[实用新型]双灯丝离子源装置

说明书

本实用新型的双灯丝离子源装置，采取对称灯丝及对称热阴极，分别设置于电弧室的对称两侧，以增加装置的灯丝数量，同时使用三个转换开关实现相应电源的电路转换，以保证装置在工作状态下只有单一回路的电源供电。具有以下有益效果，通过增加一组灯丝延长离子源装置的使用周期，减少灯丝更换次数，从而提高离子源装置的稼动率、降低保养的人力成本及清洗成本；另外，利用三个转换开关进行电路切换，不需要额外购置电源供应装置；最后，采用双切换开关既可实现电路的转换效果又可实现电路的互锁防呆，提高了电路安全性能。

技术领域

本实用新型涉及一种离子注入机的离子源装置，特别是涉及一种双灯丝离子源装置。

背景技术

离子注入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注入，而离子注入机中的离子源装置则是用来产生离子注入用的离子束。

目前离子源装置依照不同的自由电子产生方式主要有两种：其中一种为间接加热阴极式离子源装置(Indirectly-Heated-Cathode Ion Source：IHC Ion Source)，另一种为伯纳式离子源(Bernas Ion Source)，以下进一步说明较常见的间接加热阴极式离子源装置的结构及产生自由电子的方法。

如图1所示，所述间接加热阴极式离子源装置包括电弧室11ˊ、灯丝12ˊ、热阴极13ˊ、电子反射电极板14ˊ、灯丝电源15ˊ、偏置电源16ˊ、电弧电源17ˊ及反射电源18ˊ，其中灯丝12ˊ位于热阴极13ˊ的外侧并相互保持一定间隔，以实现电隔离，热阴极13ˊ自电弧室11ˊ一侧的开口电隔离突出。当灯丝电源15ˊ及偏置电源16ˊ接通灯丝12ˊ及热阴极13ˊ后，灯丝12ˊ发射的热电子会不停撞击热阴极13ˊ并将能量转换至热阴极13ˊ，使热阴极13ˊ的温度提高，达到加热热阴极13ˊ的作用。当热阴极13ˊ加热至一定温度，且提供一高压至电弧室11ˊ的电弧电源17ˊ，高温的热阴极13ˊ会向电弧室11ˊ内空间发射高能量的自由电子，以提供碰撞掺杂气体的电子源。当自由电子向电弧室11ˊ下部空间运动时，会被连接于电子反射电极板14ˊ上的反射电源18ˊ再次反射至电弧室11ˊ内部，实现与掺杂气体的多次碰撞，掺杂气体通过与自由电子的多次碰撞被离子化，从而产生离子源。

在产生自由电子的过程中，灯丝因产生热电子及撞击而产生高温，使其产生极大消耗，是整个离子源装置运作生命周期的瓶颈。现有技术中，如上所述，采用单一灯丝、单一热阴极、单一电子反射电极形成自由电子，当单一灯丝熔断后，离子源装置需要更换灯丝，更换灯丝过程较为繁琐且耗时较长，一般包括：破真空，冷却，下机拆卸，更换总成备品，建真空以及执行清洗等过程，所以频繁的更换灯丝会降低离子源装置的稼动率，提高保养的人力成本及清洗成本。

因此，如何提供一种离子源装置，以解决现有装置的稼动率低、保养的人力成本及清洗成本高的问题实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种双灯丝离子源装置，用于解决现有技术中离子源装置的稼动率低、保养的人力成本及清洗成本高等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种双灯丝离子源装置，包括：

电弧室，具有相对的第一侧壁和第二侧壁及一电离气体导入口，所述第一侧壁具有第一开口，所述第二侧壁具有第二开口；

第一自由电子产生元件，包括第一灯丝及第一热阴极，其中，所述第一热阴极自所述第一开口陷入所述电弧室内，所述第一热阴极于所述第一灯丝加热作用下释放自由电子至所述电弧室的内部空间；

第二自由电子产生元件，包括电隔离的第二灯丝及第二热阴极，其中，所述第二热阴极自所述第二开口陷入所述电弧室内，所述第二热阴极于所述第二灯丝加热作用下释放自由电子至所述电弧室内；

电源供应装置，包括：