一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构及其工作方法技术

本发明专利技术提供一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构及其工作方法，其适用于离子注入机的离子源，所述离子注入机的离子源包括灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件；半圆筒型起弧腔室组件采用半圆筒型腔室设计，反射极组件采用悬空的反射极设计。本发明专利技术的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构为半圆筒型起弧腔室，简化了离子源的组装和保养流程；本发明专利技术采用优化的灯丝和阴极组件，有效地延长了离子源的使用寿命，大大提高了离子注入机的产能。发明专利技术通过全新的研发设计，降低了离子源的能耗，提高了离子萃取的效率和束流的强度，进而提高了工艺产品的良率。品的良率。品的良率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构及其工作方法


[0001]本专利技术属于半导体设备
，具体涉及一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构及其工作方法。

技术介绍

[0002]离子注入机的传统离子源在使用过程中存在很多问题，包括1.离子源使用寿命短(通常寿命在100小时左右)，并且传统离子源在使用寿命的末端经常出现灯丝断裂，阴极打穿等现象。与此同时还会造成工艺作业突然中断，需要后续补打等非必要的麻烦。2.离子束电流太小且无法满足先进制成的工艺要求，传统离子源在使用过程中起弧相对比较困难，需要对离子源的各个部件施加相对大的能量才能萃取出比较少量的离子束。这就使得整个离子注入机的使用效率下降，进而影响产品的生产。3.离子束均匀性较差，且离子束上方存在缺角。传统的离子源对于离子束的均匀性有着很大的影响，并且越到离子源寿命的末期，离子束的均匀性越难控制。这就使得离子源的寿命进一步缩短，造成更多的停机困扰。4.起弧腔室的底部是平面型的，使得整个起弧腔室的容积相对较小，工艺气体的离化率相对较低。传统的离子源起弧腔室采用平面式设计，不能最大程度上优化起弧腔室的反应体积，使得通入起弧腔室的工艺气体不能充分离化。不仅浪费了大量的工艺气体，同时也使通入到起弧腔室中的大量工艺气体产生的副产物附着在离子源表面，进一步减少了离子源的使用寿命和离子束质量。
[0003]随着半导体工艺技术的发展和工艺要求的提高，设计和改造出一种低能耗，低维护，高稳定性，且能产生高质量离子束的离子源是意义重大的。

技术实现思路

[0004]基于现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构及其工作方法。
[0005]依据本专利技术技术方案的第一方面，本专利技术提供了一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其适用于离子注入机的离子源，所述离子注入机的离子源包括灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件；半圆筒型起弧腔室组件采用半圆筒型腔室设计，反射极组件采用悬空的反射极设计。
[0006]进一步地，灯丝组件是使灯丝受热产生自由电子，所产生自由电子在电场的作用下进入阴极，进而轰击阴极组件。阴极组件在接收来自灯丝电子的轰击后产生大量的自由电子并在电场的作用下进入起弧腔室组件。
[0007]更进一步地，用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构包括灯丝夹、阴极绝缘器、灯丝、耐热螺栓和灯丝能量供给杆。耐热螺栓将2个灯丝夹固定到阴极绝缘件外侧，灯丝连接灯丝夹，并通过灯丝能量供给杆施加相应能量至灯丝，完成灯丝加热并产生电子。
[0008]优选地，用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构进一步包括阴极，将阴极插入支架的圆环中，用紧定螺丝锁紧。调整阴极位置，使紧定螺栓完全靠紧灯丝夹上孔道上的半
圆形孔，锁紧螺栓。将灯丝缓缓推入阴极中，将支架上的2个定位销压入阴极绝缘件的销孔中，使支架和阴极绝缘件紧贴，中间没有间隙。
[0009]依据本专利技术技术方案的第二方面，本专利技术提供了一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的工作方法，其包括以下步骤：
[0010]步骤S1，灯丝组件受热产生电子轰击阴极；
[0011]步骤S2，阴极组件产生大量电子进入起弧腔室；
[0012]步骤S3，工艺气体通入起弧腔室；
[0013]步骤S4，自由电子和反应气体碰撞产生等离子体；
[0014]步骤S5，反射极组件反射电子持续和工艺气体碰撞。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的有益技术效果如下：
[0016]1、本专利技术的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构为半圆筒型起弧腔室，简化了离子源的组装和保养流程。
[0017]2、本专利技术采用优化的灯丝和阴极组件，有效地延长了离子源的使用寿命，大大提高了离子注入机的产能。
[0018]3、本专利技术通过全新的研发设计，降低了离子源的能耗，提高了离子萃取的效率和束流的强度，进而提高了工艺产品的良率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的爆炸结构示意图。
[0020]图2是图1用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构中的灯丝组件的结构示意图。
[0021]图3是图1用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构中的阴极组件的结构示意图。
[0022]图4是图1用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构中的半圆筒型起弧腔室组件的结构示意图。
[0023]图5是图1用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构中的反射极组件的结构示意图。
[0024]图6是图1用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构中的气体通入组件的结构示意图。
[0025]图7是用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的工作流程示意图。
[0026]附图中的附图标记说明：
[0027]灯丝夹1；阴极绝缘器2；灯丝3；阴极4；阴极套5；第一阴极终端板6；第二阴极终端板7；校准平衡销8；阴极内衬套9；阴极侧隔离板10；陶瓷螺母11；反射极12；反射极侧隔离板13；反射极端板14，反射极绝缘器15；反射极夹子16；半圆筒形隔离板17；起弧腔室18；耐热螺栓19；阴极支架20；工艺气体通入管21；锁紧螺栓22；灯丝能量供给杆23；阴极能量供给杆24；起弧室外层盖板25；起弧室内层盖板26。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，
而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]需要注意，本专利技术中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
[0031]需要注意，本专利技术中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
[0032]本专利技术提供一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构及工作方法，装备所述用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的离子源为一种低能耗，低维护，高稳定性，且能产生高质量离子束的离子源。该离子源包括优化的灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件以及隔离各组件的绝缘子。
[0033]如图2所示，离子源中的灯丝组件中灯丝采用更大的尺寸和更优化的材质，使得灯丝的耐热程度和产生电子的能力大大提高.如图3所示，阴极组件采用更厚的阴极设计以及更优化的材质和结构调整，使得阴极产生电子的能力大大提高，以及使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，其适用于离子注入机的离子源，所述离子注入机的离子源包括灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件；半圆筒型起弧腔室组件采用半圆筒型腔室设计，反射极组件采用悬空的反射极设计。2.如权利要求1所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，灯丝组件是使灯丝受热产生自由电子，所产生自由电子在电场的作用下进入阴极，进而轰击阴极组件。3.如权利要求2所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，阴极组件在接收来自灯丝电子的轰击后产生大量的自由电子并在电场的作用下进入起弧腔室组件。4.如权利要求3所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构包括灯丝夹、阴极绝缘器、灯丝、耐热螺栓和灯丝能量供给杆。5.如权利要求4所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄才钧，李轩，夏世伟，李勇军，张长勇，张彦彬，
申请(专利权)人：上海凯世通半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：