改善離子注入系統中離子群聚的方法和裝置的製作方法
2023-04-26 10:50:46 4
專利名稱:改善離子注入系統中離子群聚的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明總的說與離子注入系統有關，更具體地說，是與改進離子注入系統中離子群聚的方法和裝置有關。
背景技術：
在半導體器件製造中，離子注入用來將雜質摻入半導體內。美國專利4,667,111中描述了一種高能(HE)離子注入器，該專利已轉讓給本發明的受讓人，並被整體引用於此作為參考。這種高能離子注入器用來對襯底作深度注入以產生例如一些反向型阱等。對於這類深度注入，1.5MeV(百萬電子伏)的注入能量是很典型的。雖然可以使用較低的能量，但這類注入器的典型注入能量至少在300KeV和700KeV之間。某些高能離子注入器能提供高達5MeV能量的離子束。
參照圖1，這是一個典型的高能離子注入器10，它有一個終端12、一個束線路組件14，和一個末站16。終端12包含一個離子源20，它由一個高壓電源22供電。離子源20產生一個離子束24提供給束線路組件14。然後離子束24被引向末站16中的靶晶片30。離子束24由束線路組件14進行調節，束線路組件包含一個質量分析磁體26和一個射頻(RF)線性加速器(linac)28。直線加速器28包含一系列加速模塊28a-28n，其中每一個進一步將離子加速至超過它們從前一模塊所得到的能量。各加速模塊可以由高RF電壓單獨激勵，此電壓一般是用諧振方法產生的，以使所需的平均功率是合理的。質量分析磁體26隻讓具有適當荷質比的離子通入直線加速器28。
在高能離子注入器10中的線性加速模塊28a-28n各包含一個RF放大器，一個諧振器，和一個激勵電極。諧振器(如美國專利4,667,111中所述的那種)的工作頻率在3-30Mhz範圍左右。電壓在0-150KV左右，以便將離子束24的離子加速至每電荷態1百萬電子伏以上的能量。當離子束24通過各加速模塊或加速級28時，其中某些離子正好被加速，而另一些則未被加速。因此，傳統線性加速器28所達到的離子加速效率低於100％。特別是，傳統的離子加速器可能只把不到20％的離子從質量分析磁體26傳給末站16內的靶晶片30。說得更詳細些，每個離子加速級28a-28n被調整或調節，從而為向它提供的處於一個誤差或接受範圍的離子提供適當的加速。在加速前使離子群聚或成團(packetize)則更容易維持離子束內的離子，使得更大百分數的離子被每個加速模塊或加速級28加速。在傳統線性加速器28中，第一或第一和第二加速模塊(例如，單元28a，28b)可以用作一個組合群聚器和加速器。但這種群聚只能提供有限的離子傳輸效率。因此，典型的線性加速器28能達到20％以下的離子傳輸率。在離子注入裝置中，希望將離子按受控制方式送到一個工件(例如半導體產品)上。在傳統的系統中，可能由離子源產生的離子的80％左右丟失了(例如，沒有到達工件上)，因而要完成所要求的注入需要花更多時間。所以，需要有一種改進的在離子注入線性加速器中群聚離子的方法和裝置，以便增加到達工件上的產生的離子的百分數。
發明內容
本發明是針對一個具有與之相關的離子群聚器的線性加速器，此離子群聚器能改善離子注入系統的離子傳輸。本發明提供一個專門的群聚器級，以確保能將所產生的離子以比此前所能達到的更大百分數提供給離子注入器的加速級的加速區。此群聚器級可以處在沿離子注入系統中束通路的線性加速級的上遊，以提供群聚或團聚的離子到加速器加速級。具體說，例如本發明能使可用離子以高達60％的束傳輸率通過離子注入系統的線性加速器。因此，本發明與傳統的離子注入裝置和方法相比具有顯著的優點，後者在某些情況下只有可用離子的不到20％被正確加速。
