KR19980033348A - 간접 가열된 캐소우드를 지닌 이온소오스용 캐소우드 설치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명을 구현하는 이온소오스(12)는 이온주입기(10)에 이용된다. 이온소오스는 가스이온화 영역(R)과 경계짓는 전도실벽(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 132)을 지닌 가스한정실(76)을 포함한다. 이 가스한정실은 이온을 체임버에 탈출시키기 위한 탈출개구부(78)를 포함한다. 베이스(80, 82, 120)는 가스한정실을 탈출하는 이온으로부터 이온비임(20)을 형성하는 구조(90, 14)대하여 가스한정실을 위치시킨다.

Description

간접 가열된 캐소우드를 지닌 이온소오스용 캐소우드 설치장치

본 발명은 공작물을 처리하기 위해 이온을 방출하여 이온비임을 형성하는 이온발생 소오스를 지닌 이온주입기에 관한 것이다.

이온주입기는 웨이퍼를 이온비임과 충돌하게 함으로써 실리콘 웨이퍼를 처리하는데 이용된다. 이온비임은 집적회로를 만드는데 이용되는 반도체 웨이퍼를 생성하기 위해 제어된 농도의 불순물로 웨이퍼를 도프한다. 이러한 주입기에서 중요한 요인은 소정의 시간에 처리할 수 있는 산출량 또는 웨이퍼의 수이다.

고전류 주입기는 이온비임을 통해 다중 실리콘 웨이퍼를 이동하는 스핑 디스크 지지대를 포함한다. 지지대사 이온비임을 통해 웨이퍼를 회전시키기에 따라 이온비임이 웨이퍼에 충돌한다.

중간전류 주입기는 한번에 하나의 웨이퍼를 처리한다. 웨이퍼가 카세트에 지지되고 한번에 하나 회수되고 플레톤에 위치된다. 다음, 이온비임이 단일 웨이퍼에 충돌하도록 웨이퍼가 주사방향으로 지향한다. 중간 전류 주입기는 선택적으로 전체의 웨이퍼 표면을 도프 또는 처리하기 위해 초기궤도로부터 매우좁은 비임을 편향시키도록 비임형성 전자기술을 이용한다.

기존의 주입기에 이용되는 이온비임을 발생하는 이온소오스는 사용할 때 저하되는 경향이 있는 가열된 필라멘트 캐소우드를 일반적으로 포함한다. 매우 짧은 기간 이용한 후, 이온이 충분한 효율로 다시 발생하도록 필라멘트 캐소우드가 대체 되어야 한다. 필라멘트 캐소우드 대체사이의 기간을 웨이퍼가 주입되는 시간량을 증가시키어서 주입기의 효율을 증가시킨다.

Sferlazzo씨의 미합중국 특허 제5,497,006호는 이온화 전자를 가스한정실에 방출하기 위해 베이스에 의해 지지되고 가스한정실에 대해 위치한 캐소우드를 지닌 이온소오스에 관한 것이다. '006특허의 캐소우드는 부분적으로 가스한정실에 연장한 관형 전도체 및 앤드갭이다. 필라멘트는 관형몸체내에 지지되고 전자충돌을 통해 앤드캡을 가열하는 전자를 방출하고 이온화 전자를 가스한정실에 열적으로 방출시킨다.

본 발명은 새롭고 향상된 이온발생 소오스를 이용하는 이온주입기에 관한 것이다. 본 발명의 이온발생 소오스는 플라즈마 스트림과 캐소우드 필라멘트를 차폐하는 캐소우드를 이용한다. 캐소우드와 필라멘트의 설계는 쉽고 신속하게 대체할 수 있게 하고 주입기의 다운타임을 감소하도록 수선할 수 있게 한다.

본 발명에 따라 구성된 이온소오스는 가스이온화 벽과 경계된 체임버 벽을 지닌 가스한정실을 포함하고 이온을 가스한정실에 탈출하게 하는 탈출 개구부를 포함한다. 가스전달시스템은 이온화 가스를 가스한정실에 전달한다. 베이스는 이온이 가스한정실을 탈출함에 따라 이온비임을 형성하는 구조에 대한 위치에 가스한정실을 지지한다.

