CN103247505A - 用于离子束系统的间热式宽带束离子源和宽带离子束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造设备，其公开了一种用于离子束系统的间热式宽带束离子源，包括弧室、双间接加热式阴极、多通道气体入口装置、窗框型源磁铁、限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置、放置在所述弧室内部的内部电极以及给所述弧室、双间接加热式阴极、窗框源磁铁和放置在所述弧室内部的内部电极供电的电源。本发明的有益效果是：通过采用双间热式阴极，具有可调节局部磁场的源磁铁，具有可调节的多个电极，从而进一步达到调接弧室内的等离子体密度分布的目的。

Description

用于离子束系统的间热式宽带束离子源和宽带离子束系统

技术领域

本发明涉及半导体制造设备，尤其涉及一种用于离子束系统的间热式宽带束离子源和宽带离子束系统。 

背景技术

离子注入是一种把原子或分子引入目标工件衬底的制程，此制程通常被称为掺杂，它能改变材料的属性。离子注入是一个在大规模集成电路的制造中常见的制程，离子注入也可用于太阳能电池片的制造工艺，离子注入也可用于薄膜沉积等与制造光学仪器或显示仪器（如平板显示器）等相关的制造工艺。 

一个典型的离子注入机包括一个产生离子束的离子源；一个离子束选择、成型和传输系统，它包括使用磁场的离子束质量分析系统；以及一个靶室，用于处理将注入离子束的半导体硅晶片。 

离子源是离子注入系统的重要组成部分，离子源通常用于产生稳定的不同种类的离子束，在不同的引出电压下，这些离子束会具有不同的能量。 

图 1描述了一种已被广泛应用于离子注入系统中的所谓的间接加热式阴极离子源的典型体现。该离子源包括一个具有导电室壁的弧室14，在弧室14的一端有一个间热式阴极101，间热式阴极101包括一个阴极12和设置在其内部的灯丝11。灯丝11连接到第一个电源31，电源31产生高电流，这个高电流可以加热钨灯丝11到高温以产生热电子发射。第二个电源32在钨灯丝11 和阴极12之间形成偏置电压，这个偏压加速钨灯丝11的热发射电子向阴极12运动，并加热阴极12。阴极12被加热后产生进入至弧室14的热发射电子。第三个电源33在阴极12和弧室14之间形成偏置电压，这个偏压加速阴极12的热发射电子进入弧室14。在弧室14的另一端设置反射电极13，反射电极13的电位的设置与阴极12的地位相同或相近，反射电极的作用是将弧室内的电子反射回弧室。一个源磁铁在弧室14的内部建立磁场B来约束弧室内的电子。一种典型的源磁铁是一个超大口径的二极磁铁，这个源磁铁通常包括在弧室两端的磁极22和24，以及环绕磁极22日和24线圈21和23。一个气源（未显示）可提供掺杂物种的气体，例如，BF3, PH3 or AsH3等，气体经过进气口15进入弧室14。电子通过与气体分子的相互作用在弧室内产生等离子体41。弧室14前端16有一个引出长孔径41，一套引出电极（未显示）可从等离子体41中通过引出孔径41引出离子束42。典型的间热式离子源通常产生50 - 100mm宽的离子束。 

       宽带离子束已经被用于现代高电流离子注入机进行300毫米晶圆的离子注入，见美国专利US5350926。在那里，宽带束是由一个小尺寸（与大晶圆尺寸比较）的离子源产生的小尺寸离子束扩展形成的。为了减少这种注入机系统的复杂性，人们希望能够产生细宽的宽带离子束。因此，最好是由宽带束离子源提供一个密度分布均匀的宽带离子束，这在未来450mm晶圆或电池片的注入应用中尤为意义突出。为了从离子源产生300毫米或更宽的离子束，需要有改进的离子源技术。 

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于离子束系统的间热式宽带束离子源，解决现有技术中存在注入机系统复杂且无法提供密度分布均匀的宽带离子束的问题。 