本發明的一種形式提供一個不對稱雙間隙群聚器，它能為離子注入系統中的離子輸運提供更多的優點和效率。第一和第二間隙分別位於群聚器調製電極的前面和後面，且兩個間隙尺寸不相同，例如第二間隙比第一間隙大。
在群聚器內的調製場使某些離子相對於參考離子加速，而使另一些離子相對於參考離子減速。在漂移區，加速離子趕上參考離子，而減速離子慢下來使參考離子(可能還有加速的離子)趕上它們，從而得到一個淨群聚效應。兩間隙的不對稱性有利於使可用離子以更高的百分數進入後續的線性加速級，從而顯著改善離子注入系統的離子傳輸效率。不對稱雙間隙群聚器可以作為一個群聚器級包含在離子注入器內的線性加速器系統中，在此離子注入器中由群聚器電極所產生的調製場強可能遠低於線性加速器的加速交變電場的強度。這樣一來，群聚器電極的工作是調製DC離子束(例如，從上遊質量分析磁體得到的)，漂移區則由於這種調製的結果而使群聚發生。
按本發明的另一種形式，提供一個狹縫式雙間隙群聚器級及其調製電極，它們能為離子注入提供更多的優點。調製電極包含一個在電極底面內的細長狹縫孔口，它沿著離子束通路縱向穿過該底面。狹縫的縱橫比大於1，例如狹縫的高度大於其寬度。這種狹縫孔口可以讓群聚器的隙縫長度比圓形電極孔口時小，因而可以在更寬的離子速度範圍內實現有效的調製。另外，這個狹縫雙間隙群聚器可處於線性加速器的匹配四極子聚焦裝置和入射孔口之間。這種情況下，匹配四極子可用來使已群聚離子束形成圓形截面以注入第一加速級，並提供一個群聚器漂移區。這樣可縮短離子注入裝置的長度。
為實現上述及其它相關的目的，本發明包含著許多特徵，它們將在下面全面描述並在權利要求
書中予以特別指出。下面的描述和所附各圖詳細地給出了本發明的一些示例性的形式及實施方法。但這些只表示運用本發明原理的幾種不同方式而已。本發明的其它一些目的，優點和新的特徵將從下面結合附圖所作的詳細描述中看得更清楚。
圖1是具有線性加速器的一種高能離子注入器的示意框圖；圖2是一個傳統線性加速器模塊的示意圖；圖3是可用於離子注入系統的一個線性離子加速器一部分的透視圖；圖4是按本發明的一種形式的一個具有線性加速器和群聚器的離子注入系統例子的示意圖；圖5是按本發明的一個群聚和線性加速器例的示意圖；圖6是按本發明的另一種形式一個不對稱雙間隙群聚器例的透視圖；
圖7是按本發明另一個線性加速器例一部分的示意圖；圖8是按本發明的另一種形式的一個狹縫雙間隙群聚器例的透視圖；圖9是按本發明另一個線性加速器例一部分的示意圖。
具體實施方式
現在我們參照附圖來描述本發明，各圖中相似的參考數字全都表示相似的元件。為使離子注入系統的離子群聚專設了一個離子群聚器級。可以把該離子群聚器級放在線性加速器中的加速級的上遊以使其中的離子群聚或團聚，從而減少線性加速器中離子的損失。此群聚器級可工作在比後續的加速級更低的能量下，且還可設置一個漂移區以幫助離子群聚。本發明還包括一個非對稱雙間隙群聚器級和一個狹縫群聚器級，以進一步改善離子注入效率。後面還將描述加速離子注入器的線性加速器內的離子的各種方法。
為了解本發明各種特徵的來龍去脈，現在來簡單討論一下線性加速器模塊(例如圖1中的模塊28a-28n)中RF放大器和諧振器之間的一般相互連繫。現在參考圖2的傳統諧振器電路100，它包含一個電感線圈L，後者與電阻RL和電容Cs相併聯。激勵電極108與電感L相連。電極108安裝在兩個接地電極112和114之間，且激勵電極108和接地電極112及114用來加速離子束110。電容Cs代表激勵電極108的電容，電阻RL代表與包含電感L和電容Cs的諧振電路相關的損耗。電容Cs和電感線圈L的值應選得使諧振電路或「槽路」100的損耗很小(高Q值)，圖1所示類型的線性加速器系統中每一個加速器模塊都諧振在同一頻率。一個RF信號在點116處從一個匹配網絡(未示)連過來，並通過電容器Cc電容耦合至線圈L的高壓端。
