[发明专利]隔热斥拒极以及电极

说明书

公开一种具有隔热斥拒极的离子源。斥拒极包括斥拒极盘及多个轮辐，所述多个轮辐起始于斥拒极盘的后表面且终止于柱。在某些实施例中，柱在其长度的至少一部分上可为中空的。使用轮辐而非中心杆可减少从斥拒极盘到柱的热传导。通过并入中空柱，热传导被进一步降低。此种配置可将斥拒极盘的温度增加多于100℃。在某些实施例中，在斥拒极盘的后表面上设置有辐射屏蔽体，以减少从斥拒极盘的侧面发射的辐射量。此也可有助于增加斥拒极的温度。类似的设计可用于离子源中的其他电极。

技术领域

本公开的实施例涉及在离子源中使用的隔热斥拒极以及电极，且更具体来说，涉及在使用间热式阴极(IHC)离子源的高温应用中使用的斥拒极以及电极。

背景技术

可使用各种类型的离子源来形成在半导体加工设备中所使用的离子。例如，弗里曼离子源(Freeman ion source)通过向丝极(filament)供应电流来工作，所述电流从腔室的一个端部流到相对的端部。伯纳式离子源(Bernas ion source)及卡鲁特龙离子源(Calutron ion source)通过向设置在腔室的一个端部附近的丝极供应电流来工作。在这些源中的每一者中，丝极发射热电子，所述热电子被发射到腔室中。这些电子与原料气体碰撞产生等离子体。

另一种类型的离子源是间热式阴极(indirectly heated cathode，IHC)离子源。IHC离子源通过向设置在阴极后面的丝极供应电流来工作。丝极发射热电子，所述热电子被朝向阴极加速且对阴极进行加热，此又使阴极向离子源的腔室中发射电子。由于丝极受阴极保护，因此相对于伯纳式离子源，丝极的寿命可延长。阴极设置在腔室的一个端部处。斥拒极(repeller)通常设置在腔室的与阴极相对的端部上。阴极及斥拒极可被施加偏压，以斥拒电子，从而将电子朝向腔室的中心往回引导。在一些实施例中，使用磁场来进一步将电子局限在腔室内。

在这些离子源的某些实施例中，在腔室的一个或多个壁上也设置有侧电极。这些侧电极可被施加偏压，以控制离子及电子的位置，从而增大腔室的中心附近的离子密度。提取开孔沿着另一侧、邻近腔室的中心设置，可经由所述抽取开孔提取离子。

当产生离子时，期望离子的种类可影响最佳温度。例如，对于某些种类，可能优选将离子源保持在相对低的温度下。在其他实施例中，例如碳系种类的电离，可能期望较高的温度，以将腔室内的沉积最小化。

在腔室内保持高的温度可能会有问题。尽管电弧腔室内的组件的温度常常由丝极消耗的功率量来控制，但每个组件的温度受所发射的热辐射量及通过配合组件从这些组件带走热量的传导量限制。例如，斥拒极及电极可实体附接到位于离子源外部的夹具，所述夹具用于将其保持在适当的位置。这些夹具可由金属制成，且可固定到冷却器组件，例如电弧腔室基底。此热路径产生离开斥拒极及电极的热量，从而使其在低于期望的温度下工作。

因此，具有隔热斥拒极的离子源可能是有益的。此外，如果离子源也包括隔热电极将是有利的。通过对这些组件进行隔热，斥拒极的温度可保持在比原本可能的温度更高的温度下。

发明内容

公开一种具有隔热斥拒极的离子源。所述斥拒极包括斥拒极盘及多个轮辐，所述多个轮辐起始于斥拒极盘的后表面且终止于柱。在某些实施例中，柱在其长度的至少一部分上可为中空的。使用轮辐而非中心杆可减少从斥拒极盘到柱的热传导。通过并入中空柱，热传导被进一步降低。此种配置可将斥拒极盘的温度增加多于100℃。在某些实施例中，在斥拒极盘的后表面上设置有辐射屏蔽体，以减少从斥拒极盘的侧面发射的辐射量。此也可有助于增加斥拒极的温度。类似的设计可用于离子源中的其他电极。