本发明提供了一种用于离子束系统的间热式宽带束离子源，包括弧室、双间接加热式阴极、多通道气体入口装置、窗框型源磁铁、限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置、放置在所述弧室内部的内部电极以及给所述弧室、双间接加热式阴极、窗框源磁铁和放置在所述弧室内部的内部电极供电的电源。 

作为本发明的进一步改进， 所述弧室在长度方向具有一个100毫米至1000毫米尺寸的长形腔体，所述弧室的一面有一个在长度方向具有100毫米至1000毫米尺寸的长形引出开口以便离子从所述长形引出开口被引出。 

作为本发明的进一步改进，所述双间接加热式阴极由两个间接加热式阴极组成，每一个间接加热式阴极设置在所述弧室的一端；所述的间接加热式阴极包括筒状的阴极、灯丝和支撑装置，该支撑装置支撑所述筒状的阴极和灯丝，所述筒状的阴极的一端是敞开的，所述筒状的阴极的另一端包括一个导电性罩延伸到弧室内用于发射致电离的电子。 

作为本发明的进一步改进，所述多通道气体入口装置安装在所述弧室的内部，并面对气体供给管线，所述多通道气体入口装置的多通道气体入口有沿电弧室的长方向设置多个均匀分布的孔，从所述气体供给管线进入的掺杂气体分子通过所述多通道气体入口装置的多通道气体入口后被重新分配进入弧室。 

作为本发明的进一步改进，所述弧室内部沿长度方向设置多个电极，每个电极的形状与弧室的内部形状相似，每个电极分别连接到独立的电压电源，每个电极的电源电压的极性和电压强度单独调整以便调整弧室内的等离子体密度。 

作为本发明的进一步改进，所述限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置的材料通常是磁性材料制成的板或空心盒，所述限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置设置在所述窗框形源磁铁的下游，用来限制源磁场的下游的的磁场分布范围。 

作为本发明的进一步改进，所述窗框形源磁铁包括一个窗框形磁轭、一对主线圈和一组侧线圈，该窗框形磁轭有一对长边和一对短边，长边大于短边；多个电源给所述主线圈和所述侧线圈供电。 

作为本发明的进一步改进，所述主线圈卷绕在所述窗框形磁轭的长边，主线圈串联连接并由一个电流源供电，主线圈居中设置在所述窗框形磁轭的长边；所述侧线圈缠绕在所述窗框形磁轭的长边并分别设置在所述主线圈的两个端部，侧线圈串联连接，并由一个电流源供电，或每个侧线圈可以分别由单独的电流源供电。 

作为本发明的进一步改进，所述主线圈进一步包括多个单独的小线圈，每一个单独的小线圈连接到一个独立的电流电源，每个独立小线圈的电流电源的极性和强度进行调整；在每个相邻小线圈之间的空间插入磁性材料套。 

本发明同时提供了一种宽带离子束系统，包括用于离子束系统的间热式宽带束离子源，引出电极单元，离子束输送装置，离子束测量单元和目标靶室，所述离子束输送装置用于传输、聚焦、加速或减速所述宽带离子束到目标的表面， 用于离子束系统的间热式宽带束离子源通过引出电极单元引出、用离子束输送装置进行输送并到达目标靶室；所述离子束测量单元测量离子束的离子束电流、离子束电流密度分布和离子束的角度。 

作为本发明的进一步改进，所述的用于离子束系统的间热式宽带束离子源包括弧室、双间接加热式阴极、多通道气体入口装置、窗框型源磁铁、限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置、放置在所述弧室内部的内部电极以及给所述弧室、双间接加热式阴极、窗框源磁铁和放置在所述弧室内部的内部电极供电的电源。 

作为本发明的进一步改进，所述离子束输送装置包括质量分析单元，偏转单元和加速单元；所述离子束输送装置传输，聚焦，加速或减速所述宽带离子束到目标表面；所述离子束测量单元测量离子束的离子束电流，离子束电流密度分布和离子束的角度，电子束电流密度分布的测量数据被用来反馈控制窗框形磁铁的主线圈、侧线圈的调节，或反馈控制多个内部电极的调节以获得均匀的宽带离子束 

