離子源的制作方法

本發明涉及離子源，具體地，磁極上具有氣體注入部的離子源。

背景技術：

離子源（ion source）有效用于基片改良或濺射鍍膜。離子源是利用電極和磁極形成閉環（closed drift loop），是沿著該環使電子高速移動的結構。電子移動的閉環內由工藝室外部向其內部連續供應離子生成用氣體即離子化氣體

美國專利7,425,709是為從外部給離子源內部供應離子化氣體而具備獨立的供氣管和氣體擴散用部件。如上所述，傳統的離子源是大部分由離子源后端向其內部供應離子化氣體，在離子源內部發生等離子體，利用內外部壓力差使之擴散而噴出離子。

由于這種方式，傳統的離子源是在生成等離子體離子的過程中，在電極面上產生蝕刻現象。被蝕刻的金屬或者二氧化硅等因壓差與等離子體離子一起被噴到外部而造成雜質污染。不僅如此，噴出區域的粒子粘附電極的比率也增加，電極之間還發生弧。所述雜質生成或弧的發生會降低離子源的離子化性能，進一步阻礙深入研究或后續工藝。

為解決所述問題，美國專利6,750,600號、6,870,164號、韓國專利公開 10-2011-0118622號曾提出過轉換電極極性的方法。

但所述方法需要一種可以轉換電源極性的獨立結構。因此傳統的解決方案不僅結構復雜制作成本也高。而且通過轉換極性的方法來清除濺射在電極或磁極的離子的方法還是比較具有局限性。

技術實現要素：

技術問題

本發明的目的在于，

第一、最大限度減少基片、電極、磁極等被濺射污染物；

第二、調節工藝室內的離子密度；

第三、最大限度減少弧和由此產生的粒子；

第四、提供等離子體離子可以順利迅速地移動至基片的離子源。

技術方案

為實現所述目的，本發明所采用的技術方案是，離子源可以包括磁場部、電極等。

磁場部是面向被處理物的一側開放，另一側被密封。開放一側上有內側磁極和外側磁極被相離設置，密封的另一側是用磁芯連接，并在開放一側形成等離子體電子的加速閉環。內側磁極具有向加速閉環的方向供應氣體的氣體注入部。

電極是在磁場部內與磁場部相離設置于加速閉環的下部。

本發明的離子源中，氣體注入部可以包括氣體流入部、氣體分散部、第一氣體噴出部。

氣體流入部是氣體從外部流入。

氣體分散部連通于氣體流入部，沿著內側磁極的長度方向形成，具有比氣體流入部更寬的剖面。

第一氣體噴出部是，沿著內側磁極的長度方向，一側連通于氣體分散部，另一側向加速閉環開放。第一氣體噴出部是以剖面比氣體分散部更小的縫狀組成而將氣體向加速閉環方向噴出。

根據本發明的離子源，氣體注入部可以具有第二氣體噴出部。第二氣體噴出部是，沿著內側磁極的長度方向，一側連通于氣體分散部，另一側向基片方向開放。第二氣體噴出部具有比氣體分散部更小的剖面而將氣體向基片方向噴出。

根據本發明的離子源，第二氣體噴出部可以是相離的多個貫通孔或連續縫。

本發明的離子源可以包括磁場部、氣體注入延長部、電極組成。

磁場部是使面向被處理物的一側開放地組成。磁場部在其開放一側將內側磁極和外側磁極相離設置。磁場部可以將另一側用磁芯連接。磁場部可以在開放一側形成等離子體點火和電子加速區域。內側磁極或外側磁極可以具有一側向被處理物的方向開放的氣體注入部。