圖3為一個模塊式線性加速器228一部分的透視圖。一個DC離子束224a沿著束通路226進入加速器228(例如，從一個圖中未示的上遊質量分析磁體過來)。DC束224a可包括可以是細長狹縫形的橫截面，它沿著通路226通過一個具有垂直方向細長狹縫232的入射孔口230。束224a被兩組匹配四極子裝置234及相應的接地電極236變成普通圓形截面(未示)，其中每個接地電極236包含一個沿通路236方向的圓柱形孔口238。
在本例中線性加速器228還包含兩個或更多個加速模塊或加速級228a，228b，......228n(其中n為整數)，其中的兩個(例如，228a和228b)示於圖3。每個加速模塊228n進一步將束224中的離子加速至超過它們在前面的單元所達到的能量。加速模塊228n可以單獨由一個電源和諧振器(未示)產生的RF高壓激勵。當離子束224通過各個加速模塊或加速級228n時，其中的某些離子被加速，而另一些未被加速。加速模塊228n包含一對沿著通路226處在激勵電極248的前面和後面的接地電極246，其中激勵電極248可由一個適當的RF能量源和諧振器(未示)激勵，以加速沿著通路226的束224a中的離子。接地電極246通常與激勵電極248是等距離的，以在它們之間提供一般是相等的第一和第二間隙250a和250b。同樣，第二加速模塊或加速級228b包含一個沿通路226處於第二激勵電極258上遊的第一接地電極256。
可以在沿通路226在第一和第二加速級228a和228b之間設置一個四極子裝置264(例如，靜電四極子)，以使束224相繼通過各加速級228時產生徑向聚焦。此加速器228可能還包含另一些加速級或加速模塊(未示)，從而可以把離子束224b加速至比提供給加速器228的DC束224a更高的能量。
現在來看圖4，本發明的一種形式提供的一種離子注入器310包括一個終端312，一個束線路組件314，和一個末站316。終端312包含一個離子源320，由高壓電源322供電。離子源320產生一個離子束324供給束線路組件314。然後離子束324被引向處於末站316內的靶晶片330。離子束324由束線路組件314調節，後者包含一個質量分析磁體326和一個RF線性加速器(直線加速器)328。直線加速器328包括一個群聚器級340和一系列加速級或加速模塊328a-328n，其中每一級將離子加速至超過它們在前面各單元所達到的能量。加速級或加速模塊可以單獨由一個RF高壓激勵，此高壓一般是用諧振法產生的，以便不使所要求的平均功率合理。例如，在高能離子注入器310中的加速級或加速模塊328a-328n分別包含一個RF放大器，一個諧振器，和一個加速電極(未示)。
按本發明的一種形式，離子群聚器級340位於質量分析磁體326和第一加速級328a之間的線性加速器前面。如下面將要顯示和描述那樣，離子群聚器級340可能包含一個沿通路324安置的群聚器電極，其操作上與一個群聚器能量源(未示)相關，用以產生一個調製交變電場。此調製場加到由質量分析磁體326提供的DC離子束上，以給加速級328a提供已群聚的離子。注入器310還可能包含一些控制器(未示)，以使終端312，束線路組件314，和末站316能按受控制的方式工作以影響工件310上的離子注入。例如，在群聚器級340中對調製場的控制和直線加速器328中對加速場的控制，就可以通過這些控制來實現。