本发明的有益效果是：通过采用双间热式阴极，具有可调节局部磁场的源磁铁，具有可调节的多个电极，从而进一步达到调接弧室内的等离子体密度分布的目的。

【附图说明】

图1 显示了一个广泛应用于离子注入机的间热式阴极离子源；

       图2显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，双间热式阴极和分布式进气装置；

图3显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，窗框形源磁铁以及它的两个主线圈和四个侧线圈；

图4显示了示出的窗框形源磁铁的主线圈和边线圈的作用；

图5显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，开口型的窗框形源磁铁；

图6显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，窗框形磁铁有多个小线圈；

图7显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，另一种窗框形磁铁；

图8显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，弧室内部放置多个电极；

图9显示了本发明的一个包括宽带束离子源的离子束系统。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

图2显示了本发明的一个具有双间热式阴极的宽带束离子源；该离子源包括一个具有导电室壁的弧室14，弧室14在其长度方向明显增加，其长度为100-1000mm。在弧室14的一端有一个间热式阴极101，间热式阴极101包括一个阴极12和设置在其内部的灯丝11。灯丝11连接到第一个电源31，电源31产生高电流，这个高电流可以加热钨灯丝11到高温以产生热电子发射。第二个电源32在钨灯丝11 和阴极12之间形成偏置电压，这个偏压加速钨灯丝11的热发射电子向阴极12运动，并加热阴极12。阴极12被加热后产生进入至弧室14的热发射电子。第三个电源33在阴极12和弧室14之间形成偏置电压，这个偏压加速阴极12的热发射电子进入弧室14。 

产生均匀的宽带束离子源的关键是长形弧室内的等离子体密度沿长度方向需要均匀。改善均匀度的技术之一是在弧室的另一端设置间热式阴极。 

在弧室14的另一端有一个间热式阴极102，间热式阴极102间热式阴极102与间热式阴极101基本相同。间热式阴极102包括一个阴极12a和设置在其内部的灯丝11a。灯丝11a连接到第一个电源31a，电源31a产生高电流，这个高电流可以加热钨灯丝11a到高温以产生热电子发射。第二个电源32a在钨灯丝11a 和阴极12a之间形成偏置电压，这个偏压加速钨灯丝11a的热发射电子向阴极12a运动，并加热阴极12a。阴极12被加热后产生进入至弧室14的热发射电子。第二个电源32a可以是独立的，或就是电源32。 第三个电源33在阴极12a和弧室14之间形成偏置电压，这个偏压加速阴极12a的热发射电子进入弧室14。 

一个气源（未显示）可提供掺杂物种的气体，例如，BF3, PH3 or AsH3等，气体经过进气口15进入弧室14。 

产生均匀的宽带束离子源的关键是在长形弧室14内产生沿长度方向均匀密度的等离子体。一种提高在电弧室的内部的等离子体的均匀性的一个实施例是要设计的多通道气体入口17。多通道气体入口17安装在电弧室的内部，并面对的气体供给管线15的出口。多通道气体入口17有多个均匀分布的系列小孔18，系列小孔18沿电弧室的细长方向是均匀分布的。从所述气体管线15进入的掺杂气体分子通过多通道气体入口17后被重新分配通过系列小孔18后进入电弧室14。以这种方式，掺杂气体分子将会被均匀地分布在电弧室14内。其结果是，从阴极发射的电子与均匀分布的掺杂气体分子相互碰撞，产生均匀的等离子体41。 

弧室14前端16有一个引出长形开口41，引出长形开口41在其长度方向的尺寸为100-1000mm。一套引出电极（未显示）可从等离子体41中通过引出开口41引出离子束42。 

一个源磁铁在弧室14的内部建立磁场B来约束弧室内的电子。由于弧室在其长度方向很长，为了获得在长度方向均匀的等离子体，磁场B在长度方向的分布最好是均匀分布。 

图3显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，窗框形源磁铁以及它的两个主线圈和四个边线圈。源磁铁106是窗框型磁体，离子源和图2所示的离子源的是相同的，包括长形弧室14，间热式阴极101和102，长形引出开口16，弧室内产生的等离子体41，引出的离子束42。弧室14设置在离子源磁铁106产生的的磁场区域之内。长形弧室14的中心设置在源磁铁106的中心附近。 