氣體注入延長部與內側磁極或外側磁極被電絕緣地結合。氣體注入延長部連通于磁場部的氣體注入部。氣體注入延長部是可以從內側磁極或外側磁極向被處理物方向凸出組成。

電極在磁場部內位于等離子體點火和電子加速區域的下部，可以與磁場部相離設置。

根據本發明的離子源，氣體注入延長部可以以電絕緣體組成。

根據本發明的離子源，氣體注入延長部可以包括電絕緣部件、管道部件等組成。

電絕緣部件結合于內側磁極或外側磁極。電絕緣部件具有第一貫通部。第一貫通部連通于氣體注入部的一側開放部。

管道部件結合于電絕緣部件。管道部件具有第二貫通部。第二貫通部的一側連通于第一貫通部，另一側向被處理物方向開放。

根據本發明的離子源，管道部件可以與電絕緣部件的邊界區域具有凹陷部。

根據本發明的離子源，電絕緣部件可以與管道部件的邊界區域或與內側磁極或外側磁極的邊界區域具有凹陷部。

根據本發明的離子源，等離子體點火和電子加速區域是可形成多個閉環地組成。

根據本發明的離子源，可以包括配電器（power distribution unit）。配電器是在具有多個電極的多重環離子源中給電極生成直流、交流或脈沖電壓施加。

根據本發明的離子源，氣體注入部是可包括氣體流入部、氣體分散部、氣體噴出部等地組成。

氣體流入部是氣體從外部流入。

氣體分散部連通于氣體流入部，沿著內側磁極或外側磁極的長度方向形成，具有比氣體流入部更寬的剖面。

氣體噴出部是，沿著內側磁極或外側磁極的長度方向，一側連通于氣體分散部，另一側向被處理物的方向開放。氣體噴出部可以具有比氣體分散部更小的剖面。氣體噴出部可以以連接的縫或相離的多個通孔組成。

具備本發明的離子源的濺射裝置的組成包括工藝室、離子源、第一、二氣體注入器等。

工藝室的內部形成密封空間。

離子源被裝配于工藝室內。離子源的組成包括磁場部、氣體注入延長部、電極。磁場部是面向被處理物的一側開放，另一側上有內側磁極和外側磁極被相離設置，另一側用磁芯連接而在開放一側形成等離子體點火和電子加速區域。內側磁極或外側磁極要以具有一側向被處理物的方向開放的氣體注入部。氣體注入延長部與內側磁極或外側磁極被電絕緣地結合，連通于氣體注入部，可以由內側磁極或外側磁極向被處理物的方向凸出。電極是在磁場部內與磁場部相離設置于等離子體點火和電子加速區域的下部。

第一氣體注入器可以通過氣體注入部和氣體注入延長部，給工藝室內注入反應用或濺射用氣體。

第二氣體注入器可以給工藝室內注入工藝用氣體。

根據具備本發明的離子源的濺射裝置，等離子體點火和電子加速區域是可形成多個閉環地組成。

具備本發明的離子源的濺射裝置可以包括配電器。配電器包括多個電極，并在多重環的結構中給電極生成直流、交流或脈沖電壓施加。

有益效果

具有所述結構的本發明的離子源的有益效果在于，可以最大限度減少離子源本身產生蝕刻污染物，進而阻止離子源的電極或磁極被濺射蝕刻污染物。并阻止只需濺射所需物質的基片被濺射污染物；

除了離子化氣體以外，還可以供應可調節離子密度的離子密度調節氣體而提升工藝效率；

形成使等離子體離子可順利移動至基片的流動而提升等離子體離子的基片濺射率。

附圖說明

圖1a、1b是顯示本發明的離子源的第一實施例的透視圖和剖視圖；

圖2a、2b是顯示本發明的離子源的第二實施例的透視圖和剖視圖；

圖3a、3b是顯示本發明的離子源的第三實施例的透視圖和剖視圖；

圖4a、4b是顯示本發明的離子源的第四實施例的透視圖和剖視圖；

圖5a、5b是顯示本發明的離子源的第五實施例的透視圖和剖視圖；

圖6a、6b是顯示本發明的離子源的第六實施例的透視圖和剖視圖；

圖7a、7b是顯示本發明的離子源的第七實施例的透視圖和剖視圖；

圖8a、8b是顯示本發明的離子源的第八實施例的透視圖和剖視圖；

圖9a、9b是顯示本發明的離子源的第九實施例的透視圖和剖視圖；

圖10a、10b是顯示本發明的離子源的第十實施例的透視圖和剖視圖；

圖11a~11d是圖示本發明的離子源的氣體注入延長部被變形的例子的多個剖視圖；

圖12a、12b是顯示本發明的離子源的第十一實施例的透視圖和剖視圖；

圖13a、13b是顯示本發明的離子源的第十二實施例的透視圖和剖視圖；

圖14a、14b是顯示本發明的離子源的第十三實施例的透視圖和剖視圖；

圖15a、15b是顯示本發明的離子源的第十四實施例的透視圖和剖視圖；

圖16是圖示具備本發明的離子源的濺射裝置。

最佳實施方式

圖1a、1b是顯示本發明的離子原的第一實施例的透視圖和剖視圖。

第一實施例的組成可以包括磁場部10、內側氣體注入部20、電極30等。

磁場部10的面向基片的前方開放，側方和后方密封。開放側上有內側磁極11和外側磁極13被相離設置。內側磁極11的下端可以具備磁鐵。例如，內側磁極11可以作為N極，外側磁極13可以作為S極。

