技术领域
[0001] 本
发明涉及微
电子及
半导体集成
电路制造领域，特别属于一种离子注入机台(VIISta Trident机台)中离子源头的结构。
背景技术
[0002] 当前，VIISta Trident机台主要用于离子注入(Implant)工艺中高强度注入条件的制程，机台主要分为离子源、束线部分、靶室及终端台三大部分。离子源是产生离子的地方，通常采用电子撞击气体分子或
原子产生离子。离子源主要由四部分组成，分别是气体箱、离子源头(source head)、高压吸极和离子源腔(source chamber)，其中离子源头包括起弧室(Arc chamber)、
蒸发器、
灯丝(filament)和反射极(Repeler)，灯丝、
阴极和反射极安装在起弧室内。
[0003] 图1示出了用于离子注入器的离子源头100的结构。如图1所示，离子源头100包限定预定空间的起弧室104、安装在起弧室的一侧处的阴极102、安装在阴极102的内部空间中的灯丝101、以及与阴极102相对安装的反射极103。
[0004] 灯丝101可以由高熔点金属(例如钨)制成，并且当通过从外部连接的电源流入的
电流加热到预定
温度时用于将
热电子发射到外部。阴极102与灯丝101间隔开一定距离。阴极
电压的高电位连接到阴极102，低电位连接到灯丝101，以在灯丝101和阴极102之间形成
电场，通过该电场，热电子从灯丝101被发射。热电子在阴极102聚集，再由起弧电压的高电位连接到起弧室104，低电位连接到阴极102之间以形成电场，从而电子再次从阴极102表面被发射。电子朝向由起弧室104限定的空间被发射。掺杂气体和运载气体通过气体入口105被引入到空间中。狭缝构件106设置成与气体入口相对。离子通过狭缝构件106被发射。
[0005] 电源单元连接到起弧室104以
加速从阴极102发射的电子。反射极103与起弧室104的一侧处的阴极102相对短接安装，并且用于反射从阴极102发射的被加速的电子，从而使离子分布在有限的空间内。磁体110a和110b可以安装在起弧室104的周围。磁体可以为电磁体，并且在存在
磁场的情况下，洛伦兹
力作用允许加速运动的电子在起弧室104内螺旋式运动。电子的螺旋式运动增大了电子将与气体颗粒碰撞的可能性，实现了高电离效率。
[0006] 供离子发射通过的狭缝构件106可以设置在起弧室104的上表面，并且气体入口105可以形成为与狭缝构件106相对。
[0007] 如图2所示，所述起弧室104是用
石墨材料制成的腔体，其包括石墨端板1041、石墨腔主体(图中未示出)，所述石墨端板1041设于石墨腔主体的端部。如图3所示，所述石墨腔主体1042的横截面(即与石墨端板平行的截面)大致呈“凹”型且顶部形成有弧形凹槽，所述石墨端板1041朝向所述石墨腔主体1042的侧面形成有凹槽，所述凹槽用于容纳纯钨小
挡板107。石墨端板1041和纯钨小挡板107的中心处均形成有通孔。反射极103包括反射部和
端子部，其用于增加电子与气体分子碰撞的机会，使气体分子充分
离子化，产生更多的离子。反射极103的端子部穿过石墨端板1041和纯钨小挡板107中心处的通孔，但是端子部与石墨端板1041和纯钨小挡板107不
接触。
[0008] 离子源头的使用寿命代表着离子注入机的最短工作寿命，其影响因素有灯丝断开(filament open)、阴极
短路(bais short)、起弧室短路(Arc short)，其中起弧室短路占了绝大多数。原因在于，离子注入制程工艺中
碳C、锗Ge的注入剂量以及注入
频率偏高，这两种元素容易形成粘性剥离现象(peeling)，这种导电的粘性碎屑会粘附在起弧室中造成起弧室短路。
[0009] 在实际的离子注入工艺过程中，机台会发生非正常的停机，经研究，离子源头中的反射极103和纯钨小挡板107之间极易发生peeling现象，造成反射极103与起弧室104之间导通，形成起弧电压短路(Arc voltage short)，造成机台停机。在这种情况下，为了解决机台停机问题，只能进行离子源的维修，这就导致维修保养周期缩短，增加了维修的消耗品开支，而且对离子源进行维修需要24小时后才能再次复机生产，这样阻碍了机台正常跑货，造成产能下降。