生产均匀的宽束离子源的关键是在沿的电弧室14的长边方向产生均匀分布的等离子体。提高电弧室的内部的等离子体的均匀性的一个方式是设计一个源磁铁，这个源磁铁能够产生沿电弧室14的长边方向的均匀磁场Bx，在本发明中，源磁铁106采用窗框型磁铁。 

这个窗框形磁铁的磁轭通常采用软铁制造。磁轭的长边107，磁轭的短边109，长边107通常远远大于短边109。 

源磁铁有两组线圈，主线圈和侧线圈。它们线圈分别绕在的磁铁框架的长边。主线圈401和402的绕在长边107。主线圈401和402串联连接，由电流源I11供电。主线圈401和402产生磁场Bx，主线圈通常是居中设置在长边107，主线圈的尺寸的设计是为了能在长边方向上提供更好的均匀分布的磁场Bx。 

侧线圈具有四个线圈403，404，405和406。侧线圈403和404缠绕的长边107并被分别设置在主线圈401的两个端部，侧线圈405和406缠绕的长边107并被分别设置在主线圈402的两个端部，侧线圈403，404，405和406可以被串联连接，由电流源I12供电，侧线圈403，404，405和406也可以分别由单独的电流源（图中未显示出）供电。做为本发明的特征之一，侧线圈的引入是为了调整和改变主线圈产生的磁场 Bx的分布。磁场Bx的分布的调整，可以有利于产生沿电弧室14的长边方向更均匀分布的等离子体41。 

在一实施例中： 

宽带束的离子源可能包括一个或两个间接加热式阴极，每个阴极设置在弧室的一端。

弧室的进气口为多进气口，多进气口在弧室的长度方向几乎均匀分布，从而使弧室内的气体压强均匀。 

宽带束的离子源可能包括一个源磁铁，这个源磁铁可以是窗框形磁铁。它有两个线圈组，每组线圈分别绕在的磁铁框架的长边。 

弧室处于源磁铁的磁场区域内。 

每个线圈组可以由一个主线圈和四个侧线圈组成，每一个侧线圈可以连接到一个独立的电流电源，每个独立侧线圈的电流电源的极性和强度可以不同。 

每个侧线圈的电流的极性和强度可以进行远程控制，以调节磁场区域的磁场分布，从而改变弧室内等离子体密度的分布。 

每个线圈组可以由多个小独立体线圈组成，每一个独立的小线圈可以连接到一个独立的电流电源，每个独立小线圈的电流电源的极性和强度可以不同。 

每个小线圈的电流的极性和强度可以进行远程控制，以调节磁场区域的磁场分布，从而改变弧室内等离子体密度的分布。 

在每个相邻小线圈之间的空间可以插入磁性材料（如软铁等）套，磁性材料套可以增加磁场区域内弧室所处空间的磁场强度。 

窗框形源磁铁的磁铁框架的短边的部分磁性材料可以被非磁性材料代替。 

宽带束的离子源的弧室内部可以沿长度方向设置多个电极，每个电极的形状可以与弧室的内部形状相似。 

每个电极可以分别连接到独立的电压电源，每个电极的电源电压的极性和电压强度可以不同。 

每个电极的电压极性和强度可以进行远程控制，从而改变弧室内等离子体密度的分布。 

这个宽带束离子源系统还可进一步包括一个引出电极系统，一个下游磁屏蔽装置已限制源磁场的磁场范围，它还可以包括一个离子束电流密度分布测量系统。 

这个宽带束离子源系统还可进一步包括一个离子束电流密度分布测量系统，这个离子束电流密度分布测量系统一般设置在离子源的下游，或者做为在包括离子源的离子注入机中的一个装置。 