캐소우드는 상기 가스한정실의 이온화 영역에 대해 위치하여 이온화 전자를 가스한정실의 이온화 영역에 탈출시킨다. 절연체는 캐소우드를 지지하고 캐소우드를 가스한정실과 전기적으로 절연하기 위해 가스한정실에 부착되어 있다. 캐소우드는 내부영역에 인접하고 상기 가스한정실내부에 연장한 외면을 지닌 전도 캐소우드 본체를 포함한다. 필라멘트가 절연체에 의해 상기 캐소우드의 전도본체의 내부영역안쪽의 위치에 지지되어 전도 캐소우드 본체를 가열함으로써 이온화 전자가 본체로부터 상기 가스한정실에 방출된다.

절연체는 캐소우드를 가스한정실에 대해 배열하지만 필라멘트로 하여금 캐소우드 본체와 전기적으로 절연된다. 바람직한 절연체는 알루미나로 된 세라믹 블록이다. 이 블록은 이온소오스의 작동중 이 소우스에 의해 방출된 재료에 의해 노출된 표면의 코팅을 방지하기 위해 절연체 본체의 노출면으로부터 안쪽으로 연장한 노치를 형성하는 절연체 본체를 포함한다. 이 절연체 설계는 절연체에 전도체가 퇴적되어서 소우스 고장을 증가시킨다.

본 발명은 수반한 도면을 참고로 설명함으로써 분명해질 것이다.

도 1은 스핑 지지대에 설치된 웨이퍼 실리콘과 같은 공작물의 이온비임처리의 이온주입기의 개략도.

도 2는 도 1의 주입기에서 이온비임을 발생하기 위해 본 발명을 구현하는 이온발생 소오스의 부분 단면도.

도 3은 소오스 캐소우드의 부분을 형성하는 차폐된 필라멘트를 통전시키기 위한 전기접속을 도시한 이온발생 소오스의 평면도.

도 4는 이온이 이온소오스를 탈출하는 아크슬릿을 도시한 이온발생 소오스의 단면도.

도 5는 소오스 캐소우드를 설치하기 위한 구조의 확대된 평면도.

도 6은 도 5의 선(6-6)의 도면.

도 7은 도 5의 선(7-7)의 도면.

도 8은 본 발명에 따라 구성된 이온소오스의 확대 사시도.

도 9는 소오스 캐소우드를 이온 플라즈마와 절연시키기 위해 전기적으로 이용된 절연블록의 상면도.

도 10은 도 8의 선(10-10)의 도면.

도 11은 도 9에 도시된 절연블록의 저면도.

도 12는 도 9에 도시된 절연블록의 부분 단면도.

도 13은 이온소오스의 작동중 아크실내부에 이온화 전자를 방출하는 캐소우드 캡의 측면도.

도 14는 이온소오스 아크실의 정면도.

도 15는 도 14의 평면(15-15)에서 본 아크실의 도면.

도 16은 도 15의 평면(16-16)에서 본 아크실의 도면.

도 17은 도 14의 평면(17-17)에서 본 아크실의 도면.

도 18은 도 14의 평면(18-18)에서 본 아크실의 도면.

도 19는 아크실에 위치하기 위해 캐소우드 본체를 설치하는 설치판의 평면도.

도 20은 도 19의 선(20-20)의 선(20-20)에서 본 설치판의 도면.

도 1은 본 발명을 구현하는 이온주입시스템(10) 및 고전압 하우징(16)에 의해 지지된 비임분해자석(14)을 지닌 주입장치를 도시한다. 이온소오스(12)로부터 방출하는 이온비임(20)은 하우징(16)을 탈출하여 지공관(18)을 통해 이동하여 이온주입실(22)에 들어가는 제어된 통로를 추종한다. 이온소오스(12)로부터 주입실(22)로의 이송통로를 따라 이온비임(20)이 바람직한 주입 에너지로 형성, 여과되어 가속된다.

분해자석(14)에 의해 전하비에 대한 적절한 질량을 지닌 이온만을 이온주입실(22)에 도달하게 한다. 이온비임(20)이 하우징(16)에 존재하는 영역에서, 비임이 고전압 하우징(16)을 주입실(22)과 차폐하는 전기절연체로 된 고전압 절연부싱(26)을 통과한다.

