在线性加速器中进行多重频率共振器操作的系统、装置以及方法与流程

本公开一般来说涉及离子植入装置，且更具体来说，涉及高能束线离子植入机。

背景技术：

1、离子植入是通过轰击将掺杂剂或杂质引入衬底中的工艺。离子植入系统可包括离子源及一系列束线组件。离子源可包括其中产生离子的室。离子源还可包括电源及靠近室设置的提取电极总成。束线组件可包括例如质量分析器、第一加速或减速级、准直器、以及第二加速或减速级。非常类似于用于操纵光束的一系列光学透镜，束线组件可对具有特定物质、形状、能量和/或其他品质的离子或离子束进行过滤、聚焦及操纵。离子束穿过束线组件且可被朝向安装在压板或夹具上的衬底引导。

2、能够产生近似1mev或更高的离子能量的植入装置常常被称为高能离子植入机或高能离子植入系统。一种类型的高能离子植入机被称为线性加速器(linear accelerator或者linac)，其中一系列被配置成管的电极沿着一连串管传导离子束且将离子束加速到越来越高的能量，其中电极接收交流(alternating current，ac)电压信号。已知的射频(radio frequency，rf)linac由以13.56兆赫(mhz)到120mhz供应的rf电压驱动。rf linac离子植入机的操作的一个问题是加速级被配置用于将具有特定质量/电荷比率(m/q)的离子加速，使得最大量的离子可被引导经过加速级。为了高效地传导具有不同的m/q比率的不同离子，可能需要硬件改变，例如改变漂移管电极的电极长度。针对这些及其他考虑而提供本公开。

技术实现思路

1、在一个实施例中，一种装置可包括：rf电源总成，被配置成输出rf信号；共振器，被耦合成接收所述rf信号，所述共振器包括第一输出端及第二输出端；以及漂移管总成，被配置成发射离子束，且耦合到所述共振器。这样一来，所述漂移管总成可包括：第一ac漂移管电极，耦合到所述第一输出端；以及第二ac漂移管电极，耦合到所述第二输出端且通过第一间隙与所述第一ac漂移管电极隔开。所述rf电源总成可进行切换以将输出从第一本征模式频率切换到第二本征模式频率。

2、提供一种操作线性加速器的方法。所述方法可包括：经由漂移管总成引导第一离子束。所述漂移管总成可包括：第一ac漂移管电极，耦合到共振器的第一输出端；以及第二ac漂移管电极，耦合到所述共振器的第二输出端且通过第一间隙与所述第一ac漂移管电极隔开。所述方法可包括：将rf信号以第一频率递送到所述共振器，所述第一频率代表所述共振器的第二本征模式。

3、提供一种高能离子植入系统。所述高能离子植入系统可包括：离子源及提取系统，被配置成产生处于第一能量的离子束；以及线性加速器，设置在所述分析器的下游。这样一来，所述线性加速器可被配置成将所述离子束加速到比所述第一能量大的第二能量。所述线性加速器可包括多个加速级；以及rf电源系统，包括多个rf电源总成，且被配置成将多个rf信号各别地输出到所述多个加速级。所述rf电源系统可被配置成向所述线性加速器发送与所述多个加速级的第一共振器的第一本征模式频率对应的第一rf信号、以及向所述线性加速器发送与所述多个加速级的第二共振器的第二本征模式频率对应的第二rf信号。

技术特征：

1.一种装置，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述漂移管总成包括三重间隙加速器配置，其中第一接地漂移管电极设置在所述第一交流漂移管的上游且通过第二间隙与所述第一交流漂移管隔开；且其中第二接地漂移管电极设置在所述第二交流漂移管电极的下游且通过第三间隙与所述第二交流漂移管电极隔开。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一本征模式频率为至少13.56兆赫。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一本征模式频率为13.56兆赫、20兆赫或27.12兆赫。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一本征模式频率对所述第二本征模式频率的比率为1/√2。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一交流漂移管电极包括沿着轴向方向的第一长度，且所述第二交流漂移管电极包括沿着所述轴向方向的第二长度，且其中所述漂移管总成沿着所述轴向方向界定场自由区，所述场自由区沿着所述轴向方向延伸与所述第一长度、所述第二长度及所述第一间隙之和相等的距离。

7.一种操作线性加速器的方法，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，包括：

9.根据权利要求7所述的方法，包括：

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述线性加速器包括多个加速级，其中所述第一交流漂移管电极及所述第二交流漂移管电极设置在所述线性加速器的下游加速级中，所述方法还包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述上游加速级接收处于第一离子能量的所述离子束，且

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述漂移管总成包括三重间隙加速器配置，其中第一接地漂移管电极设置在所述第一交流漂移管电极的上游且通过第二间隙与所述第一交流漂移管电极隔开；且其中第二接地漂移管电极设置在所述第二交流漂移管电极的下游且通过第三间隙与所述第二交流漂移管电极隔开。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一频率为至少13.56兆赫。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一频率为13.56兆赫、20兆赫或27.12兆赫。

15.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一频率对所述第二频率的比率为1/√2。

16.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一交流漂移管电极包括沿着轴向方向的第一长度，且所述第二交流漂移管电极包括沿着所述轴向方向的第二长度，且其中所述漂移管总成沿着所述轴向方向界定场自由区，所述场自由区沿着所述轴向方向延伸与所述第一长度、所述第二长度及所述第一间隙之和相等的距离。

17.根据权利要求7所述的方法，其中所述共振器在所述第一交流漂移管电极处产生与所述第二交流漂移管电极处的瞬时电压相等的瞬时电压。

18.一种高能离子植入系统，包括：

19.根据权利要求18所述的高能离子植入系统，其中所述第一共振器与所述第二共振器是单个共振器，且对应于所述线性加速器的给定加速级，

技术总结
一种装置、系统及方法。装置可包括：RF电源总成，被配置成输出RF信号；共振器，被耦合成接收RF信号，共振器包括第一输出端及第二输出端；以及漂移管总成，被配置成发射离子束，且耦合到共振器。这样一来，漂移管总成可包括：第一AC漂移管电极，耦合到第一输出端；以及第二AC漂移管电极，耦合到第二输出端且通过第一间隙与所述第一AC漂移管电极隔开。RF电源总成可进行切换以将输出从第一本征模式频率切换到第二本征模式频率。

技术研发人员：彼得·F·库鲁尼西,大卫·T·伯拉尼克,法兰克·辛克莱
受保护的技术使用者：应用材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13