DD245978A1 - Vorrichtung zur erhoehung der verfuegbarkeit von ionenquellen des ren'e-bernas-typs - Google Patents

Vorrichtung zur erhoehung der verfuegbarkeit von ionenquellen des ren'e-bernas-typs Download PDF

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DD245978A1
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Reinhard Quenzel
Udo Willkommen
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Mikroelektronik Zt Forsch Tech
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    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08Ion sources; Ion guns
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Abstract

Die Erfindung kann zur Ausgestaltung von Ionenquellen des Rene-Bernas-Typs, beispielsweise zum Einsatz in Ionenimplantationsanlagen der Mikroelektronikindustrie eingesetzt werden, um deren Betriebsfaehigkeit zu verlaengern. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung bestehen darin, Hochspannungsueberschlaege zwischen Massen- und Extraktionspotential im Bereich eines Isolators dadurch zu verhindern, dass Oberflaechenerosionen und/oder Verschmutzungen an diesem Isolator vermieden werden, um damit die Verfuegbarkeit derartiger Ionenquellen zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird dies dadurch geloest, dass das zur Erzeugung eines Ionenstrahles notwendige Magnetfeld durch geeignetes Einbringen von Abschirmungen aus magnetisch leitendem Material im Bereich des Isolators und des dem Isolator vorgelagerten Teiles der Ionenquelle geschwaecht wird.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung kann an lonenquellen des Rene-Bernas-Typs eingesetzt werden, um deren Betriebsfähigkeit zu verlängern. Das Anwendungsgebiet ist mit dem Gebiet der Anwendung derartiger Quellen identisch.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
An lonenimplantationsanlagen, die insbesondere für die Herstellung mikroelektronischer Schaltkreise eingesetzt werden, werden lonenquellen verschiedener Typen, so auch des Rene-Bernas-Typs, verwendet.
Bei lonenquellen dieses Typs wird zwischen planparallelen, mit einem Extraktionsschlitz versehenen Elektroden eine Potentialdifferenz eingestellt. Im Bereich des Extraktionssystems wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen magnetische Feldlinien zum Extraktionsschlitz parallel, zu den elektrischen Feldlinien der Potentialdifferenz jedoch senkrecht, verlaufen.
Die Elektroden des Extraktionssystems bilden jeweils ein Endstück zweier koaxialer Rohre.
In deren einem Ende weisen diese je einen Extraktionsschlitz auf, welche in Strahlrichtung hintereinander liegen.
Am anderen Ende sind beide Rohrstücke mit einem gemeinsamen Isolator versehen. Bei dieser Ausführung von lonenquellen des Rene-Bernas-Typs kommt es im Bereich der Mittelebene des Quellenmagneten zu Überschlagen am Isolator. Um die Quelle weiter betreiben zu können, muß der Isolator gereinigt oder erneuert werden, da eine Reinigung nur begrenzt möglich ist.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, an lonenquellen des Rene-Bernas-Typs Hochspannungsüberschläge zwischen Massen- und Extraktionspotential im Bereich des Isolators zu vermeiden, um damit die Verfügbarkeit derartiger lonenquellen zu erhöhen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Isolationseigenschaften des Isolators an lonenquellen des Rene-Bernas-Typs dadurch beizubehalten, daß Oberflächenerosionen und/oder Verschmutzungen an diesem Isolator vermieden werden. Zur Lösung der Aufgabe wird davon ausgegangen, daß lonenquellen des Rene-Bernas-Typs zwei rohrförmige Extraktionselektroden aufweisen, die koaxial ineinanderliegen, ohne eine elektrisch leitende Verbindung zu besitzen. An einem Ende sind sie über einen Isolator verbunden und am anderen Ende weisen sie je einen Boden mit je einem Extraktionsschlitz auf. Parallel zu diesen Extraktionsschlitzen verlaufen Feldlinien eines außerhalb des Elektrodensystems erzeugten Magnetfeldes. Die äußere Extraktionselektrode liegt auf Masse- und die innere auf Hochspannungspotential. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein magnetisch leitendes Material.auf die äußere oder innere Mantelfläche der äußeren Extraktionselektrode aufgebracht wird. Dabei überdeckt dieses magnetisch leitende Material teilweise den Isolator und erstreckt sich in Richtung zum Extraktionsschlitz. Diese Erstreckung darf jedoch nur so groß sein, daß das magnetisch leitende Material nicht in den zur Plasmaerzeugung notwendigen Teil des Magnetfeldes eingreift. Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, auf die äußere Mantelfläche der inneren Extraktionselektrode zusätzlich ein magnetisch leitendes Material derart aufzubringen, daß es sich von dem Isolator in Richtung zum Extraktionsschlitz erstreckt, ohne in den zur Plasmaerzeugung notwendigen Teil des Magnetfeldes einzugreifen.
Eine weitere günstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das magnetisch leitende Material auf der äußeren Mantelfläche der inneren Extraktionselektrode und der inneren Mantelfläche der äußeren Extraktionselektrode anzuordnen. Dabei überdecken sich beide Materialien in axialer Richtung der rohrförmigen Elektroden teilweise, ohne jedoch eine elektrisch leitende
Verbindung einzugehen.
Die Wirkung der Erfindung ist daraufgerichtet, eine parasitäre Penningentladung im Bereich des Isolators, die als Ursache für den regelmäßigen Verschleiß des Quellenisolators zu sehen ist, zu verhindern.
Zur Erzeugung eines lonenstrahlers ist es notwendig, im Bereich des Extraktionsschlitzes ein Plasma zu erzeugen, wofür ein Magnetfeld benötigt wird. Werden keine Maßnahmen zur Bündelung oder Abschirmung dieses Magnetfeldes — wie die erfindungsgemäßen Maßnahmen — getroffen, so durchdringt dieses nicht nur das Extraktionsgebiet, sondern auch die koaxialen Rohre und den Quellenisolator.
Im Bereich der Mittelebene eines Quellenmagneten stehen zwischen den koaxialen Rohren der Quelle elektrische und magnetische Feldlinien senkrecht aufeinander, wodurch die parasitäre Penningentladung hervorgerufen wird. Mit zunehmender Entfernung von der Mittelebene des Quellenmagneten wird der Winkel zwischen elektrischen und magnetischen Feldlinien immer kleiner, so daß die parasitäre Penningentladung auf den Bereich der Mittelebene beschränkt bleibt.
Gemäß der Erfindung wird nunmehr die Zerstörung des Isolators durch die parasitäre Penningentladung dadurch verhindert, daß das Magnetfeld durch Abschirmung im Bereich des Isolators und des dem Isolator vorgelagerten Teiles der Ionenquelle geschwächt wird.
Vorteilhaft ist es, die magnetisch leitende Abschirmung so auszubilden, daß auf dem Quellenisolator die Ablagerung von dem Betreiben der Quelle entstehenden Neutralteilchen verhindert wird."
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1: einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Ionenquelle und Fig. 2: einen radialen Schnitt durch diese Ionenquelle.
Die innere Elektrode 1 des Extraktionssystems ist durch einen Grundflansch 2 und einen Isolator 3 mit der äußeren Elektrode 4 des Extraktionssystem verbunden. Zwischen der äußeren Elektrode 4 und der inneren Elektrode 1 besteht eine Potentialdifferenz, die dem Extraktionspotential entspricht.
Um das zur Ionenerzeugung im Bereich der Extraktionsöffnung 5 erforderliche Magnetfeld 9 vom Isolator 3 abzuschirmen, weisen die innere Elektrode 1 und die äußere Elektrode 4 Abschirmungen 6 und 7 aus magnetisch leitendem Material auf. Die Abschirmungen 6 und 7 bewirken eine Verringerung des magnetischen Feldes im Bereich des Isolators 3, wodurch die Bildung von Ionen im Bereich des Isolators 3 vermindert wird.
Um den Isolator 3 vor Restentladungen und Neutralteilchen zu schützen, sind die Abschirmungen 6 und 7 so ausgebildet, daß der Isolator 3 auch optisch von der zwischen den Elektroden 1 und 4 sich ausbildenden Penningentladung getrennt ist.
Eine Penningentladung findet statt, wenn elektrische und magnetische Feldlinien etwa senkrecht zueinander verlaufen. Bei den lonenquellen von Rene-Bernas-Typ ist diese Bedingung außer im Bereich der Extraktionsöffnung 5 noch zwischen der inneren Elekrode 1 und der äußeren Elektrode 4 für jene Ebene gegeben, die von den durch den Quellenmagneten erzeugten magnetischen Feldlinien 9 senkrecht durchstoßen wird. Die magnetisch leitenden Abschirmungen 6 und 7 erstrecken sich daher nur über einen diese Ebene mit Sicherheit umfassenden Bereich, so daß zur Evakuierung des vom Isolator umschlossenen Gebiets genügend große Öffnungen 8 verbleiben.