密封側可以具備與內外側磁極11，13被一體地或可分離地結合的磁芯。在此，磁芯可能會表示除了在開放側形成加速閉環的內側磁極11和外側磁極13以外的其整個后端部。外側磁極13是通過磁芯結合于磁鐵的下端即S極而具有S極。磁芯是磁鐵的下端即S極的磁力線通過的通道，可以以高磁導率的物質組成。磁芯還可以執行將磁鐵的下端即S極的磁力線給上端即N極產生的影響即磁鐵的磁影響最小化的功能。

內側磁極11可以具備向加速閉環方向供應氣體的內側氣體注入部20。如圖1b所示， 內側氣體注入部20可以包括內側氣體流入部IN11、內側氣體分散部DIS11、內側側方氣體噴出部OUT11。

內側氣體流入部IN11是氣體從外部流入。內側氣體流入部IN11可以是貫通內側磁極11的圓形、多角形等貫通部，并在貫通部內插入圓形、多角形等其它管而組成。內側氣體流入部IN11是可以根據離子源的大小相離既定間隔形成多個。

給內側氣體流入部IN11注入的氣體是氬Ar等惰性氣體、氧氣O₂、氮氣N₂等活性氣體、CH₃COOH、CH₄ 、CF₄、SiH₄、NH₃ 、TMA(tri-methyl aluminum)等薄膜形成氣體，可以根據情況將這些氣體混合使用。

內側氣體分散部DIS11與內側氣體流入部IN11連通，其剖面可以以圓形、多角形等構成。內側氣體分散部DIS11可以沿著內側磁極11的長度方向形成。內側氣體分散部DIS11可以具有比內側氣體流入部IN11更寬的剖面。內側氣體分散部DIS11可以使內側氣體流入部IN11流入的氣體向內側磁極11的整個內部區域均勻地分散。

內側側方氣體噴出部OUT11沿著內側磁極11長度方向即邊緣，內側連通于內側氣體分散部DIS11，外側連通于加速閉環。內側側方氣體噴出部OUT11可以具有比內側氣體分散部DIS11更窄的剖面。進而內側側方氣體噴出部OUT11將內側氣體分散部DIS11內的氣體向加速閉環方向噴出。內側側方氣體噴出部OUT11可以以連續縫或多個貫通孔組成。

電極30可以位于磁場部10內的內側磁極11和外側磁極13之間空間，并與磁場部10相分離位于加速閉環的下部。

電極30上被連接電源V，電源V是AC或DC的高電壓。

電極30被施加高電壓時電極30會發生熱。為冷卻所述發生的熱，電極30內可以具備將電極30加工制作的冷卻用通道或冷卻管CT。冷卻用通道或冷卻管CT可以以導電率和導熱率優良的金屬組成。冷卻用通道或冷卻管CT上流著冷卻水。

根據圖1a、1b圖示的第一實施例的運行，離子源可以通過以磁場部10和電極30形成的磁場和電場，在內側磁極11和外側磁極13之間形成橢圓形或圓形的加速閉環。加速閉環是隨著電磁快速移動，與離子化氣體沖撞，其結果從離子化氣體產生等離子體離子。

電極30附近的電勢差是從離子化氣體產生等離子體電子，磁場和電場是在加速閉環空間內激活等離子體。等離子體電子等負電荷是隨加速閉環進行回旋運動，包括等離子體離子的正電荷是通過電場跳至位于開方側的基片，從而發揮給基片傳遞能量或者破壞基片表面分子結合等作用。

第一實施例不是在離子源內部的電極30后端供應離子化氣體，而是在內側磁極11的磁極端部向加速閉環的方向注入離子化氣體，因此在離子源內部幾乎不生成等離子體電子或離子。就是說，在開放側附近生成等離子體離子，將其通過電場移動至基片，因此很難因電極內壁的蝕刻或雜質污染而發生弧等。

具體實施方式

圖2a、2b是顯示本發明的離子源的第二實施例的透視圖和剖視圖。

如圖2a、2b所示，第二實施例是在內側氣體注入部21形成向基片方向開放的內側前方氣體噴出部OUT12，可以不包括向加速閉環方向開放的第一實施例的內側側方氣體噴出部OUT11。

內側前方氣體噴出部OUT12是可以沿著內側磁極11的長度方向形成。內側前方氣體噴出部OUT12的一側連通于內側氣體分散部DIS11，另一側向基片方向連通。內側前方氣體噴出部OUT12具備比內側氣體分散部DIS11更小的剖面，因此將內側氣體分散部DIS11內的氣體向基片方向噴出。內側前方氣體噴出部OUT12可以由以連續縫或既定間隔相離的多個貫通孔組成。

通過內側前方氣體噴出部OUT12噴出的氣體是可以向基片方向形成氣體流路。氣體流路可以執行將由加速閉環生成的等離子體離子引至基片的導向作用，從而提升濺射等工藝效率。

