TW202301467A - 用於產生包括金屬的離子束的離子源 - Google Patents

Abstract

揭露一種用於產生包括金屬的離子束的離子源。所述離子源包括電弧腔室以及坩堝。電弧腔室具有用於容納電漿的內部以及用於提取離子束的提取孔。坩堝具有與電弧腔室的內部連通的坩堝孔。坩堝包括從坩堝的內部朝向電弧腔室的內部的路徑，且溫度沿著路徑連續地增加。

Description

用於產生包括金屬的離子束的離子源

本揭露的實施例是關於一種坩堝設計，和更明確地說，是關於一種用於離子源中的金屬的坩堝。

本申請要求2021年6月21日提交的美國專利申請第17/353,171號的優先權，其揭露內容以全文引用的方式併入本文中。

各種類型的離子源可用於產生在半導體處理設備中使用的離子。舉例來說，間熱式陰極（indirectly heated cathode；IHC）離子源通過將電流供應到安置在陰極後方的細絲來操作。細絲發射朝向陰極加速且加熱所述陰極的熱電子，進而致使陰極將電子發射到離子源的電弧腔室中。陰極安置在電弧腔室的一個末端處。反射極通常安置在電弧腔室的與陰極相對的末端上。可使陰極和反射極偏置以便驅逐電子，從而將所述電子引導回電弧腔室的中心。在一些實施例中，使用磁場進一步將電子約束在電弧腔室內。

在某些實施例中，可需要利用呈固體形式的進料材料作為摻雜劑物質。舉例來說，固體進料物質可充當濺鍍靶。離子撞擊固體進料物質，發射進料材料的中性物，其接著可在電漿中經電離和供能且用於沉積或植入。然而，存在與使用固體進料物質相關聯的問題。舉例來說，在IHC離子源的高溫環境中，金屬濺鍍靶易於熔融、滴落，且通常在液態金屬在電弧腔室中延展和彙集時降解和破壞電弧腔室。因此，含有所關注的摻雜劑的陶瓷常用做固體摻雜材料，因為其具有較高熔融溫度。然而，這些陶瓷材料通常產生所關注的摻雜劑的較少射束電流。如果金屬濺射靶可維持其形狀而不會在熔融時滴落或變形，那麼可實現摻雜劑射束電流的顯著增加。

因此，可在無這些限制的情況下在離子源內使用的高級坩堝設計將是有益的。

揭露一種利用熔融金屬趨向於朝向最熱區流動的觀測結果的坩堝。坩堝包含其中可安置有摻雜材料的內部。坩堝具有從內部通向坩堝孔的路徑，其中溫度沿著路徑連續地增加。坩堝孔可安置在離子源的電弧腔室的內部中或附近。液態金屬沿著路徑朝向電弧腔室流動，在電弧腔室中經汽化且接著經電離。通過控制路徑的流動速率，可減少溢出。在另一實施例中，揭露一種倒置式坩堝。倒置式坩堝包括與離子源的內部連通的封閉末端，使得封閉末端是坩堝的最熱區。坩堝開口在較低溫度下安置在不同壁上以允許蒸氣離開坩堝。

根據一個實施例，揭露一種用於產生包括金屬的離子束的離子源。離子源包括：電弧腔室，具有用於容納電漿的內部和用於提取離子束的提取孔；以及坩堝，具有與電弧腔室的內部連通的坩堝孔，其中坩堝包括從坩堝的內部朝向電弧腔室的內部的路徑，其中溫度沿著路徑連續地增加。在一些實施例中，路徑延伸到電弧腔室的內部中。在某些實施例中，金屬包括鋁、鎵、鑭或銦。在一些實施例中，路徑包括芯吸杆（wicking rod），所述芯吸杆具有安置在坩堝的內部中的第一末端和靠近坩堝孔的尖端。在一些實施例中，路徑包括中空管。