簡單看看圖5，這是一個示範的群聚器級350的示意圖，群居器級350作用於DC離子束352上以將其中的離子聚集或「成團」，以提供給離子加速級354。群聚器級350可按圖4中群聚器級340類似的方式工作，加速級354可按圖4中加速級328類似的方式工作。群聚器350接收具有均勻能量分布的DC離子束352並將其中的離子分成在特定要求能量範圍內的離子群聚組356，它們以後可以被加速器354有效地加速至所要求的第二能量(例如，或者能量範圍)。
按本發明的另一種形式包括一個具有不對稱間隙的單電極群聚器，它有利於進一步改善離子注入系統中的離子傳輸效率。如上所述，本發明採用一個單調製群聚電極，它可以位於兩個接地電極(例如，象靜電四極子這樣的接地聚焦裝置)之間。舉例來說，該群聚器可包含第一和第二接地電極，其中第一接地電極是沿著束通路朝著離子束入射端與群聚電極隔開的，以便確定其間的第一間隙。第二接地電極可以沿著通路朝著離子束出口與群聚電極隔開，以便確定其間的第二間隙。按本發明的另一種形式，一個間隙可以做得比另一個大，例如大10倍。此外，一個或兩個間隙可以從機械上或其它方面作調整。
現在參考圖6，它顯示一個示範的雙間隙群聚器500及離子注入線性加速器528的各種元件。一個DC離子束(未示)沿著束通路526進入加速器528(例如從未畫出的上遊質量分析磁體進入)。DC離子束可以包括細長狹縫形的截面，它沿著通路526通過一個具有垂直細長狹縫532的入射孔口530。DC束被兩組匹配四極子裝置534及相應的接地電極536變成普通圓截面形，其中每個接地電極536包含一個沿通路526安置的圓柱形孔口538。線性加速器528還包含非對稱間隙群聚器500以及一個或幾個加速模塊或加速級528n(其中n為整數)，圖6顯示其中的一個(528a)。每個加速模塊528n將束中離子進一步加速至超過它們在前面各單元所達到的能量。
群聚器500包含一對接地電極546a和546b，它們沿通路526處於群聚調製電極548的前面和後面，其中群聚調製電極548可由一個適當的RF能量源和諧振器(未示)激勵，以便沿束通路526調製束中的離子。接地電極546a和546b與調製電極548相隔開，以在其間分別提供第一和第二間隙550a和550b。
兩個間隙中的一個(例如第一間隙550a)的長度使得離子通過該間隙的渡越時間小於相關的RF周期。通過這個間隙的一個離子所經受的最大能量變化稍小於它的電荷與加到被激勵的群聚電極548上的峰值RF電壓之積。另一個間隙(例如，第二間隙550b)的長度要大得多，因此離子通過此間隙的渡越時間很接近於RF周期。通過這個間隙的一個離子所經受的最大能量變化遠小於它的電荷與加到被激勵的群聚電極548上的RF峰值電壓。所以，大部分離子束的能量調製發生在兩個間隙中較短的那一個內。
在普通的等間隙群聚器中，在每個間隙內的最大能量調製是相等的。在此情況下，群聚效率強烈地依賴於從一個間隙中心至另一個間隙中心的離子渡越時間。當間隙至間隙的渡越時間為RF周期的一半時效率最高，因為第二間隙調製加強第一間隙調製。當間隙至間隙的渡越時間為一個RF周期時效率最低，因為第二間隙調製將抵削第一間隙調製。採用不等長度的間隙大大減少了群聚效率對間隙至間隙渡越時間的依賴性，使得效率幾乎與離子種類無關。必須指出，可以讓間隙長度在一個很寬的範圍內變化，這可以認為是符合本發明的範圍。從概念上說，正是由於間隙的不對稱性使得一個間隙對群聚作貢獻，而另一個間隙在減少或抵削由上述第一間隙所提供的有利群聚方面所起的作用比普通對稱間隙系統要小。另外，雖然上面的例子中第一間隙550a是比第二間隙550b小，但應指出也可把第二間隙做得比第一間隙小，在那種情況下它們的作用相互交換。