第二實施例中，向內側氣體流入部IN11注入的氣體可以是如氬Ar的惰性氣體。但并不是排除如氧氣O₂、氮氣N₂等活性氣體和如CH₃COOH、CH₄、CF₄、SiH₄、NH₃、 TMA(tri-methyl aluminum)等薄膜形成用氣體等。

第二實施例的其余結構與第一實施例中除內側側方氣體噴出部OUT11以外的結構相同或相似，因此第二實施例其余結構不再詳述，以第一實施例的相關說明來替代。

圖3a、3b是顯示本發明的離子源的第三實施例的透視圖和剖視圖。

如圖3a、3b所示，第三實施例是可以在內側氣體注入部22將內側側方氣體噴出部OUT11和內側前方氣體噴出部OUT12全部包括。

第三實施例的具體說明是由第一實施例的內側側方氣體噴出部OUT11和第二實施例的內側前方噴出部OUT12的說明和第一實施例的其余結構說明來替代。

圖4a、4b是顯示本發明的離子源的第四實施例的透視圖和剖視圖。

如圖4a、4b所示，第四實施例在內側磁極11具備內側氣體注入部20，外側磁極13上也可以具備外側氣體注入部40。

第四實施例中，不詳述內側氣體注入部20，由第一實施例的相關說明來替代。

第四實施例中外側氣體注入部40可以包括外側氣體流入部IN21、外側氣體分散部DIS21、外側側方氣體噴出部OUT21。外側氣體流入部IN21、外側氣體分散部DIS21、外側側方氣體噴出部OUT21的結構和功能與第一實施例的內側氣體流入部IN11、內側氣體分散部DIS11、內側側方氣體噴出部OUT11相同或相似，故不再詳述外側氣體注入部40，由第一實施例的內側氣體注入部20的相關說明來替代。

但是向內側氣體流入部20注入的氣體和向外側氣體流入部40注入的氣體也可以是同樣氣體或不同的氣體。例如，注入其它氣體時，向內側氣體流入部20注入如氧氣O₂、氮氣N₂等活性氣體或者如CH₃COOH、CH₄、CF₄、SiH₄、NH₃、TMA(tri-methyl aluminum)等薄膜形成用氣體，向外側氣體流入部40注入如氬Ar等等離子體電子生成用惰性氣體。當然注入氣體可以與上述的相反。

圖5a、5b是顯示本發明的離子源的第五實施例的透視圖和剖視圖。

如圖5a、5b所示，第五實施例是在內側磁極11具備內側氣體注入部20，外側磁極13也可以具備外側氣體注入部41。

第五實施例中，不再詳述內側氣體注入部20，由第一實施例的相關說明替代。

第五實施例中，外側氣體注入部41包括外側氣體流入部IN21、外側氣體分散部DIS21、外側前方氣體噴出部OUT22。外側氣體流入部IN21、外側氣體分散部DIS21的結構和功能與內側氣體注入部20的內側氣體流入部IN11、內側氣體分散部DIS11相同或者相似，故以第一實施例內側氣體注入部20的相關說明來替代。

但第五實施例與第四實施例不同的是，形成外側側方氣體噴出部 OUT21，以此替代外側前方氣體噴出部OUT22。此時，通過外側前方氣體噴出部OUT22噴出的氣體可以向基片方向形成氣體流路。氣體流路可以發揮導向作用，使在加速閉環生成的等離子體離子順利流向基片，從而提升濺射等工藝效率。

