间接加热式阴极离子源制造技术

本发明专利技术公开一种具有改善的寿命的间接加热式阴极离子源及伯纳斯离子源。在某些实施例中，所述离子源是间接加热式阴极离子源，所述间接加热式阴极离子源包括腔室，所述腔室具有多个导电壁，所述间接加热式阴极离子源具有阴极，所述阴极电连接到所述离子源的壁。在所述离子源的一个或多个壁上设置有电极。电极中的至少一个被相对于腔室的壁施加偏压。在某些实施例中，被吸引到阴极的正离子较少，从而减少阴极经历的溅射量。有利的是，使用这种技术会改善阴极的寿命。在另一实施例中，离子源包括伯纳斯离子源，所述伯纳斯离子源包括具有细丝的腔室，所述细丝的一个引线连接到离子源的壁。壁。壁。

【技术实现步骤摘要】
间接加热式阴极离子源
[0001]本专利技术是2017年5月23日(中国国家申请日为2018年12月27日)所提出的中国国家申请号201780040167.2(国际申请号为PCT/US2017/033981)，专利技术名称为《间接加热式阴极离子源及伯纳斯离子源》的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术的实施例涉及一种离子源，且更具体来说，涉及一种将阴极电连接到腔室的壁以改善离子源的寿命的间接加热式阴极离子源及伯纳斯离子源。

技术介绍

[0003]可使用各种类型的离子源来生成在半导体处理设备中所使用的离子。举例来说，伯纳斯离子源是通过使电流通过设置在腔室中的细丝来工作。细丝发出电子来激发被引入到腔室中的气体。可使用磁场来约束电子的路径。在某些实施例中，电极也设置在腔室的一个或多个壁上。这些电极可被施加正偏压或负偏压，以控制离子及电子的位置，从而增大腔室中心附近的离子密度。提取开孔沿另一侧设置且靠近腔室的中心，可经由所述提取开孔提取离子。
[0004]与伯纳斯离子源相关的一个问题在于细丝的寿命。由于细丝暴露在腔室中，因此细丝会经受会缩短细丝寿命的溅射及其他现象。在一些实施例中，伯纳斯离子源的寿命取决于细丝的寿命。
[0005]第二种类型的离子源是间接加热式阴极(IHC)离子源。间接加热式阴极离子源通过向设置在阴极后面的细丝供应电流来工作。细丝会发出热电子(thermionic electron)，热电子朝阴极加速并对阴极进行加热，此转而会使阴极向离子源的腔室中发出电子。由于细丝受到阴极的保护，因此相对于伯纳斯离子源来说，其寿命可延长。阴极设置在腔室的一端处。在与阴极相对的腔室的一端上通常设置有斥拒极(repeller)。阴极及斥拒极可被施加偏压以斥拒电子，从而将电子向回朝腔室的中心引导。在一些实施例中，使用磁场来进一步将电子约束在腔室内。
[0006]在某些实施例中，电极也设置在腔室的一个或多个侧壁上。这些电极可被施加正偏压或负偏压，以控制离子及电子的位置，从而增大腔室中心附近的离子密度。提取开孔沿另一侧设置且靠近腔室的中心，可经由所述提取开孔提取离子。
[0007]与间接加热式阴极离子源相关的一个问题在于阴极可具有有限的寿命。阴极在其背面上经受电子的轰击，且在其正面上经受带正电荷的离子的轰击。离子轰击会引起溅射，从而造成阴极的腐蚀。在许多实施例中，间接加热式阴极离子源的寿命取决于阴极的寿命。在某些实施例中，来自等离子体的化学气相沉积可使带负电荷的阴极电连接到离子源的被接地的壁，从而导致离子源故障。
[0008]因此，寿命增加的离子源可为有益的。另外，如果离子源在用于产生电子的组件上经历更少的溅射，也将是有利的。