應當明白，可以對間隙550a和550b中的一個或者兩個進行調整以使群聚器500與離子種類相一致。此外，也可調節激勵調製電極548的功率源(例如，其頻率，相位，幅度等)，以便按照系統的一個或幾個性能參數提供適當的調製。因此，所例舉的群聚器500適用於對加速和注入特定離子種類優化的加速器和離子注入系統，以及加速器本身可以調節的那些系統。
加速模塊或加速級528a包含一個沿通路526處於激勵電極558上遊的第一接地電極556，和一個處於激勵電極558下遊的第二接地電極(未示)。激勵電極558可由一個適當的功率源和諧振器(未示)激勵，以按可控制的方式將離子沿通路526加速至第二能量級。在加速器系統528的群聚器級500和第一加速級528a之間可沿通路526設置一組4個聚焦四極子564，以在束通過連續各加速級528n時提供徑向聚焦。此加速器系統528可能還包含一些加速級或加速模塊528n(未示)，利用它們可使經過加速的離子束的能量高於提供給該加速器528的DC束能量。
現在來參考圖7，這是一個線性加速器系統528的示意圖，其中橫向細長的DC離子束524a被提供給入射孔口530(例如，它具有一個細長狹縫開口)。細長截面的束524a被匹配四極子534整形成一個普通圓形束524b，此後束524b被提供給加速器系統528的典型群聚器級500。群聚器級500將束524b中的離子聚集或群聚為群聚離子束524c。如上所述，接在群聚器級500後面的聚焦四極子564維持住這個圓形截面，而且還可再設置一個漂移區來幫助群聚。然後已群聚的束524C被提供給加速器系統528的加速級528a-528n，從而得到一個已加速的離子束524d，其能量高於原始的DC束524a的能量。
按本發明的另一種形式，提供一個群聚器，它可以直接對一個具有在橫向細長了的縱向截面的離子束(如離子束524a)進行控制。現在來看圖8和9，圖中顯示另一個典型的線性加速器628的一部分，它包括一個加速器系統628的典型狹縫雙間隙群聚器級600，後者沿通路626處於一個其中具有細長狹縫開口632的入射孔口630和後續的匹配四極子634及相關的接地電極636之間。加速器系統628的一個或多個加速級或加速模塊628a-628n沿通路626處於四極子634的下遊，其中的一個(例如628a)示於圖8。
典型的狹縫雙間隙群聚器600包括一個單個調製群聚電極648，它可以處在入射孔口630和一個與四極子裝置634相關的接地電極636之間，其中電極648包含一個橫向細長的狹縫孔口604。群聚電極648與入射孔口630隔開一個距離以便在它們之間限定一個第一間隙650a。接地電極636可沿通路626與群聚電極648在朝加速級628a一邊相隔開，以在它們之間限定一個第二間隙650b。按本發明的另一種形式，可以把第二間隙650b做得比第一間隙650a大(例如，大概至少比第一間隙650a大10倍左右)，以得到如上面強調過的與非對稱間隙有關的好處。如上所述，間隙的不對稱性可以進一步選定為離子通過間隙的渡越時間和調製頻率(由它決定調製電壓的周期)的函數。
調製群聚電極648的狹縫孔口604可以讓一個帶狀離子束直接引入群聚器600，而不需預先把它變成(例如，通過一個匹配四極子裝置)一個圓形截面。因此，群聚器級600可以沿束通路626直接設在入射孔口630的後面。這樣可以減小加速器系統628的物理長度。因此如需要的話，可以在利用狹縫式雙間隙群聚器600群聚之後利用匹配四極子634及相關的接地電極636，在將細長截面的離子束引入最初的加速級628a之前把它變成普通圓形截面。在這種結構中，四極子634可同時用來使離子束沿通路626徑向成形及提供一個漂移區(或其一部分)，如前所述，離子可沿漂移區有益地聚集或群聚。
應指出，間隙650a，650b中的一個或兩個可以調整以使群聚器級600合適於特定的離子種類。另外，也可以調整激勵調製電極648的功率源(未示，如其頻率、相位、幅度等)，以按照系統的一個或多個性能參數提供適當的調製。