根据离子束流密度分布测量数据，每个源磁体线圈的小线圈的电流的极性和强度可以进行远程控制调节，以反馈调节宽带离子束电流的密度分布的均匀性。 

根据离子束流密度分布测量数据，每个弧室内的多电极的电压的极性和强度可以进行远程控制调节，以反馈调节宽带离子束电流的密度分布的均匀性。 

  

图4显示了示出的窗框形源磁铁的主线圈和侧线圈的作用。由于窗框形磁铁在x方向上的对称性，横轴的起点是窗框型源磁铁在x方向的中心， Xmax的定义是窗框形磁铁内部的的磁场区域的最大范围。垂直轴是在x方向上的磁场的分量强度Bx，为了解释的方便，Bx的分布已被归一化到在中心的磁场强度的值。在图中，绘制的磁场分布是电弧室14的中心位置附近处的磁场Bx的分布。

菱形点的线是只有主线圈的磁场分布，可以看到，这个场分布是非常均匀的，比传统使用的较大磁间隙的二级磁铁产生的磁场分布要均匀的多。然而，由于电弧室内的等离子体密度分布的复杂性，所以在运行宽带离子源时，人们期望能够调节源磁场的分布，侧线圈的引入就是为了达到这个目的。 

在这个图4所示的例子中，四个侧线圈串联连接后由一个电源供电。方形点的线是当侧线圈的励磁电流与主线圈的励磁电流在方向相同时的磁场分布，很明显，磁场的分布已经被改变了，磁场分布的从均匀分布被调节到向上弯曲的分布。三角形点的线是当侧线圈的励磁电流与主线圈的励磁电流在方向相反时的磁场分布，很明显，磁场分布的从均匀分布被调节到向下弯曲的分布。 

由此可见，侧线圈可以有效地改变源磁铁产生的磁场分布。磁场分布的变化的调节量，可以根据主线圈和侧线圈的设计以及主线圈和侧线圈的励磁电流的大小和方向来调节，磁场分布的向上弯曲或向下弯曲的量可以达到从0%到30％自由调节。 

图5显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，开口型的窗框形源磁铁；图5所示的一个具体的设计中，磁轭的短边109的磁性材料（例如，软铁）可以被部分地除去。采用这样的设计方式，主线圈401和402产生的磁场Bx可以更均匀地分布在沿x方向更宽的范围内。除去的磁性体材料的空间，可以填充非磁性的材料，例如铝等在图中未示出），这样，就可以维持窗框形源磁铁的稳定的机械结构。 

图6显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，窗框形磁铁有多个小线圈。该离子源的结构与图2的离子源相同，包括长形弧室14，间热式阴极101和102，长形引出开口16，弧室内产生的等离子体41，引出的离子束42。弧室14设置在离子源磁铁的磁场区域之内。 

产生均匀的宽带束离子源的关键是长形弧室内的等离子体密度沿长度方向需要均匀。改善均匀度的技术之一是，产生在长形弧室41的长度方向均匀的磁场分布，源磁铁采用窗框形磁铁。这个窗框形磁铁的磁轭16，通常采用软铁制造。磁轭的长边107，磁轭的短边109。长边107通常远远大于短边109。 

源磁铁有两个线圈组，每组线圈分别绕在的磁铁框架的长边107。每个线圈组可以由多个小独立线圈组成，小线圈的数量有设计决定，从1个到100个不等。如图3A-A所示的上线圈有小线圈111，112，113，114，115，116，117，118，119，120，121，122，123，124组成，所示的下线圈有小线圈131，132，133，134，135，136，137，138，139，140，141，142，143，144组成。 

每一个独立的小线圈可以串联起来连接到一个电流电源供电。每一个独立的小线圈也可以连接到一个独立的电流电源，例如图3A-A所示的111线圈连接到电源151，131线圈连接到电源152。在窗框形磁铁的中部空间即可产生均匀的磁场Bx。 

产生均匀的宽带束离子源的关键是长形弧室内的等离子体密度沿长度方向需要均匀。改善均匀度的技术之一是，每个独立小线圈的电流电源的极性和强度可以不同，通过调节小线圈的电流，就可以调节局部磁场的强度，这样，就能改变区域的磁场分布。通过磁场分布的调节，从而调节弧室内等离子体密度的分布。 

