【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及离子注入系统，更具体地涉及一种离子源，其具有多个间接加热阴极，该间接加热阴极选择性地电耦合到灯丝电源以增加离子源的寿命。
技术介绍
1、在半导体器件的制造中，采用离子注入以利用杂质来掺杂半导体。离子注入系统通常用于用来自离子束的离子来掺杂工件，例如半导体晶片，以便在集成电路的制造过程中生成n型或者p型材料掺杂，或者形成钝化层。这种射束处理通常用于以预定能级和受控的浓度选择性地将特定掺杂剂材料的杂质注入晶片，以在集成电路的制造过程中产生半导体材料。在用于掺杂半导体晶片时，离子注入系统将选定的离子种类注入至工件中以产生所需的非本征材料。举例而言，注入从源材料(如，锑、砷或磷)产生的离子而产生“n型”非本征材料晶片，而“p型”非本征材料晶片通常由源材料(如，硼、镓或铟)产生的离子产生。
2、典型的离子注入机包括离子源、离子提取装置、质量分析装置、射束输送装置和晶片处理装置。离子源产生所需的原子或分子掺杂剂种类的离子。这些离子由提取系统(通常是一组电极)从源中提取，该提取系统向来自源的离子流供能并引导其流动，从而形成离子束。在质量分析装置中从离子束中分离出所需的离子，该质量分析装置通常是对所提取的离子束进行质量分散或分离的磁偶极子。射束输送装置通常是包含一系列聚焦装置的真空系统，该射束输送装置将离子束输送到晶片处理装置，同时保持或改善离子束的所需特性。最后，半导体晶片经由晶片处置系统转移到晶片处理装置中和从晶片处理装置中转移出来，该晶片处置系统可以包括一个或多个机器手臂，用于将待处理的晶片置于离子束前，以
3、离子源(通常称为电弧放电离子源)产生用于注入机的离子束，并且可以包括用于产生离子的加热灯丝阴极，这些离子成形为用于晶圆处理的适当离子束。举例而言，授予sferlazzo等人的第5，497，006号美国专利公开了一种离子源，该离子源具有由基底支撑并且相对于气体限制室定位的阴极，用于将电离电子喷射到气体限制室。sferlazzo等人所公开的阴极是管状导电体，其具有部分延伸到气体限制室中的端盖。灯丝支撑在管状体内并发射电子，该电子通过电子轰击来加热端盖，从而热电离地将电离电子发射到气体限制室中。
4、通常，灯丝位于腔室的一侧。在诸多流行的离子源中，实施了间接加热阴极(indirectly heated cathode，ihc)，其中钨帽位于灯丝上，并且由此灯丝加热该钨帽，而该钨帽保护灯丝以增加离子源的寿命。然而，随着时间的推移，该钨帽或阴极会被溅射掉。这样，帽的厚度会做的很大，由此灯丝加热到高温以发射大量的电子。因此，在这种情况下，帽像灯丝一样起到发射电子的作用，但是由于其厚度很大，可以获得更长的寿命。
5、离子源的寿命是离子注入机关注的重要问题，其中离子源的故障可能导致不必要的定期维护和停机时间。举例来说，阴极故障通常是影响离子源寿命的主要因素，特别是当形成多电荷砷离子束时。
技术实现思路
1、因此，本公开提供了一种用于增加离子源的效率和寿命的各种系统和方法。因此，以下给出了本公开的简化概述，以便提供对本专利技术的一些方面的基本理解。本概述不是本专利技术的广泛概述。其既不旨在识别本专利技术的关键或重要元素，也不旨在描绘本专利技术的范围。其目的在于以简化形式给出本专利技术的一些概念，作为随后呈现的更详细描述的序言。
2、根据本公开的一个方面，提供了一种用于离子注入系统的离子源，其中离子源包括电弧室，其具有第一端和第二端。例如，与电弧室的第一端相关联的第一阴极包括第一阴极主体和布置在第一阴极主体内的第一灯丝。例如，第一阴极限定第一间接加热阴极。例如，与电弧室的第二端相关联的第二阴极包括第二阴极主体和布置在第二阴极主体内的第二灯丝。例如，第二阴极限定第二间接加热阴极。
3、根据一个示例，提供了灯丝电源，并且灯丝开关被配置为基于灯丝开关的位置选择性地将灯丝电源分别电耦合到第一灯丝和第二灯丝中的每一个。例如，进一步提供了控制器，且控制器被配置为控制灯丝开关的位置，以基于一个或多个预定标准在多个切换周期内使灯丝电源的选择性电耦合在第一灯丝和第二灯丝之间交替。