이온주입실(22) 이온실을 이온비임(20)에 대해 배열하는 가동 패데스탤(28)에 지지되어 있다. 이온비임(20)은 축(42)주위로 회전하도록 설치된 웨이퍼 지지대(40)에 지지된 하나 이상의 실리콘 웨이퍼에 충돌한다. 웨이퍼 지지대(40)는 외주변에 다수의 실리콘 웨이퍼를 지지하고 이들 웨이퍼를 원형통로를 따라 이동 시킨다. 이온비임(20)은 각각의 웨이퍼와 충돌하고 이들 웨이퍼를 이온 불순물로 선택적으로 도프한다. 웨이퍼 지지대(40)의 고속회전은 지지대(40)와 웨이퍼를 회전하게 하는 모우터(50)에 의해 수행된다. 선형 드라이브(52)에 의해 지지대(40)의 체임버(22)내에서 앞,뒤로 인덱스된다. 처리되지 않은 웨이퍼는 체임버(22)에 이동할 수 있고 처리된 웨이퍼는 체임버로부터 철수할 수 있도록 지지대(40)에 위치되어 있다. 선행기술의 이온주입시스템에 관한 상세한 설명은 암스트롱씨등의 미합중국특허 제4,672,210호에 개시되어 있고, 이는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 이를 참고로 본 명세서에 포함했다.

실리콘 웨이퍼는 진공포트(71)를 통해 로버트 암(70)에 의해 진공실(22)된다. 진공실(22)이 진공펌프(72)에 의해 진공관(18)을 따른 압력과 동일한 저압으로 진공된다. 로버트팔(70)은 웨이퍼를 보관하기 위해 웨이퍼를 카세트(73) 앞,뒤로 이동시킨다. 이러한 이송을 성취하는 메카니즘은 선행기술에 공지되어 있다. 부가적인 진공펌프(74, 75)는 이온소오스(12)로부터 주입실(22)까지의 이온비임통로를 진공시킨다.

이온소오스(12)는 이온이 이온소오스(도 4)를 탈출하는 정면벽에는 새장되고 일반적으로 타원형의 탈출구멍(78)을 지닌 고밀도 플라즈마 아크실(76)(도 2)을 포함한다. 아크실(76)은 고전압 하우징(16)내에 지지된 플랜지(82)에 설치된 일반적으로 원통형의 소오스 하우징(80)에 의해 이온비임통로에 대해 위치되어 있다. 선행기술의 이온소오스에 관한 부가적인 설명은 Benveniste씨의 미합중국 특허 제5,026,997호에 개시되어 있고, 본 발명의 양수인에게 이는 양도되었고 이를 참고로 여기에 포함했다. 이온이 플라즈마실(76)로부터 이동하기 때문에 이들은 탈출구멍외측에 위치된 추출전지(90)(도 1)에 의해 설정된 잔기장에 의해 체임버(76)로부터 멀리 가속된다. 분해자석(14)은 주입궤도에 대해 정확한 질량을 지닌 이온을 굴절시키는 자장을 생성한다. 이들 이온은 분해자석(14)을 탈출하고 주입실(22)에 안내하는 이동통로를 따라 가속된다. 주입제어기(82)는 고전압 하우징(16)에 위치하여있고 자계권선의 전류를 제어함으로써 분해자석(14)의 자계강도를 조절한다.

이온소오스(12)는 주입에 이용되는 이온과 다른 질량을 지닌 대부분의 이온을 발생한다. 원하지 않는 이온은 또한, 분해자석(14)에 의해 굴절되지만 주입궤도로부터 분리된다. 무거운 이온은 큰 반경의 궤도를 추종하지만 주입에 이용되는 이온보다 가벼운 이온은 조밀한 반경궤도를 추종한다.

이온소오스

본 발명을 구현하는 이온발생기(12)(도 2 내지 도 5)는 소오스 하우징(80)의 뒤벽(82)에 의해 지지된 소오스 블록(120)을 포함한다. 다음, 소오스 블록은 본 발명의 바람직한 실시예에서 아크실(76)에 의해 지지되지만 전기적으로 절연된 플라즈마 아크실(76)과 전자방출 캐소우드(124)를 포함한다.

소오스 자석(도시하지 않음)은 플라즈마 발생전자를 체임버(76)내에 소박된 통로에 가두기 위해 플라즈마 아크실(76)(도 14 내지 도 18)을 포위한다. 또한, 소오스 블록(120)은 가스로 증발된 다음 이송노즐(126, 128)에 의해 플라즈마실(76)에 분사되는 비소와 같은 증발가능한 고체로 채워질 수 있는 증발오븐(122, 123)을 수용하는 중공을 형성한다. 플라즈마 아크실(76)은 두 개의 새장된 측벽(130a, 130b) 및 바닥벽 (130c, 130d)에 의해 구분된 내부 이온화 영역 R과 이 이온화 영역 R에 인접한 정면형성판(132)을 형성하는 새장된 금속캐스팅이다. 두 개의 측벽(130a, 130b)으로부터 바깥쪽으로 연장한 아크실은 아크실을 설치하기 위해 지지플랜지(134)를 포함한다.