加速器系統628的加速模塊或加速級628a包含一個第一按地電極656(沿通路626處於激勵電極658的上遊)，和一個處於該激勵電極658下遊的第二接地電極(未示)。此激勵電極658可由適當的功率源和諧振器(未示)激勵，以便按可控制的方式沿通路626將離子加速至第二能量級。可以沿通路626在群聚器級600和第一加速級628a之間設置一些匹配四極子裝置634(例如靜電四極子)，為通過連續各加速級628n行進的束提供徑向聚焦。因此，可以通過四極子634，將從群聚器600出來的具有細長截面的已群聚束在提供給第一加速級628a之前變成普通圓柱形束。加速器628還可包含另一些加速級或加速模塊628n(未示)，利用它們來使被加速的離子束以高於提供給加速器628的DC束的能量水平產生。
再來看圖9，它表示將一個橫向被細長的DC離子束624a提供給入射孔口630(例如，它可以有一個細長狹縫開口)。然後被細長的束624a被提供給典型的狹縫式雙間隙群聚器600。如上所述，群聚器電極648的細長孔口604可以讓群聚器級600直接控制細長截面的DC離子束624a。群聚器600將束624a中的離子聚集或群聚成縱向群聚的離子束組624b，它也可能具有細長形的截面。因此，已群聚的離子束624b沿通路626被提供給匹配四極子634，後者將細長形的束624b變成普通圓形離子束624c。如上所述，接在群聚器級600後面的匹配四極子634也可用來提供一個漂移區，便於使離子在其中發生群聚。已群聚的束624c接著被提供給加速器系統628的加速級628a-628n，從而獲得一個能量高於原始DC離子束624a能量的已加速離子束624d。
雖然本發明是按某些形式和實施方法來顯示和描述的，但當本領域中其它技術人員閱讀並理解了此說明書及各附圖之後，顯然可以作一些等效的改變和修改。特別是當涉及到上述各元件(組件，裝置，電路，系統等)所起的作用時，用來描述這些元件的術語(包括提到一種「裝置」的說明)，除特別指明而外，都適合於能完成所述元件規定功能的任何元件(也就是說作用是等效的)，即使在結構上並不和這裡所披露的結構相同，後者是用來完成本發明在這裡展示的一些特定實施例中的功能。另外，雖然本發明的某一特定的特徵可能只在幾個實施例中的一個裡提到，但若希望我們可以將此特徵與其它實施例中一種或幾種別的特徵結合起來，如果這樣對任何給定的或特殊的應用有益的話。此外，就在詳細描述或權利要求
書中用到的術語「包括」，「包括...」，「有」，「具有...」及其變形的範圍而言，這些術語具有與術語「包括...」類似的含義。
工業適用性本系統可用於象離子注入一類的半導體處理領域，通過改善離子群聚而提高離子注入效率。
權利要求
1.一種離子群聚器，它沿著通路將離子在離子束加速器入口和第一加速模塊入口之間聚集，此群聚器包括一沿通路安置的群聚器電極，它與一群聚能量源協同工作，適於沿一部分通路產生調製電場，從而沿通路為加速模塊提供已群聚的離子；和第一和第二接地電極，其中第一接地電極沿通路朝離子束加速器入口方向與群聚器電極隔開，以在其間形成第一間隙，而第二接地電極沿通路朝加速模塊方向與群聚隔開，以在其間限定第二間隙，且第一和第二間隙的長度不相同。
2.如權利要求
1的離子群聚器，其中第二間隙比第一間隙長。
3.如權利要求
1的離子群聚器，其中應這樣來選擇第一和第二間隙，使得第一和第二間隙中的一個具有足夠小的長度，從而使在離子通過該間隙期間其中的調製電場大致均勻。
4.如權利要求
3的離子群聚器，其中第一和第二間隙中的另一個的距離大於這一個間隙的距離，使得該離子通過此間隙期間其中的調製電場一般不均勻。