根據另一實施例，揭露一種用於產生包括金屬的離子束的離子源。離子源包括：電弧腔室，具有用於容納電漿的內部和用於提取離子束的提取孔；坩堝，具有與電弧腔室的內部連通的坩堝孔；以及芯吸杆，具有安置在坩堝的內部中的第一末端和靠近坩堝孔的尖端。在某些實施例中，尖端延伸超出坩堝孔且進入電弧腔室的內部。在一些實施例中，芯吸杆的第一末端附連到坩堝的後壁。在一些實施例中，離子源包括安置在坩堝的內部中且在坩堝孔之前的多孔材料，其中多孔材料具有芯吸杆穿過的開口。在某些實施例中，芯吸杆包括筆直實心圓柱體。在一些實施例中，芯吸杆包括至少一個彎曲部。在某些實施例中，芯吸杆包括至少一個向上傾斜部分，其中至少一個向上傾斜部分的斜度允許液態金屬從坩堝的內部朝向尖端流動。在一些實施例中，坩堝包括包含坩堝孔的前壁，且芯吸杆擱置在坩堝的內表面上、向上傾斜且擱置在前壁上。在某些實施例中，芯吸杆的第一末端不附連到坩堝的內表面。在一些實施例中，芯吸杆擱置在坩堝的內表面上、向上傾斜且擱置在多孔材料上。

根據另一實施例，揭露一種用於產生包括金屬的離子束的離子源。離子源包括：電弧腔室，具有用於容納電漿的內部和用於提取離子束的提取孔；以及坩堝，具有與電弧腔室的內部連通的封閉末端，其中坩堝包括在不同於封閉末端的壁上的坩堝開口，其中金屬的蒸氣通過坩堝開口離開且進入電弧腔室。在一些實施例中，坩堝開口安置在具有比封閉末端更低的溫度的壁上。在某些實施例中，坩堝開口安置在與封閉末端相對的壁上。在一些實施例中，離子源包括與坩堝開口和電弧腔室的內部連通的通道，使得蒸氣穿過通道到電弧腔室。在某些實施例中，離子源包括靠近坩堝開口安置在坩堝的內部內的多孔材料，使得蒸氣在通過坩堝開口離開之前穿過多孔材料。

如上文所描述，如果電弧腔室或其它處理腔室內的溫度超過金屬的熔點，那麼金屬濺鍍靶可存在問題。在這種情況下，金屬濺鍍靶可變為熔融的且滴到電弧腔室中，從而潛在地致使電弧腔室損壞且縮減電弧腔室的使用壽命。

此外，測試已發現出乎意料地液態金屬傾向於朝向最大溫度區遷移。因此，在某些實施例中，液態金屬可實際上克服重力朝向較熱區行進。

因為這一行為，難以有效地容納液態金屬，而同時將其暴露於電漿以使得可電離金屬。

因此，在某些實施例中，可設計考慮這一行為的坩堝。圖1中繪示與間熱式陰極（IHC）離子源結合的這樣一個坩堝。儘管描述IHC離子源，但應理解，坩堝可與伯納斯（Bernas）離子源、電漿腔室或另一離子源結合使用。

圖1繪示利用坩堝的離子源。IHC離子源10包含電弧腔室100，所述電弧腔室包括兩個相對末端和連接到這些末端的壁101。電弧腔室100的壁101可由導電材料構造，且可彼此電連通。在一些實施例中，襯裏可靠近壁101中的一或多者安置。襯裏可覆蓋壁101中的一或多者的全部，使得一或多個壁101不經受電弧腔室100內的惡劣環境。陰極110安置在電弧腔室100中在電弧腔室100的第一末端104處。細絲160安置在陰極110後方。細絲160與細絲電源165連通。細絲電源165配置成使電流穿過細絲160，使得細絲160發射熱電子。陰極偏置電源115相對於陰極110而使細絲160負偏置，使得這些熱電子從細絲160朝向陰極110加速且在其撞擊陰極110的背側表面時加熱陰極110。陰極偏置電源115可使細絲160偏置，使得所述細絲具有比陰極110的電壓更負的電壓，例如在200伏到1500伏之間。接著陰極110將其前側表面上的熱電子發射到電弧腔室100中。