Claims (3)

  1. - 1 - <£HO 3/Ö
    Erfindungsanspruch:
    1. Vorrichtung zur Erhöhung der Verfügbarkeit von lonenquellen des Rene-Bernas-Typs mit zwei rohrförmigen Extraktionselektroden, die koaxial ineinanderliegen, ohne eine elektrisch leitende Verbindung aufzuweisen, an einem Ende über einen Isolator verbunden sind und am anderen Ende je einen Boden mit je einem Extraktionsschlitz aufweisen, zu dem parallel Feldlinien eines außerhalb des Elektrodensystems erzeugten Magnetfeldes verlaufen und die äußere Extraktionselektrode auf Masse- und die innere auf Hochspannungspotential liegt, gekennzeichnet dadurch, daß ein magnetisch leitendes Material auf die äußere oder innere Mantelfläche der äußeren Extraktionselektrode derart aufgebracht wird, daß es teilweise den Isolator überdeckt und sich in Richtung zum Extraktionsschlitz erstreckt, ohne in den zur
    - Plasmaerzeugung notwendigen Teil des. Magnetfeldes einzugreifen.
  2. 2. Vorrichtung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich ein magnetisch leitendes Material auf die äußere Mantelfläche der inneren Extraktionselektrode derart aufgebracht wird, daß es sich von dem Isolator in Richtung zum Extraktionsschlitz erstreckt, ohne in den zur Plasmaerzeugung notwendigen Teil des Magnetfeldes einzugreifen.
  3. 3. Vorrichtung gemäß Punkt 1 und Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das magnetisch leitende Material auf der äußeren Mantelfläche der inneren Extraktionselektrode und der inneren Mantelfläche der äußeren Extraktionselektrode so angeordnet ist, daß sich beide Materialien in axialer Richtung der rohrförmigen Elektroden teilweise überdecken, ohne eine elektrisch leitende Verbindung einzugehen.
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