CN103094033A - 一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法 - Google Patents

一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法 Download PDF

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Abstract

一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法，它包括：灯丝电源1(1)、灯丝电源2(2)、偏置电源1(3)、偏置电源2(4)、弧压电源(5)、比较器1(6)、比较器2(7)、两个霍尔传感器(8)。灯丝电源1(1)和2(2)用来给离子源的灯丝加热，当灯丝加热温度达到一定程度时，灯丝就会发射电子，偏置电源1(3)和2(4)加在阴极与灯丝之间，使得电子以一定能量打到阴极上，形成偏流。同样阴极在持续的轰击下，阴极表面发射电子，弧压电源(5)连接在弧室与阴极之间，电子在弧压电场作用下，向弧室运动，最终吸附到弧室上形成弧流。首先，调节灯丝电源1(1)，直至偏流达到设定值，在调节偏置电源1(3)，电子在弧压电场作用下，使其形成的弧流值与设定值相等。然后以灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)为基准，分别调节灯丝电源2(2)和偏置电源2(4)。通过检测的电流反馈值，不断调节电源的输入值，直到偏流和弧流均与设定值相等。这样的双闭环控制，能达到双灯丝离子源平衡弧流的方法。

Description

一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺的设备离子注入机，离子注入机的一种双灯丝离子源调节弧流平衡方法。
背景技术
在半导体制造工艺设备离子注入机中，离子源部件是离子注入机的关键部分起到决定性的作用，直接影响到离子注入晶片的剂量大小以及离子束流的纯度。
间接加热式离子源由放电室(阳极)、灯丝、阴极、反射极构成、离子源的灯丝座以及外壳、水冷。在高真空条件下，加上一定的电流使灯丝加热，当加热温度达到电子的溢出功，灯丝发射电子，在灯丝与阴极之间加一偏压，电子在偏压加速下，以一定的能量打到阴极上，使阴极发热，同样当温度达到电子的溢出功时，阴极表面发射电子，在阴极与阳极(放电室)之间加上弧压(约-100V)，阴极表面溢出的电子在弧压电场电场作用下，由阴极飞向阳极；在放电室中送入了一定的工艺气体，放电室由高真空变为低真空，阴极发射的电子与放电室中的气体发生碰撞而产生电离，形成等离子体。
在离子源部件中，为了增加电子在放电室中的飞行路程，以便提高电子与气体的碰撞几率从而提高离子源的电离效率，在放电室中加上磁场B(几十～几百GS)(所说的源磁场)，在磁场中电子作螺旋运动有效地提高了电子的运动路程。同时在阴极的对面加了一个反射电极，其电位与阴极相同，当电子运动到反射极时会被排斥回来，提高电子的寿命。离子源放电形成的等离子体密度与阴极发射的电子量、送气量(放电室中的气压)、弧压、磁场的大小密切相关。
发明内容
本发明是针对双灯丝离子源弧流平衡稳定的一种方法。两个灯丝在在各个电源的调节下，在相同的弧室中最终达到了弧流平衡。如图1双灯丝离子源示意图。
本发明通过以下技术方案实现：
1.一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法，包括：灯丝电源1(1)、灯丝电源2(2)、偏置电源1(3)、偏置电源2(4)、弧压电源(5)、比较器1(6)、比较器2(7)、两个霍尔传感器(8)。其特征在于：
其中所述的双灯丝电源形成的弧流，首先调节灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)，使其输出的偏流值和弧流值达到设定值。
2.一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法，包括：灯丝电源1(1)、灯丝电源2(2)、偏置电源1(3)、偏置电源2(4)、弧压电源(5)、比较器1(6)、比较器2(7)、两个霍尔传感器(8)、两个反向器(9)。其特征在于：
其中所述的调节灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)后，以此为基准。双灯丝弧流平衡调节方法的流程图如图2所示，步骤(9)开始，步骤(10)调节灯丝电源2(2)，步骤(11)检测偏流1与偏流2，步骤(12)比较他们的差值，若差值在允许误差范围内，则接着步骤(14)，若不在允许的误差范围，通过步骤(13)的计算反馈给灯丝电源2(2)，再次调节电源输出直至两个偏流差值在允许范围内，因此偏流2也就达到设定值。然后执行步骤(14)调节偏置电源2(4)，步骤(15)通过霍尔传感器检测弧流1和弧流2。步骤(16)比较两个的差值，若差值在允许的范围内，调节过程就结束。相反，则通过步骤(17)反馈给偏置电源2(4)，调节它的输出值，直到达到我们设定的弧流值。
本发明解决了双灯丝离子源弧流不平衡的问题，实现了双灯丝在不同的状态最终达到弧流平衡的过程。
附图说明
图1是本发明的双灯丝离子源框图
图2是本发明的流程图
具体实施方式
下面结合附图的具体实施例对本发明作进一步介绍，应该理解，这些描述都是说明性的，本发明不限于此。本发明的范围仅由所附权利要求的范围所限定。
图1示意一种双灯丝离子源弧流平衡调节方法，包括：灯丝电源1(1)、灯丝电源2(2)、偏置电源1(3)、偏置电源2(4)、弧压电源(5)、比较器1(6)、比较器2(7)、两个霍尔传感器(8)。灯丝电源1(1)和2(2)用来给离子源的灯丝加热，当灯丝加热温度达到一定程度时，灯丝就会发射电子，偏置电源1(3)和2(4)加在阴极与灯丝之间，使得电子以一定能量打到阴极上，形成偏流。同样阴极在持续的轰击下，阴极表面发射电子，弧压电源(5)连接在弧室与阴极之间，电子在弧压电场作用下，向弧室运动，最终吸附到弧室上形成弧流。
首先调节灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)，使其输出的偏流值和弧流值达到设定值。调节完灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)后，以此为基准。双灯丝弧流平衡调节方法的流程图如图2所示，步骤(9)开始，步骤(10)调节灯丝电源2(2)，步骤(11)检测偏流1与偏流2，步骤(12)比较他们的差值，若差值在允许误差范围内，则接着步骤(14)，若不在允许的误差范围，通过步骤(13)的计算反馈给灯丝电源2(2)，再次调节电源输出直至两个偏流差值在允许范围内，因此偏流2也就达到设定值。然后执行步骤(14)调节偏置电源2(4)，步骤(15)通过霍尔传感器检测弧流1和弧流2。步骤(16)比较两个的差值，若差值在允许的范围内，调节过程就结束。相反，则通过步骤(17)反馈给偏置电源2(4)，调节它的输出值，直到达到我们设定的弧流值。
本发明的特定实施例已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，或者惯用手段的直接替换，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (3)