因此，細絲電源165向細絲160供應電流。陰極偏置電源115使細絲160偏置以使得所述細絲比陰極110更負，從而使得電子從細絲160朝向陰極110吸引。在某些實施例中，陰極110可例如通過電弧電源111相對於電弧腔室100偏置。在其它實施例中，陰極110可電連接到電弧腔室100，以便處於與電弧腔室100的壁101相同的電壓下。在這些實施例中，可不采用電弧電源111，且陰極110可電連接到電弧腔室100的壁101。在某些實施例中，電弧腔室100連接到電接地。

在與第一末端104相對的第二末端105上，可安置反射極120。反射極120可借助於反射極偏置電源123相對於電弧腔室100偏置。在其它實施例中，反射極120可電連接到電弧腔室100，以便處於與電弧腔室100的壁101相同的電壓下。在這些實施例中，可不采用反射極偏置電源123，且反射極120可電連接到電弧腔室100的壁101。在另外其它實施例中，不采用反射極120。

陰極110和反射極120各自由導電材料製成，例如金屬或石墨。

在某些實施例中，在電弧腔室100中產生磁場。這一磁場意圖沿著一個方向約束電子。磁場通常平行於壁101從第一末端104延伸到第二末端105。舉例來說，可將電子約束在平行於從陰極110到反射極120的方向（即，y方向）的列中。因此，電子並不經歷任何電磁力以在y方向上移動。然而，電子在其它方向上的移動可經歷電磁力。

安置在電弧腔室100的稱為提取板103的一側上，可為提取孔140。在圖1中，提取孔140安置在平行於Y-Z平面（垂直於頁面）的一側上。此外，IHC離子源10更包括進氣口106，可通過所述進氣口將待電離的源氣體引入到電弧腔室100。

控制器180可與電源中的一或多者連通，使得可修改由這些電源供應的電壓或電流。控制器180可包含處理單元，例如微控制器、個人計算機、專用控制器或另一合適的處理單元。控制器180還可包含非暫時性存儲元件，例如半導體存儲器、磁存儲器或另一合適的存儲器。這一非暫時性存儲元件可含有允許控制器180執行本文中所描述的功能的指令和其它數據。

IHC離子源10還包含坩堝200。坩堝200可穿過壁101中的一者突出到電弧腔室100中。這可為如圖1中所繪示與提取孔140相對的壁101，或可為不同壁101。

坩堝200包括外壁210。這些外壁210可由相對不受IHC離子源10中產生的電漿影響的材料製成。此外，用於外壁210的材料可與和液態金屬兼容。舉例來說，在一個實施例中，外壁210可為石墨。這些外壁210界定待電離的金屬安置於其中的空腔212。在一些實施例中，空腔212可具有1英寸或小於1英寸的內徑。在某些實施例中，空腔212的長度可為1英寸或大於1英寸。然而，還可利用其它尺寸。坩堝可為圓柱形的、可呈矩形棱柱形式或可具有不同形狀。此外，坩堝200的前壁216包含坩堝孔211。在這一實施例中，這一坩堝孔211允許空腔212與IHC離子源10的內部直接連通。換句話說，坩堝的具有坩堝孔211的末端可界定IHC離子源10的壁101中的一者的一部分。

芯吸杆220安置在空腔212內。在某些實施例中，芯吸杆220可附連到坩堝200的與容納坩堝孔211的壁相對的後壁213。其還可不附連在坩堝200中且通過重力固持在適當位置。芯吸杆220可由石墨或鎢製成。還可使用其它材料，例如碳化物和氮化物。在圖1中所繪示的實施例中，芯吸杆220為筆直實心圓柱形結構。然而，在下文所解釋的其它實施例中，芯吸杆220可具有不同形狀。芯吸杆220的長度可長於空腔212的深度，使得芯吸杆220的尖端221可延伸超出坩堝200且進入IHC離子源10。可基於應用和液態金屬的所要流動速率而調整芯吸杆220的直徑。在某些實施例中，較大直徑可導致較高流動速率。

例如金屬的摻雜劑材料230安置在空腔212中。在一個實施例中，摻雜劑材料230為實心金屬，例如鋁、鎵、鑭或銦。這一固體材料可以線材的形式擠出且捲繞到芯吸杆220上。在其它實施例中，固體材料可呈圍繞芯吸杆220裝配的珠粒或中空圓柱體形式。