판(132)은 소오스 하우징(80)에 대하여 배열되어 있다. Trueira씨의 미합중국특허 제5,420,415호에 설명되어 있듯이, 이는 참고로 여기에 포함했는데, 판(132)은 하우징(80)에 부착된 배열고장자(95)에 부착되어 있다. 간단히, 이 고장자의 평면이 이온비임축에 수직하도록 배열고장자(95)는 소오스 하우징에 끼워져있다. 이온소오스는 배열고장자에 부착된 불랫 해드핀 P(도 4)에 포획됨으로써 배열 고장자에 커플되어 있다.

이들의 단에서 나삿니로 맞물린 4개의 새장된 볼트(136)는 플랜지(134)의 4개의 개구부(138)를 통과하고 소오스 블록(120)에서 나삿니로 맞물린 개구부(140)와 맞물린다. 볼트(136)는 배열고장자(95)에 의해 아크실을 포획하기 위해 소오스 블록(120)으로부터 멀리 아크실(78)을 바이어스하는 스프링(148)과 부싱(146)을 통과 한다.

4개의 핀(150)(그중 하나만이 도 8에 도시)이 개구부(151)를 통해 아크실 플랜지 (132)의 4개의 모퉁이에 연장해 있다. 이들핀은 스프링(152)에 의해 소오스 블록 (120)으로부터 멀리 바이어스되어 있다. 핀의 약간 확대된 단(150a)은 판(132)내에 고정되어 있고, 판과 하우징(76)을 함께 연결한다.

증발재료는 이송노즐(126, 128)에 의해 지지블록(120)으로부터 플라즈마 아크실(76)의 내부에 분사된다. 체임버(76)의 대향측에는 통로(141)가 체임버 본체를 통하여 체임버(76)의 뒤로부터 연장하여 플라즈마 아크실(76)로 개방되어 있다. 또한, 가스는 체임버의 뒤벽(130e)의 포트 또는 개구부(142)에 의해 체임버(76)에 직접 루우트된다. 노즐(144)은 개구부(142)에 인접해 있고, 이온소오스 외부의 소오스로부터 아크실(76)에 직접분사된다.

벽(130d)은 개구부(158)를 형성하는 체임버벽(130d)과 접촉하지 않고 캐소우드(124)를 플라즈마 아크실의 내부에 연장하게 하는 크기로 된 개구부(158)를 형성 한다. 캐소우드(124)는 아크실의 뒤에 부착된 절연설치 블록(150)에 의해 지지되어 있다. 개구부(158)에 고장된 캐소우드 본체는 절연설치블록(150)에 의해 지지된 금속설치판(152)에 설치되어 있다.

캐소우드 본체는 3개의 금속부재(160, 162, 164)로 구성되어 있다. 캐소우드 (124)의 외부관형부재(160)는 몰리브덴 합금으로 되어 있다. 관형부재(160)의 하단 (161)은 설치판(152)에 접해 있다. 내부관형부재(162)는 또한 몰리부덴 합금으로 되어 있고 나삿니로 맞물린 하단부(163)를 지닌다. 내부관형부재(162)의 단부(163)는 설치판(152)에서 나삿니로 맞물린 개구부(167)에 나삿니로 맞물려 있다. 관형부재 (160, 162)는 원통형인 것이 바람직하다.

캐소우드(124)의 앤드캠(164)(도 13)은 적도상이고 텅스턴으로 되어 있다. 이 앤드캠(164)은 관형부재(162)의 단의 카운터 보어내에 고정되어 있다. 카운터보어는 앤드캠(164)의 직경보다 약간 작은 내부직경을 지닌 안쪽으로 연장한 리지드를 포함한다. 캐소우드(124)의 조립중, 앤드캡은 관형부재(164)에 압입고장되어 있고 이온주입기(10)의 작동중 적소에 마찰적으로 유지되어 있다. 내부 및 외부관형부재(160, 162)의 길이는 앤드캡(164)이 외부관형부재(160)의 단위로 아크실(76)위로 연장하도록 선택된다.