   弧室14设置在窗框形磁铁的磁场区域之内，弧室14的中心可以设置在窗框形磁铁的中心或中心附近。 

图7显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，另一种窗框形磁铁。为了增加弧室41处的磁场强度，在每个相邻小线圈之间的空间可以插入磁性材料（如软铁等）套。如图7A-A所示的上部的小线圈124和123之间的磁性材料套171，下部的小线圈144和143之间的磁性材料套172等。上部的磁性材料套171可以与窗框形磁轭的上部的长边107相接触，也可以不接触。下部的磁性材料套172可以与窗框形磁轭的下部的长边108相接触，也可以不接触。这些磁性材料套可以增加窗框形磁铁的磁场强度。 

图8显示了本发明的宽带束离子源具有的特性之一，弧室内部放置多个电极。该离子源的结构与图2的离子源相类似，包括长形弧室14，间热式阴极101和102，长形引出开口16，弧室内产生的等离子体41，引出的离子束42。弧室14设置在离子源磁铁的磁场区域之内。 

产生均匀的宽带束离子源的关键是长形弧室内的等离子体密度沿长度方向需要均匀。改善均匀度的技术之一是在弧室的内部沿长度方向设置一系列的电极，电极的数目由设计决定，从1个到100个不等。如图6A-A所示，在弧室内设置了13个电极：201，202，203，204，205，206，207，208，209，210，211，212和213。如图6C-C所示，每一个电极的形状可以与弧室的内部形状相似。 

每一个电极通过各自独立的绝缘引线241与外部各自独立的电压电源相连接，如图6A-A所示， 13个电极：201，202，203，204，205，206，207，208，209，210，211，212和213，分别与电源V1，V2，V3，V4，V5，V6，V7，V8，V9，V10，V11，V12，V13相连接。 

弧室内部电极的电压可以影响弧室内部局部的等离子体密度，每个独立电极的电压电源的极性和强度可以不同，通过调节电极的电压，从而调节弧室内等离子体密度的分布以获得均匀的等离子体密度分布。 

图9显示了本发明的一个包括宽带束离子源的离子束系统。离子源本体由三部分301，311和312组成，301是真空密封法兰，312是弧室，弧室采用本发明结构，311是弧室的支撑结构。302、303和304构成高压绝缘体，302和304是真空密封法兰，303是绝缘材料。304是真空室。315是离子源磁铁，源磁铁采用本发明的窗框形磁铁。316是位于源磁铁下游的磁屏蔽装置，磁屏蔽装置的材料通常是磁性材料(如软铁等)制造，磁屏蔽装置用来限制源磁场的磁场范围。313和314是引出电极装置，313是引出电极，314是引出电极的位置调节机构，321是引出的离子束。306、317和308是离子束系统的另一个真空室，306和308是连接法兰，308是真空室，真空室308完成离子束系统的其它功能，如离子束分析、偏转、加速或减速等（未显示），321是经过如分析、偏转、加速或减速等的离子束，320是真空泵接口。309是离子束系统的靶室，这个靶室包括靶片等，靶室还特别包括一个离子束电流密度分布测量系统323，离子束电流密度分布测量系统323测量宽带离子束在x方向的密度分布。 

根据离子束流密度分布测量数据，图3和图5中的每个源磁体侧线圈如401，402，403和404等的电流的极性和强度可以进行远程控制调节，以反馈调节宽带离子束电流的密度分布的均匀性。图7中的每个源磁体线圈的小线圈，如111和131等的电流的极性和强度可以进行远程控制调节，以反馈调节宽带离子束电流的密度分布的均匀性。根据离子束流密度分布测量数据，图8中的每个弧室内的电极，如201和202等，的电压的极性和强度可以进行远程控制调节，以反馈调节宽带离子束电流的密度分布的均匀性。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。 

Claims (12)

1.一种用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：包括弧室、双间接加热式阴极、多通道气体入口装置、窗框型源磁铁、限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置、放置在所述弧室内部的内部电极以及给所述弧室、双间接加热式阴极、窗框源磁铁和放置在所述弧室内部的内部电极供电的电源。