4、举例而言，一个或多个预定标准可以包括灯丝电源电耦合到第一灯丝的相应的第一预定持续时间和灯丝电源电耦合到第二灯丝的第二预定持续时间。例如，一个或多个预定标准还可以包括灯丝电源在多个切换周期内电耦合到第一灯丝的第一总时间和灯丝电源在多个切换周期内电耦合到第二灯丝的第二总时间。在一个示例中，对于多个切换周期中的至少一个，第一灯丝的电耦合的第一预定持续时间和第二灯丝的电耦合的第二预定持续时间可以彼此不同。在另一示例中，第一总时间和第二总时间大致相等。在又一示例中，一个或多个预定标准可以包括第一阴极主体和第二阴极主体的一个或多个相应壁的预定厚度。
5、根据另一示例方面，第一阴极主体和第二阴极主体是相同的。在另一示例方面，第一阴极主体包括面向电弧室的第二端的第一端壁，并且第二阴极主体包括面向电弧室的第一端的第二端壁。第一端壁具有第一壁厚度，第二端壁具有第二壁厚度，并且其中第二壁厚度大于第一壁厚度。
6、根据另一示例，灯丝开关包括继电器，其中控制器被配置为经由继电器的控制使灯丝电源的电耦合在第一灯丝和第二灯丝之间交替。
7、在又一示例中，离子源还包括阴极电源和阴极开关，阴极开关被配置为至少部分地基于阴极开关的位置选择性地将阴极电源分别电耦合到第一阴极和第二阴极中的每一个。例如，控制器可进一步被配置为至少部分地基于灯丝开关的位置控制阴极开关的位置。
8、根据另一示例性方面，提供了一种用于离子注入系统的离子源，该离子源包括电弧室，其具有第一端以及与第一端相对的第二端。例如，第一阴极定位于邻近电弧室的第一端，其中第一阴极包括第一阴极主体，其具有面向电弧室的第二端的第一端壁，和第一灯丝，其布置在第一阴极主体内。例如，第二阴极定位于邻近电弧室的第二端，其中第二阴极包括第二阴极主体，其具有面向电弧室的第一端的第二端壁，和第二灯丝，其布置在第二阴极主体内。
9、在本示例中，进一步提供灯丝电源和灯丝开关，其中灯丝开关被配置为基于灯丝开关的位置选择性地将所述灯丝电源分别电耦合到第一灯丝和第二灯丝中的每一个。控制器进一步被配置为控制灯丝开关的位置，以基于一个或多个预定标准在多个切换周期内使灯丝电源的电耦合在第一灯丝和第二灯丝之间交替。
10、例如，一个或多个预定标准可以包括灯丝电源在多个切换周期内电耦合到第一灯丝的第一总时间，以及灯丝电源在多个切换周期内电耦合到第二灯丝的第二总时间，其中第一总时间和第二总时间大致相等。
11、例如，一个或多个预定标准可以包括针对多个切换周期中的至少一个周期的第一灯丝的运行的第一预定持续时间，和多个切换周期中的至少一个周期的第二灯丝的运行的第二预定持续时间，其中第一灯丝的运行的第一预定持续时间和第二灯丝的运行的第二预定持续时间彼此不同。然而，在一示例中，在多个切换周期内，通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于离子注入系统的离子源，所述离子源包括：
2.根据权利要求1所述的离子源，其中，所述一个或多个预定标准包括与每一个相应的切换周期关联的第一预定持续时间和第二预定持续时间，其中所述灯丝电源在所述相应的切换周期内的第一预定持续时间电耦合到所述第一灯丝，并且其中所述灯丝电源在所述相应的切换周期内的第二预定持续时间电耦合到所述第二灯丝。
3.根据权利要求2所述的离子源，其中，所述一个或多个预定标准还包括所述灯丝电源在所述多个切换周期内电耦合到所述第一灯丝的第一总时间，以及所述灯丝电源在所述多个切换周期内电耦合到所述第二灯丝的第二总时间。
4.根据权利要求3所述的离子源，其中所述第一总时间和所述第二总时间大致相等。
5.根据权利要求2所述的离子源，其中对于多个切换周期中的至少一个，所述第一预定持续时间和所述第二预定持续时间彼此不同。
6.根据权利要求1所述的离子源，其中所述一个或多个预定标准包括所述第一阴极主体和所述第二阴极主体的一个或多个相应壁的预定厚度。
7.根据权利要求1所述的离子源，其中所述第一阴极主
8.根据权利要求1所述的离子源，其中所述第一阴极主体包括面向所述电弧室的第二端的第一端壁，其中所述第二阴极主体包括面向所述电弧室的第一端的第二端壁，其中所述第一端壁具有第一壁厚度，其中所述第二端壁具有第二壁厚度，并且其中所述第二壁厚度大于所述第一壁厚度。
9.根据权利要求1所述的离子源，其中所述灯丝开关包括继电器，其中所述控制器被配置为经由所述继电器的控制使所述灯丝电源的电耦合在所述第一灯丝和所述第二灯丝之间交替。