두 개의 전도 설치아암(170, 171)은 캐소우드(124)의 안쪽에 필라멘트(178)을 지지한다. 아암(170, 171)은 블록(150)에 나삿니로 맞물린 개구부를 맞물리기 위해 아암을 통과하는 접속자(172)에 의해 절연블록(150)에 직접 부착되어 있다. 전도통전 배드(173, 174)는 필라멘트에 커플되어 있고 전력 급수탱크(175, 176)를 경유하여 하우징(80)의 플랜지(82)를 통해 루우트된 신호에 의해 통전된다.

두 개의 클램프(177a, 177b)는 캐소우드의 맨안쪽의 관형부재(162)에 의해 형성된 중공 C내에 텅스턴 필라멘트(178)를 고정시킨다. 필라멘트(178)는 헤리컬 루우프(도 5 참조)를 형성하기 위해 굽은 텅스턴 와이어로 되어 있다. 각각의 필라멘트(178)는 클램프(177a, 177b)에 의해 두 개의 아암(170, 171)과 전기접촉하는 제1 및 제2텅스턴 다리(179a, 179b)에 의해 지지되어 있다.

텅스턴 와이어 필라멘트(178)가 전력공급 급수탱크(175, 176)를 따라 전위치의 인가에 의해 통전될 때, 필라멘트는 캐소우드(124)의 캠(164)쪽으로 가속하여 충돌하는 전자를 방출한다. 캠(164)이 전자충돌에 의해 충분히 가열될 때, 전자를 아크실(76)에 방출하고, 이 아크실은 가스분자를 때려 이온을 체임버(76)내에 발생 시킨다. 이온 플라즈마가 발생되고 이 플라즈마내의 이온이 이온비임을 형성하기 위해 탈출한다. 캠(164)은 필라멘트를 체임버내의 이온플라즈마와의 접촉을 차폐 한다. 또한, 필라멘트가 지지되는 방식은 필라멘트의 대치를 위해 지지되어 있다.

아크실(76)내로 방출되지만 가스 이온화 영역내에 가스분자를 연결하지 않는 캐소우드(124)에 의해 발생한 전자는 리펠러(180)의 주변에 이동한다. 리페러(180)는 가스분자를 접촉하기 위해 가스이온화 영역내로 전자를 편향하는 아크실(76)내에 위치한 금속부재(181)를 포함한다. 금속부재(181)는 몰리브덴으로 되어 있다. 세라믹 절연체(182)는 플라즈마 아크실(76)의 하부벽(130c)의 전기전위와 리펠러부재 (181)를 절연한다. 따라서, 캐소우드(124)와 리펠러(180)는 아크실벽과 전기적으로 및 열적으로 절연된다. 리펠러부재(181)의 숏팅은 이온이 절연체(182)를 코팅하는 것을 방지할 수 있는 금속컵(184)에 의해 방지된다.

체임버(76)의 벽은 기준전위에 유지되어 있다. 캐소우드 앤드 캠(164)을 포함하는 캐소우드는 기준전위 이하의 50∼150볼트상에 유지된다. 전위는 캐소우드를 지지하는 판(152)에 전도체(187)를 부착하기 위해 전력급수탱크(186)에 의해 판 (152)에 커플되어 있다. 필라멘트(178)는 앤드캡(164)의 전압이하의 200∼600볼트사이의 전압에 유지된다. 필라멘트와 캐소우드사이의 큰 전압차는 앤드캡(164)을 가열하기에 충분하도록 전자를 체임버(76)에 열적으로 방사하는 필라멘트를 떠나는 전자에 고에너지를 전달한다. 리펠러부재(181)는 체임버(76)내의 가스 플라즈마의 전위에서 유동하도록 한다.

Sferlazzo씨의 '006호는 캐소우드와 애노드(아크챔버의 체임버벽)사이의 아크전료를 제어하는 회로를 개시하고 있다. 이 회로의 작동은 Sferlazzo씨에서 설명되어 있고, 이를 참고로 여기에 포함했다. 이온발생중 이온화 에너지의 아크실내로의 주입으로 인해 소오스가 가열된다. 어떠한 에너지도 아크실내의 가스를 이온하하지 못하고 열량이 발생한다. 체임버는 냉각수를 소오스 블록에 루우트하고 아크실의 영역으로부터 멀리 가열된 물을 루우트 물커플링(190, 191)을 포함한다.

절연블록(150)

아크실과 캐소우드를 절연하는 것 외에, 절연블록(150)은 필라멘트(178)를 캐소우드 본체에 대해 그리고 캐소우드 본체를 아크실에 대해 위치시킨다. 도 9 내지 도 12는 절연블록(150)을 상세하게 도시한 것이다.