在操作期間，細絲電源165使電流穿過細絲160，這致使細絲160發射熱電子。這些電子撞擊陰極110的背側表面，所述背側表面可比細絲160更正，致使陰極110加熱，這進而致使陰極110將電子發射到電弧腔室100中。這些電子與通過進氣口106進料到電弧腔室100中的源氣體的分子碰撞。源氣體可為例如氬氣的載氣，或例如BF ₃的刻蝕氣體，或其它鹵素物種。來自陰極110的電子、源氣體和正電位的組合產生電漿。在某些實施例中，電子和正離子可在某種程度上由磁場約束。在某些實施例中，電漿靠近提取孔140約束在電弧腔室100的中心附近。這一電漿加熱芯吸杆220的尖端221，其用以熔融空腔212中的摻雜劑材料230。由於芯吸杆220的尖端221處於最高溫度，因此摻雜劑材料230在熔融之後趨向於朝向尖端221流動。由於尖端221安置在IHC離子源10中，因此通過電漿的化學刻蝕或濺鍍將摻雜劑材料230轉換成氣相且致使電離。經電離進料材料可接著經由提取孔140經提取且用於產生離子束。

在某些實施例中，可增加芯吸杆220與後壁213之間的熱導率。舉例來說，芯吸杆220的橫截面積可在後壁213附近較小。進行這一操作以確保尖端221為最熱點，且摻雜劑材料230向外流動穿過坩堝孔211。

雖然圖1繪示坩堝的一個實例，但其它變化也是可能的。舉例來說，如圖2A中所繪示，多孔材料240可包含於空腔212中以容納摻雜劑材料230。這一多孔材料240可經設定尺寸以使得其具有與空腔212的內尺寸相同的外尺寸。此外，多孔材料240可具有穿過其的孔241。多孔材料240可經定位以使得多孔材料240安置在摻雜劑材料230與坩堝孔211之間。芯吸杆220可穿過多孔材料240中的孔241。以這種方式，多孔材料240將摻雜劑材料230保持在空腔212內，同時允許熔融材料沿著芯吸杆220朝向尖端221流動。如同圖1一樣，尖端221可延伸到IHC離子源10的電弧腔室100中。

圖2B繪示圖2A中所繪示的坩堝200的變化。在這一實施例中，坩堝201在更接近坩堝201的底部的位置處支撐芯吸杆220。舉例來說，圖1和圖2A繪示安置在坩堝200的中心處或附近且附接到後壁213的芯吸杆220。這一實施例可允許安置在空腔212中的摻雜劑材料230的較大利用。具有孔241的多孔材料240也安置在空腔212中。在這一實施例中，外壁210可形成為使得外壁210的底部部分215向外延伸大於外壁210的頂部部分且包含前壁216，以便形成具有坩堝孔211的開放容器214，所述坩堝孔適於固持從芯吸杆220掉落的任何熔融材料。在某些實施例中，外壁210的底部部分215延伸超出IHC離子源10的壁101。芯吸杆220可延伸到由這一開放容器214界定的體積中，也在由壁101界定的體積內。

應注意，這一圖繪示配置為捲繞在芯吸杆220上且配置為安置在線材上方的珠粒的摻雜劑材料230。然而，摻雜劑材料230可呈任何形狀或多個形狀。

此外，圖1、圖2A至圖2B將芯吸杆220繪示為平行於坩堝的主軸且垂直於IHC離子源10的壁101。然而，其它變化是可能的。舉例來說，芯吸杆220可在坩堝的底部附近附接到後壁213，且隨著其朝向坩堝孔211移動而向上傾斜。可設定這一斜度以便允許液態金屬沿著芯吸杆220朝向尖端221向上流動。

