[实用新型]具有双热电子源的离子源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离子布植机的离子源，尤其涉及一种具有双热电子源的离子源。

背景技术

离子布植机在半导体工艺中是用以对半导体晶圆中的待掺杂区进行离子布植，而该离子布植机中的离子源是用来产生离子布植用的离子束，而目前离子源依照不同的热电子产生方式概有二种：其中一种伯纳式离子源(Bernas Ion Source)，另一种为间接加热阴极式离子源(Indirectly-Heated-Cathode Ion Source；IHC Ion Source)。

请配合参阅图6A所示，伯纳式离子源的热电子源直接采用一灯丝62，该灯丝62自一电弧室60外壳61一侧向内穿经并固定于该侧的内板611。当该灯丝62通电后，灯丝62温度会升高，当灯丝62温度升高至达到一定高温后会产生电子。此时，再提供一高压(一般为60至150V)予该电弧室60的内板 611，使得电弧室60内构成一电子的加速电场，以吸引该灯丝62的电子至该电弧室60中，使该电弧室60内的掺杂源气体离子化而产生不同种类的离子。惟，在离子化过程中该灯丝62经常性被离子喷溅，故该灯丝62容易损坏而需更换。

为提高灯丝62的使用寿命，如图6B所示的间接加热阴极式离子源的电弧室60’，其中的热电子源进一步包含有一覆盖该灯丝62的金属遮罩，作为阴极621使用(下称统称为阴极)。当该灯丝62升温发射电子后，通电后的该阴极621会吸引该灯丝62发射的电子撞击其外侧，使该阴极621的温度提高；当该阴极621加热至一定温度后发射电子，电子再向该电弧室60’发射，使该电弧室60’内的掺杂源气体离子化而产生不同种类的离子。离子化过程中产生的带正电离子会受到该电弧室60’的加速电场，而反向加速朝向阴极621发射，从而喷溅阴极621的内侧，以避免灯丝62直接被离子喷溅。虽然阴极621的使用可延长灯丝62使用寿命，但经过一段时间后，该阴极621同样会被击穿而需更换；因此，图6A及图6B的单组热电子源结构的电弧室60、60’，其放电空间的离子浓度会集中在设置热电子源的一侧，且距该热电子源愈近的离子浓度会愈高，呈现一种单一高浓度离子喷溅效应。

无论图6A或图6B的热电子源结构，其对于离子源来说均为一项耗材，也因此许多厂商投入开发延长热电子源的使用寿命的技术，以中国台湾公告第 I450303号「间接加热电极式离子布植机的阴极」发明专利可知(如图7所示)，将一阴极80正对该电弧室另一侧的斥拒极81(Repeller)的中间前端801加厚，使其可延长被离子喷贱侵蚀的时间，相对延长使用寿命。再如中国大陆公告第 CN203631482号「离子源及离子注入机」实用新型专利(如图8所示)，同样将阴极80’前端801’的直径及厚度增大，增加阴极的使用寿命。而中国台湾公告第I493590号「用于延长一离子源的使用寿命的装置及方法」发明专利，如图 9所示，则是于电弧室内设置二组以上的热电子源80a、80b，惟一次仅使用其中一组热电子源80a，直到该组热电子源80a失效后，再切换使用第二组热电子源80b，惟需配合一旋转结构811更换斥拒极81的相对位置，才能续行离子化；因此，第I493590号发明专利实际上是藉由切换不同组热电子源80a、 80b来延长更换热电子源80a、80b的时间，对于单组热电子源来说，其使用寿命并未因此而被延长。

由上述说明可知，目前实际延长热电子源的使用寿命的技术仍以结构性改良为主，惟如此必须生产不同尺寸规格的阴极，且实际可延长使用寿命的时间有限。如第I493590号发明专利提出的技术虽可延长更换离子源中热电子源的时间，但需要监测使用中的热电子源是否已失效，以即时切换至另一备用热电子源；此外，另需进一步增加于电弧室内增加旋转结构，以匹配不同的热电子源位置来维持正常使用。因此，如何在不改变电弧室结构设计的前提下，延长热电子源的使用寿命，为本领域极欲解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于前揭现有离子源的热电子源延长使用寿命的技术，均需改变电弧室结构；因此，本实用新型主要目的在于不改变电弧室结构下，提出一种延长热电子源使用寿命的具有双热电子源的离子源。

为达上述目的，本实用新型提供一种具有双热电子源的离子源，其包括：

一电弧室，包含有：

一本体，具有一放电空间；

一第一热电子源，自该本体的一第一侧穿入并电绝缘固定于该第一侧，以曝露于该本体的放电空间中；及

一第二热电子源，自该本体的一第二侧穿入并电绝缘固定于该第二侧，以曝露于该本体的放电空间中；以及

一电源供应装置，包含有：