离子源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明有关于一种离子源，特别是有关于一种具有蒸发器(vaporizer)的离子源，此蒸发器使用温度调整机构使欲蒸发材料的温度不再仅由邻近电弧室(arc chamber)的热决定，特别有关于一种具有由稀土元素构成的斥拒极(repel ler)的离子源。
【背景技术】
[0002]离子布植对于现代组件制造技术，例如半导体组件制造或平面面板制造而言，是必须但昂贵的制造工艺。离子布植主要是用于将化学活跃材料物掺杂-引入至例如通常是硅的半导体材料的工作件内。在多数的情况下并无可替代离子布植的其他制造工艺。离子布植在其他应用方面也有增加的趋势，例如组件上关键区域的定义以及工作件内掺质迀移率(mob i I i ty)的控制。
[0003]目前主流使用中的离子布植机为离子束线型(beam-linetype)离子布植机，其中等离子体是在电弧室内生成与维持，且其中大量的离子被连续地自电弧室中抽取接着在工作件被布植前被调整成为具有所需种类离子的离子束。很明显地当离子被连续地自电弧室中抽取时，具有所需种类离子的材料必需被连续地供应至电弧室内以维持等离子体。
[0004]—般而言，当具有特定种类离子的气体状态材料可在室温下存在时，为了简化硬件与操作，此气体状态材料是储存在电弧室外接着被传送至电弧室，使具有此特定种类离子的等离子体可被维持。例如被广泛使用用于提供磷的磷化氢(PH3)气体、被广泛使用用于提供砷的砷化氢(AsH3)气体以及被广泛使用用于提供硼的三氟化硼(BF3)气体。不过对于某些其他特别种类离子而言，例如稀土元素，并无可用的气体状态材料，至少无商业上可用的气体状态材料。例如锑(Sb)、铟(In)与铝(Al)对于半导体制造而言有价值的材料，但并没有商业上可用的气体状态材料形式存在。例如稀土元素材料的布植为新发展的课题，但大部分稀土元素材料是以化合物的形式存在，例如室温下的金属氧化物。
[0005]当特定种类离子在室温下无法由气体状态材料提供时，邻近电弧室的蒸发器被广泛用于维持具有此特定种类离子的固态材料能自蒸发器传送蒸发后材料至附近的电弧室。图1A显示常见离子源蒸发器结构。蒸发器10邻近设置于电弧室18并具有容器(canister)
11、扩散器(diffuser) 12与喷嘴(nozzle) 13。容器11，例如箱型或管形容器，固定于蒸发器10内并用于储存将蒸发或蒸发的固态材料。扩散器12，例如具有开孔的金属管，连接至容器11以使被蒸发的材料可扩散通过，且喷嘴13连接扩散器12与电弧室18使被蒸发的材料可有效且均匀传送至电弧室18。由于电弧室18与蒸发器10之间的短距离，且由于电弧室的温度通常至少达摄氏数百度，甚至超过摄氏一千度，电弧室18的热通常可将容器11内的材料蒸发。请注意具有稀土元素的固态材料的蒸发温度可由低于摄氏五十度至高于摄氏一千度。图1B显示另一常见离子源蒸发器结构。两相同容器11固定于蒸发器10内并具有与电弧室18之间的相同距离。如此若每一容器11内均具有相同的固态材料，固态材料的使用寿命可加倍。此外，蒸发器10具有环绕两相同容器11的外壳14，且外壳14直接与电弧室18接触使被蒸发的材料可直接经外壳14上的开孔15传送至电弧室18，而不使用任何扩散器12与任何喷嘴13ο
[0006]尽管如此，其中仍有一些缺点。首先，不同固态材料通常具有不同蒸发温度，甚至含有相同种类离子的不同固态材料也具有不同蒸发温度，但电弧室的温度通常无法特别调整至各个固态材料所需的蒸发温度，这是因为电弧室温度不可避免会影响电弧室内的等离子体，接着不可避免地会影响取自等离子体的离子数量。因此，对于某些固态材料而言，电弧室的温度需较高，甚至是显著较高于其蒸发温度，使得此固态材料的蒸发速率既快且不稳定。因此不仅电弧室内的等离子体不稳定，储存在蒸发器内的固态材料的寿命也缩短。相反地，对于某些固态材料而言，电弧室的温度是低于其蒸发温度，使此固态材料无法蒸发。其次，由于实际操作的限制，电弧室的温度可能起伏变动，甚至电弧室内的等离子体并非动态调整以提供具有不同密度的离子。因此传送至容器的热能并不稳定而接着蒸发器10内的材料蒸发速率也不稳定，其不可避免地影响电弧室18内的等离子体。第三，在容器至电弧室的传送路径上，蒸发材料的流速可能会不可控制地起伏变动或可能无法受控制地调整。因此蒸发材料传送至电弧室的流速可能无法优化。第四，使用蒸发器不可避免地增加成本与离子源的复杂性，特别是当使用不同固态材料时蒸发器的某些部份需要更换。