10.根据权利要求1所述的离子源，还包括：
11.一种用于离子注入系统的离子源，所述离子源包括：
12.根据权利要求11所述的离子源，其中，所述一个或多个预定标准包括所述灯丝电源在所述多个切换周期内电耦合到所述第一灯丝的第一总时间，以及所述灯丝电源在所述多个切换周期内电耦合到所述第二灯丝的第二总时间，其中所述第一总时间和所述第二总时间大致相等。
13.根据权利要求11所述的离子源，其中，所述一个或多个预定标准包括针对所述多个切换周期中的至少一个切换周期的所述第一灯丝的运行的相应的第一预定持续时间和针对所述多个切换周期中的至少一个切换周期的所述第二灯丝的运行的第二预定持续时间，其中所述第一灯丝的运行的第一预定持续时间和所述第二灯丝的运行的第二预定持续时间彼此不同。
14.根据权利要求11所述的离子源，其中所述一个或多个预定标准包括所述第一端壁和所述第二端壁中的一个或多个的预定厚度。
15.根据权利要求11所述的离子源，其特征在于，其中所述第一端壁具有第一壁厚度，其中所述第二端壁具有第二壁厚度，且其中所述第二壁厚度大于所述第一壁厚度。
16.根据权利要求11所述的离子源，还包括：
17.一种用于增加离子源的寿命的方法，所述方法包括以下动作：
18.根据权利要求17所述的方法，其中，动作(c)在第一预定持续时间执行，且其中动作(e)在第二预定持续时间执行，其中所述第一预定持续时间和所述第二预定持续时间基于动作(g)中执行的重复而选择性地可变。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述一个或多个预定标准包括所述灯丝电源电耦合到所述第一灯丝的第一总时间和所述灯丝电源电耦合到所述第二灯丝的第二总时间中的一个或多个。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一总时间和所述第二总时间大致相等。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于离子注入系统的离子源，所述离子源包括：
2.根据权利要求1所述的离子源，其中，所述一个或多个预定标准包括与每一个相应的切换周期关联的第一预定持续时间和第二预定持续时间，其中所述灯丝电源在所述相应的切换周期内的第一预定持续时间电耦合到所述第一灯丝，并且其中所述灯丝电源在所述相应的切换周期内的第二预定持续时间电耦合到所述第二灯丝。
3.根据权利要求2所述的离子源，其中，所述一个或多个预定标准还包括所述灯丝电源在所述多个切换周期内电耦合到所述第一灯丝的第一总时间，以及所述灯丝电源在所述多个切换周期内电耦合到所述第二灯丝的第二总时间。
4.根据权利要求3所述的离子源，其中所述第一总时间和所述第二总时间大致相等。
5.根据权利要求2所述的离子源，其中对于多个切换周期中的至少一个，所述第一预定持续时间和所述第二预定持续时间彼此不同。
6.根据权利要求1所述的离子源，其中所述一个或多个预定标准包括所述第一阴极主体和所述第二阴极主体的一个或多个相应壁的预定厚度。
7.根据权利要求1所述的离子源，其中所述第一阴极主体和所述第二阴极主体是相同的。
8.根据权利要求1所述的离子源，其中所述第一阴极主体包括面向所述电弧室的第二端的第一端壁，其中所述第二阴极主体包括面向所述电弧室的第一端的第二端壁，其中所述第一端壁具有第一壁厚度，其中所述第二端壁具有第二壁厚度，并且其中所述第二壁厚度大于所述第一壁厚度。
9.根据权利要求1所述的离子源，其中所述灯丝开关包括继电器，其中所述控制器被配置为经由所述继电器的控制使所述灯丝电源的电耦合在所述第一灯丝和所述第二灯丝之间交替。
10.根据权利要求1所述的离子源，还包括：
11.一种用于离子...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·普拉托维，奈尔·巴森，乔纳森·大卫，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：
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