本發明公開一種具有改善的壽命的間接加熱式陰極離子源及伯納斯離子源。在某些實施例中，所述離子源是間接加熱式陰極離子源，所述間接加熱式陰極離子源包括腔室，所述腔室具有多個導電壁，所述間接加熱式陰極離子源具有陰極，所述陰極電連接到所述離子源的壁。在所述離子源的一個或多個壁上設置有電極。電極中的至少一個被相對于腔室的壁施加偏壓。在某些實施例中，被吸引到陰極的正離子較少，從而減少陰極經歷的濺射量。有利的是，使用這種技術會改善陰極的壽命。在另一實施例中，離子源包括伯納斯離子源，所述伯納斯離子源包括具有細絲的腔室，所述細絲的一個引線連接到離子源的壁。

本發明是2017年5月23日(中國國家申請日為2018年12月27日)所提出的中國國家申請號201780040167.2(國際申請號為PCT/US2017/033981)，發明名稱為《間接加熱式陰極離子源及伯納斯離子源》的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明的實施例涉及一種離子源，且更具體來說，涉及一種將陰極電連接到腔室的壁以改善離子源的壽命的間接加熱式陰極離子源及伯納斯離子源。

背景技術

可使用各種類型的離子源來生成在半導體處理設備中所使用的離子。舉例來說，伯納斯離子源是通過使電流通過設置在腔室中的細絲來工作。細絲發出電子來激發被引入到腔室中的氣體。可使用磁場來約束電子的路徑。在某些實施例中，電極也設置在腔室的一個或多個壁上。這些電極可被施加正偏壓或負偏壓，以控制離子及電子的位置，從而增大腔室中心附近的離子密度。提取開孔沿另一側設置且靠近腔室的中心，可經由所述提取開孔提取離子。

與伯納斯離子源相關的一個問題在于細絲的壽命。由于細絲暴露在腔室中，因此細絲會經受會縮短細絲壽命的濺射及其他現象。在一些實施例中，伯納斯離子源的壽命取決于細絲的壽命。

第二種類型的離子源是間接加熱式陰極(IHC)離子源。間接加熱式陰極離子源通過向設置在陰極后面的細絲供應電流來工作。細絲會發出熱電子(thermionic?electron)，熱電子朝陰極加速并對陰極進行加熱，此轉而會使陰極向離子源的腔室中發出電子。由于細絲受到陰極的保護，因此相對于伯納斯離子源來說，其壽命可延長。陰極設置在腔室的一端處。在與陰極相對的腔室的一端上通常設置有斥拒極(repeller)。陰極及斥拒極可被施加偏壓以斥拒電子，從而將電子向回朝腔室的中心引導。在一些實施例中，使用磁場來進一步將電子約束在腔室內。

在某些實施例中，電極也設置在腔室的一個或多個側壁上。這些電極可被施加正偏壓或負偏壓，以控制離子及電子的位置，從而增大腔室中心附近的離子密度。提取開孔沿另一側設置且靠近腔室的中心，可經由所述提取開孔提取離子。

與間接加熱式陰極離子源相關的一個問題在于陰極可具有有限的壽命。陰極在其背面上經受電子的轟擊，且在其正面上經受帶正電荷的離子的轟擊。離子轟擊會引起濺射，從而造成陰極的腐蝕。在許多實施例中，間接加熱式陰極離子源的壽命取決于陰極的壽命。在某些實施例中，來自等離子體的化學氣相沉積可使帶負電荷的陰極電連接到離子源的被接地的壁，從而導致離子源故障。

因此，壽命增加的離子源可為有益的。另外，如果離子源在用于產生電子的組件上經歷更少的濺射，也將是有利的。

發明內容

本發明公開一種具有改善的壽命的離子源。在某些實施例中，所述離子源是間接加熱式陰極離子源，所述間接加熱式陰極離子源包括腔室，所述腔室具有多個導電壁，所述間接加熱式陰極離子源具有陰極，所述陰極電連接到所述離子源的壁。在所述離子源的一個或多個壁上設置有電極。電極中的至少一個被相對于腔室的壁施加偏壓。在某些實施例中，被吸引到陰極的正離子較少，從而減少陰極經歷的濺射量。有利的是，使用這種技術會改善陰極的壽命。在另一實施例中，離子源包括伯納斯離子源，所述伯納斯離子源包括具有細絲的腔室，所述細絲的一個側連接到離子源的壁。