5.如權利要求
2的離子群聚器，其中第一和第二間隙中的一個是可調節的。
6.如權利要求
2的離子群聚器，其中離子群聚器能量源可以獨立調節以改變頻率，相位，及與一部分通路中的調製電場有關的場強中的至少一個。
7.如權利要求
1的離子群聚器，其中第一和第二間隙中的一個是可調節的。
8.如權利要求
1的離子群聚器，其中離子群聚器能量源可以獨立調節以改變頻率，相位，及與一部分通路中的調製電場有關的場強中的至少一個。
9.一種線性加速器系統，用來加速沿通路從它的入口端行至出口端的離子，此線性加速器系統包括至少一個加速模塊，它至少具有一與加速器能量源協同工作的激勵電極，此加速模塊適於產生一加速交變電場將離子加速至一第二能量；以及一離子群聚器，它將離子沿通路在入口端和至少一個加速模塊之間聚集，此離子群聚器包括一沿通路安置的群聚器電極，它與一群聚器能量源協同工作並適於產生一沿一部分通路的調製電場，以將已群聚離子沿通路提供給至少一個加速模塊；以及第一和第二接地電極，其中第一接地電極沿通路朝入口端的方向與群聚器電極隔開，以在其間限定第一間隙，而第二接地電極沿通路朝至少一個加速模塊的方向與群聚器電極隔開，以在其間限定第二間隙，其中第一和第二間隙的長度不相同。
10.如權利要求
9的線性加速器系統，其中第一和第二間隙這樣來選擇，使得第一和第二間隙中的一個的距離足夠小，讓離子從中通過期間其中的調製電場大體均勻。
11.如權利要求
10的線性加速器系統，其中第一和第二間隙中的另一個的距離大於這一個間隙的距離，使得離子通過期間其中的調製電場一般不均勻。
12.一種離子注入器，包括一離子源，適於沿一通路引導具有初始能的帶電離子；一線性加速器，它包括至少一個加速模塊，它具有至少一個與加速器能量源協同工作的加速電極，適於產生一加速交變電場，以將離子加速至一第二能量；以及一離子群聚器，它處於線性加速器入口端和該至少一個加速模塊之間，且包括一群聚器電極，它沿通路安置並與一群聚器能量源協同工作，適於產生沿通路一部分的調製電場，以將已群聚離子沿通路提供給該至少一個加速模塊；以及第一和第二接地電極，其中第一接地電極沿通路朝入口端的方向與群聚器電極隔開，以在其間限定第一間隙，而第二接地電極沿通路朝至少一個加速模塊的方向與群聚器電極隔開，以在其間限定第二間隙，其中第一和第二間隙的長度不相同。一末站，適於安置一個工件，使已加速至第二能量的帶電離子打到該工件上；以及一與能量源相連的控制器，適於控制線性加速器中電場的相對幅度和相位。
13.如權利要求
12的線性加速器系統，其中第二間隙大於第一間隙。
14.如權利要求
12的線性加速器系統，其中第一和第二間隙這樣來選擇，使得第一和第二間隙中的一個的距離足夠小，從而離子從中通過期間其中的調製電場大體均勻。
15.如權利要求
14的線性加速器系統，其中第一和第二間隙中的另一個的距離大於這一個間隙的距離，使得該離子通過此間隙期間其中的調製電場一般不均勻。
專利摘要
本發明公開了一種用於離子注入系統中離子群聚的線性加速器系統內的離子群聚器級。它可以用在一個或多個線性加速器級的上遊，以降低線性加速器系統內的離子損耗。本發明還包含一個不對稱雙間隙群聚器級和一個狹縫群聚器級，它們能進一步改善離子注入效率。還公開了一些在離子注入器的線性加速器中加速離子的方法。
文檔編號G21K5/04GKCN1545721SQ02816477
公開日2004年11月10日 申請日期2002年8月23日
發明者K·薩亞達特曼德, W·迪維吉裡奧, K 薩亞達特曼德, 鋨 申請人:艾克塞利斯技術公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan