本发明专利技术公开了一种用于产生离子流的示例性离子源，所述离子源具有至少部分地界定电弧室的离子化区的铝合金电弧室主体。电弧室主体和热丝状体电弧室壳体一起使用，所述热丝状体电弧室壳体或者直接或者间接地将阴极加热到足够的温度，以使电子流动通过电弧室的离子化区。温度传感器监测电弧室内的温度，并提供与感测的温度相关的信号。当传感器进行测量时控制器监测感测的温度，并调节温度以将感测的温度保持在一范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是涉及一种具有离子生成源的离子注入机，生成源发射离子以 形成用于工件射束处理的离子束。
技术介绍
离子注入机可以通过利用离子束轰击晶片而用于处理硅晶片。这种射 束处理的一种用途是对晶片选择性地掺入被控制浓度的杂质，以在制造集 成电路期间产生半导体材料。典型的离子注入机包括离子源、离子提取装置、质量分析装置、射束 传送装置、和晶片处理装置。离子源生成期望的原子或分子掺杂剂种类的 离子。这些离子通过提取是统从源提取，提取是统通常为一组电极，这组 电极通电并引导来自于源的离子的流动。期望的离子在质量分析装置中与 离子源的副产物分离，质量分析装置通常为磁性偶极子，磁性偶极子对已 提取的离子束进行质量扩散。射束传送装置将离子束传送到晶片处理装 置，同时保持期望的离子束的光学性质，射束传送装置通常为真空是统，真空是统包括聚焦装置的光学组(opticaltmin)。最后，将半导体晶片注入 晶片处理装置内。批处理离子注入机包括用于移动多个硅晶片通过离子束的自旋圆盘 支撑件。当支撑件旋转晶片通过离子束时，离子束撞击晶片表面。连续注入机同时处理一个晶片。多个晶片支撑在暗盒(cassette)内， 并且一次取一个晶片并将其放置在支撑件上。然后在注入方向上定向晶 片，以使得离子束撞击单个晶片。这些连续注入机使用射束成形电子设备 (beam shaping electronic),以从射束的初始轨道偏转射束，并且这些连续 注入机经常与同位的(coordinated)晶片支撑件运动一起使用，从而选择 性地掺杂或处理整个晶片表面。生成在现有注入机内使用的离子束的离子源通常是所谓的电弧离子源，并且可以包括用于产生离子的加热丝状体阴极，离子形成为用于晶片处理的适当的离子束。授予Sferlazzo等人的美国专利No.5,497,006涉及一种 具有阴极的离子源，阴极由基座支撑，并相对于气体封闭室定位以便将离 子化电子射入气体封闭室内。'006专利的阴极是管状导电的主体和端盖， 管状导电的主体和端盖部份地延伸到气体封闭室内。丝状体支撑在管状主 体内，并且发射电子，该电子通过电子轰炸而加热端盖，从而将离子化电 子热离子地发射气体封闭室内。授予Cloutier等人的美国专利No.5,763，890也公开了一种用在离子注入机内的电弧离子源。离子源包括气体封闭室，气体封闭室具有限定气体 离子带的导电室壁。气体封闭室包括允许离子退出室的退出开口。基座相 对于用于由退出气体封闭室的离子形成离子束的结构定位气体封闭室。其它源可以驱动RF、微波或电子束放电以生成期望的离子。这些源 生成低于电弧离子源10 - IOO倍的等离子体密度，并且通常是与具有低电 离势(ionization potentials)的源材料(易于离子化的物质)一起使用，或是 在当源室包括大型离子提取区时。虽然诸如授予Leung等人的美国专利 No.6，975，072中所示的冷离子源可以具有由诸如不锈钢、铜或铝的相对低 温材料制成的源材料，但是像电弧离子源的热源使源室壁具有摄氏数万度 的温度的电弧等离子体和高温功率密度，这就要求现有技术注入机的源部 件由高温，即所谓的耐火材料(如钼、钽或钨)制成。还可以参见Zhimin Wan等人于IEEE， 2002的「 Water Cooled Plasma Flood Source for Intense Ion BeamImplanation」 一文和美国公开申请2003: 0218429。
技术实现思路
本公开涉及一种至少部份由铝制造的电弧离子源。己经发现通过提高 「热型」离子源或基于「Berna」或「Freeman」或ihc (间接加热阴极)的电 弧的温度控制可以利用铝作为源电弧室壳体而制成离子源壳体。用于产生离子流的示例性离子源具有至少部份界定电离区的铝合金 电弧室主体，电离区包括在电弧室区内被电离的气态电离材料。在示例性 实施例中，温度传感器监测电弧室内的温度，并且提供与感测的温度相关 的信号。当传感器进行测量时，控制器监测感测的温度，并调节温度以将感测的温度保持在一定的范围内。对于与本专利技术相关的
的技术人员来说，通过参照附图，阅读 下面的说明将了解本公开的进一步特征。附图说明图l是用于离子束处理诸如安装在自旋支撑件上的硅晶片的工件的离 子注入机的示意图2和图3是根据本专利技术构造的离子源的分解透视图4是图2和图3的离子源的剖视图5是从图4中的线5-5所限定的平面的视图6是离子源的后透视图；以及图7是用以操作根据本专利技术构造的离子源的示意性控制电路图。 具体实施例方式回到附图，图1示出了离子束注入机10的示意图。注入机包括用于产 生多个离子的离子源12，多个离子形成离子束14,离子束14被成形，并被 选择性地偏转以穿过射束路径到端部或注入站20 。注入站包括限定内部区 域的真空或注入室22，诸如半导体晶片的工件24位于内部区域内，以便通 过组成离子束14的离子进行注入。示意性地表示为控制器41的控制电子设 备被提供，以便监测并控制由工件24所接收的离子剂量。经由位于端部站 20附近的用户控制操纵台26执行到控制电子设备的操作员输入。当射束穿 过源与注入室之间的区域时，离子束14内的离子往往发散。为了减少此发 散性，通过一个或多个真空泵27将区域保持在低压下。离子源12包括等离子体室，等离子体室限定源材料(source materials) 被注射到其内的内部区域。源材料可以包括电离气体或被蒸发的源材料。 通过离子束提取组件28由室提取等离子体室内所生成的离子，离子束提取 组件28包括用于产生离子加速电场的多个金属电极。分析磁铁30沿射束路径16定位，分析磁铁30使离子束14弯曲，并引导 其通过射束快门(beam shutter) 32。在射束快门32之后，射束14穿过聚焦 射束14的四偶极透镜系统36。然后射束穿过由控制器41控制的偏转磁铁40。控制器41将交流电信号提供给磁铁40的导电线圈，磁铁40的导电线圈 又在数百赫兹的频率下反复地偏转离子束14或从一侧到另一侧地扫描离 子束14。在一个公开的实施例中，使用从200到300赫兹的扫描频率。这种 偏转或一侧到另一侧的扫描生成薄的、扇形丝带状离子束14a。在扇形丝带状射束内的离子离开磁铁40之后，它们沿分散路径而行。 离子进入平行放置的磁铁42，其中通过改变数量而再次弯曲组成射束14a的离子，以使得它们离开沿大致上平行于射束路径移动的平行放置的磁铁 42。然后离子进入能量过滤器44，能量过滤器44由于离子的电荷而向下偏转离子(图1中的y-方向)。这样就在发生上游射束成形期间移去己进入射 束的中性颗粒。离开平行放置的磁铁42的丝带状离子束14a是具有基本上形成非常狭 窄的矩形的横截面的离子束，gP，在一个方向上延伸的射束，例如射束具 有被限制的垂直延伸(例如大约l/2英寸)，和具有在正交方向上的延伸，在 正交方向上的延伸由于由磁铁40引起的扫描或偏转而向外加宽，从而完全覆盖诸如硅晶片的工件的直径。通常，当扫瞄离子束14a时，丝带状离子束14a的延伸足以对工件24的 整个表面进行注入。假设工件24的水平尺寸为300毫米(或直径为300毫 米)。磁铁40将偏转射束，以便当一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生离子流的离子源，包括至少部分地界定电离区的铝合金电弧室壳体，高能量电子从导热体移动通过所述电离区以离子化注射到所述壳体内部内的气体分子。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-19 11/437,5471. 一种用于产生离子流的离子源，包括至少部分地界定电离区的铝合金电弧室壳体，高能量电子从导热体移动通过所述电离区以离子化注射到所述壳体内部内的气体分子。2. 根据权利要求l所述的离子源，还包括控制电路，其将所述电弧室 壳体的操作温度保持到40(rC-55(TC的范围内。3. 根据权利要求2所述的离子源，其中所述控制电路包括用于监测所 述电弧室壳体的温度的温度传感器。4. 根据权利要求l所述的离子源，还包括a) 温度传感器，用于监测所述电弧室壳体的多个温度，并提供与感 测的温度相关的信号；和b) 控制器，用于当所述传感器进行测量时监测感测的温度，并调节 所述温度，以将所述感测的温度保持在期望的温度范围内。5. 根据权利要求4所述的离子源，其中所述控制器将所述期望的温度 范围保持在400摄氏度与500摄氏度之间。6. 根据权利要求4所述的离子源，其中所述电弧室壳体包括支撑多个 电阻热元件的多个通路，所述电阻热元件连接到所述控制器，以便升高和 降低所述电弧室壳体的温度。7. 根据权利要求6所述的离子源，其中所述电阻热元件包括多个外部 柔性壳套，所述外部柔性壳套随着温度的变化而膨胀和收縮，以保持所述 壳体和所述电阻热元件之间良好的热传递。8. 根据权利要求l所述的离子源，进一步包括支撑所述电弧室主体的 源块，所述电弧室主体包括用于将气态电离材料注射到所述电弧室壳体内 部的烘箱，其中通过在所述电弧室壳体与所述源块之间置入温度绝缘隔热 件将所述电弧室壳体与所述源块间隔开。9. 根据权利要求l所述的离子源，还包括支撑在铝合金源块内用于将 气态电离材料注射到所述电弧室内的烘箱。10. 根据权利要求9所述的离子源，其中所述烘箱包括用于接收冷却 气体的多个空腔，以便冷却所述烘箱。11. 根据权利要求l所述的离子源，进一步包括安装到多个安装支柱 的退出孔板，和包括用于抵靠所述电弧室...
【专利技术属性】
技术研发人员：宝梵德伯格，维特班威尼斯特，约翰法龙，艾亚波奇杜夫，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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