1.一种双灯丝离子源平衡调节方法，包括：灯丝电源1(1)、灯丝电源2(2)、偏置电源1(3)、偏置电源2(4)、弧压电源(5)、比较器1(6)、比较器2(7)、两个霍尔传感器(8)。其特征在于：
其中所述双灯丝离子源包括：灯丝电源1(1)、灯丝电源2(2)、偏置电源1(3)、偏置电源2(4)、弧压电源(5)、比较器1(6)、比较器2(7)、两个霍尔传感器(8)、两个反向器(9)。灯丝电源1(1)和2(2)用来给离子源的灯丝加热，当灯丝加热温度达到一定程度时，灯丝就会发射电子，偏置电源1(3)和2(4)加在阴极与灯丝之间，使得电子以一定能量打到阴极上，形成偏流。同样阴极在持续的轰击下，阴极表面发射电子，弧压电源(5)连接在弧室与阴极之间，电子在弧压电场作用下，向弧室运动，最终吸附到弧室上形成弧流。
2.权利要求1的一种双灯丝离子源平衡调节方法，其中所述的调节方法：首先是设定偏流值和相应的弧流值，然后调节灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)，直到调出设定的偏流值和弧流值即可。
3.权利要求2的一种双灯丝离子源平衡调节方法，权利要求1所述的灯丝电源1(1)和偏置电源1(3)调节完毕后，以他们的输出值为基准，调节灯丝电源2(2)和偏置电源2(4)。直至偏流和弧流分别与设定值相等。
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