在另一實施例中，繪示於圖2C中，芯吸杆220可不直接附連到坩堝202的外壁210，而是在坩堝202的空腔212內保持未附接且可通過重力固持在適當位置。這允許芯吸杆220的尖端221變得較熱，這是由於其不再直接熱沉降到後壁213。如果坩堝202的坩堝孔211在坩堝202的頂部附近，那麼這也將允許芯吸杆220自然地將其自身定位在向上斜坡上。因此，芯吸杆220擱置在坩堝202的內表面上，向上傾斜穿過坩堝孔211且擱置在前壁216上。在某些實施例中，芯吸杆220不附連到內表面。具有孔241的多孔材料240也安置在空腔212中。如由圖2B所描述，在這一實施例中，外壁210可形成為使得外壁210的底部部分215向外延伸大於外壁210的頂部部分，以便形成具有坩堝孔211的開放容器214。在某些實施例中，外壁210的底部部分215延伸超出IHC離子源10的壁101。芯吸杆220可延伸到由這一開放容器214界定的體積中且擱置在坩堝202的前壁216上。

在另一實施例中，多孔材料240中的孔241可經定位，使得芯吸杆220由坩堝202的內表面和多孔材料240支撐且不接觸前壁216。

雖然圖2C繪示坩堝202包含比外壁210的其餘部分進一步延伸的底部部分215，所述實施例不限於這一實施例。舉例來說，圖2A中所繪示的坩堝可與圖2C中所繪示的傾斜的芯吸杆220一起利用，其中坩堝孔211可位於前壁216的頂部附近，使得芯吸杆220向上傾斜且擱置在前壁216上。

此外，在另一實施例中，芯吸杆220可附連到坩堝202的內表面且朝向坩堝孔211向上傾斜且延伸到IHC離子源10中。在一個實施例中，芯吸杆220可擱置在前壁216上，如圖2C中所繪示。然而，在其它實施例中，類似於在圖2A中所繪示的實施例，芯吸杆220可與前壁216分離。

圖2D繪示坩堝203的另一實施例。在這一實施例中，外壁210可如關於圖2B所描述。然而，在這一實施例中，芯吸杆260不是筆直圓柱體，反而芯吸杆260其中可具有彎曲部263。舉例來說，芯吸杆260可接近坩堝202的底部安置，但可在穿過多孔材料240中的孔241之後向上傾斜。這一向上斜坡262允許芯吸杆220的尖端221變得較熱，從而增加熱梯度。這一向上斜坡262可處於允許液態金屬朝向尖端261向上流動的角度。

當然，芯吸杆可呈任何合適的形狀，使得其接觸摻雜劑材料230且具有安置在IHC離子源10中或附近的尖端。

此外，可通過改變芯吸杆的以下參數中的一或多者來控制沿著芯吸杆的液態金屬的流動速率：直徑、長度、形狀、表面處理、材料和孔隙度。舉例來說，較大直徑可支撐液態材料的較高速率流動，因為芯吸杆220上存在較大表面積。另外，紋理化表面處理與平滑表面處理相比可減緩液態材料的流動速率。

此外，芯吸杆220的橫截面可在其長度上變化。舉例來說，在尖端221處的錐形可用於限制能夠流入電弧腔室100中的液態材料的量且由此控制液態材料的汽化率。

因此，在這些實施例中的每一者中，坩堝經設計以利用液態金屬朝向最熱區流動的觀測結果，甚至逆重力流動以這樣做。因此，摻雜劑材料230安置在空腔中，其中存在到IHC離子源10的內部的路徑，其中沿著路徑的溫度可連續地增加以使得液態材料遵循所述路徑。此外，路徑可設計成使得能夠穿過所述路徑流動的材料的量。換句話說，可控制穿過路徑的流動速率。這允許較佳控制電離速率，且還可減小溢出的可能性。

雖然芯吸杆可用於實現這些目標，但也可使用提供其中溫度連續地增加的路徑的其它技術。舉例來說，中空杆或中空管可經布設以使得溫度梯度增加且摻雜劑材料230行進穿過杆的內部。

也可以其它方式使用液態金屬趨向於流向較熱區的觀測結果。舉例來說，雖然圖1和圖2A至圖2D利用這一觀測結果將液態金屬抽取到IHC離子源10中，其它實施例也是可能的。

