环状运动加强型离子源的制作方法

本公开的实施例涉及离子源，且更具体地说，涉及具有安置在腔室中的至少一个偏置组件以使得等离子体电位增加的间热式阴极离子源。

背景技术：

1、各种类型的离子源可用于产生在半导体处理设备中使用的离子。举例来说，间热式阴极(indirectly heated cathode；ihc)离子源通过将电流供应到安置在阴极后方的灯丝来操作。灯丝发射朝向阴极加速且加热阴极的热电子，进而致使阴极将电子发射到离子源的电弧腔室中。阴极安置在电弧腔室的一个端处。反射极可安置在电弧腔室的与阴极相对的端上。阴极和反射极可偏置以便驱赶电子，从而将所述电子引导回电弧腔室的中心。在其它实施例中，冷阴极可安置在电弧腔室的相对端上。在一些实施例中，磁场用于进一步限制电弧腔室内的电子。多个侧用于连接电弧腔室的两个端。

2、提取孔沿这些侧中的一个接近电弧腔室的中心安置，电弧腔室中产生的离子可经由所述提取孔提取。

3、ihc离子源中存在各种相关的参数。这些参数包含提取的束电流、掺杂剂分解以及等离子体稳定性。然而，优化所有这些参数可为困难的。举例来说，高提取电流可减小等离子体稳定性。

4、因此，如果存在克服这些问题的ihc离子源，那么其将为有益的。具体地说，如果甚至在高提取电流下存在具有改良的等离子体稳定性的ihc离子源，那么其将为有利的。

技术实现思路

1、公开一种具有增加的等离子体电位的ihc离子源。在某些实施例中，提取板在比电弧腔室的主体更高的电压处偏置以实现较高等离子体电位。屏蔽电极可用以减少偏置提取板与等离子体之间的相互作用。电弧腔室的横截面可为圆形或接近圆形以促进电子在腔室中的旋转。在另一实施例中，偏置电极可在高度方向上在腔室中安置在提取孔的相对侧上。在一些实施例中，仅电极中的一个在大于电弧腔室的主体的电压处偏置。

2、根据一个实施例，公开一种离子源。离子源包括腔室，所述腔室包括：主体，包括第一端、第二端、底部以及多个壁；间热式阴极，安置在腔室的第一端处；提取板，包括具有宽度和高度的提取孔，离子经由所述提取孔提取，所述提取板与主体电隔离，其中主体和提取板形成封闭容积；一或多个屏蔽电极，安置在邻近于提取板且不与提取板物理接触的封闭容积中，且电连接到主体；以及提取电源，与提取板连通，其中提取板相对于主体正偏置。在一些实施例中，一或多个屏蔽电极沿提取孔的宽度安置在提取孔的上方和下方。在一些实施例中，一或多个屏蔽电极的内表面为弧形。在一些实施例中，底部和多个壁为具有弧形内表面的单式组件，使得单式组件的内表面和一或多个屏蔽电极沿腔室的部分在腔室中形成圆形或接近圆形的横截面。在一些实施例中，圆形或接近圆形的横截面沿提取孔的宽度延伸。在某些实施例中，底部和多个壁为单独组件，且更包括安置在拐角中的弧形电极，所述拐角形成于底部与每一壁之间，其中弧形电极电连接到主体。在一些实施例中，底部的内表面、多个壁、弧形电极以及一或多个屏蔽电极的暴露部分沿腔室的部分形成圆形或接近圆形的横截面。在一些实施例中，圆形或接近圆形的横截面沿提取孔的宽度延伸。在一些实施例中，提取板在大于主体的电压的10伏到100伏的电压处偏置。

3、根据另一实施例，公开一种离子注入系统。离子注入系统包括上述离子源、质量分析器以及加速/减速级。

4、根据另一实施例，公开一种离子源。离子源包括腔室，所述腔室包括：主体，包括第一端、第二端、底部以及多个壁；间热式阴极，安置在腔室的第一端处；提取板，电连接到主体且包括具有宽度和高度的提取孔，离子经由所述提取孔提取，其中主体和提取板形成封闭容积；两个电极，安置在邻近于提取板的封闭容积中，其中一个电极在高度方向上安置在提取孔的上方且一个电极在高度方向上安置在提取孔的下方；以及电极电源，与两个电极的第一电极连通，其中第一电极与主体电隔离且相对于主体正偏置，且第二电极电连接到主体。在一些实施例中，两个电极包括具有平坦内表面和平坦背表面且平行于提取板布置的板。在一些实施例中，两个电极包括具有平坦内表面和平坦背表面且相对于提取板成角度安置的板。

