离子源处于操作时，通过灯丝电流可W将灯丝1030电阻式地加热至在2200°C量 级的热离子发射溫度。
[0179] 由灯丝1030发射的电子由灯丝1030及阴极1020之间的偏置电压VB加速，从而轰击 与加热阴极1020。阴极1020由电子轰击而加热至热离子发射溫度。由阴极1020发射的电子 由电弧电压加速，并且在电弧腔室1014内离子化来自气体源的气体分子，W产生等离子体 放电。由磁场造成电弧腔室1014内的电子遵循螺旋轨迹。由于电子的入射，反射电极1022建 立负电荷，并且最终具有足够的负电荷W将电子排斥穿回电弧腔室1014,从而产生额外的 离子化碰撞。
[0180] 电弧腔室1010由离子源主体1150与电弧腔室基座支撑。作为离子源主体1150的部 分的板限定出离子源真空区域与外部环境之间的边界。管路1160提供电弧腔室1014的气体 入口 1034与气体源之间的连接。
[0181] 通过传导支撑构件1170与绝缘体1172,将反射电极1022安装到电弧腔室基座上。 由绝缘体将反射电极1022与电弧腔室1010电隔离。
[0182] 阴极组件包括阴极1020、灯丝1030 W及夹具组件1210,该夹具组件用于将阴极 1020与灯丝1030安装成固定的空间关系，并且用于传导至阴极1020与灯丝1030的电能。阴 极1020安装在电弧腔室外壳1010-端的开口中，但并不与电弧腔室外壳1010物理接触。优 选地，位于阴极1020与电弧腔室外壳1010之间的间隙具有大约0.050英寸的量级。
[0183] 在阴极1020与电弧腔室外壳1010之间存在间隙。灯丝1030的加热循环位于杯状腔 1240内，并且最小化等离子体从电弧腔室1014至灯丝1030的迁移。
[0184] 离子源还可W包括屏蔽件1400。屏蔽件1400基本上包围电弧腔室1014外部接近阴 极1020与灯丝1030的区域1402。屏蔽件1400用于在阴极1020与灯丝1030附近形成对于电子 与等离子体的屏障。屏蔽件1400基本上包围区域1402,在某种意义上形成了对于电子与等 离子体的屏障但并不密封区域1402。
[0185] 屏蔽件1400可具有箱状结构并且可由难烙的金属制造。屏蔽件1400包括两层主壁 1410、顶壁1412、第一侧壁1414与第二侧壁(未图示）。两层主壁1410使得屏蔽件1400能够与 灯丝夹具电且机械地连接，但与阴极夹具1300间隔开。应当理解，可W利用不同的屏蔽件配 置。例如，屏蔽件1400可具有平坦的主壁，并且可W安装到使用支座的灯丝夹具。而且，屏蔽 件1400可W安装到离子源的另一元件。
[01化]夹具组件1210可包括阴极夹具1300、灯丝夹具W及绝缘块1310。阴极夹具1300W 及灯丝夹具在固定位置安装至绝缘块1310,并彼此电隔离。
[0187] 离子源还可W包括绝缘块1310与阴极1020之间的绝缘体屏蔽件1460。绝缘体屏蔽 件1460可W是附接到离子源主体1150的难烙的金属元件。绝缘体屏蔽件1460具有截切部， W提供与阴极夹具1300及灯丝夹具的电隔离。绝缘体屏蔽件1460抑制绝缘块1310上的沉积 物累积，该沉积物累积可能在一个或多个的阴极夹具1300与灯丝夹具之间产生短路。
[0188] 图16是针对使用NFsW从离子源腔室表面去除棚残余物的清洗操作的束电流(mA) 作为经过时间(min)的函数的曲线图，该曲线图示出了通过流入NF3蒸气能够去除棚残余 物。该测试的操作条件包括1.5sccm的NF3气体流量、14抓的电弧功率（电弧电压= 100伏特、 电弧电流=1.45安培）、20mA的源束电流、W及40kV的提取电压。图16中的曲线包括对于BF2 +、BF+及B+的作为时间的函数的束电流曲线。通过当清洗气体流入离子源时运些束电流急剧 减少，而观察到清洗的证明。清洗气体有效地与棚残余物反应，生成挥发性氣化棚，该氣化 棚随后在电弧腔室等离子体中离子化，产生了图16中所示的各种束电流。除了针对源束电 流20mA获得的S组曲线外，当电弧腔室功率增加到200W时示出了额外的BF 2+数据，并产生了 相关联的源束电流30mA。额外的功率还有助于增强清洗气体的清洗效果。
[0189] 在该操作示例中，NF3未与B2F4共流，而是在观察到沉积物的B2F4测试后流入。可视 地观察到沉积物的去除，并且所观察到的去除设及BF/及B+离子的衰减(参见图16左下方部 分的曲线），该BF/及B+离子通过由N的与棚沉积物之间的反应生成的BF3,形成在离子源中。
【主权项】
1. 一种用于硼离子注入的掺杂气体成分供应器，所述供应器选自由以下构成的组： (A) 包含硼掺杂成分的气体存储与分配容器，所述硼掺杂成分包括与稀释、反应和/或 清洗气体混合的B2F 4;以及 (B) 气体供应套件，其包括（i)包含B2F4的第一气体存储与分配容器，以及（ii)包含稀 释、反应和/或清洗气体中的任一种或多种气体的第二气体存储与分配容器。2. 根据权利要求1所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述稀释、反应和/或清洗气体包 括含硼的稀释、反应和/或清洗气体。3. 根据权利要求2所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述含硼的稀释、反应和/或清洗 气体包括B2H6、B 5H9、BF3、B3F5、BHF 2与冊2F中的至少一种。4. 根据权利要求2所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述含硼的稀释、反应和/或清洗 气体包括B2H6、B 5H9与BF3中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述稀释气体包括惰性气体。6. 根据权利要求1所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述稀释气体包括Ar、N2、Xe、 XeF2、H2、CH4与NH3中的至少一种。7. 根据权利要求1 (A)所述的掺杂气体成分供应器。8. 根据权利要求7所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述气体存储与分配容器包含与 稀释气体混合的B2F4。