第五實施例中，外側氣體注入部41是主要注入氬Ar等惰性氣體。

圖6a、6b是顯示本發明的離子源的第六實施例的透視圖和剖視圖。

如圖6a、6b所示，第六實施例包括向前方開放的內側氣體注入部21和向側方開放的外側氣體注入部40。

第六實施例的內側氣體注入部20與第二實施例的內側氣體注入部20相同，故不再詳述內側氣體注入部20，以第二實施例的內側氣體注入部20的相關說明來替代。

第六實施例的外側氣體注入部40是與第四實施例的外側氣體注入部40相同，故不再詳述外側氣體注入部40，以第四實施例的外側氣體注入部40的相關說明來替代

圖7a、7b是顯示本發明的離子源第七實施例的透視圖和剖視圖。

如圖7a、7b所示，第七實施例包括向前方開放的內側氣體注入部21和向前方開放的外側氣體注入部41。

第七實施例的內側氣體注入部21是與第二實施例的內側氣體注入部21相同，故不再詳述內側氣體注入部21，以第二實施例的內側注入部21相關說明來替代。

第七實施例的外側氣體注入部41與第五實施例的外側氣體注入部41相同，故不再詳述外側氣體注入部41，以第五實施例外側氣體注入部41的相關說明來替代。

圖8a、8b是顯示本發明的離子源的第八實施例的透視圖和剖視圖。

如圖8a、8b所示，第八實施例包括向前方和側方開放的內側氣體注入部22和向側方開放的外側氣體注入部40。

第八實施例的內側氣體注入部22與第三實施例的內側氣體注入部22相同，故不再詳述內側氣體注入部22，以第三實施例的內側氣體注入部22的相關說明來替代。

第八實施例的外側氣體注入部40與第四實施例的外側氣體注入部40相同，故不再詳述外側氣體注入部40，以第四實施例的外側氣體注入部40的相關說明來替代。

圖9a、9b是顯示本發明的離子源第九實施例的透視圖和剖視圖。

如圖9a、9b所示，第九實施例包括向前方和側方開放的內側氣體注入部22和向前方開放的外側氣體注入部41。

第九實施例的內側氣體注入部22與第三實施例的內側氣體注入部22相同，故不再詳述內側氣體注入部22，以第三實施例的內側氣體注入部22的相關說明來替代。

第九實施例的外則氣體注入部41與第五實施例的外側氣體注入部41相同，故不再詳述外側氣體注入部41，以第五實施例的外側氣體注入部41的相關說明來替代。

圖10a、10b是顯示本發明的離子源第十實施例的透視圖和剖視圖。

如圖10a、10b所示，第十實施例作為單環離子源，其組成可以包括磁場部110、內側磁極氣體注入部120、內側磁極氣體注入延長部130、電極140等。

磁場部110是面向基片的前方開放，側方和后方可以密封。開放側有內側磁極111和外側磁極113被相離設置。內側磁極111的下端可以具備磁鐵，例如，可以將內側磁極111設置為N極，外側磁極113設置為S極，上部設置為N極。

密封側具備與內外側磁極111，113可形成一體或分離地結合的磁芯。圖10b中圖示的是將內外側磁極111，113組成一體的結構。在此，磁芯可以表示除了在開放側形成加速閉環的內側磁極111和外側磁極的后端部整體。外側磁極113通過磁芯與磁鐵的下端即S極磁耦合而具有S極。磁芯是磁鐵的下端即S極的磁力線通過的通道，可以由磁導率較高的物質組成。磁芯還可以執行使磁鐵的下端即S極的磁力線對上端即N極的磁力線產生的影響，即磁鐵的磁影響最小化的功能。

內側磁極111可以具備向前方的基片方向供應氣體的內側磁極氣體注入部120。如圖10b所示，內側磁極氣體注入部120可以包括內側磁極氣體流入部IN120、內側磁極氣體分散部DIS120、內側磁極氣體噴出部OUT120。

內側磁極氣體流入部IN120是氣體從外部流入。內側磁極氣體流入部IN120可以是使內側磁極111由后方向前方貫通的圓形等貫通孔。貫通孔內可以插入圓形的獨立管組成。內側磁極氣體流入部IN120是根據離子源的大小，按既定間隔分離形成多個。

給內側磁極氣體流入部IN120注入的氣體是，如O₂、N₂等活性氣體，或者如CH₃COOH、CH₄、CF₄、SiH₄、NH₃、TMA(tri-methyl aluminum)等濺射用氣體等。

內側磁極氣體分散部DIS120連通于內側磁極氣體流入部IN120，其剖面可以以圓形、四角形等形狀形成。內側磁極氣體分散部DIS120是可以沿著內側磁極111的長度方向形成。內側磁極氣體分散部DIS120可以具有比內側磁極氣體流入部IN120更寬的剖面。內側磁極氣體分散部DIS120可以使由內側磁極氣體流入部IN120流入的氣體向內側磁極111的內部整面均勻地分散。

內側磁極氣體噴出部OUT120可以沿著內側磁極111的長度方向形成。內側磁極氣體噴出部OUT120的一側連通于內側磁極氣體分散部DIS120，另一側向基片方向連通。內側磁極氣體噴出部OUT120具有比內側磁極氣體分散部DIS120更小的剖面，進而將內側磁極氣體分散部DIS120內的氣體向基片方向噴出。內側磁極氣體噴出部OUT120可以形成連續的縫slit。

內側磁極氣體注入延長部130可以與內側磁極111的前方剖部面延長結合。內側磁極氣體注入延長部130是在內部可以具有貫通部T130。貫通部T130的一側連通于內側磁極氣體噴出部OUT120，另一側向上部開放。內側磁極氣體注入延長部130是可以在內側磁極111的上部面向上部凸出構成。內側磁極氣體注入延長部130是如圖10a、10b所示，可以形成具有沿著長度方向上下開放的縫的板。