절연블록(150)은 99% 순수 알루미나(Al₂O₃)로 된 새장된 전기절연블록이다. 절연블록은 절연블록의 길이와 폭이 연장한 제1평면(200)을 포함한다. 이 평면(200)은 가스한정실(76)의 뒤벽(130e)으로부터 연장한 캐소우드 설치 플랜지(202)(도 17)를 맞물린다. 제1면(200)과 대향하는 절연블록의 측에서 절연블록(150)은 캐소우드 (124)를 지지하는 일반적으로 평면의 캐소우드 지지면(210)과 캐소우드에 대해 공간을 둔 관계로 캐소우드 필라멘트(178)를 지지하는 제2의 평면의 캐소우드 지지면 (210)을 형성한다. 도 9의 평면도에서 알 수 있듯이, 캐소우드 지지면(210)은 노치에 의해 형성된 절연블록의 감소한 직경을 통해 연장한 개구부(222, 223)를 지닌 두 개의 모통이 노치(220, 221)를 지닌다.

확대된 헤드(225)를 지닌 두 개의 접속자(224)는 이들 개구부(222, 223)를 통해 연장되어 있고, 절연블록을 아크 소오스실(76)의 플랜지(202)에 부착한다. 접속자(224)는 길이에 따라 나사맞물림되어 있다. 이들 접속자는 플렌지(202)에서 나삿니로 맞물린 개구부(204)를 맞물린다. 백킹판(206)(도 7)은 절연블록(150)을 아크실 (78)에 단단히 패스너하기 위해 접속자가 연장한 나삿니로 맞물린 개구부를 포함 한다. 절연블록(150)이 아크실에 부착될 때, 제1평면(200)은 아크실(78)의 뒤벽(130e)에 대해 수직한 각으로 연장해 있다. 두 개의 위치핀(203)은 플랜지(202)의 면(202a)으로부터 멀리 연장해 있다. 이들 핀은 설치중 절연블록(150)을 정렬하는 것을 돕기 위해 절연체(150)의 표면(200)으로 연장한 개구부(226)에 고정한다.

도면에서 알 수 있듯이, 3개의 피이스 소우드 본체를 지지하는 금속판(152)은 블록의 캐소우드 지지면(210)에 대해 위치되어 있고 캐소우드 본체를 개구부 (158)에 일치시키기 위해 이 면으로부터 멀리 연장해 있다. 나삿니로 맞물린 접속자(228)는 절연블록(150)의 면(200)에서 리세스된 두 개의 우물(230)로 연장해 있고 판(152)에서 나사닛로 맞물린 개구부(234)를 맞물리기 위해 블록의 개구부 (232)를 통과한다.

두 개의 위치핀(236)이 판(152)에 의해 운반된다. 판이 절연블록(150)에 부착되기 때문에 이들 핀이 블록(150)의 배열구멍(238)에 연장한다. 이는 블록과 판을 배열하는데 도움이되고 캐소우드의 제조는 물론 주입기(10)에 이용된 후 캐소우드의 수선중 이를 연결한다.

판(152)이 아크실에 부착된 블록(150)과 블록에 부착될 때, 3개의 피이스 캐소우드 본체를 위치시키는 판(152)에서 나삿니로 맞물린 개구부(167)가 아크실의 벽(130d)을 통해 연장한 개구부(158)에 대하여 배열된다.

새장된 다리(170, 171)의 평면(240)은 절연블록(150)의 최대 두께로 면 (200)으로부터 공간을 둔 절연블록면(212)에 의해 맞물려서 지지되어 있다. 확대된 헤드를 지닌 나삿니로 맞물린 접속자(250)는 다리(170, 171)의 개구부(252)를 통해 연장해 있고, 필라멘트 지지면(212)에서 나삿니로 맞물린 개구부(254)에 나삿니로 연결되어 있다. 도 7에서 분명히 알 수 있듯이, 절연블록의 두 개의 평면(210, 212)사이의 상대 공간은 다리(170, 171)의 면(240)과 판(152)의 면(262)사이에 틈 G을 형성한다. 이 틈과 세라믹이 전기절연체로 된 사실이 서로 두 개의 다리를 절연시킬뿐 아니라 캐소우드 본체를 지지하는 판(152)과 절연된다. 필라멘트 지지다리(170, 171)의 구멍은 절연본체(150)의 구멍과 배열되고 캐소우드 본체의 내부에 필라멘트(178)를 정확히 위치시킨다.