2.根据权利要求1所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述弧室在长度方向具有一个100毫米至1000毫米尺寸的长形腔体，所述弧室的一面有一个在长度方向具有100毫米至1000毫米尺寸的长形引出开口以便离子从所述长形引出开口被引出。

3.根据权利要求1所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述双间接加热式阴极由两个间接加热式阴极组成，每一个间接加热式阴极设置在所述弧室的一端；所述的间接加热式阴极包括筒状的阴极、灯丝和支撑装置，该支撑装置支撑所述筒状的阴极和灯丝，所述筒状的阴极的一端是敞开的，所述筒状的阴极的另一端包括一个导电性罩延伸到弧室内用于发射致电离的电子。

4.根据权利要求1所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述多通道气体入口装置安装在所述弧室的内部，并面对气体供给管线，所述多通道气体入口装置的多通道气体入口有沿电弧室的长方向设置多个均匀分布的孔，从所述气体供给管线进入的掺杂气体分子通过所述多通道气体入口装置的多通道气体入口后被重新分配进入弧室。

5.根据权利要求1所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述弧室内部沿长度方向设置多个电极，每个电极的形状与弧室的内部形状相似，每个电极分别连接到独立的电压电源，每个电极的电源电压的极性和电压强度单独调整以便调整弧室内的等离子体密度。

6.根据权利要求1所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置的材料是磁性材料制成的板或空心盒，所述限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置设置在所述窗框形源磁铁的下游，用来限制源磁场的下游的的磁场分布范围。

7.根据权利要求1所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述窗框形源磁铁包括一个窗框形磁轭、一对主线圈和一组侧线圈，该窗框形磁轭有一对长边和一对短边，长边大于短边；多个电源给所述主线圈和所述侧线圈供电。

8.根据权利要求7所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述主线圈卷绕在所述窗框形磁轭的长边，主线圈串联连接并由一个电流源供电，主线圈居中设置在所述窗框形磁轭的长边；所述侧线圈缠绕在所述窗框形磁轭的长边并分别设置在所述主线圈的两个端部，侧线圈串联连接，并由一个电流源供电，或每个侧线圈可以分别由单独的电流源供电。

9.根据权利要求7所述用于离子束系统的间热式宽带束离子源，其特征在于：所述主线圈进一步包括多个单独的小线圈，每一个单独的小线圈连接到一个独立的电流电源，每个独立小线圈的电流电源的极性和强度进行调整；在每个相邻小线圈之间的空间插入磁性材料套。

10.一种宽带离子束系统，其特征在于：包括权利要求1所述的用于离子束系统的间热式宽带束离子源，引出电极单元，离子束输送装置，离子束测量单元和目标靶室，所述离子束输送装置用于传输、聚焦、加速或减速所述宽带离子束到目标的表面， 用于离子束系统的间热式宽带束离子源通过引出电极单元引出、用离子束输送装置进行输送并到达目标靶室；所述离子束测量单元测量离子束的离子束电流、离子束电流密度分布和离子束的角度。

11.根据权利要求10所述的宽带离子束系统，其特征在于：所述的用于离子束系统的间热式宽带束离子源包括弧室、双间接加热式阴极、多通道气体入口装置、窗框型源磁铁、限制源磁铁下游的的磁场分布范围的磁屏蔽装置、放置在所述弧室内部的内部电极以及给所述弧室、双间接加热式阴极、窗框源磁铁和放置在所述弧室内部的内部电极供电的电源。

12.根据权利要求10所述的宽带离子束系统，其特征在于：所述离子束输送装置包括质量分析单元，偏转单元和加速单元；所述离子束输送装置传输，聚焦，加速或减速所述宽带离子束到目标表面；所述离子束测量单元测量离子束的离子束电流，离子束电流密度分布和离子束的角度，电子束电流密度分布的测量数据被用来反馈控制窗框形磁铁的主线圈、侧线圈的调节，或反馈控制多个内部电极的调节以获????得均匀的宽带离子束。

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