圖3繪示倒置式坩堝300。在這一實施例中，倒置式坩堝300經定位以使得封閉末端311安置在IHC離子源10中。IHC離子源10如上文所描述。

以這種方式，由於封閉末端311與IHC離子源10的電弧腔室100的內部連通，因此封閉末端311可為最熱表面。因此，摻雜劑材料330將傾向於朝向封閉末端311流動。由於這一封閉末端311不含開口，因此避免溢出。然而，來自封閉末端311的熱量可致使摻雜劑材料330汽化。此蒸氣接著經由在倒置式坩堝300的冷卻器末端處的坩堝開口312釋放且離開。坩堝開口312可安置在溫度低於封閉末端311的壁上，使得摻雜劑材料330不會抽取到坩堝開口312。在一些實施例中，如圖3中所繪示，坩堝開口312與封閉末端311相對。然而，在其它實施例中，坩堝開口312可在例如頂壁的不同壁310上。此外，多孔材料340可靠近坩堝開口312安置。多孔材料340可安置在坩堝開口312與摻雜劑材料330之間以最小化來自倒置式坩堝300的液態材料的流動。此外，通道350可從坩堝開口312導向IHC離子源10，使得蒸氣可流入電弧腔室100。在某些實施例中，通道350在倒置式坩堝300的外部上。因此，在實施例中，封閉末端311用以將液態從坩堝開口312抽取出，使得蒸氣可離開倒置式坩堝300，但液態材料並未抽取到坩堝開口312。

雖然圖1中揭露IHC離子源，但應理解，圖式中所描述的坩堝中的任一者可與具有用於容納電漿且具有提取孔的內部的任何離子源一起利用。舉例來說，離子源可為電漿腔室、伯納斯離子源或另一種類型的離子源。

以上在本申請中描述的實施例可具有許多優點。首先，本系統允許固體金屬材料用作摻雜劑材料而不具有與現有技術相關聯的問題。

具體來說，在某些實施例中，形成從固持摻雜劑材料的空腔到IHC離子源10的路徑，其中溫度沿著路徑連續地增加。因為液態金屬傾向於朝向最熱區流動，所以朝向IHC離子源抽取液態材料。然而，通過這一路徑的適當設計，可控制液態材料朝向IHC離子源的流動速率，因此控制電離速率且最小化溢出的可能性。

在其它實施例中，容納摻雜劑材料的空腔可具有維持在最高溫度的一個末端，以便吸引液態。這用以將液態分流遠離在坩堝的不同末端上的開口。以這種方式，蒸氣能夠逸出開口，同時最小化液態通過開口離開的可能性。

本揭露不應限於本文所描述的具體實施例的範圍。實際上，除本文所描述的那些實施例和修改外，本領域的一般技術人員根據以上描述和附圖將瞭解本揭露的其它各種實施例和對本發明的修改。因此，這類其它實施例和修改意圖屬於本揭露的範圍內。此外，雖然已在用於特定目的特定環境中的特定實施的上下文中描述了本揭露，但本領域的一般技術人員應認識到，本揭露的有用性不限於此，且本揭露可有益地在用於任何數目個目的任何數目個環境中實施。因此，應考慮到如本文中所描述的本揭露的整個廣度和精神來解釋上文闡述的權利要求。

10:間熱式陰極離子源 100:電弧腔室 101、310:壁 103:提取板 104:第一末端 105:第二末端 106:進氣口 110:陰極 111:電弧電源 115:陰極偏置電源 120:反射極 123:反射極偏置電源 140:提取孔 160:細絲 165:細絲電源 180:控制器 200、201、202、203:坩堝 210:外壁 211:坩堝孔 212:空腔 213:後壁 214:開放容器 215:底部部分 216:前壁 220、260:芯吸杆 221、261:尖端 230、330:摻雜劑材料 240、340:多孔材料 241:孔 262:向上斜坡 263:彎曲部 300:倒置式坩堝 311:封閉末端 312:坩堝開口 350:通道

為了更好地理解本揭露，將參考附圖，所述附圖以引用的方式併入本文中，且附圖中： 圖1繪示根據一個實施例的具有坩堝的IHC源極； 圖2A繪示根據第二實施例的坩堝； 圖2B繪示根據第三實施例的坩堝； 圖2C繪示根據第四實施例的坩堝； 圖2D繪示根據第五實施例的坩堝；以及 圖3繪示根據一個實施例的倒置式坩堝。