[0007]因此，需要发展一新颖的离子源蒸发器其能以适当温度与适当蒸发速率来蒸发材料，借以改善当直接使用来自邻近的电弧室的热以蒸发离子源蒸发器内的材料的作法的缺点。
【发明内容】
[0008]本发明提出应用于离子布植机的离子源，其解决的技术问题是使用具有温度调整机制的蒸发器以调整蒸发器内材料如何被加热。温度调整机制可使用以下一或更多方式:容器与电弧室之间可调整的距离、相同蒸发器的不同容器与电弧室之间不同的距离、用以将热能带入容器及/或将热能带离容器的加热器/冷却器、以及用于阻挡来自电弧室的热辐射的热屏蔽。
[0009]本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0010]本发明提供一种离子源，包含:电弧室;设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含:邻近于该电弧室的外壳;位于该外壳内的可移动容器；以及用于调整该容器与该电弧室之间距离的驱动组件。
[0011 ]本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0012]较佳的，所述的离子源，其中该驱动组件由螺丝、滚珠螺杆与铰链所组成的群组。
[0013]较佳的，所述的离子源，其中该驱动组件沿与该电弧室相交的方向移动该可移动容器。
[0014]本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。
[0015]本发明提供一种离子源，包含:电弧室;设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含:邻近于该电弧室的外壳;位于该外壳内的第一容器;位于该外壳内的第二容器;其中该第一容器与该第二容器分开；以及其中该电弧室与该第一容器之间的距离与该电弧室与该第二容器之间的距离不同。
[0016]本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0017]较佳的，所述的离子源，其中该第二容器由传送气体的气体管线部分环绕。
[0018]较佳的，所述的离子源，其中当该第一容器靠近该电弧室时，该第二容器远离该电弧室。
[0019]本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。
[0020]本发明提供一种离子源，包含:电弧室;设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含:邻近于该电弧室的外壳;位于该外壳内的容器;以及机械连接至该外壳的气体管线。
[0021 ]本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0022]较佳的，所述的离子源，其中该气体管线的配置包含:该气体管线环绕该容器;该气体管线位于邻近该容器且距离该电弧室较远的一端。
[0023]较佳的，所述的离子源，其中该气体管线的配置包含:该气体管线的气体流速可借由调整该气体管在线的气阀调整;气体源供应的气体速度为可调整；以及当加热器、冷却器及/或热交换组件连接至该气体管线并位于该蒸发器上游时，该气体管线内气体的温度为可调整。
[0024]本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。
[0025]本发明提供一种离子源，其特征在于其包含:电弧室;设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含:邻近于该电弧室的外壳;位于该外壳内的容器；以及位于该容器附近的加热器。
[0026]本发明解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0027]较佳的，所述的离子源，其中该加热器机械接触该容器。
[0028]较佳的，所述的离子源，其中该加热器为嵌入该外壳的至少一部分的热电阻。
[0029]本发明解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。
[0030]本发明提供一种离子源，包含:电弧室;设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含:邻近于该电弧