124:孔隙
126:工件
128:夾盤
130:處理腔室
132:真空腔室
134:處理環境
136:真空源
138:控制器
140:弧形腔室容積
142:電
144:儲集器
146:儲集器體積
148A:底部側壁
148B:側壁
148C:側壁
148D:側壁
148E:側壁
150:緊固設備
152:熱源
154:導管
156:第一開口
158:第二開口
160:液體控制設備
162:第一體積
164:杯
166:杯容積
168:底部表面
170:桿
172:第二體積
174:加壓流體源
176:進給孔口
178:氣體排放孔口
180:外部環境
182:流量控制器
184:斥拒極設備
186:偏壓電壓
188:斥拒極電源供應器
190:支援氣體
192:電弧電壓
194:陰極
200:離子源
202:儲集器
204:弧形腔室
206:源材料
208:固體形式
210:第一腔室
212:第二腔室
214:間隔物
216:熱源
218:導管
220:流動收縮裝置
222:液體形式
224:液體控制設備
226:氣體源
227:升降機構
228:頂部
230:底部
232:第一準位
234:第二準位
236:溫度感測裝置
238:閥配置
240:第一壓力
242:弧形腔室壓力
244:第二壓力
250:液位感測器
252:導電探針
300:液位感測器
302:導電跡線
304:絕緣耐火材料
306:源材料
308:表面
310:完整液位
312:低液位
314:空液位
316:電阻
400:離子源
402:弧形腔室
404:弧形腔室容積
406:杯
408:杯容積
410:桿
412:底部表面
414:壁
416:儲集器
418:儲集器容積
420:源材料
422:導管
424:熱源
426:電加熱器
428:熱電偶
430:液體控制設備
432:第一體積
434:第二體積
436:加壓氣體源
438:頂部部分
440:導流板
442:頂部空間
444:孔口
500:方法
502:動作
504:動作
506:動作
508:動作
[圖1]為根據本發明之若干態樣之例示性真空系統的方塊圖。
[圖2]為根據本發明之各種實施例的離子源之示意性表示。
[圖3A]至[圖3C]為根據本發明之各種實施例的在引入至源腔室之各種階段中具有源材料之離子源的示意性表示。
[圖4A]至[圖4C]為根據本發明之各種實施例的儲集器的液位感測器之示意性表示。
[圖5]為根據本發明之各種實施例的離子源之部分橫截面。
[圖6]為繪示根據本發明之另一實施例的用於自固態源材料形成離子之實例方法的流程圖。
110:離子源
114:源材料
116:弧形腔室
118:離子束
120:提取孔隙
140:弧形腔室容積
142:電
144:儲集器
146:儲集器體積
148A:底部側壁
148B:側壁
148C:側壁
148D:側壁
148E:側壁
150:緊固設備
152:熱源
154:導管
156:第一開口
158:第二開口
160:液體控制設備
162:第一體積
164:杯
166:杯容積
168:底部表面
170:桿
172:第二體積
174:加壓流體源
176:進給孔口
178:氣體排放孔口
180:外部環境
182:流量控制器
184:斥拒極設備
186:偏壓電壓
188:斥拒極電源供應器
190:支援氣體
192:電弧電壓
194:陰極
Claims (20)
- 一種用於離子植入系統之離子源,該離子源包含: 弧形腔室,其界定弧形腔室容積; 儲集器,其操作上耦接至該弧形腔室且界定儲集器容積,其中該儲集器容積經組態以在其中容納液體; 導管,其將該儲集器容積流體耦接至該弧形腔室容積,其中該導管具有第一開口及第二開口,其中該第一開口操作上耦接至該儲集器,且其中該第二開口自該第一開口升高且通向該弧形腔室容積;及 液體控制設備,其操作上耦接至該儲集器,其中該液體控制設備經組態以控制界定於該儲集器容積內的該液體的第一體積,且其中該液體在該儲集器容積內的該第一體積進一步界定該液體至該弧形腔室容積之預定供應。
- 如請求項1之離子源,其中該液體控制設備包含: 氣體源,其流體耦接至該儲集器且經組態以將氣體選擇性地供應至該儲集器;及 氣體壓力控制器,其經組態以控制該氣體在該儲集器內的壓力,其中該氣體之該壓力界定該儲集器容積內的該液體的該第一體積。
- 如請求項1之離子源,其中該液體控制設備包含: 加壓氣體源,其流體耦接至該儲集器且經組態以將氣體選擇性地供應至該儲集器; 氣體排放孔口,其界定在該儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率;及 氣體流動控制器,其經組態以控制該氣體至該儲集器之流動速率,其中該流動速率及該預定流體傳導率界定該液體在該儲集器容積內的該第一體積。
- 如請求項1之離子源,其中該液體控制設備包含經組態以機械地控制該第一體積之大小的氣囊、注射器或機械設備中之一或多者。
