(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201680060705.X
(22)申请日 2016.09.23
(30)优先权数据
62/245,567 2015.10.23 US
14/972,412 2015.12.17 US
(85)PCT国际申请进入国家阶段日
2018.04.17
(86)PCT国际申请的申请数据
PCT/US2016/053361 2016.09.23
(87)PCT国际申请的公布数据
WO2017/069912 EN 2017.04.27
(71)申请人 瓦里安半导体设备公司
地址 美国麻萨诸塞州格洛斯特郡都利路35
号
(72)发明人 丹尼尔·艾凡瑞朵 可劳斯·贝克
大卫·阿克曼 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理有限公司 11205代理人 杨文娟 臧建明(51)Int.Cl.H01J 27/02(2006.01)H01J 27/08(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开一种具有经提高的寿命的间接
源的相对的端上的反射极。偏压电极安置在所述
离子源的一或多个侧上。相对于所述腔室而被施
加至所述阴极、所述反射极及所述电极中的至少
一者的偏压随时间的推移而改变。在某些实施例
始。随着时间的推移，这种电压可降低，但仍维持
目标离子束电流。有利地，使用这种技术，所述阴
极的寿命得到提高。权利要求书2页 说明书6页 附图4页CN 108140524 A 2018.06.08
C N 108140524
A
1.一种间接加热式阴极离子源，包括：
腔室，所述腔室中引入有气体；
阴极，安置在所述腔室的一端上；
反射极，安置在所述腔室的相对的端处；以及
至少一个电极，沿所述腔室的一侧安置；
其中相对于所述腔室而被施加至所述阴极、所述反射极及所述至少一个电极中的至少一者的电压随时间的推移而改变。
2.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，所述电压随时间的推移而降低。
3.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，还包括控制器，其中所述控制器监视所述间接加热式阴极离子源的运行时数且基于时数来确定欲被施加的所述电压。
4.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，还包括控制器，所述控制器与电流测量系统进行通信，
其中所述测量系统对通过提取孔自所述间接加热式阴极离子源提取的离子束的电流进行测量，且所述控制器基于经测量的所述离子束的电流来调节欲被施加的所述电压。
5.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，将所述电压施加至所述至少一个电极。
6.根据权利要求1所述的间接加热式阴极离子源，所述阴极、所述反射极及所述至少一个电极中的至少一者最初形成有具有凹面的前表面。
7.一种间接加热式阴极离子源，包括：
腔室，所述腔室中引入有气体；
阴极，安置在所述腔室的一端上；
反射极，安置在所述腔室的相对的端处；以及
至少一个电极，沿所述腔室的一侧安置；
其中被施加至所述至少一个电极的电压随时间的推移而降低。
8.根据权利要求7所述的间接加热式阴极离子源，还包括控制器，其中所述控制器监视所述间接加热式阴
极离子源的运行时数且基于所述间接加热式阴极离子源的所述运行时数来确定所述电压。
9.根据权利要求8所述的间接加热式阴极离子源，所述控制器在老化阶段期间以第一速率降低所述电压且在运行阶段期间以第二速率降低所述电压，其中所述第一速率大于所述第二速率。
10.根据权利要求7所述的间接加热式阴极离子源，还包括控制器，所述控制器与电流测量系统进行通信，其中所述测量系统对自所述间接加热式阴极离子源提取的离子束的电流进行测量，且所述控制器基于经测量的所述离子束的电流来调节所述电压。
11.根据权利要求7所述的间接加热式阴极离子源，所述阴极、所述反射极及所述至少一个电极中的至少一者最初形成有具有凹面的前表面。
12.一种间接加热式阴极离子源，包括：
腔室；
阴极，安置在所述腔室的一端上，与阴极电源进行通信；
反射极，安置在所述腔室的相对的端上，与反射极电源进行通信；
电极，安置在所述腔室内及所述腔室的一侧上，与电极电源进行通信；
提取孔，安置在所述腔室的另一侧上；以及
控制器，与所述阴极电源、所述反射极电源、及所述电极电源中的至少一者进行通信，其中所述控制器随着时间的推移更改相对于所述腔室而被施加至所述阴极、所述反射极、及所述电极中的一者的电压。
13.根据权利要求12所述的间接加热式阴极离子源，所述控制器随着所述间接加热式阴极离子源的运行时数而改变所述电压。
14.根据权利要求13所述的间接加热式阴极离子源，所述控制器在老化阶段期间以第一速率降低所述电压且在运行阶段期间以第二速率降低所述电压，其中所述第一速率大于所述第二速率。
15.根据权利要求12所述的间接加热式阴极离子源，所述控制器随着通过所述提取孔提取的离子束的束电流而改变所述电压。
多种带电物质用的离子源
[0001]本申请主张在2015年10月23日提出申请的美国临时专利申请第62/245,567号的优先权，及主张在2015年12月17日提出申请的美国专利申请第14/972,412号的优先权，所述美国临时专利申请及美国专利申请的全文内容并入本文供参考。
