一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的制作方法

本技术属于半导体设备，具体涉及一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构。

背景技术：

1、离子注入机的传统离子源在使用过程中存在很多问题，包括1.离子源使用寿命短(通常寿命在100小时左右)，并且传统离子源在使用寿命的末端经常出现灯丝断裂，阴极打穿等现象。与此同时还会造成工艺作业突然中断，需要后续补打等非必要的麻烦。2.离子束电流太小且无法满足先进制成的工艺要求，传统离子源在使用过程中起弧相对比较困难，需要对离子源的各个部件施加相对大的能量才能萃取出比较少量的离子束。这就使得整个离子注入机的使用效率下降，进而影响产品的生产。3.离子束均匀性较差，且离子束上方存在缺角。传统的离子源对于离子束的均匀性有着很大的影响，并且越到离子源寿命的末期，离子束的均匀性越难控制。这就使得离子源的寿命进一步缩短，造成更多的停机困扰。4.起弧腔室的底部是平面型的，使得整个起弧腔室的容积相对较小，工艺气体的离化率相对较低。传统的离子源起弧腔室采用平面式设计，不能最大程度上优化起弧腔室的反应体积，使得通入起弧腔室的工艺气体不能充分离化。不仅浪费了大量的工艺气体，同时也使通入到起弧腔室中的大量工艺气体产生的副产物附着在离子源表面，进一步减少了离子源的使用寿命和离子束质量。

2、随着半导体工艺技术的发展和工艺要求的提高，设计和改造出一种低能耗，低维护，高稳定性，且能产生高质量离子束的离子源是意义重大的。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构。

2、依据本实用新型的技术方案，提供了一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其适用于离子注入机的离子源，所述离子注入机的离子源包括灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件；其中灯丝组件由灯丝夹、灯丝、耐热螺栓和灯丝能量供给杆共同组成；阴极组件由阴极、阴极套、第一阴极终端板、第二阴极终端板、阴极内衬套、阴极支架、锁紧螺栓、阴极能量供给杆共同组成；半圆筒型起弧腔室组件由阴极侧隔离板、反射极侧隔离板、半圆筒形隔离板、起弧腔室、起弧室外层盖板和起弧室内层盖板共同组成；半圆筒型起弧腔室组件采用半圆筒型腔室设计，反射极组件采用悬空的反射极设计。

3、进一步地，灯丝组件是使灯丝受热产生自由电子，所产生自由电子在电场的作用下进入阴极，进而轰击阴极组件。

4、更进一步地，阴极组件在接收来自灯丝电子的轰击后产生大量的自由电子，并在电场的作用下进入起弧腔室组件。

5、优选地，用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构包括灯丝夹、阴极绝缘器、灯丝、耐热螺栓和灯丝能量供给杆。

6、更优选地，耐热螺栓将2个灯丝夹固定到阴极绝缘件外侧，灯丝连接灯丝夹，并通过灯丝能量供给杆施加相应能量至灯丝，完成灯丝加热并产生电子。

7、另外地，所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构进一步包括阴极，将阴极插入支架的圆环中，用紧定螺丝锁紧。调整阴极位置，使紧定螺栓完全靠紧灯丝夹上孔道上的半圆形孔，锁紧螺栓。

8、优选地，将灯丝缓缓推入阴极中，将支架上的2个定位销压入阴极绝缘件的销孔中，使支架和阴极绝缘件紧贴，中间没有间隙。用螺栓锁紧支架和阴极绝缘件，将衬套旋到支架上，衬套与阴极同轴心推入。

9、进一步地，将螺栓拧松，调整阴极位置，使螺栓从半圆形孔中移出至长形孔位置，灯丝与阴极绝缘器内侧形成间距，锁紧螺丝；将校准平衡销插入起弧腔室的反射极端的定位销孔内。反射极端板上的定位销孔对准起弧腔室上的定位销，用螺栓和陶瓷螺母将反射极绝缘件安装到起弧腔室上，反射极绝缘件上的定位销孔对准定位销压入，使反射极绝缘件与端板紧贴。。