10:間熱式陰極離子源

100:電弧腔室

101:壁

103:提取板

104:第一末端

105:第二末端

106:進氣口

110:陰極

111:電弧電源

115:陰極偏置電源

120:反射極

123:反射極偏置電源

140:提取孔

160:細絲

165:細絲電源

180:控制器

200:坩堝

210:外壁

211:坩堝孔

212:空腔

213:後壁

216:前壁

220:芯吸杆

221:尖端

230:摻雜劑材料

Claims (20)

1. 一種離子源，用於產生包括金屬的離子束，包括： 電弧腔室，具有用於容納電漿的內部以及用於提取所述離子束的提取孔；以及 坩堝，具有與所述電弧腔室的所述內部連通的坩堝孔，其中所述坩堝包括從所述坩堝的內部朝向所述電弧腔室的所述內部的路徑，其中溫度沿著所述路徑連續地增加。
2. 如請求項1所述的離子源，其中所述路徑延伸到所述電弧腔室的所述內部中。
3. 如請求項1所述的離子源，其中所述金屬包括鋁、鎵、鑭或銦。
4. 如請求項1所述的離子源，其中所述路徑包括芯吸杆，所述芯吸杆具有安置在所述坩堝的所述內部中的第一末端以及靠近所述坩堝孔的尖端。
5. 如請求項1所述的離子源，其中所述路徑包括中空管。
6. 一種離子源，用於產生包括金屬的離子束，包括： 電弧腔室，具有用於容納電漿的內部以及用於提取所述離子束的提取孔； 坩堝，具有與所述電弧腔室的所述內部連通的坩堝孔；以及 芯吸杆，具有安置在所述坩堝的內部中的第一末端以及靠近所述坩堝孔的尖端。
7. 如請求項6所述的離子源，其中所述尖端延伸超出所述坩堝孔且進入所述電弧腔室的所述內部。
8. 如請求項6所述的離子源，其中所述芯吸杆的所述第一末端附連到所述坩堝的後壁。
9. 如請求項6所述的離子源，更包括安置在所述坩堝的所述內部中以及在所述坩堝孔之前的多孔材料，其中所述多孔材料具有所述芯吸杆穿過的開口。
10. 如請求項6所述的離子源，其中所述芯吸杆包括筆直實心圓柱體。
11. 如請求項6所述的離子源，其中所述芯吸杆包括至少一個彎曲部。
12. 如請求項6所述的離子源，其中所述芯吸杆包括至少一個向上傾斜部分，其中所述至少一個向上傾斜部分的斜度使液態金屬從所述坩堝的所述內部朝向所述尖端流動。
13. 如請求項6所述的離子源，其中所述坩堝包括包含所述坩堝孔的前壁，且所述芯吸杆擱置在所述坩堝的內表面上、向上傾斜以及擱置在所述前壁上。
14. 如請求項13所述的離子源，其中所述芯吸杆的所述第一末端不附連到所述坩堝的所述內表面。
15. 如請求項9所述的離子源，其中所述芯吸杆擱置在所述坩堝的內表面上、向上傾斜以及擱置在所述多孔材料上。
16. 一種離子源，用於產生包括金屬的離子束，包括： 電弧腔室，具有用於容納電漿的內部以及用於提取所述離子束的提取孔；以及 坩堝，具有與所述電弧腔室的所述內部連通的封閉末端，其中所述坩堝包括在不同於所述封閉末端的壁上的坩堝開口，其中所述金屬的蒸氣通過所述坩堝開口離開以及進入所述電弧腔室。
17. 如請求項16所述的離子源，其中所述坩堝開口安置在具有比所述封閉末端更低的溫度的壁上。
18. 如請求項17所述的離子源，其中所述坩堝開口安置在與所述封閉末端相對的壁上。
19. 如請求項16所述的離子源，更包括與所述坩堝開口以及所述電弧腔室的所述內部連通的通道，使得蒸氣通過所述通道到所述電弧腔室。
20. 如請求項16所述的離子源，更包括靠近所述坩堝開口安置在所述坩堝的內部內的多孔材料，使得所述蒸氣在通過所述坩堝開口離開之前通過所述多孔材料。

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