技术领域
[0002]本发明的各实施例涉及一种间接加热式阴极(indirectly heated cathode，IHC)离子源，且更具体地说，涉及一种具有可变电极电压的间接加热式阴极离子源，以提高所述间接加热式阴极离子源的寿命。
背景技术
[0003]间接加热式阴极(IHC)离子源通过对安置在阴极后面的纤丝供应电流而运行。纤丝发射热离子电子，所述热离子电子朝阴极加速并对阴极加热，这转而会造成阴极将电子发射至离子源的腔室中。阴极安置在腔室的一端处。反射极通常安置在腔室的与阴极相对的一端上。可对反射极施加偏压以排斥电子，进而将所述电子引导回腔室的中心。在某些实施例中，使用磁场以进一步将电子限制在腔室内。
[0004]在某些实施例中，电极也安置在腔室的一或多个侧上。可对这些电极施加正偏压或负偏压以控制离子及电子的位置，从而增大靠近腔室中心的离子密度。沿接近腔室中心的另一侧安置提取孔，可通过所述提取孔来提取所述离子。
[0005]与间接加热式阴极离子源相关联的一个问题是所述阴极可能具有有限的寿命。所述阴极遭受电子对其后表面的轰击，且受到带正电荷的离子对其前表面的轰击。这种轰击导致溅射，从而导致所述阴极的侵蚀。在许多实施例中，间接加热式阴极离子源的寿命是由阴极的寿命决定的。
[0006]因此，能够增加阴极寿命的间接加热式阴极离子源可为有益的。此外，假如这种设备贯穿间接加热式阴极离子源的寿命而维持所期望的束电流将是有利的。
发明内容
[0007]本发明公开一种具有经提高的寿命的间接加热式阴极离子源。所述间接加热式阴极离子源包括具有阴极的腔室以及位于所述离子源的相对的端上的反射极。偏压电极安置在所述离子源的一或多个侧上。相对于所述腔室而被施加至所述阴极、所述反射极及所述电极中的至少一者的偏压随时间的推移而改变。在某些实施例中，被施加至所述电极的所述电压可自初始正电压开始。随着时间的推移，这种电压可降低，但仍维持目标离子束电流。有利地，所述阴极的寿命使用这种技术而得到提高。
[0008]根据一个实施例，公开一种间接加热式阴极离子源。所述间接加热式阴极离子源包括：腔室，所述腔室中引入有气体；阴极，安置在所述腔室的一端上；反射极，安置在所述腔室的相对的端处；以及至少一个电极，沿所述腔室的一侧安置；其中相对于所述腔室而被施加至所述阴极、所述反射极及所述至少一个电极中的至少一者的电压随时间的推移而改
变。在某些实施例中，所述电压随时间的推移而降低。在某些实施例中，所述离子源包括控制器。在某些实施例中，所述控制器监视所述间接加热式阴极离子源的运行时数且基于所述间接加热式阴极离子源的运行时数来确定欲被施加的所述电压。在某些实施例中，所述控制器与电流测量系统进行通信，其中所述测量系统对通过提取孔自所述间接加热式阴极离子源提取的离子束的电流进行测量，且所述控制器基于经测量的所述离子束的电流来调节欲被施加的所述电压。在某些实施例中，所述阴极、所述反射极及所述至少一个电极中的至少一者最初形成有具有凹面的前表面。
[0009]根据另一实施例，公开一种间接加热式阴极离子源。所述间接加热式阴极离子源包括：腔室，所述腔室中引入有气体；阴极，安置在所述腔室的一端上；反射极，安置在所述腔室的相对的端处；以及至少一个电极，沿所述腔室的一侧安置；其中被施加至所述至少一个电极的电压随时间的推移而降低。在某些实施例中，所述离子源还包括位于与所述至少一个电极相对的一侧上的第二电极，其中第二电极电连接至所述腔室。在某些实施例中，相对于所述腔室对所述阴极及所述反射极施加负偏压且最初相对于所述腔室对所述至少一个电极施加正偏压。在某些实施例中，所述间接加热式阴极离子源包括控制器，且所述控制器在老化阶段期间以第一速率降低所述电压且在运行阶段期间以第二速率降低所述电压，其中所述第一速率大于所述第二速率。
[0010]根据另一实施例，公开一种间接加热式阴极离子源。所述间接加热式阴极离子源包括：腔室；阴极，安置在所述腔室的一端上，与阴极电源进行通信；反射极，安置在所述腔室的相对的端上，与反射极电源进行通信；电极，安置在所述腔室内及所述腔室的一侧上，与电极电源进行通信；提取孔，安置在所述腔室的另一侧上；以及控制器，与所述阴极电源、所述反射极电源、及所述电极电源中的至少一者进行通信，其中所述控制器随时间的推移更改相对于所述腔室而施加至所述阴极、所述反射极、及所述电极中的一者的电压。在某些实施例中，所述阴极电源与所述反射极电源为一个电源。
附图说明
[0011]为了更好地理解本发明，参照附图，所述附图并入本文供参考且在所述附图中：[0012]图1是根据一个实施例的离子源。
[0013]图2示出在使用之后的图1所示离子源且还代表根据另一实施例的离子源。[0014]图3是根据一个实施例的控制系统的表示图。
[0015]图4示出展示一个实施例中的偏压与运行时数之间的关系的代表图。
具体实施方式
[0016]如上所述，间接加热式阴极离子源可易受到因溅射(尤其在阴极及反射极上的溅射)效果而导致的寿命缩短的影响。通常，随着时间的推移，这些组件中的一者或两者经常在孔生长穿过所述组件时出现故障。
[0017]图1示出克服这些问题的间接加热式阴极离子源10。间接加热式阴极离子源10包括腔室100，腔室100具有两个相对的端、以及连接至这些端的侧。所述腔室可由导电材料构造而成。阴极110在腔室100中安置在腔室100的两端中的一端处。此阴极110与阴极电源115进行通信，阴极电源115用以相对于腔室100来对阴极110施加偏压。在某些实施例中，阴极
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