[发明专利]用于离子源的旁热式阴极的端帽无效

专利信息
申请号: 97129706.1 申请日: 1997-12-31
公开(公告)号: CN1195261A 公开(公告)日: 1998-10-07
发明(设计)人: T·N·霍尔斯基;W·E·雷伊诺尔斯;R·M·克劳蒂尔 申请(专利权)人: 易通公司
主分类号: H05H1/34 分类号: H05H1/34;H01J37/08;H01J37/317
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 张志醒,王忠忠
地址: 美国俄*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 离子源 旁热式 阴极
【说明书】:

本申请是1996年10月30日提出申请的、题为“用于带有旁热式阴极的离子源的阴极固定”的US专利申请系列NO.08/740,478的连续部分。

本发明涉及具有能发射离子以形成用于工件的离子束处理的离子束的离子发生源的离子注入机,更确切地说,涉及用于离子源发生的旁热式阴极的端帽(endcap)。

离子注入机是通过用离子束轰击晶片来处理硅晶片的。该离子束用受控浓度的杂质来掺杂晶片,以生产随后用于制造集成电路的半导体晶片。在这样的注入机中,一个重要的因素是生产量或在给定时间内能处理的晶片数量。

大电流离子注入机包括一个用于移动多个硅晶片通过离子束的转盘支架。当支架旋转晶片通过离子束时,离子束撞击晶片表面。

介质流注入机一次处理一个晶片。晶片被支撑在一盒子里,并且一次取出一个放在台板上。然后,晶片向着注入方向定位,以使离子束能撞击该单个晶片。这些介质流注入机使用束形电子设备使较窄的离子束偏离其初始轨迹,用于选择性地掺杂或处理整个晶片表面。

用在已有注入机中,用于发射离子束的离子源一般包括随使用而趋于变差的旁热式灯丝阴极(heated filament cathode)。使用较短时间后,该灯丝阴极就必须更换,以使再次产生足够效率的离子。延长灯丝阴极的替换间隔时间,就能增加注入晶片的次数,从而也就提高了注入机的效率。

授予Sferlazzo等人的U.S专利No.5,497,006(这以后称为“006专利”),涉及具有由一基板支撑的、并对着气封或放电室设置的、用于把致电离电子(ionizing electrons)射入气封室中的阴极的离子源。该“006专利”的阴极是一管形导电体和部分伸入气封室中的端帽。灯丝支撑在管形导电体里面并发射电子,通过电子轰击加热端帽,从而热电子发射产生致电离电子进入气封室中。

本发明涉及使用新的和改进的离子发生源的离子注入机。本发明的离子发生源使用了一个能屏蔽阴极灯丝免受等离子束轰击的阴极。该阴极与现有技术中的离子注入机相比,具有增加了的使用寿命。本发明的阴极,与浸没式阴极灯丝相比,加强了防止等离子体的溅射。

根据本发明构成的离子源包括一气封或放电室,其室壁限定了一个气体电离区,还包括一个允许离子射出气封室的出口。一气体输送系统把可电离气体输送到该气封室中。一基板在对着用于在离子射出气封室时形成离子束的装置的位置支撑着气封室。

阴极对着所述气封室的电离区配置,用于发射致电离电子进入气封室的电离区。一绝缘体固定在气封室上,用于支撑该阴极并实现气封室与阴极的电绝缘。该阴极包括一个导电阴极体,该阴极体限定一内部区,并具有一延伸进所述气封室内部的外表面。一灯丝由绝缘体在所述阴极的导电体内部区中的一个位置支撑着,用于加热导电阴极体的端帽,以从该端帽发射致电离电子进入所述气封室中。

该绝缘体既要对准对着气封室的阴极,又能使灯丝与阴极体电绝缘。较好的绝缘体是由氧化铝构成的陶瓷块。这个陶瓷块包括一个限定凹槽的绝缘体本体,这些凹槽从该绝缘体本体的裸露表面向内延伸,用以在离子源工作过程中,阻止该裸露表面被离子源发射的材料涂覆。这个绝缘体的设计已减少了由于在该绝缘体上沉积导电材料而引起的离子源出现故障。

该阴极体包括一内管件或内管、一外管件或外管和一端帽。该阴极体的末端部分通过一个开口延伸到该气封室中。该阴极体由一个依次固定在绝缘体上的金属固定块支撑。最好是由钼合金制成的内管件,在该旁热式阴极端帽和金属固定块之间起热阻断的作用。内管件包括在其外表面上的螺纹部分,该部分旋入金属固定块中。内管件的末端内表面被扩孔,确定一容纳端帽的扩孔区,并包括一锥形径向生刺或向内延伸的隆起。最好也是由钼合金构成的外管件,起保护内管件不受气封室中的激发等离子体的作用。外管件包括在其内表面上的螺纹部分,该部分与内管件啮合以把该外管件固定在应有位置上。

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