- 如請求項1之離子源,其中該液體控制設備包含操作上耦接至該儲集器之升降機構,其中該升降機構經組態以選擇性地改變該儲集器相對於該弧形腔室之豎直位置,以界定該液體歸因於重力而至該弧形腔室容積之該預定供應。
- 如請求項1之離子源,其進一步包含定位於該弧形腔室內之杯,其中該杯界定杯容積,且其中該導管之該第二開口界定於該杯之底部表面中。
- 如請求項6之離子源,其中該杯包含桿,該桿自該杯之該底部表面延伸穿過該弧形腔室之壁,其中該導管界定於該桿內,且其中該儲集器定位於該杯下方。
- 如請求項7之離子源,其中該液體控制設備經由控制該液體在該儲集器容積內的該第一體積來控制該液體在該杯容積內的第二體積。
- 如請求項8之離子源,其中該液體控制設備包含流體耦接至該儲集器之加壓氣體源,其中該加壓氣體源經組態以將氣體選擇性地供應至該儲集器以維持該儲集器中之預定壓力,其中該預定壓力界定該液體在該儲集器容積內的該第一體積及該液體在該杯容積內的該第二體積。
- 如請求項9之離子源,其中該液體控制設備進一步包含: 氣體排放孔口,其界定在該儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率;及 氣體流動控制器,其經組態以控制該氣體至該儲集器之流動速率,其中該流動速率及該預定流體傳導率界定該液體在該儲集器容積內的該第一體積。
- 如請求項9之離子源,其進一步包含一斥拒極設備,該斥拒極設備操作上耦接至該弧形腔室之一底部部分,其中該杯界定於該斥拒極設備中。
- 如請求項1之離子源,其進一步包含與該儲集器熱連通之熱源,其中該熱源經組態以選擇性地加熱該儲集器。
- 如請求項12之離子源,其中該熱源包含操作上耦接至該儲集器之電匣式加熱器及熱燈中之一或多者。
- 如請求項12之離子源,其中該弧形腔室包含界定該熱源之側壁,其中該弧形腔室之該側壁經組態以將與該弧形腔室容積內之電漿相關聯的熱傳遞至該儲集器。
- 如請求項12之離子源,其中該儲集器選擇性地耦接至該弧形腔室,其中該儲集器容積經組態以選擇性地接收用於安置於其中之固態源物種,且其中該熱源經組態以熔融該固態源物種以界定該液體。
- 一種用於離子植入系統之離子源,該離子源包含: 弧形腔室,其界定弧形腔室容積; 杯,其定位於該弧形腔室內,其中該杯界定杯容積,且其中該杯包含桿,該桿自該杯之底部表面延伸穿過該弧形腔室之壁; 儲集器,其操作上耦接至該弧形腔室且界定儲集器容積,其中該儲集器容積經組態以在其中容納液體; 導管,其界定於該桿中,其中該導管將該儲集器容積流體耦接至該弧形腔室容積; 熱源,其與該儲集器熱連通,其中該熱源經組態以選擇性地加熱該儲集器;及 液體控制設備,其操作上耦接至該儲集器,其中該液體控制設備經組態以控制界定於該儲集器容積內的該液體的第一體積,且其中該液體在該儲集器容積內的該第一體積進一步界定該液體在該杯容積內的第二體積。
- 如請求項16之離子源,其中該液體控制設備包含: 加壓氣體源,其流體耦接至該儲集器且經組態以將氣體選擇性地供應至該儲集器; 氣體排放孔口,其界定在該儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率;及 氣體流動控制器,其經組態以控制該氣體至該儲集器之流動速率,其中該流動速率及該預定流體傳導率界定該液體在該儲集器容積內的該第一體積。
- 如請求項16之離子源,其中該儲集器選擇性地耦接至該弧形腔室之底部部分,其中該儲集器容積經組態以選擇性地接收用於安置於其中之固態源物種,且其中該熱源經組態以熔融該固態源物種以界定該液體。
- 一種用於離子植入系統之離子源,該離子源包含: 弧形腔室,其界定弧形腔室容積; 儲集器,其選擇性地操作上耦接至該弧形腔室之底部部分且界定儲集器容積,其中該儲集器經組態以選擇性地接收用於安置於該儲集器容積內之固態源物種; 斥拒極設備,其操作上耦接至該弧形腔室,其中該斥拒極設備包含界定杯容積之杯,且其中該斥拒極設備包含自該杯之底部表面延伸穿過該弧形腔室之該底部部分的桿,且其中將導管界定於該桿內,其中該導管將該儲集器容積流體耦接至該弧形腔室容積; 熱源,其與該儲集器熱連通,其中該熱源經組態以選擇性地加熱該儲集器且熔融該固態源物種以界定液體;及 液體控制設備,其操作上耦接至該儲集器,其中該液體控制設備經組態以控制界定於該儲集器容積內的該液體的第一體積,且其中該液體在該儲集器容積內的該第一體積進一步界定該液體在該杯容積內的第二體積。
- 如請求項19之離子源,其中該液體控制設備包含: 加壓氣體源,其流體耦接至該儲集器且經組態以將氣體選擇性地供應至該儲集器; 氣體排放孔口,其界定在該儲集器容積與外部環境之間的預定流體傳導率;及 氣體流動控制器,其經組態以控制該氣體至該儲集器之流動速率,其中該流動速率及該預定流體傳導率界定該液體在該儲集器容積內的該第一體積。
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