內側磁極氣體注入延長部130與內側磁極111被電絕緣結合。內側磁極氣體注入延長部130可以由電絕緣物如陶瓷、鋁氧化物、聚四氟乙烯等組成。

通過內側磁極氣體注入延長部30噴出的氣體是在與離子源的電極140相離的如基片附近被離子化而被濺射在基片上。其結果，離子向電極140側移動的概率低而使濺射離子最小限度地粘附在電極140。

內側磁極氣體注入延長部130是可以向基片方向形成氣體流路。氣體流路可以發揮將離子引至基片的導向作用，從而提升濺射等工藝效率。

電極140是在磁場部110內位于內側磁極111和外側磁極113之間的空間，在加速閉環下部與磁場部10相離設置。

電極140上連接電源V，電源V可以是高電壓的交流、直流、脈沖。

電極140被施加高電壓時，電極140會產生熱。為冷卻這些熱，電極140內可以具備將電極140加工制作的冷卻用通道或冷卻管CT。冷卻用通道或冷卻管CT可以由導電率和導熱率優良的金屬形成。冷卻用通道或冷卻管CT上流冷卻水。

圖10a、10b中圖示的第十實施例的離子源是通過被磁場部110和電極140形成的磁場和電場，在內側磁極111和外側磁極113之間形成橢圓形的加速閉環。加速閉環上電子快速移動時與Ar等工藝用氣體沖撞，其結果生成氬離子Ar⁺。

電極140是形成電場而使氬離子Ar⁺向基片方向移動。氬離子Ar⁺是帶著能量向基片側移動，在其過程中與通過內側磁極氣體注入延長部30的上側開放口噴出的SiH₄ 等濺射用氣體沖撞，其結果形成如硅離子(Si^4-)等濺射用離子。此后硅離子(Si^4-)被濺射在基片表面后形成硅膜。

如果離子源不具備離子源由內側磁極111向基片方向凸出的內側磁極氣體注入延長部130，則硅離子(Si^4-)是可以向被施加陽極高電壓的電極140移動而粘貼到電極40，進而在電極140和磁極111，113之間產生弧。

根據圖10a、10b中的圖示，內側磁極氣體注入延長部130的前方開放端部具有一個開放口，但前方開放端部的結構并不限于此。例如，內側磁極氣體注入延長部130的前方開放端部還可以具備T字形流路變更部。流路變更部可以由以前方為12點方向時向9點方向、12點方向之間延長開放的左側分路和向12點方向、3點方向之間延長開放的右側分路組成。在此，左側分路和右側分路的長度是達到變更氣體噴出方向的程度即可。而且流路變更部的左右側分路可以以與內側磁極氣體注入延長部130相同或相似的形態組成，例如內部具有上下開放的縫隙的板。

圖11a~11d是圖示本發明的離子源的氣體注入延長部的變形例的多個剖視圖。

圖11a是圖示氣體注入延長部的第一變形例的剖視圖。

如圖11a所示，氣體注入延長部150的組成可以包括電絕緣部件151、管道部件153等。

電絕緣部件151是與內側磁極111結合。電絕緣部件151具備貫通部T151。貫通部T151的下側連通于內側磁極氣體注入部120的氣體噴出部OUT120，另一側向上方開放。電絕緣部件151是在內側磁極111的上部面向上部凸出，且在其內部具有沿長度方向上下開放的縫的板。電絕緣部件151可以由電絕緣物如陶瓷、鋁氧化物、聚四氟乙烯等組成。

管道部件153結合于電絕緣部件151的上部。管道部件153具備貫通部T153。貫通部T153的下側連通于電絕緣部件151的貫通部T151，另一側向基片方向開放。管道部件153是在電絕緣部件151向上部凸出延長。管道部件153是具有沿長度方向上下開放的縫的板。管道部件153可以由與電絕緣部件151相同物質的電絕緣物組成，但不是電絕緣物也無妨。

圖11b是圖示氣體注入延長部第二變形例的剖視圖。

如圖11b所示，氣體注入延長部160的組成可以包括具有貫通部T151的電絕緣部151、具有貫通部T163的管道部件163等。

第二變形例與第一變形例不同，在管道部件163的下端側部形成凹陷部R1。凹陷部R1上難以濺射濺射離子、等離子體離等、蝕刻污染物等。其結果，有利于阻止內側磁極111和管道部件163被短路。

第二變形例的其余結構與第11a的第一變形例的對應結構一致，故不再詳述其余結構，以第一變形例的相關說明來替代。

圖11c、11d是圖示氣體注入延長部的第三、四變形例的剖視圖。

如圖11c所示，氣體注入延長部170的組成可以包括具有貫通部T171的電絕緣部件171、具有貫通部T153的管道部件153。而且如圖11d所示，氣體注入延長部180的組成可以包括具有貫通部T181的電絕緣部件181、具有貫通部T153的管道部件153等。