도 9 내지 도 12에 도시되어 있듯이, 절연체의 세라믹 절연본체는 다수의 새장된 노치 또는 채널 N1∼N3을 형성한다. 이들 노치는 절연블록(150)의 평면을 파괴한다. 아크실에 설치될 때, 절연블록은 이온으로 코팅된다. Sferlazzo씨의 미합중국 특허 제5,497,006호는 소오스의 작동중 표면코팅이 된다. 이러한 코팅에 의해 영구 아크되고 소오스가 고장나게 된다. 단일블록 절연체(150)의 채널 N1∼N5는 블록을 자기 새도윙하게 한다. 즉 이온이 절연블록을 걸쳐 연속표면을 코팅하지 못하여 아크오버되는 경향이 적다.

캐소우드 캡(164)

캐소우드 캡(164)은 아크전류를 아크실에 제공하는 기계가공된 열적 방출기 이다. Sferlazzo씨의 미합중국 특허 제5,497,006호에 개시된 간단한 디스크 모양의 캡이 '006특허에 도시된 캐소우드 구조와 호환가능한 캡(164)과 대치된다.

캡(164)은 내부 관형부재(162)의 일단에 대해 위치한 감소한 직경의 방출면 (165)과 넓은 플랜지면(166)을 포함한다.

캡(164)은 절연블록(150)을 포함하는 지지대의 열부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 캡은 소정의 아크실 전류에 대해 필라멘트(178)를 통전하는데 작은 가열전력이 필요하기 때문에 필라멘트 가열전력을 활용한다.

캡에 의해 매우 높은 아크전류가 기존의 아크실 제어전자기술을 이용하여 성취될 수 있다. 캡을 사용함으로써 이온종류, 특히 다수의 전하이온의 생산이 효율적으로 증가한다. 단일의 전하이온인 경우, 분지이온의 분해(BF3 및 BF2의 분해)에 의해 효율이 증가한다. (감소한 방출영역으로 인한) 고전자 전류밀도와(작은 열적 질량과 향상된 방출기 열적고립으로 인한) 높은 방출기 온도의 결합에 의해 다중 전하이온이 된다.

본 발명은 청구범위내에서 벗어나지 않으면 여러 수정과 변경이 가능하다.

Claims (10)

1. a) 가스 이온화 영역(R)과 경계된 체임버벽(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 132)을 지니고 이온을 가스한정실에 탈출하게 하는 탈출개구부(78)를 구비하고 하나의 체임버벽(130e)은 상기 하나의 체임버벽으로부터 연장한 플랜지(202)를 포함하는 가스한정실(76)과;

   b) 이온화 가스를 가스한정실에 전달하는 가스전달 시스템(122, 123, 126, 128, 144);

   c) 상기 가스한정실을 탈출하는 상기 이온으로부터 이온비임(20)을 형성하기위해 구조(90, 14)에 대한 위치에 가스한정실을 지지하는 베이스(80, 82, 120);

   d) 이온화 전자를 가스한정실의 이온화 영역에 방출시켜서 가스분자를 이온화하기 위해 상기 가스한정실의 이온화 영역에 대해 위치한 캐소우드(124);

   e) 캐소우드를 지지하고 가스한정실과 캐소우드를 전기적으로 절연하기 위해 가스한정실 벽의 플랜지에 부착된 제1평면(200)을 지닌 절연체(150)를 구비하고;

