[發(fā)明專利]離子源、離子源注入設(shè)備及離子分布調(diào)整方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710296102.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN107093542A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田香軍;陳艷;王學(xué)勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 京東方科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01J37/08
• 分類號(hào): H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,劉偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子注入設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子源、離子源注入設(shè)備及離子分布調(diào)整方法。

背景技術(shù)

離子注入機(jī)主要用于半導(dǎo)體摻雜工藝，離子注入機(jī)的離子源內(nèi)布置不同位置分布的燈絲，各燈絲分別通過電流源加載數(shù)十甚至數(shù)百安培的高電流，燈絲周圍放出電子；在離子源內(nèi)壁上裝載有ARC電極，作為陽極，將燈絲作為陰極，于是，燈絲與ARC電極之間形成了數(shù)千伏電壓的電場(chǎng)。離子源的腔室本身還裝載有永磁體，腔室內(nèi)即形成具有一定場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)。燈絲放出來的電子，在電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)，并在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生各種方向的偏轉(zhuǎn)，電子運(yùn)動(dòng)過程中與氣體分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生相應(yīng)的離子體。以BF₃為例，高速運(yùn)動(dòng)的電子可能使BF₃失去一個(gè)電子、失去某種元素、原子、原子團(tuán)等，從而產(chǎn)生包括BF³⁺、BF²⁺、F⁺、B⁺等離子混合，再經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的選擇，獲得摻雜需要的離子種類。

現(xiàn)有的離子源設(shè)計(jì)中，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果布置并固定燈絲位置的，在燈絲放電、ARC電場(chǎng)及偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的綜合作用下，形成了等離子體(plasma)。等離子體在引出、加速電極的作用下，獲得加速，在后段偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的篩選作用下，得到摻雜需要的離子種類，并最終形成離子束。

離子源內(nèi)離子分布情況取決于燈絲電流，而離子束電流密度的大小取決于引出電壓和燈絲電流兩方面，而離子束電流密度的均一性取決于燈絲電流平衡。為了獲得均衡的電流密度，時(shí)常需要調(diào)節(jié)燈絲電流進(jìn)行補(bǔ)償，不同燈絲間電流差異最高可高達(dá)20％以上，這樣不同燈絲之間存在電流差異既不利于獲得較好的電流密度均一性和穩(wěn)定性，由于燈絲電流變化也不利于燈絲壽命，并且離子源中通常有多根燈絲，當(dāng)某一根燈絲最先到達(dá)使用壽命或者斷裂時(shí)，需要將多根燈絲同時(shí)更換新品，單次更換價(jià)格數(shù)萬元，因此，燈絲均等損耗下，均等達(dá)到最大使用壽命，提高燈絲使用率，尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種離子源、離子注入設(shè)備及離子源的離子分布調(diào)整方法，其能夠節(jié)省燈絲壽命，節(jié)約費(fèi)用，提升離子束電流密度均一性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一種離子源，包括：

腔室；

多個(gè)放電部件，設(shè)置在所述腔室內(nèi)，用于在加載電信號(hào)之后產(chǎn)生電子；

加速電極，設(shè)置在所述腔室內(nèi)，用于與所述放電部件之間產(chǎn)生電場(chǎng)，以對(duì)電子加速；

磁場(chǎng)產(chǎn)生部件，設(shè)置在所述腔室上，用于在所述腔室內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)；

氣體引入部，用于向所述腔室內(nèi)引入氣體，以與電子碰撞產(chǎn)生離子；

及，離子引出部，用于將所述腔室內(nèi)的離子引出；

所述離子源還包括：移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述放電部件通過所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)以可移動(dòng)地方式設(shè)置在所述腔室內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

滑動(dòng)軌道，設(shè)置在所述腔室內(nèi)；

滑塊，所述放電部件設(shè)置在所述滑塊上，所述滑塊設(shè)置在所述滑動(dòng)軌道內(nèi)，并能夠沿所述滑動(dòng)軌道移動(dòng)；

及，用于驅(qū)動(dòng)所述滑動(dòng)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)部件包括：

設(shè)置在所述滑動(dòng)軌道上的絲杠，所述滑塊設(shè)置在所述絲杠內(nèi)，并能夠與所述絲杠配合，沿所述絲杠移動(dòng)；

及，用于驅(qū)動(dòng)所述絲杠的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括罩設(shè)在所述滑動(dòng)軌道外的防塵罩。

進(jìn)一步的，所述滑動(dòng)軌道為一凹槽狀軌道，所述滑塊置于所述凹槽狀軌道內(nèi)，且在所述滑塊的相對(duì)兩側(cè)分別設(shè)置有能夠與所述凹槽狀軌道的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相配合，以在所述滑塊移動(dòng)過程中起密封作用的側(cè)密封組件。

進(jìn)一步的，每一所述放電部件單獨(dú)連接一所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使每一所述放電部件能夠單獨(dú)移動(dòng)位置。

進(jìn)一步的，所述放電部件包括用于在加載電流之后放出電子的燈絲，所述

燈絲包括：

燈絲本體，所述燈絲本體設(shè)置在所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并能夠被所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)；

燈絲電流源接線柱，設(shè)置在所述腔室外；

及，軟質(zhì)連接導(dǎo)線，所述軟質(zhì)連接導(dǎo)線連接所述燈絲本體及所述燈絲電流源接線柱。

一種離子注入設(shè)備，包括如上所述的離子源。

一種如上所述的離子源的離子分布調(diào)整方法，所述方法包括：

向離子源的多個(gè)放電部件上加載電信號(hào)，控制所述離子源的腔室內(nèi)產(chǎn)生離子；

監(jiān)測(cè)當(dāng)前離子源的腔室內(nèi)引出的離子束電流密度均一性狀態(tài)；