如圖11c、11d所示，第三、四變形例與圖11a的第一變形例不同，電絕緣部件171，181的上端側部或下端側部上形成凹陷部R2、R3。與第二變形例的凹陷部R1同樣，凹陷部R2、R3上難以濺射濺射離子、等離子體離子、蝕刻污染物等。其結果，有利于阻止內側磁極111和管道部件153被短路。

第三、四變形例的其余結構與圖11a的第一變形例的對應結構一致，故不再詳述其余結構，以第一變形例的相關說明來替代。

圖12a、12b是圖示本發明的離子源的第十一實施例的透視圖和剖視圖。

第十一實施例與第十實施例不同，在外側磁極113上設置外側磁極氣體注入延長部190A，190B。外側磁極氣體注入延長部190A,190B如圖12a圖示，只能在橢圓閉環的直線部區域組成。就是說，在內側磁極111兩側以直線形態并排設置。當然，并不是排除將外側氣體注入延長部190A,190B沿著橢圓閉環組成橢圓形。

外側磁極注入延長部190A,190B是可以在外側磁極113的前方端部面延長結合。外側磁極氣體注入延長部190A,190B的內部可以形成貫通部T190A,T190B。貫通部T190A,T190B的一側連通于外側磁極氣體噴出部OUT122，OUT124，另一側向上部開放。外側磁極氣體注入延長部190A,190B可以是具有在外側磁極111向上部凸出并沿著長度方向上下開放的縫的板。

外側磁極氣體注入延長部190A,190B可以被電絕緣地結合于外側磁極113。外側磁極氣體注入延長部190A,190B為電絕緣物，可以由陶瓷、鋁氧化物、聚四氟乙烯等組成。

通過外側磁極氣體注入延長部190A,190B噴出的氣體在基片附近被離子化后濺射在基片上，因此濺射離子向電極140側移動粘附到電極140上的概率低。

外側磁極氣體注入延長部190A,190B是可以向基片方向形成氣體流路。

根據圖12a、12b中的圖示，外側磁極氣體注入延長部190A,190B的前方開放端部具備一個開放口，但前方開放端部的結構并不限于此。例如，外側磁極氣體注入延長部190A,190B是在前方開放端部上還可以具備向內側磁極111方向傾斜的"┌"、 "┐" 形流路變更部。流路變更部是以前方為12點方向時，與外側磁極氣體注入延長部190A結合的左側流路變更部向12點方向和3點方向之間延長開放，與外側磁極氣體注入延長部190B結合的右側流路變更部是可向3點方向和12點方向之間延長開放。左側和右側流路開放部可以分別以與外側磁極氣體注入延長部190A,190B相同或相似的形狀組成，例如內部具有上下開放的縫的板。

第十一實施例的其余結構與第十實施例的對應結構相同，故其余結構不再詳述，以第十實施例的相關說明來替代。

圖13a、13b是圖示本發明的離子源的第十二實施例的透視圖和剖視圖。

第十二實施例如圖13a、13b所示，均包括將第十實施例和第十一實施例結合的即內側磁極氣體注入延長部130和外側磁極氣體注入延長部190A,190B。

第十二實施例的內側磁極氣體注入延長部130和外側磁極氣體注入延長部190A,190B分別與第十實施例的內側磁極氣體注入延長部130和第十一實施例的外側磁極氣體注入延長部190A,190B相同，故不再詳述，以第十、十一實施例的相關說明來替代，其它結構也與第十、十一實施例的對應結構相同，故以第十、十一實施例的相關說明來替代。

圖14a、14b是圖示本發明的離子源的第十三實施例的透視圖和剖視圖。

如圖14a、14b所示，第十三實施例是對內側磁極氣體注入延長部以將具有上下貫通的貫通孔H135的多個管135按既定間隔分離并結合于內側磁極111上面的形態組成，并非第十實施例的有縫的板狀。

第十三實施例中，組成內側磁極氣體注入部120的內側磁極氣體注入部IN120、內側磁極氣體分散部DIS120可以與第十實施例的對應結構相同地組成，內側磁極氣體噴出部OUT120是可以形成只在內側磁極氣體注入延長部的各個管135位置上向上方開放，而其余區域是密封的結構。

根據圖14a、14b中的圖示，內側磁極氣體注入延長部135的前方開放端部只有一個開放口，但前方開放端部的結構并不限于此。例如，可以在內側磁極氣體注入延長部135的前方開放端部上還具備如第十實施例所述的T字形流路變更部。流路變更部可以以與內側磁極氣體注入延長部135相同或相似的形狀組成，例如可以是具有上下開放的結通孔的管。

