[发明专利]离子注入机台中离子源头的结构

说明书

本发明公开了一种离子注入机台中离子源头的结构，包括起弧室、反射极和纯钨小挡板，所述起弧室包括石墨端板和石墨腔主体，所述石墨端板形成有凹槽，所述石墨腔主体压装在所述纯钨小挡板和所述石墨端板上，所述石墨端板和所述纯钨小挡板的中心处均形成有通孔，所述纯钨小挡板和所述石墨端板之间设有第一绝缘挡板，所述纯钨小挡板和所述石墨腔主体靠近所述石墨端板的端部之间设有第二绝缘挡板，所述第一绝缘挡板和所述第二绝缘挡板的中心处均形成有供反射极的端子部穿过的通孔。本发明可以有效解决peeling发生时反射极与纯钨小挡板导通而导致反射极与起弧室之间导通的问题，从而延长离子源头的使用寿命以及机台的维修周期。

技术领域

本发明涉及微电子及半导体集成电路制造领域，特别属于一种离子注入机台(VIISta Trident机台)中离子源头的结构。

背景技术

当前，VIISta Trident机台主要用于离子注入(Implant)工艺中高强度注入条件的制程，机台主要分为离子源、束线部分、靶室及终端台三大部分。离子源是产生离子的地方，通常采用电子撞击气体分子或原子产生离子。离子源主要由四部分组成，分别是气体箱、离子源头(source head)、高压吸极和离子源腔(source chamber)，其中离子源头包括起弧室(Arc chamber)、蒸发器、灯丝(filament)和反射极(Repeler)，灯丝、阴极和反射极安装在起弧室内。

图1示出了用于离子注入器的离子源头100的结构。如图1所示，离子源头100包限定预定空间的起弧室104、安装在起弧室的一侧处的阴极102、安装在阴极102的内部空间中的灯丝101、以及与阴极102相对安装的反射极103。

灯丝101可以由高熔点金属(例如钨)制成，并且当通过从外部连接的电源流入的电流加热到预定温度时用于将热电子发射到外部。阴极102与灯丝101间隔开一定距离。阴极电压的高电位连接到阴极102，低电位连接到灯丝101，以在灯丝101和阴极102之间形成电场，通过该电场，热电子从灯丝101被发射。热电子在阴极102聚集，再由起弧电压的高电位连接到起弧室104，低电位连接到阴极102之间以形成电场，从而电子再次从阴极102表面被发射。电子朝向由起弧室104限定的空间被发射。掺杂气体和运载气体通过气体入口105被引入到空间中。狭缝构件106设置成与气体入口相对。离子通过狭缝构件106被发射。

电源单元连接到起弧室104以加速从阴极102发射的电子。反射极103与起弧室104的一侧处的阴极102相对短接安装，并且用于反射从阴极102发射的被加速的电子，从而使离子分布在有限的空间内。磁体110a和110b可以安装在起弧室104的周围。磁体可以为电磁体，并且在存在磁场的情况下，洛伦兹力作用允许加速运动的电子在起弧室104内螺旋式运动。电子的螺旋式运动增大了电子将与气体颗粒碰撞的可能性，实现了高电离效率。

供离子发射通过的狭缝构件106可以设置在起弧室104的上表面，并且气体入口105可以形成为与狭缝构件106相对。

如图2所示，所述起弧室104是用石墨材料制成的腔体，其包括石墨端板1041、石墨腔主体(图中未示出)，所述石墨端板1041设于石墨腔主体的端部。如图3所示，所述石墨腔主体1042的横截面(即与石墨端板平行的截面)大致呈“凹”型且顶部形成有弧形凹槽，所述石墨端板1041朝向所述石墨腔主体1042的侧面形成有凹槽，所述凹槽用于容纳纯钨小挡板107。石墨端板1041和纯钨小挡板107的中心处均形成有通孔。反射极103包括反射部和端子部，其用于增加电子与气体分子碰撞的机会，使气体分子充分离子化，产生更多的离子。反射极103的端子部穿过石墨端板1041和纯钨小挡板107中心处的通孔，但是端子部与石墨端板1041和纯钨小挡板107不接触。