   f) 상기 캐소우드는 내부영역을 경계짓고 상기 가스한정실 내부에 연장한 외면을 지닌 전도 캐소우드(160, 162, 164) 및 상기 캐소우드의 전도본체의 내부영역안쪽의 위치에 상기 절연체에 의해 지지된 필라멘트(178)를 포함하고 상기 본체를 가열함으로써 이온화 전자를 상기 본체로부터 상기 가스한정실에 방출되게 하는 것을 특징으로 하는 이온주입기(10)용 이온소오스(12).
2. 청구항 1에 있어서, 절연체는 세라믹 절연체로 된 것을 특징으로 하는 이온소오스.
3. 청구항 1에 있어서, 절연체는 캐소우드 본체를 지지하는 제1평면 캐소우드 지지면(210)과 상기 필라멘트와 상기 캐소우드 본체사이에 전기절연이 유지되는 동안 제2평면 필라멘트 지지면(212)을 지닌 지지본체를 구비한 이온소오스.
4. 청구항 3에 있어서, 절연블록의 필라멘트 지지면을 맞물리는 제1 및 제2설치 다리(170, 171)를 더 구비한 이온소오스.
5. 청구항 3에 있어서, 캐소우드는 제1평면 캐소우드가 절연블록의 제1평면 캐소우드 지지면을 맞물리는 평면설치판(152)에 연결된 이온소오스.
6. 청구항 3에 있어서, 절연본체는 이온소오스의 작동중 이온소오스에 의해 방출된 재료에 의해 상기 노출된 면의 코팅을 방지하기 위해 절연체 본체의 노출면으로부터 안쪽으로 연장한 노치(N1, N2, N3)를 형성하는 이온소오스.
7. 청구항 3에 있어서, 플랜지는 상기 플랜지로부터 멀리 연장한 위치조절 로드 (203)를 지니고 절연본체는 상기 위치조절 로드를 맞물리기 위해 배열개구부(226)를 형성하는 이온소오스.
8. a) 가스 이온화 영역(R)을 경계짓는 전도실벽(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 132)을 지니고 이온이 가스한정실을 탈출하게 하는 탈출개구부(78)를 포함하는 가스한정실(76);

   b) 상기 가스한정실로부터 탈출하는 상기 이온으로부터 이온비임(20)을 형성하는 구조(90, 14)에 대해 상기 가스한정실을 위치하는 지지대(80, 82, 120),

   c) 이온화 재료를 가스한정실에 전달하기 위해 상기 가스한정실과 연통하는 가스전달시스템(122, 123, 126, 128, 144);

   d) 가스한정실에 의해 한정된 가스이온화 영역에 이온화전자를 방출하고 상기 가스한정실 내부에 부분적으로 연장하고, 상기 이온화전자를 가스한정실에 방출하기 위해 가스한정실에 대면하는 전도캡(164)을 포함하는 캐소우드(124);

   e) 상기 가스한정실의 전도실벽에 공간을 둔 관계로 캐소우드의 상기 관형전도 본체를 지지하기 위해 상기 가스한정실에 연결된 전기절연체(150);

   f) 전도캡을 가열하여 이온화 전자가 상기 전도캡으로부터 가스한정실에 방출하기 위해 상기 캐소우드의 관형 전도본체 안쪽의 위치에 상기 절연체에 의해 지지된 필라멘트(178)를 구비하고;

   상기 절연체는 캐소우드 본체를 지지하는 평면 캐소우드 지지영역(210)과 상기 평면 캐소우드 지지영역으로부터 공간을 두고 상기 필라멘트와 상기 캐소우드 본체사이에 전기절연을 유지하는 동안 캐소우드 본체에 공간을 둔 관계로 필라멘트를 지지하는 상기 평면 캐소우드 지지영역으로부터 공간을 둔 평면 필라멘트 지지영역을 형성하는 절연체를 포함하는 이온발생소오스.
9. 청구항 8에 있어서, 가스한정실은 관형 전도체를 가스한정실에 끼우기 위한 하나의 우물(130d)에 개구부(158)를 포함하고 전기절연체는 체임버의 우물에 대한 공간을 둔 관계로 관형 전도체를 지지하는 이온발생소오스.
10. 이온화 전자를 가스한정실의 이온화영역(R)에 방출하기 위해 가스한정실(76)에 대해 위치시키고, 상기 이온화 전자를 가스한정실에 방출하기 위해 관형 전도체에 의해 지지된 관형 전도체(160, 162)와 전도캡(164)을 포함하는 캐소우드(124);

    상기 전도캡을 가열하여 이온화전자를 상기 캡으로부터 상기 가스한정실에 방출하게 하는 상기 캐소우드의 관형 전도체 안쪽의 위치에 지지된 필라멘트(178);

    상기 가스한정실에 연결되어 캐소우드를 가스한정실에 위치하고 상기 가스한정실의 전도실벽에 대하여, 그리고 서로 공간을 둔 관계로 상기 캐소우드와 상기 필라멘트를 지지하는 전기절연체(150)를 구비하고;

    상기 절연체는 캐소우드 본체를 지지하는 제1평면 캐소우드 지지면(210)과 제 1평면 캐소우드 지지면으로부터 공간을 두어, 상기 필라멘트와 상기 캐소우드 본체사이에 전기절연을 유지하는 동안 캐소우드 본체에 대해 공간을 둔 관계로 상기 필라멘트를 지지하는 제1평면 캐소우드 지지면을 지닌 절연블록을 포함하는 캐소우드 구조.