发明内容
[0010] 本发明要解决的技术问题是提供一种离子注入机台中离子源头的结构，可以解决现有离子源头中反射极和纯钨小挡板发生peeling导致机台停机的问题。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供的离子注入机台中离子源头的结构，包括起弧室、反射极和纯钨小挡板，所述起弧室包括石墨端板和石墨腔主体，所述石墨端板形成有凹槽，所述石墨腔主体压装在所述纯钨小挡板和所述石墨端板上，所述纯钨小挡板和所述石墨端板之间设有第一绝缘挡板，所述纯钨小挡板和所述石墨腔主体靠近所述石墨端板的端部之间设有第二绝缘挡板，所述第一绝缘挡板和所述第二绝缘挡板的中心处均形成有供反射极的端子部穿过的通孔。
[0012] 其中，所述第一绝缘挡板嵌装在所述石墨端板的凹槽中，且所述第一绝缘挡板形成有容纳所述纯钨小挡板的凹槽。
[0013] 进一步的，所述第一绝缘挡板包括顶板、
底板、前侧板、后侧板和左侧板，所述顶板、底板、前侧板和后侧板均垂直于所述左侧板，所述左侧板与所述顶板、底板、前侧板和后侧板围成容纳所述纯钨小挡板的凹槽。
[0014] 优选的，所述第一绝缘挡板的前侧板和后侧板还形成有向
外延伸的翼片。
[0015] 其中，所述第二绝缘挡板的形状与所述石墨腔主体靠近石墨端板的端部形状相同。
[0016] 其中，所述第二绝缘挡板仅位于所述石墨腔主体与所述纯钨小挡板相接触的部分内。
[0017] 其中，所述第一绝缘挡板由
石英或陶瓷制成。
[0018] 其中，所述第二绝缘挡板由石英或陶瓷制成。
[0019] 其中，所述反射极的端子部外壁与所述第一绝缘挡板中心处的通孔孔壁之间有空隙。
[0020] 其中，所述反射极的端子部外壁与所述第二绝缘挡板中心处的通孔孔壁之间有空隙。
[0021] 其中，所述石墨端板的通孔中心、所述第一绝缘挡板的通孔中心、所述纯钨小挡板的通孔中心、所述第二绝缘挡板的通孔中心在同一直线上。
[0022] 与现有的离子注入机台的离子发生装置相比，本发明对离子源头进行改进，其中在起弧室的石墨端板与纯钨小挡板之间增设第一绝缘挡板，同时在纯钨小挡板与石墨腔主体之间增设第二绝缘挡板，这样可以解决peeling发生时反射极与纯钨小挡板导通而导致反射极与起弧室之间导通的问题，实现反射板与纯钨小挡板的真正绝缘，从而有效解决了因起弧室短路而导致的非正常停机问题，延长了离子源头的使用寿命以及机台的维修周期。
附图说明
[0023] 图1为离子注入机台中离子源头的结构示意图；
[0024] 图2为现有离子源头中起弧室的石墨端板处的部件分解示意图；
[0025] 图3为离子源头中起弧室的石墨腔主体的结构示意图；
[0026] 图4为本发明的离子源头中起弧室的石墨端板处的部件分解示意图。
[0027] 其中附图标记说明如下：
[0028] 100为离子源头；101为灯丝；102为阴极；103为反射极；104为起弧室；1041为石墨端板；1042为石墨腔主体；105为气体入口；106为狭缝构件；107纯钨小挡板；108为第一绝缘挡板；109为第二绝缘挡板；110a、110b为磁体。
具体实施方式
[0029] 以下通过特定的具体
实施例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本
说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰语变更。
[0030] 需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外……)仅用于解释在某一特定
姿态下各部件之间的相对
位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0031] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 实施例一
