[发明专利]一种用于离子注入机的宽束离子源装置

说明书

技术领域

本发明涉及离子注入机技术领域，特别涉及一种用于离子注入机的宽束离子源装置。

背景技术

宽束离子源装置是离子注入机的核心部件，其用于产生宽带离子束。如图1所示，现有技术中的宽束离子源装置包括源磁场铁芯、缠绕在所述源磁场铁芯上的源磁场线圈、弧室3和引出电极，弧室3的底部设有送气孔，弧室3的顶部设有引出缝，所述引出电极设于所述引出缝外。其中，弧室3采用单灯丝、单阴极加反射极的间热式阴极结构，源磁场铁芯包括设置在弧室3两端侧的左铁芯13和右铁芯14，源磁场线圈包括设置分别缠绕在左铁芯13和右铁芯14上的左线圈23和右线圈24，左铁芯13和右铁芯14通过磁轭8连接。由于只在弧室3的一端设置了单阴极，单阴极向弧室3的腔体内发射热电子时，热电子无法到达离阴极较远的空间处，也就无法与弧室3另一端附近的气体介质发生碰撞，所以弧室3的长度一般比较小，相应地引出缝的长度也比较小，现有技术的离子注入机上的宽束离子源装置的引出缝最大为100毫米，当目标注入硅片宽度较大时，无法直接获得覆盖目标注入硅片宽度的平行宽带束流，需要采用复杂的光路结构在离子注入机的光路上对束流进行宽度扩展和角度修正，才能获得覆盖目标注入硅片宽度的平行宽带束流，完成离子注入。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于离子注入机的宽束离子源装置，以解决现有技术中的宽束离子源装置无法产生较宽的离子束，当目标注入硅片宽度较大时，需要复杂的光路结构对束流进行宽度扩展和角度修正才能完成离子注入的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于离子注入机的宽束离子源装置，包括源磁场铁芯、缠绕在所述源磁场铁芯上的源磁场线圈、弧室和引出电极，所述弧室的底部设有送气孔，所述弧室的顶部设有引出缝，所述引出电极设于所述引出缝外，所述弧室的一端设有第一灯丝和第一阴极，所述弧室的另一端设有第二灯丝和第二阴极，所述第一灯丝和第二灯丝分别连接灯丝电源，所述第一灯丝和第一阴极之间连接第一偏置电源，所述第二灯丝和第二阴极之间连接第二偏置电源，所述第一阴极与弧室之间连接第一弧压电源，所述第二阴极与弧室之间连接第二弧压电源。

作为优选，所述弧室的底部设有气体匀流板，所述气体匀流板上带有多个匀流板气孔。

作为进一步地优选，所述多个匀流板气孔均匀布置在所述气体匀流板上。

作为优选，所述源磁场铁芯包括上铁芯和下铁芯，所述上铁芯和下铁芯布置在所述弧室的两侧，所述上铁芯和下铁芯关于所述弧室的沿长度方向的轴线对称，所述源磁场线圈包括缠绕在所述上铁芯上的上线圈和缠绕在所述下铁芯上的下线圈。

作为进一步地优选，所述上线圈和下线圈分别为单个线圈。

作为进一步地优选，所述上线圈和下线圈分别包括多个独立的子线圈。

作为进一步地优选，所述上线圈包括用于调节所述弧室的内部两端的磁场强度的第一子线圈和第二子线圈、以及用于调节所述弧室内中部的磁场强度的第三子线圈，所述第三子线圈位于所述第一子线圈和第二子线圈之间，所述下线圈与上线圈具有相同的结构。

作为优选，所述引出缝的长度在300毫米以上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）由于弧室采用了双灯丝、双阴极的双间热式阴极结构，使气体介质与阴极发射出的热电子充分发生碰撞，能够产生较宽的离子束以及较强的束流强度，所以可以方便地扩大离子束宽度，直接获得覆盖目标注入硅片宽度的平行宽带束流；

2）由于源磁场铁芯和源磁场线圈设置在弧室的两侧，磁场的均匀性比传统结构所产生的磁场大幅提高，并且具有进一步扩大弧室尺寸的能力。

附图说明

图1为现有技术中离子源的结构示意图；

图2为本发明实施例一的宽束离子源装置的结构示意图；

图3为图2所示的宽束离子源装置的弧室的结构示意图；

图4为图3所示的弧室的气体匀流板的结构示意图；

图5为离子束从本实施例一的宽束离子源装置中引出的状态示意图；

图6为本发明实施例二的宽束离子源装置的结构示意图。

主要附图标记说明：

11、上铁芯        12、下铁芯

13、左铁芯        14、右铁芯

21、上线圈        22、下线圈

23、左线圈        24、右线圈

211、第一子线圈   212、第二子线圈

213、第三子线圈

3、弧室