[发明专利]具有电子生成与聚焦沟的阴极、离子源及其方法

说明书

技术领域

本揭示案大体上涉及离子注入，尤其涉及一种用于离子注入器的离子源的具有电子生成与聚焦沟的阴极、离子源及其方法。 

背景技术

阴极(cathod)以及反射极(repeller)定位于离子注入器(ionimplanter)的离子源(ion source)内，藉由将电子注入至源气体(sourcegas)而产生离子等离子体(ion plasma)。反射极具有与阴极相同的电势但不经受加热，反射极的用途是藉由将电子反射回等离子而防止电子逃逸出等离子。阴极以及反射极两者在安装后皆向源气体提供实质上平坦的工作表面。然而，随着离子源的使用，阴极以及反射极之工作表面被磨损成凹形表面(concave surface)，其中阴极工作表面尤为严重。凹形表面会增加离子源之输出，尤其是在阴极接近其使用寿命(useful life)的极限时。特定而言，阴极之凹形表面将热离子电子聚焦于等离子的中央区域中，此举会增加输出。不幸的是，由于阴极达到了其使用寿命的极限，所以所增加的输出的持续时间有限。 

一种利用所增加的输出的方法是建置具有凹形表面的阴极。然而，出于若干原因，这种方法并不奏效。首先，凹形表面阴极可能会由于中央区域较薄而缩短阴极的使用寿命。通常会在阴极中央处出现断裂。此外，凹形表面阴极可能会要求能呈现较高热质量(thermal mass)的结构，而所述结构例如在阴极表面的边缘较厚的情况下难以加热及控制。 

发明内容

揭示一种具有用于离子注入器系统的离子源的电子生成与聚焦沟的阴极、离子源及其方法。在一个实施例中，阴极包括工作表面，所述工作表面中定位有多个电子生成与聚焦沟。离子源的反射极可用类似方式构造。 

本揭示案的第一态样提供一种用于离子注入器的离子源的阴极，所述阴极包括：工作表面，所述工作表面中定位有多个电子生成与聚焦沟，其中所述多个电子生成与聚焦沟中的每一个包括相对于所述工作表面的平坦部分成角度的成角表面，且所述成角表面面向与所述工作表面相隔的焦点。 

本揭示案的第二态样提供一种用于离子注入器的离子源，所述离子源包括：源气体入口；包括工作表面的阴极，所述工作表面中定位有多个电子生成与聚焦沟；以及离子等离子体出口，其中所述多个电子生成与聚焦沟中的每一个包括相对于所述工作表面的平坦部分成角度的成角表面，且所述成角表面面向与所述工作表面相隔的焦点。 

本揭示案的第三态样提供一种产生离子等离子体的方法，所述方法包括：提供源气体；以及将偏压施加至邻近于源气体的阴极上，以便产生离子等离子体，所述阴极包括工作表面，所述工作表面中定位有多个电子生成与聚焦沟，其中所述多个电子生成与聚焦沟中的每一个包括相对于所述工作表面的平坦部分成角度的成角表面，且所述成角表面面向与所述工作表面相隔的焦点。 

本揭示案的说明的态样是设计为解决此处描述的问题及/或其它未讨论的问题。 

附图说明

通过结合本揭示案的各种实施例的附图，对本揭示案的各种态样进行详细描述，以便更加容易理解本揭示案的特征和其他特征，其中： 

图1显示显示根据本揭示案的离子注入器系统的示意图。 

图2显示根据本揭示案的离子源的横截面侧视图。 

图3显示图2的离子源在移除离子等离子体出口盖后的俯视图。 

图4显示根据本揭示案的阴极的等角图。 

图5显示图4的阴极的部分横截面图。 

图6显示图4至图5的替代实施例的俯视图。 

图7显示图4至图6的替代实施例的部分横截面图。 

注意，本揭示案的附图并未按照比例。附图仅仅想描绘本揭示案的典型态样，因此不应被认为限制本揭示案的范畴。在附图中，附图之间相同的标号表示相同的元件。 

具体实施方式