5、根据另一实施例，公开一种离子源。离子源包括腔室，所述腔室包括：主体，包括第一端、第二端、底部以及多个壁；间热式阴极，安置在腔室的第一端处；提取板，电连接到主体且包括具有宽度和高度的提取孔，离子经由所述提取孔提取，其中主体和提取板形成封闭容积；一或多个电极，安置在封闭容积中，其中一或多个电极在高度方向上安置在提取孔的上方和提取孔的下方；以及电极电源，与一或多个电极中的至少一个连通，其中一或多个电极的内表面为弧形，且一或多个电极安置在拐角中或邻近于拐角安置，所述拐角形成于主体与提取板之间的结合处。在一些实施例中，底部和多个壁为具有弧形内表面的单式组件，使得单式组件的内表面和一或多个电极沿腔室的部分形成圆形或接近圆形的横截面。在一些实施例中，底部及多个壁为单独组件，且更包括安置在拐角中的弧形电极，所述拐角形成于底部与每一侧壁之间，其中弧形电极电连接到主体。在某些实施例中，底部的内表面、多个壁、弧形电极以及一或多个电极的暴露部分沿腔室的部分形成圆形或接近圆形的横截面。在一些实施例中，一或多个电极包括两个电极，且两个电极在不同电压下偏置。

6、根据另一实施例，公开一种离子注入系统。离子注入系统包括上述离子源、质量分析器以及加速/减速级。

技术特征：

1.一种离子源，包括：

2.根据权利要求1所述的离子源，其中所述一或多个屏蔽电极沿所述提取孔的所述宽度安置在所述提取孔的上方和下方。

3.根据权利要求1所述的离子源，其中所述一或多个屏蔽电极的内表面为弧形。

4.根据权利要求3所述的离子源，其中所述底部和所述多个壁为具有弧形内表面的单式组件，使得所述单式组件的所述内表面和所述一或多个屏蔽电极沿所述腔室的部分在所述腔室中形成圆形或接近圆形的横截面。

5.根据权利要求4所述的离子源，其中所述圆形或接近圆形的横截面沿所述提取孔的所述宽度延伸。

6.根据权利要求3所述的离子源，其中所述底部和所述多个壁为单独组件，且更包括安置在拐角中的弧形电极，所述拐角形成于所述底部与每一壁之间，其中所述弧形电极电连接到所述主体。

7.根据权利要求6所述的离子源，其中所述底部的所述内表面、所述多个壁、所述弧形电极以及所述一或多个屏蔽电极的暴露部分沿所述腔室的部分形成圆形或接近圆形的横截面。

8.根据权利要求7所述的离子源，其中所述圆形或接近圆形的横截面沿所述提取孔的所述宽度延伸。

9.根据权利要求1所述的离子源，其中所述提取板在大于所述主体的电压的10伏到100伏的电压处偏置。

10.一种离子注入系统，包括：

11.一种离子源，包括：

12.根据权利要求11所述的离子源，其中所述两个电极包括具有平坦内表面和平坦背表面且平行于所述提取板布置的板。

13.根据权利要求11所述的离子源，其中所述两个电极包括具有平坦内表面和平坦背表面且相对于所述提取板成角度安置的板。

14.一种离子源，包括：

15.根据权利要求14所述的离子源，其中所述底部和所述多个壁为具有弧形内表面的单式组件，使得所述单式组件的所述内表面和所述一或多个电极沿所述腔室的部分形成圆形或接近圆形的横截面。

16.根据权利要求14所述的离子源，其中所述底部和所述多个壁为单独组件，且更包括安置在拐角中的弧形电极，所述拐角形成于所述底部与每一侧壁之间，其中所述弧形电极电连接到所述主体。

17.根据权利要求16所述的离子源，其中所述底部的所述内表面、所述多个壁、所述弧形电极以及所述一或多个电极的暴露部分沿所述腔室的部分形成圆形或接近圆形的横截面。

18.根据权利要求14所述的离子源，其中所述一或多个电极包括两个电极，且所述两个电极在不同电压下偏置。

19.一种离子注入系统，包括：

技术总结公开一种具有增加的等离子体电位的间热式阴极离子源。在某些实施例中，提取板在比电弧腔室的主体更高的电压处偏置以实现较高等离子体电位。屏蔽电极可用以去除偏置提取板与等离子体之间的相互作用。电弧腔室的横截面可为圆形或接近圆形以促进电子在腔室中的旋转。在另一实施例中，偏置电极可在高度方向上在腔室中安置在提取孔的相对侧上。在一些实施例中，仅电极中的一个在大于电弧腔室的主体的电压处偏置。技术研发人员：金俊荣,崔眞荣,黄镛锡,郑卿在,具本雄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：2024/7/25