[發明專利]電極、制造電極的方法及產生局部擊穿的方法

有效

• 申請號: 201580070589.5
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN107210101B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: M·C·韋拉
• 申請（專利權）人: E/G電圖公司
• 主分類號: H01B17/64
• 分類號: H01B17/64;H01L51/30;H01L51/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;師瑋

電極、制造電極的方法及產生局部擊穿的方法。在正常操作期間形成絕緣沉積物的系統中，將電極設置成使得沉積物具有產生原位三聯結合部的效果。這些三聯結合部增強了低電平放電活動，以有助于沉積物的局部擊穿并保持電極的導電率。三聯結合部周圍的放電活動產生局部等離子體清洗，并由此保持局部電極表面導電率和總體電極功能。

相關申請的交叉引用：

本申請要求于2014年10月23日提交的共同未決臨時專利申請No.62/067,693的權益；該申請的全部內容通過引用而并入本文。

技術領域

本發明涉及局部電場增強的使用，并且更具體地，涉及引入被設計成在絕緣沉積物形成為正常操作的一部分的系統中產生原位三聯結合部(triple junction)的特征。候選導體通常在干凈、理想的條件下低于電氣擊穿閾值進行操作。這考慮到與正常操作中預期的污染相關聯的電壓保持的劣化。沉積物可以是物質(如灰塵)的松散的、未結合的堆積。沉積物也可以采取附著層的形式，或者通過化學反應來形成?？梢孕纬山^緣沉積物的示例包括：電暈環、絕緣體梯度環以及暴露于污染物的火花間隙，如火花塞。對真空系統(如帶電粒子加速器和等離子體工具)中的電極給予特別注意。

背景技術

在液體、氣體或真空環境中，電極污染物可能需要維護，否則導致高壓擊穿。在諸如等離子體和離子束的基于真空的半導體制造工具中，擊穿可以增加粒子生成。在被供電的電極上，硬電源擊穿(也稱作“故障(glitch)”)可以顯著增加粒子生成。這是不利的，因為粒子可以導致半導體制造中的產量損失，因此常規地監測粒子數量。工具資質和繼續操作需要將粒子數量保持在最大允許公差以下。所需要的是可以通過維持閾值粒子數量來增加使用壽命的技術，這將增加使用壽命并且在經濟上是可取的。

電極、絕緣體以及三聯結合部：

絕緣體是任何電氣系統的關鍵部件，而且引起絕緣體故障的機制已經得到了廣泛的研究。在真空、氣體或非導電液體系統中，介質-金屬-絕緣體的匯合被稱為“三聯結合部”(或“三點(triple point)”)。在真空三聯結合部處的電場增強可能導致絕緣體擊穿。例如，參見Analytic expression for triple-point electron emission from anideal edge,Appl.Phys.Lett.72(4),26January 1998；Chung et al.,Configuration-dependent enhancements of electric fields near the quadruple and the triplejunction,J.Vac.Sci.Tech.B28,C2A94,2010；Stygar et al.,Improved design of ahigh-voltage vacuum-insulator interface,Phys.Rev.ST Accel Beams 8,050401(2005)。

在真空中，真空側上的絕緣體與陰極之間的交點的銳角可以在陰極三聯結合部處產生數學電場奇點。接著，電子場發射可以沿著絕緣體表面產生蠕緩放電，并導致最終故障。絕緣體與陽極之間的鈍角可以在陽極三聯結合部處的電場中產生數學奇點，其可以導致絕緣體體擊穿(bulk insulator breakdown)。下面參照圖1，根據美國專利申請公開No.2014/0184055，研究和開發的一個目標是，通過設計在陰極12三聯結合部處的真空側鈍角10和在陽極14三聯結合部處的銳角θ來增加絕緣體使用壽命。對三聯結合部場增強擊穿的關注從宏觀特征尺寸延伸至亞微米特征尺寸。例如，參見Takada的美國專利No.5739,628。