[0033] 在本实施例中，离子注入机台中离子源头的结构，包括起弧室、反射极103和纯钨小挡板107，所述起弧室包括石墨端板1041和石墨腔主体，所述石墨端板形成有凹槽，所述石墨腔主体压装在所述纯钨小挡板和所述石墨端板上，如图4所示，所述纯钨小挡板107和所述石墨端板1041之间设有第一绝缘挡板108，所述纯钨小挡板107和所述石墨腔主体靠近所述石墨端板1041的端部之间设有第二绝缘挡板109，所述第一绝缘挡板108和所述第二绝缘挡板109的中心处均形成有供反射极103的端子部穿过的通孔。
[0034] 在现有的离子源头结构中，纯钨小挡板107直接安装在石墨端板1041的凹槽中，石墨腔主体压装在纯钨小挡板和石墨端板上，在反射极和纯钨小挡板之间发生peeling时，反射极和起弧室之间就会导通，形成起弧室短路Arc short。由于纯钨小挡板是用纯钨做成，其耐高温，物理性质稳定，不吸收离子，而将纯钨小挡板换成绝缘材料会导致起弧室内不能实现正常起弧。因此不可以将纯钨小挡板换成绝缘材料。
[0035] 在本实施例中，在起弧室的石墨端板与纯钨小挡板之间增设第一绝缘挡板，同时在纯钨小挡板与石墨腔主体之间增设第二绝缘挡板，这样可以解决peeling发生时反射极与纯钨小挡板导通而导致反射极与起弧室之间导通的问题，实现反射板与纯钨小挡板的真正绝缘，从而有效解决了因起弧室短路Arc short而导致的非正常停机问题，延长了离子源头的使用寿命以及机台的维修周期。
[0036] 经过验证，在纯钨小挡板107的两侧分别增加第一绝缘挡板108和第二绝缘挡板109之后，通过万用表测试得到纯钨小挡板与起弧室内侧外侧皆为绝缘，用
导线将反射极与纯钨小挡板之间相连，此时再次测量反射极与起弧室之间仍然绝缘，将离子源头组装好，再用万用表检测灯丝、阴极、起弧室之间皆绝缘。将离子源头装入机台，正常维修保养后复机，检验其寿命，大于250H，有效避免了
电弧短路情况的发生。
[0037] 实施例二
[0038] 在实施例一的
基础上，本实施例对第一绝缘挡板和第二绝缘挡板的结构进一步说明。
[0039] 如图4所示，所述第一绝缘挡板108嵌装在所述石墨端板1041的凹槽中，且所述第一绝缘挡板108形成有容纳所述纯钨小挡板107的凹槽。
[0040] 进一步的，所述第一绝缘挡板包括顶板、底板、前侧板、后侧板和左侧板，所述顶板、底板、前侧板和后侧板均垂直于所述左侧板，所述左侧板与所述顶板、底板、前侧板和后侧板围成容纳所述纯钨小挡板的凹槽。
[0041] 如图4所示，第一绝缘挡板108的前侧板和后侧板还形成有向外延伸的翼片，这样便于第一绝缘挡板与石墨端板的安装，即第一绝缘挡板的顶板、底板、前侧板、后侧板和左侧板位于所述石墨盖板的凹槽中，两个翼片位于所述石墨盖板的凹槽外。
[0042] 如图4所示，所述第二绝缘挡板的形状与所述石墨腔主体靠近石墨端板的端部形状相同，即第二绝缘挡板为顶部形成有U形孔或弧形孔的方形板。
[0043] 进一步的，所述第二绝缘挡板仅位于所述石墨腔主体与所述纯钨小挡板相接触的部分内，即所述石墨腔主体与所述纯钨小挡板相交的部分内。
[0044] 其中，所述第一绝缘挡板由石英或陶瓷制成，优选的，采用陶瓷制成。
[0045] 其中，所述第二绝缘挡板由石英或陶瓷制成，优选的，采用陶瓷制成。
[0046] 所述反射极的端子部与所述第一绝缘挡板的通孔、第二绝缘挡板的通孔均不接触，即反射极的端子部外壁与所述第一绝缘挡板中心处的通孔孔壁和所述第二绝缘挡板中心处的通孔孔壁之间均有空隙。
[0047] 所述石墨端板的通孔中心、所述第一绝缘挡板的通孔中心、所述纯钨小挡板的通孔中心、所述第二绝缘挡板的通孔中心在同一直线上。
[0048] 在本实施例中，利用绝缘挡板将纯钨小挡板与外侧的起弧室之间隔离开，在peeling发生的情况下反射板与纯钨小挡板导通，也不会造成反射板与起弧室之间导通，这样也就延长了离子源头的寿命，而且绝缘材料不与离子直接接触，因此可以直接循环使用。
[0049] 以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对第一绝缘挡板的形状和第二绝缘挡板的形状等做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。