技术实现思路

[0009]本专利技术公开一种具有改善的寿命的离子源。在某些实施例中，所述离子源是间接加热式阴极离子源，所述间接加热式阴极离子源包括腔室，所述腔室具有多个导电壁，所述间接加热式阴极离子源具有阴极，所述阴极电连接到所述离子源的壁。在所述离子源的一个或多个壁上设置有电极。电极中的至少一个被相对于腔室的壁施加偏压。在某些实施例中，被吸引到阴极的正离子较少，从而减少阴极经历的溅射量。有利的是，使用这种技术会改善阴极的寿命。在另一实施例中，离子源包括伯纳斯离子源，所述伯纳斯离子源包括具有细丝的腔室，所述细丝的一个侧连接到离子源的壁。
[0010]根据一个实施例，公开一种间接加热式阴极离子源。所述间接加热式阴极离子源包括：腔室，包括多个导电壁，所述腔室中被引入气体；阴极，设置在所述腔室的一端上；细丝，设置在所述阴极后面；磁场，穿过所述腔室；顶壁，具有提取开孔；以及电极，在所述腔室中沿所述腔室的壁设置；其中相对于所述腔室对所述电极施加电压，且所述阴极电连接到所述腔室。在一些实施例中，所述电极设置在与所述磁场平行的侧壁上。在再一实施例中，在与所述电极相对的侧壁上设置有第二电极，其中所述电极和所述第二电极之间的电场与所述磁场相互垂直。在某些实施例中，所述电极设置在所述顶壁上、所述提取开孔的相对两侧上。
[0011]在第二实施例中，公开一种间接加热式阴极离子源。所述间接加热式阴极离子源包括：腔室，包括多个导电壁，所述腔室中被引入气体；阴极，设置在所述腔室的一个壁上；细丝，设置在所述阴极后面；磁场，穿过所述腔室；以及电极，在所述腔室中设置在与所述阴极相对的壁上；其中所述阴极设置在与所述磁场平行的壁上。在某些实施例中，所述阴极电连接到所述腔室。在某些实施例中，所述电极被相对于所述腔室施加正偏压。
[0012]在第三实施例中，公开一种伯纳斯离子源。所述伯纳斯离子源包括：腔室，包括多个导电壁，所述腔室中被引入气体；细丝，设置在所述腔室的一端上；磁场，穿过所述腔室；顶壁，具有提取开孔；以及电极，沿所述腔室的壁设置；其中相对于所述腔室对所述电极施加电压，且所述细丝的一个引线电连接到所述腔室。在某些实施例中，所述电极设置在与所述磁场平行的侧壁上。在某些实施例中，在与所述电极相对的侧壁上设置有第二电极，其中所述电极和所述第二电极之间的电场与所述磁场相互垂直。
附图说明
[0013]为更好地理解本专利技术，请参照附图，所述附图并入本文供参考且在所述附图中：
[0014]图1是根据一个实施例的间接加热式阴极(IHC)离子源。
[0015]图2是根据另一实施例的间接加热式阴极离子源。
[0016]图3是根据另一实施例的间接加热式阴极离子源。
[0017]图4是图1所示间接加热式阴极离子源的剖视图。
[0018]图5是根据另一实施例的间接加热式阴极离子源的剖视图。
[0019]图6是根据另一实施例的间接加热式阴极离子源。
[0020]图7是根据另一实施例的离子源。
具体实施方式
[0021]如上所述，离子源可易于因溅射(尤其是发生在用于产生电子的组件上的溅射)效应而引起寿命缩短。通常，在经过一段时间后，这些组件会失效。在某些实施例中，间接加热式阴极离子源的故障是由阴极与离子源的壁之间的电短路、或者斥拒极与离子源的壁之间的电短路造成的。相似地，伯纳斯离子源可易于因在细丝上发生的溅射效应而引起寿命缩短。
[0022]图1示出克服这些问题的间接加热式阴极离子源10。图4是间接加热式阴极离子源10的剖视图。间接加热式阴极离子源10包括腔室100，腔室100包括相对的两端以及连接到这些端的侧壁101。腔室100也包括底壁102及顶壁103。腔室的各个壁可由导电材料构成且可彼此电连通。在腔室100中，在腔室100的第一端104处设置有阴极110。在阴极110后面设置有细丝160。细丝160与细丝电源165连通。细丝电源165被配置成使电流通过细丝160，以使得细丝160发出热电子。阴极偏压电源115相对于阴极110对细丝160施加负偏压，因此这些热电子从细丝160朝阴极110加速并在这些热电子撞击阴极110的背面时对阴极110进行加热。阴极偏压电源115可对细丝160施加偏压，以使细丝160具有例如比阴极110的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种间接加热式阴极离子源，其特征在于，包括：腔室，包括相对的两端以及两个侧壁，所述侧壁连接所述相对的两端；阴极，设置在所述腔室的所述相对的两端的其中一端上；细丝，设置在所述阴极后面；磁场，穿过所述腔室且平行于所述侧壁；以及电极，设置在所述腔室中且设置在所述腔室的所述两个侧壁中的第一个上；其中对所述电极施加电压以使所述电极相对于所述腔室被施加电偏压，且所述阴极电连接到所述腔室。2.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，斥拒极设置在所述腔室的所述相对的两端的第二个上。3.根据权利要求2所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，所述斥拒极电连接至所述腔室。4.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，斥拒极未设置在所述腔室中。5.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，所述电极相对于所述腔室被施加正偏压。6.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，所述相对的两端在高度方向以及宽度方向上延伸，且所述两个侧壁在所述高度方向以及长度方向上延伸，而由所述腔室内的所述磁场以及电场所产生的电磁力在所述高度方向上。7.一种间接加热式阴极离子源，其特征在于，包括：腔室，包括相对的两端以及两个侧壁，所述侧壁连接所述相对的两端；阴极，设置在所述腔室的所述相对的两端的其中一端上；细丝，设置在所述阴极后面；第一电极，设置在所述腔室内且设置在所述腔室的所述两个侧壁中的第一个上；以及第二电极，设置在所述腔室内且设置在所述腔室的所述两个侧壁中的第二个上；其中对所述第一电极施加电压以使所述第一电极相对于所述腔室被施加电偏压，且所述阴极电连接到所述腔室。8.根据权利要求7所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，所述第二电极相对于所述腔室被施加电偏压。9.根据权利要求8所述的间接加热式阴极离子源，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极被共用电源施加偏压。10.根据权利要求8所述的间接加热式阴极离子源...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：