第十三實施例的其余結構和作用與第十實施例的對應結構和作用一致，因此不詳述其余結構，以第十實施例的相關說明來替代。

圖15a、15b是圖示本發明的離子源的第十四實施例的透視圖和剖視圖。

第十四實施例是將兩個單環離子源并列結合的多重環離子源。第十四實施例可以將磁場部111，113、氣體注入部126、氣體注入延長部133、電極140A、140B等包括組成，但氣體注入部126和氣體注入延長部133的位置以及給電極140A，140B施加的電壓源PS，PD與第十實施例不同。

第十四實施例是，在兩個單環的中央設置氣體注入部126和氣體注入延長部133，電壓源PS，PD包括電源PS和配電器PD。配電器PD是電源PS輸出直流電壓時，將此轉換為脈沖信號uni-polar的電壓后，將陽極電壓和零電壓輪流施加給各個環。

多重環離子中，給各個環的電極140A，140B施加脈沖uni-polar時，因電壓偏置，氬離子Ar⁺被偏向于各個環之間的中央區域而發生向基片移動的傾向。因此被氬離子Ar⁺離子化的濺射用氣體是注入到多重環離子源的前方中央區域也可以獲得應用的效果。當然并不是排除給各環的中央磁極設置氣體注入部和氣體注入延長部。

第十四實施例中，配電器PD給電極140A，140B施加脈沖uni-polar電壓時，施加于氬離子Ar⁺的電場會反復施加和中斷，因此施加于氬離子Ar⁺的電場整體大小會縮小。其結果，氬離子Ar⁺與基片的碰撞減弱，從而減少基片表面的損傷。

根據圖15a、15b中的圖示，氣體注入延長部133的前方開放端部具備一個開放口，但前方開放端部結構并不限于此。例如，在氣體注入延長部133的前方開放端部還可以具備第十實施例中說明的T字形流路變更部。流路變更部可以以與氣體注入延長部133相同或相似的形狀組成，例如內部開有上下開放的縫的板。

圖16是圖示本發明的具有離子源的濺射裝置。

濺射裝置的組成可以包括工藝室100、載體200、基片300、離子源400、濺射用氣體注入器500、工藝用氣體注入器600等。

工藝室100為濺射鍍膜形成密封的內部空間。工藝室100的一側結合真空泵，真空泵以既定的工藝壓力使內部空間保持下去。工藝室100是根據工藝被注入反應用或濺射用氣體和工藝用氣體。反應用或濺射用氣體為N₂、O₂、CH₄、CF₄、SiH₄等，工藝用氣體為氬、氖、氦、氙等。

載體200支撐基片300面向離子源400，使基片300向恒定方向移動。

離子源400是可以使用上述的第一至第十四實施例的離子源。

濺射用氣體注入器500是將如O₂、N₂的反應用氣體或者CH₃COOH、CH₄、CF₄、 SiH₄、NH₃、TMA(tri-methyl aluminum)等濺射用氣體供應給工藝室100內。濺射用氣體注入器500連接于離子源400的氣體注入部20，120和氣體注入延長部130而向離子源400前方的工藝室100內噴出反應用或濺射用氣體。

工藝用氣體注入器600是將Ar等工藝用氣體供應給工藝室100。工藝用氣體注入器600可以結合于工藝室100的側方，但并不是對其位置進行限制。

具有所述結構的濺射裝置是，首先由離子源400使由工藝用氣體注入器600注入的工藝用氣體離子化而生成等離子體離子。離子源400可以利用通過電極400和磁極11，13，111，113形成的電場和磁場，在開放一側形成等離子體區域。離子源400不是在等離子體區域使工藝用氣體離子化，而是使被離子化的等離子體離子如氬Ar⁺通過電極40的電場向基片300側移動。移動的氬離子Ar⁺使濺射用氣體離子化而生成濺射離子如氬離子Si^4-。在此，濺射用氣體是通過氣體注入部20，120和氣體注入延長部130被注入到離子源400的前方中央區域。濺射離子是向基片300移動而被濺射到基片300上。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所述的技術方案進行修改或者變形；而這些修改或者變形，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例所述技術方案的范圍。

工業應用

本發明的離子束源適用于離子束處理裝置等，在需求被處理物的表面改良、表面清潔、預處理、濺射鍍膜輔助、蝕刻、后處理等工藝的薄膜太陽能電子、柔性顯示器、透明顯示器、觸摸屏、功能性建筑用玻璃、光學元件等工業領域可作為涉及鍍膜工藝的核心技術使用。