10、与现有技术相比，本实用新型的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构的有益技术效果如下：

11、1、本实用新型的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构为半圆筒型起弧腔室，简化了离子源的组装和保养流程。

12、2、本实用新型采用优化的灯丝和阴极组件，有效地延长了离子源的使用寿命，大大提高了离子注入机的产能。

13、3、本实用新型通过全新的研发设计，降低了离子源的能耗，提高了离子萃取的效率和束流的强度，进而提高了工艺产品的良率。

技术特征：

1.一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其适用于离子注入机的离子源，所述离子注入机的离子源包括灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件；其中灯丝组件由灯丝夹、灯丝、耐热螺栓和灯丝能量供给杆共同组成；阴极组件由阴极、阴极套、第一阴极终端板、第二阴极终端板、阴极内衬套、阴极支架、锁紧螺栓、阴极能量供给杆共同组成；半圆筒型起弧腔室组件由阴极侧隔离板、反射极侧隔离板、半圆筒形隔离板、起弧腔室、起弧室外层盖板和起弧室内层盖板共同组成；

2.如权利要求1所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，灯丝组件是使灯丝受热产生自由电子，所产生自由电子在电场的作用下进入阴极，进而轰击阴极组件。

3.如权利要求2所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，阴极组件在接收来自灯丝电子的轰击后产生大量的自由电子，并在电场的作用下进入起弧腔室组件。

4.如权利要求3所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构包括灯丝夹、阴极绝缘器、灯丝、耐热螺栓和灯丝能量供给杆。

5.如权利要求4所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，耐热螺栓将2个灯丝夹固定到阴极绝缘件外侧，灯丝连接灯丝夹，并通过灯丝能量供给杆施加相应能量至灯丝，完成灯丝加热并产生电子。

6.如权利要求5所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，其进一步包括阴极，将阴极插入支架的圆环中，用紧定螺丝锁紧，调整阴极位置，使紧定螺栓完全靠紧灯丝夹上孔道上的半圆形孔，锁紧螺栓。

7.如权利要求6所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，将灯丝缓缓推入阴极中，将支架上的2个定位销压入阴极绝缘件的销孔中，使支架和阴极绝缘件紧贴，中间没有间隙。

8.如权利要求7所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，用螺栓锁紧支架和阴极绝缘件，将衬套旋到支架上，衬套与阴极同轴心推入。

9.如权利要求8所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，将螺栓拧松，调整阴极位置，使螺栓从半圆形孔中移出至长形孔位置，灯丝与阴极绝缘器内侧形成间距，锁紧螺丝；将校准平衡销插入起弧腔室的反射极端的定位销孔内。

10.如权利要求9所述的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其特征在于，反射极端板上的定位销孔对准起弧腔室上的定位销，用螺栓和陶瓷螺母将反射极绝缘件安装到起弧腔室上，反射极绝缘件上的定位销孔对准定位销压入，使反射极绝缘件与端板紧贴。

技术总结
本技术提供一种用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构，其适用于离子注入机的离子源，所述离子注入机的离子源包括灯丝组件、阴极组件、半圆筒型起弧腔室组件、工艺气体通入组件、反射极组件；半圆筒型起弧腔室组件采用半圆筒型腔室设计，反射极组件采用悬空的反射极设计。本技术的用于离子注入机的离子源的起弧腔室结构为半圆筒型起弧腔室，简化了离子源的组装和保养流程；本技术有效地延长了离子源的使用寿命，大大提高了离子注入机的产能。

技术研发人员：黄才钧,李轩,夏世伟,李勇军,张长勇,张彦彬
受保护的技术使用者：北京凯世通半导体有限公司
技术研发日：20221231
技术公布日：2024/1/13