9. 根据权利要求7所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述气体存储与分配容器包含与 反应气体混合的B2F4。10. 根据权利要求7所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述气体存储与分配容器包含 与清洗气体混合的B2F4。11. 根据权利要求7所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述稀释、反应和/或清洗气体 包括含硼的稀释、反应和/或清洗气体。12. 根据权利要求11所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述含硼的稀释、反应和/或清 洗气体包括B2H 6、B5H9、BF3、B3F 5、BHF2与冊2F中的至少一种。13. 根据权利要求7所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述含硼的稀释、反应和/或清 洗气体包括B2H6、B 5H9与BF3中的至少一种。14. 根据权利要求7所述的掺杂气体成分供应器，其中，B2F4与稀释气体混合。15. 根据权利要求14所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述稀释气体包括惰性气体。16. 根据权利要求14所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述稀释气体包括Ar、N2、Xe、 XeF2、H2、CH4与NH3中的至少一种。17. 根据权利要求1(B)所述的掺杂气体成分供应器。18. 根据权利要求17所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述第二气体存储与分配容器 包含稀释气体。19. 根据权利要求17所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述第二气体存储与分配容器 包含反应气体。20. 根据权利要求17所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述第二气体存储与分配容器 包含清洗气体。21. 根据权利要求17所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述第二气体存储与分配容器 包含含硼的稀释、反应和/或清洗气体。22. 根据权利要求21所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述含硼的稀释、反应和/或清 洗气体包括B2H 6、B5H9、BF3、B3F 5、BHF2与冊2F中的至少一种。23. 根据权利要求21所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述含硼的稀释、反应和/或清 洗气体包括B2H 6、B5H9与BF3中的至少一种。24. 根据权利要求17所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述第二气体存储与分配容器 包含惰性气体。25. 根据权利要求17所述的掺杂气体成分供应器，其中，所述第二气体存储与分配容器 包含Ar、N2、Xe、XeF2、H2、CH4与順3中的至少一种。26. -种用于增强离子注入系统的操作的方法，包括提供一种根据权利要求1所述的掺 杂气体成分供应器以用于所述离子注入系统中。27. -种离子注入系统，包括： 离子源腔室，设置为对其中的气体进行离子化；以及 至少一个气体源容器，设置为将气体供应至所述离子源腔室，其中，所述气体包括从 8#4』出9、8心、8册2与冊#中选择的至少一种硼化合物。28. 根据权利要求27所述的离子注入系统，其中，所述至少一个气体源容器将B2F4供应 至所述离子源腔室，并且所述气体还包括B 2H6。29. 根据权利要求28所述的离子注入系统，其中，B2F4和B2H6从不同的气体源容器共同流 至所述离子源腔室。30. 根据权利要求28所述的离子注入系统，其中，B2F4和B2H6彼此混合地流至所述离子源 腔室。31. -种在衬底中注入离子的方法，包括:将气体供应至离子源腔室以生成离子化掺杂 物料；以及在所述衬底中注入离子化掺杂物料，其中，所述气体包括从B 2F4、B5H9、B3F5、BHF 2 与BH2F中选择的至少一种硼化合物。32. 根据权利要求31所述的方法，其中，所述气体包括B2F4并且所述气体还包括B2H6。33. 根据权利要求32所述的方法，其中，B2F4和B2H6从不同的气体源容器共同流至所述离 子源腔室。34. 根据权利要求32所述的方法，其中，B2F4和B2H6彼此混合地流至所述离子源腔室。
【专利摘要】一种离子注入系统及方法，提供掺杂气体馈送线路中掺杂气体的冷却，以对抗由于电弧腔室生成的热量而造成掺杂气体的加热与分解,例如使用诸如B2F4的硼源材料，或其它BF3的替代物。在此描述了各种电弧腔室热管理的设置，以及等离子体特性的改变、特定流动设置、清洗处理过程、功率管理、平衡偏移、提取光学器件的最优化、流动通道中的沉积物的探测，以及源寿命的最优化，以实现离子注入系统的有效操作。
【IPC分类】H01J37/317, H01J37/08
【公开号】CN105702547
【申请号】CN201610048444
【发明人】E·E·琼斯, S·N·叶德弗, 唐瀛, B·L·钱伯斯, R·凯姆, J·D·斯威尼, O·拜尔, 邹鹏
【申请人】安格斯公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2010年10月25日
【公告号】CN102668016A, CN102668016B, EP2494581A2, EP2494581A4, EP2494581B1, US8796131, US9111860, US20120252195, US20140342538, US20150357152, WO2011056515A2, WO2011056515A3